JP2000282171A

JP2000282171A - 切り屑分断性および機械的特性に優れた機械構造用鋼

Info

Publication number: JP2000282171A
Application number: JP9320999A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Tsuchida; 武広土田; Hiroshi Kaguchi; 浩家口; Katsuhiko Ozaki; 勝彦尾崎; Takahiro Kudo; 高裕工藤; Moriyoshi Kanamaru; 守賀金丸; Masami Somekawa; 雅実染川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｐｂフリーで、従来のＰｂ添加鋼に匹敵する
優れた切り屑分断性と機械的特性を安定して確実に発揮
することのできる機械構造用鋼を提供する。【解決手段】硫化物系介在物が存在する機械構造用鋼
において、下記（１）式で規定される硫化物粒子分布指
数Ｆ１が０．５以下である。Ｆ１＝Ｘ₁／（Ａ／ｎ）^1/2……（１）但し、Ｘ₁：観察視野内の各粒子毎に該粒子に最も近接
して存在する別の粒子との距離を、観察視野に存在する
全粒子について実測して、これを平均して求められる値
（μｍ）Ａ：観察面積（ｍｍ²）ｎ：上記観察面積内で観察される硫化物粒子数（個）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械や自動
車、電気製品等の部品の様に、切削加工を施すことによ
って製造される部品の素材として有用な機械構造用鋼に
関し、殊に被削性改善成分としてのＰｂを実質的に含ま
ない所謂Ｐｂフリーで、切削加工時の切り屑処理性およ
び機械的特性に優れた機械構造用鋼に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】産業機械や自動車、電気製品等の部品に
おいては、切削加工して製造されるものであるので、被
削性が良好であることが要求される。こうした部品の素
材となる機械構造用鋼の被削性を改善する方法として
は、従来から鋼中に被削性改善成分としてＰｂやＳ等を
含有させる方法が採用されており、特にＰｂは少量の添
加で優れた被削性を発揮することが知られている。

【０００３】こうした技術として、例えば特開昭５９−
２０５４５３号には、ＳにＴｅ，ＰｂおよびＢｉを複合
添加すると共に、長径と短径がある値以上で（長径／短
径）比が５以下である様なＭｎＳ系介在物が全ＭｎＳ介
在物の５０％以上を占め、且つ酸化物介在物中のＡｌ₂
Ｏ₃の含有量が１５％以下である快削鋼について提案さ
れている。

【０００４】また、特開昭６２−２３９７０号には、連
続鋳造法による低炭素硫黄−鉛快削鋼で、Ｃ，Ｍｎ，
Ｐ，Ｓ，Ｐｂ，Ｏ，Ｓｉ，Ａｌ等の成分範囲を規定する
と共に、ＭｎＳ系介在物の平均サイズや酸化物と結合し
ていない硫化物系介在物の割合を規定することによっ
て、被削性を改善する技術が提案されている。

【０００５】これらの技術は、いずれもＰｂとＳを複合
添加した快削鋼であるが、Ｐｂによる環境汚染の問題が
クローズアップされるに及び、鉄鋼材料においてもＰｂ
の使用が制限される傾向にあり、所謂Ｐｂフリーで被削
性を改善する技術の研究が積極的に進められている。

【０００６】こうした状況の下で、硫黄快削鋼における
ＭｎＳ等の硫化物系介在物の大きさや形状等の形態制御
によって被削性を改善する技術が主流をなしているが、
Ｐｂ快削鋼に匹敵する被削性を発揮する快削鋼は実現さ
れていない。また、硫化物系介在物の形態制御によって
被削性を改善する技術では、鋼材を圧延したり鍛造する
際に母材を塑性変形に伴ってＭｎＳが長く変形し、これ
が原因して機械的特性に異方性を生じ、或る方向におけ
る衝撃値が低下するという問題も指摘されている。

