JPS634903B2 - - Google Patents
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- JPS634903B2 JPS634903B2 JP60162047A JP16204785A JPS634903B2 JP S634903 B2 JPS634903 B2 JP S634903B2 JP 60162047 A JP60162047 A JP 60162047A JP 16204785 A JP16204785 A JP 16204785A JP S634903 B2 JPS634903 B2 JP S634903B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
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- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は連続鋳造による低炭素硫黄−鉛快削鋼
に関し、特に切削仕上面性状のすぐれた、連続鋳
造による低炭素硫黄−鉛快削鋼に係るものであ
る。 （従来の技術） 近年切削の自動化、NC化が進み快削鋼の需要
量はこの10年間に２〜３倍増となつている。快削
鋼の内でもとりわけ連続鋳造した快削鋼の被削性
能が注目されており、たとえば特公昭59−19182
号公報においては％〔Ｓ）／％〔Ｃ〕×％〔Ｏ〕
比を限定することによつてブローホールの発生を
抑制する方法を採用し、Al、Siなどの脱酸剤お
よび真空脱ガスのごとき処理を採用しない被削性
のすぐれた連続鋳造法による硫黄快削鋼について
提案されている。また特開昭59−205453号公報に
おいてはＳにTe、Pb及びBiを複合添加し、さら
に連続鋳造して長径が5μｍ以上、短径が2μｍ以
上で長径／短径比が５以下のMnS介在物が全
MnS介在物の50％以上を占める快削鋼およびそ
の製造法について提案されている。 所で連続鋳造した低炭素快削鋼はインゴツト鋳
造した快削鋼よりも化学組成の変動が小さく、そ
の結果ロツト内のハイスドリルにより評価される
被削性の変動が小さいため、たとえば鉄と鋼
1983.vol.69No.５の199頁にも見られるように切削
加工の安定操業にとつて有利であることが知られ
ているが、一方においては、マンガン硫化物の寸
法はインゴツト鋳造した快削鋼のそれよりも小さ
いため旋削により評価される被削性能の絶対値に
おいて劣るという欠点がたとえば鉄と鋼
1985vol.71No.５の242頁などに指摘されており、
そのため市場における実用化が遅れているのが実
情である。連続鋳造はインゴツト鋳造と比較して
溶鋼の凝固速度が大きくマンガン硫化物が大きく
成長できないのは宿命であり、形状の小さいマン
ガン硫化物でも被削性能のすぐれた、連続鋳造に
よる快削鋼の開発が工業界から強く望まれてい
る。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明はかかる実情に鑑み被削性能の絶対値に
おいて優れ、なおかつ被削性のロツト内変動幅の
小さい工業的に有益なる連続鋳造による快削鋼を
提供せんものとするものである。 （問題点を解決するための手段） 即ち、本発明者らは種々検討を重ねた結果、従
来の低炭素硫黄−鉛快削鋼にさらに改良を加え鋼
中Ｏ含有量、Al含有量およびマンガン硫化物と
酸化物との複合化の程度を調整することによつ
て、構成刃先の生成を抑制して切削仕上面粗さを
改善する作用のあるMnS皮膜を工具表面層に形
成させやすい塑性変形態の大きいMnSを含有す
る、連続鋳造による低炭素快削鋼を開発すること
に成功して本発明をなしたものであり、その要旨
とするところは重量％でC0.05〜0.15％、Mn0.5
〜1.5％、P0.05〜0.10％、S0.15〜0.40％、Pb0.05
〜0.40％、O0.010〜0.020％、を基本成分とし、
さらにSi0.003％以下、Al0.0009％以下に制限し、
残部実質的にFeからなり、かつ鋼材圧延方向断
面１平方mm当りに存在するマンガン硫化物系介在
物および鉛が複合しているマンガン硫化物系介在
物の平均断面積が30〜150μm2で、かつ酸化物と
複合化していない硫化物系介在物の比率が硫化物
