JPH06248335A - 冷間加工性と被削性の優れた機械構造用鋼の製造方法 - Google Patents
冷間加工性と被削性の優れた機械構造用鋼の製造方法Info
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- JPH06248335A JPH06248335A JP5633593A JP5633593A JPH06248335A JP H06248335 A JPH06248335 A JP H06248335A JP 5633593 A JP5633593 A JP 5633593A JP 5633593 A JP5633593 A JP 5633593A JP H06248335 A JPH06248335 A JP H06248335A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は０．０１５％Ｓを含有する基本鋼並
みの冷鍛性と０．０６％Ｓを含有するＳ快削鋼並みの被
削性を有する機械構造用鋼を提供する。 【構成】 機械構造用鋼および機械構造用低合金鋼にお
いてＳ含有量を０．０１％以下、Ｐｂ含有量を０．１０
〜０．２０％にし、さらに加熱温度９００〜１１００℃
および仕上げ温度７５０〜８５０℃で圧延することによ
り基本並みの冷鍛性とＳ快削鋼並みの被削性を得る。
みの冷鍛性と０．０６％Ｓを含有するＳ快削鋼並みの被
削性を有する機械構造用鋼を提供する。 【構成】 機械構造用鋼および機械構造用低合金鋼にお
いてＳ含有量を０．０１％以下、Ｐｂ含有量を０．１０
〜０．２０％にし、さらに加熱温度９００〜１１００℃
および仕上げ温度７５０〜８５０℃で圧延することによ
り基本並みの冷鍛性とＳ快削鋼並みの被削性を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷間鍛造性の優れた快削
鋼の製造方法に関するものである。
鋼の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車などに用いられる機械構造用部品
はほとんどの場合切削加工される。そのため、Ｓおよび
Ｐｂなどの快削元素を含有する快削鋼を用いることが多
い。しかし、これらの快削元素は機械的性質あるいは加
工性を程度の違いはあるが損なうことが避けられず、冷
間鍛造される部品への適用に問題があった。特にＳは安
価でハイス工具切削での被削性を顕著に向上するが、鋼
中で棒鋼圧延により延伸するＭｎＳとして存在すること
から、冷間鍛造での割れ発生起点となり冷鍛性を顕著に
低下せしめる。
はほとんどの場合切削加工される。そのため、Ｓおよび
Ｐｂなどの快削元素を含有する快削鋼を用いることが多
い。しかし、これらの快削元素は機械的性質あるいは加
工性を程度の違いはあるが損なうことが避けられず、冷
間鍛造される部品への適用に問題があった。特にＳは安
価でハイス工具切削での被削性を顕著に向上するが、鋼
中で棒鋼圧延により延伸するＭｎＳとして存在すること
から、冷間鍛造での割れ発生起点となり冷鍛性を顕著に
低下せしめる。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】このＳによる冷間
加工性低下を向上する方法としては、Ｃａ、Ｔｅあるい
はＺｒなどの添加により、熱間圧延による硫化物の延伸
を防止する方法などが提案されているが、いずれもコス
トの上昇を招く（特開昭５０−７７１７号、特開昭５０
−９５１７号の公報等）。本発明は基本鋼（０．０１５
％Ｓ）並みの冷鍛性と最も代表的な機械構造用快削鋼で
ある０．０６％Ｓを含有したＳ快削鋼並みの被削性を低
コストで得るため、冷間鍛造性を低下するＳの含有量と
Ｐｂの含有量を適正化し、さらに棒鋼圧延における圧延
