JPH08199297A - 快削鋼 - Google Patents

快削鋼

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JPH08199297A
JPH08199297A JP3749595A JP3749595A JPH08199297A JP H08199297 A JPH08199297 A JP H08199297A JP 3749595 A JP3749595 A JP 3749595A JP 3749595 A JP3749595 A JP 3749595A JP H08199297 A JPH08199297 A JP H08199297A
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JP
Japan
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pearlite
machinability
cold
cutting steel
maximum
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JP3749595A
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English (en)
Inventor
Tomonori Haniyuda
智紀 羽生田
Sadayuki Nakamura
貞行 中村
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】被削性および冷間加工性の優れた快削鋼を提供
する. 【構成】合金元素の含有率が重量で,C:0.02〜
0.06%,Mn:0.5〜1.4%,P:0.02〜
0.10%,S:0.20〜0.40%,Pb:0.1
0〜0.40%,Te:0.005〜0.15%を含有
し,必要に応じて,Se:0.02〜0.30%,B
i:0.02〜0.2%のうちから選んだ1種または2
種を含有し,残部Feおよび不可避不純物からなり,パ
ーライトの体積率が5.0%以下であり,かつ,圧延方
向に平行な断面における最大のパーライト粒の面積と同
じ断面における最大の硫化物の面積の比が1.0以下で
あることを特徴とする被削性および冷間加工性に優れた
快削鋼.

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は快削鋼に関し,さらに詳
しくは,被削性を向上する添加元素であるところのS,
P,PbおよびTeをある程度以上含有した快削鋼にお
いて冷間加工性および被削性に優れた快削鋼に関する.
【0002】
【従来の技術】従来よりSおよびPbを増量添加した低
炭素硫黄鉛複合快削鋼が製造されているが,被削性を向
上するために添加されるこれらの元素は,同時に冷間に
おける塑性加工性を害し,冷間引抜き,冷間押出しなど
の素材加工や冷間鍛造,プレスなどの製品加工時に割れ
や表面欠陥を発生させるため,その添加量が冷間加工度
に応じた上限を越えない範囲に留められている.これ
は,主に,熱間加工により展伸した硫化物を起点として
亀裂が発生するためであり,硫化物を球状化することに
より,これをある程度回避することが可能である.特に
Teを添加することは硫化物の硬さを上昇させることな
く硫化物を球状化することができるため,被削性を劣化
させることなく冷間加工性を向上することが可能であ
る.
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】近年,ニアネットシ
ェイプ化の動向が顕著になり,被削性を重視した低炭素
硫黄鉛複合快削鋼においても,より高い冷間加工度が要
求されるようになった.Teを添加することにより硫化
物を球状化した低炭素硫黄鉛複合快削鋼において,冷間
加工度をさらに大きくするとパーライトを起点とする割
れが発生する.このような場合には,被削性を改善する
元素であるSやPbを低減しても,冷間加工性の向上は
得られない.このような場合には,セメンタイトを球状
化する焼なましを行うことが限界加工度の上昇に有効で
あるが,熱処理費用分の製造コストの増大を招く.冷間
加工度の不足や熱処理の追加による製造コストの上昇を
切削加工で補うためには,さらに被削性を改善する元素
を増量する必要があるが,冷間加工性や熱間加工性,機
械的性質などの特性を劣化させるため困難である.この
ようなことから,被削性を維持しつつ,さらなる冷間加
工性の向上の需要に応えることができないという問題が
あった.
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明者はS,Pbお
よびTeを添加した低炭素硫黄鉛複合快削鋼の冷間加工
性の劣化の原因およびこれの改善方法を検討した結果,
以下のようなことを見出した.
【0005】S,PbおよびTeを添加した低炭素硫黄
鉛複合快削鋼の冷間加工において発生する割れは,素材
表面近傍に熱間加工方向に連続して点在するパーライト
粒から発生した亀裂が連結したものであり,パーライト
の量およびパーライト粒の大きさが大きいほど発生しや
すい.したがって,パーライト量を減少させ,かつ,パ
ーライト粒を微細化することにより,冷間加工性すなわ
ち,割れが発生しない限界の加工度を高くすることが有
効である.このためには,パーライトの構成要素である
セメンタイトの形成元素であるC(炭素)を低減するこ
とが最も有効である.
【0006】また,一般に,低炭素硫黄快削鋼において
さらにCを低減することは基地の延性を高めるため被削
性を劣化させる考えられてきたが,S,PbおよびTe
を添加した被削性の特に優れる低炭素硫黄鉛複合快削鋼
においては,介在物による延性の低減効果が高いため,
Cの低減により被削性が向上することが判明した.
【0007】以上のような研究の結果,S,Pbおよび
Teを添加した低炭素硫黄鉛複合快削鋼において,Cの
含有量を低減し,パーライトの量および大きさを低減す
ることにより,従来不可能であった高い冷間加工度と被
削性を両立させることが可能になった.
