JPH068481B2

JPH068481B2 - 機械切削用軟鋼と、その製造方法

Info

Publication number: JPH068481B2
Application number: JP1313064A
Authority: JP
Inventors: ピエルソンジル; ペイロドールイ; ベロジャン
Original assignee: YUNIMETARU SA
Current assignee: YUNIMETARU SA
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: ATE93278T1; DE68908535D1; EP0371840A1; ES2044186T3; KR900010038A; FR2639960B1; EP0371840B1; US4978499A; FR2639960A1; JPH02213446A; KR930010326B1; DE68908535T2; CA2004294A1; CA2004294C

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は切削特性が改良された機械切削用の軟鋼に関係
するものである。

従来の技術機械切削用鋼は旋盤のような高速切削工具を備えた機械
を用いて種々の部品に加工される。この種の鋼に要求さ
れる主要な特性の一つは切削工具の摩耗を可能な限り最
小にすることである。すなわち、摩耗が少なければ切削
速度を高速にでき、機械の生産性が高くなり、切削工具
の寿命も長くなる。

従来、機械切削用鋼は、硫化マンガンの介在物(inclusi
on)が鋼中に多量に存在するような組成が選択されてい
る。この硫化マンガンの介在物は切屑の分割を容易にす
るとともに切削工具の摩耗を制限して、切削効率を向上
させる役目をする。そのため、従来の機械切削用鋼は硫
黄およびマンガンの含有量が高い（硫黄は0.1〜0.3重量
％あるいはそれ以上、マンガンは1.5重量％以下）。

特に高い切削性が要求される場合には、例えばフランス
国家規格ＮＦ−Ａ−35561のS250，S250Pb，S300またはS
300Pbグレードの中から選択した機械切削用軟鋼を使用
することができる。これらの機械切削用軟鋼の特徴は下
記の点にある： (1)切削工具を劣化させる硬いシリカの介在物が存在し
ないようにするために、珪素の全含有量が非常に低い
（0.05％以下、好ましくは、0.02％以下） (2)切削時に硫化マンガンの介在物の潤滑効果を促進さ
せる役目をする金属鉛がかなり多量に添加されている
（0.20〜0.30％）。

しかし、この鉛の添加が重大な欠点となる。すなわち、
先ず第１に、鋼浴中に十分一様に鉛を添加・溶解させる
ことが困難である。すなわち、鉛は密度が大きいため、
治金容器の底に溜まり易い。しかも、鉛は沸点が低いた
め、鉛を液体金属中に導入した際に毒性の強い酸化鉛の
フューム（煙）が発生するので、作業員を保護するため
に金属処理部にフュームの補集システムを設け、装置の
運転に従事する作業員の健康管理を行わなければならな
い。

従って、製造面で上記欠点のある鉛を他の材料に代え、
しかも、切削特性が上記種類の鋼と同じ材料を開発する
ことが強く要望されている。

鉛をビスマスのような元素で置き換えることはできるか
もしれないが、ビスマスはコストが高いので、大量生産
用の機械切削用鋼としては使用できない。

発明が解決しようとする課題本発明の目的は、鉛元素の添加の必要がなく、しかも、
切削性能が鉛を添加したS250PbおよびS300Pb型のグレー
ドと少なくとも等しい機械切削用軟鋼を提供することに
ある。

課題を解決するための手段本発明の対象は、鋼中に介在物として硫化マンガンを含
む機械切削用軟鋼において、 (a)鋼はＣ、Mn、Ｐ、ＳおよびSiを下記範囲（重量
％）：Ｃ≦0.25％ Mn＝0.8〜1.5％Ｐ≦0.1％Ｓ＝0.15〜0.40％ Si＝0.05〜0.40％で含み、Ca、TeおよびPbは下記範囲： Ca＝５〜50ppm Te＝５〜200ppm Pb＝0.05〜0.30％で含んでいてもよく、残部は鉄と不可避な不純物であ
り、 (b)鋳造後に塑性変形した状態で硫化マンガン介在物が
下記平均組成（重量％）： SiO₂ ：35〜45％ Al₂O₃：10〜20％ CaO ：15〜25％ MnO ：10〜20％の可塑性のある酸化物の層によって取り囲まれている、ことを特徴とする軟鋼。

