JPH08134602A - 被削性、耐食性および熱間加工性に優れた快削ステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の快削鋼では被削性が不十分であるた
め、その被削性を大きく向上させるためにＳ及びＴｅの
添加割合並びにＰｂ及び他の鋼成分の添加割合を調整し
て複合添加することにより、耐蝕性を劣化することな
く、熱間加工性に優れたフェライト系またはマルテンサ
イト系快削ステンレス鋼を提供する。 【構成】 重量％で、Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：０．０
５〜２．００％、Ｍｎ：０．１０〜３．００％、Ｐ：
０．２０％以下、Ｎｉ：２．００％以下、Ｃｒ：１２．
０〜２５．０％、Ｍｏ：０．１０〜３．０％、Ｓ：０．
４０〜０．５０％、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．１
０％以下、Ｏ：６０〜２００ppm と、さらにＰｂ：０．
０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０２〜０．１５％を含有
し、残部Ｆｅ並びに不可避の不純物からなるステンレス
鋼において、Ｍｎ／Ｓ比を４．５〜６．５、Ｔｅ／Ｓ比
＞０．０７とすることを特徴とするフェライト系または
マルテンサイト系快削ステンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】Ｓ、ＳｅおよびＰｂを含む快削ス
テンレス鋼は構造用部材、機械部品および電子機器材と
して幅広く利用されている。

【０００２】本発明は快削元素としてＳ、ＰｂおよびＴ
ｅを含有する快削ステンレス鋼で極めて優れた被削性を
有すると同時に、良好な耐食性および熱間加工性を有す
るフェライト系またはマルテンサイト系快削ステンレス
鋼に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】快削鋼は時に切削工具寿命が長く、切り
屑処理が容易であることから切削加工の自動化、無人化
に大きく貢献している。しかし、最近その省力化傾向が
ますます強まってきており、現在最も被削性がよいとさ
れているＳ、ＴｅおよびＰｂを含有した複合快削ステン
レス鋼でも、その被削性が不十分であり、優れた被削性
を有する材料が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、現在使用されている快削鋼では被削性が不
十分であるため、その被削性を大きく向上させるために
Ｓ及びＴｅの添加割合並びにＰｂ及び他の鋼成分の添加
割合を調整して複合添加することにより、耐蝕性を劣化
することなく、良好な熱間加工性を有するフェライト系
またはマルテンサイト系快削ステンレス鋼を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、重量％で、
Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：０．０５〜２．００％、Ｍ
ｎ：０．１０〜３．００％、Ｐ：０．２０％以下、Ｎ
ｉ：２．００％以下、Ｃｒ：１２．０〜２５．０％、Ｍ
ｏ：０．１０〜３．００％、Ｓ：０．４０〜０．５０
％、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．１０％以下、Ｏ：
６０〜２００ppm と、さらにＰｂ：０．０３〜０．３０
％、Ｔｅ：０．０２〜０．１５％を含有し、残部Ｆｅ並
びに不可避の不純物からなるステンレス鋼において、Ｍ
ｎ／Ｓ比を４．５〜６．５、Ｔｅ／Ｓ比＞０．０７とす
ることを特徴とする被削性、耐食性および熱間加工性に
優れたフェライト系またはマルテンサイト系快削ステン
レス鋼である。

【０００６】現在、Ｓ、ＰｂおよびＴｅを含有した複合
快削ステンレス鋼のＳレベルは、製造時の熱間加工性の
制限により０．２５重量％程度とされている。これでは
切削加工の省力化のニーズに対して被削性が十分でな
く、極めて優れた被削性を有する材料が望まれていた。

【０００７】そこで、被削性向上のためＳを０．４０〜
０．５０重量％としたところＳ量の増加により、被削性
を付与する介在物が多量となり、熱間加工性および耐食
性の劣化が見られた。しかしながら、種々の実験を重ね
た結果、熱間加工性および耐食性の劣化は下記により防
止出来ることを発見した。

【０００８】熱間加工性について：Ｍｎ／Ｓ比により
熱間加工性が大きく変化し、Ｍｎ／Ｓ比を４．５〜６．
５とすることで熱間加工性は大きく向上する。

【０００９】耐食性について：耐全面腐食性はマトリ
ックス組成に依存するが、耐孔食性はＳが０．２重量％
以上の領域ではＳ量によらずＴｅ／Ｓ比によって決定さ
れる。

【００１０】以上、、の対策をとることにより、現
状のＳ、ＴｅおよびＰｂを含有した複合快削ステンレス
鋼と耐食性は同等でしかも被削性および熱間加工性を大
きく改善した快削鋼が開発できた。

