KR20020071463A

KR20020071463A - 쾌삭성 공구강

Info

Publication number: KR20020071463A
Application number: KR1020020011391A
Authority: KR
Inventors: 이시다기요히토; 오이카와가츠나리; 후지이도시미츠; 마츠다유키노리; 오자키고우조; 구라타세이지; 시미즈다카유키
Original assignee: 이시다 기요히토; 도꾸리츠교우세이호우진 산교기쥬츠소우고겐큐쇼; 오이카와 가츠나리; 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2002-09-12
Also published as: HK1050222A1; CN1385548A; CN1552937A; TW567233B; CN1296508C; US20030066577A1; KR20080063457A; CN1180116C; US6761853B2; HK1070110A1

Abstract

쾌삭성공구강의 제1은, Ti의 함유율을 WTi(질량%), Zr의 함유율을 WZr(질량%)로 하고, WTi+0.52WZr이 0.03~3.5 질량%로 되도록, Ti및/또는Zr을 함유한다. 또, S의 함유율을 WS(질량%), Se의 함유율을 WSe(질량%), Te의 함유율을 WTe(질량%)로 하고, WS+0.4 WSe+0.25 WTe가 0.01~1.0 질량%로 되고, 또, (WTi+ 0.52 WZr)/(WS+0.4 WSe+0.25 WTe)가 1~4 로 되도록 S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 포함한다. 또, Ti및/또는 Zr을 금속원소성분의 주성분으로 하고, 상기하는 금속원소성분과의 결합성분으로서, C를 필수로 하고, S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여 화합물상이, 단면에 있어서 면적율로 0.1~10% 의 범위의 범위로 조직 중에 분산형성되고 있다. 쾌삭성공구강의 제2는, 주성분으로서의 Fe 와, 0.001~0.6 질량% 의 C를 함유하고, 6질량% 이하의 범위 내에서 Ni를 함유하고, 5질량% 이하의 범위 내에서 Cu를 함유하고, 3질량% 이하의 범위 내에서 Al을 함유한다. Ti의 함유량을 WTi(질량%), Zr의 함유량을 WZr(질량%)로 하고, X(질량%)= WTi+0.52 WZr이 0.03~3.5 질량%로 되도록 Ti과 Zr의 어느 하나를 함유하고, 또, S 의 WS(질량%), Se의 함유량을 WSe(질량%), Te의 함유량을 WTe(질량%)로 하고, Y(질량%)=WS+0.4 WSe+0.25 WTe가 0.01~1 질량%로 되도록 S와 Se와 Te에서 선택되는 1 종류 또는 1종류 이상을 함유한다. 그리고, 공구강 조직 중에서, Ti및/또는 Zr을 금속원소성분의 주성분으로 하고, 해 금속원소성분과의 결합성분으로서, C를 필수로 하고, S, Se 및 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여 화합물상이 조직 중에서 분산형성되고 있다. 어느 것이나, 뛰어난 피삭성을 가짐과 동시에, 강 소재의 단신방향에 관하는 기계적 특성, 특히 인성에 이방성이 발생하기 힘들다.

Description

쾌삭성 공구강{Free-cutting tool steel}

본 발명은 공구나 금형의 소재로서 사용되는 공구강, 특히 쾌삭성을 가지는 공구강에 관한 것이다.

금형이나 공구류는, 어닐링(소둔) 상태의 강재를 사용하고, 조가공, 담금질과 템퍼링에 의한 소정의 강도로의 조정 후, 마무리 가공되는 일이 많다. 또, 납기단축을 목적으로 소정의 강도로 담금질과 템퍼링을 행한 재료를 사용하여, 직접, 금형이나 공구류로 최종가공을 하는 경우도 있다. 이것은, 최종적으로 금구(金具)나 공구를 제조하기 위한, 소재공급자와 금형 혹은 공구의 제조자인 유저와의 공정분담에 관계한다. 즉, 전자에서는 소재공급자는 어닐링 상태로 유저에게 강재를 공급하고, 유저 측에서는 조가공, 담금질과 템퍼링 처리 및 마무리 가공을 부담하는 형태로 되는데, 후자에서는 담금질과 템퍼링재의 형태로 강재가 공급되어, 유저 측에서는 최종가공만을 분담하는 형태로 된다. 단, 이 최종가공은, 조가공을 거치지 않았기 때문에 가공량 자체는 조금 크게 된다.

상기 어느 경우에 있어서도, 가공은 절삭가공이나 연삭가공 등의 제거가공을 주체로 하여 행해지게 되는데, 공구강의 경우, 피가공재를 타격할 때에 충분히 이겨낼 정도의 강도나 인성이 요구되어지기 때문에, 그 공구강 자체의 가공을 행하는 것은, 다른 철계통의 재료와 비교하면 용이하지는 않다. 특히, 담금질과 템퍼링을 행한 후에는, 가공은 한층 곤란하게 된다. 근년에는, 금형이나 공구의 제조 비용 저감을 도모하기 위하여, 금형의 납기 단축이나 무인가공을 확대할 필요성이 높아지고 있고, 이에 대응하기 위해, 기존의 재료보다도 피삭성을 개선한 재료의 제공이 기대되어지고 있었다.

철계 재료의 피삭성 향상 원소로서는, S, Pb, Se, Bi, Te, Ca 등이 알려져 있다. 이 중, Pb 는, 환경보호에 관한 관심이 지구규모로 높아지고 있는 근년에는 점점 경원시되고 있고, 그 사용을 제한하는 기기나 부품도 많아지고 있다. 그래서, S 나 Te 를 피삭성 향상 원소의 주체로서 사용한 재료가, 대체재료로서 생각되어지고 있다. 이들은, 주로 MnS 나 MnTe 등의 개재물을 생성시켜, 개재물에 대한 절설 (절삭분말)형성 시의 응력집중효과나, 공구와 절설 간의 윤활작용에 의해 피삭성이나 연삭성을 높이도록 하고 있다.

그러나, S 나 Te 를 피삭성 향상 원소로서 사용한 강재에서는, MnS 나 MnTe 등의 개재물은 피삭성을 향상시키기는 하나, 압연이나 단조 시에 그 단조연신 방향으로 신장하기 쉽고, 재료의 기계적 성질에 있어 바람직하지 못한 이방(異方)성을 발생시키기 쉬운 결점이 있다. 구체적으로는, 상기 단조연신 방향과 직각인 방향(이하, T 방향이라고 한다)의 인성이 저하하는 결과, 내분할성이 손상되는 문제가 발생한다. 또, 공구나 금형의 사용형태에 응하여, 재료의 사용방향을 하나하나 고려하지 않으면 안되고, 제조능률이나, 재료활용의 허비, 저하 등으로 이어지기 쉽다.

또, 이들의 개재물은 통상, 길이 50 ㎛ 을 넘는 큰 것이 많은 것도 문제이다. 즉, 이러한 큰 개재물이 형성되면, 재료 표면을 경면연마하려고 하였을 때에, 탈락한 개재물이 연마면을 마찰하여 거칠게 된다든지, 또, 탈락한 개재물 부위의 큰 움푹 패임에 의해, 소기의 조도의 경면이 얻어지기 어렵게 된다. 또, 유화물(硫化物)계의 커다란 개재물은 재료의 내식성의 저하를 초래하기 쉬운 문제도 있다. 이것은, 예를 들면 특개평 7-188864 호 공보에 있어서, 이러한 유화물계의 개재물의 개수의 80% 이상의 것을, 길이 50 ㎛ 이하의 길이로 조정함으로 인해, 내식성 향상을 도모하는 취지가 명시되어 있는 사실로부터 생각하여도 확실하다.

본 발명의 과제는, 뛰어난 피삭성을 가짐과 동시에, 소재의 단신 방향에 관한 기계적 특성, 특히 인성에 이방성이 생기기 어려운 쾌삭성 공구강을 제공하는 것이다.

도 1 은 실시예 1의 발명강 No.6 의 X 선 프로필을 도시하는 그래프도.

도 2 는 실시예 1의 발명강 No.6, 및 비교강 No.4 의 연마단면에 있어서 광학현미경 관찰상을 도시하는 현미경사진.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 쾌삭성 공구강의 제 1 은,

주성분으로서의 Fe 와, 0.1 ~ 2.5 질량 % 의 C 를 함유하고,

Ti 의 함유율을 WTi(질량 %), Zr의 함유율을 WZr(질량 %)로서,

WTi + 0.52 WZr 이 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되도록, Ti 및/또는 Zr 을 함유하고,

S 의 함유율을 WS(질량 %), Se 의 함유율을 WSe(질량 %), Te의 함유율을 WTe(질량 %)로 하고,

WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe 가 0.01 ~ 1.0 질량 % 로 되고, 또,

(WTi + 0.52 WZr)/(WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe)가 1 ~ 4,

로 되도록 S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하고,

또, Ti 및/또는 Zr 을 금속원소 성분의 주성분으로 하고, 상기 금속원소 성분과의 결합성분으로서, C 를 필수로하며, S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여 화합물상이, 단면에 있어서 면적율에서 0.1 ~ 10 % 의 범위에서 조직중에서 분산형성되고 있는 것을 특징으로 한다. 또, 본 명세서에서, 「주성분」(「주체로」등도 같음)이라는 것은, 착안하고 있는 재료 혹은 조직에 있어서, 가장 중량함유율이 높은 성분( 상(相,phase)도 개념으로서 포함)을 의미한다.

상기와 같은 조성범위의 C, Ti, Zr, S, Se 및 Te 를 함유시키는 것에 의해, 강재조직 중에서 Ti 및/또는 Zr 을 금속원소성분을 주성으로 하고, 해당 금속원소성분과의 결합성분으로서, C 를 필수로 하고, S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여 화합물상이 분산형성된다. 이 화합물의 형성에 의해, 강재에 앵호한 피삭성을 부여하는 것도 가능하다. 본 발명자들은, 절삭이나 연삭 등의 가공을 실시할 때에는, 제거되는 재료부분이 가공에 의해 절삭되어 분리될 때에, 세밀하게 분산한 입자상의 쾌삭성부여 화합물상이 이른바 절취선(시밍) 같이 작용하여, 절단면의 형성을 촉진하는 결과, 피삭성이 향상되는 것으로 생각하고 있다.

그리고, 중요한 점은, 이와 같은 쾌삭성부여 화합물상은, 압연이나 단조를 거쳐도 단조연신방향으로 신장하지 않고, 입상의 상태를 유지하는 것이다. 그 결과, 단조연신방향으로 신장하기 쉬운 MnS 등과는 다르게, 상기 T 방향의 인성저하를 현저하게 억제하는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 쾌삭성 공구강은, 어닐링상태에서 뿐만 아니라 담금질과 템퍼링상태에 있어서도 피삭성이 양호하고, 상기한 납기 단축화에 대응하기 위한, 담금질과 템퍼링 상태의 중가공에서도 충분히 대응할 수 있게 된다.

쾌삭성부여 화합물상은, 상기한 바와 같이, 단면에 있어서 면적율에서 0.1 ~ 10 % 의 범위에서 조직 중에서 분산형성되어 있을 필요가 있다. 상기하는 면적율이 0.1 % 미만에서는 피삭성향상 효과가 빈약하고, 10 % 을 넘으면 인성저하를 초래한다. 상기하는 면적율은, 보다 바람직하게는 0.2 ~ 4 % 로 하는 것이 좋다. 또, 피삭성 향상효과를 높이기 위해서는, 연마단면 조직에 있어서 관찰되는 쾌삭성부여 화합물상의 치수(관찰되는 화합물 입자의 외형선에 위치를 바꾸어가며 외접평행선을 당겼을 때의, 그 외접평행선의 최대간격으로 표시한다.)의 평균치를, 예를 들면, 1 ~ 5 ㎛ 정도로 하는 것이 좋다.

