JP2009007644A - クロムモリブデン鋼の代替鋼の成分設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｍｏの使用量を低減でき、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししても内部硬さの差や引張強度の差が殆どなく、またクロムモリブデン鋼と比べて耐食性を改善し、しかも耐遅れ破壊性にも優れた代替鋼の成分を設計する方法を提供する。また、伸線材をボルト形状に成形するときの冷間加工性を改善できる代替鋼の成分設計方法を提供する。
【解決手段】クロムモリブデン鋼のＭｏを０．０５％（質量％の意味。以下同じ）以下に低減する一方、鋼中のＣｒを本文で規定する式（１）を満足するように増量し、且つＳｉを前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満とし、Ｍｎを０．２０％以上、前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満とし、更にＴｉ：０．０１〜０．１５％とＢ：０．０００５〜０．００３％を含有し、更にＣｕ：０．２５％以下（０％を含まない）及び／又はＮｉ：０．２５％以下（０％を含まない）を含有するように設計する。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車用や各種産業機械用のボルトの素材として使用されるクロムモリブデン鋼に関するものであり、より詳細には、クロムモリブデン鋼の代替鋼を設計する方法に関するものである。

引張強さが約１０００Ｎ／ｍｍ²を超える高強度ボルトは、一定期間後に突然脆性破壊するいわゆる遅れ破壊が生じ易い。そこで高強度ボルト用の鋼としては、耐食性を有しており、しかも耐遅れ破壊性を改善するために、比較的高温で焼戻しできるクロムモリブデン鋼が使用されている。

クロムモリブデン鋼としては、ＪＩＳの場合は、Ｇ４０５３（２００３年）に化学成分が規定されており、この規定によると、Ｍｏを少なくとも０．１５％含有している。しかし近年、Ｍｏ元素の価格高騰により、クロムモリブデン鋼の鋼材費が高くなってきた。そのためボルト１本当たりに占める鋼材費の割合が高くなってきている。

そこでボルトのコストを削減するために、Ｍｏの使用量を低減した代替鋼が求められる。ところが本発明者らが代替鋼について検討したところ、Ｍｏの使用量を単純に低減すると、焼入性や耐食性が劣化する他、耐遅れ破壊性も著しく低下することが判明した。

ところで上記ボルトは、例えば、溶製したボルト用鋼を圧延し、軟化焼鈍した後、伸線し、ボルト形状に成形した後、焼入れ焼戻しして製造される。ところがＭｏの使用量を単純に低減した代替鋼を、Ｍｏ低減前のクロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻しすると、鋼材の品質が大きく変化（例えば、内部硬さの低下や引張強度の低下）することが分かった。そのためクロムモリブデン鋼と同程度の品質を確保するには、焼戻し条件を変えなければならない。

また、伸線材をボルト形状に成形する際には、冷間加工性が良好であることも要求される。

本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｍｏの使用量を低減でき、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししても内部硬さの差や引張強度の差が殆どなく、またクロムモリブデン鋼と比べて耐食性を改善し、しかも耐遅れ破壊性にも優れた代替鋼の成分を設計する方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、伸線材をボルト形状に成形するときの冷間加工性を改善できる代替鋼の成分設計方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできた本発明に係るクロムモリブデン鋼の代替鋼の成分設計方法とは、クロムモリブデン鋼のＭｏを０．０５％（質量％の意味。以下同じ）以下に低減する一方、鋼中のＣｒを下記式（１）を満足するように増量し、且つＳｉを前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満に低減し、Ｍｎを０．２０％以上、前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満とし、更に、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％およびＢ：０．０００５〜０．００３％とし、更に、Ｃｕ：０．２５％以下（０％を含まない）および／またはＮｉ：０．２５％以下（０％を含まない）とする点に要旨を有する。
Ａ_Cr＋１．８×Ａ_Mo≦Ｂ_Cr≦Ａ_Cr＋４．２×Ａ_Mo …（１）
式中、Ａ_Crはクロムモリブデン鋼中のＣｒ量（％）を示し、Ａ_Moはクロムモリブデン鋼中のＭｏ量（％）を示し、Ｂ_Crは代替鋼中のＣｒ量（％）を示す。

上記方法で設計された代替鋼は、前記クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししたときに、内部硬さの差が±１０Ｈｖ以内であり、引張強度の差が±３０ＭＰａ以内となる。上記クロムモリブデン鋼は、強度を高めるために、ＪＩＳで規定されるＳＣＭ４３０、ＳＣＭ４３２、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４０、またはＳＣＭ４４５のいずれかであることが好ましい。

前記代替鋼に含まれるＮ量を０．０１％以下（０％を含まない）とすることにより、耐遅れ破壊性を一層向上させることができる。前記代替鋼は、更に他の成分として、（ａ）Ａｌ：０．１５％以下（０％を含まない）、（ｂ）Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まない）および／またはＣａ：０．００５％以下（０％を含まない）、等を含有することが好ましい。

本発明には、上記代替鋼の成分設計方法に基づいて成分調整する機械構造用合金鋼の製造方法も含まれる。

本発明によれば、クロムモリブデン鋼中のＣｒ量とＭｏ量に基づいて代替鋼中のＣｒ量を増量することにより代替鋼中のＭｏの使用量を低減できる。この代替鋼は、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししても内部硬さや引張強度が同程度で、しかも耐遅れ破壊性にも優れている。また、代替鋼にＣｕとＮｉを含有させることで、クロムモリブデン鋼に比べて耐食性を改善できる。また、クロムモリブデン鋼中のＳｉとＭｎを低減する一方で、ＴｉとＢを添加して成分設計した代替鋼は、冷間加工時の変形抵抗が小さくなるため、冷間加工性を改善できる。

本発明では、クロムモリブデン鋼のＭｏの使用量を０．０５％以下に低減することが重要である。価格が高騰しているＭｏの使用量を低減することで、コストを削減できるからである。

