JPS62103340A - 機械構造用Ca快削鋼 - Google Patents
機械構造用Ca快削鋼Info
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- JPS62103340A JPS62103340A JP24247685A JP24247685A JPS62103340A JP S62103340 A JPS62103340 A JP S62103340A JP 24247685 A JP24247685 A JP 24247685A JP 24247685 A JP24247685 A JP 24247685A JP S62103340 A JPS62103340 A JP S62103340A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、機械構造用炭素鋼や機械構造用合金鋼を対象
とする被剛性及び切屑処理性の優れた機械構造用Ca快
削鋼に関するものである。
とする被剛性及び切屑処理性の優れた機械構造用Ca快
削鋼に関するものである。
[従来の技術]
従来のCa快削鋼は、ハイス工具寿命や切屑処理性につ
いて未た幾つかの問題を残しているが、超硬工具寿命を
著しく向上することができるという点て一応の満足を得
ている。これは、Caの存在によって鋼中の酸化物系介
在物がある特定の組成に制御され、この介在物が切削時
に超硬工具の摩耗面に付着し、超硬工具の摩耗を抑制す
る為であると考えられている。この種のCa快削鋼を機
械構造用鋼として使用する場合には、結晶粒度の調整(
結晶粒の微細化)が物性改善の面で不可欠となるが、結
晶粒度調整元素として安価なAt(強力な脱酸剤として
も作用する)を使用すると、系中の介在物組成がAt2
03リツチになり高融点且つ高硬度となる為、被削性は
かなり低下してくる。この様なところから現在実用化さ
れている機械構造用Ca快削鋼にあっては、結晶粒微細
化元素として高価なNbを添加している。
いて未た幾つかの問題を残しているが、超硬工具寿命を
著しく向上することができるという点て一応の満足を得
ている。これは、Caの存在によって鋼中の酸化物系介
在物がある特定の組成に制御され、この介在物が切削時
に超硬工具の摩耗面に付着し、超硬工具の摩耗を抑制す
る為であると考えられている。この種のCa快削鋼を機
械構造用鋼として使用する場合には、結晶粒度の調整(
結晶粒の微細化)が物性改善の面で不可欠となるが、結
晶粒度調整元素として安価なAt(強力な脱酸剤として
も作用する)を使用すると、系中の介在物組成がAt2
03リツチになり高融点且つ高硬度となる為、被削性は
かなり低下してくる。この様なところから現在実用化さ
れている機械構造用Ca快削鋼にあっては、結晶粒微細
化元素として高価なNbを添加している。
[発明か解決しようとする問題点]
ところがNbは鋼中に硬いNb窒化物を生成して被剛性
に悪影響を及ぼすばかりでなく、AI添加Ca快削鋼に
比べると熱IA埋時特性焼戻し軟化抵抗)が異なるとい
った問題が生してくる。本発明はこの様な状況のもとて
、結晶粒度調整元素としてAlを添加した場合でも超硬
工具寿命を劣化させることがなく、しかもハイス工具寿
命や切屑処理性についても満足のいく特性を発揮し得る
様な機械構造用Ca快削鋼を提供しようとするものであ
る。
に悪影響を及ぼすばかりでなく、AI添加Ca快削鋼に
比べると熱IA埋時特性焼戻し軟化抵抗)が異なるとい
った問題が生してくる。本発明はこの様な状況のもとて
、結晶粒度調整元素としてAlを添加した場合でも超硬
