JP5474615B2 - 鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼棒線 - Google Patents
鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼棒線 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5474615B2 JP5474615B2 JP2010048674A JP2010048674A JP5474615B2 JP 5474615 B2 JP5474615 B2 JP 5474615B2 JP 2010048674 A JP2010048674 A JP 2010048674A JP 2010048674 A JP2010048674 A JP 2010048674A JP 5474615 B2 JP5474615 B2 JP 5474615B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forgeability
- steel
- cutting
- martensitic stainless
- free
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- 229910000915 Free machining steel Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 9
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は、鍛造性と被削性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼に関するものであり、例えば、これまで切削加工のみで製造している複雑な形状を有した精密部品の製造を、鍛造加工でニアネットシェイプ化を行い、仕上げ加工として切削加工を行うことにより、材料歩留よく加工することが可能なマルテンサイト系ステンレス鋼に関するものである。
マルテンサイト系ステンレス鋼は部品加工後の熱処理（焼入れ）により高強度を有することから、強度の求められる分野において使用されている。ネジ、ボルトなどの各種機器部品は一般に鍛造によって成形加工して製造されることが多い。この鍛造による加工方法は能率、歩留が高い利点を有するが、精密な加工精度に劣る。一方、複雑な形状を有する精密部品では、すべて切削加工で製造されている。切削加工による方法では複雑な形状への加工が可能であり、非常に精密な寸法精度を満足することができる利点があるものの、太い線径の材料から加工されるため材料歩留が悪いという欠点がある。
従来、鍛造加工により製造される部品にはＳＵＳ４１０（１１％Ｃｒ−０．１％Ｃ）が、切削加工により製造される部品にはＳＵＳ４１６（１２％Ｃｒ−０．１％Ｃ−０．２％Ｓ）などが用いられてきた。
従来、鍛造加工により製造される部品にはＳＵＳ４１０（１１％Ｃｒ−０．１％Ｃ）が、切削加工により製造される部品にはＳＵＳ４１６（１２％Ｃｒ−０．１％Ｃ−０．２％Ｓ）などが用いられてきた。
鍛造性に優れたＳＵＳ４１０は被削性が悪く、被削性の優れたＳＵＳ４１６は鍛造性が悪いという相反する特徴を有している。従って、複雑な形状を有する部品では材料歩留が悪くても被削性の高い鋼を使用し、切削加工にて製造しているのが通常であった。
そこで、複雑な形状を有する部品を歩留・生産性よく製造するために、下記特許文献１、２に記載されているように、冷間加工性、被削性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼が提案され、また、下記特許文献３に記載されているように、自動車用燃料ポンプ系など高圧化で使用されるシリンダー及びピストンなどの部品に用いられる鋼として、冷間加工、温間鍛造性がよく、かつ優れた被削性を有し、高周波焼入れによって表面硬さがＨＶ６３０以上の硬さとさせた鋼も提案されている。
そこで、複雑な形状を有する部品を歩留・生産性よく製造するために、下記特許文献１、２に記載されているように、冷間加工性、被削性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼が提案され、また、下記特許文献３に記載されているように、自動車用燃料ポンプ系など高圧化で使用されるシリンダー及びピストンなどの部品に用いられる鋼として、冷間加工、温間鍛造性がよく、かつ優れた被削性を有し、高周波焼入れによって表面硬さがＨＶ６３０以上の硬さとさせた鋼も提案されている。
特許文献１にはＳとＢｉを複合添加し、その量をコントロールすることで、冷鍛性と被削性を併せ持つことを特徴とした鋼が記載されている。しかし、Ｂｉは、希少元素であるため、安価で安定的な供給は難しいという問題点があった。