鋼中の炭素の含有率は、機械切削用軟鋼の炭素成分とし
て最も普通に受け入れられている0.16％以下、好ましく
は0.09％以下にするのが好ましい。

本発明のこの軟鋼は下記の方法で製造することができ
る： (a)鋼浴に珪素とマンガンとを添加してSi含有量を0.05
〜0.40重量％、Mn含有量を0.8〜1.5重量％とし、 (b)その後、この鋼浴を下記組成（重量％）： CaO ：20〜55％ SiO₂ ：35〜65％ Al₂O₃：15〜40％ CaO／SiO₂＝ほぼ１を有するスラグの存在下で治金容器中で撹拌する。

所望組成の酸化物介在物を得易くするために、珪素の添
加とともに鋼１トン当り0.1〜0.3kgのアルミニウムを添
加することもできる。

作用本発明は、鉛や鉛と同様な機能を有する高価または毒性
のある元素を溶融鋼浴に添加せずに、高い切削特性を有
する機械切削用軟鋼を製造できるということは理解でき
よう。

鋳造後の半製品を塑性変形(corroyage)した本発明の軟
鋼では、硫化マンガンの介在物が上記平均組成の酸化物
からなる可塑性の高い層で覆われている。上記組成範囲
はCaO−SiO₂−Al₂O₃の３元図の可塑性領域に対応する。
マンガンの酸化物MnOはCaOと類似の挙動をする。

本発明の軟鋼の重量組成と従来から使用されている機械
切削用軟鋼S250およびS350（フランス国家規格ＮＦ−Ａ
−35561）との違いは、本発明では多量の珪素が存在す
る点にある。

既に述べたように、珪素（一般にはアルミニウムと同じ
強還元剤）は金属中に溶解している酸素を捕捉して硬い
介在物を形成する。こうした硬い介在物が機械切削用鋼
中に多量に存在することは有害であるので、通常の機械
切削用鋼の規格では珪素濃度を非常に低く規定してい
る。

本発明者等は、こうした一般に受け入れられ且つ規格に
定められている考え方とは逆に、所定の条件下では、か
なり多量の珪素を機械切削用鋼中に存在させても高切削
特性に悪影響を与えない製品が実際に得られるというこ
とを見出した。

本発明の珪素を多く含む新グレードは、用途によっては
鉛を多く含む従来グレードと同じ、あるいは、それより
も高い性能を示す。

鋼中への珪素の添加は下記のことが可能な製造方法で行
われなければならない： (a)液体鋼中に珪素を導入した時に多量の介在物、特に
シリカのみの介在物ができないこと、 (b)存在する酸化物介在物を可塑性のある介在物に変換
できること（金属の凝固時およびその後の塑性変形時での本発明の
可塑性介在物の挙動は従来の鉛を含む機械切削用鋼の鉛
の挙動に似ている）硫化物が加熱時に変形するのを制限するために必要な場
合には、テルルを５〜200ppm添加することもできる。そ
うすることによって塑性変形後に硫化物が過度に細長い
形状に変形して金属の機械的特性に異方性が生じるのを
防ぐことができる。なお、この役目はカルシウムでも行
うことができるが、カルシウムの場合には、酸化物介在
物中のCaO濃度が高くなり過ぎて、変形特性が悪くなる
のを防ぐために、所定の制限された量しか添加してはな
らない。

実施例本発明の軟鋼は以下の方法で製造できる。

治金容器、例えば取鍋に溶融鋼を注ぐ際に、上記の好ま
しい組成とするのに必要な珪素、炭素、マンガン、硫黄
を添加し、必要に応じてテルルをさらに添加する。ま
た、所望のスラグ組成（CaO;20〜55％、SiO₂：35〜65
％、Al₂O₃：15〜40％）にするのに必要な石灰、珪灰石
およびアルミナの鉱物原料を添加する。このスラグ中の
塩基度を表すCaOとSiO₂との含有率比は約１にするのが
好ましい。

上記のスラグ組成をできるだけ標準化した添加方法で得
るには、メインの治金炉（転炉または電気炉）からのス
ラグが少量しか取鍋に入らないように注意しながら、取
鍋へ溶融鋼を注ぐのが好ましい。これは、公知のスラグ
保持装置を炉に付けるか、一つの取鍋から別の取鍋へ溶
融鋼を移し替えることで行うことができる。

次に、溶融鋼を取鍋中で十分な時間（30分またはそれ以
上）撹拌して、金属の脱酸素中に形成されるシリカのみ
からなる介在物をできるだけ除去する。また、この撹拌
によって溶融鋼とスラグとを熱的に平衡化し、残った酸
化物の介在物が上記の所望組成になる。この撹拌は公知
の手段、例えばガス吹き込み、電磁撹拌で行うことがで
きる。製造中は溶融鋼およびスラグの組成をモニタし、
必要に応じて補正をする。

