專利名稱：：切削性優(yōu)異的低碳硫易切削鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種不使用對人體有害的Pb，而發(fā)揮著良好的切削加工面粗糙度的低碳硫易切削鋼。
背景技術(shù)：
：低碳硫易切削鋼除了汽車的變速箱的液壓零件以外，還被作為對強(qiáng)度沒有什么特別需要的螺釘和打印機(jī)軸(printershaft)等的小件零件用鋼而通用。另外，對切削加工面粗糙度、切屑處理性有進(jìn)一步要求時，則采用在上述低碳硫易切削鋼中添加鉛(Pb)的鉛-硫磺易切削鋼。易切削鋼中所含的Pb是對改善切削性極為有效的元素，但卻被指責(zé)為對人體存在有害性，另外，在熔煉時的鉛的煙塵和切削屑等的處理的點(diǎn)上也有很多問題，從而就要求不添加Pb(無Pb)而發(fā)揮良好的切削性。在低碳硫易切削鋼中，為了在無Pb的前提下改善切削性，至今為止也提出有各種各樣的技術(shù)。例如在專利文獻(xiàn)l中，提出通過控制硫化物系夾雜物在大小來改善切削性(加工面粗糙度和切屑處理性)的技術(shù)。另外在專利文獻(xiàn)2中公開，為了控制硫化物系夾雜物的尺寸，適當(dāng)控制鋼中氧很重要。此外還提出，通過規(guī)定鋼中的氧化物系夾雜物來改善切削性的技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)3)。另外，在專利文獻(xiàn)4中，提出規(guī)定MnS，控制鑄造前的游離氧濃度而改善切削性的技術(shù)。另一方面，還提出通過適當(dāng)規(guī)定鋼材的化學(xué)成分組成，從而改善切削性的技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)57)。至今為止提出的技術(shù)，均是在提高易切削鋼的切削性的觀點(diǎn)上有用，但是特別在成形加工中的加工面粗糙度這一點(diǎn)上，實際情況是并沒有取得等同于含Pb鋼的良好的切削性。另外，作為無Pb鋼所期望的特性，除了上述這樣的切削性以外，生果從這一觀點(diǎn)出發(fā)，則其可以通過連續(xù)鑄法制造，不會發(fā)生表面瑕疵，而且能夠容易地實施軋制也成為必要的條件。然而，連續(xù)鑄造工藝被認(rèn)為不利于使鋼材的切削性良好，能夠通過連續(xù)鑄造工藝以良好的生產(chǎn)性制造切削性優(yōu)異的易切削鋼也成為重要的課題。作為根據(jù)表面性狀和內(nèi)部品質(zhì)良好且成品率優(yōu)良的連續(xù)鑄造法而得到的切削性(加工面粗糙度)優(yōu)異的易切削鋼，例如也提出有專利文獻(xiàn)8這樣的技術(shù)。在該技術(shù)中公開，通過使鋼中的氧含量比較多，含有達(dá)100300ppm，以及含有比現(xiàn)有多的N，可以抑制在切削中生成于工具面的積屑瘤，能夠以成品率優(yōu)良的連接鑄造法得到切削性優(yōu)異的易切削鋼。然而，若同時提高氧和N，則容易發(fā)生因(C0氣體+N2氣體)弓|起的氣孔，反而使鋼材的加工面粗糙度劣化。專利文獻(xiàn)l:特開2003-253390號公報專利權(quán)利要求的范圍等專利文獻(xiàn)2:特開平9-31522號公報專利權(quán)利要求的范圍等專利文獻(xiàn)3:特開平10-158781號公報專利權(quán)利要求的范圍等專利文獻(xiàn)4:特開2005-23342號公報利權(quán)利要求的范圍等專利文獻(xiàn)5:特開2001-152281號公報專利權(quán)利要求的范圍等專利文獻(xiàn)6:特開2001-152282號公報專利權(quán)利要求的范圍等專利文獻(xiàn)7:特開2001-152283號公報專利權(quán)利要求的范圍等專利文獻(xiàn)8:特開平5-345951號公報專利權(quán)利要求的范圍等
