(57)【要約】【目的】被削性及び耐食性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼を提供すること。【解決手段】重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０２０％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．００５〜０．１０％、Ｓ：０．２０〜０．３５％、Ｃｒ：１７．０〜２５．０％、Ｐｂ：０．０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０１〜０．１０％、Ｏ：０．００５〜０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０３０％、Ｎｂ：０．０３〜０．５０％、Ａｌ：０．００１〜０．１００％等、を含有し、［Ｎｂ］≧４×（［Ｃ］＋［Ｎ］）…式（１）、［Ｔｅ］／［Ｓ］≧０．５…式（２）、１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦５０…式（３）を満たし、更に、円相当径が２．０μｍ以上でアスペクト比が１０以下である硫化物の総量が面積率で０．５０％以上であり、ビッカース硬さが１６０以下である残部が実質的にＦｅからなるフェライト系快削ステンレス鋼。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ：０．００５〜０．０２０％、
Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、
Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、
Ｐ：０．００５〜０．１０％、
Ｓ：０．２０〜０．３５％、
Ｃｕ：０．０１〜０．６０％、
Ｎｉ：０．０１〜０．６０％、
Ｃｒ：１７．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．０１〜１．０％、
Ｐｂ：０．０３〜０．３０％、
Ｔｅ：０．０１〜０．１０％、
Ｂ：０．００３〜０．００８％、
Ｏ：０．００５〜０．０２０％、
Ｎ：０．００５〜０．０３０％、
Ｎｂ：０．０３〜０．５０％、
Ａｌ：０．００１〜０．１００％、を含有し、
以下の式（１）〜式（３）（［  ］内は各元素の重量％を示す）：
［Ｎｂ］≧４×（［Ｃ］＋［Ｎ］）…式（１）
［Ｔｅ］／［Ｓ］≧０．０５      …式（２）
１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦５０      …式（３）
を満たし、更に、円相当径が２．０μｍ以上でアスペクト比が１０以下である硫化物の総量が面積率で０．５０％以上であり、ビッカース硬さが１６０以下であることを特徴とする残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項２】
更に、重量％で、
Ｂｉ：０．０１〜０．３０％、を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項３】
更に、重量％で、Ｃａ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭからなる群のいずれか１種又は２種以上を、
Ｃａ：０．０００１〜０．０５％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、
ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２％、含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項４】
更に、重量％で、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉからなる群のいずれか１種又は２種以上を、
Ｖ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．０１〜０．５０％、
Ｔａ：０．０１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェライト系快削ステンレス鋼。
