JP2003293081A - 被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼 - Google Patents
被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＰｂ快削鋼に代わる環境問題に配慮し
た硫化物系快削鋼において、機械的強度の異方性が軽減
されており、さらに転動疲労特性に優れた硫化物系快削
鋼を提供する。 【解決手段】 鋼中に、ＭｎＳを主成分としＭｎ、Ｓを
原子％比でＭｎ／Ｓ＝０．６〜１．４の１：１前後から
なり、均一に分散された微細な硫化物系介在物が単位面
積当たり５０００個／ｍｍ2以上存在する、質量％で、
Ｓ：０．０５〜０．４０％を含有することを特徴とする
被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼。
た硫化物系快削鋼において、機械的強度の異方性が軽減
されており、さらに転動疲労特性に優れた硫化物系快削
鋼を提供する。 【解決手段】 鋼中に、ＭｎＳを主成分としＭｎ、Ｓを
原子％比でＭｎ／Ｓ＝０．６〜１．４の１：１前後から
なり、均一に分散された微細な硫化物系介在物が単位面
積当たり５０００個／ｍｍ2以上存在する、質量％で、
Ｓ：０．０５〜０．４０％を含有することを特徴とする
被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用部品など
に使用する機械構造用鋼、特に被削性に優れた機械構造
用快削鋼に関する。
に使用する機械構造用鋼、特に被削性に優れた機械構造
用快削鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、クランクやシャフトなどの自動車
用部品に用いられる機械構造用鋼は、主に旋削加工やド
リル加工を施して最終形状に加工されるため、切削ライ
ンの自動化への対応、切削工具の寿命の延長による部品
製造コストの低減などの観点から優れた被削性を必要と
する。また、実部品での使用にあたって優れた転動疲労
特性を必要とする。
用部品に用いられる機械構造用鋼は、主に旋削加工やド
リル加工を施して最終形状に加工されるため、切削ライ
ンの自動化への対応、切削工具の寿命の延長による部品
製造コストの低減などの観点から優れた被削性を必要と
する。また、実部品での使用にあたって優れた転動疲労
特性を必要とする。
【０００３】そこで、従来、このような機械構造用鋼に
はＰｂを含有した鉛快削鋼が多用されてきたが、環境負
荷物質低減のためＰｂの使用が制限される方向にある。
また、Ｐｂは転動疲労特性に悪影響を及ぼす問題があ
る。そこで、Ｐｂと同様の低融点物質であり、切削時の
剪断域において切粉の生成を容易にするＢｉを含有させ
た鋼があり、機械的強度が良好であるという利点を有す
るが、原料調達に問題があり、製造コストの上昇を招く
問題がある。一方、原料調達や製造の面から、Ｐｂ快削
鋼の代替鋼として硫化物系快削鋼が有望である。硫化物
系快削鋼は比較的広範な切削加工に対して良好な被削性
を示し、Ｓ量を調整することでＰｂ快削鋼並の被削性を
達成することが可能である。しかし、硫化物は熱間圧延
または熱間鍛造時に鋼材の圧鍛方向に伸長するため、圧
延方向から直角方向に近づくにつれて衝撃強度の機械的
強度が低下するという異方性を示し、機械的強度が低下
する問題がある。
はＰｂを含有した鉛快削鋼が多用されてきたが、環境負
荷物質低減のためＰｂの使用が制限される方向にある。
また、Ｐｂは転動疲労特性に悪影響を及ぼす問題があ
る。そこで、Ｐｂと同様の低融点物質であり、切削時の
剪断域において切粉の生成を容易にするＢｉを含有させ
た鋼があり、機械的強度が良好であるという利点を有す
るが、原料調達に問題があり、製造コストの上昇を招く
問題がある。一方、原料調達や製造の面から、Ｐｂ快削
鋼の代替鋼として硫化物系快削鋼が有望である。硫化物
系快削鋼は比較的広範な切削加工に対して良好な被削性
を示し、Ｓ量を調整することでＰｂ快削鋼並の被削性を
達成することが可能である。しかし、硫化物は熱間圧延
または熱間鍛造時に鋼材の圧鍛方向に伸長するため、圧
延方向から直角方向に近づくにつれて衝撃強度の機械的
強度が低下するという異方性を示し、機械的強度が低下
する問題がある。
【０００４】そこで特開２０００−８７１７９公報に開
示されているように、発明者らはＣａ、Ｍｇなどの添加
により硫化物系介在物の形状を制御し、異方性を軽減し
た鋼を開発しているが、依然として、Ｍｎ、Ｓを主成分