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明著眼于上述這種情況而做，其目的在于，提供一種低碳硫易切削鋼，其能夠抑制氣孔的生成，同時，即使無Pb也可發(fā)揮出良好的切削性(特別是加工面粗糙度)，并且能夠通過連續(xù)鑄造法以良好的生產(chǎn)性進(jìn)行制造。能夠達(dá)成上述目的的所謂本發(fā)明的低碳硫易切削鋼，具有如下幾點(diǎn)要旨，含有C:0.020.15%(質(zhì)量％的意思，下同)、Si:0.004°/。以下(不含0%)、Mn:0.63%、P:0.020.2o/o、S:0.35lo/o、Al:0.005%以下(不含0°/。)、O:0.0080.030/o、N:0.0070.03%，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)，并且，Mn含量[Mn]和S含量[S]的比[Mn]/[S]處于34的范圍，并且滿足下式(1)。10[C]X[Mn]—°94+1226[N]2《1.2…(1)其中，[C]、[Mn]和[N]分別表示C、Mn和N的質(zhì)量百分比含量。在本發(fā)明的低碳硫易切削鋼中，作為化學(xué)成分，(1)使固溶N量為0.0020.02%，(2)將Ti、Cr、Nb、V、Zr和B之中的1種以上合計抑制在0.02%以下(不含0%)也有用，通過滿足這些條件，能夠進(jìn)一步改善本發(fā)明的低碳硫易切削鋼的特性。另外，優(yōu)選在鑄造時，通過施加100500Gauss的磁場的電磁攪拌而制造，如此可使表面性狀更為良好。根據(jù)本發(fā)明，通過控制鋼材中的C、Mn和N的含量而使之滿足規(guī)定的關(guān)系式，而能夠抑制氣孔的生成，同時應(yīng)用連續(xù)鑄造法也能夠以良好的生產(chǎn)性制造加工面粗糙度良好的低碳硫易切削鋼。圖1是將(1)式的左邊的值和切削加工面粗糙度(最大高度Rz)的關(guān)系與磁場的有無共同加以表示的曲線圖。具體實施例方式易切削鋼的加工面粗糙度，很大程度上依賴于積屑瘤的生成、大小、形狀和均一性。所謂積屑瘤就是在工具的刀頭上堆積有被削材的一部分，其事實上作為工具的一部分(切削刃)動作的現(xiàn)象，由于該生成舉動而使加工面粗糙度降低。該積屑瘤雖然只在一定的條件下生成，但是通常所實施的切削條件都是積屑瘤容易生成的條件。這樣的積屑瘤其大小的變動被認(rèn)為會帶來致命性的缺陷，但是另一方面，其對于保護(hù)工具刀頭而使工具壽命的高也有效果。因此，完全使積屑瘤不存在并不能說是上策，而是需要使積屑瘤穩(wěn)定地生成，并使其大小和5形狀均一化。為了穩(wěn)定地使積屑瘤生成，并使其大小和形狀均一化，重要的是在被切削部分的一次剪切域、二次剪切域中，使微小裂紋大量生成。為了使這種微小裂紋大量生成，就需要大量導(dǎo)入裂紋生成點(diǎn)。而且，作為微小裂紋的生成點(diǎn)，已知MnS系夾雜物有用。但是，并不是全部的MnS系夾雜物都會作為微小裂紋生成點(diǎn)而起作用，只有大型且球狀的(即，寬度大的)MnS才能奏效。在所述的一次剪切域、二次剪切域中MnS會延伸，但若被延伸得過細(xì)，則大部分會與矩陣一樣，不會成為微小裂紋的導(dǎo)入點(diǎn)。由此可見，需要預(yù)先將被削材的MnS系夾雜物控制為大型、球狀?？墒牵瑸榱耸筂nS系夾雜物大型、球狀化，一般己知鋼中的氧(總氧量)會對此造成影響(例如所述專利文獻(xiàn)2)。鋼中的氧越多，認(rèn)為硫化物直徑越大。因此，為了使MnS系夾雜物大型、球狀化，需要一定程度地增加鋼中的氧濃度。另外，同時為了使成為微小裂紋生成點(diǎn)的MnS系夾雜物增加，需要相對于現(xiàn)有的易切削鋼(例如JISSUM23、SUM24L)進(jìn)一步提高M(jìn)n濃度、S濃度。