【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鋼に関し、更に詳しくは、被削性及び耐食性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削加工により製造される機器・部品の生産性向上のために使用される鉄系材料の快削性付与元素として、Ｓ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｃａなどが知られている。例えば、ＳやＴｅを含有させることにより、ＭｎＳやＭｎＴｅ等の介在物を生成させ、介在物に対する切屑形成時の応力集中効果を得ることができる。また、Ｐｂを含有させることにより、工具と切屑間の潤滑作用により被削性や研削性を高める効果を得ることができる。そのため、寸法精度確保のため精密な仕上げ加工が要求される部品や、加工代の大きい複雑形状の部品等、被削性向上が重視される部品は、快削性付与元素の含有量が増加傾向にある。快削性付与元素は、単独添加で用いられるほか、複合添加して用いられる。
【０００３】
しかしながら、鉄系材料で被削性向上のために広く用いられているＳは、Ｍｎ系硫化物となり腐食起点となるため、その鋼種の耐食性を大きく低下させるという問題があった。そこで、ＭｎをＣｒで置換することにより高耐食性が得られ、しかも、快削性付与元素を用いることにより被削性を向上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。
【０００４】
その例として、特許文献１には、重量％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．１０〜２．０％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１５．０〜２５．０％の量で含有させ、Ｓ、Ｓｅの何れか一種または二種を、Ｓ ：０．５０％以下、Ｓｅ：０．３０％以下（但し、Ｓ＋Ｓｅ≧０．１０％）の量で、Ｍｎ／（Ｓ＋Ｓｅ）比を２以下に調整し、硫化物、セレン化物中に２０％以上のＣｒを含有し、且つ、長さ１０μｍ以上の硫化物、セレン化物系の介在物の個数割合が８０％以上であることを特徴とする残部実質的にＦｅから成る組成を有する耐食性に優れた快削フェライト系ステンレス鋼が開示されている。
【０００５】
また、快削性付与元素を複合添加した例として、特許文献２には、重量で、Ｃ：０.１％以下、Ｓｉ:２.０％以下、Ｍｎ:２．０％以下、Ｃｒ：１９〜２５％およびＳ：０．２０〜０．３５％を含み、更に、（１）Ｐｂ：０．４％以下、Ｂｉ:０．３％以下、Ｔｅ:０．３％以下、Ｓｅ:０.４％以下およびＣａ：０．３％以下の１種または２種以上、又は、（２）Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｖ，ＷおよびＡｌの１種または２種以上を（２種の場合は合計量で）０．０１〜０．５０％含有するフェライト系快削ステンレス鋼が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２３７６０３号公報
【特許文献２】特開平１１−１４０５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や２に開示されたフェライト系快削ステンレス鋼は、ＣおよびＮの量がＮｂと炭窒化物を形成するのに必要な量より相対的に多いため、マトリックス中へ固溶するＣやＮの量が多くなり鋼が硬くなり、被削性に悪影響を及ぼすという問題があった。また、硫化物の形態制御が充分でないため、鋼中の硫化物が小さく紐状になり、被削性を充分向上させることができないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示されたフェライト系快削ステンレス鋼は、Ｓの他に、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｃａのいずれか一種又は二種以上を快削性付与元素として含有するが、これらの合計量が多いため、熱間加工性を低下させるという問題があった。また、Ｓｅは、人体に対して有害であることが知られている。