とする大型の晶出硫化物が主体であるため、衝撃特性や
転動疲労特性向上の観点から、なお、改善の余地があ
る。
示されているように、発明者らはＣａ、Ｍｇなどの添加
により硫化物系介在物の形状を制御し、異方性を軽減し
た鋼を開発しているが、依然として、Ｍｎ、Ｓを主成分
とする大型の晶出硫化物が主体であるため、衝撃特性や
転動疲労特性向上の観点から、なお、改善の余地があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記の従来のＰｂ快削鋼に代わる環境問題
に配慮した硫化物系快削鋼において、被削性が従来の機
械構造用快削鋼と同等以上であり、機械的強度の異方性
が既開発の硫化物系快削鋼以上に軽減されており、さら
に転動疲労特性がＰｂ快削鋼以上優れた硫化物系快削鋼
を提供することである。
する課題は、上記の従来のＰｂ快削鋼に代わる環境問題
に配慮した硫化物系快削鋼において、被削性が従来の機
械構造用快削鋼と同等以上であり、機械的強度の異方性
が既開発の硫化物系快削鋼以上に軽減されており、さら
に転動疲労特性がＰｂ快削鋼以上優れた硫化物系快削鋼
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼中に、Ｍ
ｎＳを主成分とする微細な硫化物系介在物が単位面積当
たり５０００個／ｍｍ 2以上存在することを特徴とする
被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼であ
る。
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、鋼中に、Ｍ
ｎＳを主成分とする微細な硫化物系介在物が単位面積当
たり５０００個／ｍｍ 2以上存在することを特徴とする
被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼であ
る。
【０００７】請求項２の発明では、Ｍｎ、Ｓを原子％比
でＭｎ／Ｓ＝０．６〜１．４の１：１前後の割合で、含
有し、このとき質量％で、Ｓ：０．０５〜０．４０％を
含有することを特徴とする請求項１の手段の被削性およ
び転動疲労特性に優れた機械構造用鋼である。
でＭｎ／Ｓ＝０．６〜１．４の１：１前後の割合で、含
有し、このとき質量％で、Ｓ：０．０５〜０．４０％を
含有することを特徴とする請求項１の手段の被削性およ
び転動疲労特性に優れた機械構造用鋼である。
【０００８】請求項３の発明では、質量％で、Ｃ：０．
２１〜０．７０％、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍ
ｎ：０．０５〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：
０．０５〜０．４０％、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：
０．００３〜０．０３０％、Ｎ：０．０２００％以下、
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする請求項１または２の手段の被削性および転動
疲労特性に優れた機械構造用鋼である。
２１〜０．７０％、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍ
ｎ：０．０５〜１．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：
０．０５〜０．４０％、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：
０．００３〜０．０３０％、Ｎ：０．０２００％以下、
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする請求項１または２の手段の被削性および転動
疲労特性に優れた機械構造用鋼である。
【０００９】請求項４の発明では、請求項３の手段の発
明において、鋼成分は、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．
１〜３．５％、Ｃｒ：０．１〜３．５％、Ｍｏ：０．０
５〜１．０％のうちの１種または２種以上を含有するこ
とを特徴とする被削性および転動疲労特性に優れた機械
構造用鋼である。
明において、鋼成分は、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．
１〜３．５％、Ｃｒ：０．１〜３．５％、Ｍｏ：０．０
５〜１．０％のうちの１種または２種以上を含有するこ