根據(jù)本發(fā)明者們的研究，還判明鋼中的固溶N也很大程度上關(guān)系到微小裂紋的生成，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整其量，能夠?qū)崿F(xiàn)切削性良好的易切削鋼。在前述的一次剪切域、二次剪切域中，若位置稍有不同，則溫度差異很大。而且，若固溶N存在一定量，則由于各位置的溫度會導(dǎo)致變形阻抗不同。因為該差異會成為微小裂紋的生成點(diǎn)，所以將固定固溶N的成分，即，將容易生成氮化物的成分的Ti、Cr、Nb、V、Zr、B控制在規(guī)定量以下，在確保固溶N上有效。借助上述這樣的2個現(xiàn)象，即(1)MnS系夾雜物的大型、球狀化，(2)固溶N的增大等，發(fā)現(xiàn)可以使積屑瘤穩(wěn)定地生成，并使其大小和形狀均一化，作為結(jié)果是，鋼材的成形加工中的加工面粗糙度劃時代地提高，能夠發(fā)揮出等同于Pb易切削鋼的特性。在本發(fā)明的易切削鋼中，也需要適當(dāng)?shù)匾?guī)定其化學(xué)成分組成，作為其基本成分的C、Si、Mn、P、S、Al、O和N的范圍限定理由如下。C在確保鋼的強(qiáng)度上是不可缺少的元素，另外通過在規(guī)定量以上添加，也具有改善加工面粗糙度的作用。為了發(fā)揮這樣的效果，需要使之含有0.02%以上。然而，若過剩地含有，則切削加工時的工具壽命降低，切削性變差，另外，還將誘發(fā)因鑄造時的CO氣體發(fā)生而引起的瑕疵發(fā)生。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，C含量在0.15%以下為宜。還有，C含量的優(yōu)選下限為0.05%，優(yōu)選上限為0.12%。Si在通過固溶強(qiáng)化來確保強(qiáng)度方面是有效的元素，但是其基本上作為脫氧劑起作用并生成Si02。而且，雖然該Si02導(dǎo)致夾雜物組成成為MnO-Si02-MnS系，但是若Si超過0.004%，則該夾雜物中的SK)2濃度變高，將不能確保MnS中的O濃度，從而使加工面粗糙度劣化。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，需要使Si含量為0.004Q/。以下，優(yōu)選為0.003%以下。Mn使淬火性提高，促進(jìn)貝氏體組織的生成，具有使切削性提高的作用。另外，在強(qiáng)度確保方面也是有效的元素。此外，其與S結(jié)合形成MnS，或者與O結(jié)合而生成MnO，生成MnO-MnS復(fù)合夾雜物，由此具有使切削性提高的作用。為了發(fā)揮這些作用，需要Mn含量為0.6。/。以上，但是若超過3%，則強(qiáng)度過度上升，切削性降低。還有，Mn含量的優(yōu)選下限為1%，優(yōu)選上限為2%。P發(fā)揮著使加工面粗糙度提高的作用。另外，由于容易使切屑中的裂紋傳播容易，因此其還具有使切屑處理性顯著提高的作用。為了發(fā)揮這樣的效果，需要P含量至少為0.02。/。以上。然而，若P含量過剩，則熱加工性劣化，因此需要為0.2%以下。還有，P含量的優(yōu)選下限為0.05。/。，優(yōu)選上限為0.15%。S在鋼中與Mn結(jié)合成為MnS，成為切削加工時應(yīng)力集中源，其使切屑容易分割，是用于提高切削性的有用的元素。為了發(fā)揮這一效果，S含量需要為0.35%以上。然而，若S含量過剩而超過1%，則招致熱加工性的降低，優(yōu)選上限為0.8%。Al在利用固溶強(qiáng)化帶來的強(qiáng)度的確保和脫氧上是有用的元素，但是其作為強(qiáng)力的脫氧劑起作用而形成氧化物(A1203)。由于該八1203致使夾雜物成為MnO-Al203-MnS系，但是若Al含量超過0.005%，則該夾雜物中的八1203濃度變高，將不能確保MnS中的氧濃度，使加工面粗糙度惡化。