特許文献２に記載された発明は、Ｐｂなどの有害元素を含有させず、耐食性、冷間鍛造性、切削性に優れたマルテンサイト系快削鋼ステンレス鋼である。被削性の向上のためＳｎ添加を行い、更なる被削性向上のため、Ｏ、Ａｌ、Ｃａなどのコントロールを行うことを特徴としているものの、Ｏ、Ａｌ、Ｃａのコントロールにより、どのような制御を行い、その結果冷間鍛造性にどのような影響を及ぼしているかという点については検討されていなかった。
特許文献２に記載された発明は、Ｐｂなどの有害元素を含有させず、耐食性、冷間鍛造性、切削性に優れたマルテンサイト系快削鋼ステンレス鋼である。被削性の向上のためＳｎ添加を行い、更なる被削性向上のため、Ｏ、Ａｌ、Ｃａなどのコントロールを行うことを特徴としているものの、Ｏ、Ａｌ、Ｃａのコントロールにより、どのような制御を行い、その結果冷間鍛造性にどのような影響を及ぼしているかという点については検討されていなかった。
特許文献３に記載された発明は、自動車用燃料ポンプ系など高圧化で使用されるシリンダー及びピストンなどの部品に用いられる鋼として、冷間加工、温間鍛造性がよく、かつ優れた被削性を有し、高周波焼入れによって表面硬さがＨＶ６３０以上の硬さとさせた鋼も提案されており、硫化物の組成及びサイズも規定されている。しかし、硫化物の形態及び組成をどのように制御するかについては、記載されておらず、その結果、どのように冷間加工に影響を及ぼすかという点については記載されていなかった。
以上のように、これまで、Ｐｂなどの重金属を使用しないで、Ｃａ、Ａｌ、Ｏの成分バランスによりコストアップさせることなく、介在物の形態を制御し、鍛造性と被削性の両特性をバランスよく付与したマルテンサイト系ステンレス快削鋼は提案されていなかった。
本発明は、環境に悪影響を与える重金属（Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｔｅ）を使用しないで、介在物の制御により、鍛造性にすぐれたマルテンサイト系ステンレス快削鋼を提供することで、これまで切削加工のみで行われてきた部品加工の歩留を鍛造加工との組み合わせにより向上させることを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、酸化物系介在物の組成をコントロールすることにより、酸化物と硫化物の複合介在物を形成、微細分散させることによって、鍛造性を向上させようとした結果、極微量のＡｌ、Ｃａ、Ｏの量、比率を制御することで、鍛造性を劣化させることなく、被削性を確保できることを見出したものである。
すなわち、本発明の要旨とするところは特許請求の範囲の記載した通りの下記内容である。
（１）質量%で、Ｃ≦０．４０％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％、Ｐ≦０．０５％、S：０．０１％〜０．２０％、Ｃｒ：１０．５〜２０．０％、Ｎ≦０．２５０％、Ａｌ：０．００２〜０．０１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１０％、Ｏ：０．００１％〜０．０２５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、かつ質量比で０．２５≦Ｃａ／Ａｌ≦２．５０および０．１０≦Ｃａ／Ｏ≦０．３０の条件を満たすことにより、低軟化点を有するＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物と（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓの硫化物との複合介在物を形成することを特徴とする鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（２）前記鋼は、質量％で、Ｂ≦０．０１０％を含有することを特徴とする（１）に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（３）前記鋼は、質量％で、Ｃｕ：１．０〜４．０％を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（４）前記鋼は、質量％で、Ｓｎ≦０．５０％を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（５）前記鋼は、質量％で、Ｍｏ≦１．５０％を含有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一項に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
すなわち、本発明の要旨とするところは特許請求の範囲の記載した通りの下記内容である。
