JPH06128702A - 冷間加工性に優れた快削鋼及びその製造方法 - Google Patents

冷間加工性に優れた快削鋼及びその製造方法

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JPH06128702A
JPH06128702A JP30664892A JP30664892A JPH06128702A JP H06128702 A JPH06128702 A JP H06128702A JP 30664892 A JP30664892 A JP 30664892A JP 30664892 A JP30664892 A JP 30664892A JP H06128702 A JPH06128702 A JP H06128702A
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JP
Japan
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weight
cutting steel
steel
free
machinability
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JP30664892A
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English (en)
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Toshihiko Takemoto
敏彦 武本
Kazunobu Yamazaki
和信 山崎
Saburo Noma
三郎 野間
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被削性及び冷間加工性に優れ、ブラウン管用
フレーム材等として好適な快削鋼を得る。 【構成】 S:0.04〜0.15重量%及びCr11
〜13.5重量%を含み、必要に応じCa:0.001
〜0.02重量%及び/又はAl:0.02〜0.20
重量%を含むFe−Cr合金であり、JIS G055
2で規定される粒度No.7以上のフェライト単相組織に
調整されている。この快削鋼は、熱間圧延した後、95
0〜1200℃の温度範囲で第1段の焼鈍を施し、70
0〜900℃の温度範囲で第2段の焼鈍を施し、次いで
0.2〜0.5℃/分の冷却速度で600℃以下の温度
まで徐冷することにより製造される。 【効果】 粒度No.7以上のフェライト単相組織である
ため、S添加による被削性を確保しながら、優れた冷間
加工性をもった快削鋼となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラウン管のフレーム
材等として使用される加工性に優れた快削鋼及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ブラウン管やコンピュータディスプレイ
等のフレーム用材料として、ブラウン管等のサイズによ
ってSCM415等のCr−Mo鋼やSUS410等の
ステンレス鋼が使用されている。この種のフレーム用材
料には、ガラス製の管内に封入されることから、ガラス
と同程度の熱膨張率をもつことが要求される。更に、ブ
ラウン管の種類によっては、ブラウン管を組み立てる際
に扇曲げ,直角曲げ等の曲げ加工や切削加工がフレーム
材料に施される。したがって、フレーム材料は、適度な
強度をもつと共に、冷間加工性及び被削性に優れている
ことが必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】Cr−Mo鋼は、フレ
ーム材料として強度,加工性及び被削性に問題はない。
しかし、熱膨張係数(30〜100℃)が12.4×1
-6/℃であり、ガラスの熱膨張係数8×10-6/℃に
比較して高い欠点をもっている。そのため、ブラウン間
作動時に昇温して熱変形を起こし、色ズレを発生させる
原因となる。他方、ステンレス鋼は、熱膨張係数が(1
0〜11)×10-6/℃であり、ガラスの熱膨張係数に
近似している。そのため、材質に起因する色ズレ等の欠
点が発生することがない。また、強度的にも問題がな
く、被削性に関しても特開昭64−42557号公報で
紹介されているようにS,Se,Te等を添加すること
によって改善される。
【0004】S,Se,Te等を添加して快削性を付与
したステンレス鋼にあっては、逆に加工性が劣化し易
く、加工割れ等の欠陥が発生する。その結果、この快削
性ステンレス鋼は、過酷な曲げ加工が施される部材とし
て使用することができない。本発明は、このような問題
を解消すべく案出されたものであり、2段階焼鈍によっ
て結晶粒度を調整することにより、快削性を確保しなが
ら曲げ加工性を改善し、熱膨張係数が低い快削鋼を得る
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の快削鋼は、その
目的を達成するため、S:0.04〜0.15重量%及
びCr11〜13.5重量%を含み残部実質的にFeか
らなる組成をもち、JIS G0552で規定される粒
度No.7以上のフェライト単相組織に調整されているこ
とを特徴とする。この快削鋼は、更にCa:0.001
〜0.02重量%及び/又はAl:0.02〜0.20
重量%を含むことができる。この快削鋼は、熱間圧延後
に950〜1200℃の温度範囲で第1段の焼鈍を施
し、700〜900℃の温度範囲で第2段の焼鈍を施
し、次いで0.2〜0.5℃/分の冷却速度で600℃
