JP3472675B2 - 高強度快削非調質鋼材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は高強度快削非調質鋼
材に関する。更に詳しくは、熱間加工後に焼入れ焼戻し
の調質処理を施さずとも優れた強度−被削性バランスを
有する、機械構造部品などの素材として好適な非調質鋼
材に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、高い引張強度と疲労強度（以下、
引張強度と疲労強度を単に「強度」という場合もある）
を必要とする機械構造部品などは、熱間加工で所定の形
状に粗加工し、次いで、切削加工によって所望形状に仕
上げた後、焼入れ焼戻しの調質処理を施すのが一般的で
あった。しかしこの調質処理には多くのエネルギーとコ
ストを費やす。そこで近年、省エネルギーの社会的要請
に応え、且つ、一方では低コスト化を図るために、熱間
加工のままで使用できる非調質鋼の開発が盛んに行われ
ている。 【０００３】又、熱間加工後の切削加工を容易にする目
的から、被削性に優れた快削鋼に対する要求もますます
大きくなっている。 【０００４】一般に鋼の被削性は金属組織に大きく依存
し、フェライト・パーライト組織を有する鋼の場合には
被削性が良好であり、フェライト・ベイナイト組織やベ
イナイトあるいはマルテンサイトの単相組織の鋼にあっ
ては被削性が悪いことが知られている。又、Ｐｂ、Ｔ
ｅ、Ｂｉ、Ｃａ及びＳなどの快削元素を単独あるいは複
合添加すれば被削性が向上することも周知の事実であ
る。したがって、従来は非調質鋼に前記の快削元素を添
加して熱間加工後の切削加工性を改善する方法が採られ
てきた。しかし、非調質鋼に単に快削元素を添加しただ
けの場合には、所望の強度、なかでも疲労強度を確保で
きないことが多い。 【０００５】こうした状況の下、例えば、特開平２−１
１１８４２号公報と特開平６−２７９８４９号公報に
は、鋼中のＣを黒鉛として存在させ、この黒鉛の切欠き
並びに潤滑効果を利用することによって被削性を向上さ
せた「被削性、焼入性に優れた熱間圧延鋼材」と「被削
性に優れた機械構造用鋼の製造方法」がそれぞれ提案さ
れている。 【０００６】しかし、特開平２−１１１８４２号公報に
提案された鋼材は、Ｂを添加しＢ窒化物（ＢＮ）を黒鉛
化の核として黒鉛化を促進させるものであって、Ｂの添
加が必須であるため凝固時に割れを生じ易いという問題
を含んでいる。一方、特開平６−２７９８４９号公報に
記載の方法は、Ａｌ添加とともに鋼中Ｏ（酸素）を低く
規制することで熱間圧延ままで黒鉛化を促進させるもの
であるが、熱間圧延後に黒鉛化焼なまし処理を施す必要
があるため、必ずしも経済的とはいえないものである。
更に、前記した２つの公報における提案はいずれも黒鉛
化を活用したものであるため、所定の形状に加工した機
械構造部品などに所望の機械的特性を付与するために
は、必ず焼入れ焼戻しの調質処理を施さねばならず、
「非調質化」と「高強度鋼の被削性の向上」を両立させ
たいとする産業界の要請には応えきれないものであっ
た。 【０００７】鉄と鋼（ｖｏｌ．５７（１９７１年）Ｓ４
８４）には、脱酸調整快削鋼にＴｉを添加すれば被削性
が高まる場合のあることが報告されている。しかし、Ｔ
ｉの多量の添加はＴｉＮが多量に生成されることもあっ
て工具摩耗を増大させ、被削性の点からは好ましくない
ことも述べられている。例えば、Ｃ：０．４５％、Ｓ
ｉ：０．２９％、Ｍｎ：０．７８％、Ｐ：０．０１７
％、Ｓ：０．０４１％、Ａｌ：０．００６％、Ｎ：０．
００８７％、Ｔｉ：０．２２８％、Ｏ：０．００４％及
びＣａ：０．００１％を含有する鋼では却ってドリル寿
命が低下して被削性が劣っている。このように、鋼に単
にＴｉを添加するだけでは被削性は向上するものではな
い。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたもので、通常の熱間加工と冷却の条件で、
