(57)【要約】本発明は、切削工具本体および切削工具用ホルダーのためのステンレス鋼、ならびにそのステンレス鋼製の切削工具本体に関する。そのステンレス鋼は、Ｃを０．１４〜０．２５、Ｎを０．０６〜０．１５、Ｓｉを０．７〜１．２、Ｍｎを０．３〜１．０、Ｃｒを１２〜１５、Ｎｉを０．３〜０．８、Ｍｏを０．０５〜０．４、Ｖを０．０５〜０．４、Ａｌを０．００１〜０．３および任意選択の成分を含み、残部が不純物を除いて鉄である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ        ０．１４〜０．２５
Ｎ        ０．０６〜０．１５
Ｓｉ      ０．７〜１．２
Ｍｎ      ０．３〜１．０
Ｃｒ      １２〜１５
Ｎｉ      ０．３〜０．８
Ｍｏ      ０．０５〜０．４
Ｖ        ０．０５〜０．４
Ａｌ      ０．００１〜０．３
任意選択で
Ｐ        ≦０．０５
Ｓ        ≦０．５
Ｃｕ      ≦３
Ｃｏ      ≦５
Ｗ        ≦０．５
Ｎｂ      ≦０．１
Ｔｉ      ≦０．１
Ｚｒ      ≦０．１
Ｔａ      ≦０．１
Ｂ        ≦０．０１
Ｂｅ      ≦０．２
Ｓｅ      ≦０．３
Ｃａ      ０．０００３〜０．００９
Ｏ        ０．００３〜０．０１
Ｍｇ      ≦０．０１
ＲＥＭ    ≦０．２
残部    不純物を別にしてＦｅ
からなる、工具ホルダ用または切削工具本体用の鋼。
【請求項２】
重量％で、
Ｃ          ０．１４〜０．２４
Ｍｎ        ０．３〜０．８
Ｃｒ        １２．５〜１４．８
Ｍｏ        ０．１５〜０．３５
Ｖ          ０．１〜０．４
を含有する、請求項１記載の工具ホルダー用の鋼。
【請求項３】
重量％で、
Ｍｎ        ０．３〜０．６
を含有する、請求項１または２記載の工具ホルダー用の鋼。
【請求項４】
重量％で、以下の要件
Ｃ          ０．１９〜０．２２
Ｎ          ０．０９〜０．１２
Ｓｉ        ０．８〜１．１
Ｍｎ        ０．３５〜０．６０
Ｃｒ        １３．０〜１４．５
Ｎｉ        ０．３５〜０．７５
Ｍｏ        ０．１５〜０．３０
Ｖ          ０．２〜０．３
Ａｌ        ０．００５〜０．０６
Ｃｕ        ≦０．３
Ｔｉ        ≦０．００５
Ｎｂ        ≦０．００８
Ｐ          ≦０．０２５
Ｓ          ≦０．００５
のうちの少なくとも一つを満たす、請求項１〜３のいずれかに記載の工具ホルダ用の鋼。
【請求項５】
重量％で、以下の要件
Ｃ          ０．１９〜０．２１
Ｎ          ０．０９〜０．１１
（Ｃ＋Ｎ）  ０．２８〜０．３４
Ｓｉ        ０．８〜１．０
Ｍｎ        ０．３５〜０．７５
Ｃｒ        １３．２〜１４．０
Ｎｉ        ０．５０〜０．７０
Ｍｏ        ０．１７〜０．２５
Ｖ          ０．２２〜０．３０
Ａｌ        ０．００５〜０．０２４
Ｃｕ        ≦０．２
Ｔｉ        ≦０．００４
Ｎｂ        ≦０．００５
Ｐ          ≦０．０２０
Ｓ          ≦０．００４
のうちの少なくとも一つを満たす、請求項１または２に記載の工具ホルダ用の鋼。
【請求項６】
重量％で、以下の要件
Ｃ          ０．２０〜０．２２
Ｎ          ０．１０〜０．１２
（Ｃ＋Ｎ）  ０．３０〜０．３２
Ｓｉ        ０．８５〜１．１
Ｍｎ        ０．３０〜０．５５
Ｃｒ        １３．２〜１３．９
Ｎｉ        ０．５０〜０．７０
Ｍｏ        ０．１５〜０．２３
Ｖ          ０．２０〜０．２８
