切削性优异的低碳硫易切削钢制造技术

一种切削性优异的低碳硫易切削钢，其特征在于，含有Ｃ：０．０２～０．１５质量％、Ｓｉ：０．００４质量％以下（不含０％）、Ｍｎ：０．６～３质量％、Ｐ：０．０２～０．２质量％、Ｓ：０．３５～１质量％、Ａｌ：０．００５质量％以下（不含０％）、Ｏ：０．００８～０．０３质量％、Ｎ：０．００７～０．０３质量％，余量是Ｆｅ和不可避免的杂质，并且，Ｍｎ含量［Ｍｎ］和Ｓ含量［Ｓ］的比［Ｍｎ］／［Ｓ］处于３～４的范围，并且满足式（１），式（１）为１０.［Ｃ］×［Ｍｎ］↑［－０．９４］＋１２２６.［Ｎ］↑［２］≤１．２…（１），并且，（１）式中的［Ｃ］、［Ｍｎ］和［Ｎ］分别表示Ｃ、Ｍｎ和Ｎ的以质量％计的含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种不使用对人体有害的Pb，而发挥着良好的切削加工面 粗糙度的低碳硫易切削钢。
技术介绍
低碳硫易切削钢除了汽车的变速箱的液压零件以外，还被作为对强度没有什么特别需要的螺钉和打印机轴(printershaft)等的小件零件用钢而 通用。另外，对切削加工面粗糙度、切屑处理性有进一步要求时，则采用 在上述低碳硫易切削钢中添加铅(Pb)的铅-硫磺易切削钢。易切削钢中所含的Pb是对改善切削性极为有效的元素，但却被指责 为对人体存在有害性，另外，在熔炼时的铅的烟尘和切削屑等的处理的点 上也有很多问题，从而就要求不添加Pb (无Pb)而发挥良好的切削性。在低碳硫易切削钢中，为了在无Pb的前提下改善切削性，至今为止 也提出有各种各样的技术。例如在专利文献l中，提出通过控制硫化物系 夹杂物在大小来改善切削性(加工面粗糙度和切屑处理性)的技术。另外 在专利文献2中公开，为了控制硫化物系夹杂物的尺寸，适当控制钢中氧 很重要。此外还提出，通过规定钢中的氧化物系夹杂物来改善切削性的技 术(例如专利文献3)。另外，在专利文献4中，提出规定MnS，控制铸造前的游离氧浓度而改善切削性的技术。另一方面，还提出通过适当规定钢材的化学成分组成，从而改善切削 性的技术(例如专利文献5 7)。至今为止提出的技术，均是在提高易切削钢的切削性的观点上有用， 但是特别在成形加工中的加工面粗糙度这一点上，实际情况是并没有取得 等同于含Pb钢的良好的切削性。另外，作为无Pb钢所期望的特性，除了上述这样的切削性以外，生果从这一观点出发，则其可以通过连续铸法制造， 不会发生表面瑕疵，而且能够容易地实施轧制也成为必要的条件。然而， 连续铸造工艺被认为不利于使钢材的切削性良好，能够通过连续铸造工艺 以良好的生产性制造切削性优异的易切削钢也成为重要的课题。作为根据表面性状和内部品质良好且成品率优良的连续铸造法而得 到的切削性(加工面粗糙度)优异的易切削钢，例如也提出有专利文献8这样的技术。在该技术中公开，通过使钢中的氧含量比较多，含有达100 300ppm，以及含有比现有多的N，可以抑制在切削中生成于工具面的积屑 瘤，能够以成品率优良的连接铸造法得到切削性优异的易切削钢。然而，若同时提高氧和N，则容易发生因(C0气体+N2气体)弓|起 的气孔，反而使钢材的加工面粗糙度劣化。专利文献l:特开2003-253390号公报专利权利要求的范围等 专利文献2:特开平9-31522号公报专利权利要求的范围等 专利文献3:特开平10-158781号公报专利权利要求的范围等 专利文献4:特开2005-23342号公报利权利要求的范围等 专利文献5:特开2001-152281号公报专利权利要求的范围等 专利文献6:特开2001-152282号公报专利权利要求的范围等 专利文献7:特开2001-152283号公报专利权利要求的范围等 专利文献8:特开平5-345951号公报专利权利要求的范围等
技术实现思路
本专利技术着眼于上述这种情况而做，其目的在于，提供一种低碳硫易切 削钢，其能够抑制气孔的生成，同时，即使无Pb也可发挥出良好的切削 性(特别是加工面粗糙度)，并且能够通过连续铸造法以良好的生产性进 行制造。能够达成上述目的的所谓本专利技术的低碳硫易切削钢，具有如下几点要 旨，含有C: 0.02 0.15% (质量％的意思，下同)、 Si: 0.004°/。以下(不含0%)、 Mn: 0.6 3%、P: 0.02 0.2o/o、 S: 0.35 lo/o、Al: 0.005%以下(不含0°/。)、 O: 0.008 0.030/o、N: 0.007 0.03%，余量是Fe和不可避免的杂质，并且，Mn含量 和S含量的比/处于3 4的范围，并且满足下式(1)。