【0008】すなわち,本発明にかかわる冷間加工性お
よび被削性に優れた快削鋼は,合金元素の含有率が重量
で,C:0.02〜0.06%,Mn:0.5〜1.4
%,P:0.02〜0.10%,S:0.20〜0.4
0%,Pb:0.10〜0.40%,Te:0.005
〜0.15%を含有し,必要に応じて,Se:0.02
〜0.30%,Bi:0.02〜0.2%のうちから選
んだ1種または2種を含有し,残部Feおよび不可避不
純物からなり,パーライトの体積率が5.0%以下であ
り,かつ,圧延方向に平行な断面における最大のパーラ
イト粒の面積と同じ断面における最大の硫化物の面積の
比が1.0以下であることを特徴とするものである.
【0009】本発明の快削鋼の化学成分および組織形態
の限定理由について以下に説明する.
【0010】C:0.02〜0.06% Cは鋼の強度を向上し,延性を低下させる元素である.
低炭素硫黄鉛複合快削鋼のように熱間圧延後に焼入れや
急冷などの熱履歴を付与しない場合には,そのほとんど
がセメンタイトとして存在し,さらにパーライトを形成
する.S,PbおよびTeを添加した低炭素硫黄鉛複合
快削鋼の冷間加工性を向上するためにはパーライトの体
積率を低減し,かつ,パーライト粒を小さくする必要が
ある.このためには,Cの含有量を0.06%以下にす
る必要がある.しかし,0.02%未満に低減すること
は溶製費用の増大を招くため,Cの含有量は0.02〜
0.06%とする.
【0011】Mn:0.5〜1.4% Mnは被削性の向上に有効なMnSを生成させるために
必要な元素であり,含有量が0.5%未満では熱間加工
性が劣化し,また,1.4%を越えるとパーライト量が
増加し,冷間加工性を劣化させるとともに被削材の加工
硬化が顕著になり被削性が劣化する.よって,Mnの含
有量は0.6〜1.4%とする.
【0012】P:0.02〜0.10% Pは鋼の延性を低下させ,切削加工時の切りくず処理性
を向上するとともに仕上げ面粗さを低減する元素である
が,含有量が0.02%未満ではこれらの効果が小さ
く,0.10%を越えて含有されると冷間加工性が劣化
する.よって,Pの含有量は0.02〜0.10%とす
る.
【0013】S:0.20〜0.40% Sは被削性の向上に有効なMnSを形成する元素であ
り,含有量が多いほど被削性を改善する効果が大きい
が,冷間加工性を劣化させる.Teと共に添加する場合
には,Sの含有量が0.20%未満においては,冷間加
工性におよぼす悪影響が小さく,本発明を適用する必要
がない.また,0.40%を越えると熱間加工性および
延性の低下が著しく,本発明の主旨であるところの冷間
加工性の改善の効果が小さくなる.よって,Sの含有量
は0.20〜0.40%とする.
【0014】Pb:0.10〜0.40% Pbは被削性全般の向上に有効な元素であり,含有量が
0.10%未満では効果が小さい.また,0.20%以
上のSと共に添加される場合には,冷間加工性を低下さ
せる元素であるが,含有量が0.10%未満では冷間加
工に及ぼす影響が小さく,本発明を適用する必要がな
い.一方,0.40%を越えると冷間加工性の低下が著
しく,本発明の主旨であるところの冷間加工性の改善の
効果が小さくなる.よって,Pbの含有量は0.10〜
0.40%とする.
【0015】Te:0.005〜0.15% Teは被削性を改善する元素であると同時に硫化物を球
状化することにより冷間加工性を向上する元素である.
含有量が0.005%未満では冷間加工性を向上する効
果が小さく,0.15%を越えると熱間加工性を著しく
低下させる.よってTeの含有量は0.005〜0.1
5%とする.
【0016】Se:0.02〜0.30% SeはMnおよびSと化合し,被削性の向上に有効なM
n(S,Se)を形成する元素であり,第2の発明にお
いて被削性の改善のため必要に応じて添加される.その
含有量が0.02%未満においては被削性を改善する効
果が小さく,また,0.30%を越えると被削性を改善
する効果が飽和し,また,添加費用が高くなる.よっ
て,Seの含有量は0.02〜0.30%とする.
【0017】Bi:0.02〜0.2% Biは被削性を改善する元素であり,第2の発明におい
て必要に応じて添加されるが,0.02%未満では効果
が小さく,0.2%を越えると熱間加工性を著しく低下
させる.よってBiの含有量は0.02〜0.2%とす
る.
【0018】パーライト体積率:5.0%以下 0.005%以上のTeを添加した低炭素硫黄鉛複合快
削鋼においては,冷間加工時の割れはパーライトから発
生する.この傾向はパーライトの体積率が5.0%を越
えると顕著になる.したがって,パーライトの体積率を
5.0%以下とする.
【0019】最大パーライトの面積と最大硫化物の面積
の比:1.0以下 冷間加工時にパーライトから発生する割れを防止するに
は,パーライト量の低減と同時にパーライト粒が硫化物
より小さいことが必要である.冷間加工時の割れは,ひ
ずみの高い領域の中で最も寸法の大きい脆弱部から発生
するため,最大のパーライトの大きさを最大の硫化物よ
り小さくする必要がある.したがって,圧延方向に平行
な断面において観察される最大のパーライト粒の面積と
同じ断面内における最大の硫化物の面積の比を1.0以
下とする.