Ａｌ        ０．００８〜０．０３
のうちの少なくとも一つを満たす、請求項１または２に記載の工具ホルダ用の鋼。
【請求項７】
重量％で、以下の要件
Ｃ          ０．２０〜０．２１
Ｎ          ０．１０〜０．１１
Ｓｉ        ０．８５〜１．０
Ｍｎ        ０．４０〜０．５５
Ｃｒ        １３．２〜１３．８
Ｎｉ        ０．５５〜０．７０
Ｍｏ        ０．１７〜０．２５
Ｖ          ０．２２〜０．３０
Ａｌ        ０．０１〜０．０２４
のうちの少なくとも一つを満たす、請求項１〜６のいずれかに記載の工具ホルダ用の鋼。
【請求項８】
重量％で、以下の要件
Ｃ          ０．１９〜０．２２
Ｎ          ０．０９〜０．１２
Ｓｉ        ０．８〜１．１
Ｍｎ        ０．３５〜０．６０
Ｃｒ        １３．０〜１４．５
Ｎｉ        ０．３５〜０．７５
Ｍｏ        ０．１５〜０．３０
Ｖ          ０．２〜０．３
Ａｌ        ０．００５〜０．０３
Ｃｕ        ≦０．３
Ｔｉ        ≦０．００５
Ｎｂ        ≦０．００８
Ｐ          ≦０．０２５
Ｓ          ≦０．００５
を満たす、請求項１〜７のいずれかに記載の工具ホルダ用の鋼。
【請求項９】
重量％で、以下の要件
Ｃｒ        １３．４〜１３．６
Ｎｉ        ０．５５〜０．６５
Ｍｏ        ０．１７〜０．２３
Ｖ          ０．２２〜０．２８
のうちの少なくとも一つを満たす、請求項１〜８のいずれかに記載の工具ホルダ用の鋼。
【請求項１０】
以下の条件
ｉ）１５体積％未満の残留オーステナイトの含有量、
ｉｉ）４０〜５２ＨＲＣの硬度
ｉｉｉ）４００℃で少なくとも２１Ｗ／ｍＫの熱伝導率、
のうちの少なくとも一つを満たす、請求項１〜９のいずれかに記載の工具ホルダ用の鋼。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに定義される鋼を含み、
任意選択で、表面から表面下深さ７５μｍまで、−２００ＭＰａ〜−９００ＭＰａの範囲の圧縮残留応力が与えられている、
特にはスローアウェイチップ用の、切削工具本体。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに定義される鋼を含み、
表面から表面下深さ７５μｍまで、−２００ＭＰａ〜−９００ＭＰａの範囲の圧縮残留応力が与えられている、スローアウェイ式切削体（cutting body）。
【請求項１３】
切削体が、スローアウェイ式カッター本体（cutter body）、スローアウェイ式ドリル本体（drilling body）、またはスローアウェイ式ターニングホルダー（turning holder）である、
請求項１２に記載のスローアウェイ式切削体。
【請求項１４】
ミーリングチャック、コレット、工具テーパまたはクランプジョーのための、請求項１〜１０のいずれかに定義される鋼の使用。
【請求項１５】
前記鋼に、表面から表面下深さ７５μｍまで、−２００ＭＰａ〜−９００ＭＰａの範囲の圧縮残留応力が与えられている、請求項１４記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、ステンレス鋼およびそのステンレス鋼製の切削工具本体（cutting tool body）に関する。前記鋼は、切削工具本体または切削工具用ホルダー向けのものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
切削工具本体という用語は、切削作業に際して、それに接してもしくはその中に、アクティブな（active）工具部分がマウントされる本体（body）を意味する。典型的な切削工具本体は、ミーリングおよびドリル本体であり、これらには、高速度鋼、超硬合金、立方晶窒化ほう素（ＣＢＮ）またはセラミックでできたアクティブな切削部材が取り付けられる。かような切削工具本体における材料は通常、指定されたホルダー用鋼の技術に属する、鋼である。
