JP2000282183A - 被削性と耐食性に優れた高硬度鋼 - Google Patents
被削性と耐食性に優れた高硬度鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ある程度の耐食性を有し、冷間加工性が良
く、焼入れを行ったときの硬さをＨＲＣ５８以上にする
ことができるとともに、優れた被削性を有する高硬度鋼
を提供する。 【解決手段】 質量％でＣ：０．３５〜０．６５％、Ｓ
ｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｓ：０．
００５〜０．２％、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ａｌ：
０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２
％、Ｏ：０．０００５〜０．０１％、Ｎ：０．０２〜
０．２％を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、か
つ、０．１〜１０％のＣａを含有する円相当径５μｍ以
上の硫化物を３．３ｍｍ2当たり５個以上含有したもの
とする。
く、焼入れを行ったときの硬さをＨＲＣ５８以上にする
ことができるとともに、優れた被削性を有する高硬度鋼
を提供する。 【解決手段】 質量％でＣ：０．３５〜０．６５％、Ｓ
ｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｓ：０．
００５〜０．２％、Ｃｒ：４．０〜１１．０％、Ａｌ：
０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２
％、Ｏ：０．０００５〜０．０１％、Ｎ：０．０２〜
０．２％を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、か
つ、０．１〜１０％のＣａを含有する円相当径５μｍ以
上の硫化物を３．３ｍｍ2当たり５個以上含有したもの
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷間加工性が良好
で、高硬度であって焼入れしやすく、しかもゆるやかな
酸化環境では錆びないばかりでなく、ある程度の腐食環
境でも耐食性をもつ被削性に優れた高硬度鋼に関する。
で、高硬度であって焼入れしやすく、しかもゆるやかな
酸化環境では錆びないばかりでなく、ある程度の腐食環
境でも耐食性をもつ被削性に優れた高硬度鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリンターのシャフトおよび紙送
りローラのようなＯＡ機器部品、ＶＴＲ用モーターシャ
フトのようなＡＶ機器部品、各種の精密機械における軸
受け部品は、ＨＲＣ５０以上ＨＲＣ６０程度の硬さと、
ある程度の耐食性とを要求されるため、ＪＩＳ ＳＵＪ
２（Ｃ：０．９５〜１．１０％、Ｓｉ：０．１５〜０．
３５％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０２５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１．３０〜１．６０％を
含有し、残部実質的にＦｅ）などの軸受け鋼を使用し、
耐食性を高めるためにニッケルメッキなどを施したり、
マルテンサイト系ステンレス鋼のＪＩＳ ＳＵＳ４４０
Ｃ（Ｃ：０．９５〜１．２０％、Ｓｉ：１．００％以
下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．００〜１８．００
％を含有し残部が実質的にＦｅ）が使用されているが、
ＳＵＪ２のニッケルメッキによる耐食性改善は、製品品
質のバラツキが大きく、また、メッキが剥離する恐れも
あり、信頼性の高い手法とはいえない。また、ＳＵＳ４
４０Ｃは、硬さと耐食性の点では満足できるが、素材が
高価である上、冷間および温間の加工性が悪くて冷間鍛
造や異形引抜きなどを行うことが困難であり、さらに、
精密な切削や研削を行ったときに加工面が粗く、寸法精
度が良くないという問題もあった。
りローラのようなＯＡ機器部品、ＶＴＲ用モーターシャ
フトのようなＡＶ機器部品、各種の精密機械における軸
受け部品は、ＨＲＣ５０以上ＨＲＣ６０程度の硬さと、
ある程度の耐食性とを要求されるため、ＪＩＳ ＳＵＪ
２（Ｃ：０．９５〜１．１０％、Ｓｉ：０．１５〜０．
３５％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０２５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１．３０〜１．６０％を