（１）質量%で、Ｃ≦０．４０％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％、Ｐ≦０．０５％、S：０．０１％〜０．２０％、Ｃｒ：１０．５〜２０．０％、Ｎ≦０．２５０％、Ａｌ：０．００２〜０．０１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１０％、Ｏ：０．００１％〜０．０２５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、かつ質量比で０．２５≦Ｃａ／Ａｌ≦２．５０および０．１０≦Ｃａ／Ｏ≦０．３０の条件を満たすことにより、低軟化点を有するＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物と（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓの硫化物との複合介在物を形成することを特徴とする鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（２）前記鋼は、質量％で、Ｂ≦０．０１０％を含有することを特徴とする（１）に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（３）前記鋼は、質量％で、Ｃｕ：１．０〜４．０％を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（４）前記鋼は、質量％で、Ｓｎ≦０．５０％を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
（５）前記鋼は、質量％で、Ｍｏ≦１．５０％を含有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一項に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
本発明による鍛造性に優れたマルテンサイト系ステンレス快削鋼によれば鍛造加工と切削加工で効率よく部品を加工することが可能となり、部品加工の低コスト化の効果を発揮するなど産業上有用な著しい効果を奏する。
以下に、先ず、本発明の（１）に記載の限定理由について説明する。
Ｃ≦０．４０％
Ｃは多量に含有させると耐食性、鍛造性、耐工具磨耗性が劣化するため上限を０．４０％とした。好ましくは０．１５０％以下である。
Ｃ≦０．４０％
Ｃは多量に含有させると耐食性、鍛造性、耐工具磨耗性が劣化するため上限を０．４０％とした。好ましくは０．１５０％以下である。
Ｓｉ：０．１〜２．０％
Ｓｉは脱酸剤として作用し、耐酸化性を向上させるにも有効な元素であるので０．１％以上含有させるが、必要以上の含有は鍛造性、耐工具磨耗性を劣化させるため２．０％を上限とした。好ましくは０．１〜０．４％である。
Ｓｉは脱酸剤として作用し、耐酸化性を向上させるにも有効な元素であるので０．１％以上含有させるが、必要以上の含有は鍛造性、耐工具磨耗性を劣化させるため２．０％を上限とした。好ましくは０．１〜０．４％である。
Ｍｎ：０．１〜３．０％
ＭｎはＭｎＳとして被削性を向上させる効果があるため、０．１％以上含有させるが、過剰な含有は耐食性や靭性を低下させるためその上限を３．０％とした。好ましくは１．０〜２．５％である。
ＭｎはＭｎＳとして被削性を向上させる効果があるため、０．１％以上含有させるが、過剰な含有は耐食性や靭性を低下させるためその上限を３．０％とした。好ましくは１．０〜２．５％である。
Ｐ≦０．０５％
Ｐは含有量が多いと熱間加工性を低下させるため０．０５％を上限とした。好ましくは０．０４％以下である。
Ｐは含有量が多いと熱間加工性を低下させるため０．０５％を上限とした。好ましくは０．０４％以下である。
S：０．０１〜０．２０％
Ｓは被削性を改善する元素であるため０．０１％以上含有させるが、大量に含有させると硫化物を中心とした介在物が粗大化し、鍛造性が劣化する。そのため微量Ａｌ、Ｃａを添加（制御）して、低融点酸化物と硫化物の複合介在物とさせ、被削性と鍛造性を兼備させるため０．０１〜０．２０％の範囲とした。好ましくは０．０１％〜０．０５％である。
Ｓは被削性を改善する元素であるため０．０１％以上含有させるが、大量に含有させると硫化物を中心とした介在物が粗大化し、鍛造性が劣化する。そのため微量Ａｌ、Ｃａを添加（制御）して、低融点酸化物と硫化物の複合介在物とさせ、被削性と鍛造性を兼備させるため０．０１〜０．２０％の範囲とした。好ましくは０．０１％〜０．０５％である。
図１に１２％Ｃｒ−０．１％Ｃ−０．０１％Ｎの成分系でS量を変化させ、低融点酸化物と硫化物の複合介在物となるようにＡｌ、Ｃａ、Ｏ量を制御した本発明鋼と比較鋼の限界据込率に及ぼすＳ量の影響を示す。限界据込率の測定方法は実施例の項で述べる。一般に限界据込率が７０％以上あればヘッダー加工など鍛造において良好な作業性・生産性を示すことが知られている。図１から被削性を向上させる元素であるS量の増加によって鍛造性が低下していることが分かる。また、０．２０％Ｓ量材に介在物制御を行うと7０％の限界据込率を示した。しかし、０．２０％を超えるＳ量の材料では、介在物制御を実施しても７０％以上の限界据込率にはならなかった。この試験結果より、鍛造性を高く保つためにはS量を制限する必要がある。従ってSの上限を０．２０％とした。
