切削性优异的钢制造技术

本发明专利技术提供一种切削性优良的钢，该切削性优良的钢的特征在于，以质量％计，含有Ｃ：０．００１～１．５％、Ｓｉ：３％或３％以下、Ｍｎ：０．０１～３％、Ｐ：０．００１～０．２％、Ｓ：０．０００１～１．２％、Ｚｎ：０．００１～０．５％、Ｎ：０．０００１～０．０２％、Ｏ：０．０００５～０．０５％。根据需要，还可以含有作为切削性元素的Ｓｎ：０．００２～０．５％和／或Ｂ：０．０００５～０．０５％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于汽车或一般机械等的部件中的钢，特别是涉及切削时的工具寿命、切削表面光洁度和切屑处理性等的切削性优异的钢。
技术介绍
一般机械或汽车是组合多种部件而制造的，但是从要求精度和制造效率出发，这些部件在多数场合下要经过切削工序而制造。这时就要求降低成本和提高生产率，对于钢也就要求提高切削性。C的添加量低于0.2％的被称为低碳易切削钢的SUM23和SUM24L重视切削性而被开发。至今众所周知，为了提高切削性，添加S、Pb等的提高切削性的元素是有效的。但是，近年的趋势是Pb成为环境的负担而要避免使用，降低其使用量成为方向。至今为止，在不添加Pb的场合，一直使用在如S那样的MnS那样的切削环境下形成成为软质的夹杂物而提高切削性的方法。而且，在所谓低碳铅易切削钢SUM24L中添加与低碳含硫易切削钢SUM23同量的S。因此，为了提高切削性必须添加与以往等量或更多量的S。但是，在多量添加S时，只是单纯地使MnS变得粗大，不仅对于对提高切削性有效的MnS分布没有贡献，而且在轧制、锻造等中成为破坏起点，引起很多轧制缺陷等的制造上的问题。进而，在以SUM23作为基础的含硫易切削钢中，容易粘着积屑瘤，伴随积屑瘤的脱落和切屑分离的现象，在切削表面上产生凹凸，表面光洁度劣化。因此，从切削性的观点出发，也就存在由表面光洁度劣化造成的精度降低的问题。在切屑处理性方面，由于只是添加S会使基体的延展性增大，所以不能够充分地截断，对于使切屑短容易截断这方面更加良好，也就没有大的改善。除S以外，Te、Bi、P等作为提高切削性的元素也是已知的，但是，由于虽然能够某种程度的提高切削性，但在轧制和热锻时却容易产生裂纹，所以是希望尽量少用。另外，在含有0.2％或0.2％以上的C的钢中，大量含有C、Cr、Mo等的合金元素具有比较高的强度。这样的结构用钢，由于生成积屑瘤和由其产生的切削表面的凹凸(粗糙度)的问题小，且本来就是硬的材料，所以表面光洁度比较良好。但是，因基本强度高而多量添加切削性提高元素S时，生成的MnS在轧制或锻造中发生延伸，机械性能产生各向异性，所以在部件的适用上受到很大的制约。另外，对于高强度钢，大部分的情况是不添加用于提高切削性的S而牺牲切削性。专利技术的公开鉴于上述情况，本专利技术涉及避免轧制或锻造以及制品性能上的不合适且C含有量低于0.15％的所谓低碳素钢，目的在于提供工具寿命和表面光洁度两者都改善了的具有优异的切削性的钢。另外，其目的还在于，在含有C为0.15％或其以上的结构用钢、高强度钢的场合下，提供兼具机械性能(包括各向异性)和切削性的钢。切削是分离切屑的破坏现象，促进其成为一个关注点。但是，如前所述，只是单纯地使S增量是有限度的。因此，本专利技术人反复深入研究的结果发现，通过不仅使S增量、而且作为基本成分含有Zn，由此可以使基体脆化、容易破坏而延长工具寿命，同时可以抑制切削表面的凹凸。基于以上的见解，完成了本专利技术，其要旨如下所述。(1)一种切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，含有C0.001～1.5％、Si3％或3％以下、Mn0.01～3％、 P0.001～0.2％、S0.0001～1.2％、Zn0.001～0.5％、N0.0001～0.02％、O0.0005～0.05％。(2)上述(1)所述的切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，还含有Sn0.002～0.5％。(3)上述(1)或(2)所述的切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，还含有B0.0005～0.05％。(4)上述(1)～(3)中的任一项所述的切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，还含有Cr0.01～7％、Mo0.01～3％、V0.01～3％、Nb0.001～0.2％、Ti0.001～0.5％、W0.01～3％中的1种或者2种或其以上。