(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％
Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．２〜０．７％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％
Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．２〜０．７％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、
Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
Ｂｉ：０．０１〜０．１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、
Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
Ｂｉ：０．０１〜０．１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項５】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、
Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
Ｂｉ：０．０１〜０．１５％、
および、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％、
Ａｇ：０．０２〜０．１５％のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項６】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、
Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
Ｂｉ：０．０１〜０．１５％、
および、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％、
Ａｇ：０．０２〜０．１５％のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項７】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、
Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．２〜０．９％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
および、
Ｂ  ：０．０００５〜０．０２％、
Ｃａ：０．０００５〜０．０２％のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項８】
質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、
Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、
Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、
Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、
Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．２〜０．９％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、
Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
および、
Ｂ  ：０．０００５〜０．０２％、
Ｃａ：０．０００５〜０．０２％のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
【請求項９】
質量％でさらに、Ｚｒ：０．００５〜０．３％を含有することを特徴とする請求項１または２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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削性および冷間加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼に係わり、快削性元素として、Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ等の毒性の強い元素を含有しない環境に優しいフェライト系快削ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳＵＳ４３０Ｆに代表されるフェライト系Ｓ快削ステンレス鋼は、切削抵抗が小さいが切屑処理性に劣るという欠点があった。また、硫化物に起因した耐食性の劣化，硫化水素の発生や低冷間加工性が問題になっていた。
これらの課題に、近年はＭｎを低減し、ＭｎＳの比率を下げて耐食性を上げると同時に、Ｐｂ，Ｔｅ，Ｓｅ等の快削元素を添加した鋼が提案・実用化されている（例えば特開平１０−２３７６０３号公報）。しかしながら、これらＰｂ等の毒性の強い快削元素は、近年の環境問題から規制される動きが強くなっており、製造できなくなりつつある。
