WO2006062053A1

WO2006062053A1 - 低炭素快削鋼

Info

Publication number: WO2006062053A1
Application number: PCT/JP2005/022283
Authority: WO
Inventors: Tatsuya Hasegawa; Naoki Matsui
Original assignee: Sumitomo Metal Industries, Ltd.
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2006-06-15
Also published as: KR20070085739A; JP2006161087A; TW200626732A; JP4507865B2; TWI282374B; CN101072891A

Abstract

　Ｃ：０．０３～０．１９％、Ｓｉ≦０．１０％、Ｍｎ：１．００～２．５０％、Ｐ：０．０１～０．１２％、Ｓ：０．２６～０．６３％、Ａｌ≦０．０１０％、Ｎ：０．００３０～０．０２５０％、Ｏ：０．００５～０．０３５％、Ｔｅ：０．００２～０．１００％を含有し、残部はＦｅと不純物からなり、（Ｍｎ／Ｓ）≧４．０を満たす低炭素快削鋼は、Ｐｂを含まない「地球環境に優しい快削鋼」であるにも拘わらず、従来のＰｂ快削鋼よりも良好な被削性を有し、しかも、熱間加工性が従来のＢｉ快削鋼よりも良好で割れやヘゲ疵を生じることがなく生産性に優れているので、強度をあまり必要としない軟質の小物部品の素材として用いることができる。Ｃｒ：０．０４～１．２５％、Ｎｉ：０．０４～０．６０％及びＭｏ：０．０４～０．４０％のうちの１種以上を含有してもよい。

Description

明細書

低炭素快削鋼

技術分野

[0001] 本発明は、低炭素快削鋼に関し、より詳しくは、 Pb (鉛)や Bi (ビスマス）を含有しなレ、にも拘わらず、従来の Pb快削鋼よりも良好な被削性を有し、しかも、熱間加工性が従来の Bi快削鋼よりも良好で、生産性の優れた低炭素快削鋼に関する。

背景技術

[0002] 従来、強度をあまり必要としない軟質の小物部品の素材として、生産性向上のために被肖 'J十生を高めた、 SUM11 , SUM12、 SUM22、 SUM23、 SUM25、 SUM31 、 SUM32、 SUM22L〜24L及び SUM31Lといった、 JIS G 4804(1999)に「硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材」として規定された低炭素快削鋼が主として用いられてきた。

[0003] し力ながら、産業界からは、上記の低炭素快削鋼よりも更に一層被削性に優れた快削鋼が求められている。

[0004] このため、例えば、特許文献 1に、 S、 Te、 Pb及び Biを複合添加した「快削鋼」が提案されている。

[0005] 一方、近年の地球環境問題に対する高まりから、 Pbの含有量を低減した快削鋼や Pbを全く含まない快削鋼に対する要望が極めて大きくなつている。

[0006] そこで、特許文献 2には、 0. 02〜0. 40質量％の Pと 0. 4を超え 1. 0質量％以下の Sとを複合添加し、 Pbの含有量を 0. 01質量％未満に抑えた「低炭素硫黄系快削鋼」が提案されている。

[0007] 特許文献 3には、 0. 4〜： 1. 0質量⁰ /₀の多量の Sと 0. 0015〜0. 60質量⁰ /₀の Snとを複合添加した、 Pbを含まなレ、「低炭素ィォゥ快削鋼」が提案されてレ、る。

[0008] 特許文献 4には、 0. 05〜0. 20質量％ Pと 0. 15〜0. 50質量％の3とを複合添加するとともに、硫化物系介在物の平均幅と線材の降伏比とを制御した「低炭素硫黄系快削鋼線材」が提案されている。なお、この特許文献 4には、被削性向上のために Bi、 Pb及び Teの 1種以上を含有する「低炭素硫黄系快削鋼線材」も提案されている [0009] 特許文献 5には、 0. 05〜0. 2質量％ Pと 0. 16〜0. 5質量％の3とを複合添カロするとともに、 MnS介在物の平均サイズを制御し、特定の条件で連続铸造して製造される「快削鋼」が提案されている。なお、この特許文献 5にも、被削性向上のために Pb、 Bi及び Teの 1種以上を含有する「快削鋼」が提案されている。

[0010] また、特許文献 6には、質量で、 C : 0. 05〜0. 15%、 Mn : 0. 5〜2. 0%、 S : 0. 1 〜0. 4%、 P : 0. 05〜0. 10%及び N : 0. 0020〜0. 0150%を基本成分とする低炭硫黄快削鋼及び前記基本成分に Pb、 Bi、 Teのうち少なくとも 1種類以上をそれらのトータル質量で 0. 01〜0. 40%含有させた低炭素硫黄系複合快削鋼を連続铸造法によって製造するに当り、転炉で脱炭精練された溶鋼を Siを含有する脱酸材を用いて脱酸してから C、 Mn、 P、 S、 N等の成分調整をするとともに、取鍋スラグの酸化度（FetO + MnO%)を 25質量％以下に調整し、しかる後、必要に応じて Pb、 Bi、 T eを添カロし、溶岡酸素量を 0. 01〜0. 015質量⁰ /₀に、力つ、 Si含有量を 0. 003〜0. 08質量％にして連続铸造する「低炭硫黄系快削鋼の製造方法」が提案されてレ、る。特許文献 1 :特開昭 59— 205453号公報

