JPH0776374B2 - 耐圧部品用快削鋼の製造方法 - Google Patents

耐圧部品用快削鋼の製造方法

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JPH0776374B2
JPH0776374B2 JP60205292A JP20529285A JPH0776374B2 JP H0776374 B2 JPH0776374 B2 JP H0776374B2 JP 60205292 A JP60205292 A JP 60205292A JP 20529285 A JP20529285 A JP 20529285A JP H0776374 B2 JPH0776374 B2 JP H0776374B2
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    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、耐圧部品、例えばブレーキ関連部品、クラッ
チ関連部品、油圧機器関連部品などの素材として利用さ
れる耐圧部品用快削鋼の製造方法に関するものである。
(従来の技術) 従来、この種の耐圧部品用の素材としては、被削性に優
れていることが要求されるため、例えば、低炭素Pb・S
の単独あるいは複合快削鋼が使用されていた。この低炭
素Pb・Sの単独あるいは複合快削鋼は、JIS G 4804
においてSUM材として一部制定されているが、その被削
性を重視するために、ベース鋼なみの脱酸や強脱酸剤の
添加そのものが適切でないとされてきた。そのため、鋼
中に多量の介在物が存在する結果となり、耐圧部品等の
使用には耐え得ない場合もあった。
(発明が解決しようとする問題点) 上記のように、従来の低炭素Pb・Sの単独あるいは複合
快削鋼では、ある程度の介在物の存在のもとで、優れた
被削性を付与させようとしていたため、酸化物系の介在
物が鋼中に残存する可能性が十分にあり、耐圧部品等の
使用には耐え得ない場合があった。
一方、近年においては快削鋼の適用範囲が拡大する傾向
にあり、例えばブレーキ関連部品などの耐圧部品におい
ても、快削鋼を使用したいという動きが出てきた。しか
し、耐圧部品に適用する場合、ベース鋼と同等の清浄度
が必要となる。
ところで、従来の超快削鋼と総称されるPb・S(および
その他の元素を添加した)複合快削鋼では、その被削性
が重視されるため、製鋼段階での脱酸にも制限があり、
ベース鋼と同等の清浄度を得るのは容易でなく、清浄度
(耐圧性)の向上には限界があった。
そして、耐圧性向上のために鋼の清浄度を高め、鋼中に
酸化物系の介在物ができるだけ残存しないようにした場
合には、被削性が低下することとなり、耐圧部品の加工
能率および加工精度が低下するという問題点があった。
したがって、耐圧性を向上させるためにベース鋼と同等
の清浄度としたときでも優れた被削性を有する耐圧部品
用快削鋼が望まれていた。
本発明は、上述した従来の問題点および要望に着目して
なされたもので、ベース鋼なみもしくはそれ以上の清浄
度を有し、それゆえ耐圧性に優れ、しかも被削性にも優
れた耐圧部品用快削鋼を提供することを目的としている
ものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明による耐圧部品用快削鋼の製造方法は、C:0.20
重量%以下、Si:0.35重量%以下、Mn:0.5〜2.0重量%、
P:0.10重量%以下、S:0.05〜0.50重量%、Pb:0.05〜0.5
0重量%、O:50〜200ppm、および必要に応じてCa,Bi,Te,
Seのうちから選ばれる1種または2種以上を合計で0.1
重量%以下含み、残部Feおよび不純物よりなる鋼を溶製
するに際し、炉中および/またはレードル中で脱酸剤と
してAlを添加し、真空脱ガス処理を組み合わせて脱酸を
行うことにより、溶鋼中の酸素量を50〜200ppmの範囲と
するようにし、場合によってはさらに造塊後の熱間加工
温度を900℃以上の高温に制御することにより、含有酸
素量を50〜200ppmにした低酸素化による硫化物の伸展を
防止するようにしたことを特徴としている。
本発明による耐圧部品用快削鋼の製造方法において適用
される快削鋼の成分の限定理由について説明すると次の
とおりである。
