JPH10158781A - 超硬工具寿命に優れた快削鋼 - Google Patents
超硬工具寿命に優れた快削鋼Info
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- JPH10158781A JPH10158781A JP32188196A JP32188196A JPH10158781A JP H10158781 A JPH10158781 A JP H10158781A JP 32188196 A JP32188196 A JP 32188196A JP 32188196 A JP32188196 A JP 32188196A JP H10158781 A JPH10158781 A JP H10158781A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多種の超硬工具による切削加工において被削
性が優れ、超硬工具寿命を大幅に向上させ得る快削鋼を
提供する。 【解決手段】 連続鋳造法による快削鋼の化学成分の
内、特に、Ｓｉ、Ａｌを添加し、酸素を抑制して、Ｍｎ
Ｓ系介在物とともに、超硬工具の寿命を向上させるに有
効な、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０
％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％からなる特定組成の酸化物
系複合介在物を生成させた快削鋼である。
性が優れ、超硬工具寿命を大幅に向上させ得る快削鋼を
提供する。 【解決手段】 連続鋳造法による快削鋼の化学成分の
内、特に、Ｓｉ、Ａｌを添加し、酸素を抑制して、Ｍｎ
Ｓ系介在物とともに、超硬工具の寿命を向上させるに有
効な、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０
％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％からなる特定組成の酸化物
系複合介在物を生成させた快削鋼である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造法による
被削性に優れた快削鋼で、特に多種の超硬工具に対し工
具寿命が優れた快削鋼に関するものである。
被削性に優れた快削鋼で、特に多種の超硬工具に対し工
具寿命が優れた快削鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＡＩＳＩ１１××系、１２××
系の硫黄快削鋼、および１１Ｌ××系、１２Ｌ××系の
硫黄鉛快削鋼は、圧延後引き抜き加工した磨棒鋼として
自動旋盤切削用に供される。このような従来の快削鋼
は、特公昭５９−１９１８２号、特開昭６２−２３９７
０号、の各公報などに示される通り、高速度鋼工具によ
る被削性を良好にするため、鋼中へのＳｉ、Ａｌなどの
脱酸力の強い元素の添加を極力抑えて鋼中の鋼のＭｎＳ
の形状を大きく、かつ丸くしており、高速度鋼工具の寿
命と鋼の仕上げ面粗さ等の被削性が優れている。
系の硫黄快削鋼、および１１Ｌ××系、１２Ｌ××系の
硫黄鉛快削鋼は、圧延後引き抜き加工した磨棒鋼として
自動旋盤切削用に供される。このような従来の快削鋼
は、特公昭５９−１９１８２号、特開昭６２−２３９７
０号、の各公報などに示される通り、高速度鋼工具によ
る被削性を良好にするため、鋼中へのＳｉ、Ａｌなどの
脱酸力の強い元素の添加を極力抑えて鋼中の鋼のＭｎＳ
の形状を大きく、かつ丸くしており、高速度鋼工具の寿
命と鋼の仕上げ面粗さ等の被削性が優れている。
【０００３】近年、これら１１××系、１２××系快削
鋼の切削加工は、高速自動旋盤の普及によって、高速度
鋼工具に代わり超硬工具により、しかも高速切削加工さ
れる例が増えつつある。
鋼の切削加工は、高速自動旋盤の普及によって、高速度
鋼工具に代わり超硬工具により、しかも高速切削加工さ
れる例が増えつつある。
【０００４】超硬工具による切削加工において、被削
性、特に超硬工具寿命が優れた快削鋼は、既に本願発明
者らが、特公平５−５１６５５号で提案している。この
技術は、本発明と同じく、超硬工具による高速切削加工
における被削性（超硬工具寿命）を改善しようとするも
ので、前記の通り、従来技術では有害とされていたＳｉ
を０．１０〜０．６０％と、より多く添加することによ
り、被削性を改善しているものである。
性、特に超硬工具寿命が優れた快削鋼は、既に本願発明
者らが、特公平５−５１６５５号で提案している。この
技術は、本発明と同じく、超硬工具による高速切削加工
における被削性（超硬工具寿命）を改善しようとするも
ので、前記の通り、従来技術では有害とされていたＳｉ
を０．１０〜０．６０％と、より多く添加することによ
り、被削性を改善しているものである。
【０００５】また、更に、特願平７−２０９６２９号
で、特に多種の超硬工具による高速切削加工における被
削性（超硬工具寿命）を改善するために、Ｔｉを添加す
ることにより被削性を改善しているものである。
で、特に多種の超硬工具による高速切削加工における被
削性（超硬工具寿命）を改善するために、Ｔｉを添加す
ることにより被削性を改善しているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近におい
て、機械部品の切削加工分野はますます高速化、高精度
化し、また使用される超硬工具も多様化している。より
具体的には、自動旋盤切削用に供される前記ＡＩＳＩ１
１××系、１２××系の硫黄快削鋼、および１１Ｌ××
系、１２Ｌ××系の硫黄鉛快削鋼は、通常100m/ min.以
下の低速で切削される。しかし最近では、生産性向上を
目的に、超硬工具を用い、100m/min.を超える高速域で
も切削されるようになってきた。また、用途も、ＯＡ機
器部品素材などが増加し、これらの材料には切削加工後
の仕上げ面粗さに対する要求が、他より厳しく、高精度
のものが要求される。