Ｍｏの使用量はできるだけ低減することが好ましく、例えば０．０３％以下とするのが好ましい。より好ましくは０．０１％以下であり、最も好ましくは０％である。

ところがクロムモリブデン鋼の化学成分に対して、Ｍｏ使用量を単に低減すると、耐遅れ破壊性が劣化する他、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししても同程度の硬さや引張強度を確保することができない。

そこで本発明では鋼中のＣｒを、下記（１）式を満足するように増量する。
Ａ_Cr＋１．８×Ａ_Mo≦Ｂ_Cr≦Ａ_Cr＋４．２×Ａ_Mo …（１）
式中、Ａ_Crはクロムモリブデン鋼中のＣｒ量（％）を示し、Ａ_Moはクロムモリブデン鋼中のＭｏ量（％）を示し、Ｂ_Crは代替鋼中のＣｒ量（％）を示す。

Ｃｒは、Ｍｏの代替元素であり、焼戻し後の硬さと引張強度を確保するために重要な元素である。特にＣｒは、焼入れ性を高めて高強度を確保する上で有用に作用する元素であり、強度を高めても冷間鍛造性（特に変形能）を大きく劣化させないという特色を有している。また、Ｃｒは耐食性の向上にも作用する。

上記（１）式は、代替鋼中のＣｒ量を、クロムモリブデン鋼中のＣｒ量とＭｏ量に基づいて成分設計することを示しており、上記（１）式を規定した理由は次の通りである。クロムモリブデン鋼（成分設計前）と代替鋼（成分設計後）について夫々試験片を作製し、これを同じ条件で焼戻しし、試験片に含まれるＣｒ量とＭｏ量が内部硬さと引張強度に及ぼす影響度合いを調べた。その結果、Ｃｒ量とＭｏ量が、内部硬さと引張強度に及ぼす影響度合いは、Ｃｒ：Ｍｏ＝１：３であった。例えば、クロムモリブデン鋼からＭｏを０．１％低減した場合、同じ条件で焼戻ししてクロムモリブデン鋼（成分設計前）と同じ内部硬さと引張強度を確保するには、Ｃｒを０．３％余分に添加しなければならないことが分かった。こうしたことから下記（１ａ）式を導き出した。

またこのときの標準偏差（σ）を求めたところ約０．４であった。従って±３σをとったところ、上記（１）式を導出するに至った。

代替鋼中のＣｒ量（Ｂ_Cr）が上記（１）式を満足するように成分設計すれば、代替鋼中のＭｏを０．０５％以下に低減しても、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻しすることにより同程度の硬度や引張強度を維持でき、しかも耐遅れ破壊性を確保することができる。具体的には、前記クロムモリブデン鋼と前記代替鋼とを同じ条件で焼戻ししても、内部硬さの差が±１０Ｈｖ以内となり、引張強度の差が±３０ＭＰａ以内となる。

但し、上記Ｂ_Crが、上記（１）式の左辺の値［Ａ_Cr＋１．８×Ａ_Mo］を下回ると、焼入れ性が悪くなるため、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししても硬度や引張強度が低下する。従ってＢ_Crは、「Ａ_Cr＋２．２×Ａ_Mo」以上とすることが好ましく、より好ましくは「Ａ_Cr＋２．６×Ａ_Mo」以上、更に好ましくは「Ａ_Cr＋２．８×Ａ_Mo」以上とする。

しかし上記Ｂ_Crが、上記（１）式の右辺の値［Ａ_Cr＋４．２×Ａ_Mo］を超えると、焼入れ性が良くなり過ぎるため、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻しすると、硬度や引張強度が高くなり過ぎる。また、耐遅れ破壊性も劣化する。更に、伸線材を冷間加工するときの変形抵抗が大きくなり、冷間加工性が悪くなる。従ってＢ_Crは、「Ａ_Cr＋３．８×Ａ_Mo」以下とすることが好ましく、より好ましくは「Ａ_Cr＋３．４×Ａ_Mo」以下、更に好ましくは「Ａ_Cr＋３．２×Ａ_Mo」以下とする。特に好ましくは、下記（１ａ）式を満足するように増量するのがよい。
Ｂ_Cr＝Ａ_Cr＋３．０×Ａ_Mo …（１ａ）

上記のようにクロムモリブデン鋼中のＭｏを低減する替わりにＣｒを増量したとしても、伸線材をボルト形状に成形するときの冷間加工性を高めることはできない。そこで冷間加工性を高めるには、使用される環境や地域、用途によって規格されるクロムモリブデン鋼の規格値における下限値よりもＳｉとＭｎを低減する一方で、ＢとＴｉを添加すればよい。

クロムモリブデン鋼のＳｉとＭｎ量は、ＪＩＳ（２００３年）の場合には、Ｇ４０５３に下記表１に示すように規定されている。

ところが本発明者らが検討したところ、Ｓｉは、球状化焼鈍した後の鋼を冷間加工するときの変形抵抗を高め、冷間加工性を悪化させることが分かった。また、Ｓｉは、焼入れ等の熱処理時に粒界酸化を助長し、耐遅れ破壊性を劣化させることも判明した。従って代替鋼の成分を設計するに当っては、Ｓｉをクロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満に低減する。即ち、上記クロムモリブデン鋼がＪＩＳ規格品であれば、Ｓｉを０．１５％未満に低減すればよい。好ましくは０．１３％以下、より好ましくは０．１％以下、更に好ましくは０．０８％以下である。なお、Ｓｉは脱酸剤として用いられるため、下限は例えば０．０１％以上（特に０．０３％以上）である。

一方、Ｍｎは、焼入れ性を向上させる元素であり、強度を高めるために含有される元素であるが、本発明者らが検討したところ、圧延後の冷却時における変態を促進させ、冷間加工性を悪化させることが分かった。また、Ｍｎは、軟化工程（球状化焼鈍）時に鋼材が軟質化するのを阻害するため、これによって冷間加工性が悪くなる。更に、Ｍｎは、粒界へ偏析して粒界強度を低下させ、耐遅れ破壊性も低下させる。従って本発明では、Ｍｎをクロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満に低減する。即ち、Ｍｎは下記表２に示す上限を満足するのがよい。Ｍｎの好ましい上限とより好ましい上限についても下記表２に示す。

