JPH0610091A - 被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品 - Google Patents
被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品Info
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- JPH0610091A JPH0610091A JP19015492A JP19015492A JPH0610091A JP H0610091 A JPH0610091 A JP H0610091A JP 19015492 A JP19015492 A JP 19015492A JP 19015492 A JP19015492 A JP 19015492A JP H0610091 A JPH0610091 A JP H0610091A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＶＤコーティング超硬工具での切削加工に
おいて工具欠損を発生しない引張強度100kgf／mm2 超級
の高強度熱間鍛造非調質品を提供する。 【構成】 wt％で、Ｃ：0.03〜0.30％、Si：0.10〜0.50
％、Mn：0.60〜2.00％、Cr：0.20〜1.50％、Ti：0.005
〜0.030 ％、Ｂ：５〜30ppm 、Ｎ：70ppm 以下、Al：0.
05％以下、Ｏ：15〜50ppm 、Ｓ：0.020 〜0.100 ％、P
b：0.05〜0.30％、Ca：４〜50ppm 、残部がFeおよび不
可避的成分からなり、ＳおよびPb成分が下式数１を満足
し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が100kgf／mm
2 超であることを特徴とする被削性の優れた高強度熱間
鍛造非調質品。 【数１】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００ ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ）
おいて工具欠損を発生しない引張強度100kgf／mm2 超級
の高強度熱間鍛造非調質品を提供する。 【構成】 wt％で、Ｃ：0.03〜0.30％、Si：0.10〜0.50
％、Mn：0.60〜2.00％、Cr：0.20〜1.50％、Ti：0.005
〜0.030 ％、Ｂ：５〜30ppm 、Ｎ：70ppm 以下、Al：0.
05％以下、Ｏ：15〜50ppm 、Ｓ：0.020 〜0.100 ％、P
b：0.05〜0.30％、Ca：４〜50ppm 、残部がFeおよび不
可避的成分からなり、ＳおよびPb成分が下式数１を満足
し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が100kgf／mm
2 超であることを特徴とする被削性の優れた高強度熱間
鍛造非調質品。 【数１】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００ ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ）
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＶＤコーティング超
硬工具による切削加工において切削工具の欠損発生頻度
が少ない引張強度１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超級の水冷マル
テンサイト型高強度熱間鍛造非調質品に関するものであ
る。
硬工具による切削加工において切削工具の欠損発生頻度
が少ない引張強度１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超級の水冷マル
テンサイト型高強度熱間鍛造非調質品に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車のエンジン出力の上昇への対応あ
るいは燃費向上を目的とした自動車車体の軽量化の実現
のため、部品の高強度化が常に志向されている。自動車
の部品の製造において、熱間鍛造後の冷却ままで機械部
品として要求される特性が得られる非調質鋼の使用が増
加している。この非調質鋼においても高強度化が図ら
れ、引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 未満のものについ
ては実用化されてきている。しかし、現在自動車メーカ
ーが目標としている大幅な燃費向上を実現するために
は、さらに引張強度で１００〜１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 も
の大幅な高強度化を図らなければならない。従来の１０
０ｋｇｆ／ｍｍ2 未満の非調質鋼はフェライト＋パーラ
イト組織で必要とされる特性を得ることが可能であった
が、１００ｋｇｆ／ｍｍ2 を超える高強度を得るために
はマルテンサイトあるいはベイナイト組織にする必要が
ある。
るいは燃費向上を目的とした自動車車体の軽量化の実現
のため、部品の高強度化が常に志向されている。自動車
