(57)【要約】【課題】熱間加工性に優れ、且つ、切削加工における表面精度に優れたＰｂ無添加のフェライト系快削ステンレス線材を安価に提供する。【解決手段】質量%で、Ｃ：0.005〜0.050%、Si：0.10〜1.0％、Mn：0.10〜0.50%、Ｐ：0.005〜0.05%、Ｓ：0.25〜0.60%、Cr：10.5〜19.5%、Te：0.002〜0.024%、Al：0.001〜0.010%、Ｎ：0.005〜0.050%、Ｏ：0.001〜0.020%、Ca：0〜0.010%、Ｂ：0〜0.02%、Ni：0〜3.0%、Mo：0〜3.0%、Nb：0〜1.00%、Ti：0〜1.00%、Ｖ：0〜0.50%、Ta：0〜0.5%、Ｗ：0〜0.5%、Co：0〜1.00%、Zr：0〜0.020%、Cu：0〜3.0%、Sn：0〜0.5%、Mg：0〜0.050%、REM：0〜0.200%、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、Te/Sが0.040以下である、フェライト系快削ステンレス線材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．０５０％、
Ｓｉ：０．１０〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜０．５０％、
Ｐ：０．００５〜０．０５％、
Ｓ：０．２５〜０．６０％、
Ｃｒ：１０．５〜１９．５％、
Ｔｅ：０．００２〜０．０２４％、
Ａｌ：０．００１〜０．０１０％、
Ｎ：０．００５〜０．０５０％、
Ｏ：０．００１〜０．０２０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ｂ：０〜０．０２％、
Ｎｉ：０〜３．０％、
Ｍｏ：０〜３．０％、
Ｎｂ：０〜１．００％、
Ｔｉ：０〜１．００％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｔａ：０〜０．５％、
Ｗ：０〜０．５％、
Ｃｏ：０〜１．００％、
Ｚｒ：０〜０．０２０％、
Ｃｕ：０〜３．０％、
Ｓｎ：０〜０．５％、
Ｍｇ：０〜０．０５０％、
ＲＥＭ：０〜０．２００％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
Ｔｅ／Ｓが０．０４０以下である、フェライト系快削ステンレス線材。
【請求項２】
前記化学組成を有する、フェライト系快削ステンレス線材であって、
硫化物中のＭｎとＣｒの組成比であるＭｎ／Ｃｒが０．１〜０．５、
硫化物の外接する圧延方向に平行な径と圧延方向に垂直な径との比をアスペクト比とするとき、硫化物のアスペクト比が８．０以下である、請求項１記載のフェライト系快削ステンレス線材。
【請求項３】
質量％で、さらに、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｂ：０．０００１〜０．０２％、
Ｎｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｏ：０．１〜３．０％、
Ｎｂ：０．０５〜１．００％、
Ｔｉ：０．０５〜１．００％、
Ｖ：０．０５〜０．５０％、
Ｔａ：０．１〜０．５％、
Ｗ：０．１〜０．５％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％、
Ｚｒ：０．００１〜０．０２０％、
Ｃｕ：０．１〜３．０％、
Ｓｎ：０．０３〜０．５％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０５０％、
ＲＥＭ：０．０００５〜０．２００％、
から選択される１種以上を含有する、請求項１または請求項２に記載のフェライト系快削ステンレス線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系快削ステンレス線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＡ機器、電子機器等の鋼部品のうち、切削で製造される部品には、切削時の切屑処理性に加え、切削加工面に高い寸法精度、および良好な表面性状が求められる。これらの要求に応える鋼素材として、Ｓを０．１５％以上添加したＳＵＳ４３０Ｆ、または切削性を更に向上させるためＰｂ、Ｓｅ、Ｔｅを単独もしくは複合添加したフェライト系快削ステンレス鋼がある（特許文献１）。