それも焼戻しを含めて熱処理を行うことなく非調質のま
まで高い強度を有し、しかもその強度レベルで被削性が
良好な、つまり強度−被削性バランスに優れた機械構造
部品などの素材用として好適な鋼材を低コストで提供す
ることを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記に
示す高強度快削非調質鋼材にある。 【００１０】すなわち、「重量％で、Ｃ：０．２〜０．
６％、Ｓｉ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．４〜２．
０％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．０４〜１．
０％、Ａｌ：０．００５〜０．０５％、Ｎ：０．００８
％以下、Ｃｒ：０〜２．０％、Ｖ：０〜０．３％、Ｎ
ｂ：０〜０．０５％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｃｕ：０〜
１．０％、Ｎｄ：０〜０．１％、Ｐｂ：０〜０．５０
％、Ｃａ：０〜０．０１％、Ｓｅ：０〜０．５％、Ｔ
ｅ：０〜０．０５％、Ｂｉ：０〜０．４％、残部はＦｅ
及び不可避不純物からなり、下記式で表されるｆｎ１
がｆｎ１＞０の組成であって、Ｔｉの炭硫化物の最大直
径が１０μｍ以下で、且つ、その量が清浄度で０．０５
％以上で、更に、組織がフェライト・パーライト組織で
あることを特徴とする高強度快削非調質鋼材。 【００１１】 ｆｎ１＝Ｔｉ（％）−１．２×Ｓ（％）・・・・」で
ある。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明者は、非調質鋼材の化学組
成及び組織について研究を重ねた結果、Ｔｉを添加した
鋼を熱間加工した後、適正な冷却速度で冷却してフェラ
イト・パーライト組織にすれば、鋼材の被削性が飛躍的
に向上することを見いだした。そこで更に研究を続けた
結果、下記の事項を知見した。 【００１３】Ｓとのバランスを考慮して鋼にＴｉを積
極的に添加すると、鋼中にＴｉの炭硫化物が形成され
る。 【００１４】鋼中に上記したＴｉの炭硫化物が生成す
ると、ＭｎＳの生成量が減少する。 【００１５】鋼中のＳ含有量が同じ場合には、Ｔｉの
炭硫化物はＭｎＳよりも大きな被削性改善効果を有す
る。これは、Ｔｉの炭硫化物の融点がＭｎＳのそれより
も低いため、切削加工時に工具のすくい面での潤滑作用
が大きくなることに基づく。 【００１６】Ｔｉの炭硫化物の効果を充分発揮させる
ためには、Ｎ含有量を低く制限することが重要である。
これは、Ｎ含有量が多いとＴｉＮとしてＴｉが固定され
てしまい、Ｔｉの炭硫化物の生成が抑制されてしまうた
めである。 【００１７】Ｔｉ炭硫化物によって被削性を高めると
ともに大きな強度、特に、大きな疲労強度を確保するた
めには、Ｔｉ炭硫化物のサイズと、その清浄度で表され
る量（以下、単に「清浄度」という）を適正化しておく
ことが重要である。 【００１８】製鋼時に生成したＴｉの炭硫化物は、通
常の熱間加工のための加熱温度では基地に固溶しない。 【００１９】Ｎ量を規制した鋼に適正量のＴｉを含有
させて熱間加工の条件を適正化すれば、フェライト・パ
ーライト組織のＴＳをそれほど上げることなく、疲労強
度を飛躍的に向上させることができる。これは、（イ）
冷却中に微細なＴｉＣが析出してフェライトが強化する
ことと、（ロ）熱間加工における加熱時に未固溶で存在
するＴｉＣによってオーステナイト粒の成長が抑制され
ることで微細な組織が得られ、この組織の微細化によっ
て強化することに基づくものである。 【００２０】本発明は上記の知見に基づいて完成された
ものである。 【００２１】以下、本発明の各要件について詳しく説明
する。なお、成分含有量の「％」は「重量％」を意味す
る。 【００２２】（Ａ）鋼材の化学組成 Ｃ：０．２〜０．６％ Ｃは、強度を確保するのに有効な元素である。その効果