但し、Ｍｎが少な過ぎると、後述するようにＴｉとＢを添加したとしても、焼入れ性を確保することができない。従ってＭｎは０．２０％以上とする。好ましくは０．２２％以上、より好ましくは０．２７％以上である。

上記のようにＭｎを低減すると焼入れ性が不足するため、クロムモリブデン鋼と代替鋼とを同じ条件で焼戻ししても強度不足となり、内部硬さや引張強度を確保できない。そこで本発明では、クロムモリブデン鋼にＴｉとＢを下記範囲で含有するように調整する。

［Ｔｉ：０．０１〜０．１５％およびＢ：０．０００５〜０．００３％］
ＴｉとＢは、耐遅れ破壊性を向上させる元素である。特にＢは、鋼の焼入れ性を向上させるのに有効に作用する。また、Ｂは、耐遅れ破壊性を向上させるのにも作用する。従ってＢは０．０００５％以上含有するように成分設計する。好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００１３％以上である。しかし０．００３％を超えると、鋼の靭性が低下する。従ってＢは０．００３％以下とする。好ましくは０．００２５％以下、より好ましくは０．００２％以下である。

Ｔｉは、Ｂと併用添加してＢの焼入れ性を向上させる元素である。即ち、Ｔｉは、鋼中のＮを固定してＴｉＮを形成し、ＢＮが生成するのを抑制してＢをフリーな状態で存在させ、焼入れ性を向上させる元素である。また、Ｔｉは、ＴｉＮやＴｉＣを析出させて結晶粒を微細化し、耐遅れ破壊性を向上させる。従ってＴｉは０．０１％以上含有するように成分設計する。好ましくは０．０３％以上、より好ましくは０．０４％以上である。しかし０．１５％を超えると、加工性が低下し、熱間圧延後の表面に疵を形成する原因となる。従ってＴｉは０．１５％以下とする。好ましくは０．１％以下であり、より好ましくは０．０８％以下である。

上述したように、クロムモリブデン鋼中のＭｏを低減する替わりにＣｒを増量すると、Ｃｒ添加による耐食性改善作用がある程度得られる。しかし、Ｃｒを増量した代替鋼であってもクロムモリブデン鋼と比べると耐食性が劣る場合があった。そこで本発明では、代替鋼の耐食性を成分設計前のクロムモリブデン鋼よりも高めるために、ＮｉとＣｕを含有させる。

Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であり、こうした効果を有効に発揮させるには、０．０５％以上含有するのがよい。より好ましくは０．０８％以上であり、更に好ましくは０．１０％以上、特に好ましくは０．１２％以上である。しかし過剰に含有すると、コスト高となり、Ｍｏ量を低減することによるコスト削減効果が損なわれる。従ってＮｉは０．２５％以下とする。好ましくは０．２％以下であり、より好ましくは０．１８％以下である。

Ｃｕは、Ｎｉと同様に耐食性を向上させる作用を有する元素である。こうした効果を有効に発揮させるには、０．０５％以上のＣｕを含有するのがよい。より好ましくは０．０８％以上であり、特に好ましくは０．１０％以上である。ＪＩＳによれば、Ｃｕは０．３０％を超えてはならないと規定されている。しかし過剰に含有すると粒界脆化を起こして耐遅れ破壊性を劣化させる原因となるほか、加工性も劣化させる。従って本発明では、Ｃｕは０．２５％以下とする。好ましくは０．２％以下であり、より好ましくは０．１７％以下である。

なお、ＮｉとＣｕを併用するときは、ＮｉとＣｕの合計を０．２５％以下とするのがよい。好ましくは０．２％以下である。

本発明は、クロムモリブデン鋼のＭｏを０．０５％以下、Ｓｉを前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満、Ｍｎを０．２０％以上、前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満に低減すると共に、鋼中のＣｒ量を前記クロムモリブデン鋼中のＣｒ量やＭｏ量に基づいて代替鋼の成分を設計するところに特色があり、代替鋼を構成する他の元素は、元のクロムモリブデン鋼と同様であり、例えばＪＩＳの場合は、Ｇ４０５３に「クロムモリブデン鋼」として規定されている範囲を満足すればよい。即ち、ＪＩＳに規定されるクロムモリブデン鋼に従えば、Ｃ、Ｐ、Ｓ量は下記表３の通りである。

代替鋼の基本成分は上記の通りであり、残部はＦｅおよび不可避不純物（例えば、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、トランプ元素等）である。特に、Ｐは０．０２５％以下（０％を含まない）、Ｓは０．０２５％以下（０％を含まない）であることが好ましい。

Ｐは、粒界偏析を起こして、耐遅れ破壊性を劣化させる元素である。従ってＰは０．０２５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０１５％以下、更に好ましくは０．０１２％以下、特に好ましくは０．０１０％以下である。

Ｓは、鋼中で硫化物（例えば、ＭｎＳなど）を形成し、応力が負荷されたときにこの硫化物が応力集中箇所となって破壊の原因となる。従ってＳは０．０２５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０１５％以下、更に好ましくは０．０１２％以下、特に好ましくは０．０１０％以下である。

なお、クロムモリブデン鋼（成分設計前）の基本成分に対して、代替鋼の基本成分が、Ｃで±０．０２％、Ｐで±０．０１％、Ｓで±０．０１５％であれば、クロムモリブデン鋼と代替鋼の成分は同じと考えてよい。

クロムモリブデン鋼としては、上記表１に挙げた鋼種の中でも、特にＳＣＭ４３０、ＳＣＭ４３２、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４０、またはＳＣＭ４４５のいずれかであることが好ましい。これらの鋼種は、Ｃを多く含むため、鋼の焼入れ性が良く、高強度（例えば、引張強度が１０００〜１４００Ｎ／ｍｍ^２）を確保できるからである。