とを特徴とする被削性および転動疲労特性に優れた機械
構造用鋼である。
【００１０】請求項５の発明では、請求項３または４の
手段の発明においては、鋼成分は、さらに、質量％で、
Ｖ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１
５％、Ｎｂ：０．００１〜０．３％、Ｂ：０．０００３
〜０．０１５％のうちの１種または２種以上を含有する
ことを特徴とする被削性および転動疲労特性に優れた機
械構造用鋼である。
手段の発明においては、鋼成分は、さらに、質量％で、
Ｖ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１
５％、Ｎｂ：０．００１〜０．３％、Ｂ：０．０００３
〜０．０１５％のうちの１種または２種以上を含有する
ことを特徴とする被削性および転動疲労特性に優れた機
械構造用鋼である。
【００１１】請求項６の発明では、請求項３〜５のいず
れか１項の手段の発明において、鋼成分は、さらに、質
量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．０２０００％、Ｍ
ｇ：０．０００５〜０．０２０００％、Ｓｅ：０．００
０２〜０．０１５０％、Ｔｅ：０．０００２〜０．０１
５０％、Ｚｒ：０．０００２〜０．０１５０％、Ｐｂ：
０．００５〜０．３０％、Ｂｉ：０．００５〜０．３０
％のうちの１種または２種以上を含有することを特徴と
する被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼で
ある。
れか１項の手段の発明において、鋼成分は、さらに、質
量％で、Ｃａ：０．０００５〜０．０２０００％、Ｍ
ｇ：０．０００５〜０．０２０００％、Ｓｅ：０．００
０２〜０．０１５０％、Ｔｅ：０．０００２〜０．０１
５０％、Ｚｒ：０．０００２〜０．０１５０％、Ｐｂ：
０．００５〜０．３０％、Ｂｉ：０．００５〜０．３０
％のうちの１種または２種以上を含有することを特徴と
する被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼で
ある。
【００１２】本発明における鋼成分の限定理由について
説明する。なお、％は質量％である。 Ｃ：０．２１〜０．７０％ Ｃは、機械構造用鋼としての強度を確保するための必須
の元素であり、０．２１％以上添加する。しかし、多過
ぎると硬さの増加から被削性の劣化を招くので、上限を
０．７０％とする。
説明する。なお、％は質量％である。 Ｃ：０．２１〜０．７０％ Ｃは、機械構造用鋼としての強度を確保するための必須
の元素であり、０．２１％以上添加する。しかし、多過
ぎると硬さの増加から被削性の劣化を招くので、上限を
０．７０％とする。
【００１３】Ｓｉ：０．０５〜１．００％
Ｓｉは、製鋼時の脱酸剤として不可欠であるため、下限
を０．０５％とする。しかし、過剰に添加すると延性を
低下させるほか、鋼中に高硬度の介在物であるＳｉＯ2
生成させて被削性も劣化させるため、上限を１．００％
とする。
を０．０５％とする。しかし、過剰に添加すると延性を
低下させるほか、鋼中に高硬度の介在物であるＳｉＯ2
生成させて被削性も劣化させるため、上限を１．００％
とする。
【００１４】Ｍｎ：０．０５〜１．０％
Ｍｎは、一般に鋼の強度、靱性、熱間延性、焼入性を確
保する上で重要な元素であり、かつ、本発明における硫
化物系介在物の生成に不可欠な元素である。熱間加工に
おける粒界脆化をもたらすＦｅＳの生成を抑制するた
め、下限を０．０５％とする。しかし、多過ぎると硬さ
の増加から被削性の劣化を招くので、上限を１．００％
とする。なお、Ｍｎ量はＳ量に準じて増減させるもので
ある。
保する上で重要な元素であり、かつ、本発明における硫
化物系介在物の生成に不可欠な元素である。熱間加工に
おける粒界脆化をもたらすＦｅＳの生成を抑制するた
め、下限を０．０５％とする。しかし、多過ぎると硬さ
の増加から被削性の劣化を招くので、上限を１．００％
とする。なお、Ｍｎ量はＳ量に準じて増減させるもので
ある。
【００１５】Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、不純物元素であり、通常の電気炉レベルで含有さ
れる量の０．０３０％以下とする。
れる量の０．０３０％以下とする。
【００１６】Ｓ：０．０５〜０．４０％
Ｓは、被削性を改善させる硫化物系介在物の生成元素で
あり、被削性確保のためには０．０５％未満ではその効
果は十分でなく、０．４０％を超えると熱間加工性を損
