[发明专利]易切削的铁素体不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及易切削的铁素体不锈钢。

背景技术

尽管作为高合金钢的铁素体不锈钢具有优异的耐腐蚀性，但其几乎不能被切削。

近年来，铁素体不锈钢已广泛应用于光电装置的部件。但是，在这种情况中，由于难以切削得到需要精加工以保证尺寸精度的部件或形状复杂的部件，因此铁素体不锈钢需要具有优异的切削性。

因此，向钢中添加S作为易切削成分。当向钢中加入S时，在钢中产生作为夹杂物的MnS，从而由于夹杂物的应力集中作用而提高了在对钢进行切削时钢的切削性。

然而，含有在其内部所形成的MnS夹杂物的钢存在着高耐腐蚀性发生劣化的问题，而高耐腐蚀性却是不锈钢的最大特点。

在不锈钢的情况中，不锈钢中所含的一部分Cr被引入硫化物中，其引入方式为一部分Mn被一部分Cr所置换。

尽管与Mn相比，Cr不易于形成硫化物，但由于不锈钢中含有大量的Cr，因此一部分Cr会被引入硫化物中，其引入方式为一部分Mn被该部分Cr所置换(其中，置换量取决于钢中所含的Mn的量以及Cr的量)。

因此，由于通常将重点放在不锈钢的耐腐蚀性上，因此对Mn的添加量进行限制，以降低硫化物中Mn的浓度，并增加硫化物中Cr的浓度(即富含Cr)，从而确实地产生(Mn，Cr)S形式的硫化物。

通过在增加硫化物中的Cr浓度的同时又降低Mn的浓度这样的方式，(Mn，Cr)S具有更好的化学稳定性，从而提高了耐腐蚀性。另一方面，切削性可能发生明显劣化。

硫化物越圆、越大，钢的切削性就越好。考虑到这一因素，如图1A所示，MnS为相对较圆、较大的锤形，因此其产生优良的切削性。

另一方面，如图1B所示，(Mn，Cr)S为细长的绳状，因此产生较差的切削性(在热轧时，(Mn，Cr)S沿轧制方向具有高的延伸性)。

这样，从对硫化物的形状进行控制具有重要性的角度来说，人们尝试在钢中加入Ti(其比Mn更容易形成硫化物)，以赋予钢切削性(例如，参见专利文献JP-A-2005-139531)。

但是，当在钢中加入Ti时，根据钢组成的不同，可能在钢中产生两种夹杂物，即TiS和MnS(严格来讲，为(Mn，Cr)S)。

其原因如下：

如图2A所示，MnS在钢中具有NaCl型晶体结构(立方晶结构)，而如图2B所示，TiS在钢中具有NiAs型晶体结构(六方晶结构)。

因此，由于MnS和TiS不能在钢中形成相同的硫化物，因此便在钢中产生两种硫化物，即TiS和MnS。

换言之，尽管通过在钢中加入Ti而形成硫化物，但是仍然会形成MnS并存在于钢中(尽管在不加入Mn时仅会形成TiS，但是从工业成本的角度来看，不加入Mn是不可能的)。

在这种情况中，尽管作为化学稳定物质的TiS不会使钢的耐腐蚀性特别劣化，并且其具有如图1C所示的相对较圆的形状，但是由于TiS的尺寸较小，因此其不能充分地提高钢的切削性。

另一方面，如上所述，残留在钢中的MnS会使钢的耐腐蚀性发生劣化。

此外，专利文献JP-A-2001-355048、JP-A-2005-60812和JP-A-2001-98352均披露了易切削的不锈钢。

具体而言，专利文献JP-A-2001-355048披露了易切削的铁素体不锈钢，其中如该发明的权利要求5所述，钢中含有0.005％-0.015％的O，并且如其权利要求7所述，钢中含有0.005％-0.3％的Zr。

但是，专利文献JP-A-2001-355048披露了这样的技术，其中在硬化时产生了粗糙的MnO-Cr₂O₃系脱氧产物，并且确实地加入O作为提高切削性的有用元素，这与本发明的基本技术主旨不同。

另外，专利文献JP-A-2001-355048还披露了这样的技术，其中加入Zr，以便除了通过产生碳氮化物之外，还通过将硫化物均匀且微细地分散来提高切削性和冷锻性。但是，该技术仍与本发明不同，因为该文献并未披露本发明的技术主旨：生成这样的Zr系硫化物，在该硫化物中，一部分形成硫化物的Mn被Zr所置换。

专利文献JP-A-2005-60812也公开了易切削的铁素体不锈钢，其中如该发明的权利要求1所述，钢中含有大于0.05％且小于或等于0.15％的P、以及0.03％或更低的O，并且如其权利要求3所述，钢中含有0.8％或更低的Zr。