工具寿命を劣化させることがなく、しかもハイス工具寿
命や切屑処理性についても満足のいく特性を発揮し得る
様な機械構造用Ca快削鋼を提供しようとするものであ
る。
[問題点を解決する為の手段コ
本発明に係る8M域構造用Ca快削鋼とは、酸化物系介
在物を実質的に含まず、Caを3〜55重二%含有し且
つそのサイズが長径(u)+20μm以下、長径(l)
と短径(W)の比(l/W):3以下の各要件を満たす
M n −Ca −S系介在物が鋼中に均一に分散され
てなるところに要旨を有するものである。
在物を実質的に含まず、Caを3〜55重二%含有し且
つそのサイズが長径(u)+20μm以下、長径(l)
と短径(W)の比(l/W):3以下の各要件を満たす
M n −Ca −S系介在物が鋼中に均一に分散され
てなるところに要旨を有するものである。
[作用]
本発明の機械構造用Ca快削鋼は、適量のMnを含む溶
鋼を結晶粒微細化効果を兼備したA1で脱酸した後脱酸
生成物を除去し、次いで適量のCa及びSを順次吹込み
、鋼中にM n −Ca −S系介在物を生成させるこ
とによって得ることができるが、本発明者等が色々検討
を重ねたところによると、該M n −Ca −S系介
在物の特性・性状はCaの含有量によって著しく変わり
、CaNが多くなるにつれて該介在物の圧延時における
圧延方向の伸びが小さくなり、それに伴って被剛性が向
上するという事実をつきとめた。例えば第1図は、80
mmφに圧延した鋼材中に覗察される硫化物系介在物(
MnS又はM n −Ca −S )の組成をEPMA
分析により求めると共に、夫々の介在物の長径(λ)と
短径(W)を画像処理装置により測定し、長径5μm以
上の介在物について介在物組成と[長径(立)/短径(
W)]比の関係としてまとめた結果をグラフ化して示し
たものであり、また第2図は同様の実験により介在物組
成と該介在物の長径(lとの関係としてまとめた結果を
示したものである。これらの図からも明らな様に、Ca
含有率の少ない硫化物系介在物の(1/W)比は大きく
且つその長径(1)は非常に大きいのに対し、Ca含有
率が多くなるにつれて硫化物系介在物の(jZ/W)比
は急激に小さく且つその長径(j2)は小さくなってい
る。そして硫化物系介在物中のCa含有率が3重量%以
上になると(l/W )比は3以下の極めて小さい値を
示す様になると共に、その長径(lは20μm以下の非
常に短いものとなる。そして後記実施例でも明らかにす
る通り、硫化物系介在物(Mn−Ca−S)中のCa量
が3重量%以上になる様にCa及びSを吹き込んで得た
鋼材は、各種の旋削工具寿命やドリル寿命を延長し得る
他切屑分断性も良好であり、更には硫化物系介在物が短
く丸みを帯びているため、その結果として鋼材自体の機
械的性質の異方性がなく且つ非常に優れたものであるこ
とが確認された。但しMn−Ca−3介在物中のCa含
有量が多すぎると介在物が大型化し、機械的性質等にか
えって悪影響を及ぼし、更には多量に入れずぎると経済
的にも不利になるため本発明ではCaff1の上限を5
5重量%と定めた。尚Caは前述の如く硫化物系介在物
を短尺化して異方性を少なくす゛るという大きな特徴を
有しているが、更には次の様な作用も発揮する。即ち脱
酸剤及び結晶粒微細化剤の両作用を期待してAIを添加
した場合に鋼中に混入してくる硬質の酸化物(A l
203)が下記式に従ってCaと反応し該酸化物を消滅
させる。その結果、該酸化物によって生ずる被剛性の低
下を防止するのである。
鋼を結晶粒微細化効果を兼備したA1で脱酸した後脱酸
生成物を除去し、次いで適量のCa及びSを順次吹込み