【０００７】ところで被削性は、（１）切削抵抗、
（２）工具寿命、（３）仕上げ面粗さ、（４）切り屑分
断性、等の項目によって評価されるものであり、従来で
はこれらの項目のうち工具寿命と仕上げ面粗さが重要視
されていたが、近年機械加工の自動化や無人化が進めら
れる中で、作業効率や安全性の観点から切り屑分断性も
軽視できない重要な課題となっている。即ち、切り屑分
断性は、切削時に切り屑が短尺に分断された状態で生じ
る特性であるが、この特性が悪くなると切り屑が螺旋状
に長く伸びて切削工具に絡まる等の障害が生じることに
なる。こうした切り屑分断性の点からしても、従来のＰ
ｂ添加鋼では比較良好な被削性が発揮されていたのであ
るが、Ｐｂフリーの鋼材においてはこの特性が良好であ
るものは実現されていないのが実状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした状
況の下でなされたものであって、その目的は、Ｐｂフリ
ーで、従来のＰｂ添加鋼に匹敵する優れた切り屑分断性
と機械的特性を安定して確実に発揮することのできる機
械構造用鋼を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明の機械構造用鋼とは、硫化物系介在物が存在する機
械構造用鋼において、下記（１）式で規定される硫化物
粒子分布指数Ｆ１が０．５以下である点に要旨を有する
ものである。

【００１０】Ｆ１＝Ｘ₁／（Ａ／ｎ）^1/2……（１）但し、Ｘ₁：観察視野内の各粒子毎に該粒子に最も近接
して存在する別の粒子との距離を、観察視野に存在する
全粒子について実測して、これを平均して求められる値
（μｍ）Ａ：観察面積（ｍｍ²）ｎ：上記観察面積内で観察される硫化物粒子数（個）また、上記本発明の目的は、下記（２）式で規定される
硫化物粒子分布指数Ｆ２が１．５以上である様な機械構
造用鋼においても達成することができる。

【００１１】Ｆ２＝σ／Ｘ₂ ……（２）但し、σ：単位面積当たりの硫化物粒子数の標準偏差Ｘ₂：単位面積当たりの硫化物粒子数の平均値上記いずれ機械構造用鋼においても、硫化物系介在物の
長径Ｌ１と短径Ｌ２の比（Ｌ１／Ｌ２）が１．５〜８．
０であるという要件を満足するものであることが好まし
く、これによって切り屑分断性および機械的特性を更に
改善することができる。。

【００１２】本発明の機械構造用鋼においては、機械構
造用鋼として求められる物性などを確保する意味からし
て、鋼材の化学成分として、Ｃ：０．０１〜０．７％、
Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ｓ：
０．０１〜０．２％、Ｐ：０．０５％以下（０％を含
む）、Ａｌ：０．１％以下（０％を含む）およびＮ：
０．００２〜０．０２％を夫々含有するものであること
が好ましい。また、この化学成分には、必要によって更
に（ａ）Ｔｉ：０．００２〜０．２％および希土類元
素：合計で０．０００２〜０．２％よりなる群から選ば
れる１種以上、（ｂ）Ｂｉ：０．３％以下（０％を含ま
ない）、等を含有させることも有用である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記課題を解決す
るべく、特に切り屑分断性と硫化物系介在物の形態との
関係について、様々な角度から検討した。その結果、従
来の様にＭｎＳ等の大きさや形状ではなく、介在物の分
布状態と切り屑分断性とには相関関係があることを明ら
かにした。以下、本発明の作用効果について説明する。

【００１４】機械化された切削加工においては、切削時
の切り屑が細かく分断することが被削性の評価項目の一
つとして求められていることは前述した通りである。そ
してこの切り屑の分断は、鋼中に存在する介在物付近へ
の応力の集中が原因となって亀裂が発生して起こること
を本発明者らは確認している。また、介在物が鋼中に細
長く伸びた状態であれば、或る一定の方向の切削に対し
ては良好な切り屑分断性が得られるものの、切削方向が
変わると急に切り屑分断性が低下するという問題があ
る。一方、球状の介在物の場合には、切削方向によって
被削性が変わるといういう様な異方性はないものの、切
り屑分断性は必ずしも良好であるとはいえなかった。

【００１５】そこで本発明者らは、硫化物系介在物の分
布状態に着目し、細かい介在物がクラスターを形成する
ことによって、お互いに連携して切り屑の分断を促すこ
とが可能となり、それと同時にまた細長く伸びた介在物
の場合と異なり、三次元にクラスタを形成している為に
異方性も大きくなく、横方向の衝撃値も良好な状態とな
り得ることを見出した。尚、上記クラスターとは、介在
物の分布状態が空間的に均一には分散しておらず、分布
状態が不均一で凝集領域を形成した状態を意味する。