の部品の製造において、熱間鍛造後の冷却ままで機械部
品として要求される特性が得られる非調質鋼の使用が増
加している。この非調質鋼においても高強度化が図ら
れ、引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 未満のものについ
ては実用化されてきている。しかし、現在自動車メーカ
ーが目標としている大幅な燃費向上を実現するために
は、さらに引張強度で１００〜１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 も
の大幅な高強度化を図らなければならない。従来の１０
０ｋｇｆ／ｍｍ2 未満の非調質鋼はフェライト＋パーラ
イト組織で必要とされる特性を得ることが可能であった
が、１００ｋｇｆ／ｍｍ2 を超える高強度を得るために
はマルテンサイトあるいはベイナイト組織にする必要が
ある。
【０００３】また、この高強度化によって被削性の低下
が懸念されている。自動車部品製造のコストにおいて切
削加工費の占める比率は大きく、部品によっては素材費
を含めた全コストの５０％近く占めるものすらある。特
に、熱間鍛造あるいは熱処理により部品として必要とさ
れる強度としたあとの最終工程で切削加工が行われるよ
うな高強度部品は、非常に苛酷な切削加工となる。本発
明で対象とする非調質鋼を用いた熱間鍛造後の非調質品
は切削加工用の素材となり、その高強度化によって被削
性低下が予想されるため、その被削性向上は重要な課題
である。
が懸念されている。自動車部品製造のコストにおいて切
削加工費の占める比率は大きく、部品によっては素材費
を含めた全コストの５０％近く占めるものすらある。特
に、熱間鍛造あるいは熱処理により部品として必要とさ
れる強度としたあとの最終工程で切削加工が行われるよ
うな高強度部品は、非常に苛酷な切削加工となる。本発
明で対象とする非調質鋼を用いた熱間鍛造後の非調質品
は切削加工用の素材となり、その高強度化によって被削
性低下が予想されるため、その被削性向上は重要な課題
である。
【０００４】一方、鋼材の被削性向上に関する研究は古
くから行われており、Ｓ、Ｐｂ、Ｃａなどのいわゆる快
削元素を添加すると被削性が著しく向上することは既に
知られている。しかし、ここで対象とする熱間鍛造品に
求められているような高強度鋼の切削についてはあまり
研究されていない。特に、超硬工具の主流をなしている
ＣＶＤコーティング工具での切削に対応した鍛造部品用
鋼の開発はほとんど行われていない。
くから行われており、Ｓ、Ｐｂ、Ｃａなどのいわゆる快
削元素を添加すると被削性が著しく向上することは既に
知られている。しかし、ここで対象とする熱間鍛造品に
求められているような高強度鋼の切削についてはあまり
研究されていない。特に、超硬工具の主流をなしている
ＣＶＤコーティング工具での切削に対応した鍛造部品用
鋼の開発はほとんど行われていない。
【０００５】工具製造でのＣＶＤコーティング工程では
工具を高温加熱するため、室温まで冷却すると基材とコ
ーティング層との熱膨張率の違いによってコーティング
層に引張の残留応力が発生し、抗折力が低下する。この
抗折力が低いコーティング工具で高強度鋼を切削加工す
ると欠損が発生することから、工具摩耗低減策だけでは
高強度鋼切削へ対応できなくなりつつある。工具欠損防
止方法としては、特開平３−９２２０５号公報において
工具コーティング層の引張の残留応力を除去する方法が
提案されているが、鋼材側から高強度鋼切削時の工具欠
損を低減する提案はほとんどみられない。
工具を高温加熱するため、室温まで冷却すると基材とコ
ーティング層との熱膨張率の違いによってコーティング
層に引張の残留応力が発生し、抗折力が低下する。この
抗折力が低いコーティング工具で高強度鋼を切削加工す
ると欠損が発生することから、工具摩耗低減策だけでは
高強度鋼切削へ対応できなくなりつつある。工具欠損防
止方法としては、特開平３−９２２０５号公報において
工具コーティング層の引張の残留応力を除去する方法が
提案されているが、鋼材側から高強度鋼切削時の工具欠
損を低減する提案はほとんどみられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＣＶＤコー
ティング超硬工具での切削において優れた被削性を有す
る水冷マルテンサイト型高強度熱間鍛造非調質品を提供
するものである。
ティング超硬工具での切削において優れた被削性を有す
る水冷マルテンサイト型高強度熱間鍛造非調質品を提供
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の
〜の通りである。
〜の通りである。
【０００８】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、Ｓ成分が下式
数５を満足し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が
１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴とする被削性
の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
数５を満足し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が
