含铅易切削钢的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及易切削钢，更详细而言，设及含有铅的含铅易切削钢。
【背景技术】
[0002] 汽车、电气化制品等一般的机械制品包含多个部件。该些部件大多通过切削加工 来制造。因此，对作为部件的原材料的钢要求"易切削"、即优异的切削性。
[0003] 易切削钢的切削性优异。代表性的易切削钢例如为由JIS标准规定的SUM23、 SUM2化等。化由于提高钢的的切削性，因此，易切削钢大多含有化。W下，将含有化的易 切削钢称为含铅易切削钢。
[0004] 近年来，出于对环境的考虑，提出了抑制化含量的易切削钢、不含有化的无化易 切削钢。然而，含铅易切削钢在切削性方面优异。因此，即便现在，含铅易切削钢的需要也 高。最近，对部件的形状和表面粗趟度等表面品质要求更高的精度。因此，即便对于含铅易 切削钢也要求切削性的进一步的提高。
[0005] 一直W来，已知的是如果含有Pb，则切削性提高。然而，基本没有关于钢中的Pb的 存在形态的报告事例。另外，上述低碳含铅易切削钢SUM2化含有化、S和P。然而，SUM2化 的切削性有时也不充分，有时无法得到期望的表面粗趟度。另外，与SUM2化相当的化学组 成中如果还含有提高切削性的S、P，则切削性提高，但是在制造工序中容易产生裂纹。
[0006] 日本特开平11-222646号公报（专利文献1)和日本特开2004-176175号公报（专 利文献2)提出了易切削钢的切削性的改善的方案。具体而言，专利文献1和专利文献2中， 控制钢中的MnS夹杂物的形态来提高钢的切削性。
[0007] 现有技术文献 [000引专利文献
[0009] 专利文献1 ;日本特开平11-222646号公报
[0010] 专利文献2 ;日本特开2004-176175号公报
[001U 然而，含铅易切削钢的情况下，仅仅单纯地控制MnS夹杂物的形态时，有时无法得 到充分的切削性。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提供切削性优异的含铅易切削钢。
[001引对于本实施方式的含铅易切削钢，W质量％计，含有；c;0. 005~0.2%、Mn; 0. 3 ~2. 0%、P;0. 005 ~0. 2%、S;0. 01 ~0. 7%、Pb;0. 03 ~0. 5%、N;0. 004 ~0. 02%、 和、0 ;0. 003~0. 03%，余量包含化和杂质。进而，钢中的具有0. 01~0. 5ym的当量圆直 径的Pb夹杂物数为10000个/mm2W上。
[0014] 本实施方式的含铅易切削钢具有优异的切削性。
[0015]优选的是，上述含铅易切削钢中，钢中的具有0. 01~0. 5ym的当量圆直径的化 夹杂物数、和具有0. 01~0. 5ym的当量圆直径的MnS夹杂物数的总计为15000个/mm2W 上。
[0016] 上述含铅易切削钢可w含有选自由Cu;〇. 5%w下、Ni;0. 5%w下、和Sn;0. 5%w 下组成的组中的1种或2种W上代替一部分化。另外，上述含铅易切削钢可化含有选自由 Te;0. 2%W下、和Bi;0. 5%W下组成的组中的1种W上代替一部分化。进而，上述易切削 钢可化含有选自由化；〇. 5%W下、和Mo;0. 5%W下组成的组中的1种W上代替一部分化。
【附图说明】
[0017] 图1A为切削时切屑瘤大的情况的切削面附近的截面图。
[001引图1B为切削时切屑瘤小的情况的切削面附近的截面图。
[0019] 图2为钢中的Pb夹杂物和Pb-MnS夹杂物的照片图像。
[0020] 图3为基质中的微细的化夹杂物的照片图像。
[0021] 图4为用于说明铸造工序的冷却速度的示意图。
[0022] 图5A为用于说明凸缘切削试验的示意图。
[0023] 图5B为用于说明凸缘切削试验的其他示意图。
【具体实施方式】
[0024]W下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。对图中同一或相当部分标 注同一符号不重复其说明。W下，元素的含量的"％ "是指质量％。
[0025] 本发明人等关注于含铅易切削钢中的Pb夹杂物和MnS夹杂物的形态与切削性的 关系，进行了调查和研究。其结果，本发明人等得到W下见解。
[0026] (A)如果钢的切削性高，则经切削加工的钢材的表面粗趟度变良好，切削工具的寿 命也延长。切削性受到切削中附着于切削工具的刀尖的"切屑瘤"的影响。
[0027] 切屑瘤是指，被切削的钢材的一部分，切削加工中的附着于切削工具的刀尖的物 质。切削中，切屑瘤边重复自工具的脱落和附着，边作为实质性的刀尖发挥功能。因此，切 屑瘤对切削性有影响。
[0028] 图1A和图1B为在切削加工的中途拆下切削工具后的、切削面附近的截面图。图 中的白色的虚线是指，切削工具3的刀尖位置。图1A中，形成有大的切屑瘤2,切屑瘤2从 切削工具3分离附着于钢材1。另一方面，图1B中，切屑瘤与图1A相比足够小，因此，与切 削工具3 -起从钢材1脱离。
[0029] 如W上所述，如果切屑瘤较大地生长，则切屑瘤易于附着于钢材。附着于钢材的切 屑瘤与切削工具再次接触。此时，切削工具有时损坏。进而，存在由于附着于钢材的切屑瘤 而使钢材的切削表面的表面粗趟度变粗的情况。进而，切屑瘤自切削工具脱离时，一部分切 屑瘤有时残留于切削工具。上述情况下，所残留的一部分切屑瘤变成核，切屑瘤再次生长。 因此，切削工具损坏，或钢材表面变粗。
[0030] 另一方面，如图1B那样，切屑瘤小的情况下，切屑瘤容易自钢材和切削工具脱 离。上述情况下，切屑瘤不易对切削工具的寿命造成影响，钢材的表面粗趟度也容易变良好 (小）。
[0031] 如W上所述，切屑瘤优选小，优选切削时切屑瘤不易生长。切屑瘤小的情况下，伴 随着切屑瘤的脱落，裂纹生成被促进。进而，切屑瘤保持微细不变而频繁地脱落，因此表面 粗趟度变良好，工具寿命也延长。目p，切削性提高。
[0032] 炬）图2为通过显微组织观察得到的含铅易切削钢的截面照片。参照图2,含铅易 切削钢中存在基质100、化夹杂物4、MnS夹杂物、和化-MnS夹杂物7。本说明书中，化夹杂 物4是指，包含化和杂质的夹杂物。MnS夹杂物是指，包含Mn、S和杂质的夹杂物。化-MnS 夹杂物7是指，含有MnS夹杂物5、和附着于MnS夹杂物5的表面的化6的夹杂物。本说明 书中，将该S种夹杂物总称为"易切削夹杂物"。
[0033] 钢材的拉伸方向（例如轴制方向）的截面中的、各夹杂物任b夹杂物4、MnS夹杂 物和Pb-MnS夹杂物7)的当量圆直径有时大于0. 5ym。W下，将具有大于0. 5ym的当量圆 直径的化夹杂物、MnS夹杂物和化-MnS夹杂物称为"粗大易切削夹杂物"。粗大易切削夹 杂物在切削时引起应力集中从而促进裂纹发生和进展。粗大易切削夹杂物的长径比越小、 为球状，越容易引起应力集中，裂纹越容易发生和进展。
[0034] 似另一方面，基质100中存在钢材的拉伸方向的截面中的当量圆直径为0.5ym W下的化夹杂物。W下，将钢材的拉伸方向的截面中的当量圆直径为0. 01~0. 5ym的化 夹杂物称为"微细化夹杂物"。
[0035] 图3为通过复型萃取法（replicaextractionmethod)得到的、本实施方式的含 铅易切削钢的基质100中的微细化夹杂物40的照片图像。参照图3,基质100中分散存在 长径比小的球状的微细Pb夹杂物40。
[0036] 微细化夹杂物使基质脆化。因此，如果基质中大量分散微细化夹杂物，则切屑瘤 不会粗大地生长，微细的切屑瘤容易重复生成和脱落。其结果，含铅易切削钢的切削性提 高。具体而言，如果微细化夹杂物数为10000个/mm2W上，则可W得到优异的切削性。
[0037] 值）如果在基质中与微细化夹杂物一起大量存在钢材的拉伸方向的截面中的当 量圆直径为0. 01~0. 5ym的MnS夹杂物，则可W得到更优异的切削性。W下，将钢材的拉 伸方向的截面中的当量圆直径为0. 01~0. 5ym的MnS夹杂物称为"微细MnS夹杂物"。虽 然微细MnS夹杂物与微细化夹杂物相比效果低，但使基质脆化。因此，如果不仅微细化夹 杂物、而且微细MnS夹杂物也大量分散于基质，则切削性进一步提高。具体而言，如果微细 化夹杂物数和微细MnS夹杂物数的总计为15000个/mm2W上，则含铅易切削钢的切削性进 一步提局。
[003引基于W上的见解，本发明人等完成了本实施方式的含铅易切削钢。W下，对本实施 方式的含铅易切削钢进行详细描述。
[0039][化学组成]
[0040] 本实施方式的含铅易切削钢具有W下的化学组成。
[0041] C;0. 005 ~0. 2%
[0042] 碳（C)提高钢的强度。C进而对钢中的氧量和切削性产生影响。如果C含量过低， 则氧大量残留于钢中，产生针孔。进而，生成硬质氧化物，切削性降低。另一方面，如果C含 量过高，则钢的强度过度变高，切削性降低。因此，C含量为0.005~0.2%。C含量的优选 的下限高于0. 005%，进一步优选为0. 05%，进一步优选为0. 07%。C含量的优选的上限小 于0. 2%，进一步优选为0. 12%，进一步优选为0. 09%。
[0043] Mn;0.3 ~2.0%
[0044] 铺（Mn)在钢水中形成软质的氧化物、抑制硬质氧化物的生成