系介在物総数の80％以上であることを特徴とする
連続鋳造による低炭素硫黄−鉛快削鋼にある。以
下に本発明を詳細に説明する。 （作用） 先ず本発明鋼の成分としては重量％で夫々次の
範囲のものでなければならない。最初にＣは切削
仕上面粗さを確保するためにその下限を0.05％に
しなければならない。Ｃの上限については0.15％
を超えると硬さの大きいパーライト組織の占める
割合が高くなり被削性能が低下するので0.15％に
限定する必要がある。 次にMnは鋼の結晶粒界へのFeS析出を防止し
熱間圧延時の割れを防ぐために0.5％以上必要で
あるが、1.5％を超える場合には鋼の硬さを大き
くして被削性能を低下させるので1.5％以下に限
定する必要がある。 またＰは仕上面粗さを改善するためにその下限
を0.05％にしなければならない。Ｐの上限につい
ては鋼の機械的性質、冷間加工性を損なうので
0.10％に限定する必要がある。 さらにＳは構成刃先の大きさを抑制して切削仕
上面粗さを改善する作用のあるMnSを鋼中に生
成させるために0.15％以上は必要であるが0.40％
を超える場合、鋼の冷間加工性能を低下させるの
で0.40％以下でなければならない。 Pbは切屑のカール半径を小さくして切屑処理
性を改善すると共に仕上面粗さを向上させるため
0.05％以上必要である。Pbの上限については0.4
％を超える場合熱間加工性能、面疲労特性を損う
ので0.40％に限定する必要がある。 さらにＯは圧延中にMnSが糸状に延伸して被
削性が低下するのを防止するために0.010％以上
必要であるが、0.020％を超えると切削中のMnS
の塑性変形能が低下するので、該性能を確保する
ために0.020％以下に限定する必要がある。 一方SiはMnSの塑性変形能を小さくし工具刃
先へのMnS皮膜生成を抑制する結果、構成刃先
の寸法が大きくなり切削仕上面が劣化するので極
力低目に抑えることが必要であり、その含有量は
0.003％以下に制限しなければならない。 またAlもマンガン硫化物の塑性変形能を小さ
くし工具刃先へのMnS皮膜生成を抑制する結果
構成刃先の寸法が大きくなり、切削仕上面粗さを
劣化させるので0.0009％以下に抑制する必要があ
る。Alが0.0009％を超えるとMnS皮膜が工具表
面を覆う面積率は急激に低下して切削仕上面粗さ
が著しく劣化する。 次にマンガン硫化物系介在物およびPbと複合
しているマンガン硫化物系介在物の平均断面積は
工具刃先にMnS皮膜を最も生成させやすい範囲
が30〜150μm2で、この範囲の上・下限を超える
とMnS皮膜の生成量が減少するので30〜150μm2
と定めた。鋼中マンガン硫化物が工具刃先すぐ面
上でMnS皮膜となつて潤滑剤の役割を継続的に
果たすためには、切屑に持ち去られるMnS皮膜
にバランスした量の鋼中MnSが工具刃先に供給
されなければならない。鋼中に含有されるＳ含有
量が一定の場合、鋼中MnS寸法が大きくなると
その数が減少するためにMnSの工具刃先に当た
る確率は小さくなるため、一定量のMnS皮膜を
形成させるためには不適当である。一方細かくな
るとMnSの工具刃先に遭遇する確率は大きくな
るが、MnSが鋼から分離しにくくなり、工具へ
移行して皮膜を形成する量が減少するPbはMnS
表面層に付着して存在する場合、MnSの塑性変
形能を大きくする作用があるので工具刃先で
MnS皮膜が生成しやすくなり潤滑効果はより大
きくなる。以上の理由からマンガン硫化物系介在
物及び鉛が複合しているマンガン硫化物系介在物
の平均断面積を30〜150μm2の範囲内とした。 一方Al2O3、SiO2、MnOの１種又は複数種が
複合化しているMnS系介在物はその塑性変形能
が小さく、切削中の工具刃先の温度と圧力のもと
では塑性変形しにくいためMnS皮膜生成にとつ
て効果がないばかりでなく、酸化物は一般に硬質
であるためにアブレジヨン作用によりMnS皮膜
を剥離させる作用がある。このように酸化物と複
合化しているマンガン硫化物の比率が20％を超え
ると急速にMnS皮膜生成量が減少するので、酸
化物と複合化していないマンガン硫化物の比率を
80％以上とした。 ここで本発明鋼の製造手段について言及すると
本発明においては前記の如く、Si及びAlの添加
を抑制するものであり、このため溶鋼の脱酸を必
要とする場合にはＣ脱酸を行ないSi、Alは一切