【０００３】
多くの種類の切削工具本体は、非常に複雑な形をしており、多くの場合、小さなねじ穴や、長くて小さなドリル穴が存在している。したがってその材料は、良好な被削性を持つ必要がある。切削作業は高い切削速度で行われ、これは切削工具本体が非常に熱くなりうることを意味する。したがって、その材料が良い高温硬さ及び昇温下での軟化に対する抵抗性を有することが重要である。ミーリング本体などのある種の切削工具本体が受ける高い片振り荷重（pulsating loads）に耐えるために、その材料は良好な機械特性（良好な靱性および疲労強度を含め）を持たなければならない。疲労強度を改善するために、一般的に切削工具本体の表面部に圧縮応力が導入される。したがってその材料は、適用された圧縮応力を高温において維持する能力が良好であるべきであり、すなわち、緩和に対する良好な抵抗性を持つべきである。切削工具本体はタフ焼入れされ（tough hardened）、一方、締め付け具（clamping elements）が付けられる表面は高周波加熱することができる。したがってその材料は高周波焼入れによって焼き入れ可能であろう。ある種の切削工具本体、例えばハンダ付けされた超高合金チップを備えるドリル本体は、切り屑溝の中やドリル本体上での切り屑摩耗（chip wear）に対する抵抗性を向上させるために、焼入れ後に窒化処理されるか、あるいは、ＰＶＤで被覆される。したがって、その材料は、硬度を顕著に低下させることなく、表面を窒化処理可能であり、または、ＰＶＤで被覆可能であろう。
【０００４】
伝統的に、１．２７２１、１．２７３８、ＳＳ２５４１のような低もしくは中合金化工業用鋼が切削工具本体のための材料として使用されてきた。
【０００５】
切削工具ホルダー用の材料として、熱間加工工具鋼を使用することも知られている。ＷＯ９７／４９８３８とＷＯ２００９／１１６９３３は、切削工具ホルダー用に熱間加工工具鋼を使用することを開示する。現在、切削工具本体用に使用される評判の良い二種類の熱間加工工具鋼が、ウッデホルムズ  ＡＢによって提供され、ＴＨＧ  ２０００およびＭＣＧ  ４Ｍの名前で販売されている。当該鋼の公称組成が、表１に与えられている（重量％）。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
これらの種類の熱間加工工具鋼は、切削工具ホルダーとしての目的とする使用について非常に良好な特性を持つ。しかし、熱間加工工具鋼は機械加工が比較的難しい。加工費用は、しばしば加工部品の総コストの６０％超を占める。加工時間が短縮されれば、リードタイムが短縮され、人件費が削減され、マシンの利用が向上することは、明らかである。
【０００８】
また、切削工具ホルダー用の材料として、ステンレス鋼、特にはＤＩＮ  １．２３１６のようなプリハードン４００シリーズのステンレス鋼を使用することも知られている。しかし、これらの鋼は炭化物偏析を生じやすく、δフェライトの形成を生じやすい。焼入れ焼戻しされた条件下で残留オーステナイトも存在し得る。したがって、その機械特性は工具ホルダー用途に最適とは言えず、またこれらの鋼も機械加工しにくい。
【０００９】
ＵＳ２００７／０００６９４９Ａ１は、プラスチック成形工具のための、ホルダー用の鋼およびホルダーの詳細を開示しており、その鋼は０．０６〜０．１５％のＣ、０．０７〜０．１５％のＮ、０．１〜１．０％のＳｉ、０．１〜２．０％のＭｎ、１２．５〜１４．５％のＣｒ、０．８〜２．５％のＮｉ、０．１〜１．５％のＭｏおよび任意選択で０．７％までのＶを含む。
【発明の概要】
【００１０】
発明の開示
本発明の包括的な目的は、切削工具本体のための材料として好適で、良好な切削性を持つステンレス鋼を提供することである。この鋼は、プリハードン状態と同様に、ソフトアニール（soft anneal、軟化焼鈍）された状態でも、改善された特性プロファイルを有するべきである。