を確保するためには０．２％以上の含有量を必要とす
る。しかし、０．６％を超えて含有するとフェライト・
パーライト組織におけるフェライト相の体積率が低下
し、それに伴ってフェライト強化の効果が薄れて疲労強
度が低下するとともに硬いパーライト相により被削性も
劣化するようになる。したがって、Ｃの含有量を０．２
〜０．６％とした。なお、Ｃ含有量は０．２５〜０．５
％とすることが好ましい。 【００２３】Ｓｉ：０．０５〜１．５％ Ｓｉは、鋼の脱酸及びフェライト相を強化する作用があ
る。更に、Ｓｉ含有量の増加に伴い切削時の切り屑表面
の潤滑作用が高まって工具寿命が延びるので、被削性を
改善する作用も有する。しかし、その含有量が０．０５
％未満では添加効果に乏しく、一方、１．５％を超える
と前記効果が飽和するばかりか却って被削性が劣化する
ようになるので、その含有量を０．０５〜１．５％とし
た。なお、Ｓｉの好ましい含有量は０．５〜１．３％で
ある。 【００２４】Ｍｎ：０．４〜２．０％ Ｍｎは、固溶強化によって疲労強度を向上させる効果が
ある。しかし、その含有量が０．４％未満では所望の効
果が得られず、２．０％を超えるとこの効果が飽和する
だけでなく、むしろ焼入れ性が高くなりすぎてベイナイ
ト組織あるいは島状マルテンサイト組織の生成を促進
し、降伏比（降伏強度／引張強度）が低下するようにな
る。したがって、Ｍｎの含有量を０．４〜２．０％とし
た。なお、Ｍｎ含有量は０．５〜１．７％とすることが
好ましい。 【００２５】Ｓ：０．０１〜０．２％ Ｓは、ＣとともにＴｉと結合してＴｉの炭硫化物を形成
し、被削性を高める作用を有する。しかし、その含有量
が０．０１％未満では所望の効果が得られず、０．２％
を超えるとＭｎＳが過剰に生成するのでＴｉ炭硫化物に
よる被削性向上効果が低下してしまう。したがって、Ｓ
の含有量を０．０１〜０．２％とした。なお、Ｓ含有量
は０．０２〜０．１７％とすることが好ましい。 【００２６】Ｔｉ：０．０４〜１．０％ Ｔｉは本発明において重要な元素であって、Ｃ及びＳと
結合してＴｉの炭硫化物を形成し、被削性を高める作用
を有する。しかし、その含有量が０．０４％未満では所
望の効果が得られない。一方、１．０％を超えて含有さ
せてもＴｉ炭硫化物による被削性向上効果が飽和するの
で、コストが嵩むばかりとなる。したがって、Ｔｉの含
有量を０．０４〜１．０とした。なお、安定して被削性
を向上させるためには、Ｔｉの含有量を０．０８〜０．
８％とすることが好ましい。 【００２７】Ａｌ：０．００５〜０．０５％ Ａｌは、強力な脱酸作用を持つ元素である。その効果を
確保するためには０．００５％以上の含有量を必要とす
る。しかし、０．０５％を超えて含有させてもその効果
が飽和しコストが嵩むばかりである。したがって、Ａｌ
の含有量を０．００５〜０．０５％とした。なお、Ａｌ
含有量は０．００５〜０．０３％とすることが好まし
い。 【００２８】Ｎ：０．００８％以下 本発明においてはＮの含有量を低く制御することが極め
て重要である。すなわち、ＮはＴｉとの親和力が大きい
ために容易にＴｉと結合してＴｉＮを生成し、Ｔｉを固
定してしまうので、Ｎを多量に含有する場合には前記し
たＴｉの炭硫化物の被削性向上効果が充分に発揮できな
いこととなる。Ｎ含有量が０．００８％以下で、且つ前
述の式で表されるｆｎ１が正の値の場合に前記したＴ
ｉ炭硫化物の効果が確保される。なお、Ｔｉ炭硫化物の
効果を高めるために、Ｎ含有量の上限は０．００６％と
することが好ましい。 【００２９】Ｃｒ：０〜２．０％ Ｃｒは添加しなくても良い。添加すれば、固溶強化によ
って疲労強度を向上させる効果がある。この効果を確実
に得るには、Ｃｒは０．０３％以上の含有量とすること
が好ましい。しかし、その含有量が２．０％を超えると
前記の効果が飽和するだけでなく、むしろ焼入れ性が高
くなりすぎてベイナイト組織あるいは島状マルテンサイ
ト組織の生成を促進し、降伏比が低下するようになる。
