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JP4788320B2 - Steel material for micro oil lubrication - Google Patents
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Description

本発明は、微量油潤滑加工用鋼材に関する。詳しくは、鋼材の機械加工において微量の潤滑油剤(切削油剤)を供給しながら加工する「微量油潤滑加工」用の鋼材に関する。   The present invention relates to a steel material for trace oil lubrication. More specifically, the present invention relates to a steel material for “trace oil lubrication” which is processed while supplying a small amount of lubricant (cutting fluid) in machining of steel.

これまで切削加工用の鋼材は、多量の潤滑油剤を用いる所謂「湿式切削」あるいは潤滑油剤を全く用いない所謂「ドライ切削」を対象として開発されてきた。   Conventionally, steel materials for cutting have been developed for so-called “wet cutting” using a large amount of lubricant or so-called “dry cutting” using no lubricant.

しかし近年、エネルギー消費が少ないばかりか環境に優しく、しかも、切削加工効率を高めることができるとともに加工精度も維持することができる新しい切削加工法として、微量の潤滑油剤を供給しながら加工する「微量油潤滑加工」(以下、「微量潤滑油切削」ともいう。)技術の検討が活発になっており、例えば、非特許文献1〜非特許文献6に微量油潤滑切削(MQL切削)技術に関する報告がなされている。また、特許文献1及び特許文献2には、微量油潤滑切削に適した加工装置が開示されている。   However, in recent years, as a new cutting method that not only consumes less energy but is also environmentally friendly, and can improve cutting efficiency and maintain machining accuracy, it is possible to process while supplying a small amount of lubricant. The study of “oil lubrication” (hereinafter also referred to as “micro-lubricating oil cutting”) technology has been actively studied. For example, Non-Patent Document 1 to Non-Patent Document 6 report on micro-oil lubrication cutting (MQL cutting) technology. Has been made. Further, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose processing apparatuses suitable for trace oil lubrication cutting.

これらを含む微量油潤滑切削が適用される代表的な加工には、直径10mm以下の細径ドリルを用い、ドリル直径の10倍以上の深さの穴をあける深穴加工がある。従来、こうした深穴加工は、高速度工具鋼(通称「ハイス」)製のツイストドリルあるいは刃先を超硬合金でろう付けしたガンドリルを用いて、潤滑油剤を多量に使用して行っていた。時には多量の潤滑油剤を高圧で塗布して加工することも行われていた。しかしながら、ハイス製のツイストドリルを用いた場合には切削速度を速くすることができず、また、刃先を超硬合金でろう付けしたガンドリルを用いた場合には工具の剛性面から送り量を高くできないなど、いずれの場合も加工能率に限界があった。また、上記の両加工法とも、多量の潤滑油剤を使用するため、その廃棄処理の費用が嵩むものであった。   As a typical process to which micro-oil lubrication cutting including these is applied, there is a deep hole process using a small diameter drill having a diameter of 10 mm or less and making a hole having a depth of 10 times or more the drill diameter. Conventionally, such deep hole machining has been carried out using a twist drill made of high-speed tool steel (commonly known as “Hi-S”) or a gun drill in which the cutting edge is brazed with a cemented carbide and using a large amount of lubricant. Sometimes a large amount of lubricating oil is applied and processed at high pressure. However, when using a high-speed twist drill, the cutting speed cannot be increased, and when using a gun drill brazed with a cemented carbide, the feed rate is increased due to the rigid surface of the tool. In all cases, there was a limit to machining efficiency. Further, both of the above-described processing methods use a large amount of lubricating oil, which increases the cost of disposal.

これに対して、超硬合金製のツイストドリルを用いて微量油潤滑切削すれば、高速切削が可能で送り量も高くすることができる。このため、高能率の切削加工が可能となり、また、潤滑油剤の廃棄処理の問題を解決することもできる。しかしながら、微量油潤滑切削に関しては、従来、工具、油剤、機械及び給油システムについての検討がなされてきたものの、その対象となる被切削材、なかでも鋼材について検討された例はこれまでほとんどない。   On the other hand, if a trace oil lubricated cutting is performed using a cemented carbide twist drill, high-speed cutting is possible and the feed amount can be increased. For this reason, highly efficient cutting can be performed, and the problem of disposal of the lubricant can be solved. However, with respect to micro-oil lubrication cutting, tools, oil agents, machines, and oil supply systems have been conventionally studied. However, there have been few examples of materials to be cut, especially steel materials.

湿式切削、ドライ切削及び微量油潤滑切削においては潤滑油剤の状態に差があることから、切削現象も変化することが予測される。したがって、従来の湿式切削やドライ切削を対象として開発された切削加工用鋼材である所謂「快削鋼」を用いても、微量油潤滑切削の場合には十分な加工性が確保されない可能性がある。   In wet cutting, dry cutting, and trace oil lubricated cutting, it is predicted that the cutting phenomenon will change because of the difference in the state of the lubricant. Therefore, even when using so-called “free-cutting steel”, which is a steel material for cutting developed for conventional wet cutting and dry cutting, there is a possibility that sufficient workability may not be ensured in the case of trace oil lubrication cutting. is there.

例えば、特許文献3には、MnS及び鋼中酸化物の組成や形態を調整し、これらの介在物による工具表面の保護及び潤滑効果によって超硬工具による被削性を高めた「超硬工具切削性に優れた機械構造用の快削鋼」が開示されている。しかしながら、この特許文献3で提案された快削鋼の切削は、「速度:200m/分、送り:0.2mm/回転、深さ:2mm」という条件で行われた従来の「旋削」加工でしかない。   For example, in Patent Document 3, the composition and form of MnS and steel oxide are adjusted, and the tool surface protection and lubrication effect by these inclusions increases the machinability with a carbide tool. “Free-cutting steel for machine structures having excellent properties” is disclosed. However, the cutting of free-cutting steel proposed in Patent Document 3 is a conventional “turning” process performed under the conditions of “speed: 200 m / min, feed: 0.2 mm / rotation, depth: 2 mm”. There is only.

また、特許文献4には、ビスマス(Bi)の存在形態を調整することで切屑処理性を高めた「Bi快削鋼」が開示されている。この特許文献4で提案された技術の基本思想は、BiがPbと同様に低融点介在物であることから、切削加工時の昇温により溶融し、工具面上での潤滑作用を高めることにある。そして、この特許文献4で提案された快削鋼の切削も、「切削速度:150m/min、送り:0.05、0.1、0.2、0.3mm/revの4水準、切込み:0.5、1.0、2.0mmの3水準」という条件で行われた従来の「旋削」加工でしかない。   Further, Patent Document 4 discloses “Bi free-cutting steel” in which chip disposal is improved by adjusting the existence form of bismuth (Bi). The basic idea of the technique proposed in Patent Document 4 is that Bi is a low-melting point inclusion like Pb, so that it melts due to a temperature rise during cutting and enhances the lubricating action on the tool surface. is there. The cutting of free-cutting steel proposed in Patent Document 4 is also “cutting speed: 150 m / min, feed: four levels of 0.05, 0.1, 0.2, 0.3 mm / rev, cutting: It is only the conventional “turning” processing performed under the conditions of “three levels of 0.5, 1.0, and 2.0 mm”.

「MQL切削の技術動向」(稲崎一郎著、トライボロジスト、第47巻第7号(2002年)、519〜525ページ)"Technical trends in MQL cutting" (Ichiro Inasaki, Tribologist, Volume 47, Issue 7 (2002), pages 519-525) 「複合ミスト法による旋削加工の動向」(鈴木康夫著、トライボロジスト、第47巻第7号(2002年)、526〜532ページ)"Turning Trends by Compound Mist Method" (Yasuo Suzuki, Tribologist, Vol. 47, No. 7 (2002), pages 526-532) 「MQL切削用工作機械の動向」(槇山正著、トライボロジスト、第47巻第7号(2002年)、533〜537ページ)"Trends in machine tools for MQL cutting" (Masayama Hata, Tribologist, Vol. 47, No. 7 (2002), 533-537) 「MQL切削油供給システムの動向」(鈴木繁著、トライボロジスト、第47巻第7号(2002年)、538〜543ページ)"Trends in MQL cutting oil supply system" (by Shigeru Suzuki, Tribologist, Vol. 47, No. 7 (2002), pp. 538-543) 「MQL切削工具の動向」(狩野勝吉著、トライボロジスト、第47巻第7号(2002年)、544〜549ページ)"Trends in MQL cutting tools" (Katsuyoshi Kano, Tribologist, Volume 47, Issue 7 (2002), pages 544-549) 「MQL切削用油剤の動向」(須田聡著、トライボロジスト、第47巻第7号(2002年)、550〜556ページ)"Trends in MQL cutting fluids" (Mr. Suda, Tribologist, Vol. 47, No. 7 (2002), 550-556) 特開2002−355735号公報JP 2002-355735 A 特開2002−355736号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-355736 特開2003−55735号公報JP 2003-55735 A 特開2000−265243号公報JP 2000-265243 A

本発明の目的は、微量の潤滑油剤を供給しながら加工する微量油潤滑切削用の鋼材を提供することである。   An object of the present invention is to provide a steel material for trace oil lubrication cutting that is processed while supplying a trace amount of lubricant.

具体的には、1時間当たり200cm3以下の潤滑油剤を使用する微量油潤滑切削条件の下で用いられる切りくず処理性にも優れた鋼材を提供することである。 Specifically, it is to provide a steel material excellent in chip disposal that is used under a trace oil lubrication cutting condition using a lubricating oil agent of 200 cm 3 or less per hour.

前述の特許文献3及び特許文献4で提案された快削鋼だけではなく、従来の湿式切削やドライ切削を対象として開発された快削鋼は、主に鋼中介在物の形態を調整し、加工中における工具面上での潤滑作用を活用したものである。   In addition to the free-cutting steel proposed in Patent Document 3 and Patent Document 4, the free-cutting steel developed for conventional wet cutting and dry cutting mainly adjusts the form of inclusions in the steel, It utilizes the lubrication action on the tool surface during machining.

