KR20050008823A - Steel excellent in machinability - Google Patents

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KR20050008823A KR10-2004-7020308A KR20047020308A KR20050008823A KR 20050008823 A KR20050008823 A KR 20050008823A KR 20047020308 A KR20047020308 A KR 20047020308A KR 20050008823 A KR20050008823 A KR 20050008823A
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신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
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Abstract

본 발명은 피삭성이 우수한 강을 제공하는 것으로, 질량%로, C:0.001 내지 1.5%, Si:3%이하, Mn:0.01 내지 3%, P:0.001 내지 0.2%, S:0.0001 내지 1.2%, Zn:0.001 내지 0.5%, N:0.0001 내지 0.02%, O:0.0005 내지 0.05%를 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강. 또한, 필요에 따라 피삭성 원소인 Sn:0.002 내지 0.5% 및/또는 B:0.0005 내지 0.05%를 함유시킬 수 있다.The present invention provides a steel with excellent machinability, in mass%, C: 0.001 to 1.5%, Si: 3% or less, Mn: 0.01 to 3%, P: 0.001 to 0.2%, S: 0.0001 to 1.2% , Zn: 0.001 to 0.5%, N: 0.0001 to 0.02%, O: 0.0005 to 0.05%. If necessary, the machinable element Sn: 0.002 to 0.5% and / or B: 0.0005 to 0.05% may be contained.

Description

피삭성이 우수한 강{STEEL EXCELLENT IN MACHINABILITY}Machinable Steels {STEEL EXCELLENT IN MACHINABILITY}

일반기계나 자동차는 다종의 부품을 조합시켜서 제조되고 있으나, 그 부품은 요구 정밀도와 제조 효율의 관점에서, 많은 경우 절삭공정을 거쳐 제조되고 있다. 이 때, 비용 저감과 생산 능률의 향상이 요구되고, 강에도 피삭성 향상이 요구되어 왔다.General machines and automobiles are manufactured by combining a variety of parts, but the parts are manufactured through cutting processes in many cases from the viewpoint of required precision and manufacturing efficiency. At this time, cost reduction and improvement of production efficiency have been demanded, and improvement of machinability has also been demanded in steel.

C 첨가량이 0.2% 미만인 저탄쾌삭강이라고 불리는 SUM23이나 SUM24L은 피삭성을 중요시하여 개발되어 왔다. 지금까지 피삭성을 향상시키기 위하여 S, Pb 등의 피삭성 향상 원소를 첨가하는 것이 유효한 것으로 알려져 있다. 그러나, 최근 Pb은 환경 부하로 인하여 사용을 기피하는 경향이 있고, 그 사용량을 줄이는 추세이다.SUM23 and SUM24L, which are called low-carbon high-speed cutting steels with an amount of C added less than 0.2%, have been developed with emphasis on machinability. Until now, it is known that adding machinability improving elements, such as S and Pb, in order to improve machinability. However, in recent years, Pb tends to avoid its use due to environmental load, and the amount of Pb is decreasing.

지금까지도 Pb을 첨가하지 않는 경우에는 S와 같이 MnS와 같은 절삭 환경하에서 연질이 되는 개재물을 형성하여 피삭성을 향상시키는 수법이 사용되어져 왔다. 그러나, 이른 바 저탄쾌삭강 SUM24L에는 저탄유황쾌삭강 SUM23과 동량의 S가 첨가되고 있다. 따라서, 피삭성을 향상시키기 위하여 종래 이상의 S양을 첨가할 필요가 있다. 그러나 다량의 S를 첨가할 경우 MnS를 단지 조대화할 뿐 피삭성 향상에 유효한 MnS 분포로 되지 않을 뿐만 아니라, 압연, 단조 등에 있어서 파괴 기점이 되어 압연 흔적이 남는 등 제조상의 많은 문제를 야기한다. 흔히, SUM23을 베이스로 하는 유황쾌삭강에서는 구성 날끝이 부착되기 쉬워, 구성 칼끝의 탈락 및 절삭 부스러기 분리 현상에 수반하여 절삭 표면에 요철이 생겨 표면 조도가 열화된다. 따라서, 피삭성의 관점에서도 표면 조도 열화에 의한 정밀도 저하가 문제가 된다. 절삭 부스러기 처리성에 있어서도, 절삭 부스러기가 짧게 분단되기 쉬운 것이 양호한 것으로 알려져 있는데, 단순한 S 첨가만으로는 매트릭스의 연성이 크기 때문에, 충분히 분단되지 않아 크게 개선할 수 없었다.Until now, in the case where Pb is not added, a method of improving machinability by forming soft inclusions in a cutting environment such as MnS like S has been used. However, low carbon sulfur free cutting steel SUM23 and the same amount of S are added to the low carbon free cutting steel SUM24L. Therefore, in order to improve machinability, it is necessary to add the amount of S more than conventionally. However, when a large amount of S is added, not only MnS is coarsened, but the distribution of MnS is not effective for improving machinability. In addition, a large number of S causes a number of manufacturing problems, such as a starting point of fracture in rolling and forging. Frequently, in the sulfur free cutting steel based on SUM23, the component edges are easily attached, and unevenness occurs on the cutting surface due to the falling off of the component edges and the separation of cutting chips, resulting in deterioration of surface roughness. Therefore, also from a viewpoint of machinability, the fall of precision by surface roughness deterioration becomes a problem. Also in cutting crumbness, it is known that cutting crumbs are easily broken shortly. However, since ductility of the matrix is large by simple S addition alone, the crumbs are not sufficiently divided and cannot be greatly improved.

S 이외의 원소, Te, Bi, P 등도 피삭성 향상 원소로서 알려져 있지만, 어느 정도 피삭성을 향상시킬 수 있어도, 압연이나 열간 단조시에 균열이 발생하기 쉬워, 매우 적은 것이 바람직한 것으로 여겨지고 있다.Although elements other than S, Te, Bi, P, etc. are also known as machinability improving elements, even if the machinability can be improved to some extent, cracks are likely to occur during rolling and hot forging, and very few are considered to be preferable.

또한, 0.2% 이상의 C를 함유하는 강에서는 C, Cr, Mo 등의 합금 원소를 많이 포함하고 비교적 고강도를 가진다. 이와 같은 구조용 강의 경우, 구성 칼끝 생성과 그것에 의하여 발생하는 절삭 표면의 요철(조도)의 문제는 작고, 원래가 단단한 재료이므로, 표면 조도는 비교적 양호하다. 그러나, 기본적인 강도가 높기 때문에 피삭성 향상 원소인 S를 많이 첨가하면, 생성되는 MnS가 압연이나 단조로 연신되므로 기계적 성질에 이방성이 나타나기 때문에, 부품에 적용을 하는 데 있어서 크게 제약을 받는다. 또한 고강도강에는 피삭성 향상을 위한 S첨가는 이루어지지 않고, 피삭성을 희생시키는 경우가 대부분이다.In addition, steel containing 0.2% or more of C contains many alloying elements, such as C, Cr, and Mo, and has comparatively high strength. In the case of such structural steel, the surface roughness is relatively good because the problem of the formation of the constituent cutting edge and the unevenness (roughness) of the cutting surface caused by it is small and is originally a hard material. However, if S, which is a machinability improving element, is added because of its high basic strength, the resulting MnS is drawn by rolling or forging, so that anisotropy appears in the mechanical properties. In addition, S steel is not added to the high-strength steel to improve machinability, and the machinability is often sacrificed.

본 발명은 자동차나 일반기계 등의 부품에 사용할 수 있는 강에 관한 것으로, 특히 절삭 시의 공구수명, 절삭 표면 조도 및 절삭후 절삭 부스러기 처리성 등의 피삭성이 우수한 강에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to steel that can be used for parts such as automobiles and general machinery, and more particularly, to steel having excellent machinability, such as tool life during cutting, cutting surface roughness, and processing of cutting chips after cutting.