条件を適正化し冷間での塑性変形能を向上する検討をし
たものである。
加工性低下を向上する方法としては、Ｃａ、Ｔｅあるい
はＺｒなどの添加により、熱間圧延による硫化物の延伸
を防止する方法などが提案されているが、いずれもコス
トの上昇を招く（特開昭５０−７７１７号、特開昭５０
−９５１７号の公報等）。本発明は基本鋼（０．０１５
％Ｓ）並みの冷鍛性と最も代表的な機械構造用快削鋼で
ある０．０６％Ｓを含有したＳ快削鋼並みの被削性を低
コストで得るため、冷間鍛造性を低下するＳの含有量と
Ｐｂの含有量を適正化し、さらに棒鋼圧延における圧延
条件を適正化し冷間での塑性変形能を向上する検討をし
たものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、 Ｃ：0.10〜0.60重量％ Ｓｉ：0.15〜0.50重量
％ Ｍｎ：0.25〜1.70重量％ Ａｌ：0.015〜0.050重量
％ Ｓ：0.010 重量％以下 Ｐｂ：0.10〜0.20重量％ さらに残部をＦｅおよび不可避的成分からなる鋼を９０
０〜１１００℃に加熱して、仕上温度を７５０〜８５０
℃の範囲で圧延するか、もしくは Ｃ：0.10〜0.60重量％ Ｓｉ：0.15〜0.50重量
％ Ｍｎ：0.25〜1.70重量％ Ａｌ：0.015〜0.050重量
％ Ｓ：0.010 重量％以下 Ｐｂ：0.10〜0.20重量％ さらに Ｃｒ：1.5重量％以下 Ｍｏ：1.0重量％以下 さらに残部をＦｅおよび不可避的成分からなる鋼を９０
０〜１１００℃に加熱して、仕上温度を７５０〜８５０
℃の範囲で圧延することを特徴とする。
％ Ｍｎ：0.25〜1.70重量％ Ａｌ：0.015〜0.050重量
％ Ｓ：0.010 重量％以下 Ｐｂ：0.10〜0.20重量％ さらに残部をＦｅおよび不可避的成分からなる鋼を９０
０〜１１００℃に加熱して、仕上温度を７５０〜８５０
℃の範囲で圧延するか、もしくは Ｃ：0.10〜0.60重量％ Ｓｉ：0.15〜0.50重量
％ Ｍｎ：0.25〜1.70重量％ Ａｌ：0.015〜0.050重量
％ Ｓ：0.010 重量％以下 Ｐｂ：0.10〜0.20重量％ さらに Ｃｒ：1.5重量％以下 Ｍｏ：1.0重量％以下 さらに残部をＦｅおよび不可避的成分からなる鋼を９０
０〜１１００℃に加熱して、仕上温度を７５０〜８５０
℃の範囲で圧延することを特徴とする。
【０００５】発明者らはＳの低減および圧延条件の適正
化により冷鍛性を向上し、Ｓの低減によってもたらされ
る被削性の低下を冷鍛性を損なわない範囲のＰｂ添加で
向上出来ることを明らかにした。まず、表１の化学成分
を有するＪＩＳ−ＳＣＭ４４０相当の供試材を用いて冷
鍛性および被削性に及ぼすＳとＰｂ量の効果を明らかに
した。
化により冷鍛性を向上し、Ｓの低減によってもたらされ
る被削性の低下を冷鍛性を損なわない範囲のＰｂ添加で
向上出来ることを明らかにした。まず、表１の化学成分
を有するＪＩＳ−ＳＣＭ４４０相当の供試材を用いて冷
鍛性および被削性に及ぼすＳとＰｂ量の効果を明らかに
した。
【０００６】
【表１】
【０００７】切削条件 ドリル：ＳＫＨ５１ φ３ 送 り：０．２５ ｍｍ／ｒｅｖ 速 度：ｖｅｒ． 穴深さ：９ｍｍ 切削油：スピンドル油 ２ ｌ／ｍｉｎ 冷間圧縮試験条件 試験片 ：φ１４×２１ｌ 圧縮速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ 判 定 ：割れ発生までの圧縮率（目視）
【０００８】供試材は実炉出鋼後１６２ｍｍ角に分塊圧
延した後直径５０ｍｍに棒鋼圧延した。棒鋼圧延条件は
通常の加熱温度１２００±１５℃および仕上温度９００
±１５℃とした。被削性の評価は直径３ｍｍのハイスド
リルによる穴あけ試験を行い、ドリルが切削不能になる
までの総穴あけ深さが１０００ｍｍ以上となる最大切削