含有し、残部実質的にＦｅ）などの軸受け鋼を使用し、
耐食性を高めるためにニッケルメッキなどを施したり、
マルテンサイト系ステンレス鋼のＪＩＳ ＳＵＳ４４０
Ｃ（Ｃ：０．９５〜１．２０％、Ｓｉ：１．００％以
下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１６．００〜１８．００
％を含有し残部が実質的にＦｅ）が使用されているが、
ＳＵＪ２のニッケルメッキによる耐食性改善は、製品品
質のバラツキが大きく、また、メッキが剥離する恐れも
あり、信頼性の高い手法とはいえない。また、ＳＵＳ４
４０Ｃは、硬さと耐食性の点では満足できるが、素材が
高価である上、冷間および温間の加工性が悪くて冷間鍛
造や異形引抜きなどを行うことが困難であり、さらに、
精密な切削や研削を行ったときに加工面が粗く、寸法精
度が良くないという問題もあった。
【０００３】これに対し、冷間加工性が良く、耐食性に
も優れ、焼入れ硬さもＨＲＣ６０に近い高硬度が得られ
る材料を提供するものとして、本発明者は、先に特願平
１０−１０９７０６号に示す技術を提案した。この技術
によれば、冷間加工性が良く、耐食性にも優れ、ＨＲＣ
６０に近い高い焼入れ硬さを示し、所要の性能を有する
鋼がが得られた。しかし、ＶＴＲ用モーター等の厳しい
寸法精度が要求される部品としては、球状化焼なまし状
態でも仕上げ加工に長時間を要するという問題が生じ、
前記ＶＴＲ用モーター等の厳しい寸法精度が要求される
部品に適合し、かつ短時間で仕上げ加工が可能な材料の
要求という新しい課題が提起された。
も優れ、焼入れ硬さもＨＲＣ６０に近い高硬度が得られ
る材料を提供するものとして、本発明者は、先に特願平
１０−１０９７０６号に示す技術を提案した。この技術
によれば、冷間加工性が良く、耐食性にも優れ、ＨＲＣ
６０に近い高い焼入れ硬さを示し、所要の性能を有する
鋼がが得られた。しかし、ＶＴＲ用モーター等の厳しい
寸法精度が要求される部品としては、球状化焼なまし状
態でも仕上げ加工に長時間を要するという問題が生じ、
前記ＶＴＲ用モーター等の厳しい寸法精度が要求される
部品に適合し、かつ短時間で仕上げ加工が可能な材料の
要求という新しい課題が提起された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ある程度の
耐食性を有し、冷間加工性が良く、焼入れを行ったとき
の硬さをＨＲＣ５８以上にすることができるとともに、
優れた被削性を有する高硬度鋼を提供することを目的と
する。
耐食性を有し、冷間加工性が良く、焼入れを行ったとき
の硬さをＨＲＣ５８以上にすることができるとともに、
優れた被削性を有する高硬度鋼を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明者は、ＨＲＣ６０程度の硬さと、構造用鋼の
それに近い冷間加工性を有し、かつ通常の室内では錆び
ることがない程度の耐食性をもつ鋼について鋭意研究し
た結果、前記のＯＡ機器部品、ＡＶ機器部品、各種の精
密機械における軸受け部品等の用途においては、耐食性
は、上記ＳＵＪ２より優れ、上記ＳＵＳ４４０Ｃには及
ばなくてもよく、そのためにはＣｒ含有率を上記ＳＵＪ
２よりは多く、ＳＵＳ４４０Ｃよりは少なくしてよいこ
と、耐食性、被削性を損なう粗大炭化物の生成を抑制す
るため、Ｃ含有率を必要最小限とすること、耐食性向上
のためにＮを含有させること、また、冷間・温間鍛造性
を損なうことなく安定して鋼の被削性を向上するために
は、適量のＣａ、Ａｌ、Ｏ、Ｓを含有せしめ、かつ、そ
れらの形態、特に硫化物の形態および分布を制御する必
要があることなどの知見を得た。本発明は上記の知見を
基になされたものである。
め、本発明者は、ＨＲＣ６０程度の硬さと、構造用鋼の
それに近い冷間加工性を有し、かつ通常の室内では錆び
ることがない程度の耐食性をもつ鋼について鋭意研究し
た結果、前記のＯＡ機器部品、ＡＶ機器部品、各種の精
密機械における軸受け部品等の用途においては、耐食性
は、上記ＳＵＪ２より優れ、上記ＳＵＳ４４０Ｃには及
ばなくてもよく、そのためにはＣｒ含有率を上記ＳＵＪ
２よりは多く、ＳＵＳ４４０Ｃよりは少なくしてよいこ
と、耐食性、被削性を損なう粗大炭化物の生成を抑制す
るため、Ｃ含有率を必要最小限とすること、耐食性向上
のためにＮを含有させること、また、冷間・温間鍛造性
を損なうことなく安定して鋼の被削性を向上するために
は、適量のＣａ、Ａｌ、Ｏ、Ｓを含有せしめ、かつ、そ
れらの形態、特に硫化物の形態および分布を制御する必
要があることなどの知見を得た。本発明は上記の知見を
基になされたものである。