、鋼中にM n −Ca −S系介在物を生成させるこ
とによって得ることができるが、本発明者等が色々検討
を重ねたところによると、該M n −Ca −S系介
在物の特性・性状はCaの含有量によって著しく変わり
、CaNが多くなるにつれて該介在物の圧延時における
圧延方向の伸びが小さくなり、それに伴って被剛性が向
上するという事実をつきとめた。例えば第1図は、80
mmφに圧延した鋼材中に覗察される硫化物系介在物(
MnS又はM n −Ca −S )の組成をEPMA
分析により求めると共に、夫々の介在物の長径(λ)と
短径(W)を画像処理装置により測定し、長径5μm以
上の介在物について介在物組成と[長径(立)/短径(
W)]比の関係としてまとめた結果をグラフ化して示し
たものであり、また第2図は同様の実験により介在物組
成と該介在物の長径(lとの関係としてまとめた結果を
示したものである。これらの図からも明らな様に、Ca
含有率の少ない硫化物系介在物の(1/W)比は大きく
且つその長径(1)は非常に大きいのに対し、Ca含有
率が多くなるにつれて硫化物系介在物の(jZ/W)比
は急激に小さく且つその長径(j2)は小さくなってい
る。そして硫化物系介在物中のCa含有率が3重量%以
上になると(l/W )比は3以下の極めて小さい値を
示す様になると共に、その長径(lは20μm以下の非
常に短いものとなる。そして後記実施例でも明らかにす
る通り、硫化物系介在物(Mn−Ca−S)中のCa量
が3重量%以上になる様にCa及びSを吹き込んで得た
鋼材は、各種の旋削工具寿命やドリル寿命を延長し得る
他切屑分断性も良好であり、更には硫化物系介在物が短
く丸みを帯びているため、その結果として鋼材自体の機
械的性質の異方性がなく且つ非常に優れたものであるこ
とが確認された。但しMn−Ca−3介在物中のCa含
有量が多すぎると介在物が大型化し、機械的性質等にか
えって悪影響を及ぼし、更には多量に入れずぎると経済
的にも不利になるため本発明ではCaff1の上限を5
5重量%と定めた。尚Caは前述の如く硫化物系介在物
を短尺化して異方性を少なくす゛るという大きな特徴を
有しているが、更には次の様な作用も発揮する。即ち脱
酸剤及び結晶粒微細化剤の両作用を期待してAIを添加
した場合に鋼中に混入してくる硬質の酸化物(A l
203)が下記式に従ってCaと反応し該酸化物を消滅
させる。その結果、該酸化物によって生ずる被剛性の低
下を防止するのである。
A 1203+Ca=mCaO・A 1203 i本
発明のCa快削鋼は、例えば転炉等でCaとSを除く他
の成分を調整した後AIによる強力脱酸処理に付し、脱
酸生成物を十分に除去した後所定量のCa及びSを順次
或は同時に吹込むことによって得られるが、最終製品と
しての代表的な成分組成を例示すると下記の通りである
。
発明のCa快削鋼は、例えば転炉等でCaとSを除く他
の成分を調整した後AIによる強力脱酸処理に付し、脱
酸生成物を十分に除去した後所定量のCa及びSを順次
或は同時に吹込むことによって得られるが、最終製品と
しての代表的な成分組成を例示すると下記の通りである
。
C:0.06〜0.60重量%
S i : Q、(11〜0.50重量%M n :
0.3〜2.0重量% P ・0.035重量%以下 S :0.01〜0.12重量% Ca : 0.001〜0.15重二%A1l : 0
.015〜0.060重量%○ :1〜20 ppm N i : 0.01〜375重二% Cr : 0.01〜1.50重量% M o : 0.01〜0.50重量%上記成分のうち
C,Si、Mn、Pの含有量は通常の機械構造用炭素鋼
