JPH0971838A - 快削鋼 - Google Patents

快削鋼

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JPH0971838A
JPH0971838A JP26192795A JP26192795A JPH0971838A JP H0971838 A JPH0971838 A JP H0971838A JP 26192795 A JP26192795 A JP 26192795A JP 26192795 A JP26192795 A JP 26192795A JP H0971838 A JPH0971838 A JP H0971838A
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JP
Japan
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inclusions
oxide
less
cutting steel
sulfide
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JP26192795A
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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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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】被削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〜
0.15%,Mn:0.6〜1.5%,P:0.04〜
0.20%,S:0.10〜0.50%,Pb:0.1
0〜0.40%,O:0.010〜0.020%を基本
成分とし,さらにSi:0.005%以下,Al:0.
0004%以下に制限し,必要に応じてTe:0.00
3〜0.15%,Bi:0.02〜0.20%,Se:
0.02〜0.30%のうちから選んだ1種または2種
以上を含有し,残部実質的にFeからなり,かつ,硫化
物系介在物と複合していない酸化物系介在物の数が酸化
物系介在物総数の30%以下であることを特徴とする連
続鋳造による低炭素快削鋼.

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およびPbをある程度以上含有した快削鋼において,
特にハイス工具による切削加工時の工具寿命に優れた低
炭素快削鋼に関する.
【0002】
【従来の技術】S,PおよびPbを増量添加した低炭素
快削鋼の被削性は酸素量と相関があり,溶製において脱
酸を行わないことが最良と考えられている.しかし,近
年の切削加工の自動化の進行に伴い,被削材に要求され
る被削性,特に工具寿命の安定性が従来に増して厳しく
なり,工具材種によっては脱酸しない溶製材であっても
溶製方法や耐火物の組成の些細な違いにより,切削工程
の能率やコストに重大な影響を与える事態が増加してい
る.特に大型インゴット鋳造では,化学成分や介在物形
態の部位間差が大きく,特に高速度鋼製工具(以下ハイ
ス工具と略す)による切削における工具寿命のばらつき
が大きい.一方,連続鋳造は大型インゴットに比べて化
学成分や介在物形態の同一溶製ロット内の部位間差が小
さく,同一ロット内の被削性の安定性という点では優れ
ているが,溶製ロット間の安定性はインゴット鋳造と同
様に大きく,さらなる被削性の安定性および下限の向上
が望まれている.
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】本発明はハイス工具
による切削における工具寿命およびその安定性を向上す
ることを目的とするものであり,そのためには,溶製ロ
ットによる工具寿命のばらつきの要因を解明し,これら
を制御することにより被削性の向上を図ることが必要で
ある.
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明者はS,Pおよ
びPbを添加した快削鋼の連続鋳造材におけるハイス工
具寿命のばらつき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】連続鋳造材の介在物の溶製ロットによる差
異は酸化物の存在形態において顕著であり,大別して硫
化物系介在物と複合した酸化物系介在物と硫化物系介在
物と複合していない単独の酸化物系介在物の割合がロッ
トにより変化している.この単独の酸化物系介在物は主
にSiおよびAlを含む硬質酸化物である.Siおよび
Alを含む酸化物系介在物の量は凝固後のO,Siおよ
びAlの鋼中含有量でほぼ決定される.連続鋳造はイン
ゴット鋳造に比べて,注入管や湯道がないため耐火物か
ら受ける溶湯の汚染が少ない特徴があり,凝固後の化学
成分は溶鋼のそれと同等である.したがって,従来イン
ゴットでは困難であった精度での酸素や脱酸元素の量の
制御が可能であり,溶鋼中のSi,AlおよびO量を制
御することにより凝固後の酸化物の量,組成および存在
形態を制御することが可能である.発明者らは酸化物や
硫化物の量,組成および存在形態とハイス工具寿命の関
係を詳細多岐に渡り調査した結果,ハイス工具の寿命は
被削材中の酸化物系介在物の量が少ないほど良好であ
り,中でも特に,硫化物系介在物と複合していない単独
の酸化物系介在物の量がハイス工具寿命に密接に関連し
ており,硫化物の形態や硫化物系介在物と複合した酸化
物量の影響は比較的小さいことが判明した.
【0006】これら2種の酸化物系介在物の量の測定は
断面の検鏡試料おけるX線マイクロアナライザーによる
組成分析と画像解析による方法が最適であり,この手法
により測定した硫化物系介在物と複合していない酸化物
系介在物の面積が全酸化物系介在物の面積の30%以下
であるとき最も良好なハイス工具寿命が得られる.この
ためには,まず,酸素量を硫化物形態が変化しない範囲
で極力低減し,Si,およびAlの含有量を従来考えら
れていたレベルよりもさらに低減することが必要であ
る.