【０００３】
一方、Ｐｂ添加廃止の市場要求に対して、ＢｉまたはＳｎ添加、ならびにＣｕを主体とする第２相を分散させたフェライト系快削ステンレス鋼が提案されている（特許文献２、３、４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３０７９４号公報
【特許文献２】特開平１１−１４０５９７号公報
【特許文献３】特開２００２−３８２４１号公報
【特許文献４】特開２００６−９７０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜４の発明では、熱間加工性などの製造性、および切削後の表面性状において満足なものが得られていない。具体的には、上記部品は、切削速度≧２０ｍ／ｍｉｎ、切込み≧０．０５ｍｍ、送り≧０．００５ｍｍ／ｒｅｖ、の工業的な切削条件において、表面粗さＲａ≦０．５μｍの精度と優れた耐工具摩耗性が要求されるが、その際の表面性状については、特許文献１〜４のいずれにおいても開示されていない。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、熱間加工性が良好で、かつ通常の精密部品の切削加工条件下において、表面粗さ（Ｒａ）：０．５μｍ以下の優れた表面精度を得ることが可能な、Ｐｂ、およびＳｅを含まないフェライト系快削ステンレス線材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討した結果、Ｐｂ、およびＳｅを含まないＳ含有フェライト系ステンレス快削鋼において、微量のＴｅを含有させることで硫化物の形態を制御し、優れた表面精度を確保できることを知見した。詳細な知見は以下の（ａ）〜（ｄ）の通りである。
【０００８】
（ａ）表面粗さを改善するためには、切削中に工具の刃先に形成される構成刃先を小さくすることが有効である。これは、構成刃先が発生すると、切削の際、工具の切刃の輪郭と異なった凹凸が生じるためである。本発明では、線材中の硫化物のアスペクト比を小さくすることで構成刃先の形成を抑制する。
【０００９】
（ｂ）Ｔｅを含有させると、その硫化物の周囲に低融点のＭｎのＴｅ化合物（ＭｎＴｅ）が形成され、その潤滑作用によって熱間圧延後の加工（例えば、温間伸線加工や冷間伸線加工など）においても展伸しにくくなる。このため、硫化物のアスペクト比が小さくなる。しかし、ＭｎＴｅは熱間延性を低下させるので、部品の加工性が確保できなくなる。
【００１０】
（ｃ）一方で、ＭｎＴｅが形成しない程度の微量のＴｅを含有させても、そのＴｅが硫化物中に固溶することで、硫化物の変形抵抗が高まり、その結果、アスペクト比が小さくなる。
【００１１】
（ｄ）線材中のＭｎ、Ｃｒの含有量を調整することで、線材中に形成する硫化物中のＭｎ、Ｃｒの組成比も変化し、変形抵抗の向上に寄与する。
【００１２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【００１３】
（１）質量％で、
Ｃ：０．００５〜０．０５０％、
Ｓｉ：０．１０〜１．０％、
Ｍｎ：０．１０〜０．５０％、
Ｐ：０．００５〜０．０５％、
Ｓ：０．２５〜０．６０％、
Ｃｒ：１０．５〜１９．５％、
Ｔｅ：０．００２〜０．０２４％、
Ａｌ：０．００１〜０．０１０％、
Ｎ：０．００５〜０．０５０％、
Ｏ：０．００１〜０．０２０％、
Ｃａ：０〜０．０１０％、
Ｂ：０〜０．０２％、
Ｎｉ：０〜３．０％、
Ｍｏ：０〜３．０％、
Ｎｂ：０〜１．００％、
Ｔｉ：０〜１．００％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｔａ：０〜０．５％、
Ｗ：０〜０．５％、
Ｃｏ：０〜１．００％、
Ｚｒ：０〜０．０２０％、
Ｃｕ：０〜３．０％、
Ｓｎ：０〜０．５％、
Ｍｇ：０〜０．０５０％、
