JP5135918B2

JP5135918B2 - Martensitic free-cutting stainless steel

Info

Publication number: JP5135918B2
Application number: JP2007174797A
Authority: JP
Inventors: 浩一石川; 哲也清水
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: CN101158011B; US20080089804A1; EP1918408A2; CN101158011A; EP1918408A3; EP1918408B1; JP2008111186A

Description

本発明は、マルテンサイト系快削ステンレス鋼に関し、さらに詳しくは、快削元素の一つであるＳｅを含まないマルテンサイト系快削ステンレス鋼に関するものである。 The present invention relates to martensitic free-cutting stainless steel, and more particularly to martensitic free-cutting stainless steel that does not contain Se, which is one of free-cutting elements.

従来、ステンレス鋼の被削性を向上させる元素として、例えば、Ｓ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｔｅなどが知られている。 Conventionally, S, Pb, Se, Te etc. are known as an element which improves the machinability of stainless steel, for example.

例えば、Ｓは、一般に、ＭｎＳ、ＭｎＳｅなどの硫化物系介在物を生成させる。そのため、切り屑形成時に、この介在物に応力が集中することにより、被削性が向上する。また、例えば、Ｐｂは、鋼中に単体で存在し、工具と切り屑間の潤滑剤としての役割を果たすことにより、被削性が向上する。 For example, S generally produces sulfide inclusions such as MnS and MnSe. Therefore, the machinability is improved by stress concentration on the inclusions during chip formation. Further, for example, Pb exists alone in steel, and the machinability is improved by acting as a lubricant between the tool and the chips.

近年、寸法精度確保のため精密な仕上加工が要求される部品や加工代の大きい複雑形状の部品などが増加している。これら部品の製造時には、できる限り被削性を向上させることが要求される。そのため、上記被削性を向上させる元素の含有量は増加する傾向にある。さらに、これら元素を、単独ではなく、複合添加することも行われている。 In recent years, there are an increasing number of parts that require precise finishing to ensure dimensional accuracy and parts with complex shapes that require a large machining allowance. When manufacturing these parts, it is required to improve machinability as much as possible. Therefore, the content of elements that improve the machinability tends to increase. Further, these elements are added in a composite manner instead of individually.

例えば、特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．５０％以下、Ｓｉ：０．０５〜２．００％、Ｍｎ：０．０５〜１．００％、Ｓ：０．０５〜０．５０％、Ｓｅ：０．０２〜０．２０％、Ｔｅ：０．０１〜０．１０％、Ｃｒ：１０．００〜３０．００％、かつ、Ｍｎ／Ｓ比：２以下、Ｓｅ／Ｓ比：０．２以上、Ｔｅ／Ｓ比：０．０４以上の成分比を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる快削ステンレス鋼が開示されている。 For example, Patent Document 1 includes mass%, C: 0.50% or less, Si: 0.05-2.00%, Mn: 0.05-1.00%, S: 0.05-0. 50%, Se: 0.02 to 0.20%, Te: 0.01 to 0.10%, Cr: 10.00 to 30.00%, and Mn / S ratio: 2 or less, Se / S ratio : Free-cutting stainless steel satisfying a component ratio of 0.2 or more and Te / S ratio: 0.04 or more, with the balance being Fe and inevitable impurities.

また、例えば、特許文献２には、重量％で、Ｃ：０．５％以下、Ｓｉ：０．０５〜２．００％、Ｍｎ：０．１０〜３．００％、Ｐ：０．２０％以下、Ｎｉ：２．００％以下、Ｃｒ：１２．０〜２５．０％、Ｍｏ：０．１０〜３．００％、Ｓ：０．４０〜０．５０％、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．１０％以下、Ｏ：６０〜２００ｐｐｍ、Ｐｂ：０．０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０２〜０．１５％を含有し、残部Ｆｅ並びに不可避の不純物からなり、Ｍｎ／Ｓ比が４．５〜６．５、Ｔｅ／Ｓ比＞０．０７であるマルテンサイト系ステンレス鋼が開示されている。 Further, for example, in Patent Document 2, by weight, C: 0.5% or less, Si: 0.05 to 2.00%, Mn: 0.10 to 3.00%, P: 0.20% Hereinafter, Ni: 2.00% or less, Cr: 12.0 to 25.0%, Mo: 0.10 to 3.00%, S: 0.40 to 0.50%, Al: 0.10% or less N: 0.10% or less, O: 60 to 200 ppm, Pb: 0.03 to 0.30%, Te: 0.02 to 0.15%, the balance being Fe and inevitable impurities, Mn A martensitic stainless steel having a / S ratio of 4.5 to 6.5 and a Te / S ratio> 0.07 is disclosed.

特開２００２−３８２４１号公報JP 2002-38241 A 特開平８−１３４６０２号公報JP-A-8-134602

ここで、被削性を向上させる主要な元素であるＳは、その含有量が過剰になると、当該ステンレス鋼の熱間加工性または冷間加工性が低下する原因になる。 Here, S, which is a main element for improving the machinability, causes an excessive decrease in the hot workability or cold workability of the stainless steel when its content is excessive.

また、硫化物への応力集中により被削性が向上することから、生成した硫化物の大きさや形態は、被削性に対して直接影響を与える。さらに、生成した硫化物が大きすぎると、それが破壊起点となり、当該ステンレス鋼の材料強度が低下する。とりわけ、生成した硫化物が一方向に極端に伸展している場合には、当該ステンレス鋼に材料異方性が生じ、靱性が低下する。これらの観点からも、生成する硫化物の大きさや形態の制御が重要となる。 In addition, since machinability is improved by stress concentration on the sulfide, the size and form of the generated sulfide directly affects the machinability. Furthermore, if the produced sulfide is too large, it becomes a starting point for destruction, and the material strength of the stainless steel is lowered. In particular, when the generated sulfide is extremely extended in one direction, material anisotropy occurs in the stainless steel, and the toughness decreases. From these viewpoints, it is important to control the size and form of the sulfide to be generated.

しかしながら、従来の快削ステンレス鋼は、これらのバランスが十分にとれておらず、被削性、熱間加工性、冷間加工性および靱性の全てが良好な快削ステンレス鋼は得られていないのが現状であった。 However, conventional free-cutting stainless steel is not well balanced, and free-cutting stainless steel with good machinability, hot workability, cold workability and toughness has not been obtained. Was the current situation.

なお、特許文献１の快削ステンレス鋼は、Ｍｎ／Ｓ比が２．０以下で小さいことから、熱間加工性が悪く、それに起因して、製造コストも上昇しやすい。また、被削性を向上させる目的でＳｅを必須添加している場合、介在物が大型化するため、硫化物が鋼材の長手方向に長く伸びてしまう。そのため、靭性や疲労強度等に異方性が出るなど特性が大幅に劣化する。その上、人体に非常に有害なセレンイオンがセレン化物の腐食により発生する問題がある。 In addition, since the free-cutting stainless steel of Patent Document 1 has a Mn / S ratio of 2.0 or less and is small, the hot workability is poor, and the manufacturing cost is likely to increase due to this. Moreover, when Se is added for the purpose of improving machinability, the inclusions increase in size, so that the sulfides are elongated in the longitudinal direction of the steel material. For this reason, characteristics such as anisotropy appear in toughness, fatigue strength and the like, and the characteristics are greatly deteriorated. In addition, there is a problem that selenium ions that are very harmful to the human body are generated due to corrosion of the selenide.

一方、特許文献２の快削ステンレス鋼は、Ｓ含有量を大幅に増加させることにより、硫化物を大型化して被削性を向上させている。しかしながら、過剰に硫化物が生成する上に、介在物が大型化するために硫化物が鋼材の長手方向に長く伸びてしまう。そのため、靭性や疲労強度等に異方性が出るなど特性が大幅に劣化する。また、耐食性、熱間加工性もしくは冷間加工性が低下する原因になる。 On the other hand, in the free-cutting stainless steel of Patent Document 2, by increasing the S content significantly, the sulfide is enlarged and the machinability is improved. However, since sulfides are excessively generated and inclusions are enlarged, the sulfides are elongated in the longitudinal direction of the steel material. For this reason, characteristics such as anisotropy appear in toughness, fatigue strength and the like, and the characteristics are greatly deteriorated. In addition, the corrosion resistance, hot workability or cold workability is reduced.

本発明が解決しようとする課題は、被削性、熱間加工性、冷間加工性および靱性が良好なマルテンサイト系快削ステンレス鋼を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a martensitic free-cutting stainless steel having good machinability, hot workability, cold workability and toughness.