Ｃｒ：１０．５〜２０．０％
Ｃｒはマトリックスに固溶し、耐食性向上にさせる元素である。１０．５％以下では耐食性が悪くなり、多いと熱間でスケール生成を抑制し、熱間圧延疵の原因となることから、上限を２０．０％とした。好ましくは１１．０％〜１５．０％である。
Ｃｒはマトリックスに固溶し、耐食性向上にさせる元素である。１０．５％以下では耐食性が悪くなり、多いと熱間でスケール生成を抑制し、熱間圧延疵の原因となることから、上限を２０．０％とした。好ましくは１１．０％〜１５．０％である。
Ｎ≦０．２５０％
Ｎの過度な添加は固溶強化により材料を硬質化させ、鍛造性劣化、工具寿命を低下させる。そのため上限を０．２５０％とした。好ましくは０．０１０％〜０．０３０％である。
Ｎの過度な添加は固溶強化により材料を硬質化させ、鍛造性劣化、工具寿命を低下させる。そのため上限を０．２５０％とした。好ましくは０．０１０％〜０．０３０％である。
Ａｌ：０．００２〜０．０１０％
Ａｌは脱酸剤として作用するとともに、後述の低軟化点を有するＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成し、硫化物との複合介在物とさせ、硫化物の微細分散に重要な元素であるが、多量に含有すると硬質な粗大非金属酸化物として存在するために鍛造性を低下させる。そこで、その範囲を０．００２％以上０．０１０％以下とした。好ましくは０．００２〜０．００８％である。
Ａｌは脱酸剤として作用するとともに、後述の低軟化点を有するＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成し、硫化物との複合介在物とさせ、硫化物の微細分散に重要な元素であるが、多量に含有すると硬質な粗大非金属酸化物として存在するために鍛造性を低下させる。そこで、その範囲を０．００２％以上０．０１０％以下とした。好ましくは０．００２〜０．００８％である。
Ｃａ：０．００１〜０．０１０％
Ｃａは低軟化点のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成させるのに重要な元素である。Ａｌ、Ｓｉなどの脱酸元素とOの微妙なコントロールにより後述する低融点のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系酸化物を生成し、硫化物との複合介在物として、硫化物を微細に分散させる。これらの効果を得るためには少なくとも０．００１％以上の添加が必要である。しかし、多量に含有させると、これらの効果が得られなくなることに加え、製造性も低下することから、その上限を０．０１０％とした。好ましくは０．００１〜０．００７％である。
Ｃａは低軟化点のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成させるのに重要な元素である。Ａｌ、Ｓｉなどの脱酸元素とOの微妙なコントロールにより後述する低融点のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系酸化物を生成し、硫化物との複合介在物として、硫化物を微細に分散させる。これらの効果を得るためには少なくとも０．００１％以上の添加が必要である。しかし、多量に含有させると、これらの効果が得られなくなることに加え、製造性も低下することから、その上限を０．０１０％とした。好ましくは０．００１〜０．００７％である。
Ｏ：０．００１％〜０．０２５％
ＯはＡｌ、Ｃａと同じく、ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系酸化物となり、硫化物との複合介在物として、微細に分散させるため、Ｏの含有は必須である。０．００１％以下ではその効果は小さく、０．０２５％を超えると硬質のＣｒ2Ｏ3が増大して鍛造性及び被削性を低下させるので、その範囲を０．００１％以上０．０２５％以下とした。好ましくは０．００５〜０．０２０％である。
ＯはＡｌ、Ｃａと同じく、ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系酸化物となり、硫化物との複合介在物として、微細に分散させるため、Ｏの含有は必須である。０．００１％以下ではその効果は小さく、０．０２５％を超えると硬質のＣｒ2Ｏ3が増大して鍛造性及び被削性を低下させるので、その範囲を０．００１％以上０．０２５％以下とした。好ましくは０．００５〜０．０２０％である。
質量比で０．２５≦Ｃａ／Ａｌ≦２．５０
ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成させ、（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓの硫化物と複合介在物にするためにはＣａ／Ａｌ比をコントロールすることが必要である。Ｃａ／Ａｌ比が０．２５未満であると、ＣａＯ量が少なくなり、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物が多く存在し、複合介在物になりにくくなるとともに、硬質な酸化物が多くなることから鍛造性、被削性が劣化する。また、Ｃａ／Ａｌ比が２．５０を超えると、２ＣａＯ・ＳｉＯ2が多く生成され、複合介在物になりにくくなり、複合介在物の微細化による鍛造性の向上代が低下することに加え、鋳造時にノズルが溶損し、製造性に問題が発生するため、質量比で０．２５≦Ｃａ／Ａｌ≦２．５とした。
ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成させ、（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓの硫化物と複合介在物にするためにはＣａ／Ａｌ比をコントロールすることが必要である。Ｃａ／Ａｌ比が０．２５未満であると、ＣａＯ量が少なくなり、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物が多く存在し、複合介在物になりにくくなるとともに、硬質な酸化物が多くなることから鍛造性、被削性が劣化する。また、Ｃａ／Ａｌ比が２．５０を超えると、２ＣａＯ・ＳｉＯ2が多く生成され、複合介在物になりにくくなり、複合介在物の微細化による鍛造性の向上代が低下することに加え、鋳造時にノズルが溶損し、製造性に問題が発生するため、質量比で０．２５≦Ｃａ／Ａｌ≦２．５とした。
重量比で０．１０≦Ｃａ／Ｏ≦０．３０
Ｃａ／ＯについてもＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成させ、（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓの硫化物と複合介在物にするためにはＣａ／Ｏ比をコントロールすることが重要である。Ｃａ／Ｏ比が０．１０未満であると、ＳｉＯ2−ＭｎＯ−Ｃｒ2Ｏ3系の酸化物が多くなり、ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物が少なるため、複合介在物が生成しにくくなり鍛造性が劣化する。また０．３０を超えると、ＭｎＯ量が減少し、複合介在物を生成しにくくなり鍛造性が劣化し、また鋳造時にノズルが溶損し、製造性に問題が発生するため、質量比で０．１０≦Ｃａ／Ｏ≦０．３０とした。
Ｃａ／ＯについてもＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物を生成させ、（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓの硫化物と複合介在物にするためにはＣａ／Ｏ比をコントロールすることが重要である。Ｃａ／Ｏ比が０．１０未満であると、ＳｉＯ2−ＭｎＯ−Ｃｒ2Ｏ3系の酸化物が多くなり、ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物が少なるため、複合介在物が生成しにくくなり鍛造性が劣化する。また０．３０を超えると、ＭｎＯ量が減少し、複合介在物を生成しにくくなり鍛造性が劣化し、また鋳造時にノズルが溶損し、製造性に問題が発生するため、質量比で０．１０≦Ｃａ／Ｏ≦０．３０とした。
ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系酸化物
極微量のＡｌ、Ｏ、Ｃａをコントロールすることにより、（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓ系の硫化物の接種核として働き、複合介在物として、硫化物を微細に分散させる低融点のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物となり、その結果、鍛造性、被削性が向上することを見出した。
極微量のＡｌ、Ｏ、Ｃａをコントロールすることにより、（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓ系の硫化物の接種核として働き、複合介在物として、硫化物を微細に分散させる低融点のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物となり、その結果、鍛造性、被削性が向上することを見出した。
図２に１２％Ｃｒ−０．１％Ｃ−０．０１％Ｎ−０．１％Ｓ鋼のＣａ／ＡｌとＣａ／Ｏの値と鍛造性（限界据込率）の関係を示す。Ｃａ／Ａｌ、Ｃａ／Ｏの値により鍛造性が変化しており、０．２５≦Ｃａ／Ａｌ≦２．５０かつ０．１０≦Ｃａ／Ｏ≦０．３０の値では７０％以上の限界据込率を示している。
本発明の（２）記載の限定理由について述べる。
Ｂ≦０．０１０％
Ｂは熱間加工性や軟質化を改善するために添加される元素であり、０．００２％以上の添加により安定した効果が得られる。しかし過剰に添加するとBの化合物が析出し、熱間加工性を劣化させるので、その上限を０．０１０％とした。好ましくは０．００２〜０．００４％である。
Ｂ≦０．０１０％