【００１６】本発明者らは、上記の着想に基づいて上記
のクラスターを評価する手段について様々な角度から検
討したところ、前記（１）式または（２）で規定
される硫化物粒子分布指数Ｆ１またはＦ２が所定の範囲
となれば、上記目的が見事に達成されることを見出し本
発明完成した。次に、これら硫化物粒子分布指数Ｆ１，
Ｆ２について説明する。

【００１７】まず、硫化物粒子分布指数Ｆ１の意味する
ところは、観察視野の各介在物粒子毎に該粒子に最も近
接して存在際する粒子との距離を、観察視野に存在する
全粒子について実測し、その平均値Ｘ₁と、観察した全
粒子を均一に格子点に整列させた場合の粒子間距離（Ａ
／ｎ）^1/2［但し、Ａ：観察面積（ｍｍ²）、ｎ：上記観
察面積内で観察される硫化物粒子数（個）］との比の値
［Ｘ₁／（Ａ／ｎ）^1/2］である。

【００１８】上記の様にして規定される硫化物粒子分布
指数Ｆ１は、硫化物が完全に均一なときには１に近い値
をとり、不均一なときには１から外れて１よりも小さい
値となる。そして、本発明者らが検討したところによる
と、このＦ１の値が０．５以下になると、クラスターの
形成によって切り屑分断性および横方向衝撃値が共に良
好な状態になり、０．５を超えると切り屑分断性が低下
することを明らかにした。

【００１９】一方、硫化物粒子分布指数Ｆ２の意味する
ところは、ある面積の視野を格子状に分割し、各格子の
中に存在する硫化物系介在物の個数の標準偏差σを、単
位面積当たりの硫化物粒子数の平均値Ｘ₂で規格化した
値である。この場合には、硫化物系介在物が完全に均一
な分布であれば、Ｆ２の値は０に近づくことになる。そ
してこのＦ２の値が１．５以上になれば、クラスターの
形成によって切り屑分断性および横方向衝撃値が共に良
好な状態になり、１．５未満では切り屑分断性が低下す
ることを明らかにした。

【００２０】また、本発明の機械構造用鋼においては、
硫化物系介在物の長径Ｌ１と短径Ｌ２の比（Ｌ１／Ｌ
２：アスペクト比）が１．５〜８．０に制御することが
好ましく、これによって更に優れた切り屑分断性と横方
向衝撃値が発揮される。即ち、硫化物系介在物は圧延や
鍛造によってある程度変形するものであるが、しかるべ
き方向に試料を切断して観察したときの、硫化物系介在
物の上記アスペクト比が平均で１．５未満であると切り
屑分断性が低下し、一方この値が大き過ぎて８．０を超
えると横方向の衝撃値が低下することになる。

【００２１】本発明の機械構造用は、上記の様に硫化物
系介在物の分布状態を規定したところに特徴があり、鋼
材の種類については特に限定するものではないが、機械
構造用鋼としての要求特性を満足させるという観点から
して、Ｃ：０．０１〜０．７％、Ｓｉ：０．０１〜２．
５％、Ｍｎ：０．１〜３％、Ｓ：０．０１〜０．２％、
Ｐ：０．０５％以下（０％を含む）、Ａｌ：０．１％以
下（０％を含む）およびＮ：０．００２〜０．０２％を
夫々含有するものであることが好ましく、この様に化学
成分組成を調整することによって、機械構造用鋼として
必要な引張強度で更に良好な特性が得られ、硫化物系介
在物の分布や形状も良好になって、被削性および機械的
特性のいずれもより優れたものとなる。これらの各成分
の作用は、下記の通りである。

【００２２】Ｃ：０．０１〜０．７％Ｃは、最終製品の強度を確保するのに最も重要な元素で
あり、こうした観点からＣ含有量は０．０１％以上であ
ることが好ましい。しかしながら、Ｃ含有量が過剰にな
ると、靭性が低下すると共に工具寿命などの被削性にも
悪影響を与えるので０．７％以下とすることが好まし
い。尚、Ｃ含有量のより好ましい下限は、０．０５％で
あり、より好ましい上限は０．５％である。

【００２３】Ｓｉ：０．０１〜２．５％Ｓｉは、脱酸性元素として有効である他、固溶強化によ
って機械的部品の高強度化に寄与する元素であり、こう
した効果を発揮させる為には、０．０１％以上含有させ
ることが好ましく、より好ましくは０．１％以上とする
のが良い。しかしながら、過剰に含有させると、被削性
に悪影響が現れてくるので、２．５％以下とすることが
好ましく、より好ましくは２．０％以下とするのが良
い。