特許文献 2 :特開 2000— 319753号公報

特許文献 3：特開 2002— 249848号公報

特許文献 4 :特開 2003— 253390号公報

特許文献 5：特開昭 62— 149854号公報

特許文献 6 :特開平 7— 305110号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 前述の特許文献 1で開示された「快削鋼」は、 JIS G 4804(1999)に「硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材」として規定された SUM11、 SUM12、 SUM22、 SUM23、 SUM 25、 SUM31、 SUM32、 SUM22L〜24L及び SUM31Uこ比べて被肖 'J十生に優れるものの、単に S、 Te、 Pb及び Biを複合添加しただけの鋼であるため、必ずしも安定して優れた熱間加工性を得ることができるものではなかった。また、 Pbを含む場合には「地球環境に優しい快削鋼」とはいえないものであった。

[0012] 特許文献 2で開示された「低炭素硫黄系快削鋼」は、 Pbの含有量を 0. 01質量％未満に抑えてはいるものの、依然として Pbを含むものであり、単に、 0. 02-0. 40質量％の Pと 0. 4を超え 1. 0質量％以下の Sとを複合添加しただけのものであるため、その被削性は従来の Pb快削鋼に比べて劣るものであった。

[0013] 特許文献 3で開示された「低炭素ィォゥ快削鋼」は、単に、 0. 4〜： 1. 0質量％の多量の Sと 0. 0015〜0. 60質量⁰ /₀の Snとを複合添加しただけのものであるため、その被削性は従来の Pb快削鋼に比べて劣るものであった。更に、多量の Sを含むために、必ずしも安定して優れた熱間加工性を得ることができるとレ、うものでもなかった。

[0014] 特許文献 4で開示された「低炭素硫黄系快削鋼線材」のうちで、 Bi、 Pb及び Teのいずれをも含まないものの被削性は、従来の Pb快削鋼に比べて劣るものであった。一方、上記「低炭素硫黄系快削鋼線材」のうちで、 Bi、 Pb及び Teの 1種以上を含有するものは被削性に優れてはいるものの、必ずしも安定して優れた熱間加工性を得ることができるものではなかった。

[0015] 特許文献 5で開示された「快削鋼」のうちで、 Pb、 Bi及び Teのいずれをも含まないものの被削性は、従来の Pb快削鋼に比べて劣るものであった。一方、上記「快削鋼」のうちで、 Pb、 Bi及び Teの 1種以上を含有するものは被削性に優れてはいるものの、必ずしも安定して優れた熱間加工性を得ることができるものではなかった。

[0016] 特許文献 6で開示された「低炭硫黄系快削鋼」も、その基本成分に Pb、 Bi及び Te のいずれをも含まないものの被削性は、従来の Pb快削鋼に比べて劣るものであった。一方、上記「低炭硫黄系快削鋼」が Pb、 Bi及び Teの 1種以上をそれらのトータル含有量で 0. 01-0. 40%含有するものは被削性に優れてはいるものの、必ずしも安定して優れた熱間加工性を得ることができるものではなかった。

[0017] 本発明の目的は、 Pbや Biを含有しないにも拘わらず、従来の Pb快削鋼よりも良好な被削性を有し、し力も、熱間加工性が従来の Bi快削鋼よりも良好で割れやへゲ疵を生じることがない生産性の優れた低炭素快削鋼、なかでも低炭素硫黄系快削鋼を提供することである。

課題を解決するための手段

[0018] 本発明者らは、先ず、 Pbを含まず「地球環境に優しい快削鋼」として用いることができる「快削鋼」を得るために、熱間における加工で MnSが延伸されるのを抑制し、熱間加工後の鋼における MnSのアスペクト比（「長さ/幅」 )を比較的小さい値に維持して被削性を高めることが可能な Te添加鋼について検討を行うこととした。

[0019] すなわち、 Te及び Pbを含有するためにその熱間での延性が低ぐしたがって、熱間加工性は劣るものの、良好な被削性を有していることから、快削鋼として少量ではあるものの従来から用いられている「S_Pb_Te複合快削鋼」と、この鋼から「Pb」を除レ、た「S—Te複合快削鋼」とを溶製して、熱間加工性を調査した。

[0020] その結果、下記（a)及び (b)の知見を得た。

[0021] (a)「S— Pb— Te複合快削鋼」から、 Teと同様に熱間加工性を低下させる元素として知られてレ、る Pbを除レ、た「S—Te複合快肖 lj鋼」の熱間での延性は、「S— Pb—Te 複合快削鋼」よりも却って低いものであり、割れやへゲ疵が発生しやすい。

