JP3255611B2 - 穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋼材の断面中心
部の穴明け加工性に優れた超快削鋼棒線材に関するもの
で、鋳片の中心偏析を利用して周囲よりも中心部に黒鉛
が容易に析出するようにし、更に硬さも周囲より中心部
が低くくなるように調節して、芯ずれが発生しない、穴
明け加工性に優れた超快削鋼棒線材を製造する技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の被削性に優れた超快削鋼として
は、硫黄及び鉛を複合添加したＪＩＳＧ ４８０４のＳ
ＵＭ２４ＬやＳＵＭ４３にＰｂを添加したＳＵＭ４３Ｌ
が代表的なものとして挙げられる。これら快削鋼は衝撃
値や伸び等の延靱性よりも被削性が重視されるものであ
るが、これらに求められる被削性としては外周部の旋削
加工や突っ切り加工と共に、ドリル等の工具による鋼材
断面中心の穴明け加工性に優れていることが重要であ
る。

【０００３】一方、連続鋳造法や造塊法で鋳造された鋳
片や鋼塊の軸心部中央部の最終凝固部分には、一般に成
分の中心偏析が形成される。そしてこれらは熱間加工さ
れても当初の中心偏析は残留する。棒線材の製造には通
常、連続鋳造法や造塊法で鋳造された鋳片、及びそれを
分塊圧延した鋼片が使用されるが、鋳片及び鋼片のいず
れにも成分濃度の高い中心偏析部が形成されている。こ
のような中心偏析部の硬さは通常その周囲の部分よりも
硬さが高い。

【０００４】穴明け加工においては、被削材の中心が硬
いと、工具先端の磨耗が大きく、工具寿命が短くなる。
また周囲よりも中心部での硬さが硬いと、穴明け加工に
おいては工具先端が軟質な周囲の部分にずれてしまう、
所謂芯ずれを起こしたりして製品として使用することが
できなくなる。そこで、穴明け加工が施される快削鋼棒
線材としては、その中心部の硬さは周囲の部分に比べて
同等ないしそれよりも低いことが必要である。

【０００５】また、穴明け加工においては、切り屑が適
当に細かく分断しないと穴からの切り屑排出性が悪く、
工具折損の原因となる。また、最近は自動盤により無人
で機械加工されることが多く、切り屑が長くつながって
絡まってしまうと、機械の停止や切り屑を取り除くため
の余計な作業を行なう必要が生じ、生産性を低下させる
ことになる。そのため、工具の寿命が長いことと共に、
切り屑が適当な大きさに細かく分断するような、切り屑
処理性に優れた快削鋼が求められている。

【０００６】これら工具寿命及び切り屑処理性の改善の
ために、従来はＳＵＭ２３Ｌ、ＳＵＭ４３Ｌにみられる
ように、硫黄、燐複合快削鋼に更に、快削元素である鉛
を０．１０〜０．３５％添加して被削性を向上させてき
た。

【０００７】Ｐｂの融点は３２７℃と低いので、切削中
にＰｂが溶融して鋼が脆化し、切り屑処理性を向上させ
る。またＰｂの潤滑作用も加わり、工具の寿命が伸び
る。しかしながら、快削鋼におけるＰｂの使用は、Ｐｂ
ヒュームが発生する等の環境衛生上の問題から、今日無
鉛の超快削鋼が求められている。

【０００８】鋼材の被削性を向上させる元素としては、
Ｐｂの他にＳ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｓｅ及びＴｅ等の元素が知
られているが、これら元素は単独では、被削性改善効
果が小さい、高価である、環境衛生上問題がある、
といった欠点を少なくとも１つは有しているために、鉛
代替の元素として使用することには制限を受ける。

【０００９】例えば、Ｓは被削性の改善に効果はある
が、Ｓを多量に添加すると熱間加工方向に長く伸びたＭ
ｎＳが多量に形成されて、機械的性質に異方性を生じさ
せたり、靱性を低下させたりする等の問題がある。この
ため従来のＳＵＭ２４Ｌ、ＳＵＭ４３Ｌにおいては、熱
間圧延に際して先端割れを起こし易く、圧延トラブルの
原因となっていた。このトラブルを回避するため圧延前
鋼片の先端を鉛筆の先端形状のように細く削る等の煩雑
な作業をする必要があった。またＳＵＭ２４Ｌは低炭素
鋼であるため、機械加工した部品に耐摩耗性を付与する
場合は、９００℃前後で数時間という長時間の浸炭焼入
れを施す必要があった。

【００１０】一方、黒鉛は鋳鉄にみられるように、被削
性を極めて向上させる元素である。しかしながら、鋼に
炭素を添加するとセメンタイトを析出するので、黒鉛を
得るのは容易ではない。従来の発明における炭素濃度
０．１０〜１．５％を有する鋼の場合には、例えば特開
平２−１０７７４２号公報（以下、先行技術１という）
や、特開平３−１４０４１１号公報（以下、先行技術２
という）には、６００〜８００℃の温度で数時間〜２０
０時間という長時間の焼鈍を行なって黒鉛を析出させる
鋼材、又はそのような鋼材の製造方法が開示されてい
る。

【００１１】しかしながら、このように長時間の黒鉛化
熱処理はコストの増大を招くのみならず、熱処理中に鋼
材に脱炭を起こし、最終部品の性能に悪影響を及ぼすと
いった弊害が生ずる。そこで、従来よりも簡便な熱処理
で、できれば熱処理を施すことなく、所望とする中心穴
明け性の優れた無鉛の超快削鋼が望まれている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術１、
２には下記問題点のいずれかが未解決となっている。 問題点１：中心偏析により中心部の硬さが高く、従って
工具寿命が短く、また芯ずれを起こしたりする。

【００１３】問題点２：使用されている快削元素には毒
性があり、環境対策上問題がある。 問題点３：多量のＳ、Ｐを複合して含有しているため、
熱間加工性が劣り、圧延前鋼片に先端割れ防止のための
特殊な機械加工を必要とする。

【００１４】問題点４：低炭素の快削鋼においては、耐
摩耗性を向上させるため、長時間の浸炭焼入れを行う必
要がある。 問題点５：毒性のない快削元素として炭素を利用し、黒
鉛として析出させることにより、被削性を向上させるこ
とができるが、長時間の黒鉛化焼鈍を施さねばならず、
コストが嵩む。

【００１５】従って、この発明では上記問題点を解決し
て、機械加工性に優れた自動車や産業機械用の部品類を
製造するために、熱間圧延後の鋼材徐冷、又は短時間の
焼ならしにより、鉛を含有せず、外周機械加工のみ
ならず、断面中心部の穴明け加工性にも優れ、安価で
且つ環境衛生上問題のない快削鋼棒線材を提供すること
を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
背景及び観点から、鉛を添加することなく、従来の硫黄
鉛複合快削鋼と同等あるいはそれを上回る穴明け加工性
に優れた超快削鋼を開発すべく鋭意研究を重ねた。その
結果、次の知見を得た。

【００１７】即ち、圧延後の空冷まま、あるいは焼なら
しのような簡便な熱処理で黒鉛を析出させるには、鋼の
成分組成に関しＣを１．００％超添加して過共析鋼と
し、黒鉛化促進のためＳｉを１．００％以上と高めとす
る。また鋼の延性を確保するため適量のＭｎを添加し、
且つＰ及びＳといった不純物元素を低位に抑えた鋼を調
製する。連続鋳造法あるいは造塊法における溶鋼の凝固
過程においては鋳片の軸心中心部には不可避的に成分偏
析が形成される。この中心偏析は従来、鋼材品質上有害
なものであったが、この発明では中心偏析を次のように
利用する技術を廃発明した。中心偏析部における炭素濃
度の偏析度〔Ｃ〕／〔Ｃ〕₀ （但し〔Ｃ〕は対象位置の
炭素含有率、〔Ｃ〕₀ は素鋼分析の炭素含有率である）
を１．０１〜２．００の範囲内に調整した鋳片又は、鋳
片を分塊圧延した鋼片を製造する。但し、鋼塊も鋳片と
同等に扱ってもよい。

【００１８】次いで、上記鋳片又は鋼片を所定温度で加
熱後、熱間圧延し、そして、所定の冷却速度以下の徐
冷をするか、又は任意の冷却速度で冷却した後、６０
０〜９００℃の間の温度に３ｈｒ以下加熱した後、空冷
するか、のいずれかの処理をする。

【００１９】上記処理により、この発明の目的を達成す
るのに必要な適切な大きさ及び量の黒鉛と、軟質なフェ
ライト又はフェライト＋セメンタイト組織の鋼棒線材が
得られる。そして棒線材断面中心部はＣ、Ｓｉ等が偏析
しているので黒鉛化指数ＣＥが大きく、よって黒鉛の析
出が促進され、周囲部分より黒鉛が多く、またセメンタ
イトの量が減少しフェライトが増加して、硬さが低下す
る。

【００２０】これにより、鉛を添加することなく、従来
有害とされている中心偏析を活用することにより、穴明
け加工性が従来の硫黄鉛複合快削鋼に較べて同等以上の
超快削鋼棒線材の製造が可能であることを見い出し
た。。

