JP3494271B2 - 強度と靱性に優れた快削非調質鋼 - 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、強度と靱性に優れ
た快削非調質鋼に関する。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と靱性
を有する、機械構造用部品などの素材として好適な快削
非調質鋼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）
並びに高靱性を必要とする鋼製の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
って最終の所望形状とした後、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、その組織が主としてフェライト・パーライトからな
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、Ｔｅ、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）と所望の靱性と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、前記した問
題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、高い強度と良好な靱性を有し、しかも優れた
被削性を有する機械構造部品などの素材用の鋼を、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
示す強度と靱性に優れた快削非調質鋼にある。 【００１０】すなわち、「重量％で、Ｃ：０．２〜０．
６％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜２．０
％、Ｐ：０．０１〜０．０７％、Ｓ：０．０１〜０．２
％、Ｃｒ：０．０２〜２．０％、Ｔｉ：０．０４〜１．
０％、Ａｌ：０．００２〜０．０５％、Ｎ：０．００８
％以下、Ｎｄ：０〜０．１％、Ｖ：０〜０．３％、Ｎ
ｂ：０〜０．０５％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｃｕ：０〜
１．０％、Ｐｂ：０〜０．５０％、Ｃａ：０〜０．０１
％、Ｓｅ：０〜０．５％、Ｔｅ：０〜０．０５％及びＢ
ｉ：０〜０．４％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純
物からなり、更に、組織の９０％以上がフェライト・パ
ーライト組織からなることを特徴とする強度と靱性に優
れた快削非調質鋼」である。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明者は、非調質鋼の化学組成
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、その組織
を主としてフェライト・パーライトからなるものにすれ
ば、鋼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。 【００１２】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。 【００１３】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。 【００１４】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ものである。 【００１５】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。 【００１６】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。 【００１７】本発明は上記の知見に基づいて完成された
ものである。 【００１８】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。 【００１９】（Ａ）鋼の化学組成 Ｃ： ０．２〜０．６％ Ｃは、強度を確保するのに有効な元素である。しかし、
その含有量が０．２％未満では添加効果に乏しく、一
方、０．６％を超えると靱性が劣化する。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。 【００２０】Ｓｉ：０．１〜１．５％ Ｓｉは、鋼の脱酸及びフェライトの強化のために添加す
る。しかし、その含有量が０．１％未満では前記の効果
は不十分であり、一方、１．５％を超えると前記の効果
が飽和するばかりか靱性の低下をきたす。したがって、
Ｓｉの含有量を０．１〜１．５％とした。なお、Ｓｉの
好ましい含有量は０．３〜１．３％である。 【００２１】Ｍｎ：０．１〜２．０％ Ｍｎは、固溶強化によって疲労強度を向上させる効果を
有する。しかし、その含有量が０．１％未満では所望の
効果が得られず、２．０％を超えると焼入れ性が高くな
りすぎてベイナイト組織や島状マルテンサイト組織の生
成を促進し、耐久比（疲労限度／引張強度）及び降伏比
（耐力／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０．１〜２．０％とした。なお、Ｍ
ｎ含有量は０．５〜１．７％とすることが好ましい。 【００２２】Ｐ：０．０１〜０．０７％ Ｐは、固溶強化元素であり、引張強度及び疲労強度を向
上させる効果がある。しかし、その含有量が０．０１％
未満では添加効果に乏しく、一方、０．０７％を超える
とその効果が飽和するとともに靱性の劣化及び延性（加
工性）の低下をもたらすので、その含有量を０．０１〜
０．０７％とした。Ｐの好ましい含有量は０．０１５〜
０．０５％である。 【００２３】Ｓ：０．０１〜０．２％ Ｓは、被削性の向上に有効な元素である。特に、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。更に、Ｍｎと結合したＭｎＳやＮ
ｄを添加した場合のＮｄと結合したＮｄ₂Ｓ₃が微細分散
析出することによってフェライト生成核密度を高くし、
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
化する効果を有する。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Ｍ
ｎＳが過剰に生成するのでＴｉ炭硫化物による被削性向
上効果が低下するばかりか、却って靱性が劣化するよう
になるので、その含有量を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。 【００２４】Ｃｒ：０．０２〜２．０％ Ｃｒは、固溶強化によって疲労強度を向上させる効果を
有する。しかし、その含有量が０．０２％未満では所望
の効果が得られず、２．０％を超えると焼入れ性が高く
なりすぎてベイナイト組織や島状マルテンサイト組織の
生成を促進し、耐久比並びに降伏比が低下するようにな
る。したがって、Ｃｒの含有量を０．０２〜２．０％と
した。Ｃｒの好ましい含有量は０．０５〜１．５％であ
る。 【００２５】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してコ
ストが嵩むばかりか、ＴｉＣが過剰に生成するので靱性
の低下をきたす。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と
ともに良好な靱性を確保するためには、Ｔｉの含有量を
０．０８〜０．６％とすることが好ましい。 【００２６】Ａｌ：０．００２〜０．０５％ Ａｌは、鋼の脱酸の安定化及び均質化を図るのに有効な
元素である。しかし、その含有量が０．００２％未満で
は所望の効果が得られず、０．０５％を超えるとその効
果が飽和するとともに、却って鋼の被削性を低下させる
ことになる。したがって、Ａｌの含有量を０．００２〜
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。 【００２７】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を形成して靱性を
大きく劣化させるだけでなく、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％以下の場合に前記したＴｉ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。 【００２８】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・高靱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靱性の低下をきたす。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。 【００２９】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。 【００３０】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。 【００３１】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。 【００３２】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。 【００３３】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。 【００３４】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。 【００３５】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。 【００３６】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。 【００３７】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。 【００３８】ところで、不純物元素としてのＯ（酸素）
は硬質な酸化物系介在物を形成し、これが切削時に切削
工具を損傷させて被削性を低下させてしまう場合があ
る。特に、Ｏ含有量が０．０１５％を超えると被削性の
著しい低下を招く場合がある。したがって、良好な被削
性を維持するために不純物元素としてのＯはその含有量
を０．０１５％以下とすることが好ましい。なお、Ｏの
含有量は０．０１％以下とすることがより好ましい。 【００３９】（Ｂ）鋼の組織 上記の化学組成を有する鋼であっても、熱間加工後に常
温（室温）まで冷却した場合、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や残留応力が大きくなっ
て仕上げ工程で支障をきたし、例えば、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
めに鋼の主な組織は、フェライト・パーライト組織とし
なければならない。なお、組織中に占める上記の「低温
変態生成物」の割合が１０％未満であれば、前記した被
削性の劣化や変態歪による曲がりや残留応力の発生は大
きな問題にはならない。したがって、本発明において
は、組織の９０％以上がフェライト・パーライトからな
るように規定した。そのための製造方法としては例え
ば、鋼片を１０５０〜１３００℃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
で冷却すれば組織中に１０％を超える「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。 【００４０】ところで、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Ｊ
ＩＳ粒度番号５以上の場合、特に強度と被削性が優れた
ものとなる。 【００４１】更に、Ｔｉ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％以上の場合
に、良好な被削性とともに高い強度が得られ、特に、Ｔ
ｉ炭硫化物の最大直径が０．５〜７μｍ程度でその量が
清浄度で０．０８〜２．０％程度の場合に、被削性と強
度が極めて優れたものとなる。なお、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、このため
には製鋼時に、例えば、Ｓｉ及びＡｌで充分脱酸し、最
後にＴｉを添加すれば良い。 【００４２】上記のＴｉ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４
００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。なお、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 G
0555の方法によって測定した値をいう。 【００４３】 【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。 【００４４】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
３６〜４０、表５における鋼５１〜５７及び表６におけ
る鋼６２〜６６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４１〜５０、表５における鋼５８
〜６１及び表６における鋼６７〜７１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。 【００４５】 【表１】 【００４６】 【表２】【００４７】 【表３】 【００４８】 【表４】【００４９】 【表５】 【００５０】 【表６】【００５１】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、丸棒の組織が主にフェライト・
パーライトからなるように調整した。 【００５２】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）及びＪＩＳ
３号衝撃試験片（２ｍｍＵノッチシャルピー試験片）を
採取し、室温での引張強度、疲労強度（疲労限度）及び
靱性（衝撃試験時の吸収エネルギー）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４０
０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。 【００５３】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ストレートシャンクドリ
ルを使用し、水溶性の潤滑剤を用いて、送り０．１５ｍ
ｍ／ｒｅｖ、回転数９８０ｒｐｍで行った。 【００５４】表７、８に、上記の各種試験の結果を示
す。又、図１〜６に各鋼の疲労強度と被削性の関係を、
図７及び図８に引張強度と靱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
〜５０について、図５は鋼５１〜６１について、図６は
鋼６２〜７１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。又、図７は鋼１〜３５について、図８は
鋼３６〜７１について引張強度と靱性の関係を整理した
ものである。 【００５５】 【表７】【００５６】 【表８】【００５７】先ず、表７と図１〜３及び図７から本発明
例の鋼は良好な被削性を有するとともに、強度（引張強
度と疲労強度）と靱性に優れていることが明らかであ
る。本発明例の鋼のうちでも、鋼１５〜２１の耐久比
（疲労強度／引張強度）は０．４５を超える大きなもの
で、疲労強度−引張強度のバランスが特に優れている。 【００５８】これに対して比較例の鋼の場合には、引張
強度、疲労強度、靱性（吸収エネルギー）、被削性（貫
通孔の数）のうち少なくとも１つの特性が劣っている。 【００５９】次に、表８と図４〜６及び図８から、Ｎｄ
を添加した本発明例の鋼は良好な被削性を有するととも
に、強度（引張強度と疲労強度）に優れ、更に靱性が極
めて優れていることが明らかである。本発明例の鋼のう
ちでも、鋼５１〜５７の耐久比は０．４５を超える大き
なもので、疲労強度−引張強度のバランスが特に優れて
いる。 【００６０】これに対して比較例の鋼の場合には、引張
強度、疲労強度、靱性（吸収エネルギー）、被削性（貫
通孔の数）のうち少なくとも１つの特性が劣っている。 【００６１】 【発明の効果】本発明の快削非調質鋼は優れた強度と靱
性を有し、且つ、被削性に優れるので、機械構造部品な
どの素材として利用することができる。この強度と靱性
に優れた快削非調質鋼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３６〜５０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５１〜６１の疲労強度と被削
性の関係を示した図である。 【図６】実施例で用いた鋼６２〜７１の疲労強度と被削
性の関係を示した図である。 【図７】実施例で用いた鋼１〜３５の引張強度と靱性の
関係を示した図である。 【図８】実施例で用いた鋼３６〜７１の引張強度と靱性
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（日本鉄鋼協会) ｐ．819（「極低炭素鋼の加熱オーステ ナイト粒の観察」) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 301 C22C 38/60

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】重量％で、Ｃ：０．２〜０．６％、Ｓｉ：
   ０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．
   ０１〜０．０７％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ｃｒ：
   ０．０２〜２．０％、Ｔｉ：０．０４〜１．０％、Ａ
   ｌ：０．００２〜０．０５％、Ｎ：０．００８％以下、
   Ｎｄ：０〜０．１％、Ｖ：０〜０．３％、Ｎｂ：０〜
   ０．０５％、Ｍｏ：０〜０．５％、Ｃｕ：０〜１．０
   ％、Ｐｂ：０〜０．５０％、Ｃａ：０〜０．０１％、Ｓ
   ｅ：０〜０．５％、Ｔｅ：０〜０．０５％及びＢｉ：０
   〜０．４％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物から
   なり、更に、組織の９０％以上がフェライト・パーライ
   ト組織からなることを特徴とする強度と靱性に優れた快
   削非調質鋼。