て、機械部品の切削加工分野はますます高速化、高精度
化し、また使用される超硬工具も多様化している。より
具体的には、自動旋盤切削用に供される前記ＡＩＳＩ１
１××系、１２××系の硫黄快削鋼、および１１Ｌ××
系、１２Ｌ××系の硫黄鉛快削鋼は、通常100m/ min.以
下の低速で切削される。しかし最近では、生産性向上を
目的に、超硬工具を用い、100m/min.を超える高速域で
も切削されるようになってきた。また、用途も、ＯＡ機
器部品素材などが増加し、これらの材料には切削加工後
の仕上げ面粗さに対する要求が、他より厳しく、高精度
のものが要求される。
【０００７】これに対して、前記超硬工具用の従来鋼で
は、工具寿命や、被削性が充分とはいえず、これら特性
のより優れた快削鋼が望まれている。超硬工具寿命を向
上させる方法として、機械構造用鋼中にＣａ酸化物系介
在物を存在させる方法も知られているが、これは超硬工
具材種がＰ種系の場合にのみ効果が発揮されるもので、
Ｋ種系の超硬工具に対しては、工具寿命改善効果は無
い。また、前記介在物形成に必要なＣａ添加の際の歩留
りが悪く、製法上実用的とは言いがたく、更に製造しや
すい鋼材が望まれている。
は、工具寿命や、被削性が充分とはいえず、これら特性
のより優れた快削鋼が望まれている。超硬工具寿命を向
上させる方法として、機械構造用鋼中にＣａ酸化物系介
在物を存在させる方法も知られているが、これは超硬工
具材種がＰ種系の場合にのみ効果が発揮されるもので、
Ｋ種系の超硬工具に対しては、工具寿命改善効果は無
い。また、前記介在物形成に必要なＣａ添加の際の歩留
りが悪く、製法上実用的とは言いがたく、更に製造しや
すい鋼材が望まれている。
【０００８】超硬工具は、一般的に、ＷＣ（タングステ
ンカーバイト）、ＴｉＣ（チタンカーバイト）、ＴａＣ
（タンタルカーバイト）などの、超硬質かつ高融点粉末
を、ＣｏやＮｉなどの結合金属を用いて焼結することに
より得られる。この内、Ｋ種系超硬工具はＷＣ−Ｃｏ
系、Ｐ種系超硬工具はＷＣ−ＴｉＣ−（ＴａＣ）−Ｃｏ
系であって、Ｋ種系超硬工具は機械的な損傷に強く、Ｐ
種系超硬工具は耐熱性および対溶着性に優れ、熱的な損
傷に強いなど、各々の機械的性質乃至特性はかなり異な
っている。また、超硬工具としては、ＴｉＮやＴｉＣＮ
等の硬質皮膜をハイスなどの表面に被覆した超硬コーテ
ィング工具などもあるため、これら特性の異なる超硬工
具全てに対応して、超硬工具寿命を向上させることは、
かなり困難な課題である。
ンカーバイト）、ＴｉＣ（チタンカーバイト）、ＴａＣ
（タンタルカーバイト）などの、超硬質かつ高融点粉末
を、ＣｏやＮｉなどの結合金属を用いて焼結することに
より得られる。この内、Ｋ種系超硬工具はＷＣ−Ｃｏ
系、Ｐ種系超硬工具はＷＣ−ＴｉＣ−（ＴａＣ）−Ｃｏ
系であって、Ｋ種系超硬工具は機械的な損傷に強く、Ｐ
種系超硬工具は耐熱性および対溶着性に優れ、熱的な損
傷に強いなど、各々の機械的性質乃至特性はかなり異な
っている。また、超硬工具としては、ＴｉＮやＴｉＣＮ
等の硬質皮膜をハイスなどの表面に被覆した超硬コーテ
ィング工具などもあるため、これら特性の異なる超硬工
具全てに対応して、超硬工具寿命を向上させることは、
かなり困難な課題である。
【０００９】従って、本発明は、前記従来技術の問題点
に鑑み、特に、現在使用されている多種の超硬工具によ
る切削加工に対応して、被削性が優れ、超硬工具寿命を
大幅に向上させ得る快削鋼を提供することを目的とす
る。
に鑑み、特に、現在使用されている多種の超硬工具によ
る切削加工に対応して、被削性が優れ、超硬工具寿命を
大幅に向上させ得る快削鋼を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
では、快削鋼の化学成分を、質量％にて、Ｃ；０．０１
〜０．２％、Ｓｉ；０．１０〜０．６０％、Ｍｎ；０．
５〜１．７５％、Ｐ；０．００５〜０．１５％、Ｓ；
０．１５〜０．４０％、Ｏ；０．００１〜０．０１０
％、Ａｌ；０．００５〜０．０３％、Ｎ；０．００３〜
０．０３％、を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純
物からなる鋼組成とし、更に、鋼中の介在物を、ＭｎＳ
介在物とともに、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐＳｉＯ2
あるいはａＭｎＯ・ｂＡｌ2 Ｏ3 からなる組成の酸化物
系複合介在物とし、更に、該酸化物系複合介在物のう
ち、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、
ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる組成で、かつ幅１μｍ以上
のものを、１５ｍｍ2 の範囲に５個以上含有させる。
では、快削鋼の化学成分を、質量％にて、Ｃ；０．０１
〜０．２％、Ｓｉ；０．１０〜０．６０％、Ｍｎ；０．
５〜１．７５％、Ｐ；０．００５〜０．１５％、Ｓ；
０．１５〜０．４０％、Ｏ；０．００１〜０．０１０
％、Ａｌ；０．００５〜０．０３％、Ｎ；０．００３〜
０．０３％、を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純
物からなる鋼組成とし、更に、鋼中の介在物を、ＭｎＳ
介在物とともに、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐＳｉＯ2
あるいはａＭｎＯ・ｂＡｌ2 Ｏ3 からなる組成の酸化物
系複合介在物とし、更に、該酸化物系複合介在物のう
ち、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、
ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる組成で、かつ幅１μｍ以上
のものを、１５ｍｍ2 の範囲に５個以上含有させる。