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被削性及び耐食性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０２０％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．００５〜０．１０％、Ｓ：０．２０〜０．３５％、Ｃｕ：０．０１〜０．６０％、Ｎｉ：０．０１〜０．６０％、Ｃｒ：１７．０〜２５．０％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｐｂ：０．０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０１〜０．１０％、Ｂ：０．００３〜０．００８％、Ｏ：０．００５〜０．０２０％、Ｎ：０．００５〜０．０３０％、Ｎｂ：０．０３〜０．５０％、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、を含有し、
以下の式（１）〜式（３）（［  ］内は各元素の重量％を示す）：
［Ｎｂ］≧４×（［Ｃ］＋［Ｎ］）…式（１）
［Ｔｅ］／［Ｓ］≧０．０５      …式（２）
１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦５０      …式（３）
を満たし、更に、円相当径が２．０μｍ以上でアスペクト比が１０以下である硫化物の総量が面積率で０．５０％以上であり、ビッカース硬さが１６０以下であることを要旨とし、残部が実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなるものである。
【００１１】
この場合に、更に、重量％で、Ｂｉ：０．０１〜０．３０％、を含有してもよい。
また、更に、重量％で、Ｃａ、Ｍｇ、及び、ＲＥＭからなる群のいずれか１種又は２種以上を、Ｃａ：０．０００１〜０．０５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２％、含有してもよい。
また、更に、重量％で、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉからなる群のいずれか１種又は２種以上を、Ｖ：０．０１〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜０．５０％、Ｔａ：０．０１〜０．５０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、含有してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、Ｎｂ、Ｃ、Ｎを所定量含有するとともに、式（１）を満たすため、被削性の向上に寄与するＮｂを相対的に多くする一方、マトリックス中へ固溶するＣおよびＮを少なくすることができるため、鋼が硬くならず、被削性を向上させることができる。
本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、Ｔｅ、Ｓを所定量含有するとともに、式（２）を満たすため、硫化物の両端にＴｅを存在させることができ、これによって硫化物を被削性の向上に寄与する紡錘形状とすることができる。
本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、Ｓ、Ｏを所定量含有するとともに、式（３）を満たすため、余分な酸化物を形成させないで、硫化物の核となる酸化物を形成させ、被削性に有効な大きさを持つ硫化物を生成させることができる。
【００１３】
本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、円相当径が２．０μｍ以上でアスペクト比が１０以下である硫化物の総量が面積率で０．５０％以上であるから、被削性が良い。
本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、ビッカース硬さが１６０以下であるから被削性が良い。
【００１４】
