JPH11267930A - 機械構造用鋼及び鋼材の切削加工方法 - Google Patents
機械構造用鋼及び鋼材の切削加工方法Info
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- JPH11267930A JPH11267930A JP7562798A JP7562798A JPH11267930A JP H11267930 A JPH11267930 A JP H11267930A JP 7562798 A JP7562798 A JP 7562798A JP 7562798 A JP7562798 A JP 7562798A JP H11267930 A JPH11267930 A JP H11267930A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 切削加工の際に、切り屑がバイトに巻き付く
ことがなく、且つ、切削液を使用する必要をなくすこと
ができる機械構造用鋼及びその切削加工方法を提供す
る。 【解決手段】 Cが0.20wt%以上0.61wt%
以下、Mnが0.50wt%以上1.00wt%以下、
Pが0.03wt%以上0.14wt%以下、であり、
且つ、Mn量とP量との関係が、5≦700(P−0.
02)−60(Mn−0.5)≦55、で規定される機
械構造用鋼からなる材料を、温度−60℃以上−10℃
以下の範囲で、且つ、シャルピー吸収エネルギーの値が
1kgf・mになる温度以下の温度に、その表面を冷却
した状態で切削する。なお、切削の際、前記材料の表面
に、温度−60℃以上−10℃以下の冷風を吹き付ける
ことによって、容易に上記の温度条件を実現することが
できる。
ことがなく、且つ、切削液を使用する必要をなくすこと
ができる機械構造用鋼及びその切削加工方法を提供す
る。 【解決手段】 Cが0.20wt%以上0.61wt%
以下、Mnが0.50wt%以上1.00wt%以下、
Pが0.03wt%以上0.14wt%以下、であり、
且つ、Mn量とP量との関係が、5≦700(P−0.
02)−60(Mn−0.5)≦55、で規定される機
械構造用鋼からなる材料を、温度−60℃以上−10℃
以下の範囲で、且つ、シャルピー吸収エネルギーの値が
1kgf・mになる温度以下の温度に、その表面を冷却
した状態で切削する。なお、切削の際、前記材料の表面
に、温度−60℃以上−10℃以下の冷風を吹き付ける
ことによって、容易に上記の温度条件を実現することが
できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械構造用鋼及び
その切削加工方法に係る。
その切削加工方法に係る。
【0002】
【従来の技術】JISに規定されている機械構造用炭素
鋼(S−C材)において、Mn量は、0.3〜0.6w
t%あるいは0.6〜0.9wt%の範囲に規定されて
いる。この様なMn量の範囲は、主として焼入性の観点
から定められている。なお、靭性については、Mn量の
増加に伴い靭性が高くなる。また、Mn量が0.3wt
%を下回ると、室温での靭性が低下する。
鋼(S−C材)において、Mn量は、0.3〜0.6w
t%あるいは0.6〜0.9wt%の範囲に規定されて
いる。この様なMn量の範囲は、主として焼入性の観点
から定められている。なお、靭性については、Mn量の
増加に伴い靭性が高くなる。また、Mn量が0.3wt
%を下回ると、室温での靭性が低下する。
【0003】一方、P量については、JISで0.03
wt%以下と規定されており、通常、0.02wt%程
度、含まれている。鋼の脆性遷移温度は、P量の増加に
伴い、約7℃/0.01wt%の割合で高くなることが
知られている(Metals handbook, 8-th Edition, 1966,
p.228)。
wt%以下と規定されており、通常、0.02wt%程
度、含まれている。鋼の脆性遷移温度は、P量の増加に
伴い、約7℃/0.01wt%の割合で高くなることが
知られている(Metals handbook, 8-th Edition, 1966,
p.228)。
【0004】(従来の問題点)機械構造用の部材として
使用される機械構造用炭素鋼及び機械構造用合金鋼にお
いて、Mnの組成は、概ね0.3〜0.9wt%の範囲
であり、また、Pの組成は0.02wt%程度の値であ
る。これらの材料は、靭性が高いので切削加工中に切り
