DE2035106A1

DE2035106A1 - Free-cutting steel

Info

Publication number: DE2035106A1
Application number: DE19702035106
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Nagoya Kato Goshi Tsushima Kimura Atsuyoshi Yokosuka Chity Aichi Ito (Japan) P
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1970-07-15
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1972-01-20
Also published as: DE2035106B2

Abstract

Free-cutting steel comprises 0.0010 - 0.0300% Ca and one or more of 0.03 - 0.35% Pb, =0.5% S or 0.01 - 0.10% Te. The steel has excellent machinability at low and high speed cutting.

Description

Freie Schneid-Kohlenstoffstähle Die Erfindung bezieht sich auf freie Schneid-Kohlenstoffstähle, die in Kombination Calcium und mindestens ein Element aus der Gruppe Blei, Schwefel und Tellur enthalten. Free Cutting Carbon Steels The invention relates to free cutting carbon steels Cutting carbon steels that combine calcium and at least one element from the group of lead, sulfur and tellurium.

Man hat erkannt, daß die Schneid-Technik und die Bearbeitbarkeit von stählen von großer Wichtigkeit ist, um der gesteigerten Produktion von Stahlgegenständen nachkommen zu können. Es sind verschiedene Arten von freien Schneidstählen entwickelt worden, indem ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Schwefel, Blei, Selen, Tellur, Wismut, Phosphor und Stickstoff den Stählen zugesetzt- wurden.It has been recognized that the cutting technique and the machinability of steel is of great importance to the increased production of steel objects to be able to follow. There are several types of free cutting steels developed by adding one or more elements from the group sulfur, lead, selenium, tellurium, Bismuth, phosphorus and nitrogen were added to the steels.

Neuerdings haben freie Schneidstähle, welche Calcium enthalten, die Aufmerksamkeit der Fachleute auf sich gezogen, weil hierdurch auf dem Schneidwerkzeug eine Abscheidungsschicht gebildet wird, wodurch der Verschleiß des Werkzeugs vermieden wird und die Lebensdauer des Werkzeugs verbessert wird.Recently, free cutting steels containing calcium have Attention of the professionals because this puts on the cutting tool a deposition layer is formed, thereby avoiding tool wear and the life of the tool is improved.

In der Japan. Patentanmeldung 59620 sind freie Schneidstähle beschrieben, die als Hauptoxideinschluß Anorthit enthalten. Solche freien chneidstähle enthalten Calcium in Mengen von 20 ppm bis 100 ppm (0,002 bis 0,01 Gew.-%).In the Japan. Patent application 59620 describes free cutting steels, which contain anorthite as the main oxide inclusion. Such free cutting steels included Calcium in amounts from 20 ppm to 100 ppm (0.002 to 0.01% by weight).

In der Japan. Patentanmeldung 14630-sind freie Schneidstähle beschrieben, die Calcium in Mengen von 100 ppm bis 600 ppm (0,01 bis 0, o6 Gew.-ß) enthalten. Die Basisstähle enthalten Cr oder Cr und Ni oder Cr und Mn oder Cr, Ni und Mn als Hauptlegierungselemente.In the Japan. Patent application 14630-free cutting steels are described, which contain calcium in amounts of 100 ppm to 600 ppm (0.01 to 0.06 weight-β). The base steels contain Cr or Cr and Ni or Cr and Mn or Cr, Ni and Mn as Main alloy elements.

Es wurde nun gefunden, daß ein Calcium enthaltender freier Schneidstahl die Lebensdauer des Werkzeugs verbessert, wenn er mit hoher Geschwindigkeit geschnitten wird, daß er aber die Lebensdauer des Werkzeugs nicht verbessert, wenn er mit niedriger Geschwindigkeit geschnitten wird, verglichen zu der Lebensdauer des Werkzeugs, wenn der Basisstahl, der keine freien Schneidadditive enthält, mit niedriger Geschwindigkeit geschnitten wird. Es wurde wurde bereits berichtet, daß freie SchneidstGhle, die ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Pb, S und Te enthalten, die Lebensdauer des Werkzeugs erheblich verbessern, wenn sie mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit geschnitten werden, daß sie aber die Lebensdauer des Werkzeugs sehr gering verbessern, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit geschnitten werden.It has now been found that a free cutting steel containing calcium the life of the tool is improved when it is cut at high speed is that it does not improve the life of the tool if it is lower Speed is cut compared to the tool life when the base steel, which does not contain free cutting additives, at low speed is cut. It has already been reported that free cutting edges that contain one or more elements from the group Pb, S and Te, the lifetime of the tool improve significantly when using lower or middle Speed, that they but the life of the tool very much Improve slightly when cut at high speed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, freie Schneidstähle zu schaffen, die die oben genannten Nachteile, mit denen die herkömmlichen freien Schneidstähle behaftet sind, nicht aufweisen.The invention is therefore based on the object of free cutting steels to create which the above disadvantages with which the conventional free Cutting steels are affected, do not have.

Dies wird dadurch erzielt, daß freie Schneidstähle vorgesehen werden, die in Kombination Calcium und mindestens ein Element aus der Gruppe Pb, 5 und Te enthalten.This is achieved by providing free cutting steels, those in combination calcium and at least one element from the group Pb, 5 and Te contain.

Es wurde gefunden, daß die freien Schneidstähle der Erfindlmg erheblich bessere mechanische Eigenschaften, z.B.It has been found that the free cutting steels of the invention significantly better mechanical properties, e.g.

eine erheblich verbesserte Bearbeitbarkeit im Vergleich zu den freien Schneidstählen, die Ca oder Pb oder Pb, 5 und Te enthalten, aufweisen, wenn sie mit niedriger, mittlerer oder hoher Geschwindigkeit geschnitten werden.a vastly improved machinability compared to the free ones Cutting steels containing Ca or Pb or Pb, 5 and Te, if they cut at low, medium or high speed.

De erfindungsgemäßen freien Schneidstähle besitzen auch eine Abriebfestigkeit, eine Härtbarkeit sowie eine Kalt-und Heiß-Berbeitbarkeit, die denen der Basisstähle ähnlich ist. Die den erfindungsgemäßen Stählen zugrunde liegenden Basisstähle besitzen die nachstehende chemische Zusammensetzung: Komponenten Gew..-% C 0,05 bis 0,80 Si unterh. 2,00 Mn unterh. 4a00 P unterh. 0,10 Cu unterh. 0,60 Ni unterh. 5,00 Cr unterh. 6,00 Mo unterh. 1,00 W unterh. 1,00 Ti unterh. 0950 V unterh. 0,50 Nb unterh. 0,50 B unterh. 0,01 Die Basisstähle müssen als freie Schneidelemente Calcium in Mengen von 0,0010 bis 0,030 Gew.- und mindestens ein Element aus der Gruppe Blei in Mengen von 0,03 bis 0,35 Gew.-%, Schwefel in einer Menge von unterhalb 0,5 Gew.-,o und Tellur in einer Menge von 0,01 bis 0,10 Gew.- enthalten, um zu den freien Schneidstählen der Erfindung zu kommen, welche eine verbesserte Schneidbarkeit und Bearbeitbarkeit besitzen. Es wurde festgestellt, daß die freien Schneidstähle hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit nicht verbessert werden, wenn sie Calcium in Mengen außerhalb des oben definierten Bereichs enthalten. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die freien Schneidstähle hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit verschlechtert oder zumindest nicht verbessert werden, wenn sie Pb, S und Te in Menge außerhalb der oben angegebenen Bereiche enthalten.The free cutting steels according to the invention also have an abrasion resistance, hardenability and cold and hot machinability similar to those of base steels is similar. Have the basic steels on which the steels according to the invention are based the following chemical composition: Components wt.% C 0.05 to 0.80 Si under 2.00 Mn under 4a00 P under 0.10 Cu under 0.60 Ni under 5.00 Cr under 6.00 Mo under 1.00 W under 1.00 Ti under 0950 V under 0.50 Nb below 0.50 B below 0.01 The base steels must be used as free cutting elements Calcium in amounts of 0.0010 to 0.030 wt. And at least one element from the Group lead in amounts from 0.03 to 0.35% by weight, sulfur in an amount below 0.5 wt .-, o and tellurium in an amount of 0.01 to 0.10 wt .- contain to the Free cutting steels of the invention come which have improved cuttability and have machinability. It was found that the free cutting steels in terms of their machinability cannot be improved if they contain calcium in Contains quantities outside the range defined above. It was also found that the free cutting steels deteriorated or in terms of their machinability at least not improved if they are outside of the Pb, S and Te in amount ranges specified above.