上記課題を解決するため、本発明に係るマルテンサイト系快削ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．１０〜１．２０％、Ｓｉ：０．１０〜２．００％、Ｍｎ：０．８０〜２．００％、Ｓ：０．１０〜０．３０％、Ｃｒ：１０．５〜１８．０％、Ｐｂ：０．０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．０００５〜０．０１０％、Ｏ：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、上記不可避的不純物のうち、Ｐ、Ｎの含有量が、Ｐ：０．００５〜０．１０％、Ｎ：≦０．０５０％であり、かつ、３．０≦［Ｍｎ］／［Ｓ］≦１５．０、０．１０≦［Ｔｅ］／［Ｓ］、１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦４０の各式を満たし、さらに、円相当径が２．０μｍ以上、かつ、アスペクト比が１０以下である硫化物が、総量として、面積率で０．５０〜１０％存在することを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the martensitic free-cutting stainless steel according to the present invention is, by weight, C: 0.10 to 1.20%, Si: 0.10 to 2.00%, Mn: 0.00. 80 to 2.00%, S: 0.10 to 0.30%, Cr: 10.5 to 18.0%, Pb: 0.03 to 0.30%, Te: 0.01 to 0.10% , B: 0.0005 to 0.010% O: containing 0.005 to 0.030 percent, the balance being from F e and unavoidable impurities, among the inevitable impurities, P, the content of N Are P: 0.005 to 0.10%, N: ≤ 0.050%, and 3.0 ≤ [Mn] / [S] ≤ 15.0, 0.10 ≤ [Te] / [ S], 10 ≦ [S] / [O] ≦ 40, sulfide equivalent that has an equivalent circle diameter of 2.0 μm or more and an aspect ratio of 10 or less But the total amount, and summarized in that there 0.50 to 10% by area ratio.

上記マルテンサイト系快削ステンレス鋼は、Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜２．０％、および、Ｍｏ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。 The martensitic free-cutting stainless steel is one selected from Cu: 0.01 to 2.0%, Ni: 0.01 to 2.0%, and Mo: 0.01 to 1.0%. Or you may further contain 2 or more types.

また、上記マルテンサイト系快削ステンレス鋼は、重量％で、Ｂｉ：０．０１〜０．３０％をさらに含有していても良い。 The martensitic free-cutting stainless steel may further contain Bi: 0.01 to 0.30% by weight.

また、上記マルテンサイト系快削ステンレス鋼は、重量％で、Ｃａ：０．０００１〜０．０５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、および、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。 The martensitic free-cutting stainless steel is, by weight, Ca: 0.0001 to 0.05%, Mg: 0.0001 to 0.02%, and REM: 0.0001 to 0.02%. 1 type (s) or 2 or more types selected from may further be contained.

また、重量％で、Ｗ：０．０１〜２．０％をさらに含有していても良い。 Moreover, you may further contain W: 0.01-2.0% by weight%.

また、重量％で、Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、Ｔａ：０．０１〜０．５０％、および、Ｖ：０．０１〜０．５０％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。 Also, by weight percent, one or more selected from Nb: 0.01 to 0.50%, Ta: 0.01 to 0.50%, and V: 0.01 to 0.50% May further be contained.

本発明に係るマルテンサイト系快削ステンレス鋼は、上記成分組成を満たすとともに、Ｓ、Ｍｎ、Ｔｅ、Ｏが上記各式を満たしており、バランスが取れている。そのため、鋼中には、特定の大きさ、形態を有する硫化物が特定の面積率で存在している。したがって、本発明に係るマルテンサイト系快削ステンレス鋼は、従来に比較して、被削性、熱間加工性、冷間加工性および靱性に優れる。 The martensitic free-cutting stainless steel according to the present invention satisfies the above component composition, and S, Mn, Te, and O satisfy the above formulas and are balanced. Therefore, sulfides having a specific size and form are present in steel at a specific area ratio. Therefore, the martensitic free-cutting stainless steel according to the present invention is superior in machinability, hot workability, cold workability, and toughness as compared with the conventional case.

この際、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏから選択される１種または２種以上の元素を特定割合含有している場合には、耐食性をより向上させやすくなる。 At this time, when one or more elements selected from Cu, Ni, and Mo are contained in a specific ratio, the corrosion resistance is more easily improved.

また、Ｂｉを特定割合含有している場合には、被削性をより向上させやすくなる。 Moreover, when Bi is contained in a specific ratio, it becomes easier to improve machinability.

また、Ｃａ、ＭｇおよびＲＥＭから選択される１種または２種以上の元素を特定割合含有している場合には、熱間加工性をより向上させやすくなる。 Moreover, when one or two or more elements selected from Ca, Mg, and REM are contained in a specific ratio, it becomes easier to improve hot workability.

また、Ｗを特定割合含有している場合には、強度、耐食性をより向上させやすくなる。 Moreover, when it contains W by a specific ratio, it becomes easy to improve intensity | strength and corrosion resistance more.

また、Ｎｂ、ＴａおよびＶから選択される１種または２種以上の元素を特定割合含有している場合には、靱性をより向上させやすくなる。 Further, when one or more elements selected from Nb, Ta and V are contained in a specific ratio, it becomes easier to improve toughness.

以下に、本発明の一実施形態に係るマルテンサイト系快削ステンレス鋼（以下、「本ステンレス鋼」ということがある。）について詳細に説明する。本ステンレス鋼は、以下のような元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる。その添加元素の種類、成分割合および限定理由などは、以下の通りである。なお、成分割合の単位は、重量％である。 Hereinafter, a martensitic free-cutting stainless steel (hereinafter sometimes referred to as “the present stainless steel”) according to an embodiment of the present invention will be described in detail. This stainless steel contains elements such as: the balance of Fe and unavoidable impurities. The types, component ratios and reasons for limitation of the additive elements are as follows. In addition, the unit of a component ratio is weight%.

（１）Ｃ：０．１０〜１．２０％
Ｃは、素地に固溶され、硬さを上昇させる元素である。そのため、十分な硬さを得るために、Ｃ含有量の下限を０．１０％以上とする。 (1) C: 0.10 to 1.20%
C is an element that is dissolved in the substrate and increases the hardness. Therefore, in order to obtain sufficient hardness, the lower limit of the C content is 0.10% or more.

しかし、Ｃ含有量が１．２０％を越えると、被削性の向上に対し有効でない単体の炭化物が多量に生成したり、耐食性の劣化を招く。Ｃ含有量の上限は、好ましくは１．００％以下、より好ましくは０．５０％以下である。 However, if the C content exceeds 1.20%, a large amount of a single carbide which is not effective for improving the machinability is generated or the corrosion resistance is deteriorated. The upper limit of the C content is preferably 1.00% or less, more preferably 0.50% or less.

（２）Ｓｉ：０．１０〜２．００％
Ｓｉは、鋼の脱酸剤として作用する。その効果を得るため、Ｓｉ含有量の下限を０．１０％以上とする。Ｓｉ含有量の下限は、好ましくは０．２％以上である。 (2) Si: 0.10 to 2.00%
Si acts as a deoxidizer for steel. In order to obtain the effect, the lower limit of the Si content is set to 0.10% or more. The lower limit of the Si content is preferably 0.2% or more.

しかし、Ｓｉ含有量が過剰になると、δ−フェライトの生成量が増加し、熱間加工性が低下する傾向が見られる。そのため、Ｓｉ含有量の上限を２．００％以下とする。熱間加工性を重視する場合、Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは１．２０％以下、より好ましくは０．５０％以下である。 However, when the Si content is excessive, the amount of δ-ferrite produced increases and the hot workability tends to decrease. Therefore, the upper limit of the Si content is set to 2.00% or less. When emphasizing hot workability, the upper limit of the Si content is preferably 1.20% or less, more preferably 0.50% or less.

（３）Ｍｎ：０．８０〜２．００％
Ｍｎは、鋼の脱酸剤として作用する。加えて、Ｍｎは、Ｓとの共存により被削性の向上に有効な化合物を生成する。しかし、Ｍｎ含有量が少ないと、Ｓが余剰となるため、熱間加工性が劣化する。そのため、Ｍｎ含有量の下限を０．８０％以上とする。 (3) Mn: 0.80 to 2.00%
Mn acts as a deoxidizer for steel. In addition, Mn produces a compound effective for improving machinability by coexistence with S. However, when the Mn content is small, S becomes surplus, so that hot workability deteriorates. Therefore, the lower limit of the Mn content is 0.80% or more.

一方、被削性を向上させる化合物のうち、とりわけ、ＭｎＳは、耐食性を大きく低下させ、冷間加工性を阻害するほか、Ｍｓ点を過剰に低下させる。そのため、Ｍｎ含有量の上限を２．００％以下とする。特に被削性、耐食性を重視する場合、Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは１．５０％以下、より好ましくは１．２０％以下である。 On the other hand, among the compounds that improve machinability, especially MnS greatly reduces the corrosion resistance and inhibits the cold workability, and excessively decreases the Ms point. Therefore, the upper limit of the Mn content is 2.00% or less. In particular, when emphasizing machinability and corrosion resistance, the upper limit of the Mn content is preferably 1.50% or less, more preferably 1.20% or less.