屑がバイトに絡まり易く、切り屑の処理のためにしばし
ば機械を停止させなければならないなどの問題がある。
なお、従来の機械構造用鋼は高靭性を備えているので、
−100℃以下の温度でなければ切り屑がチップ状にな
らない。また、切削加工の際、被切削材料の刃先への凝
着を防止するために切削液が使用されるが、その廃液の
処理が環境対策上の問題となっている。
使用される機械構造用炭素鋼及び機械構造用合金鋼にお
いて、Mnの組成は、概ね0.3〜0.9wt%の範囲
であり、また、Pの組成は0.02wt%程度の値であ
る。これらの材料は、靭性が高いので切削加工中に切り
屑がバイトに絡まり易く、切り屑の処理のためにしばし
ば機械を停止させなければならないなどの問題がある。
なお、従来の機械構造用鋼は高靭性を備えているので、
−100℃以下の温度でなければ切り屑がチップ状にな
らない。また、切削加工の際、被切削材料の刃先への凝
着を防止するために切削液が使用されるが、その廃液の
処理が環境対策上の問題となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
機械構造用の鋼材の切削加工の際の問題点に鑑み成され
たもので、本発明の目的は、切削加工の際に切り屑がバ
イトに巻き付くことがなく、且つ、切削液を使用する必
要を無くすことができる機械構造用鋼及びその切削加工
方法を提供することにある。
機械構造用の鋼材の切削加工の際の問題点に鑑み成され
たもので、本発明の目的は、切削加工の際に切り屑がバ
イトに巻き付くことがなく、且つ、切削液を使用する必
要を無くすことができる機械構造用鋼及びその切削加工
方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の機械構造用鋼
は、Cが0.20wt%以上0.61wt%以下、Si
が0.15wt%以上0.35wt%以下、Mnが0.
50wt%以上1.00wt%以下、Pが0.030w
t%以上0.14wt%以下、Sが0.035wt%以
下であり、且つ、Mn量とP量との関係が、 5≦700(P−0.02)−60(Mn−0.5)≦
55 で規定され、−60℃以上−10℃以下のいずれかの温
度でシャルピー吸収エネルギー(2mmV切欠き)の値
が1kgf・mになることを特徴とする。
は、Cが0.20wt%以上0.61wt%以下、Si
が0.15wt%以上0.35wt%以下、Mnが0.
50wt%以上1.00wt%以下、Pが0.030w
t%以上0.14wt%以下、Sが0.035wt%以
下であり、且つ、Mn量とP量との関係が、 5≦700(P−0.02)−60(Mn−0.5)≦
55 で規定され、−60℃以上−10℃以下のいずれかの温
度でシャルピー吸収エネルギー(2mmV切欠き)の値
が1kgf・mになることを特徴とする。
【0007】また、本発明の鋼材の切削加工方法は、上
記の条件で規定される鋼材を、−60℃以上−10℃以
下の範囲であって、且つ、シャルピー吸収エネルギー
(2mmV切欠き)の値が1kgf・m以下となる温度
に、その表面を冷却した状態で切削することを特徴とす
る。
記の条件で規定される鋼材を、−60℃以上−10℃以
下の範囲であって、且つ、シャルピー吸収エネルギー
(2mmV切欠き)の値が1kgf・m以下となる温度
に、その表面を冷却した状態で切削することを特徴とす
る。
【0008】なお、切削の際、前記鋼材の表面に、温度
−60℃以上−10℃以下の冷風を吹き付けることによ
って、容易に上記の温度条件を実現することができる。
以下、上記の条件の根拠について説明する。
−60℃以上−10℃以下の冷風を吹き付けることによ
って、容易に上記の温度条件を実現することができる。
以下、上記の条件の根拠について説明する。
【0009】材料の切削性のみに注目すると、シャルピ
ー吸収エネルギーの値が1kgf・m以下であることが
望ましい。従って、Mn量及びP量を調整することによ
り、材料の脆性遷移温度を上昇させるとともに、シャル
ピー吸収エネルギーの値が1kgf・mとなる温度以下
の温度にその材料の表面を冷却して切削加工を行うこと
によって、良好な切削性が得られる。
ー吸収エネルギーの値が1kgf・m以下であることが
望ましい。従って、Mn量及びP量を調整することによ
り、材料の脆性遷移温度を上昇させるとともに、シャル
ピー吸収エネルギーの値が1kgf・mとなる温度以下