【００１１】
別の目的は、前記の新規なステンレス鋼でできた、特にはスローアウェイチップ（indexable inserts）用の、切削工具ホルダーを提供することである。
【００１２】
前記目的、ならびにさらなる利点は、合金の請求項に示される組成を持つ鋼を提供することによって、著しい程度まで達成される。切削工具製造者、工具メーカーおよびエンドユーザーからの材料特性に対する絶えず高められる要求を満たす特性プロファイルを、当該鋼は有する。特に、当該鋼はステンレスであり、良好な切削性、良好な焼入れ性および良好な寸法安定性を含めた魅力的な特性プロファイルを有する。
【００１３】
鋼の非常に良い特性プロファイルのおかげで、高い応力にさらされる、エンジニアリング部品などの他の用途に当該鋼を使用することもできる。本発明はまた、前記熱間加工鋼（hot work steel）でできた工具ホルダーに関し、また当該鋼のさまざまな使用に関する。
【００１４】
本発明は、特許請求の範囲に定義される。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
詳細な説明
以下に、特許請求された合金の化学成分の制限についてだけでなく、個々の元素とそれらの相互作用の重要性について、簡単に説明する。使用されるおよび好ましい範囲は特許請求の範囲に規定される。鋼の化学組成についての全ての百分率は、明細書全体にわたって重量％（ｗｔ％）で示す。
【００１６】
炭素（０．１４〜０．２５％）
炭素は、焼入性のために有利であり、０．１４％の最小含有量で、好ましくは少なくとも０．１９％もしくは０．２０％で、存在すべきである。炭素含有量が高いと、鋼中にＭ２３Ｃ６およびＭ７Ｃ３型の炭化物が形成されるだろう。したがって炭素含有量は、０．２５％を超えないだろう。炭素の上限値は０．２４％、０．２２％または０．２１％に設定できる。
【００１７】
窒素（０．０６〜０．１５％）
窒素は、望ましい種類および量の硬質相、特にＶ（Ｃ，Ｎ）を得るために、０．０６〜０．１５％に制限される。窒素含有量がバナジウム含有量に対して適切にバランスされると、バナジウムリッチな炭窒化物Ｖ（Ｃ，Ｎ）が形成されるだろう。これらは部分的にオーステナイト化工程の間に固溶し、次いで焼戻し工程においてナノメータサイズの粒子として析出するだろう。バナジウム炭窒化物の熱安定性は、バナジウム炭化物のそれよりも良いと考えられ、したがってステンレス工具鋼の焼戻し抵抗を向上させる可能性がある。さらに、少なくとも２回焼戻すことによって、焼戻し曲線はより高い二次ピークを持つだろう。したがってＮの好ましい範囲は０．０９〜０．１２％である。
【００１８】
ケイ素（０．７〜１．２％）
ケイ素は脱酸素のために使用される。Ｓｉは、鋼中の炭素の活性（activity）を高める。Ｓｉは鋼の被削性も向上させる。望ましい効果を得るためにＳｉ含有量は少なくとも０．７％、好ましくは０．８％もしくは０．８５％であるべきである。ただし、Ｓｉは強いフェライト形成剤なので、≦１．２％、好ましくは１．１％、１．０％または０．９５％に制限されるべきである。
【００１９】
マンガン（０．３〜１．０％）
マンガンは鋼の焼入性向上に貢献し、またマンガンは硫黄とともにマンガン硫化物を形成することにより、被削性改善に貢献する。したがってマンガンは、０．３％の最小含有量で、好ましくは少なくとも０．３％で、存在するだろう。マンガンはオーステナイト安定元素であり、その含有量は、過剰な残留オーステナイトを避けるために、１．０％、０．８％または０．６％に制限されるべきである。好ましい範囲は、０．３５〜０．５５％、また０．４〜０．５％を含む。
【００２０】
クロム（１２〜１５％）
