專(zhuān)利名稱(chēng)：低碳快削鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低碳快削鋼，更詳細(xì)地說(shuō)是涉及一種生產(chǎn)性?xún)?yōu)異的低碳快削鋼，其盡管不含Pb(鉛)和Bi(鉍)，但比起現(xiàn)有的Pb快削鋼卻具有更為良好的切削性，而且熱加工性也比現(xiàn)有的Bi快削鋼更為良好。
背景技術(shù)：
歷來(lái)，作為不太需要強(qiáng)度的軟質(zhì)的小零件的原材，為了生產(chǎn)性提高而提高了切削性，主要使用的是SUM11、SUM12、SUM22、SUM23、SUM25、SUM31、SUM32、SUM22L～SUM24L及SUM31L這種在JIS G 4804(1999)中作為“硫及硫復(fù)合快削鋼鋼材”被規(guī)定的低碳快削鋼。
然而來(lái)自產(chǎn)業(yè)界的要求是，比上述的低碳快削鋼有著更優(yōu)異的切削性的快削鋼。
因此，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提出復(fù)合添加S、Te、Pb及Bi的“快削鋼”。
另一方面，由于近年來(lái)對(duì)地球環(huán)境問(wèn)題的重視，對(duì)于降低了Pb的含量的快削鋼和完全不含Pb的快削鋼的期望極大。
因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出有一種“低碳硫系快削鋼”，其是復(fù)合添加0.02～0.40質(zhì)量％的P和超過(guò)0.4、并在1.0質(zhì)量％以下的S，并將Pb的含量抑制在低于0.01質(zhì)量％。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，提出有一種復(fù)合添加了0.4～1.0質(zhì)量％的大量的S和0.0015～0.60質(zhì)量％的Sn，并不含Pb的“低碳硫快削鋼”。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中提出了一種“低碳硫系快削鋼線(xiàn)材”，其復(fù)合添加了0.05～0.20質(zhì)量％的P和0.15～0.50質(zhì)量％的S，并且控制了硫化物系夾雜物的平均寬度和線(xiàn)材的屈強(qiáng)比。還有，在此專(zhuān)利文獻(xiàn)4中還提出為了切削性提高而含有Bi、Pb及Te的1種以上的“低碳硫系快削鋼線(xiàn)材”。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中提出了一種“快削鋼”，其復(fù)合添加了0.05～0.2質(zhì)量％的P和0.16～0.5質(zhì)量％的S，同時(shí)對(duì)MnS夾雜物的平均尺寸進(jìn)行了控制，并是以特定的條件通過(guò)連續(xù)鑄造制造而成。還有，在該專(zhuān)利文獻(xiàn)5中還提出為了提高切削性而含有Bi、Pb及Te的1種以上的“快削鋼”。
另外在專(zhuān)利文獻(xiàn)6中提出了一種“低碳硫系快削鋼的制造方法”，該方法是通過(guò)連續(xù)鑄造法，制造以質(zhì)量計(jì)，以C0.05～0.15％、Mn0.5～2.0％、S0.1～0.4％、P0.05～0.10％及N0.0020～0.0150％為基本成分的低碳硫快削鋼，及在所述基本成分中含有Pb、Bi、Te之中至少1種以上，以它們的總計(jì)質(zhì)量計(jì)為0.01～0.40％的低碳硫系復(fù)合快削鋼時(shí)，采用含有Si的脫氧材，用轉(zhuǎn)爐對(duì)進(jìn)行了脫碳精煉的鋼水進(jìn)行脫氧之后，進(jìn)行C、Mn、P、S、N等的成分調(diào)整，并將鑄桶熔渣的氧化度(FetO+MgO％)調(diào)整到25質(zhì)量％以下，然后根據(jù)需要添加Pb、Bi、Te，并將鋼水氧量處于0.01～0.015質(zhì)量％，并且使Si含量處于0.003～0.08質(zhì)量％而進(jìn)行連續(xù)鑄造。