【０００６】すなわち、本発明の被削性と耐食性に優れ
た高硬度鋼は、 （１）質量％で（以下同じ）、Ｃ ：０．３５〜０．６
５％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、
Ｓ ：０．００５〜０．２％、Ｃｒ：４．０〜１１．０
％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０００５
〜０．０２％、Ｏ ：０．０００５〜０．０１％、Ｎ
：０．００２〜０．２％を含有し、残部が実質的にＦ
ｅからなり、かつ、０．１〜１０％のＣａを含有する円
相当径５μｍ以上の硫化物を３．３ｍｍ2当たり５個以
上含有したことを特徴とする。
た高硬度鋼は、 （１）質量％で（以下同じ）、Ｃ ：０．３５〜０．６
５％、Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、
Ｓ ：０．００５〜０．２％、Ｃｒ：４．０〜１１．０
％、Ａｌ：０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０００５
〜０．０２％、Ｏ ：０．０００５〜０．０１％、Ｎ
：０．００２〜０．２％を含有し、残部が実質的にＦ
ｅからなり、かつ、０．１〜１０％のＣａを含有する円
相当径５μｍ以上の硫化物を３．３ｍｍ2当たり５個以
上含有したことを特徴とする。
【０００７】（２）上記（１）記載の化学成分に、さら
にＭｏ：０．２〜１．０％を含有し、残部が実質的にＦ
ｅからなり、かつ、０．１〜１０％のＣａを含有する円
相当径５μｍ以上の硫化物を３．３ｍｍ2当たり５個以
上含有したことを特徴とする。
にＭｏ：０．２〜１．０％を含有し、残部が実質的にＦ
ｅからなり、かつ、０．１〜１０％のＣａを含有する円
相当径５μｍ以上の硫化物を３．３ｍｍ2当たり５個以
上含有したことを特徴とする。
【０００８】（３）上記（１）および（２）のいずれか
一項記載の化学成分に、さらにＶ ：０．０５〜０．５
％、Ｎｂ：０．０５〜０．５％のいずれか１種または２
種を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、かつ、０．
１〜１０％のＣａを含有する円相当径５μｍ以上の硫化
物を３．３ｍｍ2当たり５個以上含有したことを特徴と
する。
一項記載の化学成分に、さらにＶ ：０．０５〜０．５
％、Ｎｂ：０．０５〜０．５％のいずれか１種または２
種を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、かつ、０．
１〜１０％のＣａを含有する円相当径５μｍ以上の硫化
物を３．３ｍｍ2当たり５個以上含有したことを特徴と
する。
【０００９】（４）上記（１）ないし（３）のいずれか
一項記載の化学成分に、さらにＰｂ：０．４％以下、Ｂ
ｉ：０．４％以下、Ｓｅ：０．５％以下、Ｔｅ：０．１
％以下のいずれか１種または２種以上を含有し、残部が
実質的にＦｅからなり、かつ、０．１〜１０％のＣａを
含有する円相当径５μｍ以上の硫化物を３．３ｍｍ2当
たり５個以上含有したことを特徴とする。
一項記載の化学成分に、さらにＰｂ：０．４％以下、Ｂ
ｉ：０．４％以下、Ｓｅ：０．５％以下、Ｔｅ：０．１
％以下のいずれか１種または２種以上を含有し、残部が
実質的にＦｅからなり、かつ、０．１〜１０％のＣａを
含有する円相当径５μｍ以上の硫化物を３．３ｍｍ2当
たり５個以上含有したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の被削性と耐食性に優れた
高硬度鋼の成分およびその含有量を限定する理由を説明
する。 Ｃ：０．３５〜０．６５％ Ｃは、鋼の硬さを上昇させて耐摩耗性を向上するために
含有させる元素で、ＨＲＣ５８以上の硬さを得るために
は０．３５％以上含有する必要がある。しかしＣ含有率
が０．６５％を超えると未固溶の粗大炭化物が生成して
冷間加工性が低下するとともに、鋼の耐食性を損ない、
また、被削性を劣化せしめるのでＣ含有率の上限を０．
６５％とする。
高硬度鋼の成分およびその含有量を限定する理由を説明
する。 Ｃ：０．３５〜０．６５％ Ｃは、鋼の硬さを上昇させて耐摩耗性を向上するために
含有させる元素で、ＨＲＣ５８以上の硬さを得るために
は０．３５％以上含有する必要がある。しかしＣ含有率
が０．６５％を超えると未固溶の粗大炭化物が生成して
冷間加工性が低下するとともに、鋼の耐食性を損ない、
また、被削性を劣化せしめるのでＣ含有率の上限を０．
６５％とする。
【００１１】Ｓｉ：０．２５％以下、Ｍｎ：０．２５％
以下 Ｓｉ、Ｍｎは、鋼の製造時に脱酸剤として添加するもの
であるが、鋼中では球状化組織においてマトリックスで