本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、Ｍｎを０．０５〜０．５０％の範囲で含有し、Ｃｒを１７．０〜２５．０％の範囲で含有するものであるから、形成される硫化物は、腐食起点となるＭｎリッチな硫化物が少なく、Ｃｒリッチなものになるため、耐食性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の一実施形態に係るフェライト系快削ステンレス鋼の含有成分及びその含有量の限定理由について説明する。尚、以下の説明においては、「鋼」は、特に説明がない限り、鋳造→熱間加工（圧延、鍛造）→焼鈍→試験片加工を経て得られるフェライト系快削ステンレス鋼を指し、「％」は、特に説明がない限り、そのフェライト系快削ステンレス鋼の全体重量に対する「重量％」を意味する。
また、本発明の一実施形態に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、以下に示す成分以外の残部が、実質的にＦｅ及び不可避的不純物からなる。
【００１６】
Ｃ：０．００５〜０．０２０％
Ｃは、代表的な固溶強化元素であるが、耐食性及び常温靭性を低下させるため、その含有量が低い方が望ましい。具体的には、Ｃは、その含有量が０．０２０％を超えると被削性向上に対し効果的ではない単体の炭化物が多量に生成し、その素材硬さが上昇する。そこで、Ｃの含有量は、０．０２０％以下とする。より好ましいＣの含有量は、０．０１５％以下である。一方で、Ｃの含有量の必要以上の低減は、製造コストの上昇を招く。そこで、Ｃの含有量は、０．００５％以上とする。
【００１７】
Ｓｉ：０．１０〜０．５０％
Ｓｉは、鋼の脱酸剤であり、かつ、固溶強化元素である。Ｓｉを脱酸剤として機能させるためには、Ｓｉを０．１０％以上含有させる必要がある。そこで、Ｓｉの含有量は、０．１０％以上とする。一方で、Ｓｉは、その含有量が過大になると固溶加熱処理後の硬さを硬くし、冷間加工性に悪影響を及ぼし、δ−フェライトの形成量を増し、鋼の熱間加工性を低下させる。そこで、Ｓｉの含有量は、０．５０％以下とする。熱間加工性を重視すると、より好ましいＳｉの含有量は、０．２０〜０．４０％である。
【００１８】
Ｍｎ：０．０５〜０．５０％
Ｍｎは、鋼の脱酸剤として作用するほか、Ｓと被削性に有効なＭｎ系硫化物を形成するため、含有させる必要がある。そこで、Ｍｎの含有量は、０．０５％以上とする。一方で、Ｍｎ系硫化物は、腐食起点となり耐孔食性を劣化させ、冷間加工性を阻害する。そこで、Ｍｎの含有量は、０．５０％以下とする。特に、耐食性を重視した場合には、Ｍｎの含有量は、０．４０％以下とするとよい。より好ましいＭｎの含有量は、０．３５％以下である。
【００１９】
Ｐ：０．００５〜０．１０％
Ｐは、粒界に偏析し、粒界腐食感受性を高めるほか、靭性の低下を招くため、含有量が低いほうが望ましいが、必要以上の含有量の低減は製造コストの上昇を招く。そこで、Ｐの含有量は、０．００５％以上０．１０％以下とする。より好ましいＰの含有量は、０．０３５％以下である。
【００２０】
Ｓ：０．２０〜０．３５％
Ｓは、快削性付与元素であり、被削性を向上させるのに有効な硫化物の構成元素となり、切り屑の切れ性を良くし、工具寿命を延ばす。これらの効果は、Ｓの含有量が０．２０％以上になると明瞭になることから、Ｓの含有量は、０．２０％以上とする。一方、Ｓの過剰添加は、熱間加工性を低下させる。そこで、Ｓの含有量は、０．３５％以下とする。被削性を向上させるのに有効な硫化物（ＭｎＳ）を形成するのに充分なＳの含有量と、熱間加工性を低下させるＳの含有量とのバランスから、より好ましいＳの含有量は、０．２３〜０．３０％である。
Ｓは、ＭｎとＣｒとが共存する環境下では、Ｍｎがリッチな硫化物を形成しやすく、Ｍｎの次にＣｒと硫化物を形成しやすい性質を示す。
【００２１】
Ｃｕ：０．０１〜０．６０％
Ｃｕは、耐食性、特に還元性酸環境中での耐食性を向上させるのに有効であることから、必要に応じて添加することができるが、オーステナイト生成元素であり、フェライト相を不安定にする。また、Ｃｕの過剰添加は、熱間加工性を低下させる。そこで、Ｃｕの含有量は、０．０１％以上０．６０％以下とする。より好ましいＣｕの含有量は、０．３０％以下である。
【００２２】
Ｎｉ：０．０１〜０．６０％