（４）Ｓ：０．１０〜０．３０％以下
Ｓは、Ｍｎ、Ｃｒなどと結合して、被削性を向上させるのに有効な化合物を生成する。その効果を得るため、Ｓ含有量の下限を０．１０％以上とする。Ｓ含有量の下限は、好ましくは０．１３％以上、より好ましくは０．１５％以上である。 (4) S: 0.10 to 0.30% or less S combines with Mn, Cr and the like to produce a compound effective for improving machinability. In order to obtain the effect, the lower limit of the S content is 0.10% or more. The lower limit of the S content is preferably 0.13% or more, more preferably 0.15% or more.

一方、Ｓ含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。そのため、Ｓ含有量の上限を０．３０％以下とする。Ｓ含有量の上限は、熱間加工性とのバランスに優れるなどの観点から、好ましくは０．２５％以下、より好ましくは０．２０％以下である。 On the other hand, when S content becomes excessive, the tendency for hot workability to fall is seen. Therefore, the upper limit of the S content is set to 0.30% or less. The upper limit of the S content is preferably 0.25% or less, more preferably 0.20% or less, from the viewpoint of excellent balance with hot workability.

（５）Ｃｒ：１０．５〜１８．０％
Ｃｒは、耐食性を向上させる元素である。その効果を得るため、Ｃｒ含有量の下限を１０．５％以上とする。Ｃｒ含有量の下限は、好ましくは１１．０％以上、より好ましくは１２．０％以上である。 (5) Cr: 10.5 to 18.0%
Cr is an element that improves the corrosion resistance. In order to obtain the effect, the lower limit of the Cr content is set to 10.5% or more. The lower limit of the Cr content is preferably 11.0% or more, more preferably 12.0% or more.

一方、Ｃｒ含有量が過剰になると、製造コストが上昇するほか、熱間加工性も低下する。そのため、Ｃｒ含有量の上限は１８．０％以下とする。Ｃｒ含有量の上限は、好ましくは１５．０％以下、より好ましくは１４．０％以下である。 On the other hand, when the Cr content is excessive, the manufacturing cost increases and the hot workability also decreases. Therefore, the upper limit of the Cr content is 18.0% or less. The upper limit of the Cr content is preferably 15.0% or less, more preferably 14.0% or less.

（６）Ｐｂ：０．０３〜０．３０％
Ｐｂは、被削性を向上させるのに有効な元素である。その効果を得るため、Ｐｂ含有量の下限を０．０３％以上とする。Ｐｂ含有量の下限は、被削性を向上させるのに十分な量を確保するなどの観点から、好ましくは０．１０％以上、より好ましくは０．１３％以上である。 (6) Pb: 0.03 to 0.30%
Pb is an element effective for improving machinability. In order to obtain the effect, the lower limit of the Pb content is set to 0.03% or more. The lower limit of the Pb content is preferably 0.10% or more, more preferably 0.13% or more, from the viewpoint of securing a sufficient amount for improving the machinability.

一方、Ｐｂ含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。そのため、Ｐｂ含有量の上限を０．３０％以下とする。Ｐｂ含有量の上限は、熱間加工性を改善しやすくなるなどの観点から、好ましくは０．２５％以下、より好ましくは０．２３％以下である。 On the other hand, when the Pb content is excessive, the hot workability tends to decrease. Therefore, the upper limit of the Pb content is set to 0.30% or less. The upper limit of the Pb content is preferably 0.25% or less, more preferably 0.23% or less, from the viewpoint of easily improving hot workability.

（７）Ｔｅ：０．０１〜０．１０％
Ｔｅは、被削性を向上させるのに有効な元素で、かつ、圧延による硫化物の伸展を抑制する。その効果を得るため、Ｔｅ含有量の下限を０．０１％以上とする。 (7) Te: 0.01-0.10%
Te is an element effective for improving the machinability and suppresses the extension of sulfide by rolling. In order to obtain the effect, the lower limit of the Te content is set to 0.01% or more.

一方、Ｔｅ含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。そのため、Ｔｅ含有量の上限を０．１０％以下とする。Ｔｅ含有量の上限は、熱間加工性を改善しやすくなるなどの観点から、好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０５％以下である。 On the other hand, when Te content becomes excessive, the tendency for hot workability to fall is seen. Therefore, the upper limit of Te content is set to 0.10% or less. The upper limit of the Te content is preferably 0.08% or less, more preferably 0.05% or less, from the viewpoint of easy improvement of hot workability.

（８）Ｂ：０．０００５〜０．０１０％
Ｂは、熱間加工性を向上させるのに有効な元素である。その効果を得るため、Ｂ含有量の下限を０．０００５％以上とする。Ｂ含有量の下限は、好ましくは０．００１０％以上である。 (8) B: 0.0005 to 0.010%
B is an element effective for improving hot workability. In order to obtain the effect, the lower limit of the B content is set to 0.0005% or more. The lower limit of the B content is preferably 0.0010% or more.

一方、Ｂ含有量が過剰になると、製造コストが上昇する。そのため、Ｂ含有量の上限を０．０１０％以下とする。Ｂ含有量の上限は、好ましくは０．００８％以下である。 On the other hand, when the B content is excessive, the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the B content is set to 0.010% or less. The upper limit of the B content is preferably 0.008% or less.

（９）Ｏ：０．００５〜０．０３０％
Ｏは、被削性を向上させるのに必要な硫化物の形成に関わる元素である。そのため、その効果が十分得られるように、Ｏ含有量の下限を０．００５％以上とする。Ｏ含有量の下限は、好ましくは０．００７％以上である。 (9) O: 0.005 to 0.030%
O is an element involved in the formation of sulfides necessary for improving machinability. Therefore, the lower limit of the O content is set to 0.005% or more so that the effect can be sufficiently obtained. The lower limit of the O content is preferably 0.007% or more.

一方、Ｏ含有量が過剰になると、被削性の向上に有効でない酸化物が生成しやすくなる。そのため、Ｏ含有量の上限を０．０３０％以下とする。Ｏ含有量の上限は、好ましくは０．０２０％以下である。 On the other hand, when the O content is excessive, oxides that are not effective in improving the machinability tend to be generated. Therefore, the upper limit of the O content is 0.030% or less. The upper limit of the O content is preferably 0.020% or less.

（１０）Ｐ：０．００５〜０．１０％
Ｐは、粒界に偏析し、粒界腐食に対する感受性を高めるほか、靭性の低下を招くため低いほうが望ましい。そのため、Ｐ含有量の上限を０．１０％以下とする。Ｐ含有量の上限は、好ましくは０．０５０％以下である。 (10) P: 0.005 to 0.10%
P is preferably lower because it segregates at the grain boundaries and increases the susceptibility to intergranular corrosion and causes a decrease in toughness. Therefore, the upper limit of the P content is 0.10% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.050% or less.

一方、Ｐを必要以上に低減することは、製造コストの上昇を招く。そのため、精錬技術などを考慮し、Ｐ含有量の下限を０．００５％以上とする。 On the other hand, reducing P more than necessary causes an increase in manufacturing cost. Therefore, considering the refining technology and the like, the lower limit of the P content is set to 0.005% or more.

（１１）Ｎ：０．０５０％以下
Ｎは、被削性の向上に有効でない窒化物を生成させるため、その含有量は、極力低く抑制するのが良い。そのため、Ｎ含有量の上限を０．０５０％以下とする。Ｎ含有量の上限は、製造コストとの兼ね合いになるが、好ましくは０．０３０％以下である。 (11) N: 0.050% or less Since N generates nitrides that are not effective in improving machinability, the content is preferably suppressed as low as possible. Therefore, the upper limit of the N content is 0.050% or less. The upper limit of the N content is in balance with the manufacturing cost, but is preferably 0.030% or less.

本ステンレス鋼は、上述した必須元素に加えて、さらに、以下の元素から選択される１種または２種以上の元素を任意に含んでいても良い。各元素の成分割合および限定理由などは、以下の通りである。 This stainless steel may optionally contain one or more elements selected from the following elements in addition to the essential elements described above. The component ratio of each element and the reason for limitation are as follows.

＜１＞Ｃｕ：０．０１〜２．０％、Ｎｉ：０．０１〜２．０％、および、Ｍｏ：０．０１〜１．０％から選択される１種又は２種以上の元素。 <1> One or more elements selected from Cu: 0.01 to 2.0%, Ni: 0.01 to 2.0%, and Mo: 0.01 to 1.0%.

Ｃｕは、耐食性、特に還元性酸環境中での耐食性を向上させるのに有効な元素である。その効果を得るため、Ｃｕ含有量の下限を０．０１％以上とする。Ｃｕ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上である。 Cu is an element effective for improving corrosion resistance, particularly corrosion resistance in a reducing acid environment. In order to obtain the effect, the lower limit of the Cu content is set to 0.01% or more. The lower limit of the Cu content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more.