도1(a)는 플랜지 절삭 시험의 개요를 나타내는 도로서, 플랜지 절삭 시험 방법을 나타내는 도이다.Fig. 1 (a) is a diagram showing an outline of a flange cutting test, showing a flange cutting test method.

도1(b)는 플랜지 절삭 시험의 개요를 나타내는 도로서 공구의 움직임을 나타내는 도이다.Fig. 1 (b) is a diagram showing the outline of the flange cutting test showing the movement of the tool.

도2는 노치부가 있는 오노(小野)식 회전 굽힘 시험편을 나타내는 도이다.Fig. 2 is a diagram showing a Ono rotary bending test piece having a notch.

도3(a)은 침탄조건을 나타내는 모식도로서, 침탄 소입을 나타내는 모식도이다.Fig. 3 (a) is a schematic diagram showing carburizing conditions, which is a schematic diagram showing carburizing quenching.

도3(b)는 침탄조건을 나타내는 모식도로서, 소준(燒準) 조건을 나타내는 모식도이다.Fig. 3 (b) is a schematic diagram showing carburizing conditions, which is a schematic diagram showing a roughing condition.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]Best Mode for Carrying Out the Invention

본 발명의 기본 사상은 강의 필수성분으로서 S 이외에 Zn을 함유시킴으로써, 기계적 성질을 손상하지 않고, 피삭성을 향상시키는데 있다.The basic idea of the present invention is to improve the machinability without impairing mechanical properties by containing Zn in addition to S as an essential component of steel.

즉, Zn은 본 발명에 특히 중요한 원소이다. Zn에는 강을 취화시키는 효과가 있고, 피삭성을 향상시키는 효과를 가지며, 특히 절삭 표면 조도를 개선하는 효과가 있다. 또한, 종래부터 알려져 있는 MnS와 같은 조대한 개재물의 형태를 취하지않고, 매트릭스 중에 존재하기 때문에 기계적 성질의 열화는 최저한으로 억제할 수 있다. 이 효과는 특히 이방성으로서 현저하게 인정된다. 반대로 같은 정도의 기계적 성질을 가지고 있어도, Zn이 첨가되어 있을 경우에는 양호한 피삭성을 얻을 수 있다. 이것은 절삭 열에 의하여 온도가 상승하였을 때에 Zn의 취화 효과가 현저해지기 때문으로 생각된다. 또한, 절삭 중에는 공구/피삭재 계면에서 윤활 효과를 내는 것으로 생각된다. Zn:O.OO1% 미만에서는 그 효과가 작다. 한편, Zn은 용제 시에 매우 기화하기 쉬우므로, Zn을 용강 중에 잔류시켜, 응고 후에도 0.5%를 초과하는 Zn양을 유지하기 위하여 다량의 Zn의 투입이 필요하며, 비용면에서 공업적으로 성립하지 않기 때문에 0.5%를 상한으로 하였다. 따라서, 본 발명 강의 Zn의 성분 범위를 0.001 내지 0.5%로 한정하였다.In other words, Zn is a particularly important element in the present invention. Zn has the effect of embrittling steel, has the effect of improving the machinability, and particularly has the effect of improving the cutting surface roughness. Moreover, since it exists in a matrix, without taking the form of a coarse inclusion like conventionally known MnS, deterioration of a mechanical property can be suppressed to the minimum. This effect is particularly recognized as anisotropic. On the contrary, even if it has the same degree of mechanical properties, good machinability can be obtained when Zn is added. This is considered to be because the embrittlement effect of Zn becomes remarkable when the temperature rises due to the cutting heat. In addition, it is thought that lubrication effect is performed at the tool / work material interface during cutting. The effect is small at less than Zn: O.OO1%. On the other hand, since Zn is very easy to vaporize during the solvent, it is necessary to add a large amount of Zn in order to retain Zn in molten steel and maintain the amount of Zn exceeding 0.5% even after solidification. 0.5% was made into an upper limit because it was not. Therefore, the component range of Zn in the steel of the present invention was limited to 0.001 to 0.5%.

Zn에 추가적으로, Sn, B, Te 등의 피삭성 향상 원소를 함유시킬 수 있지만, Sn은 단독으로는 피삭성은 향상되지 않고, Zn과의 상호작용에 의하여 피삭성이 향상된다.In addition to Zn, machinability improving elements such as Sn, B, and Te may be contained, but Sn alone does not improve machinability and improves machinability by interaction with Zn.

이하에서는, Zn 이외의 강 성분을 한정한 이유를 설명한다.Below, the reason which limited the steel component other than Zn is demonstrated.

C:0.001 내지 1.5%C: 0.001 to 1.5%

C는 강재의 기본 강도와 강중의 산소량에 관계되므로 피삭성에 큰 영향을 미친다. C를 많이 첨가하여 강도를 높이면 피삭성을 저하시키므로 그 상한을 1.5%로 하였다. 한편, 피삭성을 저하시키는 경질 산화물 생성을 방지하면서, 응고 과정에서의 핀 홀 등의 고온에서의 고용 산소의 폐해를 억제하기 위하여, 산소량을 적량으로 제어할 필요가 있다. 단순하게 취련에 의하여 C양을 지나치게 저감시키면 비용이 증가할 뿐만 아니라, 강중 산소량이 다량으로 잔류하여 핀 홀 등의 불량의 원인이 된다. 따라서, 핀 홀 등의 불량을 용이하게 방지할 수 있는 C양 0.001%를 하한으로 하였다.Since C is related to the basic strength of steel and the amount of oxygen in the steel, it has a great influence on machinability. When a large amount of C was added to increase the strength, the machinability was lowered, so the upper limit thereof was 1.5%. On the other hand, it is necessary to control the amount of oxygen in an appropriate amount in order to suppress the generation of solid solution oxygen at high temperatures such as pinholes during the solidification process while preventing the formation of hard oxides that lower machinability. If the amount of C is reduced too much by simply blowing, not only the cost increases but also the amount of oxygen in the steel remains in a large amount, causing a defect such as a pinhole. Therefore, C amount 0.001% which can easily prevent defects, such as a pinhole, was made into the lower limit.

Si:3% 이하Si: 3% or less

Si의 과도한 첨가는 열간 연성이 저하하여 압연 등이 곤란해지지만, 적당한 첨가는 기계적 성질을 부여하거나, 산화물을 연질화시켜 피삭성을 향상시킨다. 그 상한은 3%이며, 그 이상에서는 열간 연성이 저하하여 압연 등이 곤란하게 되어 공업 생산이 곤란하게 된다. 또한, 경질 산화물을 발생시켜 피삭성을 저하시키는 등의 폐해도 생긴다.Excessive addition of Si lowers the hot ductility, making rolling or the like difficult, but proper addition imparts mechanical properties or softens oxides to improve machinability. The upper limit is 3%, and above that, hot ductility falls, rolling becomes difficult, and industrial production becomes difficult. Moreover, the deterioration, such as generating hard oxides and reducing machinability, arises.

Mn:0.01 내지 3.0%Mn: 0.01 to 3.0%

Mn은 탈산원소로서, 또한 강중 유황을 MnS로서 고정·분산시키기 위하여 필요하다. 또한 강중 산화물을 연질화시켜, 산화물을 무해화시키는데 필요하다. 그 효과는 첨가하는 S양에도 의존하지만, 0.01% 미만에서는 첨가S를 MnS로서 충분히 고정할 수 없고, S가 FeS가 되어 취화된다. Mn양이 많아지면 소지의 경도가 커지고 피삭성이나 냉간 가공성이 저하되므로, 3.0%를 상한으로 하였다.Mn is necessary to fix and disperse sulfur in steel as MnS as a deoxidation element. It is also necessary to soften oxides in the steel, making the oxides harmless. The effect also depends on the amount of S added, but if it is less than 0.01%, the added S cannot be sufficiently fixed as MnS, and S becomes FeS and becomes brittle. When the amount of Mn increased, the hardness of the base increased and the machinability and cold workability decreased, so 3.0% was taken as an upper limit.