しかし、微量油潤滑切削は、その名のとおり工具面上での潤滑効果は既にその給油システムや工具等で確保されている。このため、微量油潤滑切削現象は、従来の湿式切削やドライ切削とは全く異なり、介在物に基づく潤滑効果での切削性の向上は期待できない。   However, as the name suggests, the lubrication effect on the tool surface is already ensured by the oil supply system and the tool. For this reason, the trace oil-lubricated cutting phenomenon is completely different from conventional wet cutting and dry cutting, and improvement in machinability due to the lubrication effect based on inclusions cannot be expected.

加えて、微量油潤滑切削用の鋼材は、未だ開発されておらず、更に、湿式切削やドライ切削が対象であるPb快削鋼、S快削鋼、その複合快削鋼、並びに、前述の特許文献3及び特許文献4で提案された快削鋼など従来からの種々の快削鋼を用いて、これまでに微量油潤滑切削性について詳細な検討がなされたことはない。   In addition, steel materials for trace oil lubrication cutting have not been developed yet, and Pb free-cutting steel, S free-cutting steel, its combined free-cutting steel, which is subject to wet cutting and dry cutting, and the aforementioned There has never been a detailed study of trace oil lubrication machinability using various conventional free cutting steels such as the free cutting steels proposed in Patent Document 3 and Patent Document 4.

そこで、本発明者らは、先ず、従来、機械構造用快削鋼として知られている表1に示す化学組成を有する快削鋼を実験室溶解して、微量油潤滑切削、湿式切削及びドライ切削の各場合における工具寿命の比較を行った。   Therefore, the present inventors first lab-dissolved free-cutting steel having a chemical composition shown in Table 1 conventionally known as free-cutting steel for machine structures, and used trace oil lubrication cutting, wet cutting and dry cutting. The tool life in each case of cutting was compared.

Figure 0004788320
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すなわち、表1に示す各鋼の鋼塊を1250℃に加熱し、熱間鍛造を行って1000℃以上で仕上げ、直径60mmの丸棒を作製した。なお、仕上げ後は空冷して非調質鋼材の製造プロセスを模擬した。   That is, the ingot of each steel shown in Table 1 was heated to 1250 ° C., subjected to hot forging, and finished at 1000 ° C. or higher to produce a round bar having a diameter of 60 mm. In addition, after finishing, it air-cooled and simulated the manufacturing process of a non-tempered steel material.

このようにして得た各丸棒の横断面におけるR/2部(R:丸棒の半径)位置の8箇所についてビッカース硬さ(以下、「Hv硬さ」という。)を測定した。なお、試験力は98.07Nで行った。なお、表1には、各丸棒について8箇所測定したHv硬さの平均値を併記した。   The Vickers hardness (hereinafter referred to as “Hv hardness”) was measured at 8 locations at the R / 2 part (R: radius of the round bar) position in the cross section of each round bar thus obtained. The test force was 98.07N. In Table 1, the average value of the Hv hardness measured at 8 locations for each round bar is also shown.

表1から明らかなように、いずれの丸棒もHv硬さで240程度の同等の硬さを有するものである。   As apparent from Table 1, all the round bars have equivalent hardness of about 240 in Hv hardness.

そこで次に、上記の各丸棒を100mmずつの長さに切断したものを試験片とし、直径(D)が6.0mm、全長が180mm、刃長が130mmで先端角が140゜の油穴付き超硬コーティングドリルを用いて、下記の条件で、従来の湿式切削及びドライ切削、並びに新しい切削法である微量油潤滑切削を施して工具寿命を比較した。   Therefore, an oil hole having a diameter (D) of 6.0 mm, a total length of 180 mm, a blade length of 130 mm, and a tip angle of 140 ° is obtained by cutting each round bar into a length of 100 mm. Using a cemented carbide coated drill, tool life was compared by applying conventional wet cutting and dry cutting, and a micro oil lubrication cutting, which is a new cutting method, under the following conditions.

・回転数:5300rpm、
・送り:0.15mm/rev、
・試験片長手方向の加工穴深さ:95mm(約16D)。
なお、各切削法における潤滑条件は下記のとおりである。
・ Rotation speed: 5300 rpm,
-Feed: 0.15 mm / rev,
-Processed hole depth in the longitudinal direction of the test piece: 95 mm (about 16D).
In addition, the lubrication conditions in each cutting method are as follows.

・湿式切削:油量を10L/分とし、20倍に希釈した水溶性エマルジョンによる外部給油、
・ドライ切削:無潤滑、
・微量油潤滑切削:生分解性の高い合成エステルを約1cm3/時でドリル油穴から内部給油。
・ Wet cutting: External oil supply with water-soluble emulsion diluted by a factor of 20 with an oil amount of 10 L / min,
・ Dry cutting: No lubrication,
-Trace oil lubrication: Internally feeds synthetic ester with high biodegradability from the drill oil hole at approximately 1 cm 3 / hour.

なお、上記の条件で300穴穿孔するまでのドリル外周コーナー摩耗量を工具寿命とした。但し、従来の湿式切削及びドライ切削の場合には、300穴穿孔するまでにドリルが折損して穿孔不能となったため、穿孔不能となるまでの穿孔個数を工具寿命とした。また、全ての加工試験においては、事前に直径が6.05mm、深さが12mmの穴をガイド穴として加工した。したがって、先に述べた加工穴深さとしての95mmには、このガイド穴が含まれている。   The amount of wear on the outer periphery of the drill until 300 holes were drilled under the above conditions was defined as the tool life. However, in the case of conventional wet cutting and dry cutting, the drill broke before drilling 300 holes and became impossible to drill. Therefore, the number of drilled holes until drilling became impossible was defined as the tool life. In all processing tests, a hole having a diameter of 6.05 mm and a depth of 12 mm was processed in advance as a guide hole. Therefore, this guide hole is included in 95 mm as the processing hole depth described above.

表2に、上記のようにして測定した工具寿命を示す。   Table 2 shows the tool life measured as described above.

Figure 0004788320
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表2から、従来法である湿式切削及びドライ切削に比べて、微量油潤滑切削が穿孔数において格段に優れていることがわかる。そして、微量油潤滑切削の場合には、従来の切削法、特に、水溶性エマルジョンを用いた湿式切削において有効な快削元素であるPbやSの効果が発揮されていないことから、潤滑油剤の量が少ない微量油潤滑切削が単に従来の切削法の延長線上には無く、全く新しい現象によって切削されていることが示唆される。   From Table 2, it can be seen that the trace oil lubrication cutting is remarkably superior in the number of perforations compared to the conventional wet cutting and dry cutting. In the case of micro oil lubricated cutting, the effect of Pb and S which are effective free cutting elements in conventional cutting methods, particularly wet cutting using a water-soluble emulsion, has not been demonstrated. It is suggested that a small amount of oil-lubricated cutting is not simply an extension of the conventional cutting method but is cut by a completely new phenomenon.

また、微量油潤滑切削の場合には、被切削材の硬さが同等でも工具寿命に差が生じているので、微量油潤滑加工性は、従来の切削法のように単に室温での硬さや強度で整理できるものではない。   In addition, in the case of micro-oil lubrication cutting, there is a difference in tool life even if the hardness of the work material is the same, so micro-oil lubrication workability is simply the hardness at room temperature as in the conventional cutting method. It cannot be organized by strength.

そこで詳細な検討を行った結果、細径の超硬コーティングドリルを用いた深穴加工の場合には、切削抵抗の上昇によるドリルの折損に加えて、切りくずが大きくなって加工中に切りくずを排出し難くなるという所謂「切りくず処理性」の低下が生じ、上記の切削抵抗と切りくず処理性という2つの特性が工具寿命を決定することが明らかになった。   As a result of detailed examination, in the case of deep hole drilling using a thin carbide coating drill, in addition to breakage of the drill due to an increase in cutting resistance, the chip becomes large and chipping occurs during machining. It has become clear that the so-called “chip disposal” that makes it difficult to discharge is caused, and that the above two characteristics of cutting resistance and chip disposal determine the tool life.

上述のことから明らかなように、微量油潤滑切削は従来の切削法とは全く新しい現象に基づくものであり、したがって、微量油潤滑切削用の快削鋼を探索することは極めて重要なことである。   As is clear from the above, micro oil lubrication cutting is based on a completely new phenomenon from the conventional cutting method, and therefore it is extremely important to search for free cutting steel for micro oil lubrication cutting. is there.

そこで次に、本発明者らは、微量油潤滑切削現象に関して更に詳細な研究を重ねた。その結果、微量油潤滑切削性、特に切削抵抗及び切りくず処理性の支配因子について、下記(a)及び(b)の新たな知見を得た。   Then, the present inventors repeated further detailed research on the trace oil lubrication cutting phenomenon. As a result, the following new findings (a) and (b) were obtained for the controlling factors of trace oil lubrication machinability, particularly cutting resistance and chip disposal.

(a)微量油潤滑切削法において、細径ドリルを用いた場合の切削抵抗は概ね硬さと相関があり、硬さの上昇とともに上昇する。しかしながら、強度との関係は、硬さとよい相関関係を示す通常の引張強さではなく、200〜400℃近傍の強度、なかでも引張特性における0.2%耐力との相関が大きい。   (A) In the trace oil lubrication cutting method, the cutting resistance when a small diameter drill is used is generally correlated with the hardness, and increases as the hardness increases. However, the relationship with strength is not a normal tensile strength showing a good correlation with hardness, but has a large correlation with a strength in the vicinity of 200 to 400 ° C., in particular, a 0.2% proof stress in tensile properties.