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)昭59-205453號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)2000-319753號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)2002-249848號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4特開(kāi)2003-253390號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5特開(kāi)昭62-149854號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)6特開(kāi)平7-305110號(hào)公報(bào)由前述的專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的“快削鋼”，與作為JIS G 4804(1999)中作為“硫及硫復(fù)合快削鋼鋼材”規(guī)定的SUM11、SUM12、SUM22、SUM23、SUM25、SUM31、SUM32、SUM22L～SUM24L及SUM31L相比較，雖說(shuō)切削性?xún)?yōu)異，但卻是僅復(fù)合添加了S、Te、Pb及Bi的鋼，因此未必能夠得到穩(wěn)定優(yōu)異的熱加工性。另外在含有Pb時(shí)不能說(shuō)是“對(duì)地球環(huán)境有益的快削鋼”。
由專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)的“低碳硫系快削鋼”，雖然將Pb的含量抑制得低于0.01質(zhì)量％，但依然含有Pb。因?yàn)閮H僅復(fù)合添加了0.02～0.40質(zhì)量％的P，和超過(guò)0.4、在1.0質(zhì)量％以下的S，所以其切削性比現(xiàn)有的Pb快削鋼差。
由專(zhuān)利文獻(xiàn)3公開(kāi)的“低碳硫快削鋼”，因?yàn)閮H僅復(fù)合添加了0.4～1.0質(zhì)量％的大量的S和0.0015～0.60質(zhì)量％的Sn，所以其切削性比現(xiàn)有的Pb快削鋼差。此外，由于含有大量的S，所以未必能夠得到穩(wěn)定優(yōu)異的熱加工性。
在由專(zhuān)利文獻(xiàn)4公開(kāi)的“低碳硫系快削鋼線(xiàn)材”之中不含Bi、Pb及Te任意一種，其切削性比現(xiàn)有的Pb快削鋼差。另一方面，在上述“低碳硫系快削鋼線(xiàn)材”之中，雖然含有Bi、Pb及Te的1種以上的切削性?xún)?yōu)異，但是未必能夠得到穩(wěn)定而優(yōu)異的熱加工性。
由專(zhuān)利文獻(xiàn)5公開(kāi)的“快削鋼”之中不含Bi、Pb及Te任意一種，其切削性比現(xiàn)有的Pb快削鋼差。另一方面，在上述“快削鋼”之中，雖然含有Bi、Pb及Te的1種以上的切削性?xún)?yōu)異，但是未必能夠得到穩(wěn)定而優(yōu)異的熱加工性。
由專(zhuān)利文獻(xiàn)6公開(kāi)的“低碳硫系快削鋼”在其基本成分中也不含Bi、Pb及Te任意一種，其切削性比現(xiàn)有的Pb快削鋼差。另一方面，上述“低碳硫系快削鋼”含有Bi、Pb及Te的1種以上，以它們的總計(jì)含量計(jì)為0.01～0.40質(zhì)量％的，雖然其切削性?xún)?yōu)異，但是未必能夠得到穩(wěn)定而優(yōu)異的熱加工性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種盡管不含Pb和Bi，但仍具有比現(xiàn)有的Pb快削鋼更為良好的切削性，而且熱加工性比現(xiàn)有的Bi快削鋼良好，從而不會(huì)產(chǎn)生裂紋和剝落瑕疵的生產(chǎn)性?xún)?yōu)異的低碳快削鋼，其中也包括低碳硫系快削鋼。
本發(fā)明者們就如下問(wèn)題進(jìn)行研究為了得到作為不含Pb的“對(duì)地球環(huán)境有益的快削鋼”而能夠使用的“快削鋼”，通過(guò)抑制受熱下的加工帶來(lái)的MnS的延伸，將熱加工后的鋼中的MnS的長(zhǎng)寬比(“長(zhǎng)度/寬度”)維持在比較小的值，從而能夠提高切削性的Te添加鋼。
即，因?yàn)楹蠺e和Pb，所以其在受熱下的延性低，因此雖然熱加工性差，但卻具有良好的切削性，因此作為快削鋼，采用少量但一直以來(lái)使用的“S-Pb-Te復(fù)合快削鋼”，和從該鋼中除去了“Pb”的“S-Te復(fù)合快削鋼”，對(duì)其進(jìn)行熔煉并調(diào)查熱加工性。
其結(jié)果得到下述(a)及(b)。
(a)從“S-Pb-Te復(fù)合快削鋼”中除去了與Te一樣已知是使熱加工性降低的元素Pb的“S-Te復(fù)合快削鋼”，其在受熱下的延性比“S-Pb-Te復(fù)合快削鋼”反而低，容易發(fā)生裂紋和剝落瑕疵。
(b)“S-Te復(fù)合快削鋼”在受熱下的延性隨著Te的含量的增加而降低，容易發(fā)生裂紋和剝落瑕疵等熱加工中的問(wèn)題。
因此，接下來(lái)熔煉各種“S-Te復(fù)合快削鋼”，詳細(xì)調(diào)查成分元素對(duì)熱加工性及切削性帶來(lái)的影響。其結(jié)果得到下述(c)～(e)的結(jié)論。