速度ＶL1000 で示し、冷鍛鍛造性は冷間圧延で割れが発
生するまでの限界圧縮率で示した。
延した後直径５０ｍｍに棒鋼圧延した。棒鋼圧延条件は
通常の加熱温度１２００±１５℃および仕上温度９００
±１５℃とした。被削性の評価は直径３ｍｍのハイスド
リルによる穴あけ試験を行い、ドリルが切削不能になる
までの総穴あけ深さが１０００ｍｍ以上となる最大切削
速度ＶL1000 で示し、冷鍛鍛造性は冷間圧延で割れが発
生するまでの限界圧縮率で示した。
【０００９】図１にＳとＰｂを変化させたときの冷間鍛
造における割れ発生までの限界圧縮率を等限界圧縮率曲
線として示す。同様にドリル寿命について図２に示す。
図１からＪＩＳ−ＳＣＭ４４０基本鋼（０．０１５％
Ｓ）の限界圧縮率は７０％、図２から同様にＳ快削鋼
（０．０６％Ｓ）のドリル寿命速度が３０ｍ／ｍｉｎで
ある。
造における割れ発生までの限界圧縮率を等限界圧縮率曲
線として示す。同様にドリル寿命について図２に示す。
図１からＪＩＳ−ＳＣＭ４４０基本鋼（０．０１５％
Ｓ）の限界圧縮率は７０％、図２から同様にＳ快削鋼
（０．０６％Ｓ）のドリル寿命速度が３０ｍ／ｍｉｎで
ある。
【００１０】したがって、通常鋼（０．０１５％Ｓ）並
みの冷鍛性およびＳ快削鋼（０．０６％Ｓ）並みの被削
性を両立させるためには、ＳＣＭ４４０をベースにした
場合、限界圧縮率≧７０％およびドリル寿命速度≧３０
ｍ／ｍｉｎを満足することが必要である。そこで、限界
圧縮率７０％の等限界圧縮率線および３０ｍ／ｍｉｎの
等ドリル寿命速度線を重ねると、図３のようになるがこ
れらをともに満足する領域は存在しない。
みの冷鍛性およびＳ快削鋼（０．０６％Ｓ）並みの被削
性を両立させるためには、ＳＣＭ４４０をベースにした
場合、限界圧縮率≧７０％およびドリル寿命速度≧３０
ｍ／ｍｉｎを満足することが必要である。そこで、限界
圧縮率７０％の等限界圧縮率線および３０ｍ／ｍｉｎの
等ドリル寿命速度線を重ねると、図３のようになるがこ
れらをともに満足する領域は存在しない。
【００１１】そこで圧延条件を適正化することにより冷
鍛性を向上する検討を行い、加熱温度９００〜１１００
℃、仕上温度７５０〜８５０℃のとき被削性を低下する
ことなく冷間鍛造の限界圧縮率を向上できることが判明
した。すなわち、仕上温度を７６０℃〜８４５℃に変化
させて冷鍛性および被削性を検討した。なお、加熱温度
が１１００℃を越える場合は仕上温度を８５０℃まで下
げることは困難であった。加熱温度１０１０℃、仕上温
度が７６５℃の時の限界圧縮率測定結果を図４に示す。
仕上温度８４５℃の場合もほぼ同様であった。一方、被
削性は圧延条件にほとんど影響を受けなかった。
鍛性を向上する検討を行い、加熱温度９００〜１１００
℃、仕上温度７５０〜８５０℃のとき被削性を低下する
ことなく冷間鍛造の限界圧縮率を向上できることが判明
した。すなわち、仕上温度を７６０℃〜８４５℃に変化
させて冷鍛性および被削性を検討した。なお、加熱温度
が１１００℃を越える場合は仕上温度を８５０℃まで下
げることは困難であった。加熱温度１０１０℃、仕上温
度が７６５℃の時の限界圧縮率測定結果を図４に示す。
仕上温度８４５℃の場合もほぼ同様であった。一方、被
削性は圧延条件にほとんど影響を受けなかった。
【００１２】さきほどと同様に加熱温度１０１０℃、仕
上温度７６５℃のときの７０％等限界圧縮率線および３
０ｍ／ｍｉｎドリル寿命速度線を図５にあわせて示す
が、斜線部は目標とする限界圧縮率＞７０％、ドリル寿
命速度＞３０ｍ／ｍｉｎを同時に満足する領域である。
この領域はＳ含有量を０．０１％以下、Ｐｂ含有量０．
１〜０．２％、圧延の仕上温度が７６０〜８４５℃であ
り、この条件を満足するとき基本鋼並みの冷鍛性とＳ快
削鋼並みの被削性の両立が可能である。ただし、これら