10 X—°94+1226 2《1.2…(1)其中，、 和分别表示C、 Mn和N的质量百分比含量。在本专利技术的低碳硫易切削钢中，作为化学成分，(1)使固溶N量为 0.002 0.02%， (2)将Ti、 Cr、 Nb、 V、 Zr和B之中的1种以上合计抑制 在0.02%以下(不含0%)也有用，通过满足这些条件，能够进一步改善 本专利技术的低碳硫易切削钢的特性。另外，优选在铸造时，通过施加100 500Gauss的磁场的电磁搅拌而制造，如此可使表面性状更为良好。根据本专利技术，通过控制钢材中的C、 Mn和N的含量而使之满足规定 的关系式，而能够抑制气孔的生成，同时应用连续铸造法也能够以良好的 生产性制造加工面粗糙度良好的低碳硫易切削钢。附图说明图1是将(1)式的左边的值和切削加工面粗糙度(最大高度Rz)的 关系与磁场的有无共同加以表示的曲线图。具体实施例方式易切削钢的加工面粗糙度，很大程度上依赖于积屑瘤的生成、大小、 形状和均一性。所谓积屑瘤就是在工具的刀头上堆积有被削材的一部分， 其事实上作为工具的一部分(切削刃)动作的现象，由于该生成举动而使 加工面粗糙度降低。该积屑瘤虽然只在一定的条件下生成，但是通常所实 施的切削条件都是积屑瘤容易生成的条件。这样的积屑瘤其大小的变动被认为会带来致命性的缺陷，但是另一方 面，其对于保护工具刀头而使工具寿命的高也有效果。因此，完全使积屑 瘤不存在并不能说是上策，而是需要使积屑瘤稳定地生成，并使其大小和5形状均一化。为了稳定地使积屑瘤生成，并使其大小和形状均一化，重要的是在被 切削部分的一次剪切域、二次剪切域中，使微小裂纹大量生成。为了使这 种微小裂纹大量生成，就需要大量导入裂纹生成点。而且，作为微小裂纹的生成点，已知MnS系夹杂物有用。但是，并不是全部的MnS系夹杂物 都会作为微小裂纹生成点而起作用，只有大型且球状的(即，宽度大的) MnS才能奏效。在所述的一次剪切域、二次剪切域中MnS会延伸，但若 被延伸得过细，则大部分会与矩阵一样，不会成为微小裂纹的导入点。由 此可见，需要预先将被削材的MnS系夹杂物控制为大型、球状。可是，为了使MnS系夹杂物大型、球状化， 一般己知钢中的氧(总 氧量)会对此造成影响(例如所述专利文献2)。钢中的氧越多，认为硫化 物直径越大。因此，为了使MnS系夹杂物大型、球状化，需要一定程度 地增加钢中的氧浓度。另外，同时为了使成为微小裂纹生成点的MnS系 夹杂物增加，需要相对于现有的易切削钢(例如JISSUM23、 SUM24L) 进一步提高Mn浓度、S浓度。根据本专利技术者们的研究，还判明钢中的固溶N也很大程度上关系到微 小裂纹的生成，通过适当地调整其量，能够实现切削性良好的易切削钢。 在前述的一次剪切域、二次剪切域中，若位置稍有不同，则温度差异很大。 而且，若固溶N存在一定量，则由于各位置的温度会导致变形阻抗不同。 因为该差异会成为微小裂纹的生成点，所以将固定固溶N的成分，即，将 容易生成氮化物的成分的Ti、 Cr、 Nb、 V、 Zr、 B控制在规定量以下，在 确保固溶N上有效。借助上述这样的2个现象，即(1) MnS系夹杂物的大型、球状化， (2)固溶N的增大等，发现可以使积屑瘤稳定地生成，并使其大小和形 状均一化，作为结果是，钢材的成形加工中的加工面粗糙度划时代地提高， 能够发挥出等同于Pb易切削钢的特性。在本专利技术的易切削钢中，也需要适当地规定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削性优异的低碳硫易切削钢，其特征在于，含有：　Ｃ：０．０２～０．１５质量％、　Ｓｉ：０．００４质量％以下但不含０质量％、　Ｍｎ：０．６～３质量％、　Ｐ：０．０２～０．２质量％、　Ｓ：０．３５～１质量％、　Ａｌ：０．００５质量％以下但不含０质量％、　Ｏ：０．００８～０．０３质量％、　Ｎ：０．００７～０．０３质量％，　余量是Ｆｅ和不可避免的杂质，　并且，Ｍｎ含量［Ｍｎ］和Ｓ含量［Ｓ］的比［Ｍｎ］／［Ｓ］处于３～４的范围，并且满足（１）式，该（１）式为：　１０.［Ｃ］×［Ｍｎ］↑［－０．９４］＋１２２６.［Ｎ］↑［２］≤１．２…（１）　并且，该（１）式中的该［Ｃ］、该［Ｍｎ］和该［Ｎ］分别表示Ｃ、Ｍｎ和Ｎ的以质量百分比表示的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本浩一，吉田敦彦，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]