【００２４】Ｍｎ：０．１〜３％Ｍｎは、鋼材の焼入れ性を高めて強度増大に寄与するだ
けでなく、硫化物系介在物を形成して切り屑分断性の向
上にも寄与する元素であり、これらの効果を有効に発揮
させる為には０．１％以上含有させることが好ましい。
しかしながら、過剰に含有させると、被削性を却って低
下させるので、３％以下とするのが好ましく、より好ま
しくは２％以下に抑えるのが良い。

【００２５】Ｓ：０．０１〜０．２％Ｓは硫化物系介在物を形成して、被削性を向上させるの
に有効な元素であり、こうした効果を発揮させる為には
０．０１％以上含有させることが好ましく、より好まし
くは０．０３％以上とするのが良い。しかしながら、Ｓ
の含有量が過剰になるとＭｎＳなどの硫化物を起点とし
て割れが生じ易くなることから、０．２％以下とするこ
とが好ましい、より好ましくは０．１２％以下とするの
が良い。

【００２６】Ｐ：０．０５％以下（０％を含む）Ｐは、粒界偏析を起こして耐衝撃特性を劣化させる傾向
があるので、０．０５％以下、より好ましくは０．０２
％以下に抑えるべきである。

【００２７】Ａｌ：０．１％以下（０％を含む）Ａｌは、鋼材を溶製する際の脱酸性元素として重要であ
る他、窒化物を形成してオーステナイト結晶粒の微細化
にも有効であるが、過剰になると逆に結晶粒が粗大化し
て靭性に悪影響を及ぼすので、０．１％以下に抑えるの
が良く、より好ましくは０．０５％以下に抑えるのが良
い。

【００２８】Ｎ：０．００２〜０．０２％Ｎは、ＡｌやＴｉ等と微細な窒化物を形成して、組織の
微細化や強度の向上に寄与する。こうした効果を発揮さ
せる為には、０．００２％以上含有させることが好まし
いが、過剰になると粗大な窒化物を形成することがある
ので、０．０２％以下に抑えるべきである。

【００２９】本発明に係る機械構造用鋼における好まし
い化学成分組成は上記の通りであり、残部は基本的に鉄
および不可避不純物からなるものであるが、本発明では
上記の様に硫化物系介在物の分布状態を規定したところ
に技術思想としての特徴を有するものであるから、該化
学成分組成は本発明を限定するものではなく、機械構造
用鋼の用途や要求特性によって、上記好ましい化学成分
組成から若干外れることがあってもかまわない。また、
上記以外にも、必要によって更に、下記の元素を含有さ
せることも有効である。

【００３０】Ｔｉ：０．００２〜０．２％および希土類
元素：合計で０．０００２〜０．２％よりなる群から選
ばれる１種以上鋼材を溶製で製造する場合には、Ｔｉや希土類元素を添
加することによって硫化物の分布状態等の形態が変化
し、添加しない場合に比べて優れた特性が得られる。但
し、Ｔｉ含有量が０．００２％に満たないとその添加効
果が不十分であり、０．２％を超えて過剰に含有すると
衝撃値が著しく低下することになる。また、Ｃｅ，Ｌ
ａ，Ｐｒ，Ｎｄ等の希土類元素の場合は、その含有量が
合計で０．０００２％に満たないとその添加効果が不十
分であり、０．２％を超えるとＴｉと同様に衝撃値が低
下することになる。尚、これらの元素は、Ｔｉと希土類
元素の添加はどちらか一方でも良く、両方を同時に添加
しても良い。

【００３１】Ｂｉ：０．３％以下（０％を含まない）Ｂｉは被削性を向上させるのに有効な元素であるが、過
剰に含有してもその効果が飽和するばかりでなく、熱間
鍛造性を劣化させて機械的特性を低下させることになる
ので０．３％以下とすべきである。

【００３２】本発明の機械構造用鋼の製造法について
は、粉末法、溶製法のいずれもいずれも採用でき、特に
限定するものではないが、要するに硫化物の形態が上記
の要件を満足したものであれば良い。また、本発明で対
象とする硫化物は、その種類については特定するもので
はなく、Ｍｎ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｉ、その他の元素の硫化
物や、これらの複合硫化物、炭硫化物、酸硫化物等であ
っても良く、介在物の分布状態が上記（１）式または
（２）式で規定する要件を満足するものであれば良い。