[0022] (b)「S— Te複合快削鋼」の熱間での延性は Teの含有量の増加とともに低下し、割れやへゲ疵等の熱間加工における不具合が発生しやすくなる。

[0023] そこで次に、種々の「S— Te複合快削鋼」を溶製して、熱間加工性及び被削性に及ぼす成分元素の影響について詳細に調査した。その結果、下記（c)〜（の知見を得た。

[0024] (c)「S— Te複合快削鋼」において、熱間加工性を高めて、割れやへゲ疵の発生を抑止するためには、鋼中に含まれる Sの量に対する Mnの量（つまり、「Mn/S」の値 )を、少なくとも 4. 0以上にする必要がある。

[0025] (d)熱間加工後の「S _Te複合快削鋼」に伸線加工を施すと、図 1に模式的に示すように、比較的小さいアスペクト比を有する MnSが更に割れることによって、ァスぺクト比の一層小さな粒状に近い MnSとなって、極めて被削性が向上する場合がある。一方、 Teを添加しない従来の Pb快削鋼の場合には、図 2に模式的に示すように、分断された MnSの形状は粒状にはほど遠いものである。

[0026] (e)熱間加工後の「S _Te複合快削鋼」に伸線力卩ェを施すことによって、 MnSを破断粒状化して被削性を高めるためには、鋼中の S、 Te及び Mnの含有量が特定の関係を満たすように化学組成を制御すればょレ、。

[0027] 本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記（1)〜

(4)に示す低炭素快削鋼にある。 [0028] (1)質量⁰ /。で、 C:0.03〜0.19%、 Si:0.10%以下、 Mn:l.00〜2.50%、 P: 0.01〜0.12%、S:0.26〜0.63%、A1:0.010%以下、 N:0.0030〜0.0250 %、〇（酸素） :0.005〜0.035%及び Te:0.002〜0.100%を含有し、残部は Fe 及び不純物からなり、下記 (1)式で表される fnlの値が 4.0以上を満たすことを特徴とする低炭素快削鋼。

fnl=Mn/S'"(l)。

なお、（1)式中の元素記号は、その元素の質量％での鋼中含有量を表す。

[0029] (2)質量％で、 C:0.03〜0.19%、 Si:0.10%以下、 Μη:1· 20〜2.50%、 Ρ:

0.01〜0.12%、S:0.26〜0.63%、A1:0.010%以下、 N:0.0030〜0.0250 %、〇（酸素） :0.005〜0.035%及び Te:0.010%を超えて 0. 100%以下を含有し、残部は Fe及び不純物からなり、下記 (1)式で表される fnlの値が 4.5以上を満たすことを特徴とする低炭素快削鋼。

fnl=Mn/S'.'(l)。

[0030] (3) Feの一部に代えて、質量％で、 Cr:0.04〜： 1.25%、 Ni:0.04〜0.60%及び Μο:0· 04〜0· 40%のうちの 1種以上を含有する上記（1)又は（2)に記載の低炭素快削鋼。

[0031] (4)更に、下記 (2)式で表される fn2の値が 2. 1以上を満たす上記（1)から（3)までのいずれかに記載の低炭素快削鋼。

fn2= (S/lOTe) +Μη· · '(2)。

なお、（2)式中の元素記号は、その元素の質量％での鋼中含有量を表す。

[0032] 以下、上記（1)〜（4)の低炭素快削鋼に係る発明を、それぞれ、「本発明（1)」〜「本発明（4)」という。また、総称して「本発明」ということがある。

発明の効果

[0033] 本発明の鋼は Pbを含まなレ、「地球環境に優しい快削鋼」であるにも拘わらず、従来の Pb快削鋼よりも良好な被削性を有し、しかも、熱間加工性が従来の Bi快削鋼よりも良好で割れやへゲ疵を生じることがなく生産性に優れているので、強度をあまり必要としない軟質の小物部品の素材として利用することができる。図面の簡単な説明

[0034] [図 1]図 1は、「S— Te複合快削鋼」に伸線加工を施すと、 MnS力 S害 ijれることによって、アスペクト比の一層小さい粒状に近い MnSが得られることを説明する模式図である

[図 2]図 2は、 Teを添加しない従来の Pb快削鋼に伸線加工を施すことで分断された MnSの形状を模式的に説明する図である。

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、化学成分の含有量の「％」は「質量％」を意味する。

[0036] C : 0. 03〜0. 19%

Cは、鋼の強度を高める元素として知られているが、強度と被削性には強い相関があり、 Cの含有量が多くなつて強度が高くなると被削性が低下する。特に、 Cの含有量が 0. 19%を超えると、強度上昇に伴う被削性の低下が著しくなる。一方、 Cの含有量が少なくなると、強度が低くなつて切削時にむしれ等の悪影響が生じるし、部品に要求される強度を確保することができなレ、。特に、 Cの含有量が 0· 03%を下回ると、強度低下に伴うむしれの発生が著しくなる。したがって、 Cの含有量を 0. 03〜0. 19 %とした。