ＲＥＭ：０〜０．２００％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
Ｔｅ／Ｓが０．０４０以下である、フェライト系快削ステンレス線材。
【００１４】
（２）前記化学組成を有する、フェライト系快削ステンレス線材であって、
硫化物中のＭｎとＣｒの組成比であるＭｎ／Ｃｒが０．１〜０．５、硫化物の外接する圧延方向に平行な径と圧延方向に垂直な径との比をアスペクト比とするとき、硫化物のアスペクト比が８．０以下である、（１）に記載のフェライト系快削ステンレス線材。
【００１５】
（３）質量％で、さらに、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％、
Ｂ：０．０００１〜０．０２％、
Ｎｉ：０．１〜３．０％、
Ｍｏ：０．１〜３．０％、
Ｎｂ：０．０５〜１．００％、
Ｔｉ：０．０５〜１．００％、
Ｖ：０．０５〜０．５０％、
Ｔａ：０．１〜０．５％、
Ｗ：０．１〜０．５％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％、
Ｚｒ：０．００１〜０．０２０％、
Ｃｕ：０．１〜３．０％、
Ｓｎ：０．０３〜０．５％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０５０％、
ＲＥＭ：０．０００５〜０．２００％、
から選択される１種以上を含有する、（１）または（２）に記載のフェライト系快削ステンレス線材。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、環境に悪影響を与えるＰｂ、およびＳｅを含有することなく、熱間加工性が良好で、かつ通常の精密部品の切削加工条件において、切削加工後の部品に、表面粗さ（Ｒａ）：０．５μｍ以下の優れた表面精度を有する、フェライト系快削ステンレス線材を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の各要件について説明する。
【００１８】
１．化学組成
各元素の限定理由は下記の通りである。なお、以下の説明において化学組成についての「％」は「質量％」を意味する。
【００１９】
Ｃ：０．００５〜０．０５０％
Ｃは、炭化物を生成し、強度を得るために必要である。このため、Ｃ含有量は、０．００５％以上とし、Ｃ含有量は、０．０１０％以上であるのが好ましい。一方、過剰な炭化物は、切削加工時に構成刃先の生成を促進して切削面精度を劣化させるため、Ｃ含有量は、０．０５０％以下とし、Ｃ含有量は０．０３０％以下であるのが好ましい。
【００２０】
Ｓｉ：０．１０〜１．０％
Ｓｉは、脱酸のために使用される。このため、Ｓｉ含有量は０．１０％以上とし、Ｓｉ含有量は、０．３０％以上であるのが好ましい。一方で、１．０％超含有させると、棒線熱間圧延時のスケール生成を抑制し、熱間圧延疵の生成を助長する。そのため、Ｓｉ含有量は、１．０％以下とする。
【００２１】
Ｍｎ：０．１０〜０．５０％
Ｍｎは、Ｃｒと共に硫化物を生成し、被削性、特に切削面精度を向上させる元素である。このため、Ｍｎ含有量は、０．１０％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が０．５０％を超えると、硫化物におけるＭｎ／Ｃｒが高くなり、硫化物が展伸してアスペクト比が大きくなる。そのため、Ｍｎ含有量は、０．５０％以下とし、Ｍｎ含有量は、０．４０％以下であるのが好ましい。
【００２２】
Ｐ：０．００５〜０．０５％
Ｐは、粒界偏析して切削加工時の材料延性を低下させて、表面精度を向上させる。このため、Ｐ含有量は、０．００５％以上とし、Ｐ含有量は、０．０１％以上であるのが好ましい。しかしながら、０．０５％を超えて含有させると、その効果は飽和するばかりか、製造性が著しく劣化する。そのため、Ｐ含有量は、０．０５％以下とする。
【００２３】
Ｓ：０．２５〜０．６０％
Ｓは、硫化物を形成し、硫化物には切削加工時に応力が集中する。そして、切りくず生成時におけるせん断変形域で硫化物を起点にき裂が発生し、構成刃先の成長が抑制される。このため、線材の切削面精度が向上する。この効果を得るために、Ｓ含有量は、０．２５％以上とし、Ｓ含有量は、０．２８％以上であるのが好ましい。一方で、０．６０％を超えて含有させると、熱間加工性が著しく劣化する。そのため、Ｓ含有量は、０．６０％以下とし、Ｓ含有量は、０．５５％以下であるのが好ましい。