(b)一方、切りくず処理性は、切りくず形状としての厚さが薄く、また切りくず一片当たりの質量の小さい場合が良好でなる。そして、硬さの上昇とともに切りくずが小さくなって、切りくず処理性が良好となる。   (B) On the other hand, the chip processability is good when the chip shape is thin and the mass per chip is small. And as the hardness increases, the chips become smaller and the chip processability becomes better.

上述の様に微量油潤滑切削の場合には、鋼材の硬さが切削抵抗と切りくず処理性という2つの特性に相反する作用を及ぼす。このため、従来提案された快削鋼を用いても、微量油潤滑切削法には適用し難いこととなる。   As described above, in the case of trace oil lubrication cutting, the hardness of the steel material has an effect that contradicts two characteristics of cutting resistance and chip disposal. For this reason, even if the conventionally proposed free-cutting steel is used, it is difficult to apply it to the trace oil lubrication cutting method.

そこで、本発明者らは、微量油潤滑切削用の鋼材を得るために、更に、微量油潤滑切削性に及ぼす鋼材の材料因子について種々研究を重ねた。その結果、下記(c)〜(j)の知見を得た。   Therefore, in order to obtain a steel material for micro oil-lubricated cutting, the present inventors have further conducted various studies on the material factors of the steel material affecting the micro oil-lubricated cutting property. As a result, the following findings (c) to (j) were obtained.

(c)鋼に添加される合金元素のなかで、燐(P)及び錫(Sn)は切りくず処理性の向上及び切削抵抗の低減に有効である。すなわち、含有量が少ない範囲において、P及びSnは鋼材組織の粒界に偏析するため、他の固溶強化元素や析出強化元素に比べて切りくず生成時の剪断変形域における変形抵抗を軽減する作用を有する。更に、P及びSnの粒界偏析による脆化作用によって切りくずが分断しやすくなるので、切削抵抗の変化に関係なく切りくずが小さくなる。しかしながら、P及びSnの含有量が過剰になると、これらの元素が粒界だけでなく粒内にも存在することになるので、結果として硬さの上昇をきたし、そのために切削抵抗が上昇してしまう。したがって、切りくず処理性の向上と切削抵抗の低減を両立させるためには、P及びSnの含有量を適正化する必要がある。   (C) Among alloy elements added to steel, phosphorus (P) and tin (Sn) are effective in improving chip disposal and reducing cutting resistance. That is, P and Sn are segregated at the grain boundaries of the steel structure in a range where the content is small, so that the deformation resistance in the shear deformation region during chip generation is reduced compared to other solid solution strengthening elements and precipitation strengthening elements. Has an effect. Furthermore, since the chips are easily broken by the embrittlement effect due to the grain boundary segregation of P and Sn, the chips are reduced regardless of the change in cutting resistance. However, if the contents of P and Sn are excessive, these elements are present not only in the grain boundaries but also in the grains, resulting in an increase in hardness, resulting in an increase in cutting resistance. End up. Therefore, in order to achieve both improvement in chip disposal and reduction in cutting resistance, it is necessary to optimize the contents of P and Sn.

(d)チタン(Ti)は、炭化物として析出した場合には強化に寄与し、200℃近傍での強度低下を抑制するので微量油潤滑切削の場合の切削抵抗を高めてしまう。但し、Tiは窒素(N)との親和力が大きく、Ti窒化物はTi炭化物よりも先に形成されるので、固溶Nが低減できる量まではTiを添加してもよい。   (D) Titanium (Ti) contributes to strengthening when precipitated as a carbide, and suppresses a decrease in strength in the vicinity of 200 ° C., and therefore increases cutting resistance in the case of trace oil lubrication cutting. However, since Ti has a large affinity with nitrogen (N) and Ti nitride is formed before Ti carbide, Ti may be added up to an amount that can reduce solid solution N.

(e)バナジウム(V)もTiと同様に炭化物として析出し、200℃近傍での強度低下を抑制するので微量油潤滑切削の場合の切削抵抗を高めてしまう。このため、微量油潤滑切削性用の鋼材とするためには、Vは添加しないことが望ましい。しかしながら、Vは非調質鋼材の強度確保には欠かせない元素である。このため、微量油潤滑切削用の鋼材として非調質鋼材を用いる場合には、Vを添加してもよい。   (E) Vanadium (V) also precipitates as a carbide like Ti, and suppresses a decrease in strength in the vicinity of 200 ° C., thus increasing the cutting resistance in the case of trace oil lubrication cutting. For this reason, it is desirable not to add V in order to obtain a steel material for trace oil lubrication machinability. However, V is an element indispensable for ensuring the strength of the non-tempered steel material. For this reason, when using a non-tempered steel material as a steel material for trace oil lubrication cutting, you may add V.

(f)モリブデン(Mo)は、200℃近傍での強度低下を抑制するので微量油潤滑切削の場合の切削抵抗を高めてしまう。このため、微量油潤滑切削性用の鋼材とするためには、Moは添加しないことが望ましい。   (F) Molybdenum (Mo) increases the cutting resistance in the case of trace oil-lubricated cutting because it suppresses strength reduction near 200 ° C. For this reason, it is desirable not to add Mo in order to obtain a steel material for trace oil lubrication machinability.

(g)銅(Cu)やニッケル(Ni)も200℃近傍での強度低下を抑制して微量油潤滑切削の場合の切削抵抗を高めてしまう。このため、微量油潤滑切削用の鋼材とするためには、Cu及びNiの添加を行わず、溶製時に不純物として混入するレベルに抑えることが望ましい。   (G) Copper (Cu) and nickel (Ni) also suppress a decrease in strength in the vicinity of 200 ° C. and increase cutting resistance in the case of trace oil lubrication cutting. For this reason, in order to make a steel material for trace oil lubrication cutting, it is desirable not to add Cu and Ni, but to suppress the level to be mixed as an impurity during melting.

(h)微量油潤滑切削用の場合には、従来から快削元素として知られている鉛(Pb)やビスマス(Bi)は添加しても切削性改善効果はほとんど認められない。同様に、Ca処理などによって形成させた低融点酸化物も微量油潤滑切削の場合には切削性改善効果をほとんど有しない。また、硫化物の量は切削性改善効果に寄与するものの、硫化物の形態が微量油潤滑切削性の改善効果に及ぼす影響は小さい。これは微量油潤滑切削法の場合には、微量の潤滑油剤がすでに存在するためである。   (H) For trace oil lubrication cutting, even if lead (Pb) and bismuth (Bi), which are conventionally known as free cutting elements, are added, almost no improvement effect on machinability is observed. Similarly, low-melting point oxides formed by Ca treatment or the like have almost no machinability improving effect in the case of trace oil lubrication cutting. Further, although the amount of sulfide contributes to the machinability improvement effect, the influence of the sulfide form on the improvement effect of the trace oil lubrication machinability is small. This is because a trace amount of lubricant is already present in the case of the trace oil lubrication cutting method.

(i)同じ化学組成の鋼材であっても、室温での組織形態が異なれば切りくず生成時の剪断変形挙動も異なってくる。特に、組織がフェライト・パーライト組織の場合には、フェライト量の割合を最適化することで切削抵抗が低減するとともに切りくず処理性が向上するので、微量油潤滑切削性を改善することができる。   (I) Even if the steel materials have the same chemical composition, the shear deformation behavior at the time of chip generation also differs if the microstructure at room temperature is different. In particular, when the structure is a ferrite / pearlite structure, by optimizing the ratio of the amount of ferrite, the cutting resistance is reduced and the chip disposal is improved, so that it is possible to improve trace oil lubrication machinability.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。   The present invention has been completed based on the above findings.

本発明の要旨は、下記(1)〜(4)に示す微量油潤滑加工用鋼材にある。   The gist of the present invention resides in the steel materials for trace oil lubrication processing shown in the following (1) to (4).

(1)質量%で、C:0.33〜0.45%、Si:0.1〜1.2%、Mn:0.5〜2.0%、S:0.01〜0.12%、N:0.010%以下、Al:0.002〜0.03%、Cr:0.01〜0.5%及びP:0.03%を超えて0.08%以下を含有し、残部はFe及び不純物の化学組成を有し、フェライト率が15〜55%のフェライト・パーライト組織からなることを特徴とする微量油潤滑加工用鋼材。   (1) By mass%, C: 0.33-0.45%, Si: 0.1-1.2%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.01-0.12% N: 0.010% or less, Al: 0.002-0.03%, Cr: 0.01-0.5% and P: more than 0.03% and containing 0.08% or less, the balance Has a chemical composition of Fe and impurities, and consists of a ferrite pearlite structure having a ferrite ratio of 15 to 55%.

(2)質量%で、C:0.33〜0.45%、Si:0.1〜1.2%、Mn:0.5〜2.0%、S:0.01〜0.12%、N:0.010%以下、Al:0.002〜0.03%、Cr:0.01〜0.5%、P:0.08%以下及びSn:0.25%以下を含有し、下記(1)式で表されるfn1の値が0.03〜0.08を満たし、残部はFe及び不純物の化学組成を有し、フェライト率が15〜55%のフェライト・パーライト組織からなることを特徴とする微量油潤滑加工用鋼材。
fn1=P+(Sn/3.8)・・・(1)。
なお、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
(2) By mass%, C: 0.33-0.45%, Si: 0.1-1.2%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.01-0.12% N: 0.010% or less, Al: 0.002-0.03%, Cr: 0.01-0.5%, P: 0.08% or less and Sn: 0.25% or less, The value of fn1 represented by the following formula (1) satisfies 0.03 to 0.08, and the balance has a chemical composition of Fe and impurities, and consists of a ferrite pearlite structure having a ferrite ratio of 15 to 55%. A steel material for lubrication of trace oil, characterized by
fn1 = P + (Sn / 3.8) (1).
In addition, the element symbol in (1) Formula represents the content in steel in the mass% of the element.

(3)Feの一部に代えて、質量%で、V:0.3%以下を含有する上記(1)又は(2)に記載の微量油潤滑加工用鋼材。   (3) The steel material for trace oil lubrication according to the above (1) or (2), which contains V: 0.3% or less in mass% instead of part of Fe.