【0020】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明する.表
1に示す化学組成の圧延鋼材を製造したのち,冷間引抜
き加工により直径11mmの丸棒材とし,冷間引抜き試
験,冷間鍛造試験および自動盤加工試験を行った.
【0021】表1において開発鋼1なる集団すなわちD
1−1,D1−2,D1−3,D1−4,D1−5およ
びD1−6は本発明の請求項第1項に該当する発明鋼で
あり,比較鋼1なる集団すなわちR1−1,R1−2,
R1−3,R1−4,R1−5およびR1−6は開発鋼
1との比較のために製造した本発明の請求範囲から逸脱
する比較鋼である.また,開発鋼2なる集団すなわちD
2−1,D2−2,D2−3およびD2−4は本発明の
請求項第2項に該当する発明鋼であり,比較鋼2なる集
団すなわちR2−1,R2−2,R2−3およびR2−
4は開発鋼2との比較のために製造した本発明の請求範
囲から逸脱する比較鋼である.
【0022】表1においてFpは断面の画像解析により
求めたパーライトの体積率を%(百分率)で表したもの
であり,p/sは圧延方向に平行な断面における最大の
パーライト粒と最大の硫化物の面積の比である.
【0023】Ndは直径11mmの丸棒材に対して減面
率15%の冷間引抜加工を繰り返し行った場合に表面欠
陥が発生するまでの繰り返し回数であり,Wfは直径1
1mm長さ20mmの素材を軸方向に圧縮する冷間鍛造
を行った場合に側面に深さ1mm以上の割れが発生する
限界の圧縮率を%(百分率)で表したものである.
【0024】Lmは被削性の代表値として自動盤による
外周溝入れ旋削におけるハイス工具の寿命を表してお
り,表2に示す条件による切削加工において加工物の直
径の増加が50μmとなる切削回数を寿命とした.
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表1において,本発明の請求項第1項に該
当する開発鋼1なる集団すなわちD1−1,D1−2,
D1−3,D1−4,D1−5およびD1−6は,比較
鋼1なる集団すなわちR1−1,R1−2,R1−3,
R1−4,R1−5およびR1−6に対して,Ndすな
わち引抜加工可能な回数が多く,Wfすなわち冷間鍛造
における限界圧縮率が高い.つまり,素材加工と製品加
工において冷間加工性が優れていることがわかる.これ
は,Fpすなわちパーライトの体積率が5.0%以下で
あり,かつ,p/sすなわち最大パーライト面積と最大
硫化物面積の比が1.0以下であることによるものであ
り,請求範囲の全域においてこの効果が認められる.し
かも,被削性の代表値であるLmすなわちハイス工具寿
命においても比較鋼1に比べて良好であることがわか
る.
【0028】また,本発明の請求項第2項に該当する開
発鋼2なる集団すなわちD2−1,D2−2,D2−3
およびD2−4も,比較鋼2なる集団すなわちR2−
1,R2−2,R2−3およびR2−4に対して,N
d,WfおよびLmにおいて優位であることがわかる.
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば,S,Pb
およびTeを添加した低炭素硫黄鉛複合快削鋼におい
て,Cの含有量を低減し,パーライトの量および大きさ
を低減することにより,被削性を維持しつつ冷間加工に
おける割れや表面欠陥の発生を抑制することが可能であ
り,従来不可能であった高い冷間加工性と被削性を両立
させた快削鋼を提供することができる.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合金元素の含有率が重量で,C:0.0
    2〜0.06%,Mn:0.5〜1.4%,P:0.0
    2〜0.10%,S:0.20〜0.40%,Pb:
    0.10〜0.40%,Te:0.005〜0.15%
    を含有し,残部Feおよび不可避不純物からなり,パー
    ライトの体積率が5.0%以下であり,かつ,圧延方向
    に平行な断面における最大のパーライト粒の面積と最大
    の硫化物の面積の比が1.0以下であることを特徴とす
    る冷間加工性および被削性に優れた快削鋼.
  2. 【請求項2】 合金元素の含有率が重量で,C:0.0
    2〜0.06%,Mn:0.5〜1.4%,P:0.0
    2〜0.10%,S:0.20〜0.40%,Pb:
    0.10〜0.40%,Te:0.005〜0.15%
    を含有し,さらに,Se:0.02〜0.30%,B
    i:0.02〜0.2%のうちから選んだ1種または2
    種を含有し,残部Feおよび不可避不純物からなり,パ
    ーライトの体積率が5.0%以下であり,かつ,圧延方
    向に平行な断面における最大のパーライト粒の面積と最
    大の硫化物の面積の比が1.0以下であることを特徴と
    する冷間加工性および被削性に優れた快削鋼.
JP3749595A 1995-01-19 1995-01-19 快削鋼 Pending JPH08199297A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004081400A1 (ja) * 2003-03-13 2004-09-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 流体軸受装置

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