[0037] なお、 Cの含有量は 0. 04〜0. 15%とすること力 S好ましく、 0. 05〜0. 10%とすれば一層好ましい。

[0038] Si : 0. 10%以下

Siの量が多くなると、脱酸が過度に進んで硫化物が小型化し、被削性の低下が生じる。特に、 Siの含有量が 0. 10%を超えると、硫化物が極めて小型化して被削性の著しい低下をきたす。このため、 Siの含有量を 0. 10%以下とした。

[0039] なお、硫化物が小型化することを抑止して被削性が低下しなレ、ようにするためには

、 Siの含有量を 0. 02%以下とすることが好ましぐ 0. 015%以下とすれば一層好ましい。

[0040] Mn : l . 00〜2. 50% (本発明（1) )、 1. 20〜2. 50% (本発明（2) )

Mnは、硫化物を形成して被削性を高めるために必須の元素である。また、 Mnには FeSの形成を抑止して、熱間加工性の低下を防止する作用もある。しかし、 Mnの含有量が 1. 00%未満ではこれらの効果が得られなレ、。一方、 Mnを過度に含有させると却って熱間加工性の低下を招き、特に、 Mnの含有量が 2. 50%を超えると熱間加工性の低下が大きくなる。したがって、本発明（1)においては、 Mnの含有量を 1. 00〜2. 50%とした。

[0041] なお、 Mnの含有量が 1. 20。/₀以上になると、前記した Mnの効果が一層大きくなる。したがって、本発明（2)においては、 Mnの含有量を 1. 20〜2. 50%とした。

[0042] Mn含有量は、 1. 40%を超えて 2. 50%以下とすることが更に一層好ましぐ 1. 50 %を超えて 2. 50%以下とすれば極めて好ましレ、。

[0043] P : 0. 01〜0. 12%

Pは、脆ィ匕元素であり被削性を高める作用を有する。前記の効果を得るためには、 Pの含有量を 0. 01 %以上とする必要がある。一方、 Pの含有量が過度になると、熱間加工性の低下をきたし、特に、 Pの含有量が 0. 12%を超えると熱間加工性の低下が著しくなる。したがって、 Pの含有量を 0. 01〜0. 12%とした。なお、 P含有量の下限値は 0. 04%とすることが好ましい。

[0044] S : 0. 26〜0. 63%

Sは、 Mnとともに硫化物を形成して被削性を高めるために必須の元素であり、 0. 2 6%以上含有させる必要がある。しかし、 Sの含有量が過度になると、熱間加工性の低下をきたし、特に、 Sの含有量が 0. 63%を超えると熱間加工性の低下が著しくなる。したカつて、 Sの含有量を 0. 26〜0. 63%とした。 Sの含有量は 0. 28〜0. 49% とすること力好ましく、更に、 0. 28〜0. 35%とすること力 Sより好ましレヽ。

[0045] A1 : 0. 010%以下

A1の量が多くなると、脱酸が過度に進んで硫化物が小型化し、被削性の低下が生じる。特に、 A1の含有量が 0. 010%を超えると、硫化物が極めて小型化して被削性の著しい低下をきたす。このため、 A1の含有量を 0. 010%以下とした。

[0046] なお、硫化物が小型化することを抑止して被削性が低下しなレ、ようにするためには、 A1の含有量を 0. 002。/₀以下とすること力 S好ましく、 0. 0015。/₀以下とすれば一層好ましい。 [0047] N : 0. 0030〜0. 0250%

本発明においては、 Mn含有量の変動に基づく鋼の強度変動を調整するために、 0 . 0030%以上の Nを含有させる必要がある。しかしながら、 Nの含有量が 0. 0250% を超えると、強度上昇に伴う被削性低下が著しくなり、かつ、熱間加工性の低下が著しくなる。したカつて、 Nの含有量を 0. 0030〜0. 0250%とした。なお、 Nの含有量は 0. 0030〜0. 0150%とすること力好ましレヽ。

[0048] 〇（酸素） : 0. 005〜0. 035%

MnSの被削性を高める作用を活用する本発明において、 0 (酸素）は極めて重要な元素である。すなわち、〇は、 MnSを大型化して本発明に係る低炭素快削鋼の被削性を高める作用を有する。し力ながら、 Oの含有量が 0· 005%未満では前記の効果が得られない。一方、〇の含有量が過度になると、熱間加工性の低下を招き、特に、 Oの含有量が 0. 035%を超えると熱間加工性の低下が著しくなる。したがって、〇の含有量を 0. 005〜0. 035%とした。なお、 Oの含有量は 0. 010〜0. 035%とすることが好ましい。

[0049] Te : 0. 002〜0. 100% (本発明（1) )、 0· 010%を超えて 0. 100%以下（本発明（ 2) )

Teは、熱間加工時に MnSが延伸されるのを抑制して MnSのアスペクト比（「長さ/ 幅」）を比較的小さい値に維持し、被削性を高める作用を有する。前記の効果を得るためには、 Teを 0. 002%以上含有させる必要がある。し力しながら、 Teの含有量が過度になると、熱間加工性の低下を招き、特に、 Teの含有量が 0. 100%を超えると熱間加工性の低下が著しくなる。したがって、本発明（1)においては、 Teの含有量を 0. 002〜0. 100%とした。