Ｎｉは、耐食性を向上させるのに有効であり、特に、Ｃｒを含有させるだけでは十分でない耐食性を補填するために必要な元素である。一方、Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、フェライト相を不安定にする。また、Ｎｉの過剰添加は製造コストの上昇を招く。そこで、Ｎｉの含有量は、０．０１％以上０．６０％以下とする。ただし、配合コストを考慮すると、より好ましいＮｉの含有量は、０．３０％以下である。
【００２３】
Ｃｒ：１７．０〜２５．０％
Ｃｒは、耐食性の確保に必須の元素である。Ｃｒを含有させることにより、十分な耐食性を持たせるには、Ｃｒの含有量は、１７．０％以上とする必要がある。一方、Ｃｒの過剰添加は、製造コストの上昇を招くだけでなく、熱間加工性を低下させる。そこで、Ｃｒの含有量は、１７．０％以上２５．０％以下とする。なお、既述したように、Ｓは、Ｍｎと結合して硫化物を形成した後、Ｃｒと結合することにより硫化物を形成するが、本実施形態ではＭｎを少なく、Ｃｒを多く含有させたことから、硫化物はＣｒリッチなものになる。そのため、鋼の耐食性が確保されるのである。
【００２４】
Ｍｏ：０．０１〜１．０％
Ｍｏは、固溶強化元素であり、耐食性や強度をより向上させることができる。しかし、Ｍｏの過剰添加は、熱間加工性を低下させるほか、製造コストの上昇を招く。そこで、Ｍｏの含有量は、０．０１％以上１．０％以下とする。製造コストの上昇を考慮すると、より好ましいＭｏの含有量は、０．６％以下である。
【００２５】
Ｐｂ：０．０３〜０．３０％
Ｐｂは、被削性を向上させるのに有効な元素であり、鋼中にＰｂ単体で分散し、工具と切り屑間の潤滑作用により工具寿命を延ばす。この効果が明瞭となるのは、Ｐｂの含有量を０．０３％以上としたときである。一方、Ｐｂを０．３０％を超えて含有させると、熱間加工性を低下させる。そこで、Ｐｂの含有量は、０．０３％以上０．３０％以下とする。被削性を向上させるのに十分なＰｂの含有量と、熱間加工性を低下させるＰｂの含有量とのバランスを考慮すると、より好ましいＰｂの含有量は、０．０６〜０．１８％である。
【００２６】
Ｔｅ：０．０１〜０．１０％
Ｔｅは、被削性を向上させるのに有効な元素であり、硫化物が伸展するのを抑制し、材料強度の異方性を小さくし、加工性、被削性を向上させる。Ｔｅは、鋼中において、硫化物の両端に存在するが、鋼材が圧延されると、硫化物は柔らかいため、伸長した紐状を呈するが、Ｔｅが両端に存在することにより、圧延方向に伸展することが抑制され、被削性に有効な紡錘状の形態を呈する。
一方、Ｔｅの過剰添加は、上記の効果を飽和させるとともに、鋼材の熱間加工性を低下させる。そこで、Ｔｅの含有量は、０．０１％以上０．１０％以下とする。被削性を向上させるのに十分なＴｅの含有量と、熱間加工性を低下させるＴｅの含有量とのバランスを考慮すると、より好ましいＴｅの含有量は、０．０５％以下である。
【００２７】
Ｂ：０．００３〜０．００８％
Ｂは、熱間加工性を向上させるのに有効な元素であり、その効果が明瞭になるのは、Ｂを０．００３％以上含有させたときである。一方、Ｂの過剰添加は、製造コストの上昇を招く。そこで、Ｂの含有量は、０．００３％以上０．００８％以下とする。熱間加工性と製造コストとのバランスを考慮すると、より好ましいＢの含有量は、０．００４％〜０．００６％である。
【００２８】
Ｏ：０．００５〜０．０２０％
Ｏは、被削性を向上させるために必要な硫化物の形成に関わる元素である。すなわち、Ｏは、ＡｌやＳｉ等と、硫化物が生成するときの核となる酸化物を生成する。そのために必要なＯの含有量は、０．００５％以上である。一方、Ｏは、過剰添加すると、被削性の向上には効果的ではない酸化物を形成するため、その含有量は、０．０２０％以下とする。製造コストを考慮すると、より好ましいＯの含有量は、０．０１５％以下である。
【００２９】
Ｎ：０．００５〜０．０３０％
Ｎは、代表的な固溶強化元素であり、Ｎｂ、Ｃと炭窒化物（Ｎｂ（Ｃ，Ｎ））を形成して鋼の結晶粒を微細化し、靭性を高める効果がある。この効果を得るために、Ｎの含有量は、０．００５％以上とする。一方で、Ｎは、被削性の向上には効果的ではない窒化物を形成するため、極力その含有量を低減すべきであるが、その含有量を極端に低減すると製造コストの上昇を招く。そこで、Ｎの含有量は、０．０３０％以下とする。製造コストと靭性、被削性とのバランスを考慮すると、より好ましいＮの含有量は、０．０１０〜０．０２０％である。
【００３０】
Ｎｂ：０．０３〜０．５０％
