(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｒ：１０〜２０％を含有するフェライト系ステンレス鋼において、円相当径が１μｍ以上であり、質量％でＴｉＯ２  ：５〜３０％、ＣａＯ：５〜３０％、Ａｌ２  Ｏ３：２４．１〜４９．７％、ＳｉＯ２  ：６．２〜２６．８％を含む、Ａｌ２  Ｏ３ −ＳｉＯ２  −ＣａＯ−ＴｉＯ２  系の酸化物系介在物を任意の断面１ｍｍ×１ｍｍあたり３０個以上含有することを特徴とする被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼において、ＰｂやＳを不純物レベルとしても、被削性に優れたステンレス鋼を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼は、▲１▼Ｃｒを含有する結果、熱伝導率が小さい、▲２▼特に、マルテンサイト系では強度が高い、という理由から、炭素鋼と比較して一般に切削しにくいと言われている。
ステンレス鋼の被削性は、ＰｂやＳの添加で改善されることが知られている。しかし、Ｐｂのような環境負荷物質の添加は好ましいとは言えない。
またＳの添加は、鋼中に多量のＭｎＳやＣａＳを形成するが、これらの硫化物は水溶性であるため、ステンレス鋼の孔食の起点となり、耐食性の低下が避けられない。
【０００３】
ＰｂやＳを含有せず被削性を確保する手段としては、特開平６−１４５９０８号公報に、酸化物系介在物にＣａＯを含有させる、いわゆるＣａ快削鋼が開示されている。このＣａ快削鋼の考えをステンレス鋼に適用したものとして、例えばカルシウム快削ステンレス鋼が挙げられる。本先行例では、酸化物系介在物の少なくとも２０％をゲーレナイト（２ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 ）が占めるようにすることで、ステンレス鋼の被削性が改善することが開示されている。酸化物系介在物を硬質のＡｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ系から本先行例のように２ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系に変えることで、特にオーステナイト系ステンレス鋼で被削性改善効果が得られる。
【０００４】
しかしながら、フェライト系ステンレス鋼では、工具寿命に改善の余地が大きく、現実にはＣａ快削性とＳを併用するような手段が取られている。よって、フェライト系ステンレス鋼において、ＰｂやＳを用いず、酸化物系介在物を十分に活用した被削性の改善が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の快削ステンレス鋼が抱える問題を克服して、既存のＣａ快削ステンレス鋼を発展させ、さらに酸化物系の介在物を有効に活用することで、ＰｂやＳを用いず被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を有利に解決するものであり、その要旨とするところは、「質量％で、Ｃｒ：１０〜２０％を含有するフェライト系ステンレス鋼において、円相当径が１μｍ以上であり、質量％でＴｉＯ２  ：５〜３０％、ＣａＯ：５〜３０％、Ａｌ２  Ｏ３：２４．１〜４９．７％、ＳｉＯ２  ：６．２〜２６．８％を含む、Ａｌ２  Ｏ３ −ＳｉＯ２  −ＣａＯ−ＴｉＯ２  系の酸化物系介在物を任意の断面１ｍｍ×１ｍｍあたり３０個以上含有することを特徴とする被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼」である。
【０００７】
本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼を前提として、被削性の改善に最適な酸化物系介在物組成と存在状態を種々検討し本発明を完成するに至った。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の内容を以下に詳細に説明する。
本発明においてＣｒは、フェライト系ステンレス鋼として期待される耐食性、耐熱性、強度、加工性などの特性に応じて、１０〜２０％の範囲において任意に添加すればよい。
【０００９】
このような１０〜２０％のＣｒを含有するフェライト系ステンレス鋼において、被削性を改善するにあたって、酸化物系介在物をその組成の制御と一定量以上の数の確保が重要となる。
