以往对于不太需要强度的软质小物件，为提高生产效率，使用被切性 优良的钢材，所谓易切钢。最知名的易切钢是添加大量S，由MnS改善 了被切性的硫易切钢，添加了Pb的铅易切钢，及含有S和Pb二者的复合 易切钢。特别是含Pb的易切钢，切削切割性优良，能延长工具寿命。还 有为改善被切性，含有Te(碲)和Bi(铋)等的易切钢。以汽车部件、 个人计算机周围的机械部件为主，这些大量用于电器设备部件和模具等各 种机械部件。
近年来，由于提高了切削机械的性能，所以能够使切削作业高速化。 与此同时，也希望提高形成上述部件材料的钢材，高速切削加工时的被切 削性。
作为钢材的被切削性，视为重要的是为延长工具寿命的被切削性，及 切屑的分割性，即切屑处理性。在加工流水线的自动化中，是不可忽视的， 为了提高生产效率，必须重视切屑的处理性。
铅易切钢及并用铅和其他改善被切性元素的复合易切钢具有最优良的 上述被切削性。然而，含Pb的钢材，在其制造过程中需要相当大的排气 设备。为了保护环境，加强Pb使用的控制，强烈希望一种提高工作效率 及不含有Pb的易切削钢。
为了满足上述要求，提出一种改善被切削性的技术方案，作为取代铅 易切钢，在低碳硫易切钢中增加含S量，增加钢中的MnS量。然而，硫 含量的增加导致钢的热加工性恶化。即使是高S易切钢，在切削速度达到 150m/min以上的高速切削时，缺乏工具寿命的延长效果，得不到与铅易 切钢相匹敌的被切削性。
在特开2000-319753号公报中公开了一种含有超过0.4％的S，增加 MnS量的，但不添加Pb的低碳硫系易切钢。认为这样的钢在某种程度上 改善了工具寿命，但是，高速切削加工时，其效果很小。而且该钢，作为 与工具寿命同时存在的被切削性的要素，视为重要的切屑处理性，却没有 得到改善，以往的硫易切钢的性能也没有得到较大改变。
在特开昭50-20917号公报中公开了一种含有0.5％以下的C，0.3- 0.75％的S、0.1-0.5％的Ti的钢，Ti量没有超过了S量的硫易切钢。该 钢主要活用了硫化铁，其中添加Ti，使硫化铁中固溶Ti和Mn以改善被 切削性。然而，该钢的C含量如实施例所述的那样，在0.24％以上。在同 一公报中，C在0.19％以下的低碳钢中，通过控制硫化物的组成形态获得 更好的被切削性完全没有记载。虽然将固溶了适量Ti和Mn的硫化铁作 为主体可改善被切削性，但与下述本申请发明钢的低碳易切钢和复合易切 钢比较，还不具有充分的被切削性。进而，上述公报中公开的钢，由于难 以控制硫化铁的组成，得不到充分的热加工性，所以很难用连续铸造设备 进行制造，缺乏实用性。
特开平09-53147号公报中公开了一种对超硬工具的被切削性优良的 易切削钢，含有C：0.01-0.2％，Si：0.10-0.60％，Mn：0.5-1.75％， P：0.005-0.15％，S：0.15-0.40％，O：0.001-0.010％，Ti：0.0005-0.20 ％，N：0.003-0.03％。根据该组成范围，可获得工具寿命的某种程度的 改善。但，由于Ti量的上限很少为0.02％，不仅得不到充分的工具寿命， 而且也不能确保与工具寿命等重要的优良切屑处理性。
特开2001-107182号公报，以及特开2001-152281号、因152282 号和152283号各公报中，公开了一种钢，作为主要成分含有C：少于0.05 ％、Mn：0.1-4.0％、S：0.15-0.5％、Cr：少于0.5％、Ti：0.003-0.3 ％、B：0.0003-0.004％。该种钢，在硫化物的周围，由于偏析出B，所 以提高了切屑处理性，同时是使C少于0.05％而改善了被切削性的易切 钢。然而，由于C少于0.05％，在切削中引起切屑挤裂，精加工面恶化， 得不到充分的被切削性。
特开2001-294976号公报中公开了一种易切钢，含有C：0.02-0.15 ％、Mn：0.3-1.8％、S：0.2-0.5％，进而含有Ti：0.1-0.6％和Zr：0.1 -0.6％中的至少1种，而且，Ti+Zr为0.3-0.6％，(Ti+Zr)/S为1.1 -1.5。这种钢，通过上述组成，生成热加工时抗变形力高的Ti和Zr硫化 物，改善了机械的异向性和被削性。然而，抗变形力高的硫化物，在切削 时很难获得由硫化物形成的近似润滑的效果，抗切削力增高，改善被切削 性的效果受到限制。

作为本发明的课题是提供一种代碳易切钢，不含有铅，具有高于目前 的铅易切钢及含铅和改善被切削性元素的复合添加易切钢的被切削性，而 且热加工性也很优良。
本发明者们对实际不含Pb的低碳硫易切钢，为改善被切削性，详细 研究了添加Ti引起存在物的形态与被切削性的关系，结果得到如下新见 解。
(1)C含量为0.05-0.19％为理想。
(2)上述C含量的钢中所含Mn和S的原子比，满足Mn/S≥1的 条件，而且，在不超过S含量(质量％)的范围内，含有Ti时，大部分 的硫化物，既不是Ti的硫化物也不是硫化铁，而是形成MnS。
(3)在上述(2)限定的组成中，Ti在MnS中几乎不会固溶，Mn·Ti硫化物，即不会形成(Mn，Ti)S。这样，作为Ti硫化物和Ti碳化物， 和MnS以另外的相存在。这种Ti系内在物(硫化物、碳化物)多数以内 在于MnS中的形态存在。