あるフェライト相を固溶強化して冷間加工性を低下させ
るのでこれらの作用と製造時のコストを考慮してその含
有率の上限をともに０．２５％とする。
以下 Ｓｉ、Ｍｎは、鋼の製造時に脱酸剤として添加するもの
であるが、鋼中では球状化組織においてマトリックスで
あるフェライト相を固溶強化して冷間加工性を低下させ
るのでこれらの作用と製造時のコストを考慮してその含
有率の上限をともに０．２５％とする。
【００１２】Ｓ：０．００５〜０．２％ Ｓは、鋼の被削性を向上させるために含有させる元素で
あり、０．００５％より少ないと被削性が改善されず、
０．２％を超えると靭性の低下が著しいのでその含有率
を０．００５〜０．２％とする。
あり、０．００５％より少ないと被削性が改善されず、
０．２％を超えると靭性の低下が著しいのでその含有率
を０．００５〜０．２％とする。
【００１３】Ｃｒ：４．０〜１１．０％ Ｃｒは、鋼の耐食性の向上、および焼入れ硬さの向上の
ために含有させる元素である。比較的温和な環境で錆び
ない程度の耐食性を得るためにはＣｒを４．０％以上含
有することが必要である。しかし、Ｃｒを多量に含有す
ると耐食性は高くなるが、炭化物生成量が増加し、１
１．０％を超えると、粗大な炭化物を形成し、これが鋼
の冷間加工性、被削性を低下させるので、その含有率を
４．０〜１１．０％とする。
ために含有させる元素である。比較的温和な環境で錆び
ない程度の耐食性を得るためにはＣｒを４．０％以上含
有することが必要である。しかし、Ｃｒを多量に含有す
ると耐食性は高くなるが、炭化物生成量が増加し、１
１．０％を超えると、粗大な炭化物を形成し、これが鋼
の冷間加工性、被削性を低下させるので、その含有率を
４．０〜１１．０％とする。
【００１４】Ａｌ：０．００１〜０．１％ Ａｌは、鋼の脱酸のために添加する元素であり、０．０
０１％未満ではその効果が得られず、また、０．１％を
超えると硬質のアルミナクラスターが生成して鋼の被削
性を低下するのでその含有率を０．００１〜０．１％と
する。
０１％未満ではその効果が得られず、また、０．１％を
超えると硬質のアルミナクラスターが生成して鋼の被削
性を低下するのでその含有率を０．００１〜０．１％と
する。
【００１５】Ｃａ：０．０００５〜０．０２％ Ｃａは、硫化物中に含有させて、鋼の切削加工時に切削
工具の表面に保護膜を形成し工具寿命を延長させるため
に含有させる。前記の効果は０．０００５％未満では得
られず、また、０．０２％を超えると過剰なＣａは高融
点のＣａＳを形成して溶鋼の鋳造工程においてノズルの
閉塞を生じるなどの障害をもたらすので、Ｃａの含有率
を０．０００５〜０．０２％とする。
工具の表面に保護膜を形成し工具寿命を延長させるため
に含有させる。前記の効果は０．０００５％未満では得
られず、また、０．０２％を超えると過剰なＣａは高融
点のＣａＳを形成して溶鋼の鋳造工程においてノズルの
閉塞を生じるなどの障害をもたらすので、Ｃａの含有率
を０．０００５〜０．０２％とする。
【００１６】Ｏ：０．０００５〜０．０１％ Ｏは、硫化物の晶出の核となる酸化物（ＣａＯ、Ａｌ2
Ｏ3など）を生成々させるために必要な元素であり、
０．０００５％より少ないと高融点のＣａ硫化物を多量
に生成して鋼塊製造時における注湯性を低下させ、ま
た、０．０１％を超えると多量の硬質酸化物を生成して
鋼の被削性を低下するとともに、すべてのＣａが酸化物
を形成するようになって硫化物を生成しなくなるので、
その含有率を０．０００５〜０．０１％とする。好まし
くは０．００１〜０．００４％とする。
Ｏ3など）を生成々させるために必要な元素であり、
０．０００５％より少ないと高融点のＣａ硫化物を多量
に生成して鋼塊製造時における注湯性を低下させ、ま
た、０．０１％を超えると多量の硬質酸化物を生成して
鋼の被削性を低下するとともに、すべてのＣａが酸化物
を形成するようになって硫化物を生成しなくなるので、
その含有率を０．０００５〜０．０１％とする。好まし
くは０．００１〜０．００４％とする。
【００１７】Ｎ：０．０２〜０．２％ Ｎは、鋼の耐食性を向上させるために含有させる。Ｎ含
有率が０．０２％より少ないとその効果が得られず、
０．２％を超えると鋼の加工性を低下させるので、その
含有率を０．０２〜０．２％とする。なお、Ｎ含有率の
コントロールは、精練雰囲気の選択、Ｎ2ガスのバブリ
ング、窒化合金の投入などによって行うことができる。
有率が０．０２％より少ないとその効果が得られず、
０．２％を超えると鋼の加工性を低下させるので、その
含有率を０．０２〜０．２％とする。なお、Ｎ含有率の
コントロールは、精練雰囲気の選択、Ｎ2ガスのバブリ
ング、窒化合金の投入などによって行うことができる。