酸化物の組成としては、Ａｌ２  Ｏ３ −ＭｇＯ系やＡｌ２  Ｏ３−ＳｉＯ２  −ＣａＯ系から、Ａｌ２ Ｏ３ −ＳｉＯ２  −ＣａＯ−ＴｉＯ２  系に改善することにより、被削性が著しく改善される。この理由は、ひとつには介在物の融点が切削に好ましい低融点組成を実現できるためと考えられる。
【００１０】
しかし、これだけではＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −ＣａＯ系介在物との差が説明できない。Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −ＣａＯ−ＴｉＯ2 系介在物による被削性の改善は、切削工具に超硬材料を採用したときに顕著に確認されることから、酸化物をＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −ＣａＯ−ＴｉＯ2 系にすることにより、すなわちＣａＯに加えてＴｉＯ2 を含有することで、介在物が切削時に軟化・溶融して形成される工具上の一種の保護皮膜がより安定した、密着性の良好なものになるためと解釈している。
【００１１】
このようなＡｌ２  Ｏ３ −ＳｉＯ２ −ＣａＯ−ＴｉＯ２  系介在物の中に、ＴｉＯ２  とＣａＯを質量％で、ＴｉＯ２：５〜３０％、ＣａＯ：５〜３０％の範囲で含有することが被削性の改善に有効である。ＴｉＯ２  が５％未満では、工具上の保護性の良い皮膜が形成されにくい。一方、ＴｉＯ２  が３０％を超えると介在物の融点が上昇して硬質化するので、被削性が低下する。ＣａＯについては、ＴｉＯ２  を５〜３０％の範囲で含有するＡｌ２  Ｏ３ −ＳｉＯ２  −ＣａＯ−ＴｉＯ２  系介在物において、切削に好ましい軟質・低融点介在物を得るために、その質量％は５〜３０％であることが必要である。
その際のＡｌ２  Ｏ３ 及びＳｉＯ２  の含有量は、実施例に示すようにＡｌ２  Ｏ３ が２４．１〜４９．７％、ＳｉＯ２  が６．２〜２６．８％であり、この酸化物の範囲でＣａＯ及びＴｉＯ２  との組合わせで好ましい切削性が付与される。
【００１２】
以上述べたＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −ＣａＯ−ＴｉＯ2 系介在物の存在により被削性の改善効果が現れるには、一定量以上の介在物の存在が必要であり、円相当径で１μｍ以上の介在物を任意の断面１ｍｍ×１ｍｍあたり３０個以上含有する必要がある。
ここで存在個数は、鏡面研磨した試験片をＥＰＭＡで分析し、数百倍程度の組成像で認識できる程度の分解能で求められる。測定方法の精密化により分解能を上げれば、より多くの介在物を検出することができるであろうが、本発明では、少なくとも１ｍｍ×１ｍｍあたり３０個以上の介在物が存在すればよく、分析精度の向上により数えられる介在物個数が増大することは問題とはならない。
介在物の円相当径を１μｍ以上としたのは、工具表面に保護的な皮膜を形成し得るだけの介在物の体積を必要とするためで、サブミクロンの微細な介在物は、軟化・溶融しても、保護皮膜の形成には十分に寄与しない。
【００１３】
【実施例】
表１に成分を示す鋼組成を溶製した後、脱酸条件を変化させて、含有する介在物を変化させた。得られた鋳片を熱間加工した後焼鈍・酸洗して鋼板を得た（板厚５ｍｍ）。鋼板の圧延方向に垂直な断面を鏡面研磨した後、ＥＰＭＡの分析に供した。ＥＰＭＡサンプルの採取箇所は各鋼板について、５箇所とした。
ＥＰＭＡの各サンプルから、任意に選択した３視野について、５００倍の組成像で確認できる円相当径１μｍ以上の酸化物系介在物を計数すると共に、各介在物を５０００倍に拡大した視野で定量分析した。以上の介在物調査に基づき、表２の結果を得た。
【００１４】
被削性試験は、１０枚の超硬切削刃からなる工具を用いて回転旋削を連続して行った。被削材１個あたりの切削長さは約３００ｍｍで、切削深さは１ｍｍである。無潤滑のドライ切削と油潤滑の両方について、焼き付きで工具寿命に到達するまでの工具１個あたりの連続旋削可能数を比較した。なお、被削材の平均硬さはいずれの介在物条件でも等しく、８４ＨＲＢである。
表３に示すように、本発明に属する酸化物系介在物を有する場合は、比較例と比較して優れた被削性を有することが分かる。
【００１５】
【表１】
0004350323.tif 000002
【００１６】
【表２】
0004350323.tif 000003
【００１７】
【表３】
0004350323.tif 000004
【００１８】
【発明の効果】
本発明によって、ＰｂやＳを用いず、被削性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することができるので、その工業価値は大きい。