以下の温度まで徐冷することにより製造される。熱間圧
延と第1段の焼鈍との間で、冷間加工を行うこともでき
る。
【0006】
【作用】本発明者等は、Cr系ステンレス鋼において被
削性及び加工性に与えるS及び焼鈍条件の影響について
種々調査・研究した結果、次の知見を得た。Cr系ステ
ンレス鋼に0.04重量%以上のSを含有させるとき、
被削性の向上に有効なMnS系の介在物が析出するが、
曲げ加工性が劣化する。たとえば、曲げ加工時に、介在
物を起点として割れが発生する。割れは、圧延によって
展伸した介在物が長いほど、鋼中を伝播し易くなる。し
かし、割れの伝播は、結晶粒界によって抑制される。
【0007】本発明者等の研究によるとき、割れ伝播に
対する結晶粒界の抑制効果は、JIS G0552で規
定する結晶粒度がNo.7以上のときに顕著に現れる。一
般に材料変形時に生じる割れは、割れ部先端に集中する
応力が伝播に必要な応力値を超えることによって伝播す
る。このとき、応力集中は、結晶粒径が小さくなるほ
ど、換言すれば結晶粒度が大きくなるほど小さくなる。
本発明が対象とする快削鋼にあっては、結晶粒度がNo.
7以上になると、曲げ加工時に発生する応力集中が割れ
伝播に必要な応力限界値に達しなくなるため、割れ伝播
抑制効果が現れるものと推察される。
【0008】結晶粒度は、熱間圧延後の焼鈍条件を制御
することにより調整される。本系鋼がオーステナイト領
域に入る950〜1200℃の温度範囲で第1段の焼鈍
を行うとき、熱延後に残存している加工誘起マルテンサ
イト及びフェライトの二相組織がγ単相組織となり、そ
の後の冷却過程でフェライト+焼入れマルテンサイト組
織となる。この組織をもつ鋼に対しオーステナイト領域
より下の700〜900℃の温度範囲で第2段の焼鈍を
施した後、徐冷するとき、結晶粒度がNo.7以上で等軸
のフェライト単相組織が生成する。この組織は、熱間圧
延に引き続いて冷間圧延した材料に対し同様な2段階焼
鈍を行うとき、より微細な組織となる。その結果、良好
な被削性を確保し、且つ優れた曲げ加工性を有する材料
が得られる。
【0009】Sを0.04重量%以上含むCr系ステン
レス鋼にCaを複合添加させると、熱間圧延或いは冷間
圧延後も形態変化が小さい介在物(Mn,Ca)S系と
なる。(Mn,Ca)S系介在物の析出は、0.02重
量%以上のAlを含有させることにより促進される。こ
の状態で2段階焼鈍によって結晶粒度No.7以上の等軸
フェライト単相組織にすると、Sを単独添加したもの以
上に良好な被削性をもち、且つ曲げ加工性に優れた材料
が得られる。次に、本発明で規定した合金元素及び含有
量等について説明する。Sは、被削性を向上させる元素
として重要であり、少なくとも0.04重量%の添加が
必要である。しかし、0.15重量%を超えるS含有量
は、曲げ加工性を著しく劣化させる。したがって、S含
有量を0.04〜0.15重量%の範囲に設定した。
【0010】Crは、本発明快削鋼の熱膨張係数を確保
するために重要な合金元素であり、少なくとも11重量
%の含有が必要である。しかし、13.5重量%を超え
るCr含有量では、第1段の焼鈍時にオーステナイト領
域に入る温度が存在せず、目的とするフェライト単相組
織が得られない。そこで、本発明においては、11〜1
3.5重量%の範囲にCr含有量を設定した。Caは、
必要に応じて添加される任意成分であり、本発明快削鋼
の加工性及び被削性を改善する上で有効な合金元素であ
る。硫化物組成及び形態変化は、Ca含有量0.001
重量%以上でみられ、被削性及び加工性が向上する。し
かし、0.02重量%を超えて含有させても、Caによ
る効果が飽和し、それ以上に被削性及び加工性が向上す
ることが望めない。したがって、本発明においては、C
aを含有させる場合には、0.001〜0.2重量%の
範囲に設定する。
【0011】Alは、溶製時に脱酸のために添加される
元素であるが、被削性に優れ且つ加工性の良好な快削鋼
にする(Mn,Ca)S系介在物の析出を促進させる作
用も呈する。Alの効果は、0.20重量%で飽和す
る。Al含有量が0.20重量%を超えるとき、それ以
上の介在物析出効果が得られないばかりか、他の物性が
低下する傾向がみられる。したがって、Alを含有させ
る場合には、その含有量を0.02〜0.20重量%の
範囲で選定する。
【0012】本発明の快削鋼は、ヒートパターンを図1
に示す2段階焼鈍によって結晶粒度及び組織が調整され
る。第1段の焼鈍は、フェライト+焼入れマルテンサイ
ト組織を形成させるため950〜1200℃の温度範囲
で行う。950℃未満或いは1200℃を超える焼鈍温
度では、オーステナイト領域に入らないため、焼鈍前に
存在する加工誘起マルテンサイト相が焼鈍後も残存す
る。この加工誘起マルテンサイト相は、第2段の焼鈍時
にフェライト組織に変態し難く、冷間加工性を劣化させ
る原因となる。そこで、第1段の焼鈍により加工誘起マ
ルテンサイトを消失させ、その後の冷却過程においてフ
ェライト+焼入れマルテンサイト組織を得る。
【0013】第2段の焼鈍は、フェライト+焼入れマル
テンサイト組織をフェライト単相組織にするため700
〜900℃の温度範囲で行う。このとき、900℃を超
える焼鈍温度では、結晶粒度がNo.7未満になり、加工
性が低下する。逆に、700℃未満の低い焼鈍温度で
は、完全なフェライト単相組織が得られない。第2段の
焼鈍が施された鋼材は、0.2〜0.5℃/分の冷却速
度で600℃以下の温度まで徐冷される。この冷却速度
は、焼鈍後の組織をフェライト単相組織とする上で、重
要な影響を与える。冷却速度が0.2℃/分未満では、