１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴とする被削性
の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
【０００９】
【数５】ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％）
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％）
【００１０】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 Ｃａ：４〜５０ｐｐｍ、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、Ｓ成分が下式
数６を満足し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が
１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴とする被削性
の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
数６を満足し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が
１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴とする被削性
の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
【００１１】
【数６】ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％）
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％）
【００１２】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 Ｐｂ：０．０５〜０．３０％、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、ＳおよびＰｂ
成分が下式数７を満足し、組織がマルテンサイトでかつ
引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴と
する被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
成分が下式数７を満足し、組織がマルテンサイトでかつ
引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴と
する被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
【００１３】
【数７】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％）
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％）
【００１４】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 Ｐｂ：０．０５〜０．３０％、 Ｃａ：４〜５０ｐｐｍ、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、ＳおよびＰｂ
成分が下式数８を満足し、組織がマルテンサイトでかつ
引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴と
する被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
成分が下式数８を満足し、組織がマルテンサイトでかつ
引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴と
する被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品。
【００１５】
【数８】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％）
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％）
【００１６】
【作用】発明者らは、ＣＶＤコーティング超硬工具での
切削における工具欠損発生に及ぼす被削材引張強度なら
びにＳおよびＰｂの含有量の影響を検討した。実験室溶
解炉において、表１に示すような基本成分にＳおよびＰ
ｂを種々の含有量で添加した。溶解材を直径８０ｍｍの
棒鋼へ圧延し、１２００℃に加熱後直径５０ｍｍの棒鋼
へ熱間鍛造して直ちに水冷することにより、被削材強度
をほぼ１００〜１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 とした。切削試験
はＣＶＤによりＴｉＮをコーティングされた市販の超硬
工具を用いて行い、切削時間５ｍｉｎにおける工具欠損
の有無を調査した。
切削における工具欠損発生に及ぼす被削材引張強度なら
びにＳおよびＰｂの含有量の影響を検討した。実験室溶