又は同合金鋼中に含まれる範囲内にあり、Ni、Cr、
Moについても同様である。S及びCaはM n −C
a −S系介在物を生成させる為の必須成分であり、こ
れらの量が不足すると被削性改善効果を十分に発揮させ
ることができず、一方Sが0.12重量%を超えると鋼
材の機械的性質、殊に横目の靭性が乏しくなる。尚Ca
量はS及びMnの含有率に応じて、Mn−Ca −S系
介在物中のCa量が前記好適範囲内に納まる様に調整す
ればよい。またOは鋼中に酸化物(殊にAl2Oりとし
て介在し被剛性に悪影響を及ぼす為少ない方が良いが、
20 ppmを超えるとその影響が顕著に表われてくる
ので注意しなければならない。この他本発明に係る鋼材
中には、被剛性を更に高める為pbやTe等の快削性向
上成分を適量添加することもできる。尚本発明における
M n −Ca −S系介在物の被剛性向上効果は、C
r、Mo、Ni、B等の合金元素を加えた場合でもいさ
さかも阻害されず、従って炭素鋼や各種の合金鋼に対し
ても同様に適用し得るものである。
0.3〜2.0重量% P ・0.035重量%以下 S :0.01〜0.12重量% Ca : 0.001〜0.15重二%A1l : 0
.015〜0.060重量%○ :1〜20 ppm N i : 0.01〜375重二% Cr : 0.01〜1.50重量% M o : 0.01〜0.50重量%上記成分のうち
C,Si、Mn、Pの含有量は通常の機械構造用炭素鋼
又は同合金鋼中に含まれる範囲内にあり、Ni、Cr、
Moについても同様である。S及びCaはM n −C
a −S系介在物を生成させる為の必須成分であり、こ
れらの量が不足すると被削性改善効果を十分に発揮させ
ることができず、一方Sが0.12重量%を超えると鋼
材の機械的性質、殊に横目の靭性が乏しくなる。尚Ca
量はS及びMnの含有率に応じて、Mn−Ca −S系
介在物中のCa量が前記好適範囲内に納まる様に調整す
ればよい。またOは鋼中に酸化物(殊にAl2Oりとし
て介在し被剛性に悪影響を及ぼす為少ない方が良いが、
20 ppmを超えるとその影響が顕著に表われてくる
ので注意しなければならない。この他本発明に係る鋼材
中には、被剛性を更に高める為pbやTe等の快削性向
上成分を適量添加することもできる。尚本発明における
M n −Ca −S系介在物の被剛性向上効果は、C
r、Mo、Ni、B等の合金元素を加えた場合でもいさ
さかも阻害されず、従って炭素鋼や各種の合金鋼に対し
ても同様に適用し得るものである。
[実施例コ
転炉にてCaとS以外の成分を調整した後A1による強
膜酸処理に付した溶鋼を取鍋に受け、KAT装置を用い
てCa及びSを順次吹込み、第1表に示す如<Ca量及
びS量の異なる9f!1類の鋼材を溶製した。第1表中
符号A−CはCa無添加鋼、符号りはCa脱酸鋼、符号
EはCa少量添加鋼、符号F−Iは本発明のCa快削鋼
を夫々示す。
膜酸処理に付した溶鋼を取鍋に受け、KAT装置を用い
てCa及びSを順次吹込み、第1表に示す如<Ca量及
びS量の異なる9f!1類の鋼材を溶製した。第1表中
符号A−CはCa無添加鋼、符号りはCa脱酸鋼、符号
EはCa少量添加鋼、符号F−Iは本発明のCa快削鋼
を夫々示す。
上記鋼材を常法により造塊・圧延した後、その中に含ま
れる長径5μm以上の介在物のうち任意の1000個に
ついて画像処理装置により、介在物の長径(lと短径(
W)及び[長径(J2)/短径(W)l比を求めると同
時にその介在物の組成をEPMAで分析し、介在物中の
Ca含有量を定量した。夫々の結果をまとめて第1表に
併記した。
れる長径5μm以上の介在物のうち任意の1000個に