(4)Feの一部に代えて、質量%で、B:0.005%以下及びTi:0.03%以下を含有する上記(1)から(3)までのいずれかに記載の微量油潤滑加工用鋼材。   (4) The trace amount oil according to any one of (1) to (3) above, which contains, in mass%, B: 0.005% or less and Ti: 0.03% or less instead of part of Fe Steel material for lubrication.

ここで、上記の「フェライト・パーライト組織」とは、全体の95%を超える部分がフェライトとパーライトの混合組織からなることを指す。そして、「フェライト率」とは、「フェライト・パーライト組織」におけるフェライトの割合をいい、「セメンタイト」と「フェライト」からなる「パーライト」中の「フェライト」は含まない。   Here, the above-mentioned “ferrite-pearlite structure” means that a portion exceeding 95% of the whole is composed of a mixed structure of ferrite and pearlite. The “ferrite ratio” means the ratio of ferrite in the “ferrite / pearlite structure” and does not include “ferrite” in “pearlite” composed of “cementite” and “ferrite”.

なお、上記の「フェライト率」は、例えば、光学顕微鏡による観察のような通常の2次元的な評価方法によって求めたフェライトの割合、つまり面積率を指す。   The above-mentioned “ferrite ratio” refers to the ratio of ferrite obtained by a normal two-dimensional evaluation method such as observation with an optical microscope, that is, the area ratio.

「微量油潤滑」とは、具体的には、用いる潤滑油剤(切削油剤)の量が1時間当たり200cm3以下であることを指す。 Specifically, “trace oil lubrication” indicates that the amount of lubricant (cutting fluid) to be used is 200 cm 3 or less per hour.

以下、上記(1)〜(4)の微量油潤滑加工用鋼材に係る発明を、それぞれ「本発明(1)」〜「本発明(4)」という。また、総称して「本発明」ということがある。   Hereinafter, the inventions related to the steel materials for micro oil lubrication processing of the above (1) to (4) are referred to as “present invention (1)” to “present invention (4)”, respectively. Also, it may be collectively referred to as “the present invention”.

本発明の微量油潤滑加工用鋼材は、微量油潤滑切削用として利用することができる。なお、微量油潤滑切削法は、エネルギー消費が少ないばかりか環境に優しく、しかも、切削加工効率を高めることができるとともに加工精度も維持することができる技術である。このため、本発明の微量油潤滑加工用鋼材を用いることで、地球環境の保護やコスト低減を図ることができる。   The steel material for trace oil lubrication processing of the present invention can be used for trace oil lubrication cutting. The micro-oil lubricated cutting method is a technique that not only consumes less energy but is also environmentally friendly, and can increase cutting efficiency and maintain machining accuracy. For this reason, protection of global environment and cost reduction can be aimed at by using the steel material for trace oil lubrication processing of the present invention.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, "%" display of the content of each element means "mass%".

(A)鋼材の化学組成
C:0.33〜0.45%
Cは、鋼の硬さ(強度)を高めて機械構造部品に所望の高い硬さを付与するのに必須の元素である。Cには、微量油潤滑切削の場合の加工性に影響する後述のフェライト率を適正化する作用もある。しかしながら、その含有量が0.33%未満では前記の効果が得難い。一方、Cの含有量が0.45%を超えると切削抵抗の上昇を招き工具摩耗量の増大をきたす。したがって、Cの含有量を0.33〜0.45%とした。なお、C含有量は0.35〜0.42%とすることが好ましい。
(A) Chemical composition of steel material C: 0.33 to 0.45%
C is an element essential for increasing the hardness (strength) of steel and imparting a desired high hardness to machine structural parts. C also has an effect of optimizing the ferrite rate described later, which affects the workability in the case of micro oil lubrication cutting. However, if the content is less than 0.33%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, when the content of C exceeds 0.45%, the cutting resistance is increased, and the amount of tool wear is increased. Therefore, the content of C is set to 0.33 to 0.45%. The C content is preferably 0.35 to 0.42%.

Si:0.1〜1.2%
Siは、強度を高める元素である。しかしながら、その含有量が0.1%未満ではその効果が期待できない。一方、Siの含有量が1.2%を超えると硬さが上昇し、特に軟質なフェライトに固溶して剪断変形抵抗を高めるので切削抵抗の上昇をもたらす。したがって、Siの含有量を0.1〜1.2%とした。なお、Si含有量の上限は0.7%とすることが好ましい。
Si: 0.1-1.2%
Si is an element that increases the strength. However, if the content is less than 0.1%, the effect cannot be expected. On the other hand, when the Si content exceeds 1.2%, the hardness increases, and particularly, the solid solution dissolves in soft ferrite to increase the shear deformation resistance, resulting in an increase in cutting resistance. Therefore, the Si content is set to 0.1 to 1.2%. The upper limit of Si content is preferably 0.7%.

Mn:0.5〜2.0%
Mnは、強度を高める作用がある。この効果を確実に得るには、Mnは0.5%以上の含有量とする必要がある。しかし、その含有量が2.0%を超えると組織中のフェライトの割合が低下し、硬さが上昇するので切削抵抗が高くなる。したがって、Mnの含有量を0.5〜2.0%とした。なお、Mn含有量の下限は0.65%とすることが好ましく、また、上限は、1.6%とすることが好ましい。
Mn: 0.5 to 2.0%
Mn has the effect of increasing strength. In order to reliably obtain this effect, the Mn content must be 0.5% or more. However, if the content exceeds 2.0%, the ratio of ferrite in the structure decreases and the hardness increases, so that the cutting resistance increases. Therefore, the Mn content is set to 0.5 to 2.0%. The lower limit of the Mn content is preferably 0.65%, and the upper limit is preferably 1.6%.

S:0.01〜0.12%
Sは、鋼中でMnSを形成して被削性を改善する作用を有する。その効果は工具との潤滑よりむしろ、切りくず剪断域での変形の起点となることで剪断変形抵抗を小さくすることにある。しかし、その含有量が0.01%未満では前記の効果が得難い。一方、Sを多量に含有すると、MnSが粗大化するとともにその量が多くなるので靭性の異方性が顕著になり、更に、靭性そのものが劣化する。特に、Sの含有量が0.12%を超えると靭性の劣化が著しくなる。したがって、Sの含有量を0.01〜0.12%とした。なお、Sの含有量は0.03〜0.10%とすることが好ましい。
S: 0.01 to 0.12%
S has the effect | action which forms MnS in steel and improves machinability. The effect is not to lubricate with the tool but to reduce the shear deformation resistance by becoming the starting point of deformation in the chip shear region. However, if the content is less than 0.01%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, when a large amount of S is contained, MnS becomes coarse and the amount thereof increases, so that anisotropy of toughness becomes remarkable, and further, the toughness itself deteriorates. In particular, when the S content exceeds 0.12%, the deterioration of toughness becomes significant. Therefore, the content of S is set to 0.01 to 0.12%. In addition, it is preferable that content of S shall be 0.03-0.10%.

N:0.010%以下
Nは、フェライトに固溶しているが200℃近傍では時効析出により強度を高めてしまう。このため、微量油潤滑切削の場合、室温の硬さに関係なく切削抵抗を高めてしまうので、Nの含有量は極力少ない方が好ましい。したがって、Nの含有量を0.010%以下とした。なお、微量油潤滑切削用の鋼材としての一層好ましいNの含有量は0.008%以下である。
N: 0.010% or less N is dissolved in ferrite, but near 200 ° C., the strength is increased by aging precipitation. For this reason, in the case of trace oil lubricated cutting, the cutting resistance is increased regardless of the hardness at room temperature, so that the N content is preferably as small as possible. Therefore, the N content is set to 0.010% or less. In addition, the more preferable content of N as a steel material for trace oil lubrication cutting is 0.008% or less.

Al:0.002〜0.03%
Alは、鋼の脱酸作用を有する元素である。また、窒化物を形成して固溶Nを低減させることで切削抵抗を抑制する効果がある。しかし、その含有量が0.002%未満では添加効果に乏しい。一方、Alを多く含有させると硬質な酸化物の量が多くなって工具損傷をきたす場合があり、特に、Alの含有量が0.03%を超えると工具損傷が著しくなる。したがって、Alの含有量を0.002〜0.03%以下とした。
Al: 0.002 to 0.03%
Al is an element having a deoxidizing action of steel. Moreover, there exists an effect which suppresses cutting resistance by forming the nitride and reducing the solid solution N. However, if the content is less than 0.002%, the effect of addition is poor. On the other hand, if a large amount of Al is contained, the amount of hard oxide may increase, resulting in tool damage. In particular, if the Al content exceeds 0.03%, tool damage becomes significant. Therefore, the content of Al is set to 0.002 to 0.03% or less.

Cr:0.01〜0.5%
Crは、鋼材の強度を高める作用を有する。この効果はCrの含有量が0.01%以上で得られる。鋼材の強度確保のためには、Crの含有量は0.05%以上とすることが好ましい。一方、Crの含有量が0.5%を超えると、組織中のフェライトの割合が大きく低下するので、加工性が低下するとともに靭性も大きく劣化する。したがって、Crの含有量を0.01〜0.5%とした。なお、Cr含有量の上限は0.3%とすることが好ましい。
Cr: 0.01 to 0.5%
Cr has the effect | action which raises the intensity | strength of steel materials. This effect is obtained when the Cr content is 0.01% or more. In order to ensure the strength of the steel material, the Cr content is preferably 0.05% or more. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.5%, the ratio of ferrite in the structure is greatly reduced, so that the workability is lowered and the toughness is greatly deteriorated. Therefore, the Cr content is set to 0.01 to 0.5%. In addition, it is preferable that the upper limit of Cr content shall be 0.3%.