【００１１】特に、前記多種の超硬工具にて切削する上
で、被削性、特に超硬工具寿命を向上させる鋼中の酸化
物系介在物組成および介在物量については、本発明以前
に、必ずしも充分解明されていなかった。この点、本発
明者らは、後述する通り、鋼中のｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ
3 ・ｐＳｉＯ2 あるいはａＭｎＯ・ｂＳｉＯ2 なる組成
の酸化物系複合介在物が、超硬工具の材種に関わらず、
超硬工具のすくい面にベラーグ（酸化物）として付着
し、超硬工具の切削寿命を大幅に向上させることを知見
した。また、この特定の組成の酸化物系複合介在物を生
成させるためには、鋼にＳｉ、Ａｌを添加するととも
に、鋼中の酸素の抑制が必要であることも知見して本発
明をなしたものである。
で、被削性、特に超硬工具寿命を向上させる鋼中の酸化
物系介在物組成および介在物量については、本発明以前
に、必ずしも充分解明されていなかった。この点、本発
明者らは、後述する通り、鋼中のｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ
3 ・ｐＳｉＯ2 あるいはａＭｎＯ・ｂＳｉＯ2 なる組成
の酸化物系複合介在物が、超硬工具の材種に関わらず、
超硬工具のすくい面にベラーグ（酸化物）として付着
し、超硬工具の切削寿命を大幅に向上させることを知見
した。また、この特定の組成の酸化物系複合介在物を生
成させるためには、鋼にＳｉ、Ａｌを添加するととも
に、鋼中の酸素の抑制が必要であることも知見して本発
明をなしたものである。
【００１２】超硬工具のすくい面に、本発明酸化物系複
合介在物が、ベラーグ（酸化物）として、工具刃先部に
付着堆積すると、これら堆積物が被削材と工具との直接
接触を防止し、工具の磨耗を抑制することにより、超硬
工具の切削寿命を大幅に向上させる。このベラーグが工
具刃先部に付着堆積する条件は、切削時に工具刃先温度
が鋼中の酸化物の融点近傍になることが必要である。こ
の点、本発明酸化物系複合介在物の融点は、工具刃先温
度に適合しており、ベラーグを生成しやすいものと推考
される。
合介在物が、ベラーグ（酸化物）として、工具刃先部に
付着堆積すると、これら堆積物が被削材と工具との直接
接触を防止し、工具の磨耗を抑制することにより、超硬
工具の切削寿命を大幅に向上させる。このベラーグが工
具刃先部に付着堆積する条件は、切削時に工具刃先温度
が鋼中の酸化物の融点近傍になることが必要である。こ
の点、本発明酸化物系複合介在物の融点は、工具刃先温
度に適合しており、ベラーグを生成しやすいものと推考
される。
【００１３】したがって、本発明は、鋼中への添加が困
難等の問題を有するＣａなど特別な被削性向上元素を添
加せずとも、言い換えると、快削鋼の製造法を大幅に変
えずとも、超硬工具の切削寿命を大幅に向上させること
ができる。
難等の問題を有するＣａなど特別な被削性向上元素を添
加せずとも、言い換えると、快削鋼の製造法を大幅に変
えずとも、超硬工具の切削寿命を大幅に向上させること
ができる。
【００１４】また、本発明では、更なる切削性向上のた
め、更に、被削性向上元素である、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅの
内から少なくとも一種以上を、合計量が０．０５〜０．
４％の範囲で含有させることができる。
め、更に、被削性向上元素である、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅの
内から少なくとも一種以上を、合計量が０．０５〜０．
４％の範囲で含有させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明における化学成分
の限定理由について説明する。Ｃは、切削部品として本
発明鋼の最低要求強度５８０Ｎ／ｍｍ2 以上を確保する
ための必須の元素であり、その効果を発揮するために
は、０．０１％以上の含有が必要である。しかし、０．
２％を超えて過多に含有すると、鋼がロックウエル硬度
でＨＲＣ３０以上に硬くなりすぎ、工具寿命を劣化させ
る。したがって、Ｃの含有量は０．０１〜０．２％の範
囲とする。
の限定理由について説明する。Ｃは、切削部品として本
発明鋼の最低要求強度５８０Ｎ／ｍｍ2 以上を確保する
ための必須の元素であり、その効果を発揮するために
は、０．０１％以上の含有が必要である。しかし、０．
２％を超えて過多に含有すると、鋼がロックウエル硬度
でＨＲＣ３０以上に硬くなりすぎ、工具寿命を劣化させ
る。したがって、Ｃの含有量は０．０１〜０．２％の範
囲とする。
【００１６】Ｓｉは、鋼溶製時に脱酸剤として作用し、
また、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０
％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定の組成を有する酸
化物系複合介在物を形成して、本発明鋼の超硬工具に対
する被削性を改善するために必須の元素である。その効
果を発揮するためには、０．１０％以上の含有を必要と
する。しかしながら、０．６０％を超えて過多に含有す
ると、鋼中に硬質のＳｉＯ2 単独の介在物が多量に生成
し、工具寿命を劣化させる。したがって、Ｓｉの含有量
は０．１０〜０．６０％の範囲とする。
また、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０
％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定の組成を有する酸
化物系複合介在物を形成して、本発明鋼の超硬工具に対
する被削性を改善するために必須の元素である。その効
果を発揮するためには、０．１０％以上の含有を必要と
する。しかしながら、０．６０％を超えて過多に含有す
ると、鋼中に硬質のＳｉＯ2 単独の介在物が多量に生成
し、工具寿命を劣化させる。したがって、Ｓｉの含有量