の温度にその材料の表面を冷却して切削加工を行うこと
によって、良好な切削性が得られる。
【0010】一方、上記の材料が工作機械あるいは各種
生産設備などの機械装置類の構造部材として使用される
場合、大半の機械装置類は屋内で使用されるので、運転
の際に各構造部材の温度が0℃以下になることはなく、
従って、多くの場合、実際の使用環境において靭性が不
足する問題はない。
生産設備などの機械装置類の構造部材として使用される
場合、大半の機械装置類は屋内で使用されるので、運転
の際に各構造部材の温度が0℃以下になることはなく、
従って、多くの場合、実際の使用環境において靭性が不
足する問題はない。
【0011】なお、Mn量を、0.5〜1.0wt%と
した理由は、機械構造用鋼については焼入れが必要であ
るが、この組成範囲を下回る場合には焼きが入りにくく
なり、一方、この組成範囲を上回る場合には脆性遷移温
度が低下して、シャルピー吸収エネルギーの値が1kg
f・mとなる温度を上記の条件内に入れることが困難に
なるからである。
した理由は、機械構造用鋼については焼入れが必要であ
るが、この組成範囲を下回る場合には焼きが入りにくく
なり、一方、この組成範囲を上回る場合には脆性遷移温
度が低下して、シャルピー吸収エネルギーの値が1kg
f・mとなる温度を上記の条件内に入れることが困難に
なるからである。
【0012】また、P量を、0.03〜0.14wt%
とした理由は、P量が0.01wt%増加する毎に脆性
遷移温度が約7℃上昇するので、この組成範囲を下回る
場合には、シャルピー吸収エネルギーの値が1kgf・
mとなる温度を上記の条件内に入れることが困難にな
り、一方、P量がこの組成範囲を上回る場合には、熱間
割れを起こす危険が増大するからである。
とした理由は、P量が0.01wt%増加する毎に脆性
遷移温度が約7℃上昇するので、この組成範囲を下回る
場合には、シャルピー吸収エネルギーの値が1kgf・
mとなる温度を上記の条件内に入れることが困難にな
り、一方、P量がこの組成範囲を上回る場合には、熱間
割れを起こす危険が増大するからである。
【0013】具体的には、上記材料の表面に温度−60
℃〜−10℃の範囲の空気を吹き付けて、シャルピー吸
収エネルギーの値が1kgf・mとなる温度以下の温度
に、その表面が冷却された状態で切削加工を行うと、切
り屑がチップ状となって飛散するので、バイトに絡まり
付くことがなく、更に、バイトの刃先に被切削材料が凝
着することもない。
℃〜−10℃の範囲の空気を吹き付けて、シャルピー吸
収エネルギーの値が1kgf・mとなる温度以下の温度
に、その表面が冷却された状態で切削加工を行うと、切
り屑がチップ状となって飛散するので、バイトに絡まり
付くことがなく、更に、バイトの刃先に被切削材料が凝
着することもない。
【0014】なお、吹き付ける空気の温度の下限値を上
記の値に規定した理由は、空気を−60℃程度まで冷却
することは、市販の簡易型の低温空気発生器(例えば、
(株)コスミック社製:「コールド・エアー」)によっ
て比較的容易に実現できるのに対して、空気をそれ以下
の温度に冷却するには大きなコストがかかるからであ
る。
記の値に規定した理由は、空気を−60℃程度まで冷却
することは、市販の簡易型の低温空気発生器(例えば、
(株)コスミック社製:「コールド・エアー」)によっ
て比較的容易に実現できるのに対して、空気をそれ以下
の温度に冷却するには大きなコストがかかるからであ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】JIS−S45C相当の材料をベ
ースに、Mn量のみをJISの規定を超えて変化させた
試料を作成し、これらの試料の温度とシャルピー吸収エ
ネルギーとの関係を調べた。図1にその結果を示す。な
お、試料の組成は、Mnが、0.20wt%、0.51
wt%、1.01wt%、及び1.50wt%の4水準
であり、他の組成は、C:0.44wt%、Si:0.
30wt%、P:0.02wt%、S:0.035wt
%、であった。
ースに、Mn量のみをJISの規定を超えて変化させた
試料を作成し、これらの試料の温度とシャルピー吸収エ
ネルギーとの関係を調べた。図1にその結果を示す。な
お、試料の組成は、Mnが、0.20wt%、0.51
wt%、1.01wt%、及び1.50wt%の4水準
であり、他の組成は、C:0.44wt%、Si:0.
