JPS628504B2 - - Google Patents

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JPS628504B2
JPS628504B2 JP54028200A JP2820079A JPS628504B2 JP S628504 B2 JPS628504 B2 JP S628504B2 JP 54028200 A JP54028200 A JP 54028200A JP 2820079 A JP2820079 A JP 2820079A JP S628504 B2 JPS628504 B2 JP S628504B2
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JP
Japan
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less
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manganese steel
oxide
cao
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JP54028200A
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JPS55122858A (en
Inventor
Shozo Abeyama
Atsuyoshi Kimura
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、被削性が良好なオーステナイト系の
高炭素高マンガン鋼に関する。オーステナイト系
高マンガン鋼は強靭で、耐衝撃性および耐摩耗性
もすぐれているため、レール・クロツシング、ク
ラツシヤ用歯板、土砂掘削用具などに用いられて
いるが、最近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、核融合反応装置を収容
する鉄筋コンクリート建物で代表されるような強
磁場構造用材料として利用されるにいたつた。強
磁場構造用材料としては、(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脹
係数が普通鋼なみであり、(3)高強度で耐食性に富
み、(4)被削性や溶接性が良好であるなどの性質が
要求されている。 従来、非磁性鋼材として、一般にSUS304、
SUS316などのオーステナイト系ステンレス鋼が
著名であるが、これらの鋼材は通常の炭素鋼にく
らべて降伏強度や引張強度が低く、かつ0〜100
℃間の熱膨脹係数が約17×10-6/℃と普通鋼にく
らべて約40%高いうえ、冷間加工を施すと透磁率
が高くなるほか、被削性が劣るため好適とはいえ
ない。 本発明者らは上記問題点に対処して被削性の良
好な高炭素高マンガン鋼を開発すべく多くの研究
を行つてきた。その結果、以下のように調整した
高炭素高マンガン鋼は被削性が良好であり、かつ
耐食性に富むことを見出し本発明にいたつた。す
なわち、本発明は、 (1) C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%、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%
を占め、かつ0.0005〜0.020%のCaを含有する
ことを特徴とする被削性が良好な高炭素高マン
ガン鋼。 (2) C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%からなる基
本成分に対し、さらにNi:10%以下、Mo:3
%以下、Ti:2%以下、Nb:2%以下、V:
2%以下、Zr:2%以下、B:0.05%以下、
N:0.4%以下の少なくとも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、かつ0.0005〜0.020%の
Caを含有することを特徴とする被削性が良好
な高炭素高マンガン鋼。 (3) C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%からなる基
本成分に対し、さらにS:0.04〜0.35%、Pb:
0.03〜0.30%、Se:0.03〜0.20%、Te:0.01〜
0.10%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〜
0.020%のCaを含有することを特徴とする被削
性が良好な高炭素高マンガン鋼。 (4) C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%からなる基
本成分に対し、さらにNi:10%以下、Mo:3
%以下、Ti:2%以下、Nb:2%以下、V:
2%以下、Zr:2%以下、B:0.05%以下、
N:0.4%以下の少なくとも1種と、S:0.04
〜0.35%、Pb:0.03〜0.30%、Se:0.03〜0.20
%、Te:0.01〜0.10%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、つ0.0005〜
0.020%のCaを含有することを特徴とする被削
性が良好な高炭素高マンガン鋼。 である。 したがつて、本発明鋼は従来の高炭素高マンガ
ン鋼の耐食性を改善するために適量のクロムを含
有せしめるとともに、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
るような非金属介在物、好ましくはCaO−Al2O3
−SiO2系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、該鋼の溶解精錬時に、FeSi、Al、CaSi脱
酸条件を調整して、適量のCaを含有させること
によつて達成させたものである。またさらにS、
Pb、Se、Teの適量添加することによつて、工具
一切屑間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と、切削エネルギーの減
少効果により工具摩耗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を
はかることができる。 つぎに、本発明剛の合金組成の限定理由を説明
する。 (1) C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
Mn:10〜20未満% Cは安定なオーステナイト組織、すなわち安
定な非磁性と強靭性を得るために有効な元素で
あるが、多量に含有すると熱膨脹係数が大とな
り熱間加工性が劣化するから0.5を超え〜2.0%
と限定した。Siは高マンガン鋼溶解時の脱酸元
素と有効であるほか、強靭性および湯流れ性を
高める作用があるも、多量に含有すると熱間加
工性を害するから3.0%以下に限定した。な
お、前記Siの含有範囲にはSiO2を形成するSiを
含む。Mnは安定したオーステナイト組織、す
なわち安定な非磁性および低膨脹特性を得るた
めには少なくとも10%含有する必要があるが、
20%を越えるにしたがつて熱間加工性が劣化す
る傾向がある。したがつてMnは10〜20未満%
と限定した。 (2) Cr:6〜15% C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
Mn:10〜20未満%からなる高マンガン鋼の耐
食性を改善するために、Crを6%以上含有さ
せる。しかし、15%を越える過剰添加はMnを
20%近く含有させてもオーステナイト相中にフ
エライト相が生成し、透磁率を高めるから好ま
しくない。 (3) Ni:10%以下、Mo:3%以下、Ti:2%以