少なくとも１１％の固溶量で存在する場合、クロムは、鋼表面の不動態膜の形成をもたらす。鋼に良好な焼入性および耐腐食（corrosion）性を与えるために、クロムは鋼中に１２と１５％の間（between）の量で存在するだろう。好ましくは、Ｃｒは、良い耐孔食性を守るために、１３％超の量で存在する。下限値は、目的とする用途に従って設定され、１３.２％または１３．４％であってよい。ただし、Ｃｒは強いフェライト形成剤であり、焼入れ後のフェライトを避けるために、その量を制御する必要がある。実用上の理由から上限は１４％、１３．８％または１３．６％に下げてもよい。好ましい範囲は１３．２〜１３．８および１３．４〜１３．６％を含む。
【００２１】
ニッケル（０．３〜０．８％）
ニッケルは、良好な焼入れ性と靱性を鋼に与える。費用がかかるため、鋼のニッケル含有量は制限されるべきである。好ましい範囲は０．５〜０．７％である。
【００２２】
モリブデン（０．０５〜０．４％）
Ｍｏは焼入性に対して非常に有利な効果を持つことが知られている。また、耐孔食性を改善することも知られている。最小含有量は０．０５％であり、０．１５％または０．１７％に設定されてもよい。モリブデンは、強い炭化物形成元素でありまた強いフェライト形成剤である。したがって、モリブデンの最大含有量は０．４％である。好ましくは、Ｍｏは０．３０％、０．２５％、またはさらに０．２３％に制限される。。
【００２３】
バナジウム（０．０５〜０．４％）
バナジウムは、鋼のマトリックスの中に、均等に分布したＭ（Ｃ，Ｎ）型の一次析出炭窒化物を形成する。本発明の鋼において、Ｍは主にバナジウムであるが、有意な量のＣｒおよびＭｏが存在しうる。したがってバナジウムは０．０５〜０．４％の量で存在するだろう。上限値は、０．３５％、０．３０％または０．２８％に設定できる。下限値は、０．１０％、０．１５％、０．２０％、０．２２％に設定できる。これらの上限値および下限値は、請求項１に定められた範囲内で自由に組み合わせることができる。
【００２４】
アルミニウム（０．００１〜０．３％）
アルミニウムは脱酸素のために使用される。ほとんどの場合、アルミニウム含有量が０．０５％に制限される。好適な上限は０．０６％、０．０３％、また０．０２４％である。十分な脱酸素を確実にするために設定される好適な下限値は、０．００５％、また０．０１％である。好ましくは、鋼には０．０１から０．０２４％のＡｌが含まれる。
【００２５】
銅（≦３．０％）
Ｃｕは、鋼の硬度と耐腐食性の向上に貢献するかもしれない、任意選択の元素である。さらに、それは被削性に加えて鋼の耐腐食性に貢献する。使用される場合、好ましい範囲は０．０２〜２％、０．０２〜０．５％、０．０４〜１．６％、また０．０４〜０．５％である。ただし、いったん銅が添加されると、鋼から銅を抽出することはできない。これは大幅にスクラップ処理を難しくする。このため、銅は通常、意図的に添加されない。
【００２６】
コバルト（≦５．０％）
Ｃｏは、任意選択の元素である。それは、マルテンサイトの硬度を増すことに貢献する。最大の量は５％である。ただし、スクラップ処理などの実用上の理由により、Ｃｏは故意には添加されない。好ましい最大含有量は０．２％である。
【００２７】
タングステン（≦０．５％）
タングステンは、鋼の特性に支障をきたすことなく、０．５％までの含有量で存在しうる。しかし、タングステンは固化の間に偏析する傾向があり、望ましくないδフェライトを生じさせることがある。また、タングステンは高価であり、またスクラップ金属の処理を複雑にする。したがってその最大量は０．５％、好ましくは０．２％に制限され、最も好ましくは、添加されない。
【００２８】
ニオブ（≦０．１％）
ニオブは、Ｍ（Ｃ，Ｎ）型の炭窒化物を形成する点で、バナジウムに似ている。Ｎｂの最大添加量は０．１％である。好ましくは、ニオブは添加されない。
【００２９】
リン（≦０．０５％）
Ｐは焼戻し脆性を引き起こす可能性のある不純物元素である。したがってそれは≦０．０５％に制限される。
【００３０】
硫黄（≦０．５％）