【００２１】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のであって、下記に特徴を有するものである。請求項１
記載の発明は、重量％で、Ｃ：１．００超〜１．５０
％、Ｓｉ：１．００〜２．８０％、Ｍｎ：０．０１〜
２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．１０％以
下、Ｏ：０．００５０％以下、及び、Ｎ：０．０２０％
以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる化
学成分組成を有し、下記（１）式で求められる黒鉛化指
数ＣＥが１．３０以上であって、炭素の中心偏析度
〔Ｃ〕／〔Ｃ〕₀（但し〔Ｃ〕は対象位置の炭素含有
率、〔Ｃ〕₀（素鋼分析の炭素含有率である）が１．０
１〜２．００の範囲内にある鋳片又は鋼片を、８５０〜
１１５０℃の範囲内の温度に加熱し、熱間圧延し、こう
して熱間圧延された高温の鋼材を８００℃から６００℃
まで冷却する時間を５分以上に調整し、こうして得られ
た鋼材の特性値に関し、平均粒径１．０μｍ以上の黒鉛
が１００個／ｍｍ²以上析出し、金属組織が７０％以上
のフェライトと残部セメンタイトとからなるか、又はフ
ェライトのみからなり、断面中心部の硬さが断面中間部
の硬さ以下であって、且つ前記断面中間部の硬さがビッ
カース硬さＨ_V３００以下となっていることに特徴を有
するものである。なお黒鉛化指数ＣＥは次の式による。

【００２２】 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ -----------------------------（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。な
お、黒鉛は地鉄中の炭素を凝集することにより成長する
ので、フェライトは黒鉛のまわりに層状のセメンタイト
を浸食するような形で析出する。中心部は成分偏析によ
り黒鉛化指数ＣＥが高くなっているので、一層黒鉛の析
出が促進され、黒鉛の量が多いと共に、フェライト量が
多くその周囲より軟質となる。

【００２３】以上の処理により、中間部のビッカース硬
さを３００以下の軟質なものとして、穴明け加工性に優
れた超快削鋼棒線材を得ることができる。請求項２記載
の快削鋼棒線材は、特に、棒線材の直径が細く、冷却速
度が十分に小さくない場合に適用する。

【００２４】重量％で、Ｃ：１．００超〜１．５０％、
Ｓｉ：１．００〜２．８０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０
０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．１０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、及び、Ｎ：０．０２０％以下
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる化学成
分組成を有し、下記（１）式で求められる黒鉛化指数Ｃ
Ｅが１．３０以上であって、炭素の中心偏析度〔Ｃ〕／
〔Ｃ〕₀（但し〔Ｃ〕は対象位置の炭素含有率、〔Ｃ〕₀
は素鋼分析の炭素含有率である）が１．０１〜２．００
の範囲内にある鋳片又は鋼片を、８５０〜１１５０℃の
範囲内の温度に加熱し、熱間圧延し、こうして熱間圧延
された高温の鋼材を８００℃から６００℃までを任意の
時間をかけて冷却した後、更に加熱して６００〜９００
℃の範囲内の温度に３ｈｒ以下の時間保持後、空冷し、
こうして得られた鋼材の特性値に関し、平均粒径１．０
μｍ以上の黒鉛が１００個／ｍｍ²以上析出し、金属組
織が８０％以上のフェライトと残部セメンタイトとから
なるか、又はフェライトのみからなり、断面中心部の硬
さが断面中間部の硬さ以下であって、且つ前記断面中間
部の硬さがビッカース硬さＨ_V２５０以下となっている
ことに特徴を有するものである。なお黒鉛化指数ＣＥは
次の式による。

【００２５】 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ -----------------------------（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。上
記において、熱間圧延後８００〜６００℃の間を任意の
時間で冷却するが、その方法は、単なる空冷でもよい
が、水や衝風により冷却して、転位等の格子欠陥を多量
含むマルテンサイト、ベイナイトあるいは微細パーライ
トにすると、黒鉛の析出が促進され、その後の処理時間
が短くて済む。

【００２６】請求項３記載の快削鋼棒線材は、請求項１
又は２記載の発明において、上記鋳片又は鋼片として、
更に下記元素の成分組成からなる群から選ばれた１種以
上を付加して含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出
式の代わりに下記（２）式を用いることに特徴を有する
ものである。

【００２７】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．
０１〜１．０％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：
０．０１〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、
及び、Ｂ：０．０００５〜０．０１０％である。そし
て、上記（２）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９ −Ｃｒ／９−Ｍｏ／９＋Ｂ -----------------------------（２） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００２８】請求項４記載の快削鋼棒線材は、請求項
１、２又は３記載の発明において、上記鋳片又は鋼片と
して、更に下記元素の成分組成からなる群から選ばれた
１種以上を付加して含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥ
の算出式の代わりに下記（３）式を用いることに特徴を
有するものである。

【００２９】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｔｉ：
０．００５〜０．０５０％、Ｚｒ：０．００５〜０．０
５０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％、及び、Ｎｂ：０．
０１〜０．２０％である。そして、上記（３）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ -----------------------------（３） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００３０】請求項５記載の快削鋼棒線材は、請求項１
〜４記載の発明の内いずれかにおいて、上記鋳片又は鋼
片として、更に下記元素の成分組成からなる群から選ば
れた１種以上を付加して含有し、且つ、前記黒鉛化指数
ＣＥの算出式の代わりに下記（４）式を用いることに特
徴を有するものである。

【００３１】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ｃａ：０．００１０〜０．０１００％、
Ｍｇ：０．００１０〜０．１０％、及び、ＲＥＭ：０．
００１０〜０．１０％である。そして、（４）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ ＋０．０７ -----------------------------（４） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００３２】重量％で、Ｃ：１．００超〜１．５０％、
Ｓｉ：１．００〜２．８０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０
０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．１０％以下、
Ｏ：０．００５０％以下、及び、Ｎ：０．０２０％以下
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる化学成
分組成を有し、下記（１）式で求められる黒鉛化指数Ｃ
Ｅが１．３０以上であって、炭素の中心偏析度〔Ｃ〕／
〔Ｃ〕₀（但し〔Ｃ〕は対象位置の炭素含有率、〔Ｃ〕₀
は素鋼分析の炭素含有率である）が１．０１〜２．００
の範囲内にある鋳片又は鋼片を、８５０〜１１５０℃の
範囲内の温度に加熱し、熱間圧延し、こうして熱間圧延
された高温の鋼材をカバー徐冷により８００℃から６０
０℃まで冷却する時間を５分以上に調整し、前記鋼材中
に平均粒径１．０μｍ以上の黒鉛を１００個／ｍｍ²以
上析出させ、金属組織を７０％以上のフェライトと残部
セメンタイトとからなるか、又はフェライトのみからな
り、断面中心部の硬さを断面中間部の硬さ以下にし、且
つ前記断面中間部の硬さをビッカース硬さＨ_V３００以
下に調整することに特徴を有するものである。なお黒鉛
化指数ＣＥは次の式による。

【００３３】 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ -----------------------------（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。請
求項７記載の快削鋼棒線材の製造方法は、請求項６記載
の発明において、上記鋳片又は鋼片として、更に下記元
素の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加し
て含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わり
に下記（２）式を用いることに特徴を有するものであ
る。

【００３４】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．
０１〜１．０％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：
０．０１〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、
及び、Ｂ：０．０００５〜０．０１０％である。そし
て、上記（２）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９ −Ｃｒ／９−Ｍｏ／９＋Ｂ -----------------------------（２） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００３５】請求項８記載の快削鋼棒線材の製造方法
は、６又は７記載の発明において、前記鋳片又は鋼片と
して、更に下記元素の成分組成からなる群から選ばれた
１種以上を付加して含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥ
の算出式の代わりに下記（３）式を用いることに特徴を
有するものである。

【００３６】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｔｉ：
０．００５〜０．０５０％、Ｚｒ：０．００５〜０．０
５０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％、及び、Ｎｂ：０．
０１〜０．２０％である。そして、上記（３）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ -----------------------------（３） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００３７】請求項９記載の快削鋼棒線材の製造方法
は、請求項６、７又は８記載の発明において、前記鋳片
又は鋼片として、更に下記元素の成分組成からなる群か
ら選ばれた１種以上を付加して含有し、且つ、前記黒鉛
化指数ＣＥの算出式の代わりに下記（４）式を用いるこ
とに特徴を有するものである。