解炉において、表１に示すような基本成分にＳおよびＰ
ｂを種々の含有量で添加した。溶解材を直径８０ｍｍの
棒鋼へ圧延し、１２００℃に加熱後直径５０ｍｍの棒鋼
へ熱間鍛造して直ちに水冷することにより、被削材強度
をほぼ１００〜１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 とした。切削試験
はＣＶＤによりＴｉＮをコーティングされた市販の超硬
工具を用いて行い、切削時間５ｍｉｎにおける工具欠損
の有無を調査した。
【００１７】
【表１】
【００１８】図１はＳ含有量と被削材引張強度の工具欠
損に及ぼす影響を示したものである。基本鋼（０．０１
５％Ｓ含有）は１００ｋｇｆ／ｍｍ2 を超えると工具欠
損が発生するが、Ｓ含有量を増加すると被削材強度が上
昇しても欠損が発生しない。図１より、被削材引張強度
ＴＳとＳ含有量との間にＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１
５）≦１００の関係を満たすときに工具欠損は発生しな
いことが判明した。図２は工具欠損発生に及ぼすＰｂ含
有量の影響を示したものである。Ｓ含有量はすべて基本
鋼と同じ０．０１５％である。ＰｂもＳと同様に工具欠
損抑制効果があり、欠損が発生しないためには被削材引
張強度ＴＳとＰｂ含有量との間にＴＳ−４００×Ｐｂ≦
１００の関係を満たさなければならないことが明らかに
なった。さらに、図３はＳおよびＰｂを複合添加した場
合であるが、得られた試験結果を検討した結果、８５０
×（Ｓ−０．０１５）＋４００×Ｐｂ＋１００≧ＴＳの
関係式を満たすときに工具欠損発生は認められなかっ
た。この式は、Ｐｂ＝０％のときは図１で示したＳ単独
添加の場合の関係式に、さらに、Ｓが基本鋼と同じ０．
０１５％のときには図２で示したＰｂの工具欠損への影
響を示す関係式になり、ＳおよびＰｂの工具欠損抑制効
果は独立していることが明らかになった。
損に及ぼす影響を示したものである。基本鋼（０．０１
５％Ｓ含有）は１００ｋｇｆ／ｍｍ2 を超えると工具欠
損が発生するが、Ｓ含有量を増加すると被削材強度が上
昇しても欠損が発生しない。図１より、被削材引張強度
ＴＳとＳ含有量との間にＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１
５）≦１００の関係を満たすときに工具欠損は発生しな
いことが判明した。図２は工具欠損発生に及ぼすＰｂ含
有量の影響を示したものである。Ｓ含有量はすべて基本
鋼と同じ０．０１５％である。ＰｂもＳと同様に工具欠
損抑制効果があり、欠損が発生しないためには被削材引
張強度ＴＳとＰｂ含有量との間にＴＳ−４００×Ｐｂ≦
１００の関係を満たさなければならないことが明らかに
なった。さらに、図３はＳおよびＰｂを複合添加した場
合であるが、得られた試験結果を検討した結果、８５０
×（Ｓ−０．０１５）＋４００×Ｐｂ＋１００≧ＴＳの
関係式を満たすときに工具欠損発生は認められなかっ
た。この式は、Ｐｂ＝０％のときは図１で示したＳ単独
添加の場合の関係式に、さらに、Ｓが基本鋼と同じ０．
０１５％のときには図２で示したＰｂの工具欠損への影
響を示す関係式になり、ＳおよびＰｂの工具欠損抑制効
果は独立していることが明らかになった。
【００１９】以上の結果から、工具欠損が生じないため
にはＳおよびＰｂを下記関係式数９を満足するように含
有させなければならないことが判明した。なお、ＴＳは
被削材引張強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）、ＳはＳ含有量（ｗ
ｔ％）、ＰｂはＰｂ含有量（ｗｔ％）である。
にはＳおよびＰｂを下記関係式数９を満足するように含
有させなければならないことが判明した。なお、ＴＳは
被削材引張強度（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）、ＳはＳ含有量（ｗ
ｔ％）、ＰｂはＰｂ含有量（ｗｔ％）である。
【００２０】
【数９】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００ Ｐｂ＝０％の場合 ＴＳ−４００×Ｐｂ≦１００ Ｓ＝０．０１５％の場合 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００
【００２１】以下に、本発明における化学成分などの限
定理由について説明する。
定理由について説明する。
【００２２】Ｃ：０．０３〜０．３％ Ｃは熱間鍛造後水冷して部品として要求される強度を確
保するために添加される。このため、０．０３％以上添
加することが必要である。しかし、０．３％を超えて多
量に添加すると靱性および被削性を低下させるので、そ
の上限を０．３％とする。
保するために添加される。このため、０．０３％以上添
加することが必要である。しかし、０．３％を超えて多
量に添加すると靱性および被削性を低下させるので、そ
の上限を０．３％とする。
【００２３】Ｓｉ：０．１〜０．５％ Ｓｉは脱酸剤としてあるいは焼入れ性向上のため０．１
％以上添加するが、靱性を劣化させるため上限を０．５
％とする。
％以上添加するが、靱性を劣化させるため上限を０．５
％とする。
【００２４】Ｍｎ：０．６〜２．０％ Ｍｎは脱酸剤として用いられると同時に、ＭｎＳを形成