本発明においては、上記のCからCrまでの元素に加えて、
(1)P:0.03%を超えて0.08%以下(本発明(1)の場合)、
を含むか、或いは、
(2)P:0.08%以下及びSn:0.25%以下で、しかも、前記(1)式で表されるfn1の値が0.03〜0.08を満たすP及びSn(本発明(2)の場合)、
を含む必要がある。以下、このことについて説明する。
In the present invention, in addition to the above elements from C to Cr,
(1) P: more than 0.03% and 0.08% or less (in the case of the present invention (1)),
Or
(2) P and Sn satisfying P: 0.08% or less and Sn: 0.25% or less, and satisfying a value of fn1 represented by the formula (1) of 0.03 to 0.08 (present invention) (In the case of (2)),
Need to be included. This will be described below.

Pは、本発明において重要な元素である。すなわち、Pは、粒界に偏析し、切りくず生成時の剪断変形域における変形抵抗を軽減する作用を有する。更に、Pの粒界偏析による脆化作用によって切りくずが分断しやすくなるので、Pには、切りくず処理性を高める作用もある。   P is an important element in the present invention. That is, P segregates at the grain boundary and has an action of reducing deformation resistance in the shear deformation region at the time of chip generation. Further, since the chips are easily divided by the embrittlement effect due to the grain boundary segregation of P, P also has an effect of improving the chip processability.

特に、Pを0.03%を超えて含有させると、上記作用効果が顕著となる。しかしながら、0.08%を超えてPを含有させても、粒界に偏析するPの量は飽和し、フェライト等の結晶粒内に固溶するPの量が増加するので硬さが上昇し、これとともに切削抵抗も上昇する。したがって、切りくず処理性の向上と切削抵抗の低減とを両立させるために、本発明(1)においては、Pの含有量を0.03%を超えて0.08%以下とした。なお、本発明(1)において、上述したPの作用を安定して確保するためには、その含有量は0.035〜0.065%とすることが好ましい。   In particular, when P is contained in an amount exceeding 0.03%, the above-described effects become remarkable. However, even if the P content exceeds 0.08%, the amount of P segregated at the grain boundaries is saturated, and the amount of P dissolved in the crystal grains such as ferrite increases, so the hardness increases. With this, cutting resistance also increases. Therefore, in order to achieve both improvement in chip disposal and reduction in cutting resistance, in the present invention (1), the P content is more than 0.03% and 0.08% or less. In addition, in this invention (1), in order to ensure the effect | action of P mentioned above stably, it is preferable that the content shall be 0.035 to 0.065%.

本発明(1)における含有量で0.03%を超えて0.08%以下という上記Pの作用は、P:0.08%以下及びSn:0.25%以下で、しかも、前記(1)式で表されるfn1の値が0.03〜0.08を満たすP及びSnを複合して含有させることによっても達成できる。   In the present invention (1), the effect of P, which is more than 0.03% and 0.08% or less in content, is P: 0.08% or less and Sn: 0.25% or less. This can also be achieved by including a composite of P and Sn satisfying the fn1 value represented by the formula (0.03) to 0.08.

Snは、本発明において重要な元素である。すなわち、Snは、Pと同様粒界に偏析し、切りくず生成時の剪断変形域における変形抵抗を軽減する作用を有する。更に、Snの粒界偏析による脆化作用によって切りくずが分断しやすくなるので、Snには、切りくず処理性を高める作用もある。   Sn is an important element in the present invention. That is, Sn segregates at the grain boundary like P, and has the effect of reducing the deformation resistance in the shear deformation region during chip formation. Further, since the chips are easily broken by the embrittlement effect due to the grain boundary segregation of Sn, Sn also has an effect of improving the chip processability.

PとSnを複合して含有する本発明(2)の場合、前記(1)式で表されるfn1の値が0.03以上であれば、上記作用効果が顕著となる。しかしながら、fn1の値で0.08を超えるPとSnを複合して含有させても粒界に偏析するPとSnの量は飽和し、フェライト等の結晶粒内に固溶するPとSnの量が増加するので硬さが上昇し、これとともに切削抵抗も上昇する。但し、前記(1)式で表されるfn1の値が0.03〜0.08であっても、Pの含有量が0.08%を超える場合には、フェライト等の結晶粒内に固溶するPの量が増加して硬さが上昇し、これとともに切削抵抗の上昇を招く。また、Snの含有量が0.25%を超える場合にも、フェライト等の結晶粒内に固溶するSnの量が増加して硬さが上昇し、これとともに切削抵抗の上昇をきたす。したがって、切りくず処理性の向上と切削抵抗の低減とを両立させるために、本発明(2)においては、P:0.08%以下及びSn:0.25%以下を含有し、前記(1)式で表されるfn1の値が0.03〜0.08を満たすこととした。なお、本発明(2)において、上述したPとSnの複合作用を安定して確保するためには、P:0.065%以下及びSn:0.2%以下で、前記(1)式で表されるfn1の値を0.04〜0.075とすることが好ましい。   In the case of the present invention (2) containing a composite of P and Sn, the above-mentioned effects are remarkable if the value of fn1 represented by the above formula (1) is 0.03 or more. However, the amount of P and Sn that segregates at the grain boundaries is saturated even if P and Sn are included in a composite with Pn exceeding 0.08 in the value of fn1, and the solid solution of P and Sn dissolved in the crystal grains such as ferrite As the amount increases, the hardness increases and the cutting resistance also increases. However, even if the value of fn1 represented by the above formula (1) is 0.03 to 0.08, when the P content exceeds 0.08%, it is hardened in the crystal grains such as ferrite. The amount of dissolved P increases to increase the hardness, and this causes an increase in cutting resistance. Further, even when the Sn content exceeds 0.25%, the amount of Sn dissolved in the crystal grains such as ferrite is increased, the hardness is increased, and the cutting resistance is increased at the same time. Therefore, in order to achieve both improvement in chip disposal and reduction in cutting resistance, the present invention (2) contains P: 0.08% or less and Sn: 0.25% or less. ) The value of fn1 represented by the formula satisfies 0.03 to 0.08. In the present invention (2), in order to stably secure the above-mentioned combined action of P and Sn, P: 0.065% or less and Sn: 0.2% or less, The represented value of fn1 is preferably 0.04 to 0.075.

上述のことから、本発明(1)に係る微量油潤滑加工用鋼材の化学組成を、上述した範囲のCからCrまでの元素を含むとともに、P:0.03%を超えて0.08%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなることと規定した。   From the above, the chemical composition of the steel material for micro-oil lubrication processing according to the present invention (1) includes elements from C to Cr in the above-described range, and P: more than 0.03% and 0.08% The following were included, and the remainder was defined as consisting of Fe and impurities.

また、本発明(2)に係る微量油潤滑加工用鋼材の化学組成を、上述した範囲のCからCrまでの元素を含むとともに、P:0.08%以下及びSn:0.25%以下を含有し、前記(1)式で表されるfn1の値が0.03〜0.08を満たし、残部はFe及び不純物からなることと規定した。   Further, the chemical composition of the steel material for micro-oil lubrication processing according to the present invention (2) includes elements from C to Cr in the above-described range, and P: 0.08% or less and Sn: 0.25% or less. It was specified that the value of fn1 represented by the formula (1) satisfies 0.03 to 0.08, and the balance is composed of Fe and impurities.

なお、本発明に係る微量油潤滑加工用鋼材には、必要に応じて、Feの一部に代えて、
第1群:V:0.3%以下、
第2群:B:0.005%以下及びTi:0.03%以下、
の少なくとも1つの群の元素を含有させることができる。すなわち、前記第1群と第2群の少なくとも1つの群の元素を、Feの一部に代えて、任意添加元素として含有させてもよい。
In addition, in the steel material for trace oil lubrication processing according to the present invention, if necessary, instead of a part of Fe,
First group: V: 0.3% or less,
Second group: B: 0.005% or less and Ti: 0.03% or less,
And at least one group of elements. That is, at least one element of the first group and the second group may be contained as an optional additive element instead of a part of Fe.

以下、上記の任意添加元素に関して説明する。   Hereinafter, the above optional additive elements will be described.

第1群:V:0.3%以下
Vは、鋼材の強度を高める作用を有する。この効果を確実に得るには、Vは0.01%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、その含有量が0.3%を超えると、強度が過度に高くなるとともに高温強度に対する軟化抵抗が上昇するので切削抵抗も上昇し、微量油潤滑切削の場合の被削性が低下する。したがって、Vを含有させる場合にはその含有量の上限を0.3%とした。なお、含有させる場合のVの含有量は、0.01〜0.3%とすることが好ましい。
First group: V: 0.3% or less V has an effect of increasing the strength of the steel material. In order to reliably obtain this effect, it is preferable that V is a content of 0.01% or more. However, if its content exceeds 0.3%, the strength becomes excessively high and the softening resistance against high temperature strength increases, so that the cutting resistance also increases, and the machinability in the case of trace oil lubrication cutting decreases. Therefore, when V is contained, the upper limit of the content is set to 0.3%. In addition, when V is contained, the content of V is preferably 0.01 to 0.3%.

第2群:B:0.005%以下及びTi:0.03%以下
Bは、粒界を強化し、本発明でいう「フェライト・パーライト組織」を有する鋼材に切削加工等の機械加工を施した後で焼入れ処理を施す場合の、焼入れ後に生じる粒界割れに伴う遅れ破壊を抑制する作用を有する。この効果を確実に得るには、Bは0.0005%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Bを0.005%を超えて含有させても前記の効果が飽和するうえにPの粒界偏析を抑制するので前述したPの効果を低減させてしまう。したがって、Bを含有させる場合にはその含有量の上限を0.005%とした。なお、含有させる場合のBの含有量は、0.0005〜0.005%とすることが好ましい。
Second group: B: 0.005% or less and Ti: 0.03% or less B strengthens the grain boundary and performs machining such as cutting on the steel material having the “ferrite / pearlite structure” in the present invention. In the case where the quenching treatment is performed after this, it has the effect of suppressing delayed fracture due to the grain boundary cracking that occurs after quenching. In order to reliably obtain this effect, the B content is preferably 0.0005% or more. However, even if B is contained in an amount exceeding 0.005%, the above effect is saturated and grain boundary segregation of P is suppressed, so that the above-described effect of P is reduced. Therefore, when B is contained, the upper limit of the content is set to 0.005%. When B is included, the B content is preferably 0.0005 to 0.005%.