【０００３】
また米国において、Ｐｂ快削鋼（炭素鋼）の代替としてＳｎ，Ｃｕ，Ｓの複合快削鋼が提案されている（特許ＵＳＰ−５９６１７４７号）。
また、Ｂｉは毒性もなく腐食性ガスを発生することもないため、含Ｂｉステンレス鋼は、環境親和型の快削ステンレス鋼として有望視されている（例えば特公平５−４５６６１号公報）。
【０００４】
しかしながら、Ｂｉ，Ｐｂ等の超快削元素は熱間製造性を著しく低下するばかりか、難溶解元素であるため、偏析・沈降等のためＢｉ，Ｐｂの添加歩留が低く、また未溶解の大型粒状Ｂｉ，Ｐｂが製品に発生する等の理由から、製品歩留が悪く、コストアップになっていた。
このように従来の鋼では、Ｐｂ等の毒性の強い元素を使用せずに、被削性，冷間加工性，製造性を兼ね備えた環境親和性に優れた安価なフェライト系快削ステンレス鋼は提案されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消するためになされたものであって、Ｐｂ等の毒性の強い元素を使用せずに、熱間加工性、被削性および冷間加工性が良好で環境に優しいフェライト系Ｓ快削鋼を安価に提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼の快削元素として熱間製造性と冷間鍛造性を低下させ難いＳｎを使用し、更に、ＢｉとＣｕ等の複合添加により、被削性と冷間加工性を向上させると共に、Ｂｉの溶解性を上げて製造性を著しく上げ、また、Ｓｉ，Ｏ，Ｃａ，Ａｌ量を制御することで、更に被削性を改善できることを見出し、本発明をなしたものである。
【０００７】
本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、            Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、        Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、        Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、        Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．２〜０．７％、          Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、          Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（２）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、            Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、        Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、        Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％          Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．２〜０．７％、          Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、          Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（３）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、 Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、 Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、 Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、          Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、  Ｂｉ：０．０１〜０．１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（４）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、 Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、 Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、 Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、          Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、  Ｂｉ：０．０１〜０．１５％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（５）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、 Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、 Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、 Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、          Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、  Ｂｉ：０．０１〜０．１５％、
