專利名稱：：被削性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及為了制造機(jī)械部件而實(shí)施切削加工的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法，詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及在滾刀(hob)加工這樣的低速的斷續(xù)切削中顯示出優(yōu)異的被削性，并且即使在實(shí)施滲碳處理和滲碳氮化處理等的表面硬化處理后，也不會(huì)招致韌性的降低的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：被初用到以汽車用變速機(jī)和差動(dòng)裝置為首的各種齒輪傳動(dòng)裝置上的齒輪、軸、滑輪(pulley)和等速萬(wàn)向接頭等，此外曲軸、連桿等的機(jī)械結(jié)構(gòu)用部件，一般在實(shí)施鍛造等加工后，通過(guò)實(shí)施切削加工而精整為最終形狀。由該切削加工所需要的成本在制作費(fèi)用中所占的比例很大，因此要求構(gòu)成上述機(jī)械結(jié)構(gòu)用部件的鋼材被削性良好。上述這樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)用部件，成為最終形狀后，實(shí)施滲碳和滲碳氮化處理(包括大氣壓、低壓、真空、等離子體氣氛)等的表面硬化處理，根據(jù)需要實(shí)施淬火一回火和高頻淬火等，以確保規(guī)定的強(qiáng)度。但是，進(jìn)行這種處理時(shí)有發(fā)生強(qiáng)度降低的問(wèn)題，特別是容易發(fā)生相對(duì)于鋼材的軋制方向垂直的方向(一般稱該方向?yàn)?橫向")的強(qiáng)度降低。作為不會(huì)使機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的強(qiáng)度降低，并改善被削性的元素，歷來(lái)已知有鉛(Pb)，此Pb是被削性改善上是極其有效的元素。但是，Pb被指出對(duì)人體存在有害性，另外在熔煉時(shí)的鉛的煙塵和切削屑等的處理的點(diǎn)上也有很多問(wèn)題，因此近年來(lái)要求不添加Pb(無(wú)Pb)而發(fā)揮良好的被削性。作為不添加Pb而確保良好的被削性的技術(shù)，已知有使S含量增加至0.06%左右的鋼材。但是，在這一技術(shù)中，存在機(jī)械的特性(韌性、疲勞強(qiáng)度)容易降低的問(wèn)題，使S含量增加也存在限度。其原因被認(rèn)為是，硫化物(MnS)沿軋制方向很長(zhǎng)地伸展，因此橫向的韌性降低。特別是在要3求有高強(qiáng)度化的部件中，需要極力降低S含量。由此，需要確立不積極地添加Pb和S而用于使被削性提高的技術(shù)。在這樣的背景下，不積極地添加Pb和S，用于發(fā)揮良好的被削性的各種技術(shù)被提出?？墒?，在作為機(jī)械結(jié)構(gòu)用部件之一的齒輪的制造工藝中，一般是鍛造機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼(原材)，通過(guò)滾刀加工進(jìn)行粗切削，經(jīng)剃齒(shaving)而精整后，進(jìn)行滲碳等的熱處理，再度研磨加工(珩磨)。但是，在這樣的工藝中，熱處理應(yīng)變的發(fā)生大，因此僅通過(guò)研磨加工無(wú)法得到修正，部件的尺寸精度變差。近年來(lái)，從齒輪使用時(shí)的噪音對(duì)策出發(fā)而要求良好的尺寸精度，作為其方法，是在上述研磨加工之前實(shí)施磨削加工(精細(xì)磨光hardfinish)。無(wú)論采用哪種制造工藝，都需要非常多的工序，切削和磨削所需要的成本變高，因此對(duì)工藝整體的成本降低的需求大。因此，對(duì)全部工序中可以縮減成本的鋼材的期望大。特別是在兩種工藝中通用的滾刀加工中，因其工具費(fèi)用高，所以對(duì)工具壽命提高的技術(shù)的期待很大。