(4)以上述(3)的形态，存在MnS和Ti系内在物的钢材，在高速 切削中显示出优良的被切削性。即，例如，以100m/min以上的高速度 进行旋转切削时，工具表面上附着MnS，同时形成呈现硬质层状的TiN。 通过这种TiN保护工具，与到目前为止被切削性最优秀的JIS SUM 22L- 24L的复合易切钢进行比较，可获得极其优良的工具寿命。另外，通过按 上述规定范围添加Ti，生成细微的硫化物，增大了个数。这些硫化物在切 削中形成应力集中源，由于助长了龟裂传播，所以与目前的硫易切钢及与 Pb的复合易切钢相比，同时获得了优良的切屑处理性。进而这种钢在热 加工性方面完全没有问题，所以利用连续铸造设备等制造时，不会带来任 何障碍，实用性好。
本发明根据上述见解，对上述合金成分之外的成分，其作用效果也作 了详细的研究，其要点是下述(1)-(4)的易切钢。
(1)一种低碳硫易切钢，其特征是以质量％计，含有C：0.05-0.19 ％、Mn：0.4-2.0％、S：0.21-1.0％、Ti：0.03-0.30％、Si：1.0以下、 P：0.001-0.3％、Al：0.2％以下、O：0.0010-0.050％和N：0.0001-0.0200 ％，其余为Fe和杂质，所形成，Ti和S的含量满足下述(1)式，Mn和 S的原子比满足下述(2)式，而且，钢中含有内部存在Ti硫化物和/或 Ti碳硫化物的MnS。
       Ti(质量％)/S(质量％)＜1………………(1)
       Mn/S≥1………………(2)
(2)一种低碳硫易切钢，其特征是除了上述(1)中记载的成分外， 还含有选自以下中的1种或2种以上，即，Se：0.001-0.01％、Te：0.001 -0.01％、Bi：0.005-0.3％、Sn：0.005-0.3％、Ca：0.0005-0.01％、 Mg：0.0005-0.01％和稀土类元素：0.0005-0.01％，并满足上述(1)式 和(2)式。
(3)一种低碳硫易切钢，其特征是除了上述(1)中记载的成分外， 还含有以下中的1种或2种以上，即，Cu：0.01-1.0％、Ni：0.01-2.0％、 Cr：0.01-2.5％、Mo：0.01-1.0％、V：0.005-0.5％、和Nb：0.005-0.1 ％，并满足上述(1)式和(2)式。
(4)一种低碳硫易切钢，其特征是除了上述(1)中记载的成分外， 还含有选自以下中的1种或2种以上，即，Se：0.001-0.01％、Te：0.001 -0.01％、Bi：0.005-0.3％、Sn：0.005-0.3％、Ca：0.0005-0.01％、 Mg：0.0005-0.01％和稀土类元素：0.0005-0.01％，进而含有选自以下 中的1种或2种以上，即，Cu：0.01-1.0％、Ni：0.01-2.0％、Cr：0.01 -2.5％、Mo：0.01-1.0％、V：0.005-0.5％和Nb：0.005-0.1％，并满 足上述(1)式和(2)式。
上述(1)-(4)的易切钢，其Si的含量最好小于0.1质量％。
附图说明
图1是观察本发明钢中内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS的EPMA分析结果示意图。
图2是本发明钢(钢No.1-29)和比较钢(钢No.30-47)的切屑处 理性和工具寿命的关系示意图。
图3是本发明钢(钢No.1-29)和比较钢(钢No.30-47)的热拉 伸性试验中断面收缩率和工具寿命的关系示意图。

1.关于内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS
本发明的易切钢最大特征之一是含有“内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS”。
Ti在MnS中可微量固熔，以(Mn，Si)S存在，但因为在该MnS中 固熔的Ti量极微，所以该硫化物实际上是MnS。而，很明显其组成与这 样的MnS不同，存在以下TiS或Ti4C2S2的比学式表示的Ti硫化物或Ti碳硫化物。这些中的大多数在MnS中的存在是与MnS形成的明确的相分 离。
对于从钢材上切割的微量试验片，利用EPMA(电子线微量测定仪) 和EDX(能量分散型X射线分析装置)等，进行表面分析和定量分析， 会更有把握地确定存在上述形态的硫化物。
图1是利用EPAM对下述表1中No.3钢中硫化物进行表面分析的结 果。(a)中示出的是1个内在物，(b)-(d)表示该内在物中存在Ti、 Mn和S。
如这些图中所明确的，Ti硫化物或Ti碳硫化物，存在于1个硫化物 的周边附近，以围绕MnS的形式存在等，其存在形态是多样的。与这样 1个MnS同时存在的Ti硫化物和/或Ti碳硫化物形成相分离，而且1个 硫化物中的MnS占据的面积率在50％以上，将这样的硫化物，在本发明 中定义为“内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS”。
内在于1个MnS中的Ti硫化物和Ti碳硫化物的组成和面积率，可 利用上述的EPMA或EDX确认，钢中的“内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS”也可以同样的方法确认，也可测定其个数。将在多个 可见区内测定的个数换算成每1mm2的个数，其平均值，若在10个以上 /1mm2，则获得优良的被切削性。
当切削含有内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS的钢时， 软质的MnS在被切削材料和工具的接触面间形成近似润滑的作用，在工 具表面上形成TiN，而保护工具。即认为在切削中，在与被切削材料接触 的工具表面上附着有MnS，及Ti硫化物或Ti碳硫化物，进而，切削中由 于磨擦引起温度上升，这些Ti系硫化物与环境中的N氮进行反应，形成 呈现厚度从数μm到数十μm层状的硬质TiN。在切削结束后，对用Ar气 喷射等除去碳系污染(油分等)的工具表面，通过利用AES(俄歇电子分 光分析)和EPMA进行面分析和点分析，可以确认TiN的存在。