してＳによる熱間加工性の劣化を防止するため、および
焼入れ性を確保するため０．６％以上添加することが必
要である。しかし、２．０％を超える多量添加は被削性
を劣化させるため２．０％以下とする。
してＳによる熱間加工性の劣化を防止するため、および
焼入れ性を確保するため０．６％以上添加することが必
要である。しかし、２．０％を超える多量添加は被削性
を劣化させるため２．０％以下とする。
【００２５】また、ＭｏもＭｎと同様に焼入れ性向上の
効果があり、置き換えることが可能である。この場合、
Ｍｏ：０．１〜０．６％の添加によりＭｎを０．５〜
１．５％に減ずることができる。
効果があり、置き換えることが可能である。この場合、
Ｍｏ：０．１〜０．６％の添加によりＭｎを０．５〜
１．５％に減ずることができる。
【００２６】Ｃｒ：０．２〜１．５％ Ｃｒは焼入れ性を向上し強度および靱性を付与するもの
であるが、充分な効果を得るため０．２％以上の添加を
必要とする。しかし、１．５％を超えるとその効果は飽
和するため上限を１．５％とする。さらに、Ｍｎの場合
と同様に、Ｍｏを０．１〜０．６％添加することにより
Ｃｒを０．１〜０．８％に減ずることができる。
であるが、充分な効果を得るため０．２％以上の添加を
必要とする。しかし、１．５％を超えるとその効果は飽
和するため上限を１．５％とする。さらに、Ｍｎの場合
と同様に、Ｍｏを０．１〜０．６％添加することにより
Ｃｒを０．１〜０．８％に減ずることができる。
【００２７】Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％ 本発明のような焼入れ性向上を目的としてＢ添加した鋼
においては、固溶Ｂを多く得るためにＮをＴｉでＴｉＮ
として固定してＢＮの生成を抑制しなければ所定の焼入
れ性が得られない。このため、Ｔｉは０．００５％以上
の添加が必要である。しかし、０．０３％を超えて添加
すると硬質のＴｉＯ2 が多量に生成し、被削性を低下さ
せるため０．００５〜０．０３％とする。
においては、固溶Ｂを多く得るためにＮをＴｉでＴｉＮ
として固定してＢＮの生成を抑制しなければ所定の焼入
れ性が得られない。このため、Ｔｉは０．００５％以上
の添加が必要である。しかし、０．０３％を超えて添加
すると硬質のＴｉＯ2 が多量に生成し、被削性を低下さ
せるため０．００５〜０．０３％とする。
【００２８】Ｂ：５〜３０ｐｐｍ Ｂは焼入れ性を向上するため添加されるが、５ｐｐｍ未
満では充分な焼入れ性が得られず、３０ｐｐｍを超える
とその効果が飽和してしまうため、５〜３０ｐｐｍとす
る。
満では充分な焼入れ性が得られず、３０ｐｐｍを超える
とその効果が飽和してしまうため、５〜３０ｐｐｍとす
る。
【００２９】Ｎ：７０ｐｐｍ以下 Ｂを添加して焼入れ性を向上する場合、Ｂは固溶Ｂとし
て鋼中に含ませる必要があるが、Ｂは窒化物を形成しや
すいためＮを７０ｐｐｍ以下に限定し、ＢＮの生成を抑
制する。
て鋼中に含ませる必要があるが、Ｂは窒化物を形成しや
すいためＮを７０ｐｐｍ以下に限定し、ＢＮの生成を抑
制する。
【００３０】Ａｌ：０．０５％以下 Ａｌは脱酸材として添加されるが、０．０５％を超える
と硬質のＡｌ2 Ｏ3 が多量に生成するため０．０５％以
下とする。
と硬質のＡｌ2 Ｏ3 が多量に生成するため０．０５％以
下とする。
【００３１】Ｏ：１５〜５０ｐｐｍ Ｏは鋼中の不純物として一般には極力除去するが、本発
明では酸化物をＣａ添加により軟質化して積極的に被削
性向上に活用するため、ある程度の酸化物量を必要とす
る。充分な被削性向上効果を得るためには１５ｐｐｍ以
上が必要であるが、５０ｐｐｍを超えると機械部品とな
ったときの靱性値などの機械的性質を劣化させるため、
１５〜５０ｐｐｍとする。
明では酸化物をＣａ添加により軟質化して積極的に被削
性向上に活用するため、ある程度の酸化物量を必要とす
る。充分な被削性向上効果を得るためには１５ｐｐｍ以
上が必要であるが、５０ｐｐｍを超えると機械部品とな
ったときの靱性値などの機械的性質を劣化させるため、
１５〜５０ｐｐｍとする。
【００３２】Ｓ：０．０２〜０．１０％ Ｓは合金元素として安価でハイス工具の工具寿命を顕著
に向上することが知られている。また、超硬工具におい
ても切削抵抗低減効果により工具欠損の抑制あるいは工
具摩耗の低減効果がある。この効果は０．０２％以上の
添加で顕著になるが、多量添加すると機械的性質を劣化
させ、特に異方性が顕著となるため、その上限を０．１
０％とする。また、周期律表でＳの同族に属するＳｅお
よびＴｅはＳと同様に鋼中でマンガン化合物を生成す
る。このＭｎＳｅあるいはＭｎＴｅの物理的な性質はＭ
ｎＳと非常に似ており、被削性向上効果もＭｎＳとほぼ
同等であることが知られている。よって、ＳをＳｅある
いはＴｅに置き換えても同様の効果が得られる。Ｓに置
き換える場合はＳｅはＳと同様に０．０２〜０．１０
％、Ｔｅは機械的性質の劣化がＳに較べてやや小さいの
で０．02〜０．１５％の範囲で添加することが望まし
い。
に向上することが知られている。また、超硬工具におい
ても切削抵抗低減効果により工具欠損の抑制あるいは工
具摩耗の低減効果がある。この効果は０．０２％以上の
添加で顕著になるが、多量添加すると機械的性質を劣化