【００１８】Ｍｏ：０．２〜１．０％ Ｍｏは、Ｃｒとともに鋼の耐食性を向上させるために含
有させる。その効果を得るには０．２％以上含有させる
必要がある。しかし、１．０％を超えて含有すると鋼の
冷間加工性を低下させるとともにコストを高めるのでＭ
ｏ含有率の上限を１．０％とする。
有させる。その効果を得るには０．２％以上含有させる
必要がある。しかし、１．０％を超えて含有すると鋼の
冷間加工性を低下させるとともにコストを高めるのでＭ
ｏ含有率の上限を１．０％とする。
【００１９】Ｖ：０．０５〜０．５％、Ｎｂ０．０５〜
０．５％ ＶおよびＮｂは、ともに安定した微細な炭化物を形成
し、結晶粒を微細化して鋼の強度および靭延性を向上さ
せる元素で、その効果を得るためには０．０５％以上含
有する必要があるが、０．５％を超えて含有すると鋼の
冷間加工性を低下するばかりでなく、靭延性を低下する
ので、その含有率を０．０５〜０．５％とする。
０．５％ ＶおよびＮｂは、ともに安定した微細な炭化物を形成
し、結晶粒を微細化して鋼の強度および靭延性を向上さ
せる元素で、その効果を得るためには０．０５％以上含
有する必要があるが、０．５％を超えて含有すると鋼の
冷間加工性を低下するばかりでなく、靭延性を低下する
ので、その含有率を０．０５〜０．５％とする。
【００２０】Ｐｂ：０．４％以下 Ｐｂは、鋼の被削性を向上するために含有させる。鋼中
において単独であるいは硫化物外周に付着するような形
態で存在し、それ自身が被削性を向上する効果を有す
る。しかし、含有率が０．４％を超えると鋼への溶解度
を超え、その大きな比重のために過剰なものは単体とし
て凝集・沈殿して鋼中の欠陥となるので、その含有率を
０．４％以下とする。
において単独であるいは硫化物外周に付着するような形
態で存在し、それ自身が被削性を向上する効果を有す
る。しかし、含有率が０．４％を超えると鋼への溶解度
を超え、その大きな比重のために過剰なものは単体とし
て凝集・沈殿して鋼中の欠陥となるので、その含有率を
０．４％以下とする。
【００２１】Ｂｉ：０．４％以下 Ｂｉは、Ｐｂと類似した性質を有し、鋼の被削性を向上
するために含有させる。しかし、含有率が０．４％を超
えると鋼への溶解度を超え、その大きな比重のために過
剰なものは単体として凝集・沈殿して鋼中の欠陥となる
ので、その含有率を０．４％以下とする。
するために含有させる。しかし、含有率が０．４％を超
えると鋼への溶解度を超え、その大きな比重のために過
剰なものは単体として凝集・沈殿して鋼中の欠陥となる
ので、その含有率を０．４％以下とする。
【００２２】Ｓｅ：０．５％以下 Ｓｅは、鋼の被削性を向上するために含有させる。しか
し、含有率が０．５％を超えると鋼の熱間加工性を低下
して熱間加工時に割れを多発するので、その含有率の上
限を０．５％とする。
し、含有率が０．５％を超えると鋼の熱間加工性を低下
して熱間加工時に割れを多発するので、その含有率の上
限を０．５％とする。
【００２３】Ｔｅ：０．１％以下 Ｔｅは、鋼の被削性を向上するために含有させる。しか
し、含有率が０．１％を超えると鋼の熱間加工性を低下
して割れを多発するので、その含有率の上限を０．１％
とする。
し、含有率が０．１％を超えると鋼の熱間加工性を低下
して割れを多発するので、その含有率の上限を０．１％
とする。
【００２４】つぎに、本発明に用いるマルテンサイト系
ステンレス鋼の硫化物の形態について説明する。一般
に、鋼中に含まれる硫化物の主成分は、ＭｎＳである
が、Ｃａを添加した本発明鋼では、前記ＭｎＳのうちＭ
ｎの一部がＣａによって置換されることになる。このＭ
ｎＳは、Ｍｎの一部がＣａに置換される程度によってそ
の性質が変化する。硫化物中のＣａ含有率が０．１〜１
０％の範囲にある硫化物は、切削加工時に工具を保護す
る膜を形成するが、硫化物中のＣａが硫化物全体の０．
１％未満であると上述の工具保護膜が形成されないた
め、工具寿命改善効果が得られず、また、１０％を超え
ると高融点のＣａＳが過剰に生成して工具保護膜が形成
されないとともに鋼の製造性を劣化させる。
ステンレス鋼の硫化物の形態について説明する。一般
に、鋼中に含まれる硫化物の主成分は、ＭｎＳである
が、Ｃａを添加した本発明鋼では、前記ＭｎＳのうちＭ
ｎの一部がＣａによって置換されることになる。このＭ
ｎＳは、Ｍｎの一部がＣａに置換される程度によってそ
の性質が変化する。硫化物中のＣａ含有率が０．１〜１
０％の範囲にある硫化物は、切削加工時に工具を保護す
る膜を形成するが、硫化物中のＣａが硫化物全体の０．
１％未満であると上述の工具保護膜が形成されないた
め、工具寿命改善効果が得られず、また、１０％を超え
ると高融点のＣａＳが過剰に生成して工具保護膜が形成