したがって、Ｃｒの含有量を０〜２．０％とした。な
お、Ｃｒを添加する場合にはその含有量を０．０５〜
１．５％とすることがより好ましい。 【００３０】Ｖ：０〜０．３％ Ｖは添加しなくても良い。添加すれば、微細な窒化物や
炭窒化物として析出し、鋼の強度、特に疲労強度を向上
させる効果を有する。この効果を確実に得るには、Ｖは
０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、その含有量が０．３％を超えると析出物が粗大化す
るので前記の効果が飽和したり、却って低下したりす
る。更に、原料コストも嵩むばかりである。したがっ
て、Ｖの含有量を０〜０．３％とした。 【００３１】Ｎｂ：０〜０．０５％ Ｎｂは添加しなくても良い。添加すれば、微細な窒化物
や炭窒化物として析出し、オ−ステナイト粒の粗大化を
防止するとともに、鋼の強度、特に疲労強度を向上させ
る効果を有する。この効果を確実に得るには、Ｎｂは
０．００５％以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、その含有量が０．０５％を超えると前記の効果が飽
和するばかりか、粗大な窒化物が生じて工具を損傷し、
被削性の低下を招く。したがって、Ｎｂの含有量を０〜
０．０５％とした。 【００３２】Ｍｏ：０〜０．５％ Ｍｏは添加しなくても良い。添加すれば、フェライト・
パーライト組織を微細化して鋼の強度、特に疲労強度を
向上させる効果を有する。この効果を確実に得るには、
Ｍｏの含有量は０．０５％以上とすることが好ましい。
しかし、その含有量が０．５％を超えると熱間加工後の
組織が却って異常粗大化し、疲労強度が低下してしま
う。このため、Ｍｏの含有量を０〜０．５％とした。 【００３３】Ｃｕ：０〜１．０％ Ｃｕは添加しなくても良い。添加すれば、析出強化によ
り鋼の強度、特に疲労強度を向上させる効果を有する。
この効果を確実に得るには、Ｃｕは０．２％以上の含有
量とすることが好ましい。しかし、その含有量が１．０
％を超えると熱間加工性が劣化することに加えて、析出
物が粗大化して前記の効果が飽和したり却って低下した
りする。更に、コストも嵩むばかりである。したがっ
て、Ｃｕの含有量を０〜１．０％とした。 【００３４】Ｎｄ：０〜０．１％ Ｎｄは添加しなくても良い。添加すれば、Ｎｄ₂Ｓ₃とし
てチップブレーカーの作用を有し被削性を向上させる効
果を有する。更に、Ｎｄ₂Ｓ₃が溶鋼の比較的高温域で微
細に分散して生成することにともなって、ＭｎＳを微細
に分散析出させてフェライト生成核密度を高め、フェラ
イト量を増加させるとともにフェライト粒を微細化し
て、微細なフェライト・パーライト組織として鋼を高強
度・高靭性化する効果もある。前記の効果を確実に得る
には、Ｎｄは０．００５％以上の含有量とすることが好
ましい。しかし、その含有量が０．１％を超えるとＮｄ
₂Ｓ₃自体が粗大化して却って靭性の低下をきたす。した
がって、Ｎｄの含有量を０〜０．１％とした。なお、Ｎ
ｄ含有量の好ましい上限値は０．０８％である。 【００３５】Ｐｂ：０〜０．５０％ Ｐｂは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
一段と高める作用がある。この効果を確実に得るには、
Ｐｂは０．０５％以上の含有量とすることが好ましい。
しかし、その含有量が０．５０％を超えると前記の効果
が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して疲労
強度の低下をきたす。更に、熱間加工性が劣化するので
鋼材の表面に疵が生じてしまう。したがって、Ｐｂの含
有量を０〜０．５０％とした。 【００３６】Ｃａ：０〜０．０１％ Ｃａは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
大きく高める作用がある。この効果を確実に得るには、