【００３８】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ｃａ：０．００１０〜０．０１００％、
Ｍｇ：０．００１０〜０．１０％、及び、ＲＥＭ：０．
００１０〜０．１０％である。そして、（４）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ ＋０．０７ -----------------------------（４） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００３９】重量％で、Ｃ ：１．００超〜１．５０
％、Ｓｉ：１．００〜２．８０％、Ｍｎ：０．０１〜
２．００％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．１０％以
下、Ｏ：０．００５０％以下、及び、Ｎ：０．０２０％
以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる化
学成分組成を有し、下記（１）式で求められる黒鉛化指
数ＣＥが１．３０以上であって、炭素の中心偏析度
〔Ｃ〕／〔Ｃ〕₀（但し〔Ｃ〕は対象位置の炭素含有
率、〔Ｃ〕₀は素鋼分析の炭素含有率である）が１．０
１〜２．００の範囲内にある鋳片又は鋼片を、８５０〜
１１５０℃の範囲内の温度に加熱し、熱間圧延し、こう
して熱間圧延された高温の鋼材を冷却媒体により冷却す
ることによって８００℃から６００℃まで冷却する時間
を１分以下に調整し、更に加熱して６００〜９００℃の
範囲内の温度に３ｈｒ以下の時間保持後、空冷し、前記
鋼材中に平均粒径１．０μｍ以上の黒鉛を１００個／ｍ
ｍ²以上析出させ、金属組織を８０％以上のフェライト
と残部セメンタイトとからなるか、又はフェライトのみ
からなり、断面中心部の硬さを断面中間部の硬さ以下に
し、且つ前記断面中間部の硬さをビッカース硬さＨ_V２
５０以下に調整することに特徴を有するものである。な
お黒鉛化指数ＣＥは次の式による。

【００４０】 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ -----------------------------（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。上
記方法においては特に、再加熱処理による黒鉛の析出を
促進させるために、熱間圧延後の棒線材を８００〜６０
０℃の間を１分以下で急速冷却するものである。

【００４１】請求項１１記載の快削鋼棒線材の製造方法
は、請求項１０記載の発明において、上記鋳片又は鋼片
として、更に下記元素の成分組成からなる群から選ばれ
た１種以上を付加して含有し、且つ、前記黒鉛化指数Ｃ
Ｅの算出式の代わりに下記（２）式を用いることに特徴
を有するものである。

【００４２】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．
０１〜１．０％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：
０．０１〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、
及び、Ｂ：０．０００５〜０．０１０％である。そし
て、上記（２）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９ −Ｃｒ／９−Ｍｏ／９＋Ｂ -----------------------------（２） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００４３】請求項１２記載の快削鋼棒線材の製造方法
は、請求項１０又は１１記載の発明において、上記鋳片
又は鋼片として、更に下記元素の成分組成からなる群か
ら選ばれた１種以上を付加して含有し、且つ、前記黒鉛
化指数ＣＥの算出式の代わりに下記（３）式を用いるこ
とに特徴を有するものである。

【００４４】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ａｌ：０．００１〜０．１０％、Ｔｉ：
０．００５〜０．０５０％、Ｚｒ：０．００５〜０．０
５０％、Ｖ：０．０１〜０．２０％、及び、Ｎｂ：０．
０１〜０．２０％である。そして、上記（３）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ -----------------------------（３） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００４５】請求項１３記載の快削鋼棒線材の製造方法
は、請求項１０、１１又は１２記載の発明において、上
記鋳片又は鋼片として、更に下記元素の成分組成からな
る群から選ばれた１種以上を付加して含有し、且つ、前
記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わりに下記（４）式を用
いることに特徴を有するものである。

【００４６】ここで、上記元素の成分組成からなる群と
は、重量％で、Ｃａ：０．００１０〜０．０１００％、
Ｍｇ：０．００１０〜０．１０％、及び、ＲＥＭ：０．
００１０〜０．１０％である。そして、（４）式とは、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ ＋０．０７ -----------------------------（４） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす、を
指す。

【００４７】

【発明の実施の形態】この発明は、所定の中心偏析度を
有する高Ｓｉの過共析炭素鋼、及びその低合金鋼鋳片又
は鋼片を素材として、熱間圧延した棒線材を、所定の時
間以上をかけて徐冷するか、所定の温度範囲内に３ｈｒ
以下再加熱した後空冷するかにより、中心部が軟質で黒
鉛の多い組織を有する棒線材を製造する。このような簡
単な工程により、無鉛の穴明け加工性に優れた超快削棒
線材を製造するものである。

【００４８】次に、本発明の構成要件の限定理由につい
て、以下に述べる。 （１）炭素（Ｃ） Ｃは黒鉛を析出させ、強度を確保するために重要な元素
である。熱間圧延により製造された鋼材の再加熱後に、
炉冷等の徐冷を行なわずに、空冷により黒鉛を析出させ
るためには、１．００％超のＣ含有率を必要とする。し
かしながら、Ｃ含有率が１．５０％を超えると、熱間延
性の低下が大きく、棒圧延に際して表面疵の発生が増大
する。また空冷後に析出する黒鉛粒が粗大になり、靱性
を低下させる。従って、Ｃ含有率は１．００超〜１．５
０％の範囲内に限定する。

【００４９】（２）珪素（Ｓｉ） Ｓｉは本発明において重要な役目を果たす元素である。
即ち、Ｓｉはセメンタイトの黒鉛化を促進する元素であ
る。しかし、１．００％未満ではその効果は小さい。一
方、Ｓｉが２．８０％を超えると非金属介在物が増大し
て靱性の低下を招くのみならず、熱間圧延又は黒鉛化の
ための再加熱において脱炭を大きくする。従って、Ｓｉ
含有量は１．００〜２．８０％の範囲内に限定する。

【００５０】（３）マンガン（Ｍｎ） Ｍｎは鋼中のＳをＭｎＳとして無害化して、鋼の熱間延
性を向上させる。この目的で用いるので、Ｍｎは０．０
１％以上の添加を必要とする。しかし、Ｍｎは黒鉛の析
出を阻害するので、上限は２．００％とする。なお、Ｍ
ｎ含有率を低めにすれば黒鉛化のために必要なＳｉの量
を低減させることができる。Ｍｎ含有率が高めの場合に
は部品に高い強度及び靱性を付与することができる。そ
こで、Ｍｎ含有率は０．０１〜２．００％の範囲内に限
定する。

【００５１】（４）燐（Ｐ） Ｐは黒鉛化を促進する元素である。しかし、Ｐは粒界に
偏析して熱間延性を低下させ、表面疵の発生を助長す
る。このような悪影響を防ぐために、Ｐ含有率は０．０
５０以下に限定する。一層望ましくは０．０３０％以下
にする。

【００５２】（５）硫黄（Ｓ） Ｓは黒鉛化を大きく阻害する元素であり、その含有率が
０．１００％を超えると、Ｓｉ等の黒鉛化促進元素を多
量に添加する必要があり、また熱間延性の低下を招く。
従って、Ｓ含有率は０．１００％以下に限定する。一層
望ましくは０．０５０％以下にするのがよい。

【００５３】（６）酸素（Ｏ） Ｏは鋼の清浄性を低下させると共に、黒鉛化を阻害する
元素であるので出来るかぎり低く抑えるべきである。し
かしＯ含有率は０．００５０％までは許容される。そこ
で、Ｏ含有率は上限を０．００５０％とする。一層望ま
しくは０．００３０％以下にする方がよい。

【００５４】（７）窒素（Ｎ） Ｎは単独で鋼中に存在すると、黒鉛化を阻害する。Ｎ含
有率が０．０２０％を超えると、黒鉛の析出が困難にな
る他、鋼の凝固中に窒素ガスの発生によりブローホ─ル
が多数形成されて、圧延後の表面疵の原因になる。従っ
て、Ｎ含有率は０．０２０％以下にする。一層望ましく
は０．０１０％以下にする。

【００５５】（８）銅（Ｃｕ） Ｃｕは黒鉛の析出を促進し、且つフェライトに固溶して
鋼の靱性を高める。この目的でＣｕを利用するするの
で、０．０１％以上の添加を必要とする。しかし、Ｃｕ
含有率が２．０％を超えると、鋼中への固溶限を超える
ので未固溶Ｃｕが残存し、熱間延性を低下させ、表面疵
の発生を助長する。従って、Ｃｕ含有率は０．０１〜
２．０％の範囲内にするのが望ましい。

【００５６】（９）ニッケル（Ｎｉ） ＮｉもＣｕと同様に、黒鉛の析出を促進させると共に、
フェライトに固溶して鋼の靱性を高める。これらの目的
で添加するので、Ｎｉは０．０１％以上の添加を必要と
する。しかし２．０％を超えて添加すると効果は飽和す
る。また、Ｎｉは高価な元素である。従って、Ｎｉ含有
率は０．０１〜２．０％の範囲内にするのが望ましい。

【００５７】（１０）コバルト（Ｃｏ） ＣｏもＣｕやＮｉと同じく、黒鉛の析出を促進させると
共に、鋼の靱性を高める。これらの目的で添加するの
で、Ｃｏは０．０１％以上の添加を必要とする。しかし
ＣｏはＮｉよりも高価な元素である。従って、Ｃｏ含有
率は０．０１〜０．５０％の範囲内にするのが望まし
い。