Nachstehend werden die Gründe für die einzelnen Bereiche angegeben.The reasons for each area are given below.

Die untere Grenze für den Kohlenstoff wird als 0,05 Gew.-angegeben, um die notwendige Festigkeit der Stähle zu erhalten. Die obere Grenze für Kohlenstoff, das Silicium oder das Mangan wird als 0,80 Gew.-% bzw. 2,0 Gew.- und 4,0 Gew.-% angegeben, um die notwendige Zähigkeit und Bearbeitbarkeit der Stähle zu realisieren. Phosphor ist ein Additiv zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit der Stähle, doch wird die maximale Phosphormenge als 0,1 Gew.-% angegeben, weil die Zähigkeit und die Duktilität der Stähle verschlechtert wird, wenn der Phosphorgehalt zunimmt. Die obere Grenze für das Nickel, das Chrom oder das Molybdän wird als 5,0 Gew.-% bzw. 6,o Gew.- oder 1,0 Gew.- angegeben, weil die Bearbeitbarkeit der Stähle abnimmt, wenn die Stähle Ni, Cr oder Mo in größeren Mengen über die obere Grenze enthalten.The lower limit for the carbon is given as 0.05 wt. to maintain the necessary strength of the steels. The upper limit for carbon the silicon or the manganese is calculated as 0.80% by weight or 2.0% by weight and 4.0% by weight specified in order to achieve the necessary toughness and machinability of the steels. Phosphorus is an additive used to improve the machinability of steels, however the maximum amount of phosphorus given as 0.1 wt .-% because the toughness and the Ductility of steels deteriorates as the phosphorus content increases. the The upper limit for the nickel, the chromium or the molybdenum is 5.0% by weight or 6, o wt. Or 1.0 wt. Indicated because the machinability of the steels decreases, when the steels contain Ni, Cr or Mo in larger amounts over the upper limit.

Höhere Mengen von Wolfram sind für die Bearbeitbarkeit schädlich, höhere Mengen von Kupfer bewirken ein Verspröden, höhere Mengen von Titan, Vanadin und Niob sind für die Härtbarkeit schädlich und höhere Mengen von Bor sind für die Bearbeitbarkeit der Stähle schädlich. Die oberen Grenzen für diese Elemente sind daher als 1,0 Gew.%, Q,5 Gew.-%, 0,5 Gew.-ß) 0,5 Gew.-% und 0,01 Gew*- definiert.Higher amounts of tungsten are detrimental to machinability, higher amounts of copper cause embrittlement, higher amounts of titanium and vanadium and niobium are detrimental to hardenability and higher amounts of boron are to that Machinability of the steels is harmful. The upper limits for these items are therefore defined as 1.0% by weight, Q, 5% by weight, 0.5% by weight, 0.5% by weight and 0.01% by weight.

In der nachstehenden Tabelle 1 sind Beispiele für die freien Schneidstähle der Erfindung und für die dazugehörigen Basisstähle sowie die entsprechenden Vergleichsstähle zusammengestellt.In Table 1 below are examples of the free cutting steels of the invention and for the associated base steels and the corresponding comparative steels compiled.

Tabelle 1 Komponenten Härte nach dem Normal-Stähle C Si Mn P S Cu Cr Mo Pb Te Ca glühen S2OCN (Basis) 0,21 0,24 0,38 0,018 0,012 0,13 0,08 - - - - 151 S2OCF 0,20 0,31 0,40 0,018 0,015 0,12 0,11 - 0,09 - - 150 S2OCY 0,21 0,31 0,50 0,021 0,016 0,12 0,10 - - - 0,0053 153 S2OCYF 0,20 0,28 0,38 0,019 0,015 0,12 0,10 - 0,18 - 0,0051 151 S5OCN (Basis) 0,51 0,28 0,75 0,014 0,018 0,11 0,10 - - - - 215 S5OCF 0,50 0,29 0,78 0,015 0,019 0,16 0,14 - 0,22 - - 213 S5OCY 0,51 0,20 0,74 0,014 0,020 0,10 0,13 - - - 0,0050 215 S5OCYF 0,50 0,27 0,68 0,016 0,020 0,15 0,12 - 0,20 - 0,0054 214 SFC3F 0,08 0,10 0,99 0,068 0,318 0,12 0,16 - 0,20 - - 124 SFC3YF 0,09 0,09 1,01 0,071 0,321 0,11 0,15 - 0,21 - 0,0030 123 SFC3FT 0,07 0,05 0,99 0,075 0,321 0,12 0,16 - 0,21 0,041 - 126 SFC3FTY 0,08 0,06 0,98 0,075 0,315 0,13 0,15 - 0,20 0,043 0,0031 124 SUMlB (Basis) 0,11 0,18 0,78 0,014 0,183 0,23 0,10 - - - - 120 SUMlBY 0,10 0,20 0,76 0,015 0,181 0,20 0,11 - - - 0,0025 122 SCM3N (Basis) 0,35 0,29 0,69 0,018 0,012 0,14 1,00 0,24 - - - 269 SCM3Y 0,36 0,28 0,69 0,016 0,013 0,12 0,98 0,21 - - 0,0031 269 SCM3F 0,35 0,31 0,71 0,017 0,013 0,12 0,98 0,22 0,13 - - 270 SCM3YF 0,35 0,30 0,70 0,018 0,011 0,12 1,00 0,23 0,17 - - 270 In Tabelle 1 ist angegeben, daß die Basisstähle S20CN, S5OCN, SUMlB und SCM3N, gemäß den Japanese Industrial Standards sind. Die Stähle des F-Typs, Y-Typs und YF-Typs enthalten Blei, Calcium bzw. Blei plus Calcium. Table 1 Components hardness according to normal steels C Si Mn P S Cu Cr Mo Pb Te Ca annealing S2OCN (base) 0.21 0.24 0.38 0.018 0.012 0.13 0.08 - - - - 151 S2OCF 0.20 0.31 0.40 0.018 0.015 0.12 0.11 - 0.09 - - 150 S2OCY 0.21 0.31 0.50 0.021 0.016 0.12 0.10 - - - 0.0053 153 S2OCYF 0.20 0.28 0.38 0.019 0.015 0.12 0.10 - 0.18 - 0.0051 151 S5OCN (base) 0.51 0.28 0.75 0.014 0.018 0.11 0.10 - - - - 215 S5OCF 0.50 0.29 0.78 0.015 0.019 0.16 0.14 - 0.22 - - 213 S5OCY 0.51 0.20 0.74 0.014 0.020 0.10 0.13 - - - 0.0050 215 S5OCYF 0.50 0.27 0.68 0.016 0.020 0.15 0.12 - 0.20 - 0.0054 214 SFC3F 0.08 0.10 0.99 0.068 0.318 0.12 0.16 - 0.20 - - 124 SFC3YF 0.09 0.09 1.01 0.071 0.321 0.11 0.15 - 0.21 - 0.0030 123 SFC3FT 0.07 0.05 0.99 0.075 0.321 0.12 0.16 - 0.21 0.041 - 126 SFC3FTY 0.08 0.06 0.98 0.075 0.315 0.13 0.15 - 0.20 0.043 0.0031 124 SUMIB (base) 0.11 0.18 0.78 0.014 0.183 0.23 0.10 - - - - 120 SUMlBY 0.10 0.20 0.76 0.015 0.181 0.20 0.11 - - - 0.0025 122 SCM3N (base) 0.35 0.29 0.69 0.018 0.012 0.14 1.00 0.24 - - - 269 SCM3Y 0.36 0.28 0.69 0.016 0.013 0.12 0.98 0.21 - - 0.0031 269 SCM3F 0.35 0.31 0.71 0.017 0.013 0.12 0.98 0.22 0.13 - - 270 SCM3YF 0.35 0.30 0.70 0.018 0.011 0.12 1.00 0.23 0.17 - - 270 In Table 1 indicates that the base steels S20CN, S5OCN, SUMIB and SCM3N, according to the Japanese Industrial Standards. The steels of the F-type, Y-type and YF-type contain lead, calcium or lead plus calcium.

