JPS628499B2 - - Google Patents

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JPS628499B2
JPS628499B2 JP54001036A JP103679A JPS628499B2 JP S628499 B2 JPS628499 B2 JP S628499B2 JP 54001036 A JP54001036 A JP 54001036A JP 103679 A JP103679 A JP 103679A JP S628499 B2 JPS628499 B2 JP S628499B2
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JP
Japan
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less
oxide
amount
steel
high manganese
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JP54001036A
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JPS5594464A (en
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Tetsuo Kato
Shozo Abeyama
Atsuyoshi Kimura
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本願発明は被削性が良好な低炭素高マンガン鋼
に関するものである。 近年、リニアモータ駆動による磁気浮上方式の
鉄道用ガイドウエイ、該融合反応装置を収容する
鉄筋コンクリート構造物で代表されるような強磁
場用構造部材として、(1)非磁性(透磁率が小さ
い)であり、(2)常温付近の温度における熱膨張係
数が小さく、(3)被削性が良好で、(4)高強度で耐食
性に富む構造用鋼材が要求されるにいたつた。 従来非磁性鋼材としてはSUS304、316などのオ
ーステナイト系ステンレス鋼が使用されている
が、これらの鋼材の0〜100℃間の熱膨張係数は
通常の炭素鋼にくらべて高く、約17.3×10-6/℃
であり、また冷間加工を施すと透磁率(H=200
θe)が約1.5以上になるほか、価格も高いため
好適とはいえない。 本願発明者らは、上記の要求に対処して構造用
材料としての物理的および機械的性質を満足する
と同時に被削性の耐食性の改善を意図して合金設
計した結果上記ステンレス鋼よりも安価であり、
オーステナイト組織をもつ高マンガン鋼の上記熱
膨張係数は低炭素化することによりさらに小さく
なること、および高マンガン鋼の低炭素化による
難削化傾向もゲーレナイト領域になるようにCaO
−Al2O3−SiO2系酸化物を残留させて、特定量の
CaまたはCaとS、Pb、Se、Teを含有させること
により解決できることを知見した。 本願発明鋼は上記の知見にもとづくものであつ
て、その要旨は、 (1) C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
%、残部が不可避的不純物およびFeからなる
高マンガン鋼において、酸化物組成がCaO−
Al2O3−SiO2三元状態図におけるゲーレナイト
領域にあつて、該3成分系酸化物量が全酸化物
量の少なくとも80%以上を占めるように調整
し、かつ0.0005〜0.0200%のCaを含有すること
を特徴とする被削性の良好な低炭素高マンガン
鋼。 (2) C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
%からなる基本成分とし、さらにNi:10%以
下、Cr:15%以下、Mo:3%以下、Cu:2%
以下、W:2%以下、Co:2%以下、N:0.4
%以下、Ti:2%以下、Nb:2%以下、Zr:
2%以下、V:2%以下、B:0.01%以下、
Al:2%以下の少なくとも1種を含有し、残
部が不可避的不純物およびFeからなる高マン
ガン鋼において、酸化組成物がCaO−Al2O3
SiO2三元状態図におけるゲーレナイト領域に
あつて該3成分系酸化物量が全酸化物量の少な
くとも80%以上を占めるように調整し、かつ
0.0005〜0.0200%のCaを含有することを特徴と
する被削性が良好な低炭素高マンガン鋼。 (3) C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
%を基本成分とし、さらにS:0.03〜0.20%、
Pb:0.03〜0.30%、Se:0.03〜0.30%、Te:
0.005〜0.20%の少なくとも1種を含有し、残
部が不可避的不純物およびFeからなる高マン
ガン鋼において、酸化組成物がCaO−Al2O3
SiO2三元状態図におけるゲーレナイト領域に
あつて、該3成分系酸化物量が全酸化物量の少
なくとも80%以上を占めるように調整し、かつ
0.0005〜0.0200%のCaを含有することを特徴と
する被削性が良好な低炭素高マンガン鋼。 (4) C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
%を基本成分とし、さらにNi:10%以下、
Cr:15%以下、Mo:3%以下、Cu:2%以
下、W:2%以下、Co:2%以下、N:0.4%