【００５８】（１１）クロム（Ｃｒ） Ｃｒも少量添加の場合はフェライトに固溶して、鋼の靱
性を高める。この目的で用いるので、０．０１％以上の
添加を必要とする。しかしＣｒは、Ｍｎよりも黒鉛化を
阻害する作用が大きい。よって、Ｃｒが０．５０％を超
えると，黒鉛化促進元素を多量に必要とし、コスト高に
なる。従って、Ｃｒ含有率は０．０１〜０．５０％の範
囲内にするのが望ましい。

【００５９】（１２）モリブデン（Ｍｏ） Ｍｏは少量添加の場合は鋼の靱性を高める。この目的で
用いるので、０．０１％以上の添加を必要とする。しか
し、Ｍｏも黒鉛化を阻害する元素であり、０．５０％を
超えると、黒鉛化促進元素を多量に必要とする。従っ
て、Ｍｏ含有率０．０１〜０．５０％の範囲内にするの
が望ましい。

【００６０】（１３）ボロン（Ｂ） Ｂは鋼中のＮをＢＮとして固定し、Ｎの黒鉛化阻害作用
を軽減すると共に、ＢＮが黒鉛析出核として作用し、黒
鉛の析出を促進する。この目的で用いるので、０．００
０５％以上の添加を必要とする。しかし、Ｂは０．０１
０％を超えて添加しても、効果が飽和するのみならず、
多量のＢＮや炭ほう化物を析出し、熱間延性を低下させ
る。従って、Ｂ含有率は０．０００５〜０．０１０％の
範囲内にするのが望ましい。

【００６１】（１４）アルミニウム（Ａｌ） Ａｌは脱酸剤として重要な元素であると共に、ＡｌＮを
析出し結晶粒を微細にする元素である。またＳｉと同様
に黒鉛化を促進する元素である。これらの目的のために
はＡｌは少なくとも０．００１％以上添加する必要があ
る。しかし、Ａｌを０．１０％を超えて添加すると、酸
化物系介在物の量が多くなって、鋼の清浄性を低下さ
せ、熱間加工時の割れの原因となる。また連続鋳造にお
いてＡｌ₂Ｏ₃ がノズルに堆積して、ノズル詰まりを引
き起こすので、Ａｌ含有率は、０．００１〜０．１０％
の範囲内にするのが望ましい。

【００６２】（１５）チタン（Ｔｉ） ＴｉはＴｉＮ及びＴｉＣを析出させ、結晶粒を微細化す
る。またＴｉＮ及びＴｉＣは黒鉛析出の核として作用
し、黒鉛の析出を促進する。Ｔｉ添加量が０．００５％
未満ではその効果は小さく、一方、Ｔｉを０．１０％を
超えて添加すると、硬いＴｉＮやＴｉＣが多量に生成し
て、工具の摩耗を促進する。従って、Ｔｉ含有率は、
０．００５〜０．０５０％の範囲内にするのが望まし
い。

【００６３】（１５）ジルコニウム（Ｚｒ） ＺｒもＴｉと同様に窒化物及び炭化物を析出させ、結晶
粒を微細化すると共に、黒鉛の析出を促進させる。Ｚｒ
添加量が０．００５％未満ではその効果は小さい。一
方、Ｚｒを０．０５０％を超えて添加すると、工具の摩
耗を促進する。従って、Ｚｒ含有率は０．００５〜０．
０５０％の範囲内にするのが望ましい。

【００６４】（１６）バナジウム（Ｖ） Ｖも窒化物及び炭化物を析出させ、結晶粒を微細化す
る。また析出物が微細であるので鋼の降伏応力を高め、
疲労限応力を向上させる。Ｖ添加量が０．０１％未満で
はその効果は小さい。一方、Ｖは黒鉛の析出を阻害する
元素であり、０．２０％を超えて添加すると、黒鉛化促
進元素を多量に必要とする。従って、Ｖ含有率は０．０
１〜０．２０％の範囲内にするのが望ましい。

【００６５】（１７）ニオブ（Ｎｂ） Ｎｂも窒化物及び炭化物を析出させ、結晶粒を微細化す
ると共に、降伏応力を高める。Ｎｂの炭窒化物は１１５
０℃の高温でも鋼中に溶解せず、オーステナイト粒の粗
大化を阻止し、鍛造後の結晶粒を微細にして、靱性を向
上させる。Ｎｂ添加量が０．０１％未満ではその効果は
小さく、一方、０．２０％を超えて添加しても、黒鉛の
析出が阻害されて、黒鉛化促進元素を多量に必要とす
る。従って、Ｎｂ含有率は０．０１〜０．２０％の範囲
内にするのが望ましい。

【００６６】（１８）カルシウム（Ｃａ） Ｃａは鋳鉄においては、接種材として使用され黒鉛化を
促進させる。これは溶鋼の温度水準でのＣａの蒸気圧が
高く、鋳造中にＣａの蒸気が凝固鋼内に微小な空洞を形
成し、これが黒鉛析出の核となって、球状黒鉛を析出さ
せると考えられる。鋼においてもＣａは鋳鉄と同様な挙
動をして、熱間加工後の黒鉛析出を容易にする。また、
Ｃａは酸化物系介在物として存在すると、超硬工具切削
においてベラーグを形成し、工具寿命を延長する効果が
大きいので、快削鋼への添加が望ましい元素である。こ
うした目的のためにはＣａは、０．００１０％以上添加
する必要がある。しかし、０．０１０％を超えて添加し
ても効果は飽和する。従って、Ｃａ含有率は０．００１
０〜０．０１０％の範囲内にするのが望ましい。

【００６７】（１９）マグネシウム（Ｍｇ） ＭｇもＣａと同じく、鋳鉄において接種材として使用さ
れ、黒鉛化を促進させ、また、鋼においても加工後の黒
鉛析出を容易にする。その添加量が０．００１０％未満
では効果は小さい。一方、Ｍｇを０．１０％を超えて添
加しても効果は飽和する。従って、Ｍｇ含有率は０．０
０１０〜０．１０％の範囲内にするのが望ましい。

【００６８】（２０）ＲＥＭ（希土類元素） Ｃｅ、Ｌａ等のＲＥＭも鍛造後の黒鉛析出を促進する。
その添加量が０．００１０％未満では効果は小さい。一
方、ＲＥＭを０．１０％を超えて添加しても効果は飽和
する。従って、ＲＥＭ含有率は０．００１０〜０．１０
％の範囲内にするのが望ましい。

【００６９】以上の他に、鋼にはＳｎ、Ａｓ等の不可避
的に混入する元素を含む。また環境への問題が小さい場
合には，補足的にＢｉ、Ｓｅ、Ｔｅ等の快削性向上元素
を少量添加することも可能である。

【００７０】（２１）黒鉛化指数 鋼材中の黒鉛はその快削性向上に効果的である。鋼材中
に黒鉛の析出を促進させるためには、黒鉛化指数ＣＥを
大きくすることが重要である。このＣＥは主要元素につ
いては以下の式で表わされる。即ち、 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ -----------------------------（３） 但し、上式中の元素記号はその元素の含有重量％を表わ
す。またＣａ、Ｍｇ及びＲＥＭの内の少なくとも１種を
０．００１０％以上含有する場合には、上記（３）式の
右辺に０．０７を加算する。

【００７１】一方、黒鉛の析出は加熱温度、冷却速度に
よっても左右され、ＣＥによって一義的に決定されるも
のではない。しかしながら、ＣＥが１．３０以上でない
場合は、対象高温鋼材を炉冷等により長時間の黒鉛化処
理を行なわなければならず、短時間の熱処理で黒鉛を析
出させることが困難になる。従って、黒鉛化指数ＣＥは
１．３０以上に限定する。

【００７２】（２２）炭素の中心偏析度〔Ｃ〕／
〔Ｃ₀ 〕 一般に、鋳片又は鋼片に成分の中心偏析が存在すると、
即ち中心部のＣ等成分元素の含有率が他の部分における
よりも高いと、その部分の硬さは高くなる。そのため、
棒線材の断面中心に穴を明けたときにドリル先端がその
周囲にずれて、穴の芯がずれてしまう。しかしながら、
この発明においては、中心部のＣやＳｉの偏析が上記
（３）式により黒鉛化指数ＣＥを高めることを利用し
て、中心部での黒鉛析出量を多くし、これに伴ってフェ
ライトの量も多くなる。こうして中心部ではその周囲よ
りも硬さが低くなるので、穴明け加工には好ましいもの
となる。こうして、本発明においては中心偏析を積極的
に活用する点も大きな特徴である。

【００７３】鋳片又は鋼片のＣの中心偏析度が、１．０
１未満の偏析では、その周囲の部分におけるよりも、穴
明け加工に有利な程度に黒鉛を多く析出させて、金属組
織を軟質なフェライト割合の多いものにするという効果
を発揮させることができない。一方、Ｃの中心偏析度が
２．００を超えると、中心部の延性が不足して熱間圧延
時に中心から裂けたりして圧延作業に支障をきたす。し
かしながら、Ｃの中心偏析度は、１．０１〜２．００の
範囲内に限定する。