ついて画像処理装置により、介在物の長径(lと短径(
W)及び[長径(J2)/短径(W)l比を求めると同
時にその介在物の組成をEPMAで分析し、介在物中の
Ca含有量を定量した。夫々の結果をまとめて第1表に
併記した。
また上記で分析した硫化物系介在物のSEM像及びスペ
クトル像の一部を抜粋して参考写真に示した。
クトル像の一部を抜粋して参考写真に示した。
第1表からも明らかな様に、本発明鋼(符号F〜■)は
何れも適量のCa、Sを含んでおり、硫化物系介在物中
のCa量が規定範囲内である他、該介在物の長径(U)
は20μm以下で且つ(l/W)比も3以下の値を示し
、短尺で異方性の少ないものであることが分かる。これ
に対しCa無添加鋼(符号A−C)中に含まれるM n
−S系介在物は何れも非常に長尺で異方性が強く、ま
たCa量が不足する比較鋼(符号D)及びCa脱酸鋼(
符号E)も介在物が長尺で異方性が強い。
何れも適量のCa、Sを含んでおり、硫化物系介在物中
のCa量が規定範囲内である他、該介在物の長径(U)
は20μm以下で且つ(l/W)比も3以下の値を示し
、短尺で異方性の少ないものであることが分かる。これ
に対しCa無添加鋼(符号A−C)中に含まれるM n
−S系介在物は何れも非常に長尺で異方性が強く、ま
たCa量が不足する比較鋼(符号D)及びCa脱酸鋼(
符号E)も介在物が長尺で異方性が強い。
次に上記で得た各鋼材の機械的性質及び被削性を調べた
結果を第3〜7図に示す。
結果を第3〜7図に示す。
第3図は各鋼材の横目の機械的性質(衝撃値、伸び及び
絞り)をS含有率との関係で整理したグラフである。但
し試験法は下記の通りとした。
絞り)をS含有率との関係で整理したグラフである。但
し試験法は下記の通りとした。
供試片の熱IA理:830℃X 2 h r 4A、C
。
。
引張り試験 :J、134号ミニ
衝撃試験 :JIS 3号
この図からも明らかな様に、本発明鋼(符号F〜I)は
比較鋼(符号A−E)に比べて何れも優れた機械的性質
を有している。これは、本発明鋼の硫化物系介在物の形
状が比較鋼に比べて著しく短尺で丸形に近い為であり、
機械的性質の異方性が高められたものであることは明白
である。
比較鋼(符号A−E)に比べて何れも優れた機械的性質
を有している。これは、本発明鋼の硫化物系介在物の形
状が比較鋼に比べて著しく短尺で丸形に近い為であり、
機械的性質の異方性が高められたものであることは明白
である。
また第4〜7図は、上記各鋼材の超硬工具寿命、セラミ
ック工具寿命、ドリル寿命及び切屑分断性を、S含有量
との関係で整理して示したグラフであり、各試験は下記
の条件に準じて行なった。
ック工具寿命、ドリル寿命及び切屑分断性を、S含有量
との関係で整理して示したグラフであり、各試験は下記
の条件に準じて行なった。
く超硬工具寿命・・・第4図〉
切削条件
工具:PjO
V :300m/n+in
f : 0.25 mm / revd :
0.5 mm 切削油二なし 工具寿命基準: V B =0.3 mmくセラミック
工具寿命・・・第5図〉 切削条件 工具;黒セラミック(A1203 + TiC)V
:500m/m1n f : (1,25mm/rev d : 0.5 mm 切削油:なし 工具寿命基準: V B =0.3 mmくドリル寿命
・・・第6図〉 切削条件 工具+5KH9,10mmφストレートドリル V :30m/m1n f : 0.21 mm /revd ・ 0
.5 mm 切削油:なし 工具寿命基準:溶損 く切屑分断性・・・第7図〉 切削条件 工具:Plo V : 150,250m/+n1nf : 0.