【0007】すなわち,本発明にかかわる快削鋼は,重
量で,C:0.02〜0.15%,Mn:0.6〜1.
5%,P:0.04〜0.20%,S:0.10〜0.
50%,Pb:0.10〜0.40%,O:0.010
〜0.020%を基本成分とし,さらにSi:0.00
5%以下,Al:0.0004%以下に制限し,残部実
質的にFeからなり,かつ,硫化物系介在物と複合して
いない酸化物系介在物の数が酸化物系介在物総数の30
%以下であることを特徴とする連続鋳造による低炭素快
削鋼を第1の発明とし,これにさらに,必要に応じて,
Te:0.003〜0.15%,Bi:0.02〜0.
20%,Se:0.02〜0.30%のうちから選んだ
1種または2種以上を含有するさらに被削性に優れた快
削鋼を第2の発明とする2つの発明よりなるものであ
る.
【0008】本発明の快削鋼の請求範囲の限定理由につ
いて以下に説明する.
【0009】C:0.02〜0.15% Cは鋼の強度を向上するが,同時に延性を低下させる元
素であり,その含有量が極めて低い領域においては鋼の
適度な延性の低下により被削性を向上する効果がある.
このためには含有量を重量で0.02%以上とする必要
があるが,含有量が0.15%を越えると被削材の硬度
が高くなり,被削性が劣化するため0.15%以下とす
る.
【0010】Mn:0.6〜1.5% Mnは被削性の向上に有効なMnSまたはMn(S,T
e,Se)を生成させるために必要な元素であり,含有
量が0.6%未満では熱間加工性が劣化し,また,1.
5%を越えると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0.6〜1.5%と
する.
【0011】P:0.04〜0.20% 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0.04%未満ではこれらの効果が小さ
く,0.20%を越えて含有されると熱間加工における
表面欠陥が多くなる.よって,Pの含有量は0.04〜
0.20%とする.
【0012】S:0.10〜0.50% Sは被削性全般の向上に有効なMnSを形成する元素で
あるが,含有量が0.10%未満では効果が小さく,ま
た,0.50%を越えると熱間加工性および延性の低下
が著しい.よって,Sの含有量は0,10〜0.50%
とする.
【0013】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く,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い.よっ
て,Pbの含有量は0.10〜0.40%とする.
【0014】O:0.010〜0.020% Oは硫化物の晶出形態を左右する元素であり,0.01
0%未満の場合硫化物が微細になり,超硬工具による旋
削加工における工具寿命が劣化する.一方,0.020
%を越えると酸化物が増加し,ハイス工具による切削加
工における工具寿命が劣化する.したがって,Oの含有
量は0.010〜0.020%とする.
【0015】Si:0.005%以下 Siは脱酸元素であり,極微量の混入でも酸化物の組成
および量に影響を与え,硬質の単独酸化物の量を増大さ
せ,ハイス工具寿命を劣化させる.その影響は0.00
5%を越えると顕著になる.したがって,Siの含有量
を0.005%以下とする.
【0016】Al:0.0004%以下 AlもSiと全く同様の影響を与えるものであり,Si
の場合よりもその影響が大きく,0.0004%を越え
るとハイス工具寿命を劣化させる.したがってAlの含
有量は0.0004%以下とする.
【0017】Te:0.003〜0.15% TeはSとともにMnと化合し,MnSの周囲に低融点
のMn(S,Te)を形成することにより熱間加工によ
る硫化物の展伸を抑制し,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,
0.003%未満では効果が小さく,0.15%を越え
ると熱間加工性を害する.よってTeの含有量は0.0
03〜0.15%とする.
【0018】Bi:0.02〜0.20% 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,0.20%を越えると熱間加工性を害する.
よってBiの含有量は0.02〜0.20%とする.
【0019】Se:0.02〜0.30% SeはSとともにMnと化合し,Mn(S,Se)を形
成し,被削性を向上する元素であり,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,0.30%を越えるとMn(S,Se)の熱
間硬度が上昇し被削性の向上効果が飽和するとともに添
加費用が高くなる.よって,Seの含有量は0.02〜
0.30%とする.
【0020】硫化物系介在物と複合していない酸化物系
介在物はハイス工具を機械的に摩耗させる作用が強いた
め極力低減することが望まれる.酸素含有量が上記限定
範囲にある場合,硫化物系介在物と複合していない酸化
物系介在物の数が酸化物系介在物の総数の30%を越え
るとハイス工具寿命の劣化が顕著となる.したがって,
硫化物系介在物と複合していない酸化物系介在物の数を
酸化物系介在物総数の30%以下とする.