Ｂは熱間加工性や軟質化を改善するために添加される元素であり、０．００２％以上の添加により安定した効果が得られる。しかし過剰に添加するとBの化合物が析出し、熱間加工性を劣化させるので、その上限を０．０１０％とした。好ましくは０．００２〜０．００４％である。
本発明の（３）記載の限定理由について述べる。
Ｃｕ：１．０〜４．０％
Ｃｕは鍛造性を改善させる重要な元素である。鍛造性を得るためには少なくとも１．０％以上の添加が必要であるが、４．０％を超えて含有すると熱間加工性が悪化することから上限を４．０％とした。好ましくは２．０〜４．０％である。
Ｃｕ：１．０〜４．０％
Ｃｕは鍛造性を改善させる重要な元素である。鍛造性を得るためには少なくとも１．０％以上の添加が必要であるが、４．０％を超えて含有すると熱間加工性が悪化することから上限を４．０％とした。好ましくは２．０〜４．０％である。
本発明の（４）記載の限定理由について述べる。
Ｓｎ≦０．５０％
Ｓｎは、粒界偏析し、切削加工時の材料延性低下や潤滑性効果により切削抵抗を低減させ、切削性（表面粗度,切屑処理性，工具寿命）を向上させるのに有効な上、耐食性を劣化させる硫化物と共存させることで耐食性劣化を抑制する効果を発揮する。０．５０％を超えて添加するとその効果は飽和するばかりか、製造性を劣化させるため上限を０．５０％とする。好ましくは、０．０３〜０．３０％である。
Ｓｎ≦０．５０％
Ｓｎは、粒界偏析し、切削加工時の材料延性低下や潤滑性効果により切削抵抗を低減させ、切削性（表面粗度,切屑処理性，工具寿命）を向上させるのに有効な上、耐食性を劣化させる硫化物と共存させることで耐食性劣化を抑制する効果を発揮する。０．５０％を超えて添加するとその効果は飽和するばかりか、製造性を劣化させるため上限を０．５０％とする。好ましくは、０．０３〜０．３０％である。
本発明の（５）記載の限定理由について述べる。
Ｍｏ≦１．５０％
ＭｏはＣｒと同様に耐食性を向上させるのに有効な元素であり０．１％以上の添加により安定した効果が得られる。しかし、多量に添加すると熱間加工性が低下するために上限を１．５０％とした。好ましくは０．１０〜１．４０％である。
Ｍｏ≦１．５０％
ＭｏはＣｒと同様に耐食性を向上させるのに有効な元素であり０．１％以上の添加により安定した効果が得られる。しかし、多量に添加すると熱間加工性が低下するために上限を１．５０％とした。好ましくは０．１０〜１．４０％である。
以下に本発明の実施例について説明する。
表1、２に本発明の実施例の化学成分と鍛造性、被削性（切屑処理性、耐工具磨耗性）の評価結果を示す。
表1、２に本発明の実施例の化学成分と鍛造性、被削性（切屑処理性、耐工具磨耗性）の評価結果を示す。
鍛造性は圧縮試験によって得られる限界据込率によって評価した。圧縮試験は直径１１ｍｍの線材から高さ１２ｍｍ、直径８ｍｍの円柱状の試験片を作製して供試材とし、同心円状の溝をもつ拘束型ダイスでの圧縮試験により評価した。試験片の初期の高さをＨ0、割れが発生した圧縮後の高さをＨとし以下の式で求めた値を限界据込率とした。
（1−Ｈ／Ｈ0）×１００（％）
圧縮試験機によって歪み速度１０／ｓの一定速度で試験片を圧縮し、試験片側面の割れの有無を目視で判定し、限界据込率によって大小で評価した。
本発明鋼Ｎｏ．1〜２４は限界据込率が７０％以上であった。
本発明鋼Ｎｏ．1〜２４は限界据込率が７０％以上であった。
切削試験は直径２０ｍｍに加工した棒鋼を供試材として、超硬工具（Ｐ２０種）を用いて、切削速度（５０〜２００ｍ／ｍｉｎ）、切込み（０．１〜１．０ｍｍ）、送り速度（０．０１〜０．１ｍｍ／ｒｅｖ）で外周切削をおこなった。被削性の評価は切屑処理性、耐工具磨耗性にて評価した。
切屑処理性の評価は短く破損しているものおよび規則的ならせん状のものを○、無規則で長く繋がったものを×とした。これは、短く破損した切屑を排出するものは切削中に表面に疵をつける可能性が低いが、無規則で長く繋がった切屑は表面に疵をつけたり、工具に絡まったりするためである。本発明鋼は短く破損したものと規則的ならせん状の切屑が観察された。
耐工具磨耗は約4000ｍ切削時の工具を観察して評価した。工具磨耗がないものは○、局所的に大きな工具磨耗が観察されるものを×とした。本発明鋼は一部微量の工具磨耗が観察されるものもあるが、大きな工具磨耗は観察されなかった。
製造性は熱間圧延後の表面疵の有無で評価した。本発明鋼については表面疵は確認されなかった。
製造性は熱間圧延後の表面疵の有無で評価した。本発明鋼については表面疵は確認されなかった。
引張強度はＪＩＳ９号Ａ（Ｇ.Ｌ１００ｍｍ）を用いて試験を行い引張強度を測定した。
一方、比較例Ｎｏ．２５〜４５は本発明に比べ、鍛造性、被削性（切屑処理性、耐工具磨耗性）製造性、コストのいずれかが劣っていた。
以上実施例から分かるように本発明例に優位性は明らかである。
一方、比較例Ｎｏ．２５〜４５は本発明に比べ、鍛造性、被削性（切屑処理性、耐工具磨耗性）製造性、コストのいずれかが劣っていた。
以上実施例から分かるように本発明例に優位性は明らかである。