【００２４】
Ｃｒ：１０．５〜１９．５％
Ｃｒは、Ｍｎと共に硫化物を形成し、特に硫化物中のＭｎとＣｒの組成比（Ｍｎ／Ｃｒ）を適正化することで、硫化物のアスペクト比を小さくすることができる。アスペクト比を小さくし、切削面精度を向上させるためには、Ｃｒ含有量は、１０．５％以上とし、Ｃｒ含有量は、１５．０％以上であるのが好ましく、１６．０％以上であるのがより好ましい。しかしながら、多量に含有させると、硫化物中のＭｎ／Ｃｒが小さくなりすぎて、却って硫化物が展伸しやすくなり、アスペクト比が大きくなる。そのため、Ｃｒ含有量は１９．５％以下とし、Ｃｒ含有量は１８．５％以下であるのが好ましい。
【００２５】
Ｔｅ：０．００２〜０．０２４％
Ｔｅは、本発明において被削性、特に切削面精度を向上させるために重要な元素である。Ｔｅは、硫化物中への固溶により変形を抑制して、アスペクト比を小さくする。その結果、構成刃先の成長を抑制し、切削面精度を向上させる。このため、Ｔｅ含有量は、０．００２％以上とし、Ｔｅ含有量は、０．００３％以上であるのが好ましい。一方で、Ｔｅを、０．０２４％を超えて含有させると、その効果は飽和するばかりか、硫化物周囲のＭｎＴｅの形成により、却って製造性が著しく劣化する。そのため、Ｔｅ含有量は０．０２４％以下とし、Ｔｅ含有量は、０．０１５％以下であるのが好ましく、０．０１０％以下であるのがより好ましい。
【００２６】
Ａｌ：０．００１〜０．０１０％
Ａｌは、脱酸元素として使用する。そのため、Ａｌ含有量は、０．００１％以上とする。一方で、０．０１０％を超えて含有させると、硬質なＡｌ系の酸化物を形成し、被削性を劣化させ、工具寿命を低下させる。そのため、Ａｌ含有量は、０．０１０％以下とし、Ａｌ含有量は、０．００８％以下であるのが好ましい。
【００２７】
Ｎ：０．００５〜０．０５０％
Ｎは、マトリックスのフェライト強度を高める。このため、Ｎ含有量は、０．００５％以上とし、Ｎ含有量は、０．００８％以上であるのが好ましい。しかし、Ｎ含有量を、０．０５０％を超えて含有させると、過度の強度上昇により工具寿命を劣化させる。そのため、Ｎ含有量は、０．０５０％以下とし、Ｎ含有量は０．０３０％以下であるのが好ましい。
【００２８】
さらに本発明は、以下に記載する選択元素を含有させてもよい。
【００２９】
Ｏ：０．００１〜０．０２０％
Ｏは、凝固時の脱酸生成物を粗大化させることで被削性を向上させる。このため、Ｏ含有量は０．００１％以上とし、Ｏ含有量は、０．００３％以上であるのが好ましく、０．００５％以上であるのがより好ましい。しかし、０．０２０％を超えて含有させると、硬質な介在物が増加し、被削性を劣化させる。そのため、Ｏ含有量は、０．０２０％以下とする。
【００３０】
Ｃａ：０〜０．０１０％
Ｃａは、酸化物系介在物を軟質化し、被削性を向上させ、工具寿命を改善する効果があるため、含有させてもよい。しかしながら、０．０１０％を超えて含有させると、効果が飽和し、熱間加工性が低下する。このため、Ｃａ含有量は、０．０１０％以下とし、Ｃａ含有量は、０．００８％以下であるのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ｃａ含有量は、０．０００５％以上であるのが好ましく、０．００１０％以上がより好ましい。またＣａ含有量が、０．００３％以上であるのが最も好ましい。
【００３１】
Ｂ：０〜０．０２％
Ｂは、熱間加工性を改善するために使用する元素であり、安定した効果を得るために、含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有させると、Ｂの化合物が析出し、熱間加工性を劣化させるので、Ｂ含有量は０．０２％以下とし、Ｂ含有量は、０．０１５％以下であるのが好ましい。一方で、上記効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上であるのが好ましく、Ｂ含有量は０．０００２％以上であるのがより好ましい。