【００７４】なお、中心偏析度の測定は次の通り行な
う。即ち、鋳片又は鋼片の長さ方向に直角な断面の中心
部を５ｍｍφ程度のドリルにより分析用試料を採取し、
これを分析して中心部のＣ含有率〔Ｃ〕とする。一方、
断面中間部のＣ分析値又はレードル分析値をもって素鋼
分析のＣ含有率〔Ｃ〕₀ とする。そして〔Ｃ〕／〔Ｃ〕
₀ を算出し、これをＣの中心偏析度とする。

【００７５】（２３）熱間圧延時の加熱温度 熱間圧延前の鋼材加熱温度が８５０℃未満では、鋼の変
形能が不足して、棒線材に表面疵が発生し易い。一方、
加熱温度が１１５０℃を超えると鋼の固相線温度に近く
なってやはり熱間延性が不足して棒線材に割れを発生す
る。このため熱間圧延時の加熱温度は８５０〜１１５０
℃の間とする。鋳片又は鋼片は上記温度範囲内に加熱し
た後、熱間圧延されるが、熱間圧延終了温度は低い方
が、格子欠陥が多く、黒鉛の析出が促進されるので好ま
しい。そのため圧延機群の中間で水冷して仕上温度を下
げる手段は有効である。

【００７６】（２４）熱間圧延後の冷却時間 熱間圧延後はできるだけゆっくり冷却することにより、
黒鉛の析出が促進され、フェライト量が多くなって、鋼
は軟化する。８００℃から６００℃に至る間の冷却時間
が５分未満では、所望とする大きさ及び数の黒鉛が得ら
れず、また硬さも高いものになってしまう。従って、８
００℃から６００℃までの冷却時間は５分以上とする。
即ち、平均冷却速度で０．６７℃／ｓｅｃ以下とする。

【００７７】棒線材の直径が８０ｍｍφ程度の太い場合
には、熱間圧延後、単に空冷しても、上記冷却時間は５
分以上かかるので、上記条件を満たすことができる。し
かし、直径が５〜２５ｍｍφ程度の細い棒鋼や線材の場
合には、空冷では上記冷却時間を５分以上とすることは
できない。従って、直棒（真直ぐに伸ばされた一本の
棒）において直径が細い場合には、冷却床をカバーで覆
って棒線材を徐冷するか、あるいは、熱間圧延材をコイ
ル状に巻き取って冷却する。更には、コイル状に巻き取
った棒線材にカバーを掛けて徐冷する。熱間圧延線材が
非同心リング状態でコンベア上を流れるステルモアライ
ンのような冷却設備の場合には、コンベアをカバーで覆
って、熱間圧延線材を徐冷する。以上のような手段によ
り、径の細い棒線材においても８００℃から６００℃ま
での間を５分以上かけて冷却することができる。

【００７８】また、棒線材を再加熱して黒鉛化を促進す
る場合には、熱間圧延後の棒線材は金属組織が微細で、
転位等の格子欠陥を多量に含んでいることが望ましい。
この場合には、熱間圧延線材の８００℃から６００℃ま
でを１分以下の短時間で冷却して、金属組織をマルテン
サイト、ベイナイト、あるいは微細なパーライトに調整
すると、黒鉛化を促進に効果がある。

【００７９】（２５）黒鉛化加熱温度 径の細い棒線材を上記のようなカバーで徐冷しない場合
には、８００〜６００℃の冷却時間が短く、十分に黒鉛
を析出させることができず、優れた穴明け加工性を有す
る棒線材を得ることができない。従って、再加熱により
黒鉛の析出を促進させる。所望とする大きさ及び数の黒
鉛を得るには、加熱温度が６００℃未満では、炭素の拡
散速度が小さいので、黒鉛化のために３時間を超える長
時間を要する。一方、９００℃より高い温度に加熱する
と、昇温中に一旦析出した黒鉛は高温加熱中に再溶解し
て、空冷後に得られる黒鉛の大きさが小さくなる。従っ
て、加熱後に炉冷等を行なってゆっくり冷やす必要が生
じ、黒鉛化処理時間が長くなってしまう。従って、再加
熱温度は６００〜９００℃の範囲内とする。黒鉛の析出
は６５０〜８００℃の間の温度で最も促進されるので、
この温度範囲内で処理することにより、より短時間で目
的を達成することができる。

【００８０】（２６）黒鉛化加熱時間 上記温度範囲内での加熱時間が、３ｈｒを超えるような
長時間の処理ではコスト高になってしまうので、処理時
間は３ｈｒ以下とする。そして３ｈｒ以下の加熱で十
分、所望とする黒鉛の大きさ及び数、金属組織及び、硬
さが得られる。従って、加熱時間は３ｈｒ以下に限定す
る。

【００８１】加熱後は、鋼材を炉から取り出して空冷す
れば徐冷等をしなくても十分である。コイル材の場合に
は１〜３トンの巻き取られたコイル状態で冷却される。
直棒の場合には数本〜１００本程度の結束した状態で冷
却されることが大半である。従って、本発明にかかる鋼
材の場合には、このような状態での空冷による冷却速度
は、黒鉛を析出させ、且つ成長させるのに十分に小さ
く、満足すべきものである。

【００８２】（２７）黒鉛の粒径 本発明における黒鉛の析出形状は、一般的に塊状と表現
されるものであるが、これが球状、粒状あるいは楕円体
状であってもよく、平均的な長さ／厚み比が５以下なら
ば特に差し支えはない。このように、塊状に析出した黒
鉛の平均粒径が１．０μｍ未満では、穴明け加工時に切
り屑を小さく粉砕する作用が小さく、切削処理性改善へ
の寄与は小さい。従って、黒鉛の平均粒径は１．０μｍ
以上になるよう調整する。一方、その平均粒径の上限は
特に限定しないが、３０μｍを超える黒鉛が多数析出す
ると靱性低下の原因となる。従って、黒鉛の平均粒径は
３０μｍ以下にするのが望ましい。

【００８３】（２８）黒鉛の数 単位断面積当たりの黒鉛の数は、切り屑を小さく分断さ
せるのに重要である。その数が１００個／ｍｍ² 未満で
は切り屑処理性の改善効果が小さいので、黒鉛の数は１
００個／ｍｍ² 以上にする。黒鉛の数は、黒鉛の大きさ
に左右され、粒径が大きくなれば少なくなり、小さくな
れば多くなる。本発明では粒径が１０〜２５μｍの黒鉛
が析出するとき、その数はおおよそ１００〜１０００個
／ｍｍ²の間であるが、１．０〜５μｍの黒鉛が析出す
る場合にはおおよそ３０００〜５００００個／ｍｍ² に
達する。

【００８４】（２９）金属組織工具寿命を延ばすために
は、鋼材の硬さを低くする必要があり、鋼棒線材の金属
組織はフェライト＋パーライト又はフェライトのみにす
ることが必要である。この際、フェライトの量は７０％
以上にすることが必要である。熱間圧延後の冷却速度が
小さくなるにつれて、黒鉛が大きく成長し、フェライト
の量が増加するので、セメンタイトの量は減少する。そ
して十分小さい冷却速度で冷却することによって、金属
組織は層状のセメンタイトを含まない軟質なフェライト
単相になる。従って、金属組織は７０％以上のフェライ
トと残部セメンタイト、又は、フェライトのみとなるよ
う調整する。

【００８５】また、黒鉛化熱処理を施した場合には更
に、工具の寿命を長くするために、即ち、棒線材の硬さ
を更に低いものにするために、金属組織は８０％以上の
フェライトを含み、残部がセメンタイトか、又は、フェ
ライトのみとする必要がある。

【００８６】Ａ₁ 点からＡ₁ 点−１００℃付近までの範
囲内の温度に加熱することにより、黒鉛化せずに残留す
るセメンタイトの球状化が進行し、層状のセメンタイト
は球状又は粒状のセメンタイトになる。

【００８７】また、Ａ₁ 点より高い温度に加熱し冷却す
ると、オーステナイトからフェライト、セメンタイトの
析出が起こるが、十分小さい冷却速度で冷却することに
より、黒鉛＋フェライトの組織が得られる。

【００８８】（３０）硬さ 熱間圧延後、徐冷材の断面中間部のビッカース硬さ（Ｈ
_V ）が３００を超えると、工具の摩耗が大きくなって、
工具寿命が短くなる。従って、中間部でのビッカース硬
さは３００以下であることが必要である。また、黒鉛化
熱処理材においては、一層工具寿命を延ばすためには、
ビッカース硬さは２５０以下に調整する。金属組織がフ
ェライト単相になった場合には、ビッカース硬さは１３
０程度まで低下する。黒鉛及びフェライトの量を中間部
よりも中心部の方が多くなるように調整することによ
り、中心部の硬さは中間部の硬さ以下にする。

