(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｗｔ％の成分組成が、Ｃ:0.30 〜0.55％、Ｓｉ:0.10 〜1.0％、Ｍｎ:1.0〜2.5 ％、Ｓ:0.01 〜0.07％、Ａｌ:0.01〜0.05％、Ｂ:0.005〜0.015 ％、Ｎ：0.01〜0.03％、Ｂ／Ｎ:0.4以上1.3 以下で、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする快削熱間鍛造用非調質鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の所属する技術分野】
本発明は快削非調質鋼に関するものであり、具体的には、鉛、即ちＰｂを添加せずとも、Ｐｂ添加非調質鋼と同等以上の被削性を有する優れた非調質鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非調質鋼は焼入れ焼戻し等の熱処理を省略できることから、近年、そのニーズが高く自動車部品のクランクシャフトや各種足回り部品に採用されている。これらの部品は素材を鍛造等による加工後、機械切削して所定の形状、寸法を正確にする必要がある。そこで、素材の快削性が要求される。非調質鋼の快削化を図る場合、従来はＳ、Ｃａ、Ｐｂといった快削性元素を鋼に添加している。しかしながら、Ｓ、Ｃa は機械的性質を劣化させるため、Ｐｂを添加することが最も多いのが現状である。
【０００３】
ところが、Ｐｂは地球環境問題からその使用を抑制される動きが出ている。そこで、これに対応するため、特開平9 −25539号公報はＰｂを添加しない靭性に優れた快削非調質鋼を提案している。また、従来からも非調質鋼にＰｂ以外の快削性を付与する介在物として窒化ほう素、即ちＢＮを使用した技術を特開平1 −219148号公報などが提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平9−25539号公報では鋼にある程度の靭性を付与してい
るが、特殊な元素であるＮd を用いているため、製造コストが高いという問題がある。また、Ｐｂ添加鋼が有するような切り屑処理性を備えているかどうかに問題がある。
【０００５】
また、特開平1 −219148号公報では鋼にＢＮを析出させ、快削性の付与を図っているが、ＶまたはＮb を含有しているため、ＮがＶまたはＮｂと結合し、ＢＮの析出が抑制されるので、快削性に疑問がある。同時に、前記技術と同様にＰｂ添加鋼のような切り屑処理性を備えているかどうかに疑念がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、Ｐｂを添加せずともＰｂ添加非調質鋼と同等以上の切り屑処理性を含む被削性を有する快削非調質鋼を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題達成のために、まず、非調質鋼に快削性を付与する技術について鋭意検討した結果、以下に示すような発明をするに至った。
【０００８】
本発明は、ｗｔ％の成分組成が、Ｃ:0.30 〜0.55％、Ｓｉ:0.10〜1.0 ％、Ｍｎ:1.0〜2.5 ％、Ｓ:0.01 〜0.07％、Ａｌ:0.01〜0.05％、Ｂ:0.005〜0.015％、Ｎ：0.01〜0.03％、Ｂ／Ｎ:0.4以上1.3 以下で、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする快削熱間鍛造用非調質鋼である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は以下のような基本的原理に基づいている。
（１）炭素鋼にＢ及びＮを適量添加することにより、切り屑処理性を含めた被削性を付与する。
（２）従来の非調質鋼にはＶ、Ｎb 、Ｔｉを添加するが、ＢＮの析出が抑制されるため、本発明ではこれらの元素は添加しない。
【００１０】
本発明の基本となる鋼の成分組成は、炭素鋼の成分組成である。しかし、快削性の観点からより望ましい成分組成の範囲は以下の通りである。
【００１１】
Ｃ：0.30〜0.55％ とする。
Ｃは必要な引張強度を確保するために必要であり、0.30％未満では必要な引張強度を得るのに他の合金元素を多量に添加する必要があり、また、0.55％を超えるとパーライトの量が多くなりすぎて被削性及び靭性が劣化するので、0.30％以上0.55％以下とした。
【００１２】
Ｓｉ：0.10〜1.0 ％とする。
Ｓｉは脱酸材として0.10％以上必要であるが、1.0％を超えるとフェライトが硬化して被削性が劣化するため、0.10％以上1.0％以下とする。
【００１３】
Ｍｎ：1.0〜2.5 ％とする。
Ｍｎは必要な引張強度を確保するために必要であり、1.0％未満では必要な引張強度が得られず、2.5％を超えるとパーライトの量が多くなりすぎて被削性が劣化するため、1.0 ％以上2.5 ％以下とした。