【００３２】
Ｎｉ：０〜３．０％
Ｎｉは、固溶強化により材料の硬さを高めて構成刃先の生成を防止し、切削加工時の表面精度を向上させるため、含有させてもよい。しかしながら、３．０％を超えて含有させてもその効果は飽和し、また、線材が過度に硬質化して、工具寿命劣化を引き起こす。そのため、Ｎｉ含有量は、３．０％以下とし、Ｎｉ含有量は、１．５％以下であるのが好ましい。一方で、上記効果を得るためには、Ｎｉ含有量は、０．１％以上であるのが好ましく、Ｎｉ含有量は、０．１５％以上であるのがより好ましい。
【００３３】
Ｍｏ：０〜３．０％
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素であり、含有させてもよい。しかしながら、Ｍｏを多量に含有させると、靭性を低下させる。このため、Ｍｏ含有量は、３．０％以下とし、Ｍｏ含有量は２．０％以下であるのが好ましい。一方で、上記効果を得るためには、Ｍｏ含有量は０．１％以上であるのが好ましい。
【００３４】
Ｎｂ：０〜１．００％
Ｔｉ：０〜１．００％
Ｖ：０〜０．５０％
Ｔａ：０〜０．５％
Ｗ：０〜０．５％
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｗは炭窒化物を形成し、耐食性を改善する効果があるため、含有させてもよい。しかしながら、多量の含有は、被削性が劣化することから、Ｎｂ含有量は、１．００％以下とし、Ｔｉ含有量は、１．００％以下とする。また、Ｖ含有量は、０．５０％以下とし、Ｔａ含有量は、０．５％以下とし、Ｗ含有量は、０．５％以下とする。一方で、上記効果を得るためには、Ｎｂ含有量は、０．０５％以上であるのが好ましく、Ｔｉ含有量は、０．０５％以上であるのが好ましく、Ｖ含有量は、０．０５％以上であるのが好ましい。また、Ｔａ含有量は、０．１％以上であるのが好ましく、Ｗ含有量は、０．１％以上であるのが好ましい。
【００３５】
Ｃｏ：０〜１．００％
Ｃｏは、マトリックスの靭性を高めるため、含有させてもよい。しかしながら、過剰に含有させると、マルテンサイト組織が析出し、被削性を劣化させるため、Ｃｏ含有量は１．００％以下とし、Ｃｏ含有量は、０．６０％以下であるのが好ましい。一方で、上記効果を得るためには、Ｃｏ含有量は、０．０５％以上であるのが好ましい。
【００３６】
Ｚｒ：０〜０．０２０％
Ｚｒは、強度を向上させる効果があるので、含有させてもよい。しかしながら、多量の含有は靭性を低下させるため、Ｚｒ含有量は、０．０２０％以下とする。一方で、強度効果を十分に得るためには、Ｚｒ含有量は、０．００１％以上であるのが好ましい。
【００３７】
Ｃｕ：０〜３．０％
Ｃｕは、固溶強化により材料の硬さを高めて構成刃先の生成を防止し、切削加工時の表面精度を向上させるため、含有させてもよい。しかしながら、３．０％を超えて含有させても、その効果は飽和し、鋳片割れが発生するなど、製造性が劣化するため、Ｃｕ含有量は、３．０％以下とする。一方で、上記効果を得るためには、Ｃｕ含有量は、０．１％以上であるのが好ましい。
【００３８】
Ｓｎ：０〜０．５％
Ｓｎは、耐食性を劣化させる硫化物と共存させることで、耐食性劣化を抑制するため、含有させてもよい。しかしながら、０．５％を超えて含有させると、製造性を劣化させるため、Ｓｎ含有量は０．５％以下とし、Ｓｎ含有量は０．３％以下であるのが好ましい。一方で、上記効果を得るためには、Ｓｎ含有量は、０．０３％以上であるのが好ましく、Ｓｎ含有量は、０．０５％以上であるのが好ましい。
【００３９】
Ｍｇ：０〜０．０５０％
Ｍｇは、熱間加工性を向上させるため、含有させてもよい。しかしながら、０．０５０％を超えて含有させると、却って熱間加工性を劣化させるため、Ｍｇ含有量は、０．０５０％以下とする。一方で、上記効果を得るためには、Ｍｇ含有量は、０．０００５％以上であるのが好ましい。
【００４０】
ＲＥＭ：０〜０．２００％
ＲＥＭは、熱間加工性の劣化を防止するのに有効な元素であり、含有させてもよい。しかしながら、０．２００％を超えて含有させると却って熱間加工性を劣化させるため、ＲＥＭ含有量は、０．２００％以下とする。一方で、上記効果を得るためには、ＲＥＭ含有量は、０．０００５％以上であるのが好ましい。