させ、特に異方性が顕著となるため、その上限を０．１
０％とする。また、周期律表でＳの同族に属するＳｅお
よびＴｅはＳと同様に鋼中でマンガン化合物を生成す
る。このＭｎＳｅあるいはＭｎＴｅの物理的な性質はＭ
ｎＳと非常に似ており、被削性向上効果もＭｎＳとほぼ
同等であることが知られている。よって、ＳをＳｅある
いはＴｅに置き換えても同様の効果が得られる。Ｓに置
き換える場合はＳｅはＳと同様に０．０２〜０．１０
％、Ｔｅは機械的性質の劣化がＳに較べてやや小さいの
で０．02〜０．１５％の範囲で添加することが望まし
い。
【００３３】Ｐｂ：０．０５〜０．３０％ ＰｂもＳと同様にハイス工具および超硬工具寿命を向上
させるが、Ｐｂは鋼中で低融点の金属介在物として存在
するため、溶融脆化作用により切り屑処理性（切屑の分
断）および仕上面粗さの向上に有効であり、切屑と工具
すくい面での潤滑作用から切削抵抗を低減するため、工
具欠損および工具摩耗低減に効果がある。この効果は
０．０５％以上の添加で顕著となるが、低融点の金属介
在物を生成することから多量添加すると熱間・温間での
加工性を損なうため、上限を０．３％とする。さらに、
ＢｉもＰｂとほぼ同等の被削性向上効果を有することが
知られており、ＰｂをＢｉに置き換えても同様の効果が
得られる。Ｂｉに置き換える場合はＰｂと同じく０．０
５〜０．３０％添加することが望ましい。
させるが、Ｐｂは鋼中で低融点の金属介在物として存在
するため、溶融脆化作用により切り屑処理性（切屑の分
断）および仕上面粗さの向上に有効であり、切屑と工具
すくい面での潤滑作用から切削抵抗を低減するため、工
具欠損および工具摩耗低減に効果がある。この効果は
０．０５％以上の添加で顕著となるが、低融点の金属介
在物を生成することから多量添加すると熱間・温間での
加工性を損なうため、上限を０．３％とする。さらに、
ＢｉもＰｂとほぼ同等の被削性向上効果を有することが
知られており、ＰｂをＢｉに置き換えても同様の効果が
得られる。Ｂｉに置き換える場合はＰｂと同じく０．０
５〜０．３０％添加することが望ましい。
【００３４】Ｃａ：４〜５０ｐｐｍ Ｃａは超硬工具切削における工具摩耗を低減する。すな
わちＣａは鋼中でＣａＯとなり、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＭｎＯなどと複合して軟質な酸化物を形成し、こ
の軟質な酸化物が切削工具に付着・保護する作用を有す
る。本発明においても軟質な酸化物とするため４ｐｐｍ
以上添加する。しかし、５０ｐｐｍを超えて多量に添加
するとむしろ酸化物が硬質化してしまうため、４〜５０
ｐｐｍとする。
わちＣａは鋼中でＣａＯとなり、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＭｎＯなどと複合して軟質な酸化物を形成し、こ
の軟質な酸化物が切削工具に付着・保護する作用を有す
る。本発明においても軟質な酸化物とするため４ｐｐｍ
以上添加する。しかし、５０ｐｐｍを超えて多量に添加
するとむしろ酸化物が硬質化してしまうため、４〜５０
ｐｐｍとする。
【００３５】組織がマルテンサイトでかつ引張強度が１
００ｋｇｆ／ｍｍ2 超 本発明は引張強度で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超が必要とさ
れる重要保安部品用の鍛造品を対象にしている。この強
度を熱間鍛造で得るため熱間鍛造後ただちに水冷し、組
織をマルテンサイトにする。
００ｋｇｆ／ｍｍ2 超 本発明は引張強度で１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超が必要とさ
れる重要保安部品用の鍛造品を対象にしている。この強
度を熱間鍛造で得るため熱間鍛造後ただちに水冷し、組
織をマルテンサイトにする。
【００３６】Ｓ成分またはＳおよびＰｂ成分が下式数１
０を満足すること ＳおよびＰｂは切削抵抗を低減し工具欠損を抑制する。
被削材強度が上昇すると欠損を抑制するためにはＳ含有
量をＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００の関係
式を満足するように増加させなければならない。また、
同様にＳとＰｂを複合添加する場合には、被削材強度の
上昇に伴ってＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４０
０×Ｐｂ≦１００の関係式を満たすようにＳおよびＰｂ
を添加しなければならない。よって、高強度非調質品を
切削する時の超硬工具欠損を抑制するためには、これら
の関係式の何れかを満足しなければならない。
０を満足すること ＳおよびＰｂは切削抵抗を低減し工具欠損を抑制する。
被削材強度が上昇すると欠損を抑制するためにはＳ含有
量をＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００の関係
式を満足するように増加させなければならない。また、
同様にＳとＰｂを複合添加する場合には、被削材強度の
上昇に伴ってＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４０
０×Ｐｂ≦１００の関係式を満たすようにＳおよびＰｂ
を添加しなければならない。よって、高強度非調質品を