硫黄は、介在物の数を減らすために、好ましくはＳ≦０．００５％に制限される。ただし、Ｓは、鋼の被削性の向上に貢献する。タフ焼入れ状態で鋼の被削性を向上させるために好適な含有量は０．０７〜０．１５％である。高硫黄含有量では、赤熱脆性の危険性がある。また、高硫黄含有量は、鋼の疲労特性にマイナスの効果を及ぼすことがある。したがって鋼は≦０．５％、好ましくは≦０．０１％、最も好ましくは≦０．００１％の硫黄を含有する。
【００３１】
酸素（任意選択で０．００３〜０．０１％）
酸素は、鋼中に望ましい量の酸化物介在物を形成し、それによって鋼の被削性を向上するために、取鍋処理の間に鋼に故意に添加されることがある。酸素含有量は、０．００３〜０．０１％の範囲に入るように制御される。好ましい範囲は０．００３〜０．００７％である。
【００３２】
カルシウム（任意選択で０．０００３〜０．００９％）
カルシウムは、望ましい組成および形の介在物を形成するために、取鍋処理の間に鋼に故意に添加されることがある。そのときカルシウムは０．０００３〜０．００９、好ましくは０．０００５〜０．００５の量で添加される。
【００３３】
Ｂｅ、Ｓｅ、ＭｇおよびＲＥＭ（希土類金属）
これらの元素は、さらに被削性、熱間加工性および／または溶接性を向上させるために、特許請求された量で鋼中に添加することができる。
【００３４】
ホウ素（≦０．０１％）
Ｂは、さらに鋼の硬度を高めるために使用されるかもしれない。その量は０．０１％に制限され、好ましくは≦０．００４％である。
【００３５】
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ
これらの元素は炭化物形成剤であり、硬質相の組成を変更するために特許請求された範囲で合金に存在し得る。しかし、通常これらの元素はいずれも添加されない。
【００３６】
ＰＲＥ
孔食指数（pitting resistance equivalent、ＰＲＥ）は、ステンレス鋼の耐孔食性を定量化するためにしばしば使用される。より高い値が、耐孔食性が高いことを示す。高窒素マルテンサイト系ステンレス鋼について、次の式を使用することができる：
ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３  ％Ｍｏ＋３０  ％Ｎ
式中、％Ｃｒ、％Ｍｏ、％Ｎは、オーステナイト化温度（ＴＡ）におけるマトリックス中に固溶した含有量である。固溶した含有量は、実際のオーステナイト化温度（ＴＡ）についてＴｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃで計算することができ、および／または、クエンチ後の鋼に測定できる。オーステナイト化温度（ＴＡ）は、９５０〜１２００℃、典型的には１０００〜１０５０℃の範囲にある。好ましくは、ＰＲＥ値は１６〜１８の範囲にある。
【００３７】
鋼生産
特許請求される化学組成を持つステンレス鋼は、従来の製鋼によって製造できる。この種の鋼はしばしば、電気アーク炉（ＥＡＦ）でスクラップを融解し、次いでその鋼を取鍋冶金、および任意選択で真空脱ガスに供することによって、製造される。溶湯を攪拌して溶湯の表面を大気にさらすことによって、および／または、ミルスケールの添加によって、製鋼取鍋中で酸素含有量を増加させる。カルシウムは、好ましくはＣａＳｉとして、冶金処理の最後に添加される。
【００３８】
溶湯は、インゴット鋳造、好ましくは下注鋳造によって、インゴットに鋳造される。エレクトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）のみならず粉末冶金（ＰＭ）も使用できる。しかし、コストの理由から、これらの代替法は通常使用されない。
【００３９】
