[发明专利]可切削性和强度特性优异的机械结构用钢

说明书

技术领域

本发明涉及可实施切削加工的机械结构用钢，尤其涉及从高速钢钻头 的较低速区的切削加工到硬质合金涂层工具的纵向车削等较高速区的切削 加工可用于较宽泛的切削速度区的可切削性(被切削性；Machinability) 和强度特性优异的机械结构用钢。

背景技术

近年来，钢的高强度化不断进步，但随之产生可加工性降低的问题。 因此，对保持强度并且不使切削效率降低的钢的需求高涨。以往人们知道 为了使钢的可切削性提高，添加S、Pb和Bi等提高可切削性的元素是有 效的。然而人们已知，Pb就Bi虽然提高可切削性，对锻造的影响也较小， 但是使强度特性降低。

另外，近来，Pb成为环境负担而存在避免使用的倾向，其使用量呈降 低的趋势。此外，S形成MnS之类的在切削环境变为软质的夹杂物，使可 切削性提高，但MnS的尺寸比Pb等的粒子大，容易成为应力集中源。特 别是当通过锻造以及轧制来延伸时，由于MnS而产生各向异性，钢的特定 方向极端地变弱。另外，在设计钢上必须考虑这样的各向异性。因此，在 添加S的情况下，使各向异性低限度化的技术成为必需。

如上所述，即使添加对提高可切削性有效的元素，其强度特性也降低， 因此难以兼备强度特性和可切削性。因此，为了使钢兼备可切削性和强度 特性，进一步的技术革新是必要的。

于是，以往曾经提出一种机械结构用钢，其含有合计为0.005质量％ 以上的选自例如固溶V、固溶Nb以及固溶Al的一种以上，并且含有0.001％ 以上的固溶N，由此在切削中使由于切削热而生成的氮化物附着在工具上， 起到工具保护膜的功能，从而能够延长切削工具寿命(参照日本特开 2004-107787号公报)。另外，还曾提出一种机械结构用钢，在规定C、 Si、Mn、S以及Mg的含量的同时，规定Mg含量与S含量之比，而且通 过使钢中的硫化物系夹杂物的纵横比以及个数最佳化，谋求提高切屑处理 性以及机械特性(参照日本专利第3706560号公报)。该日本专利第3706560 号公报所述的机械结构用钢，在将Mg控制在0.02％以下(不包括0％) 的同时，在含Al的情况下还将其含量限定在0.1％以下。

发明内容

但是，上述现有技术存在以下所述的问题。即可以推定，日本特开 2004-107787号公报所述的钢，如果由切削所引起的发热量不到一定程度以 上时，就不能引起上述的现象。因此，被局限在具有发挥效果的切削速度 的程度的高速切削，存在不能期望得到在低速区下的效果的问题。另外， 日本专利第3706560号公报所述的钢，关于强度特性丝毫没有考虑。而且， 日本专利第3706560号公报所述的钢，关于切削工具寿命以及屈服比也丝 毫没有考虑，因此存在不能得到充分的强度特性的问题。

本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于，提供在宽泛的切削 速度区域具有良好的可切削性，且同时具有高的冲击特性和高的屈服比的 机械结构用钢。

本发明的可切削性和强度特性优异的机械结构用钢，其特征在于，以 质量％计，含有C：0.1～0.85％、Si：0.01～1.5％、Mn：0.05～2.0％、P： 0.005～0.2％、S：0.001～0.15％、全部Al：超过0.05％且为0.3％以下、 Sb：低于0.0150％(包括0％在内)以及全部N：0.0035～0.020％，并且 固溶N限制在0.0020％以下，其余量由Fe以及不可避免的杂质组成。

该机械结构用钢，还可以含有Ca：0.0003～0.0015质量％。

另外，以质量％计，也可以含有选自Ti：0.001～0.1％、Nb：0.005～ 0.2％、W：0.01～1.0％以及V：0.01～1.0％之中的一种或两种以上的元素。 进而，以质量％计，可以含有选自Mg：0.0001～0.0040％、Zr：0.0003～ 0.01％以及Rem：0.0001～0.015％之中的一种或两种以上的元素。

进而，以质量％计，可以含有选自Sn：0.005～2.0％、Zn：0.0005～ 0.5％、B：0.0005～0.015％、Te：0.0003～0.2％、Bi：0.005～0.5％以及 Pb：0.005～0.5％之中的一种或两种以上的元素。

进而，以质量％计，可以含有选自Cr：0.01～2.0％以及Mo：0.01～ 1.0％之中的一种或两种元素。