쾌삭성부여 화합물상은, 예를 들면 조성식 M₄Q₂C₂(단, M 은 Ti 및/또는 Zr을 주성분으로 하는 금속원소성분, Q 는 S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나)에서 나타내어지는 화합물상을 주체로 하는 것이 가능하다. 이 화합물은, 단조연신방향으로의 늘어남이 특히 발생하기 어렵고, 또, 조직 중으로의 분산성도 양호하고, 재료의 기계적 특성에 극단적인 이방성을 발생하는 일이 없으며, 피삭성을 높이는 효과가 뛰어나다. 또, 상기 화합물에 있어서 성분 M 에 대하여는, Ti 를 필수로 하는데 Zr이 함유되어 있어도 좋고, 또, 합금성분으로서 V 가 함유되어 있는 경우에는, 그 적어도 일부가 M 성분에 함유되어 있어도 좋다. 또, Q 성분에 대해서도, S, Se 및 Te 의 어느 한 종류 만이 함유되어 있어도, 2 종류 이상 함유되어 있어도 좋다. 또, 성분 M 및 Q 모두, 본 발명의 효과 발현을 위해, 상기 쾌삭성부여 화합물상이 갖추고 있어야 할 난연신성(難延伸性) 및 분산성이 손상되지 않는 범위에서, 상기 이외의 성분이 부성분으로서 함유되어 있는 것을 저해하지 않는다.

또, 강 중의 M₄Q₂C₂계 화합물(이하, 본 명세서에서는 약칭으로서 「TICS」라는 표기를 사용하는 경우가 있다)의 동정은, X 선 회절(예를 들면, 디플렉터메터법)이나 전자선 프로우브 미소분석(EPMA)법에 의해 행하는 일이 가능하다. 예를 들면, M₄Q₂C₂계 화합물이 존재하고 있는가 그렇지 않은가는, X 선 디플렉터메터법에 의한 측정 프로필에서, 대응하는 화합물의 피크가 나타나는가 그렇지 않은가에 의해 확인할 수 있다. 또, 조직 중에 있어서 상기하는 화합물의 형성영역은, 강재의 단면조직에 대하여 EPMA 에 의한 면분석을 행하여, Ti, Zr, S, Se 혹은 C 의 특성 X선 강도의 이차원 맵핑결과를 비교하는 것에 의해 특정할 수 있다.

이하, 본 발명의 제 1 에 관계하는 공구강에 있어서 각 성분의 함유범위의한정이유에 대하여 설명한다.

본 발명의 쾌삭성 공구강은, 공구강으로서의 기능이 발휘되는 것을 기초로 하기 때문에, 상기와 같은 공구강으로서의 필수성분을 함유하고 있다. Fe 는, 강철을 구성하는데 필수적인 성분이기 때문에, 주성분으로서 함유시킨다. C 는, 공구강으로서의 내마모성을 확보하기 위해 필수의 원소이고, 또, 본 발명에서는, 쾌삭성부여 화합물상의 필수원소이기도 하다. 단, 함유량이 0.1 질량 % 미만에서는 공구강으로서 충분한 경도, 내마모성을 확보할 수 없게 된다. 한편, 과도한 첨가는 인성이나 열간강도의 저하를 초래하기 때문에 상한을 2.5 질량 % 로 한다.

Ti 과 Zr 은, 본 발명의 쾌삭성 공구강에 있어서 피삭성향상 효과발현의 중심적 역할을 하는 쾌삭성부여 화합물상의 필수구성원소이다. WTi + 0.52 WZr 이 0.03 질량 % 미만에서는 쾌삭성부여 화합물상의 형성량이 불충분해지고, 충분한 피삭성 향상효과가 나타나지 않게 된다. 한편, WTi + 0.52 WZr 이 과잉인 경우도, 피삭성은 오히려 저하하기 때문에 상한을 3.5 질량 % 로 한다.

또, 상술의 M₄Q₂C₂화합물상과 같이, 쾌삭성부여 화합물상은, 금속성분 M 에 대한 결합성분 Q 혹은 C 의 결합화합량론비가 거의 일정하고, 쾌삭성부여의 본질은, 그 화합물의 형성면적율에 의해 지배되는 사실이, 거의 경험적으로 판명되고 있다. 따라서, 상형성량을 짐작케하는 척도로의 M 이나 Q 의 함유율은, 중량함유율보다도 원자함유율을 사용하는 것이 편리한 경우가 많다. 본 명세서에서는, M 성분은, Ti 를 기준으로 한 원자상 대 함유율, 즉, 동 원자수의 Ti 중량에 환산한 형태에서 최적의 함유율 범위를 표시하고 있다. 또, 후술하는 Q 성분은, S 를 기준으로 한 원자상 대 함유율, 즉, 동 원자수의 S 중량으로 환산한 형태에서 최적의 함유율 범위를 표시하고 있다. 예를 들면, M 성분의 경우, 상기한 바에 있어서 WZr 에 계수 0.52 를 곱하고 있는 것은, 이러한 목적을 위해서이고, 다른 부성분이 함유되는 경우에는, 동원자수의 Ti 중량에 환산하기 위한 계수를 곱한 질량함유율의 합계가, 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되어 있는 것이 바람직하다.

마찬가지로, S, Se 및 Te(Q성분)도 쾌삭성부여 화합물상의 필수구성원소이다. 상기 WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe 가 0.01 질량 % 미만에서는, 쾌삭성부여 화합물상의 형성량이 불충분해지고, 충분한 피삭성향상 효과가 나타나지 않게 된다. 한편, WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe 가 과잉이 되면 인성이 저하하기 때문에, 상한을 1.0 질량 % 로 한다. 또, Q 성분에 대해서도, 다른 부성분이 함유되는 경우에는, 같은 원자수의 S 중량에 환산하기 위한 계수를 곱한 질량함유율의 합계가, 0.01 ~ 1.0 질량 % 가 되어 있는 것이 바람직하다.

쾌삭성부여 화합물무리으로서 상기의 M₄Q₂C₂화합물상이 주체적으로 형성되는 경우, 상기하는 화합물 중의 M 을 모두 Ti 로 하고, Q 를 전부 S 로 한 경우의 M 과 Q 와의 중량비는 3:1이다. 따라서, 이상적으로는, M 과 Q 를 과부족없이 첨가하는 것, 즉, Ti/S = (WTi + 0.52 WZr)/(WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe)가 3 인 것이 바람직하다. 단, 과도한 인성 이방성을 발생하는 일없이 피삭성을 향상시키는 본발명의 효과는, 상기 값이 3 인 경우에 한정되지 않고, 1 ~ 4 의 범위에서도 충분히 달성가능하다.

다음으로, 본발명의 쾌삭성공구강에서는, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 2.5 질량 % 이하의 Ni, 17 질량 % 이하의 Cr, Mo + 0.5 W가 12 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 및 6 질량 % 이하의 V, 15.0 질량 % 이하의 Co 로부터 선택되어지는 1 종류 이상을 함유. 이하, 그 이유에 대해서 설명한다.

Mn : 담금질성(경화성) 향상 및 경도 향상의 효과를 가진다. 또, S 나 Se 와의 공존에 따라 피삭성에 유효한 화합물을 생성하기 위해, 피삭성이 특히 중시되는 경우에 첨가하는 것도 유효하다. 단, 보다 현저한 효과를 기대하는 경우는, 함유량을 0.1 질량 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 MnS 의 형성은, 상기한 인성의 과도한 이방성화를 초래하기 때문에, 2 질량 % 를 상한으로 한다. 또, Mn 은, 정련 시에 있어서 탈산원소로서도 유용하므로, 불가피하게 함유되는 경우가 있다.

Ni : 담금질성(경화성)의 향상, 기지의 강화, 혹은 내식성 향상에 유효하다. 보다 현저한 효과를 기대하는 경우는, 함유량을 0.1 질량 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도하게 첨가하면 가공성이 저하하기 때문에, 상한을 2.5 질량 % 로 한다.

Cr : 탄화물을 형성하여 기지의 강화나 내마모성을 향상시키고, 또, 담금질성(경화성)을 향상시키는 효과를 가진다. 단, 보다 현저한 효과를 기대하는 경우는, 함유량을 0.1 질량 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 첨가는 담금질성(경화성)이나 열간강도의 첨가를 초래하기 때문에, 상한을 17.0 질량 % 로한다.

Mo, W : 탄화물을 형성하여 기지의 강화나 내마모성을 향상시키고, 또, 담금질성을 향상시키는 효과를 가진다. Mo 와 W 는 동등한 효과를 가지는 원소이고, W 는 Mo 의 약 2배의 원자량인 것으로부터 Mo + 0.5 W 로 규정한다(물론, 어느 쪽이든 한쪽 만 첨가하여도 좋고, 쌍방을 함께 첨가하는 것도 가능하다). 단, 보다 현저한 효과를 기대하는 경우는, Mo + 0.5 W를 0.1 질량 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo 및/또는 과도한 첨가는 탄화물량을 증가시켜, 인성의 첨가를 초래하기 때문에, Mo + 0.5W 의 상한을 12.0 질량 % 로 한다.

V : 탄화물을 형성하여, 지지의 강화나 내마모성 향상의 효과를 가진다. 또, 미세한 탄화물의 형성에 의해, 결정입자의 미세화, 나아가서는 인성의 향상에도 유효하다. 단, 보다 현저한 효과를 기대하는 경우는, 함유량을 0.1 질량 % 로 하는 것이 바람직하다. 또, V 는, 상기한 M₄Q₂C₂화합물의 형성성분도 될 수 있다. 한편, 과도하게 첨가하면 인성의 저하를 초래하기 때문에, 상한을 6.0 질량 % 로 한다.

Co : 매트릭스의 강화에 유효하다. 보다 현저한 효과를 얻기 위해서는 0.3 질량 % 이상은 함유시키는 것이 좋다. 그러나, 과잉하게 첨가시키면, 열간가공성이 저하함과 동시에, 원료 비용의 상승을 초래하기 때문에, 상한을 1.5 질량 % 로 한다.

또, 이하의 원소는 적극 첨가할 수도 있는데, 제법 상의 이유에 의해 불가피하게 혼입하는 경우도 있어, 그 허용 상한치와 함께 이하에 나타낸다.

Si : 정련 시에 탈산원소로서 사용되어, 불가피하게 함유되는 경우가 많다. 한편, 적극첨가효과로서는, 연화저항성을 증가하고, 열간금형이나 절삭공구에 사용하는 경우는, 고온유지 시의 연화를 억제하는 효과가 있다. 단, Si 량의 저감에 의해 인성을 향상시키는 것으로부터 Si 을 적극 저감시키는 경우도 있다. 이 경우는 Al,Mn, Ca 등 다른 원소로서 탈산을 행한다. Si 량의 증가에 의한 인성저하에 배려하여, 상한을 2.0 질량 % 로 한다.

Al : 정련 시에 탈산원소로서 사용되고, 불가피하게 함유되는 일이 많다. 또 적극첨가효과로서는, AlN 의 형성에 의해 결정입자의 미세화 나아가서는 강도 혹은 인성의 향상에 기여할 수 있다. 단, 과도한 함유는 인성의 저하를 초래하기 때문에, 상한을 0.1 질량 % 로 한다.

N : 강의 제조상, 불가피하게 혼입하는 원소이다. 한편, Ti, Al, V 등과 질화물을 형성하여, 결정입자의 미세화에 유효하기 때문에 적극적으로 첨가하는 경우도 있다. 단, 본 발명에 있어서는, 과도하게 첨가하면 TiN 이 다량으로 형성되고, M₄Q₂C₂상 등의 쾌삭성부여 화합물상의 형성량이 감소하기 때문에, 상한을 0.040 질량 % 로 한다.

또, 본 발명의 쾌삭성 공구강에는, 필요에 따라서 이하와 같은 원소를 함유시키는 것도 가능하다.