P:0.001 내지 0.2%P: 0.001 to 0.2%

P는 강중에 있어서 소지의 경도가 커지고, 냉간 가공성 뿐만 아니라, 열간 가공성이나 주조 특성이 저하되므로, 그 상한을 0.2%로 하여야 한다. 한편, 취화시킴으로써 절삭을 용이하게 하여 피삭성 향상에 효과가 있는 원소로 하한값을 0.001%으로 하였다.Since P has a high hardness of the base in steel and not only cold workability but also hot workability and casting characteristics, the upper limit should be 0.2%. On the other hand, embrittlement made the cutting easy, and the lower limit was made into 0.001% as an element which is effective in improving machinability.

S:0.0001 내지 1.2%S: 0.0001 to 1.2%

S는 Mn과 결합하여 MnS 개재물로서 존재한다. MnS은 피삭성을 향상시키지만, 연신한 MnS는 단조시의 이방성을 나타내는 원인의 하나이다. 큰 MnS는 피해야 하지만, 피삭성 향상의 관점에서는 다량의 첨가가 바람직하다. 따라서 MnS를 미세 분산시키는 것이 바람직하다. 피삭성 향상에는 0.0001% 이상의 첨가가 필요하여, 바람직하게는 0001% 이상의 첨가가 좋다. 한편, 1.2%를 넘으면 조대 MnS의 생성을 피할 수 없을 뿐만 아니라, FeS 등에 의한 주조 특성, 열간 변형 특성의 열화로부터 제조 중에 균열이 발생하므로, 이를 상한으로 하였다.S binds with Mn and exists as an MnS inclusion. Although MnS improves machinability, elongated MnS is one of the causes showing the anisotropy at the time of forging. Although large MnS should be avoided, a large amount of addition is preferable from the viewpoint of machinability improvement. Therefore, it is desirable to finely disperse MnS. The machinability improvement requires 0.0001% or more of addition, preferably 0001% or more. On the other hand, if it exceeds 1.2%, not only the formation of coarse MnS is unavoidable, but also cracking occurs during manufacture due to deterioration of casting characteristics and hot deformation characteristics due to FeS or the like, and this is the upper limit.

N:0.0001 내지 0.02%N: 0.0001 to 0.02%

N은 고용N의 경우, 강을 경화시킨다. 특히 절삭에 있어서는 동적 변형 시효에 의하여 칼끝 근방에서 경화하고, 공구의 수명을 저하시키지만 절삭 표면 조도를 개선하는 효과도 있다. 또한 B과 결합되어 BN을 생성하여 피삭성을 향상시킨다. N 함유량이 0.0001% 미만에서는 고용 질소에 의한 표면 조도 향상 효과나 BN에 의한 피삭성 개선 효과가 인정되지 않으므로, 이를 하한으로 하였다. 또 N함유량이 0.02%를 초과하면 고용질소가 다량으로 존재하기 때문에 오히려 공구 수명을 저하시킨다. 또 주조 도중에 기포를 생성하고, 흠 등의 원인이 된다. 따라서 본 발명에서는 그러한 폐해가 현저해지는 0.02%를 상한으로 하였다.N hardens steel in the case of solid solution N. In cutting, in particular, it hardens in the vicinity of the cutting edge by the dynamic strain aging, and reduces the life of the tool, but also improves the cutting surface roughness. It is also combined with B to produce BN to improve machinability. When the N content is less than 0.0001%, the surface roughness improvement effect by solid solution nitrogen and the machinability improvement effect by BN are not recognized. If the N content exceeds 0.02%, since the solid solution nitrogen is present in a large amount, the tool life is rather reduced. In addition, bubbles are generated during casting, which causes scratches and the like. Therefore, in this invention, the upper limit was 0.02% in which such a trouble becomes remarkable.

O:0.0005 내지 0.05%O: 0.0005 to 0.05%

O는 free로 존재할 경우에는 냉각시에 기포가 되고, 핀 홀의 원인이 된다. 또 산화물을 연질화하고, 피삭성에 유해한 경질 산화물을 억제하기 위해서도 제어가 필요하다. 또한 MnS의 미세 분산시킬 때에도 석출 핵으로서 산화물을 이용한다. O 함유량이 0.00O5% 미만에서는 충분히 MnS를 미세 분산시킬 수 없으며, 조대한 MnS를 발생시켜 기계적 성질에도 악영향을 미친다. 따라서 0.0005%를 하한으로 하였다. 또한 O 함유량이 0.05%를 초과하면 주조 중에 기포가 되어 핀 홀이 되기 때문에, 0.05% 이하로 하였다.If free is present, bubbles form during cooling and cause pinholes. In addition, control is required in order to soften the oxides and suppress hard oxides harmful to machinability. In addition, when finely dispersing MnS, an oxide is used as the precipitation nucleus. If the O content is less than 0.00O5%, the MnS cannot be finely dispersed sufficiently, and coarse MnS is generated, which adversely affects mechanical properties. Therefore, 0.0005% was made into a lower limit. If the O content is more than 0.05%, bubbles are formed during the casting and become pinholes, so the content is made 0.05% or less.

Sn:0.002 내지 0.5%Sn: 0.002 to 0.5%

Sn은 연질금속이며, 강중에서는 입계 등에 분포되어 강을 취화시킨다. 이로써 피삭성을 향상시킨다. 0.002% 이하에서는 그 효과가 인정되지 않고, 0.5%를 넘으면, 강을 취화시키게 되어 주조 및 압연을 곤란하게 한다. 따라서 그 범위를 0.002 내지 0.5%로 하였다.Sn is a soft metal, and is distributed in grain boundaries in steel to embrittle steel. This improves machinability. If it is 0.002% or less, the effect is not recognized, and when it exceeds 0.5%, steel will be embrittled and casting and rolling will become difficult. Therefore, the range was made into 0.002 to 0.5%.

B:0.0005 내지 0.05%B: 0.0005 to 0.05%

B는 피삭성 향상에 효과가 있다. 이 효과는 0.0005% 미만에서는 현저하지 않고, 0.05%를 초과하여 첨가하여도 그 효과가 포화되고, 열 이력에 의하여 BN이 지나치게 많이 석출되면 반대로 주조 특성, 열간 변형 특성의 열화로부터 제조 중에 균열을 발생시킨다. 이에 0.0005 내지 0.05%를 범위로 하였다.B is effective for improving machinability. This effect is not remarkable at less than 0.0005%, and the effect is saturated even if it is added in excess of 0.05%. If BN is precipitated too much due to thermal history, on the contrary, cracking occurs during manufacturing due to deterioration of casting characteristics and hot deformation characteristics. Let's do it. This ranges from 0.0005 to 0.05%.

Cr:0.01 내지 7%Cr: 0.01% to 7%

Cr은 담금질성 향상, 소려 연화 저항 부여 원소이다. 또한 다량으로 첨가함으로써 내식성을 얻을 수 있다. 그 때문에 고강도화가 필요한 강에는 첨가된다. 그 경우, 0.01% 이상의 첨가를 필요로 한다. 그러나 다량으로 첨가하면 Cr 탄화물을 생성하여 취화시키므로, 7%를 상한으로 하였다.Cr is an element which improves hardenability and gives softening resistance. Moreover, corrosion resistance can be obtained by adding in large quantities. Therefore, it is added to the steel which needs high strength. In that case, 0.01% or more of addition is required. However, when a large amount is added, Cr carbides are formed to embrittle, so 7% is the upper limit.