3 、0.2 、0.1 、 (1,05mm/rev
d : 2.0 、1.0 、0.5 +n+n切削
油:なし 第4〜7図からも明らかな様に、超硬工具寿命、セラミ
ック工具寿命、ドリル寿命、切屑分断性の何れを見ても
本発明の要件を満たす快削鋼(符号F〜工)は比較鋼(
符号A−E)に比べて格段に優れた切削特性を有してい
ることが分かる。
0.5 mm 切削油二なし 工具寿命基準: V B =0.3 mmくセラミック
工具寿命・・・第5図〉 切削条件 工具;黒セラミック(A1203 + TiC)V
:500m/m1n f : (1,25mm/rev d : 0.5 mm 切削油:なし 工具寿命基準: V B =0.3 mmくドリル寿命
・・・第6図〉 切削条件 工具+5KH9,10mmφストレートドリル V :30m/m1n f : 0.21 mm /revd ・ 0
.5 mm 切削油:なし 工具寿命基準:溶損 く切屑分断性・・・第7図〉 切削条件 工具:Plo V : 150,250m/+n1nf : 0.
3 、0.2 、0.1 、 (1,05mm/rev
d : 2.0 、1.0 、0.5 +n+n切削
油:なし 第4〜7図からも明らかな様に、超硬工具寿命、セラミ
ック工具寿命、ドリル寿命、切屑分断性の何れを見ても
本発明の要件を満たす快削鋼(符号F〜工)は比較鋼(
符号A−E)に比べて格段に優れた切削特性を有してい
ることが分かる。
[発明の効果コ
本発明は以上の様に構成されているが、殊に鋼中の硫化
物系介在物をM n −Ca −S系とし且つ該介在物
中におけるCa含有率を特定することによって当該介在
物を短尺で球形に近い状態となる様に形状制御したので
、被剛性が著しく改善されるばかりでなく機械的特性の
異方性もなくなり、機械的性質、被剛性更には切屑切断
性のすべてに優れた性能を示す機械構造用Ca快削鋼を
提供し得ることになった。
物系介在物をM n −Ca −S系とし且つ該介在物
中におけるCa含有率を特定することによって当該介在
物を短尺で球形に近い状態となる様に形状制御したので
、被剛性が著しく改善されるばかりでなく機械的特性の
異方性もなくなり、機械的性質、被剛性更には切屑切断
性のすべてに優れた性能を示す機械構造用Ca快削鋼を
提供し得ることになった。
第1図はM n −Ca −S系介在物中のCa含有率
と当該介在物の長径(1)/短径(W)比の関係を示す
グラフ、第2図は同じ< M n −Ca −S系介在
物中のCa含有率と当該介在物の長径(n)の関係を示
すグラフ、第3〜7図は供試鋼材中におけるS含有率が
機械的性質、被剛性及び切屑処理性に及ぼす影習を示す
実験結果のグラフである。
と当該介在物の長径(1)/短径(W)比の関係を示す
グラフ、第2図は同じ< M n −Ca −S系介在
物中のCa含有率と当該介在物の長径(n)の関係を示
すグラフ、第3〜7図は供試鋼材中におけるS含有率が
機械的性質、被剛性及び切屑処理性に及ぼす影習を示す
実験結果のグラフである。
Claims (1)
- 酸化物系介在物を実質的に含まず、Caを3〜55重量
%含有するMn−Ca−S系介在物が鋼中に均一に分散
されており、且つ該Mn−Ca−S系介在物のサイズが
、長径(l)が20μm以下で長径(l)と短径(W)
の比(l/W)が3以下であることを特徴とする機械構
造用Ca快削鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24247685A JPS62103340A (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | 機械構造用Ca快削鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24247685A JPS62103340A (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | 機械構造用Ca快削鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62103340A true JPS62103340A (ja) | 1987-05-13 |
JPH0515777B2 JPH0515777B2 (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=17089653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24247685A Granted JPS62103340A (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | 機械構造用Ca快削鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62103340A (ja) |
Cited By (5)
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US6797231B2 (en) | 2001-11-15 | 2004-09-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel for machine structural use |
US6838048B2 (en) | 2001-10-01 | 2005-01-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Steel for machine structural use and method of producing same |
JP2005273000A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-10-06 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 被削性に優れた機械構造用鋼 |
JP2005350702A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 被削性に優れた機械構造用鋼 |
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1985
- 1985-10-29 JP JP24247685A patent/JPS62103340A/ja active Granted
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