上記のBを含有させる場合には、Tiも同時に含有させる必要がある。すなわち、Tiは、窒化物を形成して固溶Nを低減させる効果があり、ボロン鋼においてB窒化物(BN)の形成を抑制するので、上記したBの効果を十分発揮させることができる。こうした効果を確実に得るには、Tiは0.005%以上の含有量とすることが好ましい。しかしながら、Tiを多く含有させると硬質な窒化物の量が増加し工具損傷をきたす場合があり、また、過剰なTi含有は炭化物を形成するので、これが強度を増加させて切削抵抗を高めることで微量油潤滑切削の場合の被削性が低下する。したがって、Tiを含有させる場合にはその含有量の上限を0.03%とした。なお、含有させる場合のTiの含有量は、0.005〜0.03%とすることが好ましい。   When B is contained, Ti must be contained at the same time. That is, Ti has the effect of forming nitrides and reducing the solute N, and suppresses the formation of B nitrides (BN) in boron steel, so that the effect of B described above can be sufficiently exerted. In order to surely obtain such an effect, Ti is preferably contained in a content of 0.005% or more. However, if a large amount of Ti is contained, the amount of hard nitride may increase and cause tool damage. If excessive Ti content forms carbides, this increases strength and increases cutting resistance. The machinability in the case of trace oil lubrication cutting is reduced. Therefore, when Ti is contained, the upper limit of the content is set to 0.03%. In addition, when Ti is contained, the content of Ti is preferably 0.005 to 0.03%.

上記の理由から、本発明(3)に係る微量油潤滑加工用鋼材の化学組成を、本発明(1)又は本発明(2)の微量油潤滑加工用鋼材のFeの一部に代えて、V:0.3%以下を含有することと規定した。   For the above reasons, the chemical composition of the steel material for micro oil lubrication processing according to the present invention (3) is replaced with a part of Fe of the steel material for micro oil lubrication processing of the present invention (1) or the present invention (2), V: Specified to contain 0.3% or less.

また、本発明(4)に係る微量油潤滑加工用鋼材の化学組成を、本発明(1)から本発明(3)までのいずれかの微量油潤滑加工用鋼材のFeの一部に代えて、B:0.005%以下及びTi:0.03%以下を含有することと規定した。   Moreover, the chemical composition of the steel material for trace oil lubrication processing according to the present invention (4) is replaced with a part of Fe of the steel material for trace oil lubrication processing according to any one of the present invention (1) to the present invention (3). B: 0.005% or less and Ti: 0.03% or less.

なお、本発明に係る微量油潤滑加工用鋼材には、Moを積極的には添加しない。これは先の知見(f)で述べたように、Moが200℃近傍での強度低下を抑制して切削抵抗を上昇させ、微量油潤滑切削の場合の被削性の低下を招くからである。   In addition, Mo is not actively added to the steel material for trace oil lubrication processing according to the present invention. This is because, as described in the previous finding (f), Mo suppresses the strength decrease in the vicinity of 200 ° C. and increases the cutting resistance, leading to a decrease in machinability in the case of trace oil lubrication cutting. .

同様に、本発明に係る微量油潤滑加工用鋼材には、Cu及びNiも積極的には添加しない。これも先の知見(g)で述べたように、CuやNiが200℃近傍での強度低下を抑制して微量油潤滑切削の場合の切削抵抗を上昇させ、微量油潤滑切削の場合の被削性の低下を招くからである。なお、Cu及びNiは、溶製時に不純物元素として混入する場合があり、その範囲においては微量油潤滑切削の場合にも十分許容できる。具体的には、Cu及びNiはいずれも、それぞれ0.15%までは含有していても微量油潤滑切削の場合の加工性には大きく影響しない。   Similarly, Cu and Ni are not positively added to the steel for micro-oil lubrication processing according to the present invention. As described in the previous knowledge (g), Cu and Ni suppress the strength reduction near 200 ° C. and increase the cutting resistance in the case of trace oil-lubricated cutting. This is because the machinability is reduced. In addition, Cu and Ni may be mixed as an impurity element at the time of melting, and within this range, it is sufficiently acceptable even in the case of trace oil lubrication cutting. Specifically, even if both Cu and Ni are contained up to 0.15%, they do not greatly affect the workability in the case of trace oil lubrication cutting.

また、知見(h)で述べたたように、従来から快削元素として良く知られているPb及びBiのほか、MnSの形態をコントロールできるCa、TeやSe等は、微量油潤滑切削の場合には切削抵抗を低減することによる切削性改善効果が見られないので、微量油潤滑切削を対象とする本発明に係る微量油潤滑加工用鋼材においては、これらの元素も積極的には添加しない。Pbは0.25%を超えて、Biは0.10%を超えて、Caは0.05%を超えて、Teは0.05%を超えて、Seは0.5%を超えて含有すると熱間加工性を悪化させるが、いずれの元素も、上記の値以下なら切削性に影響を与えないので、不純物量であれば許容できる。   As described in Knowledge (h), in addition to Pb and Bi, which have been well known as free-cutting elements, Ca, Te, Se, etc., which can control the form of MnS, Since there is no cutting effect improvement effect by reducing the cutting resistance, these elements are not positively added to the steel for micro oil lubrication processing according to the present invention for micro oil lubrication cutting. . Pb exceeds 0.25%, Bi exceeds 0.10%, Ca exceeds 0.05%, Te exceeds 0.05%, Se contains more than 0.5% Then, although hot workability is deteriorated, any element can be acceptable as long as it is an impurity amount because it does not affect the machinability if it is not more than the above value.

なお、鋼中に混入する不純物としてのO(酸素)については、その含有量は特に規定するものではないが、良好な靱性を確保するために、できればその含有量を0.015%以下とすることが好ましい。   In addition, about O (oxygen) as an impurity mixed in steel, the content is not specified in particular, but in order to ensure good toughness, the content is preferably 0.015% or less. It is preferable.

上述の化学組成を有する鋼は、例えば、転炉や電気炉等により溶製することができる。鋼塊の製造は、鋳型に注入する「造塊法」又は「連続鋳造法」のいずれの手段を用いても構わない。   Steel having the above-described chemical composition can be melted by, for example, a converter or an electric furnace. For the production of the steel ingot, any means of “ingot-making method” or “continuous casting method” injected into the mold may be used.

(B)鋼材の組織
本発明の微量油潤滑加工用鋼材は、その組織を、フェライト率が15〜55%のフェライト・パーライト組織とする必要がある。
(B) Structure of steel material The steel material for trace oil lubrication processing according to the present invention needs to have a ferrite-pearlite structure with a ferrite ratio of 15 to 55%.

フェライトは軟質相である。このため、微量油潤滑切削の際に優先的に変形して切削加工中の変形抵抗を小さくするので、切削抵抗の低減に寄与する。しかし、フェライト率が15%未満では、上記の効果を十分に得ることができない。一方、フェライト率が55%を超えると、鋼材としての強度が確保し難くなるし、軟質の組織が過剰となって却って鋼材としての延性が増加して微量油潤滑切削の場合の切削抵抗が高くなり、更に、切りくず処理性も低下してしまう場合がある。   Ferrite is a soft phase. For this reason, it deforms preferentially in the case of trace oil-lubricated cutting to reduce the deformation resistance during the cutting process, thereby contributing to the reduction of the cutting resistance. However, if the ferrite ratio is less than 15%, the above effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the ferrite ratio exceeds 55%, it becomes difficult to ensure the strength as a steel material, and the soft structure becomes excessive, and the ductility as the steel material increases, resulting in high cutting resistance in the case of trace oil lubrication cutting. In addition, chip disposal may be reduced.

上述の理由から、本発明の微量油潤滑加工用鋼材は、その組織を、フェライト率が15〜55%のフェライト・パーライト組織からなるものとした。   For the reasons described above, the steel for micro-oil lubrication processing according to the present invention is composed of a ferrite pearlite structure having a ferrite ratio of 15 to 55%.

本発明の微量油潤滑加工用鋼材の組織は、フェライト率が20〜50%のフェライト・パーライト組織からなるものであることが一層好ましい。   It is more preferable that the structure of the steel material for trace oil lubrication processing of the present invention is composed of a ferrite pearlite structure having a ferrite ratio of 20 to 50%.

なお、既に述べたように、本発明でいう「フェライト・パーライト組織」とは、全体の95%を超える部分がフェライトとパーライトの混合組織からなるものを指す。また、「フェライト率」とは、「フェライト・パーライト組織」におけるフェライトの割合を指し、「セメンタイト」と「フェライト」からなる「パーライト」中の「フェライト」は含まない。   As described above, the term “ferrite / pearlite structure” in the present invention refers to a structure in which 95% of the whole is composed of a mixed structure of ferrite and pearlite. “Ferrite ratio” refers to the proportion of ferrite in the “ferrite / pearlite structure”, and does not include “ferrite” in “pearlite” composed of “cementite” and “ferrite”.

また、上記の「フェライト率」は、例えば、光学顕微鏡による観察のような通常の2次元的な評価方法によって求めたフェライトの割合、つまり面積率を指すことも既に述べたとおりである。   In addition, as described above, the above-mentioned “ferrite ratio” refers to the ratio of ferrite, that is, the area ratio obtained by a normal two-dimensional evaluation method such as observation with an optical microscope.