(c)在“S-Te復(fù)合快削鋼”中，為了提高熱加工性，抑制裂紋和剝落瑕疵的發(fā)生，需要使鋼中所含的Mn量相對(duì)于S量(即“Mn/S”的值)至少在4.0以上。
(d)若對(duì)熱加工后的“S-Te復(fù)合快削鋼”實(shí)施拉絲加工，如圖1模式化地顯示，由于具有比較小的長(zhǎng)寬比的MnS進(jìn)一步破裂，成為長(zhǎng)寬比更小的接近粒狀的MnS，有切削性極為提高的情況。另一方面，沒(méi)有添加Te的現(xiàn)有的Pb快削鋼的情況如圖2模式化所示，被分割了的MnS的形狀與粒狀相差相當(dāng)遠(yuǎn)。
(e)為了通過(guò)對(duì)熱加工后的“S-Te復(fù)合快削鋼”實(shí)施拉絲加工，使MnS斷裂粒狀化而提高切削性，使Te及Mn的含量滿(mǎn)足特定的關(guān)系，以此方式控制化學(xué)組成即可。
本發(fā)明基于上述結(jié)論而完成，其要旨在于下述(1)～(4)所示的低碳快削鋼。
(1)一種低碳快削鋼，其中，以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.03～0.19％、Si0.10％以下、Mn1.00～2.50％、P0.01～0.12％、S0.26～0.63％、Al0.010％以下、N0.0030～0.0250％、O(氧)0.005～0.035％及Te0.002～0.100％，余量是Fe及不可避免的雜質(zhì)，由下式(1)表示的fn1的值為4.0以上。
fn1＝Mn/S… (1)還有，(1)式中的元素符號(hào)表示該元素以質(zhì)量％計(jì)的鋼中含量。
(2)一種低碳快削鋼，其中，以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.03～0.19％、Si0.10％以下、Mn1.20～2.50％、P0.01～0.12％、S0.26～0.63％、Al0.010％以下、N0.0030～0.0250％、O(氧)0.005～0.035％及Te超過(guò)0.010％、并在0.100％以下，余量是Fe及不可避免的雜質(zhì)，由下式(1)表示的fn1的值為4.5以上。
fn1＝Mn/S… (1)還有，(1)式中的元素符號(hào)表示該元素以質(zhì)量％計(jì)的鋼中含量。
(3)上述(1)或(2)所述的低碳快削鋼，其中，取代Fe的一部分，以質(zhì)量％計(jì)，含有Cr0.04～1.25％、Ni0.04～0.60％及Mo0.04～0.40％之中的1種以上。
(4)上述(1)～(3)中任一項(xiàng)所述的低碳快削鋼，其中，還滿(mǎn)足由下式(2)表示的fn2的值在2.1以上。
fn2＝(S/10Te)+Mn… (2)還有，(2)式中的元素符號(hào)表示該元素以質(zhì)量％計(jì)的鋼中含量。
以下，上述(1)～(4)的低碳快削鋼的發(fā)明，分別稱(chēng)為“本發(fā)明(1)”～“本發(fā)明(4)”。另外總稱(chēng)為“本發(fā)明”。
本發(fā)明的鋼盡管是不含Pb的“對(duì)地球環(huán)境有益的快削鋼”，但卻具有比現(xiàn)有的Pb快削鋼更為良好的切削性，而且熱加工性也比現(xiàn)有的Bi快削鋼良好，從而不會(huì)產(chǎn)生裂紋和剝落瑕疵，在生產(chǎn)性上優(yōu)異，因此能夠作為不太需要強(qiáng)度的軟質(zhì)的小型物零件的原材利用。


圖1是說(shuō)明若對(duì)“S-Te復(fù)合快削鋼”實(shí)施拉絲加工，則MnS破裂，由此能夠得到長(zhǎng)寬比的更小的接近粒狀的MnS的模式圖。
圖2是模式化地說(shuō)明對(duì)不添加Te的現(xiàn)有的Pb快削鋼實(shí)施拉絲加工而分裂的MnS的形狀。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)于本發(fā)明的各要件進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。還有，化學(xué)成分的含量的“％”是“質(zhì)量％”的意思。
C0.03～0.19％
C已知是提高鋼的強(qiáng)度的元素，不過(guò)強(qiáng)度與切削性有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，若C的含量多而強(qiáng)度變高，則切削性降低。特別是若C的含量超過(guò)0.19％時(shí)，則隨著強(qiáng)度的上升，切削性的降低顯著。另一方面，若C的含量變少，則強(qiáng)度降低，在切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生擠裂等的不良影響，而不能確保零件所要求的強(qiáng)度。特別是若C的含量低于0.03％，則隨著強(qiáng)度降低，擠裂的發(fā)生變得顯著。因此，C的含量為0.03～0.19％。
