JP2000063995A - 耐銹・耐候性を有する快削鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＯＡ機器部品等の材料として、鍍金処理を施
さなくても室内環境での使用に十分適した耐銹・耐候性
を有し、必ずしも切削加工前に焼なまし処理を必要とす
ることなく良好な被削性を有する鋼を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０. ００１〜０. ０５０
％、Ｓｉ：０. １〜３.０％、Ｍｎ：０. １〜２. ０
％、Ｐ：０. ０３超〜０. ２％以下、Ｃｒ：５. ０〜１
１. ０％、Ｎｉ：１. ０％以下、Ｃｕ：１. ０％以下、
Ｍｏ：１. ０％以下、Ａｌ：０. ０１％未満、Ｓ：０.
１〜０. ５％、Ｏ：５０〜２００ｐｐｍを含有し、或い
はさらに必要によりＳｅ：０．０５〜０．３０％、Ｐ
ｂ：０．０５〜０．２５％のうち１種又は２種を含有す
る、残部実質的にＦｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする耐銹・耐候性に優れた快削鋼である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種ＯＡ機器、事
務機器、電子機器、ＦＡ機器等々の部品素材として利用
される、耐銹・耐候性を有する快削鋼に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、コピー機シャフト材などのＯＡ機
器に使用される素材としては、室内環境で発銹がなく、
かつ所定形状に切削加工する際に充分な被削性を得るた
め、下記の２ケースがあった。 １．高価なＳＵＳ３０３、４１６、４３０Ｆ等のステン
レス快削鋼を使用する。 ２．廉価なＳＵＭ２３、２４等の快削鋼を切削加工後に
鍍金処理を施し使用する。

【０００３】ＳＵＳ３０３、４１６、４３０Ｆ等のステ
ンレス快削鋼を使用した場合、室内環境程度の使用条件
では必要以上に優れた耐銹・耐候性を有するため、材料
のコストが割高となる。またＳＵＭ２３、２４等の快削
鋼を使用した場合、切削加工後の鍍金処理工程におい
て、処理費用や工程数の増加に伴うコストアップや納期
問題が生じること、鍍金層厚のばらつきによる耐候性の
劣化、環境問題の引き金となる鍍金廃液の処理等の問題
点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、鍍金
処理を施さなくても室内環境での使用に十分適した耐銹
・耐候性を有し、必ずしも切削加工前に焼なまし処理を
必要とすることなく良好な被削性を有する鋼を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに種々の実験を重ねた結果、Ｃｒが重量％で５〜１１
％含まれるレベルの鋼材においては、Ｐの添加が表面の
不働体被膜を強化するため耐銹・耐候性を向上させるの
に有効であり、また、マトリクスを脆くさせることで被
削性を向上させるということを見いだした。さらに、酸
素量をコントロールし、ＭｎＳの分散を適した状態にす
ることで良好な被削性が得られることを見いだした。

【０００６】上記目的を達成するため、本発明の手段
は、請求項１の発明では、成分組成をＣ：０. ００１〜
０. ０５０％、Ｓｉ：０. １〜３. ０％、Ｍｎ：０ .１
〜２.０％以下、Ｐ：０. ０３超〜０. ２％以下、Ｃ
ｒ：５. ０〜１１. ０％、Ｎｉ：１. ０％以下、Ｃｕ：
１. ０％以下、Ｍｏ：１. ０％以下、Ａｌ：０. ０１％
未満、Ｓ：０. １〜０. ５％、さらにＯ：５０ｐｐｍ以
上を含有し、残部実質的にＦｅからなることを特徴とし
た耐銹・耐候性に優れた快削鋼である。

【０００７】請求項２の発明では、特に被削性が必要な
場合に、上記の請求項１の手段の化学成分にさらに、Ｓ
ｅ：０. ０５〜０. ３０％、Ｐｂ：０. ０５〜０. ２５
％のうち１種または２種以上を添加した鋼である。

【０００８】本発明に係わる成分範囲の限定理由につい
て、各成分毎に説明する。 Ｃ：０. ００１〜０. ０５０％ Ｃ量を増加すると固溶強化が促進されるとともにオース
テナイト相が増大し、冷却の際マルテンサイト相が生成
しやすくなり、硬さが高くなる。また、過度の添加は耐
銹・耐候性の劣化にも繋がる。このため、Ｃ量の上限を
０．０５０％とした。しかしながら、Ｃ量を極端に低下
させると、製造時のコストアップにも繋がるとともに溶
鋼が過酸化状態となり鋼材を脆くするため、下限を０．
００１％とした。

【０００９】Ｓｉ：０. １〜３. ０％ Ｓｉの添加は溶鋼の過酸化を防止するとともに、フェラ
イト相を増大させ、硬さを低下させる効果がある。その
ため、下限を０．１％とした。また、熱間圧延後の硬さ
を低下させるために、フェライト生成元素であるＳｉの
添加は有効であるが、過剰な添加はフェライト相の硬さ
を上昇させ、逆に被削性を低下させる。よって、最大
３．０％とした。

【００１０】Ｍｎ：０. １〜２. ０％ ＭｎはＳと化合物を形成することにより被削性を向上さ
せるが、過剰な添加は熱間圧延後の硬さを上昇させるた
め２. ０％以下とした。また、Ｍｎは溶鋼の過酸化を防
止するのに有効な元素であるため、下限を０．１％とし
た。

【００１１】Ｐ：０. ０３超〜０. ２％以下 Ｐの添加量が増加すると、被削性および耐銹・耐候性が
向上するため高い方が望ましく、その効果を得るには
０．０３％を超える添加が必要である。しかし、過剰に
添加すると靭性の劣化を引き起こすため、最大で０. ２
％とした。

【００１２】Ｓ：０. １０〜０. ５％ Ｓの添加により、Ｍｎと化合物を形成し被削性を向上さ
せることができるが、多量の添加は熱間加工性の低下を
招くため、０. ５％以下とした。また、Ｓの添加を抑制
すると、被削性が低下するため０. １％以上とした。

【００１３】Ｎｉ：１. ０％以下 Ｎｉ添加量が増加すると、耐銹・耐候性が向上するが、
焼入れ硬化性が高くなるため１. ０％以下とした。

【００１４】Ｃｒ：５. ０〜１１. ０％ Ｃｒは耐銹・耐候性を増加させる重要な元素であるため
多い方が望ましいが、多量の含有はコストアップにも繋
がるため、１１．０％以下とした。また、Ｃｒ含有量が
５. ０％未満となると、室内環境での使用に必要な耐銹
・耐候性を確保するのが困難となるため、５. ０％以上
とした。

【００１５】Ｍｏ：１. ０％以下 Ｍｏは、耐銹・耐候性を向上させ、フェライト生成を促
すことにより硬さを低下させる働きがあるため多い方が
望ましいが、多量の添加は製造コストの上昇に繋がるの
で、１. ０％以下とした。

【００１６】Ｃｕ：１. ０％以下 Ｃｕの添加は、耐銹・耐候性を向上させるが、過度の添
加は熱間加工性の劣化を引き起こすため、１. ０％以下
とした。

【００１７】Ａｌ：０. ０１％未満 脱酸剤としてのＡｌの添加をコントロールすることによ
り酸素濃度を高め、硫化物の分散を被削性に対し良好な
状態にすることができる。このため０. ０１％未満とし
た。

【００１８】Ｏ：５０〜２００ｐｐｍ 脱酸剤としてのＳｉ、Ｍｎ、Ａｌの添加をコントロール
することにより、鋼中の酸素濃度が５０ｐｐｍ以上とす
ると、硫化物の分散を被削性に対し良好な状態にするこ
とができる。このため、酸素濃度を５０ｐｐｍ以上とし
た。また、酸素濃度が高すぎると靱性の劣化を引き起こ
すため２００ｐｐｍ以下とした。

【００１９】Ｓｅ：０. ０５〜０. ３０％、Ｐｂ：０.
０５〜０. ２５％のうち１種又は２種以上 上記の添加元素は、被削性を向上させるのに有効な元素
である。従って、さらに被削性が必要な場合は材料の用
途に応じて適宜使用しても良いが、過剰な添加は耐候性
の劣化を引き起こすため、限定範囲をＳｅ：０. ０５〜
０. ３０％、Ｐｂ：０. ０５〜０. ２５％のうち１種又
は２種以上とした。

【００２０】

【発明の実施の形態】１００ｋｇ真空溶解炉にて鋼塊を
溶製し、請求項１の化学成分に相当する鋼として表１の
発明鋼１に示す鋼種を、請求項２の化学成分に相当する
鋼として表１の発明鋼６に示す鋼種を得た。さらに、熱
間圧延により径２０ｍｍの素材を製造した。

【００２１】

【実施例】次に、本発明鋼の実施例を説明する。表１に
示した成分組成の鋼種について、１００ｋｇ鋼塊を溶製
し、熱間圧延により径２０ｍｍの素材を製造した。これ
らの熱間圧延後冷却した素材と、焼なまし処理を行った
素材から試験片を作成し、硬さ、被削性および耐銹・耐
候性の評価を行った。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】被削性の評価は、表２の被削性評価方法に
示す条件にて、ドリルの先端が試験片表面から１０ｍｍ
穿孔するのに要する時間（ｓ）で行い、快削ステンレス
鋼とほぼ同等以上である７ｓ以下を合格とした。結果は
表４に示す。

【００２５】耐銹・耐候性の評価は、熱間圧延後冷却し
た状態の径１２ｍｍ×高さ２１ｍｍの試験片を用い、表
３の耐銹・耐候性試験方法に示すサイクル湿潤試験およ
び湿潤試験にて行った。ただし、サイクル湿潤試験の条
件は、１０℃で１. ５ｈ保持と３０℃で３. ５ｈ保持の
繰り返しを２０回行った。また、比較鋼６は厚さ６μｍ
の鍍金処理を施したものである。結果は、表４に示す。
評価方法は、発銹無し：Ａから、顕著な発銹：Ｅまでの
５段階評価により行い、Ｃ以上であれば室内環境の使用
で合格とした。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】上記表４に示した結果一覧から明らかなよ
うに、被削性に関し、発明鋼１〜６の鋼種は、いずれの
状態でも７ｓ以下の優秀なドリル穿孔性を有している。
しかしながら、Ｓｉ添加が低くフェライト量が少なくな
り硬さが高くなっている比較鋼１、Ｐ添加が少ない比較
鋼２、酸素量が少なく硫化物分布が適正でない比較鋼３
およびＣｒ量が低いためフェライト量が少なくなり硬さ
が高くなっている比較鋼５は被削性が劣る結果となって
いる。

【００２９】耐銹・耐候性に関し、発明鋼１〜６の鋼種
は、製造コストの高い鍍金処理を施した比較鋼６と同等
以上の耐銹・耐候性を有するが、比較鋼５はＣｒ量が低
いため耐銹・耐候性が劣る結果となっている。

【００３０】従って、本願の発明鋼は、Ｐ添加と酸素濃
度のコントロールにより優れた被削性を有し、かつ鍍金
処理を行ったケースと同等以上の耐銹・耐候性を有する
鋼である。

【００３１】

【発明の効果】本願の発明鋼は、上記成分組成とするこ
とにより、必ずしも焼なまし処理を施さなくても、焼な
ましされた従来の快削ステンレス鋼並みの被削性を有
し、さらに製造コストの高い鍍金処理を施したケースと
同等以上の耐銹・耐候性を有するため、コストパフォー
マンスに優れた耐銹・耐候性を有する快削鋼である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０. ００１〜０. ０５０
   ％、Ｓｉ：０. １〜３. ０％、Ｍｎ：０. １〜２. ０
   ％、Ｐ：０. ０３超〜０. ２％以下、Ｃｒ：５. ０〜１
   １. ０％、Ｎｉ：１. ０％以下、Ｃｕ：１. ０％以下、
   Ｍｏ：１. ０％以下、Ａｌ：０. ０１％未満、Ｓ：０.
   １〜０. ５％、Ｏ：５０〜２００ｐｐｍ、残部実質的に
   Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする耐銹
   ・耐候性に優れた快削鋼。
2. 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０. ００１〜０. ０５０
   ％、Ｓｉ：０. １〜３. ０％、Ｍｎ：０. １〜２. ０
   ％、Ｐ：０. ０３超〜０. ２％以下、Ｃｒ：５. ０〜１
   １. ０％、Ｎｉ：１. ０％以下、Ｃｕ：１. ０％以下、
   Ｍｏ：１. ０％以下、Ａｌ：０. ０１％未満、Ｓ：０.
   １〜０. ５％、またＯ：５０〜２００ｐｐｍおよびＳ
   ｅ：０. ０５〜０. ３０％、Ｐｂ：０. ０５〜０. ２５
   ％のうち１種または２種以上を含み、残部実質的にＦｅ
   および不可避不純物からなることを特徴とする耐銹・耐
   候性に優れた快削鋼。