30wt%、P:0.02wt%、S:0.035wt
%、であった。
【0016】Mn量の増加に伴い、シャルピー吸収エネ
ルギーの脆性遷移温度が低下する。なお、Mn量が0.
2wt%では焼きが入りにくく、一方、Mn量が1.5
wt%では焼割れを起こすので、実際に使用できるMn
の組成は、0.50〜1.0wt%の範囲である。この
範囲では、Mnの組成が下限値から上限値まで増加する
ことにより、脆性遷移温度が約30℃低下する。即ち、
Mnの組成が0.1wt%増加する毎に、脆性遷移温度
が約6℃低下する。
ルギーの脆性遷移温度が低下する。なお、Mn量が0.
2wt%では焼きが入りにくく、一方、Mn量が1.5
wt%では焼割れを起こすので、実際に使用できるMn
の組成は、0.50〜1.0wt%の範囲である。この
範囲では、Mnの組成が下限値から上限値まで増加する
ことにより、脆性遷移温度が約30℃低下する。即ち、
Mnの組成が0.1wt%増加する毎に、脆性遷移温度
が約6℃低下する。
【0017】材料の−10℃におけるシャルピー吸収エ
ネルギーの値が1kgf・m以上であれば、構造物とし
て充分使用できる。Mn量及びP量を変数に用いて、シ
ャルピー吸収エネルギーの温度依存曲線が、温度−60
℃から−10℃の間で1kgf・mの線と交差する様
な、Mn量とP量との関係を求める。
ネルギーの値が1kgf・m以上であれば、構造物とし
て充分使用できる。Mn量及びP量を変数に用いて、シ
ャルピー吸収エネルギーの温度依存曲線が、温度−60
℃から−10℃の間で1kgf・mの線と交差する様
な、Mn量とP量との関係を求める。
【0018】Mn:0.51wt%、P:0.02wt
%の場合に、シャルピー吸収エネルギーが1kgf・m
となる温度を、図1から求めると、約−65℃である。
また、上述の様に、Pの組成が0.01wt%増加する
毎に脆性遷移温度が約7℃上昇し、Mnの組成が0.1
wt%増加する毎に脆性遷移温度が約6℃低下する。従
って、Mn量及びP量を、それらの値が下記の式を満足
する様に設定すれば、シャルピー吸収エネルギーの温度
依存曲線が、温度−60℃から−10℃の間で1kgf
・mの線と交差することになる。
%の場合に、シャルピー吸収エネルギーが1kgf・m
となる温度を、図1から求めると、約−65℃である。
また、上述の様に、Pの組成が0.01wt%増加する
毎に脆性遷移温度が約7℃上昇し、Mnの組成が0.1
wt%増加する毎に脆性遷移温度が約6℃低下する。従
って、Mn量及びP量を、それらの値が下記の式を満足
する様に設定すれば、シャルピー吸収エネルギーの温度
依存曲線が、温度−60℃から−10℃の間で1kgf
・mの線と交差することになる。
【0019】5≦700(P−0.02wt%)−60
(Mn−0.5wt%)≦55 なお、P量を0.15wt%以上に増加すると熱間割れ
を起こすので、実際に使用できるPの組成は、0.14
wt%が上限値となる。
(Mn−0.5wt%)≦55 なお、P量を0.15wt%以上に増加すると熱間割れ
を起こすので、実際に使用できるPの組成は、0.14
wt%が上限値となる。
【0020】Mn量が下限値に相当する0.50w%の
材料を用いて、Pの組成のみをJISの規定を超えて変
化させた試料を作成し、これらの試料のシャルピー吸収
エネルギーと温度との関係を測定した。図2にその結果
を示す。なお、試料の組成は、Pが、0.02wt%、
0.09wt%、及び0.14wt%の3水準であり、
他の組成は、C:0.42wt%、Si:0.28wt
%、Mn:0.50wt%、S:0.030wt%、で
あった。
材料を用いて、Pの組成のみをJISの規定を超えて変
化させた試料を作成し、これらの試料のシャルピー吸収
エネルギーと温度との関係を測定した。図2にその結果
を示す。なお、試料の組成は、Pが、0.02wt%、
0.09wt%、及び0.14wt%の3水準であり、
他の組成は、C:0.42wt%、Si:0.28wt
%、Mn:0.50wt%、S:0.030wt%、で
あった。
【0021】図2に示した材料の内、Pが0.09wt
%の材料からなる30φの丸棒を、旋盤を用いて、回転
数1200rpm、切り込み1.5mm、送り0.2m
m/回転の条件で、切削液を使用せずに切削したとこ
ろ、チップ状の切り屑が発生し、良好な切削性が確認さ
れた。
%の材料からなる30φの丸棒を、旋盤を用いて、回転
数1200rpm、切り込み1.5mm、送り0.2m
m/回転の条件で、切削液を使用せずに切削したとこ
ろ、チップ状の切り屑が発生し、良好な切削性が確認さ
れた。
【0022】
【発明の効果】本発明の機械構造用鋼及びその切削加工
方法によれば、材料のMn及びPの組成を調整すること
により、−60℃から−10℃まで間のいずれかの温度
おいてシャルピー吸収エネルギーの値を1kgf・mと