Nachstehend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden.The invention is described below with reference to the accompanying drawings are explained in more detail.

In Figur 1 ist die Abhängigkeit der Flanken-Verschleißbreite von der Schneidzeit angegeben, wenn S20CN, S20CF, S20CY und S20CYF-Stähle normalgeglüht und dann mit einer Geschwindigkeit von 0,2 mm/rev. geschnitten werden. Die Schnitt-Tiefe beträgt 2,0 mm. Die Schneidgeschwindigkeit beträgt 200 m/min. Es wird ein Schneidwerkzeug "P 10" verwendet, welches einen hinteren Neigungswinkel von -5, einen seitlichen Neigungswinkel von -5, einen End-Entlastungswinkel von 5, einen seitlichen Entlastungswinkel von 5, einen End-Schneidwinkel von 30, einen seitlichen Schneidwinkel von 0 und einen Radius der Nase von 0,4 mm aufweist. Aus den in Figur 1 angegebenen Kurven geht hervor, daß der erfindungsgemäße S20CYF-Stahl, der 0,18 ß Pb und 0,0051 , Ca enthält, verglichen zu dem S20CF-S'cahl und dem ,20CY-Stahl erheblich verbessert ist. In der nachstehenden Tabelle 2 ist die Flanken-Verschleißbreite des Werkzeugs nach 60-minütigem Schneiden der Stähle angegeben.In Figure 1, the dependence of the flank wear width on the Cutting time given when normalizing S20CN, S20CF, S20CY and S20CYF steels and then at a rate of 0.2 mm / rev. get cut. The depth of cut is 2.0 mm. The cutting speed is 200 m / min. It becomes a cutting tool "P 10" is used, which has a rear tilt angle of -5, a lateral Slope angle of -5, a final relief angle of 5, a side relief angle of 5, a final cutting angle of 30, a side cutting angle of 0, and has a radius of the nose of 0.4 mm. From the curves given in FIG it can be seen that the S20CYF steel of the present invention containing 0.18 ß Pb and 0.0051, Ca contains significantly improved compared to the S20CF-S'cahl and the, 20CY steel is. In Table 2 below is the tool flank wear width indicated after 60 minutes of cutting the steels.

Tabelle 2 Stähle » Flanken-Verschleißbreite (mm) S20CH 0,175 S20CF 0,182 320CY 0,062 X32OCYF 0,035 Die obengenannten Stähle werden normalgeglüht, daß sie eine Härte (HB) von 135 besitzen. Aus den normalgeglühten Stählen werden Teststücke hergestellt. Diese Teststücke besitzen die Abmessungen 6 mm Durchmesser x 12 mm. Sie werden hinsichtlich ihrer kritischen Höheverminderung untersunht. Der Test wurde für jeden Stahl 20 mal vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Teste sind in Figur 2 zusammengestellt. Wie die Figur 2 zeigt, besitzt der S20CYF-Stahl der Erfindung eine Kaltbearbeitbarkeit, die derjenigen des S20CN-Stahl entspricht. Er besitzt jedoch eine höhere Kaltbearbeitbarkeit als der S20CF-Stahl, der nur Pb allein enthält. Die kritische Höheverminderung (L) wird durch die folgende Gleichung angegeben: In dieser Gleichung bedeutet H die Anfangshöhe des Teststücks und h die Endhöhe des Teststücks nach dem Zusammendrücken.Table 2 Steels »Flank Wear Width (mm) S20CH 0.175 S20CF 0.182 320CY 0.062 X32OCYF 0.035 The above-mentioned steels are normalized so that they have a hardness (HB) of 135. Test pieces are made from the normalized steels. These test pieces are 6 mm in diameter x 12 mm in dimensions. They are examined with regard to their critical height reduction. The test was carried out 20 times for each steel. The results of these tests are shown in FIG. As shown in Figure 2, the S20CYF steel of the invention has a cold workability equivalent to that of the S20CN steel. However, it has a higher cold workability than the S20CF steel, which contains only Pb. The critical height reduction (L) is given by the following equation: In this equation, H means the initial height of the test piece and h means the final height of the test piece after the compression.

Die obengenannten Stähle wurden auch auf ihre Heißbearbeitbarkeit untersucht. Teststücke mit den Abmessungen 8 mm Durchmesser x 30 mm wurden aus den Stählen hergestellt.The above steels have also been recognized for their hot workability examined. Test pieces measuring 8 mm in diameter x 30 mm were made from the Steels manufactured.

Die Teststähle wurden hinsichtlich des Torsionswerts für die Einleitung des Brechens bei einer Spannungsgeschwindigkeit von 2 sec 1 bei 11000C untersucht. Hierzu wurde eine Hochtemperatur-Torsions-Testvorrichtung verwendet. Die Brgebnisse dieser Teste sind in Figur 3 zusammengestellt.The test steels were rated for torsion for initiation of breaking at a tension speed of 2 sec 1 at 11000C. A high temperature torsion test device was used for this purpose. The results these tests are compiled in FIG.

Wie die Figur 3 zeigt, besitzt der ,320CYF-Stahl der Erfindung eine Heißbearbeitbarkeit, die derjenigen des S2OCN-Stahls ähnlich ist. Er besitzt aber eine höhere IIeißbetlrbeitbarkeit als der S2OCF-Stahl, der Tellur Pb allein enthält.As shown in Figure 3, the .320CYF steel of the invention has one Hot workability similar to that of S2OCN steel. But he owns a higher machinability than the S2OCF steel, which contains tellurium Pb alone.

Es wurden freie 3ctmeidstähle hergestellt, indem verschiedene Mengen von Calcium und Blei dem S5OCN-Stahl zugesetzt wurden und indem hierauf eine NormaNglühung erfolgte. Die normalgeglühten freien Schneidstähle wurden mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,20 mm/rev.Free 3ctmeidsteels were produced by various quantities of calcium and lead were added to the S5OCN steel and then a standard annealing took place. The normalized free cutting steels were fed with a feed rate of 0.20 mm / rev.

geschnitten. Die Schnitt-Tiefe betrug 2,00 mrn. Unter Verwendung eines Schneidöls und des Schneidwerkzeugs "P 10" mit den oben angegebenen Einstellungen wurde mit hoher Schneidgeschwindigkeit gearbeitet. Die Lebensdauer des Werkzeugs wurde bei einer Flanken-Verschleißbreite von 0,3 mm berechnet. Die Ergebnisse dieser Teste sind in Figur 4 angegeben. In Figur 4 ist die Lebensdauer des Werkzeugs angezeigt, indem die Abkürzung (T) einer vielfachen Anzahl verwendet wird, die unter der Annahme errechnet wurde, daß die Lebensdauer des Werkzeugs 1,0 ist, wenn der S50CN-Stahl geschnitten wird. Wie aus Figur 4 hervorgeht, wird die Lebensdauer des Werkzeugs erheblich verbessert, wenn die Menge des in dem freien Schneidstahl enthaltenen Ca und Pb zunimmt. Die Figur zeigt auch, daß die Lebensdauer des Werkzeugs verbessert wird, wenn die Menge des Ca erhöht wird, selbst wenn die Menge des Pb verringert wird.cut. The depth of cut was 2.00 mm. Using a Cutting oil and the cutting tool "P 10" with the settings specified above was worked with high cutting speed. The life of the tool was calculated with a flank wear width of 0.3 mm. The results of this Tests are given in Figure 4. In Figure 4 the service life of the tool is indicated, by using the abbreviation (T) of a multiple of the assumption It was calculated that the tool life is 1.0 when the S50CN steel is cut. As can be seen from Figure 4, the life of the tool greatly improved when the amount contained in the free cutting steel Ca and Pb increases. The figure also shows that the tool life improves becomes when the amount of Ca is increased even when the amount of Pb is decreased will.