一方、Ｃｕ含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。そのため、Ｃｕ含有量の上限を２．０％以下とする。Ｃｕ含有量の上限は、好ましくは１．０％以下、より好ましくは０．８％以下である。 On the other hand, when Cu content becomes excess, the tendency for hot workability to fall is seen. Therefore, the upper limit of the Cu content is 2.0% or less. The upper limit of the Cu content is preferably 1.0% or less, more preferably 0.8% or less.

Ｎｉは、Ｃｒにより付与される耐食性を補填するのに有効な元素である。その効果を得るため、Ｎｉ含有量の下限を０．０１％以上とする。Ｎｉ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上である。 Ni is an element effective to supplement the corrosion resistance imparted by Cr. In order to obtain the effect, the lower limit of the Ni content is set to 0.01% or more. The lower limit of the Ni content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more.

一方、Ｎｉ含有量が過剰になると、製造コストが上昇する。そのため、Ｎｉ含有量の上限は２．０％以下とする。Ｎｉ含有量の上限は、好ましくは１．０％以下、より好ましくは０．５％以下である。 On the other hand, when the Ni content is excessive, the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of Ni content is 2.0% or less. The upper limit of the Ni content is preferably 1.0% or less, more preferably 0.5% or less.

Ｍｏは、耐食性や強度を向上させることが可能な元素である。その効果を得るため、Ｍｏ含有量の下限を０．０１％以上とする。Ｍｏ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上である。 Mo is an element that can improve corrosion resistance and strength. In order to obtain the effect, the lower limit of the Mo content is set to 0.01% or more. The lower limit of the Mo content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more.

一方、Ｍｏ含有量が過剰になると、熱間加工性が低下するほか、製造コストが上昇する。そのため、Ｍｏ含有量の上限を１．０％とする。Ｍｏ含有量の上限は、好ましくは０．６０％以下、より好ましくは０．５０％以下である。 On the other hand, when the Mo content is excessive, the hot workability is lowered and the manufacturing cost is increased. Therefore, the upper limit of the Mo content is 1.0%. The upper limit of the Mo content is preferably 0.60% or less, more preferably 0.50% or less.

＜２＞Ｂｉ：０．０１〜０．３０％
Ｂｉは、被削性をさらに向上させることが可能な元素である。そのため、必要に応じて添加しても良い。その効果を得るため、Ｂｉ含有量を０．０１％以上とする。Ｂｉ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上である。 <2> Bi: 0.01 to 0.30%
Bi is an element that can further improve machinability. Therefore, you may add as needed. In order to obtain the effect, the Bi content is set to 0.01% or more. The lower limit of the Bi content is preferably 0.05% or more.

一方、Ｂｉ含有量が過剰になると、熱間加工性が低下しやすくなる。そのため、Ｂｉ含有量の上限を０．３０％以下とする。Ｂｉ含有量の上限は、好ましくは０．２０％以下である。 On the other hand, when the Bi content is excessive, the hot workability tends to decrease. Therefore, the upper limit of Bi content is set to 0.30% or less. The upper limit of Bi content is preferably 0.20% or less.

＜３＞Ｃａ：０．０００１〜０．０５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、および、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２％から選択される１種または２種以上の元素
Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭは、熱間加工性を向上させるのに有効な元素である。そのため、必要に応じて添加しても良い。その効果を得るため、Ｃａ含有量、Ｍｇ含有量およびＲＥＭ含有量を、何れも０．０００１％以上とする。 <3> One or more elements selected from Ca: 0.0001 to 0.05%, Mg: 0.0001 to 0.02%, and REM: 0.0001 to 0.02% Ca Mg and REM are effective elements for improving hot workability. Therefore, you may add as needed. In order to obtain the effect, the Ca content, the Mg content, and the REM content are all 0.0001% or more.

一方、Ｃａ含有量、Ｍｇ含有量およびＲＥＭ含有量が過剰になると、その効果も飽和するし、逆に熱間加工性を低下させる傾向が見られる。そのため、Ｃａ含有量を０．０５％以下、好ましくは０．０１％以下とする。Ｍｇ含有量を０．０２ｗｔ％以下、好ましくは０．０１％以下とする。ＲＥＭ含有量を０．０２％以下とする。 On the other hand, when the Ca content, the Mg content and the REM content become excessive, the effect is saturated, and conversely, there is a tendency to reduce the hot workability. Therefore, the Ca content is 0.05% or less, preferably 0.01% or less. The Mg content is 0.02 wt% or less, preferably 0.01% or less. The REM content is set to 0.02% or less.

＜４＞Ｗ：０．０１〜２．０
Ｗは、耐食性や強度をより向上させる効果がある。そのため、必要に応じて添加しても良い。その効果を得るため、Ｗ含有量を０．０１％以上とする。Ｗ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上である。 <4> W: 0.01 to 2.0
W has an effect of further improving the corrosion resistance and strength. Therefore, you may add as needed. In order to obtain the effect, the W content is set to 0.01% or more. The lower limit of the W content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more.

一方、Ｗ含有量が過剰になると、熱間加工性を害するほか、コスト上昇を招く。そのため、Ｗ含有量を２．０％以下とする。Ｗ含有量の上限は、好ましくは１．０％以下とする。 On the other hand, when the W content is excessive, the hot workability is impaired and the cost is increased. Therefore, the W content is set to 2.0% or less. The upper limit of the W content is preferably 1.0% or less.

＜５＞Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、Ｔａ：０．０１〜０．５０％、および、Ｖ：０．０１〜０．５０％から選択される１種または２種以上の元素
Ｎｂ、ＴａおよびＶは、炭窒化物を形成して鋼の結晶粒を微細化し、靭性を高める効果がある。そのため、その効果を得るため、Ｎｂ含有量、Ｔａ含有量およびＶ含有量を、何れも０．０１％以上とする。Ｎｂ含有量、Ｔａ含有量およびＶ含有量は、何れも、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上である。 <5> One or more elements selected from Nb: 0.01 to 0.50%, Ta: 0.01 to 0.50%, and V: 0.01 to 0.50% Nb , Ta and V have the effect of forming carbonitrides to refine the steel crystal grains and increasing toughness. Therefore, in order to obtain the effect, the Nb content, the Ta content, and the V content are all 0.01% or more. The Nb content, Ta content, and V content are all preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more.

一方、Ｎｂ含有量、Ｔａ含有量およびＶ含有量が過剰になると、コスト上昇を招く。そのため、Ｎｂ含有量、Ｔａ含有量およびＶ含有量を、何れも０．５０％以下とする。Ｎｂ含有量、Ｔａ含有量およびＶ含有量は、好ましくは０．４０％以下である。 On the other hand, when the Nb content, the Ta content, and the V content are excessive, cost increases. Therefore, the Nb content, the Ta content, and the V content are all 0.50% or less. The Nb content, Ta content and V content are preferably 0.40% or less.

ここで、本ステンレス鋼は、３．０≦［Ｍｎ］／［Ｓ］≦１５．０、０．１０≦［Ｔｅ］／［Ｓ］、１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦４０の各式を満たす。なお、各式中［］は、各元素の重量％を示す。以下、各式の技術的意味について説明する。 Here, this stainless steel has the following formulas: 3.0 ≦ [Mn] / [S] ≦ 15.0, 0.10 ≦ [Te] / [S], 10 ≦ [S] / [O] ≦ 40 Meet. In addition, [] in each formula shows weight% of each element. Hereinafter, the technical meaning of each formula will be described.

・３．０≦［Ｍｎ］／［Ｓ］≦１５．０
［Ｍｎ］／［Ｓ］が３．０未満になると、Ｍｎ含有量が極めて低くなる、もしくは、Ｓ含有量が高くなり、本ステンレス鋼の製造が困難になる傾向が見られる。したがって、［Ｍｎ］／［Ｓ］の下限を３．０以上とする。［Ｍｎ］／［Ｓ］の下限は、好ましくは、４．０以上である。・ 3.0 ≦ [Mn] / [S] ≦ 15.0
When [Mn] / [S] is less than 3.0, the Mn content tends to be extremely low, or the S content tends to be high, making it difficult to produce the present stainless steel. Therefore, the lower limit of [Mn] / [S] is set to 3.0 or more. The lower limit of [Mn] / [S] is preferably 4.0 or more.