前記代替鋼に含まれるＮ量は特に限定されず、通常クロムモリブデン鋼に含まれる量と同様であってもよいが、特に０．０１％以下（０％を含まない）であるのが好ましい。Ｎは、鋼中にＡｌＮやＴｉＮを形成して結晶粒を微細化し、耐遅れ破壊性を向上させるからである。Ｎは、より好ましくは０．００８％以下、更に好ましくは０．００６％以下である。なお、Ｎは０．００２％以上であることが好ましく、より好ましくは０．００３５％以上である。

本発明では、上記代替鋼が、更に他の元素として、（ａ）Ａｌ、（ｂ）Ｍｇおよび／またはＣａ、等を含有することも有効であり、含有させる成分の種類に応じて特性が更に改善される。これらの成分を含有する場合の好ましい範囲について以下説明する。

［（ａ）Ａｌ：０．１５％以下（０％を含まない）］
Ａｌは、鋼中のＮを捕捉してＡｌＮを形成し、結晶粒を微細化して耐遅れ破壊性を向上する元素である。しかし０．１５％を超えると、酸化物系介在物が多く生成し、この介在物が耐遅れ破壊性を却って低下させる。従ってＡｌは０．１５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１２％以下、更に好ましくは０．１１％以下である。Ａｌの下限は０．０２％であることが好ましく、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．０７％、特に好ましくは０．０９％である。

［（ｂ）Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まない）および／またはＣａ：０．００５％以下（０％を含まない）］
ＭｇとＣａは、耐食性を向上させる元素であり、酸性になった腐食ピット部を中和し、応力が集中するのを低減する作用を有する。即ち、本発明ではＣｒを増量しているが、Ｃｒを増量すると耐食性が向上する一方で、腐食ピットを形成しやすい。そこでＭｇやＣａを含有させると、腐食ピットを中和して応力が集中するのを防止できる。しかし多量に含有すると、鋼中に酸化物系介在物が生成し、この介在物が耐遅れ破壊性を低下させる。

従ってＭｇは０．００５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．００４０％以下、更に好ましくは０．００３５％以下である。Ｃａは０．００５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．００４０％以下、更に好ましくは０．００３５％以下である。一方、Ｍｇの下限は０．００１％であることが好ましく、より好ましくは０．００２０％、更に好ましくは０．００２５％である。Ｃａの下限は０．００１％であることが好ましく、より好ましくは０．００２０％、更に好ましくは０．００２５％である。

ＭｇとＣａは夫々単独で、或いは併用して使用できる。ＭｇとＣａを併用する場合には、合計を０．００８％以下とするのが好ましく、より好ましくは０．００７％以下、更に好ましくは０．００６％以下である。

本発明におけるクロムモリブデン鋼の代替鋼は、上記の通りに構成されており、この代替鋼を用いて製造されるボルトは、引張強度が１０００〜１４００Ｎ／ｍｍ^２程度となり、しかもＭｏの使用量を低減しているにもかかわらず耐遅れ破壊性に優れている。

上記代替鋼を用いてボルトを製造するに当たっては、上記成分設計方法に基づいて鋼の化学成分を調整し、得られた機械構造用合金鋼（代替鋼）を成分設計前のクロムモリブデン鋼と同じ条件で圧延した後、軟化焼鈍や伸線等を行い、次いでボルト形状に成形加工したものを焼入れ焼戻しすればよい。代替鋼の化学成分が、上述した要件を満足すれば、成形加工時の変形抵抗が小さくなるため、冷間加工性が良好になり、また成分設計前のクロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししても、内部硬さの差が±１０Ｈｖ以内で、引張強度の差が±３０ＭＰａ以内となるからである。

圧延から成形加工までの間には、一般的に、軟化焼鈍や伸線を何度か繰り返し行うが、このときの手順は特に限定されない。例えば、後記する実施例に示した条件ａのように、上記代替鋼を熱間圧延した後、球状化焼鈍→伸線加工し、次いで成形加工してもよい。また、下記条件ｂのように、上記代替鋼を熱間圧延した後、伸線加工→球状化焼鈍→伸線加工し、次いで成形加工してもよい。或いは、下記条件ｃのように、上記代替鋼を熱間圧延した後、球状化焼鈍→伸線加工→球状化焼鈍→伸線加工し、次いで成形加工してもよい。

熱間圧延や球状化焼鈍、伸線加工、成形加工などの条件については特に限定されず、成分設計前のクロムモリブデン鋼と同じ条件にすればよい。

なお、本発明の成分設計方法は、クロムモリブデン鋼に適用できるものであるから、該クロムモリブデン鋼に相当する鋼（ＳＣＭ相当鋼）として海外の例えばＩＳＯ、ＳＡＥ、ＡＩＳＩ、ＤＩＮ ＥＮ、ＮＦ ＥＮ、ＢＳ ＥＮ、ＥＮなどの規格で規定されている鋼種にも適用できる。これらの規格で規定されているＳＣＭ相当鋼の成分組成は、下記表４および表５の通りである。なお、ＤＩＮ ＥＮで規定される２２ＣｒＭｏＳ３５、ＤＩＮ ＥＮ、ＮＦ ＥＮ、ＢＳ ＥＮ、ＥＮで規定される４２ＣｒＭｏ４や４２ＣｒＭｏＳ４のＳｉは、０．１５％未満に低減すればよい。また、各元素の範囲は、ＪＩＳで規定されるクロムモリブデン鋼の範囲と若干ずれる場合があるが、本発明の効果には影響を及ぼさないことを確認している。

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

下記実験例１〜５では、ＪＩＳで規定されるクロムモリブデン鋼と、その代替鋼とを同じ条件で焼戻ししたときの内部硬さの差と引張強度の差について検討すると共に、耐遅れ破壊特性の改善効果と耐食性の改善効果について検討した。一方、下記実験例６〜１０では、ＪＩＳで規定されるクロムモリブデン鋼と、その代替鋼について冷間加工性の改善効果について検討した。