鋼は、４２０型シリーズのステンレス鋼に使用されているのと同様の方法で、硬度を調整するために熱処理をすることができる。焼入れ温度範囲は１０００℃〜１０３０℃であり、なぜなら１３００℃を超えると粒成長が起こりまた残留オーステナイトが増加するからである。保持時間は約３０分であるべきである。１０２０℃の温度が好ましい。鋼は、室温までの中間冷却をともなって、２回焼戻すべきである。焼戻し温度での保持時間は、最小２時間であるべきである。最低焼戻し温度は、２５０℃が使用されるべきである。焼入れ温度として１０２０℃を使用する場合、２５０℃での焼戻し後に、硬度４８〜５０ＨＲＣを得ることができる。５２０℃で焼戻し後には、硬度４６〜４８ＨＲＣが得られる。後者の処理によって、残留オーステナイトが除去され、ゼロに近い寸法変化が与えられる。
【００４０】
例１
本発明に従う鋼組成物が、従来の冶金法によって調製された。比較鋼は、規格１．２３１６のものであり、硬度３１０ＨＢ（約３３ＨＲＣに相当）で納入された。検討した鋼の組成を表２（重量％で）に示す。残部は、不純物の他に、Ｆｅである。
【００４１】
本発明の鋼は、１０２０℃で３０分オーステナイト化することによって焼入れし、５５０℃で２時間の焼き戻しを２回行い、硬度４０ＨＲＣを得た。比較鋼も、同じ硬度に、焼入れ焼戻しされた。
【００４２】
【表２】
2017507244.tif 000003
【００４３】
被削性のテスト
被削性は複雑なトピックであり、様々な特性について多くの様々なテストによって評価され得る。主な特性は：工具寿命、材料除去の制限率（limiting rate）、切削力、切削面とチップブレーキング（chip breaking）である。このケースでは、鋼の被削性はエンドミル加工によって調べた。これは工具本体製造において最も過酷な操作の１つだからである。
【００４４】
表２に示す鋼は、被削性を査定するためにミーリングテストに供された。鋼は、被削性向上要素（machinability enhancing elements）で処理されなかった。
【００４５】
全ての被削性試験は、ＭＯＤＩＧ  ７２００  立形マシニングセンターで実施された。
【００４６】
刃先交換式カッターでのエンドミーリング
このテストは、直径１６ｍｍのカッターを使用し、次の条件下でテストを行った。
□切削工具：Ｓａｎｄｖｉｋ  ＣｏｒｏＭｉｌｌ  ３９０  Φ１６ｍｍ
□超硬インサート：Ｒ３９０−１１  Ｔ３  ０８Ｍ−ＰＬ  １０３０
□切削速度、Ｖｃ：２００  ｍ／分
□軸方向切込み深さ、ａｐ：４  ｍｍ
□径方向切込み深さ、ａｅ：０．８  ｍｍ
□刃の送り、ｆｚ：０．２  ｍｍ／刃
□クーラント：乾燥加工
前記様々な材料においてミーリングしたときの、０．３ｍｍの最大摩耗までの工具寿命を表３に示す。
【００４７】
【表３】
2017507244.tif 000004
【００４８】
ミーリング試験において、光学顕微鏡を用いて、ミーリングカッターの各刃のフランク摩耗を測定し、平均値を算出した。試験は、平均フランク摩耗が０．３ｍｍに達した時に停止し、そしてミーリング時間が記録され、被削性の比較のために使用された。
【００４９】
超硬合金ソリッドカッターでのエンドミーリング
このテストでは、直径１０ｍｍの超硬合金ソリッドカッター（solid cemented carbide cutter）を使用し、次の条件の下でテストを行った。
□切削工具：Ｓａｎｄｖｉｋ  Ｒ２１６．３４−１００５０−ＡＫ２２Ｐ−１６３０  Φ１０ｍｍ
□切削速度、Ｖｃ：４５  ｍ／分
□軸方向切込み深さ  ａｐ：４  ｍｍ
□径方向切込み深さ  ａｅ：８  ｍｍ
□刃の送り、ｆｚ：０．０３  ｍｍ／刃
□クーラント：乾燥加工
前記様々な材料においてミーリングしたときの、０．２ｍｍの最大摩耗までの工具寿命を表４に示す。
【００５０】
【表４】
2017507244.tif 000005
【００５１】
刃先交換式チップカッターでのフェイスミーリング
このテストでは、直径８０ｍｍのカッターを使用し、次の条件下でテストを行った。
□切削工具：Ｓａｎｄｖｉｋ  Ｃｏｒｏｍｉｌｌ  ２４５  Φ８０ｍｍ
□超硬インサート：Ｒ２４５−１２  Ｔ３  Ｅ−ＰＬ  ４２３０
□切削速度、Ｖｃ：１５０  ｍ／分
□軸方向切込み深さ  ａｐ：２  ｍｍ
□径方向切込み深さ、ａｅ：４８  ｍｍ
□刃の送り、ｆｚ：０．１５  ｍｍ／刃