および、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％、  Ａｇ：０．０２〜０．１５％
のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（６）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、 Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、 Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、 Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．５〜２．５％、          Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、  Ｂｉ：０．０１〜０．１５％、
および、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％、  Ａｇ：０．０２〜０．１５％
のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（７）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、 Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、 Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、 Ｓ  ：０．００５〜０．０５％、
Ｃｕ：０．２〜０．９％、        Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
および、
Ｂ  ：０．０００５〜０．０２％、
Ｃａ：０．０００５〜０．０２％のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（８）  質量％で、
Ｃ  ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０５〜３．０％、
Ｐ  ：０．０１〜０．１％、 Ｃｒ：１５〜２２％、
Ｓｎ：０．０３〜０．３％、 Ｎ  ：０．０８％以下、
Ｎｉ：０．０５〜１．０％、 Ｓ  ：０．０５〜０．４％、
Ｃｕ：０．２〜０．９％、        Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ａｌ：０．０１５％以下、 Ｍｏ：０．０１〜３．０％、
Ｏ  ：０．００３〜０．０１５％、
および、
Ｂ  ：０．０００５〜０．０２％、
Ｃａ：０．０００５〜０．０２％のうち１種以上
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。
（９）  質量％でさらに、Ｚｒ：０．００５〜０．３％を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載のフェライト系快削ステンレス鋼。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、請求項１及び２の本発明の鋼の成分範囲の限定理由について述べる。
Ｃは、マトリックスの強度を高め、また、耐食性，冷間鍛造性，切削性を劣化させるため上限を０．０８％とした。切削加工後の表面性状を良好にするために、好ましくは０．０４％以下である。
【０００９】
Ｍｎは、Ｓと硫化物をつくり被削性を向上させる元素であるため、０．０５％以上添加する。しかしながら、３％超添加するとその効果は飽和するし、逆に切削性や冷間加工性が劣化する。そのため上限を３．０％とした。また、Ｍｎは耐食性と耐アウトガス性を劣化させる元素であるため、それらを良好にするためには、好ましくは０．５％以下である。
【００１０】
Ｐは被削性の向上に有効な元素であり、０．０１％以上添加する。しかしながら、多量に添加すると熱間製造性，冷間鍛造性および耐食性を劣化させるため、上限を０．１％とした。好ましくは０．０２％以上、０．０５％以下である。
【００１１】
Ｃｒは耐食性を確保するために１５％以上添加する。しかしながら、２２％を超えて添加すると製造性が著しく低下し、経済性に劣る。そのため上限を２２％とした。好ましくは１６％以上、２０％以下である。
【００１２】
Ｓｎはフェライト系ステンレス鋼において高温で固溶し、低温で粒界偏析する元素であり、熱間製造性，冷間鍛造性，耐食性を劣化させずに被削性を向上させる。また、Ｂｉの溶解性を向上させる元素でもある。そのために０．０３％以上添加する。しかしながら、０．３％を超えて添加すると熱間製造性が劣化するばかりか、素材が硬くなり被削性が劣化する。そのため上限を０．３％とした。