還有，優(yōu)選上限為0.003%，更優(yōu)選為0.001%以下。O與Mn結(jié)合而生成MnO。另夕卜，MnO大量含有S，會形成MnO-MnS復(fù)合夾雜物。而且，因為該MnO-MnS復(fù)合夾雜物難以通過軋制延伸，從而以比較接受球狀的狀態(tài)存在，所以在切削加工時作為應(yīng)力集中源而發(fā)揮作用。因此，O可以積極地添加，但是低于0.008%時其效果小，另一方面，若超過0.03%使之含有，則會使鋼錠中發(fā)生因CO氣體引起的內(nèi)部缺陷。由此，需要O含量(總氧量)為0.0080.03%的范圍。在鋼水中，O(TotalOxygen)生成MnO，另外，MnO大量含有S，會形成MnO-MnS復(fù)合夾雜物。其后在凝固過程中，以這些MnO-MnS復(fù)合夾雜物為核而析出MnS，在鑄片(由連續(xù)鑄造得到的鑄片)中，以MnS為主體的MnO-MnS復(fù)合夾雜物生成。該鑄片其后在加熱后，被進(jìn)行開坯軋制、線材軋制(或棒鋼軋制)，但以MnS為主體的MnO-MnS復(fù)合夾雜物含有O越多，則越難以通過開坯軋制、線材軋制(或棒鋼軋制)而延伸，在最終制品(鑄材和棒鋼)中成為大型、球狀的MnS。考慮到如此的機(jī)理時，O(TotalOxygen)越高越好，因此雖然存在下限值，但實際上也存在上限值。說明其理由。O(TotalOxygen)由作為氧化物存在的氧和熔解在鐵水中的溶存氧(游離氧)構(gòu)成。作為氧化物存在的氧，即MnO中的O是非常有用的氧，但游離氧(O)在凝固過程中與鐵水中的碳(C)反應(yīng)，變成CO氣體[C+0-CO(gas)]，若不將其很好地消除，則會成為氣孔。另外在本發(fā)明中，因為還提高N，所以在凝固過程中，溫度降低并且鋼水中的氧溶解度減少，而生成N+N=N2(gas)的反應(yīng)，形成氣孔。即，氣孔的生部分為CO(gas)+N2(gas)。因此，本發(fā)明的主旨是，使該CO(gas)+N2(gas)的生成量處在氣孔不發(fā)生的范圍，并使游離氧(O)和氮(N)最大。另外，即使氣孔發(fā)生，借助在連續(xù)鑄造的鑄模內(nèi)進(jìn)行的電磁攪拌，也能夠?qū)饪紫蛲馀懦?，因此除了成分以外，利用電磁攪拌也有改善的余地。在這些的設(shè)想之下，游離氧(o)無論由什么決定，對其調(diào)査的結(jié)果判明，其主要由Mn含量[Mn]和S含量[S]決定。因此，能夠通過[C]、[Mn]和[S]控制CO(gas)的發(fā)生量，根據(jù)其中添加了[N]的前述(1)式，能夠使CO(gas)+N2(gas)的發(fā)生量明確化，從而能夠控制氣孔(詳情后述)。還有，從防止CO氣體引起的內(nèi)部缺陷這一觀點(diǎn)出發(fā)，雖然鋼水中的游離氧(O)根據(jù)[C]和[N]或電磁攪拌條件也會有所不同，但優(yōu)選控制在大概0.0050%以下左右。還有，鋼中的O含量(總氧量)的優(yōu)選下限為0.01%，優(yōu)選上限為0.03%。N是對于積屑瘤的生成量造成影響的元素，其含量會帶給加工面粗糙度以影響。當(dāng)N含量低于0.007%時，積屑瘤的生成量過多，使加工面粗糙度劣化。另外，N具有容易在組織中的位錯上偏析的性質(zhì)，在切削時向位錯上偏析而使母材脆化，使生成的裂紋容易傳播，從而也會的高切屑斷裂性(切屑處理性)。然而，若N含量變得過剩而超過0.03%，則在鑄造時發(fā)生氣泡(blowhole),容易構(gòu)成鑄錠的內(nèi)部缺陷和表面瑕疵，因此需要將其抑制在0.03%以下。還有，N含量優(yōu)選下限為0.005%，優(yōu)選上限為0.025%。在本發(fā)明的低碳硫易切削鋼中，僅僅以上述方式規(guī)定化學(xué)成分組成還不能達(dá)成本發(fā)明的目的，還需要將Mn含量[Mn]和S含量[S]的比控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，并且使之滿足前述(1)式的關(guān)系。