Die Figur 5 zeigt die Lebensdauer des Werkzeugs, wenn S5OCN, S5OCY, S50CF und S50CYF-Stähle normalgeglüht und mit niedriger Geschwindigkeit geschnitten werden.- Der normalgeglühte Basisstahl und die freien Schneidstähle wurden mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,12 mm/rev.Figure 5 shows the service life of the tool when S5OCN, S5OCY, S50CF and S50CYF steels normalized and cut at low speed - The normalized base steel and the free cutting steels were combined with a Feed speed of 0.12 mm / rev.

geschnitten. Die Schnitt-Tiefe betrug 1,0 mm. Unter Verwendung von Schneiden und des Schneidwerkzeugs t'SKH4tl wurde mit hoher Schneidgeschwindigkeit gearbeitet. Das Werkzeug hatte einen hinteren Neigungswinkel von 0, einen seitlichen Neigungswinkel von 15, einen End-Entlastungswinkel von 7, einen seitlichen Entlastungswinkel von 7, einen End-Schneidwinkel von 10, einen seitlichen Schneidwinkel von 0 und einen Radius der Nase von 0,5 mm. Die Lebensdauer des Werkzeugs wurde als die Zeit bestimmt, bei welcher das Schneidwerkzeug die Testproben nicht mehr schneiden konnte. Wie aus Figur 5 hervorgeht, wird der als S5OCY-Stahl bezeichnete freie Schneidstahl, der nur Calcium enthält, hinsichtlich seiner Bearbeitbarkeit, verglichen zu dem als S50CN bezeichneten Basisstahl, nicht verbessert. Jedoch wird der freie Schneidstahl, der als 3C50CYF bezeichnet wird und der in Kombination Calcium und Blei enthält, im Vergleich zu dem Basisstahl hinsichtein seiner Bearbeitbarkeit erheblich verbessert.cut. The depth of cut was 1.0 mm. Under the use of Cutting and the cutting tool t'SKH4tl was made with high cutting speed worked. The tool had a rear bevel angle of 0, one lateral Slope angle of 15, a final relief angle of 7, a side relief angle of 7, a final cutting angle of 10, a side cutting angle of 0, and a radius of the nose of 0.5 mm. The life of the tool was called the time determined at which the cutting tool could no longer cut the test samples. As can be seen from Figure 5, the free cutting steel referred to as S5OCY steel, which contains only calcium in terms of its machinability compared to that Base steel designated as S50CN, not improved. However, the free cutting steel, which is referred to as 3C50CYF and which contains a combination of calcium and lead, greatly improved in terms of machinability compared to the base steel.

Die Figur 6 zeigt die Beziehung zwischen der Schneidgeschwindigkeit und der Rauhheit der fertiggestellten Oberfläche der Stähle S5OCN, S5OCY, S5OCF und S5OCYF, nachdem diese normalgeglüht und geschnitten worden waren. Die Teste wurden in der Weise vorgenommen, daß die normalgeglühten Stähle mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,25 mm/rev.Figure 6 shows the relationship between the cutting speed and the roughness of the finished surface of the steels S5OCN, S5OCY, S5OCF and S5OCYF after normalized and cut. The tests were made in such a way that normalized steels at a feed rate of 0.25 mm / rev.

bzw. 0,35 mm"rev. geschnitten wurden. Die Schnitt-Tiefe betliig 0,2 mm. Es wurde ein Schneidwerkzeug nP 10" mit der angegebenen Einstellung verwendet.or 0.35 mm "rev. The cutting depth was 0.2 mm. A cutting tool nP 10 "with the specified setting was used.

Wie aus der Figur 6 hervorgeht, besitzt der freie Schneidstahl (S50CYF-Stahl) der Erfindung eine gute fertiggestellte Oberfläche.As can be seen from Figure 6, the free cutting steel (S50CYF steel) of the invention a good finished surface.

Die oben angegebenen normalgeglühten Stähle wurden auch mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,18 bis o,48 mm/rev.The normalized steels listed above were also used with a Feed speed from 0.18 to 0.48 mm / rev.

geschnitten. Die Schnitt-Tiefe betrug 1,0 mm. Hierzu wurde das Schneidwerkzeug "P 10" verwendet, welches einen hinteren Neigungswinkel von 0, einen seitlichen Neigungswinkel von G, einen End-Entlastungswinkel von 7, einen seitlichen Entlastungswinkel von 7, einen End-,chneidwinkel von 10, einen seitlichen Schneidwinkel von 0 und einen Radius der Nase von 0,5 mm aufwies. Der Schneidabfall wurde zur Untersuchung der Spödigkeit zerkleinert. Es wurde festgestellt, daß der Schneidabfall, der beim Schneiden des S50CYF-Stahls der Erfindung anfiel, ohne weiteres zerkleinert werden kann, ohne daß ein Spanbrecher verwendet werden muß.cut. The depth of cut was 1.0 mm. This was done using the cutting tool "P 10" used, which is a rear Inclination angle of 0, a side slope angle of G, a final relief angle of 7, a lateral relief angle of 7, an end, cutting angle of 10, a lateral Had a cutting angle of 0 and a radius of the nose of 0.5 mm. The cutting waste was crushed to examine the embrittlement. It was found that the Cutting waste generated in cutting the S50CYF steel of the invention easily can be crushed without using a chip breaker.

Die Ergebnisse dieser Vcrsuche sind in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengestellt.The results of these tests are shown in Table 3 below compiled.

Tabelle 3 Schneid- Vorschub X geschwindig- (mm/rev.) S5OCN S5OCY S5OCF S5OCYF keit (m/min) 0,48 X X o 50 0,38 x x x x 0,28 x x x x 0,18 o o x x 0,48 x x o o 100 0,38 x x o o 0,28 o x o o 0,18 o o o o 0,48 o x o o 0,38 x x o o 150 0,28 o o o o 0,18 o o o o-0,48 o o o o 0,38 o o o o 200 0,28 x x o o 0,18 x x o o 0,48 o o o o 0,38 o o o o 250 0,28 x x o o 0,18 x x o o Fußnote: Die Markierung "x" bedeutet, daß zum Zerkleinern des Schneidabfalls ein Spanbrecher verwendet wurde. Table 3 Cutting feed X speed (mm / rev.) S5OCN S5OCY S5OCF S5OCYF speed (m / min) 0.48 X X o 50 0.38 x x x x 0.28 x x x x 0.18 o o x x 0.48 x x o o 100 0.38 x x o o 0.28 o x o o 0.18 o o o o 0.48 o x o o 0.38 x x o o 150 0.28 o o o o 0.18 o o o o-0.48 o o o o 0.38 o o o o 200 0.28 x x o o 0.18 x x o o 0.48 o o o o 0.38 o o o o 250 0.28 x x o o 0.18 x x o o Footnote: The marking "x" means that a chip breaker was used to break up the cuttings.

Die Markierung "o" bedeutet, daß zum Zerkleinern des Schneidabfalls kein Spanbrecher erforderlich war Die Figur 7 zeigt Mikrofotographien, die den Ermüdungszustand der Neidungsfläche und der Entlastungsfläche des Werkzeugs darstellen, als S5OCN, S50CY, S5OCF und S5OCYF-Stähle mit dem Schneidwerkzeug geschnitten worden waren. Aus den Mikrofotographien wird ersichtlich, daß die Neigungsfläche und die Entlastungsfläche des Werkzeugs abgerieben wurde, wenn der S50CN-3tahl geschnitten wurde. The mark "o" means that for shredding the cutting waste no chip breaker was required Figure 7 shows microphotographs, the state of fatigue of the inclination surface and the relief surface of the tool Represent as S5OCN, S50CY, S5OCF and S5OCYF steels cut with the cutting tool had been. From the photomicrographs it can be seen that the slope surface and the relief surface of the tool was rubbed off when the S50CN-3 steel cut became.

Es zeigt sich auch, daß der Abrieb der Neigungsfläche und der Entlastungsfläche des Werkzeugs erheblich vermindert wurde, wenn die S5OCY und S50CF-Stähle geschnitten wurden, was auf die Anwesenheit der auf den Neigungs- und Entlastungsflächen abgeschiedenen Schicht zurückzuführen ist.It is also shown that the abrasion of the inclined surface and the relief surface The tool's cut was greatly diminished when cutting the S5OCY and S50CF steels were what was due to the presence of those deposited on the slope and relief surfaces Layer is due.