図１に、１８％Ｃｒ―０．０２％Ｃ−０．０２％Ｎ系の材料にＳｎを添加した材料（４ｍｍ厚さ）のドリル穴開け時間を示す。Ｓｎを０．０３〜０．３％までは２０秒以内にドリルが貫通しており、その効果が大きい。好ましくは０．０５％以上、０．２％以下である。
【００１３】
Ｎはマトリックスの強度を高め、また耐食性，冷間鍛造性や被削性を劣化させるため上限を０．０８％とした。切削加工後の表面性状を良好にするために、好ましくは０．０３％以下である。
Ｎｉはマトリックスの靱性を高めるため、０．０５％以上添加するが、過剰に添加し過ぎるとマルテンサイト組織が析出し被削性や冷間鍛造性を劣化させるため、上限を１．０％とした。好ましくは０．６以下である。
【００１４】
Ｓは快削元素でありマトリックス中でＭｎやＣｒの硫化物を形成し、被削性を向上させるために０．００５％以上添加する。一方、過剰に添加するとノッチ効果のため冷間鍛造性を劣化させる。そのため、冷間鍛造を実施する時（請求項１）の上限は０．０５％とした。好ましくは０．０３％以下である。
また、冷間鍛造を実施せず、被削性を重視する時（請求項２）は、Ｓを０．０５％以上添加する。しかしながら、０．４％超添加すると熱間加工性も劣化させる。そのため上限を０．４％とした。好ましくは０．１５％以上、０．３５％以下である。
【００１５】
Ｃｕは被削性元素であると共に耐食性を有し、表１に示すように０．２〜０．７％含有させる。また、溶鋼中のＢｉの蒸気圧を下げてＢｉの溶解を助長し、製品歩留を著しく向上させる。そのため、Ｂｉの添加とともに０．５％以上添加する。しかしながら、２．５％を超えて添加するとマトリックスが硬化し、被削性を劣化させるばかりか熱間製造性も劣化させる。そのため上限を２．５％とした。Ｂｉの歩留，被削性，熱間製造性を考慮すると、好ましくは１．０％以上、２．０％以下である。
【００１６】
Ｓｉは脱酸元素として必要なため０．０５％以上添加する。しかしながら、０．５％を超えて添加すると凝固時の脱酸生成物が低融点のＭｎＯ−ＳｉＯ２  系となり、それを核として晶出する硫化物も微細分散する。０．５％以下であれば、凝固時の脱酸生成物が比較的高融点で粗大なＭｎＯ−Ｃｒ２  Ｏ３  系リッチとなり、それを核として晶出する硫化物も粗く分散する結果、被削性が向上する。そのため０．５％以下に制限する。尚、硫化物の粗大分散には後述するが、Ｏが０．００３％以上必要である。好ましくは０．２５％以下である。
【００１７】
Ａｌは０．０１５％を超えて添加された場合、硬質なＡｌ系の酸化物を主に形成して被削性を劣化させる。そのため上限を０．０１５％に限定した。好ましくは０．００５％以下である。
【００１８】
Ｍｏは鋼の耐食性を向上させるため０．０１％以上添加するが、過剰に添加すると経済的でないばかりか、被削性や冷間鍛造性を劣化させる。そのため上限を３．０％とした。好ましくは２．５％以下である。
【００１９】
Ｏは、前述しているように凝固時の脱酸生成物を粗大なＭｎＯ−Ｃｒ２  Ｏ３  系にすることで被削性を向上させるために０．００３％以上添加する。但し、０．０１５％を超えて添加すると逆に硬質な酸化物の割合が増え、被削性が低下する。そのため上限を０．０１５％とした。
【００２０】
次に請求項３〜６の本発明の成分の限定理由を述べる。
Ｂｉは被削性を更に向上させるため、必要に応じて０．０１％以上添加する。しかしながら、０．１５％を超えて添加すると熱間加工性を劣化させるばかりか、Ｂｉの沈降が起こり、製品歩留が低下し製造コストが高くなる。そのため上限を０．１５％とした。好ましくは０．１２％以下である。
【００２１】
Ｍｇは被削性元素であると共に、溶鋼中のＢｉの蒸気圧を下げてＢｉの溶解を助長し、製品歩留を著しく向上させる。そのため、Ｂｉの添加とともに０．０００５％以上添加する。しかしながら、０．０５％を超えると粗大な硬質介在物を生成させ、被削性や冷間加工性を劣化させる。そのため上限を０．０５％とした。Ｂｉの歩留および被削性を考慮すると、好ましくは０．００５％以上、０．０３％以下である。
【００２２】
Ａｇは被削性元素であると共に、溶鋼中のＢｉの蒸気圧を下げてＢｉの溶解を助長し、製品歩留を著しく向上させる。そのため、Ｂｉの添加と共に０．０２％以上添加する。しかしながら０．１５％を超えると、熱間加工性を劣化させるばかりか製品歩留も劣化させる。そのため上限を０．１５％とした。Ｂｉの歩留および被削性を考慮すると、好ましくは０．０５％以上、０．１０％以下である。
【００２３】
次に請求項９の本発明の成分の限定理由を述べる。
Ｚｒは炭窒化物の生成に加え、硫化物を均一に微細分散させて被削性および冷間鍛造性を向上させる。そのため、必要に応じて０．００５％以上添加するが、過剰な添加は強度を高め、被削性や冷間鍛造性を劣化させる。そのため上限を０．３％とした。好ましくは０．１５％以下である。
【００２４】
次に請求項７，８の本発明の成分の限定理由を述べる。
Ｂは熱間加工性の向上のため必要に応じて０．０００５％添加する。しかしながら、０．０２％を超えて添加すると粗大なボライドが生成し、逆に熱間加工性や耐食性を劣化させる。そのため上限を０．０２％とした。好ましくは０．０１％以下である。
【００２５】
Ｃａは凝固時の硫化物の形態を均一に分散させ、被削性および熱間製造性を向上させ、またＳ快削鋼の耐食性を向上させる目的で、必要に応じて０．０００５％以上添加する。しかしながら、０．０２％を超えて添加するとその効果は飽和するし、逆に粗大な介在物が増加して耐食性が劣化するし、不経済である。そのため上限を０．０２％とした。好ましくは０．００８％以下である。