上述滾刀加工相當(dāng)于斷續(xù)切削，作為該滾刀加工所使用的工具，現(xiàn)在主流的是對(duì)高速工具鋼實(shí)施了AlTiN等的涂敷的(以下簡(jiǎn)稱為"HSS工具")。相對(duì)于此，對(duì)超硬合金實(shí)施AlTiN等的涂敷的(以上簡(jiǎn)稱為"超硬工具")，由于存在對(duì)正火材應(yīng)用時(shí)容易發(fā)生缺口的問(wèn)題，因此多被應(yīng)用于車削等的"連續(xù)切削"。上述斷續(xù)切削和連續(xù)切削其切削裝置不同，選擇與各自的切削相應(yīng)的工具，但對(duì)于作為被削材的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼來(lái)說(shuō)，則期望其具備的特性是，無(wú)論在哪種切削中都發(fā)揮出良好的被削性。但是，由使用HSS工具的滾刀加工(斷續(xù)切削)進(jìn)行的切齒，與作為使用超硬工具的連續(xù)切削的車削加工相比，有在低速、低溫下工具容易氧化、磨損的弊端。因此，供滾刀加工等的斷續(xù)切削的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，在被削性之中，特別要求延長(zhǎng)工具壽命。但是實(shí)際情況是，用于斷續(xù)切削中的被削性提高，特別是用于使切削速度低時(shí)的被削性提高的技術(shù)尚未確立。作為用于使被削性提高的技術(shù)，例如日本公開專利公報(bào)2001-342539中提出有一種鋼材，其通過(guò)含有Al:0.040.20%、0:0.0030%以下，高速(切削速度200m/min以上)下的斷續(xù)切削(工具壽命)優(yōu)異。根據(jù)該技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速下的斷續(xù)切削良好的斷續(xù)高速切削用鋼。但是，該技術(shù)基本設(shè)定為利用超硬合金工具[使用超硬工具PIO(JISB4053)]進(jìn)行的切削，關(guān)于以HSS工具進(jìn)行的低速切削(低溫切削)的被削性并不充分。另外，日本公開專利公報(bào)2003-226932中公開有一種鋼材，其含有S:0扁0,40%、Al:0.040.20%、N:0駕00.0250%，并且將Al的含量[A1]和N的含量[N]的比([A1]/[N])控制在2.015.0，由此使車削(連續(xù)切削)和銑削(斷續(xù)切削)下的高速切削良好。但是在該技術(shù)中，也與上述的技術(shù)一樣，基本設(shè)定為利用超硬合金工具(使用超硬工具PIO)進(jìn)行的切削，關(guān)于以HSS工具進(jìn)行的低速切削下的被削性并不充分。另一方面，日本公開專利公報(bào)11-229032中公開，在軟氮化用鋼中，作為高Cr(0.52%)、高Al(0.010.3%)控制化學(xué)成分組成，并且使鋼中的Ti碳硫化物的最大直徑為lO)im以下，由此改善鉆頭穿孔性所代表的被削性。但是，關(guān)于利用HSS工具進(jìn)行的低速的斷續(xù)切削則沒有進(jìn)行任何公開。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明著眼于前述這樣的情況而做。其目的在于，提供一種降低S含量而維持強(qiáng)度等的機(jī)械的特性，并且在HSS工具下的低速的斷續(xù)切削(例如滾刀加工)中也能夠發(fā)揮優(yōu)異的被削性(特別是工具壽命)的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼和用于制造該機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的有用的方法。能夠達(dá)成上述目的的本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，具有以下幾點(diǎn)要旨分別含有C:0.051.2%(質(zhì)量％的意思，下同)、Si:0.032%、Mn:0.21.8%、P:0.03%以下(不含0%)、S:0.03%以下(不含0%)、Cr:0.13%、Al:0.060.5%、N:0.0040.025%和O:0.003%以下(不含0%)，含有Ca:0.00050.02。