KR920004942B1

KR920004942B1 - 고속절삭성이 우수한 Ca-S-Pb계 쾌삭강의 제조방법

Info

Publication number: KR920004942B1
Application number: KR1019890020004A
Authority: KR
Inventors: 조삼규; 강신왕
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 정명식; 재단법인 산업과학기술연구소; 박태준
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1992-06-22
Also published as: KR910012287A

Abstract

내용 없음.

Description

고속절삭성이 우수한 Ca-S-Pb계 쾌삭강의 제조방법

제 1 도는 절삭속도가 50m/min일때 절삭시간에 따른 초경공구의 마모도(VB)를 나타내는 그래프.

제 2 도는 절삭속도가 100m/min일때 절삭시간에 따른 초경공구의 마모도(VB)를 나타내는 그래프.

제 3 도는 절삭속도가 150m/min일때 절삭시간에 따른 초경공구의 마모도(VB)를 나타내는 그래프.

본 발명은 Ca-S-Pb계 쾌삭강의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세히는, 절삭속도가 100m/min 이상인 고속절삭성이 우수한 Ca-S-Pb계 쾌삭강의 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 Pb쾌삭강은 광범위한 가공방법, 가공양식에의 적용이 가능하기때문에 자동차, 농기계 및 공작기계등의 기계부품에 사용되는 기계구조용강이나 가전제품, 시계 및 카메라 등의 정밀부품에도 사용된다. 그러나 생산성의 향상을 목적으로 절삭속도를 증가시키고, 또 초경공구를 많이 사용할 필요성이 생기게 되었다. 그런데 Pb 단독 첨가강은 고속 절삭시 용융 Pb가 초경공구에 침투하여 공구를 침식마모시키기 때문에 Pb 쾌삭강은 100m/min 이상의 고속절삭 및 초경공구에 의한 절삭에는 적합하지 않은 강으로 여겨져왔다. 이러한 결점을 보완시키기위해서 개발된 강이 Ca-S-Pb계 쾌삭강인데, 이 쾌삭강은 용융 Pb의 침식작용을 억제시키기 위하여 Ca계의 저융점 연성 개재물(CaO-SiO₂-Al₂O₃, 융점 : 1400-1500℃)을 강중에 의도적으로 개재시켜 이러한 개재물이 고속절삭시 가공열에 의해 연화되어 초경공구의 표면을 코팅하므로써 어느정도는 용융 Pb의 침식을 방지할 수 있었다. 그러나 Ca계의 개재물은 그 생성기구 및 고용도등의 문제때문에 많이 함유시킬 수 없다. 즉, Ca의 강중의 고용도는 상온에서 거의 제로이고, Ca계 개재물로서는 약 10-30ppm 정도밖에 개재시키지 못하기 때문이다.

따라서, 본 발명은 Pb쾌삭강을 초경공구로서 고속절삭할 경우 초경공구를 보호하기위해서는 저융점 개재물의 충분한 양이 필요하다는데 착안하여 Ca계 개재물의 융점과 비슷한 MnS개재물(융점 : 약 1500℃)을 많이 생성시켜, 이것이 고속절삭시가공열에 의해 연화되어 초경공구의 표면을 코팅시켜 공구의 마모를 억제시키고, 용융 Pb에 의한 초경공구의 침식마모를 방지할 수 있는 고속절삭성이 우수한 Ca-S-Pb계 쾌삭강을 제조하고자하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 중량 %로, C : 0.42-0.45%, Mn : 1.0-1.5%, S : 0.20-0.35%, Ca : 0.001-0.002%, Si : 0.15-0.35%, Pb ; 0.1-0.25% 및 잔부 Fe로 조성되는 중탄소강을 1200℃에서 4시간 균열처리한후 900℃이상에서 열간단조하고 공냉시키는 고속절삭성이 우수한 Ca-S-Pb계 쾌삭강의 제조방법에 관한것이다. 이하, 상기 성분범위의 수치한정이유에 대하여 설명한다. 상기 탄소는 S45C의 기계적성질인 인장강도등을 얻기위하여 그 함량이 결정되는 것으로서, 0.42% 이하인 경우에는 S45C에 해당되는 인장강도값을 얻을수 없고, 0.45% 이상인 경우에는 인장강도가 S45C에 해당하는 강도를 초과하기 때문에 그 함량은 0.42-0.45%가 바람직하다.

상기 실리콘은 그 함량이 0.35%를 초과하면 인장강도가 목표치에 미달될뿐만 아니라 SiO₂성분이 많이 생성되어 공구의 마모도를 증가시키므로 0.35%이하로 제한하는것이 바람직하다. 상기 망간이 1.0%이하인 경우에는 MnS의 양이 부족하고 1.5%를 초과하는 경우에는 인장강도가 목표치를 초과하게되므로 0.1-1.5%로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 유황이 0.35% 이상인 경우에는 너무 많은 MnS가 생성되어 기계적 성질이 나빠지고, 0.20%이하인 경우에는 목표로하는 MnS의 양이 생성되지 않으므로 0.20-0.35%로 한정하는 것이 바람직하다. 상기 납이 0.1% 이하인 경우에는 절삭성중 칩(Chip)처리성이 나빠지고, 0.25%이상인 경우에는 강의 기계적성질(취성)이 나빠지고 공구를 침식마모시키는 원인이 되므로, 0.1-0.25%로 제한하는 것이 바람직하다.