なお、上記Ｂ及びＣａを添加する場合は、実施例の表１（本発明鋼２８，２９）に記載しているようにＣｕ量を０．８〜０．９％にすることで、表５に示すような効果を得ることができる。
【００２６】
削除
【００２７】
削除
【００２８】
削除
【００２９】
削除
【００３０】
【実施例】
表１，表２，表３に示す化学成分の供試材を真空溶解し、５０ｋｇ鋼塊を作製した。表１，表２は、Ｓが０．０５％未満で冷間鍛造と切削性が要求される場合、表３は、Ｓが０．０５％以上で切削性のみが要求される場合の化学成分を示す。これらの鋼塊を熱間鍛造および熱間圧延を行い、２１ｍｍφの棒鋼にした。その後８５０℃で焼鈍を行い、冷間引抜き加工およびセンタレス加工により、２０ｍｍφの棒線に仕上げた。
なお、表１の鋼Ｎｏ．１、９、１０、２０〜２７、３０〜３３と、表３の鋼Ｎｏ．５９、６０は参考鋼である。
【００３１】
評価は、Ｓが０．０５％未満で冷間鍛造性と切削性の両特性が要求される場合と、Ｓが０．０５％以上で切削性のみが要求される場合に分けた。
冷間鍛造性と切削性の両特性が要求される場合、すなわちＳが０．０５％未満の場合（成分：表１，表２）における切削性，熱間加工性，冷間鍛造性を評価した。また熔解・凝固過程で生じる偏析、すなわち製造歩留，製造コストの指標として、棒鋼各部位のＳｎ，Ｓ，Ｂｉ元素のマクロな偏析の状態を評価した。
【００３２】
切削性は、この棒鋼を表４に示す条件で切削試験を行い、被削性を評価した。なお、被削性の評価は工具寿命と切屑形状で行った。工具寿命はフランク摩耗量で評価し、３０min 後のフランク摩耗量が５０μｍ以下であれば工具寿命は○，５０μｍ超の場合は×と評価した。また、切屑形状は規則的にカール状に分断されていれば○，不規則な形の連続切屑の場合は×と評価した。
本発明鋼の工具寿命と切屑処理性は共に○であった。
【００３３】
熱間製造性は、上記鋳片表層から、試験片（φ８ｍｍ×１１０ｍｍ）を切り出し、サーモレスター試験によって熱間加工性を評価した。評価は１０００℃における破断絞り値で行い、その時の絞り値が６０％以上であれば熱間加工性を○ （良好）と判断した。本発明鋼の熱間加工性は全て○であった。
【００３４】
冷間鍛造性は、上記棒鋼から０．５ｍｍＶノッチを入れたφ１０ｍｍ×２０ｍｍ試験片を切り出し、１ｍｍ／sec のスピードで圧縮試験を行い、割れが発生する圧縮加工（限界圧縮率）にて評価した。限界圧縮率が６５％以上であれば冷間加工性を○とし、６５％未満なら×と評価した。
本発明の冷間加工性は全て○であった。
【００３５】
棒鋼の偏析は、棒鋼の最トップおよび最ボトムから成分分析用の切屑を採取し、Ｓｎ，Ｓ，Ｂｉ快削元素の分析値の比から評価した。最ボトムのＳｎ，Ｓ，Ｂｉの元素の分析値が最トップ部の値（偏析値）の１．３倍未満であれば偏析の評価は○（良好），１．３倍以上であれば偏析の評価は×（不良）とした。すなわち、×であれば製造歩留が悪く、製造コストが高いと判断した。
本発明の偏析の評価は全て○であった。
【００３６】
これらの試験結果を表５，表６に示す。
本発明鋼Ｎｏ．２〜８、１１〜１９、２８、２９は、フェライト系ステンレス鋼へＳｎに加え、Ｂｉ，Ｃｕ等を添加することによって、Ｐｂ等の毒性の強い元素を使わなくても切削性，熱間製造性，冷間鍛造性，偏析（製造歩留）の全てに優れている。
なお、表５の鋼Ｎｏ．１、９、１０、２０〜２７、３０〜３３は参考鋼である。
【００３７】
これに対して比較鋼Ｎｏ．３４〜５８では、いずれも次のような欠点が見られた。
比較鋼のＮｏ．３４〜３６では、Ｃ量（％），Ｎ量（％），Ｍｎ量（％）がそれぞれ高いため素材が硬くなり、切削時の工具寿命や冷間鍛造性が劣るばかりか、耐食性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．３７では、Ｐ量（％）が高いため冷間鍛造性や熱間製造性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．３８では、Ｃｒ量（％）が低いため耐食性に劣っている。また比較鋼Ｎｏ．３９では、Ｃｒ量（％）が高いため不経済である。比較鋼Ｎｏ．４０では、Ｓｎ量（％）が低いため切削時の工具寿命や切屑処理性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．４１では、Ｓｎ量（％）が高いため素材が硬くなり、切削時の工具寿命や熱間製造性に劣っている。
【００３８】
比較鋼Ｎｏ．４２では、Ｃｕ量（％）が低いためＢｉの偏析に劣っており、製造歩留に劣っている。比較鋼Ｎｏ．４３では、Ｃｕ量（％）が高いため、冷間鍛造性や工具寿命に劣るばかりか熱間製造性にも劣っている。比較鋼Ｎｏ．４４では、Ｂｉ量（％）が高いため熱間加工性に劣るばかりか、Ｂｉが偏析しており、製造歩留・製造コストに劣っている。比較鋼Ｎｏ．４５では、Ｍｇ量（％）が高いため冷間鍛造性や工具寿命に劣っている。比較鋼Ｎｏ．４６では、Ａｇ量（％）が高いため熱間製造性に劣っている。
【００３９】
比較鋼Ｎｏ．４７，４８では、Ｎｉ量（％）やＣｏ量（％）がそれぞれ高いため冷間鍛造性や工具寿命に劣っている。比較鋼Ｎｏ．４９では、Ｍｏ量（％）が高いため冷間鍛造性や工具寿命に劣るばかりか、不経済である。
比較鋼Ｎｏ．５０〜５４では、Ｎｂ量（％），Ｖ量（％），Ｗ量（％），Ｔａ量（％），Ｚｒ量（％）がそれぞれ高いため、冷間鍛造性や工具寿命に劣っている。
【００４０】
比較鋼Ｎｏ．５５では、Ｂ量（％）が高いため熱間製造性に劣るばかりか、耐食性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．５６では、Ｃａ量（％）が高いため耐食性が劣化するばかりか不経済である。比較鋼Ｎｏ．５７では、Ｙ量（％）が高いため熱間製造性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．５８では、Ｔｉ量（％）が高いため工具寿命に劣っている。
【００４１】
次に切削性のみが要求される場合、すなわちＳが０．０５％以上の場合、切削性，熱間製造性，偏析の状態（製造歩留・製造コスト）を評価した。切削性は表４に示す条件で切削試験を行い、工具寿命と切屑形状で行った。工具寿命はフランク摩耗量で評価し、３０min 後のフランク摩耗量が３０μｍ以下であれば工具寿命は○、３０μｍ超の場合は×と評価した。また、切屑形状は規則的にカール状に分断されていれば○、不規則な形の連続切削の場合は×と評価した。
本発明鋼の工具寿命と切屑処理性は共に○であった。
【００４２】
熱間製造性は、上記鋳片表層から試験片（φ８ｍｍ×１１０ｍｍ）を切り出し、サーモレスター試験によって熱間加工性を評価した。評価は１０００℃における破断絞り値で行い、その時の絞り値が６０％以上であれば熱間加工性を○（良好）と判断した。本発明鋼の熱間加工性は全て○であった。
【００４３】
棒鋼の偏析は、棒鋼の最トップおよび最ボトムから成分分析用の切屑を採取し、Ｓｎ，Ｓ，Ｂｉ快削元素の分析値の比から評価した。最ボトムのＳｎ，Ｓ，Ｂｉの元素の分析値が最トップ部の値（偏析値）の１．３倍未満であれば偏析の評価は○（良好）、１．３倍以上であれば偏析の評価は×（不良）とした。すなわち、×であれば製造歩留が悪く、製造コストが高いと判断した。
本発明の偏析の評価は全て○であった。
【００４４】
これらの試験結果を表７に示す。
本発明鋼Ｎｏ．６１〜７２は、フェライト系ステンレス鋼にＳｎを添加し、更にＳ，Ｂｉ，Ｃｕ等に加え、酸化物制御を施しており、Ｐｂ等の毒性の強い元素を使わなくても切屑処理性，工具寿命，熱間製造性，偏析の状態（製造歩留・製造コスト）の全てに優れている。但し、Ｓｉ，Ａｌを低めてＯを高めた本発明鋼Ｎｏ．５９，６２は、Ｓｉ，Ａｌが高くＯが低い本発明鋼のＮｏ．６３，６４に比べ工具寿命に優れている。
なお、表７の鋼Ｎｏ．５９、６０は参考鋼である。
【００４５】
これに対して比較鋼Ｎｏ．７３〜８３では、いずれも次のような欠点が見られた。
比較鋼Ｎｏ．７３，７４では、Ｃ量（％），Ｎ量（％）量がそれぞれ高いため工具寿命に劣っている。比較鋼Ｎｏ．７５では、Ｓ量（％）が高いため熱間製造性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．７６では、Ｐ量（％）が高いため熱間製造性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．７７では、Ｓｎ量（％）が低いため、切削時の工具寿命および切屑処理性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．７８では、Ｃｕ量（％）が高いため素材が硬く切削時の工具寿命に劣るばかりか、熱間製造性に劣っている。
【００４６】
比較鋼Ｎｏ．７９では、Ｃｕ量（％）が低いため熱間製造性が低いばかりか、Ｂｉが偏析し製造歩留に劣っている。比較鋼Ｎｏ．８０では、Ｂｉ量（％）が高いため熱間製造性が低いばかりか、Ｂｉが偏析し製造歩留に劣っている。比較鋼Ｎｏ．８１では、Ｍｇ量（％）が高いため切削時の工具寿命に劣っている。比較鋼Ｎｏ．８２では、Ａｇ量（％）が高いため熱間製造性に劣っている。比較鋼Ｎｏ．８３では、Ｚｒ量（％）が高く切削時の工具寿命に劣っている。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
【表２】
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【００４９】
【表３】
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【００５０】
【表４】
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【００５１】
【表５】
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【００５２】
【表６】
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【００５３】
【表７】
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【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、フェライト系Ｓ快削ステンレス鋼において、Ｓｎに加えてＢｉ，Ｃｕ等を添加し、更には介在物の形態を制御することによって、環境衛生上で問題のあるＰｂ，Ｓｅ，Ｔｅなしに被削性，熱間製造性，冷間鍛造性，製造歩留・製造コストに優れたフェライト系快削ステンレス鋼を安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  １８％Ｃｒ―０．０２％Ｃ−０．０２％Ｎ系のステンレス材料（４ｍｍ厚さ）のドリル穴開け時間とＳｎ量の関係を示す図である。
【図１】
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