使用しない。この他、先に述べたように耐火物の
吟味あるいはArバブリングによるAl2O3系介在物
等の浮上除去などの手段を用いてSi、Alの低減
および酸化物と複合化したマンガン硫化物の比率
の低減をはかるものである。さらに連続鋳造鋳型
断面積と鋳片全断面が凝固するまでの水冷による
冷却速度の制御を行なうことにより、マンガン硫
化系介在物およびPbと複合しているマンガン硫
化系介在物の平均断面積の制御をはかるものであ
る。凝固後は加熱・圧延等の手段により所望の形
状の鋼材とすることが出来る。 次に実施例により本発明の効果をさらに具体的
に示す。 （実施例） 第１表に示す鋼材について高速度工具を使用し
て回転軸に対して直角方向の旋削試験（突切り方
向の切削）を行なつた。同表中、No.１〜７が本発
明鋼、No.８〜11が比較鋼である。 なお本発明鋼についてはAl、Si含有量の少な
い原材料の選択、耐火レンガの吟味およびArバ
ブリングによるAl2O3系介在物の浮上除去などの
諸手段を講じてAl、Si含有量を低減させた。試
験結果を第１表に併記する。なお試験条件は次の
とおりである。 高速度鋼工具による試験：工具材種はSKH57、
切削速度はＶ＝80ｍ／min、送りは0.05mm／rev、
切削サイクルは2sec切削−5sec非切削で切削仕上
面粗さは切削サイクル800の時の値をJIS RZで表
示した。 MnS断面積は鋼材圧延方向１平方mm内に含ま
れるマンガン硫化物を倍率200の光学顕微鏡を併
用いて測定した。その際10μm2以下の微小なマン
ガン硫化物は除外した。酸化物と複合化していな
いマンガン硫化物の比率は倍率200の光学顕微鏡
を使用して１平方mm内のマンガン硫化物を観察す
ることにより測定した。 第１表から明らかなように本発明鋼の切削仕上
面粗さは比較鋼の切削仕上面粗さの30％程度であ
り本発明鋼の方がすぐれている。
に関し、特に切削仕上面性状のすぐれた、連続鋳
造による低炭素硫黄−鉛快削鋼に係るものであ
る。 （従来の技術） 近年切削の自動化、NC化が進み快削鋼の需要
量はこの10年間に２〜３倍増となつている。快削
鋼の内でもとりわけ連続鋳造した快削鋼の被削性
能が注目されており、たとえば特公昭59−19182
号公報においては％〔Ｓ）／％〔Ｃ〕×％〔Ｏ〕
比を限定することによつてブローホールの発生を
抑制する方法を採用し、Al、Siなどの脱酸剤お
よび真空脱ガスのごとき処理を採用しない被削性
のすぐれた連続鋳造法による硫黄快削鋼について
提案されている。また特開昭59−205453号公報に
おいてはＳにTe、Pb及びBiを複合添加し、さら
に連続鋳造して長径が5μｍ以上、短径が2μｍ以
上で長径／短径比が５以下のMnS介在物が全
MnS介在物の50％以上を占める快削鋼およびそ
の製造法について提案されている。 所で連続鋳造した低炭素快削鋼はインゴツト鋳
造した快削鋼よりも化学組成の変動が小さく、そ
の結果ロツト内のハイスドリルにより評価される
被削性の変動が小さいため、たとえば鉄と鋼
1983.vol.69No.５の199頁にも見られるように切削
加工の安定操業にとつて有利であることが知られ
ているが、一方においては、マンガン硫化物の寸
法はインゴツト鋳造した快削鋼のそれよりも小さ
いため旋削により評価される被削性能の絶対値に
おいて劣るという欠点がたとえば鉄と鋼
1985vol.71No.５の242頁などに指摘されており、
そのため市場における実用化が遅れているのが実
情である。連続鋳造はインゴツト鋳造と比較して
溶鋼の凝固速度が大きくマンガン硫化物が大きく
成長できないのは宿命であり、形状の小さいマン
ガン硫化物でも被削性能のすぐれた、連続鋳造に
よる快削鋼の開発が工業界から強く望まれてい
る。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明はかかる実情に鑑み被削性能の絶対値に
おいて優れ、なおかつ被削性のロツト内変動幅の
小さい工業的に有益なる連続鋳造による快削鋼を
提供せんものとするものである。 （問題点を解決するための手段） 即ち、本発明者らは種々検討を重ねた結果、従
来の低炭素硫黄−鉛快削鋼にさらに改良を加え鋼
中Ｏ含有量、Al含有量およびマンガン硫化物と
酸化物との複合化の程度を調整することによつ
