JPS5959860A - 快削鋼およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

従来とは異なる快削性付与成分を含有するυｉ規な快削
鋼およびその製造法に係るものである。 Ｏｔ来から、鋼に快削性能ｆ−１τＪ与する成分として
ｓ，　　ｓｅ．　′１゛ｃ，　ｐｂ，　ｕｉ，ｅａ　　
ｐ化物などカ知らレテレ）る。就中、最も頻度高く使用
されている成分としてＳがあり、硫黄快削鋼として者名
である。即ち、この快削鋼はＩｋｌｌｌＳ介在物による
切欠効果を利用して鋼の被削性を向上させており、面速
度１１４１具による切削加工において．その性能がよく
発輝されている。しかし、超硬合金工具による切削／１
１１工においては鋼の被剛性向上に寄与する効果’４ｒ
たない。しかもＭｎ　Ｓ介在物は鋼を，脆化させ，圧延
方向と直角方向の衝撃値　を劣化させるため、強度部品
用鋼として使用され々い欠点がある。 粒界に侵入して鋼を脆化させ、かつ工具と調料との接触
に際して潤滑効果を持つために鋼の被剛性能を向上させ
ることが知られている。特に高速度鋼工具切削の際に工
具寿命の延長に効果を発揮すること、および切屑処理性
にすぐれていることが切削加工メーカーから尚く評価さ
れている。さらに、１）ｂは極めて微細に分散して鋼中
に存在するため、衝撃特性におよぼす影響はＳと比較し
てはるかに小さく、硫黄快削鋼よシ強度を必要とする部
品にも使用されている。しかし、超硬合金工具による切
削加工においては、Ｓと同様に工具寿命を改善する効果
を持たない。 一方、１９６０年代に新しく発見され実用化された快削
性添加物としてＣａ　Ｏを含む介在物がある。 これは鋼中に含１れているｓｈｏ、　−Ａｚ２ｏ３−　
ｃａ。 系酸化物が工具と切ぐずとの接触面に何着し１工具摩耗
を抑制するものであることが知られている。 この介在物ばＳやｌ）ｂ　　と異なり、超硬合金工具に
よる切削加工において鋼材の被削性を数置する効果を持
ち、又機械的性質全劣化させない長所を有（７ている。 しかしながら高速度鋼工具による切削加工において、被
剛性改善効果は認められない。 また、１．９７０年代後半にはホウ素酸化物が高速度鋼
工具による鋼の被削性向上に有効であることが研究報告
（Ｎ’ｅｕｅ　ＩＩ　１ｉｉｉ　Ｌ　ｔｅ　、　２４　
Ｊ　ａｈｒｇａｎｇ　。 １１ｅｆｌ１２．Ｄｅｚｅｍｂｅｒ　１９７９　　ｐ＝
Ｉ５］　〜４５４）されている。しかもこの快削元素が
銘ｊの他の１時性におよほす影響、超硬合金工具による
鋼の被削性におよほず影響については報告されていない
。 以上高速度鋼工具切削時の被削性、超硬合金工具切削時
の被削性の両方を同時に改善（７うる快削性成分は見当
たらず、用途によって使いわけられている。しかし各種
部品を切削加工によって製作する場合には、高速度鋼工
具と超硬合金工具との両方を使用する場合が多い。たと
えは、外周旋削は超硬合金工具により、穴あけ加工は高
速度鋼ドリルによって行なわれることが多い。又、超硬
合金工具による旋削、次いで高速度鋼工具による歯切な
ど同時に両方の工具が使用されることが工業的にはしば