Ca : ≤0.050 질량 %

열간가공성의 향상에 유효한 원소이다. 또, 유화물이나 산화물을 형성하여피삭성의 향상에도 유효하다. 그러나, 과잉하게 첨가하여도, 이들의 효과가 포화하여 버리기 때문에, 그 함유량을 상한을 0.050 질량 % 로 한다.

Pb : ≤0.2 질량 %, Bi : ≤0.2 질량 %

양쪽 모두 강 중에서 분산하여, 피삭성을 높이는 효과를 가진다. 단, 과도하게 첨가하면, 열간가공성이 저하하기 때문에, 상한을 0.2 질량 % 로 한다. 또, 현저한 효과를 얻기 위해서는, 양쪽 모두 0.02 질량 % 이상 첨가하는 것이 바람직하다.

B : ≤0.010 질량 %

담금질성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 단, 과도하게 첨가하면 열간가공성이나 인성이 저하하기 때문에, 상한을 0.010 질량 % 로 한다. 또, 현저한 효과를 얻기 위해서는, 0.001 질량 % 이상의 첨가로 하는 것이 바람직하다.

Nb(질량 %) + 0.5 Ta(질량 %) : ≤0.05 질량 %

어느 것도 모두 세밀한 탄화물을 형성하고, 결정입자의 미세화 나아가서는 인성의 향상에 유효하다. 또, Ta 는 Nb 의 약 2 배의 원자량이고, Nb + 0.5 Ta 로 규정한다( Nb 및 Ta 의 어느 한 쪽만 첨가하여도 좋고, 함께 첨가하여도 좋다). 또, 과도하게 첨가하여도 그 효과가 포화하기 때문에, Nb + 0.5 Ta 의 상한은 0.05 질량 % 로 정한다. 또, 현저한 효과를 얻기 위해서는, Nb + 0.5 Ta 를 0.005 질량 % 이상의 첨가로 하는 것이 바람직하다.

ㆍ희토류 금속원소(REM) : ≤0.50 질량 %

O, P 등의 불순물을 고정하고, 기지의 청정도를 높이고, 인성을 향상시키는효과를 가진다. 다량으로 첨가하면 기지의 하자가 발생하기 때문에, 상한을 0.50 질량 % 로 한다. 또, REM 으로서는, 방사활성이 낮은 원소를 주체적으로 사용하는 것이 취급하기 용이하고, 이러한 관점에서, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 로부터 선택되어지는 1 종류 또는 2 종류 이상을 사용하는 것이 유효하다. 특히 상기 효과에 의해 현저한 발현과 가격상의 관점에서, 경희토류, 특히 La 혹은 Ce 를 사용하는 것이 바람직하다. 단, 희토류분리과정 등에서 불가피하게 잔류하는 미량의 방사성 희토류원소(예를 들면 Th 나 U 등)이 함유되어 있어도 지장은 없다. 또, 원료 비용 저감등의 관점에서, 밋슈메탈이나 지지무 등, 비분리 희토류를 사용하는 것도 가능하다.

또, 본 발명의 쾌삭성 공구강은, 공구강으로서 사용되고 있는 각종의 종래 조성의 강을 베이스로 하고, 이것에 상기의 쾌삭성부여 화합물상을 조성 중에 분산형성시키는 것으로서, 베이스로 되는 공구강의 성능을 크게 손상하는 일 없이, 이것에 양호한 피삭성을 부여하는 것이 가능하다. 이하, 그 구체예에 대하여 설명한다.

① C 를 0.1 ~ 0.6 질량 % 함유하고, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 1.0 질량 % 이하의 Ni, 3 질량 % 이하의 Cr, Mo + 0.5 W 의 합계가 1.0 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 0.5 질량 % 이하의 V 및 1 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 조성. 이 조성의 강재는, 경도나 내열성이 그다지 요구되어지지 않고, 예를 들면, 플라스틱성형 금형용 소재 등, 캐비티 형성 등을 위한 복잡한 절삭가공이 용이한 것이 요구되는 용도에 적합하다. 베이스 조성의 대표예로서는,JIS : S55C, AISI : P20 등을 예시할 수 있다.

② C 를 0.2 ~ 0.6 질량 % 함유하고, 0.3 ~ 7 질량 % 의 필수성분으로서의 Cr, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 2.5 질량 % 이하의 Ni, Mo + 0.5 W 의 합계가 4.0 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 2 질량 % 이하의 V 및 5.0 질량 % 의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 조성. 이것은, 상기 ①의 조성에 더해, 일정량의 Cr 을 배합하는 것에 의해 고온강도를 개선한 재질에 상당하며, 예를 들면 열간금형용 소재(예를 들면, 열간프레스금형, 열간단조금형, 다이캐스트금형, 열간압출성형용금형 등)등으로서 사용하는 것이 유효하다. 베이스 조성의 대표예로서는, JIS : SKD6, SKD8, SKD61, Cr-Mo 강(예를 들면 5 질량 % Cr-3 질량 % Mo)등을 예시할 수 있다.

③ C 를 0.3 ~ 1.8 질량 % 함유하고, 4 질량 % 이하의 Cr, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 2.5 질량 % 이하의 Ni, Mo + 0.5 W 의 합계가 2.5 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 1 질량 % 이하의 V 및 1.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 조성. 고탄소조성에 의해 한층 경도의 향상을 꾀한 재질에 상당하고, 냉간금형용 소재(냉간프레스 금형, 프레스펀치, 빠짐형, 다이스 등), 절삭공구용 소재(나이프, 면도칼, 톱칼 등), 내충격공구용 소재(강철끌이나 펀치 등)으로서 사용하는 것에 적당하다. 베이스 조성의 대표예로서는, JIS : SK3, SKS4, SKS51 등을 예시할 수 있다.

④ C 를 0.5 ~ 2.5 질량 % 함유하고, 4 ~ 17 질량 % 의 필수성분으로서의 Cr, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 1.0 질량 % 이하의 Ni, Mo + 0.5 W 의 합계가 1.5 질량% 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 1 질량% 이하의 V 및 1.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 조성. 고탄소역에서 Cr 함유에 의해 내마모성이나 담금질성을 개선한 강철 종류이며, 예를 들면 냉간금형용 소재(냉간프레스금형, 프레스펀치, 빠짐형, 다이스 등)으로서 사용하는데 적합하다. 베이스 조성의 대표예로서는, JIS : SKD1, SKD11, SKD12, Cr공구강(예를 들면 8 질량 % Cr) 등을 예시할 수 있다.

⑤ C 를 0.5 ~ 2.0 질량 % 함유하고, 3 ~ 7 질량 % 의 필수성분으로서의 Cr, Mo + 0.5 W 의 합계가 4 ~ 12 질량 % 이하로 되는 필수성분으로서의 Mo 및/또는 W, 0.5 ~ 6.0 질량 % 의 필수성분으로서의 V, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 1.0 질량 % 이하의 Ni 및 15.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 3 종류 이상을 함유하는 조성. 베이스 성분은 고속도 공구강(소위, 하이스)에 상당한다. 고속도 공구강의 주지의 적용분야, 예를 들면 절삭공구용 소재(드릴, 엔드밀, 바이트, 쓰로우어웨이칩 등), 냉각금형용소재(냉간프레스금형, 프레스펀치, 빠짐형, 다이스 등), 또는 열간금형용 소재(열간프레스금형, 열간단조금형, 열간압출성형용 금형 등)으로서 사용하는 것에 적합하다. 또, 고속도 공구강은, 정출(晶出)탄화물에 의해 내마모성을 확보하고, 또, 매트릭스(철계기질) 속으로의 탄화물의 석출에 의해 강화하고 있는데, 탄화물의 정출을 억제하고, 매트릭스에만 통상의 고속도 공구강과 같은 정도로 탄화물을 석출시켜 강화시킨 강재도, 본 명세서에서는 고속도 공구강에 속하는 것으로 취급한다(소위, 매트릭스하이스).

다음으로, 본 발명의 공구강의 제 2 는, 상기 과제를 해결하기 위해서,

주성분으로서의 Fe 와, 0.001 ~ 0.6 질량 % 의 C 를 함유하고,

또, 6 질량 % 이하의 범위 내에서 Ni 를 함유하고, 5 질량 % 이하의 범위 내에서 Cu 를 함유하며, 3 질량 % 이하의 범위 내에서 Al 을 함유하는 공구강이고,

또, Ti 의 함유량을 WTi(질량 %), Zr의 함유량을 WZr(질량 %)로서, X(질량 %) = WTi + 0.52 WZr 이 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되도록 Ti 와 Zr 의 어느 하나를 함유하고,

또, S 의 함유량을 WS(질량 %), Se의 함유량을 WSe(질량 %), Te 의 함유량을 WTe(질량 %)로 하고, Y(질량 %) = WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe가 0.01 ~ 1 질량 % 로 되도록 S 와 Se 와 Te 에서 선택되어지는 1 종류 또는 2 종류 이상을 함유하고,

또, Ti 및/또는 Zr을 금속원소 성분의 주성분으로 하여, 상기하는 금속원소성분과의 결합성분으로 하고, C 를 필수로 하여, S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여 화합물상이 조직 중에서 분산형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 조직범위의 C, Ti, Zr, S, Se 및 Te 를 함유시키는 것에 의해, 강재 조직중에서 Ti 및/또는 Zr 을 금속원소성분을 주성분으로 하고, 상기하는 금속원소성분과의 결합성분으로서, C 를 필수로 하며, S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여 화합물상이 분산형성된다. 이 화합물의 형성에 의해, 본 발명의 제 1 에 관계하는 쾌삭성 공구강과 마찬가지로, 강재에 양호한 피삭성을 부여하는 것이 가능하다.

그리고, 쾌삭성부여 화합물상은, 본 발명의 제 1 에 관계하는 쾌삭성공구강과 마찬가지로, 압연이나 단조를 거쳐도 단조연신방향으로 신장하지 않기 때문에, T 방향의 인성저하를 현저하게 억제할 수 있다. 또, 본 발명의 제 2 에 관계하는 쾌삭성공구강은, 어닐링 상태에서 뿐만 아니라 담금질과 템퍼링 상태에 있어서도 피삭성이 양호하고, 상기한 납기단축화에 대응하기 위한, 담금질과 템퍼링 상태에서의 중가공에서도 충분히 대응할 수 있게 된다.

또, 본 발명의 제 2 에 관계하는 쾌삭성 공구강에 있어서 상기의 쾌삭성부여 화합물상은, 공구강의 연마단면조직에 있어서 관찰되는 치수(관찰되는 화합물 입자의 외형선에 위치를 바꾸면서 외접평행선을 당겼을 때의, 그 외접평행선의 최대간격으로 표시함)에 있어서, 50 ㎛ 이상으로 되는 조대(粗大)한 것이 발생하지 않는 것으로 보아, 경면성이나 내식성에 있어서도 뛰어나다. 쾌삭성부여 화합물상은, 상기한 조성식 M₄Q₂C₂에서 나타나는 화합물상을 주체로 하는 것이다.

본 발명의 제 2 에 관계하는 쾌삭성 공구강의 조성에 있어서는, 쾌삭성부여 화합물상이 상기한 M₄Q₂C₂로 형성되는 경우, X(질량 %) ( = WTi + 0.52 WZr), 및 Y(질량 %)( = WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe)의 값이, 1≤X/Y≤4 로 되도록 성분 조정하는 것이 바람직하다. X/Y가 상기하는 범위 외가 되면, M₄Q₂C₂형 화합물의 형성이 불충분해지고, 쾌삭성의 부여를 충분히 행하는 것이 불가능하게 되는 경우가 있다.