這些范圍限定理由如下。([Mn]/[S]:34)/[S]是對熱加工時的裂紋等產(chǎn)生影響的重要的因素，若相對于S含量Mn缺乏([Mn]/[S]<3)，則FeS容易生成，這成為熱裂紋的原因。該比[Mn]/[S]的值在34的范圍內(nèi)時，相對于S而確保有，因此需要的充分量的Mn，不會生成FeS，將發(fā)揮能夠防止熱裂紋這樣的效果，但是，若[Mn]/[S]〉4則該效果飽和，且由[Mn]和[S]決定的游離氧(O)降低，歷此加工面粗糙度劣化。(10[C]X[Mn]—094+1226[N]2《1.2)為了使氣孔生成防止和切削性確保并立，而需要滿足上述的關(guān)系。若其左邊的值(10[C]X[Mn]—°94+1226*[N]2)大得超過1.2，則氣孔將生成。其左邊的優(yōu)選值為1.1以下，更優(yōu)選為0.9以下。上式(1)的關(guān)系是通過進(jìn)行各種的實驗機(jī)時求得的，對其原委進(jìn)行說明。溶存于鋼水中的碳(C)、氧[—游離氧(O):正確地說所謂游離氧是氧活度]和氮(N)，在凝固時，首先由于固液分配而發(fā)生顯微偏析，在液體側(cè)稠化。另外，液體中的(C)、(0)和(N)由于溫度降低而溶液度減少，由此而發(fā)生C+OCO(gas)、N=l/2N2(gas)的反應(yīng)，若該部位壓力占優(yōu)勢，則在鋼水中的液體側(cè)發(fā)生氣泡。所謂該部位的壓力，主要是大氣壓+鋼水靜壓+液體和氣體的界面能/氣泡直徑，鋼水靜壓小的，在彎月面(meniscus)附近容易發(fā)生。該氣體(氣泡)的成分為CO(gas)。如果該氣體(氣泡)由于密度差而浮起，并從鋼水向脫離到大氣中，則在鑄片上不會作為氣孔殘存，但是，若其被凝固的結(jié)晶等捕捉到，則會作為氣孔而成為鑄片的缺陷。由于上述的機(jī)理被推定，所以氣孔的生成被認(rèn)為依存于碳濃度[C]、游離氧濃度[O]和氮濃度[N]。因此，在熱力學(xué)上認(rèn)為能夠以下式(2)(7)表示。C0(gas)=[C]+…(2)Kco=(ac■a。)/Pco=fc[C].fo[O])/Pco…(3)"gKco=-1160/T-2.003…(4)CCL=CC0/U-(l-kc)f}…(5)C0L=CO0/{1-(l-k0)f)…(6)Pco=(fc-CCo-CO0)/…(7)首先，考慮上式(2)(從右進(jìn)行到左時)。(2)式的反應(yīng)系數(shù)Kco如(3)式所示，受C的活度系數(shù)(fc)，C含量[C]、O的活度系數(shù)(f0)、O含量[O]、CO分壓(Pco)左右。該數(shù)值被(4)式左右。在此T為絕對溫度。另外，C含量[C]、O含量[O]為顯微偏析的濃度，因此如(5)式和(6)式采用Sheil的式求得。在此，C、、C、分別表示鑄造前的、即初期的鋼水的C含量[C]、O濃度[O]，C、COl分別表示凝固中(固相、液相共存狀態(tài))的液相的C含量[C]、O濃度[O]，是顯微偏析而稠化的濃度。若將其代入上式(3)，則CO分壓(Pco)由(7)式表示。還有，f是固相率，kc、ko分別表示C和O的平衡分配系數(shù)。另一方面，關(guān)于N同樣如下述(8)式(12)式所示。1/2N2(gas)=[N]…(8)KN2=(aN)/VPN2=fN[N]/VPn2…(9)1ogKn2=-518/T-l.063…(10)C=CNo/{1-(l-kN)f}…(11)VPN2=(fN'CNo)/U-(l-kN)f}KNz…(12)艮P，上式(8)的反應(yīng)系數(shù)KN2能夠由(9)式表示，熱力學(xué)數(shù)值由(10)式表示。另外，顯微偏析時的鋼水側(cè)的N濃度[N]能夠由(11)式表示，若將其代入(9)式，則N2分壓(PN2)由(12)式表示。