以下、Ti:2%以下、Nb:2%以下、Zr:2.0
%以下、V:2%以下、B:0.01%以下、Al:
2%以下の少なくとも1種と、S:0.03〜0.20
%、Pb:0.03〜0.30%、Se:0.03〜0.30%、
Te:0.005〜0.20%の少なくとも1種を含有
し、残余が不可避的不純物およびFeからなる
高マンガン鋼において、酸化物組成がCaO−
Al2O3−SiO2三元状態図におけるゲーレナイト
領域にあつて、該3成分系酸化物量が全酸化物
量の少なくとも80%以上を占めるように調整
し、かつ0.0005〜0.0200%のCaを含有すること
を特徴とする被削性が良好な低炭素高マンガン
鋼。 すなわち、本願発明鋼は低炭素高マンガン鋼の
被削性を改善するために切削時の工具刃先表層温
度に相当する温度で軟化するような酸化物を該鋼
中に残留させるとともに、該酸化物が工具刃先面
に堆積(付着)させて、工具摩耗を抑制、つまり
工具寿命を延長させるために、FeSi、Al、CaSi
による脱酸条件を検討し、適量のCaO−Al2O3
SiO2系酸化物を残留させるとともに、前記酸化
物組成に調整して、Caを0.0005〜0.020%含有さ
せることによつて達成させたものである。また、
さらにS、Pb、Se、Teを適量含有することによ
つて切削(穴明け)時の潤滑作用および応力集中
効果による切削せん断面のひずみ減少、つまり切
削エネルギーの減少効果と相まつて工具摩耗防止
効果を助長させると同時に、切り屑の破砕性およ
び仕上げ面粗さの向上が達成できた。 つぎに本願発明非磁性合金の成分範囲の限定す
る理由を説明する。 (1) C:0.5%以下 強力なオーステナイト安定化元素であると同
時に、所望の機械的性質を確保するための必須
元素である。 しかし、多量に含有させると熱間加工性およ
び冷間加工性を劣化し、熱膨張係数を高めるか
ら0.5%未満にすることが好ましい。 (2) Si:2.0%以下 溶解時の脱酸作用および所望の機械的性質を
確保するために含有させる必要がある。しか
し、多量に含有させると熱間加工性を害するか
ら20%以下に限定する。 なおこのうち一部はSiO2を形成する。 (3) Mn:7〜40% MnはNiと同様にオーステナイト組織を安定
化して非磁性化および低熱膨脹化をはかるため
の必須元素である。このためMnは少なくとも
7%含有させる必要がある。Mn量の増大とと
もにオーステナイト組織が一層安定化し、低透
磁率を確保できるが、通常の溶製および熱間加
工が困難となるから40%以下に限定する。 (4) Ni:10%以下、Cr:15%以下、Mo:3%以
下、Cu:2%以下、W:2%以下、Co:2%
以下、N:0.4%以下、Ti:2%以下、Nb:2
%以下、V:2%以下、B:0.01%以下、Al:
2%以下 これらの元素は高マンガン鋼の強靭性、耐食
性、耐摩耗性などを向上させるために適宜選択
して含有させる。これらの元素のうち、Cr、
Ti、Nb、Zr、V、Alなどのフエライト化元素
を含有させる場合はNiのごときオーステナイ
ト化元素を含有させることが望ましい。しか
し、いづれも多量に含有すると熱間加工性が損
われるから上記範囲に限定した。 (5) Ca:0.0005〜0.0200% 従来高マンガン鋼を切削する場合の工具刃先
の平均温度は高炭素鋼のそれにくらべて高く、
また工具切刃面上に酸化物を堆積(付着)させ
るためには、前記温度付近で軟化する組成の酸
化物を適当量鋼中に残留させる必要がある。こ
の酸化物組成を調査したところ、図のCaO−
Al2O3−SiO2三元状態図におけるムライト領域
の酸化物、コランダム領域の酸化物にくらべ
て、ゲーレナイト領域の酸化物は例外なく工具
刃先面上に付着し、この場合の鋼中Ca量およ
びCaOを形成するCa量の合計量は0.0005〜
0.0200%の範囲であり、この範囲から外れると
工具寿命の改善効果が減少するほか、高マンガ
ン鋼自体の強靭性が損なわれるから好ましくな
い。 (6) B:0.03〜0.20%、Pb:0.03〜0.30%、Se:
0.03〜0.30%、Te:0.005〜0.20% これらの元素はCa含有低炭素高マンガン鋼
の被削性を改善するために含有させるものであ
つて、Pbは被加工物と工具との間に潤滑作用
を与え、またS、Se、Te、はMnと化合物をつ
くつて鋼中に均一分散させることにより、応力
集中による切削エネルギー減少効果をもたら
し、工具寿命を延長する効果がある。しかしな
がら多量に含有すると熱間加工性を低下させる
ため上記範囲に限定した。 なお本願発明鋼中にPが多量に含まれると低
融点の含燐共晶化合物を形成して溶接熱影響部
に割れが生じ易くなるから0.060%以下、特に
電子ビーム溶接する場合は0.030%以下にする
ことが好ましい。 つぎに本願発明鋼の特徴を実施例により詳細に
説明する。 実施例 2トンアーク炉で溶解した第1表に示す成分組
成の高炭素高マンガン鋼溶湯を、アルゴン精錬し
て鋼中の酸素含有量をあらかじめ、500ppm以下
に調整した後、Ca−Si合金およびAl合金をそれ
ぞれ溶鋼1トンあたり1〜5Kgおよび10〜100g
添加し脱酸処理し、残存した酸化物がアノールサ
イト、ムライトおよびゲーレナイト領域のCaO−
Al2O3−SiO2系酸化物を含有させるように調整し
た後注湯し、鋼塊を製造した。その後前記溶湯を
もつて小型鋼塊を製造し、つぎに熱間加工を施
し、ついで1050℃×2hr溶体化処理を行ない、各