以上の実施例から明らかなように、本発明により鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼の提供が可能であり、これまで切削加工のみで複雑な形状を製造していた部品を鍛造加工と切削加工によって、材料歩留まり、生産性よく製造する上で極めて有用である。
Claims (5)
- 質量%で、
Ｃ≦０．４０％、
Ｓｉ：０．１〜２．０％、
Ｍｎ０．１〜３．０％、
Ｐ≦０．０５％、
Ｓ：０．０１〜０．２０％、
Ｃｒ：１０．５〜２０．０％、
Ｎ≦０．２５０％、
Ａｌ：０．００２〜０．０１０％、
Ｃａ：０．００１〜０．０１０％、
Ｏ：０．００１％〜０．０２５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼で、かつ質量比で０．２５≦Ｃａ／Ａｌ≦２．５０および０．１０≦Ｃａ／Ｏ≦０．３０の条件を満たすことにより、低軟化点を有するＣａＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の酸化物と（Ｍｎ,Ｃｒ）Ｓの硫化物との複合介在物を形成することを特徴とする鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。 - 前記鋼は、質量％で、Ｂ≦０．０１０％を含有することを特徴とする請求項１に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
- 前記鋼は、質量％で、Ｃｕ：１．０〜４．０％を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
- 前記鋼は、質量％で、Ｓｎ≦０．５０％を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
- 前記鋼は、質量％で、Ｍｏ≦１．５０％を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010048674A JP5474615B2 (ja) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼棒線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010048674A JP5474615B2 (ja) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼棒線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011184716A JP2011184716A (ja) | 2011-09-22 |
| JP5474615B2 true JP5474615B2 (ja) | 2014-04-16 |
Family
ID=44791350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010048674A Active JP5474615B2 (ja) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼棒線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5474615B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5907760B2 (ja) * | 2012-03-07 | 2016-04-26 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | マルテンサイト系快削ステンレス鋼棒線およびその製造方法 |
| WO2015022932A1 (ja) * | 2013-08-12 | 2015-02-19 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 耐摩耗性と耐食性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
| CN106636893A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-10 | 邢台钢铁有限责任公司 | 易切削不锈钢盘条及其制备方法 |
| JP6918238B2 (ja) * | 2018-06-13 | 2021-08-11 | 日鉄ステンレス株式会社 | マルテンサイト系ｓ快削ステンレス鋼 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0860308A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-03-05 | Daido Steel Co Ltd | 伸線性に優れたステンレス鋼材 |