切削する時の超硬工具欠損を抑制するためには、これら
の関係式の何れかを満足しなければならない。
【００３７】
【数１０】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００ ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００ ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％）
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％）
【００３８】
【実施例】本発明の実施例を従来鋼と比較して示す。供
試材は表２に示す化学成分を有する鋼である。転炉出鋼
し、分塊圧延、熱間圧延により直径８０ｍｍの棒鋼とし
た後、１２００℃に加熱、鍛造して直径５０ｍｍの鍛造
棒とし、直ちに水冷してマルテンサイト組織として切削
試験に供した。供試鍛造品の引張試験は鍛造棒の半径方
向１／２ｒ部より軸方向に平行にＪＩＳ−４号の引張試
験片を採取して行い、各供試材はそれぞれの目標強度の
１００超〜１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲にあることを確
認した。
試材は表２に示す化学成分を有する鋼である。転炉出鋼
し、分塊圧延、熱間圧延により直径８０ｍｍの棒鋼とし
た後、１２００℃に加熱、鍛造して直径５０ｍｍの鍛造
棒とし、直ちに水冷してマルテンサイト組織として切削
試験に供した。供試鍛造品の引張試験は鍛造棒の半径方
向１／２ｒ部より軸方向に平行にＪＩＳ−４号の引張試
験片を採取して行い、各供試材はそれぞれの目標強度の
１００超〜１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲にあることを確
認した。
【００３９】
【表２】
【００４０】被削性評価は、基材がＪＩＳ−Ｐ２０であ
りＣＶＤでＴｉＮをコーティングされた市販の超硬工具
を用いて直径５０ｍｍの鍛造棒を長手外周旋削し、５ｍ
ｉｎ切削までの工具欠損の有無により行った。さらに、
欠損を発生しなかった場合は５ｍｉｎ切削後の工具逃げ
面の摩耗量を測定した。切削条件は切削速度１５０ｍ／
ｍｉｎ、送り０．２ｍｍ／ｒｅｖ、切込み２．０とし、
切削油は用いなかった。被削性評価結果は、表３に示す
ように本発明例では引張強度がほぼ１５０ｋｇｆ／ｍｍ
2 の高強度鍛造品であっても欠損の発生は認められなか
った。それに対し、比較例では引張強度が１１５ｋｇｆ
／ｍｍ2 程度であっても、工具欠損が発生し、切削不能
に陥っている。以上の結果から、本発明の工具欠損に対
する優位性は明らかである。
りＣＶＤでＴｉＮをコーティングされた市販の超硬工具
を用いて直径５０ｍｍの鍛造棒を長手外周旋削し、５ｍ
ｉｎ切削までの工具欠損の有無により行った。さらに、
欠損を発生しなかった場合は５ｍｉｎ切削後の工具逃げ
面の摩耗量を測定した。切削条件は切削速度１５０ｍ／
ｍｉｎ、送り０．２ｍｍ／ｒｅｖ、切込み２．０とし、
切削油は用いなかった。被削性評価結果は、表３に示す
ように本発明例では引張強度がほぼ１５０ｋｇｆ／ｍｍ
2 の高強度鍛造品であっても欠損の発生は認められなか
った。それに対し、比較例では引張強度が１１５ｋｇｆ
／ｍｍ2 程度であっても、工具欠損が発生し、切削不能
に陥っている。以上の結果から、本発明の工具欠損に対
する優位性は明らかである。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は高強度鍛
造品の切削、特にコーティング超硬工具での切削におい
て工具欠損を抑制することにより、高強度熱間鍛造非調
質鍛造品の切削を可能とする。本発明は超硬工具切削が
多用される自動車用の高強度熱間鍛造非調質品として極
めて有用である。
造品の切削、特にコーティング超硬工具での切削におい
て工具欠損を抑制することにより、高強度熱間鍛造非調
質鍛造品の切削を可能とする。本発明は超硬工具切削が
多用される自動車用の高強度熱間鍛造非調質品として極
めて有用である。
【図１】Ｓ含有量と被削材引張強度の工具欠損に及ぼす
影響を示す図である。
影響を示す図である。
【図２】Ｐｂ含有量と被削材引張強度の工具欠損に及ぼ
す影響を示す図である。
す影響を示す図である。
【図３】ＳおよびＰｂ含有量と被削材引張強度の工具欠
損に及ぼす影響を示す図である。
損に及ぼす影響を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、Ｓ成分が下式
数１を満足し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が
１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴とする被削性
の優れた高強度熱間鍛造非調質品。 【数１】ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） - 【請求項２】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 Ｃａ：４〜５０ｐｐｍ、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、Ｓ成分が下式