されないとともに鋼の製造性を劣化させる。
【００２５】また、円相当径５μｍ以上の硫化物を３．
３ｍｍ2当たり５個以上含有していない場合には、形成
される工具保護膜の生成量が少ないために工具前面を覆
い尽くせず、工具寿命改善効果も少ない。なお、本発明
における「円相当径」とは、断面積と同一の面積を有す
る円を想定した場合における該円の直径のことである。
３ｍｍ2当たり５個以上含有していない場合には、形成
される工具保護膜の生成量が少ないために工具前面を覆
い尽くせず、工具寿命改善効果も少ない。なお、本発明
における「円相当径」とは、断面積と同一の面積を有す
る円を想定した場合における該円の直径のことである。
【００２６】合金鋼の溶製時には、しばしば原料スクラ
ップからＮｉが混入することがある。本発明の被削性と
耐食性に優れた高硬度鋼においては、Ｎｉは、マルテン
サイト相の延性を若干向上させる作用があるが、過剰に
含有されると軟化燒きなましを困難にするので、Ｎｉの
含有率は０．６％以下にするのが好ましい。
ップからＮｉが混入することがある。本発明の被削性と
耐食性に優れた高硬度鋼においては、Ｎｉは、マルテン
サイト相の延性を若干向上させる作用があるが、過剰に
含有されると軟化燒きなましを困難にするので、Ｎｉの
含有率は０．６％以下にするのが好ましい。
【００２７】また、Ｐは、鋼の靭性を低下する元素であ
るので、極力少なくすることが好ましいが、０．０３％
以下であれば耐食性、靭性などに及ぼす影響が少ないの
で含有率の上限を０．０３％とするのが好ましい。
るので、極力少なくすることが好ましいが、０．０３％
以下であれば耐食性、靭性などに及ぼす影響が少ないの
で含有率の上限を０．０３％とするのが好ましい。
【００２８】
【実施例】高周波誘導炉を用いて表１に示す鋼を溶製
し、鋼塊に鋳造し、その後、該鋼塊を熱間鍛造によって
分塊した。これを熱間圧延によって直径２０ｍｍの線材
とした。該線材を８５０℃に３時間加熱し、１５℃／時
の冷却速度で６００℃まで冷却し、その後空冷する球状
化焼なましを施し、さらに冷間引抜きにより直径１８ｍ
ｍの棒鋼とし、８５０℃徐冷の焼なましをほどこして供
試材とし、下記の各試験に供した。
し、鋼塊に鋳造し、その後、該鋼塊を熱間鍛造によって
分塊した。これを熱間圧延によって直径２０ｍｍの線材
とした。該線材を８５０℃に３時間加熱し、１５℃／時
の冷却速度で６００℃まで冷却し、その後空冷する球状
化焼なましを施し、さらに冷間引抜きにより直径１８ｍ
ｍの棒鋼とし、８５０℃徐冷の焼なましをほどこして供
試材とし、下記の各試験に供した。
【００２９】
【表１】
【００３０】硫化物測定：前記供試材の中心軸を含む縦
断面上の３．３ｍｍ2中（顕微鏡１００倍で３０視野程
度に相当）に存在する円相当径５μｍ以上の大きさの硫
化物の数を計測した。その結果を硫化物個数として表１
に示す。なお、前記計測した硫化物から任意に選び出し
た硫化物について成分を分析し、Ｃａが０．１〜１０％
の範囲にあることを確認した。
断面上の３．３ｍｍ2中（顕微鏡１００倍で３０視野程
度に相当）に存在する円相当径５μｍ以上の大きさの硫
化物の数を計測した。その結果を硫化物個数として表１
に示す。なお、前記計測した硫化物から任意に選び出し
た硫化物について成分を分析し、Ｃａが０．１〜１０％
の範囲にあることを確認した。
【００３１】被削性試験：前記供試材を下記の条件で旋
削して工具寿命を測定し比較例６で得られた工具寿命を
１として、それぞれの工具寿命比率を算出して工具寿命
比とし試験材の被削性を評価するための指標とした。 工具：超硬Ｐ１０ 速度：２００ｍ／ｍｉｎ 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切込み：２．０ｍｍ 切削油：無 工具寿命判定基準：横逃げ面平均摩耗＝０．２ｍｍ
削して工具寿命を測定し比較例６で得られた工具寿命を
１として、それぞれの工具寿命比率を算出して工具寿命
比とし試験材の被削性を評価するための指標とした。 工具：超硬Ｐ１０ 速度：２００ｍ／ｍｉｎ 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切込み：２．０ｍｍ 切削油：無 工具寿命判定基準：横逃げ面平均摩耗＝０．２ｍｍ
【００３２】据え込み試験：前記供試材から機械加工に
よって直径６ｍｍ、高さ１２ｍｍの円柱状試験片を作成
し、試験片の軸方向に荷重をかけて据え込み試験を行っ
た。該試験において、真ひずみが１に達したときの荷重
を、試験片の初期断面積で除した商を変形抵抗とした。
また、試験片に初めて割れが認められたときの圧下率を
求めて割れ発生限界圧下率とした。変形抵抗および割れ
発生限界圧下率の値をもって冷間加工性の評価の指標と
した。 硬さ試験：
よって直径６ｍｍ、高さ１２ｍｍの円柱状試験片を作成
し、試験片の軸方向に荷重をかけて据え込み試験を行っ
た。該試験において、真ひずみが１に達したときの荷重
を、試験片の初期断面積で除した商を変形抵抗とした。
また、試験片に初めて割れが認められたときの圧下率を
求めて割れ発生限界圧下率とした。変形抵抗および割れ
発生限界圧下率の値をもって冷間加工性の評価の指標と
した。 硬さ試験：
【００３３】前記供試材から長さ５０ｍｍの試験片素材
を切り出し、１０５０℃で３０分間加熱した後油冷して
焼入れし、その後１５０℃で１時間加熱空冷する焼戻し
を施した。焼入れ焼戻しした試験片素材の長さの中央に
おける横断面について、ロックウエル硬さ計を用い、Ｃ
スケールで硬さを測定した。
を切り出し、１０５０℃で３０分間加熱した後油冷して
焼入れし、その後１５０℃で１時間加熱空冷する焼戻し
を施した。焼入れ焼戻しした試験片素材の長さの中央に
おける横断面について、ロックウエル硬さ計を用い、Ｃ
スケールで硬さを測定した。
【００３４】腐食試験：前記供試材から直径１５ｍｍ、
長さ１０５ｍｍの試験片素材を切り出し、１０５０℃で
３０分間加熱した後油冷して焼入れし、その後１５０℃
で１時間加熱後急冷する焼戻しを施した。焼入れ焼戻し
した試験片素材の全面を研磨して腐食試験片とした。該
腐食試験片に対し、湿潤状態（温度５０℃、相対湿度９
８％、保持時間４時間）と乾燥状態（温度７０℃、保持
時間２時間）とを交互に４回繰り返した後、目視により
点食の有無を調べた。点食の有無をもって耐食性の評価
の指標とした。
長さ１０５ｍｍの試験片素材を切り出し、１０５０℃で
３０分間加熱した後油冷して焼入れし、その後１５０℃
で１時間加熱後急冷する焼戻しを施した。焼入れ焼戻し
した試験片素材の全面を研磨して腐食試験片とした。該
腐食試験片に対し、湿潤状態（温度５０℃、相対湿度９
８％、保持時間４時間）と乾燥状態（温度７０℃、保持
時間２時間）とを交互に４回繰り返した後、目視により
点食の有無を調べた。点食の有無をもって耐食性の評価
の指標とした。
【００３５】酸化試験：前記供試材から直径１５ｍｍ、
長さ２０ｍｍの試験片を切り出し、１０５０℃で３０分
間加熱した後油冷して焼入れし、その後１５０℃で１時
間加熱後急冷する焼戻しを施した。焼入れ焼戻しした試
験片素材の全面を研磨して酸化試験片とした。まず、酸
化試験片の重量を測定した後、大気中で５００℃に加熱
し、５０時間保持して冷却後、酸化スケールを除去して
重量を測定し、当初の重量との差を求めた。該重量差
を、当初の酸化試験片の全表面積で除して酸化減量を求
めた。該酸化減量をもって耐酸化性評価の指標とした。
上記各試験の結果を表２に示す。
長さ２０ｍｍの試験片を切り出し、１０５０℃で３０分
間加熱した後油冷して焼入れし、その後１５０℃で１時
間加熱後急冷する焼戻しを施した。焼入れ焼戻しした試
験片素材の全面を研磨して酸化試験片とした。まず、酸
化試験片の重量を測定した後、大気中で５００℃に加熱
し、５０時間保持して冷却後、酸化スケールを除去して
重量を測定し、当初の重量との差を求めた。該重量差
を、当初の酸化試験片の全表面積で除して酸化減量を求
めた。該酸化減量をもって耐酸化性評価の指標とした。
上記各試験の結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２から明らかなように、本発明の実施例
は焼入れ焼戻し状態でいずれもＨＲＣ５８以上の高い硬
さを示す。また、本発明の実施例は比較例１３（ＳＵＪ
２相当鋼）に比べて変形抵抗が小さく、割れ発生圧下率
が高く、耐食性が優れまた酸化減量が大幅に小さくなっ
ており、さらに比較例１４（ＳＵＳ４２０Ｊ２相当鋼）
と比較すると変形抵抗が小さく、比較例１５（ＳＵＳ４
４０Ｃ相当鋼）と比較すると変形抵抗が小さく、割れ発
生圧下率が高く、比較例１６（ＳＵＨ１１）と比較する
と変形抵抗が小さく、割れ発生圧下率が高くなってい
る。さらに、本発明の実施例は比較例に比べて著しく大
きい工具寿命比を示している。これより本発明の実施例
が優れた被削性を備えることが明らかである。
は焼入れ焼戻し状態でいずれもＨＲＣ５８以上の高い硬
さを示す。また、本発明の実施例は比較例１３（ＳＵＪ
２相当鋼）に比べて変形抵抗が小さく、割れ発生圧下率
が高く、耐食性が優れまた酸化減量が大幅に小さくなっ
ており、さらに比較例１４（ＳＵＳ４２０Ｊ２相当鋼）
と比較すると変形抵抗が小さく、比較例１５（ＳＵＳ４
４０Ｃ相当鋼）と比較すると変形抵抗が小さく、割れ発
生圧下率が高く、比較例１６（ＳＵＨ１１）と比較する
と変形抵抗が小さく、割れ発生圧下率が高くなってい