[0050] なお、 Teの含有量が 0. 010%を超えると、前記 MnSのアスペクト比を小さい値に維持して被削性を高める作用が一層大きくなる。したがって、本発明（2)においては、 Teの含有量を 0. 010%を超えて 0. 100%以下とした。

[0051] fnl : 4. 0以上 (本発明（1) )、 4. 5以上 (本発明（2) )

Teを含む本発明に係る低炭素快削鋼において、前記 (1)式で表される fnlの値が 4 . 0以上の場合に、良好な熱間加工性が得られ、熱間圧延を始めとする熱間加工の際に割れやへゲ疵の発生を抑止することができる。したがって、本発明（1)においては、前記 (1)式で表される fnlの値を 4. 0以上とした。

[0052] なお、 fnlの値が 4. 5以上の場合には、一層良好な熱間加工性が得られるので、熱間圧延を始めとする熱間加工の際に発生する割れやへゲ疵を安定かつ確実に抑止することができる。したがって、本発明（2)においては、前記 (1)式で表される fnlの値を 4. 5以上とした。

[0053] fnlの値は 4. 6以上とすることが更に一層好ましぐ 5. 0以上とすれば極めて好ましい。

[0054] なお、前記 (1)式で表される fnlの値の上限は特に規定されるものではなぐ既に述ベた Mn含有量の上限値の 2. 50%と S含有量の下限値の 0. 26%とから算出される 9. 615であってもよい。

[0055] 上述のことから、本発明（1)に係る低炭素快削鋼を、上述した範囲の Cから Teまでの元素を含むとともに、前記 (1)式で表される fnlの値が 4. 0以上を満たし、残部は F e及び不純物からなるものと規定した。

[0056] また、本発明（2)に係る低炭素快削鋼を、上述した範囲の Cから Teまでの元素を含むとともに、前記 (1)式で表される fnlの値が 4. 5以上を満たし、残部は Fe及び不純物からなるものと規定した。

[0057] なお、本発明に係る低炭素快削鋼には、上記の成分元素に加え、必要に応じて、

Cr: 0. 04〜： 1. 25%、Ni : 0. 04〜0. 60%及び Mo : 0. 04〜0. 40%のうちの 1種以上を任意添カ卩元素として添カ卩し、含有させてもよい。

[0058] 以下、上記の任意添加元素に関して説明する。

[0059] 本発明の鋼は、強度をあまり必要としない軟質の小物部品の素材として利用することができる。通常、切削加工によって製作される小物部品は、搬送する時に部品同士がケース内でぶっかったり、組立時に他部品とこすれたりする。その際、軟質であるがゆえに打痕等の疵が非常につきやすレ、。このため、場合によっては、小物部品に製作された後の打痕疵防止策が必要になる。

[0060] なお、打痕疵防止のためには、浸炭という表面硬化処理を施すことが有効であり、浸炭処理を施す場合には、 Cr、 Ni及び Moが含有された鋼を用いると高い効果が得られる。これは、 Cr、 Ni及び Moは、いずれも鋼の焼入れ性を高める元素であり、これらの元素を含有させることによって、浸炭後の焼入れ深さが深くなるためである。この効果を確実に得るには、 Cr、 Ni及び Moの含有量は、いずれも 0. 04%以上とするのがよい。一方、 Cr、 Ni及び Moを過度に含有させると、強度上昇に伴う被削性の低下が著しくなり、また、製造コストも高くなる。特に、 Crを 1. 25%を超えて、 Niを 0. 60 %を超えて、 Moを 0. 40%を超えて含有させると、強度上昇に伴う被削性の低下と製造コストの上昇が著しくなる。

[0061] したがって、添加する場合の Cr、 Ni及び Moの含有量は、それぞれ、 0. 04〜： 1. 2

5%、 0. 04〜0. 60%、 0. 04〜0. 40%とするの力 Sよレヽ。

[0062] なお、添加する場合の一層好ましい Cr、 Ni及び Moの含有量は、それぞれ、 0. 04

〜0. 50%、 0. 04〜0. 20%、 0. 04〜0. 30%である。

[0063] 上記の Cr、 Ni及び Moは、 V、ずれか 1種のみ、或いは 2種以上の複合で添加することがでさる。

[0064] 上述の理由から、本発明（3)に係る低炭素快削鋼を、本発明（1)又は本発明（2) に係る低炭素快削鋼の Feの一部に代えて、質量％で、 Cr : 0. 04-1. 25%、 Ni : 0

. 04〜0. 60%及び Mo : 0. 04〜0. 40%のうちの 1種以上を含有するものと規定し十 I'

[0065] fn2 : 2. 1以上

Teを含む本発明に係る低炭素快削鋼において、前記 (2)式で表される fn2の値が 2 . 1以上の場合には、通常の伸線加工、例えば、断面減少率で 10〜30%の伸線カロェを施すことによって、アスペクト比の一層小さな粒状に近い MnSが得られ、被削性が更に良好になる。したがって、本発明（4)に係る低炭素快削鋼は、前記 (2)式で表される fn2の値が 2. 1以上を満たすものと規定した。