□クーラント：乾燥加工
前記様々な材料においてミーリングしたときの、０．３ｍｍの最大摩耗までの工具寿命を表５に示す。
【００５２】
【表５】
2017507244.tif 000006
【００５３】
実施されたテストの結果、本発明の材料の、特にはプリハードン状態における、被削性について、予期し得ない顕著な改善が明らかになった。刃先交換式カッターでのエンドミル加工においては、１．２３１６の工具寿命の約８倍に達する工具寿命の改善が見られた。
【００５４】
この改善の理由は完全には理解されておらず、発明者はいかなる理論にも束縛されないことを希望する。しかし、上記結果は、比較的リーンな（leaner）鋼組成と関連していると思われる。特許請求される鋼の比較的低いＣｒおよびＭｏ含有量は、非常に低い一次炭化物量をもたらし、より均一なマトリックス構造をもたらす。炭化物のストリンガーは、比較鋼の微細構造においてのみ発見された。
【００５５】
例２
表２に示す組成を持つ鋼を、短横（short transverse）方向におけるノッチ無し衝撃試験に供した。結果を表６に示す。
【００５６】
【表６】
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【００５７】
比較鋼１．２３１６が、より低い約３３ＨＲＣという硬度を持っていたにもかかわらず、大幅に低い延性を持っていることが明らかである。この理由はおそらく、偏析した領域（segregated areas）に集中している、炭化物の存在である。
【００５８】
同じ鋼について、耐腐食性もテストした。本発明の鋼の耐腐食性を、より高いＣｒおよびＭｏ含有量を有する１．２３１６と比較した。試験片は、３週間、人工気候室においた。使用したサイクルは、湿度９０％で５５℃／５ｈ＋１９℃／５ｈだった。
【００５９】
また、分極試験を、窒素パージした０．０５Ｍ  Ｈ２ＳＯ４  ｐＨ１．２において、２２℃の温度で行った。分極曲線によって、比較鋼と比べて本発明の鋼がわずかに低い耐腐食性を持つことが明らかになった。
【００６０】
これらのテストの結果を、表７に相対的な耐腐食性として示す。
【００６１】
【表７】
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【００６２】
例１および２から、より高い硬度に焼入れした場合ですら、比較鋼よりも本発明の鋼が高い延性と良い被削性を有することが明らかである。耐腐食性にはやや劣るが、その差が実際の用途において検知できるかどうかは不確かである。５００℃以上の焼戻し処理によって、全ての残留オーステナイトを除去し、それによりゼロに近い寸法変化を得ることも可能である。したがって、本発明の鋼は、工具ホルダーへの使用にとても好適な特性プロファイルを持っている。
【００６３】
本発明のステンレス鋼は、特に切削工具本体もしくは切削工具ホルダー用として有用である。スローアウェイ切削工具本体は、使用中に高い動的な応力を受け、したがって疲労強度が極めて重要である。このため、工具本体の寿命を長くするために、表面に圧縮残留応力を導入することが好適である。これは、ハードマシニング（hard machining）によって行うことができ、あるいは、ショットピーニング、窒化および／または酸窒化などの、任意の従来の手段によって行うことができる。切削工具本体には、表面から、表面の下７５μｍの深さまで、−２００ＭＰａ〜−９００ＭＰａの範囲の圧縮残留応力が与えられていることが好ましい。この方法は、工具ホルダーだけでなく、ミーリングチャック（milling chucks）、コレット、工具テーパー（tool tapers）またはクランプジョー（clump jaws）などの、特許請求されたステンレス鋼から形成された他のいかなる部品または構成部品の疲労寿命を延長するために使用することができる。
【国際調査報告】
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