Mo:0.01 내지 3%Mo: 0.01 to 3%

Mo는 소려 연화 저항을 부여하는 동시에, 소입성을 향상시키는 원소이다. 0.01% 미만에서는 그 효과가 인정되지 않고, 3%를 넘어서 첨가하여도 그 효과가 포화되므로, 0.01% 내지 3%를 첨가 범위로 하였다.Mo is an element which gives a softening resistance and improves hardenability. If it is less than 0.01%, the effect is not recognized, and even if it adds more than 3%, since the effect is saturated, 0.01 to 3% was made into addition range.

V:0.O1 내지 3.0%V: 0.O1-3.0%

V는 탄질화물을 형성하고, 2차 석출 경화에 의하여 강을 강화할 수 있다. 0.01% 미만에서는 고강도화에 효과는 없고, 3%를 넘어서 첨가하면 많은 탄질화물을 석출하고, 오히려 기계적 성질을 손상하므로, 이를 상한으로 하였다.V forms carbonitride and can strengthen a steel by secondary precipitation hardening. If it is less than 0.01%, there is no effect on high strength, and when it exceeds 3%, many carbonitrides will precipitate and rather it will damage mechanical property, and it made it the upper limit.

Nb:0.001 내지 O.2%Nb: 0.001 to 0.2%

Nb도 탄질화물을 형성하고, 2차 석출 경화에 의하여 강을 강화할 수 있다. 0.001% 미만에서는 고강도화에 효과는 없고, 0.2%를 넘어서 첨가하면 많은 탄질화물을 석출하여, 오히려 기계적 성질이 손상되므로, 이를 상한으로 하였다.Nb also forms carbonitrides and can strengthen the steel by secondary precipitation hardening. If it is less than 0.001%, there is no effect on high strength, and when it exceeds 0.2%, many carbonitrides will precipitate, and mechanical property will be impaired, Therefore, this was made into an upper limit.

Ti:0.001 내지 O.5%Ti: 0.001 to 0.5%

Ti도 탄질화물을 형성하고, 강을 강화한다. 또한 탈산원소이기도 하고, 연질산화물을 형성시킴으로써 피삭성을 향상시키는 것이 가능하다. 0.001% 미만에서는 그 효과가 인정되지 않고, 0.5%를 넘어서 첨가하여도 그 효과가 포화된다. 또한, Ti는 고온에서도 질화물이 되어 오스테나이트 입자의 성장을 억제한다. 이에 상한을 0.5%로 하였다.Ti also forms carbonitrides and strengthens the steel. It is also a deoxidation element, and it is possible to improve machinability by forming a soft oxide. If it is less than 0.001%, the effect is not recognized, and even if it adds exceeding 0.5%, the effect will be saturated. In addition, Ti becomes a nitride even at high temperatures to suppress the growth of austenite particles. Thus, the upper limit was made 0.5%.

W:O.01 내지 3%W: 0.01 to 3%

W는 탄질화물을 형성하고, 2차 석출 경화에 의하여 강을 강화할 수 있다.0.01% 미만에서는 고강도화에 효과는 없고, 3%를 넘어서 첨가하면 조대한 탄질화물을 석출하여, 도리어 기계적 성질을 손상하므로, 이것을 상한으로 하였다.W forms carbonitride and can strengthen the steel by secondary precipitation hardening. If it is less than 0.01%, it is not effective in increasing the strength, and if it is added more than 3%, coarse carbonitride is precipitated, thereby damaging mechanical properties. This was made into an upper limit.

Ni:0.05 내지 7%Ni: 0.05 to 7%

Ni는 페라이트를 강화하고, 연성을 연성 향상시키는 동시에 소입성 향상, 내식성 향상에도 유효하다. 0.05% 미만에서는 그 효과는 인정되지 않고, 7%를 넘어서 첨가하여도, 기계적 성질이라는 점에서는 효과가 포화하므로, 이것을 상한으로 하였다.Ni is effective in strengthening ferrite, improving ductility, and improving quenching and corrosion resistance. If it is less than 0.05%, the effect is not recognized, and even if it adds exceeding 7%, since an effect is saturated in the point of mechanical property, this was made into an upper limit.

Cu:0.02 내지 3%Cu: 0.02-3%

Cu는 페라이트를 강화하고, 연성을 연성 향상시키는 동시에 소입성 향상, 내식성 향상에도 유효하다. 0.02% 미만에서는 그 효과는 인정되지 않고, 3%를 넘어서 첨가하여도, 기계적 성질이라는 점에서는 효과가 포화하므로, 이를 상한으로 하였다. 또한 Cu는 단독으로 첨가하면 열간 연성을 극단적으로 저하시켜서, 균열 등의 주조, 압연에 있어서의 문제의 원인이 된다. 그 첨가량이 0.3%를 초과할 경우에는 제조상의 문제를 회피하기 위하여, Ni의 첨가량을 Ni%≥Cu%가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다.Cu is effective in reinforcing ferrite, improving ductility and improving quenching and corrosion resistance. If it is less than 0.02%, the effect is not recognized, and even if it adds exceeding 3%, since an effect is saturated in the point of mechanical property, it set it as an upper limit. In addition, when Cu is added alone, the hot ductility is extremely lowered, which causes a problem in casting and rolling such as cracks. When the addition amount exceeds 0.3%, it is preferable to add the addition amount of Ni so that Ni% ≥Cu% in order to avoid a manufacturing problem.

Al:0.001 내지 2%Al: 0.001 to 2%

Al은 탈산원소로 강중에서는 Al2O3이나 AlN을 형성한다. 이로써 소입 시의 오스테나이트 입경의 조대화 방지 나아가 인성 향상에 유효하다. 그러나 0.001% 미만에서는 그 효과가 인정되지 않고, 2%를 넘으면 조대한 개재물을 발생시켜, 도리어 기계적 성질을 저하시킨다. 또한 Al2O3은 경질이므로 절삭 시에 공구 손상의 원인이 되어, 마모를 촉진할 경우가 있다. 이 때 오스테나이트 입자 등의 조대화 효과가 포화되고, Al2O3의 폐해가 현저하게 되는 2%를 상한으로 하였다. 특히 피삭성을 우선할 경우에는 Al2O3을 다량으로 생성하지 않는 O.015% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 산화물의 연질화를 우선시킬 경우에는 0005% 이하가 바람직하다.Al is a deoxidation element and forms Al 2 O 3 or AlN in steel. This is effective in preventing coarsening of the austenite grain size during quenching and improving toughness. However, if it is less than 0.001%, the effect is not recognized. If it exceeds 2%, coarse inclusions are generated, and mechanical properties are lowered. In addition, since Al 2 O 3 is hard, it may cause damage to the tool at the time of cutting and may accelerate wear. At this time, the coarsening effect of austenite particles and the like was saturated, and the limit of 2% of the harmful effect of Al 2 O 3 was set as an upper limit. Especially if first the machinability is preferably not more than O.015% do not produce the Al 2 O 3 in a large amount, and also is preferably 0005% or below, if first to a softening of the oxide.