C(炭素): Cは耐圧部品として要求される強度を確保するために添
加する元素であり、より望ましくは0.05重量%以上含有
させる。しかし、多すぎると靭性ならびに被削性が低下
するので0.20重量%以下とした。
Si(けい素): Siは製鋼時の脱酸剤として作用するとともに、強度およ
び焼もどし軟化抵抗性を向上させるのに有効な元素であ
り、鋼の要求特性や製鋼作業時の経済性等によりその添
加量を定めるのがよい。しかし、多すぎると被削性を低
下させるので0.35重量%以下とした。
Mn(マンガン): Mnは製鋼時の脱酸剤および脱硫剤として作用するととも
に、焼入性の向上にも寄与する元素であり、このような
効果を得るために0.5重量%以上含有させた。しかし、
多すぎると被削性を低下させるので2.0重量%以下とし
た。
P(リン): Pは鋼の被削性を向上させる元素であるが、多すぎると
靭性を低下させるため、0.10重量%以下の範囲で含有さ
せることができる。しかし、Pによる被削性の向上を期
待しない場合には、不純物元素として0.04重量%以下に
規制することも望ましい。
S(いおう): Pb(鉛): SおよびPbはいずれも鋼の被削性を向上させるのに有効
な元素であるので、このような効果を得るためにそれぞ
れ0.05重量%以上含有させた。しかし、多すぎると強度
および靭性を低下させるのでいずれも0.50重量%以下と
した。
O(酸素): 鋼中のO含有量が少なく、鋼の清浄度が高い場合には、
耐圧部品、例えばブレーキ関連部品の耐圧性は向上する
が、被削性が低下するため、耐圧部品の加工能率および
加工精度が悪化する。反対に、鋼中のO含有量が多い場
合には、被削性向上元素および酸化物系介在物の存在に
よって被削性が向上し、耐圧部品の加工能率および加工
精度は高まるが、鋼の清浄度が低下するため、耐圧部品
の耐圧性は悪化する。そこで、本発明者らは種々の実験
を試みた結果、切削工具の種類や加工条件等によって差
はあるものの、被削性と清浄度の両方を満足しうるもの
とするための低炭素複合快削鋼中の最適含有酸素量は50
〜200ppmの範囲であることを確かめた。
Ca(カルシウム),Bi(ビスマス),Te(テルル),Se
(セレン): Ca,Bi,Te,Seはいずれも鋼の被削性をさらに向上させる
のに有効な元素であるので、このような効果を得るため
にこれらのうちから選ばれる1種または2種以上を必要
に応じて添加するのもよい。しかし、多量に添加すると
強度,靭性および熱間加工性が劣化するので、添加する
としてもこれらの合計量で0.1重量%以下とする必要が
ある。
本発明による耐圧部品用快削鋼の製造方法において適用
される快削鋼は上記の成分組成を有するものであるが、
このような高清浄度快削鋼を溶製するに際しては、炉中
および/またはレードル中で脱酸剤としてAlを添加し、
真空脱ガス処理を組み合わせて適切な脱酸を行うことに
より、溶鋼中の酸素量を50〜200ppmの範囲となるように
する。
この場合、より望ましい態様において、添加Al量は、過
剰添加にならないように溶鋼中のC量および/またはフ
リー酸素量を測定することにより、適時、例えば各チャ
ージごとにダイナミックに調整する。
ところで、Alを添加して脱酸を行った場合に、鋼中にAl
2O3などの脱酸生成物が残存していると、被削製を低下
させる。そのため、Al添加後は、Al2O3などの脱酸生成
物を完全に浮上分離させるために中性ガス等の被酸化性
ガスによりバブリングを行うようにすることも必要に応
じて望ましい。
なお、本発明による耐圧部品用快削鋼の製造方法におい
て快削鋼を溶製するのに用いる炉は、電気炉,転炉など
があり、溶解炉の種類は特に問わない。また、造塊手段
においても、インゴットとする鋼塊法や、ブルームある
いはスラブとする連鋳法などが採用されるが、これにつ
いても特に問わない。
さらに、本発明による耐圧部品用快削鋼の製造方法にお
いては、前記成分の鋼を溶製したのち造塊し、その後の
熱間加工温度を900℃以上の高温に制御することによ
り、含有酸素量を50〜200ppmにした低酸素化による硫化
物の伸展を防止するようになすことも望ましい。
ここで、熱間加工温度が900℃よりも低いと、熱間加
工、例えば熱間圧延時に硫化物が伸展して被削性を低下
させるおそれがあるので、このような硫化物の伸展を阻
止するために、熱間圧延仕上げ温度を900℃以上の高温
にコントロールするのがよい。