Ｃａは０．００１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．０１％を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
疲労強度の低下をきたす。したがって、Ｃａの含有量を
０〜０．０１％とした。 【００３７】Ｓｅ：０〜０．５％ Ｓｅは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
一段と向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Ｓｅは０．１％以上の含有量とすることが好まし
い。しかし、その含有量が０．５％を超えると前記の効
果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して疲
労強度の低下をきたす。したがって、Ｓｅの含有量を０
〜０．５％とした。 【００３８】Ｔｅ：０〜０．０５％ Ｔｅも添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
一段と高める効果を有する。この効果を確実に得るに
は、Ｔｅは０．００５％以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が０．０５％を超えると前記
の効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成し
て疲労強度の低下をもたらす。更に、熱間加工性が著し
く劣化するので鋼材の表面に疵が生じてしまう。したが
って、Ｔｅの含有量を０〜０．０５％とした。 【００３９】Ｂｉ：０〜０．４％ Ｂｉは添加しなくても良い。添加すれば、鋼の被削性を
大きく向上させる効果を有する。この効果を確実に得る
には、Ｂｉは０．０５％以上の含有量とすることが好ま
しい。しかし、その含有量が０．４％を超えると前記の
効果が飽和するばかりか、却って粗大介在物を生成して
疲労強度の低下をきたす。更に、熱間加工性が劣化する
ので鋼材の表面に疵が生じてしまう。したがって、Ｂｉ
の含有量を０〜０．４％とした。 【００４０】ｆｎ１：＞０（正の値） Ｎ含有量が０．００８％以下で、前述の式で表される
ｆｎ１が正の値（ｆｎ１＝Ｔｉ（％）−１．２×Ｓ
（％）＞０）の場合に前記したＴｉ炭硫化物の被削性向
上効果が確保できる。ｆｎ１≦０の場合には、Ｓ量が過
剰となるためＭｎＳが過剰生成してＴｉ炭硫化物による
被削性向上効果が低下してしまう。したがって、本発明
では式で表されるｆｎ１に関してｆｎ１＞０と規定す
る。このｆｎ１の値の上限は特に規定されるものではな
く、Ｔｉが１．０％でＳが０．０１％の場合の値の０．
９８８であっても良い。 【００４１】なお、Ｐは粒界偏析を起こして靭性を著し
く劣化させるので、本発明鋼中の不純物元素としてのＰ
は、鋼の靭性確保の点から０．０５％以下とすることが
好ましい。 【００４２】（Ｂ）Ｔｉ炭硫化物のサイズと清浄度 上記の化学組成を有する鋼の被削性をＴｉ炭硫化物によ
って高めるとともに大きな強度をも確保するためには、
Ｔｉ炭硫化物のサイズと清浄度を適正化しておくことが
重要である。 【００４３】Ｔｉ炭硫化物の最大直径が１０μｍを超え
ると疲労強度が低下してしまう。なお、Ｔｉ炭硫化物の
最大直径は７μｍ以下とすることが好ましい。このＴｉ
の炭硫化物の最大直径が小さすぎると被削性向上効果が
小さくなってしまうので、Ｔｉ炭硫化物の最大直径の下
限値は０．５μｍ程度とすることが好ましい。 【００４４】最大直径が１０μｍ以下のＴｉ炭硫化物の
量が清浄度で０．０５％未満の場合には、Ｔｉ炭硫化物
による被削性向上効果が発揮できない。前記の清浄度は
０．０８％以上とすることが好ましい。上記のＴｉ炭硫
化物の清浄度の値が大きすぎると疲労強度が低下してし
まうので、上記のＴｉ炭硫化物の清浄度の上限値は２．
０％程度とすることが好ましい。 【００４５】Ｔｉの炭硫化物のサイズと清浄度を前記の