| JP2000282185A (ja) * | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Daido Steel Co Ltd | 被削性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼部品およびその製造方法 |
| JP3483800B2 (ja) * | 1999-06-25 | 2004-01-06 | 山陽特殊製鋼株式会社 | アウトガス特性に優れた快削ステンレス鋼 |
| JP4502519B2 (ja) * | 2001-01-15 | 2010-07-14 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | マルテンサイト系快削ステンレス鋼 |
| JP2008240048A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 被削性に優れたステンレス鋼 |
-
2010
- 2010-03-05 JP JP2010048674A patent/JP5474615B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011184716A (ja) | 2011-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4424503B2 (ja) | 棒鋼・線材 | |
| KR101965521B1 (ko) | 냉간 단조 부품용 압연 봉강 또는 압연 선재 | |
| JP4986203B2 (ja) | 工具寿命に優れたｂｎ快削鋼 | |
| JP2010070812A (ja) | 冷間鍛造性に優れるオーステナイト系ステンレス快削鋼線材とその製造方法 | |
| JP5142601B2 (ja) | 高硬度・非磁性の快削ステンレス鋼 | |
| JP6642237B2 (ja) | 冷間鍛造用鋼およびその製造方法 | |
| JP5474615B2 (ja) | 鍛造性に優れるマルテンサイト系ステンレス快削鋼棒線 | |
| JP2012162760A (ja) | フェライト系快削ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JP6652021B2 (ja) | 熱間鍛造用鋼及び熱間鍛造品 | |
| JP6642236B2 (ja) | 冷間鍛造用鋼 | |
| JP5474616B2 (ja) | 鍛造性に優れるフェライト系ステンレス快削鋼棒線 | |
| JP5957241B2 (ja) | フェライト系快削ステンレス鋼棒線およびその製造方法 | |
| JP2018035423A (ja) | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品及び浸炭鋼部品の製造方法 | |
| JP2005336553A (ja) | 熱間工具鋼 | |
| JP6814655B2 (ja) | フェライト系快削ステンレス線材 | |
| JP5907760B2 (ja) | マルテンサイト系快削ステンレス鋼棒線およびその製造方法 | |
| JP5576895B2 (ja) | 工具寿命に優れたｂｎ快削鋼 | |
| JP6668741B2 (ja) | 熱間圧延棒線材 | |
| JP5583986B2 (ja) | 鍛造性に優れるオーステナイト系ステンレス快削鋼棒線 | |
| JP5323369B2 (ja) | 被削性と結晶粒粗大化防止特性に優れた肌焼鋼 | |
| JP4949100B2 (ja) | 冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼 | |
| JP5837837B2 (ja) | 工具寿命に優れた硬度が３００ｈｖ１０以上の高硬度ｂｎ系快削鋼 | |
| JP2018035420A (ja) | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品及び浸炭鋼部品の製造方法 | |
| KR20170121267A (ko) | 열간 압연 봉선재, 부품 및 열간 압연 봉선재의 제조 방법 | |
| US11111568B2 (en) | Steel for cold forging and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121112 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140127 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140205 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5474615 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |