JP4540313B2 - Pb-free free-cutting steel bar with improved tool life - Google Patents
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Description
本発明はＰｂフリー快削鋼（硫黄系快削鋼）に関するものであり、より詳細には工具寿命が特に改善された鋼に関するものである。 The present invention relates to Pb-free free-cutting steel (sulfur-based free-cutting steel), and more particularly to steel with particularly improved tool life.
従来から、各種鋼材の被削性（切り屑処理性など）を改善する手法として、Ｐｂを添加することが一般的に行われている。Ｐｂの添加によって、鋼材の機械的性質を損なうことなく、該鋼材の切り屑処理性や仕上げ面粗さを改善し得ると共に、鋼材を処理する工具の寿命向上も可能である。しかしながら、Ｐｂは人体に有害であることから、近年、Ｐｂを添加することなくＰｂ添加鋼（Ｐｂ快削鋼）並みの被削性が達成された鋼材の開発が求められている。 Conventionally, Pb is generally added as a technique for improving the machinability (such as chip disposal) of various steel materials. By adding Pb, it is possible to improve the chip disposability and finished surface roughness of the steel material without impairing the mechanical properties of the steel material, and it is possible to improve the life of a tool for processing the steel material. However, since Pb is harmful to the human body, in recent years, there has been a demand for the development of a steel material that achieves machinability equivalent to Pb-added steel (Pb free-cutting steel) without adding Pb.
すなわちＰｂ快削鋼ではＰｂによって切屑処理性を確保していたが、かかるＰｂを使用しなくても切屑処理性を確保するために種々の検討がなされており、例えばＭｎＳを鋼中に分散させた硫黄快削鋼が代表的なものとして知られている。この硫黄快削鋼では、マトリクスの硬さを調節し、かつアスペクト比の大きなＭｎＳを利用することによって切屑処理性を向上させている。しかしかかる硫黄快削鋼では、ＭｎＳが圧延方向に伸びており、機械的強度などに異方性があることが指摘されている。硫黄系快削鋼は、機械的強度の異方性を改善する観点、また工具寿命をさらに向上させる観点などから種々の検討が加えられており、特に硫化物系介在物を球状化する技術が種々報告されている（特許文献１〜３など）。 That is, in Pb free-cutting steel, chip disposal was ensured by Pb, but various studies have been made to ensure chip disposal even without using such Pb. For example, MnS is dispersed in steel. Sulfur free-cutting steel is known as a typical one. In this sulfur free-cutting steel, chip treatability is improved by adjusting the hardness of the matrix and using MnS having a large aspect ratio. However, in such sulfur free-cutting steel, it has been pointed out that MnS extends in the rolling direction and the mechanical strength and the like are anisotropic. Sulfur-based free-cutting steel has been studied in various ways from the viewpoint of improving the anisotropy of mechanical strength and from the viewpoint of further improving the tool life, and in particular, a technology for spheroidizing sulfide inclusions has been developed. Various reports have been made (Patent Documents 1 to 3, etc.).
例えば、特許文献１には、鋼中Ｏ2を４０〜６０ｐｐｍに低減した上でＭｇ、Ｂａ、ＣａなどをＳ、Ｓｅ、Ｔｅなどと併用添加すると、鋼中に形成される球状の快削性介在物が細かく分散し、異方性が改善されると共に工具寿命が向上することが記載されている。なお前記Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａの添加法については、特別な工夫はなされていない。また実際には、ＭｇとＢａの複合添加、及びＣａとＢａの複合添加のみであり、ＭｇとＣａを複合添加した例はない。さらには工具寿命の点でもさらなる改善が求められる。 For example, in Patent Document 1, when O 2 in steel is reduced to 40 to 60 ppm and Mg, Ba, Ca, etc. are added in combination with S, Se, Te, etc., spherical free-cutting properties formed in steel. It is described that inclusions are finely dispersed, anisotropy is improved, and tool life is improved. In addition, about the addition method of said Mg, Ba, and Ca, the special device is not made | formed. Actually, only the combined addition of Mg and Ba and the combined addition of Ca and Ba are present, and there is no example of adding the composite addition of Mg and Ca. Furthermore, further improvement is demanded in terms of tool life.
特許文献２には、溶鋼中の酸素量を５〜１５ｐｐｍとして鋼質に悪影響をおよぼす酸化物系介在物を著しく少なくし、該酸化物系介在物を微細化することによって、後から大量に析出する硫化物系介在物中に核として取り込まれるようにしている。このようにすると硫化物系介在物の異方性が改善され、鋼の機械的性質が向上するとしている。なおこの文献では、Ｍｇは使用されていない。またＣａを添加する場合に、まずＣａを添加した後でスラグを改質するためのさらなるＣａ添加は行われていない。さらには工具寿命の点でもさらなる改善が求められる。 In Patent Document 2, the amount of oxygen in molten steel is 5 to 15 ppm, and oxide inclusions that adversely affect the steel quality are remarkably reduced. Incorporated as nuclei in sulfide inclusions. In this way, the anisotropy of sulfide inclusions is improved, and the mechanical properties of the steel are improved. In this document, Mg is not used. Moreover, when adding Ca, after adding Ca first, the further Ca addition for modifying slag is not performed. Furthermore, further improvement is demanded in terms of tool life.
特許文献３は、Ａｌ2Ｏ3がクラスター状になって粗大化することを回避した発明であり、Ａｌを添加する前にＭｇやＣａを複数回添加することによってクラスター化していないＭｇＯを核としてＣａやＭｎＳを析出させている。そして硫化物系介在物の粗大化を防止すると共に略球状化させ、鋼の切屑処理性と横目靭性とを高めている。しかしこの方法では、ＭｇやＣａの添加後にＡｌを添加して脱酸する必要がある。また溶鋼を脱酸することについては記載されているが、溶鋼中のフリー酸素濃度は厳密に制御されていない。 Patent Document 3 is an invention that avoids Al 2 O 3 from becoming clustered and coarsening, and using MgO that is not clustered by adding Mg or Ca multiple times before adding Al. Ca and MnS are precipitated. And the coarseness of a sulfide type inclusion is prevented, and it is made into a substantially spherical shape, and the chip disposal property and the horizontal toughness of steel are improved. However, in this method, it is necessary to add and deoxidize Al after adding Mg or Ca. Moreover, although it describes about deoxidizing molten steel, the free oxygen concentration in molten steel is not strictly controlled.
また逆に硫化物系介在物を球状化することを否定する文献もある。例えば特許文献４では、硫化物系介在物を球状化すると、切屑分断の起点となる応力集中源を減らしてしまい、切屑処理性に関してはその効果が発揮されないと指摘している。そしてこの特許文献４では、硫化物中の平均酸素含有量を１０％以下となるようにして硫化物の延性を高めることを推奨している。また脱酸のためには、鋳造直前にＣａ、Ｍｇ等を添加して脱酸を行うことを提案している。なおこの特許文献では、前記Ｃａ、Ｍｇは多く歩留まらせる必要はなく、鋼中に微量歩留まればよいとしており、ＣａやＭｇを添加した後でスラグを改質する為のさらなるＭｇ・Ｃａ添加は行われていない。また溶鋼中のフリー酸素濃度は厳密に制御されていない。 On the other hand, there is also a document that denies spheroidizing sulfide inclusions. For example, in Patent Document 4, it is pointed out that when sulfide inclusions are spheroidized, the stress concentration source that is the starting point of chip separation is reduced, and the effect is not exerted with respect to chip disposal. In Patent Document 4, it is recommended to increase the ductility of the sulfide so that the average oxygen content in the sulfide is 10% or less. For deoxidation, it has been proposed to perform deoxidation by adding Ca, Mg or the like immediately before casting. In this patent document, it is not necessary to make a large amount of Ca and Mg, but only a small amount of yield is required in the steel. Further addition of Mg and Ca to modify slag after addition of Ca and Mg Is not done. Moreover, the free oxygen concentration in molten steel is not strictly controlled.
さらに酸化物系介在物に着目した発明もある。すなわち特許文献５は、酸化物系介在物（Ａｌ2Ｏ3など）は転動疲労寿命に悪影響を及ぼすことに着目した発明であり、この酸化物系介在物を極力微細分散させることによって、応力集中を回避する発明である。具体的には、全Ｏ含有量に応じてＭｇを適正量添加することによって酸化物組成をＡｌ2Ｏ3からＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3あるいはＭｇＯに変換することにより、酸化物の凝集合体を防止し、微細分散を図っている。なおこの文献ではＣａを使用していない。
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、工具寿命をさらに高めることができるＰｂフリー快削鋼、又は工具寿命に悪影響を与えることなく切屑処理性をさらに高めることのできるＰｂフリー快削鋼を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the circumstances as described above, and the purpose thereof is Pb-free free-cutting steel that can further increase the tool life, or chip disposal without adversely affecting the tool life. The object is to provide a Pb-free free-cutting steel that can be further increased.
Ｐｂフリー快削鋼において工具寿命を高めるためには、ＭｇやＣａを添加することが考えられる。しかしＭｇやＣａを添加しただけではその効果は十分ではなく、さらなる改善が求められた。本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、溶鋼中のフリー酸素濃度を厳密に制御すると共に、ＭｇやＣａの添加方法を工夫してスラグの成分調整を行うことによって硫化物系介在物の組成、形態、及び量を適切に制御すれば、工具寿命をさらに高めることができ、又は工具寿命に悪影響を与えることなく切屑処理性をさらに高めることができることを見出し、本発明を完成した。 In order to increase the tool life in Pb-free free cutting steel, it is conceivable to add Mg or Ca. However, the addition of Mg and Ca is not sufficient, and further improvement has been demanded. As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors strictly control the free oxygen concentration in molten steel and devise a method for adding Mg and Ca to adjust the slag components. By appropriately controlling the composition, form, and amount of sulfide inclusions, it is found that the tool life can be further increased, or the chip disposability can be further increased without adversely affecting the tool life, The present invention has been completed.
すなわち、本発明に係る工具寿命に優れたＰｂフリー快削鋼は、Ｃ：０．１〜０．７％（質量％の意；以下、同じ）、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００２〜０．０２％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１％を含有しており、
面積が２０μｍ2以上であってＭｇ及びＣａを合計で３質量％以上含有する硫化物系介在物の個数が１００ｍｍ2当たり２００個以上である点に要旨を有するものである。このＰｂフリー快削鋼はさらに、長径が５μｍ以上、アスペクト比が６．０以上である硫化物系介在物が、全硫化物系介在物に対して２０％以上（個数比）となっていてもよく、この場合は切屑処理性を高めることができる。本発明のＰｂフリー快削鋼は、さらにＡｌ：０．００１〜０．１％、Ｔｉ：０．００１〜０．３％、Ｖ：０．００３〜０．３％、Ｎ：０．００１〜０．０３％、Ｃｕ：０．３％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｃｒ：１．５％以下（０％を含まない）、Ｍｏ：１％以下（０％を含まない）などを含有していてもよく、残部はＦｅ及び不可避不純物であってもよい。
That is, Pb-free free-cutting steel excellent in tool life according to the present invention is C: 0.1 to 0.7% (meaning mass%; hereinafter the same), Si: 0.01 to 2.5%, Mn: 0.1 to 3%, S: 0.01 to 0.2%, Ca: 0.0002 to 0.02%, Mg: 0.0002 to 0.01%,
The gist is that the number of sulfide inclusions having an area of 20 μm 2 or more and containing 3% by mass or more of Mg and Ca in total is 200 or more per 100 mm 2 . In this Pb-free free-cutting steel, sulfide inclusions having a major axis of 5 μm or more and an aspect ratio of 6.0 or more are 20% or more (number ratio) with respect to the total sulfide inclusions. In this case, the chip disposal can be improved. The Pb-free free-cutting steel of the present invention further includes Al: 0.001-0.1%, Ti: 0.001-0.3%, V: 0.003-0.3%, N: 0.001- 0.03%, Cu: 0.3% or less (not including 0%), Ni: 1.5% or less (not including 0%), Cr: 1.5% or less (not including 0%), Mo: 1% or less (not including 0%) may be contained, and the balance may be Fe and inevitable impurities.
なお本明細書では、本発明について「硫化物系介在物」と称する場合、単独で存在する硫化物の他、酸化物と硫化物とからなる介在物（例えば、酸化物が硫化物で完全に包み込まれている介在物、酸化物の一部が硫化物で覆われている介在物など）も含む意味で使用し、特にそのことを明確にしたい場合には「全硫化物系介在物」と表現する。従って（全）硫化物系介在物中のＭｇ量及びＣａ量とは、単独で存在する硫化物系介在物については該介在物中の硫化物に含まれるＭｇ量及びＣａ量を意味し、酸化物と硫化物とからなる介在物については、該介在物中の硫化物に含まれるＭｇ量及びＣａ量、及び該介在物中の酸化物に含まれるＭｇ量及びＣａ量の合計を意味する。 In the present specification, when the present invention is referred to as “sulfide inclusions”, in addition to sulfides existing alone, inclusions composed of oxides and sulfides (for example, oxides are completely sulfides) Including inclusions that are encased, inclusions in which part of the oxide is covered with sulfide, etc.), and in particular if you want to clarify this, use the term “all sulfide inclusions”. Express. Therefore, the amount of Mg and Ca in (total) sulfide inclusions means the amount of Mg and Ca contained in sulfides in the inclusions for sulfide inclusions existing alone, and oxidation For inclusions composed of inclusions and sulfides, it means the total amount of Mg and Ca contained in the sulfides in the inclusions, and the amount of Mg and Ca contained in the oxides in the inclusions.
本発明によれば、特定の成分系において硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定量以上含有しているため、Ｐｂフリー快削鋼の工具寿命をさらに高めることができる。また硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプを所定量以上とすると、工具寿命に悪影響を与えることなく切屑処理性をさらに高めることができる。 According to the present invention, since the specific component system contains a predetermined amount or more of the sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type, the tool life of the Pb-free free-cutting steel can be further increased. Further, when the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type is set to a predetermined amount or more, chip disposal can be further improved without adversely affecting the tool life.
硫化物系介在物はＰｂフリー快削鋼の切屑処理性を高める上で重要であるが、本発明では硫化物系介在物の組成、形態、及び量を厳密に制御することによって工具寿命をも高めている。すなわち本発明では、面積が２０μｍ2以上であり、かつＭｇ及びＣａを合計で３質量％以上含有する硫化物系介在物（以下、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプと称する場合がある）を１００ｍｍ2当たり２００個以上、好ましくは２３０個以上、さらに好ましくは２５０個以上とする必要がある。この硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを多くするほど、工具寿命を延ばすことができる。なお硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプの数の上限は特に限定されないが、通常、１０００個以下（例えば５００個以下）程度である。 Sulfide inclusions are important for improving the chip disposability of Pb-free free-cutting steel, but in the present invention, the tool life can be reduced by strictly controlling the composition, form, and amount of sulfide inclusions. It is increasing. That is, in the present invention, the sulfide inclusions (hereinafter referred to as sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type) having an area of 20 μm 2 or more and containing 3% by mass or more of Mg and Ca in total are sometimes used. ) Must be 200 or more per 100 mm 2 , preferably 230 or more, more preferably 250 or more. As the sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type increases, the tool life can be extended. The upper limit of the number of sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter types is not particularly limited, but is usually about 1000 or less (for example, 500 or less).
なお硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定量以上とするためには、以下のようにして製鋼する必要がある。第１には鋳造直前の溶鋼の段階で、鋼中のフリー酸素濃度を厳密に制御する必要がある。すなわちフリー酸素濃度が低すぎると、酸化物がＭｇＯ単独タイプ又はＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3複合タイプとなり、この酸化物を核としてＭｎＳが析出するために硫化物系介在物中のＣａ量が不足するため、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプが不足する。これに対して、フリー酸素濃度を増やすと酸化物がＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合タイプ（ＣａＯ：３０〜６０質量％、ＭｇＯ：２〜３０質量％、ＳｉＯ2：３０〜６８質量％、Ａｌ2Ｏ3：０〜２０質量％）と、ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3の共存系となり、総合的にみれば酸化物中のＣａ量が増大してこの酸化物を核としてＭｎＳが析出するため、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを増やすことができる。一方、フリー酸素濃度が高すぎると、酸化物がＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合タイプの単独系となるが、この場合には酸化物の個数自体が却って減少する。そのため該酸化物を核として生成する硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプの個数も減少してしまう。溶鋼中のフリー酸素濃度は、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプの設定個数に応じて適宜設定できるが、例えば２〜８ｐｐｍ（質量基準）程度である。 In order to make the sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type a predetermined amount or more, it is necessary to make steel as follows. First, it is necessary to strictly control the free oxygen concentration in the steel at the stage of the molten steel immediately before casting. That is, if the free oxygen concentration is too low, the oxide becomes a MgO single type or a MgO—Al 2 O 3 composite type, and MnS precipitates with this oxide as a nucleus, so the amount of Ca in the sulfide inclusion is insufficient. Therefore, the sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type is insufficient. On the other hand, when the free oxygen concentration is increased, the oxide becomes a CaO—MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 composite type (CaO: 30 to 60% by mass, MgO: 2 to 30% by mass, SiO 2 : 30 to 68). Mass%, Al 2 O 3 : 0 to 20 mass%) and MgO—Al 2 O 3 coexisting system. Overall, the amount of Ca in the oxide increases, and MnS is formed using this oxide as a nucleus. Since it precipitates, the large-diameter type containing sulfide 1-Mg · Ca can be increased. On the other hand, if the free oxygen concentration is too high, the oxide becomes a single CaO—MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 composite type. In this case, however, the number of oxides itself decreases. Therefore, the number of large-diameter types containing sulfide 1-Mg · Ca generated using the oxide as a nucleus also decreases. Although the free oxygen concentration in molten steel can be suitably set according to the set number of sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter types, it is, for example, about 2 to 8 ppm (mass basis).
第２には、Ｍｇ及びＣａを取鍋にワイヤー供給する通常のＭｇ・Ｃａ添加に加えて、取鍋処理の後半にもＭｇ及びＣａを加えてスラグの成分調整を行う必要がある。このことによってＭｇ及びＣａの歩留まり不足を解消でき、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプの数を増大できる。なおスラグ成分は、ＣａＯ：３０〜４０質量％、ＣａＦ2：１０〜１８質量％、ＳｉＯ2：２０〜２８質量％、Ａｌ2Ｏ3：５質量％以下、ＭｇＯ：１０〜２５質量％、Ｔ．Ｆｅ：１質量％以下、ＭｎＯ：２質量％以下とする。 Secondly, in addition to the usual addition of Mg and Ca for supplying Mg and Ca to the ladle, it is necessary to adjust the slag components by adding Mg and Ca also in the latter half of the ladle treatment. As a result, insufficient yield of Mg and Ca can be solved, and the number of large-diameter types containing sulfide 1-Mg · Ca can be increased. Note slag component, CaO: 30 to 40 wt%, CaF 2: 10 to 18 wt%, SiO 2: 20 to 28 wt%, Al 2 O 3: 5 wt% or less, MgO: 10 to 25 wt%, T . Fe: 1 mass% or less, MnO: 2 mass% or less.
上記のようにして硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定量以上とすることによって工具寿命を延ばすことができるメカニズムは、以下の通りであると推察される。すなわち硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプが少ない場合、酸化物系介在物は、上述したように、ＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合タイプの単独系となるケースと、ＭｇＯ単独、又はＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3複合タイプとなるケースとに大別される。そして前者（ＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合タイプ）のケースでは、ＭｎＳに包まれない酸化物が非常に多くなり、該酸化物が直接工具と接触するために工具寿命を低下させる。また後者（ＭｇＯ単独、又はＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3複合タイプ）のケースでは、酸化物は微細となってＭｎＳに包み込まれやすくなる点で工具寿命向上に寄与するものの、ＭｎＳに包み込まれなかった酸化物が工具寿命に著しい悪影響を与えるため、総合的にみたときにはやはり工具寿命を低下させる。これらに対して硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定量以上とした場合、酸化物はＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合タイプと、ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3の共存系となっており、ＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合タイプの単独系の場合に比べて酸化物が硫化物に包み込まれ易くなっており、工具寿命向上に有利である。さらにはＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3複合タイプは他の酸化物に比べて工具寿命に与える悪影響が少ない為、たとえ僅かにＭｎＳに包み込まれなくても工具寿命に与える弊害を実質的に無視できる。これらのことが総合的に寄与して、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定量以上とした場合には工具寿命を延ばすことができる。 The mechanism that can extend the tool life by setting the sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type to a predetermined amount or more as described above is assumed to be as follows. That is, when the sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type is small, the oxide inclusions are, as described above, a case where the CaO—MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 composite type is a single system, and MgO alone, or classified into a case where the MgO-Al 2 O 3 composite type. In the former case (CaO—MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 composite type), the amount of oxide that is not encapsulated in MnS increases so much that the tool life is reduced because the oxide directly contacts the tool. In the latter case (MgO alone or MgO-Al 2 O 3 composite type), the oxide becomes fine and easily encapsulated in MnS, which contributes to the improvement of the tool life, but is not oxidized in MnS. Since the object has a significant adverse effect on the tool life, the tool life is also lowered when viewed comprehensively. On the other hand, when the sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type is a predetermined amount or more, the oxide is a coexisting system of CaO—MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 and MgO—Al 2 O 3 . As compared with the case of the single system of the CaO—MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 composite type, the oxide is more easily encapsulated in the sulfide, which is advantageous in improving the tool life. Furthermore, the CaO—MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 composite type has less adverse effect on the tool life than other oxides, so even if it is not slightly encased in MnS, it has a substantial effect on the tool life. Can be ignored. These factors contribute comprehensively, and when the sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type is set to a predetermined amount or more, the tool life can be extended.
また本発明では、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプの制御に加えて、長径が５μｍ以上、アスペクト比が６．０以上である硫化物系介在物（以下、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプと称する場合がある）を、全硫化物系介在物に対して２０％以上（個数比）、好ましくは２５％以上（個数比）、さらに好ましくは３０％以上（個数比）としてもよい。硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプは、異方性が大きいため切屑処理性を高めるのに有効である。しかも硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプは、異方性が大きいため、最悪の場合には酸化物系介在物を包み込むことが難しくなり、工具寿命を低下させるものの、本発明では硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定量以上として工具寿命の底上げを行っているため、最悪の場合でも工具寿命が低下する虞はない。さらには硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ細長タイプによる工具寿命低下効果よりも、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプによる工具寿命向上効果の方が勝ることもあり、かかる場合には工具寿命の向上と切屑処理性の向上の両方を達成することもできる。すなわち硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプと、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの両方を所定量以上とすることで、切屑処理性を高めることができ、また最悪の場合でも工具寿命を低下させることはない（工具寿命が向上することもある）。なお硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの割合の上限は、例えば、７０％（個数比）程度、好ましくは６５％（個数比）程度、さらに好ましくは６０％（個数比）程度である。 In the present invention, in addition to the control of the large-diameter type containing sulfide 1-Mg · Ca, a sulfide type inclusion (hereinafter referred to as sulfide 2-Mg · Ca) having a major axis of 5 μm or more and an aspect ratio of 6.0 or more. 20% or more (number ratio), preferably 25% or more (number ratio), more preferably 30% or more (number ratio) with respect to the total sulfide inclusions. Also good. The sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type is effective in enhancing chip disposal because of its large anisotropy. Moreover, since the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type has a large anisotropy, it becomes difficult to enclose oxide inclusions in the worst case, and the tool life is reduced. -Since the tool life is raised by setting the Mg / Ca-containing large-diameter type to a predetermined amount or more, there is no possibility that the tool life will be lowered even in the worst case. Furthermore, the tool life improvement effect by the large diameter type containing sulfide 1-Mg · Ca may be superior to the tool life reduction effect by the sulfide 2-Mg · Ca elongated type. Both improvement and improvement of chip disposal can also be achieved. That is, by making both the sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type and the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type more than a predetermined amount, chip disposal can be improved, and even in the worst case a tool It does not reduce the life (the tool life may be improved). The upper limit of the ratio of the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type is, for example, about 70% (number ratio), preferably about 65% (number ratio), and more preferably about 60% (number ratio).
硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定割合にするための上述の製法を採用すると、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの割合も所定の範囲となることが多いが、積極的に硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの割合を増大させる操作を行ってもよい。例えば介在物中の酸素濃度を減らせば、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの割合を増やすことができる。前記介在物中の酸素濃度は、脱酸剤（Ａｌ，Ｔｉなど）を添加することによって減らすことができる。特にＡｌ及びＴｉを併用すると、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ細長タイプの割合を、例えば４５％以上（特に５０％以上）とすることができる。 When the above-mentioned manufacturing method for making the sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type into a predetermined ratio is adopted, the ratio of the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type is often within a predetermined range, but positively In addition, an operation of increasing the ratio of the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type may be performed. For example, if the oxygen concentration in inclusions is reduced, the ratio of the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type can be increased. The oxygen concentration in the inclusion can be reduced by adding a deoxidizer (Al, Ti, etc.). In particular, when Al and Ti are used in combination, the ratio of the sulfide 2-Mg · Ca elongated type can be, for example, 45% or more (particularly 50% or more).
本発明では、上述したように硫化物系介在物の組成、形態、量などが制御されているのに加えて、鋼成分も所定範囲に制御されている必要がある。Ｐｂフリー快削鋼の被削性（切屑処理性、工具寿命など）を確保するためには、硫化物系介在物の利用のみならず、マトリクスの硬さ調整なども必要だからである。従って本発明の鋼は、Ｃ：０．１〜０．７％（質量％の意；以下、同じ）、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ｃａ：０．０００２〜０．０２％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０１％に調整されている必要がある。以下、成分限定の理由の詳細について説明する。 In the present invention, as described above, in addition to the composition, form, amount, and the like of the sulfide inclusions being controlled, the steel component needs to be controlled within a predetermined range. This is because not only the use of sulfide inclusions but also the adjustment of the hardness of the matrix is necessary to ensure the machinability (chip disposability, tool life, etc.) of the Pb-free free-cutting steel. Therefore, the steel of the present invention has C: 0.1 to 0.7% (meaning mass%; hereinafter the same), Si: 0.01 to 2.5%, Mn: 0.1 to 3%, S: It is necessary to adjust to 0.01 to 0.2%, Ca: 0.0002 to 0.02%, and Mg: 0.0002 to 0.01%. Hereinafter, the details of the reason for component limitation will be described.
Ｃ：０．１〜０．７％
Ｃは最終製品の強度を確保するために必要な元素であるが、過剰になると被削性が低下する。Ｃ量は他の元素との関係も考慮した上で設定されるが、本発明では０．１％以上（好ましくは０．２％以上、さらに好ましくは０．３％以上、特に０．３３％以上）、０．７％以下（好ましくは０．６％以下、さらに好ましくは０．５％以下）とする。
C: 0.1 to 0.7%
C is an element necessary for ensuring the strength of the final product, but if it is excessive, the machinability deteriorates. The amount of C is set in consideration of the relationship with other elements. In the present invention, it is 0.1% or more (preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more, particularly 0.33%). Above), 0.7% or less (preferably 0.6% or less, more preferably 0.5% or less).
Ｓｉ：０．０１〜２．５％
Ｓｉは脱酸剤であって、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの割合を増大させるのに有用であり、また固溶強化によって最終製品の強度を高めるのにも有用であるが、過剰になると被削性が低下する。Ｓｉ量も他の元素との関係を考慮した上で設定されるが、本発明では０．０１％以上（好ましくは０．０５％以上、さらに好ましくは０．１％以上）、２．５％以下（好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．５％以下）とする。
Si: 0.01 to 2.5%
Si is a deoxidizer and is useful for increasing the proportion of sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type. It is also useful for increasing the strength of the final product by solid solution strengthening. If it becomes, machinability will fall. The amount of Si is also set in consideration of the relationship with other elements, but in the present invention, 0.01% or more (preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more), 2.5% Or less (preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less).
Ｍｎ：０．１〜３％
Ｍｎは硫化物系介在物を形成し、Ｐｂフリー快削鋼において被削性を高めるために不可欠な元素であり、また鋼材の焼入性を高めて強度向上にも寄与するが、過剰になると被削性が低下する。Ｍｎ量は０．１％以上（好ましくは０．３％以上、さらに好ましくは０．５％以上、特に０．７％以上）、３％以下（好ましくは２％以下、さらに好ましくは１．５％以下）である。
Mn: 0.1 to 3%
Mn forms sulfide inclusions and is an indispensable element for improving the machinability in Pb-free free-cutting steel, and also contributes to improving the strength by increasing the hardenability of the steel material. Machinability decreases. Mn content is 0.1% or more (preferably 0.3% or more, more preferably 0.5% or more, particularly 0.7% or more), 3% or less (preferably 2% or less, more preferably 1.5% or more). % Or less).
Ｓ：０．０１〜０．２％
ＳもＰｂフリー快削鋼の被削性を高めるのに不可欠な元素であるが、過剰になると加工性を低下させる。Ｓ量は０．０１％以上（好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上）、０．２％以下（好ましくは０．１％以下、さらに好ましくは０．０８％以下）である。
S: 0.01 to 0.2%
S is also an essential element for improving the machinability of Pb-free free-cutting steel, but when it is excessive, workability is lowered. S amount is 0.01% or more (preferably 0.02% or more, more preferably 0.03% or more), 0.2% or less (preferably 0.1% or less, more preferably 0.08% or less). It is.
Ｃａ：０．０００２〜０．０２％
Ｃａは硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプや硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプを形成する為に必須となる元素であり、歩留まりが悪く過剰にすることが困難な元素である。Ｃａ量は、０．０００２％以上（好ましくは０．０００３％以上、さらに好ましくは０．０００５％以上）、０．０２％以下（好ましくは０．０１％以下、さらに好ましくは０．００５％以下、特に０．００３％以下）である。
Ca: 0.0002 to 0.02%
Ca is an essential element for forming a sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type and a sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type, and is an element that has a poor yield and is difficult to be excessive. Ca content is 0.0002% or more (preferably 0.0003% or more, more preferably 0.0005% or more), 0.02% or less (preferably 0.01% or less, more preferably 0.005% or less) , Especially 0.003% or less).
Ｍｇ：０．０００２〜０．０１％
Ｍｇも硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプや硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプを形成する為に必須となる元素であり、歩留まりが悪く過剰にすることが困難な元素である。Ｍｇ量は、０．０００２％以上（好ましくは０．０００３％以上、さらに好ましくは０．０００５％以上）、０．０１％以下（好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００３％以下）である。
Mg: 0.0002 to 0.01%
Mg is an essential element for forming a sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type and a sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type, and is an element that has a poor yield and is difficult to be excessive. Mg amount is 0.0002% or more (preferably 0.0003% or more, more preferably 0.0005% or more), 0.01% or less (preferably 0.005% or less, more preferably 0.003% or less) ).
なお硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプや硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプを所定量以上とする観点から、ＣａとＭｇの合計量は、通常、０．０００５％以上、好ましくは０．００１％以上、さらに好ましくは０．００２％以上となっている。ＣａとＭｇの合計量の上限は特に限定されないが、通常、０．０３％以下、好ましくは０．０１％以下、さらに好ましくは０．００７％以下程度である。 The total amount of Ca and Mg is usually 0.0005% or more, preferably from the viewpoint of making the sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type or sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type a predetermined amount or more. It is 0.001% or more, more preferably 0.002% or more. The upper limit of the total amount of Ca and Mg is not particularly limited, but is usually 0.03% or less, preferably 0.01% or less, and more preferably about 0.007% or less.
本発明の鋼は脱酸元素（Ｔｉ、Ａｌなど）を含有していてもよい。これら元素を脱酸剤として使用すると、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプを増大させることができる。Ｔｉ及びＡｌは単独で添加してもよく、組み合わせて添加してもよいが、通常Ａｌを添加し、さらに硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプを増大させたい場合にＴｉを追加することが多い。Ａｌ量は、例えば０．００１％以上（好ましくは０．００５％以上、さらに好ましくは０．０１％以上）、０．１％以下（好ましくは０．０６％以下、さらに好ましくは０．０４％以下）程度である。Ａｌの上限を設定したのは、Ａｌ2Ｏ3が過剰となって被削性を低下させる虞があるためである。一方、Ｔｉ量は、例えば０．００１％以上（好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０２％以上）、０．３％以下（好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１％以下）である。 The steel of the present invention may contain deoxidizing elements (Ti, Al, etc.). When these elements are used as a deoxidizing agent, the elongated type containing sulfide 2-Mg · Ca can be increased. Ti and Al may be added singly or in combination. Usually, when adding Al, and further increasing the elongated type containing sulfide 2-Mg · Ca, Ti may be added. Many. The amount of Al is, for example, 0.001% or more (preferably 0.005% or more, more preferably 0.01% or more), 0.1% or less (preferably 0.06% or less, more preferably 0.04%). The following) degree. The upper limit of Al is set because there is a possibility that Al 2 O 3 becomes excessive and machinability is lowered. On the other hand, the Ti amount is, for example, 0.001% or more (preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more), 0.3% or less (preferably 0.2% or less, more preferably 0.00% or more). 1% or less).
また本発明の鋼は、Ｖを含有していてもよい。Ｖ（及び前述のＴｉ、Ａｌ）は窒化物を形成してオーステナイト結晶粒を微細化し、鋼製品の靭性や疲労寿命を高めるのに有効である。Ｖ量は、例えば、０．０３％以上（好ましくは０．０５％以上、さらに好ましくは０．０８％以上）、０．３％以下（好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１５％以下）程度である。 Moreover, the steel of the present invention may contain V. V (and Ti and Al described above) is effective for forming nitrides and refining austenite crystal grains and increasing the toughness and fatigue life of steel products. The amount of V is, for example, 0.03% or more (preferably 0.05% or more, more preferably 0.08% or more), 0.3% or less (preferably 0.2% or less, more preferably 0.15). % Or less).
オーステナイト結晶粒を微細化するためには、Ｎも所定量以上含有している必要がある。しかしＮが過剰になると逆に靭性を劣化させる。Ｎ量は、例えば、０．００１％以上（好ましくは０．００２％以上、さらに好ましくは０．００３％以上）、０．０３％以下（好ましくは０．０２％以下、さらに好ましくは０．０１５％以下）である。 In order to refine the austenite crystal grains, N must be contained in a predetermined amount or more. However, when N is excessive, the toughness is deteriorated. The amount of N is, for example, 0.001% or more (preferably 0.002% or more, more preferably 0.003% or more), 0.03% or less (preferably 0.02% or less, more preferably 0.015). % Or less).
本発明の鋼は、強化元素（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏなど）を含有していてもよい。これらの元素を添加することによって最終製品の強度を向上させることができる。ただし過剰に添加すると被削性を低下させる為、本発明に悪影響を与えない範囲で添加する必要がある。Ｃｕ量は、例えば、０％超（好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０５％以上）、０．３％以下（好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１５％以下）程度の範囲から選択できる。Ｎｉ量は、例えば、０％超（好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０５％以上）、１．５％以下（好ましくは１．０％以下、さらに好ましくは０．８％以下）程度の範囲から選択できる。Ｃｒ量は、例えば、０％超（好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．１％以上）、１．５％以下（好ましくは１．０％以下、さらに好ましくは０．８％以下）程度の範囲から選択できる。Ｍｏ量は、例えば、０％超（好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０５％以上）、１％以下（好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．３％以下）程度の範囲から選択できる。なおＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは、単独で添加してもよく適宜組み合わせて添加してもよい。 The steel of the present invention may contain reinforcing elements (Cu, Ni, Cr, Mo, etc.). By adding these elements, the strength of the final product can be improved. However, if added excessively, the machinability is lowered, so it is necessary to add in a range that does not adversely affect the present invention. The amount of Cu is, for example, more than 0% (preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more), 0.3% or less (preferably 0.2% or less, more preferably 0.15% or less) ) Select from a range of degrees. The amount of Ni is, for example, more than 0% (preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more), 1.5% or less (preferably 1.0% or less, more preferably 0.8% or less) ) Select from a range of degrees. The amount of Cr is, for example, more than 0% (preferably 0.01% or more, more preferably 0.1% or more), 1.5% or less (preferably 1.0% or less, more preferably 0.8% or less) ) Select from a range of degrees. The amount of Mo is, for example, over 0% (preferably 0.01% or more, more preferably 0.05% or more), 1% or less (preferably 0.5% or less, more preferably 0.3% or less). You can choose from a range of Cu, Ni, Cr, and Mo may be added alone or in appropriate combination.
本発明の鋼は、残部はＦｅ及び不可避不純物であってもよい。 The balance of the steel of the present invention may be Fe and inevitable impurities.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.
実験例１
Ｃａ及びＭｇ以外の合金成分を調整した鋼を溶製した後、取鍋にＣａワイヤー及びＭｇワイヤーを供給することによってＣａ及びＭｇを添加した。また取鍋でＲＨ脱ガスを行い、溶鋼中のフリー酸素量を調整した。その後、一部の鋼種については、取鍋における処理の後半でもさらにＭｇ及びＣａを追加してスラグの成分調整を行った。スラグ調整しなかった溶鋼及びスラグ調整した溶鋼のいずれについても、取鍋からタンディッシュに移し、連続鋳造することによって連続鋳造片とし、さらに圧延することによって表１〜２にしめす成分組成の棒鋼（直径８０ｍｍ）を得た。得られた棒鋼の特性を以下のようにして調べた。
Experimental example 1
After melting the steel which adjusted alloy components other than Ca and Mg, Ca and Mg were added by supplying Ca wire and Mg wire to a ladle. Moreover, RH degassing was performed with a ladle to adjust the amount of free oxygen in the molten steel. Then, about some steel types, Mg and Ca were further added and the slag component adjustment was performed also in the latter half of the process in a ladle. About both the molten steel which did not adjust slag, and the molten steel which adjusted slag, it moves to a tundish from a ladle, makes a continuous cast piece by carrying out continuous casting, and further bar-rolls of the ingredient composition shown in Tables 1-2 by rolling ( 80 mm in diameter) was obtained. The characteristics of the obtained steel bar were examined as follows.
［硫化物系介在物］
棒鋼のＤ／４位置（Ｄは棒鋼の直径の意）で圧延方向に平行となる断面を切り出し、研磨した。該断面を、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ；日本電子製「ＪＣＭＡ−７３３」）で分析（加速電圧２０ｋＶ、倍率１００倍、１００視野）することによって硫化物系介在物中のＣａ量及びＭｇ量（合計量）を求めた。
[Sulfide inclusions]
A cross section parallel to the rolling direction was cut out and polished at the D / 4 position of the steel bar (D is the diameter of the steel bar). By analyzing the cross section with an X-ray microanalyzer (EPMA; “JCMA-733” manufactured by JEOL Ltd.) (acceleration voltage 20 kV, magnification 100 ×, 100 fields of view), the amount of Ca and Mg in sulfide inclusions ( Total amount) was determined.
このＥＰＭＡの測定結果に基づき、面積２０μｍ2以上であり、かつＭｇ及びＣａを合計で３質量％以上含有する硫化物系介在物（硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプ）の個数をカウントした。また長径が５μｍ以上、アスペクト比が６．０以上である硫化物系介在物（硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプ）の割合（個数比；全硫化物系介在物を１００％とする）の算出も行った。 Based on the EPMA measurement results, the number of sulfide inclusions (sulfide 1-Mg · Ca containing large diameter type) having an area of 20 μm 2 or more and containing 3% by mass or more of Mg and Ca in total is counted. did. The ratio of sulfide inclusions (sulfide 2-Mg / Ca-containing elongated type) having a major axis of 5 μm or more and an aspect ratio of 6.0 or more (number ratio; total sulfide inclusions are 100%) Was also calculated.
［被削性］
得られた棒鋼に対して下記の条件でドリル切削を行い、ドリルの破損確率３０％となるときの総加工長さを測定した。
工具 ：φ１０ストレートドリル ＳＫＨ５１
切削速度：３０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ
切削油 ：不水溶性
また前記ドリル試験で排出される切屑の質量と個数を調べた。
[Machinability]
The obtained steel bar was subjected to drill cutting under the following conditions, and the total working length when the drill breakage probability was 30% was measured.
Tool: φ10 straight drill SKH51
Cutting speed: 30 m / min
Feeding speed: 0.20mm / rev
Cutting oil: Water-insoluble In addition, the mass and number of chips discharged in the drill test were examined.
結果を表１〜４に示す。 The results are shown in Tables 1-4.
表１〜４から明らかなように、Ｃａ及びＭｇワイヤーを供給しただけでスラグ調整しなかった例（Ｎｏ．１４〜１７、１９〜２４）では、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプの個数が不足し、ドリル寿命が不十分となっている。 As is apparent from Tables 1 to 4, in the examples (Nos. 14 to 17 and 19 to 24) in which only the Ca and Mg wires were supplied and the slag was not adjusted, the sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type was used. The number is insufficient and the drill life is insufficient.
一方、溶鋼中のフリー酸素量を適切に制御し、スラグ調整を行った例（Ｎｏ．１〜１２）では、硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプの個数が適正となっているため、工具寿命に優れている。また硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの個数も適正となっているため、切屑処理性にも優れている。特にＴｉ添加を行って介在物中の酸素量を抑制した例（Ｎｏ．７）では、工具寿命に優れているだけでなく、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの個数が最大となっており、切屑処理性にも極めて優れている。 On the other hand, in the example (No. 1-12) in which the amount of free oxygen in the molten steel was appropriately controlled and slag adjustment was performed, the number of sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter types is appropriate. Excellent tool life. Moreover, since the number of the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type is also appropriate, the chip disposal is excellent. In particular, in the example (No. 7) in which the amount of oxygen in the inclusions is suppressed by adding Ti, not only is the tool life excellent, but the number of sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated types is maximized. In addition, chip disposal is extremely excellent.
なお溶鋼中のフリー酸素量を適切に制御し、かつスラグ調整を行うことによって硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプ及び硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの個数を適切にした場合であっても、成分設計が不適切な場合には、工具寿命が低下している（Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１８）。 When the number of sulfide 1-Mg · Ca-containing large diameter type and sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type is appropriately controlled by appropriately controlling the amount of free oxygen in the molten steel and adjusting the slag. Even when the component design is inappropriate, the tool life is reduced (No. 13, No. 18).
実験例２
Ｃａ及びＭｇ以外の合金成分を調整した鋼を溶製した後、取鍋にＣａワイヤー及びＭｇワイヤーを供給することによってＣａ及びＭｇを添加した。また取鍋でＲＨ脱ガスを行い、溶鋼中のフリー酸素量を調整した。さらに取鍋における処理の後半でもＭｇ及びＣａを追加してスラグの成分調整を行った。その後、溶鋼を取鍋からタンディッシュに移し、連続鋳造することによって連続鋳造片とし、さらに圧延することによって直径８０ｍｍの棒鋼を得た。得られた棒鋼の特性を以下のようにして調べた。
Experimental example 2
After melting the steel which adjusted alloy components other than Ca and Mg, Ca and Mg were added by supplying Ca wire and Mg wire to a ladle. Moreover, RH degassing was performed with a ladle to adjust the amount of free oxygen in the molten steel. Further, Mg and Ca were added in the latter half of the treatment in the ladle to adjust the slag components. Thereafter, the molten steel was transferred from the pan to the tundish, continuously cast into a continuous cast piece, and further rolled to obtain a steel bar having a diameter of 80 mm. The characteristics of the obtained steel bar were examined as follows.
［硫化物系介在物中のＣａ量及びＭｇ量］
実験例１と同様にしてＥＰＭＡ分析を行うことによって硫化物系介在物中のＣａ量及びＭｇ量（合計量）を求めた。
[Ca content and Mg content in sulfide inclusions]
EPMA analysis was performed in the same manner as in Experimental Example 1 to determine the Ca content and Mg content (total amount) in the sulfide inclusions.
結果を表５に示す。 The results are shown in Table 5.
表５から明らかなように、溶鋼中のフリー酸素濃度と硫化物系介在物中のＭｇ量及びＣａ量（合計量）とは密接な関係がある。すなわち硫化物１−Ｍｇ・Ｃａ含有大径タイプを所定量以上とするためには溶鋼中のフリー酸素濃度の制御が重要であることが判る。 As is clear from Table 5, the free oxygen concentration in the molten steel and the Mg content and Ca content (total amount) in the sulfide inclusions are closely related. That is, it can be seen that control of the free oxygen concentration in the molten steel is important in order to make the sulfide 1-Mg · Ca-containing large-diameter type a predetermined amount or more.
実験例３
Ｃａ及びＭｇ以外の合金成分を調整した鋼を溶製した後、取鍋にＣａワイヤー及びＭｇワイヤーを供給することによってＣａ及びＭｇを添加した。また取鍋でＲＨ脱ガスを行い、溶鋼中のフリー酸素量を調整した。さらに取鍋における処理の後半でもＭｇ及びＣａを添加してスラグの成分調整を行った。その後、溶鋼を取鍋からタンディッシュに移し、連続鋳造することによって連続鋳造片とし、さらに圧延することによって直径８０ｍｍの棒鋼を得た。得られた棒鋼の特性を以下のようにして調べた。
Experimental example 3
After melting the steel which adjusted alloy components other than Ca and Mg, Ca and Mg were added by supplying Ca wire and Mg wire to a ladle. Moreover, RH degassing was performed with a ladle to adjust the amount of free oxygen in the molten steel. Furthermore, Mg and Ca were added in the latter half of the treatment in the ladle to adjust the slag components. Thereafter, the molten steel was transferred from the pan to the tundish, continuously cast into a continuous cast piece, and further rolled to obtain a steel bar having a diameter of 80 mm. The characteristics of the obtained steel bar were examined as follows.
［硫化物系介在物中のＣａ量及びＭｇ量］
実験例１と同様にして棒鋼のＤ／４位置をＥＰＭＡ分析し、介在物の形状及び組成を調べた。長径が５μｍ以上の硫化物系介在物について、アスペクト比を算出し、その平均を求めた。
[Ca content and Mg content in sulfide inclusions]
In the same manner as in Experimental Example 1, the D / 4 position of the steel bar was analyzed by EPMA, and the shape and composition of inclusions were examined. For the sulfide inclusions having a major axis of 5 μm or more, the aspect ratio was calculated and the average was obtained.
結果を表６に示す。 The results are shown in Table 6.
表６から明らかなように、Ｔｉ（脱酸剤）量と硫化物系介在物のアスペクト比とは密接な関係がある。従ってＴｉ（脱酸剤）量を制御することによって、硫化物２−Ｍｇ・Ｃａ含有細長タイプの量を制御できることが判る。 As is apparent from Table 6, the amount of Ti (deoxidizer) and the aspect ratio of sulfide inclusions are closely related. Therefore, it can be seen that by controlling the amount of Ti (deoxidizing agent), the amount of the sulfide 2-Mg · Ca-containing elongated type can be controlled.
Claims (5)
Ｓｉ：０．０１〜２．５％、
Ｍｎ：０．１〜３％、
Ｓ ：０．０１〜０．２％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００３％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．００３％、
Ａｌ：０．００１〜０．１％を含有し、
残部はＦｅ及び不可避的不純物である棒鋼であって、
棒鋼のＤ／４位置（Ｄは棒鋼の直径の意；以下、同じ）で圧延方向に平行となる断面において、断面積が２０μｍ2以上であり、かつＭｇ及びＣａを合計で３質量％以上含有する硫化物系介在物の個数が１００ｍｍ2当たり２００個以上であることを特徴とする工具寿命に優れたＰｂフリー快削棒鋼。 C: 0.1 to 0.7% (meaning mass%; hereinafter the same),
Si: 0.01 to 2.5%,
Mn: 0.1 to 3%
S: 0.01 to 0.2%,
Ca: 0.0002 to 0.003%,
Mg: 0.0002 to 0.003%,
Al: 0.001 to 0.1% is contained,
The balance is a bar steel is Fe and unavoidable impurities,
D / 4 position of the bar steel (meaning D are bar steel diameter; hereinafter the same) in a section parallel to the rolling direction, the is not less 20 [mu] m 2 or more cross-sectional area, and 3 wt% of Mg and Ca in total Pb-free free-cutting bar steel number of sulfide inclusions containing and excellent tool life, characterized in that at least 200 per 100 mm 2 or more.
Ｓｉ：０．０１〜２．５％、
Ｍｎ：０．１〜３％、
Ｓ ：０．０１〜０．２％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００３％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．００３％、
Ａｌ：０．００１〜０．１％を含有し、
残部はＦｅ及び不可避的不純物である棒鋼であって、
棒鋼のＤ／４位置で圧延方向に平行となる断面において、断面積が２０μｍ2以上であり、かつＭｇ及びＣａを合計で３質量％以上含有する硫化物系介在物の個数が１００ｍｍ2当たり２００個以上であり、
長径が５μｍ以上、アスペクト比が６．０以上であり、かつＭｇおよびＣａを含有する硫化物系介在物が、全硫化物系介在物に対して２０％以上（個数比）となっていることを特徴とする切屑処理性に優れたＰｂフリー快削棒鋼。 C: 0.1-0.7%
Si: 0.01 to 2.5%,
Mn: 0.1 to 3%
S: 0.01 to 0.2%,
Ca: 0.0002 to 0.003%,
Mg: 0.0002 to 0.003%,
Al: 0.001 to 0.1% is contained,
The balance is a bar steel is Fe and unavoidable impurities,
In the cross section to be parallel with D / 4 position of the bar steel in the rolling direction, is not less 20 [mu] m 2 or more cross-sectional area, and the number is 100 mm 2 per sulfide inclusions containing more than 3 wt% of Mg and Ca in total More than 200,
Major axis 5μm or more state, and are an aspect ratio of 6.0 or more and sulfide inclusions you containing Mg and Ca, taken more than 20% relative to the total sulfide inclusions (number ratio) chip disposability excellent Pb-free free-cutting bar steel, characterized in that there.
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