【0021】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明する.表
1に示す化学組成の鋳片を連続鋳造により製造したの
ち,熱間圧延および冷間引抜き加工により直径16mm
の丸棒材とした.
【0022】
【表1】
【0023】表1においてN1およびN2は本発明の請
求項第1項に該当する発明鋼であり,N3からN7は本
発明の請求項第2項に該当する発明鋼である.R1から
R6はそれぞれ発明鋼N1からN6に対して,Si,A
lのいずれか一方もしくは両方が本発明の請求範囲の規
制上限を越えている比較鋼であり,R7は発明鋼N7に
対してO(酸素)のみが本発明の請求範囲の上限を越え
ている比較鋼である.その他の化学成分についてはそれ
ぞれの対応する比較鋼と発明鋼においてほぼ同等に調整
されている.
【0024】X線マイクロアナライザーによる酸化物系
介在物の存在形態の調査結果と自動盤試験結果を表2に
示す.
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】表2において,単独酸化物比率は直径16
mmの丸棒の縦断面の全域にわたる合計32mmにお
いてX線マイクロアナライザー(EPMA)により,O
(酸素)の特性X線カウント数が視野平均の10倍以上
の部分で0.25μm以上の粒子を酸化物系介在物と
し,S(硫黄)の特性X線カウント数が視野平均の10
倍以上の部分で0.25μm以上の粒子を硫化物系介
在物として同時にカラーマップ表示し,硫化物系介在物
と複合していない酸化物系介在物の数および全酸化物系
介在物の数をカウントし,これらの比を求め,百分率で
表したものである.また,ハイス工具寿命は表3に示す
切削条件で直径16mmの引き抜き丸棒にハイス総形工
具による溝入れプランジ切削を行い,コーナー部の溶損
が発生するまでの切削回数を求めたものである.
【0028】表2において,発明鋼N1からN7の単独
酸化物比率はいずれも30%以下である.これに対し,
酸素量がほぼ同等でSiまたはAlのいずれかの一方も
しくは両方が本発明の請求範囲の規制上限を越えている
比較鋼R1からR6の単独酸化物比率はいずれも30%
を越えており,発明鋼に比べて硫化物と複合していない
酸化物量が多いことがわかる.また,表2において,発
明鋼NIからN6のハイス工具寿命はSi,Al以外の
化学成分がそれぞれほぼ同等の比較鋼R1からR6に対
して2倍以上になっている.また,発明鋼N7も酸素含
有量の高い比較鋼R7よりハイス工具寿命が約3倍にな
っており,本発明鋼のハイス工具寿命がいずれも優れて
いることが明らかである.
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば,高速度鋼
製切削工具の寿命を著しく向上することが可能であり,
産業上の効果は極めて顕著である.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量で,C:0.02〜0.15%,M
    n:0.6〜1.5%,P:0.04〜0.20%,
    S:0.10〜0.50%,Pb:0.10〜0.40
    %,O:0.010〜0.020%を基本成分とし,さ
    らにSi:0.005%以下,Al:0.0004%以
    下に制限し,残部実質的にFeからなり,かつ,硫化物
    系介在物と複合していない酸化物系介在物の数が酸化物
    系介在物総数の30%以下であることを特徴とする連続
    鋳造による低炭素快削鋼.
  2. 【請求項2】 重量で,C:0.02〜0.15%,M
    n:0.6〜1.5%,P:0.04〜0.20%,
    S:0.10〜0.50%,Pb:0.10〜0.40
    %,O:0.010〜0.020%を基本成分とし,さ
    らにSi:0.005%以下,Al:0.0004%以
    下に制限し,さらに,Te:0.003〜0.15%,
    Bi:0.02〜0.20%,Se:0.02〜0.3
    0%のうちから選んだ1種または2種以上を含有し,残
    部実質的にFeからなり,かつ,硫化物系介在物と複合
    していない酸化物系介在物の数が酸化物系介在物総数の
    30%以下であることを特徴とする連続鋳造による低炭
    素快削鋼.
JP26192795A 1995-09-05 1995-09-05 快削鋼 Pending JPH0971838A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7666350B2 (en) 2003-12-01 2010-02-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Low carbon composite free-cutting steel product excellent in roughness of finished surface and method for production thereof
US8052925B2 (en) 2005-10-17 2011-11-08 Kobe Steel, Ltd. Low carbon resulfurized free-machining steel having high machinability

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