이하, 본 발명의 제 2에 관계하는 쾌삭성 공구강에 함유되는 원소의 함유범위의 한정이유에 대하여 설명한다,

(1) Fe 를 주성분으로서 함유하고, 0.001 ~ 0.6 질량 % 의 C를 함유한다. :

본 발명의 쾌삭성 공구강은, 공구강으로서의 기능이 발휘되는 것을 기초로하고 있기 때문에, 상기와 같은 공구강으로서의 필수성분을 함유하고 있다. Fe 는, 강을 구성하는데 필수의 성분이기 때문에, 주성분으로서 함유시킨다. 또, C 는 공구강으로서 필요한 경도를 유지하기 위해 함유시키는 원소이다. 또, 본 발명에 있어서는, C 는 피삭성을 향상시키는 쾌삭성부여 화합물상의 형성에도 필수의 성분이다. 이들의 효과가 충분히 발휘되도록, C 는 최저라도 0.001 질량 % 이상은 함유시키도록 한다. 한편, 과잉으로 함유시키면, 피삭성의 향상에 바람직하지 않은 탄화물이 형성되기 때문에 그 함유량을 제한하는 것이 좋다. 또, 본 발명의 쾌삭성 공구강에 있어서는, 후술하는(Ni, Al)계 화합물의 시효석출에 의해, 그 경도 혹은 강도를 높이는 것이 가능하기 때문에, 이 경우는 경도 향상을 위한 C 의 첨가도 적절히 억제해 둔다. 경도 향상을 위해 과잉되게 C 를 함유시키면, 오히려 인성을 떨어뜨리기 때문에 좋지 않다. 이상 이러한 관점에서, C 의 함유량은 0.6 질량 % 이하로 제한하는 것이 좋고, 바람직하게는 0.001 ~ 0.4 질량 %, 더욱 바람직하게는 0.05 ~ 0.25 질량 % 의 범위 내에 설정하는 것이 좋다. 또, C 의 함유량은 피삭성 향상의 효과가 최고로 좋은 상태로 얻어지도록, 상기 쾌삭성부여 화합물상이 형성되도록 적당히 조절하는 것이 좋다. 또, 상기 쾌삭성부여 화합물상에 구성원소로서 함유되지 않은 잔여의 C 는 강철 조직중에 고용(固溶)하여, 강철의 경도를 향상시키는 효과를 부여한다.

(2) 6 질량 % 이하의 Ni :

본 발명의 공구강에 있어서는, Ni 는, 그 일부가 후술하는 Cu 와 대부분 고용하여, 열간가공에 있어서 적열취성을 방지한다. 또, 상기한 시효석출 강화처리를 행하는 경우에는, 공구강 중에서 석출하는 (Ni,Al) 계 화합물의 핵으로 되는 상을 Cu 와 함께 구성한다. 상기 (Ni,Al)계 화합물은, 주로 Ni₃Al 의 조성식으로 나타나는 γ' 상의 화합물이고, 상기하는 화합물이 시효석출하는 것에 의해, 공구강의 경도가 향상됨과 함께, 고온에 있어서의 강도도 높일 수 있다. 또, Ni 를 함유시키는 것에 의해, 공구강의 내식성이 향상한다고 하는 효과도 있다. 그러나, 6 질량 % 이상 함유시키면, 상기의 효과가 포화함과 동시에, 가공성이 저하하거나 제조비용의 상승을 초래할 우려가 발생한다. 한편, 상기의 효과, 특히, 시효석출 강화처리에 의한 효과를 충분히 발휘하기 위해서는, Ni 는 1 질량 % 이상, 바람직하게는 2.5 질량 % 이상 함유시키는 것이 좋다. 또, 제조비용의 저감을 중시한다면, 그 함유량을 3.5% 이하로 제한하는 것이 좋다.

(3) 5 질량 % 이하의 Cu

Cu 첨가에 의해, 강의 열간취성을 억제하는 것이 가능하다. 한편, 상기한 시효석출강화처리를 행하는 경우, (Ni,Al)계 화합물, 특히 γ' 상(Ni₃Al)를 석출시키기 위한 핵으로서 중요한 역할을 하고, 특히, Ni 및 Al 의 함유량이 적은 경우에 효과적이다. 또, Cu 는, 용체화 상태의 피삭성 개선에도 유효하다. 또 시효석출 강화에 의한 효과를 기대하는 경우, 0.5 질량 % 이상은 함유시키도록 한다. 한편, Cu 의 함유량이 5 질량 % 를 넘으면, 열간가공성이 오히려 저하하는 일로 이어져, 경제성의 점에서도 불리하게 된다. 또, Cu 의 함유량은, 열간취성의 억제 혹은 제조비용의 저감을 중시하는 경우는, 1.7 질량 % 이하로 제한하는 것이 좋다.

(4) 3 질량 % 이하의 Al :

Al 은 탈산제로서 첨가되는데, 과잉 첨가는 경면처리를 실시했을 때의 경면마무리 처리성에도 영향을 끼친다. 그 때문에, Al 의 함유량은, 3 질량 % 이하로 제한된다. 한편, 상기한 시효석출처리를 행하는 경우는, 상기한 (Ni,Al)계 화합물의 구성원소로서 Al 은 필수의 성분으로 되고, 석출강화 효과를 충분히 달성하는데는, 최저라도 0.5 질량 % 이상은 함유시키도록 한다. 또, 이 경우의 과잉 첨가는, (Ni, Al)계 화합물의 과잉석출 혹은 조대화를 초래하여, 가공성 및 인성 등 나아가서는 생산성을 떨어뜨리는 것으로 이어진다. 특히, 인성이나 가공성을 우선하고 싶은 경우에는, 그 함유량을 1.5 질량 % 이하로 제한하는 것이 좋다.

또, 상기와 같이 Ni, Cu, Al 을 함유시키는 것에 의해, 특개소 60-67641 호 공보에 개시되어 있는 것과, 동등의 작용 및 효과를 발휘하는 것이 가능하다. 그 때문에, 본 발명의 쾌삭성 공구강에 있어서는, 상기 특개소 60-67641 호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 공구강에 대하여, 상기 공보에 개시되어 있는 것과 같은 다른 뛰어난 특성을 양호하게 유지하면서, 피삭성도 향상시킨 것과 같은 공구강으로서 이루어지는 것도 가능하다. 구체적으로는, 0.001 ~ 0.4 질량 % 의 C 와 0.5 ~ 5 질량 % 의 Cu 와, 1 ~ 5 질량 % 의 Ni 와 0.5 ~ 3 질량 %의 Al 을 함유하는 조성을 예시할 수 있다. 또, 특별히 높은 내식성이 요구되지 않는 경우는, 후술하는 Cr 의 함유율을 10 질량 % 이하로 하는 것이, 피삭성 향상을 도모하는 데에 보다 유리하게 된다.

(5) Ti 의 함유율을 WTi(질량 %), Zr 의 함유량을 WZr(질량 %)으로 하고, X(질량 %) = WTi + 0.52 WZr 이 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되는 Ti 와 Zr 의 적어도 어느 하나 :

Ti 과 Zr 은, 본 발명의 쾌삭성 공구강에 있어서 피삭성 향상효과의 중심적인 역할을 수행하는 쾌삭성부여 화합물상을 형성하는 필수적인 구성원소이다. 상기 WTi + 0.52 WZr 이 0.03 질량 % 미만에서는 쾌삭성부여 화합물상의 형성량이 불충분하게 되어, 충분한 피삭성 향상효과를 기대할 수 없게 된다. 한편, X = WTi + 0.52 WZr 이 과잉으로 되는 경우도, 이들 (Ti,Zr)이 다른 원소와 화합물을 형성하여, 역으로 피삭성이 저하하게 된다. 그 때문에, X = WTi + 0.52 WZr 은 3.5 질량 % 이하로 억제할 필요가 있다. 또, 상기 쾌삭성부여 화합물상을 구성하는 금속구성원소로서의 (Ti,Zr)의 일부가, V 으로서 치환된 상태로 형성되고 있어도 좋다. 이 경우, V 의 함유량을 WV 로 하여, X'(질량 %) = WTi + 0.52 WZr + 0.94 WV 이 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되도록 (Ti,Zr,V)을 적당히 조절하여 함유시키도록 한다.

또, 상술의 M₄Q₂C₂화합물상과 같이, 쾌삭성부여 화합물상은, 금속성분 M 에 대한 결합성분 Q 혹은 C 의 결합화합량론비가 거의 일정하고, 쾌삭성부여의 본질은, 그 화합물의 형성면적율에 의해 지배되는 사실이, 거의 경험적으로 판명되고 있다. 따라서, 상형성량을 짐작케하는 척도로의 M 이나 Q 의 함유율은, 중량함유율보다도 원자함유율을 사용하는 것이 편리한 경우가 많다. 본 명세서에서는, M 성분은, Ti 를 기준으로 한 원자군 대 함유율, 즉, 같은 원자수의 Ti 중량에 환산한 형태에서 최적의 함유율 범위를 표시하고 있다. 또, 후술하는 Q 성분은, S 를 기준으로 한 원자군 대 함유율, 즉, 같은 원자수의 S 중량에 환산한 형태에서 최적의 함유율 범위를 표시하고 있다. 예를 들면, M 성분의 경우, 상기한 바에 있어서 WZr 에 계수 0.52 를 곱하고 있는 것은, 이러한 목적을 위해서이고, 다른 부성분이 함유되는 경우에는, 동 원자수의 Ti 중량에 환산하기 위한 계수를 곱한 질량함유율의 합계가, 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되어 있는 것이 바람직하다.

(6) S 의 함유량을 WS(질량 %), Se 의 함유량을 WSe(질량 %), Te 의 함유량을 WTe(질량 %)로 하고, Y(질량 %) = WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe 가 0.01 ~ 1 질량 % 로 되도록 S 와 Se 와 Te (Q성분)에서 선택되어지는 1 종류 혹은 2 종류 이상 :

S, Se, 및 Te 는, 피삭성을 향상시키는데 유효한 원소이다. S 및 Se 를 함유시키는 것으로, 피삭성 향상에 효과가 있는 화합물(예를 들면, 상기 쾌삭성부여 화합물상, MnS 등)이 강 중에서 형성된다. 따라서, S, Se 및 Te 의 함유량은, 어느 것이나 그 효과가 명료하게 되는 0.01 질량 % 를 하한으로 한다. 그러나, 이들의 원소의 과잉첨가는, 화합물이 되지 못한 S, Se 및 Te 를 증가시킴으로 해서, 결과로서 열간가공성을 저하시킨다. 또 S, Se 및 Te 의 함유량에 대응하여 형성되는 쾌삭성부여 화합물상의 양도 증가하는데, 과도한 상기의 쾌삭성부여 화합물상의 형성은 경면성의 저하를 초래한다. 따라서 상한을 1 질량 % 로 한다. 쾌삭성부여 화합물상에 의한 피삭성향상의 효과를 충분히 얻기 위해서는, 쾌삭성부여 화합물상의 구성원소인, C, Ti, Zr, V 등의 첨가량에 대응하여, 이들 S, Se 및 Te 의 함유량을 적절하게 조절하는 것이 좋다. 쾌삭성부여 화합물상 뿐만 아니라, 다른 유화물(예를 들면 MnS, TiS)을 동시에 형성시켜 피삭성 향상의 효과를 더욱 얻으려 한다면 S, Se 및 Te 는, 필요량에 따라서 넉넉하게 첨가하는 것이 좋다. 또, Q 성분에 대해서도, 다른 부성분이 함유되는 경우에는, 동 원자수의 S 중량으로 환산하기 위한 계수를 곱한 질량함유율의 합계가, 0.01 ~ 1.0 질량 % 로 되어있는 것이 바람직하다.

상기 쾌삭성부여 화합물상은, 공구강 조직 중에서 분산형성할 수 있다. 특히, 상기하는 화합물을 공구강 조직 중에서 미세하게 분산시키는 것에 의해, 공구강의 피삭성을 더욱 높일 수 있다. 상기하는 효과를 높이는 관점에 있어서는, 쾌삭성화합물상의 상기 치수의 평균치는 1 ~ 5 ㎛ 정도인 것이 좋다.