なお、本発明の微量油潤滑加工用鋼材における「フェライト・パーライト組織」以外の組織としては、例えば、ベイナイトやマルテンサイトなどの第3相を挙げることができるが、第3相が5%以下でありさえすれば、微量油潤滑切削の場合の被削性には実質的な影響がない。したがって、本発明においては上記のとおり、全体の95%を超える部分がフェライトとパーライトの混合組織からなる「フェライト・パーライト組織」におけるフェライト率を規定する。すなわち、前述した「フェライト率」とは、より具体的には、{「フェライト」/(「フェライト」+「パーライト」+「第3相」)}×100(%)のことをいう。   In addition, examples of the structure other than the “ferrite / pearlite structure” in the steel material for micro-oil lubrication processing according to the present invention include the third phase such as bainite and martensite. The third phase is 5% or less. As long as there is, there is no substantial effect on the machinability in the case of micro oil lubrication cutting. Therefore, in the present invention, as described above, the ferrite ratio in the “ferrite / pearlite structure” in which the portion exceeding 95% of the whole is composed of a mixed structure of ferrite and pearlite is defined. That is, the above-mentioned “ferrite ratio” more specifically means {“ferrite” / (“ferrite” + “pearlite” + “third phase”)} × 100 (%).

なお、前記の所定の組織は非調質処理、つまり最終の熱間加工後に冷却したままでも得られるし、熱間加工後に「焼ならし」、「焼ならし−焼戻し」などの熱処理を行っても得られる。なお、コスト面からは熱処理を行わずに所定の組織が得られる非調質処理とすることが好ましい。この非調質処理の場合には、熱処理を行う必要がないためコスト面で有利であるし、工程が簡素化できるために納期の面でも有利である。   In addition, the predetermined structure can be obtained by non-tempering treatment, that is, even after cooling after the final hot working, and after the hot working, heat treatment such as “normalizing” and “normalizing-tempering” is performed. Can also be obtained. From the viewpoint of cost, it is preferable to use a non-tempering treatment in which a predetermined structure is obtained without performing heat treatment. This non-tempering treatment is advantageous in terms of cost because it does not require heat treatment, and is advantageous in terms of delivery because the process can be simplified.

なお、本発明でいう「微量油潤滑」とは、用いる潤滑油剤(切削油剤)の量が1時間当たり200cm3以下であることを指すが、実際の鋼材の加工においては潤滑油剤の量を1時間当たり約50cm3以下として実施することも多い。潤滑油剤の塗布方法は潤滑油をミスト状にしてから空気と混合して噴射する方法が一般的である。場合によってはミスト状の水も混合させる場合がある。本発明においては、特に塗布時の潤滑油剤の形態については限定するものではなく、単に潤滑油剤の単独の量が1時間当たり200cm3以下であればその効果は確保できる。特に、ドリル油穴からの内部給油等、内部給油の微量油潤滑加工に、本発明の鋼材は適している。 The “trace oil lubrication” as used in the present invention means that the amount of lubricant (cutting fluid) used is 200 cm 3 or less per hour, but in the actual processing of steel materials, the amount of lubricant is 1 It is often carried out at about 50 cm 3 or less per hour. As a method for applying the lubricant, a method in which the lubricant is made into a mist, mixed with air and sprayed is generally used. In some cases, mist-like water may also be mixed. In the present invention, the form of the lubricant at the time of application is not particularly limited, and the effect can be secured if the amount of the lubricant alone is 200 cm 3 or less per hour. In particular, the steel material of the present invention is suitable for trace oil lubrication processing of internal oil supply such as internal oil supply from a drill oil hole.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

[実施例1]
表3に示す化学組成を有する鋼A1〜A12、鋼B1〜B6及び鋼C1〜C3を150kgの真空溶解炉を用いて溶製した。表3における鋼A1〜A12は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼B1〜B6及び鋼C1〜C3は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。なお、PとSnを複合して含有する鋼については、表3中に前記(1)式で表されるfn1の値を併記した。
[Example 1]
Steels A1 to A12, steels B1 to B6, and steels C1 to C3 having chemical compositions shown in Table 3 were melted using a 150 kg vacuum melting furnace. Steels A1 to A12 in Table 3 are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, steels B1 to B6 and steels C1 to C3 are steels of comparative examples whose chemical compositions deviate from the conditions defined in the present invention. For steel containing a composite of P and Sn, the value of fn1 represented by the formula (1) is also shown in Table 3.

Figure 0004788320
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次いで、これらの鋼の鋼塊を1250℃に加熱してから1000℃以上で仕上げる熱間加工(熱間鍛造)を行い、直径60mmの丸棒を作製した。なお、熱間鍛造後は空冷して非調質鋼材の製造プロセスを模擬した。   Subsequently, the ingot of these steels was heated to 1250 ° C. and then hot-worked (hot forging) to finish at 1000 ° C. or higher was performed to produce a round bar having a diameter of 60 mm. In addition, after the hot forging, the manufacturing process of the non-tempered steel material was simulated by air cooling.

このようにして得た各丸棒について、組織及び微量油潤滑切削性を調査した。   For each round bar thus obtained, the structure and trace oil lubricity machinability were investigated.

組織は、丸棒の表面から15mmの位置(丸棒の半径の1/2の位置、以下、「R/2部位置」という。)を中心にして、鍛錬軸に平行に切断して試験片を採取し、その切断面(丸棒の縦断面)を鏡面研磨してナイタルで腐食した後、倍率が400倍の光学顕微鏡で観察して、R/2部位置におけるフェライト率(面積率)の測定と組織(相)の特定を行った。   The specimen was cut in parallel to the forging axis around a position 15 mm from the surface of the round bar (position of half the radius of the round bar, hereinafter referred to as “R / 2 part position”). After the cut surface (longitudinal section of the round bar) was mirror-polished and corroded with nital, the ferrite ratio (area ratio) at the R / 2 part position was observed with an optical microscope having a magnification of 400 times. Measurements and organization (phase) were identified.

また、微量油潤滑切削性は、上記の各丸棒を100mmずつの長さに切断したものを試験片とし、直径(D)が5.57mm、全長が180mm、刃長が130mmで先端角が140゜の油穴付き超硬コーティングドリルを用いて下記の条件で深さ90mmの切削を実施し、切削抵抗(スラスト力)の測定値と切りくず処理性によって微量油潤滑切削性を評価した。なお、切りくず処理性は、切削抵抗測定時に発生した多数の切りくずを採取し、切りくずの厚さをマイクロメーターで10片について測定し、その平均値が小さいもの程切りくず処理性が良好であると判定した。なお、全ての加工試験においては、事前に直径が5.60mm、深さが10mmの穴をガイド穴として加工した。したがって、先に述べた加工穴深さとしての90mmには、このガイド穴が含まれている。   Micro oil lubrication cutting performance is obtained by cutting each of the above round bars into a length of 100 mm as a test piece, having a diameter (D) of 5.57 mm, a total length of 180 mm, a blade length of 130 mm, and a tip angle of Using a cemented carbide drill with a 140 ° oil hole, cutting at a depth of 90 mm was performed under the following conditions, and trace oil lubrication machinability was evaluated based on the measured value of cutting resistance (thrust force) and chip disposal. As for chip disposal, a large number of chips generated at the time of cutting resistance measurement were collected, the thickness of the chips was measured for 10 pieces with a micrometer, and the smaller the average value, the better the chip disposal. It was determined that In all the processing tests, a hole having a diameter of 5.60 mm and a depth of 10 mm was processed in advance as a guide hole. Therefore, this guide hole is included in 90 mm as the processing hole depth described above.

・回転数:5718rpm、
・送り:0.25mm/rev、
・試験片長手方向の加工穴深さ:90mm(約16D)、
・潤滑条件:生分解性の高い合成エステルを約1.0cm3/時の割合でドリル油穴から内部給油で空気と混合し噴霧状にして塗布。
・ Rotation speed: 5718 rpm,
-Feed: 0.25mm / rev,
-Processing hole depth in the longitudinal direction of the test piece: 90 mm (about 16D),
Lubrication condition: Synthetic ester with high biodegradability is sprayed by mixing it with air from the drill oil hole with internal oil at a rate of about 1.0 cm 3 / hour.

表4に、上記の各種調査結果をまとめて示す。また、切削抵抗と切りくず処理性の関係を図1に示す。なお、図1中における「●」、「○」及び「△」は、それぞれ、鋼A1〜A12を用いた試験番号1〜12の本発明例に係る調査結果、鋼B1〜B6を用いた試験番号13〜18の比較例に係る調査結果及び鋼C1〜C3を用いた試験番号19〜21の比較例に係る調査結果である。   Table 4 summarizes the results of the various surveys described above. Moreover, the relationship between cutting resistance and chip disposal is shown in FIG. In FIG. 1, “●”, “◯”, and “Δ” are the results of investigations relating to the present invention examples of test numbers 1 to 12 using steels A1 to A12, and tests using steels B1 to B6, respectively. It is the investigation result which concerns on the comparative example of the test number 19-21 using the investigation result which concerns on the comparative example of the numbers 13-18, and steel C1-C3.

Figure 0004788320
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表4及び図1から明らかなように、鋼の化学組成が本発明で規定する範囲内にあり、更に、組織も本発明の規定を満足する本発明例の試験番号1〜12の場合、切削抵抗(スラスト力)及び切りくず処理性の基準である切りくず厚さが小さく、切削抵抗と切りくず処理性とのバランスが良好で、微量油潤滑切削性に優れている。   As is apparent from Table 4 and FIG. 1, the chemical composition of the steel is within the range defined by the present invention, and the structure is cut in the case of test numbers 1 to 12 of the present invention example that satisfies the requirements of the present invention. The chip thickness, which is the standard for resistance (thrust force) and chip disposal, is small, the balance between cutting resistance and chip disposal is good, and the trace oil lubrication machinability is excellent.

これに対して、試験番号13〜21の比較例は、いずれも、切削抵抗と切りくず処理性とのバランスが低位になっている。   On the other hand, the comparative examples of test numbers 13 to 21 all have a low balance between cutting resistance and chip disposal.

