JP4906245B2 - 被削性に優れた機械構造用鋼 - Google Patents
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Cは、強度確保に必要な元素で、このためには0.17%以上が必要である。しかし0.60%を超えると被削性を低下する。そこでCは0.17〜0.60%とする。
Siは、脱酸剤として必要な元素で、このためには0.05%以上必要である。しかし、2.0%を超えると硬質酸化物増大による被削性の低下を招き、さらに、浸炭用途では、浸炭層表面の粒界酸化層深さが増大し、疲労寿命を低下する。そこでSiは0.05〜2.0%とし、望ましくは0.05〜0.5%とする。
Mnは、焼入性確保に必要な元素で、またMnS生成に必要な元素であり、このためには0.3%以上必要である。しかし、2.5%より多過ぎると被削性低下を招き、さらに浸炭用途では過剰Mnが浸炭層表面の浸炭異常層深さを増大し、疲労寿命を低下させる。そこでMnは0.3〜2.5%とし、望ましくは0.4〜1.5%とする。
Sは、ドリル加工や歯切り加工等の際の被削性確保に必要な元素で、また切り屑処理性確保に必要な元素であり、このためには望ましくは0.03%以上必要である。しかし、0.16%より多過ぎると静的強度、疲労強度などの強度特性を低下し、さらに熱間加工性を低下する。そこでSは0.03〜0.16%とする。
Alは、窒化物を形成して浸炭時の結晶粒粗大化抑制に効果のある元素で、このためには0.002%以上必要である。しかし、被削性および疲労寿命に有害なAl2O3を低減する必要があるので、上限を0.030%とする。そこでAlは0.002〜0.030%とし、望ましくは0.002〜0.025%とする。
Caは、超硬旋削加工時の工具保護に有効に作用して切削加工性を改善する元素であり、また、硫化物形態制御による疲労強度や静的強度改善にも有効である。そのためには0.0005%以上必要である。しかし、0.01%を超えると疲労寿命や静的強度を低下させる大型介在物が生成し、また製造性の悪化を招くとともに製造コストの増大をもたらす。そこでCaは0.0005〜0.01%とし、望ましくは0.0005〜0.0050%とする。
Oは、工具被覆保護に有効なCa系酸化物生成に必要な元素で、このためには0.0005%以上必要である。しかし、0.0029%より多過ぎると、酸化物系介在物が多量に生成して疲労強度を低下する。そこでOは0.0005〜0.0029%とする。
Nは、Alと窒化物を形成し、結晶粒粗大化の抑制に効果のある元素である。しかし、0.02%より多くても結晶粒粗大化の抑制効果が飽和する。そこでNは0.0084〜0.02%とする。
Ca/Alにおいて、下限の0.1はCaによる酸化物および硫化物の制御に必要であり、上限の1.0を超えると、工具被覆保護効果が飽和し、さらに硫化物が硬くなり過ぎるためにドリル寿命の低下を招く。そこでCa/Alは0.1〜1.0とし、望ましくは0.1〜0.8とする。さらに望ましくは0.1〜0.6とする。
(酸化物を内包若しくは隣接する硫化物である複合硫化物の個数/全硫化物の個数)×100=4〜80(%)……(2)
酸化物を内包してまたは酸化物に隣接して有する硫化物の断面積をSSとし該酸化物の断面積をSOとするとき、この複合硫化物の断面積(SS+SO)に対する酸化物の占める断面積SOの割合である面積率が3〜90%であり、さらに単位面積すなわち1平方mm中の全硫化物の個数に対する複合硫化物の個数の割合である個数比率が4〜80%であるものとするものである。すなわち、式(1)が3%未満では超硬工具摩耗抑制に効果が無く、90%を超えるとドリル加工時の工具と酸化物の接触頻度が高くなり、工具摩耗量が増大する。さらに全硫化物個数に対する複合硫化物の個数の比率である(2)式が4%未満では超硬工具摩耗抑制効果が不足し、80%を超えると通常のMnSより硬質の複合硫化物が大多数を占めるため、ドリル加工における工具摩耗量の増大を招く。そこで、上記の(1)式および(2)式とする。
Niは、焼入性および靱性の確保に必要な元素であり、このためには0.1%以上必要である。しかし、2.5%より多過ぎると切削性を低下させ、また高価な元素であるためコストアップを招く。そこでNiは0.1〜2.5%とする。
Crは、基地の焼入性の確保に必要な元素で、このためには0.1%以上必要である。しかし、2.5%より多過ぎると切削性の低下を招く。そこでCrは0.1〜2.5%とし、望ましくは0.6〜1.5%とする。
Moは、基地の焼入性確保に必要な元素で、このためには0.05%以上必要である。しかし、1.50%より多過ぎると切削性を低下し、また製造コストを増大させる。そこでMoは0.05〜1.50%とする。
Vは、基地の焼入性の確保に必要な元素で、このためには0.01%以上必要である。しかし、0.50%より多過ぎると切削性を低下し、また製造コストを増大させる。そこでVは0.01〜0.50%とする。
Nbは、浸炭時の結晶粒粗大化抑制に効果のある元素であり、このためには0.001%以上必要である。しかし、0.30%より多過ぎるとコストアップをもたらすとともに、切削性を損なうNbCの生成を抑制することができなくなる。そこでNbは0.001〜0.30%とする。
Bは、焼入性確保および粒界強化に必要な元素であり、このためには0.0003%以上必要である。しかし、0.005%を超えるとその効果が飽和する。そこでBは0.0003〜0.005%とする。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.17〜0.60%、Si:0.05〜2.0%、Mn:0.3〜2.5%、S:0.03〜0.16%、Al:0.002〜0.030%、Ca:0.0005〜0.01%、O:0.0005〜0.0029%、N:0.0084〜0.02%、残部Feおよび不可避不純物からなり、CaとAlの質量比がCa/Al:0.1〜1.0で、かつ硫化物を含有する鋼であり、この鋼中に含有の酸化物を内包する硫化物若しくは酸化物に隣接する硫化物である複合硫化物の占める断面積に対する酸化物の占める断面積の割合である面積率が3〜90%であり、さらに単位面積中の全硫化物の個数に対する該複合硫化物の個数の割合である個数率が4〜80%であることを特徴とする被削性に優れた機械構造用鋼。
- 鋼成分は上記鋼成分に加えて、質量%で、Ni:0.1〜2.5%、Cr:0.1〜2.5%、Mo:0.05〜1.50%、V:0.01〜0.50%、Nb:0.001〜0.30%、B:0.0003〜0.005%から選択した1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の被削性に優れた機械構造用鋼。
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