て、構成刃先の生成を抑制して切削仕上面粗さを
改善する作用のあるMnS皮膜を工具表面層に形
成させやすい塑性変形態の大きいMnSを含有す
る、連続鋳造による低炭素快削鋼を開発すること
に成功して本発明をなしたものであり、その要旨
とするところは重量％でC0.05〜0.15％、Mn0.5
〜1.5％、P0.05〜0.10％、S0.15〜0.40％、Pb0.05
〜0.40％、O0.010〜0.020％、を基本成分とし、
さらにSi0.003％以下、Al0.0009％以下に制限し、
残部実質的にFeからなり、かつ鋼材圧延方向断
面１平方mm当りに存在するマンガン硫化物系介在
物および鉛が複合しているマンガン硫化物系介在
物の平均断面積が30〜150μm2で、かつ酸化物と
複合化していない硫化物系介在物の比率が硫化物
系介在物総数の80％以上であることを特徴とする
連続鋳造による低炭素硫黄−鉛快削鋼にある。以
下に本発明を詳細に説明する。 （作用） 先ず本発明鋼の成分としては重量％で夫々次の
範囲のものでなければならない。最初にＣは切削
仕上面粗さを確保するためにその下限を0.05％に
しなければならない。Ｃの上限については0.15％
を超えると硬さの大きいパーライト組織の占める
割合が高くなり被削性能が低下するので0.15％に
限定する必要がある。 次にMnは鋼の結晶粒界へのFeS析出を防止し
熱間圧延時の割れを防ぐために0.5％以上必要で
あるが、1.5％を超える場合には鋼の硬さを大き
くして被削性能を低下させるので1.5％以下に限
定する必要がある。 またＰは仕上面粗さを改善するためにその下限
を0.05％にしなければならない。Ｐの上限につい
ては鋼の機械的性質、冷間加工性を損なうので
0.10％に限定する必要がある。 さらにＳは構成刃先の大きさを抑制して切削仕
上面粗さを改善する作用のあるMnSを鋼中に生
成させるために0.15％以上は必要であるが0.40％
を超える場合、鋼の冷間加工性能を低下させるの
で0.40％以下でなければならない。 Pbは切屑のカール半径を小さくして切屑処理
性を改善すると共に仕上面粗さを向上させるため
0.05％以上必要である。Pbの上限については0.4
％を超える場合熱間加工性能、面疲労特性を損う
ので0.40％に限定する必要がある。 さらにＯは圧延中にMnSが糸状に延伸して被
削性が低下するのを防止するために0.010％以上
必要であるが、0.020％を超えると切削中のMnS
の塑性変形能が低下するので、該性能を確保する
ために0.020％以下に限定する必要がある。 一方SiはMnSの塑性変形能を小さくし工具刃
先へのMnS皮膜生成を抑制する結果、構成刃先
の寸法が大きくなり切削仕上面が劣化するので極
力低目に抑えることが必要であり、その含有量は
0.003％以下に制限しなければならない。 またAlもマンガン硫化物の塑性変形能を小さ
くし工具刃先へのMnS皮膜生成を抑制する結果
構成刃先の寸法が大きくなり、切削仕上面粗さを
劣化させるので0.0009％以下に抑制する必要があ
る。Alが0.0009％を超えるとMnS皮膜が工具表
面を覆う面積率は急激に低下して切削仕上面粗さ
が著しく劣化する。 次にマンガン硫化物系介在物およびPbと複合
しているマンガン硫化物系介在物の平均断面積は
工具刃先にMnS皮膜を最も生成させやすい範囲
が30〜150μm2で、この範囲の上・下限を超える
とMnS皮膜の生成量が減少するので30〜150μm2
と定めた。鋼中マンガン硫化物が工具刃先すぐ面
上でMnS皮膜となつて潤滑剤の役割を継続的に
果たすためには、切屑に持ち去られるMnS皮膜
にバランスした量の鋼中MnSが工具刃先に供給
されなければならない。鋼中に含有されるＳ含有
量が一定の場合、鋼中MnS寸法が大きくなると
その数が減少するためにMnSの工具刃先に当た
る確率は小さくなるため、一定量のMnS皮膜を
形成させるためには不適当である。一方細かくな
るとMnSの工具刃先に遭遇する確率は大きくな
るが、MnSが鋼から分離しにくくなり、工具へ
移行して皮膜を形成する量が減少するPbはMnS
表面層に付着して存在する場合、MnSの塑性変
形能を大きくする作用があるので工具刃先で
MnS皮膜が生成しやすくなり潤滑効果はより大
きくなる。以上の理由からマンガン硫化物系介在
物及び鉛が複合しているマンガン硫化物系介在物