しば行なわれるものである。 本発明は既存快削鋼の上記の欠点に着目し、高速度鋼工
具と超硬合金工具切削時の被削性を同時に満足する快削
鋼を開発すべく新しい快削性添加物に関する探索研究の
結果完成したものである。 即ち、本発明ばＢを含む非金属介在物の形態と量を調整
することにより快削性を付与した快削鋼およびその製造
法に関するものであって、その要旨とする所は、ＯＯ，
１３％以下、ｓｉｏ、ｏ３％以下。 Ｍｎ　Ｏ，６〜０．９％、Ｐｏ、０３５％以下、８０．
０３５％以下、ＮＯ，００５％以下を基本成分とする銅
）において、１３の総量が０．００５％〜０．０５％で
か−）（Ａ）＋１２０３介在物、　（ＩＩ）ｈｌｎｏ、
ｎ　ｏ２ｏ３（＋１　＝　１．２１３）系介在物、およ
び（Ｃ）前記（Ａ）及び／又は（１３）とへ＋１１Ｓ、
　Ｓ！０２゜Ａ　１２０３との：、１合介在物の＋　（
Ａ）Ｉ　（ＩＩ）、　（ｃ）　　１神又は２４１１以上
の介在物の長さ１／！ｍ以上のものが鋼材圧延方向断面
１平方朋当り、１種以上合計で１００〜６００個含まれ
ることを特徴とする快削鋼及びそれを製造するための方
法にある。 以下に本発明の詳細な説明する。先ず本発明快削鋼の基
本成分としては次の範囲のものでなけ′Ｊｔはならない
。最初にＣは強度を確保するために必要であるが、鋼中

〔０〕含有量を一定水準以上とするためにはＯ，１３％
以下であることが必要である。 Ｓｌの脱酸力は１２００℃〜１３００℃を超える温度で
はＢよりやや弱いが、１２００〜１３００℃以下の温度
では逆に強い。Ｂを酸化物の形で鋼中に介在させるため
にはできるだけＳｉを低目に抑えることが必要であり、
その総Ｊｊ゛が０．０３％以下でなけれｄ：ならない。 Ｎ、Ｉ　ｎは強度を確保し、屏全な鋼塊を作る必要から
０．６〜０．９％含有させなければならない。 １゛は機械的性質を劣化させるので０．０３５％以１゜
Ｓも同じく機械的性質を劣化させるので０．０３５％以
下とする必要がある。Ｎｉｄ硬Ｕが高く被削性に有害な
１．（Ｎを析出させるので０．００５％以下に制限する
ことが必要である。以上が本発明の基本成分であるが、
これ以外に機械的性′拘を多少犠注にしてでもより被剛
性の向上を望む場合には１通常知らノしている８、Ｔｅ
ｌ　　Ｓｅ、　ｐｂ、　　旧　などの他の快削性ｊ１２
素を含イイしてもよいことは言うまでもなく、これによ
って被剛性改善の効果はさら（ｆこ大きくなる。次に本
発明における■３のａ　’ｆ１１とは、１３２０３　＋
Ｍ”０．１１１３２０３　（【１”　１１２＋　３　Ｌ
　　コれらｊＰ在物とＭＩＩ　Ｓ　、　　Ｓ　ｌ　０２
　、　Ａ　ｔ２０３との複合介在物、その他若−１１の
同浴１３およびＩ３璧化物の１３換算値の合語を指すも
のであって、その総−ｍ゛が０．００５％未満では被削
性改善効果の程度が顕著ではなく、一方０．０５％を超
えると冷加効果は飽和し、添加に見合った被削性改善効
果は期待できない上、熱間ワレ感受性を高めるので、　
　ＩＪの総量は０．００５〜０．０５％とすることが必
要である。 次に本発明鋼の最大の特徴は特殊介在物として、（Ａ）
田０３介在物、　（１９へｌ１ＩＯ，１Ｊ２（１３（ｎ
　”　１１２１３　）系介在物および（（：）前記い）