［実験例１（ＳＣＭ４３５相当鋼）］
クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、下記表６のＡ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を用いた。鋼種Ａ１は、ＪＩＳで規定されるＳＣＭ４３５相当鋼である。この鋼を、φ１１．５ｍｍまで熱間圧延した後、焼入れ焼戻し処理を行ない、供試鋼を得た。焼入れ温度は下記表７に示す温度とし、この温度で３０分間保持した後、油冷して焼入れを行なった。焼戻し温度は下記表７に示す温度とし、この温度で９０分間加熱した後、水冷して焼戻しを行なった。

また、鋼種Ａ１の化学成分を基準とし、成分設計した下記表６に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ａ２〜Ａ１６；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記と同じ条件で熱間圧延した後、焼入れ焼戻し処理を行ない、供試鋼を得た。

なお、表６には、クロムモリブデン鋼中のＣｒ量とＭｏ量から算出した「Ａ_Cr＋１．８×Ａ_Mo」と「Ａ_Cr＋４．２×Ａ_Mo」の値を示した。また、表６には、代替鋼中のＣｒ量（Ｂ_Cr）が、上記（１）式を満足する場合を○、満足しない場合を×で示した。

得られた供試鋼のＤ／４位置（Ｄは直径）の硬さを、ビッカース硬度計を用いて４箇所測定し、その平均値を内部硬さとした。結果を下記表７に示す。表７には、クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）の内部硬さとの差が±１０ＨＶ以内の場合を判定○（合格）、±１０を超える場合を判定×（不合格）として判定結果を示した。

また、得られた供試鋼から、図１に示す形状の引張試験用試験片と、図２に示す形状の遅れ破壊試験用試験片を夫々切り出し、夫々の試験片を用いて引張試験または遅れ破壊試験を行った。結果を下記表７に示す。

引張試験の結果として、表７にクロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）の引張強さとの差が±３０ＭＰａ以内の場合を判定○（合格）、±３０を超える場合を判定×（不合格）として判定結果を示した。

遅れ破壊試験は、図２に示す形状の遅れ破壊試験用試験片を、酸（１５質量％ＨＣｌ）に３０分間浸漬した後、水洗、乾燥し、この試験片に大気中で応力を負荷し、１００時間経過後における破断の有無を観察して行なった。負荷した応力は、１０００Ｎ／ｍｍ²（切欠き引張強さの約５０％に相当）、１５００Ｎ／ｍｍ²（切欠き引張強さの約７５％に相当）、１８００Ｎ／ｍｍ²（切欠き引張強さの約９０％に相当）の３段階とした。負荷応力が１５００Ｎ／ｍｍ²の場合に破断が無ければ「耐遅れ破壊性に優れている」と評価し、負荷応力が１８００Ｎ／ｍｍ²の場合に破断が無ければ「耐遅れ破壊性に特に優れている」と評価し、表７に○で示した。試験片の数は各５本とし、破断が認められた試験片が１本でも有る場合を「耐遅れ破壊性に劣り、破断有り」とし、表７に×で示した。

また、得られた供試鋼から、φ７．０×長さ４０ｍｍの耐食性試験用試験片を切り出し、該試験片を用いて耐食性試験を行った。耐食性試験として、複合サイクル試験機を用い、試験片に塩水噴霧を８時間行った後、温度３５℃、湿度６０％で１６時間保持するサイクルを２週間行う腐食促進試験を行い、腐食による試験片の質量減少量（腐食減量）を測定した。

クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）から切り出した試験片の腐食減量に対する、代替鋼（成分設計後の鋼）から切り出した試験片の腐食減量の比（成分設計後の鋼の腐食減量／成分設計後の鋼の腐食減量）を算出した。この比の値が１に近づくほど、成分設計後の鋼の耐食性は、成分設計前の鋼の耐食性と殆んど変化していないことを意味し、この比の値が小さくなるほど、成分設計後の鋼の耐食性は、成分設計前の鋼の耐食性よりも向上していることを意味する。本発明では、この比が０．９以下である場合を耐食性改善効果有り（合格、判定○）、０．９を超える場合を耐食性改善効果無し（不合格、判定×）として評価した。結果を下記表７に示す。

下記表６と表７から次のように考察できる。鋼種Ａ１は従来鋼であり、鋼種Ａ２〜Ａ１６は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＭｏを低減し、化学成分を設計変更した例である。

Ｎｏ．２とＮｏ．３は、鋼中のＣｕとＮｉが従来鋼（Ｎｏ．１）よりも少ないため、耐食性が悪くなっている。Ｎｏ．４は、鋼中のＣｒが少な過ぎるため、従来鋼（Ｎｏ．１）と同じ条件で焼戻ししても内部硬さが低く、引張強度も低くなる。Ｎｏ．５は、鋼中のＣｒが多過ぎるため、従来鋼（Ｎｏ．１）と同じ条件で焼戻ししても内部硬さが高く、引張強度も高くなる。また、耐遅れ破壊性も悪くなっている。

これに対し、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１〜１８は、Ｍｏの使用量を低減しているにもかかわらず、従来鋼（Ｎｏ．１）と同じ条件で焼戻ししても内部硬さや引張強度が同程度である。また、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１〜１８は、従来鋼（Ｎｏ．１）よりも耐遅れ破壊性が良好で、耐食性も向上している。

Ｎｏ．９とＮｏ．１０は、参考例であり、これらの例は、本発明で規定する要件を満足する代替鋼であるが、焼戻し温度を従来鋼の焼戻し温度と変えたため、内部硬さの差や引張強度の差が大きくなった。

なお、Ｎｏ．６とＮｏ．７は、従来鋼（Ｎｏ．１）と同じ条件で焼戻ししても内部硬さや引張強度が同程度であり、耐遅れ破壊性も耐食性も良好であるが、後記する実験例６で示すように、変形抵抗が大きく、冷間加工性が改善できていない（表１６参照）。

［実験例２（ＳＣＭ４３０相当鋼）］
クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、下記表８のＢ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を用い、上記実験例１と同様に熱間圧延、焼入れ焼戻し処理し、供試鋼を得た。鋼種Ｂ１は、ＪＩＳで規定されるＳＣＭ４３０相当鋼である。