칼슘은 CaO-Al₂O₃-SiO₂계의 저융점 복합개재물을 형성하는데, 이 개재물은 절삭가공열에 의해서 연화되어 공구를 보호하므로 내마모성을 증가시키는 성분으로서, 0.001% 이하에서는 첨가효과가 없고, 0.002% 이상에서는 기계적성질이 열화되므로, 0.001-0.002%로 한정하는 것이 바람직하다.

상기와같이 조성되는 중탄소강의 균열처리는 MnS의 구상화 및 MnS생성 초기단계의(Fe,Mn)S상태에서 Fe가 확산되어 나오는 조건으로 행하는데, 1200℃에서 4시간정도 균열처리하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 열간단조온도는 900℃이상으로 하였는데, 이온도보다 낮은 온도에서 열간단조를 하는 경우에는 MnS의 연신이 심하게 일어나 균열이 생기기쉽고, 절삭성도 떨어지게 된다. 상기 중탄소강은 탄산시에 Al 및 Si를 첨가하여 Al, Si. Ca로 복합탈산하여 일부 Ca계 연성개재물을 형성하는 것이 바람직하다. 이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

S45C의 기본성분을 갖는 강에 Pb,Ca,S,Mn의 첨가량을 달리하여 하기표 1과같이 조성된 용강을 Al,Si 탈산후 주조하고 1200℃에서 4시간동안 균열처리하여 900℃이상의 마무리온도로 단조한다음 공냉처리하였다.

상기와 같이 제조된 강에 대하여 마모도(VB)를 절삭속도를 달리하여 측정하고, 그 결과를 제 1-3 도에 나타내었으며 이때의 절삭조건은 공구바이트재질 : P20, 절삭깊이 : 1.5mm, 윤활제 : 사용하지않음, 칩브레이커 : 부착되어있지 않음, 피드(Feed) : 0.2mm이었다.

[표 1]

제 1 도는 절삭속도가 50m/min일때 플랜트(flank) 마모폭(VB)를 측정한 것으로서 비교재 A와 비교재 B는 거의 차이가 없고, 비교재 C, 비교재 D, 발명재 A,B의 순으로 초경공구의 마모가 억제되나 큰차이는 없다. 제 2 도는 절삭속도가 100m/min일때 플랜크마모폭을 측정한 것으로서 비교재 A와 B는 절삭초기에는 초경공구의 마모의 차이는 뚜렷하지 않으나 시간이 경과할수록 그 차이는 점점 더 커지며 비교재 A 및 B보다 비교재 C 및 D를 절삭한 공구의 마모가 억제되고 비교재 C 및 D의 사이에는 큰차이가 없으나 Ca-S-Pb계는 비교재 D보다 발명재 A,B를 절삭한 공구의 마모가 더 억제되었다. 제 3 도는 절삭속도 150m/min일때 플랜크마모폭을 측정한 것으로서 비교재 A 및 B의 마모정도의 차이가 절삭초기부터 뚜렷한 차이가 나고 비교재 C 및 D가 유리하고 그 차이는 별로 없으나 Ca-S-Pb계에서 비교재 D보다 발명재 A,B를 절삭한 초경공구의 마모가 더 억제되었다. 이상의 세가지 절삭속도에서의 초경공구의 마모를 비교해볼때 모든 절삭속도의 범위에서 비교재 A,B,C 및 D와 발명재 A,B의 순으로 초경공구의 마모가 억제되고, 절삭속도 100m/min이상일때 비교재 C와 D는 비슷하나 Ca-S-Pb계의 비교재 D보다 발명재 A,B를 절삭한 초경공구의 마모가 억제된다는것을 알수 있다.

이와같은 사실은 발명재에 함유된 많은 양의 MnS가 고속절삭시 연신되어 초경공구의 표면을 효과적으로 코팅했기 때문인 것이다. 상술한 바와같이, 본 발명은 MnS 개재물의 부피분율을 향상시켜 초경공구로서 고속절삭시에 절삭가공열에 의하여 연화된 MnS가 공구의 표면에 코팅되어 칩과 초경공구의 직접 접촉에 의한 공구의 마모를 막을뿐만 아니라 용융 Pb가 초경공구에 침투하는 것을 억제하므로서 고속절삭시의 초경공구의 수명을 향상시키는 Ca-S-Pb계의 쾌삭강을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

Al 및 Si으로 탈산하여 용강의 성분을 중량 %로, C : 0.42-0.45%, Mn : 1.0-1.5%, S : 0.20-0.35%, Ca : 0.001-0.002%, Si : 0.15-0.35%, Pb ; 0.1-0.25% 및 잔부 Fe로 조성되는 중탄소강을 1200℃정도에서 4시간 균열처리한후, 900℃이상에서 열간단조하고 공냉시키는 것을 특징으로 하는 고속절삭성이 우수한 Ca-S-Pb계 쾌삭강의 제조방법.