の平均断面積を30〜150μm2の範囲内とした。 一方Al2O3、SiO2、MnOの１種又は複数種が
複合化しているMnS系介在物はその塑性変形能
が小さく、切削中の工具刃先の温度と圧力のもと
では塑性変形しにくいためMnS皮膜生成にとつ
て効果がないばかりでなく、酸化物は一般に硬質
であるためにアブレジヨン作用によりMnS皮膜
を剥離させる作用がある。このように酸化物と複
合化しているマンガン硫化物の比率が20％を超え
ると急速にMnS皮膜生成量が減少するので、酸
化物と複合化していないマンガン硫化物の比率を
80％以上とした。 ここで本発明鋼の製造手段について言及すると
本発明においては前記の如く、Si及びAlの添加
を抑制するものであり、このため溶鋼の脱酸を必
要とする場合にはＣ脱酸を行ないSi、Alは一切
使用しない。この他、先に述べたように耐火物の
吟味あるいはArバブリングによるAl2O3系介在物
等の浮上除去などの手段を用いてSi、Alの低減
および酸化物と複合化したマンガン硫化物の比率
の低減をはかるものである。さらに連続鋳造鋳型
断面積と鋳片全断面が凝固するまでの水冷による
冷却速度の制御を行なうことにより、マンガン硫
化系介在物およびPbと複合しているマンガン硫
化系介在物の平均断面積の制御をはかるものであ
る。凝固後は加熱・圧延等の手段により所望の形
状の鋼材とすることが出来る。 次に実施例により本発明の効果をさらに具体的
に示す。 （実施例） 第１表に示す鋼材について高速度工具を使用し
て回転軸に対して直角方向の旋削試験（突切り方
向の切削）を行なつた。同表中、No.１〜７が本発
明鋼、No.８〜11が比較鋼である。 なお本発明鋼についてはAl、Si含有量の少な
い原材料の選択、耐火レンガの吟味およびArバ
ブリングによるAl2O3系介在物の浮上除去などの
諸手段を講じてAl、Si含有量を低減させた。試
験結果を第１表に併記する。なお試験条件は次の
とおりである。 高速度鋼工具による試験：工具材種はSKH57、
切削速度はＶ＝80ｍ／min、送りは0.05mm／rev、
切削サイクルは2sec切削−5sec非切削で切削仕上
面粗さは切削サイクル800の時の値をJIS RZで表
示した。 MnS断面積は鋼材圧延方向１平方mm内に含ま
れるマンガン硫化物を倍率200の光学顕微鏡を併
用いて測定した。その際10μm2以下の微小なマン
ガン硫化物は除外した。酸化物と複合化していな
いマンガン硫化物の比率は倍率200の光学顕微鏡
を使用して１平方mm内のマンガン硫化物を観察す
ることにより測定した。 第１表から明らかなように本発明鋼の切削仕上
面粗さは比較鋼の切削仕上面粗さの30％程度であ
り本発明鋼の方がすぐれている。
【表】
（発明の効果）
以上の実施例からも明らかな如く本発明によれ
ば高速度鋼工具切削時の切削仕上面粗さを著しく
向上させうる連続鋳造による低炭素硫黄−鉛快削
鋼を提供することが可能であり、産業上の効果は
極めて顕著なものがある。
ば高速度鋼工具切削時の切削仕上面粗さを著しく
向上させうる連続鋳造による低炭素硫黄−鉛快削
鋼を提供することが可能であり、産業上の効果は
極めて顕著なものがある。
Claims (1)
- １ 重量％でC0.05〜0.15％、Mn0.5〜1.5％、
P0.05〜0.10％、S0.15〜0.40％、Pb0.05〜0.40％、
O0.010〜0.020％を基本成分とし、さらにSi0.003
％以下、Al0.0009％以下に制限し、残部実質的に
Feからなりかつ鋼材圧延方向断面１平方mm当り
に存在するマンガン硫化物系介在物および鉛が複
合しているマンガン硫化物系介在物の平均断面積
が30〜150μm2で、かつ酸化物と複合化していな
い硫化物系介在物の比率が硫化物系介在物総数の
80％以上であることを特徴とする連続鋳造による
低炭素硫黄−鉛快削鋼。
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| JP60162047A JPS6223970A (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 連続鋳造による低炭素硫黄−鉛快削鋼 |
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