Ca:0.0002 내지 0.01%Ca: 0.0002 to 0.01%

Ca는 탈산원소이며, 연질 산화물을 생성하고, 피삭성을 향상시킬 뿐만 아니라, MnS에 고용되어 그 변형 능력을 저하시키고, 압연이나 열간 단조하여도 MnS 형상의 신연을 억제하는 활동이 있다. 따라서 이방성의 저감에 유효한 원소이다. 0.0002% 미만에서는 그 효과는 현저하지 않고, 0.01%를 넘어서 첨가하여도 수율이 극단적으로 나빠질 뿐만 아니라, 경질의 CaO, CaS 등을 대량으로 생성하여, 오히려 피삭성을 저하시킨다. 따라서 성분범위를 0.0002 내지 0.01%로 규정하였다.Ca is a deoxidation element, and it produces | generates a soft oxide, improves machinability, and it has the activity which melt | dissolves in MnS, reduces its deformation | transformation capability, and suppresses the elongation of MnS shape even when rolling or hot forging. Therefore, it is an element effective for reducing anisotropy. If it is less than 0.0002%, the effect is not remarkable, and even if it exceeds 0.01%, yield will not only become extremely bad, but will produce hard CaO, CaS, etc. in large quantities, and will rather reduce machinability. Therefore, the component range was defined as 0.0002 to 0.01%.

Zr:0.0003 내지 0.5%Zr: 0.0003 to 0.5%

Zr는 탈산원소이며, 산화물을 생성한다. 산화물은 MnS의 석출 핵이 되어 MnS의 미세 균일 분산에 효과가 있다. 또한 MnS에 고용되어 그 변형 능력을 저하시키고, 압연이나 열간 단조하여도 MnS 형상의 연신을 억제하는 활동이 있다. 따라서 이방성의 저감에 유효한 원소이다. 0.0003% 미만에서는 그 효과는 현저하지 않고, 0.5%를 넘어서 첨가하여도 수율이 극단적으로 나빠질 뿐 아니라, 경질의 ZrO2나 ZrS 등을 대량으로 생성하고, 오히려 피삭성을 저하시킨다. 따라서 성분범위를 0.00O3내지 0.5%로 규정하였다.Zr is a deoxidation element and produces an oxide. The oxide becomes an precipitation nucleus of MnS and is effective in fine uniform dispersion of MnS. Moreover, there exists an activity which suppresses extending | stretching of MnS shape, even if it melt | dissolves in MnS and reduces its deformation | transformation capability, and rolling or hot forging. Therefore, it is an element effective for reducing anisotropy. Is less than 0.0003%, the effect is not remarkable, as well as also the yield is extremely deteriorated by the addition over 0.5%, to lower the bulk created by the light of the ZrO 2 and ZrS and so on, and rather the machinability. Therefore, the component range was defined as 0.00O3 to 0.5%.

Mg:0.0002 내지 O.02%Mg: 0.0002 to 0.02%

Mg은 탈산원소이며, 산화물을 생성한다. 산화물은 MnS의 석출핵이 되어 MnS의 미세 균일 분산에 효과가 있다. 따라서 이방성의 저감에 유효한 원소이다. 0.0002% 미만에서는 그 효과는 현저하지 않고 0.02%를 넘어서 첨가하여도 수율이 극단적으로 악화될 뿐 효과는 포화한다. 따라서 성분범위를 0.0002 내지 0.02%로 규정하였다.Mg is a deoxidation element and produces an oxide. The oxide becomes an precipitation nucleus of MnS and is effective for fine uniform dispersion of MnS. Therefore, it is an element effective for reducing anisotropy. If it is less than 0.0002%, the effect is not remarkable, and even if it adds more than 0.02%, the yield will become extremely worse but the effect will be saturated. Therefore, the component range was defined as 0.0002 to 0.02%.

Te:0.001 내지 O.5%Te: 0.001 to 0.5%

Te는 피삭성 향상 원소이다. 또 MnTe를 생성하거나, MnS와 공존함으로써 MnS의 변형 능력을 저하시켜서 MnS 형상의 신연을 억제하는 활동이 있다. 따라서 이방성의 저감에 유효한 원소이다. 이 효과는 0.001% 미만에서는 인정되지 않고, 0.5%를 넘으면 효과가 포화한다.Te is a machinability improving element. In addition, there is an activity of generating MnTe or coexisting with MnS to reduce the deformation ability of MnS and to suppress the stretching of the MnS shape. Therefore, it is an element effective for reducing anisotropy. This effect is not recognized below 0.001%, and when above 0.5%, the effect is saturated.

Pb, Bi:0.01 내지 O.7%Pb, Bi: 0.01 to 0.7%

Pb 및 Bi는 피삭성 향상에 효과가 있는 원소이다. 그 효과는 0.01% 미만에서는 인정되지 않고, 0.7%를 넘어서 첨가하여도 피삭성 향상 효과가 포화할 뿐만 아니라, 열간 단조 특성이 저하되어 흠의 원인이 되기 쉽다. 그 때문에 각각의 함유량을 0.01 내지 0.7%로 하였다.Pb and Bi are elements which are effective in improving machinability. The effect is not recognized at less than 0.01%, and addition of more than 0.7% not only saturates the machinability improving effect, but also decreases the hot forging characteristic, which is likely to cause scratches. Therefore, each content was made into 0.01 to 0.7%.

상기와 같은 정황으로부터, 본 발명은 압연이나 단조 및 제품 성능상의 불량을 피하면서, C함유량이 0.15%에 미치지 않는 이른 바 저탄소강에 관하여는 공구 수명과 표면 조도를 모두 개선한 우수한 피삭성을 가지는 강을 제공하는 것을 과제로 하는 것이며, 또한, 0.15% 이상의 C를 함유하는 구조용 강, 고강도 강의 경우에는 기계적 성질(이방성도 포함)과 피삭성이 양립되는 강을 제공하는 것을 과제로 한다.From the above circumstances, the present invention has excellent machinability which improves both tool life and surface roughness with respect to so-called low carbon steels, which have a C content of less than 0.15% while avoiding rolling, forging and product performance defects. The object of this invention is to provide steel, and in the case of structural steel and high-strength steel containing 0.15% or more of C, the object is to provide a steel having both mechanical properties (including anisotropy) and machinability.

절삭은 절삭 부스러기를 분리하는 파괴 현상이며, 그것을 촉진시키는 것이 하나의 요점이 된다. 그러나, 전술하는 바와 같이 S를 단순하게 증량하는 것만으로는 한계가 있다.Cutting is a breaking phenomenon that separates cutting debris, and promoting it becomes one point. However, there is a limit to simply increasing S as described above.

이에, 본 발명자들은 실험을 거듭하여 예의 연구한 결과, S를 증량할 뿐만 아니라, 기본성분으로서 Zn을 함유시킴으로써 매트릭스를 취화시키고, 파괴를 용이하게 하여 공구 수명을 연장하는 동시에 절삭 표면의 요철을 억제할 수 있는 것을 알아내었다.Therefore, the present inventors have conducted extensive experiments and have not only increased S, but also contained Zn as a basic component to embrittle the matrix, to facilitate breakage, to prolong tool life and to suppress unevenness of the cutting surface. I found out what I could do.

본 발명은 이상의 발견에 기초하여 이루어진 것이며, 그 요지는 아래와 같다.This invention is made | formed based on the above discovery, The summary is as follows.

(1) 질량%로,(1) at mass%,

C:0.001 내지 1.5%,C: 0.001 to 1.5%,

Si:3%이하,Si: 3% or less,

Mn:0.01 내지 3%,Mn: 0.01 to 3%,

P:0.001 내지 0.2%,P: 0.001 to 0.2%,

S:0.0001 내지 1.2%,S: 0.0001 to 1.2%,

Zn:0.00l 내지 0.5%,Zn: 0.001 to 0.5%,

N:0.000l 내지 0.02%,N: 0.000 l to 0.02%,

O:0.0005 내지 0.05%O: 0.0005 to 0.05%

를 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.Steel excellent in machinability, characterized by containing a.

(2) 또한, 질량%로, Sn:0.002 내지 0.5%를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 피삭성이 우수한 강.(2) The steel having excellent machinability of the above (1) substrate, which further comprises Sn: 0.002 to 0.5% by mass.

(3) 또한, 질량%로, B:0.0005 내지 0.05%를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 기재의 피삭성이 우수한 강.(3) The steel having excellent machinability according to the above (1) or (2), wherein the mass% contains B: 0.0005 to 0.05%.

(4) 또한, 질량%로, Cr:0.01 내지 7%, Mo:0.01 내지 3%, V:0.0l 내지 3.0%, Nb:0.001 내지 0.2%, Ti:0.001 내지 0.5%, W:0.01 내지 3% 중, 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 피삭성이 우수한 강.(4) Further, in mass%, Cr: 0.01 to 7%, Mo: 0.01 to 3%, V: 0.01 to 3.0%, Nb: 0.001 to 0.2%, Ti: 0.001 to 0.5%, W: 0.01 to 3 The steel excellent in the machinability in any one of said (1)-(3) characterized by containing any 1 type, or 2 or more types in%.

(5) 또한, 질량%로, Ni:0.05 내지 7%, Cu:0.02 내지 3% 중 어느 1종 또는 2종을 함유하는 동시에, Cu가 0.3% 이상을 포함하는 경우에는 Ni%≥Cu%를 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 피삭성이 우수한 강.(5) In addition, when the mass% contains any one or two of Ni: 0.05 to 7% and Cu: 0.02 to 3%, and Cu contains 0.3% or more, Ni% ≥Cu% Steel excellent in the machinability in any one of said (1)-(4) characterized by the above-mentioned.

(6) 또한, 질량%로, Al:0.001 내지 2%, Ca:0.0002 내지 0.01%, Zr:0.0003 내지 0.5%, Mg:0.0002 내지 0.02% 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 피삭성이 우수한 강.(6) In addition, the mass% contains any one or two or more of Al: 0.001 to 2%, Ca: 0.0002 to 0.01%, Zr: 0.0003 to 0.5%, and Mg: 0.0002 to 0.02%. Steel excellent in the machinability as described in any one of said (1)-(5).

(7) 또한, 질량%로, Te:0.001 내지 0.5%, Pb:0.01 내지 0.7%, Bi:0.01 내지 0.7% 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 피삭성이 우수한 강.(7) In addition, any one or two or more of Te: 0.001 to 0.5%, Pb: 0.01 to 0.7%, and Bi: 0.01 to 0.7% are contained in mass%. Steel excellent in machinability according to any one of 6).

본 발명의 효과를 실시예에 의하여 설명한다. 표1에 나타내는 화학성분을 가지는 공시재의 일부는 270t 전로에서 용제한후, 비렛으로 분해 압연, 나아가 Φ50mm의 봉강으로 압연하였다. 기타는 2t-진공 용해로에서 용제, 압연하였다. 표2의 실시예1 내지 40에 나타내는 재료의 피삭성 평가는 드릴 천공시험으로 표3에 절삭조건을 나타낸다. 누적 구멍깊이 1000mm까지 절삭 가능한 최고 절삭 속도(이른바 VLl000)로 피삭성을 평가하였다.The effect of this invention is demonstrated by an Example. Some of the test materials having the chemical components shown in Table 1 were dissolved in a 270 ton converter, and then decomposed and rolled into a bead, and then rolled into a steel bar of Φ 50 mm. Others were solvent and rolled in a 2t-vacuum melting furnace. The machinability evaluation of the material shown in Examples 1-40 of Table 2 shows a cutting condition in Table 3 by a drill drilling test. Machinability was evaluated at the highest cutting speed (so-called VLl000) capable of cutting up to a cumulative hole depth of 1000 mm.

또한 표면 조도는 도려내는 공구에 의하여 공구 형상을 전사하는, 이른 바 플랜지 절삭에 의하여 평가하였다. 그 실험방법의 개요를 도1에 나타낸다. 바꾸어 말하면, 도1(a)에 나타내는 바와 같이, 절삭방향(1)으로 회전하는 시험 재료(2)를 공구(3)에 의하여 절삭하고, 도1(b)에 나타내는 바와 같이, 공구(3)을 움직여서 표면 조도 측정면(4)을 형성한다. 또한 절삭조건을 표4에 나타낸다. 실험에서는 200홈 가공한 경우의 표면 조도 (10점 표면 조도 Rz㎛)를 측정하였다. 이 때 표2에 나타내는 절삭 부스러기 처리성에 관하여, 절삭 부스러기는 컬(curl) 형상이 되지만, 컬이 5번 이하로 감긴 절삭 부스러기가 파단하여, 짧은 절삭 부스러기를 생성하고 있을 경우를 「○」, 5번을 넘어 감겨있어도 파단하지 않는 긴 절삭 부스러기를 생성하고 있을 경우를 「×」로 표기하였다.Moreover, surface roughness was evaluated by what is called flange cutting which transfers a tool shape with the tool which cut out. The outline of the test method is shown in FIG. In other words, as shown in Fig. 1 (a), the test material 2 rotating in the cutting direction 1 is cut by the tool 3, and as shown in Fig. 1 (b), the tool 3 Move to form the surface roughness measurement surface 4. In addition, the cutting conditions are shown in Table 4. In the experiment, the surface roughness (10-point surface roughness Rz µm) in the case of 200 grooves was measured. In this case, the cutting debris becomes a curl shape in relation to the cutting debris treatment property shown in Table 2, but the cutting debris wound up to 5 times or less breaks and produces short cutting debris. The case where the long cutting debris which does not break even if it wound over the bun is produced is described with "x".

절 삭 조 건Cutting condition 드 릴drill 기 타Other 절삭속도 10 내지200m/min송출 0.33mm/rev불수용성 절삭유Cutting speed 10 to 200 m / min Feed 0.33 mm / rev Water insoluble coolant Φ 5mmNACHI 통상 드릴돌출량 65mmΦ 5mmNACHI Normal drill output 65mm 구멍 깊이 15mm공구 수명 파손까지Hole depth 15 mm Tool life to failure

절 삭 조 건Cutting condition 드 릴drill 기 타Other 절삭속도 80m/min송출 0.05mm/rev불수용성 절삭유Cutting speed 80 m / min Feed 0.05 mm / rev Water insoluble coolant SKH51 상당면각 15°여유각 6°SKH51 equivalent face angle 15 ° Free angle 6 ° 돌출평가시점 200사이클200 cycles of protrusion evaluation

발명예는 모두 비교예에 대하여 드릴 공구 수명이 우수하고, 플랜지 절삭에 있어서의 표면 조도가 양호하였다. 이것은 C, S 등의 첨가량이 달라도, 그 순위가 바뀌지 않고, Zn, Sn, B 등의 원소가 첨가되었을 경우, 동일 C, S 등의 비교 강에 비하여, 공구 수명과 표면 조도가 우수하였다. S양의 많은 부분이 피삭성이 양호한 경향이 있었지만, S양이 비교적 소량인 경우라도 절삭 부스러기 처리성이 개선된 것으로 나타났다.All of the invention examples were excellent in the tool life of a drill compared with the comparative example, and the surface roughness in flange cutting was favorable. Even if the addition amount of C, S, etc. was different, the order did not change, and when elements, such as Zn, Sn, and B, were added, they were excellent in tool life and surface roughness compared with the comparative steel of the same C, S, etc. Although a large part of the amount of S tended to have good machinability, even when the amount of S was relatively small, it was found that the cutting chip treatment property was improved.

한편, 실시예 중의 비교예6 및 26과 같이 Sn이 첨가되었을 경우라도 Zn이 첨가되어 있지 않으면 피삭성은 향상되지 않았다.On the other hand, even in the case where Sn was added as in Comparative Examples 6 and 26 in the example, the machinability did not improve unless Zn was added.

또한 종래부터 알려져 있는 Te, Pb, Bi 등의 피삭성 향상 원소가 포함될 경우에도 Zn을 첨가한 것이 보다 우수한 피삭성을 나타내었다.In addition, even in the case of including conventionally known machinability enhancing elements such as Te, Pb, and Bi, addition of Zn showed better machinability.