Es wird ferner gezeigt, daß das Werkzeug nicht abgerieben wurde, wenn der S5OCYF-Stahl geschnitten wurde.It is also shown that the tool was not rubbed when the S5OCYF steel was cut.

Die Figur 8 zeigt die Beziehung zwischen der Zugfestigeit und der Dehnung oder 0,2 %-Flächenverringerung, wenn S5OCN, S5OCYN, S5OCNF und S5OCYF-Stähle untersucht wurden.Figure 8 shows the relationship between the tensile strength and the Elongation or 0.2% reduction in area when using S5OCN, S5OCYN, S5OCNF and S5OCYF steels were examined.

Aus den Kurven wird ersichtlich, daß die Stähle hinsichtlich der Prüfbeanspruchung, der Dehnung, und der Flächenverringerung ähnliche mechanische Eigenschaften besitzen.It can be seen from the curves that the steels with regard to the test load, elongation and area reduction have similar mechanical properties.

Die mechanischen Eigenschaften der S5OCYF-Stähle werden somit durch die Anwesenheit von Calcium und Blei nicht beeinträchtigt.The mechanical properties of the S5OCYF steels are thus through does not affect the presence of calcium and lead.

Dic Figur 9 zeigt die Beziehung zwischen der Charpy-Schlagfestigkeit und der Härte bei S5OCN, S50CY, S5OCF und 350CYF-Stählen. Diese wurden auf 8000C erhitzt, bei 550°C, 6000C oder 650°C vergütet. Aus der Kurve wird ersichtlich, daß die mechanischen Eigenschaften des S50CYF-Stahls durch die Anwesenheit von Calcium und Blei nicht beeinträchtigt werden.Figure 9 shows the relationship between Charpy impact strength and the hardness of S5OCN, S50CY, S5OCF and 350CYF steels. These were at 8000C heated, tempered at 550 ° C, 6000 ° C or 650 ° C. It can be seen from the curve that the mechanical properties of the S50CYF steel due to the presence of calcium and lead are not affected.

Die Figur 10 zeigt die Veränderung der Ermüdungsfestig-Zeit, welche durch die Anwesenheit von Calcium und Blei in dem S5OCN-Stahl bedingt ist. Der Test wurde für jeden der Teststähle 3 mal durchgeführt. Die Ermündungsfestigkeit wird als Durchschnittswert angegeben. In der Figur 10 ist die Ermündungsfestigkeit der einzelnen Stähle als Vorhältniszahl angegeben, wobei angenommen wurde, daß der 350CN-Stahl eine Ermündungsfestigkeit von 1,0 hat.Figure 10 shows the change in fatigue strength time, which due to the presence of calcium and lead in the S5OCN steel. The test was carried out 3 times for each of the test steels. The fatigue strength is given as an average value. In FIG. 10, the fatigue strength is the individual steels are given as proportion, assuming that the 350CN steel has an endurance limit of 1.0.

Die Tabelle 4 zeigt die Beziehung zwischen der Lebensdauer des Schneidwerkzeugs und der Ermündungsfestigkeit bei drei Arten von freien Schneidstählen, die als S5OCY, S5OCF und S5OCYF-Stähle bezeichnet weiden. In der Tabelle 4 ist die Lebensdauer des Werkzeugs und die Ermüdungsfestigkeit der Stähle als Verhältnis zahl unter Verwendung der Abkürzung (T) angegeben. Der S5OCY-1-Stahl, S5OC-2-Stahl und S5OCY-3-Stahl enthält 0,002 % Ca, bzw. 0,005 % Ca oder 0,007 bis 0,016 % Ca. Der S5OCF-1-Stahl oder der S5OCF-2-Stahl enthält 0,15 % Pb bzw. 0,20 % Pb. Der S5OCF-1-Stahl, der S5OCYF-2-Stahl, der S5OCYF-3-Stahl oder der S5OCYF-4-Stahl enthält 0,001 % Ca plus 0,05 % Pb, 0,001 % Ca pliis 0,10 % Pb, 0,002 % Ca plus 0,05 ,' Pb oder 0,004 % Ca plus 0,05 % Pb.Table 4 shows the relationship between the life of the cutting tool and the fatigue strength of three types of free cutting steels, known as S5OCY, S5OCF and S5OCYF steels are called willow. In Table 4 is the service life of the tool and the fatigue strength of the steels as a ratio number using indicated by the abbreviation (T). Which includes S5OCY-1 steel, S5OC-2 steel, and S5OCY-3 steel 0.002% Ca, or 0.005% Ca or 0.007 to 0.016% Ca. The S5OCF-1 steel or the S5OCF-2 steel contains 0.15% Pb or 0.20% Pb. The S5OCF-1 steel, the S5OCYF-2 steel, the S5OCYF-3 steel or the S5OCYF-4 steel contains 0.001% Ca plus 0.05% Pb, 0.001 % Ca pliis 0.10% Pb, 0.002% Ca plus 0.05, 'Pb or 0.004% Ca plus 0.05% Pb.

Tabelle 4 Lebensdauer Stähle Ermüdungsdes Werkzeugs Stähle festigkeit 2 T S5OCY-1 0,99 T S5OCF-1 o,96 T S5OCYF-1 0,98 T S50CY-2 0,97 T S5OCF-2 0,94 T 4 T tS50CYF-Z 0,97 T KS50CYF-3 0,97 T S50CY-3 0,90 T - 0,96 T 5 T XS5OCYF-4 0,94 T Aus der Tabelle 4 geht hervor, daß die Stähle des S5OCYF-Typs eine Ermüdungsfestigkeit besitzen, die der Ermüdungsfestigkeit der S50CY-Stähle ähnlich ist oder über dieser liegt. Die Tabelle zeigt auch, daß die S5OCYF-Stähle eine größere Ermüdungsfestigkeit als die S5OCF-Stähle besitzen. Table 4 Service life steels. Tool fatigue steels strength 2 T S5OCY-1 0.99 T S5OCF-1 o.96 T S5OCYF-1 0.98 T S50CY-2 0.97 T S5OCF-2 0.94 T 4 T tS50CYF-Z 0.97 T KS50CYF-3 0.97 T S50CY-3 0.90 T - 0.96 T 5 T XS5OCYF-4 0.94 From Table 4, it can be seen that the S5OCYF type steels have a fatigue strength that is similar to or greater than the fatigue strength of S50CY steels lies. The table also shows that the S5OCYF steels have greater fatigue strength than the S5OCF steels possess.

Die nachstehende Tabelle 5 zeigt die Beziehung zwischen der Lebensdauer des Schneidwerkzeugs und der Ermüdungsfestigkeit von drei Arten von freien Schneidstählen, die als S5OCY, S50CF und S5OCYF-Stähle bezeichnet werden.Table 5 below shows the relationship between the life the cutting tool and fatigue strength of three types of free cutting steels, referred to as S5OCY, S50CF and S5OCYF steels.

Wie in Tabelle 4 ist die Lebensdauer des Werkzeugs und die Ermüdungsfestigkeit unter Verwendung einer Vielfachzahl angegeben. Der S5OCY-4 oder S50CY-5-Stahl enthält 0,010 ß Ca oder 0,016 ß Ca. Der S5OCF-2 oder S5OCF-3-Stahl enthält 0,20 % Pb oder 0,25 % Pb. Der S5OCYF-5 oder S5OCYF-6-Stähl enthält 0,005 ß Ca plus 0,05 ß Pb oder 0,006 X Ca plus 0,10 ß Pb.As in Table 4 is the tool life and fatigue strength given using a multiple number. Contains the S5OCY-4 or S50CY-5 steel 0.010 ß Ca or 0.016 ß Ca. The S5OCF-2 or S5OCF-3 steel contains 0.20% Pb or 0.25% Pb. The S5OCYF-5 or S5OCYF-6 steel contains 0.005 ß approx plus 0.05 ß Pb or 0.006 X Ca plus 0.10 ß Pb.