一方、［Ｍｎ］／［Ｓ］が１５．０を越えると、硫化物中のＭｎ含有量が高くなり、硫化物中のＣｒ含有量を確保し難くなって耐食性が著しく劣化する傾向が見られる。したがって、［Ｍｎ］／［Ｓ］の上限を１５．０以下とする。［Ｍｎ］／［Ｓ］の上限は、好ましくは、１０．０以下である。 On the other hand, when [Mn] / [S] exceeds 15.0, the Mn content in the sulfide is increased, and it is difficult to secure the Cr content in the sulfide, and the corrosion resistance tends to be remarkably deteriorated. . Therefore, the upper limit of [Mn] / [S] is set to 15.0 or less. The upper limit of [Mn] / [S] is preferably 10.0 or less.

・０．１０≦［Ｔｅ］／［Ｓ］
［Ｔｅ］／［Ｓ］が０．１０未満になると、Ｔｅ含有量が低い、もしくは、Ｓ含有量が高くなり過ぎるため、硫化物が展伸し、被削性に有効な形状である紡錘形状になり難く、被削性が劣化する。また、靭性や疲労強度等に異方性が出るなど特性が大幅に劣化する傾向が見られる。したがって、［Ｔｅ］／［Ｓ］の下限を０．１０以上とする。・ 0.10 ≦ [Te] / [S]
When [Te] / [S] is less than 0.10, the Te content is low, or the S content becomes too high, so that the sulfide expands and is a spindle shape that is effective for machinability. And machinability deteriorates. In addition, there is a tendency for the characteristics to deteriorate significantly, such as anisotropy in toughness and fatigue strength. Therefore, the lower limit of [Te] / [S] is set to 0.10 or more.

一方、[Ｔｅ]／［Ｓ］の上限は、特に限定されるものではないが、熱間加工性の観点から、好ましくは０．５０以下であると良い。 On the other hand, the upper limit of [Te] / [S] is not particularly limited, but is preferably 0.50 or less from the viewpoint of hot workability.

・１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦４０
［Ｓ］／［Ｏ］が１０未満の場合、割合として［Ｓ］が低いと、十分な被削性が得られ難く、また、割合として［Ｏ］が高いと、硬質な酸化物が多くなり、被削性が低下する傾向が見られる。したがって、［Ｓ］／［Ｏ］の下限を１０以上とする。［Ｓ］／［Ｏ］の下限は、好ましくは、１５以上である。・ 10 ≦ [S] / [O] ≦ 40
When [S] / [O] is less than 10, if [S] is low, it is difficult to obtain sufficient machinability, and if [O] is high, hard oxide increases. There is a tendency for machinability to decrease. Therefore, the lower limit of [S] / [O] is 10 or more. The lower limit of [S] / [O] is preferably 15 or more.

一方、［Ｓ］／［Ｏ］が４０を超える場合、割合として［Ｓ］が高いと、本ステンレス鋼の製造性が悪くなる傾向が見られ、割合として［Ｏ］が低いと、被削性に有効な大きさの硫化物が得られ難くなる傾向が見られる。これらの観点から、［Ｓ］／［Ｏ］の上限は、好ましくは３０以下であると良い。 On the other hand, when [S] / [O] exceeds 40, if [S] is high as a proportion, the productivity of the present stainless steel tends to deteriorate, and if [O] is low as a proportion, machinability. Therefore, it is difficult to obtain a sulfide having an effective size. From these viewpoints, the upper limit of [S] / [O] is preferably 30 or less.

さらに、本ステンレス鋼中には、円相当径が２．０μｍ以上、かつ、アスペクト比が１０以下である硫化物が、総量として、面積率で０．５０％以上存在する。これにより、優れた被削性を発揮することができる。 Furthermore, in this stainless steel, sulfide having an equivalent circle diameter of 2.0 μm or more and an aspect ratio of 10 or less is present in a total area of 0.50% or more. Thereby, the outstanding machinability can be exhibited.

上記面積率の上限は、１０．０％以下である。それを超えると、耐食性、靭性や疲労強度等に異方性が出るなど特性が大幅に劣化する傾向が見られる。 The upper limit of the area ratio is 10.0% or less. Beyond that, there is a tendency for the characteristics to deteriorate significantly, such as anisotropy in corrosion resistance, toughness, fatigue strength, and the like.

もっとも、本ステンレス鋼は、上記特定の硫化物が上記面積率以上存在しておれば、上記特定の硫化物でない硫化物、例えば、円相当径が２．０μｍ未満の硫化物、アスペクト比が１０を越える硫化物などが併存していても構わない。 However, if the specific sulfide is present in the area ratio or more, the stainless steel is not a specific sulfide, for example, a sulfide having an equivalent circle diameter of less than 2.0 μm, and an aspect ratio of 10 More than sulfides may coexist.

上記面積率は、次のようにして求めることができる。すなわち、鏡面研磨した本ステンレス鋼の表面について、代表的なミクロ写真を２００倍で５０視野撮影し、その後、硫化物（介在物）の色抽出を行い、画像処理により、各硫化物の円相当径、アスペクト比を測定し、その中から、円相当径２μｍ以上、かつ、アスペクト比が１０以下である硫化物の総面積率を求めることができる。 The area ratio can be obtained as follows. In other words, a typical microphotograph of the surface of this stainless steel that has been mirror-polished is taken at 50 magnifications at a magnification of 200, and then color extraction of sulfides (inclusions) is performed. By measuring the diameter and aspect ratio, the total area ratio of sulfides having an equivalent circle diameter of 2 μm or more and an aspect ratio of 10 or less can be obtained.

また、上記アスペクト比は、硫化物の長径／硫化物の短径の値である。 The aspect ratio is a value of the major axis of sulfide / the minor axis of sulfide.

次に、本ステンレス鋼の代表的な製造方法について説明する。
上述した成分組成、各式を満たすステンレス鋼となるように、例えば、高周波誘導炉などを用いて、各原料を溶解し、鋼塊を溶製した後、冷却してインゴットを製造する。次いで、得られたインゴットを熱間鍛造または熱間圧延し、焼きなましなどの熱処理を行う。これにより本ステンレス鋼を製造することができる。 Next, a typical manufacturing method of the present stainless steel will be described.
For example, a high frequency induction furnace is used to melt the raw materials and melt the steel ingot, and then cool to produce an ingot so that the stainless steel satisfies the above-described component composition and each formula. Next, the obtained ingot is hot forged or hot rolled and subjected to heat treatment such as annealing. Thereby, this stainless steel can be manufactured.

上記製造工程において、熱間鍛造または熱間圧延時の加熱温度としては、具体的には、例えば、９５０〜１２５０℃の温度範囲を例示することができる。 In the said manufacturing process, as a heating temperature at the time of hot forging or hot rolling, specifically, the temperature range of 950-1250 degreeC can be illustrated, for example.

また、上記製造工程における熱処理の一例を示すと次のとおりである。焼きなましは、例えば７５０〜９００℃で３〜５時間加熱後、１０〜２０℃／時間の速度で６００℃付近まで炉冷し、その後空冷することなどにより行うことができる。 Moreover, it is as follows when an example of the heat processing in the said manufacturing process is shown. Annealing can be performed, for example, by heating at 750 to 900 ° C. for 3 to 5 hours, then cooling the furnace to around 600 ° C. at a rate of 10 to 20 ° C./hour, and then air cooling.

また、上記製造工程では、必要に応じて、表層酸化層除去のための酸洗あるいは研磨を実施し、冷間圧延を行っても良い。 Moreover, in the said manufacturing process, you may perform the pickling or grinding | polishing for surface layer oxide layer removal, and may perform cold rolling as needed.

以上説明した本ステンレス鋼の用途は、特に限定されるものではない。本ステンレス鋼の用途としては、具体的には、例えば、モーターシャフト、ポンプシャフト、バルブ部品、ネジ、ボルト、ナットなど、冷間における削り加工（仕上げ加工など）、耐食性、高強度などが要求される部材に好適に用いることができる。 The application of the stainless steel described above is not particularly limited. Specific uses of this stainless steel include, for example, motor shafts, pump shafts, valve parts, screws, bolts, nuts, etc., cold cutting (finishing, etc.), corrosion resistance, high strength, etc. It can be suitably used for a member.

以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。
１．実施例および比較例に係るステンレス鋼の作製
初めに、表１〜３に示す成分組成の各ステンレス鋼を、高周波誘導炉を用いて各々５０ｋｇの鋼塊を溶製した後、冷却して各インゴットを作製した。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
1. Production of Stainless Steels According to Examples and Comparative Examples First, each stainless steel having the composition shown in Tables 1 to 3 was melted into 50 kg steel ingots using a high frequency induction furnace, and then cooled to each ingot. Was made.

次いで、各インゴットを１０００〜１２００℃に加熱し、熱間鍛造により直径６０ｍｍと直径２０ｍｍの丸棒、および、幅６０ｍｍ、高さ３０ｍｍの角棒に加工した。 Next, each ingot was heated to 1000 to 1200 ° C. and processed into a round bar having a diameter of 60 mm and a diameter of 20 mm and a square bar having a width of 60 mm and a height of 30 mm by hot forging.