【００３３】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・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００３４】

【実施例】実施例１硫化物系介在物の分布状態を種々変えて比較検討する為
に、次の様に粉末を原料にして材料を作製した。まず原
料としては、一定量の不純物を含有する純鉄粉末、Ｍｎ
Ｓ粉末、グラファイト粉末、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ
−Ｍｎ合金粉末およびＦｅ−Ｐ合金粉末等を準備した。
そして、意図的に硫化物の分布状態を変化させる為に、
純鉄粉とＭｎＳ粉末の割合を２：１、４：１、１０：１
にして予備混合して、目の開き約４００μｍ程度のメッ
シュを通し、約３００μｍ程度の造粒粉を用意した。

【００３５】この予備混合粉末と他の原料粉末を所定の
割合に混合して、硫化物の分布状態の異なる混合粉末を
得た。このとき、成分はＣ：０．３％、Ｓｉ：０．８５
％、Ｍｎ：０．６５％、Ｓ：０．０６％、Ｐ：０．０１
％、残部鉄および不可避不純物になる様にした。

【００３６】上記の様にして調製した各混合粉末を、ゴ
ム型でＣＩＰ成形（冷間静水圧加圧成形）し、次いで鉄
製のカプセルに真空封入して１１００℃でＨＩＰ成形
（熱間静水圧力加圧成形）を施した。更に、硫化物系介
在物のアスペクト比（長径／短径）を変える為に、鍛造
比を変えて丸棒の直径を減少する様に熱間鍛造し、焼入
れ・焼戻しを実施してビッカース硬さを２７０±１０に
揃えた。そして、切削試験片用およびシャルピー衝撃試
験片用の素材を作製した。このとき、衝撃試験片は、丸
棒の長手方向と垂直な方向に切り出した。

【００３７】上記の様にして得られた試験片を用いて、
切削試験および衝撃試験を行なうと共に、硫化物の形態
測定を行なった。このとき切削試験は、ハイス製（直
径：１０ｍｍ）のストレートドリルを用いて行ない、２
穴分の切り屑の個数をカウントした。また、切削条件
は、速度：２０ｍ／ｍｉｎ、送り速度：０．２ｍｍ／ｒ
ｅｖおよび穴深さ：１０ｍｍとし、乾式切削を実施し
た。また、衝撃試験は横方向の衝撃値を求めた。

【００３８】一方、硫化物の形態測定は、光学顕微鏡を
用いて倍率：１００倍で、１視野当たり０．５ｍｍ×
０．５ｍｍの面積を１００視野づつ観察し、硫化物の形
状と分布状態を以下の要領で画像解析した。

【００３９】（硫化物の形状）硫化物の形状について
は、観察した１００視野の全てに対して、面積が１．０
μｍ²以上の硫化物について長径、短径、面積および個
数を測定した。

【００４０】（硫化物の分布状態）硫化物の分布状態の
評価は、下記の様にして硫化物粒子分布指数Ｆ１または
Ｆ２で評価した。

【００４１】［Ｆ１］面積：０．５ｍｍ×０．５ｍｍの
各視野について、面積：１．０μｍ²以上の硫化物の重
心を求め、各硫化物について他の硫化物との重心間距離
を測定し、各粒子について最も近接して存在する粒子と
の距離を求めた。そして、各視野の最近接粒子間距離の
実測値の平均値Ｘ₁と、同一面積に同数の硫化物粒子を
格子状に均一分散させた場合の最近接粒子間距離［（Ａ
／ｎ）^1/2］との比［Ｘ₁／（Ａ／ｎ）^1/2］をとって、
硫化物粒子分布指数Ｆ１とした。これを、５視野につい
て測定して平均値を求めた。尚、対象とする硫化物の面
積を１．０μｍ²以上としたのは、これより小さな硫化
物を制御してもあまり効果がないからである。