[0066] fn2の値は 2. 5以上とすることが更に一層好ましぐ 3. 0以上とすれば極めて好ましレ、。

[0067] なお、前記 (2)式で表される fn2の値の上限は特に規定されるものではなぐ既に述ベた S含有量の上限値の 0. 63%、 Te含有量の下限値の 0. 002%及び Mn含有量の上限値の 2. 50%から算出される 34であってもよい。 [0068] 以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。

実施例 1

[0069] 表 1に示す化学組成を有する鋼 1〜21を 180kg真空溶解炉によって溶製し、インゴットに铸造した。表 1中の鋼 1〜3及び鋼 6〜14は、化学組成が本発明（1)〜（3)で規定する範囲内にある本発明例の鋼である。一方、表 1中の鋼 4、鋼 5及び鋼 15〜2 1は本発明（1)で規定する条件から外れた比較例の鋼である。なお、比較例の鋼のうち鋼 20は従来の Pb快削鋼に相当する鋼であり、また、鋼 21は従来の Bi快削鋼に相当する鋼である。なお、表 1において Teを含有していない鋼については、「fn2」の値力 S「無限大」になってしまう。したがって、こうした鋼については、「fn2」欄を「∞」で示した。

[0070] [表 1]

¾¾ w螯¾¾¾A^f^丁^3fs¾入0mmB^01007 ± s2mmp1 Sヾi/.ノ

表組成（質量％) 残部： Fe及び不純物

G Si Μπ Ρ S Al N 0 Te Γηΐ fn2 その他

1 0. 08 0. 01 1 15 0. 08 0. 28 0. 002 0.0093 0.019 0. 008 4.11 4.65 -

2 0. 08 0. 01 1 29 0. 07 0. 28 0. 001 0.0074 0.018 0. 010 4.61 4.09 一

3 0. 09 0. 03 1 90 0. 09 0. 40 0. 003 0.0152 0.013 0. 009 4.75 6.34 -

4 0. 08 0. 01 1 01 0. 07 0. 28 0. 002 0.0088 0.013 0. 008 * 3.61 4.40 一

5 0. 08 0. 02 1 28 0. 09 0. 31 0. 001 0.0103 0.015 氺 - 4.13 οο -

6 0. 08 0. 01 1 45 0. 07 0. 32 0. 001 0.0085 0.017 0. 045 4.53 2.16 一

7 0. 08 0. 01 1 53 0. 07 0. 31 0. 002 0.0150 0.012 0. 020 4.94 3.08 一

8 0. 08 0. 02 1 68 0. 06 0. 27 0. 001 0.0088 0.016 0. 056 6.22 2.16 一

9 0. 07 0. 01 1 95 0. 09 0. 42 0. 002 0.0149 0.015 0. 050 4.64 2.79 -

1 0 0. 07 0. 01 2 20 0. 10 0. 48 0. 002 0.0174 0.018 0. 052 4.58 3.12 ―

1 1 0. 08 0. 01 1 23 0. 07 0. 26 0. 001 0.0077 0.014 0. 032 4.73 2.04 一

1 2 0. 09 0. 02 1 60 0. 09 0. 34 0. 001 0.0153 0.017 0. 040 4.71 2.45 Cr 0.3

1 3 0. 08 0. 01 1 61 0. 07 0. 30 0. 003 0.0088 0.019 0. 024 5.37 2.86 Cr 0.06

1 4 0. 08 0. 01 1. 55 0. 07 0. 30 0. 001 0.0111 0.016 0. 030 5.17 2.55 Ni 0.10

1 5 0. 08 0. 02 1. 60 0. 08 0. 32 0. 001 0.0121 0.013 * - 5.00

1 6 0. 08 0. 01 1 40 0. 07 0. 31 0. 001 0.0133 0.019 *o. 110 4.52 1.68

1 7 0. 08 0. 03 1 28 *ο. 15 0. 30 0. 001 0.0086 0.015 0. 056 4.27 1.82

1 8 0. 08 0. 01 1 50 0. 07 0. 33 *0. 012 0.0046 *0.004 0. 024 4.55 2.88 一

1 9 0. 08 *0. 11 1 52 0. 08 0. 32 0. 001 0.0087 *0.003 0. 023 4.75 2.91 ―

20 0. 08 0. 01 1 07 0. 07 0. 33 0. 001 0.0086 0.014 * ― * 3.24 ∞ Pb 0. Z1

21 0. 08 0. 01 1 07 0. 07 0. 32 0. 002 0.0062 0.010 * * 3.34 ∞ Bi 0.08 f n 1 =MnZS f n 2= (S/ 10 T e) +M n

「f n2」欄における「∞J は、 Teを含有していないため計算値が無限大になってしまうことを示す。 *印は本発明（1) で規定する条件から外れていることを示す。