(5)上述(1)～(4)中的任一项所述的切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，还含有Ni0.05～7％、Cu0.02～3％中的1种或者2种，同时在含有0.3％或其以上的Cu的场合，满足Ni％≥Cu％。(6)上述(1)～(5)中的任一项所述的切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，还含有Al0.001～2％、Ca0.0002～0.01％、Zr0.0003～0.5％、Mg0.0002～0.02％中的1种或者2种或其以上。(7)上述(1)～(6)中的任一项所述的切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，还含有Te0.001～0.5％、Pb0.01～0.7％、Bi0.01～0.7％中的1种或者2种或其以上。附图的简单说明附图说明图1是表示切入式切削试验的概要的图，(a)是表示切入式切削试验方法的图，(b)是表示工具的移动的图。图2是表示带缺口的小野式旋转弯曲试验片的图。图3是表示渗碳条件的模式图，(a)是表示渗碳淬火的模式图，(b)是表示正火的条件的模式图。实施专利技术的最佳方式本专利技术的基本思想在于，通过除S以外还含有Zn作为钢的必须成分，可以不损害机械性能而提高切削性。即，Zn是本专利技术特别重要的元素。Zn有使钢脆化的效果，具有提高切削性的效果，特别是有改善切削表面光洁度的效果。另外，由于不形成历来公知的MnS那样粗大的夹杂物的形态存在于基体中，所以机械性能的劣化可以抑制为最低限度。特别是作为各向异性，可以显著地看到该效果。相反，即使具有相同程度的机械性能，在添加Zn的场合下，也可以得到良好的切削性。这可以认为是由于因切削热而使温度上升时Zn的脆化效果显著。另外，可以认为，切削中在工具/被切削材料的界面上产生了润滑效果。Zn低于0.001％时，其效果小。另一方面，由于Zn在熔炼时非常容易气化，为了使Zn残留在钢液中，即使在凝固后也能维持超过0.5％的Zn量，就必须投入多量的Zn，但由于从成本这点出发在工业上不能成立，所以将0.5％取为上限。因此，将本专利技术钢的Zn成分的范围限定在0.001～0.5％。除Zn以外，还可以含有Sn、B、Te等的切削性提高元素，但是单独加Sn不能提高切削性，通过与Zn相互作用可以提高切削性。以下说明限定Zn以外的钢成分的理由。C0.001～1.5％由于C与钢材的基本强度和钢中的氧含量有关，所以对切削性给予很大的影响。C添加多时，提高强度而降低切削性，因而将其上限取为1.5％。另一方面，为了防止降低切削性的硬质氧化物生成、同时抑制在凝固过程中微细气孔等在高温下固溶氧的弊害，必须适量地控制氧含量。单纯用吹炼，不仅会过分降低C量和增大成本，而且钢中氧含量会大量残留，引起微细气孔等不适宜。因此，将能够容易地防止微细气孔等的不适宜的C量0.001％取为下限。Si3％或其以下Si的过度添加会降低热轧性，轧制等变得困难，但是适度的添加可以赋予机械性能或者使氧化物软质化，提高切削性。其上限是3％，在其以上时，热轧性降低，轧制等变得困难，难以工业生产。另外，会发生生成硬质氧化物、降低切削性等的弊害。Mn0.01～3.0％Mn是作为脱氧元素，是用于使钢中的硫作为MnS被固定·分散的必要元素。另外是用于使钢中氧化物软质化、氧化物无害化的必要元素。其效果也依存于添加的S量，但在低于0.01％时，添加的S不能作为MnS被充分地固定，S形成FeS而变脆。Mn含量大时，质地的硬度增大，切削性和冷加工性降低，因而将3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削性优异的钢，其特征在于，以质量％计，含有：Ｃ：０．００１～１．５％、Ｓｉ：３％或其以下、Ｍｎ：０．０１～３％、Ｐ：０．００１～０．２％、Ｓ：０．０００１～１．２％、Ｚｎ：０．００１～０ ．５％、Ｎ：０．０００１～０．０２％、Ｏ：０．０００５～０．０５％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥村雅之，水野淳，平田浩，内藤贤一郎，萩原博，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]