ない、さらに衝撃異方性を劣化する。そこで０．０５〜
０．４０％とし、好ましくは０．１０〜０．３０％とす
る。
あり、被削性確保のためには０．０５％未満ではその効
果は十分でなく、０．４０％を超えると熱間加工性を損
ない、さらに衝撃異方性を劣化する。そこで０．０５〜
０．４０％とし、好ましくは０．１０〜０．３０％とす
る。
【００１７】Ｃｕ：０．３０％以下
Ｃｕは、不純物元素であり、通常の電気炉レベルで含有
される量の０．３０％以下とする。
される量の０．３０％以下とする。
【００１８】Ａｌ：０．００３〜０．０３０％
Ａｌは、脱酸剤として必要な元素であり、０．００３％
未満では十分でなく、通常の電気炉レベルで含有される
量の０．０３０％以下とする。
未満では十分でなく、通常の電気炉レベルで含有される
量の０．０３０％以下とする。
【００１９】Ｎ：０．０２０％以下
Ｎは、不純物元素であり、通常の電気炉レベルで含有さ
れる量の０．０２％以下とする。ただし、Ｖを含有する
鋼では、Ｖ窒化物を形成してフェライト析出サイトとな
り被削性を向上するが多すぎても効果は飽和する。そこ
で好ましくは０．００５０〜０．０２０％とする。
れる量の０．０２％以下とする。ただし、Ｖを含有する
鋼では、Ｖ窒化物を形成してフェライト析出サイトとな
り被削性を向上するが多すぎても効果は飽和する。そこ
で好ましくは０．００５０〜０．０２０％とする。
【００２０】Ｎｉ：０．１〜３．５％、Ｃｒ：０．１〜
３．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％のうちの１種また
は２種以上 Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは、鋼の焼入性および靱性を向上させ
る元素で、これらの性質をさらに向上させる必要のある
場合に添加する。その効果を得るためには、Ｎｉは０．
１％以上、Ｃｒは０．１％以上、Ｍｏは０．０５％以上
必要であり、多量に添加した場合には、被削性を阻害す
ることから、Ｎｉは３．５％以下、Ｃｒは３．５％以
下、Ｍｏは１．０％以下とする必要があり、これらは選
択的に１種または２種以上含有させることができる。
３．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％のうちの１種また
は２種以上 Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは、鋼の焼入性および靱性を向上させ
る元素で、これらの性質をさらに向上させる必要のある
場合に添加する。その効果を得るためには、Ｎｉは０．
１％以上、Ｃｒは０．１％以上、Ｍｏは０．０５％以上
必要であり、多量に添加した場合には、被削性を阻害す
ることから、Ｎｉは３．５％以下、Ｃｒは３．５％以
下、Ｍｏは１．０％以下とする必要があり、これらは選
択的に１種または２種以上含有させることができる。
【００２１】Ｖ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．０
０１〜０．１５％、Ｎｂ：０．００１〜０．３％、Ｂ：
０．０００３〜０．０１５％のうちの１種または２種以
上 Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＢのうちＶ、Ｔｉ、Ｎｂは鋼中に微細
な炭窒化物を生成し、これらの析出物により熱間加工時
のオーステナイト粒径を微細化し、靱性を向上させる効
果がある。各元素の下限はそれらの効果を得るために必
要な量で、各元素の上限は、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂは多過ぎる
とコスト上昇を招き、被削性も低下させる。Ｂは焼入性
の確保のため、０．０００３％以上添加されても良く、
多量に添加しても効果が飽和するため、上限を０．０１
５％以下とする。これらの元素は選択的に１種または２
種以上を添加することができる。
０１〜０．１５％、Ｎｂ：０．００１〜０．３％、Ｂ：
０．０００３〜０．０１５％のうちの１種または２種以
上 Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＢのうちＶ、Ｔｉ、Ｎｂは鋼中に微細
な炭窒化物を生成し、これらの析出物により熱間加工時
のオーステナイト粒径を微細化し、靱性を向上させる効
果がある。各元素の下限はそれらの効果を得るために必
要な量で、各元素の上限は、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂは多過ぎる
とコスト上昇を招き、被削性も低下させる。Ｂは焼入性
の確保のため、０．０００３％以上添加されても良く、
多量に添加しても効果が飽和するため、上限を０．０１
５％以下とする。これらの元素は選択的に１種または２
種以上を添加することができる。
【００２２】Ｃａ：０．０００５〜０．０２０００％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０２０００％、Ｓｅ：０．０
００２〜０．０１５０％、Ｔｅ：０．０００２〜０．０
１５０％、Ｚｒ：０．０００２〜０．０１５０％、Ｐ
ｂ：０．００５〜０．３０％、Ｂｉ：０．００５〜０．
３０％のうちの１種または２種以上 Ｃａ、Ｍｇは、介在物形態制御効果による被削性向上、
衝撃異方性の改善のためには少なくとも０．０００５％
を含有する必要があり、０．０２０００％以上添加して
もそれらの効果は飽和する。Ｓｅ、Ｔｅ、Ｚｒは、被削
性確保のために０．０００２％を必要とするが、０．０
１５０％より多いと熱間加工性を低下する。さらに、Ｐ
ｂ、Ｂｉは、被削性確保のために０．００５％必要であ
るが０．３０％より多いと熱間加工性を低下する。さら
に、Ｂｉは機械的性質の異方性をほとんど劣化させるこ
となく、切粉処理性及び穿孔性を改善するのに有効であ
るため、そのような特性が特に必要な場合に添加する。
これらの元素は被削性の面からそのうちの１種または２
種以上を添加することができる。
Ｍｇ：０．０００５〜０．０２０００％、Ｓｅ：０．０
００２〜０．０１５０％、Ｔｅ：０．０００２〜０．０
１５０％、Ｚｒ：０．０００２〜０．０１５０％、Ｐ
ｂ：０．００５〜０．３０％、Ｂｉ：０．００５〜０．
３０％のうちの１種または２種以上 Ｃａ、Ｍｇは、介在物形態制御効果による被削性向上、
衝撃異方性の改善のためには少なくとも０．０００５％
を含有する必要があり、０．０２０００％以上添加して
もそれらの効果は飽和する。Ｓｅ、Ｔｅ、Ｚｒは、被削
性確保のために０．０００２％を必要とするが、０．０
１５０％より多いと熱間加工性を低下する。さらに、Ｐ
ｂ、Ｂｉは、被削性確保のために０．００５％必要であ
るが０．３０％より多いと熱間加工性を低下する。さら
に、Ｂｉは機械的性質の異方性をほとんど劣化させるこ
となく、切粉処理性及び穿孔性を改善するのに有効であ
るため、そのような特性が特に必要な場合に添加する。
これらの元素は被削性の面からそのうちの１種または２
種以上を添加することができる。
【００２３】Ｍｎ／Ｓ：０．６〜１．４原子％比とする
理由 Ｍｎ／Ｓ原子％比は、その値が小さ過ぎるとＦｅＳ生成
による熱間脆性が大きくなり、その値が大き過ぎると晶
出による大型ＭｎＳが増加し、機械的性質の異方性が生
じる。そこで、Ｍｎ／Ｓは原子％比で０．６〜１．４と
し、好ましくは０．８〜１．２とする。ＳおよびＭｎ／
Ｓ原子％比を以上のように規定することにより、析出あ
るいは晶出によって生成する１μｍ程度のＭｎＳを主体
とする微細硫化物が多数分散するため、同じＳ量でも被
削性により優れたものとなる。この効果により鍛伸・圧
延方向に伸長した大型ＭｎＳを低減することで機械的強
度の異方性を軽減し、さらには、転動面の剥離起点の一
因となる介在物の小型化による転動疲労特性の向上に寄
与するものである。
理由 Ｍｎ／Ｓ原子％比は、その値が小さ過ぎるとＦｅＳ生成
による熱間脆性が大きくなり、その値が大き過ぎると晶
出による大型ＭｎＳが増加し、機械的性質の異方性が生
じる。そこで、Ｍｎ／Ｓは原子％比で０．６〜１．４と
し、好ましくは０．８〜１．２とする。ＳおよびＭｎ／
Ｓ原子％比を以上のように規定することにより、析出あ
るいは晶出によって生成する１μｍ程度のＭｎＳを主体
とする微細硫化物が多数分散するため、同じＳ量でも被
削性により優れたものとなる。この効果により鍛伸・圧
延方向に伸長した大型ＭｎＳを低減することで機械的強
度の異方性を軽減し、さらには、転動面の剥離起点の一
因となる介在物の小型化による転動疲労特性の向上に寄
与するものである。
【００２４】なお、本発明における微細硫化物とは、Ｍ
ｎＳを主成分とした晶出あるいは析出によって生成する
介在物で、円相当直径で０．１〜３μｍのものを指して
おり、これらの介在物中にはＭｎとＳ以外に、Ｃｒ、
Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｏ等のマトリックス中の元素やＣａ、
Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ等の硫化物あるいは炭硫化物形成元素
を含む場合もある。また、これらの微細硫化物以外に、
通常の大型硫化物や酸化物、炭窒化物等が存在していて
も良い。
ｎＳを主成分とした晶出あるいは析出によって生成する
介在物で、円相当直径で０．１〜３μｍのものを指して
おり、これらの介在物中にはＭｎとＳ以外に、Ｃｒ、
Ｖ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｏ等のマトリックス中の元素やＣａ、
Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ等の硫化物あるいは炭硫化物形成元素
を含む場合もある。また、これらの微細硫化物以外に、
通常の大型硫化物や酸化物、炭窒化物等が存在していて
も良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を表を使用し
て説明する。表１に示す鋼成分の本発明に係る発明鋼の
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８および本発明の比較のための比較鋼
のＮｏ．９〜Ｎｏ．１６を、それぞれ１００ｋｇを真空
誘導炉により、溶解し、インゴットに鋳造し、１２００
℃に加熱し、圧鍛によりカク４５ｍｍ、カク４５ｍ
ｍ×６５ｍｍ、φ６５ｍｍの３種類の鋼片に作製し
た。次いでこれらはいずれも８７０℃で３．６ｋｓ保持
後に水冷して焼入れし、次いで、６００℃に３．６ｋｓ
保持後に水冷して焼戻した。なお、表１において、比較
鋼の網かけ部分の数値は、本発明の範囲から逸脱するも
のを示している。
て説明する。表１に示す鋼成分の本発明に係る発明鋼の
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８および本発明の比較のための比較鋼
のＮｏ．９〜Ｎｏ．１６を、それぞれ１００ｋｇを真空
誘導炉により、溶解し、インゴットに鋳造し、１２００
℃に加熱し、圧鍛によりカク４５ｍｍ、カク４５ｍ
ｍ×６５ｍｍ、φ６５ｍｍの３種類の鋼片に作製し
た。次いでこれらはいずれも８７０℃で３．６ｋｓ保持
後に水冷して焼入れし、次いで、６００℃に３．６ｋｓ
保持後に水冷して焼戻した。なお、表１において、比較
鋼の網かけ部分の数値は、本発明の範囲から逸脱するも
のを示している。
【００２６】
【表１】
【００２７】次いで、のカク４５ｍｍ鋼片は、表２に
示す条件でドリル寿命試験を実施した。
示す条件でドリル寿命試験を実施した。
【００２８】
【表２】
【００２９】さらに、のφ６５ｍｍ鋼片は、表３に示
す条件で旋削超硬工具摩耗試験を実施した。
す条件で旋削超硬工具摩耗試験を実施した。
【００３０】
【表３】
【００３１】さらに、のカク４５ｍｍ×６５ｍｍ鋼片
は、圧鍛方向（以下、「Ｌ方向」という。）と圧鍛方向
に直角の方向（以下、「Ｔ方向」という。）から２ｍｍ
Ｕノッチのシャルピー衝撃試験片を作製し、シャルピー
衝撃試験（常温）を実施した。
は、圧鍛方向（以下、「Ｌ方向」という。）と圧鍛方向
に直角の方向（以下、「Ｔ方向」という。）から２ｍｍ
Ｕノッチのシャルピー衝撃試験片を作製し、シャルピー
衝撃試験（常温）を実施した。
【００３２】さらに、のφ６５ｍｍ鋼片からスラスト
寿命試験片を作製し、表４に示す条件のスラスト寿命試
験を実施した。
寿命試験片を作製し、表４に示す条件のスラスト寿命試
験を実施した。
【００３３】
【表４】
【００３４】以上のＮｏ．１〜Ｎｏ．１６の発明鋼およ
び比較鋼の鋼種の硫化物個数と、被削性を示すドリル寿
命試験、および旋削超硬工具摩耗試験、並びに機械的性
質の異方性を示す指標であるＴ、Ｌ方向の衝撃値比、ま
た転動疲労特性の指標となるスラスト寿命試験結果を表
５に示す。なお、表５における比較鋼の鋼種の硫化物個
数の網かけ部分は本発明の請求項の範囲から外れるもの
を示す。
び比較鋼の鋼種の硫化物個数と、被削性を示すドリル寿
命試験、および旋削超硬工具摩耗試験、並びに機械的性
質の異方性を示す指標であるＴ、Ｌ方向の衝撃値比、ま
た転動疲労特性の指標となるスラスト寿命試験結果を表
５に示す。なお、表５における比較鋼の鋼種の硫化物個
数の網かけ部分は本発明の請求項の範囲から外れるもの
を示す。
【００３５】
【表５】
【００３６】表５から本発明に係るＮｏ．１〜Ｎｏ．８
の発明鋼では、いずれも硫化物個数が５０００個／ｍｍ
2以上であり、その結果被削性に優れており、かつ、強
度、転動疲労寿命共に優れている。これに対し、比較例
のＮｏ．９〜Ｎｏ．１６の比較鋼はいずれも硫化物個数
が５０００個／ｍｍ2未満の高々４５１０個／ｍｍ2で、
被削性において劣り、強度、衝撃値異方性、転動疲労寿
命共に劣っていることがわかる。
の発明鋼では、いずれも硫化物個数が５０００個／ｍｍ
2以上であり、その結果被削性に優れており、かつ、強
度、転動疲労寿命共に優れている。これに対し、比較例
のＮｏ．９〜Ｎｏ．１６の比較鋼はいずれも硫化物個数
が５０００個／ｍｍ2未満の高々４５１０個／ｍｍ2で、
被削性において劣り、強度、衝撃値異方性、転動疲労寿
命共に劣っていることがわかる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、Ｍｎ／
ｓ比を０．６〜１．４の１：１前後とし、ＭｎＳを主成
分とする微細な硫化物系介在物が単位面積当たり５００
０個／ｍｍ2以上存在するものとし、特に、質量％で、
Ｓ：０．０５〜０．４０％を含有する本発明に係る機械
構造用鋼は、転動疲労特性に優れた機械的強度異方性の
少ない被削性に優れた機械構造用鋼であり、従来にない
優れた効果を奏するものである。
ｓ比を０．６〜１．４の１：１前後とし、ＭｎＳを主成
分とする微細な硫化物系介在物が単位面積当たり５００
０個／ｍｍ2以上存在するものとし、特に、質量％で、
Ｓ：０．０５〜０．４０％を含有する本発明に係る機械
構造用鋼は、転動疲労特性に優れた機械的強度異方性の
少ない被削性に優れた機械構造用鋼であり、従来にない
優れた効果を奏するものである。
フロントページの続き
(72)発明者 木村 大助
兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地
山陽特殊製鋼株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 鋼中に、ＭｎＳを主成分とする微細な硫
化物系介在物が単位面積当たり５０００個／ｍｍ2以上
存在することを特徴とする被削性および転動疲労特性に
優れた機械構造用鋼。 - 【請求項２】 Ｍｎ、Ｓを原子％比でＭｎ／Ｓ＝０．６
〜１．４の１：１前後を含有し、かつ、質量％でＳ：
０．０５〜０．４０％を含有することを特徴とする請求
項１に記載の被削性および転動疲労特性に優れた機械構
造用鋼。 - 【請求項３】 質量％で、Ｃ：０．２１〜０．７０％、
Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．０５〜１．０
％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０５〜０．４０
％、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：０．００３〜０．０
３０％、Ｎ：０．０２００％以下、を含有し、残部Ｆｅ
および不可避不純物からなることを特徴とする請求項１
または２に記載の被削性および転動疲労特性に優れた機
械構造用鋼。 - 【請求項４】 請求項３に記載の発明において、鋼成分
は、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．１〜３．５％、Ｃ
ｒ：０．１〜３．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％のう
ちの１種または２種以上を含有することを特徴とする被
削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の発明におい
て、鋼成分は、さらに、質量％で、Ｖ：０．０１〜０．
３０％、Ｔｉ：０．００１〜０．１５％、Ｎｂ：０．０
０１〜０．３％、Ｂ：０．０００３〜０．０１５％のう
ちの１種または２種以上を含有することを特徴とする被
削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼。 - 【請求項６】 請求項３〜５のいずれか１項に記載の発
明において、鋼成分は、さらに、質量％で、Ｃａ：０．
０００５〜０．０２０００％、Ｍｇ：０．０００５〜
０．０２０００％、Ｓｅ：０．０００２〜０．０１５０
％、Ｔｅ：０．０００２〜０．０１５０％、Ｚｒ：０．
０００２〜０．０１５０％、Ｐｂ：０．００５〜０．３
０％、Ｂｉ：０．００５〜０．３０％のうちの１種また
は２種以上を含有することを特徴とする被削性および転
動疲労特性に優れた機械構造用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002104737A JP2003293081A (ja) | 2002-04-08 | 2002-04-08 | 被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002104737A JP2003293081A (ja) | 2002-04-08 | 2002-04-08 | 被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003293081A true JP2003293081A (ja) | 2003-10-15 |
Family
ID=29242994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002104737A Pending JP2003293081A (ja) | 2002-04-08 | 2002-04-08 | 被削性および転動疲労特性に優れた機械構造用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003293081A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017069064A1 (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 新日鐵住金株式会社 | 機械構造用鋼及び高周波焼入鋼部品 |
| KR20180053696A (ko) | 2015-10-19 | 2018-05-23 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 열간 단조용 강 및 열간 단조품 |
| US11111568B2 (en) | 2016-09-30 | 2021-09-07 | Nippon Steel Corporation | Steel for cold forging and manufacturing method thereof |
-
2002
- 2002-04-08 JP JP2002104737A patent/JP2003293081A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017069064A1 (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 新日鐵住金株式会社 | 機械構造用鋼及び高周波焼入鋼部品 |
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| CN108138287A (zh) * | 2015-10-19 | 2018-06-08 | 新日铁住金株式会社 | 机械结构用钢及高频淬火钢部件 |
| JPWO2017068935A1 (ja) * | 2015-10-19 | 2018-08-09 | 新日鐵住金株式会社 | 熱間鍛造用鋼及び熱間鍛造品 |
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| EP3366800A4 (en) * | 2015-10-19 | 2019-04-10 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | STEEL FOR MECHANICAL STRUCTURES AND INDUCTION-HARDENED STEEL PARTS |
| KR102073053B1 (ko) * | 2015-10-19 | 2020-02-04 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 기계 구조용 강 및 고주파 ?칭 강 부품 |
| KR102074715B1 (ko) | 2015-10-19 | 2020-02-10 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 열간 단조용 강 및 열간 단조품 |
| US10844466B2 (en) | 2015-10-19 | 2020-11-24 | Nippon Steel Corporation | Hot forging steel and hot forged product |
| US11111568B2 (en) | 2016-09-30 | 2021-09-07 | Nippon Steel Corporation | Steel for cold forging and manufacturing method thereof |
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