또, 본 발명의 쾌삭성 공구강에 있어서는, 상기 공구강의 단조연신재에서, JIS : Z2202 에 규정된 3호 시험편으로서, 노치방향이 단조연신방향과 평행이 되는 T 방향 시험편과, 마찬가지로 수직이 되는 L 방향 시험편을 제작하고,

그들 시험편을 사용하여 JIS : Z2202 에 규정된 샤르피 충격시험을 행했을 때, 상기 T 방향 시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 I_T, 상기 L 방향 시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 I_L로 하고, I_T/I_L이 0.3 이상으로 된다.

상기한 쾌삭성부여 화합물상이 공구강 중에서 형성되는 것에 의해, 상기하는공구강을 압연ㆍ단조연신하여 얻어지는 단조연신강재에 있어서, 단조연신방향(L방향)과 상기 단조연신방향과 수직인 방향(T방향)과의 인성의 방향의존성이 억제되게 된다. 구체적으로는, 공구강을 압연ㆍ단조연신하여 얻어지는 단조연신강재에 있어서는, 단조연신방향인 L 방향에 대하여, 상기 단조연신방향과 수직인 T 방향의 인성치가 떨어지는 것을 억제할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기한 바와 같이 규정한 T 방향 및 L 방향의 충격치, I_T, I_L의 비 I_T/I_L의 값이, 피삭성향상원소가 첨가되어 있지 않거나, 혹은, 상기 쾌삭성부여화합물상이 형성되어있지 않은 베이스 공구강과 같은 0.3 이상이 되어있다. 또, I_T/I_L의 값은 보다 바람직하게는, 0.5 이상으로 되어 있는 것이 좋다.

여기에서, 재료의 연마표면에서 관찰되는 쾌삭성부여 화합물상의 면적율이 0.1 ~ 10 % 인 것이 좋다. 쾌삭성부여 화합물상의 형성에 의해, 피삭성향상의 효과가 얻어지기 위해서는, 연마단면 조직에 있어서 면적율에서 0.1 % 이상 포함되어 있을 필요가 있다. 그러나 너무 많아도, 피삭성 향상의 효과는 포화상태가 된다. 또, 과잉한 쾌삭성부여 화합물상의 형성은, 공구강을 압연ㆍ단조연신한 경우에, 단조연신방향(L 방향)과 수직인 방향(T 방향)의 인성치가 떨어지는 것이 눈에 띄게 되기 때문에, 연마단면 조직 중에 있어서 면적율을 10 % 이하로 한다.

이하, 본 발명의 공구강의 조성에 관하여, 더욱 부가가능한 요건에 대하여 설명한다.

(7) C 의 함유량을 WC(질량%)로 하고,

0.2 X≤Y≤X, 또,

0.07X≤WC≤0.75X 를 만족한다(이하, 조건 A 라고 한다):

피삭성 향상에 효과가 있는 쾌삭성부여 화합물상을 얻기 위해서는, 구성원소C, S, Se, Te, Ti, Zr 등의 함유량의 밸런스가 중요하게 된다. 상기 조건 A 를 만족하는 범위 내라면, 목적한 쾌삭성부여 화합물상이 과부족없이 형성되게 된다. 상기 조건 A 에 의하면, (S,Se,Te)의 함유량은, (Ti,Zr)의 함유량보다도 적게 함유하는 것이 좋다. 또, (Ti,Zr)과 함께 쾌삭성부여 화합물상을 형성하기 위해서는, (S,Se,Te)의 함유량은 0.2X≤Y를 만족하도록 함유시키는 것이 좋다. 또, 한편으로 (Ti,Zr)과 비교하여 (S,Se,Te)의 함유량이 과잉하게 되면, 예를 들면, MnS 등의 유화물이 과잉으로 형성되게 되고, 인성의 방향의존성이 현저하게 발생하는 경우도 있다. 따라서, Y≤X로 하는 것이 좋다.

또, 탄소의 함유량은, 쾌삭성부여 화합물상을 구성하는데 최저 한도로 필요한 양을 함유시킴과 함께, 공구강으로서의 경도 및 담금질성 등도 고려하여, 0.07X≤WC 로 되도록 한다. 또, (Ti,Zr)의 함유량과 비교하여 과잉으로 탄소가 함유되면, 쾌삭성부여 화합물상의 형성에 기여하지 않는 잔여의 탄소성분이 다른 원소와 화합물을 형성하고, 역으로 피삭성을 떨어뜨리는 경우도 있을 수 있다. 그 때문에, WC≤0.75X 로 된다.

또, 보다 바람직하게는,

0.2X≤Y≤0.67X, 또,

0.07X≤WC≤0.5X를 만족하도록 하는 것이 좋다(이하, 조건 B 라고 한다). 이와 같이 구성원소 C, S, Se, Te, Ti 및 Zr 의 함유량을 억제하는 것에 의해, 피삭성향상 및 인성의 방향의존성의 억제로, 보다 적합한 양의 쾌삭성부여 화합물상을 형성하는 것이 가능하다. 또, 쾌삭성부여 화합물상에 V 이 형성되는 경우에 있어서는, 상술의 X 를 X' = WTi + 0.52 WZr + 0.94 WV 으로 치환하여, 상기 조건 A, 혹은 조건 B 를 만족하도록,(Ti,Zr,V)의 함유량을 각각 억제하는 것이 좋다.

(8) 2 질량 % 이하의 Si :

Si는, 탈산제로서 함유시킬 수 있다. 그러나, 과도하게 함유시키면, 인성이 저하하는 경우도 있다. 그 때문에, 그 함유량을 2 질량 % 이하로 제한하는 것이 좋다. 한편, 고용화열처리 후의 경도를 높이는 데에도 필요하고, 경도 확보를 위해서 적극 첨가하는(예를 들면 1 질량 % 정도까지) 경우도 있다. 고용화열처리 후의 경도를 높이는 효과를 기대하는 경우는, 0.1 질량 % 이상 함유시키는 것이 좋다.

(9) 3 질량 % 이하의 Mn :

담금질성을 향상시키고, 또 경도 향상을 꾀하는 데에도 유효하다. 단 너무 많으면, 쾌삭성부여 화합물상의 형성을 저해하는 일이 있기 때문에, 경도가 얻어지는 한 낮은 양으로 하는 편이 좋다. 단, 쾌삭성부여 화합물상 뿐만 아니라, 피삭성향상을 얻기 위해서, MnS 를 이용하는 경우는, 오히려 많이 첨가하는 편이 좋다. 이 경우, 기계적 특성치(강도나 인성치)의 이방성이나 경면성 혹은 내식성 등의 밸런스를 고려하여, 최적의 첨가량을 정한다. 또, Mn 의 과도한 함유는, MnS 의 과잉형성을 초래하여, S 의 부족에 의해 쾌삭성부여 화합물상이 충분히 얻어지지 않는 한편, 상기한 인성의 방향의존성이 현저해지거나 하기 때문에, 그 함유량을 3 질량 % 이하로 한다. 또, Mn 은, 정련 시에 있어서 탈산원소로서도 유용하고, 불가피하게 함유하는 일이 있다.

(10) 22 질량 % 이하의 Cr :

Cr 은 담금질성을 향상시키고, 또, 경도를 향상시키는 효과를 가진다. 그러나, 과도하게 함유시키면, Cr 탄화물이 형성되어, 쾌삭성부여 화합물상의 형성을 저해함과 동시에, 피삭성을 저하시키는 원인이 되기 때문에, 그 함유량을 22 질량 % 이하로 제한하는 것이 좋다. 또, 경도의 향상의 관점에서는, 0.1 질량 % 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 내식성향상 효과를 기대하는 경우는, 12 질량 % 이상의 첨가가 바람직하다(즉, Cr 의 함유율을 10 ~ 22 질량 % 로 하는 것이 좋다).

(11) Mo 의 함유량을 WMo(질량 %)로 하고, W 의 함유량을 WW(질량 %)로 하고, WMo + 0.5 WW 가 4 질량 % 이하 :

Mo 및 W 은, 담금질성을 향상시키고, 또, 탄화물형성에 의해 매트릭스의 강화 및 내마모성 향상의 효과를 가진다. 그러나, 과도하게 함유시키면, 인성이 떨어지기 때문에, 그 함유량을 상기 WMo + 0.5 WW 의 값에서 4 질량 % 이하로 제한하는 것이 좋다. 또, 상기 효과를 현저하게 얻는 데는, 0.1 질량 % 이상 함유시키는 것이 좋다.

(13) 2 질량 % 이하의 Co, 1 질량 % 이하의 Nb 및 1 질량 % 이하의 V 에서 선택되는 1 종류 또는 2 종류 이상 :

어느 원소라도, 강 중에서 세밀하게 분산하고, 인성을 향상시킨다. 또, V 은 쾌삭성부여 화합물상의 구성원소의 하나로 될 수 있다. 현저한 효과를 얻기 위해서는, Co 는 0.001 질량 % 이상, Nb 는 0.01 질량 % 이상, V 은 0.01 질량 % 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 이들 원소의 과도한 함유는 바람직하지 않은 탄화물의 형성에 의해 피삭성 향상의 효과를 저하시키는 경우가 있고, 그 함유량을 각각, Co : 2 질량 % 이하, Nb 및 V : 1 질량 % 이하로 하는 것이 좋다.

(12) N : 0.04 질량 % 이하, O : 0.03 질량 % 이하 :

쾌삭성부여 화합물상의 구성원소인 Ti, Zr 혹은 V 이나, 다른 원소 Al 등과 결합하여 질화물, 산화물을 형성한다. 이들의 질화물, 탄화물은, 경질이며, 때로는 조대하게 되는 일이 있고, 특히 피삭성의 저하를 초래하는 원인이 된다. 따라서, 그 함유량을 아주 낮게 제한하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 각각 N : 0.04 질량 % 이하, O : 0.03 질량 % 이하로 제한하는 것이 좋다. 또, 제조 비용과 적절하게 조화시키는 문제가 있으나, 바람직하게는, N : 0.01 질량 % 이하, O : 0.01 질량 % 이하로 하는 것이 좋다.

(13) 0.005 질량 % 이하의 Ca :

열간가공성의 향상에 유효한 원소이다. 또, 유화물이나 산화물의 형성에 의해 피삭성 향상에도 기여한다. 또, 소량의 첨가에 의해, MnS 등의 개재물의 길이를 단축할 수 있어, 경면성의 향상에도 효과가 있다. 현저한 효과를 얻기 위해서는 0.0005 질량 % 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, 과도한 첨가는 효과의 포화나 강도 혹은 내식성의 저하를 초래하기 때문에, 상한을 0.005 질량 % 로 한다.

(14) 0.2 질량 % 이하의 Pb 및/또는 0.2 질량 % 이하의 Bi

강 중에서 분산하여, 피삭성을 더욱 높이는 효과를 가진다. 현저한 효과를 얻는 데는 각각의 적어도 어느 하나를 0.01 질량 % 이상 첨가하는 것이 좋다. 단, 과도한 첨가는 열간가공성의 저하를 초래하기 때문에, 각각 상한을 상기와 같이 정한다.

(15) 0.05 질량 % 이하의 Ta

미세한 탄화물을 형성하고, 강의 결정입자 미세화, 나아가서는 인성의 향상에 기여한다. 현저한 효과를 얻는 데는 0.01 질량 % 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, 과도한 첨가는 효과의 포화를 초래하고, 또 인성저하 등으로 이어지는 경우도 있기 때문에, 상한을 상기와 같이 정한다.

(16) 0.01 질량 % 이하의 B

담금질성의 향상에 기여한다. 현저한 효과를 얻는 데는 0.0015 질량 % 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, 과도한 열간가공성이나 인성의 저하를 초래하기 때문에, 상한을 상기와 같이 정한다. 또, 가장 바람직하게는, 담금질성의 향상 효과가 가장 큰 0.0025 질량 % 정도의 첨가가 좋다.