如此推定的(7)式和(12)式的分壓的和(PC0+PN2)如下式(13)所示，超過外壓(大氣壓)十鋼水靜壓+液體和氣體的界面能/氣泡直徑時，則形成氣孔。Pggpa+PLgh+2o/r…(13)Pa:外壓pLgh:液體靜壓(J:液體和氣體的界面能r:氣泡直徑根據(jù)具有這一物理性意味的計算方法，對于計算的(PC0+PN2)驗證氣孔的發(fā)生頻度，其結(jié)果可知，若(PC0+PN2)超過12a加，則氣孔發(fā)生。本發(fā)明者們研究使(PC0+PN2)指數(shù)化。[C]和[N]雖然能夠通過在線分析簡單地測定，但[O]需要使用游離氧計進(jìn)行測定。另外，通過測定，誤差還很大。因此，研究游離氧濃度[O]由什么決定時可知，其由Mn濃度[Mn]和S濃度(S含量)[S]決定。還可知這是由于在鋼水中，O成為iiMnO-MnS的氧化物-硫化物。由此，氣孔的發(fā)生的有無明確為由[C]、[Mn]、[S]和[N]的關(guān)系式表示。另一方面，由于[Mn]和[S]具有[Mn]/[S]-34的關(guān)系，所以若還考慮此關(guān)系，則明確氣孔的發(fā)生的有無大體由[C]、[Mn]和[N]的有關(guān)系式表示。在這一設(shè)想下，Pco基于所述(7)式，與[C]和[O]成比例，但是在此由于[O]與[Mn]有關(guān)系，所以根據(jù)(7)式的右邊和[Mn]等的數(shù)據(jù)，實驗性地求得Pco-lO[C][MnrQ94。另一方面，Pn2基于前式(12)，由于與[N"成比例，所以根據(jù)(12)式的右邊的乘以2和[N]等的數(shù)據(jù)，實驗性地求得PN產(chǎn)1226[N]2。而且，若Pco+Pn2(=10-[C]X[Mn]-。94+1226'[N]2)變大，則氣孔發(fā)生，表面瑕疵產(chǎn)生，但不僅氣孔當(dāng)然發(fā)生，同時對加工面粗糙度也造成影響。關(guān)于c0+PN2與加工面粗糙度的關(guān)系，如后述圖l所示，可知不論表面瑕疵的有無，在加工面粗糙度中，其閾值都為1.2左右。在本發(fā)明的低碳硫易切削鋼中，除上述成分以外基本上由鐵構(gòu)成，但在此以外也能夠含有微量成分，含有這樣的成分也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。另外，在本發(fā)明的低碳硫易切削鋼中，含有不可避免的雜質(zhì)(例如Cu、Sn、Ni等)，但其被允許在不損害本發(fā)明的效果的程度下含有。在本發(fā)明的低碳硫易切削鋼中，根據(jù)需要，(l)使固溶N量為0.0020.02%，和(2)將Ti、Cr、Nb、V、Zr和B之中1種以上合計抑制在0.02%以下(不含0%)也有用，其范圍限定理由如下。[固溶N量0.0020.02%]如上述，鋼中的固溶N關(guān)系到微小裂紋的生成，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整其量，能夠?qū)崿F(xiàn)切削性良好的易切削鋼。為了發(fā)揮這樣的效果，可以將鋼中的固溶N量確保在0.002。/。以上，但是若超過0.02%，則表面瑕疵增加。[Ti、Cr、Nb、V、Zr和B之中的1種以上合計0.02%以下(不含0%)]這些元素是與N結(jié)合而成生氮化物的成分，若其量多，則固溶N量減少，從而不能確保固溶N的需要量。由此，這些成分合計抑制在0.02%以下為宜。當(dāng)制造本發(fā)明的低碳硫易切削鋼時，基本上根據(jù)連續(xù)鑄造法制造，但其具體的制造步驟例如按以下方式即可。首先，用轉(zhuǎn)爐降低C，使C濃度在0.04%以下，制作出鋼水中的游離氧(溶存氧)高的狀況。這時的游離氧優(yōu)選為500ppm以上。其次，在出鋼該鋼水時，添加Fe-Mn合金和Fe-S合金等的合金。