Ｎｂは、Ｎ、Ｃと、炭窒化物を形成して、鋼の結晶粒を微細化し、靭性を高める効果があるとともに、マトリックスに固溶するＣ、Ｎを炭窒化物として固定し、マトリックス硬さを低減する。そのため、Ｎｂの含有量は、Ｎｂ系炭窒化物が形成される０．０３％以上とする。一方、Ｎｂの過剰添加は、製造コストの上昇を招く。そのため、Ｎｂの含有量は、０．５０％以下とする。より好ましいＮｂの含有量は、０．３０％以下である。
【００３１】
Ａｌ：０．００１〜０．１００％
Ａｌは、鋼の脱酸剤であり、その効果を得るために、その含有量を０．００１％以上とする。また、Ａｌは、鋼の被削性を得るために必要な硫化物を生成させるための核となる酸化物（Ａｌ２Ｏ３）を形成するが、それが必要以上の量を超えると、被削性に悪影響を及ぼす酸化物を形成するため、その含有量を０．１００％以下とする。より好ましいＡｌの含有量は、０．０５０％以下である。
【００３２】
Ｂｉ：０．０１〜０．３０％
Ｂｉは、鋼中にＢｉ単体で分散し、工具と切り屑間の潤滑作用により工具寿命を延ばす。すなわち、Ｂｉは、鋼の被削性を更に向上させるのに有効な元素であるため、必要に応じて添加することができる。この効果が認められるのは、Ｂｉの含有量を０．０１％以上にしたときである。そこで、Ｂｉの含有量は、０．０１％以上とする。一方、Ｂｉの過剰添加は、熱間加工性を低下させる。そこで、Ｂｉの含有量は、０．３０％以下とする。
【００３３】
Ｃａ：０．０００１〜０．０５％、Ｍｇ：０．０００１〜０．０２％、ＲＥＭ：０．０００１〜０．０２％
Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭ（Ｒａｒｅ  Ｅａｔｒｈ  Ｍｅｔａｌ）は、鋼の熱間加工性を向上させるのに有効な元素であることから、含有させることができる。一方、これらの過剰添加は、その効果を飽和させ、逆に熱間加工性を低下させる。そのため、Ｃａの含有量は、０．０００１％以上０．０５％以下とし、Ｍｇの含有量は、０．０００１％以上０．０２％以下とし、ＲＥＭの含有量は、０．０００１％以上０．０２％以下とする。
【００３４】
Ｖ：０．０１〜０．５０％、Ｗ：０．０１〜０．５０％、Ｔａ：０．０１〜０．５０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％
Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉは、炭窒化物を形成して鋼の結晶粒を微細化し、強靱性を高める。従って、その効果を得るため、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉの含有量は、いずれも、０．０１％以上とする。一方、これらの過剰添加は、余剰Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉの固溶強化により被削性を劣化させる。そのため、これらの含有量は、０．５０％以下とする。
【００３５】
［Ｎｂ］≧４×（［Ｃ］＋［Ｎ］）…式（１）
式（１）に示したように、［Ｎｂ］を（［Ｃ］＋［Ｎ］）の４倍以上としたのは、マトリックス中のＣ、Ｎを低減させ、ＮｂをＣ、Ｎに比して相対的に多くするためである。すなわち、Ｎｂは、Ｃ、Ｎと炭窒化物を形成するのに全て使い切ってしまう量と同等またはそれ以上の量とする。これにより、マトリックス中のＣ、Ｎを炭窒化物として固定し、マトリックスの硬さを低減できる。
【００３６】
［Ｔｅ］／［Ｓ］≧０．０５      …式（２）
式（２）に示したように、［Ｔｅ］の［Ｓ］に対する比を０．０５以上としたのは、これによって、Ｔｅを硫化物（ＭｎＳ）の両端に存在させることができるからである。これにより、鋼を圧延等しても硫化物が変形しにくくなり、その形状が紡錘状になる。
【００３７】
１０≦［Ｓ］／［Ｏ］≦５０      …式（３）
式（３）に示したように、［Ｓ］の［Ｏ］に対する比を１０以上５０以下としたのは、酸化物を硫化物生成の起点となる核とするためである。Ｏが少なすぎると、硫化物が小さく、被削性向上へ大きな寄与が認められない。また、一方で、Ｏが多すぎると、被削性に悪影響を及ぼす硬い酸化物が単独で存在する。そこで、本実施形態では、式（３）を満たすことを条件としている。
【００３８】
条件１：「円相当径が２．０μｍ以上でアスペクト比が１０以下である硫化物の総量が面積率で０．５０％以上であること」