Tabelle 5 Ermüdungs- Stähle Lebensdauer festigkeit Stähle des Werkzeugs S50CY-4 5 T 0,94 T S5OCF-2 4 T XS5OCYF-5 5 T S5OCY-5 5 T o,89 T S5OCF-3 4 T XS5OCYF-6 16 T Aus Tabelle 5 geht hervor, daß die Ermüdungsfestigkeit der S5OCYF-Stähle nicht sehr stark vermindert wird, obgleich eine hohe Zunahme der Lebensdauer des Scheidzeugs erzielt wird. Table 5 Fatigue steels Lifetime strength steels of the tool S50CY-4 5 T 0.94 T S5OCF-2 4 T XS5OCYF-5 5 T S5OCY-5 5 T o.89 T S5OCF-3 4 T XS5OCYF-6 16 T It can be seen from Table 5 that the fatigue strength of the S5OCYF steels is not is very much reduced, although a large increase in the life of the cutting equipment is achieved.

Die Figur 11 zeigt die Kaltbearbeitbarkeit der Stähle, die als S5OCN, S5OCY, S50CF und S50CYF bezeichnet werden.Figure 11 shows the cold workability of the steels, which are known as S5OCN, S5OCY, S50CF and S50CYF.

Die Stähle werden so normalgeglüht,, daß sie eine Härte (HB) von 135 besitzen. Aus den normalgeglühten Stählen werden 20 Teststücke hergestellt. Die Teststücke besitzen die Abmessungen 6 mm Durchmesser x 12 mme Sie wurden hinsichtlich ihrer kritischen Höheverminderung (L) untersucht. Wie aus der Figur 11 hervorgeht, besitzt der S50CYF-Stahl der Erfindung im wesentlichen die gleiche kritische Höheverminderung wie der Basisstahl S5OCN. Der Nachteil des S50CF-Stahls, der als freies Schneidelement nur Pb allein enthält, ist bei ihm beseitigt.The steels are normalized so that they have a hardness (HB) of 135 own. 20 test pieces are made from the normalized steels. the Test pieces have the dimensions 6 mm diameter x 12 mm their critical height reduction (L) examined. As can be seen from Figure 11, the S50CYF steel of the invention has essentially the same criticality Height reduction like the base steel S5OCN. The disadvantage of the S50CF steel as a free cutting element only contains Pb is eliminated from it.

Die Figur 12 zeigt die Heißbearbeitbarkeit der in Figur 11 beschriebenen Stähle. Die Teststücke haben die Abmessungen 8 mm Durchmesser x-30 mm. Sie wurden auf den Torsionswert für die Einleitung des Brechens mit einer Spannungsgeschwindigkeit von 5 sec-1 bei 1100°C untersucht. Hierzu wurde eine Hochtemperatur-Torsions-Vorrichtung verwendet. Wie die Figur 12 zeigt, besitzt der S5OCYF-Stahl der Erfindung einen Torsionswert für die Einleitung des Brechens, der demjenigen des Basis stahls S5OCN ähnlich ist. Der Nachteil des S5OCF-Stahls, der als freies Schneidelement Pb allein enthält, ist bei ihm beseitigt.FIG. 12 shows the hot workability of those described in FIG Steels. The test pieces are 8 mm in diameter x -30 mm in dimensions. they were on the torsion value for the initiation of breaking at a stress rate examined by 5 sec-1 at 1100 ° C. A high temperature torsion device was used for this purpose used. As shown in Fig. 12, the S5OCYF steel of the invention has one Torsion value for the initiation of fracture, that of the base steel S5OCN is similar. The disadvantage of the S5OCF steel, which as a free cutting element Pb alone contains is eliminated from him.

Die Figur 13 zeigt die Abriebbeständigkeit der in den Figuren 11 und 12 beschriebenen Stähle. Die Stähle wurden so normalgeglfilit, daß sie eine Härte (HRC) von 63 bei einer Tiefe von 1,5 mm aufwiesen. Aus den normalgeglühten Stählen wurden Teststücke hergestellt. Die Teststücke haben einen Außendurchmesser von 30 mm. Die Kontaktfläche ist 5 mm breit. Sie wurden hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit untersucht. Der Test wurde bei 1000 Upm und einem Oberflächendruck von 200 kg/mm² unter Verwendung einer Abriebtestvorrichtung durchgeführt. Die Anzahl der Abriebzyklen zur Bildung der Vertiefungen wurde aufgenommen. Die Ergebnisse dieser Teste sind in Figur 13 zusammengestellt.Figure 13 shows the abrasion resistance of the in Figures 11 and 12 described steels. The steels have been normalized so that they have a hardness (HRC) of 63 at a depth of 1.5 mm. Made from normalized steels test pieces were made. The test pieces have an outer diameter of 30 mm. The contact area is 5 mm wide. They were rated for their abrasion resistance examined. The test was carried out at 1000 rpm and a surface pressure of 200 kg / mm² performed using an abrasion tester. The number of abrasion cycles to form the depressions was added. The results of these tests are compiled in FIG.

Aus dieser geht hervor, daß der S50CYF-Stahl der Erfindung im wesentlichen die gleiche Abriebfestigkeit wie der Basisstahl S5OCM besitzt.From this it can be seen that the S50CYF steel of the invention is essentially has the same abrasion resistance as the base steel S5OCM.

Die in den Figuren 11, 12 und 13 genannten Stähle wurden weiterhin hinsichtlich der Rißbildung an der Oberfläche oder dem Grund oder in der Tiefe untersucht. Es wurde gefunden, daß der S50CYF-Stahl der Erfindung eine gute Festigkeit gegenüber einer Rißbildung an der Oberfläche oder am Grund oder in der Tiefe im V rgleich zu dem Basisstahl S50CN besitzt. Die Rißfestigkeit des S50CYF-,tahls wird als der Mittelwert des 350CY-Stahls, der Calcium allein enthält, und des S5OCF-Stahls, der als freie Schneidelemente Pb allein enthält, gemessen.The steels mentioned in FIGS. 11, 12 and 13 continued to be used examined with regard to the formation of cracks on the surface or the bottom or in the depth. The S50CYF steel of the invention was found to have good strength against a crack formation on the surface or at the bottom or in the depth in comparison to the base steel S50CN. The crack resistance of the S50CYF steel is called the Average of 350CY steel containing calcium alone and S5OCF steel containing contains Pb alone as free cutting elements.

Die Figur 14 zeigt die Beziehung zwischen der Lebensdauer des Werkzeugs und der Schne idge 5 chwindigkei ½eim Schneiden der freien Schneidstähle SFC3F, der 3 und Pb enthält, und SFC3FY, der , Pb und Ca enthält. Die Stähle wurden normalgeglüht. Die normalgeglühten Stähle wurden mit einem Vorschub von 0,1 mm/rev. geschnitten. Die Schnitt-Tiefe war bei der angegebenen Schnittgeschwindigkeit 0,5 mm.Figure 14 shows the relationship between the life of the tool and the cutting speed 5 speed when cutting the free cutting steels SFC3F, containing 3 and Pb, and SFC3FY containing, Pb and Ca. The steels were normalized. The normalized steels were fed with a feed rate of 0.1 mm / rev. cut. The cutting depth was 0.5 mm at the specified cutting speed.

Es wurde ein Schneidwerkzeug "K 10" verwendet, welches einen hinteren Neigungswinkel von 0, einen seitlichen Neir gungswinkel von 6, einen End-Entlastungswinkel von 7, einen seitlichen Entlastungswinkel von 7, einen End-Schneidwinkel von 10, einen seitlichen Schneidwinkel und einen Radius der Nase von 0,5 mm aufwies. Die Lebensdauer des Werkzeugs wurde bei einer Flanken-Verschleißbreite von 0,2 mm bestimmt. Aus den Kurven der Figur 14 geht hervor, daß der SFC3FY-3tahl der Erfindung, verglichen zu dem SFC3F-Stahl eine längere Lebensdauer des Werkzeugs ergibt.A cutting tool "K 10" was used, which had a rear Angle of inclination of 0, a side inclination angle of 6, an end relief angle of 7, a side relief angle of 7, an end cutting angle of 10, had a lateral cutting angle and a radius of the nose of 0.5 mm. the The service life of the tool was determined with a flank wear width of 0.2 mm. It can be seen from the graphs of Figure 14 that the SFC3FY-3 part of the invention is compared to the SFC3F steel results in a longer tool life.