(17) 0.5 질량 % 이하의 희토류 원소

O 나 P 등의 불순물을 고정하고, 매트릭스의 청정도를 높이고, 인성을 향상시키는 효과를 가진다. 현저한 효과를 얻는데는 0.1 질량 % 이상 첨가하는 것이 좋다. 한편, 과도한 첨가는 기지의 하자발생을 초래하기 때문에, 상한을 상기와 같이 정한다. 또, 희토류 원소는, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 에서 선택되어지는 1 종류 혹은 2 종류 이상의 원소이다.

본 발명의 쾌삭성공구강은, 플라스틱의 성형용 금형소재로서 적합하게 사용할 수 있다. 플라스틱의 성형용 금형에 있어서는, 최근에, 상품개발의 스피드가 높아지고 있고, 출하 전에 열처리를 실시하는 경우가 많다. 그 때문에, 금형으로서의상품형상으로 절삭가공할 때에, 피삭성이 문제가 되고 있었다. 그 때문에 플라스틱형성용의 금형에 본 발명의 쾌삭성 공구강을 적용함으로 인해, 금형으로서의 제품형상에 가공할 때에, 절삭가공이 용이하게 행하여짐으로 해서, 생산성이 향상하게 된다.

구체적으로는, 본 발명의 공구강은, 특히, 내식성 혹은 내청성(녹방지성)이 기대되는 플라스틱성형 금형(예를 들면, 수공(水孔)이 있는 금형 등), 염화비닐성형용 금형(전화기몸체, 낙수받이, 그 외 용기류), 할로겐계 가스를 함유한 분위기 아래에서 사용되는 금형, 내식성이 요구되는 치공구류(예를 들면, 바이스류), 내식ㆍ경면ㆍ고경도용 플라스틱성형 금형, 광학렌즈용성형 금형, 의료기기용성형 금형, 화장용품성형용 금형, 정밀성형품(메인티넌스프리 모형, 수판, 페트병성형 모형, 고무성형용 금형류), IC 봉지(封止)형, 광디스크성형용 금형, 도광판 혹은 반사판의 구성재료 자체 혹은 그 성형용 금형재료 등에 사용가능하다.

상기 본 발명의 제 1 및 제 2 에 관계하는 쾌삭성공구강은 쾌삭성부여 화합물상에 의해, Pb 등을 적극 함유시키지 않아도 충분한 쾌삭성이 실현하기 때문에, Pb 등을 첨가를 행하지 않았을 경우는 종래의 공구강과 같이 환경문제에 대한 염려도 없어진다.

실시예

본 발명의 제 1 에 관계하는 쾌삭성공구강 효과를 확인하기 위해서, 이하의 실험을 행하였다.

(실시예1)

상기 ①에 상당하는 조성의 합금으로서, 표 2 및 표 3 에 나타나는 각각 의 합금(베이스 조성의 분류는 표 4 의 비고란에 나타냄)을, 진공유도로에서 150 ㎏ 잉곳의 형으로 용제ㆍ주조하였다. 얻어진 잉곳은, 1200 ℃ 에서 열간단조하는 것에 의해 두께 60 ㎜, 폭 65 ㎜ 의 강편으로 하였다. 얻어진 강편은, 870 ℃ 에서 5 시간 유지한 후 15 ℃/h 의 조건에서 냉각하는 것에 의해 어닐링 처리하였다.

어닐링 상태의 강편으로부터, 샤르피 충격시험편(JIS : Z2202에서 규정된 3 호 시험편(소위 2 ㎜U 노치를 가지는 것))소재와, 피삭성시험편 소재(치수 : 높이 55 ㎜, 폭 60 ㎜, 길이 200 ㎜ 의 직방체상)를 각각 잘라내었다. 또, 샤르피 충격시험편은, 노치방향이 열간단조의 단신방향과 평행이 되는 T 방향 시험편과, 마찬가지로 수직이 되는 L 방향 시험편과의 2 종류를 1 조로 하여 제작하였다. 또, 상기 피삭성시험편 소재 1 개를 사용하여, 그 표면을 마무리가공하여 어닐링 피삭성시험편으로 하였다.

다음으로, 샤르피충격시험편 소재 및 피삭성시험편 소재의 하나를, 표 1에 나타나는 베이스조성 마다에 일정 조건에서 어닐링 혹은 담금질과 템퍼링처리를 행하여, 더욱 표면을 마무리가공하여 최종적인 샤르피 충격시험편 및 담금질과 템퍼링(S55C를 베이스 조성으로 하는 것만 어닐링한다)피삭성시험편으로 하였다. 또, 이 중에 피삭성시험편 소재를 사용하여 JIS : Z2245 에 규정된 방법에 의해 록웰 C스케일 경도(S55C만 JIS : Z2246에 규정된 쇼어경도)를 측정하였다.

표 1

그리고, 샤르피 충격시험편을 사용하여, JIS : Z2242 에 규정된 샤르피 충격시험을 행함과 함께, 노치방향이 단조연신방향과 평행이 되는 T 방향시험편과, 마찬가지로 수직이 되는 L 방향시험편과의 쌍방에 대해 시험을 행하였을 때에, T 방향시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 IT, L 방향시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 IL 로 하여, IT/IL(T/L)을 구하였다. 또, 어닐링 피삭성시험편(SA) 및 담금질과 템퍼링 피삭성시험편(HT)을 사용하여, 각각 이하의 조건에서 피삭성시험을 행하였다. 즉, 어닐링재, 담금질과 템퍼링재와 함께, 피삭성은 초경엔드밀에서 절삭을 행하여, 피하는 면 마모폭이 0.3 ㎜ 가 될 때까지의 절삭길이를 측정하여, 피삭성을 평가한다. 또, 결과는, 종래 강의 절삭길이를 100으로 하여 상대적으로 표시한다. 시험 조건은, 단일 칼날의 초경엔드밀에서 절삭폭을 1 ㎜, 절삭 깊이를 3 ㎜, 절삭속도를 50 m/min, 피삭재의 급송량을 0.05 ㎜/도(刃) 로하여, 절삭유를 사용한 습식절삭에 따라 행하였다.

또, 시험 후의 샤르피 충격시험편의 표면을 경면연마 후, 그 표면에서 SEM 관찰 및 EPMA 면 분석을 행하여, TICS 의 형성면적율을 구하였다. 또, TICS 의 구조를 X 선 회절에 의해 조사한 바, 상기한 M₄Q₂C₂화합물상이 주체로 되어 있는 것이 밝혀졌다. 이상의 결과를 표 4 에 나타낸다.

표 2

표 3

표 4

이 결과로부터도 밝혀진 바와 같이, 같은 베이스조성을 가지고 있는 합금끼리에 있어서, 본 발명의 조성을 충족하는 것은, 어닐링 혹은 담금질과 템퍼링(혹은 노멀라이징)중의 어느 상태에 있어서도, 피삭성이 뛰어나고, 또 T 방향과 L 방향의 샤르피 충격치의 차도 적고, 이방성이 개선되는 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

상기 ② 에 해당하는 조성의 합금으로서, 표 5 및 표 6 에 나타나는 각각의 합금(베이스 조성의 분류는 표 7 의 비고란에 표시함)을, 실시예 1과 마찬가지로 용제ㆍ주조하였다. 얻어진 잉곳은, 실시예 1 과 같은 조건에서 열간단조하는 것에 의해 강철편으로 하고, 다시 어닐링처리하였다. 그, 어닐링 강철편에서, 실시예 1과 같은 샤르피충격시험편 소재와, 피삭성시험편 소재를 각각 잘라내었다. 또, 상기 피삭성시험편소재의 하나를 사용하고 그 표면을 마무리가공하여 어닐링 피삭성시험편으로 하였다. 다음으로, 샤르피충격시험편 소재 및 피삭성시험편 소재의 하나를, 표 1 에 표시하는 베이스 조성마다에 일정의 조건으로 담금질과 템퍼링처리를 행하고, 다시 표면을 마무리 가공하여 최종적인 샤르피충격시험편 및 담금질과 템퍼링 피삭성시험편으로 하였다. 그리고, 실시예 1 과 마찬가지로, 록웰 C 스케일 경도측정, 샤르피 충격시험 및 피삭성시험을 행하였다. 또, 시험 후의 샤르피 충격시험편의 표면을 경면연마 후, 그 표면에 SEM 관측 및 EPMA 면 분석을 행하고, TICS 의 형성면적율을 구하였다. 또, TICS 의 구조를 X 선 회절에 의해 조사한 바, 상기한 M₄Q₂C₂화합물상이 주체로 되어있는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 표 7에 표시한다.

표 5

표 6

표 7

이 결과로부터도 분명한 바와 같이, 같은 베이스조성을 가지고 있는 합금끼리에 있어서, 본 발명의 조성을 충족하는 것은, 어닐링 혹은 담금질과 템퍼링(혹은 노멀라이징)중의 어느 상태에 있어서도, 피삭성이 뛰어나고, 또 T 방향과 L 방향의 샤르피 충격치의 차도 적고, 이방성이 개선되는 것을 알 수 있다.

(실시예 3)

상기 ③ 에 해당하는 조성의 합금으로서, 표 8 및 표 9 에 나타나는 각각의 합금(베이스 조성의 분류는 표 10 의 비고란에 표시함)을, 실시예 1 과 마찬가지로 용제ㆍ주조하였다. 얻어진 잉곳은, 실시예 1 과 같은 조건에서 열간단조하는 것에 의해 강철편으로 하고, 다시 어닐링처리하였다. 그, 어닐링 강철편에서, 샤르피충격시험편 소재(3호시험편을 대신하여 10 ㎜R 노치를 가진 시험편으로 한 이 외, 실시예 1 과 같음)와, 피삭성시험편 소재를 각각 잘라내었다. 또, 상기 피삭성시험편 소재 1 개를 사용하여, 그 표면을 마무리가공하여 어닐링 피삭성시험편으로 하였다. 다음으로, 샤르피충격시험편 소재 및 피삭성시험편 소재의 하나를 표 1 에 나타나는 베이스조성마다에 일정의 조건에서 담금질과 템퍼링처리를 행하고, 다시 표면을 마무리가공하여 최종적인 샤르피 충격시험편 및 담금질과 템퍼링시험편으로 하였다. 그리고, 실시예 1 과 마찬가지로, 록웰 C 스케일 경도측정, 샤르피 충격시험 및 피삭성시험을 행하였다. 또, 시험 후의 샤르피 충격시험편의 표면을 경면연마 후, 그 표면에 SEM 관측 및 EPMA 면 분석을 행하고, TICS 의 형성면적율을 구하였다. 또, TICS 의 구조를 X 선 회절에 의해 조사한 바, 상기한 M₄Q₂C₂화합물상이 주체로 되어있는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 표 10 에 표시한다.

표 8

표 9

표 10

이 결과로부터도 밝혀진 바와 같이, 같은 베이스조성을 가지고 있는 합금끼리에 있어서, 본 발명의 조성을 충족하는 것은, 어닐링 혹은 담금질과 템퍼링(혹은 노멀라이징) 중의 어느 상태에 있어서도, 피삭성이 뛰어나고, 또 T 방향과 L 방향의 샤르피 충격치의 차도 적고, 이방성이 개선되는 것을 알 수 있다.