本実施形態に係るフェライト系快削ステンレス鋼が条件１を満たすこととしたのは、被削性に寄与する大きな硫化物（ＭｎＳ）が鋼中で多くの面積を占めれば、より被削性を向上させるからである。
【００３９】
条件２：「ビッカース硬さが１６０以下」
本実施形態に係るフェライト系快削ステンレス鋼が条件２を満たすこととしたのは、本実施形態に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、焼鈍後において、ビッカース硬さが１６０以下であればよいからである。
なお、式（１）〜式（３）を満たすことは、条件１及び２を満たすことに関係する。
【実施例】
【００４０】
（供試片の作製）
表１及び表２に示した成分組成（残部はＦｅ及び不可避的不純物からなる）のフェライト系快削ステンレス鋼を高周波誘導炉で溶製した後、冷却して、５０ｋｇのインゴットを作製した。次に、各インゴットを１０００〜１２００℃に加熱し、熱間鍛造により６０ｍｍと２０ｍｍの丸棒に加工した。各丸棒を更に７８０℃で４時間加熱した後、空冷（焼鈍処理）し、供試片とした。
【００４１】
【表１】
2008106306.tif 000002
【００４２】
【表２】
2008106306.tif 000003
【００４３】
（供試片の評価試験）
次に、供試片の評価試験を行ったのでその評価試験について説明する。表３に、供試片の評価に供した評価項目及び結果をまとめて示す。
【００４４】
（面積率）
まず、２０ｍｍの丸棒から１辺およそ１０ｍｍ角になるように（測定面）、試料を採取し、長手方向が測定面になるように樹脂に埋設後、鏡面研磨した各ステンレス鋼の表面について、代表的なミクロ写真を、光学顕微鏡を用いて２００倍で５０視野撮影した。その後、硫化物（介在物）の色抽出を行い、画像処理により、各硫化物の円相当径、アスペクト比を測定した。
表３に示す「面積率」は、「円相当径が２μｍ以上でアスペクト比が１０以下の硫化物」が占める面積の総面積に対する割合を示す。
【００４５】
（ビッカース硬さ）
表３に示すビッカース硬さは、ビッカース硬さ試験（ＪＩＳ  Ｚ２２４４）に準じて、加重２００ｇｆで測定した。
【００４６】
（熱間加工性）
熱間加工性の評価は、鍛造時における疵の発生程度を目視により確認して行った。表３に示す「熱間加工性」は、疵が無かったものを「○」、グラインダーで削れる程度のわずかな疵が発生したものを「△」、大きな疵が発生したものを「×」とした。
【００４７】
（被削性）
被削性の評価は、旋削加工後の工具摩耗量、切屑形状及び加工時初期の旋削抵抗により評価した。
表３に示す「工具摩耗」は、工具横逃げ面平均摩耗量（μｍ）を意味し、この値が５０μｍ以下だったものを「小」、５０μｍ超１００μｍ未満だったものを「中」、１００μｍ以上だったものを「大」とした。
表３に示す「切屑形状」は、その評価を目視観察により行ったものであり、破砕性が良好だったものを「良」、数巻き程度に破砕したものを「中」、破砕性が悪く切屑がつながったものを「劣」とした。
表３に示す「旋削抵抗」は、超硬バイトを用いて周速２００ｍｍ／ｍｉｎ、一回転あたりの切込量１．０ｍｍ、一回転あたりの送り量０．２ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾式にて旋削加工を行ったときの旋削動力計の目盛り（Ｎ）を読み取ることにより測定したものである。これは、旋削抵抗が１００Ｎ以下であるものを「低」、１００Ｎ超２００Ｎ未満であるものを「中」、２００Ｎ以上であるものを「高」とした。
【００４８】
（発錆の有無）
耐食性の評価は、塩水噴霧試験（ＪＩＳ  Ｚ２３７１）を用いて発錆の有無を確認することによって行った。まず、各供試片をφ２０の丸棒から直径１０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱に切り出した。次に、各供試片の表面をエメリー紙により番手＃４００まで研磨加工し、脱脂洗浄した。次に、各供試片を３５℃、５％ＮａＣｌの塩水噴霧雰囲気中に９６ｈ保存した。そして、目視による外観判定により、発錆の有無を見た。各実施例及び各比較例の結果は、発錆が確認されなかったものを「無」、発錆が確認されたものを「有」とした。
【００４９】
（冷間加工性）