次いで、それら丸棒をさらに８６０℃で１時間加熱した後、徐冷（焼きなまし処理）し、各試験に供する実施例および比較例に係るステンレス鋼を得た。 Subsequently, these round bars were further heated at 860 ° C. for 1 hour, and then slowly cooled (annealing treatment) to obtain stainless steels according to Examples and Comparative Examples used for each test.

なお、比較例１および比較例２に係るステンレス鋼は、それぞれ、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１６であり、比較例９および比較例１０に係るステンレス鋼は、それぞれ、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４２０Ｆである。 In addition, the stainless steels according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are SUS410 and SUS416 defined in JIS, respectively, and the stainless steels according to Comparative Example 9 and Comparative Example 10 are SUS420J2 defined in JIS, respectively. It is SUS420F.

また、比較例１〜８に係るステンレス鋼は、実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼と比較するためのものであり、比較例９〜１６に係るステンレス鋼は、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼と比較するためのものである。 Moreover, the stainless steel which concerns on Comparative Examples 1-8 is for comparing with the stainless steel which concerns on Examples 1-15, 31-35, and the stainless steel which concerns on Comparative Examples 9-16 is Example 16- It is for comparing with stainless steel according to 30, 36-40.

２．硫化物特性
次に、実施例および比較例に係るステンレス鋼中に存在する硫化物につき、その円相当径、アスペクト比および面積率を測定した。 2. Sulfide characteristics Next, the equivalent circle diameter, aspect ratio, and area ratio of the sulfide present in the stainless steels according to Examples and Comparative Examples were measured.

測定方法は、２０ｍｍの丸棒から１辺およそ１０ｍｍの試料を採取し、長手方向が測定面になるように樹脂に埋込後、鏡面研磨した各ステンレス鋼の表面について、代表的なミクロ写真を、光学顕微鏡を用いて２００倍で５０視野撮影した。 The measuring method is to take a sample of approximately 10 mm on a side from a 20 mm round bar, embed it in the resin so that the longitudinal direction is the measuring surface, and then mirror each surface of each stainless steel that has been mirror-polished. Then, 50 fields of view were photographed at 200 times using an optical microscope.

その後、硫化物（介在物）の色抽出を行い、画像処理により、各硫化物の円相当径、アスペクト比を測定し、その中から、円相当径２μｍ以上、アスペクト比が１０以下である硫化物の総面積率を求めた。その結果を、表４〜６に示す。 Thereafter, color extraction of sulfides (inclusions) is performed, and the equivalent circle diameter and aspect ratio of each sulfide are measured by image processing. Among them, a sulfide having an equivalent circle diameter of 2 μm or more and an aspect ratio of 10 or less. The total area ratio of the objects was determined. The results are shown in Tables 4-6.

３．評価試験
次に、得られた各丸棒、角棒を用いて、被削性（旋削性、ドリル穿孔性）、熱間加工性、冷間加工性および靱性（異方性）について相対評価を行った。この際、参考データとして、ステンレス鋼の基本特性である耐食性、焼入れ−焼戻し硬さついてもそれぞれ測定した。 3. Evaluation test Next, using each of the obtained round bars and square bars, a relative evaluation was made of machinability (turning ability, drilling ability), hot workability, cold workability and toughness (anisotropic). went. At this time, as reference data, the corrosion resistance and quenching-tempering hardness, which are basic characteristics of stainless steel, were also measured.

１）被削性
被削性評価は、旋削性、ドリル穿孔性の２つ行った。 1) Machinability Two machinability evaluations were performed: turning and drilling.

前者の旋削性については、旋削性は６０ｍｍの丸棒を使い、旋削加工後の工具摩耗量および切削形状を相対評価することにより行った。 As for the former turning ability, turning ability was measured by using a 60 mm round bar and relatively evaluating the amount of tool wear and the cutting shape after turning.

すなわち、旋削工具として超硬バイト（ＵＴｉ２０Ｔ）を用い、周速１５０ｍｍ／ｍｉｎ、一回転あたりの切込み量１．０ｍｍ、一回転あたりの送り量０．２ｍｍ／ｒｅｖの条件にて、潤滑油を使わない乾式で旋削加工を実施した。 That is, using a carbide tool (UTi20T) as a turning tool, using lubricating oil under conditions of a peripheral speed of 150 mm / min, a cutting depth of 1.0 mm per rotation, and a feed rate of 0.2 mm / rev per rotation. There was no dry turning.

ここで、上記工具摩耗量とは、工具横逃げ面の平均摩耗（ＪＩＳＢ１７０「（５）刃部損傷番号５００５」欄参照）の摩耗量を測定して評価した。この工具摩耗量が５０μｍ以下であった場合を「Ａ」、５１〜１００μｍであった場合を「Ｂ」、１０１μｍ以上であった場合を「Ｃ」と評価した。 Here, the tool wear amount was evaluated by measuring the wear amount of the average wear on the side flank of the tool (see the column of JIS B170 “(5) Blade part damage number 5005”). The case where the tool wear amount was 50 μm or less was evaluated as “A”, the case where it was 51 to 100 μm was evaluated as “B”, and the case where it was 101 μm or more was evaluated as “C”.

また、上記切屑形状は、目視観察により確認した。切り屑の破砕性が良好であったものを「Ａ」、数巻き程度には破砕したものを「Ｂ」、破砕性が悪く、切屑がつながっていたものを「Ｃ」と評価した。なお、切屑がつながると自動化を行い難くなるなどの問題がある。 Moreover, the said chip shape was confirmed by visual observation. The chip was evaluated as “A” when the chip was excellent in friability, “B” when crushed into several turns, and “C” when the chip was poor and the chips were connected. In addition, there is a problem that it becomes difficult to perform automation when chips are connected.

一方、後者のドリル穿孔性については、幅６０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、長さ２００ｍｍの試験片を使い、工具寿命（穿孔不能）が５０００ｍｍとなる切削速度および切削形状を相対評価することにより行った。 On the other hand, the drill drillability of the latter was performed by using a test piece having a width of 60 mm, a height of 30 mm, and a length of 200 mm, and relatively evaluating the cutting speed and cutting shape at which the tool life (unable to drill) was 5000 mm.

すなわち、ハイスドリルＳＫＨ５１（直径５ｍｍ）を用い、孔深さ１５ｍｍ、一回転当たりの送り量０．０７ｍｍ／ｒｅｖの条件にて、潤滑油を使わない乾式でドリル加工を実施し、切削速度を変動させて工具寿命距離を測定した。 In other words, using a high-speed drill SKH51 (diameter 5 mm), drilling was performed in a dry method without using lubricating oil under conditions of a hole depth of 15 mm and a feed rate per rotation of 0.07 mm / rev, and the cutting speed was varied. The tool life distance was measured.

ここで、上記切削速度が５０ｍ／ｍｉｎを越え、高速であった場合を「Ａ」、切削速度が２０〜５０ｍ／ｍｉｎであり、中速であった場合を「Ｂ」、切削速度が２０ｍ／ｍｉｎ未満であり、低速であった場合を「Ｃ」と評価した。 Here, when the cutting speed exceeds 50 m / min and is high, "A", when the cutting speed is 20 to 50 m / min, and when medium speed is "B", the cutting speed is 20 m / min. The case of less than min and low speed was evaluated as “C”.

また、上記切屑形状は、切削速度２０ｍ／ｍｉｎでドリル加工したときの初期切り屑を目視観察により確認した。切り屑の破砕性が良好であったものを「Ａ」、数巻き程度には破砕したものを「Ｂ」、破砕性が悪く、切屑がつながっていたものを「Ｃ」と評価した。なお、切屑がつながると自動化を行い難くなるなどの問題がある。 Moreover, the said chip shape confirmed the initial chip when drilling with the cutting speed of 20 m / min by visual observation. The chip was evaluated as “A” when the chip was excellent in friability, “B” when crushed into several turns, and “C” when the chip was poor and the chips were connected. In addition, there is a problem that it becomes difficult to perform automation when chips are connected.

２）熱間加工性
熱間加工性は、インゴットから２０ｍｍの丸棒への熱間鍛造時の外観、および、高温高速引張試験（グリーブル試験）の２つで評価した。 2) Hot workability Hot workability was evaluated by two aspects: an appearance during hot forging from an ingot to a 20 mm round bar, and a high-temperature high-speed tensile test (greeble test).

前者の鍛造時の外観は、疵の発生程度で評価し、疵が無かったものを「Ａ」、グラインダーで削れる程度の僅かな疵が発生したものを「Ｂ」、大きな疵が発生したものを「Ｃ」とした。 The former appearance at the time of forging was evaluated by the degree of occurrence of wrinkles. “A” indicates that there was no wrinkle, “B” indicates that a slight wrinkle that could be cut by a grinder occurred, and “B” indicates that large wrinkles occurred. “C”.