及び／又は（１３）とＭＩＩＳ。 ５ｉ（Ｊ２．八１２０３との複合介在物の、　（Ａ３１
１Ｃｊ）　１種又は２種以上の介在物を含むものである
。このような介在物を特定した理由は、これら介在物の
浴融点がｐｂの溶融点とＣａＯ系介在物溶融点との中間
の温度領域に位置し、高速度鋼上具、超硬合金工具いず
れにおいても鋼の被削性能を向１−させる作用を有する
からである。即ちＩ＋２０３介在物（Ａ）は切削温度で
溶融ｉ〜で工具−切屑間の摩擦係数を減少させる効果を
有し、とりわけ使用される切削速ＩＷ領域が超硬含金工
具と比較して低い高速度鋼工具の寿命延長に寄４　して
いる。 次にへｌｎＱ、ＩＩ　Ｉ（２０３（ＩＩ　＝　１．２．
３　）系介在物（ロ）は切削温度で軟化【７エ具すくい
面および逃げ面に剛着［７て、被削材又は切屑との接触
において潤滑効果を発揮するため、高速度１１４　工具
および超硬合金工具のいずれの工具寿命延長にも寄与し
ている。 この場合、　　ｎ　：＝　ｌ、　２．３としゾこのはＩ
Ｉ　：　１９２１３のｈ＋　ｎ　ｏ。ｎ１１２（方が上
記のような良好な切削効果を！揮するという本発明者ら
の知県によるものである。−また本発明に言う＋３２０
３及び／又はＩ’ｔｌ　ＩＩ　Ｏ。 ＩＩ　ＩＪ２０３　（”　””　Ｌ　２＋　３　）系介
在物とｐＨ１１Ｓ　、　Ｓ　ｉ　０２゜Ａｔ２ｏ３との
複合介在物（Ｕ）と１〜ではたとえはｉ′＋Ｉ　１１　
（、）　−８２蜂　−８’　　０２　　＋　　　ＩＪ２
　０３　−　　Ａｔ２０３　−ヘＩ　”　Ｏ＋　　　Ｎ
ｌ　’　　Ｓ　　１３２　Ｕ３−Ｍｎ０．　１１２０３
−Ａｔ２０ｓ　　Ｓ　Ｉ　０２−　Ｎｌ旧〕などがある
。次に本発明において、これらのいＬ　（＋３Ｌ　（Ｃ
）　１種又は２棟以上の介在物の姫さ１　／１１１１　
以上のものが、銅相圧延方向断面１平方ｍｍ当り、１種
以上合計で１、００〜６（）０個含まれると定めたのは
銅相の被削性を顕著に改善するために（ｄ’、　１　ｔ
ｔｍ以上のこれら介在物が鋼（Ａ圧延方向断面１平方ｍ
ｍ当りＩｏ。 個以［、均一に分散していることが必要だからである。 （−かし６００個を超えると被削性改善効果は飽和し、
被剛性改善の観点からはこれ以上の添加は意味を持たな
い上、６００個を超えると１３含有計が高くなりｓ　　
”ｅ２”　　？析出しやすくなるため熱間圧延ワレを起
こしやすく、実用上６００個を」―眼とする必要がある
。 次に本発明の製造法について説明する。一般に鋼中に１
３を含有させる方法としては通常ト’ｅ−１３が用いら
れているが、Ｉ３添加量が増加するとｉ”ｅ２１１１　
　が生成し熱間圧延中にワレを発生することが知られて
いる。そこで本発明ではこの点を改善するために、前述
の基本成分を持ち、且つ「（と平衝する以」−の〔Ｏ〕
、即ち

〔０〕量を０．０１〜０．０３％に調整した注入
溶鋼流中に（Ａ）　１３２０３介在物、　（ｆ（）　Ａ
４１１０　、１１８２０３（＋１＝１．２．３）系介在
物、（Ｃ）前記（Ａ）及び／又は（１））とＭｎｓ、　
　Ｓ！０２．　Ａｚ２０３　との複合化合物の（Ａ）。 （１υ、（Ｃ）１棟又は２種以上を溶銅１１０　Ｑ　ｋ
ｑ当り０．０１〜（１，３ｋｒ投入して溶鋼中に懸濁さ
せ凝固させるものである。この場合、溶鋼中の

〔０〕量
を０．０１〜０．０３％とするのは、ｏ、ｏｉ％未満で
は１．３２０３が解離して上記（Ａ）、　（Ｉυ、（（
ツの酸化物系介在物が鋼中に残存しにくいためであり、
０．０３％を超えるとｐｅｔＪが多量に生成して銅相の
清浄性を損なうからである。また、介在物の投入量を溶
鋼１００　ｋ７当り００（）１〜０．３　ｋｒとするの
は０．０１　ｋｙ以下では被削性改善に必要な鋼中１−
３量０．００５％ｆ、１（ｅ保てきないためであり、上
限ｆＯ０３ｋｑとするのはＣｏ）：ｆｆｔｏ、０１〜０
．０３％含有する鋼中で１１　ｆｉｌ’、を０００５％
以下に抑えるためである。なお浮−Ｆによる介在物の歩
留低下を防止するためには冷却速度の大きい連Ｈ，鋳造
法により製造し介在物を捕捉ずれはさらに有効である。 最後に実施例により本発明の効果をさらに具体的に示す
。第１表に示す化学組成の低炭素鋼を１００　ｋｒ高周
波溶解炉溶解して１３５山イン２ットモ−ルドに注入し
た。その際、注入中の溶鋼流に粉状の１３２０ｓ７５！
ｉ’〜２９０　Ｓ’／ｌｏＯｋｇ（溶鋼）ｆｉ−少蝦づ
つ連続的に投入した。この鋼塊を１２００℃で熱間鍛造
して４０ｍｍ厚、３００　ｗｌｌｌ’１ｉｖ４００　ｍ
ｍ長さの鋼板および径１２０φ×長さ５００ｍｍの丸棒
とし９５　（１℃Ｘ　１　ｈ＋　　リ”ｆイｊ”　Ｌ　
’Ｌ供試拐とし　／こ。 まず供試料の縦断面（圧延方向と平行）に泪って、ｌう
［゛へ・ＩＡ観察用試利を切り出し、５００　ｔｔｍ平
方平面内）介在物１ｃツイ”’ｒＭｎ、　Ｂ、　０．　
Ｓｉ、　Ｓ、ＡＩを分析して、これら元素の２神〜６種
を含有する介在物の個数をカランｌ−Ｌ、　　これを換
１’）：　して１順平方内の長さ１μ〃Ｌ以上の介在物
の個数として第２表に示した。本発明鋼の介在物は断面
内に均一に分布しており、熱間ワレは認められなかった
。 第１表に下す供試料の高速度鋼ドリルによる穿孔試験を
行ない、その結果を第を図に示した。寿命判定基準は完
全損傷時とし５次の条件で試験した。ドリル相線５Ｋ１
１９．ドリル先端角１３５′：ねじれ角３００．逃げ角
１２１　切削速５３０　ｍ　／　ｍｉｎ　。 送りＯ−３３ａｍ　／　ｒｅＶ　、穴深さ３０ｍｍ、　
　切削油剤はスピンドル油の条件である。比較鋼Ａ　Ｉ
　、　Ａ　２の］−４具寿命時間の平均値との比（工具
寿命指数）なもって比較鋼および本発明鋼の工具寿命性
能を示した。Ａ３のようにＢを含む介在物が１００未満
では工業的に有意である効果を示すに到らないが、１０
０以上になると工具寿命指数は３゜（〕以−トとなり１
個数がふえるにしたがって工具寿命指数は大きくなり被
削性におよほす有効な効果がｍｌｉ　ＷＮできた。しか
しＡ４のように６００個をこえても工具ノＪ命指数は＝
１．　（ｌで、被削性は飽和し向上していない。 次に超硬合金工具による旋削試験を行ない、その結果を
第２図に示した。寿命判定基準は工具逃げ面摩耗がＶＩ
＋＝３００μｍの時とし、次の条件で試験しン′こ。工
具はｌ゛２０のスＩ＋　−アウェイで切削速度１２５ｍ
／Ｉ旧＋１．　　込りＯ９２５ｍｍ　／　ｒｅｖ　、切