還有，C的含量?jī)?yōu)選為0.04～0.15％，更優(yōu)選為0.05～0.10％Si0.10％以下若Si的含量變多，則脫氧過(guò)度促進(jìn)而硫化物小型化，發(fā)生切削性的降低。特別是若Si的含量超過(guò)0.10％，則硫化物極其小型化，引起切削性的顯著降低。因此Si的含量為0.10％以下。
還有，為了抑制硫化物小型化而使切削性不會(huì)降低，優(yōu)選Si的含量為0.02％以下，若在0.015％以下則更為優(yōu)選。
Mn1.00～2.50％(本發(fā)明(1))，1.20～2.50％(本發(fā)明(2))Mn形成硫化物，是用于提高切削性必須的元素。另外Mn還有抑制FeS的形成，防止熱加工性降低的作用。但是，Mn的含量低于1.00％時(shí)得不到這些效果。另一方面，若過(guò)度地使Mn含有，反而招致熱加工性的降低，特別是Mn的含量超過(guò)2.50％時(shí)，熱加工性的降低變大。因此，在本發(fā)明(1)中，Mn的含量為1.00～2.50％。
還有，若Mn的含量變成1.20％以上，則上述的Mn的效果進(jìn)一步變大。因此在本發(fā)明(2)中，Mn的含量為1.20～2.50％。
更優(yōu)選Mn含量超過(guò)1.40％、并在2.50％以下，最優(yōu)選超過(guò)1.50％、并在2.50％以下。
P0.01～0.12％P是脆化元素，具有提高切削性的作用。為了得到所述的效果，需要P的含量為0.01％以上。另一方面，若P的含量變得過(guò)量，則引起熱加工性的降低，特別是若P的含量超過(guò)0.12％，則熱加工性的降低顯著。因此P的含量為0.01～0.12％。還有，P含量的下限值優(yōu)選為0.04％。
S0.26～0.63％S與Mn一起形成硫化物，是用于提高切削性必須的元素，需要使之含有0.26％以上。但是若S的含量變得過(guò)度，則引起熱加工性的降低，特別是S的含量超過(guò)0.63％時(shí)，熱加工生的降低顯著。因此，S的含量為0.26～0.63％。S的含量?jī)?yōu)選為0.28～0.49％，更優(yōu)選為0.28～0.35％。
Al0.010％以下若Al的量多，則脫氧過(guò)度促進(jìn)，硫化物小型化，產(chǎn)生切削性的降低。特別是若Al的含量超過(guò)0.010％，則硫化物極其小型化，引起切削性顯著降低。因此Al含量為0.010％以下。
還有，為了抑制硫化物小型化而使切削性不會(huì)降低，優(yōu)選Al的含量為0.002％以下，若在0.015％以下則更為優(yōu)選。
N0.0030～0.0250％在本發(fā)明中，為了根據(jù)Mn含量的變動(dòng)而調(diào)整鋼的強(qiáng)度變動(dòng)，需要含有0.0030％以上的N。然而，若N的含量超過(guò)0.0250％，則隨著強(qiáng)度上升而切削性降低顯著，且熱加工性的降低顯著。因此，N的含量為0.0030～0.0250％。還有，N的含量?jī)?yōu)選為0.0030～0.0150％。
O(氧)0.005～0.035％在活用提高M(jìn)nS的切削性這一作用的本發(fā)明中，O(氧)是極其重要的元素。即，O具有的作用是使MnS大型化，提高本發(fā)明的低碳快削鋼的切削性。然而，O的含量低于0.005％時(shí)，得不到所述的效果。另一方面，若O的含量過(guò)量，則引起熱加工性的降低，特別是則O的含量超過(guò)0.035％時(shí)，則熱加工性的降低顯著。因此，O的含量為0.005～0.035％。還有，O的含量?jī)?yōu)選為0.010～0.035％。
Te0.002～0.100％(本發(fā)明(1))，超過(guò)0.010％并在0.100％以下(本發(fā)明(2))Te具有的作用是，在熱加工時(shí)抑制MnS的延伸，將MnS的長(zhǎng)寬比(“長(zhǎng)度/寬度”)維持在比較小的值，從而提高切削性。為了得到上述的效果，需要含有Te為0.002％以上。然而，若Te的含量過(guò)量，則招致熱加工性的降低，特別是若Te的含量超過(guò)0.100％，則熱加工性的降低顯著。因此，在本發(fā)明(1)中，Te的含量為0.002～0.100％。
還有，若Te的含量超過(guò)0.010％，則將上述MnS的長(zhǎng)寬比維持為小的值而提高切削性的作用更大。因此在本發(fā)明(2)中，Te的含量超過(guò)0.010％并在0.100％以下。
fn14.0以上(本發(fā)明(1))，4.5以上(本發(fā)明(2))在含有Te的本發(fā)明的低碳快削鋼中，由所述(1)式表示的fn1的值在4.0以上時(shí)，能夠得到良好的熱加工性，能夠在以熱軋為首的熱加工之時(shí)抑制裂紋和剝落瑕疵的發(fā)生。因此，在本發(fā)明(1)中，由所述(1)式表示的fn1的值為4.0以上。
還有，在fn1的值為4.5以上的情況下，因?yàn)槟軌虻玫礁恿己玫臒峒庸ば裕阅軌蛟谝詿彳垶槭椎臒峒庸ぶ畷r(shí)穩(wěn)定且確實(shí)地抑制裂紋和剝落瑕疵。因此在本發(fā)明(2)中，由所述(2)式表示的fn1的值為4.5以上。
fn1的值進(jìn)一步優(yōu)選為4.6以上，最優(yōu)選為5.0以上。
還有，所述(1)式表示的fn1的值的上限沒(méi)有特別規(guī)定，也可以是根據(jù)已述的Mn含量的上限值的2.50％和S含量的下限值的0.26％計(jì)算的9.615。
從上述，本發(fā)明(1)的低碳快削鋼規(guī)定如下含有上述范圍的從C到Te的元素，并且，由所述(1)式表示的fn1的值滿(mǎn)足4.0以上，余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成。
另外，本發(fā)明(2)的低碳快削鋼規(guī)定如下含有上述的范圍從C到Te的元素，并且由上述(1)式表示的fn1的值滿(mǎn)足4.5以上，余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成。
還有，在本發(fā)明的低碳快削鋼中，除了上述的成分元素以外，也可以根據(jù)需要作為任意添加元素再添加如下元素之中的1種以上Cr0.04～1.25％、Ni0.04～0.60％及Mo0.04～0.40％。
以下，就上述的任意添加元素進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的鋼能夠作為不太需要強(qiáng)度的軟質(zhì)的小型物零件的原材利用。通常，通過(guò)切削加工制作的小型物零件，在搬送時(shí)零件之間在殼內(nèi)碰撞，在組裝時(shí)與其他零件磨擦。這時(shí)，由于是軟質(zhì)，所以非常容易留擊打痕跡等瑕疵。因此根據(jù)情況，需要防止制作成小件物品后的擊打痕跡的策略。
還有，為了防止擊打痕跡，有效的方法是實(shí)施叫做滲碳的表面硬化處理，實(shí)施滲碳處理時(shí)，若使用含有Cr、Ni及Mo的鋼則能夠取得高效。這是因?yàn)镃r、Ni及Mo均是提高鋼的淬火性的元素，通過(guò)含有這些元素，滲碳后的淬火深度變深。為了確實(shí)地得到該效果，Cr、Ni及Mo的含量均為0.04％以上。另一方面，若過(guò)度地使Cr、Ni及Mo含有，則隨著強(qiáng)度上升，切削性的降低顯著，另外制造成本也變高。特別是若含有Cr超過(guò)1.25％，含有Ni超過(guò)0.60％，含有Mo超過(guò)0.40％，則伴隨強(qiáng)度上升的切削性的降低和制造成本的上升顯著。
因此，添加時(shí)的Cr、Ni及Mo的含量分別為0.04～1.25％、0.04～0.60％、0.04～0.40％。
還有，添加時(shí)的更為優(yōu)選的Cr、Ni及Mo的含量分別為0.04～0.50％、0.04～0.20％、0.04～0.30％。
上述的Cr、Ni及Mo能夠只添加任意1種，或復(fù)合添加2種以上。
根據(jù)上述的理由，將本發(fā)明(3)的低碳快削鋼規(guī)定為，以質(zhì)量％計(jì)，含有Cr0.04～1.25％、Ni0.04～0.60％及Mo0.04～0.40％之中的1種以上，以這些元素取代本發(fā)明(1)或本發(fā)明(2)的低碳快削鋼的Fe的一部分。
fn22.1以上在含有Te的本發(fā)明的低碳快削鋼中，由所述(2)式表示的fn2的值為2.1以上時(shí)，通過(guò)通常的拉絲加工，例如通過(guò)實(shí)施以斷面減少率計(jì)為10～30％的拉絲加工，能夠得到長(zhǎng)寬比更小的接近粒狀的MnS，切削性變得更為良好。因此，本發(fā)明(4)的低碳快削鋼規(guī)定為，由所述(2)式表示的fn2的值滿(mǎn)足2.1以上。
更優(yōu)選fn2的值為2.5以上，如果是3.0以上則最優(yōu)選。
還有，由所述(2)式表示的fn2的值的上限沒(méi)有特別規(guī)定，也可以是根據(jù)已述的S含量的上限值的0.63％、Te含量的下限值的0.002％及Mn含量的上限值的2.50％計(jì)算的34。