0°Cまで冷却し、歪速度を 10秒 ¹として 900°Cで高温引張試験を行レ、、熱間加工性を調査した。なお、上記棒状試験片の加熱領域は、長さ方向の中央部約 20mmとし、高温引張試験後は直ちに急冷した。上記において、高温引張試験の温度として 90 0°Cを選定したのは、一般に低炭素快削鋼の場合には、 900°Cで高温引張の絞り値が極小点になる力である。

[0072] 熱間加工性は上記の高温引張試験における絞り（％)で評価した。なお、熱間での延性が低く圧延不具合を生じやすい低炭素快削鋼として知られている Bi快削鋼に相当する鋼 21を用いた高温引張試験の絞り値である 40%を熱間加工性の評価基準とした。

[0073] また、次に述べる方法で各鋼の被削性を調査し、更に、被削性に影響を及ぼす M nSのアスペクト比も測定した。

[0074] すなわち、各鋼のインゴットの残部を 1300°Cに加熱し、熱間鍛造を行って、直径 4

Ommの丸棒を作製した。次いで、上記の各丸棒を 900°Cに加熱した後、 1時間保持して焼ならし処理を施した。

[0075] このようにして得た直径 40mmの丸棒を、表面の凹凸や焼ならしによる脱炭層を除去するためにピーリングして、直径 31mmの丸棒に仕上げた。

[0076] また、鋼 2、鋼 7、鋼 8及び鋼 11については、上記直径 31mmの丸棒の一部を用い

、直径が 28mmの丸棒に引抜き加工した。なお、この引抜き加工における断面減少率は 18. 4%である。

[0077] 上記のようにして得た直径が 3 lmmと 28mmの丸棒を供試材として、「コーティングを施していない高速度工具鋼 SKH4 (JIS G 4403(2000))の旋削用チップ」を用いて、周速度： 100mZmin、送り量： 0. 05mm/rev.、切り込み深さ： 0. 5mm、湿式の条件で旋削を行い、切削開始力も 30分後のチップ逃げ面の平均摩耗量を測定して工具摩耗量とした。また、上記の 30分旋削した後の被削材の表面のいわゆる「Rmax (最大高さ）」を測定した。なお、上記した「Rmax」は、 JIS B 0601(2001)において、「Rz 」の記号で表される「輪郭曲線の最大高さ」と呼称されるパラメータに相当するものである。

[0078] 更に、上記直径が 31mmと 28mmの丸棒の各々について、 R/2 (但し、「R」は丸棒の半径である。 )の部位での丸棒の長さ方向に平行な断面における倍率が 400の光学顕微鏡写真を 8枚撮影し、各 MnSのアスペクト比を測定して、その平均値を各丸棒の MnSのアスペクト比とした。

[0079] なお、従来の Pb快削鋼に相当する鋼 20の直径 31mmの丸棒を旋削した場合のェ具摩耗量（265 x m)と Rmax (10. 0 x m)を、それぞれ、被削性における工具摩耗量と Rmaxの評価基準とした。

[0080] 表 2に、上記の各試験結果をまとめて示す。

[0081] 表 2において、「L/W」は MnSのアスペクト比を示す。また、鋼 2、鋼 7、鋼 8及び鋼

11については、引抜き加工によって MnSのアスペクト比が小さくなつたことを示すために、直径 31mmの丸棒における MnSのアスペクト比と直径 28mmの引抜き加工した丸棒における MnSのアスペクト比の差である「AL/W」の欄を設けた。

[0082] 表 2の「熱間絞り」欄の数値の横に示した「〇」と「 X」は、評価基準である絞り値 40 %との比較を定性的に示すもので、「〇」は熱間加工性が「従来の Bi快削鋼と同等以上」であることを、「X」は熱間加工性が「従来の Bi快削鋼より劣る」ことを、それぞれ意味する。そして、数値の横の「 #」は評価基準であることを意味する。

[0083] また、「工具摩耗量」欄の数値の横に示した「◎」、「〇」及び「X」は、評価基準である 265 μ mとの比較を定性的に示すもので、「◎」は被削性の評価としての工具摩耗量が「従来の Pb快削鋼の半分未満と極めて少なレ、」ことを、「〇」は工具摩耗量が「従来の Pb快削鋼よりも少なレ、」ことを、「 X」は工具摩耗量が「従来の Pb快削鋼よりも多レ、」ことを、それぞれ意味する。そして、数値の横の「#」は評価基準であることを意味する。

[0084] 更に、「Rmax」欄の数値の横に示した「◎」、「〇」及び「 X」は、評価基準である 10 . 0 μ mとの比較を定性的に示すもので、「◎」は被削性の評価としての Rmaxが「従来の Pb快削鋼の半分未満で表面が滑ら力」なことを、「〇」は Rmaxが「従来の Pb快削鋼よりも小さレ、」ことを、「 X」は Rmaxが「従来の Pb快削鋼よりも大きく表面が粗レ、」ことを、それぞれ意味する。そして、数値の横の「#」は評価基準であることを意味する。