【００１１】

【作用】以下に本発明のフェライト系またはマルテンサ
イト系快削ステンレス鋼の成分限定理由について説明す
る。

【００１２】Ｃは、素地に固溶され、硬さを上昇させる
元素である。０．５重量％を超えると一次炭化物が増加
し、耐食性が劣化するため上限を０．５重量％とする。

【００１３】Ｓｉは、製鋼時の過酸化を防止するために
添加されるが、多すぎると靱性を低下させ、少ないとそ
の効果が得られないので０．０５〜２．００重量％とす
る。

【００１４】Ｍｎは、製鋼時の過酸化の防止及びＳ系介
在物の生成に必要であるが、３．００重量％を超えると
耐食性を低下させ、また、少ないとその効果が得られな
いので０．１０〜３．００重量％とする。

【００１５】Ｐは、多量に含有されれば、熱間加工性が
劣化するので上限を０．２０重量％とする。

【００１６】Ｎｉは、焼入性を向上するために添加する
場合があるが、２．００重量％を超えると焼なまし硬さ
が著しく上昇するため、上限を２．００重量％とする。

【００１７】Ｃｒは、ステンレス鋼として必要な耐食性
および耐酸化性を確保する上で必要な元素である。この
ため最低限１２．０重量％は必要であるが、２５．０重
量％を超えると金属間化合物が生成しやすくなり熱間加
工性が低下するので、その範囲を１２．０〜２５．０重
量％とする。

【００１８】Ｍｏは、耐食性を高める元素であり、必要
な場合に添加するが、３．００重量％を超えて添加して
も効果が飽和し、熱間加工性が低下するため上限を３．
００重量％とする。また、比較的緩やかな環境での耐食
性を確保するためには、最低０．１０％の添加が必要で
あるため下限を０．１０％とする。

【００１９】Ｓは、切削向上元素として極めて有効であ
り、含有量が多いほど切削制は向上する。良好な被削性
を確保するには０．４０重量％含有させる必要がある
が、０．５０重量％を超えて添加しても、その効果は殆
どなく熱間加工性が劣化するため、上限を０．５０重量
％とする。

【００２０】Ａｌは、製鋼時の過酸化を防止するために
添加されるが、０．０１重量％を超えると所定の酸素量
を得るのが困難となるため、上限を０．０１重量％とす
る。

【００２１】Ｎは、強度を上昇させる元素であるが、焼
きなまし硬さを上昇させるため上限を０．１０重量％と
する。

【００２２】Ｏは、硫化物形態を制御するのに必要不可
欠な元素である。６０ｐｐｍ未満では点状の硫化物が発
生するため下限を６０ｐｐｍとした。また、２００ｐｐ
ｍを超えると酸化物量が非常に多くなり、被削性および
熱間加工性を低下させるため、上限を２００ｐｐｍとす
る。

【００２３】Ｐｂは、耐食性を劣化せずに被削性を向上
させる元素であるが、その効果は０．０３％以上で発揮
されはじめ、過剰に添加されるとその効果が飽和し、熱
間加工性が劣化するので、上限を０．３０重量％とす
る。

【００２４】Ｔｅは、（Ｍｎ、Ｃｒ）Ｓ系介在物が存在
する場合にＴｅを添加すると被削性、耐食性が改善され
る。この目的を達成するためにはＴｅを少なくとも０．
０３重量％含有させることが必要である。しかし、過剰
のＴｅは熱間加工性を損なわしめるので上限を０．１５
重量％以下と定める。

【００２５】

【実施例】表１に示す化学成分のフェライト系ステンレ
ス鋼および比較鋼、表２に示す化学成分のマルテンサイ
ト系ステンレス鋼および比較鋼を溶製し、これらについ
て熱間加工性、被削性および耐食性を試験し、その評価
を表１および表２に記載した。

【００２６】熱間加工性の評価は、引張り速度５cm／se
c 、試験温度１０００℃で高温高速引張りを行い、引張
り後の絞り値により評価した。

【００２７】表１のフェライト系ステンレス鋼におい
て、Ｓ：０．５４重量％（比較鋼７）、Ｔｅ：０．１６
００重量％（比較鋼８）、Ｐｂ：０．３２重量％（比較
鋼９）となれば、絞り値は大きく低下しており、熱間加
工性は悪化している。また、Ｍｎ／Ｓ比を４．５〜６．
５に調整した本発明鋼は、絞り値は高いが、Ｍｎ／Ｓ比
が４．５〜６．５の範囲から外れているもの（比較鋼１
０、１１、１２）は、絞り値が低くなっている。