【００４１】
ＲＥＭ（希土類元素）は、一般的な定義に従い、スカンジウム （Ｓｃ）、イットリウム （Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ） までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。単独で含有させてもよいし、混合物であってもよい。
【００４２】
本発明の線材は、上記した元素以外は、Ｆｅおよび不可避的不純物から成る。但し、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の元素を含有させても良い。また、ＰｂとＳｅは不可避的に混入する場合もあるが、Ｐｂは０．０３％未満、Ｓｅは０．０２％未満に制御する必要がある。
【００４３】
不可避的不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるものであって、本発明の鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００４４】
２．Ｔｅ／Ｓ
後述する硫化物中のＭｎ／Ｃｒが０．１〜０．５の範囲にある時、さらに、鋼材のＴｅ／Ｓが小さい場合に、製造性（熱間加工性）を維持しつつ、硫化物を効果的に球状化し、アスペクト比を８．０以下に小さくすることができる。このような効果を得るために、ＴｅおよびＳの組成比である、Ｔｅ／Ｓは０．０４０以下とする。Ｔｅ／Ｓは０．０４０未満であるのが好ましく、０．０３０以下であるのがより好ましい。
【００４５】
３．硫化物中のＭｎ／Ｃｒ
Ｓ含有のフェライト系快削ステンレス線材は、一般に、鋳造から最終圧延までの総減面率が９５％以上となるため、ＭｎＳ系硫化物は、線材長手方向に展伸する。展伸したＭｎＳ系硫化物は、切削加工した際の、表面精度低下の原因となる。そのため本発明では、硫化物にＣｒを固溶させて、硫化物中のＭｎ／Ｃｒを０．５以下にすることで、圧延中の硫化物変形を抑制し、アスペクト比を小さく維持する。また硫化物中のＭｎ／Ｃｒは０．４以下であるのが好ましい。一方、過剰な固溶は、却って変形能を大きくするので、硫化物中のＭｎ／Ｃｒは０．１以上とし、０．２以上であるのが好ましい。
【００４６】
４．硫化物のアスペクト比
Ｓ含有のフェライト系快削ステンレス線材は、ＭｎＳ系硫化物は線材長手方向に展伸するため、アスペクト比も通常の鋼板と比較し、大きくなる。しかしながら、硫化物のアスペクト比の値が大きくなりすぎると、切削加工した際の表面精度の低下原因となる。このため、硫化物のアスペクト比を、８．０以下とする。また、加工粗さを安定して低減するため、アスペクト比は５．０以下とすることが好ましい。尚、ここで、アスペクト比とは、硫化物に外接する圧延方向に平行な径、つまり水平フェレ径と、圧延方向に垂直な径、つまり垂直フェレ径との比であり、硫化物の水平フェレ径/垂直フェレ径で表される。
【００４７】
５．製造条件
本発明の線材の製造工程については、例えば（１）製鋼⇒（２）熱延⇒（３）線材への加工（伸線、切削等）⇒（４）焼鈍の工程よりなる。必要に応じて、製鋼工程後に熱間鍛造を施しても良い。製鋼においては、本発明の必須元素、および/または選択元素を含む鋼を、溶製・精錬し、溶製した溶鋼は、連続鋳造で鋳片とする。その後、鋳片は、熱間圧延される。この際の好ましい条件は、９００℃以上の仕上げ圧延温度で、熱間圧延を施すことである。続いて、伸線、切削が行われる。この際の好ましい条件は室温から１００℃程度である。最後に、焼鈍工程が行われる。
【００４８】
線材圧延後の焼鈍条件は、特に規定するものではないが、１４０Ｈｖ以上の硬さを得るために、６５０〜８５０℃以下にするのが望ましい。また、焼鈍時間についても十分確保する必要があるが、３００分を超えると１４０Ｈｖ以上が得られなくなる。組織の均質化の点からも、焼鈍時間を２〜３００分とすることが望ましい。さらに好ましくは、５〜１２０分である。
【００４９】
なお、線材とは棒状に圧延した鋼で、断面が円、楕円、正方形、長方形、六角形等であり、コイル状に巻かれた鋼材を指す。