の冷鍛性および被削性の目標値は今回用いたＪＩＳ−Ｓ
ＣＭ４４０の場合であり、基本成分により異なる。
上温度７６５℃のときの７０％等限界圧縮率線および３
０ｍ／ｍｉｎドリル寿命速度線を図５にあわせて示す
が、斜線部は目標とする限界圧縮率＞７０％、ドリル寿
命速度＞３０ｍ／ｍｉｎを同時に満足する領域である。
この領域はＳ含有量を０．０１％以下、Ｐｂ含有量０．
１〜０．２％、圧延の仕上温度が７６０〜８４５℃であ
り、この条件を満足するとき基本鋼並みの冷鍛性とＳ快
削鋼並みの被削性の両立が可能である。ただし、これら
の冷鍛性および被削性の目標値は今回用いたＪＩＳ−Ｓ
ＣＭ４４０の場合であり、基本成分により異なる。
【００１３】
【作用】本発明はＳの低減とＰｂの適正添加および棒鋼
圧延条件の適正化により、冷鍛性と被削性の向上が可能
であることを見いだしたものである。以下に本発明にお
ける化学成分等の限定理由について以下に説明する。
圧延条件の適正化により、冷鍛性と被削性の向上が可能
であることを見いだしたものである。以下に本発明にお
ける化学成分等の限定理由について以下に説明する。
【００１４】Ｃ：０．１０〜０．６０重量％ Ｃは機械構造用鋼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、０．１０％以上添加すること
が必要である。しかし、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０．６０％とする。
に添加される。このため、０．１０％以上添加すること
が必要である。しかし、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０．６０％とする。
【００１５】Ｓｉ：０．１５〜０．５０重量％ Ｓｉは脱酸剤として添加される。充分な効果を得るため
に０．１５％以上必要である。しかし、添加しすぎると
靱性を劣化させるため上限を０．５０％とする。
に０．１５％以上必要である。しかし、添加しすぎると
靱性を劣化させるため上限を０．５０％とする。
【００１６】Ｍｎ：０．２５〜１．７０重量％ Ｍｎは脱酸剤として用いられると同時に、ＭｎＳを形成
し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０．２５％以上含有することが必
要である。しかし、多すぎると被削性を劣化させるため
１．７０％以下とする。
し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０．２５％以上含有することが必
要である。しかし、多すぎると被削性を劣化させるため
１．７０％以下とする。
【００１７】Ｓ：０．０１０重量％以下 Ｓは冷間鍛造における割れ発生を助長する。充分な冷間
鍛造性を得るため、０．０１０重量％以下とする。
鍛造性を得るため、０．０１０重量％以下とする。
【００１８】Ａｌ：０．０１５〜０．０５０重量％ Ａｌは鋼中でＡｌＮとなり熱処理時の結晶粒の粗大化を
抑制する。充分な効果を得るため、０．０１５重量％以
上添加する。一方、Ａｌは強脱酸元素であり、鋼中に高
融点のＡｌ2 Ｏ3 として存在しＡｌを０．０５０％を越
えて含む場合被削性を劣化させるため、これ以下とす
る。
抑制する。充分な効果を得るため、０．０１５重量％以
上添加する。一方、Ａｌは強脱酸元素であり、鋼中に高
融点のＡｌ2 Ｏ3 として存在しＡｌを０．０５０％を越
えて含む場合被削性を劣化させるため、これ以下とす
る。
【００１９】Ｐｂ：０．０１〜０．２０重量％ ＰｂはＳと同様に低速切削の工具寿命、特に仕上面粗さ
および切屑処理性を改善するため、０．１０％以上の添
加が必要である。しかし、多量添加は冷間鍛造性および
熱間加工性を損うため上限を０．２０％とする。さら
に、ＢｉもＰｂとほぼ同等の被削性向上の効果を有する