値とするためには、Ｔｉの酸化物が過剰に生成すること
を防ぐことが重要である。このための製鋼法としては、
例えば、Ｓｉ及びＡｌで充分脱酸し、最後にＴｉを添加
する方法がある。 【００４６】なお、Ｔｉの炭硫化物は、鋼材から採取し
た試験片を鏡面研磨し、その研磨面を被検面として倍率
４００倍以上で光学顕微鏡観察すれば、色と形状から容
易に他の介在物と識別できる。すなわち、前記の条件で
光学顕微鏡観察すれば、Ｔｉ炭硫化物の「色」は極めて
薄い灰色で、「形状」はＪＩＳのＢ系介在物に相当する
粒状（球状）として認められる。Ｔｉ炭硫化物の詳細判
定は、前記の被検面をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分
析装置）などの分析機能を備えた顕微鏡で観察すること
によって行うこともできる。 【００４７】前記のＴｉ炭硫化物の清浄度は、光学顕微
鏡の倍率を４００倍として、JIS G0555の方法によって
測定した値をいう。 【００４８】（Ｃ）鋼材の組織 上記した化学組成並びにＴｉ炭硫化物のサイズ及び清浄
度を有する鋼であっても、熱間加工後に常温（室温）ま
で冷却した時、その組織がベイナイトやマルテンサイト
といった所謂「低温変態生成物」からなるものでは、被
削性が劣化する。更に、熱間加工後の冷却過程で、変態
歪による曲がりが生じるため曲がり取りの矯正工程が必
要となりコストアップにつながる。したがって、良好な
被削性を得るとともに変態歪を小さくするために鋼の組
織は、フェライト・パーライト組織としなければならな
い。そのための製造方法としては例えば、鋼片を１０５
０〜１３００℃に加熱してから、例えば熱間鍛造などの
熱間加工を行い、９００℃以上の温度で仕上げた後６０
℃／分以下の冷却速度で、少なくとも５００℃まで空冷
あるいは放冷する処理がある。なお、前記（Ａ）の化学
組成は熱間加工後に鋼材を上記の条件で冷却すれば「低
温変態生成物」が生成しないように配慮されたものであ
る。 【００４９】ところで、フェライト・パーライト組織に
おけるフェライトの体積分率が２０〜７０％で、且つフ
ェライトの結晶粒度がＪＩＳ粒度番号５以上の場合、特
に強度が優れたものとなる。 【００５０】 【実施例】表１〜６に示す化学組成の鋼を１５０ｋｇ真
空溶解炉を用いて溶製した。なお、Ｔｉ酸化物の生成を
防ぐために、Ｓｉ及びＡｌで充分脱酸し種々の元素を添
加した最後にＴｉを添加して、Ｔｉ炭硫化物のサイズと
清浄度を調整するようにした。 【００５１】表１における鋼１〜５、表２における鋼１
５〜２１、表３における鋼２６〜３０、表４における鋼
３６〜３８、表５における鋼４１〜５２及び表６におけ
る鋼５３〜６０は本発明例の鋼、表１における鋼６〜１
４、表２における鋼２２〜２５、表３における鋼３１〜
３５、表４における鋼３９と鋼４０、及び表６における
鋼６１〜６４は成分のいずれかが本発明で規定する含有
量の範囲から外れた比較例の鋼である。 【００５２】 【表１】【００５３】 【表２】 【００５４】 【表３】【００５５】 【表４】 【００５６】 【表５】【００５７】 【表６】 【００５８】次いで、これらの鋼を１２５０℃に加熱し
てから１０００℃で仕上げる熱間鍛造を行って直径６０
ｍｍの丸棒を作製した。なお、熱間鍛造後の冷却条件を
冷却速度が５〜３５℃／分となるように空冷又は放冷し
て４００℃まで冷却し、丸棒の組織がフェライト・パー
ライトになるようにした。 【００５９】こうして得られた丸棒の表面から１５ｍｍ
の位置（Ｒ／２部位置、Ｒは丸棒の半径）から、ＪＩＳ
１４Ａ号の引張試験片、小野式回転曲げ試験片（平行部
の直径が８ｍｍでその長さが１８．４ｍｍ）を採取し、
室温での引張強度と疲労強度（疲労限度）を調査した。
又、JIS G 0555の図３に則って試験片を採取し、鏡面研
磨した幅が１５ｍｍで高さが２０ｍｍの被検面を、倍率
４００倍の光学顕微鏡観察して、Ｔｉ炭硫化物を他の介