Die Figur 15 zeigt die Heißbearbeitbarkeit der in Figur 14 gezeigten Stähle. Die Teststücke haben die Abmessungen 8 mm Durchmesser x 30 mm. Sie wurden hinsichtlich des Torsionswertes für die Einleitung des Brechens bei einer Spannungs--1 geschwindigkeit von 3 sec -1 bei 1150°C untersucht. Hierzu wurde eine Hochtemperatur-Torsions-Testvorrichtung verwendet. Aus Figur 15 geht hervor, daß der SFC3FY'-Stahl hinsichtlich seines Torsionswertes im Vergleich zu dem SFC3F-Basisstahl verbessert ist.FIG. 15 shows the hot workability of that shown in FIG Steels. The test pieces are 8 mm in diameter x 30 mm in dimensions. they were with regard to the torsion value for initiating breaking examined at a tension - 1 speed of 3 sec -1 at 1150 ° C. For this a high temperature torsion tester was used. From Figure 15 goes show that the SFC3FY 'steel in terms of its torsional value compared to the SFC3F base steel is improved.

Die Figur 16 zeigt die Beziehung zwischen der Lebensdauer des Werkzeugs und der Schnedgeschwindigkeit beim Schneiden der freien Schneidstähle, die als SFC=FT und SFC3FTY bezeichnet werden. Der SFC3FT-Stahl enthält Schwefel, Blei und Tellur. Der SFC3FTY-Stahl enthält Schwefel, Blei, Tellur und Calcium als freie Schneidelemente. Die Stähle wurden normalgeglüht. Die normalisierten Stähle wurden mit einem Vorschub von 0,1 mm/rev. geschnitten. Die Sclmitt-Tiefe betrug bei der angegebenen Schneidgeschwindigkeit 0,5 mm. Es wurde ein Schneidwerkzeug "K10" verwendet, das einen hinteren Neigungswinkel von 0, einen seitlichen Neigungswinkel von 6, einen End-Entlastungswinkel von 7, einen seitlichen Entlas tungswinkel von 7, einen End-Schneidwinkel von 10, einen seitlichen Schneidwinkel von 7 und einen Radius der Nase von 0,5 mm aufwies. Die Lebensdauer des Werkzeugs wurde bei einer Flanken-Verschleißbreite von 0,2 mm ermittelt. Aus den Kurven der Figur 16 geht hervor, daß der SFC3FTY-Stahl der Erfindung im Vergleich zu dem Basisstahl SFC3FT eine längere Lebensdauer des Werkzeugs ergibt.Figure 16 shows the relationship between the life of the tool and the cutting speed when cutting the free cutting steels, which are known as SFC = FT and SFC3FTY. The SFC3FT steel contains sulfur, lead and tellurium. The SFC3FTY steel contains sulfur, lead, tellurium and calcium as free cutting elements. The steels were normalized. The normalized steels were fed with a feed of 0.1 mm / rev. cut. The cutting depth was at the specified cutting speed 0.5 mm. A "K10" cutting tool was used which has a rear bevel angle of 0, a side slope angle of 6, an end relief angle of 7, a side relief angle of 7, an end cutting angle of 10, a had a lateral cutting angle of 7 and a radius of the nose of 0.5 mm. the The service life of the tool was determined with a flank wear width of 0.2 mm. It can be seen from the graphs of Figure 16 that the SFC3FTY steel of the invention is in Compared to the basic steel SFC3FT results in a longer service life of the tool.

Die Figur 17 zeigt die Beziehung zwischen der Lebensdauer des Werkzeugs und der Schneidgeschwindigkeit beim Schneiden der freien Schneidstähle, die als SUMIB-Stahl und ßUMIBY/Stahl bezeichnet werden. Der SUMIB-Stahl enthält Schwefel. Der SUMIBY-Stahl enthält als freies Schneidelemente Schwefel und Calcium Die Stähle wurden normalgeglüht. Die normalgeglühten Stähle wurden in der gleichen Weise wie bei den Testen gemäß Figur 6 geschnitten. Die Lebensdauer des Werkzeugs wurde bei einer Flanken-Verschleißbreite von 0,2 mm ermittelt. Aus den Kurven der Figur 17 geht hervor, daß der SUMIBY-Stahl der Erfindung im Vergleich zu dem Basisstahl SUMIB eine längere Lehensdauer des Werkzeugs ergibt.Figure 17 shows the relationship between the life of the tool and the cutting speed when cutting the free cutting steels known as SUMIB steel and ßUMIBY / steel. The SUMIB steel contains sulfur. The SUMIBY steel contains free cutting elements Sulfur and Calcium The steels have been normalized. The normalized steels were used in the cut in the same way as in the tests according to FIG. The lifetime of the Tool was determined with a flank wear width of 0.2 mm. From the Curves of Figure 17 show the SUMIBY steel of the invention in comparison results in a longer life of the tool compared to the basic steel SUMIB.

Die Figuren 18 und 19 zeigen die Dichte der charakteristischen Röntgen-Emission, die von dem Schwefel und Eisen emittiert wird, welches in der abgeschiedenen Schicht auf der Neigungsfläche des Werkzeugs enthalten ist, nachdem das Werkzeug zum Schneiden der Stähle SUMIB und SUMIBY verwendet wurde. Die beiden Stähle wurden mit einem Vorschub von 0,1 mm/rev. mit einer Schnitt-Tiefe von 0,5 mm und 20 Minuten mit einer Schneidgeschwindigkeit von 180 m/min geschnitten. Dabei wurde ein Schneidöl und das oben bcschriebene Schneidwerkzeug "K 10" verwendet. Die Figur 1 zeigt die Versuchsergebnisse bei Verwendung des Werkzeugs zum Schneiden des SUMIB-Stahls. Über einen Bereich, der sich vom Ende des Werkzeugs bis zu etwa 250Xu ersteckt, wird eine erhebliche Menge von Fe beobachtet. Dies beweist, daß die Neigungsfläche des Werkzeugs direkt mit dem abfall des Stahls in Berührung war. Die Figur 19 zeigt die Versuchsergebnisse bei Verwendung dös Werkzeugs zum Schneiden des SUMIBY-Stahls. Über das gesamte Werkzeug wird eine erhebliche Menge von 5 (oder CaS) beobachtet. Eisen wird jedoch über den Bereich vom Ende des Wr'czeugs bis zu etwa 50 µ nicht beobachtet. Dies beweist, daß die Neuigungsfläche des Werkzeugs mit einer dünnen Schicht überzogen war, welche Schwefel enthielt. Das Werkzeug war somit vom Abrieb geschützt.Figures 18 and 19 show the density of the characteristic X-ray emission, which is emitted by the sulfur and iron that are in the deposited layer is contained on the inclined surface of the tool after the tool for cutting SUMIB and SUMIBY steels were used. The two steels were made with one Feed of 0.1 mm / rev. with a cutting depth of 0.5 mm and 20 minutes with a Cutting speed of 180 m / min. A cutting oil and the cutting tool "K 10" described above is used. Figure 1 shows the test results when using the tool to cut the SUMIB steel. About an area which extends from the end of the tool to about 250Xu becomes a substantial one Amount of Fe observed. This proves that the slope face of the tool is direct was in contact with the debris of the steel. Figure 19 shows the test results when using this tool to cut the SUMIBY steel. Across the entire tool a significant amount of 5 (or CaS) is observed. However, iron is about the Area from the end of the tool up to about 50 µ not observed. This proves that the inclination surface of the tool was covered with a thin layer, which Contained sulfur. The tool was thus protected from abrasion.

Die Figur 20 zeigt die Beziehung zwischen der inkenverschleißbreite und der Schneidgeschwindigkeit bei dem Schneiden eines Cr-Mo-Legierungsstahls, als SCM3N bezeichnet, und der freien Schneidstähle, als SCM3Y, SCM)F und 3CM3~F bezeichnet, mit dem Werkzeug. Der SCM3Y-Stahl enthält Calcium, der SCM3F-Stahl enthält Blei und der SCM3YF-Stahl enthält als freie Schneidelemente Calcium und Blei. Aus den Kurven der Figur 20 geht hervor, daß der SCM3YF-Stahl der Erfindung einen geringeren Abrieb hat als die anderen Stähle. Sämtliche Stähle wurden normalgeglüht. Die normalgeglühten Stähle wurden mit einem Vorschub von 0,20 mm/rev. geschnitten. Die Schneid-Tiefe bctrug bei einer Schneidgeschwindigkeit von 200 mfmin 2,0 mm. Es wurde das in Figur 6 erwähnte Schneidwerlizeug "P 10" verwendet.Figure 20 shows the relationship between the tine wear width and the cutting speed in cutting a Cr-Mo alloy steel, as SCM3N, and the free cutting steels, designated as SCM3Y, SCM) F and 3CM3 ~ F, with the tool. The SCM3Y steel contains calcium, the SCM3F steel contains lead and the SCM3YF steel contains calcium and lead as free cutting elements. From the Curves of Figure 20 show that the SCM3YF steel of the invention is less Has abrasion than the other steels. All steels have been normalized. The normalized ones Steels were fed with a feed rate of 0.20 mm / rev. cut. The cutting depth bctrug at a cutting speed of 200 mfmin 2.0 mm. It became that in figure 6 mentioned Schneidwerlizeug "P 10" is used.

Es wurde auch die Zeit (in Minuten) bestimmt, bis die Flankenverschleißbreite des Werkzeugs 0,30 mm betrug, wenn die Stähle mit dem Schneidwerkzeug "P 10» geschnitten wurden. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle 6 zusammengestellt.The time (in minutes) until the flank wear width was also determined of the tool was 0.30 mm when the steels were cut with the cutting tool "P 10" became. The results of these tests are shown in Table 6.

Tabelle 6 Stähle Zeit (Minuten) SM3N 19 / ,CIt3Y 70 SCM3F 21 SCM3Y 150 Die Figur 21 zeigt die Härtbarkeit der in Figur 20 gezeigten Stähle. Aus den Kurven der. Figur 21 geht, hervor, daß der SCM3YF-Stahl der Erfindung eine bessere Härtbarkeit als der SMC3N-Sthal hat. Table 6 Steels Time (minutes) SM3N 19 /, CIt3Y 70 SCM3F 21 SCM3Y 150 FIG. 21 shows the hardenability of that shown in FIG Steels. From the curves of the. Figure 21 shows that the SCM3YF steel of the invention has a better hardenability than the SMC3N-Sthal.

Die Figur 22 zeigt die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Dehnung (%) oder der 0,2 %-Elastizitätsgrenze oder der Flächenverringerung bei der Untersuchung der als SCM3N, SCM3Y, SCM3F und SCM3YF bezeichneten Stähle.Figure 22 shows the relationship between the tensile strength and the Elongation (%) or the 0.2% elastic limit or the area reduction at the Investigation of the steels designated as SCM3N, SCM3Y, SCM3F and SCM3YF.

In Figur 22 wird der SCM3N-Stahl durch "0" und der 3CM3Y-Stahl durch "N" bezeichnet. Der SCM3F-Stahl ist durch "'-" und der SCM3YF-Stahl durch "#" bezeichnet. Aus den Kurven der Figur 22 geht hervor, daß der SM3YF-Stahl der Erfindung mechanische Eigenschaften hat, die denjenigen anderer Stähle ähnlich sind.In Figure 22, the SCM3N steel is indicated by "0" and the 3CM3Y steel is indicated by "N" denotes. The SCM3F steel is denoted by "'-" and the SCM3YF steel by "#". It can be seen from the curves of Figure 22 that the SM3YF steel of the invention is mechanical Has properties that are similar to those of other steels.

Die Figur 23 zeigt die Beziehung zwischen der Härte (HB) und der Charpy-Schlagfestigkeit bei Untersuchung der als SCM3N, SCM3Y, SCM3F und SCM.3YF bezeichneten Stähle. Die Stähle sind durch die gleichen Bezeichnungen wie in Figur 22 angegeben. Die Stähle werden bei 860°C normalgeglüht und sodann bei 5000C, 550°C, 6000C und 65ö0C vergütet.Figure 23 shows the relationship between hardness (HB) and Charpy impact strength when examining the steels designated as SCM3N, SCM3Y, SCM3F and SCM.3YF. the Steels are indicated by the same designations as in FIG. The steels are normalized at 860 ° C and then tempered at 5000C, 550 ° C, 6000C and 65ö0C.

Die Kurven der Figur 23 zeigen, daß der SCM3YF-Stahl der Erfindung eine Charpy-Schlagfestigkeit besitzt, die derendigen anderer 3tähle ähnlich ist.The curves of Figure 23 show that the SCM3YF steel of the invention Has a Charpy impact resistance similar to that of other steels.

Figur 24 zeigt die Kaltbearbeitbarkeit der als SCM3N, SCN3Y, SCM3F und SCM3FY bezeichneten Stähle bei der Untersuchung der kritischen Höheverminderung. (#L). Die Stähle wurden alle normalgeglüht, daß sie eine Härte (HB) von 190 hatten. Aus den normalgeglühten Stählen wurden Teststücke hergestellt. Die Teststücke haben die Abmessungen 6 mm Durchmesser x 12 mm. Wie aus Figur 24 hervorgeht, hat der SCM3YF-Stahl der Erfindung im wesentlichen die gleiche kritische Höheverminderung wie der SCM3N-Stahl.Figure 24 shows the cold workability of the SCM3N, SCN3Y, SCM3F and SCM3FY designated steels in the investigation of the critical height reduction. (#L). The steels were all normalized to have a hardness (HB) of 190. Test pieces were made from the normalized steels. Have the test pieces the dimensions 6mm diameter x 12mm. As can be seen from Figure 24, has the SCM3YF steel of the invention has essentially the same critical height reduction like the SCM3N steel.

Die figur 4 zeigt weiterhin die bessere kritische llöheverminderung im Vergleich zu dem SCM3F-Stahl, der nur Pb allein enthält.Figure 4 also shows the better critical reduction in wages compared to the SCM3F steel which contains only Pb alone.

Dies den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß durch die Erfindung freie Schneidstähle mit Calcium zur Verfügung gestellt werden, die dadurch hergestellt werden können, daß Calcium und mindestens ein Element aus der Gruppe Pb, S und Te zu Kohlenstoffstählen oder zu legierten .tählen zugesetzt werden. Solche freie Schneidstähle sind hinsichtlich ihrer Schneideigenschaften im Vergleich zu den freien Schneidstählen überlegen, welche nur durch Einarbeizung von Calcium oder von mindestens einem Element aus der Gruppe Pb, S und Te in die Kohlenstoffstähle oder legierten Stähle erhalten werden. Die freien Schneidstähle haben mechanische Eigenschaften, eine Kalt- und Heißbearbeitbarkeit, eine Härtbarkeit, eine Abriebfestigkeit und eine Schweißbarkeit, die ähnlich sind wie die Eigenschaften der ursprünglichen Kohlenstoffstähle oder der ursprünglichen legierten Stähle.This the foregoing shows that the invention Free cutting steels with calcium are made available, which are thereby produced can be that calcium and at least one element from the group Pb, S and Te be added to carbon steels or alloyed steels. Such free cutting steels are compared to free cutting steels in terms of their cutting properties consider which only by incorporating calcium or at least one element obtained from the group of Pb, S and Te into the carbon steels or alloy steels will. The free cutting steels have mechanical properties, a cold and Hot workability, hardenability, abrasion resistance and weldability, which are similar to the properties of the original carbon steels or of the original alloy steels.

Claims

Free cutting carbon steels and alloy steels, thereby g e k It is noted that they act as free calcium cutting elements in a stomach from 0.0010 to 0.030% by weight and at least one element from the group of lead in one Amount from 0.03 to 0.35% by weight, sulfur in an amount below 0.50% by weight and tellurium in an amount of 0.01 to 0.10 wt. L. e e r e i t e