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
０．１０〜０．２０ｗｔ％添加することが望ましい。
および切屑処理性を改善するため、０．１０％以上の添
加が必要である。しかし、多量添加は冷間鍛造性および
熱間加工性を損うため上限を０．２０％とする。さら
に、ＢｉもＰｂとほぼ同等の被削性向上の効果を有する
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
０．１０〜０．２０ｗｔ％添加することが望ましい。
【００２０】 Ｃｒ：１．５重量％以下、Ｍｏ：１．０重量％以下 ＣｒおよびＭｏは焼入れ性の増加により最終製品の強度
を増加させるために添加される。しかし、これらの元素
を多量に添加するとコストの増加を招くため、その上限
をそれぞれ、Ｃｒ：１．５重量％以下、Ｍｏ：１．０重
量％以下とした。
を増加させるために添加される。しかし、これらの元素
を多量に添加するとコストの増加を招くため、その上限
をそれぞれ、Ｃｒ：１．５重量％以下、Ｍｏ：１．０重
量％以下とした。
【００２１】９００〜１１００℃に加熱して、仕上温度
を７５０〜８５０℃の範囲で圧延する。棒鋼圧延条件は
冷間鍛造性を向上させるため、限定する。仕上温度が８
５０℃以上では充分な冷間鍛造性向上効果が得られず、
７５０℃以下では変形抵抗が大きすぎるため圧延できな
い。このため、仕上温度は７５０〜８５０℃とする。加
熱温度は１１００℃以上では仕上温度を８５０℃まで下
げることが出来ず、９００℃以下では変形抵抗が大きく
なるため圧延が困難になる。よって加熱温度は９００〜
１１００℃とする。
を７５０〜８５０℃の範囲で圧延する。棒鋼圧延条件は
冷間鍛造性を向上させるため、限定する。仕上温度が８
５０℃以上では充分な冷間鍛造性向上効果が得られず、
７５０℃以下では変形抵抗が大きすぎるため圧延できな
い。このため、仕上温度は７５０〜８５０℃とする。加
熱温度は１１００℃以上では仕上温度を８５０℃まで下
げることが出来ず、９００℃以下では変形抵抗が大きく
なるため圧延が困難になる。よって加熱温度は９００〜
１１００℃とする。
【００２２】
【実施例】表２に実施結果を示す。いずれも転炉溶製後
連続鋳造され、１６２ｍｍ角鋼片に分塊圧延されたの
ち、それぞれの圧延条件で直径５０ｍｍの棒鋼に圧延し
た。本発明例はいずれの鋼種においてもその鋼種の基本
鋼（０．０１５％Ｓ鋼、通常圧延材）並みの冷鍛性とＳ
快削鋼（０．０６％Ｓ鋼、通常圧延材）並みの被削性を
有していることがわかる。しかし、Ｓ量、Ｐｂ量あるい
は圧延条件が本発明請求範囲を満たさない場合は、冷間
鍛造性あるいは被削性のいずれかが目標となる基本鋼あ
るいはＳ快削鋼のそれより劣っていることがわかる。
連続鋳造され、１６２ｍｍ角鋼片に分塊圧延されたの
ち、それぞれの圧延条件で直径５０ｍｍの棒鋼に圧延し
た。本発明例はいずれの鋼種においてもその鋼種の基本
鋼（０．０１５％Ｓ鋼、通常圧延材）並みの冷鍛性とＳ
快削鋼（０．０６％Ｓ鋼、通常圧延材）並みの被削性を
有していることがわかる。しかし、Ｓ量、Ｐｂ量あるい
は圧延条件が本発明請求範囲を満たさない場合は、冷間
鍛造性あるいは被削性のいずれかが目標となる基本鋼あ
るいはＳ快削鋼のそれより劣っていることがわかる。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は基本鋼並
みの冷鍛性とＳ快削鋼並みの被削性の両立を製造コスト
の大幅な増加を招くことなく、Ｓの低減とＰｂの適正添
加および圧延条件の適正化により達成可能であり、工業
的にきわめて有益な製造方法である。
みの冷鍛性とＳ快削鋼並みの被削性の両立を製造コスト
の大幅な増加を招くことなく、Ｓの低減とＰｂの適正添