【００８９】

【実施例】次に、この発明を、実施例によって更に詳細
に説明する。表１及び２に、試験に用いた供試鋼の化学
成分組成及び黒鉛化指数ＣＥを示す。

【００９０】

【表１】

【００９１】

【表２】

【００９２】表１の鋼Ｎo.１〜１７はすべて本発明の範
囲内の成分組成（本発明成分）の鋼であり、鋼Ｎo.２４
〜２７は本発明の範囲外の鋼である。この内、鋼Ｎo.２
４は、成分組成は本発明の範囲内にあるが、鋳片凝固時
の溶鋼温度が高過ぎたためにＣの中心偏析度が２．００
を超えたもの、鋼Ｎo.２５は、連続鋳造時の鋳片に対す
るロール圧下量が大き過ぎたために中心部に負偏析が形
成され、Ｃの中心偏析度が１．０未満になったものであ
る。鋼Ｎo.２６及び２７はいずれも、個々の成分組成は
本発明の範囲内にあるが、黒鉛化指数ＣＥが１．３０未
満と本発明の範囲より低いものである。表２の鋼Ｎo.２
８〜５０はすべて本発明の範囲外の成分組成の鋼であ
る。この内、鋼Ｎo.４８は従来成分鋼のＳＵＭ２４Ｌ、
鋼Ｎo.４９は従来成分鋼のＳＵＭ４３Ｌ、そして鋼Ｎo.
５０は従来成分鋼の亜共析黒鉛鋼である。

【００９３】上記各成分の供試鋼（鋼Ｎo.１〜１７、２
４〜５０）は１３０トン電気炉により溶製後、連続鋳造
又は造塊により鋳片に鋳造したものである。鋼Ｎo.１
は、１６０ｍｍ角鋳片に鋳造した後、直接棒線圧延に供
した。その他の鋼Ｎo.は、鋳片又は鋼塊を１６０ｍｍ角
の鋼片に分塊圧延後、棒線圧延に供した。棒線圧延はす
べて、鋳片又は鋼片を加熱炉にて所定温度に加熱後、各
種直径の棒鋼又は線材に熱間圧延した。

【００９４】〔試験１〕試験１では、鋼Ｎo. １〜１
７、２４〜５０につき、本発明の範囲内の試験である実
施例１−１、１−３〜１−９、１−１１〜１−１４、並
びに、本発明の範囲外の試験である比較例１−１５〜１
−１７、１−２４〜１−４７及び従来例１−４８〜１−
５０を試験した。いずれも、棒線材に熱間圧延した後、
所定の試験条件の冷却を行ない、こうして棒線材を製造
した。即ち、径２０ｍｍ以上の圧延材はすべて直棒に圧
延して空冷か、又は冷却床でのカバー徐冷をした。こう
して製造された棒線材につき、鋼材の特性試験及び穴明
け試験を行なった。試験内容は、 （１）圧延材を目視で表面疵や割れの有無判定をし、圧
延後冷却された棒線材について、 （２）黒鉛析出状態及び金属組織の光学顕微鏡による測
定観察試験：黒鉛析出状態として黒鉛の平均粒径及び黒
鉛粒の数の測定、また、金属組織としてフェライト＋セ
メンタイト組織中のフェライト％（面積％）の測定を
し、 （３）断面中心部及び中間部のビッカース硬さ測定試験
を行ない、更に、 （４）棒線材の穴明け試験を次の要領で行なった。自動
盤にて棒線材に穴明け加工を施した。径１３〜２０ｍｍ
の棒線材には、５ｍｍφのドリルを用い、径２５ｍｍ以
上の棒鋼には１０ｍｍφのドリルを用い、ドリル径の５
倍の深さの穴を明けた。穴明け条件は、ドリルの外周速
度１５０ｍ／ｍｉｎ、送り０．３０ｍｍ／ｒｅｖとし、
ハイスドリルを用いた。ドリル寿命の判定は工具が溶損
して穴明け不能になる寿命を測定し、その穴明け個数を
もって寿命とした。また加工後の穴の芯ずれをチェック
した。

【００９５】表３及び４に、供試鋼の鋼Ｎo.、棒線材製
造試験条件及び試験結果を示す。

【００９６】

【表３】

【００９７】

【表４】

【００９８】上記試験より、下記事項がわかる。 （１）本発明の実施例１−１、１−３〜１−９、１−１
１〜１−１４は、成分組成及び圧延加熱温度が本発明の
範囲内であるから、表面疵の発生がなく、また圧延後の
８００〜６００℃の冷却時間が５分以上であるから、目
標とする黒鉛の大きさ及び数を有し、金属組織も要件が
満たされ、また、ビッカース硬さは中間部より中心部の
方が低く、且つ中間部でＨ_V ３００以下が満たされ、軟
質な棒線材が得られている。

【００９９】図１に、本発明の快削鋼棒線材の顕微鏡組
織を示す例として、実施例１−１の黒鉛とフェライト＋
粒状セメンタイトとからなるミクロ組織を示す図を示
す。また、適度な中心偏析の活用により、ドリルの芯ず
れは発生せず、工具寿命も穴明け数５０個以上と良好で
あった。

【０１００】（２）これに対して、本発明の範囲外の条
件が一つでも入っている試験である、比較例及び従来例
では、本発明の目標が達成されなかった。詳細は次の通
りである。

【０１０１】比較例１−１５は、化学成分は本発明の範
囲内であるが、熱間圧延時の加熱温度が本発明の範囲よ
り低かったために、熱間延性が不足して棒鋼に大きな疵
が発生した。また比較例１−１６は同様に、化学成分は
本発明の範囲内であるが、熱間圧延時の加熱温度が逆に
本発明の範囲より低かったために、熱間延性が不足して
棒鋼に大きな疵が発生した。

【０１０２】比較例１−１７は、化学成分及び熱間圧延
時の加熱温度共に、本発明の範囲内であるが、圧延後の
冷却時間が３．１分と短かったために、黒鉛の成長が十
分でなく、黒鉛の平均粒径が１．０μｍより小さく、金
属組織中のフェライト量が少なく、また軟化不十分で中
心部の硬さは中間部より高く、中間部の硬さもＨ_V３０
０を超えた。このため穴明け加工において芯ずれが発生
し、ドリル寿命も穴明け数２４個と短いものであった。

【０１０３】・比較例１−２４は、Ｃの中心偏析度が
２．００を超えたために、中心部の延性不足で、熱間圧
延時に中心から裂けてしまった。比較例１−２５は逆に
Ｃの中心偏析度が１．０１より小さかったために、中心
部の硬さが中間部の硬さより高く、従ってドリルの芯ず
れを起こした。

【０１０４】・比較例１−２６及び比較例１−２７は、
化学成分は本発明の範囲内であるが、黒鉛化指数ＣＥが
本発明の範囲より低かったため、黒鉛の析出は見られな
かった。

【０１０５】・比較例１−２８は、Ｃ含有率が本発明を
外れて低く、このため黒鉛は１．０μｍ未満の小さいも
のしか得られず、金属組織中のフェライト量が少なく、
中間部の硬さもＨ_V ３００を超えて高く、ドリルの芯ず
れが発生し、工具寿命も短いものであった。比較例１−
２９は、逆にＣ含有率が本発明を外れて高く、このため
熱間延性が不足して、棒鋼に疵が発生した。

【０１０６】・比較例１−３０は、Ｓｉ含有率が本発明
の範囲より低く、このため黒鉛粒が小さく、穴明け加工
性に劣るものであった。比較例１−３１は、Ｓｉ含有率
が本発明の範囲より高く、このため熱間延性が不足し
て、棒鋼に疵が発生した。

【０１０７】・比較例１−３２は、Ｍｎ含有率が２．０
０％を超えて高く、このため熱間延性不足で、棒鋼に疵
が発生した。比較例１−３３は、Ｐ含有率が本発明の範
囲より高く、比較例１−３４は、Ｓ含有率が本発明の範
囲より高く、比較例１−３５は、Ｃｕ含有率が本発明の
範囲より高かったために、いずれも熱間延性が不足し
て、棒鋼に疵が発生した。

【０１０８】・比較例１−３６は、Ｃｒ含有率が本発明
の範囲より高く、このため黒鉛化指数ＣＥが１．３０よ
り小さかったために、小さい黒鉛しか得ることができ
ず。中間部の硬さが高く、穴明け加工性に劣るものであ
った。

【０１０９】・比較例１─３７は、Ｎｉ及びＭｏ含有率
が本発明の範囲より高く、このため、熱間延性が不足し
て、棒鋼に疵が発生した。 ・比較例１─３８は、Ｃｏ及びＯ含有率が本発明の範囲
より高く、やはり熱間延性が不足して、棒鋼に疵が発生
した。

【０１１０】・比較例１─３９は、Ｂ含有率が本発明の
範囲より高く、多量の炭ほう化物が析出して、延性が不
足して、棒鋼に疵が発生した。 ・比較例１─４０は、Ｎ含有率が本発明の範囲より高
く、このため鋳片に発生したブローホールが原因して、
棒鋼の表面に多数の線状疵が発生した。

【０１１１】・比較例１─４１はＺｒ及びＴｉ含有率
が、本発明の範囲より高く、棒鋼に疵が発生した。 ・比較例１−４２はＶ含有率が、本発明の範囲より高
く、黒鉛化指数ＣＥが１．３０より小さく１．０μｍ以
下の小さい黒鉛しか得ることができなかった。そのた
め、穴明け加工性に劣るものであった。