また、鋼種Ｂ１の化学成分を基準とし、成分設計した下記表８に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｂ２〜Ｂ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記と同じ条件で熱間圧延した後、焼入れ焼戻し処理を行ない、供試鋼を得た。得られた供試鋼について、上記実験例１と同じ条件で内部硬さの測定、引張強度試験、遅れ破壊試験、耐食性試験を行った。結果を下記表９に示す。

下記表８と表９から次のように考察できる。鋼種Ｂ１は従来鋼であり、鋼種Ｂ２〜Ｂ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＭｏを低減し、化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．２２〜２４は、Ｍｏの使用量を低減しているにもかかわらず、従来鋼（Ｎｏ．２１）と同じ条件で焼戻ししても内部硬さや引張強度は同程度である。また、Ｎｏ．２２〜２４は、従来鋼（Ｎｏ．２１）よりも耐遅れ破壊性が良好で、耐食性も向上している。

［実験例３（ＳＣＭ４３２相当鋼）］
クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、下記表１０のＣ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を用い、上記実験例１と同様に熱間圧延、焼入れ焼戻し処理し、供試鋼を得た。鋼種Ｃ１は、ＪＩＳで規定されるＳＣＭ４３２相当鋼である。

また、鋼種Ｃ１の化学成分を基準とし、成分設計した下記表１０に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｃ２〜Ｃ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記と同じ条件で熱間圧延した後、焼入れ焼戻し処理を行ない、供試鋼を得た。得られた供試鋼について、上記実験例１と同じ条件で内部硬さの測定、引張強度試験、遅れ破壊試験、耐食性試験を行った。結果を下記表１１に示す。

下記表１０と表１１から次のように考察できる。鋼種Ｃ１は従来鋼であり、鋼種Ｃ２〜Ｃ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＭｏを低減し、化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．３２〜３４は、Ｍｏの使用量を低減しているにもかかわらず、従来鋼（Ｎｏ．３１）と同じ条件で焼戻ししても内部硬さや引張強度は同程度である。また、Ｎｏ．３２〜３４は、従来鋼（Ｎｏ．３１）よりも耐遅れ破壊性が良好で、耐食性も向上している。

［実験例４（ＳＣＭ４４０相当鋼）］
クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、下記表１２のＤ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を用い、上記実験例１と同様に熱間圧延、焼入れ焼戻し処理し、供試鋼を得た。鋼種Ｄ１は、ＪＩＳで規定されるＳＣＭ４４０相当鋼である。

また、鋼種Ｄ１の化学成分を基準とし、成分設計した下記表１２に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｄ２〜Ｄ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記と同じ条件で熱間圧延した後、焼入れ焼戻し処理を行ない、供試鋼を得た。得られた供試鋼について、上記実験例１と同じ条件で内部硬さの測定、引張強度試験、遅れ破壊試験、耐食性試験を行った。結果を下記表１３に示す。

下記表１２と表１３から次のように考察できる。鋼種Ｄ１は従来鋼であり、鋼種Ｄ２〜Ｄ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＭｏを低減し、化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．４２〜４４は、Ｍｏの使用量を低減しているにもかかわらず、従来鋼（Ｎｏ．４１）と同じ条件で焼戻ししても内部硬さや引張強度は同程度である。また、Ｎｏ．４２〜４４は、従来鋼（Ｎｏ．４１）よりも耐遅れ破壊性が良好で、耐食性も向上している。

［実験例５（ＳＣＭ４４５相当鋼）］
クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、下記表１４のＥ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を用い、上記実験例１と同様に熱間圧延、焼入れ焼戻し処理し、供試鋼を得た。鋼種Ｅ１は、ＪＩＳで規定されるＳＣＭ４４５相当鋼である。

また、鋼種Ｅ１の化学成分を基準とし、成分設計した下記表１４に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｅ２〜Ｅ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記と同じ条件で熱間圧延した後、焼入れ焼戻し処理を行ない、供試鋼を得た。得られた供試鋼について、上記実験例１と同じ条件で内部硬さの測定、引張強度試験、遅れ破壊試験、耐食性試験を行った。結果を下記表１５に示す。

下記表１４と表１５から次のように考察できる。鋼種Ｅ１は従来鋼であり、鋼種Ｅ２〜Ｅ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＭｏを低減し、化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．５２〜５４は、Ｍｏの使用量を低減しているにもかかわらず、クロムモリブデン鋼と同じ条件で焼戻ししても内部硬さや引張強度は同程度である。また、Ｎｏ．５２〜５４は、従来鋼（Ｎｏ．５１）よりも耐遅れ破壊性が良好で、耐食性も向上している。

［実験例６（ＳＣＭ４３５相当鋼）］
クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、上記表６のＡ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼（鋼種Ａ１）を用いた。この鋼を下記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。

（条件ａ）
上記鋼をφ１２．０ｍｍまで熱間圧延した後、球状化焼鈍し、φ１１．０ｍｍまで伸線加工した。その後、φ１０ｍｍ×長さ１５ｍｍの形状の圧縮試験片に機械加工した。

なお、上記球状化焼鈍は、７６０℃で５時間保持した後、冷却速度１５℃／時間で６５０℃まで徐冷した後、大気放冷して行った。

また、鋼種Ａ１の化学成分を基準とし、成分設計した上記表６に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ａ２〜Ａ１６；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。得られた圧縮試験片を用い、圧下率７０％で端面拘束圧縮試験して変形抵抗を測定した。測定結果を下記表１６に示す。

また、代替鋼の変形抵抗からクロムモリブデン鋼の変形抵抗を引いた値（成分設計後の鋼の変形抵抗−成分設計前の変形抵抗）を算出し、下記表１６に併せて示した。

また、代替鋼の変形抵抗が、クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）の変形抵抗よりも小さくなる場合を合格（○）、大きくなる場合を不合格（×）と判定した。判定結果を下記表１６に示す。