【実施例】
【００５０】
表１及び表２に実施例の鋼の化学組成を示す。
【００５１】
【表１】
2018131670.tif 000002
【００５２】
【表２】
2018131670.tif 000003
【００５３】
これらの化学組成の鋼は、１５０ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、直径２００ｍｍの鋳片に鋳造し、その後、１２００℃加熱で、直径７０ｍｍに鍛造した。続いて、直径６６ｍｍにピーリング後、棒鋼圧延に相当する熱間押出しにより直径１８ｍｍに加工し、７８０℃で1時間焼鈍した。最後に直径１５ｍｍの線材に機械加工で仕上げ、評価用素材とし各評価試験を実施した。
【００５４】
前記線材を、その中心線を含む長手方向の断面上を観察するように樹脂に埋め込み、鏡面研磨を行って、硫化物の組成を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）付属のＥＤＳ分析装置により分析し、硫化物中のＭｎ／Ｃｒを算出した。
【００５５】
硫化物のアスペクト比は、ＳＥＭ−ＥＤＳに供したのと同じ試料を使用し、光学顕微鏡観察により、１００倍の倍率で１０視野撮影し、全硫化物に外接する圧延方向に平行な径(水平フェレ径)と、圧延方向に垂直な径(垂直フェレ径)とを画像解析法により測定した。各硫化物の水平フェレ径/垂直フェレ径をアスペクト比として算出し、全硫化物のアスペクト比の平均値を当該試料のアスペクト比とした。
【００５６】
製造性、すなわち熱間延性は、高温引張試験により評価した。具体的には、上記直径７０ｍｍの鍛造材の中心と、表面との中間部より丸棒長手方向に直径１０ｍｍの熱間延性評価試験片を採取し、試験温度１０００℃、歪み速度０．００１／ｓの条件で引張破断した後の絞り値で評価した。この際の試験片形状はＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に記載の２号試験片に準拠し、φ１０ｍｍ×１００ｍｍの試験片とした。熱間延性の評価は、通電により試験片を加熱し、所定の温度で引張り破断が可能な評価装置であるＤｙｍａｎｉｃ  ｓｙｓｔｍ社製のグリーブル試験機を用いる。
【００５７】
ビッカース硬さは素材の横断面に鏡面研磨を行ったものについて、表層１ｍｍ部をマイクロビッカース（荷重１ｋｇｆ）により測定した。本発明鋼の硬さは１４０Ｈｖ以上であった。
【００５８】
線材の外周切削後の表面粗さは、切削表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）で評価した。
切削は旋削加工であり、材質が超硬Ｐ種、刃先Ｒが０．４ｍｍの工具を用い、切削速度５０ｍ／ｍｉｎ、送り量０．０２ｍｍ／ｒｅｖ、切込み０．１ｍｍ、切削油（鉱物油）塗布の条件下で行った。
【００５９】
表面粗さＲａは、１５分旋削加工後の試料で測定した。測定には接触式の粗さ測定機を用い、基準長さ２．５ｍｍで、各５点ずつ測定して、その平均値を測定値とした。
本発明では表面粗さＲａが０．５μｍ以下の場合に良好と判断した。
【００６０】
また工具寿命は逃げ面の平均摩耗量が０．２ｍｍに達するまでの時間で評価し、１５分の加工で０．２ｍｍ未満であれば寿命達成とした。製造性の指標である熱間延性（１０００℃での絞り値）は、７０％以上で良好とした。
【００６１】
結果を表３にまとめて示す。
【００６２】
【表３】
2018131670.tif 000004
【００６３】
発明例のＮｏ．１からＮｏ．４９は、成分及び硫化物の組成も規定の範囲を満たしており良好な表面粗さ、工具寿命、熱間加工性の全てにおいて所望の特性が得られている。一方で比較鋼のＮｏ．５０からＮｏ．７８は規定範囲を満たしておらず、いずれかの特性を満足していないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
実施例から明らかなように、本発明により、Ｐｂ等の毒性の高い重金属を含有させることなく、熱間加工性、切削加工後の表面精度、さらには工具寿命に優れた安価なフェライト系快削ステンレス鋼棒線を製造することができる。