마찬가지로, 구조용 탄소강을 베이스로 한 강의 피삭성, 기계적 성질을 평가한 샘플의 화학성분을 표5에, 그리고 평가 결과를 표6에 나타낸다. 각각의 공시재는 일부는 270t 전로에서 용제한 후, 비렛으로 분해 압연, 나아가 Φ65mm의 봉강으로 압연하였다. 기타는 2t-진공용해로로 용제, 압연하였다.Similarly, the chemical composition of the sample evaluating the machinability and mechanical properties of the structural carbon steel-based steel is shown in Table 5, and the evaluation results are shown in Table 6. Each of the specimens was partly solated in a 270t converter and then decomposed and rolled into a bead and further rolled into a bar of φ65 mm. Others were solvent-rolled and rolled in a 2t vacuum furnace.

충격치(J/cm2)는 JIS에 준거하여 2mm 깊이의 U노치 시험편을 작성하여 평가하였다.Impact value (J / cm <2> ) created and evaluated the U notch test piece of 2 mm depth based on JIS.

0.1% 정도의 C을 함유하는 실시예41 내지 43에 관한 피삭성 평가는 드릴 천공시험으로 표3에 절삭조건을 나타낸다. 누적 구멍 깊이 1000mm까지 절삭 가능한최고의 절삭 속도(이른 바 VL1000)로 피삭성을 평가하였다.The machinability evaluation of Examples 41 to 43 containing about 0.1% of C shows the cutting conditions in Table 3 by the drill drilling test. Machinability was evaluated at the highest cutting speed (so-called VL1000) capable of cutting to a cumulative hole depth of 1000 mm.

또한 표면 조도는 돌절공구에 의하여 공구형상을 전사하는, 이른 바 플랜지 절삭에 의하여 평가하였다. 실험에서는 200 홈 가공하였을 경우의 표면 조도를 측정하였다. 표4에 나타내는 플랜지 절삭에 의하여 표면 조도를 평가하였다.In addition, surface roughness was evaluated by what is called flange cutting which transfers a tool shape with a stone cutting tool. In the experiment, the surface roughness at the time of 200 grooving was measured. Surface roughness was evaluated by flange cutting shown in Table 4.

약0.3%의 C를 함유하는 실시예44 내지 46 및 이를 초과하는 C양의 실시예47 내지 77에 관하여는 기계적 성질을 중요시하기 위하여, 충격치 및 그 이방성을 나타내었다. 여기에서는 봉강의 횡단면 방향으로 잘라낸 시료의 충격치를 나타내는 (「C방향」란)과 함께, 이방성으로서 (횡단면방향 시료의 충격치)/(길이방향 시료의 충격치)을 나타낸다 (「이방성」란). 이 값이 클수록 이방성이 적은 것을 나타낸다.With respect to Examples 44 to 46 containing about 0.3% of C and Examples 47 to 77 in excess of C, the impact value and its anisotropy were shown in order to emphasize the mechanical properties. Here, the (impact value of the cross-sectional direction sample) / (impact value of the longitudinal direction sample) is shown as anisotropy, as well as the ("C direction" column) indicating the impact value of the sample cut out in the cross-sectional direction of the steel bar (the "anisotropy" column). Larger value indicates less anisotropy.

또한 실시예47 내지 77의 피삭성 평가는 드릴 천공 특성 VL1000로 실시하고, 표7에 나타내는 절삭조건으로 평가하였다. 이들의 경우, 절삭 표면 조도는 평가하지 않고 있다.In addition, the machinability evaluation of Examples 47-77 was performed with the drill drilling characteristic VL1000, and the cutting conditions shown in Table 7 were evaluated. In these cases, the cutting surface roughness is not evaluated.

절 삭 조 건Cutting condition 드 릴drill 기 타Other 절삭속도 1 내지200m/min송출 0.25mm/rev불수용성 절삭유Cutting speed 1 to 200 m / min Feed 0.25 mm / rev Water insoluble coolant Φ3mmNACHI 통상 드릴돌출량 45mmΦ3mmNACHI Normal Drill Output 45mm 구멍 깊이 9mm공구 수명 파손까지Hole depth 9 mm Tool life to failure

실시예41 내지 43의 비교에서는 발명예는 VL1000 및 표면 조도에서 비교예보다 우수하였다. 또한 실시예44 내지 77에 관하여는 발명예는 거의 동등한 C 및 다른 합금원소를 함유한 비교예에 대하여 경도 HV, 횡단면 방향 시료의 충격치 및 (횡단면 방향 시료의 충격치)/(길이방향 시료의 충격치)은 거의 동등한데도 불구하고, 발명예 쪽이 VL100O가 양호하여 피삭성이 우수하다는 것을 알 수 있다.In the comparison of Examples 41 to 43, the invention example was superior to the comparative example in the VL1000 and the surface roughness. In addition, with respect to Examples 44 to 77, the invention example shows the hardness HV, the impact value of the cross-sectional sample, and the (impact value of the cross-sectional sample) / (impact value of the longitudinal sample) for the comparative example containing almost equivalent C and other alloying elements. Although is almost equivalent, it can be seen that the invention example is excellent in machinability because VL100O is good.

또한 비교예53과 같이 S를 증량함으로써 피삭성을 향상시켰을 경우, 충격치의 이방성을 저하시키기 때문에, 구조용 강으로서의 성능이 발명예 47,48 보다 떨어지는 것으로 생각되었다.In addition, when the machinability was improved by increasing S as in Comparative Example 53, the anisotropy of the impact value was lowered, and therefore, the performance as structural steel was considered to be inferior to Inventive Examples 47 and 48.

표8에 합금원소를 다량으로 첨가하고, 소입성을 향상시킨 강을 베이스로 한 실시예를 나타낸다. 공시재는 일부는 270t 전로에서 용제한 후, 비렛으로 분해 압연, 나아가 Φ50mm로 압연하였다. 기타는 2t-진공용해로에서 용제, 압연하였다.In Table 8, the Example based on the steel which added a large amount of alloying elements and improved hardenability is shown. Some of the test materials were dissolved in a 270t converter and then decomposed and rolled into a bead and further rolled to Φ50mm. The others were solvent and rolled in a 2t vacuum furnace.

실시예 78 내지 82은 SCr420을 베이스로 한 강에 관하여, 소준(920℃×1hr→공냉)을 실시한 후, 절삭시험에 사용하였다. 피삭성 평가는 드릴 천공시험으로 절삭조건은 표5와 같고, 평가 항목은 누적 구멍 깊이1000mm까지 절삭 가능한 최고의 절삭 속도(이른 바 VL1O00)이다. 이 VL10OO의 단위는 m/min이고, 클수록 공구 수명이 우수하다. 또한 경도를 측정하는 동시에, 도2에 나타내는 바와 같이 9mmΦ의 시험편에 R1.16mm의 노치를 형성한 노치가 있는 오노식 회전 굽힘 시험편을 작성하여 도3(a) 및 (b)에 나타내는 조건으로 침탄한 후에 피로 특성을 평가하였다.Examples 78-82 were used for the cutting test after carrying out the roughing (920 degreeC * 1hr-> air cooling) about the steel based on SCr420. The machinability evaluation is a drill drilling test, the cutting conditions are shown in Table 5, and the evaluation item is the highest cutting speed (so-called VL1000) that can be cut up to a accumulated hole depth of 1000 mm. The unit of this VL10OO is m / min, and the larger it is, the more excellent the tool life is. In addition, the hardness was measured, and as shown in Fig. 2, a notched Ohno-type rotary bending test piece having a notch of R1.16 mm was formed on the test piece of 9 mm Φ, and carburized under the conditions shown in Figs. 3 (a) and (b). After that, the fatigue characteristics were evaluated.