は０．１０〜０．６０％の範囲とする。
【００１７】Ｍｎは、本発明鋼の被削性の保持に最低必
要なＭｎＳを生成させるとともに、ＳｉやＡｌととも
に、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、
ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定の組成を有する酸化物
系複合介在物を形成して、本発明鋼の超硬工具に対する
被削性（超硬工具寿命）を改善するために必須の元素で
ある。また、被削性に有害なＦｅＳの生成を抑制し、Ｃ
と同様に鋼の強度を確保するためにも必須の元素であ
る。これらの効果を発揮するためには、０．５０％以上
の含有が必要であるが、１．７５％を超えて含有する
と、ベーナイトを生成し、超硬工具寿命の劣化を招くこ
とになる。したがって、Ｍｎの含有量は０．５０〜１．
７５％の範囲とする。
要なＭｎＳを生成させるとともに、ＳｉやＡｌととも
に、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、
ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定の組成を有する酸化物
系複合介在物を形成して、本発明鋼の超硬工具に対する
被削性（超硬工具寿命）を改善するために必須の元素で
ある。また、被削性に有害なＦｅＳの生成を抑制し、Ｃ
と同様に鋼の強度を確保するためにも必須の元素であ
る。これらの効果を発揮するためには、０．５０％以上
の含有が必要であるが、１．７５％を超えて含有する
と、ベーナイトを生成し、超硬工具寿命の劣化を招くこ
とになる。したがって、Ｍｎの含有量は０．５０〜１．
７５％の範囲とする。
【００１８】Ｐは、本発明鋼の切削仕上げ面を改善する
ために必須の元素であり、その効果を発揮するために
は、０．００５％以上の含有が必要である。しかし、
０．１５％を越えて含有すると、鋼のフェライト部分が
硬くなり、超硬工具寿命の劣化を招くことになる。した
がって、Ｐの含有量は０．００５〜０．１５％とする。
ために必須の元素であり、その効果を発揮するために
は、０．００５％以上の含有が必要である。しかし、
０．１５％を越えて含有すると、鋼のフェライト部分が
硬くなり、超硬工具寿命の劣化を招くことになる。した
がって、Ｐの含有量は０．００５〜０．１５％とする。
【００１９】Ｓは、本発明鋼の被削性の保持に最低必要
なＭｎＳを生成させ被削性を改善させるために必須の元
素であり、その効果を発揮するためには、０．１５％以
上の含有が必要である。しかし、０．４０％を超えて含
有すると、熱間脆性を著しく熱間圧延などによる製造を
困難とする。したがって、Ｓの含有量は０．１５〜０．
４０％とする。
なＭｎＳを生成させ被削性を改善させるために必須の元
素であり、その効果を発揮するためには、０．１５％以
上の含有が必要である。しかし、０．４０％を超えて含
有すると、熱間脆性を著しく熱間圧延などによる製造を
困難とする。したがって、Ｓの含有量は０．１５〜０．
４０％とする。
【００２０】Ａｌは、ＳｉやＭｎとともに、ＭｎＯ；３
０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５
〜６０％なる特定の組成を有する酸化物系複合介在物を
形成して、超硬工具の被削性（超硬工具寿命）を改善さ
せるために必須の元素である。また、Ａｌは、Ｓｉと同
様、鋼溶製時に脱酸剤としても作用する。この効果を発
揮するためには、０．００５％以上の含有を必要とする
が、一方で０．０３％を超えて含有すると、鋼中にＡｌ
2 Ｏ3 が生成して、却って被削性に悪影響を与える。し
たがって、Ａｌの含有量は０．００５〜０．０３％の範
囲とする。
０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５
〜６０％なる特定の組成を有する酸化物系複合介在物を
形成して、超硬工具の被削性（超硬工具寿命）を改善さ
せるために必須の元素である。また、Ａｌは、Ｓｉと同
様、鋼溶製時に脱酸剤としても作用する。この効果を発
揮するためには、０．００５％以上の含有を必要とする
が、一方で０．０３％を超えて含有すると、鋼中にＡｌ
2 Ｏ3 が生成して、却って被削性に悪影響を与える。し
たがって、Ａｌの含有量は０．００５〜０．０３％の範
囲とする。
【００２１】Ｏは、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ
2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定
の組成を有する酸化物系複合介在物を形成して、本発明
鋼の被削性を改善させるために、０．００１％以上の含
有を必要とする。しかし、一方で０．０１０％を超えて
多量に含有すると、前記酸化物系複合介在物が形成され
ずに、Ａｌ2 Ｏ3 等の大きな酸化物介在物が形成され
て、被削性に悪影響を与えるとともに、機械部品として
の内部品質を劣化させる。したがって、Ｏの含有量は
０．００１〜０．０１０％の範囲とする。
2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定
の組成を有する酸化物系複合介在物を形成して、本発明
鋼の被削性を改善させるために、０．００１％以上の含
有を必要とする。しかし、一方で０．０１０％を超えて
多量に含有すると、前記酸化物系複合介在物が形成され
ずに、Ａｌ2 Ｏ3 等の大きな酸化物介在物が形成され
て、被削性に悪影響を与えるとともに、機械部品として
の内部品質を劣化させる。したがって、Ｏの含有量は
０．００１〜０．０１０％の範囲とする。
【００２２】Ｎは、切削加工時の構成刃先の生成量低下
に効果がある元素で、その効果を発揮するためには、
０．００３％以上の含有が必要である。一方、０．０３
％を超えて多量に含有すると、表面疵が多くなり、強度