[0085] [表 2] 表 2

#印は評価の基準であることを示す。

[0086] 表 2から、鋼の化学組成が本発明（1 )で規定する条件から外れた鋼 4 (試験番号 5) 、鋼 16 (試験番号 20)及び鋼 17 (試験番号 21)の場合、「熱間絞り」は評価基準の 4 0%を下回っており、熱間加工性に劣ることが明らかである。

[0087] 同様に、鋼の化学組成が本発明（1)で規定する条件から外れた鋼 5 (試験番号 6) 、鋼 15 (試験番号 19)、鋼 18 (試験番号 22)及び鋼 19 (試験番号 23)の場合、「工具摩耗量」が評価基準の 265 μ mを上回るとともに「Rmax」も評価基準の 10. 0 μ mを上回って、被削性に劣ることが明らかである。

[0088] これに対して、鋼の化学組成が本発明（1)〜（3)で規定する条件を満たす表 1中の鋼 1〜3及び鋼 6〜： 14の場合には、熱間加工性及び被削性の双方において優れてレ、ることが明らかである。なお、上記の鋼 1〜3及び鋼 6〜14のうちでも、本発明（4) で規定する条件も満たす鋼 2、鋼 7及び鋼 8を断面減少率を 18. 4%として引抜き加ェを行った試験番号 3、試験番号 9及び試験番号 11の場合には、 MnSのアスペクト比が小さくなつたため、工具摩耗量及び Rmaxの定性的な評価は「◎」で、被削性が極めて優れていることが明らかである。

実施例 2

[0089] 表 3に示す化学組成を有する鋼 22〜25を 3t (トン)大気溶解炉によって溶製してィンゴットに錡造した。表 3中の鋼 22〜24は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある本発明例の鋼である。一方、表 3中の鋼 25は、化学組成が本発明の規定から外れた従来の Bi快削鋼に相当する鋼である。なお、なお、表 3において Teを含有していない鋼 25については、「fn2」の値力「無限大」になってしまう。したがって、この鋼 2 5については、「fn2」欄を「∞」で示した。

[0090] [表 3]

次いで、上記の各インゴットを 1300〜1350°Cに加熱した後、分塊圧延して 140m m角の鋼片とし、更に、均熱温度： 1250°C± 20°C、均熱時間： 30〜40分、圧延仕上げ温度： 1000°C± 30°Cの条件で実機での操業を想定した圧延実験を行い、直径 5. 5mmの線材に仕上げた。

[0092] このようにして得た直径 5. 5mmの線材の表面状態を目視観察して、へゲ疵及び割れの有無を調査した。その結果、鋼 22〜24の場合、直径 5. 5mmのいずれの線材にもへゲ疵及び割れはなぐ鋼 22〜24が実機での操業を想定した圧延実験においても良好な熱間加工性を有していることが確認できた。

[0093] 一方、従来の Bi快削鋼に相当する鋼 25の場合、直径 5. 5mmの線材には微小なへゲ疵が点在していた。

[0094] 以上、実施例によって本発明を具体的に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例として開示のないものも本発明の要件を満たしさえすれば当然に本発明に含まれる。

産業上の利用可能性

[0095] 本発明の鋼は Pbを含まなレ、「地球環境に優しい快削鋼」であるにも拘わらず、従来の Pb快削鋼よりも良好な被削性を有し、しかも、熱間加工性が従来の Bi快削鋼よりも良好で割れやへゲ疵を生じることがなく生産性に優れているので、強度をあまり必要としない軟質の小物部品の素材として用いることができる。

Claims

請求の範囲

質量⁰ /₀で、 C:0.03〜0.19%、 Si:0.10%以下、 Mn:l.00〜2.50%、P:0.0 1~0.12%、S:0.26〜0.63%、A1:0.010%以下、 N:0.0030〜0.0250%、〇（酸素）：0.005〜0.035%及び Te:0.002〜0. 100%を含有し、残部は Fe及び不純物からなり、下記 (1)式で表される fnlの値が 4.0以上を満たすことを特徴とする低炭素快削鋼。

fnl=Mn/S'.'(l)

質量⁰ /₀で、 C:0.03〜0.19%、 Si:0.10%以下、 Mn:l.20〜2.50%、P:0.0 1~0.12%、S:0.26〜0.63%、A1:0.010%以下、 N:0.0030〜0.0250%、〇（酸素）： 0.005〜0.035%及び Te:0.010%を超えて 0.100%以下を含有し、残部は Fe及び不純物からなり、下記 (1)式で表される fnlの値が 4.5以上を満たすことを特徴とする低炭素快削鋼。

fnl=Mn/S---(l)

Feの一部に代えて、質量％で、 Cr:0.04〜： 1.25%、 Ni:0.04〜0.60%及び M o:0.04〜0.40%のうちの 1種以上を含有する請求項 1又は 2に記載の低炭素快削更に、下記 (2)式で表される fn2の値が 2. 1以上を満たす請求項 1から 3までのいずれかに記載の低炭素快削鋼。

fn2= (S/10Te) +Μη· · '(2)