なる様にすることができ、その様に規定された材料を、
シャルピー吸収エネルギーの値が1kgf・mとなる前
記温度以下の温度で切削加工することにより、良好な切
削性が得られる。また、切削液を使用しないで切削加工
を行うことができる。
方法によれば、材料のMn及びPの組成を調整すること
により、−60℃から−10℃まで間のいずれかの温度
おいてシャルピー吸収エネルギーの値を1kgf・mと
なる様にすることができ、その様に規定された材料を、
シャルピー吸収エネルギーの値が1kgf・mとなる前
記温度以下の温度で切削加工することにより、良好な切
削性が得られる。また、切削液を使用しないで切削加工
を行うことができる。
【0023】なお、大半の機械装置類は屋内で使用され
るので、運転時において各構造部材の温度が0℃以下に
なることはなく、従って、多くの場合、実際の使用環境
において靭性が不足する問題はない。
るので、運転時において各構造部材の温度が0℃以下に
なることはなく、従って、多くの場合、実際の使用環境
において靭性が不足する問題はない。
【図1】Mnの含有量を4水準で変化させた機械構造用
炭素鋼について、温度とシャルピー吸収エネルギーの値
との関係を示す図。
炭素鋼について、温度とシャルピー吸収エネルギーの値
との関係を示す図。
【図2】Pの含有量を3水準で変化させた機械構造用炭
素鋼について、温度とシャルピー吸収エネルギーの値と
の関係を示す図。
素鋼について、温度とシャルピー吸収エネルギーの値と
の関係を示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】 Cが0.20wt%以上0.61wt%
以下、Siが0.15wt%以上0.35wt%以下、
Mnが0.50wt%以上1.00wt%以下、Pが
0.030wt%以上0.14wt%以下、Sが0.0
35wt%以下であり、且つ、Mn量とP量との関係
が、 5≦700(P−0.02)−60(Mn−0.5)≦
55 で規定され、−60℃以上−10℃以下のいずれかの温
度でシャルピー吸収エネルギー(2mmV切欠き)の値
が1kgf・mになる機械構造用鋼。 - 【請求項2】 Cが0.20wt%以上0.61wt%
以下、Siが0.15wt%以上0.35wt%以下、
Mnが0.50wt%以上1.00wt%以下、Pが
0.03wt%以上0.14wt%以下、Sが0.03
5wt%以下、であり、且つ、Mn量とP量との関係
が、 5≦700(P−0.02)−60(Mn−0.5)≦
55 で規定される機械構造用鋼からなる材料を、−60℃以
上−10℃以下の範囲であって、且つ、シャルピー吸収
エネルギー(2mmV切欠き)の値が1kgf・m以下
となる温度に、その表面を冷却した状態で切削すること
を特徴とする鋼材の切削加工方法。 - 【請求項3】 切削の際、前記材料の表面に、−60℃
以上−10℃以下の温度に冷却された空気を吹き付ける
ことを特徴とする請求項2に記載の鋼材の切削加工方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7562798A JPH11267930A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 機械構造用鋼及び鋼材の切削加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7562798A JPH11267930A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 機械構造用鋼及び鋼材の切削加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11267930A true JPH11267930A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13581673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7562798A Pending JPH11267930A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 機械構造用鋼及び鋼材の切削加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11267930A (ja) |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP7562798A patent/JPH11267930A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040203 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |