JPH04280942A - 被削性の優れた鋳鋼 - Google Patents

被削性の優れた鋳鋼

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JPH04280942A
JPH04280942A JP682991A JP682991A JPH04280942A JP H04280942 A JPH04280942 A JP H04280942A JP 682991 A JP682991 A JP 682991A JP 682991 A JP682991 A JP 682991A JP H04280942 A JPH04280942 A JP H04280942A
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JP
Japan
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less
steel
cast steel
cast
machinability
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JP682991A
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English (en)
Inventor
Tomonori Haniyuda
羽生田 智 紀
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車部品,紡織機部
品,熱処理設備部品などの各種機械構造物部品ないしは
製品の素材として利用される被削性の優れた鋳鋼に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】鋳鋼品としては、砂型鋳造品,精密鋳造
品,遠心鋳造品などの各種のものがあり、これら鋳鋼品
の素材としては、炭素鋼鋳鋼,高張力炭素鋼鋳鋼,合金
鋼鋳鋼,ステンレス鋳鋼,耐熱鋳鋼などが用いられる。
【0003】ところが、これらの鋳鋼は一般に被削性に
劣ることから、被削性がより望まれる場合には、S,S
e,Te,Pb.Biなどの被削性向上元素を添加する
ことがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た被削性向上元素は、鋳造状態において最終凝固部や結
晶粒界に偏析しやすいものであるため、多量に添加され
場合には凝固時の鋳造割れや溶接割れを引き起こす傾向
があるという問題点があった。
【0005】このため、溶接を行う場合や凝固時の鋳造
割れの発生しやすい形状の鋳鋼部品においては、上記被
削性向上元素の添加量が制限されることとなるため、被
削性が不十分であるという問題点があり、これらの問題
点を解決することが課題となっていた。
【0006】
【発明の目的】本発明は上述した従来の課題を解決する
ためになされたもので、被削性に優れ、しかも凝固時の
耐鋳造割れ性や溶接時の耐割れ性に優れていて、凝固時
の鋳造割れや溶接時の割れ発生を可及的に防止すること
が可能であるとともに切削加工性にも優れている鋳鋼を
提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる被削性の
優れた鋳鋼は、重量%で、C:0.1〜2.0%、Si
:0.5〜4.0%、B:0.003〜0.020%、
N:0.005〜0.300%を含み、とくに望ましく
はNとBとの比であるN/Bが1.0以上であり、さら
に、強度,耐食性,耐熱性がより一層要求される場合に
Mn:10%以下,Ni:30%以下,Cr:30%以
下,Mo:5%以下,W:5%以下,V:2%以下,N
b:2%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を
含み、かつまた、被削性がより一層要求される場合にS
:0.1%以下,Se:0.1%以下,Te:0.1%
以下,Pb:0.1%以下,Bi:0.1%以下,Ca
:0.01%以下のうちから選ばれる1種または2種以
上を含み、さらに、Ti,Zr,REMなどの窒化物生
成度の高い元素の総量を0.01%以下に規制し,残部
Feおよび不純物よりなる構成としたことを特徴として
いる。
【0008】本発明者は、鋳鋼の被削性に及ぼす各種元