加および圧延条件の適正化により達成可能であり、工業
的にきわめて有益な製造方法である。
【図１】通常圧延におけるＳおよびＰｂの冷鍛性に及ぼ
す影響を示すものである。
す影響を示すものである。
【図２】通常圧延におけるＳおよびＰｂの被削性に及ぼ
す影響を示すものである。
す影響を示すものである。
【図３】通常圧延における基本鋼並みの被削性とＳ快削
鋼並みの冷鍛性を両立する領域について示すものであ
る。
鋼並みの冷鍛性を両立する領域について示すものであ
る。
【図４】圧延条件を適正化した時のＳおよびＰｂの冷鍛
性に及ぼす影響を示すものである。
性に及ぼす影響を示すものである。
【図５】圧延条件を適正化した時の基本並みの被削性と
Ｓ快削鋼並みの冷鍛性を両立する領域について示したも
のである。
Ｓ快削鋼並みの冷鍛性を両立する領域について示したも
のである。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：0.10〜0.60重量％ Ｓｉ：0.15
〜0.50重量％ Ｍｎ：0.25〜1.70重量％ Ａｌ：0.015〜0.050重量
％ Ｓ：0.010 重量％以下 Ｐｂ：0.10〜0.20重量％ さらに残部をＦｅおよび不可避的成分からなる鋼を９０
０〜１１００℃に加熱して、仕上温度を７５０〜８５０
℃の範囲で圧延することを特徴とする、冷間加工性と被
削性の優れた機械構造用快削鋼の製造方法。 - 【請求項２】 Ｃ：0.10〜0.60重量％ Ｓｉ：0.15
〜0.50重量％ Ｍｎ：0.25〜1.70重量％ Ａｌ：0.015〜0.050重量
％ Ｓ：0.010 重量％以下 Ｐｂ：0.10〜0.20重量％ さらに Ｃｒ：1.5重量％以下 Ｍｏ：1.0重量％以下 さらに残部をＦｅおよび不可避的成分からなる鋼を９０
０〜１１００℃に加熱して、仕上温度を７５０〜８５０
℃の範囲で圧延することを特徴とする、冷間加工性と被
削性の優れた機械構造用快削鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5633593A JPH06248335A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 冷間加工性と被削性の優れた機械構造用鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5633593A JPH06248335A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 冷間加工性と被削性の優れた機械構造用鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06248335A true JPH06248335A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=13024342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5633593A Pending JPH06248335A (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 冷間加工性と被削性の優れた機械構造用鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06248335A (ja) |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP5633593A patent/JPH06248335A/ja active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991130 |