這些合金雖然作為雜質(zhì)含有Si和Al，但是由于在轉(zhuǎn)爐出鋼時的高氧鋼水中添加它們，致使Si和Al被氧化而成為SiCb和A1203，另外在其后的鋼水處理時，其浮起分離并進(jìn)入到爐渣中，從而殘留在鋼中的Si和Al降低而成為目標(biāo)濃度。在該處理中，重要的是在轉(zhuǎn)爐出鋼時，添加用于成分調(diào)整而添加的Fe-Mn合金和Fe-S合金等的70%以上，以降低A1、Si，而在鋼水處理時添加其余的30%以下。通過遵循如此步驟，可以使Si在0.004。/。以下。優(yōu)選在此鑄造時通過施加規(guī)定的磁場的攪拌來進(jìn)行制造。上述這樣的電磁攪拌，是從降低在凝固時生成的氣孔以防止瑕疵，使表面性狀良好的觀點(diǎn)出發(fā)而進(jìn)行的，但是并用這樣的電磁攪拌，在MnS的大型、球狀化和氣孔的生成抑制并立上極其有用。進(jìn)行這樣的電磁攪拌時，施加的磁場為100500Gauss左右為宜。當(dāng)磁場的強(qiáng)度低于100Gauss時，不能發(fā)揮電磁攪拌的效果，若超過500Gauss，則連接鑄造鑄模內(nèi)的鋼水流速加劇，會巻入模具支架等，鑄造本身困難。以下，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明當(dāng)然不受下述實施例的限制，在符合前、述后的宗旨的范圍內(nèi)也可以加以變更實施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。實施例使用3t規(guī)模的感應(yīng)爐、100t的轉(zhuǎn)爐和鑄桶等構(gòu)成的鋼水處理設(shè)備，使Si、Mn、S、Al、N等的含量變化，熔煉各種鋼水。這時，通過使添加的Fe-Mn合金和Fe-S合金中的Si濃度和Al濃度變化，對于Si和Al進(jìn)行調(diào)整。在將如此得到的鋼水在規(guī)定的鑄模中進(jìn)行鑄造之前，使用游離氧探測器(商品名"HYOP10A-C150"八l/々7工l/夕卜口于^卜社制)進(jìn)行測定，作為游離氧濃度。另外，在進(jìn)行截面為300mmX430mm的初扎鋼坯連續(xù)鑄造或用3t規(guī)模感應(yīng)爐時，使用與初扎鋼坯鑄片為同樣的冷卻速度迸行設(shè)計的鑄鐵制的鑄模(截面尺寸為300mmX430mm)，對鋼水進(jìn)行鑄造。這時，根據(jù)需要對鑄模施加磁場而進(jìn)行電磁攪拌。從得到的鑄片(或者鑄錠)的表面附近的急冷部進(jìn)行取樣，實施化學(xué)分析，測定成分組成。其結(jié)果顯示在下述表l中。[表l]實驗No.化學(xué)成分組成(質(zhì)量％)[Mn]/[s]<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>對于得到的鑄片，以125(TC在1小時加熱后進(jìn)行開坯軋制(截面尺寸155mmX155mm)，其后軋制到25mm0并進(jìn)行酸洗，成為22mm0的磨棒供切削試驗。這時，軋制在1000'C下實施，通過強(qiáng)制冷卻從80(TC冷卻到500°C，其平均冷卻速度約為1.5X:/秒。另外，鋼材溫度的測定利用放射溫度計進(jìn)行。對于各鋼板根據(jù)下述的方法測定固溶N量，并且以下述的條件進(jìn)行切削試驗。另外，切削試驗后的加工面的評價和鋼坯的表面瑕疵的評價基準(zhǔn)如下。(固溶N的測定)固溶N根據(jù)總N(惰性氣體融解熱傳導(dǎo)度法)與化合物N(用10%乙酰丙酮(acetylacetone)+l。/。四甲基氯化銨(tetramethylammoniachloride)十甲醇溶液溶解萃取，用lpm過濾器提取一用靛酚(indophenol)吸光光度計)的差求得。(切削試驗條件)工具高速度工具鋼SKH4A切削速度100m/分送給0.01mm/rev切削深度0.5mm切削油氯系的不水溶性切削油劑切削長度500m(評價基準(zhǔn))加工面評價基于JISB0601(2001)，根據(jù)最大高度Rz評價表面粗糙度。