【００１４】
Ｓ：0.01〜0.07％ とする。
ＳはＭｎＳの形で介在物として存在し、被削性向上に有効である。0.01％未満ではその効果がなく、0.07％を超えるとＭｎＳが多くなり、機械的性質が劣化するため、0.01％以上0.07％以下とする。
【００１５】
Ｂ：0.005 〜0.015 ％ とする。
Ｂは鋼中でＮと結合し、ＢＮ（窒化ほう素）となり、被削性を向上させる。被削性の向上に有効な範囲はＮ量とＢ／Ｎ比にも依存するが、0.005 ％未満ではＢＮ量が確保できず、また、0.015 ％を超えると熱間加工性が劣化するため、0.005 ％以上0.015 ％以下とする。
【００１６】
Ｎ：0.01〜 0.03 ％とする。
ＮはＢと結合し、ＢＮ（窒化ほう素）となり被削性を向上させる。被削性の向上に有効な範囲はＮ量とＢ／Ｎ比にも依存するが、0.01％未満ではＢＮ量が確保できず、また、0.03％を超えると鋳造性が劣化するため、0.01％以上0.03％以下とする。
【００１７】
Ｂ／Ｎ：0.4以上1.3 以下とする。
Ｂ／Ｎが0.4 未満ではＢＮ量が確保できず、被削性が劣化するため、0.4以上とする。また、Ｂ／Ｎが1.3 を超えると熱間加工性が劣化するため、1.3 以下とする。
【００１８】
Ａｌ：0.01〜0.05％ とする。
Ａｌは鋼の脱酸に必要な元素であり、0.01％未満では効果がなく、0.05％を超えると効果が飽和するため、0.01％以上0.05％以下とする。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明する。
図１として示す表１に記載した成分組成の鋼を150kg真空溶解炉で溶製し、熱間鍛造にて70mm丸棒に加工し、その後、熱間鍛造をシミュレートするため、1100℃×2 時間の焼ならしを行った。なお、比較鋼の一部は焼入れ焼戻しを行った。
【００２０】
引張試験は上記丸棒の中間部（1/4 ｄ（ｄ：直径) ）からＪＩＳ４号試験片、を採取して行った。切削試験として超硬スローアウェイチップ（ＩＳＯ／ＴＣ２９／ＧＴ９による名称でＰ２０）を用いた工具寿命と切り屑処理性を試験する旋削試験、及びハイスドリル（２ｍｍ径）を用いた深穴加工試験を行った。
【００２１】
工具寿命試験の条件は下記のとおりである。
切削速度＝150 ｍ／ｍｉｎ
送り＝0.2 ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み＝2.0 ｍｍ
切削油＝なし
評価方法は、切削時間30分後のすくい面摩耗量を測定した。
【００２２】
切り屑処理性試験の条件は下記の通りである。
切削速度＝30〜200 ｍ／ｍｉｎの５条件
送り＝0.05〜0.29ｍｍ／ｒｅｖの５条件
切り込み＝2.0 ｍｍ
切削油＝なし
評価方法は、上記全25条件中連続状の切り屑( 約１ｍｍ以上の切り屑）の生成する条件数が９条件以下の場合を良好（○）とした。
全25条件中連続状切り屑の生成する条件数が１０条件以上を不良（×）とした。
【００２３】
深穴加工性試験の条件は下記の通りである。
回転数＝1158ｒｐｍ
送り＝0.024 ｍｍ／ｒｅｖ
切削油＝油性
試験片の厚さ＝10ｍｍ（直径70ｍｍ丸棒を10ｍｍ長さに切断したもの）
評価はステップバック数（所定のトルクを感知するとドリルがバックし、再び穴あけを行い、試験材を貫通するまでのバック回数）を求めることにより行った。
【００２４】
図２として示す表２に結果を示す。本発明鋼はいずれも良好な被削性を有しており、比較鋼Ｎo.14（Ｐｂ添加非調質鋼)と同等以上の被削性を示した。また、従来鋼である比較鋼Ｎo.15（Ｐｂ添加調質鋼）よりも良好でもある。
【００２５】
一方、比較鋼Ｎo.7 はＣが本発明範囲からはずれて、被削性が劣化している。比較鋼Ｎo.8 はＳｉが本発明範囲からはずれて、被削性が劣化している。比較鋼Ｎo.9 はＭｎが本発明範囲からはずれて、被削性が劣化している。
【００２６】
比較鋼Ｎo.10はＳが本発明範囲からはずれて、被削性が劣化している。比較鋼Ｎo.11はＢが本発明範囲からはずれて、被削性が劣化している。比較鋼Ｎo.12はＮが本発明範囲からはずれて、被削性が劣化している。比較鋼Ｎo.13はＢ／Ｎが本発明範囲からはずれて、被削性が劣化している。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によればＰｂ非添加でＰｂ添加非調質鋼と同等以上の被削性を有する非調質鋼が得られ、地球環境問題にも配慮した環境に優しい非調質鋼を得ることが可能になり、産業上きわめて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明鋼と比較鋼の成分組成を表１として示す図である。
【図２】本発明鋼と比較鋼の機械的性質と被削性を表２として示す図である。
【図１】
0003763934.tif 000002
【図２】
0003763934.tif 000003