(실시예 4)

상기 ④ 에 해당하는 조성의 합금으로서, 표 11 및 표 12 에 나타나는 각각의 합금(베이스 조성의 분류는 표 13 의 비고란에 표시함)을, 실시예 1 과 마찬가지로 용제ㆍ주조하였다. 얻어진 잉곳은, 실시예 1 과 같은 조건에서 열간단조하는 것에 의해 강철편으로 하고, 다시 어닐링처리하였다. 그, 어닐링 강철편에서, 샤르피충격시험편 소재(3호시험편을 대신하여 10 ㎜R 눈금를 가진 시험편으로 한 이외, 실시예 1과 같음)와, 피삭성시험편 소재를 각각 잘라내었다. 또, 상기 피삭성시험편 소재 1개를 사용하여, 그 표면을 마무리가공하여 어닐링 피삭성시험편으로 하였다. 다음으로, 샤르피충격시험편 소재 및 피삭성시험편 소재의 하나를, 표 1에 표시하는 베이스조성마다에 일정의 조건에서 담금질과 템퍼링처리를 행하고, 다시 표면을 마무리가공하여 최종적인 샤르피 충격시험편 및 담금질과 템퍼링시험편으로 하였다. 그리고, 실시예 1 과 마찬가지로, 록웰 C 스케일 경도측정, 샤르피 충격시험 및 피삭성시험을 행하였다. 또, 시험 후의 샤르피 충격시험편의 표면을 경면연마 후, 그 표면에 SEM 관측 및 EPMA 면 분석을 행하고, TICS 의 형성면적율을 구하였다. 또, TICS 의 구조를 X 선 회절에 의해 조사한 바, 상기한 M₄Q₂C₂화합물상이 주체로 되어있는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 표 13 에 표시한다.

표 11

표 12

표 13

이 결과로부터도 밝혀진 바와 같이, 같은 베이스조성을 가지고 있는 합금끼리에 있어서, 본 발명의 조성을 충족하는 것은, 어닐링 혹은 담금질과 템퍼링(혹은 구워서 균일하게 하는 것)중의 어느 상태에 있어서도, 피삭성이 뛰어나고, 또 T 방향과 L 방향의 샤르피 충격치의 차도 적고, 이방성이 개선되는 것을 알 수 있다.

(실시예 5)

상기 ⑤ 에 해당하는 조성의 합금으로서, 표 14 및 표 15 에 나타나는 각각의 합금(베이스 조성의 분류는 표 16 의 비고란에 표시함)을, 실시예 1 과 마찬가지로 용제ㆍ주조하였다. 얻어진 잉곳은, 실시예 1과 같은 조건에서 열간단조하는 것에 의해 강철편으로 하고, 다시 어닐링처리하였다. 그, 어닐링 강철편에서, 실시예 1과 같은 샤르피충격시험편 소재(치수: 3 ㎜ ×5 ㎜ ×35 ㎜)와, 실시예 1 과 같은 피삭성시험편 소재를 각각 잘라내었다. 또, 항절(抗折)시험편 소재는, 길쭉한방향으로 단조연신방향을 일치시킨 시험편(L 방향시험편)과 같은 두께방향으로 일치시킨 시험편(T 방향시험편)을 1 조로 하여 제작하고 있다. 또, 상기 피삭성시험편 소재 1 개를 사용하여, 그 표면을 마무리가공하여 어닐링 피삭성시험편으로 하였다. 다음으로, 항절시험편 소재 및 피삭성시험편 소재의 하나를, 표 1 에 나타나는 베이스조성 마다에 일정의 조건에서 담금질과 템퍼링처리를 행하고, 다시 표면을 마무리가공하여 최종적인 항절시험편 및 담금질과 템퍼링시험편으로 하였다. 그리고, 실시예 1 과 마찬가지로, 록웰 C 스케일 경도측정 및 피삭성시험을 행하였다. 한편, 또 항절시험편을 사용하여, 스팬길이 30 ㎜ 의 3 점커브 항절시험을 행하여, T 방향시험편에 대하여 얻어지는 항절력을 PT, L 방향 시험편에 대하여 얻어지는 항절력을 PL 로 하고, PT/PL(T/L)을 구했다. 또, 시험 후의 항절시험편의 표면을 경면연마 후, 그 표면에 SEM 관측 및 EPMA면 분석을 행하고, TICS의 형성면적율을 구하였다. 또, TICS 의 구조를 X 선 회절에 의해 조사한 바, 상기한 M₄Q₂C₂화합물상이 주체로 되어있는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 표 16 에 표시한다.

표 14

표 15

표 16

이 결과로부터도 밝혀진 바와 같이, 같은 베이스조성을 가지고 있는 합금끼리에 있어서, 본 발명의 조성을 충족하는 것은, 어닐링 혹은 담금질과 템퍼링(혹은 노멀라이징)중의 어느 상태에 있어서도, 피삭성이 뛰어나고, 또 T 방향과 L 방향의 샤르피충격치의 차이도 적어지고 이방성이 개선된 것을 알 수 있다.

(실시예 6)

표 17 에 나타나는 화학성분의 발명강 및 비교강의 150 ㎏ 강괴를 고주파유도로에서 용제하였다. 이것을 1200 ℃ 에서 가열 유지한 후, 열간단조에 의해 60 ㎜ ×60 ㎜ 의 각봉으로 가공하였다. 이것을 가열처리하고, 표면경도(C 스케일의 록웰 경도) HRC40 ±3 을 얻도록, 870℃, 900℃, 935℃ 어느 하나의 적정온도에서 100 분 가열 후, 충풍(衝風)냉각(고용화처리)하고, 그 후, 500℃, 520℃, 540℃ 의어느 하나의 적정온도에서 5 시간 가열 후, 공냉(시효석출 강화처리)하였다.

표 17

본 발명강의 주요한 개재물은, (Ti,Zr,V)₄, (S,Se,Te)₂C₂의 화합물이었으나, (Ti,Zr,V)S 나 (Ti,Zr,V)S₃, (Ti,Zr,V)_0.81S 라는 (Ti,Zr,V)계 유화물이나, (Ti,Zr, V)C 인 (Ti,Zr,V)계 탄화물이나, Mn 이 비교적으로 많이 함유되어 있는 것에 따라서는 MnS 가 동시에 인정된다.

개재물의 확인 방법은, 이하의 방법에 의한다.

각 각봉으로부터, 적량의 시험편을 잘라내고, 이것을 테트라메틸암모니움크로라이드와 10% 아세틸아세톤을 함유하는 메타놀 용제를 전해질로서 사용하는 것에 의해, 금속 매트릭스부분을 전해한다. 그리고, 용해 후의 전해액을 여과하고, 공구강 중에서 함유되어 있었던 불용의 화합물을 추출하여 건조 후, X 선 회절 디플랙트메터법에 의해 분석하고, 그 회절 프로필의 출현 피크에서 화합물의 특정을 실시하였다. 도 1 에 발명강 No.6 의 디플랙트메터법에 의해 X 선 회절 프로필을 나타내고 있고, 도 2 는 동 발명강 No.6 과 비교강 No.4 의 강표면의 광학현미경 관찰상(배율 400배)을 나타내고 있다. 비교강 No.4 는, 피삭성향상을 위해서 MnS 를 강 중에 형성시킨 것이다. 발명강 No.6 의 관찰상에는, 약 구형의 쾌삭성부여 화합물상이 관찰되고 있다. 또, 비교강 No.4 의 관찰상에 있어서는, 단조연신방향으로 신장한 형상의 MnS 가 관찰되고 있다.

또, 강재 조직 중의 화합물 입자의 조성은, 별도 EPMA 에 의해 분석을 실시하였다. 이차원 매핑으로부터, X 선 회절에서 동정된 화합물에 대한 조성의 화합물이 형성되어 있는 것을 확인하였다. 또, 비교적으로 V 이 많이 함유되어 있는 발명강 No.12 에 있어서, 그 연마단면에 있어서, EPMA 에 의한 분석을 행한 바, 전계액에 불용의 화합물에, 금속원소성분으로서 주성분으로서의 Ti 와 함께 V 도 함유되어 있는 것을 확인하였다.

상기의 각 시험품에 대하여, 이하의 실험을 행하였다

1. 피삭성 평가

피삭성의 평가는, 피절삭가공 시의 가공마모량에 의해 평가한다. 절삭공구는 2 매의 칼날 Φ10 ㎜ 의 하이스ㆍ엔드밀을 사용하여, 두께 5 ㎜ 의 홈 가공, 절삭속도 25 ㎜/min, 급송속도 0.02 ㎜/인(刃), 건식의 조건에서 절삭길이 4000 ㎜ 시에서의 엔드밀 공구의 횡측 배출면의 평균마모폭(Vbave(mm))을 측정하였다. 또 피삭재는, 어느 강이라도 열처리를 하고, C 스케일의 록웰 경도에서, HRC 40 ±3 이내로 조정되는 것을 사용하였다. 이 마모량은, 피삭성 향상 원소가 첨가되어 있지 않고, 쾌삭성부여 화합물상의 형성도 되어있지 않은 비교강 No.1 을 기준으로 하여80 % 이하의 마모량으로 억제되는 것은, 피삭성이 양호한 것으로 판단하였다.

2. 인성평가

인성의 평가는, 샤르피 충격시험(JIS : Z2242 기재)에 의해 실시하였다. 시험편은, 각봉의 T 방향과 L 방향에서 이른바, 2 ㎜U 노치시험편(JIS : Z2202 기재 3호 시험편)을 제작하였다. 그리고, 샤르피 충격시험편을 사용하여, JIS ; Z 2242 에 규정된 샤르피 충격시험을 행함과 함께, 노치방향이 단조연신방향과 평행으로 되는 T 방향시험편과, 마찬가지로 수직으로 되는 L 방향시험편과의 쌍방에 대하여 시험을 행하였을 때, T 방향시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 I_T, L 방향시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 I_L로 하여 I_T/I_L(T/L)을 구하였다. 시험편 경도는, 열처리에 의해 C 스케일의 록웰 경도 HRC 40±3 이내에 조정한 것을 사용하였다. 이 I_T/I_L(T/L)은 비교강 No.4 의 MnS 이용강재 대비로, 값이 큰 것은 T방향의 열화(劣化)가 적어진다고 판단하게 된다. 표 18 에 결과를 표시한다.

표 18

표 18 에 의해, 비교강 No.1의 피삭성기준에 대하여, 피삭성 향상원소를 첨가하지 않은 비교강 No.2 는, 개략 동등한 피삭성능이지만, 발명강이나 종래의 피삭성향상원소를 첨가한 비교강 No.3, 4 는 마모량이 80 % 이하로 되고 피삭성이 양호하게 되어있다. 그러나, 비교강 No.3, 4 는, MnS 이용 때문에, 샤르피 충격치에서 본 I_T/I_L비는, 0.3 이하로 되고 T 방향의 인성의 떨어짐이 격하다. 발명강은, 피삭성이 양호하고, 또, I_T/I_L비도 0.3 이상이 얻어져, 인성치의 떨어짐은 억제되고 있다. 또, 조건 A 를 만족하는 발명강 No.1 ~ 5 는, 조건식 A 를 만족하지 않는 발명강 No.16, 17 보다도, 피삭성이 뛰어나다. 또, 조건 A 만을 만족하는 발명강 No.1 ~ 5 보다도, 조건 B 도 만족하는 발명강 No. 6 ~ 15 쪽이 피삭성이 더욱 양호하게 되어있다.

(실시예 7)

표 19 / 표 20(그룹 A), 표 22/ 표 23(그룹 B), 표 25/ 표26(그룹 C)에 도시하는 화학성분의 발명강 및 비교강의 150 ㎏ 강괴를 고주파유도로에서 용제하고, 실시예 1 과 같은 단조/어닐링 처리를 행하여, 그 어닐링재로부터, 피삭성평가시험편(실시예 1와 같음), 인성평가(샤르피 충격시험)시험편(실시예 1과 같음), 경면성평가시험편(세로 60 ㎜, 가로 55 ㎜, 두께 15 ㎜의 각판 형상), 염수분무시험편(세로 55 ㎜, 가로 80 ㎜, 두께 1 ㎜ 의 각판 형상)으로 가공하였다.

표 19

표 20

표 21

표 22

표 23

표 24

표 25

표 26

표 27

이들 시험편을 사용하여, 이하의 각 평가시험을 행하였다.