このようにして製造した耐圧部品用快削鋼は、その後製
品圧延前の超音波検査等で清浄度の保障を行う。
(実施例1) 容量70トンのアーク炉を用いて耐圧部品用、ここではブ
レーキ部品用の快削鋼を溶製し、溶鋼中の酸素量をコン
トロールするために炉中に脱酸剤としてAlを添加したの
ち真空脱ガス処理を行った。このとき添加Al量は溶鋼中
のC量およびフリー酸素量を測定することにより適宜ダ
イナミックに調整した。次いで、アーク炉中の溶鋼をレ
ードル内に移したのち、レードル中においても脱酸剤と
してAlを添加した。そして、Al添加後はAl2O3などの脱
酸生成物を完全に浮上分離させるために、アルゴンガス
によりレードル中でバブリングを十分に行った。
その後、溶鋼を鋳型内に移して造塊することによりイン
ゴットを得た。
このようにして製作したインゴットの化学成分を第1表
に示す。
次いで、各インゴットに対して各々の圧延仕上げ温度が
約920℃であるようにコントロールして熱間圧延したの
ち、各圧延材から試験片を作成し、それぞれについて耐
圧試験および切削試験を行った。
ここで、耐圧試験は第2表に示す条件で行い、空気もれ
の有無により耐圧性を評価した。また、切削試験は第3
表に示す条件で行い、供試鋼No.1を基準にしてこれを10
0としたときの比で評価した。これらの結果を第4表に
示す。
第1表に示すように、O含有量が少ないNo.1では鋼の清
浄度が高いため、耐圧性には優れているものの比削性に
劣っており、O含有量が多いNo.2では酸化物系介在物が
鋼中に残存しているため、被削性には優れているものの
耐圧性に劣っている。
これに対して、発明鋼No.11〜12はいずれも耐圧性およ
び被削性に優れており、Ca,Bi,Te,Seの1種以上を添加
することによって被削性がさらに向上していることが明
らかである。
(実施例2) 実施例1において造塊したNo.11のインゴットを熱間圧
延するに際し、第5表に示す熱間圧延仕上げ温度となる
ようにして圧延を行い、各圧延材から試験片を作成し
て、それぞれについて第3表に示したと同じ条件で切削
試験を行い、外削加工後のK10工具の摩耗量の比を調べ
た。この結果を第5表に示す。
第5表に示すように、熱間圧延仕上げ温度を高くするこ
とによって、圧延時において、鋼の低酸素化により硫化
物が伸展するのを阻止する傾向が大きくなり、被削性を
向上させることができ、熱間圧延仕上げ温度を900℃以
上とすることによって、圧延時に硫化物が伸展するのを
有効に阻止することができるため、被削性をかなり向上
させることができた。
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明による耐圧部品用快削
鋼の製造方法は、C:0.20重量%以下、Si:0.35重量%以
下、Mn:0.5〜2.0重量%、P:0.10重量%以下、S:0.05〜
0.50重量%、Pb:0.05〜0.50重量%、O:50〜200ppm、お
よび必要に応じてCa,Bi,Te,Seのうちから選ばれる1種
または2種以上を合計で0.1重量%以下含み、残部Feお
よび不純物よりなる鋼を溶製するに際し、炉中および/
またはレードル中で脱酸剤としてAlを添加し、真空脱ガ
ス処理を組み合わせて脱酸を行うことにより、溶鋼中の
酸素量を50〜200ppmの範囲とするようにしたから、内部
清浄度および被削性の両方共において十分に満足しうる
耐圧部品用快削鋼を高い生産性でかつ低コストで製造す
ることが可能であり、清浄度が高いことによって耐圧部
品の耐圧性を優れたものとすることができると共に、被
削性が良好であることによって切削加工能率および加工
精度を高いものとすることができるようになるという非
常に優れた効果がもたらされる。
さらに、本発明による耐圧部品用快削鋼の製造方法で
は、前記成分の快削鋼を溶製したのち造塊し、その後の
熱間加工温度を900℃以上の高温に制御することによ
り、含有酸素量を50〜200ppmにした低酸素化による硫化
物の伸展を防止するようにしたから、熱間加工後の硫化
物の伸展による被削性の劣化を防ぐことが可能であり、
被削性の優れた耐圧部品用快削鋼素材とすることができ
るという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)は耐圧試験要領を示す説明図であ