数２を満足し、組織がマルテンサイトでかつ引張強度が
１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴とする被削性
の優れた高強度熱間鍛造非調質品。 【数２】ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） - 【請求項３】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 Ｐｂ：０．０５〜０．３０％、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、ＳおよびＰｂ
成分が下式数３を満足し、組織がマルテンサイトでかつ
引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴と
する被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品。 【数３】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％） - 【請求項４】 ｗｔ％で、 Ｃ ：０．０３〜０．３０％、 Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、 Ｍｎ：０．６０〜２．００％、 Ｃｒ：０．２０〜１．５０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０３０％、 Ｂ ：５〜３０ｐｐｍ、 Ｎ ：７０ｐｐｍ以下、 Ａｌ：０．０５％以下、 Ｏ ：１５〜５０ｐｐｍ、 Ｓ ：０．０２０〜０．１００％、 Ｐｂ：０．０５〜０．３０％、 Ｃａ：４〜５０ｐｐｍ、 残部がＦｅおよび不可避的成分からなり、ＳおよびＰｂ
成分が下式数４を満足し、組織がマルテンサイトでかつ
引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ2 超であることを特徴と
する被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品。 【数４】 ＴＳ−８５０×（Ｓ−０．０１５）−４００×Ｐｂ≦１００ ただし、 ＴＳ：熱間鍛造後ただちに水冷したときの引張強度（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 ） Ｓ ：Ｓ含有量（ｗｔ％） Ｐｂ：Ｐｂ含有量（ｗｔ％）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19015492A JPH0610091A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19015492A JPH0610091A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610091A true JPH0610091A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=16253323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19015492A Withdrawn JPH0610091A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 被削性の優れた高強度熱間鍛造非調質品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610091A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0867521A1 (en) * | 1997-03-26 | 1998-09-30 | Imatra Steel Oy Ab | Steel for cold forging and a method using the steel |
| JP2009108357A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Nippon Steel Corp | マルテンサイト型熱間鍛造用非調質鋼及び熱間鍛造非調質鋼部品 |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP19015492A patent/JPH0610091A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0867521A1 (en) * | 1997-03-26 | 1998-09-30 | Imatra Steel Oy Ab | Steel for cold forging and a method using the steel |
| JP2009108357A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Nippon Steel Corp | マルテンサイト型熱間鍛造用非調質鋼及び熱間鍛造非調質鋼部品 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |