CN101688275B

CN101688275B - 被削性优异的机械结构用钢及其制造方法

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Publication number: CN101688275B
Application number: CN2008800222762A
Authority: CN
Inventors: 增田智一; 土田武广; 岛本正树; 堀口元宏; 益田真辅; 赤泽浩一; 村上昌吾; 永滨睦久; 家口浩; 坂本浩一
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: JP4193998B1; WO2009001792A1; JP2009030160A; TWI391498B; US8192565B2; EP2159294B1; EP2159294A1; CN101688275A; US20100193090A1; KR101174544B1; EP2159294A4; KR20100011986A; TW200916591A; EP2159294B8

Abstract

本发明提供一种降低S含量而维持强度等的机械的特性，并且在HSS工具下的低速的断续切削(例如滚刀加工)中也能够发挥优异的被削性(特别是工具寿命)的机械结构用钢和用于制造这种机械结构用钢的有用的方法。本发明的机械结构用钢，一边确保钢中的固溶N在0.002％以上，一边适当调整化学成分组成，满足下式(1)的关系。(0.1×[Cr]+[Al])/[O]≥150…(1)其中，[Cr]、[Al]和[O]分别表示Cr、Al和O的含量(质量％)。

Description

被削性优异的机械结构用钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及为了制造机械部件而实施切削加工的机械结构用钢及其制造方法，详细地说，本发明涉及在滚刀(hob)加工这样的低速的断续切削中显示出优异的被削性，并且即使在实施渗碳处理和渗碳氮化处理等的表面硬化处理后，也不会招致韧性的降低的机械结构用钢及其制造方法。

背景技术

被利用到以汽车用变速机和差动装置为首的各种齿轮传动装置上的齿轮、轴、滑轮(pulley)和等速万向接头等，此外曲轴、连杆等的机械结构用部件，一般在实施锻造等加工后，通过实施切削加工而精整为最终形状。由该切削加工所需要的成本在制作费用中所占的比例很大，因此要求构成上述机械结构用部件的钢材被削性良好。

上述这样的机械结构用部件，成为最终形状后，实施渗碳和渗碳氮化处理(包括大气压、低压、真空、等离子体气氛)等的表面硬化处理，根据需要实施淬火-回火和高频淬火等，以确保规定的强度。但是，进行这种处理时有发生强度降低的问题，特别是容易发生相对于钢材的轧制方向垂直的方向(一般称该方向为“横向”)的强度降低。

作为不会使机械结构用钢的强度降低，并改善被削性的元素，历来已知有铅(Pb)，此Pb是被削性改善上是极其有效的元素。但是，Pb被指出对人体存在有害性，另外在熔炼时的铅的烟尘和切削屑等的处理的点上也有很多问题，因此近年来要求不添加Pb(无Pb)而发挥良好的被削性。

作为不添加Pb而确保良好的被削性的技术，已知有使S含量增加至0.06％左右的钢材。但是，在这一技术中，存在机械的特性(韧性、疲劳强度)容易降低的问题，使S含量增加也存在限度。其原因被认为是，硫化物(MnS)沿轧制方向很长地伸展，因此横向的韧性降低。特别是在要求有高强度化的部件中，需要极力降低S含量。由此，需要确立不积极地添加Pb和S而用于使被削性提高的技术。在这样的背景下，不积极地添加Pb和S，用于发挥良好的被削性的各种技术被提出。

可是，在作为机械结构用部件之一的齿轮的制造工艺中，一般是锻造机械结构用钢(原材)，通过滚刀加工进行粗切削，经剃齿(shaving)而精整后，进行渗碳等的热处理，再度研磨加工(珩磨)。但是，在这样的工艺中，热处理应变的发生大，因此仅通过研磨加工无法得到修正，部件的尺寸精度变差。近年来，从齿轮使用时的噪音对策出发而要求良好的尺寸精度，作为其方法，是在上述研磨加工之前实施磨削加工(精细磨光hardfinish)。

无论采用哪种制造工艺，都需要非常多的工序，切削和磨削所需要的成本变高，因此对工艺整体的成本降低的需求大。因此，对全部工序中可以缩减成本的钢材的期望大。特别是在两种工艺中通用的滚刀加工中，因其工具费用高，所以对工具寿命提高的技术的期待很大。

上述滚刀加工相当于断续切削，作为该滚刀加工所使用的工具，现在主流的是对高速工具钢实施了AlTiN等的涂敷的(以下简称为“HSS工具”)。相对于此，对超硬合金实施AlTiN等的涂敷的(以上简称为“超硬工具”)，由于存在对正火材应用时容易发生缺口的问题，因此多被应用于车削等的“连续切削”。

上述断续切削和连续切削其切削装置不同，选择与各自的切削相应的工具，但对于作为被削材的机械结构用钢来说，则期望其具备的特性是，无论在哪种切削中都发挥出良好的被削性。但是，由使用HSS工具的滚刀加工(断续切削)进行的切齿，与作为使用超硬工具的连续切削的车削加工相比，有在低速、低温下工具容易氧化、磨损的弊端。因此，供滚刀加工等的断续切削的机械结构用钢，在被削性之中，特别要求延长工具寿命。

但是实际情况是，用于断续切削中的被削性提高，特别是用于使切削速度低时的被削性提高的技术尚未确立。作为用于使被削性提高的技术，例如日本公开专利公报2001-342539中提出有一种钢材，其通过含有Al：0.04～0.20％、O：0.0030％以下，高速(切削速度：200m/min以上)下的断续切削(工具寿命)优异。根据该技术，能够实现高速下的断续切削良好的断续高速切削用钢。但是，该技术基本设定为利用超硬合金工具[使用超硬工具P10(JIS B4053)]进行的切削，关于以HSS工具进行的低速切削(低温切削)的被削性并不充分。

另外，日本公开专利公报2003-226932中公开有一种钢材，其含有S：0.001～0.40％、Al：0.04～0.20％、N：0.0080～0.0250％，并且将Al的含量[Al]和N的含量[N]的比([Al]/[N])控制在2.0～15.0，由此使车削(连续切削)和铣削(断续切削)下的高速切削良好。但是在该技术中，也与上述的技术一样，基本设定为利用超硬合金工具(使用超硬工具P10)进行的切削，关于以HSS工具进行的低速切削下的被削性并不充分。

另一方面，日本公开专利公报11-229032中公开，在软氮化用钢中，作为高Cr(0.5～2％)、高Al(0.01～0.3％)控制化学成分组成，并且使钢中的Ti碳硫化物的最大直径为10μm以下，由此改善钻头穿孔性所代表的被削性。但是，关于利用HSS工具进行的低速的断续切削则没有进行任何公开。

发明内容

本发明着眼于前述这样的情况而做。其目的在于，提供一种降低S含量而维持强度等的机械的特性，并且在HSS工具下的低速的断续切削(例如滚刀加工)中也能够发挥优异的被削性(特别是工具寿命)的机械结构用钢和用于制造该机械结构用钢的有用的方法。

能够达成上述目的的本发明的机械结构用钢，具有以下几点要旨：分别含有C：0.05～1.2％(质量％的意思，下同)、Si：0.03～2％、Mn：0.2～1.8％、P：0.03％以下(不含0％)、S：0.03％以下(不含0％)、Cr：0.1～3％、Al：0.06～0.5％、N：0.004～0.025％和O：0.003％以下(不含0％)，含有Ca：0.0005～0.02％和/或Mg：0.0001～0.005％，钢中的固溶N：0.002％以上，余量由铁和不可避免的杂质构成，且满足下式(1)的关系。

(0.1×[Cr]+[Al])/[O]≥150…(1)

其中，[Cr]、[Al]和[O]分别表示Cr、Al和O的含量(质量％)。

本发明机械结构用钢，根据需要，还含有如下等元素也有效：(a)Mo：1.0％以下(不含0％)；(b)Nb：0.15％以下(不含0％)；(c)Ti、Zr、Hf和Ta之中的1种以上：合计0.02％以下(不含0％)；(d)V：0.5％以下(不含0％)、Cu：3％以下(不含0％)、Ni：3％以下(不含0％)和B：0.005％以下(不含0％)之中的1种以上。根据所含有的元素的种类，钢材的特性得到进一步改善。

为了制造上述这样的机械结构用钢，作为N的固溶化处理，将钢材加热至1150℃以上后，在900～500℃的温度范围以0.8～4℃/秒的冷却速度冷却即可。

根据本发明，能够通过S含量的降低使强度优异，并且，适当调整氧化物系夹杂物的各成分，夹杂物的全体在低熔点下能够容易变形。由此，能够得到用HSS工具的断续切削和用超硬工具的连续切削双方均发挥妯优异的被削性(特别是工具寿命)的机械结构用钢。

附图说明

图1是表示A值{(0.1×[Cr]+[Al])/[O]}与工具磨损量Vb的关系的曲线图。

图2是表示A值{(0.1×[Cr]+[Al])/[O]}与横向摆锤冲击吸收能E的关系的曲线图。

具体实施方式

本发明者们为了使机械结构用钢在低速下的断续切削中的被削性提高，从各种角度进行了研究。其结果是本发者们发现，在一边适当控制Cr和Al的含量及其含量比(前式(1)的关系)，一边适当调整化学成分组成的机械结构用钢中，能够提高钢的被削性(特别是工具寿命)，从而完成了本发明。本发明所规定的化学成分组成的范围限定理由如下。

[C：0.05～1.2％]

C在用于确保由机械结构用钢制造的部件所需要的芯部硬度上是有效的元素。为了发挥这一效果，需要C含量为0.05％以上。然而若C含量过剩，则硬度过度上升，被削性和韧性降低，因此需要在1.2％以下。还有，C含量的优选下限为0.15％，优选上限为0.5％。

[Si：0.03～2％]

Si作为脱氧元素在使钢材的内部品质提高上是有效的元素，为了有效地发挥这一效果，需要Si含量为0.03％以上，优选为0.1％以上。另外，大量含有Si使之达到1％以上时，虽然对工具保护膜生成有效地发挥作用，但若Si含量过剩，则渗碳时的异常组织生成，热处理后(淬火后)的残留奥氏体(残留γ)量增大，无法得到高硬度，因此需要在2％以下，优选在1.5％以下。

[Mn：0.2～1.8％]

Mn用于使淬火性提高，在钢材的强度提高上是有效的元素。为了有效地发挥这一效果，需要使之含有0.2％以上(优选为0.5％以上)。但是，若Mn含量过剩，则淬火性过度增大，在正火后生成过冷组织而使被削性降低，因此需要在1.8％以下(优选为1.5％以下)。

[P：0.03％以下(不含0％)]

P是钢材中不可避免被包含的元素(杂质)，会助长热加工时的裂纹，因此优选尽可能地降低。因此，将P量定为0.03％以下(更优选为0.02％以下，进一步优选为0.01％以下)。P在工业上很难使其含量为0％。

[S：0.03％以下(不含0％)]

S是使被削性提高的元素，但若过剩地使之含有，则使钢材的延性、韧性降低，因此需要使其上限为0.03％。特别是若S含量过剩，则与Mn反应形成MnS夹杂物，该夹杂物在轧制时沿轧制方向伸展，使轧制直角方向的韧性(横向的韧性)劣化。但是，S是钢中不可避免被包含的杂质，在工业上使其含量为0％困难。

[Al：0.06～0.5％]

Al是强的脱氧元素，在使钢材内部品质提高上是有效的元素。另外Al在断续切削中也是重要的元素，通过确保Al会显著提高被削性。为了发挥这样的效果，需要Al含量为0.06％以上。优选为0.1％以上，更优选为0.2％以上，进一步优选为0.3％以上。但是，若Al含量过剩，则钢材中的夹杂物量增大，并且热处理后(淬火后)的残留奥氏体(残留γ)量增大，得不到高硬度，因此需要在0.5％以下。

[Cr：0.1～3％]

Cr提高钢材的淬火性，在用于提高钢材强度上是有效的元素。另外，通过与Al的复合添加，在提高钢材的断续切削性上是有效的元素。为了发挥这样的效果，需要Cr含量为0.1％以上。但是，若Cr量过剩，则由于粗大碳化物的生成或过冷组织的发达使被削性劣化，因此需要在3％以下。还有，Cr含量的优选下限为0.3％，更优选为0.7％以上。另外，Cr含量的优选上限为2.0％，更优选为1.6％以下。

[N：0.004～0.025％]

在断续切削中，附着在工具上的钢材新生面急速氧化，因此工具的氧化磨损进行，但N发挥着抑制该反应，改善断续切削的工具寿命的效果。另外，N与Al形成AlN，还发挥着抑制渗碳时的晶粒的异常成长，和热处理时的晶粒的微细化的效果。为了发挥这些效果，需要N含有0.004％以上，推荐优选使之含有0.006％以上。但是，若N含量过剩，则由于时效硬化，使钢材的延性、韧性劣化。由此，N含量需要在0.025％以下，优选定为0.020％以下(更优选0.015％以下)。

[O：0.003％以下(不含0％)]

若O含量过剩，则粗大的氧化物系夹杂物生成，对被削性和延性、韧性、钢的热加工性和延性带来不利影响。因此将O含量的上限定为0.003％(优选为0.002％)。

[Ca：0.0005～0.02％和/或Mg：0.0001～0.005％]

Ca和Mg发挥着使氧化铝等硬质夹杂物软质化，抑制工具磨损的作用。另外，Ca通过使MnS球状化，有助于轧制直角方向的韧性提高。为了发挥这样的效果，需要使Ca含有0.0005％以上，使Mg含有0.0001％以上，但若过剩地含有，则夹杂物量增大，由此导致延性、韧性降低，因此需要使Ca为0.02％以下，Mg为0.005％以下。

[固溶N：0.002％以上]

在本发明的机械结构用钢中，确保固溶状态的N(固溶N)为规定量也是重要的要件，历来，从钢的被削性的观点出发，认为以AlN等固定N而尽可能地将N抑制得很少的方法为宜。但是，根据本发明者们的研究可知，通过使一部分N固溶，被削性得到进一步改善。这一效果之所以被发挥，被推测是由于N在铁素体中固溶，强度上升，由此铁素体相和其他的硬质相的硬度差被降低，切削时的切削阻抗的变动受到抑制。

为了发挥来自固溶N的上述效果，需要其含量至少在0.002％以上，优选为0.0045％以上(更优选为0.005％以上)。关于固溶N量的上限，虽然根据上述总N量取决于自身，但若固溶N量变多，则钢材的强度上升，并且韧性、延性开始降低。由此，固溶N量优选为0.02％以下，更优选为0.015％以下。

还有，本发明中的固溶N的含量依据JIS G 1228，是从线材的总N量中减去全部氮化化合物中的N而求得的值。以下例示该固溶N的含量的实用性的测定法。

(a)惰性气体熔融法-热传导度法(总N量测定)

将从供试材上切下的试样放入坩埚，在惰性气体气流中熔融而提取N，将提取物搬送到热传导度单元(cell)，测定热传导度的变化，求得总N量。

(b)氨蒸馏分离靛酚(indophenol)蓝吸光光度法(总N化合物量的测定)

将从供试材切下的试样溶解于10％AA系电解液，进行定恒电流电解，测定钢中的总N化合物量。使用的10％AA系电解液，是10％丙酮、10％四甲基氯化铵、余量由甲醇构成的非水溶剂系的电解液，是不会使钢表面形成钝化皮膜的溶液。

使供试材的试样大约0.5g溶解在该10％AA系电解液中，以孔径0.1μm的聚碳酸酯(polycarbonate)制的过滤器，过滤生成的不溶解残渣(氮化化合物)。将得到的不溶解残渣在硫酸、硫酸钾和纯铜制电极头(tip)中加热分解，使分解物与滤液融合。以氢氧化钠使该溶液成为碱性后，进行水蒸气蒸馏，使蒸馏出的氨吸收到和稀硫酸中。再添加苯酚(phenol)、次氯酸钠和亚硝基铁氰化钠(Sodium pentacyanonitrosylferrate(III)dihydrate)，使蓝色络合物生成，使用吸收分光光度计测定吸光度，求得化合物总量。

从根据(a)的方法求得的总N量中，减去根据(b)的方法求得的N化合物总量，能够求得固溶N量

[不可避免的杂质]

本发明的机械结构用钢的基本成分组成如上述，余量实质上是铁。但是允许根据原料、物资、制造设备等的状况混入的不可避免的杂质(例如Sn、As、H等)包含在钢中。

另外，在本发明的机械结构用钢中，需要Cr、Al和O满足下式(1)的关系。对于规定下式(1)的理由进行说明。

(0.1×[Cr]+[Al])/[O]≥150…(1)

其中，[Cr]、[Al]和[O]分别表示Cr、Al和O的含量(质量％)。

钢中的硬质的氧化物，在切削中引起工具/钢材界面的磨料(abrasive)磨损，同时招致疲劳强度的降低。特别是在本发明中作为课题的低温区域(即低速区域)的断续切削中，作为支配工具磨损的要因，该磨料磨损的影响很大。另外，在断续切削中，附着在工具上的钢材新生面急速氧化，因此使工具的氧化磨损促进，但是，借助钢中的固溶Cr、Al复合性地发挥作用，能够降低来自磨料磨损的影响。

在高速的断续切削中，在工具面上含有Al的氧化物主体的Belag生成，由此工具主要磨损得到抑制，但是在低速的低温区域下的断续切削中，需要抑制这种引起工具磨损的氧化。在这一发现之下，根据本发明者们的研究，判明在满足上式(1)的关系时，低温下的断续切削性飞跃性地提高。

另外，在机械结构用钢中，特别是表面渗碳硬化钢，通常是进行渗碳处理而使表面硬化，但在该处理时由于渗碳温度、时间、加热速度等，导致晶粒的异常成长发生。通过提高Al含量使这比通常情况高，也能够发挥出抑制这一现象的效果。这一效果得到发挥被认为是由于，通过增加Al含量，AlN析出物的粒子间距离变小。这一效果在实施渗碳以外的热处理(例如淬火、回火)时也有效，作为其结果是有助于韧性提高。

本发明的机械结构用钢，通过如上述适当控制化学成分组成，能够得到低速下的断续切削性。本发明的机械结构用钢，也可以根据需要含有以下的选择元素。根据所含有的元素的种类，钢材的特性得到进一步改善。

[Mo：1.0％以下(不含0％)]

Mo在确保母材的淬火性，抑制不完全淬火组织的生成上是有效的元素，也可以根据需要使钢中含有。这一效果随着其含量增加而增大，但是若过剩使之含有，则正火后生成过冷组织，使被削性降低，因此优选为1.0％以下。

[Nb：0.15％以下(不含0％)]

Nb在机械结构用钢之中，特别是表面渗碳硬化钢，通常是进行渗碳处理而使表面硬化，但有在该处理时由于渗碳温度、时间、加热速度等，导致晶粒的异常成长发生的情况。Nb具有抑制这一现象的效果。这一效果随着Nb含量增加而增大，但是若过剩使之含有，则硬质的碳化物生成，被削性降低，因此优选在0.15％以下。

[Ti、Zr、Hf和Ta之中的1种以上：合计0.02％以下(不含0％)]

Ti、Zr、Hf和Ta与上述Nb一样，具有抑制晶粒的异常成分的效果，因此也可以根据需要使钢中含有。这一效果随着这些元素的含量(1种或2种以上的合计量)增加而增大，但若使之过剩地含有，则硬质的碳化物生成，被削性降低，因此优选合计在0.02％以下。

[V：0.5％以下(不含0％)、Cu：3％以下(不含0％)、Ni：3％以下(不含0％)和B：0.005％以下(不含0％)之中的1种以上]

这些元素使钢材的淬火性提高，在高强度化上是有效的元素，也可以根据需要使钢中含有。这一效果随着这些元素的含量(1种或2种以上的合计量)增加而增大，但若使之过剩地含有，则过冷组织生成，延性、韧性降低，因此使之含有截止到上述的含量。

本发明的钢材，确保规定量的固溶N的含量也是重要的要件，对于用于确保固溶N量的条件进行说明。以通常的制造方法制作钢材时，因为Al含量比普通钢高，所以从高温就AlN开始析出。这时，N被Al固定，因此在通常的制造方法中，几乎不能作为固溶N使之存在。另外认为，AlN随着冷却其尺寸增大，因此粗大AlN造成的工具磨损量(磨料磨损量)也增加。因此，通过实施如下所示的热处理，能够确保规定量的固溶N。另外通过实施这样的热处理，也会减小AlN，因此推定为磨料磨损的进行也受到抑制。

在本发明中，作为N的固溶化处理，是将钢材加热至1150℃以上后，在900～500℃的温度范围以0.8～4℃/秒的冷却速度冷却即可。钢材的加热温度从上述观点出发至少需要在1150℃以上。但是，这一温度过高，则晶粒容易粗大化，从而在冷却中容易生成过冷组织，被削性降低，因此优选为1300℃左右以下。还有，该加热温度优选的下限为1200℃以上，更优选为1250℃以上。

上述的加热之后，需要以0.8～4℃/秒的冷却速度冷却900～500℃的温度范围。上述温度范围意味着AlN形成的温度区域，通过以0.8～4℃/秒的冷却速度冷却该温度范围，能够防止的生成的AlN的粗大化。但是，若该冷却速度过快，则贝氏体和马氏体等的硬质相的生成比例增加，从而导致钢材的强度上升，被削性降低，因此需要在4℃/秒以下。这时的冷却速度的优选的下限为0.9℃/秒，更优选为1.0℃/秒以上。另外，冷却速度的优选上限为3.0℃/秒，更优选为2.5℃/秒以下。

还有，在上述这样的热处理中，设想实施正火、热锻后的正火等，以满足上述规定的加热速度、冷却速度的条件的方式实施这些工序即可。

实施例

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明并不受以下的实施例限制，在能够符合前述、后述宗旨的范围内当然也可以适当地加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。

以真空感应炉熔融下述表1、2所示的化学成分组成的钢150kg，铸造成上面：φ245mm×下面：φ210mm×长：480mm的铸锭，进行锻造(均热(soaking)：1250℃×3小时左右，锻造加热：1000℃×1小时左右)和切割，经由一边150mm×长680mm的四角材形状，加工成下述(a)、(b)2类锻造材。还有，在下述表1、2中，前述(1)式的左边的值{(0.1×[Cr]+[Al])/[O]：以下称为“A值”}。

(a)板材：厚30mm、宽155mm、长100mm

(b)圆棒材：直径80mm、长100mm

[表1]

*余量：铁和P、S以外的不可避免的杂质

[表2]

*余量：铁和P、S以外的不可避免的杂质。

对得到的钢板和圆棒材实施下述表3、4所示的热处理后(加热时间均为2小时)，板材作为端铣刀切削试验片的原材，圆棒材作为摆锤冲击试验片的原材。对于这些锻造材，以下述的条件评价其断续切削时的被削性，并且测定横向的韧性(摆锤冲击吸收能)。

[断续切削时的被削性评价]

为了评价断续切削时的被削性，评价端铣刀加工的工具磨损。对上述板材(正火材或正火后进行了热锻的)除去氧化皮后，磨削表面大约2mm，作为端铣刀切削试验片。具体来说，就是在加工中心(machining center)主轴安装端铣刀工具，通过HSS固定由上述方式制造的厚25mm×宽150mm×长100mm的试验片，在干式的切削气氛下进行下切加工。详细的加工条件显示在下述表5中。进行200次断续切削后，用光学显微镜测定平均后刀面磨损宽度(工具磨损量)Vb。其结果显示在表3、4中。断续切削后的Vb在70μm以下的，评价为断续切削时的被削性优异(○标记)。还有，对于该试验片，就表面的维氏硬度Hv也进行测定，其结果也显示在表3、4中。

[横向的韧性]

从圆棒材沿垂直于轧制方向(锻造延伸方向)的方向，削出凹口形状为R10(mm)的摆锤冲击试验片(形状：10mm×10mm×55mm)，以下述的条件进行渗碳-油淬火后，以(170℃×120分→空冷)进行回火处理，测定摆锤冲击值(横向摆锤冲击吸收能E)。其结果显示在表3、4中。摆锤冲击值为10.0J以上的评价为横向的韧性优异(○标记)。

(渗碳处理条件)

930℃×90分(CO₂浓度：0.110％，碳势(carbon potential)：目标1.0％)→930℃×90分(CO₂浓度：0.170％，碳势(carbon potential)：目标0.8％)→840℃×60分(CO₂浓度：0.390％，碳势(carbon potential)：目标0.8％)→油淬火(冷却油：60℃)→(回火：170℃×120分→空冷)

[表3]

[表4]

[表5]

断续切削条件

由这些结果可知，满足本发明的要件的试验No.2～6、9、10、12、13、15～19、21～30，断续切削后的工具磨损量Vb小，断续切削时的被削性优异，横向的韧性也良好(综合判定：○)。

相对于此，试验No.1、7、8、11、14、30、31～45不满足本发明规定的要件(综合判定：×)。其断续切削后的工具磨损量变大(试验No.1、7、8、11、14、20、32～35、37、40～43、45)，横向的韧性降低(试验No.14、20、31、32、35～40、44、45)。

基于此结果，关于试验No.1～6、15～30、33、45的工具磨损量Vb、横向的韧性(横向摆锤冲击吸收能E)，与所述A值{(0.1×[Cr]+[Al])/[O]}的关系显示在下述表6中。另外基于该数据，A值与工具磨损量Vb的关系显示在图1中，A值与横向摆锤冲击吸收能E的关系显示在图2中。根据这些曲线可知，通过满足前式(1)的关系(即，调整A值)，发明例的机械结构用钢发挥着良好的被削性和韧性。

[表6]

如以上，参照特别的实施方式详细地说明了本发明，但能够不脱离本发明的精神和范围而加以各种变更和修正，从业者当然清楚。本申请基于2007年6月28日申请的日本专利申请(特愿2007-170936)和2008年4月25日申请的日本专利申请(特愿2008-115575)，其内容参照此援引。

Claims

1.一种被削性优异的机械结构用钢，其特征在于，以质量％计含有C：0.05～1.2％、Si：0.03～2％、Mn：0.2～1.8％、P：0.03％以下但不含0％、S：0.03％以下但不含0％、Cr：0.1～3％、Al：0.06～0.5％、N：0.004～0.025％和O：0.003％以下但不含0％，

还含有Ca：0.0005～0.02％和/或Mg：0.0001～0.005％，钢中的固溶N：0.002％以上，余量是铁和不可避免的杂质，

并且，满足下式(1)的关系，

(0.1×[Cr]+[Al])/[O]≥150…(1)

其中，[Cr]、[Al]和[O]分别表示Cr、Al和O的质量百分比含量。

2.根据权利要求1所述的机械结构用钢，其特征在于，以质量％计还含有Mo：1.0％以下但不含0％。

3.根据权利要求1所述的机械结构用钢，其特征在于，以质量％计还含有Nb：0.15％以下但不含0％。

4.根据权利要求2所述的机械结构用钢，其特征在于，以质量％计还含有Nb：0.15％以下但不含0％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的机械结构用钢，其特征在于，以质量％计还含有合计为0.02％以下但不含0％的从Ti、Zr、Hf和Ta中选出的1种以上的元素。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的机械结构用钢，其特征在于，以质量％计还含有从V：0.5％以下但不含0％、Cu：3％以下但不含0％、Ni：3％以下但不含0％和B：0.005％以下但不含0％中选出的1种以上的元素。

7.根据权利要求5所述的机械结构用钢，其特征在于，以质量％计还含有从V：0.5％以下但不含0％、Cu：3％以下但不含0％、Ni：3％以下但不含0％和B：0.005％以下但不含0％中选出的1种以上的元素。

8.一种权利要求1～7中任一项所述的机械结构用钢的制造方法，其特征在于，作为N的固溶化处理，将钢材加热至1150℃以上后，在900～500℃的温度范围以0.8～4℃/秒的冷却速度进行冷却。