上記表６と下記表１６から次のように考察できる。鋼種Ａ１は従来鋼であり、鋼種Ａ２〜Ａ１６は従来鋼の化学成分に対して化学成分を設計変更した例である。

Ｎｏ．６２、６３、６６、６７は、鋼中のＳｉとＭｎを低減していないため、従来鋼（Ｎｏ．６１）よりも変形抵抗が大きく、冷間加工性を改善できていない。

特に、Ｎｏ．６３とＮｏ．６７から明らかなように、鋼中のＳｉとＭｎを低減していない場合は、ＴｉとＢを添加しても、変形抵抗が従来鋼（Ｎｏ．６１）よりも大きくなり、冷間加工性を改善できないことが分かる。

Ｎｏ．６５は、鋼中のＣｒが多過ぎるため、従来鋼（Ｎｏ．６１）よりも変形抵抗が大きく、冷間加工性を改善できていない。

これに対し、Ｎｏ．６８〜７６は、鋼中のＳｉとＭｎを低減し、ＴｉとＢを添加しているため、従来鋼（Ｎｏ．６１）より変形抵抗が小さく、冷間加工性を改善できている。

なお、Ｎｏ．６４は、従来鋼（Ｎｏ．６１）よりも変形抵抗が小さく、冷間加工性を改善できているが、上記実験例１で示したように、焼入れ焼戻し後の引張強さが低くなるか、耐遅れ破壊性に劣っている（表７参照）。

［実験例７（ＳＣＭ４３０相当鋼）］
上記実験例６において、クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、上記表６の鋼種Ａ１の代わりに、上記表８のＢ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼（鋼種Ｂ１）を用いた。この鋼種Ｂ１を上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。

また、上記鋼種Ｂ１の化学成分を基準とし、成分設計した上記表８に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｂ２〜Ｂ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。得られた圧縮試験片を用い、上記実験例６と同じ条件で変形抵抗を測定した。圧縮試験片の変形抵抗と判定結果を下記表１７に示した。

上記表８と下記表１７から次のように考察できる。鋼種Ｂ１は従来鋼であり、鋼種Ｂ２〜Ｂ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＳｉとＭｎを低減すると共に、ＴｉとＢを添加して化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．８２〜８４は、従来鋼（Ｎｏ．８１）よりも変形抵抗が小さく、冷間加工性が良好である。

［実験例８（ＳＣＭ４３２相当鋼）］
上記実験例６において、クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、上記表６の鋼種Ａ１の代わりに、上記表１０のＣ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼（鋼種Ｃ１）を用いた。この鋼種Ｃ１を上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。

また、上記鋼種Ｃ１の化学成分を基準とし、成分設計した上記表１０に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｃ２〜Ｃ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。得られた圧縮試験片を用い、上記実験例６と同じ条件で変形抵抗を測定した。圧縮試験片の変形抵抗と判定結果を下記表１８に示した。

上記表１０と下記表１８から次のように考察できる。鋼種Ｃ１は従来鋼であり、鋼種Ｃ２〜Ｃ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＳｉとＭｎを低減すると共に、ＴｉとＢを添加して化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．９２〜９４は、従来鋼（Ｎｏ．９１）よりも変形抵抗が小さく、冷間加工性が良好である。

［実験例９（ＳＣＭ４４０相当鋼）］
上記実験例６において、クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、上記表６の鋼種Ａ１の代わりに、上記表１２のＤ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼（鋼種Ｄ１）を用いた。この鋼種Ｄ１を上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。

また、上記鋼種Ｄ１の化学成分を基準とし、成分設計した上記表１２に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｄ２〜Ｄ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。得られた圧縮試験片を用い、上記実験例６と同じ条件で変形抵抗を測定した。圧縮試験片の変形抵抗と判定結果を下記表１９に示した。

上記表１２と下記表１９から次のように考察できる。鋼種Ｄ１は従来鋼であり、鋼種Ｄ２〜Ｄ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＳｉとＭｎを低減すると共に、ＴｉとＢを添加して化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．１０２〜１０４は、従来鋼（Ｎｏ．１０１）よりも変形抵抗が小さく、冷間加工性が良好である。

［実験例１０（ＳＣＭ４４５相当鋼）］
上記実験例６において、クロムモリブデン鋼（成分設計前の鋼）として、上記表６の鋼種Ａ１の代わりに、上記表１４のＥ１に示す化学成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼（鋼種Ｅ１）を用いた。この鋼種Ｅ１を上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。

また、上記鋼種Ｅ１の化学成分を基準とし、成分設計した上記表１４に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ｅ２〜Ｅ４；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記条件ａで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。得られた圧縮試験片を用い、上記実験例６と同じ条件で変形抵抗を測定した。圧縮試験片の変形抵抗と判定結果を下記表２０に示した。

上記表１４と下記表２０から次のように考察できる。鋼種Ｅ１は従来鋼であり、鋼種Ｅ２〜Ｅ４は従来鋼の化学成分に対して鋼中のＳｉとＭｎを低減すると共に、ＴｉとＢを添加して化学成分を設計変更した例である。Ｎｏ．１１２〜１１４は、従来鋼（Ｎｏ．１１１）よりも変形抵抗が小さく、冷間加工性が良好である。

［実験例１１（ＳＣＭ４３５相当鋼）］
上記実験例６において、条件ａの代わりに下記条件ｂで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。

（条件ｂ）
上記鋼をφ１４．３ｍｍまで熱間圧延した後、φ１２．０ｍｍまで伸線加工した。その後、球状化焼鈍し、φ１１．０ｍｍまで伸線加工した。次いで、φ１０ｍｍ×長さ１５ｍｍの圧縮試験片に機械加工した。なお、球状化焼鈍条件は、上記実験例６と同じである。

また、鋼種Ａ１の化学成分を基準とし、成分設計した上記表６に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ａ２〜Ａ１６；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記条件ｂで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。得られた圧縮試験片を用い、上記実験例６と同じ条件で変形抵抗を測定した。圧縮試験片の変形抵抗と判定結果を下記表２１に示した。