が高くなりすぎる。したがって、Ｎの含有量は０．００
３〜０．０３％の範囲とする。
に効果がある元素で、その効果を発揮するためには、
０．００３％以上の含有が必要である。一方、０．０３
％を超えて多量に含有すると、表面疵が多くなり、強度
が高くなりすぎる。したがって、Ｎの含有量は０．００
３〜０．０３％の範囲とする。
【００２３】Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅは、本発明鋼の被削性を
より向上させたい時に、単独乃至複合して添加する選択
元素である。被削性向上効果を発揮させるためには、単
独乃至合計量で０．０５％以上の添加が必要であるが、
０．４％を超えて含有すると、鋳造時に偏析して、鋼の
歩留りを悪化させる。したがって、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅの
単独乃至合計での含有量は０．０５〜０．４％の範囲と
する。
より向上させたい時に、単独乃至複合して添加する選択
元素である。被削性向上効果を発揮させるためには、単
独乃至合計量で０．０５％以上の添加が必要であるが、
０．４％を超えて含有すると、鋳造時に偏析して、鋼の
歩留りを悪化させる。したがって、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅの
単独乃至合計での含有量は０．０５〜０．４％の範囲と
する。
【００２４】次に、本発明の酸化物系複合介在物につい
て説明する。本発明では、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐ
ＳｉＯ2 あるいはａＭｎＯ・ｂＳｉＯ2 なる組成の酸化
物系複合介在物のうち、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2
Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定組
成の酸化物系複合介在物で、かつ幅１μｍ以上のものの
個数が、１５ｍｍ2 の範囲に合計５個以上含有すること
が必要である。これにより、前記特定組成の酸化物系複
合介在物が、工具すくい面にベラーグとして付着し、超
硬工具の切削寿命を大幅に向上できる。
て説明する。本発明では、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐ
ＳｉＯ2 あるいはａＭｎＯ・ｂＳｉＯ2 なる組成の酸化
物系複合介在物のうち、ＭｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2
Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０％なる特定組
成の酸化物系複合介在物で、かつ幅１μｍ以上のものの
個数が、１５ｍｍ2 の範囲に合計５個以上含有すること
が必要である。これにより、前記特定組成の酸化物系複
合介在物が、工具すくい面にベラーグとして付着し、超
硬工具の切削寿命を大幅に向上できる。
【００２５】まず、本発明の酸化物系複合介在物の組成
について、図１に示すＭｎＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の
３元系状態図において、本発明の酸化物系複合介在物の
組成の規定のうち、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐＳｉＯ
2 あるいはａＭｎＯ・ｂＳｉＯ2 なる組成の規定は、図
１の状態図中に示される、全ての組成を一般式で示した
ものである。これに対して、本発明のＭｎＯ；３０〜６
５％、Ａｌ 2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０
％なる特定酸化物の組成の規定は、図１の状態図中のハ
ッチングで示した領域の組成の酸化物である。
について、図１に示すＭｎＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の
３元系状態図において、本発明の酸化物系複合介在物の
組成の規定のうち、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐＳｉＯ
2 あるいはａＭｎＯ・ｂＳｉＯ2 なる組成の規定は、図
１の状態図中に示される、全ての組成を一般式で示した
ものである。これに対して、本発明のＭｎＯ；３０〜６
５％、Ａｌ 2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５〜６０
％なる特定酸化物の組成の規定は、図１の状態図中のハ
ッチングで示した領域の組成の酸化物である。
【００２６】鋼中の酸化物系複合介在物が、切削中にベ
ラーグとして工具刃先部に付着堆積する条件は、前記し
た通り、切削時に工具刃先温度が鋼中の酸化物の融点近
傍になることが必要である。この点、本発明酸化物系複
合介在物の融点は、工具刃先温度に適合しており、ベラ
ーグを生成しやすい。例えば、特定した組成のうち、Ｍ
ｎＯが３０％未満あるいは６０％を超える、Ａｌ2 Ｏ3
が３０％を超える、ＳｉＯ2 が３５％未満あるいは６０
％を超えると、酸化物系複合介在物の融点が高くなるな
ど、工具刃先温度に適合しなくなり、工具すくい面にベ
ラーグとして付着しにくくなって、超硬工具の切削寿命
向上効果が無くなる。
ラーグとして工具刃先部に付着堆積する条件は、前記し
た通り、切削時に工具刃先温度が鋼中の酸化物の融点近
傍になることが必要である。この点、本発明酸化物系複
合介在物の融点は、工具刃先温度に適合しており、ベラ
ーグを生成しやすい。例えば、特定した組成のうち、Ｍ
ｎＯが３０％未満あるいは６０％を超える、Ａｌ2 Ｏ3
が３０％を超える、ＳｉＯ2 が３５％未満あるいは６０
％を超えると、酸化物系複合介在物の融点が高くなるな
ど、工具刃先温度に適合しなくなり、工具すくい面にベ
ラーグとして付着しにくくなって、超硬工具の切削寿命