그 결과, 도3(b)에 나타내는 소준 후의 경도는 거의 동일함에도 불구하고 VL1000은 개발강이 더 우수하였다. 침탄후의 피로 특성은 거의 동등하고, 본 발명의 기술이 피삭성을 향상시키지만, 그 후의 톱니바퀴 성능을 저하시키지 않는 것을알 수 있다.As a result, the VL1000 was better in the development steel, although the hardness after the collimation shown in Fig. 3B was almost the same. The fatigue property after carburization is almost equivalent, and it turns out that the technique of this invention improves machinability, but does not reduce subsequent gear performance.

표9에, 합금원소를 다량으로 첨가하고, 소입성을 향상시킨 강을 베이스로 한 실시예를 나타낸다. 공시재는 일부는 270t전로에서 용제한 후, 비렛으로 분해 압연, 나아가 Φ50mm로 압연하였다. 기타는 2t-진공용해화로로 용제, 압연하였다. 피삭성 평가는 드릴 천공시험으로 절삭조건은 표7과 같고, 평가 항목은 누적 구멍깊이 1000mm까지 절삭 가능한 최고 절삭 속도(소위 VL1000)이다.In Table 9, the Example based on the steel which added a large amount of alloying elements and improved hardenability is shown. Some of the test materials were dissolved in a 270 ton converter, and then cracked and rolled into a bead and then rolled to Φ 50 mm. The others were solvent and rolled in a 2t-vacuum melting furnace. Machinability evaluation is a drill drilling test, the cutting conditions are shown in Table 7, and the evaluation item is the maximum cutting speed (so-called VL1000) that can be cut up to a cumulative hole depth of 1000 mm.

실시예83 내지 88은 SCM440을 베이스 강으로 하고, 소입 소려 처리에 의하여 경도를 HV310 정도로 맞추어, 피삭성 평가는 VL1000으로 하였다. 또한 기계적 성질로서 충격치를 평가하였다. 충격치는 시료를 봉강의 길이방향으로부터 잘라, JIS3호 시험편(2mm U로 잘라낸 시험편)에 의하여 측정하였다. 그 결과, 발명예는 비교예에 대하여는 거의 동일한 경도, 충격치(J/cm2)를 가지는 데에도 불구하고, 피삭성 VL1OOO는 비교예보다 크고 우수하였다.In Examples 83 to 88, SCM440 was used as the base steel, the hardness was adjusted to about HV310 by the hardening treatment, and the machinability evaluation was VL1000. In addition, the impact value was evaluated as mechanical properties. The impact value was cut out from the longitudinal direction of the steel bar, and measured by JIS3 test piece (test piece cut out to 2 mm U). As a result, although the invention example had almost the same hardness and impact value (J / cm <2> ) with respect to a comparative example, machinability VL100 was larger and superior than a comparative example.

또한 실시예89 내지 94는 축받이 강을 베이스로 하여 원형화 소둔 처리 700×20hr 보정에 의하여 연질화시키고, 피삭성 VL1000을 측정하였다. 그 결과, 발명예는 비교예와 비교하여 거의 동등한 경도를 가지고 있음에도 불구하고, 피삭성 VL1000은 크고, 비교예보다 우수하였다.In addition, Examples 89 to 94 were softened by a rounding annealing treatment 700 × 20 hr correction based on the bearing steel, and the machinability VL1000 was measured. As a result, although the invention example had a substantially equivalent hardness compared with the comparative example, machinability VL1000 was large and was superior to the comparative example.

본 발명 강에 따르면, 강중 매트릭스의 파단을 촉진함으로써, 0.15% 미만의 C양의 이른바 저탄쾌삭강에 있어서는 공구 수명과 절삭 표면 조도를 개선하고, Pb를 함유하지 않는 경우라도 양호한 공구 수명과 절삭 표면 조도를 얻을 수 있고, 또한, 0.15%이상의 C를 포함하는 구조용 강에 있어서도, 피삭성을 향상시키는 동시에, 기계적 성질의 열화, 특히 이방성을 최저한으로 억제할 수 있다. 또는 동일한 정도의 기계적 성질을 가지는 강보다도 본 발명 강은 양호한 피삭성을 얻을 수 있다According to the steel of the present invention, by promoting the breakage of the matrix in the steel, the tool life and the cutting surface roughness is improved in the so-called low carbon free cutting steel of less than 0.15% C, and even if it does not contain Pb, the tool life and the cutting surface roughness are good. In addition, in the structural steel containing 0.15% or more of C, the machinability can be improved, and the deterioration of mechanical properties, in particular, the anisotropy can be suppressed to the minimum. Alternatively, the steel of the present invention can obtain better machinability than steel having the same degree of mechanical properties.

Claims (7)

질량%로,In mass%, C:0.001 내지 1.5%,C: 0.001 to 1.5%, Si:3%이하,Si: 3% or less, Mn:0.01 내지 3%,Mn: 0.01 to 3%, P:0.001 내지 0.2%,P: 0.001 to 0.2%, S:0.0001 내지 1.2%,S: 0.0001 to 1.2%, Zn:0.00l 내지 0.5%,Zn: 0.001 to 0.5%, N:0.000l 내지 0.02%,N: 0.000 l to 0.02%, O:0.0005 내지 0.05%O: 0.0005 to 0.05% 를 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.Steel excellent in machinability, characterized by containing a. 제1항에 있어서, 질량%로, Sn:0.002 내지 0.5%를 추가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.The steel having excellent machinability according to claim 1, further comprising Sn: 0.002 to 0.5% by mass. 제1항 또는 제2항에 있어서, 또한, 질량%로, B:0.0005 내지 0.05%를 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.The steel having excellent machinability according to claim 1 or 2, further comprising B: 0.0005 to 0.05% by mass. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 또한, 질량%로, Cr:0.01 내지7%, Mo:0.01 내지 3%, V:0.0l 내지 3.0%, Nb:0.001 내지 0.2%, Ti:0.001 내지 0.5%, W:0.01 내지 3% 중, 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein, in mass%, Cr: 0.01 to 7%, Mo: 0.01 to 3%, V: 0.01 to 3.0%, Nb: 0.001 to 0.2%, Ti The steel excellent in the machinability characterized by containing any 1 type (s) or 2 or more types out of: 0.001-0.5% and W: 0.01-3%. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 또한, 질량%로, Ni:0.05 내지 7%, Cu:0.02 내지 3% 중 어느 1종 또는 2종을 함유하는 동시에, Cu가 0.3%이상을 포함할 경우는 Ni%≥Cu%를 만족하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.The mass% further comprises any one or two of Ni: 0.05 to 7% and Cu: 0.02 to 3%, and Cu is 0.3% or more. In the case of containing a steel having excellent machinability, characterized in that it satisfies Ni% ≥Cu%. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 또한, 질량%로, Al:0.001 내지 2%, Ca:0.0002 내지 0.01%, Zr:0.0003 내지 0.5%, Mg:0.0002 내지 0.02% 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.The mass% according to any one of claims 1 to 5, wherein Al: 0.001 to 2%, Ca: 0.0002 to 0.01%, Zr: 0.0003 to 0.5%, Mg: 0.0002 to 0.02% Steel excellent in machinability, characterized by containing two or more species. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 또한, 질량%로, Te:0.001 내지 0.5%, Pb:0.01 내지 0.7%, Bi:0.01 내지 0.7% 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 피삭성이 우수한 강.The mass% according to any one of claims 1 to 6 further contains any one or two or more of Te: 0.001 to 0.5%, Pb: 0.01 to 0.7%, and Bi: 0.01 to 0.7%. Steel excellent in machinability, characterized by the above-mentioned.
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