なお、比較例のうちでも図1中「△」で表記した鋼C1〜C3を用いた試験番号19〜21の場合の切削抵抗と切りくず処理性とのバランスが一層低位になっている。これは、Vの含有量(鋼C1を用いた試験番号19)、C及びPの含有量(鋼C2を用いた試験番号20)やC、P及びTiの含有量並びにフェライト・パーライト組織におけるフェライト率(鋼C3を用いた試験番号21)が本発明の規定から外れているためである。   In addition, among the comparative examples, the balance between the cutting resistance and chip disposal in the case of test numbers 19 to 21 using steels C1 to C3 represented by “Δ” in FIG. 1 is further lowered. This is because the content of V (test number 19 using steel C1), the content of C and P (test number 20 using steel C2), the content of C, P and Ti, and the ferrite in the ferrite-pearlite structure This is because the rate (test number 21 using steel C3) is out of the definition of the present invention.

[実施例2]
本発明に係る微量油潤滑加工用鋼材が、微量油潤滑切削条件の下で用いられる場合に効果を有することを、従来の切削加工法の一例として旋盤による旋削加工を取り上げて検証した。
[Example 2]
The fact that the steel material for micro-oil lubrication processing according to the present invention has an effect when used under micro-oil lubrication cutting conditions was verified by taking lathe turning as an example of a conventional cutting method.

すなわち、[実施例1]で作製した鋼A2及び鋼B2〜B4の直径60mmの丸棒を供試材として、P種の超硬工具を使用いて下記の条件で旋削加工し、切削抵抗(主分力)を測定するとともに、[実施例1]と同様の方法で多数の切りくずを採取し、切りくずの厚さをマイクロメーターで10片について測定してその平均値から切りくずの厚さを求め、Pの含有量が切削抵抗及び切りくず処理性に及ぼす影響を調査した。   That is, using a round bar of steel A2 and steel B2 to B4 made in [Example 1] with a diameter of 60 mm as a test material, turning was performed under the following conditions using a P-type carbide tool, and the cutting resistance (main Component force), a number of chips were collected in the same manner as in [Example 1], the thickness of the chips was measured for 10 pieces with a micrometer, and the chip thickness was calculated from the average value. And the influence of the P content on cutting resistance and chip disposal was investigated.

・切削速度:100mm/分、
・送り:0.10mm/rev、
・切り込み量:1.5mm、
・潤滑条件:無潤滑。
・ Cutting speed: 100 mm / min,
-Feed: 0.10 mm / rev,
・ Incision amount: 1.5 mm,
・ Lubrication condition: no lubrication.

なお、[実施例1]における微量油潤滑切削の場合の0.25mm/revという送りに対して、この旋削加工では、送りをその約1/2である0.10mm/revにした理由は、ドリル加工では切れ刃が2枚であるため、実質一刃当たりの送りが半分となるためである。   The reason why the feed is set to 0.10 mm / rev, which is about ½ in this turning process, in contrast to the feed of 0.25 mm / rev in the case of trace oil lubrication cutting in [Example 1], This is because the number of cutting edges in drilling is two, and the feed per blade is substantially halved.

表5、表6、図2及び図3に、上記の調査結果を[実施例1]における微量油潤滑切削の場合の調査結果とともに示す。なお、表5、表6、図2及び図3における「変化率」は、いずれも、Pの含有量が0.012%の鋼B2の値に対する比で表したものである。また、図2及び図3中における「●」及び「○」は、それぞれ、微量油潤滑切削の場合の結果及び無潤滑の旋削加工の場合の結果を表す。   Table 5 and Table 6, FIG. 2 and FIG. 3 show the above-mentioned investigation results together with the investigation results in the case of trace oil lubrication cutting in [Example 1]. “Change rate” in Table 5, Table 6, FIG. 2 and FIG. 3 are all expressed as a ratio to the value of steel B2 having a P content of 0.012%. Further, “●” and “◯” in FIG. 2 and FIG. 3 represent the result in the case of micro oil-lubricated cutting and the result in the case of unlubricated turning, respectively.

Figure 0004788320
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Figure 0004788320
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表5及び図2から、切削抵抗の変化の割合に対して、無潤滑の旋削加工の場合にはPの含有量の影響はほとんど認められないが、微量油潤滑切削の場合には、Pを含有することによって明らかに切削抵抗が低くなる傾向が認められる。   From Table 5 and FIG. 2, there is almost no effect of the P content in the case of non-lubricated turning on the rate of change in cutting resistance, but in the case of trace oil-lubricated cutting, P is The tendency for cutting resistance to become low clearly is recognized by containing.

また、表6及び図3から、切りくずの厚さに対しても、無潤滑の旋削加工の場合に比べて微量油潤滑切削の場合には、Pを含有することによって効果的に切りくずが薄くなっていることが明らかである。   Further, from Table 6 and FIG. 3, even in the case of the thickness of the chip, in the case of the trace oil lubrication cutting compared with the case of the non-lubricated turning, the chip can be effectively removed by containing P. It is clear that it is getting thinner.

以上のことから、本発明に係る微量油潤滑加工用鋼材が、微量油潤滑切削条件の下で用いられる場合に効果を有することが明確になった。   From the above, it has become clear that the steel material for trace oil lubrication processing according to the present invention has an effect when used under trace oil lubrication cutting conditions.

本発明の微量油潤滑加工用鋼材は、微量油潤滑切削用として利用することができる。なお、微量油潤滑切削法は、エネルギー消費が少ないばかりか環境に優しく、しかも、切削加工効率を高めることができるとともに加工精度も維持することができる技術である。このため、本発明の微量油潤滑加工用鋼材を用いることで、地球環境の保護やコスト低減を図ることができる。   The steel material for trace oil lubrication processing of the present invention can be used for trace oil lubrication cutting. The micro-oil lubricated cutting method is a technique that not only consumes less energy but is also environmentally friendly, and can increase cutting efficiency and maintain machining accuracy. For this reason, protection of global environment and cost reduction can be aimed at by using the steel material for trace oil lubrication processing of the present invention.

[実施例1]で調査した微量油潤滑切削の場合の切削抵抗と切りくず処理性の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cutting resistance in the case of the trace oil lubricated cutting investigated in [Example 1], and chip disposal property. [実施例1]で調査した微量油潤滑切削の場合と[実施例2]で調査した従来の切削加工法の一例としての無潤滑旋削加工の場合とにおける切削抵抗の変化率に及ぼすP含有量の影響を比較して示す図である。P content affecting the rate of change in cutting resistance in the case of micro oil lubricated cutting investigated in [Example 1] and in the case of non-lubricated turning as an example of the conventional cutting method investigated in [Example 2] It is a figure which compares and shows the influence of these. [実施例1]で調査した微量油潤滑切削の場合と[実施例2]で調査した従来の切削加工法の一例としての無潤滑の旋削加工の場合における切りくず厚さの変化率に及ぼすP含有量の影響を比較して示す図である。The effect of P on the rate of change in chip thickness in the case of micro-oil lubricated cutting investigated in [Example 1] and in the case of non-lubricated turning as an example of the conventional cutting method investigated in [Example 2] It is a figure which compares and shows the influence of content.

Claims (4)

質量%で、C:0.33〜0.45%、Si:0.1〜1.2%、Mn:0.5〜2.0%、S:0.01〜0.12%、N:0.010%以下、Al:0.002〜0.03%、Cr:0.01〜0.5%及びP:0.03%を超えて0.08%以下を含有し、残部はFe及び不純物の化学組成を有し、フェライト率が15〜55%のフェライト・パーライト組織からなることを特徴とする微量油潤滑加工用鋼材。   In mass%, C: 0.33-0.45%, Si: 0.1-1.2%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.01-0.12%, N: 0.010% or less, Al: 0.002 to 0.03%, Cr: 0.01 to 0.5% and P: more than 0.03% and 0.08% or less, with the balance being Fe and A steel material for lubricating a trace amount of oil having a chemical composition of impurities and comprising a ferrite pearlite structure having a ferrite ratio of 15 to 55%. 質量%で、C:0.33〜0.45%、Si:0.1〜1.2%、Mn:0.5〜2.0%、S:0.01〜0.12%、N:0.010%以下、Al:0.002〜0.03%、Cr:0.01〜0.5%、P:0.08%以下及びSn:0.25%以下を含有し、下記(1)式で表されるfn1の値が0.03〜0.08を満たし、残部はFe及び不純物の化学組成を有し、フェライト率が15〜55%のフェライト・パーライト組織からなることを特徴とする微量油潤滑加工用鋼材。
fn1=P+(Sn/3.8)・・・(1)
なお、(1)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
In mass%, C: 0.33-0.45%, Si: 0.1-1.2%, Mn: 0.5-2.0%, S: 0.01-0.12%, N: 0.010% or less, Al: 0.002 to 0.03%, Cr: 0.01 to 0.5%, P: 0.08% or less, and Sn: 0.25% or less. ) The value of fn1 represented by the formula satisfies 0.03 to 0.08, the remainder has a chemical composition of Fe and impurities, and consists of a ferrite pearlite structure with a ferrite ratio of 15 to 55%. Steel material for micro oil lubrication.
fn1 = P + (Sn / 3.8) (1)
In addition, the element symbol in (1) Formula represents the content in steel in the mass% of the element.
Feの一部に代えて、質量%で、V:0.3%以下を含有する請求項1又は2に記載の微量油潤滑加工用鋼材。   The steel material for trace oil lubrication according to claim 1 or 2, which contains V: 0.3% or less in mass% instead of part of Fe. Feの一部に代えて、質量%で、B:0.005%以下及びTi:0.03%以下を含有する請求項1から3までのいずれかに記載の微量油潤滑加工用鋼材。
The steel material for micro-oil lubrication processing according to any one of claims 1 to 3, which contains B: 0.005% or less and Ti: 0.03% or less in mass% instead of a part of Fe.
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