以下，通過(guò)實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1由180kg真空熔解爐熔煉具有表1所示的化學(xué)組成的鋼1～21，鑄造成鑄錠。表1中的鋼1～3及鋼6～14是化學(xué)組成處于本發(fā)明(1)～(3)規(guī)定的范圍內(nèi)的本發(fā)明例的鋼。另一方面，表1中的鋼4、鋼5及鋼15～21是脫離本發(fā)明(1)規(guī)定的條件的比較例的鋼。還有，比較例的鋼之中，鋼20是相當(dāng)于現(xiàn)有的Pb快削鋼的鋼，另外鋼21是相當(dāng)于現(xiàn)有的Bi快削鋼的鋼。還有，表1中對(duì)于不含Te的鋼來(lái)說(shuō)，“fn2”的值成為“無(wú)限大”。因此，對(duì)于此鋼由“∞”表示“fn2”欄。
表1


從上述各鋼的鑄錠的表面部進(jìn)入內(nèi)部20mm的部位，提取直徑10mm、平行部的長(zhǎng)度為110mm的棒狀試驗(yàn)片，使用熱加工再現(xiàn)試驗(yàn)裝置，在大氣中進(jìn)行高頻加熱至1250℃并保持5分鐘后，以100℃/分的速度冷卻至900℃，使應(yīng)變速度為10秒-1并在900℃下進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)，調(diào)查熱加工性。還有，上述棒狀試驗(yàn)片的加熱區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)度方向的中央部約20mm，高溫拉伸試驗(yàn)后立即冷卻。在上述中，作為高溫拉伸試驗(yàn)的溫度之所以選定900℃，是由于一般在低碳快削鋼的情況下，在900℃下高溫拉伸的頸縮值處于極小點(diǎn)。
熱加工性由上述的溫度拉伸試驗(yàn)中的頸縮率(％)評(píng)價(jià)。還有，采用已知為易發(fā)生受熱下的延性低這種軋制問(wèn)題的低碳快削鋼的、相當(dāng)于Bi快削鋼的鋼21，將其高溫拉伸試驗(yàn)的頸縮值的40％作為熱加工性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
另外，根據(jù)接下來(lái)闡述的方法調(diào)查各鋼的切削性，此外還測(cè)定影響切削性的MnS的長(zhǎng)寬比。
即，將各鋼的鑄錠的余部加熱到1300℃，進(jìn)行熱鍛造，制造直徑40mm圓鋼。其次，將上述的各圓鋼加熱到900℃后，保持1小時(shí)實(shí)施退火處理。
為了除去表面的凹凸和退火造成的脫碳層，對(duì)如此得到的直徑40mm的圓鋼進(jìn)行脫鱗，最終成為直徑31mm的圓鋼。
另外，對(duì)于鋼2、鋼7、鋼8及鋼11，使用上述直徑31mm的圓鋼的一部分拉拔加工成直徑28mm的圓鋼。還有，該拉拔加工的截面減少率為18.4％。
如上述這樣得到的直徑31mm和28mm的圓鋼作為供試材，使用“沒(méi)有實(shí)施涂覆的高速工具鋼SKH4(JIS 4403(2000))的旋削用刀片”，在周速度100m/min、進(jìn)給量0.05mm/rev、切入濃度0.5mm、濕式的條件下進(jìn)行旋削，測(cè)定從切削開(kāi)始到30分鐘后的刀片后隙面的平均磨耗量并作為工具磨耗量。另外，測(cè)定上述30分鐘旋削后的被削材的表面所謂的“Rmax(最大高度)”。還有，上述“Rmax”相當(dāng)于在JIS B 0601(2001)中，由“Rz”的符號(hào)代表的被稱(chēng)為“輪廓曲線(xiàn)的最大高度”的參數(shù)。
此外，對(duì)于上述直徑31mm和28mm的各圓鋼，拍攝8張R/2(其中“R”是圓鋼的半徑)部位的、與圓鋼的長(zhǎng)度方向平行的截面中的倍率為400的光學(xué)顯微鏡照片，測(cè)定各MnS的長(zhǎng)寬比，將其平均值作為各圓鋼的MnS的長(zhǎng)寬比。
還有，旋削相當(dāng)于現(xiàn)有的Pb快削鋼的鋼20這一直徑31mm的圓鋼時(shí)，將工具磨耗量(265μm)和Rmax(10.0μm)分別作為切削性的工具磨耗量和Rmax的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
在表2中合并顯示上述的各試驗(yàn)結(jié)果。
在表2中，“L/W”表示MnS的長(zhǎng)寬比。另外，對(duì)于鋼2、鋼7、鋼8及鋼11，為了表示通過(guò)拉拔加工導(dǎo)致MnS的長(zhǎng)寬比變小，設(shè)置“ΔL/W”欄，其是直徑31mm的圓鋼的MnS的長(zhǎng)寬比和直徑28mm的進(jìn)行拉拔加工的圓鋼的MnS的長(zhǎng)寬比的差。
表2的“熱頸縮率”欄的數(shù)值的旁側(cè)所示的“○”和“×”，定性地表示與作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的頸縮值40％的比較，因此“○”意思是熱加工性“與現(xiàn)有的Bi快削鋼為同等以上水平”，“×”意思是熱加工性“比現(xiàn)有的Bi快削鋼差”。而且，數(shù)值旁側(cè)的“#”意思是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
另外，“工具磨耗量”柆的數(shù)值旁側(cè)所示的“◎”、“○”和“×”定性地表示與作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的265μm的比較，“◎”意思是作為切削性的評(píng)價(jià)的工具磨耗量“低于現(xiàn)有的Pb快削鋼的一半，極少”，“○”意思是工具磨耗量“比現(xiàn)有的Pb快削鋼少”?！啊痢币馑际枪ぞ吣ズ牧俊氨痊F(xiàn)有的Pb快削鋼多”。而且，數(shù)值旁側(cè)的“#”意思是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
此外，“Rmax”欄的數(shù)值旁側(cè)所示的“◎”、“○”和“×”，定性地表示與作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的10.0μm的比較，“◎”意思是作為切削性的評(píng)價(jià)的Rmax“低于現(xiàn)有的Pb快削鋼，表面是光滑的”，“○”意思是Rmax“比現(xiàn)有的Pb快削鋼小”。“×”意思是Rmax“比現(xiàn)有的Pb快削鋼大，表面粗糙”。而且，數(shù)值旁側(cè)的“#”意思是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
表2


由表2可知，鋼的化學(xué)組成脫離本發(fā)明(1)規(guī)定的條件的鋼4(試驗(yàn)編號(hào)5)、鋼16(試驗(yàn)編號(hào)20)及鋼17(試驗(yàn)編號(hào)21)的情況是，“熱頸縮率”低于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的40％，熱加工性差。
同樣地，鋼的化學(xué)組成脫離本發(fā)明(1)規(guī)定的條件的鋼5(試驗(yàn)編號(hào)6)、鋼15(試驗(yàn)編號(hào)19)、鋼18(試驗(yàn)編號(hào)22)及鋼19(試驗(yàn)編號(hào)23)的情況是，“工具磨耗量”為高于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的265μm，并且“Rmax”也高于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的10.0μm，切削性劣。
相對(duì)于此，鋼的化學(xué)組成滿(mǎn)足本發(fā)明(1)～(3)規(guī)定的條件的表1中的鋼1～3及鋼6～14的情況下，可知熱加工性及切削性?xún)烧呔鶅?yōu)異。還有，上述的鋼鋼1～3及鋼6～14之中，將截面減少率作為18.4％而對(duì)還滿(mǎn)足本發(fā)明(4)規(guī)定的條件的鋼2、鋼7及鋼8進(jìn)行了拉拔加工的試驗(yàn)編號(hào)3、試驗(yàn)編號(hào)9及試驗(yàn)編號(hào)11的情況下，可知因?yàn)镸nS的長(zhǎng)寬比變小，所以工具磨耗量及Rmax的定性的評(píng)價(jià)為“◎”，切削性極其優(yōu)異。
實(shí)施例2由3t(噸)大氣熔解爐熔煉具有表3所示的化學(xué)組成的鋼22～25，鑄造成鑄錠。表3中的鋼22～24是化學(xué)組成處于本發(fā)明規(guī)定的范圍內(nèi)的本發(fā)明例的鋼。另一方面，表3中的鋼25是化學(xué)組成脫離本發(fā)明規(guī)定的相當(dāng)于現(xiàn)有的Bi快削鋼的鋼。還有，比較例的鋼之中，鋼20是相當(dāng)于現(xiàn)有的Pb快削鋼的鋼，還有，在表3中對(duì)于不含Te的鋼25來(lái)說(shuō)，“fn2”的值成為“無(wú)限大”。因此，對(duì)于該鋼25由“∞”表示“fn2”欄。
表3


其次，將上述各鑄錠加熱到1300～1350℃后，進(jìn)行分塊軋制而成為140mm角的鋼坯，此外，以均熱溫度1250℃±20℃、均熱時(shí)間30～40分鐘、終軋溫度1000℃±30℃的條件，進(jìn)行假定實(shí)機(jī)作業(yè)的軋制實(shí)驗(yàn)，最終成為直徑5.5mm的線(xiàn)材。