【００４２】［Ｆ２］面積：０．５ｍｍ×０．５ｍｍの
各視野について、０．１ｍｍ×０．１ｍｍの格子２５個
に分割し、各格子内に重心位置が含まれるものの個数を
測定し、２５個の各格子間での個数のばらつきを標準偏
差σとして算出し、この標準偏差σを、個数の平均値Ｘ
₂（単位面積当たりの硫化物粒子数の平均値）で規格化
した値（σ／Ｘ₂）を硫化物粒子分布指数Ｆ２とした。
これを、５視野について測定して平均値を求めた。

【００４３】下記表１は、このとき用いた試験片の化学
成分組成を示したものであり、表２はこれらの硫化物介
在物の分布・形状の測定結果、切削試験結果および衝撃
試験結果を示したものである。また図１は、表２のＮ
ｏ．1〜１５の結果に基づき、従来の様に硫化物のサイ
ズ（ここでは平均面積で評価した）が切り屑分断性［図
１（ａ）］や機械的特性［図１（ｂ）］に与える影響を
示したグラフであり、図２は同じく硫化物のアスペクト
比（長径／短径）が切り屑分断性［図２（ａ）］や機械
的特性［図２（ｂ）］に与える影響を示したグラフであ
る。

【００４４】一方、図３は、表２のＮｏ．１〜８の結果
に基づき、硫化物介在物分布指数Ｆ1が、切り屑分断性
［図３（ａ）］や機械的特性［図３（ｂ）］に与える影
響を示したグラフである。また図４は、表２のＮｏ．９
〜１５の結果に基づき、硫化物介在物分布指数Ｆ２が、
切り屑分断性［図４（ａ）］や機械的特性［図４
（ｂ）］に与える影響を示したグラフである。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】これらの結果から、次の様に考察できる。まず図１、２
から明らかな様に、硫化物のサイズやアスペクト比を規
定しただけでは、必ずしも優れた特性が得られていない
ことが分かる。これに対して、図３から明らかな様に、
硫化物粒子分布指数Ｆ１が０．５以下（即ち硫化物の分
布状態が不均一）になると、切り分断性が向上している
ことが分かる。また、このとき横方向衝撃値も低下する
ことなく、実用に十分なレベルにあることがわかる。ま
た、図４から明らかな様に、硫化物粒子分布指数Ｆ２が
１．５以上になると、良好な結果が得られているが、こ
のＦ２が１．５未満になるとクラスターの形成が不十分
になって切り屑分断性が低下していることが分かる。

【００４７】尚、図５は、表２のＮｏ．１６〜２３の結
果に基づき、硫化物粒子分布指数Ｆ1をほぼ一定にし
て、硫化物系介在物のアスペクト比が切り屑分断性［図
５（ａ）］や機械的特性［図５（ｂ）］に与える影響を
示したグラフであるが、硫化物系介在物のアスペクト比
が平均１．５未満では切り屑分断性が低下し、逆に８．
０よりも大きくなると横方向衝撃値が低下していること
が分かる。

【００４８】実施例２高周波真空溶解炉を用いて、下記表３に示す化学成分組
成に調整した各種鋼材を溶製した。得られたインゴット
を、直径：１４０ｍｍ→８０ｍｍに熱間鍛造して、適当
な寸法に切断し、焼入れ・焼戻しを実施してビッカース
硬さを２７０±１０に揃えた。そして、切削試験片用お
よびシャルピー衝撃試験片用の素材を作製した。このと
き、衝撃試験片は、丸棒の長手方向と垂直な方向に切り
出した。この様にして得られた試験片を用いて、実施例
１と同様にして切削試験および衝撃試験を行なうと共
に、硫化物の形態測定を行なった。下記表４は、このと
きの硫化物介在物の分布・形状の測定結果、切削試験結
果および衝撃試験結果を示したものである。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】これらの結果から、次の様に考察できる。まずＮｏ．２
４〜２８のものは、Ｔｉの添加効果について示したもの
である。また図６は、これらの結果に基づいて、Ｔｉの
添加が切り屑分断性［図６（ａ）］や機械的特性［図６
（ｂ）］に与える影響をグラフ化したものである。これ
らから明らかな様に、Ｔｉ含有量が０．００５〜０．２
％の場合には、切り屑分断性および機械的特性（横方向
衝撃値）のいずれも良好であることが分かる。

【００５１】Ｎｏ．２９〜３５のものは、希土類元素
（ＲＥＭ）の添加効果について示したものである。また
図７は、これらの結果に基づいて、ＲＥＭの添加が切り
屑分断性［図７（ａ）］や機械的特性［図７（ｂ）］に
与える影響をグラフ化したものである。これらから明ら
かな様に、ＲＥＭ含有量が合計で０．０００２〜０．２
％の場合には、切り屑分断性および機械的特性（横方向
衝撃値）のいずれも良好であることが分かる。