る。さらに、本発明の実施例は比較例に比べて著しく大
きい工具寿命比を示している。これより本発明の実施例
が優れた被削性を備えることが明らかである。
【００３８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の被削性
と耐食性に優れた高硬度鋼は、上記構成としたことによ
り、冷間加工性、被削性に優れるうえ、焼入れ焼戻しに
よって高い硬さを備えるとともに耐食性、耐酸化性もよ
いという優れた特性を有する。
と耐食性に優れた高硬度鋼は、上記構成としたことによ
り、冷間加工性、被削性に優れるうえ、焼入れ焼戻しに
よって高い硬さを備えるとともに耐食性、耐酸化性もよ
いという優れた特性を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/60 Ｃ２２Ｃ 38/60
Claims (4)
- 【請求項１】 質量％で（以下同じ）、 Ｃ ：０．３５〜０．６５％、 Ｓｉ：０．２５％以下、 Ｍｎ：０．２５％以下、 Ｓ ：０．００５〜０．２％、 Ｃｒ：４．０〜１１．０％、 Ａｌ：０．００１〜０．１％、 Ｃａ：０．０００５〜０．０２％、 Ｏ ：０．０００５〜０．０１％、 Ｎ ：０．００２〜０．２％ を含有し、残部が実質的にＦｅからなり、かつ、０．１
〜１０％のＣａを含有する円相当径５μｍ以上の硫化物
を３．３ｍｍ2当たり５個以上含有したことを特徴とす
る被削性と耐食性に優れた高硬度鋼。 - 【請求項２】 上記化学成分に、さらに、 Ｍｏ：０．２〜１．０％ を含有することを特徴とする請求項１記載の被削性と耐
食性に優れた高硬度鋼。 - 【請求項３】 上記化学成分に、さらに、 Ｖ ：０．０５〜０．５％、 Ｎｂ：０．０５〜０．５％ のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする
請求項１または２のいずれか一項記載の被削性と耐食性
に優れた高硬度鋼。 - 【請求項４】 上記化学成分に、さらに、 Ｐｂ：０．４％以下、 Ｂｉ：０．４％以下、 Ｓｅ：０．５％以下、 Ｔｅ：０．１％以下 のいずれか１種または２種以上を含有することを特徴と
する請求項１〜３のいずれか一項記載の被削性と耐食性
に優れた高硬度鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8591599A JP2000282183A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 被削性と耐食性に優れた高硬度鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8591599A JP2000282183A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 被削性と耐食性に優れた高硬度鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282183A true JP2000282183A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13872112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8591599A Pending JP2000282183A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 被削性と耐食性に優れた高硬度鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000282183A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018053271A (ja) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 転動疲労寿命特性に優れたマルテンサイト系快削ステンレス鋼 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP8591599A patent/JP2000282183A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018053271A (ja) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 転動疲労寿命特性に優れたマルテンサイト系快削ステンレス鋼 |
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