上記表６と下記表２１から次のように考察できる。Ｎｏ．１２２、１２３、１２６、１２７は、鋼中のＳｉとＭｎを低減していないため、従来鋼（Ｎｏ．１２１）よりも変形抵抗が大きくなり、冷間加工性を改善できていない。

特に、Ｎｏ．１２３とＮｏ．１２７から明らかなように、鋼中のＳｉとＭｎを低減していない場合は、ＴｉとＢを添加しても、変形抵抗が従来鋼（Ｎｏ．１２１）よりも大きくなり、冷間加工性を改善できないことが分かる。

Ｎｏ．１２５は、鋼中のＣｒが多過ぎるため、従来鋼（Ｎｏ．１２１）よりも変形抵抗が大きく、冷間加工性を改善できていない。

これに対し、Ｎｏ．１２８〜１３６は、鋼中のＳｉとＭｎを低減し、ＴｉとＢを添加しているため、従来鋼（Ｎｏ．１２１）より変形抵抗が小さくなり、冷間加工性を改善できている。

なお、Ｎｏ．１２４は、従来鋼（Ｎｏ．１２１）よりも変形抵抗が小さく、冷間加工性を改善できているが、上記実験例１で示したように、焼入れ焼戻し後の引張強さが低くなるか、耐遅れ破壊性に劣っている。

［実験例１２（ＳＣＭ４３５相当鋼）］
上記実験例６において、条件ａの代わりに下記条件ｃで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。

（条件ｃ）
上記鋼をφ１４．３ｍｍまで熱間圧延した後、球状化焼鈍し、φ１２．０ｍｍまで伸線加工した。その後、球状化焼鈍し、φ１１．０ｍｍまで伸線加工した。次いで、φ１０ｍｍ×長さ１５ｍｍの圧縮試験片に機械加工した。なお、球状化焼鈍条件は、上記実験例６と同じである。

また、鋼種Ａ１の化学成分を基準とし、成分設計した上記表６に示す化学成分を含有する代替鋼（鋼種Ａ２〜Ａ１６；残部はＦｅおよび不可避不純物）を用い、上記条件ｃで熱間圧延等して圧縮試験片を作製した。得られた圧縮試験片を用い、上記実験例６と同じ条件で変形抵抗を測定した。圧縮試験片の変形抵抗と判定結果を下記表２２に示した。

上記表６と下記表２２から次のように考察できる。Ｎｏ．１４２、１４３、１４６、１４７は、鋼中のＳｉとＭｎを低減していないため、従来鋼（Ｎｏ．１４１）よりも変形抵抗が大きくなり、冷間加工性を改善できていない。

特に、Ｎｏ．１４３とＮｏ．１４７から明らかなように、鋼中のＳｉとＭｎを低減していない場合は、ＴｉとＢを添加しても、変形抵抗が従来鋼（Ｎｏ．１４１）よりも大きくなり、冷間加工性を改善できないことが分かる。

Ｎｏ．１４５は、鋼中のＣｒが多過ぎるため、従来鋼（Ｎｏ．１４１）よりも変形抵抗が大きく、冷間加工性を改善できていない。

これに対し、Ｎｏ．１４８〜１５６は、鋼中のＳｉとＭｎを低減し、ＴｉとＢを添加しているため、従来鋼（Ｎｏ．１４１）より変形抵抗が小さくなり、冷間加工性を改善できている。

なお、Ｎｏ．１４４は、従来鋼（Ｎｏ．１４１）よりも変形抵抗が小さく、冷間加工性を改善できているが、上記実験例１で示したように、焼入れ焼戻し後の引張強さが低くなるか、耐遅れ破壊性に劣っている。

図１は、引張試験用試験片の形状を示す模式図である。 図２は、遅れ破壊試験用試験片の形状を示す模式図である。

Claims (7)

1. クロムモリブデン鋼のＭｏを０．０５％（質量％の意味。以下同じ）以下に低減する一方、鋼中のＣｒを下記式（１）を満足するように増量し、且つＳｉを前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満に低減し、Ｍｎを０．２０％以上、前記クロムモリブデン鋼の規格値における下限値未満とし、
   更に、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％およびＢ：０．０００５〜０．００３％とし、
   更に、Ｃｕ：０．２５％以下（０％を含まない）および／またはＮｉ：０．２５％以下（０％を含まない）とすることを特徴とするクロムモリブデン鋼の代替鋼の成分設計方法。
   Ａ_Cr＋１．８×Ａ_Mo≦Ｂ_Cr≦Ａ_Cr＋４．２×Ａ_Mo …（１）
   ［式中、Ａ_Crはクロムモリブデン鋼中のＣｒ量（％）を示し、Ａ_Moはクロムモリブデン鋼中のＭｏ量（％）を示し、Ｂ_Crは代替鋼中のＣｒ量（％）を示す。］
2. 前記クロムモリブデン鋼と前記代替鋼とを同じ条件で焼戻ししたとき、内部硬さの差が±１０Ｈｖ以内であり、引張強度の差が±３０ＭＰａ以内である請求項１に記載の代替鋼の成分設計方法。
3. 前記クロムモリブデン鋼が、ＪＩＳで規定されるＳＣＭ４３０、ＳＣＭ４３２、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４０、またはＳＣＭ４４５のいずれかである請求項１または２に記載の代替鋼の成分設計方法。
4. 前記代替鋼に含まれるＮを０．０１％以下（０％を含まない）とする請求項１〜３のいずれかに記載の代替鋼の成分設計方法。
5. 前記代替鋼が、更に他の成分として、Ａｌ：０．１５％以下（０％を含まない）を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の代替鋼の成分設計方法。
6. 前記代替鋼が、更に他の成分として、Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まない）および／またはＣａ：０．００５％以下（０％を含まない）
   を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の代替鋼の成分設計方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の代替鋼の成分設計方法に基づいて成分調整することを特徴とする機械構造用合金鋼の製造方法。

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