種の試験片を採取した。 つぎに、第1表に示す供試鋼材中に残留する酸
化物組成、組成領域を第2表に示す。それらの酸
化物組成から数例をえらびその組成と類似
【表】 の耐火物(ゼーゲル錐)を調製し、軟化溶融温度
を測定したところ、いづれも前記の温度範囲で軟
化することを確認した。
【表】
【表】 前記供試材の0.2%耐力、熱膨脹係数(試験片
を−100〜100℃の温度範囲に加熱冷却した場合の
平均熱膨脹係数)、透磁率(試験片をH=200θe
の磁場中に置いた場合)の測定結果を第3表に示
す。同表にみられるとおり、Mnを増すか、Cを
減らすことによつて平均熱膨脹係数が小さくなる
ことがわかる。また第1表に示す供試合金では量
を増すにしたがつて0.2%耐力の増加傾向がみら
れる。
【表】
【表】 つぎに各供試材より切削試験片を採取し、第4
表に示す切削条件により切削試験した場合の工具
寿命を第5表に示す。同表に明きらかなとおり、
鋼中残留酸化物のR値がほぼ同等であつても、そ
の組成がゲーレナイト領域にある場合、超硬工具
およびハイス工具寿命がすぐれていることがわか
つた。
【表】
【表】
【表】 また、鋼中酸化物組成を上記のようにゲーレナ
イト領域にある高マンガン鋼において、Caと
S、Pb、Se、Teなどと複合含有することにより
ハイス工具の寿命がさらに向上することをも示し
ている。 以上のとおり、本願発明鋼は従来の高マンガン
鋼の難点とされていた難削性を解決したことによ
り、形状の如何を問わず被削性が重要視される高
強度非磁性、かつ低膨脹鋼材、耐摩耗性鋼材に好
適である。
【図面の簡単な説明】
図はCaO−Al2O3−SiO2三元状態図。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
    %、残部が不可避的不純物およびFeからなる高
    マンガン鋼において、酸化物組成がCaO−Al2O3
    −SiO2三元状態図におけるゲーレナイト領域に
    あつて、該3成分系酸化物量が全酸化物量の少な
    くとも80%以上を占めるように調整し、かつ
    0.0005〜0.0200%のCaを含有することを特徴とす
    る被削性が良好な低炭素高マンガン鋼。 2 C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
    %さらにNi:10%以下、Cr:15%以下、Mo:3
    %以下、Cu:2%以下、W:2%以下、Co:2
    %以下、N:0.4%以下、Ti:2%以下、Nb:2
    %以下、Zr:2%以下、V:2%以下、B:0.01
    %以下Al:2%以下の少なくとも1種を含有
    し、残部が不可避的不純物およびFeからなる高
    マンガン鋼において、酸化物組成がCaO−Al2O3
    −SiO2三元状態図におけるゲーレナイト領域に
    あつて、該3成分系酸化物量が全酸化物量の少な
    くとも80%以上を占めるように調整し、かつ
    0.0005〜0.0200%のCaを含有することを特徴とす
    る被削性が良好な低炭素高マンガン鋼。 3 C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
    %さらにS:0.03〜0.20%、Pb:0.03〜0.30%、
    Se:0.03〜0.30%、Te:0.005〜0.20%の少なく
    とも1種を含有し、残部が不可避的不純物および
    Feからなる高マンガン鋼において、酸化物組成
    がCaO−Al2O3−SiO2三元状態図におけるゲーレ
    ナイト領域にあつて、該3成分系酸化物量が全酸
    化物量の少なくとも80%以上を占めるように調整
    し、かつ0.0005〜0.0200%のCaを含有することを
    特徴とする被削性が良好な低炭素高マンガン鋼。 4 C:0.5%未満、Si:2.0%以下、Mn:7〜40
    %さらにNi:10%以下、Cr:15%以下、Mo:3
    %以下、Cu:2%以下、W:2%以下、Co:2
    %以下、N:0.4%以下、Ti:2%以下、Nb:2
    %以下、Zr:2%以下、V:2%以下、B:0.01
    %以下、Al:2%以下の少なくとも1種と、
    S:0.03〜0.20%、Pb:0.03〜0.30%、Se:0.03
    〜0.30%、Te:0.005〜0.20%の少なくとも1種
    を含有し、残部が不可避的不純物およびFeから
    なる高マンガン鋼において、酸化物組成がCaO−
    Al2O3−SiO2三元状態図におけるゲーレナイト領
    域にあつて、該3成分系酸化物量が全酸化物量の
    少なくとも80%以上を占めるように調整し、かつ
    0.0005〜0.0200%のCaを含有することを特徴とす
    る被削性が良好な低炭素高マンガン鋼。
JP103679A 1979-01-11 1979-01-11 Low-carbon high-manganese steel with high machinability Granted JPS5594464A (en)

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JPS5594464A JPS5594464A (en) 1980-07-17
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