在用上述方法研究时，存在的层状TiN膜的表面积大致是被切削材料 与工具接触面积的10-80％，其余部分上附着有MnS和Fe，或者是没有 附着物的原工具面。这样，在工作表面上形成的硬质TiN膜，对保护工具 带来很大的效果，提高了工具的耐磨损性，延长了其使用寿命。这种工具 寿命的改善效果，比硫易切钢和含Pb复合易切钢带来效果大的多。
本发明的钢中，除了“内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS” 外，还以细微的内在物存在MnS、Ti硫化物和Ti碳硫化物。即，全部内 在物的个数相当多，这些在切削时生成的切屑中以应力集中点发挥作用， 由于助长了龟裂的传播，所以也提高了切屑的分割性。
如上述通过调整钢的组成，钢中可存在“内部存在Ti硫化物和/或 Ti碳硫化物的MnS”。为了这种MnS的稳定存在，最好是铸造后，加热 到1000℃以上相当高的温度，并充分保持进行锻造，或者在同样的温度 下付与所谓的正火热处理。
2.限定化学组成的理由
以下对本发明中限定化学组成的理由进行说明。关于成分含量的％是 指质量％。
C：0.05-0.19％
C是对钢的被切削性影响大的重要元素。在重视被切削性的钢材用途 时，C含量超过0.19％时，钢材的强度增高，被切削性劣化。然而，C含 量低0.05％时，钢材过度变软，切削中产生挤裂，反而加速了工具磨损， 造成切屑处理性劣化。因此，将C限定在0.05-0.19％的范围。进而为获 得良好的被切削性，C量更适宜的范围为0.05-0.17％。
Mn：0.40-2.0％
Mn和S形成硫化物系内在物，是对被切削性影响大的重要元素。低 于0.40％时，作为硫化物的绝对量不足，得不到满意的被切削性。而超过 2.0％时，由于钢材的强度升高，切削阻抗会增高，此外，工具寿命会降 低。进而，为了降低切削阻抗，提高工具寿命、提高切屑处理性、和改善 热加工性，重要的也是与S量的关系。即，该量以原子比，必须保持Mn/S≥1的关系。为了能确实获得这些性能，Mn含量最好为0.6-1.8％。
S：0.21-1.0％
S和Mn或Ti形成硫化物或碳硫化物，是改善被切削性必须添加的有 效元素。特别是由MnS提高被切削性的效果，随其生成量而提高。然而， 低于0.21％时，得不到充分量的硫化物系内在物，不可能获得满意的被切 削性。通常，S含量超过0.35％时，钢的热加工性劣化，在钢块中心部产 生S偏析，锻造时诱发断裂。然而，若保持本发明确定的组成，为了消除 这样的危害，S含量的上限可高达1.0％。若考虑到制造时的合格率，S含 量的最佳上限为0.70％。
Ti：0.03-0.30％
Ti和S或C形成Ti硫化物或Ti碳硫化物，这些以内在形态存在于 MnS中，可改善钢的被切削性和热加工性。因此，是本发明钢中所必需 的重要元素。Ti与Mn比较，也是生成硫化物的强有力元素，含量若在0.03 ％以上，形成Ti硫化物或Ti碳硫化物，由于以内在形态存在于MnS中， 所以能充分获得改善被切削性的效果。低于0.03％，该效果不充分。而， Ti超过0.30％时，形成硫化物，形成大量的硬质Ti硫化物或Ti碳硫化物， 切削阻抗高，被切削性劣化。Ti含量的最佳上限为0.10％。
Si：1.0％以下
Si作为脱氧元素，用于调整钢中的氧量。然而，其含量超过1.0％时， 钢的热加工性劣化，因为固熔强化了钢氧体，切削阻抗增高，损害了被切 削性。因此，Si含量的上限取为1.0％，但更好是控制在低于0.1％。为了 脱氧，Si含量最好在0.001％以上，实际上是0(零)％，用下述的添加 Al等，将钢中的氧量调整在适当范围内，被切削性不会发生劣化。
P：0.001-0.3％
P超过0.3％时，会助长钢块的偏析，而且热加工性劣化。因此，上 限含量为0.3％。另一方面，P是具有改善被切削性效果的元素，为了得 到这种效果，下限取为0.001％。P的最佳含量为0.01-0.15％。
Al：0.2％以下
Al用作脱氧元素，最多含到0.2％，然而，通过脱氧生成的氧化物是 硬质的，当Al含量超过0.2％时，会大量生成硬质氧化物，导致被切削性 劣化。更好是在0.1％以下。另外，利用上述的Si能充分脱氧时，可不必 添加Al，其含量实际为0％。
O(氧)：0.0010-0.05％
钢中含有适当量的氧时，该氧固溶在MnS中，可防止因压延引起MnS延伸，机械性质的异向性很小。进而也可改善被切削性和热加工性，有效 防止了S的偏折。因此，氧的含量可在0.0010％以上。然而，超过0.05％ 时，熔制时会带来耐火物受损等弊端。因此上限为0.05％，为了获得上述 效果，最佳范围为0.005-0.02％。
N：0.0001-0.0200％
N与Al或Ti形成硬质的氮化物，这些氮化物具有使结晶粒细微化的 效果。N含量在0.0001％以上时可产生该效果。这些氮化物大量存在时， 导致被切削性恶化，并增大了切削工具有磨损，本发明的钢，在切削时， 由于在工具表面上形成TiN，可保护工具，即使钢中存在一定量的氮化物， 其被切削性也不会降低。然而，N量超过0.0200％时，其效果淡化。为了 获得更长的工具寿命，最好在0.0150％以下。希望进一步延长工具寿命时， 最好在0.0100％以下。
本发明钢之一是由除上述成分外，还有余量Fe和杂质形成的。
本发明的一又一种钢是除上述成分外，还含有下述第1组元素和/或 第2组元素中的一种以上。