込み２、　Ｑ　ａｍ、幹切削の条件で旋削した。比較鋼
Ｉ６１．扁２）。 の工具寿命時間の平均値との比（工具寿命指数）をもつ
ｔ本発明鋼の工具寿命指数を示した。、蔦３のように［
３を含む介在物が１００未満では工業的に有意である効
果を示していないが１００以１−になると、工具寿命指
数は２．５以上となり、個数がふえるにしたがって、工
具寿命指数は大きくなり被削性におよほす有効な効果が
確認できた。しかし６００７１＾１を超えても工具寿命
指数は３．６で被削性は飽和し、向」二していない。さ
らに本発明にかかる鋼は上記のように優れた快削性を有
するものである−にに、その機械的性賀は比較鋼と殆ん
ど同；プ 程度である。規準状態のカタザと衝撃値上夫々第３図及
び第１Ｉ図に示すとおりで、快削１ｋｌ介在物の個数に
無関係に比較鋼と同１．・ベルである。 以上説明したごとく本発明鋼は高速度鋼工具および超硬
合金工具ζり開時の両方の場合に良好な被削性を示す−
４−に機械的性質にもすぐｉし１工業的（・こきわめて
有益な快削鋼である。

【図面の簡単な説明】

第１図は＋３を含む介在物の個数と高速ｌｆ鋼にょる穴
明性能（工具寿命指数）との関係を示す図、第２図は１
（を含む介在物の個数と超硬工具にょる旋削性能（１具
寿命指数）との関係を示す図、第代理人　弁理士　秋　
沢　政　光 他２名 凭１目 Ｂ乞含填わ今在掬　仰−２ ＷＺ国 Ｂは金層する＋ａ青勿　イロＡ１江２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１００，１３％以下ｌ５ｉ０．０３九以下＋　　Ｎ
   ｌ”　０．（５〜０．９％、ｌ）０．０３５％以下、８
   ０．０３５％以下。 ＮＯ，００５％以下を基本成分とする銅において、１３
   の舶用が０．００５〜０．０５％でかつ（Ａ）　１１２
   　（Ｊ３弁在物。 （１３）　ｈｉｒｅ□　、ｎ　Ｈ２Ｏ５（ｎ　＝　１．
   ２．３　）系介在物、および（（ｊ）前記（Ａ）及び／
   又は（［３）とＭｎＳ　、　　Ｓ　！０２．　Ａｌｚｏ
   ３　　との複合介在物の、（Ａ）ｌ　（ＩＪＬ　（０）
   　ｉ　ａ＊又は２練具」二ノ介在物の長さ１μｍ以上の
   ものが鋼利圧延方向断１貞ｊ１平方ｍｍ当り、１種以上
   ζ８１で１（）ｏ〜６０．０個含まれることを特徴とす
   る快削鋼。 （２）　　Ｏｔ、）・１３％以下、Ｓｉ０．０３九以下
   ＋　　Ｍｎｏ、６〜０．９％、　　ｌ１０．０３５％以
   下、Ｓ’０．０３５％以下。 Ｎ（’１．００５％以−トを基本成分とする鋼を連続υ
   １造もしくは普通造塊により製造するに際して、溶鋼中
   の〔０〕量’ｆ：　０．０１−０．０３％に調整した後
   、注入溶鋼流に：　（Ａ）　８２０３介在物、　（ｏ）
   　ｈａｎｏ　、　ｎ　［３２０３（ｎ　＝　１１Ｍｒ＋
   ｓ　、　Ｓ　１（Ｔｈ　、　Ａ４０３　ト（Ｄ　接合ブ
   ｒ在物の＜Ａ）ｌ（１１）、　（Ｕ）　　１第１１又は
   ２第１口以」二を溶鋼１００　ｋＬ１当り０．０１　ｋ
   ｆ〜０．３に９粉粒状で添加混入し鋼中に分散させるこ
   とを特徴とする快削鋼の製造法。