1. 피삭성평가

시험편으로서는, 이 가공 후, 다시 어닐링처리한 것을, 어닐링(SA) 후, 피삭성평가시험편으로 하고, 한편, 각 그룹의 강재 마다에, 표 28 에 도시하는 조건에서 경화열처리를 행하고, 경화열처리(HT) 후의 피삭성평가시험편으로 하였다. 피삭성의 평가는, 피절삭가공 시의 공구마모량에 의해 평가한다. 절삭공구는, 2 매칼날φ10 ㎜ 의 하이스ㆍ엔드밀을 사용하여, 깊이 5 ㎜ 의 홈 가공, 절삭속도 25 ㎜/min, 급송속도 0.02 ㎜/칼날, 건식의 조건에서 엔드밀공구 측배출 면의 평균마모폭(Vbave(㎜))이 0.3 ㎜ 로 되는 절삭거리에 의해 평가한다. 또, 절삭거리는, 피삭성 향상원소가 첨가되어 있지 않고, 쾌삭성부여 화합물상의 형성도 되어 있지 않은 종래 강을 기준으로 하여, 결과를 표 21, 표 24, 표 27 에 상대치로서 표시하고 있다.

표 28

2. 인성평가

표 22 의 경화열처리를 행한 것에 대해, 샤르피 충격시험에 의해, 실시예 1과 같은 평가를 행하였다. 결과를 표 21, 표 24, 표 27 에 표시하고 있다.

3. 경면성평가

다이아몬드 회전지석에 의한 기계연마에 의해, 지석순서를 #150→#400→#800→#1500→#3000 순으로 세밀하게 해서 경면연마를 행하고, JIS : B 0601(1994)에 규정된 방법에 의해, 연마면 상에 임의로 선택한 5 곳의 기준길이 15 ㎜ 에 표면조도 측정을 행하고, 산술평균 조도 Ra 를 상기 5 곳의 평균치로서 구하였다. 결과를 표 21, 표 24, 표 27 에 표시하고 있다.

4. 염수분무시험

JIS : Z2371(1994)에 규정한 방법에 의해 실시. 시험 후, 부식면적율에 의해, 이하의 4 단계로 평가하였다. A : 부식하지 않음, B : 부식이 보여졌으나 5 % 미만, C : 5 % 이상 20 % 이하, D : 20 % 초과. 결과를 표 21, 표 24, 표 27 에 표시하고 있다.

상기 결과에 의하면, 본 발명강은, 발명 외의 쾌삭강(각 표에 비교강이라고표시)과 비교하여, 피삭성, 인성(특히 방향성) 및 경면성의 모든 면에 있어서 양호한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 적량의 Cr 을 첨가하는 것에 의해, 염수분무시험에 있어서 내식성도 양호하게 확보할 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims

주성분으로서의 Fe 와, 0.1 ~ 2.5 질량 % 의 C 를 함유하고, Ti 의 함유율을 WTi(질량 %), Zr 의 함유율을 WZr(질량 %)로 하고,

WTi + 0.52 WZr 이 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되도록, Ti 및/또는 Zr 을 함유하고,

S 의 함유율을 WS(질량 %), Se 의 함유율을 WSe(질량 %), Te 의 함유율을 WTe(질량 %)로 하고,

WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe 가 0.01 ~ 1.0 질량 % 로 되고, 또, (WTi + 0.52 WZr) / (WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe)가 1 ~ 4,

로 되도록 S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하고,

또한, Ti 및/또는 Zr 을 금속원소성분의 주성분으로 하고, 상기 금속원소성분과의 결합성분으로서 C 를 필수로 하고, S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여화합물상이, 단면에 있어서 면적율에서 0.1 ~ 10 % 의 범위에서 조직 중에서 분산형성 되어있는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항에 있어서, 상기 쾌삭성부여 화합물상은, 조성식 M₄Q₂C₂(단, M 은 Ti 및/또는 Zr 을 주성분으로 하는 금속원소성분, Q 는 S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나)로서 표시되는 화합물상을 주체로 하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항 또는 2 항에 있어서, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 2.5 질량 % 이하의 Ni, 17 질량 % 이하의 Cr, Mo + 0.5 W 가 12 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 또는 6 질량 % 이하의 V, 15.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 어느 한 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항 내지 3 항 기재의 어느 한 항에 있어서, Si 함유량이 2.0 질량 % 이하, Al 함유량이 0.1 질량 % 이하 및 N 함유량이 0.040 질량 % 이하인 청구항 1 내지 3 의 어느 한 항에 기재된 쾌삭성 공구강.
제 1 항 내지 4 항 기재의 어느 한 항에 있어서, 0.0050 질량 % 이하의 Ca, 0.2 질량 이하의 Pb, 0.2 질량 % 이하의 Bi, 및 Nb + 0.5 Ta의 합계가 0.05 질량 % 이하로 되는 Nb 및/또는 Ta, 및 0.50 질량 % 이하의 희토류 금속원소의 한 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항 내지 5 항 기재의 어느 한 항에 있어서,

C 를 0.1 ~ 0.6 질량 % 함유하고,

2.0 질량 % 이하의 Mn, 1.0 질량 % 이하의 Ni, 3 질량 % 이하의 Cr, Mo + 0.5 W 의 합계가 1.0 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 0.5 질량 % 이하의 V 및 1.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로하는 쾌삭성 공구강.
제 6 항에 있어서, 플라스틱 성형 금형용 소재로서 사용되는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항 내지 5 항 기재의 어느 한 항에 있어서,

C를 0.2 ~ 0.6 질량 % 함유하고,

0.3 ~ 7 질량 % 의 필수성분으로서의 Cr, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 2.5 질량 % 이하의 Ni, Mo + 0.5 W의 합계가 4.0 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 2 질량 % 이하의 V 및 5.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 10 항에 있어서, 열간금형용 소재로서 사용되어지는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항 내지 5 항 기재의 어느 한 항에 있어서,

C 를 0.3 ~ 1.8 질량 % 함유하고,

4 질량 % 이하의 Cr, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 2.5 질량 % 이하의 Ni, Mo + 0.5 W 의 합계가 2.5 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 1 질량 % 이하의 V 및 1.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는쾌삭성 공구강.
제 10 항에 있어서, 냉간금형용 소재, 절삭공구용 소재, 또는 내충격공구용 소재로서 사용되어지는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항 내지 5 항 기재의 어느 한 항에 있어서,

C 를 0.5 ~ 2.5 질량 % 함유하고,

4 ~ 17 질량 % 의 필수성분으로서의 Cr, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 1.0 질량 % 이하의 Ni, Mo + 0.5 W 의 합계가 1.5 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W, 1 질량 % 이하의 V 및 1.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 1 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 12 항에 있어서, 냉간금형용 소재로서 사용되어지는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 1 항 내지 5 항 기재의 어느 한 항에 있어서,

C 를 0.5 ~ 2.0 질량 % 함유하고,

3 ~ 7 질량 % 의 필수성분으로서의 Cr, Mo + 0.5 W 의 합계가 4 ~ 12 질량 % 이하로 되는 필수성분으로서의 Mo 및/또는 W, 0.5 ~ 6.0 질량 % 의 필수성분으로서의 V, 2.0 질량 % 이하의 Mn, 1.0 질량 % 이하의 Ni 및 15.0 질량 % 이하의 Co 에서 선택되어지는 3 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 14 항에 있어서, 절삭공구용 소재, 냉간금형용 소재, 또는 열간금형용 소재로서 사용되어지는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
주성분으로서의 Fe 와, 0.001 ~ 0.6 질량 % 의 C 를 함유하고,

또, 6 질량 % 이하의 범위 내에서 Ni 를 함유하고, 5 질량 % 이하의 범위 내에서 Cu 를 함유하고, 3 질량 % 이하의 범위 내에서 Al 을 함유하는 공구강이며,

또, Ti 의 함유량을 WTi(질량 %), Zr 의 함유량을 WZr(질량 %)로서, X(질량 %) = WTi + 0.52 WZr 이 0.03 ~ 3.5 질량 % 로 되도록 Ti 와 Zr 의 어느 하나를 함유하고,

또, S 의 함유량을 WS(질량 %), Se 의 함유량을 WSe(질량 %), Te 의 함유량을 WTe(질량 %)로 하여, Y(질량 %) = WS + 0.4 WSe + 0.25 WTe 가 0.01 ~ 1 질량 % 로 되도록 S 와 Se 와 Te 에서 선택되어지는 한 종류 또는 2 종류를 함유하고,

또, Ti 및/또는 Zr 을 금속원소성분의 주성분으로 하고, 상기 금속원소성분과의 결합성분으로서, C 를 필수로 하여, S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나를 함유하는 쾌삭성부여 화합물상이 조직 중에서 분산형성 되어 있는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항에 있어서, 상기 X 및 상기 Y 의 값이, 1≤X / Y≤4로 되도록 정해져 있는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 또는 17 항에 있어서, 상기 쾌삭성부여 화합물상은, 조성식 M₄Q₂C₂(단, M은 Ti 및 / 또는 Zr 을 주성분으로 하는 금속원소성분, Q는 S, Se 및 Te 의 적어도 어느 하나)로서 표시되는 화합물상을 주체로 하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 18 항 기재의 어느 한 항에 있어서, 상기 공구강의 단조연신재로서, JIS : Z2202 에 규정된 3 호 시험편으로서, 노치 방향이 단조연신 방향과 평행으로 되는 T 방향시험편과, 마찬가지로 수직으로 되는 L 방향시험편을 제작하고,

그들 시험편을 이용하여 JIS : Z2242 에 규정된 샤르피 충격시험을 행했을 때에, 상기 T 방향시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 I_T,

상기 L 방향시험편에 대하여 얻어지는 샤르피 충격치를 I_L로 하여, I_T/I_L이 0.3 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 19 항 기재의 어느 한 항에 있어서, 재료의 연마표면에서 관찰되는 쾌삭성부여 화합물상의 면적율이 0.1 ~ 10 % 인 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 20 항 기재의 어느 한 항에 있어서,

C 의 함유량을 WC(질량 %)로 하고, 0.2X≤Y≤X, 또, 0.07X≤WC≤0.75X 를 만족하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 21 항 기재의 어느 한 항에 있어서,

22 질량 % 이하의 Cr 을 함유하고,

또, Mo 의 함유량을 WMo(질량 %)로 하고, W 의 함유량을 WW(질량 %)로 하고, WMo + 0.5WW 가 4 질량 % 이하로 되는 Mo 및/또는 W 와, 3 질량 % 이하의 Mn 과, 2 질량 % 이하의 Co 와 1 질량 % 이하의 Nb 와, 1 질량 % 이하의 V, 에서 선택되어지는 1 종류 또는 2 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 22 항 기재의 어느 한 항에 있어서, Si 의 함유량이 2 질량 % 이하, N 의 함유량이 0.04 질량 % 이하, 및 O 의 함유량이 0.03 질량 % 이하로 되는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 22 항 기재의 어느 한 항에 있어서, 0.005 질량 % 이하의 Ca, 0.2 질량 % 이하의 Pb, 0.2 질량 % 이하의 Bi, 0.05 질량 % 이하의 Ta, 0.01 질량 % 이하의 B 및 0.5 질량 % 이하의 희토류 원소에서 선택되어지는 1 종류 또는 2 종류 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 24 항 기재의 어느 한 항에 있어서, 0.001 ~ 0.4 질량 % 의 C 와, 0.5 ~ 5 질량 % 의 Cu 와, 1 ~ 5 질량 % 의 Ni와, 0.5 ~ 3 질량 % 의 Al 을 함유하고, 또 Cr 의 함유율이 10 질량 % 이하인 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 24 항 기재의 어느 한 항에 있어서, Cr 의 함유율이 10 ~ 22 질량 % 인 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.
제 16 항 내지 26 항 기재의 어느 한 항에 있어서, 플라스틱의 성형용 금형으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 쾌삭성 공구강.