素に関する研究を進め、とくに鋳鋼を超硬工具などの新
しい工具によって切削加工する場合において、BN介在
物が極めて有効であることを見い出した。
【0009】この場合、BNを鋼中に添加する手法とし
て、BN化合物を溶鋼中に直接添加する手法と、BとN
とを溶鋼中に別々に添加して凝固の過程ないしは熱処理
などのその後の過程で析出させる手法が考えられる。
【0010】しかしながら、前者のBN化合物を溶鋼中
に直接添加する手法では、BN化合物と溶鋼との比重差
などから極めて困難である。
【0011】これに対して後者のBとNとを溶鋼中に別
々に添加する手法では、BN化合物ほど比重差の問題は
生じないが、この場合、BとNの含有量を適切なものに
することが望ましく、特にその比であるN/Bが1.0
以上であること、ならびにTi,Zr,REMなどの窒
化物生成度の高い元素およびO(酸素)の含有量を低く
することが望ましいことが種々の実験・研究より明らか
となった。
【0012】本発明に係わる被削性の優れた鋳鋼の化学
成分組成(重量%)の限定理由についてさらに詳細に説
明する。
【0013】C:0.1〜2.0% Cは本発明に係わる鋳鋼を素材とした機械構造物用部品
ないしは製品等の強度を確保するうえで必要な元素であ
り、そのためには0.1%以上含有させることが必要で
ある。しかし、多量に含有すると全体の靭性や弾性率を
低下させることとなるので、その上限を2.0%とする
必要がある。
【0014】Si:0.5〜4.0% Siは鋳鋼溶製時の脱酸剤として有効な元素であると共
に、鋳造時における溶鋼の流動性を良好なものにして鋳
造性を向上させるのに有効な元素であるので、0.5%
以上含有させることが必要である。しかし、多量に含有
すると延性を低下させることとなるので、その上限を4
.0%とする必要がある。
【0015】B:0.003〜0.020%N:0.0
05〜0.300% BとNは鋼中においてBN介在物を形成し、鋳鋼を素材
とする部材の切削加工、とくに超硬工具などの新しい工
具を用いた切削加工の際の被削性を著しく良好なものと
する効果がある。そして、このような被削性向上の効果
を得るためには、Bを0.003%以上、Nを0.00
5%以上とすることが必要である。
【0016】しかし、Bが多すぎるとかえって凝固時の
鋳造割れや溶接割れを発生するようになるので0.02
0%以下とすることが必要であり、また、Nが多すぎる
と鋳造時にボイリングを生じてブローホールを発生する
ようになるので、0.300%以下とすることが必要で
ある。この場合、Bに対してNが不足すると固溶Bが粒
界に偏析して粒界の強度を低下させることとなるので、
十分なNが必要であることから、NとBとの比であるN
/Bが1.0以上であるようにすることがより望ましい
【0017】Mn:10%以下,Ni:30%以下,C
r:30%以下,Mo:5%以下,W:5%以下,V:
2%以下,Nb:2%以下のうちから選ばれる1種また
は2種以上 Mn,Ni,Cr,Mo,W,V,Nbは鋳鋼の強度,
耐熱性,耐食性を向上させるのに有効な元素であるので
、これらの1種または2種以上を必要に応じて含有させ
ることもできる。しかしながら、含有量が多すぎてもこ
れらの効果が飽和したり、被削性が低下したりすること
となるので、含有させるとしても、Mnは10%以下、
Niは30%以下、Crは30%以下、Moは5%以下
、Wは5%以下、Vは2%以下、Nbは2%以下とする
ことが必要である。
【0018】S:0.1%以下,Se:0.1%以下,
Te:0.1%以下,Pb:0.1%以下,Bi:0.
1%以下,Ca:0.01%以下のうちから選ばれる1
種または2種以上 S,Se,Te,Pb,Bi,Caはいずれも被削性を
向上させる元素であり、適量の添加によって凝固時の鋳
造割れや溶接割れを生じないことがわかった。しかしな
がら、多く含有させると凝固時の鋳造割れや溶接割れを
きたすこととなるので、含有させるとしてもSは0.1
%以下、Seは0.1%以下、Teは0.1%以下、P
bは0.1%以下、Biは0.1%以下、Caは0.0
1%以下とすることが必要である。
【0019】Ti,Zr,REMなどの窒化物生成度の
高い元素の総量を0.01%以下Ti,Zr,REM(
希土類元素の1種または2種以上)などの窒化物生成度