第1组元素包括Se、Te、Bi、Sn、Ca、Mg和稀土类元素，这些元素 可进一步改进钢的被切削性。第2种元素包括Cu、Ni、Cr、Mo、V和Nb， 这些元素可改进钢的机械性质。
Se：0.001-0.01％、Te：0.001-0.01％
Se和Te与Mn(S，Se)或Mn(S，Te)，是改进被切削性的有效元 素。这些分别低于0.001％时，效果不显。而Se、Te都超过0.01％时，其 效果不仅达到饱和，经济上也不合算，而且导致热加工性恶化。
Bi：0.005-0.03％、Sn：0.005-0.3％
Bi和Sn作为低溶点的金属内在物，切削时，可发挥出润滑效果，并 改进被切削性。分别在0.005％以上，其效果显著。但是，其含量分别超 过0.3％时，不仅效果达到饱和，而且热加工性也会恶化。
Ca：0.0005-0.01％、Mg：0.0005-0.01％
Ca和Mg对钢中的S和氧具有很大的亲合力，与这些形成硫化物或 氧化物，同时固溶在MnS中，以(Mn，Mg)S存在。这些氧化物作为生 成核，而析出MnS结晶，所以具有抑制MnS延伸的效果。这样，Ca和 Mg抑制了硫化物的形态，改善了被切削性，因此根据需要也可添加。在 确实想要获得此效果时，Ca、Mg也可以分别含有0.0005％以上。但是， 超过0.01％，即使再多，效果已达到饱和。添加Ca或Mg也会降低合格 率，所以为使含量增多，可大量添加，但从制造成分方面看，并不理想， 因此，含量上限分别为0.01％。
稀土类元素：0.0005-0.01％
稀土类元素是以镧系分类的元素组。添加这些元素时，通常使用以它 们为主要成分的混合稀土等。本发明中，稀土类元素的含量，以稀土类元 素中1种或2种以上元素的合计含量表示。稀土类元素与S和氧共同形成 硫化物或氧化物，同时，可控制硫化物的形态，提高被切削性。为了确实 获得此效果，最好含有0.0005％以上。然而，含量超过0.01％时，效果不 仅达到饱和，而且与Ca和Mg一样，即使大量添加，也会降低合格率， 而且也不经济。
Cu：0.01-1.0％
Cu可提高钢的淬火性。想要获得该效果时，可含有0.01％以上。然 而，含量超过1.0％时，钢的热加工性会恶化，也导致被切削性降低。
Ni：0.01-2.0％
对于Ni，通过固溶强化，具有提高钢强度的效果，还具有提高淬火 性和提高韧性的效果。为了确实获得此效果，其含量最好在0.01％以上。 然而，超过2.0％时，导致被切削性恶化，同时热加工性也会恶化。
Cr：0.01-2.5％
对于Cr，具有改进钢的淬火性效果，为获得此效果，最好含有0.01 ％以上，超过2.5％时被切削性会恶化。
Mo：0.01-1.0％
对于Mo，可使钢组织细微化，具有改进韧性的效果。为了确实获得 此效果，含量最好在0.01％以上。但是，超过1.0％时，效果达到饱和， 钢的制造成本增加。
V：0.005-0.5％、Nb：0.005-0.1％
V和Nb以细微的氮化物和碳氧化物析出，可提高钢的强度。为确实 获得此效果，各自含量最好在0.005％以上。然而，V超过0.5％、Nb超 过0.1％时，上述效果不仅达到饱和，而且会生成过多的氮化物和碳化物， 导致被削性恶化。
3.关于(1)式和(2)式
Ti含量和S含量必须满足(1)式的理由如下。
如上述，Ti与C或S形成Ti硫化物或Ti碳硫化物。其倾向，可大大 趋向Mn硫化物的生成。Ti的效果，如上述，通过Ti系内在物，切削时， 在工具表面上形成TiN，而提高了工具寿命。因此，Ti硫化物和Ti碳硫 化物，与MnS比较，是抗拒变形硬度很大的内在物。因此，在Ti含量达 到S含量以上的组成中，MnS的生成量很少，Ti硫化物和Ti碳硫化物成 为主体，切削时，在工具和被切削材料间，得不到硫化物形成的近似润滑 的效果，切削阻抗急剧上升，当切削阻抗上升时，不仅缩短了工具寿命， 而且在切削细径材料时，会发生被切削材料引发振动等不良现象。
象满足了上述(1)式那样，即，通过将“Ti(质量％)/S(质量％)” 调整到小于1，不会形成以Ti硫化物和Ti碳硫化物为主要的硫化物，形 成的硫化物会以MnS为主体。这时，如上述，在形成Ti硫化物和Ti碳 硫化物为主要硫化物时，不会再产生切削阻抗升高等不良现象，从而可提 高工具寿命和切屑处理性。
Mn和S的原子比必须满足(2)式的理由如下。
S是热煅造时诱发裂痕的元素，以原子比，保持Mn/S≥1的组成， S会以Mn硫化物结晶析出，对热加工性不会造成恶烈影响。
即使Mn/S小于1，若将Ti和S的含量调整到不满足上述(1)式， 仍能生成Ti系硫化物，以改善热加工性。然而，此时，如上述，会产生 增大切削阻抗、缩短工具寿命等不良现象。进而，Mn/S小于1，在没有 超过S含量的范围下含有Ti时，即，形成满足上述(1)式，不满足(2) 式的组成时，内在物的主体是在MnS和TiS中固溶了大量FeS的硫化物。 这些硫化物由于固溶了大量的FeS，所以导致钢的热加工性恶化，利用连 续铸造法等制造时，很难控制操作条件。
实施例
使用高频感应炉，熔制表1和表2所示组成的供试验钢，制作成直径 220mm，150kg的钢块。为了稳定生成“内部存在Ti硫化物和/或Ti碳 硫化物的MnS”，将这些铸块加热到1200℃高温，保持2小时以上后，再 1000℃以上进行精制煅造，空冷(AC)后得到直径65mm的圆棒。对该 圆棒，在950℃下保持1小时，实施空冷(AC)的正火。 表1     钢     No.                                                          化学组成(质量％)                                              余部Fe和杂质     Mn/S   (原子比)     Ti/S (质量％比)     C     Si     Mn     P     S     Al     Ti     N     O     其他     1     0.08     -     0.96     0.017     0.33     -     0.13     0.0035     0.0060     -     1.70     0.39     2     0.06     0.01     0.92     0.017     0.49     0.001     0.07     0.0050     0.0210     -     1.10     0.15     3     0.07     -     0.91     0.017     0.47     -     0.12     0.0065     0.0100     -     1.13     0.26     4     0.06     0.06     0.86     0.020     0.49     0.001     0.25     0.0066     0.0170     -     1.02     0.51     5     0.07     0.02     0.86     0.075     0.46     0.001     0.26     0.0054     0.0110     -     1.09     0.57     6     0.06     0.02     0.87     0.018     0.50     0.001     0.13     0.0064     0.0190     -     1.02     0.26     7     0.07     0.17     0.98     0.018     0.50     0.001     0.14     0.0104     0.0150     -     1.14     0.28     8     0.06     0.05     0.92     0.019     0.50     0.014     0.14     0.0097     0.0160     -     1.07     0.28     9     0.19     0.29     0.40     0.016     0.22     0.003     0.10     0.0024     0.0020     -     1.06     0.45     10     0.10     0.01     1.02     0.022     0.34     0.003     0.05     0.0043     0.0110     -     1.75     0.15     11     0.09     0.02     1.17     0.023     0.49     0.005     0.05     0.0054     0.0180     -     1.39     0.11     12     0.05     -     0.93     0.018     0.33     -     0.08     0.0087     0.0091     -     1.62     0.25     13     0.15     0.01     1.00     0.024     0.39     0.001     0.13     0.0063     0.0158     -     1.49     0.34     14     0.10     -     0.58     0.017     0.25     -     0.06     0.0088     0.0179     -     1.35     0.24     15     0.07     -     1.55     0.018     0.69     -     0.25     0.0074     0.0166     -     1.31     0.51     16     0.08     -     0.95     0.020     0.35     -     0.10     0.0048     0.0135     Te：0.0038     1.58     0.29     17     0.08     -     0.98     0.018     0.45     -     0.09     0.0055     0.0140     Se：0.0020     1.27     0.20     18     0.06     0.01     0.88     0.017     0.49     0.001     0.11     0.0062     0.0210     Ca：0.0031     1.05     0.22     19     0.07     -     0.91     0.015     0.48     -     0.15     0.0111     0.0148     Ca：0.0025，Mg：0.0021     1.11     0.31     20     0.07     -     0.91     0.016     0.46     0.001     0.13     0.0042     0.0145     REM：0.0035     1.16     0.27     21     0.06     -     0.95     0.018     0.50     0.001     0.13     0.0078     0.0190     Bi：0.07     1.11     0.26     22     0.07     0.17     0.89     0.018     0.47     0.001     0.11     0.0056     0.0158     Sn：0.18     1.10     0.24     23     0.08     -     0.86     0.016     0.36     -     0.08     0.0063     0.0139     Cu：0.38     1.41     0.24     24     0.09     0.01     0.90     0.017     0.38     0.002     0.13     0.0087     0.0188     Ni：0.15     1.40     0.34     25     0.05     -     0.89     0.015     0.46     -     0.09     0.0054     0.0096     Cr：0.55     1.11     0.20     26     0.09     0.15     0.94     0.019     0.50     0.001     0.10     0.0047     0.0075     Mo：0.20     1.10     0.20     27     0.05     -     0.83     0.018     0.47     -     0.06     0.0085     0.0112     V：0.10     1.03     0.13     28     0.08     -     0.94     0.015     0.45     0.001     0.20     0.0075     0.0148     Nb：0.03     1.22     0.44     29     0.07     -     0.89     0.019     0.49     0.003     0.19     0.0026     0.0088     Cr：0.50，Mo：0.18     1.05     0.39
表2   钢   No.                                                        化学组成(质量％)                                                      余部Fe和杂质     Mn/S   (原子比)     Ti/S  (质量％比)    C   Si     Mn     P     S     Al     Ti     N     O     其他   30   0.08     -        0.95     0.055     0.33     0.002    -**     0.0048    0.0185     Pb：0.31**     1.68     -   31   0.07     0.01       1.10     0.060     0.32     0.002    -**     0.0090    0.0150     Pb：0.27**     2.01     -   32   0.08     -          1.02     0.067     0.33     0.002    -**     0.0066    0.0150     -     1.80     -   33   0.06     0.01       0.84     0.018     0.47     0.001    -**     0.0083    0.0210     -     1.04     -   34   0.07     0.01       1.26     0.018     0.62     0.001    -**     0.0059    0.0140     -     1.19     -   35   0.08     -          1.00     0.020     0.35     -    0.01**     0.0076    0.0175     -     1.67         0.03     36   0.19         0.29         0.4       0.016        0.25       0.003       0.35**        0.0061      0.0020        -     1.14         1.40**     37   0.52**     0.17       0.54     0.016     0.21     -    0.05         0.0079      0.0180       -     1.50         0.24      38      0.35**     -     0.50     0.019     0.23     0.002    0.08          0.0046    0.0058        -     1.27       0.35   39   0.01**   -     0.89         0.013       0.33     0.002    0.06          0.0047    0.0148       -     1.57        0.18     40   0.06       -     0.49     0.014     0.15**     -    0.05          0.0095    0.0193        -     1.91         0.33   41   0.07       0.01       1.53     0.018     1.05**     0.001       0.10     0.0072    0.0210        -        0.85**       0.09       42   0.06       -     0.18     0.018     0.34     0.001       0.14     0.0074      0.0090        -     0.31**       0.4       43   0.08      0.01         2.53**       0.018        0.65       0.001    0.15          0.0066    0.0210        -     2.27         0.23     44   0.07        -     0.88        0.4**     0.20     -    0.09     0.0079    0.0176       -     2.57         0.44      45   0.09      0.19       0.82     0.015     0.47     -    0.12          0.0098    0.0064        Cr：4.0**         1.01       0.24       46   0.06       -     0.93     0.019     0.45     0.004    0.14     0.0085    0.0116       V：2.5**           1.19       0.31   47   0.08        -     0.91     0.013     0.46     0.002    0.08     0.0076    0.0063        Cr：2.8**，     Mo：1.5**     1.14     0.18
**表示超出本发明中规定范围的条件
(1)内在物的组成形态研究
从上述煅造延伸材料的Df/4(Df为煅造延伸材料的直径)相应的部 分纵向断面切割出微观观察用试验片，研磨后，利用EPMA和EDX进行 表面分析和定量分析。其结果，对从No.1到No.29的钢，确认存在平均10 个以上/mm2内部存在Ti硫化物和/或Ti碳硫化物的MnS。
(2)被切削性的研究
将利用煅造得到的圆棒从外切削到Φ60mm后，供切削试验用。因为 热加工性很差，因煅造而产生裂痕的，在产生裂痕时刻，原状在950℃下 保持1小时，进行正火，空冷(AC)后，利用外切削达到Φ60mm，作供 试材料用。
被切削性试验，使用未实施TiN涂敷处理的JIS P种超硬工具进行。 切削以干式(无润滑油)旋转切削，其条件，切削速度：150m/min，送 进量：0.10mm/rev，切削量：2.0mm。
在上述条件下，旋转切削30分钟后，测定切削工具的平均空刀面磨 损量(VB)。对30分钟内平均空刀面磨损量达到200μm以上的供试材料， 测定其达到时间和此时的平均空刀面磨损量(VB)。另外，将平均空刀面 磨损量(VB)达到100μm的时间，作为工具寿命的标准，进行评价。对 于试验过程中耐磨损性优良的，因为磨损速度极小，供试材料不足，从旋 转切削时间—工具磨损量的曲线上，利用回归法，计算出平均空刀面磨损 量(VB)达到100μm的时间。评价切屑处理性，从排出的切屑中采取200 个以上的代表性样品，测定其重量，计算出每单位重量的个数。
(3)热加工性的评价
按如下进行热加工性评价。即，为了模拟利用连续铸造设备的制造条 件，和上述一样到作150kg的钢块，将靠近表面部分的Di/8(Di为钢块 直径)的位置作为中心，从钢块高度方向上采取直径10mm，长度130mm 的高温拉伸试验棒。将固定间距取为110mm，对其直接通电加热到1250 ℃，保持5分钟后，以10℃/秒的冷却速度冷却到1100℃，再保持10秒 钟后，以10-3/秒的应变速度进行拉伸试验。测定此时断裂部分的断面收 缩率，评价热加工性。
以上的试验结果示于表3和表4。图2示出了切屑处理性和工具寿命 的关系，图3示出了热拉伸试验的断面收缩值和工具寿命的关系。
表3     钢     No.   断面收缩率     (％)   30分钟后   工具磨损量     (μm) 达到VB＝100μm     的时间     (分) 切屑处理性   (个数/g) 备注     1     65.8     21     179*     15     2     55.2     35     110     12     3     54.8     32     181*     16     4     56.9     35     117     17     5     58.8     29     119     21     6     52.7     38     109     15     7     56.7     35     116     14     8     55.8     41     101     18     9     57.7     44     94     13     10     61.0     42     108     12     11     57.8     38     111     11     12     63.2     34     121     15     13     61.5     39     96     14     14     60.6     39     94     13     15     52.1     27     128     23     16     56.9     25     156     11     17     52.0     26     135     13     18     59.7     29     139     19     19     53.4     24     155     16     20     55.9     28     130     17     21     52.1     42     102     15     22     50.4     35     113     15     23     63.6     44     91     14     24     65.8     38     97     13     25     54.9     45     90     18     26     58.8     40     93     17     27     53.8     39     95     14     28     57.6     36     102     14     29     54.3     39     90     18
*因供试料不足，从工具磨损曲线上用回归法计算出的
表4     钢     No.   断面收缩率     (％)   30分钟后工   具磨损量     (μm) 达到VB＝100μm     的时间     (分) 切屑处理性   (个数/g)     备注     30     47.8     97     36     9     31     49.6     99     30     8     32     55.4     165     17     1     33     51.8     210(20min)     9     6     34     45.4     68     72     10     35     54.4     90     39     2     36     64.2     72     69     15     37     52.8     93     36     12     38     67.9     89     38     14     39     57.5     104     29     7     40     65.3     138     20     5     41     5.1     39     102     5   锻造裂痕     42     4.3     48     61     9   锻造裂痕     43     65.7     205(20min)     8     10     44     13.6     103     28     18   锻造裂痕     45     52.0     245(15min)     7     13     46     55.3     205(20min)     9     17     47     54.7     275(15min)     6     10
表2中钢No.30和31是复合易切钢、No.32是硫易切钢，是目前被 切削性最优良的钢(相当于JIS SUM23L或SUM23的材料)。从表3、表 4和图2可知，即使与这些比较，本发明的钢具有更优良的抑制工具磨损 的效果。进而，钢No.1-29的本发明钢，煅造时完全不会引起裂痕，模 拟和用连续铸造设备等的实用制造，由高温拉伸试验形成的断面收缩率， 如表3所示，与复合易切钢和硫易切钢相同，实用上无任何问题。
而，钢No.30-47，即使是本发明中规定的条件之一，但只要超出之 外的，其热压延性、工具寿命一切屑处理性中的至少一个特性，都劣于本 发明钢。钢No.4和42，由于Mn和S不满足上述(2)式，热加工性变得 恶化。
本发明的易切钢，尽管不含有Pb，但具有胜过以往的铅易切钢和复 合易切钢任何一种钢的被切削性。这种钢，热加工性优良，可利用连续铸 造法廉价制造，因此，最适宜用作各种机械部件的材料。