【０１１２】・比較例１−４３はＡｌＭ含有率が、本発
明の範囲より高く、棒鋼に疵が発生した。 ・比較例１−４４は、Ｎｂ含有率が本発明の範囲より高
く、黒鉛化指数ＣＥが１．３０より小さく１．０μｍ以
下の小さい黒鉛しか得ることができなかった。そのた
め、穴明け加工性に劣るものであった。

【０１１３】・比較例１−４５はＣａ含有率が、比較例
１−４６はＭｇ含有率が、比較例１−４７はＲＥＭ含有
率が、本発明の範囲より高く、このため鋼中に酸化物系
介在物が多量に巻き込まれ、これが棒鋼に圧延疵として
残存した。

【０１１４】・比較例１−４８は、従来成分鋼のＳＵＭ
２４Ｌであり、また、比較例１−４９は従来成分鋼のＳ
ＵＭ４３Ｌであり、穴明け工具寿命は良好なものであっ
た。しかしながら、中心部の硬さが中間部の硬さより高
く、芯ずれを起こした。また、棒鋼に熱間圧延するにさ
いしては、圧延中に先端が裂けて割れたりして、ミスロ
ールになるのを防ぐため、鋼片の先端を鉛筆の先のよう
に細くして、圧延機に噛み込ませる必要があった。

【０１１５】上記従来成分鋼のＳＵＭ２４Ｌ及びＳＵＭ
４３Ｌに対して、本発明の実施例１−１、１−３〜１−
９、１−１１〜１−１４においては、特殊な鋼片先端加
工を必要とせず、シャーによる切断ままの鋼片を用いて
も何ら支障なく、圧延可能であった。

【０１１６】・比較例１−５０は、従来黒鉛鋼の例であ
るが、コイル状に巻き取った後、カバー徐冷をしたが、
黒鉛の析出は認められず、穴明け加工性に劣るものであ
った。

【０１１７】〔試験２〕試験２では、鋼Ｎo.２〜１５に
つき、本発明の範囲内の試験である実施例２−２〜２−
１５、並びに、鋼Ｎo.１６、１７、２６、２７及び５０
につき、本発明の範囲外の試験である比較例２−１６、
２−１７、２−２６、２−２７及び従来例２−５０を試
験した。いずれも、棒線材に熱間圧延した後、所定の試
験条件の冷却を行ない、次いで、黒鉛化処理を施すため
に再加熱して所定時間保持した後、空冷した。こうして
棒線材を製造した。こうして製造された棒線材につき、
鋼材の特性試験及び穴明け試験を行なった。試験項目
は、 （１）圧延材の目視による表面疵や割れの有無判定、 （２）黒鉛析出状態及び金属組織の光学顕微鏡による測
定観察試験、 （３）断面中心部及び中間部のビッカース硬さ測定試
験、及び、 （４）棒線材の穴明け試験 であり、内容は試験１におけると同じである。

【０１１８】表５に、供試鋼の鋼Ｎo.、棒線材製造試験
条件及び試験結果を示す。

【０１１９】

【表５】

【０１２０】上記試験より、下記事項がわかる。 （１）本発明の実施例２−２〜２−１５においては、熱
間圧延後の棒線材を、６００〜９００℃の範囲内に、１
５分〜１８０分の範囲内で再加熱することにより、所望
の大きさ且つ数の黒鉛及び金属組織が得られ、また中心
部の硬さは中間部の硬さより低く、中間部の硬さはＨ_V
２５０以下であった。そのため、穴明け加工性も良好な
ものであった。

【０１２１】（２）これに対して、本発明の範囲外の条
件が一つでも入っている試験である、比較例及び従来例
では、本発明の目標が達成されなかった。詳細は次の通
りである。

【０１２２】比較例２−１６は、加熱温度が９００℃を
超えて高かったため、１．０μｍ未満の小さい黒鉛しか
得ることができず、穴明け加工性に劣るものであった。
比較例２−１７は逆に、加熱温度が６００℃未満で低か
ったので、上記同様、１．０μｍ未満の小さい黒鉛しか
得ることができず、穴明け加工性に劣るものであった。

【０１２３】・比較例２−２６及び比較例２−２７は、
黒鉛化指数ＣＥが１．３０未満であったので、黒鉛の析
出はみられず、穴明け加工性に劣るものであった。 ・比較例２−５０は、従来黒鉛鋼を７００℃で９００分
という長時間の黒鉛化熱処理を施した例である。このよ
うな長時間熱処理を行なうことによりはじめて、黒鉛を
析出させ、鋼材を軟化させて、穴明け加工性に優れたも
のとすることができた。

【０１２４】〔試験３〕試験１で行なった実施例１−９
及び従来例１−４８で製造された線材（いずれも径１３
ｍｍφ）を用いて自動車のエンジン部品であるコネクタ
ーボルトを加工した。従来例におけるコネクターボルト
の加工工程は、線材→冷間引抜→ボルト頭部冷間鍛造→
ねじ転造→外周切削→ドリル穴明け→ばり取り→浸炭焼
入れである。従来ＳＵＭ２４Ｌを用いた場合には、穴明
け後に生じるばりを除去するため、人手によりやすりが
けを行なう必要があった。また耐摩耗性を向上させるた
め、９３０℃×５ｈｒの浸炭焼入れ後、１８０℃×１５
０分の焼戻しを行なう必要があり、大きなコストアップ
要因になっていた。

【０１２５】これに対して実施例１−９の線材を用いた
場合には、ばり取り工程を省略することができ、省力化
が可能となった。また、切削、ドリルの工具寿命も従来
の約２倍と大きく延びた。また、長時間の浸炭焼入れ焼
戻しを簡便な高周波焼入れに切り換えて、部品の耐摩耗
性を向上させることができた。これらによって大幅なコ
ストダウンを図ることができた。

【０１２６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
鉛を添加することなく、従来の硫黄鉛複合快削鋼と同等
以上の穴明け加工性に優れた超快削鋼部品の製造が可能
であり、また、当該部品の機械加工後は浸炭焼入れを行
なわなくても、簡便な高周波焼入れにより、耐摩耗性を
向上させることが可能である。従来黒鉛鋼に比較して、
黒鉛化熱処理が不要か、又は短時間の熱処理で黒鉛化が
可能となる。このような穴明け加工性に優れた快削鋼棒
線材の製造技術を提供することができ、工業上有用な効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の快削棒鋼の顕微鏡組織を示す例であっ
て、実施例１−１の黒鉛とフェライト＋粒状セメンタイ
トとからなるミクロ組織を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−293387（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−293388（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−293389（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−350066（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−350067（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−350068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−67817（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−146618（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−279849（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−127845（ＪＰ，Ａ) 社団法人日本金属学会編，球状黒鉛鋳 鉄の理論と実際，日本，丸善株式会社発 行，1966年６月30日，ｐ．438 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 6/00,8/06,8/08