下、Nb:2%以下、V:2%以下、Zr:2%
以下、B:0.05%以下、N:0.4%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選択添加
する。これらのうち、Cr、Ti、Mo、Nb、Zr、
Vなどのフエライト化元素を含有させる場合
は、Ni、N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なわれるから
上記範囲に限定した。なおMoは耐応力腐食割
れ性を改善する効果がある。またTi、Nb、
V、Zrなどは結晶粒を微細化して特に靭性を向
上させる。そのほかBは、本発明マンガン鋼に
含有させることにより粒界を強化し、溶接割れ
感受性を鈍化させ、熱間加工性の改善にも顕著
な効果がある。 (4) Ca:0.0005〜0.020% 上記本発明高マンガン鋼の脱酸調整により、
Cao−Al2O3−SiO2三元状態図のゲーレナイト
領域のCaO−Al2O3−SiO2系酸化物を残留さ
せ、鋼中に該酸化物量が全酸化物量の少なくと
も80%以上占めるように調整し、Caをおよび
CaOを形成するためのCaの合計量を0.0005〜
0.020%含有させると熱間加工性および被削性
の改善効果が顕著である。しかし、多量に含有
させることは高マンガン鋼自体の清浄度を害
し、さらに強靭性も損なわれるから好ましくな
い。 (5) S:0.04〜0.35%、Pb:0.03〜0.30%、Se:
0.03〜0.20%、Te:0.01〜0.10% これらの元素はCa含有高マンガン鋼の被削
性をさらに改善させるために含有させるもの
で、Pbは被削材と切削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
り、応力集中による切削エネルギーの減少効果
をもたらして工具寿命を延長する。しかし、多
量に含有すると熱間加工性および強靭性を害す
るから上記範囲に限定する。 なお、本発明高マンガン鋼中に0が含まれてい
ると酸化物、介在物が多量に残留して熱間加工性
や清浄度を害するほか、溶接割れの生成傾向を強
めるから0.020%以下(好ましくは0.012%以下)
にまで、微量化することが望ましい。またPも低
融点含リン共晶化合物が生成して溶接熱影響部に
割れが生じ易くなるため0.060%以下(電子ビー
ム溶接する場合は0.040%以下)にまで微量化す
る必要がある。 つぎに本発明高マンガン鋼の特徴を実施例によ
り詳細説明する。 実施例 第1表に示す化学成分の高マンガン鋼溶湯を真
空脱ガス、または他の脱ガス処理によつて鋼中酸
素量を500ppm以下に微量化したのち、溶鋼1ト
ン当りFeSi合金1〜3Kg、低Al・CaSi合金1〜
5Kg添加し脱酸して、鋼中にCaO−Al2O3−SiO2
三元状態図のムライト、ゲーレナイト、コランダ
ム領域のCaO−Al2O3−SiO2系酸化物を含有する
ように調整した。
【表】 これらの供試材は1050℃の溶体化処理を施し
た。なお、これら供試材中の非金属介在物(酸化
物)組成、介在物量、CaO−Al2O3−SiO2三元状
態図における該酸化物の組成領域を第2表に示
す。
【表】
【表】 上記供試材から切削試験片を採取し、第3表に
示す切削条件により被削性(工具寿命)を測定し
た結果を第4表に示す。
【表】
【表】
【表】
【表】 同表に示すとおり、非金属介在物(酸化物)組
成をゲーレナイト領域にあるように調整した高マ
ンガン鋼において、CaとPb、S、Seなどを複合
添加すると被削性(工具寿命)が著しく向上する
ことがわかる。一方、機械的性質についても第4
表に併記したとおり、従来の高炭素高マンガン鋼
にくらべて同等またはそれ以上の強度を示してお
り、CaO−Al2O3−SiO2系酸化物の影響は認めら
れない。 つぎに、上記供試材および市販合金の耐食性
(塩水噴霧試験)を調べたところ、第5表に示す
とおり供試材は良好な耐食性を有することがわか
つた。
【表】
【表】 以上のごとく、本発明鋼は従来の高炭素高マン
ガン鋼の最大の欠点である難削性を解決した快削
高炭素高マンガン鋼であつて、被削性のほか、耐
食性、耐摩耗性などが要求される高強度非磁性鋼
として好適である。
【図面の簡単な説明】
図は供試材中の非金属介在物(酸化物)の分布
状態を示すCaO−Al2O3−SiO2 三元状態図。
3□,4□,5□,8□,9□,〓,〓,〓,〓は、本
発明鋼
の供試材No.を示す。,,,,,は、
比較鋼の供試材No.を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
    Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%、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、かつ0.0005〜0.020%のCaを含有すること
    を特徴とする被削性が良好な高炭素高マンガン
    鋼。 2 C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
    Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%からなる基本
    成分に対し、さらにNi:10%以下、Mo:3%以
    下、Ti:2%以下、Nb:2%以下、V:2%以
    下、Zr:2%以下、B:0.05%以下、N:0.4%
    以下の少なくとも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、かつ0.0005〜0.020%のCaを含有することを
    特徴とする被削性が良好な高炭素高マンガン鋼。 3 C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
    Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%からなる基本
    成分に対し、S:0.04〜0.35%、Pb:0.03〜0.30
    %、Se:0.03〜0.20%、Te:0.01〜0.10%の少な
    くとも1種以上を含有し、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、かつ
    0.0005〜0.020%のCaを含有することを特徴とす
    る被削性が良好な高炭素高マンガン鋼。 4 C:0.5を超え〜2.0%、Si:3.0%以下、
    Mn:10〜20未満%、Cr:6〜15%からなる基本
    成分に対し、さらにNi:10%以下、Mo:3%以
    下、Ti:2%以下、Nb:2%以下、V:2%以
    下、Zr:2%以下、B:0.05%以下、N:0.4%
    以下の少なくとも1種と、S:0.04〜0.35%、
    Pb:0.03〜0.30%、Se:0.03〜0.20%、Te:0.01
    〜0.10%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、かつ0.0005〜0.020%のCaを含有すること
    を特徴とする被削性が良好な高炭素高マンガン
    鋼。
JP2820079A 1979-03-13 1979-03-13 High carbon high manganese steel with high machinability Granted JPS55122858A (en)

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JPS55122858A JPS55122858A (en) 1980-09-20
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