フェライト単相組織は得られるものの、冷却時間が長く
なることにより焼鈍コストが上昇する。逆に冷却速度が
0.5℃/分を超えると、マルテンサイト組織が生じ、
必要とする加工性が得られない。
【0014】
【実施例】表1に組成を示したCr系ステンレス鋼を高
周波真空溶解炉で溶製し、インゴットに鋳造した。得ら
れたインゴットに熱間鍛造を施し、1200℃に加熱し
た後、熱間圧延によって板厚9mmの熱延板とした。こ
の熱延板から、焼鈍−冷間圧延によって板厚5mmの冷
延板を作製した。
【0015】
【表1】
【0016】冷延板に対し、種々の温度で第1段及び段
2段の焼鈍を施した。焼鈍後の試験片を、被削性試験及
び曲げ加工試験に供した。被削性試験は、周速150m
/分で回転するボール盤を使用して板厚を貫通するまで
切削し、得られた切り粉の形態によって被削性を判定
し、切り粉が分断されているものを○,切り粉が連続し
ているものを×として評価した。曲げ加工試験は、R=
0.2及び曲げ角度90度で圧延方向に平行な方向の突
き曲げを行い、R部に発生する割れの有無によって曲げ
加工性を判定し、割れの発生がみられないものを○,割
れが発生したものを×として評価した。被削性及び曲げ
加工性の調査結果を、焼鈍条件と併せて表2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】本発明に従った試験番号A1〜A8の試験
片は、何れも結晶粒径No.7以上の微細なフェライト単
相組織をもっていた。この組織のため、曲げ加工性及び
被削性の双方共に優れたものであった。これに対し、試
験番号B1,B2の比較試験片では、S含有量が低いこ
とに起因して何れも被削性に劣っていた。また、本発明
で規定する範囲を超えて0.186重量%と多量のSを
含有する試験番号B3の比較試験片では、被削性は良好
であるものの、加工性に劣っていた。
【0019】本発明で規定した成分・組成を満足する試
験番号A3の試験片であっても、第1段の焼鈍を本発明
で規定する温度条件よりも低い温度で焼鈍を施したと
き、第2段焼鈍後にマルテンサイト層が残存し、曲げ加
工性に劣るものであった。また、第1段及び第2段の焼
鈍を高い温度で行った試験番号A3の試験片では、結晶
粒の成長が進みすぎて結晶粒径No.5の粗い組織となっ
た。これに伴って、曲げ加工性も低いものであった。
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、Sを単独で或いはCaと複合して添加したFe−C
r系合金の結晶粒径及び組織を調整することによって、
被削性を確保しながら冷間加工性に優れた快削鋼が得ら
れる。結晶粒径及び組織は、2段階焼鈍における温度条
件を制御することにより、再現性良く調整される。この
ようにして得られた快削鋼は、優れた被削性及び冷間加
工性を活かし、種々の構造部材として使用される。たと
えば、ブラウン管用フレーム材等として使用するとき、
熱膨張係数がガラスと近似していることと相俟つて、色
ズレ等の欠陥を発生させることがない製品となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従った熱処理パターン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 S:0.04〜0.15重量%及びCr
    11〜13.5重量%を含み残部実質的にFeからなる
    組成をもち、JIS G0552で規定される粒度No.
    7以上のフェライト単相組織に調整されていることを特
    徴とする冷間加工性に優れた快削鋼。
  2. 【請求項2】 S:0.04〜0.15重量%,Ca:
    0.001〜0.02重量%及びCr11〜13.5重
    量%を含み残部実質的にFeからなる組成をもち、JI
    S G0552で規定される粒度No.7以上のフェライ
    ト単相組織に調整されていることを特徴とする冷間加工
    性に優れた快削鋼。
  3. 【請求項3】 S:0.04〜0.15重量%及びCr
    11〜13.5重量%を含むFe−Cr合金を熱間圧延
    した後、950〜1200℃の温度範囲で第1段の焼鈍
    を施し、700〜900℃の温度範囲で第2段の焼鈍を
    施し、次いで0.2〜0.5℃/分の冷却速度で600
    ℃以下の温度まで徐冷することを特徴とする冷間加工性
    に優れた快削鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の熱間圧延と第1段の焼鈍
    との間で、冷間加工を行うことを特徴とする冷間加工性
    に優れた快削鋼の製造方法。
JP30664892A 1992-10-20 1992-10-20 冷間加工性に優れた快削鋼及びその製造方法 Pending JPH06128702A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008097803A (ja) * 2006-09-15 2008-04-24 Sii Micro Precision Kk ハードディスク装置

Cited By (1)

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JP2008097803A (ja) * 2006-09-15 2008-04-24 Sii Micro Precision Kk ハードディスク装置

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011211