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、 Ｃ：１．００超〜１．５０％、 Ｓｉ：１．００〜２．８０％、 Ｍｎ：０．０１〜２．００％、 Ｐ：０．０５０％以下、 Ｓ：０．１０％以下、 Ｏ：０．００５０％以下、及び、 Ｎ：０．０２０％以下を含有し、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる化学成分組成を有
   し、下記（１）式で求められる黒鉛化指数ＣＥが１．３
   ０以上であって、炭素の中心偏析度〔Ｃ〕／〔Ｃ〕
   ₀（但し〔Ｃ〕は対象位置の炭素含有率、〔Ｃ〕₀（素鋼
   分析の炭素含有率である）が１．０１〜２．００の範囲
   内にある鋳片又は鋼片を、８５０〜１１５０℃の範囲内
   の温度に加熱し、熱間圧延し、こうして熱間圧延された
   高温の鋼材を８００℃から６００℃まで冷却する時間を
   ５分以上に調整し、こうして得られた鋼材の特性値に関
   し、平均粒径１．０μｍ以上の黒鉛が１００個／ｍｍ²
   以上析出し、金属組織が７０％以上のフェライトと残部
   セメンタイトとからなるか、又はフェライトのみからな
   り、断面中心部の硬さが断面中間部の硬さ以下であっ
   て、且つ前記断面中間部の硬さがビッカース硬さＨ_V３
   ００以下となっていることを特徴とする、穴明け加工性
   に優れた快削鋼棒線材。なお黒鉛化指数ＣＥは次の式に
   よる。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ ---（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
2. 【請求項２】重量％で、 Ｃ：１．００超〜１．５０％、 Ｓｉ：１．００〜２．８０％、 Ｍｎ：０．０１〜２．００％、 Ｐ：０．０５０％以下、 Ｓ：０．１０％以下、 Ｏ：０．００５０％以下、及び、 Ｎ：０．０２０％以下を含有し、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる化学成分組成を有
   し、下記（１）式で求められる黒鉛化指数ＣＥが１．３
   ０以上であって、炭素の中心偏析度〔Ｃ〕／〔Ｃ〕
   ₀（但し〔Ｃ〕は対象位置の炭素含有率、〔Ｃ〕₀は素鋼
   分析の炭素含有率である）が１．０１〜２．００の範囲
   内にある鋳片又は鋼片を、８５０〜１１５０℃の範囲内
   の温度に加熱し、熱間圧延し、こうして熱間圧延された
   高温の鋼材を８００℃から６００℃までを任意の時間を
   かけて冷却した後、更に加熱して６００〜９００℃の範
   囲内の温度に３ｈｒ以下の時間保持後、空冷し、こうし
   て得られた鋼材の特性値に関し、平均粒径１．０μｍ以
   上の黒鉛が１００個／ｍｍ²以上析出し、金属組織が８
   ０％以上のフェライトと残部セメンタイトとからなる
   か、又はフェライトのみからなり、断面中心部の硬さが
   断面中間部の硬さ以下であって、且つ前記断面中間部の
   硬さがビッカース硬さＨ_V２５０以下となっていること
   を特徴とする、穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材。な
   お黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ ---（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
3. 【請求項３】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元素
   の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加して
   含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わりに
   下記（２）式を用いることを特徴とする、請求項１又は
   ２記載の穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材。重量％
   で、 Ｃｕ：０．０１〜２．０％、 Ｎｉ：０．０１〜１．０％、 Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、 Ｃｒ：０．０１〜０．５０％、 Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、及び、 Ｂ：０．０００５〜０．０１０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９ −Ｃｒ／９−Ｍｏ／９＋Ｂ -----------------------------（２） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
4. 【請求項４】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元素
   の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加して
   含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わりに
   下記（３）式を用いることを特徴とする、請求項１、２
   又は３記載の穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材。重量
   ％で、 Ａｌ：０．００１〜０．１０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、 Ｚｒ：０．００５〜０．０５０％、 Ｖ ：０．０１〜０．２０％、及び、 Ｎｂ：０．０１〜０．２０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ -----------------------------（３） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
5. 【請求項５】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元素
   の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加して
   含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わりに
   下記（４）式を用いることを特徴とする、請求項１〜４
   記載の発明の内いずれかの穴明け加工性に優れた快削鋼
   棒線材。重量％で、 Ｃａ：０．００１０〜０．０１００％、 Ｍｇ：０．００１０〜０．１０％、及び、 ＲＥＭ：０．００１０〜０．１０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ ＋０．０７ -----------------------------（４） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
6. 【請求項６】重量％で、 Ｃ：１．００超〜１．５０％、 Ｓｉ：１．００〜２．８０％、 Ｍｎ：０．０１〜２．００％、 Ｐ：０．０５０％以下、 Ｓ：０．１０％以下、 Ｏ：０．００５０％以下、及び、 Ｎ：０．０２０％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的
   不純物からなる化学成分組成を有し、下記（１）式で求
   められる黒鉛化指数ＣＥが１．３０以上であって、炭素
   の中心偏析度〔Ｃ〕／〔Ｃ〕₀（但し〔Ｃ〕は対象位置
   の炭素含有率、〔Ｃ〕₀は素鋼分析の炭素含有率であ
   る）が１．０１〜２．００の範囲内にある鋳片又は鋼片
   を、８５０〜１１５０℃の範囲内の温度に加熱し、熱間
   圧延し、こうして熱間圧延された高温の鋼材をカバー徐
   冷により８００℃から６００℃まで冷却する時間を５分
   以上に調整し、前記鋼材中に平均粒径１．０μｍ以上の
   黒鉛を１００個／ｍｍ²以上析出させ、金属組織を７０
   ％以上のフェライトと残部セメンタイトとからなるか、
   又はフェライトのみからなり、断面中心部の硬さを断面
   中間部の硬さ以下にし、且つ前記断面中間部の硬さをビ
   ッカース硬さＨ_V３００以下に調整することを特徴とす
   る、穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材の製造方法。な
   お黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ ---（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
7. 【請求項７】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元素
   の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加して
   含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わりに
   下記（２）式を用いることを特徴とする、請求項６記載
   の穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材の製造方法。重量
   ％で、 Ｃｕ：０．０１〜２．０％、 Ｎｉ：０．０１〜１．０％、 Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、 Ｃｒ：０．０１〜０．５０％、 Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、及び、 Ｂ：０．０００５〜０．０１０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９ −Ｃｒ／９−Ｍｏ／９＋Ｂ -----------------------------（２） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
8. 【請求項８】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元素
   の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加して
   含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わりに
   下記（３）式を用いることを特徴とする、請求項６又は
   ７記載の穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材の製造方
   法。重量％で、 Ａｌ：０．００１〜０．１０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、 Ｚｒ：０．００５〜０．０５０％、 Ｖ：０．０１〜０．２０％、及び、 Ｎｂ：０．０１〜０．２０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ -----------------------------（３） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
9. 【請求項９】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元素
   の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加して
   含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わりに
   下記（４）式を用いることを特徴とする、請求項６、７
   又は８記載の穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材の製造
   方法。重量％で、 Ｃａ：０．００１０〜０．０１００％、 Ｍｇ：０．００１０〜０．１０％、及び、 ＲＥＭ：０．００１０〜０．１０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ ＋０．０７ -----------------------------（４） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
10. 【請求項１０】重量％で、 Ｃ ：１．００超〜１．５０％、 Ｓｉ：１．００〜２．８０％、 Ｍｎ：０．０１〜２．００％、 Ｐ：０．０５０％以下、 Ｓ：０．１０％以下、 Ｏ：０．００５０％以下、及び、 Ｎ：０．０２０％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的
    不純物からなる化学成分組成を有し、下記（１）式で求
    められる黒鉛化指数ＣＥが１．３０以上であって、炭素
    の中心偏析度〔Ｃ〕／〔Ｃ〕₀（但し〔Ｃ〕は対象位置
    の炭素含有率、〔Ｃ〕₀は素鋼分析の炭素含有率であ
    る）が１．０１〜２．００の範囲内にある鋳片又は鋼片
    を、８５０〜１１５０℃の範囲内の温度に加熱し、熱間
    圧延し、こうして熱間圧延された高温の鋼材を冷却媒体
    により冷却することによって８００℃から６００℃まで
    冷却する時間を１分以下に調整し、更に加熱して６００
    〜９００℃の範囲内の温度に３ｈｒ以下の時間保持後、
    空冷し、前記鋼材中に平均粒径１．０μｍ以上の黒鉛を
    １００個／ｍｍ²以上析出させ、金属組織を８０％以上
    のフェライトと残部セメンタイトとからなるか、又はフ
    ェライトのみからなり、断面中心部の硬さを断面中間部
    の硬さ以下にし、且つ前記断面中間部の硬さをビッカー
    ス硬さＨ_V２５０以下に調整することを特徴とする、穴
    明け加工性に優れた快削鋼棒線材の製造方法。なお黒鉛
    化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２ ---（１） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
11. 【請求項１１】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元
    素の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加し
    て含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わり
    に下記（２）式を用いることを特徴とする、請求項１０
    記載の穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材の製造方法。
    重量％で、 Ｃｕ：０．０１〜２．０％、 Ｎｉ：０．０１〜１．０％、 Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、 Ｃｒ：０．０１〜０．５０％、 Ｍｏ：０．０１〜０．５０％、及び、 Ｂ：０．０００５〜０．０１０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９ −Ｃｒ／９−Ｍｏ／９＋Ｂ -----------------------------（２） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
12. 【請求項１２】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元
    素の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加し
    て含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わり
    に下記（３）式を用いることを特徴とする、請求項１０
    又は１１記載の穴明け加工性に優れた快削鋼棒線材の製
    造方法。重量％で、 Ａｌ：０．００１〜０．１０％、 Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、 Ｚｒ：０．００５〜０．０５０％、 Ｖ：０．０１〜０．２０％、及び、 Ｎｂ：０．０１〜０．２０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ -----------------------------（３） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。
13. 【請求項１３】 前記鋳片又は鋼片として、更に下記元
    素の成分組成からなる群から選ばれた１種以上を付加し
    て含有し、且つ、前記黒鉛化指数ＣＥの算出式の代わり
    に下記（４）式を用いることを特徴とする、請求項１
    ０、１１又は１２記載の穴明け加工性に優れた快削鋼棒
    線材の製造方法。重量％で、 Ｃａ：０．００１０〜０．０１００％、 Ｍｇ：０．００１０〜０．１０％、及び、 ＲＥＭ：０．００１０〜０．１０％。 また黒鉛化指数ＣＥは次の式による。 ＣＥ＝Ｃ＋Ｓｉ／３−Ｍｎ／１２＋Ｃｕ／９＋Ｎｉ／９＋Ｃｏ／９−Ｃｒ／９ −Ｍｏ／９＋Ｂ＋Ａｌ／６＋Ｔｉ／３＋Ｚｒ／３−Ｖ／３−Ｎｂ／３ ＋０．０７ -----------------------------（４） 但し、上式中の元素記号は各元素の重量％を表わす。