向上効果が無くなる。
【００２７】つぎに、本発明の酸化物系複合介在物の形
状と個数について、図２に、本発明における酸化物系複
合介在物の顕微鏡写真（倍率400 倍) を図面化したもの
を示す。図２（ａ）は、39〜58% ＭｎＯ・57〜40% Ｓｉ
Ｏ2 ・4 〜2%Ａｌ2 Ｏ 3 なるＳｉ−Ｍｎ系組成、（ｂ）
は、17〜18% ＭｎＯ・36〜37% ＳｉＯ2 ・42〜44% Ａｌ
2 Ｏ3 なるＳｉ−Ｍｎ−Ａｌ系組成、（ｃ）は比較のた
めの、7 〜13% ＭｎＯ・41〜43% ＳｉＯ2 ・0 〜17% Ａ
ｌ2 Ｏ3 ・12〜49% ＭｇＯなるＳｉ−Ｍｎ−Ａｌ−Ｍｇ
系組成の酸化物系複合介在物である。なお、組成（mass
%)は、成分分析可能な電子顕微鏡であるＥＰＭＡ（Elec
tron Probe Micro Analyzer)により、４００倍に拡大し
た際の、幅が１μｍ以上の介在物を同じ系の複数の介在
物サンプルを組成分析した結果から、各々の酸化物の最
小と最大の量を選択したものを示している。
状と個数について、図２に、本発明における酸化物系複
合介在物の顕微鏡写真（倍率400 倍) を図面化したもの
を示す。図２（ａ）は、39〜58% ＭｎＯ・57〜40% Ｓｉ
Ｏ2 ・4 〜2%Ａｌ2 Ｏ 3 なるＳｉ−Ｍｎ系組成、（ｂ）
は、17〜18% ＭｎＯ・36〜37% ＳｉＯ2 ・42〜44% Ａｌ
2 Ｏ3 なるＳｉ−Ｍｎ−Ａｌ系組成、（ｃ）は比較のた
めの、7 〜13% ＭｎＯ・41〜43% ＳｉＯ2 ・0 〜17% Ａ
ｌ2 Ｏ3 ・12〜49% ＭｇＯなるＳｉ−Ｍｎ−Ａｌ−Ｍｇ
系組成の酸化物系複合介在物である。なお、組成（mass
%)は、成分分析可能な電子顕微鏡であるＥＰＭＡ（Elec
tron Probe Micro Analyzer)により、４００倍に拡大し
た際の、幅が１μｍ以上の介在物を同じ系の複数の介在
物サンプルを組成分析した結果から、各々の酸化物の最
小と最大の量を選択したものを示している。
【００２８】図２（ａ）、（ｂ）の本発明酸化物系複合
介在物は、紐状に細長く延伸しているが、この介在物の
幅も、超硬工具寿命向上に影響する。酸化物系複合介在
物の幅が大きい（広い）ほど超硬工具寿命向上に寄与す
る。この効果を発揮する幅の下限値は、１μｍであっ
て、これより小さい（狭い）ものは超硬工具寿命向上に
寄与しない。しかも、介在物の幅が狭くなるほど、鋼の
異方性（圧延方向と直角方向の特性で、伸び、衝撃値な
どの延性、靱性）が大きくなる問題がある。なお、本発
明で言う介在物の幅とは、介在物の平均幅である。
介在物は、紐状に細長く延伸しているが、この介在物の
幅も、超硬工具寿命向上に影響する。酸化物系複合介在
物の幅が大きい（広い）ほど超硬工具寿命向上に寄与す
る。この効果を発揮する幅の下限値は、１μｍであっ
て、これより小さい（狭い）ものは超硬工具寿命向上に
寄与しない。しかも、介在物の幅が狭くなるほど、鋼の
異方性（圧延方向と直角方向の特性で、伸び、衝撃値な
どの延性、靱性）が大きくなる問題がある。なお、本発
明で言う介在物の幅とは、介在物の平均幅である。
【００２９】また、本発明では、幅１μｍ以上の前記特
定組成の酸化物系複合介在物の個数も規定する。前記特
定組成の酸化物系複合介在物の個数が１５ｍｍ2 の範囲
に合計５個未満であると、酸化物系複合介在物の絶対数
（量）が少なくなり、工具すくい面にベラーグとして付
着しにくく乃至付着量が減って、結果、超硬工具の切削
寿命向上効果が無くなる。
定組成の酸化物系複合介在物の個数も規定する。前記特
定組成の酸化物系複合介在物の個数が１５ｍｍ2 の範囲
に合計５個未満であると、酸化物系複合介在物の絶対数
（量）が少なくなり、工具すくい面にベラーグとして付
着しにくく乃至付着量が減って、結果、超硬工具の切削
寿命向上効果が無くなる。
【００３０】本発明の酸化物系複合介在物を前記特定組
成の範囲内とするためには、各構成元素を前記所定の含
有量の範囲とする他、連続鋳造により鋼を製造すること
が望ましい。造塊法のように鋳造時の冷却速度が遅い場
合、本発明の酸化物系複合介在物が形成されずに、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の大きな硬質の介在物が形成され、
ＭｎＳ系の介在物も粗大となって、被削性を害する。こ
れに対し、連続鋳造により鋼を製造すると、鋳造時の冷
却速度が速いので、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の硬質介在
物を小型化でき、更に電磁攪拌を使用することにより、
これら硬質介在物を浮上分離することができる。
成の範囲内とするためには、各構成元素を前記所定の含
有量の範囲とする他、連続鋳造により鋼を製造すること
が望ましい。造塊法のように鋳造時の冷却速度が遅い場
合、本発明の酸化物系複合介在物が形成されずに、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の大きな硬質の介在物が形成され、
ＭｎＳ系の介在物も粗大となって、被削性を害する。こ
れに対し、連続鋳造により鋼を製造すると、鋳造時の冷
却速度が速いので、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 等の硬質介在
物を小型化でき、更に電磁攪拌を使用することにより、
これら硬質介在物を浮上分離することができる。
【００３１】
【実施例】以下、具体的な実施例を用いて、本発明を更
に説明する。表１、２に示した化学成分を有し、連続鋳
造により溶製した鋼を、２２ｍｍφ×３ｍの棒鋼に熱間
圧延し供試材とした。表１、２において、１〜１１は本
発明鋼であり、１２〜２２は比較鋼である。なお表２の
比較鋼１５のみは造塊材である。
に説明する。表１、２に示した化学成分を有し、連続鋳
造により溶製した鋼を、２２ｍｍφ×３ｍの棒鋼に熱間
圧延し供試材とした。表１、２において、１〜１１は本