【００２８】酸素量が２１１ppm と高くなると酸化物量
が非常に多くなり、熱間加工性は低下する（比較鋼２
０）。また、Ｍｏ：３．３３重量％、Ｃｒ：２６．８重
量％と過剰に添加されたものも絞り値は低下している
（比較鋼２１、２２）。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表２のマルテンサイト系ステンレス鋼にお
いて、Ｃ：０．６重量％（比較鋼２８）、Ｓ：０．５２
重量％（比較鋼３１）、Ｐｂ：０．３５重量％（比較鋼
３３）となれば、絞り値は大きく低下しており、熱間加
工性は悪化している。

【００３２】被削性の評価は、ドリル穿孔試験により行
った。表３にドリル穿孔性試験条件を示す。評価方法は
１０mm穿孔するのに要する時間で行った。

【００３３】

【表３】

【００３４】表１のフェライト系ステンレス鋼におい
て、Ｔｅ／Ｓ比が０．０７以下（比較鋼１３、１４、１
５、２４）のものは、本発明鋼と比較して被削性が悪い
が、これはＭｎＳ中のＴｅの低下およびＭｎＴｅ量の低
下によるものである。

【００３５】Ｓ：０．２５重量％（比較鋼１６）、Ｓ：
０．３２重量％（比較鋼１７）のようにＳが０．４０wt
％に満たないものは、本発明鋼と比較して被削性が悪い
がこれは硫化物総量が少ないからである。

【００３６】比較鋼２３はＮが高いので硬さが高く、被
削性が低下している。

【００３７】Ａｌ量が高く、酸素量が低い比較鋼１８お
よび比較鋼１９は、硫化物形態が小さいため被削性が低
下している。

【００３８】表２のマルテンサイト系ステンレス鋼にお
いて、比較鋼２８、比較鋼２９は硬さが高いため被削性
が低下している。

【００３９】Ｓ：０．３３重量％（比較鋼３２）とＳが
０．４０重量％に満たないものは、本発明鋼と比較して
被削性が低下している。

【００４０】耐食性の評価は、表４に示す試験液に供試
鋼の試験片を６時間浸漬した後の腐食減量（ g／m²・h
）で行い、表４により評価した。

【００４１】

【表４】

【００４２】表１のフェライト系ステンレス鋼におい
て、Ｔｅ／Ｓ比が０．０７以下（比較鋼１３、１４、１
５、２４）のものは、本発明鋼と比較して耐孔食性が悪
いが、これはＭｎＳ中のＴｅの低下およびＭｎＴｅ量の
低下により孔食電位が低下したからである。

【００４３】耐全面腐食性について本発明鋼と比較鋼は
ほとんど差異が認められず、耐全面腐食性はマトリック
ス組成で決まる。

【００４４】また、Ｍｏが３．０重量％以上のもの（比
較鋼２１）およびＣｒが２５重量％以上のもの（比較鋼
２２）はその効果が飽和していることが分かり、それを
超えて添加する必要はない。

【００４５】表２のマルテンサイト系ステンレス鋼にお
いて、Ｃ：０．６０重量％（比較鋼２８）とＣが０．５
重量％を超えるものおよびＣｒ：１１．０重量％（比較
鋼３０）とＣｒが１１％に満たないものは、耐全面腐食
性が低下している。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、切削工
具寿命が長く、切り屑処理が容易で、かつ、従来鋼に比
して被削性に優れたフェライト系またはマルテンサイト
系快削ステンレス鋼であり、さらに、Ｍｎ／Ｓ比を４．
５〜６．５およびＴｅ／Ｓ比を０．０７を超える値に調
整したことにより、快削性を劣化すること無く、優れた
熱間加工性を有し、かつ、耐孔食電位を低下すること無
く優れた耐食性を有する従来鋼に無い優れた効果を奏す
るフェライト系またはマルテンサイト系快削ステンレス
鋼である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：
   ０．０５〜２．００％、Ｍｎ：０．１０〜３．００％、
   Ｐ：０．２０％以下、Ｎｉ：２．００％以下、Ｃｒ：１
   ２．０〜２５．０％、Ｍｏ：０．１０〜３．００％、
   Ｓ：０．４０〜０．５０％、Ａｌ：０．１０％以下、
   Ｎ：０．１０％以下、Ｏ：６０〜２００ppmと、さらに
   Ｐｂ：０．０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０２〜０．１
   ５％を含有し、残部Ｆｅ並びに不可避の不純物からなる
   ステンレス鋼において、Ｍｎ／Ｓ比を４．５〜６．５、
   Ｔｅ／Ｓ比＞０．０７とすることを特徴とする被削性、
   耐食性および熱間加工性に優れたフェライト系またはマ
   ルテンサイト系快削ステンレス鋼。