表面瑕疵評價對于開坯軋制的鋼坯(截面尺寸155mmX155mm)，調(diào)查表面瑕疵，用自動見疵裝置探傷，無瑕疵的情況評價為"〇"，確認(rèn)到瑕疵但能夠用手去除的評價為"△"，用手仍不能去除的評價為"x"。切削試驗結(jié)果與(1)式的左邊的值、磁場的強(qiáng)度等一起顯示在下述表2中。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由這些結(jié)果可知，在滿足本發(fā)明規(guī)定要件的(試驗No.721)中，切削加工面粗糙度(最大高度Rz)微細(xì)，能夠發(fā)揮出良好的切削性。特別是施加了電磁攪拌的(試驗No.1021)中，可知由氣孔導(dǎo)致的表面瑕疵也被降低。相對于此，在欠缺本發(fā)明規(guī)定的任意一個要件的(試驗No.15)中，可知某一特性劣化。另外，基于上述結(jié)果，(1)式的左邊的值和切削加工面粗糙度(最大高度Rz)的關(guān)系與磁場的有無一起顯示在圖1中。權(quán)利要求1.一種切削性優(yōu)異的低碳硫易切削鋼，其特征在于，含有C0.02～0.15質(zhì)量％、Si0.004質(zhì)量％以下但不含0質(zhì)量％、Mn0.6～3質(zhì)量％、P0.02～0.2質(zhì)量％、S0.35～1質(zhì)量％、Al0.005質(zhì)量％以下但不含0質(zhì)量％、00.008～0.03質(zhì)量％、N0.007～0.03質(zhì)量％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)，并且，Mn含量[Mn]和S含量[S]的比[Mn]/[S]處于3～4的范圍，并且滿足(1)式，該(1)式為10·[C]×[Mn]-0.94+1226·[N]2≤1.2…(1)并且，該(1)式中的該[C]、該[Mn]和該[N]分別表示C、Mn和N的以質(zhì)量百分比表示的含量。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低碳硫易切削鋼，其特征在于，固溶N量為0.0020.02質(zhì)量％。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低碳硫易切削鋼，其特征在于，將從Ti、Cr、Nb、V、Zr和B中選出的1種以上元素的合計含量抑制在0.02質(zhì)量%以下。4.根據(jù)權(quán)利要求13中任一項所述的低碳硫易切削鋼，其特征在于，通過在鑄造時施加100500Gauss的磁場的電磁攪拌制造而成。全文摘要一種切削性優(yōu)異的低碳硫易切削鋼，其特征在于，含有C0.02～0.15質(zhì)量％、Si0.004質(zhì)量％以下(不含0％)、Mn0.6～3質(zhì)量％、P0.02～0.2質(zhì)量％、S0.35～1質(zhì)量％、Al0.005質(zhì)量％以下(不含0％)、O0.008～0.03質(zhì)量％、N0.007～0.03質(zhì)量％，余量是Fe和不可避免的雜質(zhì)，并且，Mn含量[Mn]和S含量[S]的比[Mn]/[S]處于3～4的范圍，并且滿足式(1)，式(1)為10·[C]×[Mn]^-0.94+1226·[N]²≤1.2…(1)，并且，(1)式中的[C]、[Mn]和[N]分別表示C、Mn和N的以質(zhì)量％計的含量。文檔編號C22C38/00GK101331242SQ20068004696公開日2008年12月24日申請日期2006年10月12日優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日發(fā)明者吉田敦彥,坂本浩一申請人:株式會社神戶制鋼所