對(duì)如此得到的直徑5.5mm的線(xiàn)材的表面狀態(tài)進(jìn)行目視觀察，調(diào)查有無(wú)剝落瑕疵及裂紋。其結(jié)果能夠確認(rèn)，鋼22～24的情況是，直徑5.5mm的任意線(xiàn)材上均沒(méi)有剝落瑕疵及裂紋，鋼22～24即使在假定實(shí)機(jī)作業(yè)的軋制實(shí)驗(yàn)中仍具有良好的熱加工性。
另一方面，相當(dāng)于現(xiàn)有的Bi快削鋼的鋼25的情況是，在直徑5.5mm的線(xiàn)材上散布了微小的剝落瑕疵。
以上，通過(guò)實(shí)施例具體地說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不受這些實(shí)施例限定。作為實(shí)施例沒(méi)有公開(kāi)的內(nèi)容如果滿(mǎn)足本發(fā)明的要件，當(dāng)然也包含在本發(fā)明中。
工業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的鋼盡管是不含Pb的“對(duì)地球環(huán)境有益的快削鋼”，但卻具有比現(xiàn)有的Pb快削鋼更為良好的切削性，而且熱加工性比現(xiàn)有的Bi快削鋼也更為良好，從而不會(huì)產(chǎn)生裂紋和剝落瑕疵，在生產(chǎn)性上優(yōu)異，因此能夠作為強(qiáng)度不太必要的軟質(zhì)的小型物零件的原材利用。
權(quán)利要求
1.一種低碳快削鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.03～0.19％、Si0.10％以下、Mn1.00～2.50％、P0.01～0.12％、S0.26～0.63％、Al0.010％以下、N0.0030～0.0250％、O0.005～0.035％及Te0.002～0.100％，余量是Fe及不可避免的雜質(zhì)，并且，由下式(1)表示的fn1的值為4.0以上，fn1＝Mn/S… (1)還有，(1)式中的元素符號(hào)表示該元素以質(zhì)量％計(jì)的鋼中含量。
2.一種低碳快削鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.03～0.19％、Si0.10％以下、Mn1.20～2.50％、P0.01～0.12％、S0.26～0.63％、Al0.010％以下、N0.0030～0.0250％、O0.005～0.035％及Te超過(guò)0.010％但在0.100％以下，余量是Fe及不可避免的雜質(zhì)，并且，由下式(1)表示的fn1的值為4.5以上，fn1＝Mn/S… (1)還有，(1)式中的元素符號(hào)表示該元素以質(zhì)量％計(jì)的鋼中含量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低碳快削鋼，其特征在于，取代Fe的一部分，以質(zhì)量％計(jì)還含有Cr0.04～1.25％、Ni0.04～0.60％及Mo0.04～0.40％中的1種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的低碳快削鋼，其特征在于，還滿(mǎn)足由下式(2)表示的fn2的值為2.1以上，fn2＝(S/10Te)+Mn… (2)還有，(2)式中的元素符號(hào)表示該元素以質(zhì)量％計(jì)的鋼中含量。
全文摘要
一種低碳快削鋼，其以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.03～0.19％、Si≤0.10％、Mn1.00～2.50％、P0.01～0.12％、S0.26～0.63％、Al≤0.010％、N0.0030～0.0250％、O0.005～0.035％、Te0.002～0.100％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，滿(mǎn)足(Mn/S)≥4.0，其盡管是不含Pb的“對(duì)地球環(huán)境有益的快削鋼”，但卻具有比現(xiàn)有的Pb快削鋼更為良好的切削性，而且熱加工性也比現(xiàn)有的Bi快削鋼良好，從而不會(huì)產(chǎn)生裂紋和剝落瑕疵，在生產(chǎn)性上優(yōu)異，因此能夠作為不太需要強(qiáng)度的軟質(zhì)的小型物零件的原材使用。其也可以含有Cr0.04～1.25％、Ni0.04～0.60％及Mo0.04～0.40％之中的1種以上。
文檔編號(hào)C22C38/60GK101072891SQ20058004171
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川達(dá)也, 松井直樹(shù) 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社