発明鋼であり、１２〜２２は比較鋼である。なお表２の
比較鋼１５のみは造塊材である。
【００３２】これらの棒鋼について、含まれる酸化物系
複合介在物の組成と個数について、棒鋼圧延方向、縦断
面表面、Ｄ／８、Ｄ／４部の合計４か所をサンプリング
し、ＥＰＭＡにより、４００倍に拡大した際の、幅の平
均が１μｍ以上の介在物を分析した。この結果を、表
１、２に合わせて示す。なお、表１、２に示す酸化物系
複合介在物の組成はｍａｓｓ％である。
複合介在物の組成と個数について、棒鋼圧延方向、縦断
面表面、Ｄ／８、Ｄ／４部の合計４か所をサンプリング
し、ＥＰＭＡにより、４００倍に拡大した際の、幅の平
均が１μｍ以上の介在物を分析した。この結果を、表
１、２に合わせて示す。なお、表１、２に示す酸化物系
複合介在物の組成はｍａｓｓ％である。
【００３３】また、これらの棒鋼を、超硬工具（Ｐ１
０）、超硬コーティング工具（ＴｉＮコーティング）、
サーメット工具、およびセラミック工具（Ａｌ2 Ｏ3 ＋
ＴｉＣ）の各工具にて、表４の条件で切削した時の工具
寿命を、表３に示す。更に、棒鋼の内部品質を評価する
ために、棒鋼２ｔずつを超音波探傷検査を行い、１５０
μｍ以上のＡｌ2 Ｏ3 等の巨大介在物の有無を調査し
た。巨大介在物が無い場合を○無い場合を×として表
３、４に示す。
０）、超硬コーティング工具（ＴｉＮコーティング）、
サーメット工具、およびセラミック工具（Ａｌ2 Ｏ3 ＋
ＴｉＣ）の各工具にて、表４の条件で切削した時の工具
寿命を、表３に示す。更に、棒鋼の内部品質を評価する
ために、棒鋼２ｔずつを超音波探傷検査を行い、１５０
μｍ以上のＡｌ2 Ｏ3 等の巨大介在物の有無を調査し
た。巨大介在物が無い場合を○無い場合を×として表
３、４に示す。
【００３４】表３から分かる通り、本発明鋼は比較鋼に
比して、各種超硬工具およびその他のサーメット工具や
セラミック工具に対し、いずれも被削性( 各工具、特に
超硬工具寿命) が優れている。例えば、本発明鋼１〜３
は同系の成分を有する比較鋼１２〜１４に比して、いず
れも被削性が優れている。比較鋼が本発明鋼に比して被
削性に劣るのは、比較鋼１２はＣ量が過多であり、１３
はＳｉ量が少なすぎ、いずれも本発明酸化物系複合介在
物が少なくなっているためであり、１４は、Ｓ量が少な
く、ＭｎＳ系介在物が少なくなっているためである。ま
た、本発明鋼４、５は、同系の成分を有する従来鋼１
５、１６に比して、超硬工具寿命が優れている。従来鋼
１５は造塊材であり内部品質が本発明鋼より劣り、１６
はＡｌ量が少なすぎ、本発明酸化物系複合介在物が少な
くなっているためである。更に、本発明鋼６〜１１は、
それぞれ対応する従来鋼１７〜２２と、同系の快削性元
素を有するものであるが、従来鋼１７〜２２は、いずれ
も、本発明酸化物系複合介在物個数が少なく、本発明鋼
６〜１１より超硬工具寿命が短い。
比して、各種超硬工具およびその他のサーメット工具や
セラミック工具に対し、いずれも被削性( 各工具、特に
超硬工具寿命) が優れている。例えば、本発明鋼１〜３
は同系の成分を有する比較鋼１２〜１４に比して、いず
れも被削性が優れている。比較鋼が本発明鋼に比して被
削性に劣るのは、比較鋼１２はＣ量が過多であり、１３
はＳｉ量が少なすぎ、いずれも本発明酸化物系複合介在
物が少なくなっているためであり、１４は、Ｓ量が少な
く、ＭｎＳ系介在物が少なくなっているためである。ま
た、本発明鋼４、５は、同系の成分を有する従来鋼１
５、１６に比して、超硬工具寿命が優れている。従来鋼
１５は造塊材であり内部品質が本発明鋼より劣り、１６
はＡｌ量が少なすぎ、本発明酸化物系複合介在物が少な
くなっているためである。更に、本発明鋼６〜１１は、
それぞれ対応する従来鋼１７〜２２と、同系の快削性元
素を有するものであるが、従来鋼１７〜２２は、いずれ
も、本発明酸化物系複合介在物個数が少なく、本発明鋼
６〜１１より超硬工具寿命が短い。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、多種の超硬工具による
切削加工において被削性が優れ、各々の超硬工具寿命を
大幅に向上させ得る快削鋼を提供することができる。
切削加工において被削性が優れ、各々の超硬工具寿命を
大幅に向上させ得る快削鋼を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸化物系複合介在物の組成を示す、Ｍ
ｎＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の３元系状態図である。
ｎＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の３元系状態図である。
【図２】本発明の酸化物系複合介在物の顕微鏡写真を図
面化したものを示す、説明図である。
面化したものを示す、説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 連続鋳造法により製造される快削鋼であ
って、質量％にて、Ｃ；０．０１〜０．２％、Ｓｉ；
０．１０〜０．６０％、Ｍｎ；０．５〜１．７５％、
Ｐ；０．００５〜０．１５％、Ｓ；０．１５〜０．４０
％、Ｏ；０．００１〜０．０１０％、Ａｌ；０．００５
〜０．０３％、Ｎ；０．００３〜０．０３％、を含有
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、ＭｎＳ
介在物とともに、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐＳｉＯ2
あるいはａＭｎＯ・ｂＡｌ2 Ｏ3 からなる組成の酸化物
系複合介在物を有し、該酸化物系複合介在物のうち、Ｍ
ｎＯ；３０〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ
2 ；３５〜６０％なる組成で、かつ幅１μｍ以上のもの
を、１５ｍｍ2 の範囲に５個以上含有することを特徴と
する、超硬工具寿命に優れた快削鋼。 - 【請求項２】 連続鋳造法により製造される快削鋼であ
って、質量％にて、Ｃ；０．０１〜０．２％、Ｓｉ；
０．１０〜０．６０％、Ｍｎ；０．５〜１．７５％、
Ｐ；０．００５〜０．１５％、Ｓ；０．１５〜０．４０
％、Ｏ；０．００１〜０．０１０％、Ａｌ；０．００５
〜０．０３％、Ｎ；０．００３〜０．０３％、を含有す
るとともに、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅの内から少なくとも一種
以上を、合計量で０．０５〜０．４％含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなり、ＭｎＳ介在物ととも
に、ｍＭｎＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3 ・ｐＳｉＯ2 あるいはａＭ
ｎＯ・ｂＡｌ2 Ｏ3 からなる組成の酸化物系複合介在物
を有し、該酸化物系複合介在物のうち、ＭｎＯ；３０〜
６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ；０〜３０％、ＳｉＯ2 ；３５〜６
０％なる組成で、かつ幅１μｍ以上のものを、１５ｍｍ
2 の範囲に５個以上含有することを特徴とする、超硬工
具寿命に優れた快削鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32188196A JPH10158781A (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 超硬工具寿命に優れた快削鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32188196A JPH10158781A (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 超硬工具寿命に優れた快削鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10158781A true JPH10158781A (ja) | 1998-06-16 |
Family
ID=18137455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32188196A Withdrawn JPH10158781A (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 超硬工具寿命に優れた快削鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10158781A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007069386A1 (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 被削性に優れた低炭素硫黄快削鋼 |
| 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 |
| JP2010514929A (ja) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | ポスコ | 被削性及び熱間圧延性の優れた環境親和型無鉛快削鋼 |
| WO2010071060A1 (ja) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | Ｊｆｅ条鋼株式会社 | 低炭素硫黄快削鋼 |
| US8052925B2 (en) | 2005-10-17 | 2011-11-08 | Kobe Steel, Ltd. | Low carbon resulfurized free-machining steel having high machinability |
-
1996
- 1996-12-02 JP JP32188196A patent/JPH10158781A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| 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 |
| WO2007069386A1 (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 被削性に優れた低炭素硫黄快削鋼 |
| JP2010514929A (ja) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | ポスコ | 被削性及び熱間圧延性の優れた環境親和型無鉛快削鋼 |
| WO2010071060A1 (ja) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | Ｊｆｅ条鋼株式会社 | 低炭素硫黄快削鋼 |
| JP2010144187A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Jfe Bars & Shapes Corp | 面粗さに優れた表面疵の少ない低炭素硫黄快削鋼 |
| US8691141B2 (en) | 2008-12-16 | 2014-04-08 | JFE Bars and Shapes Corporation | Low carbon resulfurized free cutting steel |
| EP2377964A4 (en) * | 2008-12-16 | 2017-06-07 | JFE Bars & Shapes Corporation | Low-carbon sulphur free-cutting steel |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |