快削鋼は、鋼に硫黄、リン、鉛、カルシウム、セレン、テルルなどの快削元素を1つ以上一定量添加して切削性を向上させた合金鋼です。自動工作機械加工用鋼とも呼ばれ、自動鋼とも呼ばれます。このタイプの鋼は、より高い切削速度とより深い切削深さで切削できます。鋼に添加された易切削元素により、鋼の切削抵抗が減少します。同時に、易切削元素自体の特性と形成された化合物は、切削工具を潤滑し、切りくずを容易に破断し、摩耗を減らし、したがってワークピースの表面品質を低下させる働きをします。粗さ、工具寿命と生産効率が向上します。
切りやすい要素に応じて、次のように分けられます。
⑴硫黄快削鋼
硫黄は鋼中でマンガンや鉄とともに硫化マンガン介在物を形成します。このような介在物は母材の連続性を妨げ、切削中に切りくずの破損を促して小さく短いカール半径を形成し、除去が容易で、工具の摩耗を減らし、加工面粗さを減らし、工具寿命を向上させます。一般に、鋼の被削性は鋼中の硫黄含有量が増加するにつれて増加します。しかし、鋼の縦方向と横方向の機械的性質はまったく異なり、横方向の塑性および靭性が悪く、疲労および耐腐食性も低下します。鋼中の硫黄含有量が高すぎると、熱脆性を引き起こし、鋼の熱間加工が困難になり、鋼の機械的性質が低下します。通常、硫黄含有量は {{0}}.0% ~ 0.30% ですが、0.4% まで増加することもあります。快削工具鋼およびステンレス鋼の硫黄含有量は、0.06% ~ 0.10% にする必要があります。
リンは主に硫黄と組み合わせて鋼に添加され、通常リン含有量は {{0}}.04% ～ 0.12% です。フェライト中のリンの固溶により、硬度と強度が増加し、靭性が低下し、切りくずが簡単に破断して除去されるため、良好な結果が得られます。機械加工された表面粗さは良好ですが、リン含有量が高すぎると、可塑性が大幅に低下し、硬度が上昇するため、鋼の機械加工性に悪影響を及ぼします。
⑵ 鉛フリー切削鋼
鉛は鋼鉄の中で微細な金属粒子の形で存在し、均一に分布しているか、周囲の硫化物に付着しています。鉛の融点が低いため、切削中に溶け出した鉛が潤滑剤として機能し、摩擦を減らして切削性を向上させますが、室温での機械的性質には影響しません。鋼鉄中の鉛含有量は、通常 {{0}}.10% ～ 0.35% です。鉛は比重が大きいため、含有量が多すぎると、深刻な偏析を引き起こしやすく、大きな粒子介在物を形成し、鉛の切削加工に対する有益な効果をむしろ低下させます。鉛と硫黄を低炭素構造用鋼に組み合わせることで、鋼鉄の切削効果をさらに大幅に向上させます。
⑶カルシウム快削鋼
鋼中のカルシウムはアルミニウムやシリコンと結合して低融点の複合酸化物（主にCaO・Al2O3・SiO2）を形成します。高速切削時に、カルシウム酸化物は切削工具の表面に付着して潤滑し、摩擦を減らし、工具の使用寿命を向上させます。硫黄や鉛などの元素を同時に含むと、それらの複合効果により切削効果が向上します。
1980 年代以降の切削工具の改良により、カルシウム快削鋼に T|N コーティングを施した工具は、工具コストの高いホブカッターやギアシェーパーカッターなどの歯車加工工具に大きな影響を与えています。
⑷Se、テルル、ビスマス快削鋼
テルルおよびビスマスの含有量は約 {{0}}.03% ～ 0.10% で、セレンの含有量は 0.15% に達することがあります。セレンは、FeSe や MnSe などのセレン化物の形で鋼に存在します。その役割は硫黄と似ています。高い機械加工性と良好な可塑性の両方を必要とする鋼の場合、硫黄よりもセレンを鋼に添加する方が適しています。テルルは、単独で、または鉛や硫黄と同時に添加して複合介在物を形成し、切削抵抗と切削熱を低減し、切りくずを除去しやすくし、鋼の機械加工性を大幅に向上させ、良好な機械加工面粗さを得ることができます。ただし、テルルを添加すると、鋼の可塑性と靭性がわずかに低下します。セレンとテルルは一般に合金鋼に使用されます。ビスマスは鋼中で鉛と同様に作用し、硫化物の周りに均一に分散または付着した微細な金属粒子の介在物として現れます。