在物と区分しながらその清浄度を測定した。又、Ｔｉ炭
硫化物の最大直径を、倍率４００倍の光学顕微鏡観察し
て調査した。 【００６０】ドリル穿孔試験による被削性の評価も行っ
た。すなわち、直径６０ｍｍの丸棒を２５ｍｍの長さの
輪切りにしたものを用いてその長さ方向に貫通孔をあ
け、刃先摩損により穿孔不能となった時の貫通孔の個数
を数え、被削性の評価を行った。穿孔条件はＪＩＳ高速
度工具鋼ＳＫＨ５１のφ５ｍｍテーパードリルを使用
し、水溶性の潤滑剤を用いて、送り０．２０ｍｍ／ｒｅ
ｖ、回転数９８０ｒｐｍで行った。 【００６１】表７及び表８に、上記の各種試験の結果を
示す。又、図１〜５に各鋼の疲労強度と被削性の関係を
整理して示す。なお、図１は鋼１〜１４について、図２
は鋼１５〜２５について、図３は鋼２６〜３５につい
て、図４は鋼３６〜４０について、図５は鋼４１〜６４
について疲労強度と被削性の関係を整理したものであ
る。 【００６２】 【表７】 【００６３】 【表８】【００６４】表７、表８及び図１〜５から、本発明例の
鋼は高い強度（引張強度と疲労強度）を有し、しかもそ
の強度レベルでの被削性が良好である、つまり強度−被
削性バランスに優れていることが明らかである。 【００６５】これに対して比較例の鋼の場合には、引張
強度、疲労強度、被削性（貫通孔の数）のうち少なくと
も１つの特性が低く、強度−被削性バランスの点で劣っ
ている。 【００６６】 【発明の効果】本発明の快削非調質鋼材は優れた強度−
被削性バランスを有するので、機械構造部品などの素材
として利用することができる。この高強度快削非調質鋼
材は比較的容易に低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】実施例で用いた鋼１〜１４の疲労強度と被削性
の関係を示した図である。 【図２】実施例で用いた鋼１５〜２５の疲労強度と被削
性の関係を示した図である。 【図３】実施例で用いた鋼２６〜３５の疲労強度と被削
性の関係を示した図である。 【図４】実施例で用いた鋼３６〜４０の疲労強度と被削
性の関係を示した図である。 【図５】実施例で用いた鋼４１〜６４の疲労強度と被削
性の関係を示した図である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−157824（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−228713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−20917（ＪＰ，Ａ) 特公 昭34−2405（ＪＰ，Ｂ１) 「材料とプロセス」ｖｏｌ．７ （1994）Ｎｏ．３ Ｐ．819

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．２〜０．６％、Ｓｉ：
   ０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．４〜２．０％、Ｓ：
   ０．０１〜０．２％、Ｔｉ：０．０４〜１．０％、Ａ
   ｌ：０．００５〜０．０５％、Ｎ：０．００８％以下、
   Ｃｒ：０〜２．０％、Ｖ：０〜０．３％、Ｎｂ：０〜
   ０．０５％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｃｕ：０〜１．０
   ％、Ｎｄ：０〜０．１％、Ｐｂ：０〜０．５０％、Ｃ
   ａ：０〜０．０１％、Ｓｅ：０〜０．５％、Ｔｅ：０〜
   ０．０５％、Ｂｉ：０〜０．４％、残部はＦｅ及び不可
   避不純物からなり、下記式で表されるｆｎ１がｆｎ１
   ＞０の組成であって、Ｔｉの炭硫化物の最大直径が１０
   μｍ以下で、且つ、その量が清浄度で０．０５％以上
   で、更に、組織がフェライト・パーライト組織であるこ
   とを特徴とする高強度快削非調質鋼材。 ｆｎ１＝Ｔｉ（％）−１．２×Ｓ（％）・・・・