高温高速引張試験は、鋳造のままの状態から直径６ｍｍ、長さ１１０ｍｍの高温高速引張試験片を切り出し、１０００℃における絞り値で相対評価することで行った。 The high-temperature high-speed tensile test was performed by cutting out a high-temperature high-speed tensile test piece having a diameter of 6 mm and a length of 110 mm from the as-cast state and performing a relative evaluation with a drawing value at 1000 ° C.

３）冷間加工性
冷間加工性評価は、次のようにして行った。すなわち、各ステンレス鋼につき、２０ｍｍの丸棒から、直径１２ｍｍ、高さ１８ｍｍの円柱形状の試験片を準備した。次いで、各試験片につき、６００ｔの油圧プレスにより一気圧縮試験を行い、限界圧縮率を測定した。なお、この限界圧縮率の値が高いほど、冷間加工性に優れることを示す。 3) Cold workability Evaluation of cold workability was performed as follows. That is, for each stainless steel, a cylindrical test piece having a diameter of 12 mm and a height of 18 mm was prepared from a 20 mm round bar. Next, each test piece was subjected to a single compression test using a 600 t hydraulic press, and the limit compression rate was measured. In addition, it shows that it is excellent in cold work property, so that the value of this limit compression rate is high.

４）靭性（異方性）
靭性評価は、ＪＩＳＺ２２０２に準拠し、室温（２４℃）にて行った。幅６０ｍｍ、高さ３０ｍｍの角棒から図１に示すように素材を採取し、粗加工後、９５０℃に加熱し３０分間保持した後、油冷して焼入れ処理理を施し、次いで、１８０℃に加熱し１時間保持した後、空冷して焼戻し処理した試験片を、ＪＩＳ４号試験片に加工し、Ｌ、Ｔ方向のシャルピー衝撃試験を行った。 4) Toughness (anisotropic)
Toughness evaluation was performed at room temperature (24 ° C.) according to JIS Z2202. As shown in FIG. 1, a raw material is collected from a square bar having a width of 60 mm and a height of 30 mm, and after rough processing, heated to 950 ° C. and held for 30 minutes, then oil cooled and subjected to quenching treatment treatment, and then 180 ° C. Then, the test piece which was air-cooled and tempered was processed into a JIS No. 4 test piece and subjected to Charpy impact tests in the L and T directions.

５）耐食性
耐食性試験は、高温高湿試験によって行った。すなわち、各ステンレス鋼につき、２０ｍｍの丸棒から、直径１０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形状の試験片を準備した。次いで、試験片の表面をエメリー紙により番手＃４００まで研磨加工し、脱脂洗浄した。次いで、これら各試験片を温度５０℃、相対湿度９８％ＲＨの恒温恒湿槽内９６時間保持した。次いで、保持後の各試験片につき、目視にて発錆の有無を確認した。実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼については、比較例２に係るステンレス鋼と比較し、一方、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼については、比較例１０に係るステンレス鋼と比較し、発錆が極めて少なかった場合を「Ａ^＋」、発錆が同程度であったものを「Ａ」、発錆が多かったものを「Ｂ」と判断した。 5) Corrosion resistance The corrosion resistance test was conducted by a high temperature and high humidity test. That is, for each stainless steel, a cylindrical test piece having a diameter of 10 mm and a height of 50 mm was prepared from a 20 mm round bar. Next, the surface of the test piece was polished to count # 400 with emery paper and degreased and washed. Subsequently, each of these test pieces was held in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 98% RH for 96 hours. Next, the presence or absence of rusting was visually confirmed for each test piece after being held. About the stainless steel which concerns on Examples 1-15, 31-35, compared with the stainless steel which concerns on the comparative example 2, On the other hand, about the stainless steel which concerns on Examples 16-30 and 36-40, it concerns on the comparative example 10 When compared with stainless steel, the case where rusting was extremely small was judged as “A ⁺ ”, the case where rusting was similar, and “A”, and the case where rusting was high as “B”.

６）焼入れ焼戻し硬さ
各ステンレス鋼につき、２０ｍｍの丸棒から直径２０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状の試験片を準備した。次いで、各サンプルを、９５０℃に加熱し３０分間保持した後、油冷して焼き入れ処理した。次いで、各試験片を、１８０℃に加熱し１時間保持した後、空冷して焼き戻し処理した。その後、ロックウェル硬さ（Ｃスケール）にて硬さを測定した。 6) Quenching and tempering hardness For each stainless steel, a cylindrical test piece having a diameter of 20 mm and a height of 10 mm was prepared from a 20 mm round bar. Next, each sample was heated to 950 ° C. and held for 30 minutes, and then oil-cooled and quenched. Next, each test piece was heated to 180 ° C. and held for 1 hour, and then air-cooled and tempered. Thereafter, the hardness was measured by Rockwell hardness (C scale).

上記結果をまとめたものを表７〜９に示す。 The results are summarized in Tables 7-9.

上記表によれば、次のことが分かる。すなわち、比較例１に係るステンレス鋼は、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ４１０であり、快削元素の一つであるＳが極めて少なく、いわゆる、快削ステンレス鋼ではない。そのため、硫化物がほとんど存在せず、耐食性に極めて優れるとともに、異方性もほとんどなく靱性にも優れる。また、熱間加工性、冷間加工性にも優れている。しかしながら、被削性が極めて悪いことが分かる。 According to the above table, the following can be understood. That is, the stainless steel according to Comparative Example 1 is SUS410 defined in JIS, and S, which is one of free-cutting elements, is extremely small and is not a so-called free-cutting stainless steel. Therefore, there is almost no sulfide, and the corrosion resistance is extremely excellent, and there is almost no anisotropy and excellent toughness. Moreover, it is excellent in hot workability and cold workability. However, it turns out that machinability is very bad.

一方、比較例２に係るステンレス鋼は、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ４１６であり、ＳＵＳ４１０に比べ、快削元素の一つであるＳが添加されている（他の快削元素であるＰｂ、Ｔｅも含まれていない）。そのため、介在物である硫化物の存在により被削性が改善されている。しかしながら、ＳＵＳ４１０に、Ｓの添加量を単純に増やしただけであるので、異方性が生じており、Ｌ方向、Ｔ方向の靭性バランスが悪い。これは、長手方向にひも状に伸びた硫化物が生じたためであると推察される。また、ＳＵＳ４１０に比べ、冷間加工性も低下している。 On the other hand, the stainless steel according to Comparative Example 2 is SUS416 defined in JIS, and S, which is one of the free-cutting elements, is added to SUS410 (other free-cutting elements such as Pb and Te are also included). Not included). Therefore, machinability is improved by the presence of the sulfide which is an inclusion. However, since the addition amount of S is simply increased in SUS410, anisotropy occurs, and the toughness balance in the L direction and the T direction is poor. This is presumed to be due to the occurrence of sulfides extending in the longitudinal direction. Moreover, compared with SUS410, the cold workability is also lowered.

また、比較例９に係るステンレス鋼は、ＪＩＳで規定されるＳＵＳ４２０Ｊ２である。これも、上記ＳＵＳ４１０同様快削ステンレス鋼ではない。そのため、硫化物がほとんど存在せず、耐食性に極めて優れるとともに、異方性もほとんどなく靱性にも優れる。また、熱間加工性、冷間加工性にも優れている。しかしながら、被削性が極めて悪いことが分かる。 Further, the stainless steel according to Comparative Example 9 is SUS420J2 defined by JIS. This is not a free-cutting stainless steel like SUS410. Therefore, there is almost no sulfide, and the corrosion resistance is extremely excellent, and there is almost no anisotropy and excellent toughness. Moreover, it is excellent in hot workability and cold workability. However, it turns out that machinability is very bad.

また、比較例１０は、ＪＩＳで規定されるＳＵＳ４２０Ｆであり、ＳＵＳ４２０J２に比べ、快削元素の一つであるＳが添加されている（他の快削元素であるＰｂ、Ｔｅも含まれていない）。そのため、介在物である硫化物の存在により被削性が改善されている。しかしながら、ＳＵＳ４２０Ｊ２に、Ｓの添加量を単純に増やしただけであるので、異方性が生じており、Ｌ方向、Ｔ方向の靭性バランスが悪い。これは、長手方向にひも状に伸びた硫化物が生じたためであると推察される。また、ＳＵＳ４２０Ｊ２に比べ、冷間加工性も低下している。 Further, Comparative Example 10 is SUS420F defined by JIS, and S, which is one of free cutting elements, is added compared to SUS420J2 (Pb and Te, which are other free cutting elements, are not included). ). Therefore, machinability is improved by the presence of the sulfide which is an inclusion. However, since the addition amount of S is simply increased in SUS420J2, anisotropy occurs, and the toughness balance in the L direction and the T direction is poor. This is presumed to be due to the occurrence of sulfides extending in the longitudinal direction. Moreover, the cold workability is also reduced as compared with SUS420J2.

比較例３、１１に係るステンレス鋼は、Ｏの割合が本願で規定される範囲より多い。そのため、実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼に比較して、被削性が低下している。これは、Ｏを過剰に添加したことにより、被削性の向上には効果的でない酸化物が形成されたためであると推察される。 In the stainless steels according to Comparative Examples 3 and 11, the proportion of O is larger than the range specified in the present application. Therefore, compared with the stainless steel which concerns on Examples 1-15, 31-35, and the stainless steel which concerns on Examples 16-30 and 36-40, machinability has fallen. This is presumably because an oxide which is not effective for improving the machinability is formed by adding O excessively.

比較例４、１２に係るステンレス鋼は、快削元素の一つであるＳの割合が本願で規定される範囲より少ない。そのため、特定の硫化物の総面積率も本願の規定範囲を下回っており、実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼に比較して、被削性の向上効果が十分に得られていないことが分かる。 In the stainless steels according to Comparative Examples 4 and 12, the ratio of S, which is one of free-cutting elements, is less than the range specified in the present application. Therefore, the total area ratio of the specific sulfide is also below the specified range of the present application, compared to the stainless steel according to Examples 1-15, 31-35, and the stainless steel according to Examples 16-30, 36-40. Thus, it can be seen that the machinability improvement effect is not sufficiently obtained.

比較例５、１３に係るステンレス鋼は、快削元素の一つであるＴｅの割合が本願で規定される範囲より少ない。そのため、実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼に比較して、被削性の向上効果が十分に得られていないことが分かる。また、冷間加工性も低下しており、異方性により靱性も低下していることが分かる。 In the stainless steels according to Comparative Examples 5 and 13, the ratio of Te, which is one of free-cutting elements, is less than the range specified in the present application. Therefore, compared with the stainless steel which concerns on Examples 1-15, 31-35, and the stainless steel which concerns on Examples 16-30 and 36-40, it turns out that the improvement effect of machinability is not fully acquired. . Moreover, it can be seen that the cold workability is also lowered and the toughness is also lowered by anisotropy.

比較例６、１４に係るステンレス鋼は、Ｏの割合が本願で規定される範囲より少ない。そのため、実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼に比較して、被削性が低下している。これは、Ｏが少な過ぎて、被削性が向上する大きさの硫化物の形成が十分に促進されなかったためであると推察される。 In the stainless steels according to Comparative Examples 6 and 14, the proportion of O is less than the range specified in the present application. Therefore, compared with the stainless steel which concerns on Examples 1-15, 31-35, and the stainless steel which concerns on Examples 16-30 and 36-40, machinability has fallen. This is presumably because the amount of O was too small to sufficiently promote the formation of a sulfide having a size that improves machinability.

比較例７、１５に係るステンレス鋼は、Ｓの割合が本願で規定される範囲より極めて多い。そのため、介在物である硫化物の存在により、被削性は、実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼と同程度であったものの、異方性が生じ、靱性が低下していることが分かる。また、冷間加工性も極端に低下している。 In the stainless steels according to Comparative Examples 7 and 15, the ratio of S is extremely larger than the range specified in the present application. Therefore, due to the presence of sulfide as an inclusion, the machinability was comparable to the stainless steel according to Examples 1-15, 31-35, and the stainless steel according to Examples 16-30, 36-40. However, it can be seen that anisotropy occurs and the toughness is reduced. Also, the cold workability is extremely lowered.

比較例８、１６に係るステンレス鋼は、とりわけ、［Ｍｎ］／［Ｓ］の値が本願で規定される範囲より極めて小さい。そのため、実施例１〜１５、３１〜３５に係るステンレス鋼、実施例１６〜３０、３６〜４０に係るステンレス鋼に比較して、被削性が低下している上に、熱間加工性も悪い。 In the stainless steels according to Comparative Examples 8 and 16, in particular, the value of [Mn] / [S] is extremely smaller than the range specified in the present application. Therefore, compared with the stainless steel which concerns on Examples 1-15, 31-35, and the stainless steel which concerns on Examples 16-30 and 36-40, in addition to the machinability falling, hot workability is also good. bad.

これらに対し、実施例１〜４０に係るステンレス鋼は、本発明で規定される成分組成を満たすとともに、Ｓ、Ｍｎ、Ｔｅ、Ｏが上記各式を満たし、さらに、特定の硫化物が特定の面積率で存在している。そのため、被削性、熱間加工性、冷間加工性および靱性が良好であった。 On the other hand, the stainless steels according to Examples 1 to 40 satisfy the component composition defined in the present invention, S, Mn, Te, and O satisfy the above formulas, and specific sulfides are specific. Exists in area ratio. Therefore, machinability, hot workability, cold workability and toughness were good.

以上、本発明に係るマルテンサイト系快削ステンレス鋼について説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能なものである。 The martensitic free-cutting stainless steel according to the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is.

シャルピー衝撃試験における試験片採取方向を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the specimen collection direction in the Charpy impact test.

Claims

重量％で、
Ｃ：０．１０〜１．２０％、
Ｓｉ：０．１０〜２．００％、
Ｍｎ：０．８０〜２．００％、
Ｓ：０．１０〜０．３０％、
Ｃｒ：１０．５〜１８．０％、
Ｐｂ：０．０３〜０．３０％、
Ｔｅ：０．０１〜０．１０％、
Ｂ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｏ：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、
前記不可避的不純物のうち、Ｐ、Ｎの含有量が、
Ｐ：０．００５〜０．１０％、
Ｎ：≦０．０５０％であり、かつ、
３．０≦［Ｍｎ］／［Ｓ］≦１５．０、
０．１０≦［Ｔｅ］／［Ｓ］、
１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦４０の各式を満たし、
さらに、円相当径が２．０μｍ以上、かつ、アスペクト比が１０以下である硫化物が、総量として、面積率で０．５０〜１０％存在することを特徴とするマルテンサイト系快削ステンレス鋼。 % By weight
C: 0.10 to 1.20%,
Si: 0.10 to 2.00%,
Mn: 0.80 to 2.00%
S: 0.10 to 0.30%,
Cr: 10.5 to 18.0%,
Pb: 0.03 to 0.30%,
Te: 0.01-0.10%,
B: 0.0005 to 0.010%,
O: containing from 0.005 to 0.030%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
Among the inevitable impurities, the contents of P and N are
P: 0.005-0.10%,
N: ≦ 0.050%, and
3.0 ≦ [Mn] / [S] ≦ 15.0,
0.10 ≦ [Te] / [S],
Satisfy each equation of 10 ≦ [S] / [O] ≦ 40,
Furthermore, martensitic free-cutting stainless steel, characterized in that the total amount of sulfides having an equivalent circle diameter of 2.0 μm or more and an aspect ratio of 10 or less exists in an area ratio of 0.50 to 10%. .

重量％で、
Ｃｕ：０．０１〜２．０％、
Ｎｉ：０．０１〜２．０％、および、
Ｍｏ：０．０１〜１．０％から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のマルテンサイト系快削ステンレス鋼。 % By weight
Cu: 0.01 to 2.0%,
Ni: 0.01 to 2.0%, and
The martensitic free-cutting stainless steel according to claim 1, further comprising one or more selected from Mo: 0.01 to 1.0%.

重量％で、
Ｂｉ：０．０１〜０．３０％をさらに含有することを特徴とする請求項１または２に記載のマルテンサイト系快削ステンレス鋼。 % By weight
The martensitic free-cutting stainless steel according to claim 1 or 2, further comprising Bi: 0.01 to 0.30%.

重量％で、
Ｃａ：０．０００１〜０．０５％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、および、
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２％から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のマルテンサイト系快削ステンレス鋼。 % By weight
Ca: 0.0001 to 0.05%,
Mg: 0.0001 to 0.02%, and
The martensitic free-cutting stainless steel according to any one of claims 1 to 3, further comprising one or more selected from REM: 0.0001 to 0.02%.

重量％で、
Ｗ：０．０１〜２．０％をさらに含有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のマルテンサイト系快削ステンレス鋼。 % By weight
The martensitic free-cutting stainless steel according to any one of claims 1 to 4, further comprising W: 0.01 to 2.0%.

重量％で、
Ｎｂ：０．０１〜０．５０％、
Ｔａ：０．０１〜０．５０％、および、
Ｖ：０．０１〜０．５０％から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のマルテンサイト系快削ステンレス鋼。 % By weight
Nb: 0.01 to 0.50%,
Ta: 0.01 to 0.50%, and
The martensitic free-cutting stainless steel according to any one of claims 1 to 5, further comprising one or more selected from V: 0.01 to 0.50%.