【００５２】Ｎｏ．３６〜３９のものは、Ｂｉの添加効
果について示したものである。また図８は、この結果に
基づいて、Ｂｉの添加が切り屑分断性［図８（ａ）］や
機械的特性［図８（ｂ）］に与える影響をグラフ化した
ものである。これらから明らかな様に、Ｂｉを適量添加
したＮｏ．３７，３８のものでは、Ｂｉ無添加のＮｏ．
３６のものに比べて切り屑分断性および機械的特性のい
ずれも良好であり、Ｎｏ．３９のものではＢｉ含有量が
多すぎるので横方向衝撃値が低下していることが分か
る。

【００５３】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、硫
化物系介在物の分布状態を適切に規定することによっ
て、Ｐｂフリーでも従来のＰｂ添加鋼に匹敵する優れた
切り屑処理性と機械的特性を安定して確実に発揮するこ
とのできる機械構造用鋼が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】硫化物のサイズが切り屑分断性や機械的特性に
与える影響を示したグラフである。

【図２】硫化物のアスペクト比が切り屑分断性や機械的
特性に与える影響を示したグラフである。

【図３】硫化物介在物分布指数Ｆ1が切り屑分断性や機
械的特性に与える影響を示したグラフである。

【図４】硫化物介在物分布指数Ｆ２が切り屑分断性や機
械的特性に与える影響を示したグラフである。

【図５】硫化物介在物のアスペクト比が切り屑分断性や
機械的特性に与える影響を示したグラフである

【図６】Ｔｉの添加が切り屑分断性や機械的特性に与え
る影響を示したグラフである。

【図７】ＲＥＭの添加が切り屑分断性や機械的特性に与
える影響を示したグラフである。

【図８】Ｂｉの添加が切り屑分断性や機械的特性に与え
る影響を示したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾崎勝彦神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者工藤高裕神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者金丸守賀神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者染川雅実神戸市灘区灘浜東町２番地株式会社神戸製鋼所神戸製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫化物系介在物が存在する機械構造用鋼
において、下記（１）式で規定される硫化物粒子分布指
数Ｆ１が０．５以下であることを特徴とする切り屑処理
性および機械的特性に優れた機械構造用鋼。Ｆ１＝Ｘ₁／（Ａ／ｎ）^1/2……（１）但し、Ｘ₁：観察視野内の各粒子毎に該粒子に最も近接
して存在する別の粒子との距離を、観察視野に存在する
全粒子について実測して、これを平均して求められる値
（μｍ）Ａ：観察面積（ｍｍ²）ｎ：上記観察面積内で観察される硫化物粒子数（個）
【請求項２】硫化物系介在物が存在する機械構造用鋼
において、下記（２）式で規定される硫化物粒子分布指
数Ｆ２が１．５以上であることを特徴とする切り屑処理
性および機械的特性に優れた機械構造用鋼。Ｆ２＝σ／Ｘ₂ ……（２）但し、σ：単位面積当たりの硫化物粒子数の標準偏差Ｘ₂：単位面積当たりの硫化物粒子数の平均値
【請求項３】硫化物系介在物の長径Ｌ１と短径Ｌ２の
比（Ｌ１／Ｌ２）が１．５〜８．０である請求項１また
は２に記載の機械構造用鋼。
【請求項４】Ｃ：０．０１〜０．７％（質量％の意
味、以下同じ）、Ｓｉ：０．０１〜２．５％、Ｍｎ：
０．１〜３％、Ｓ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．０５
％以下（０％を含む）、Ａｌ：０．１％以下（０％を含
む）およびＮ：０．００２〜０．０２％を夫々含有する
ものである請求項１〜３のいずれかに記載の機械構造用
鋼。
【請求項５】更に、Ｔｉ：０．００２〜０．２％およ
び希土類元素：合計で０．０００２〜０．２％よりなる
群から選ばれる１種以上を含有するものである請求項４
に記載の機械構造用鋼。
【請求項６】更に、Ｂｉ：０．３％以下（０％を含ま
ない）を含有するものである請求項４または５に記載の
機械構造用鋼。