冷間加工性の評価は、次の試験によって行った。まず、各供試片をφ２０の丸棒から直径１２ｍｍ、高さ１８ｍｍの円柱に切り出した。次に、６００ｔ油圧プレスにより一気圧縮試験を行い、変形抵抗を測定した。
変形抵抗は、材料を変形させるために要する単位面積あたりの力をいうが、この試験においては、供試片が変形し始めた時点における力を変形抵抗として測定した。
【００５０】
【表３】
2008106306.tif 000004
【００５１】
（供試片の評価結果）
実施例１〜１６は、いずれも要求特性を満足した。
【００５２】
（面積率）
実施例１〜１６は、Ｔｅ、Ｓを所定量含有するとともに、式（２）を満たすため、硫化物を紡錘形状とすることができ、所定の面積率を確保したい「アスペクト比が１０以下の硫化物」が得られたものと考えられる。その理由は、硫化物の両端にＴｅを存在させることができたからといえる。また、実施例１〜１６は、Ｓ、Ｏを所定量含有するとともに、式（３）を満たすため、所定の面積率を確保したい「円相当径が２μｍ以上の硫化物」を生成できたものと考えられる。その理由は、余分な酸化物を形成させないで、硫化物の核となる酸化物を形成させ、その周りに被削性を向上させる大きな硫化物を生成させることができたと考えられるからである。そして、面積率を０．５０％以上とできたのは、式（２）及び式（３）の両者を満たすことによる相乗効果によるものと考えられる。
これに対して比較例１〜９は、いずれも面積率を０．５０％以上とすることができなかった。その理由は、比較例１、４については、Ｔｅを含有させていない、又は、含有させていたとしても少量であったため、硫化物の両端にＴｅを存在させることができなかったからと考えられ、比較例５は、硫化物の核となる酸化物を十分に生成できなかったからと考えられる。
【００５３】
（ビッカース硬さＨｖ）
実施例１〜１６は、ビッカース硬さを１６０以下とすることができたが、比較例１〜９はいずれもこの特性を満たすことができなかった。実施例１〜１６は、いずれも、Ｎｂ、Ｃ、Ｎを所定量含有するとともに、式（１）を満たすため、被削性の向上に寄与するＮｂを相対的に多くすることで、マトリックス中へ固溶するＣおよびＮを少なくすることができたためと考えられる。比較例はいずれも、Ｎｂが含有されていないため、このような効果が得られなかったと考えられる。
【００５４】
（熱間加工性）
実施例１〜１６は、熱間加工性が良好であった。実施例では熱間加工性を低下させないように各成分元素の含有量を調整しているからと考えられる。それに対して、比較例７〜９は、疵が発生した。その理由は、それぞれ、Ｍｏ、Ｔｅ、Ｐｂの過剰添加によるものと考えられる。
【００５５】
（被削性）
実施例１〜１６は、被削性の善し悪しの指標となる工具摩耗、切屑形状、旋削抵抗が全て良好であった。実施例では、式（２）や式（３）により、ＭｎＳの形態制御がなされているためと考えられる。一方、比較例は全てが良好であったものがなかった。比較例１は、快削性付与元素が添加されておらず、被削性が悪い。比較例２は、Ｎｂが添加されておらず、マトリックス硬さが高いため、被削性が劣る。比較例３は、Ｎｂが添加されていない上に、Ｍｎ含有量が多いので被削性が劣る上に耐食性が悪い。比較例４は、Ｔｅの添加量が少ないため硫化物が紐状となり被削性が劣る。比較例５は、Ｏの含有量が低く、硫化物が細かくなり被削性に劣る。比較例６は、酸素の含有量が高く、硬質な酸化物が多くなり被削性が悪い。
【００５６】
（発錆の有無）
実施例１〜１６は、発錆が無かったが、その理由は、Ｍｎ量を減らしてＣｒ量を多くすることにより、Ｃｒリッチな硫化物が生成されたためと考えられる。一方、比較例３は、発錆が有ったが、その理由は、Ｍｎ量が多かったためＭｎＳが腐食起点となったためと考えられる。
【００５７】
（冷間加工性）
実施例１〜１６は、変形抵抗が良好であったが、比較例１〜９は、変形抵抗が高い。比較例４、５は、硫化物の形態制御が十分ではないために冷間加工性が悪くなったと考えられる。
【００５８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るフェライト系快削ステンレス鋼は、被削性及び耐食性に優れるため、切削加工にて製造される機器・部品の鉄系材料として好適であり、特に、メンテナンスフリー化が求められる機器・部品の鉄系材料として好適である。