の高い元素が多量に含まれると、Nと結合して窒化物を
形成し、鋼中にBN介在物を生成させて鋳鋼の被削性を
向上させるという効果が十分得がたくなるので、これら
窒化物生成度の高い元素の総量を0.01%以下に規制
する必要がある。
【0020】そのほか、鋼中に含まれるO量が多すぎる
とこれがBと結合してB2 O3 が形成され、鋼中に
BN介在物を生成させて鋳鋼の被削性を向上させるとい
う効果が十分に得がたくなる場合があるので、鋼中の酸
素含有量は0.0015%以下とすることがとくに望ま
しい。
【0021】
【発明の作用】本発明に係わる鋳鋼は、炭素鋳鋼,低合
金鋳鋼,ステンレス鋳鋼,耐熱鋳鋼などの鋳鋼において
、B:0.003〜0.020%、N:0.005〜0
.300%を含有するようにすると共にTi,Zr,R
EMなどの窒化物生成度の高い元素の総量を0.01%
以下に規制するようにして鋳造時においてBおよびNよ
りなる六方晶窒化ほう素が析出するようにしているので
、このBN化合物は鋳造状態において単独もしく他の介
在物を核として微細に析出することから、凝固時の鋳造
割れや溶接時の割れを助長することなく被削性が向上し
たものとなる。
【0022】
【実施例】50kg真空誘導溶解炉を用いて本発明鋼と
比較鋼とを溶製し、船型JISA号形状に鋳造したのち
試験片形状に機械加工を行った。
【0023】表1および表2に各鋳鋼の化学成分を示す
。なお、供試材No.1系は0.3%C中炭素鋳鋼であ
り、供試材No.2系は0.7%C高炭素鋳鋼であり、
供試材No.3系は0.35%C−1.0%Cr−0.
2%Mo系低合金鋳鋼であり、供試材No.4系は0.
45%C−1.5%Mn−0.2%V系低合金鋳鋼であ
り、供試材No.5系は18%Cr−8%Ni系ステン
レス鋳鋼であり、供試材No.6系は0.4%C−15
%Cr−14%Ni−2%W系耐熱鋳鋼である。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】次に、表1,表2に示した化学成分の各供
試材の被削性を評価するため、表3に示す条件で旋削加
工を行うことにより超硬工具寿命試験を行い、表3に示
す条件で旋削加工した場合の工具寿命(時間)の各比較
材に対する比で各鋳鋼の被削性を評価した。これらの結
果を表4に示す。
【0027】
【表3】
【0028】続いて、各供試材の凝固時における耐鋳造
割れ性を評価するために、図1,図2に示すようなリン
グ形状への鋳込み試験を行った。
【0029】すなわち、図1に示す形状の鋳鉄製鋳型1
を用いてこれに鋳鉄溶湯2を鋳込むことによって図2に
示すリング形状の鋳込み試験片3を鋳造し、各リング形
状の鋳込み試験片3に発生した割れ4の長さの合計を測
定して、各比較材に対する比で耐鋳造割れ性を評価した
。これらの結果を同じく表4に示す。
【0030】さらに、各供試材の耐溶接割れ性を評価す
るために、図3,図4,図5に示すような重ね継手溶接
割れ試験を行った。
【0031】すなわち、図3,図4に示す形状の供試材
5,6に対して試験溶接による肉盛部7および拘束溶接
による肉盛部8を形成して、図5に示すように各試験材
5,6のすみ肉溶接部断面の割れ9の長さの合計を測定
し、各比較材に対する比で耐溶接割れ性を評価した。こ
れらの結果を同じく表4に示す。
【0032】
【表4】
【0033】表1,表2および表4より明らかなように
、中炭素鋳鋼をベースとする比較例供試材No.1に対
して、被削性向上元素としてSやPbを含有させた参考
例供試材No.1X,1Yでは、ベース鋼に比べて被削
性は向上しているものの、耐鋳造割れ性および耐溶接割
れ性がかなり劣ったものになっていることが認められた
【0034】これに対し、ベース鋼にBNを含有させた
発明例供試材No.1Aでは耐鋳造割れ性および耐溶接
割れ性を劣化させることなく被削性を向上させることが
可能であり、BNのほかにS,Ca,Pb,Bi,Te
などの被削性向上元素を含有させた発明例供試材No,
1B,1C,1Dでは被削性をかなり向上させているに
もかかわらず耐鋳造割れ性および耐溶接割れ性の劣化は
著しく小さなものにおさえうることが認められた。
【0035】また、高炭素鋳鋼をベースとする比較例供
試材No.2に対してBNを含有させた発明例供試材N
o.2A、低合金鋳鋼をベースとする比較例供試材No