珪素の添加とともに、溶融鋼１トン当り0.1〜0.3kgの割
合のアルミニウムを添加して溶融鋼の脱酸素操作の一部
を行うこともできる。そうすることによって、この段階
で生じるシリカのみからなる介在物の量を減らすことが
でき、介在物となる酸化物を所定の組成にすることが容
易になる。

上記の所望組成の酸化物介在物が、カルシウムの添加で
より簡単に得られることが分かっている場合または硫化
物の可塑性を制限したい場合には、製造工程の最後に近
いところでカルシウムを添加する。好ましくは、カルシ
ウム粉末を吹き込むか、カルシウムを収容したワイヤを
送り込む。一般に添加されるカルシウムの量は鋼１トン
当り150gである。

次に、従来の機械切削用鋼と同じ条件で、溶融鋼をイン
ゴットに鋳造するか連続鋳造する。直ちに使用可能な製
品にするための塑性変形(corroyages)および治金的後処
理も同じである。

本発明の機械切削用軟鋼を切削加工した場合の高速度鋼
工具の寿命の一例を示す：下記塑性の軟鋼：Ｃ：0.1％ Mn：0.97％Ｐ：0.06％Ｓ：0.30％ Si：0.17％ Te：70ppm Ca：9ppm Pb：含んでいないの工具の寿命は切削速度150ｍ／分で60分である。この
結果は、鉛の含有量が多い公知の機械切削用軟鋼S300Pb
を加工した場合の結果と同じである。

切削速度を200ｍ／分以上にした場合には、炭化物工具
Ｐ30の工具が同じ寿命になるまでに、本発明の上記組成
の軟鋼を切削加工した場合には、S300Pb鋼を切削加工し
た場合に比べて切削速度を３倍にすることができる。

本発明の範囲を逸脱しない限り、得られた介在物の可塑
性を阻害しない範囲で上記以外の元素を特許請求の範囲
に記載のものに添加することができるということは明ら
かである。

また、本発明の珪素の添加および可塑性酸化物介在物の
形成を鉛の添加の代わりに行うだけでなく、鉛の添加と
同時に行うこともできる。この場合には鉛の添加量を通
常使用されている量よりも減らすことができる。

また、溶融鋼の製造、鋳造および最初の変形方法は上記
以外の方法にすることもできる。例えば、金属中に溶存
したガスの含有量を減少させるために真空下で製造する
ことができる。必須の要件は、元素の添加法や製法の違
いによって上記重量組成の軟鋼が得られなくなったり、
本発明の介在物の特性が得られなくなったりしないとい
うことである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−105460（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−85658（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼中に介在物として硫化マンガンを含む機
械切削用軟鋼において、 (a)鋼はＣ、Mn、Ｐ、ＳおよびSiを下記範囲（重量
％）：Ｃ≦0.25％ Mn＝0.8〜1.5％Ｐ≦0.1％Ｓ＝0.15〜0.40％ Si＝0.05〜0.40％で含み、Ca、TeおよびPbは下記範囲： Ca＝５〜50ppm Te＝５〜200ppm Pb＝0.05〜0.30％で含んでいてもよく、残部は鉄と不可避な不純物であ
り、 (b)鋳造後に塑性変形した状態で硫化マンガン介在物が
下記平均組成（重量％）： SiO₂ ：35〜45％ Al₂O₃：10〜20％ CaO ：15〜25％ MnO ：10〜20％の可塑性のある酸化物の層によって取り囲まれている、ことを特徴とする軟鋼。
【請求項２】炭素の含有量が0.16重量％以下である請求
項１に記載の軟鋼。
【請求項３】炭素の含有量が0.09重量％以下である請求
項２に記載の軟鋼。
【請求項４】(a)鋼浴に珪素とマンガンとを添加してSi
含有量を0.05〜0.40重量％、Mn含有量を0.8〜1.5重量％
とし、 (b)その後、この鋼浴を下記組成（重量％）： CaO ：20〜55％ SiO₂ ：35〜65％ Al₂O₃：15〜40％ CaO／SiO₂＝ほぼ１を有するスラグの存在下で治金容器中で撹拌する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の
液体状態の機械切削用軟鋼の製造方法。
【請求項５】珪素の添加の他に鋼１トン当り0.1〜0.3kg
のアルミニウムを添加する請求項４に記載の方法。