る。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.20重量%以下、Si:0.35重量%以下、M
    n:0.5〜2.0重量%、P:0.10重量%以下、S:0.05〜0.50重
    量%、Pb:0.05〜0.50重量%、O:50〜200ppmを含み、残
    部Feおよび不純物よりなる鋼を溶製するに際し、炉中お
    よび/またはレードル中で脱酸材としてAlを添加し、真
    空脱ガス処理を組み合わせて脱酸を行うことにより、溶
    鋼中の酸素量を50〜200ppmの範囲とすることを特徴とす
    る耐圧部品用快削鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】添加Al量は、溶鋼中のC量および/または
    フリー酸素量を測定することにより適時調整するように
    した特許請求の範囲第(1)項記載の耐圧部品用快削鋼
    の製造方法。
  3. 【請求項3】Al添加後は、Al2O3などの脱酸生成物を完
    全に浮上分離させるために非酸化性ガスによりバブリン
    グを行うようにした特許請求の範囲第(1)項または第
    (2)項記載の耐圧部品用快削鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】C:0.20重量%以下、Si:0.35重量%以下、M
    n:0.5〜2.0重量%、P:0.10重量%以下、S:0.05〜0.50重
    量%、Pb:0.05〜0.50重量%、O:50〜200ppm、およびCa,
    Bi,Te,Seのうちから選ばれる1種または2種以上を合計
    で0.1重量%以下含み、残部Feおよび不純物よりなる鋼
    を溶製するに際し、炉中および/またはレードル中で脱
    酸剤としてAlを添加し、真空脱ガス処理を組み合わせて
    脱酸を行うことにより、溶鋼中の酸素量を50〜200ppmの
    範囲とすることを特徴とする耐圧部品用快削鋼の製造方
    法。
  5. 【請求項5】添加Al量は、溶鋼中のC量および/または
    フリー酸素量を測定することにより適時調整するように
    した特許請求の範囲第(4)項記載の耐圧部品用快削鋼
    の製造方法。
  6. 【請求項6】Al添加後は、Al2O3などの脱酸生成物を完
    全に浮上分離させるために非酸化性ガスによりバブリン
    グを行うようにした特許請求の範囲第(4)項または第
    (5)項記載の耐圧部品用快削鋼の製造方法。
  7. 【請求項7】C:0.20重量%以下、Si:0.35重量%以下、M
    n:0.5〜2.0重量%、P:0.10重量%以下、S:0.05〜0.50重
    量%、Pb:0.05〜0.50重量%、O:50〜200ppmを含み、残
    部Feおよび不純物よりなる鋼を溶製するに際し、炉中お
    よび/またはレードル中で脱酸剤としてAlを添加し、真
    空脱ガス処理を組み合わせて脱酸を行うことにより、溶
    鋼中の酸素量を50〜200ppmの範囲としたのち造塊し、そ
    の後の熱間加工温度を900℃以上の高温に制御すること
    により、含有酸素量を50〜200ppmにした低酸素化による
    硫化物の伸展を防止することを特徴とする耐圧部品用快
    削鋼の製造方法。
  8. 【請求項8】C:0.20重量%以下、Si:0.35重量%以下、M
    n:0.5〜2.0重量%、P:0.10重量%以下、S:0.05〜0.50重
    量%、Pb:0.05〜0.50重量%、O:50〜200ppm、およびCa,
    Bi,Te,Seのうちから選ばれる1種または2種以上を合計
    で0.1重量%以下含み、残部Feおよび不純物よりなる鋼
    を溶製するに際し、炉中および/またはレードル中で脱
    酸剤としてAlを添加し、真空脱ガス処理を組み合わせて
    脱酸を行うことにより、溶鋼中の酸素量を50〜200ppmの
    範囲としたのち造塊し、その後の熱間加工温度を900℃
    以上の高温に制御することにより、含有酸素量を50〜20
    0ppmにした低酸素化による硫化物の伸展を防止すること
    を特徴とする耐圧部品用快削鋼の製造方法。
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