.3,No4に対してBNを含有させた発明例供試材N
o.3A、No.4A、ステンレス鋳鋼をベースとする
比較例供試材No.5に対してBNを含有させた発明例
供試材No.5A、さらには耐熱鋳鋼をベースとする比
較例供試材No.6に対してBNを含有させた本発明例
供試材No.6Aにおいても、被削性がかなり向上して
いるにもかかわらず、耐鋳造割れ性および耐溶接割れ性
の劣化はほとんどないか若干増加する程度にすぎないも
のであることが認められた。
【0036】
【発明の効果】本発明に係わる鋳鋼は、炭素鋳鋼,低合
金鋳鋼,ステンレス鋳鋼,耐熱鋳鋼などの鋳鋼において
、B:0.003〜0.020%、N:0.005〜0
.300%を含有させると共に、Ti,Zr,REMな
どの窒化物生成度の高い元素の総量を0.01%以下に
規制することによって、鋳造状態においてBおよびNよ
りなる六方晶窒化ほう素を析出させるようにしているの
で、凝固時における耐鋳造割れ性や溶接時における耐割
れ性を向上させるたものとすることが可能であり、とく
に超硬などの新しい工具を用いて旋削加工を行う場合の
被削性が著しく向上したものとなって高価な工具の寿命
を大幅に増大することが可能であり、工具交換頻度の低
減による生産性のより一層の向上を実現することが可能
になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳鋼の耐鋳造割れ性を評価する際に用いた鋳鉄
製鋳型の断面説明図である。
【図2】鋳鋼の耐鋳造割れ性を評価するために鋳造した
リング形状の鋳込み試験片の斜面説明図である。
【図3】鋳鋼の耐溶接割れ性を評価するために行った溶
接要領の平面説明図である。
【図4】鋳鋼の耐溶接割れ性を評価するために行った溶
接要領の断面説明図である。
【図5】鋳鋼の耐溶接割れ性を評価した際の溶接部を拡
大して示す断面説明図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%で、C:0.1〜2.0%、S
    i:0.5〜4.0%、B:0.003〜0.020%
    、N:0.005〜0.300%を合金成分として含み
    、Ti,Zr,REMなどの窒化物生成度の高い元素の
    総量を0.01%以下に規制し,残部Feおよび不純物
    よりなることを特徴とする被削性の優れた鋳鋼。
  2. 【請求項2】  合金成分中に、Mn:10%以下,N
    i:30%以下,Cr:30%以下,Mo:5%以下,
    W:5%以下,V:2%以下,Nb:2%以下のうちか
    ら選ばれる1種または2種以上を含有する請求項1に記
    載の被削性の優れた鋳鋼。
  3. 【請求項3】  合金成分中に、S:0.1%以下,S
    e:0.1%以下,Te:0.1%以下,Pb:0.1
    %以下,Bi:0.1%以下,Ca:0.01%以下の
    うちから選ばれる1種または2種以上を含有する請求項
    1または2に記載の被削性の優れた鋳鋼。
  4. 【請求項4】  NとBとの比であるN/Bが1.0以
    上である請求項1,2または3に記載の被削性の優れた
    鋳鋼。
JP682991A 1991-01-24 1991-01-24 被削性の優れた鋳鋼 Pending JPH04280942A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008537080A (ja) * 2005-04-20 2008-09-11 トウレレボルグ ヴェルプ ビー.ブイ. フレキシブルパイプ及びその製造方法
JP2010047831A (ja) * 2008-07-23 2010-03-04 Daido Steel Co Ltd 快削合金工具鋼
CN105624570A (zh) * 2016-03-10 2016-06-01 绵阳市联合传动科技有限公司 高强度低碳合金钢制动鼓

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JP2008537080A (ja) * 2005-04-20 2008-09-11 トウレレボルグ ヴェルプ ビー.ブイ. フレキシブルパイプ及びその製造方法
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