/o禾口/或Mg:0.00010.005%,鋼中的固溶N:0,002%以上，余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，且滿足下式(1)的關(guān)系。(0.1X[Cr〗+網(wǎng))/>150…(1)其中，[Cr]、[Al]和[O]分別表示Cr、Al和O的含量(質(zhì)量％)。本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，根據(jù)需要，還含有如下等元素也有效(a)Mo:1.0%以下(不含0%);(b)Nb:0.15°/。以下(不含0%);(c)Ti、Zr、Hf和Ta之中的1禾中以上合計(jì)0.02%以下(不含0%);(d)V:0.5%以下(不含0°/。)、Cu:3%以下(不含0%)、Ni:3%以下(不含0%)和B:0.005%以下(不含0%)之中的l種以上。根據(jù)所含有的元素的種類，鋼材的特性得到進(jìn)一步改善。為了制造上述這樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，作為N的固溶化處理，將鋼材加熱至115(TC以上后，在90050(TC的溫度范圍以0.84。C/秒的冷卻速度冷卻即可。根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)S含量的降低使強(qiáng)度優(yōu)異，并且，適當(dāng)調(diào)整氧化物系夾雜物的各成分，夾雜物的全體在低熔點(diǎn)下能夠容易變形。由此，能夠得到用HSS工具的斷續(xù)切削和用超硬工具的連續(xù)切削雙方均發(fā)揮妯優(yōu)異的被削性(特別是工具壽命)的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼。圖1是表示A值((0.1X[Cr]+[A1])/)與工具磨損量Vb的關(guān)系的曲線圖。圖2是表示A值((0.1X[Cr]+[A1])/}與橫向擺錘沖擊吸收能E的關(guān)系的曲線圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明者們?yōu)榱耸箼C(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼在低速下的斷續(xù)切削中的被削性提高，從各種角度進(jìn)行了研究。其結(jié)果是本發(fā)者們發(fā)現(xiàn)，在一邊適當(dāng)控制Cr和Al的含量及其含量比(前式(1)的關(guān)系)，一邊適當(dāng)調(diào)整化學(xué)成分組成的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼中，能夠提高鋼的被削性(特別是工具壽命)，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明所規(guī)定的化學(xué)成分組成的范圍限定理由如下。C在用于確保由機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼制造的部件所需要的芯部硬度上是有效的元素。為了發(fā)揮這一效果，需要C含量為0.05。/。以上。然而若C含量過(guò)剩，則硬度過(guò)度上升，被削性和韌性降低，因此需要在1.2%以下。還有，C含量的優(yōu)選下限為0.15%,優(yōu)選上限為0.5%。Si作為脫氧元素在使鋼材的內(nèi)部品質(zhì)提高上是有效的元素，為了有效地發(fā)揮這一效果，需要Si含量為0.03%以上，優(yōu)選為0.1%以上。另外，大量含有Si使之達(dá)到1%以上時(shí)，雖然對(duì)工具保護(hù)膜生成有效地發(fā)揮作用，但若Si含量過(guò)剩，則滲碳時(shí)的異常組織生成，熱處理后(淬火后)的殘留奧氏體(殘留y)量增大，無(wú)法得到高硬度，因此需要在2%以下，優(yōu)選在1.5%以下。P是鋼材中不可避免被包含的元素(雜質(zhì))，會(huì)助長(zhǎng)熱加工時(shí)的裂紋，因此優(yōu)選盡可能地降低。因此，將P量定為0.03。/。以下(更優(yōu)選為0.02%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01%以下)。P在工業(yè)上很難使其含量為0%。s是使被削性提高的元素，但若過(guò)剩地使之含有，則使鋼材的延性、韌性降低，因此需要使其上限為0.03%。特別是若S含量過(guò)剩，則與Mn反應(yīng)形成MnS夾雜物，該夾雜物在軋制時(shí)沿軋制方向伸展，使軋制直角方向的韌性(橫向的韌性)劣化。但是，S是鋼中不可避免被包含的雜質(zhì)，在工業(yè)上使其含量為0%困難。Al是強(qiáng)的脫氧元素，在使鋼材內(nèi)部品質(zhì)提高上是有效的元素。另外Al在斷續(xù)切削中也是重要的元素，通過(guò)確保A1會(huì)顯著提高被削性。為了發(fā)揮這樣的效果，需要Al含量為0.06%以上。優(yōu)選為0.1%以上，更優(yōu)選為0.2%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3%以上。但是，若A1含量過(guò)剩，則鋼材中的夾雜物量增大，并且熱處理后(淬火后)的殘留奧氏體(殘留y)量增大，得不到高硬度，因此需要在0.5%以下。Cr提高鋼材的淬火性，在用于提高鋼材強(qiáng)度上是有效的元素。另外，7通過(guò)與Al的復(fù)合添加，在提高鋼材的斷續(xù)切削性上是有效的元素。為了發(fā)揮這樣的效果，需要Cr含量為0.1。/。以上。但是，若Cr量過(guò)剩，則由于粗大碳化物的生成或過(guò)冷組織的發(fā)達(dá)使被削性劣化，因此需要在3°/。以下。還有，&含量的優(yōu)選下限為0.3%，更優(yōu)選為0.7%以上。另外，Cr含量的優(yōu)選上限為2.0%，更優(yōu)選為1.6%以下。[N:0.0040.025%]在斷續(xù)切削中，附著在工具上的鋼材新生面急速氧化，因此工具的氧化磨損進(jìn)行，但N發(fā)揮著抑制該反應(yīng)，改善斷續(xù)切削的工具壽命的效果。另夕卜，N與A1形成A1N，還發(fā)揮著抑制滲碳時(shí)的晶粒的異常成長(zhǎng)，和熱處理時(shí)的晶粒的微細(xì)化的,果。為了發(fā)揮這些效果，需要N含有0.004%以上，推薦優(yōu)選使之含有0.006%以上。但是，若N含量過(guò)剩，則由于時(shí)效硬化，使鋼材的延性、韌性劣化。由此，N含量需要在0.025。/。以下，優(yōu)選定為0.020%以下(更優(yōu)選0.015°/0以下)。若O含量過(guò)剩，則粗大的氧化物系夾雜物生成，對(duì)被削性和延性、韌性、鋼的熱加工性和延性帶來(lái)不利影響。因此將0含量的上限定為0.003%(優(yōu)選為0.002%)。Ca和Mg發(fā)揮著使氧化鋁等硬質(zhì)夾雜物軟質(zhì)化，抑制工具磨損的作用。另外，Ca通過(guò)使MnS球狀化，有助于軋制直角方向的韌性提高。為了發(fā)揮這樣的效果，需要使Ca含有0.0005。/。以上，使Mg含有0.0001。/。以上，但若過(guò)剩地含有，則夾雜物量增大，由此導(dǎo)致延性、韌性降低，因此需要使Ca為0.02%以下，Mg為0.005%以下。在本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼中，確保固溶狀態(tài)的N(固溶N)為規(guī)定量也是重要的要件，歷來(lái)，從鋼的被削性的觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為以A1N等固定N而盡可能地將N抑制得很少的方法為宜。但是，根據(jù)本發(fā)明者們的研究可知，通過(guò)使一部分N固溶，被削性得到進(jìn)一步改善。這一效果之所以被發(fā)揮，被推測(cè)是由于N在鐵素體中固溶，強(qiáng)度上升，由此鐵素體相和其他的硬質(zhì)相的硬度差被降低，切削時(shí)的切削阻抗的變動(dòng)受到抑制。為了發(fā)揮來(lái)自固溶N的上述效果，需要其含量至少在0.002%以上，優(yōu)選為0.0045%以上(更優(yōu)選為0.005%以上)。關(guān)于固溶N量的上限，雖然根據(jù)上述總N量取決于自身，但若固溶N量變多，則鋼材的強(qiáng)度上升，并且韌性、延性開始降低。由此，固溶N量?jī)?yōu)選為0.02。/。以下，更優(yōu)選為0.015%以下。還有，本發(fā)明中的固溶N的含量依據(jù)JISG1228，是從線材的總N量中減去全部氮化化合物中的N而求得的值。以下例示該固溶N的含量的實(shí)用性的測(cè)定法。(a)惰性氣體熔融法一熱傳導(dǎo)度法(總N量測(cè)定)將從供試材上切下的試樣放入坩堝，在惰性氣體氣流中熔融而提取N，將提取物搬送到熱傳導(dǎo)度單元(cell),測(cè)定熱傳導(dǎo)度的變化，求得總(b)氨蒸餾分離靛酚(indophenol)藍(lán)吸光光度法(總N化合物量的測(cè)定)將從供試材切下的試樣溶解于10%AA系電解液，進(jìn)行定恒電流電解，測(cè)定鋼中的總N化合物量。使用的10。/oAA系電解液，是10%丙酮、10%四甲基氯化銨、余量由甲醇構(gòu)成的非水溶劑系的電解液，是不會(huì)使鋼表面形成鈍化皮膜的溶液。使供試材的試樣大約0.5g溶解在該10。/。AA系電解液中，以孔徑0.1iim的聚碳酸酯(polycarbonate)制的過(guò)濾器，過(guò)濾生成的不溶解殘?jiān)?氮化化合物)。將得到的不溶解殘?jiān)诹蛩?、硫酸鉀和純銅制電極頭(tip)中加熱分解，使分解物與濾液融合。以氫氧化鈉使該溶液成為堿性后，進(jìn)行水蒸氣蒸餾，使蒸餾出的氨吸收到和稀硫酸中。再添加苯酚(phenol)、次氯酸鈉禾口亞石肖基鐵氰化鈉(Sodiumpentacyanonitrosylferrate(in)dihydrate)，使藍(lán)色絡(luò)合物生成，使用吸收分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，求得化合物總量。從根據(jù)(a)的方法求得的總N量中，減去根據(jù)(b)的方法求得的N化合物總量，能夠求得固溶N量本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的基本成分組成如上述，余量實(shí)質(zhì)上是鐵。但是允許根據(jù)原料、物資、制造設(shè)備等的狀況混入的不可避免的雜質(zhì)(例如Sn、As、H等)包含在鋼中。另外，在本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼中，需要Cr、Al和O滿足下式(1)的關(guān)系。對(duì)于規(guī)定下式(O的理由進(jìn)行說(shuō)明。(O.lX[Cr岸l])/》150…(1)其中，[Cr]、[Al]和[O]分別表示Cr、Al和O的含量(質(zhì)量％)。鋼中的硬質(zhì)的氧化物，在切削中引起工具/鋼材界面的磨料(abrasive)磨損，同時(shí)招致疲勞強(qiáng)度的降低。特別是在本發(fā)明中作為課題的低溫區(qū)域(即低速區(qū)域)的斷續(xù)切削中，作為支配工具磨損的要因，該磨料磨損的影響很大。另外，在斷續(xù)切削中，附著在工具上的鋼材新生面急速氧化，因此使工具的氧化磨損促進(jìn)，但是，借助鋼中的固溶Cr、AI復(fù)合性地發(fā)揮作用，能夠降低來(lái)自磨料磨損的影響。在高速的斷續(xù)切削中，在工具面上含有Al的氧化物主體的Bdag生成，由此工具主要磨損得到抑制，但是在低速的低溫區(qū)域下的斷續(xù)切削中，需要抑制這種引起工具磨損的氧化。在這一發(fā)現(xiàn)之下，根據(jù)本發(fā)明者們的研究，判明在滿足上式(1)的關(guān)系時(shí)，低溫下的斷續(xù)切削性飛躍性地提另外，在機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼中，特別是表面滲碳硬化鋼，通常是進(jìn)行滲碳處理而使表面硬化，但在該處理時(shí)由于滲碳溫度、時(shí)間、加熱速度等，導(dǎo)致晶粒的異常成長(zhǎng)發(fā)生。通過(guò)提高Al含量使這比通常情況高，也能夠發(fā)揮出抑制這一現(xiàn)象的效果。這一效果得到發(fā)揮被認(rèn)為是由于，通過(guò)增加Al含量，A1N析出物的粒子間距離變小。這一效果在實(shí)施滲碳以外的熱處理(例如淬火、回火)時(shí)也有效，作為其結(jié)果是有助于韌性提高。本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，通過(guò)如上述適當(dāng)控制化學(xué)成分組成，能夠得到低速下的斷續(xù)切削性。本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，也可以根據(jù)需要含有以下的選擇元素。根據(jù)所含有的元素的種類，鋼材的特性得到進(jìn)一步改善。Mo在確保母材的淬火性，抑制不完全淬火組織的生成上是有效的元素，也可以根據(jù)需要使鋼中含有。這一效果隨著其含量增加而增大，但是若過(guò)剩使之含有，則正火后生成過(guò)冷組織，使被削性降低，因此優(yōu)選為1.0%以下。[Nb:0.15%以下(不含0%)]Nb在機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼之中，特別是表面滲碳硬化鋼，通常是進(jìn)行滲碳處理而使表面硬化，但有在該處理時(shí)由于滲碳溫度、時(shí)間、加熱速度等，導(dǎo)致晶粒的異常成長(zhǎng)發(fā)生的情況。Nb具有抑制這一現(xiàn)象的效果。這一效果隨著Nb含量增加而增大，但是若過(guò)剩使之含有，則硬質(zhì)的碳化物生成，被削性降低，因此優(yōu)選在0.15%以下。Ti、Zr、Hf和Ta與上述Nb—樣，具有抑制晶粒的異常成分的效果，因此也可以根據(jù)需要使鋼中含有。這一效果隨著這些元素的含量(1種或2種以上的合計(jì)量)增加而增大，但若使之過(guò)剩地含有，則硬質(zhì)的碳化物生成，被削性降低，因此優(yōu)選合計(jì)在0.02%以下。這些元素使鋼材的淬火性提高，在高強(qiáng)度化上是有效的元素，也可以根據(jù)需要使鋼中含有。這一效果隨著這些元素的含量(l種或2種以上的合計(jì)量)增加而增大，但若使之過(guò)剩地含有，則過(guò)冷組織生成，延性、韌性降低，因此使之含有截止到上述的含量。本發(fā)明的鋼材，確保規(guī)定量的固溶N的含量也是重要的要件，對(duì)于用于確保固溶N量的條件進(jìn)行說(shuō)明。以通常的制造方法制作鋼材時(shí)，因?yàn)锳l含量比普通鋼高，所以從高溫就A1N開始析出。這時(shí)，N被A1固定，因此在通常的制造方法中，幾乎不能作為固溶N使之存在。另外認(rèn)為，A1N隨著冷卻其尺寸增大，因此粗大A1N造成的工具磨損量(磨料磨損量)也增加。因此，通過(guò)實(shí)施如下所示的熱處理，能夠確保規(guī)定量的固溶N。另外通過(guò)實(shí)施這樣的熱處理，也會(huì)減小A1N，因此推定為磨料磨損的進(jìn)行也受到抑制。在本發(fā)明中，作為N的固溶化處理，是將鋼材加熱至115(TC以上后，在900500。C的溫度范圍以0.84"C/秒的冷卻速度冷卻即可。鋼材的加熱溫度從上述觀點(diǎn)出發(fā)至少需要在115(TC以上。但是，這一溫度過(guò)高，則晶粒容易粗大化，從而在冷卻中容易生成過(guò)冷組織，被削性降低，因此優(yōu)選為130(TC左右以下。還有，該加熱溫度優(yōu)選的下限為120(TC以上，更ii優(yōu)選為1250。C以上。上述的加熱之后，需要以0.84°。/秒的冷卻速度冷卻90050(TC的溫度范圍。上述溫度范圍意味著A1N形成的溫度區(qū)域，通過(guò)以0.84tV秒的冷卻速度冷卻該溫度范圍，能夠防止的生成的A1N的粗大化。但是，若該冷卻速度過(guò)快，則貝氏體和馬氏體等的硬質(zhì)相的生成比例增加，從而導(dǎo)致鋼材的強(qiáng)度上升，被削性降低，因此需要在4'C/秒以下。這時(shí)的冷卻速度的優(yōu)選的下限為0.9。C/秒，更優(yōu)選為1.(TC/秒以上。另外，冷卻速度的優(yōu)選上限為3.(TC/秒，更優(yōu)選為2.5i:/秒以下。還有，在上述這樣的熱處理中，設(shè)想實(shí)施正火、熱鍛后的正火等，以滿足上述規(guī)定的加熱速度、冷卻速度的條件的方式實(shí)施這些工序即可。實(shí)施例以下，列舉實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受以下的實(shí)施例限制，在能夠符合前述、后述宗旨的范圍內(nèi)當(dāng)然也可以適當(dāng)?shù)丶右宰兏鼘?shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。以真空感應(yīng)爐熔融下述表1、2所示的化學(xué)成分組成的鋼150kg，鑄造成上面4)245mmX下面4)210mmX長(zhǎng)480mm的鑄錠，進(jìn)行鍛造(均熱(soaking):1250°CX3小時(shí)左右，鍛造加熱IOO(TCX1小時(shí)左右)和切割，經(jīng)由一邊150mmX長(zhǎng)680mm的四角材形狀，加工成下述(a)、(b)2類鍛造材。還有，在下述表1、2中，前述(l)式的左邊的值((0.1X[Cr]+[A1])/:以下稱為"A值"}。(a)板材厚30mm、寬155mm、長(zhǎng)100mm(b)圓棒材直徑80mm、長(zhǎng)100mm<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>對(duì)得到的鋼板和圓棒材實(shí)施下述表3、4所示的熱處理后(加熱時(shí)間均為2小時(shí))，板材作為端銑刀切削試驗(yàn)片的原材，圓棒材作為擺錘沖擊試驗(yàn)片的原材。對(duì)于這些鍛造材，以下述的條件評(píng)價(jià)其斷續(xù)切削時(shí)的被削性，并且測(cè)定橫向的韌性(擺錘沖擊吸收能)。為了評(píng)價(jià)斷續(xù)切削時(shí)的被削性，評(píng)價(jià)端銑刀加工的工具磨損。對(duì)上述板材(正火材或正火后進(jìn)行了熱鍛的)除去氧化皮后，磨削表面大約2mm，作為端銑刀切削試驗(yàn)片。具體來(lái)說(shuō)，就是在加工中心(machiningcenter)主軸安裝端銑刀工具，通過(guò)HSS固定由上述方式制造的厚25mmX寬150mmX長(zhǎng)100mm的試驗(yàn)片，在干式的切削氣氛下進(jìn)行下切加工。詳細(xì)的加工條件顯示在下述表5中。進(jìn)行200次斷續(xù)切削后，用光學(xué)顯微鏡測(cè)定平均后刀面磨損寬度(工具磨損量)Vb。其結(jié)果顯示在表3、4中。斷續(xù)切削后的Vb在7(Vm以下的，評(píng)價(jià)為斷續(xù)切削時(shí)的被削性優(yōu)異(〇標(biāo)記)。還有，對(duì)于該試驗(yàn)片，就表面的維氏硬度Hv也迸行測(cè)定，其結(jié)果也顯示在表3、4中。[橫向的韌性]從圓棒材沿垂直于軋制方向(鍛造延伸方向)的方向，削出凹口形狀為RIO(mm)的擺錘沖擊試驗(yàn)片(形狀10mmX10mmX55mm)，以下述的條件進(jìn)行滲碳一油淬火后，以(170°CX120分一空冷)進(jìn)行回火處理，測(cè)定擺錘沖擊值(橫向擺錘沖擊吸收能E)。其結(jié)果顯示在表3、4中。擺錘沖擊值為IO.OJ以上的評(píng)價(jià)為橫向的韌性優(yōu)異(O標(biāo)記)。(滲碳處理?xiàng)l件)930。CX90分(C02濃度0.110%，碳勢(shì)(carbonpotential):目標(biāo)1.0%)—930。CX卯分(C02濃度0.170%，碳勢(shì)(carbonpotential):目標(biāo)0.8%)—840。CX60分(C(V濃度:0.390%，碳勢(shì)(carbonpotential):目標(biāo)0.8%)—油淬火(冷卻油60°C)—(回火170。CX120分一空冷)[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由這些結(jié)果可知，滿足本發(fā)明的要件的試驗(yàn)No.26、9、10、12、13、1519、2130，斷續(xù)切削后的工具磨損量Vb小，斷續(xù)切削時(shí)的被削性優(yōu)異，橫向的韌性也良好(綜合判定)。相對(duì)于此，試驗(yàn)No.l、7、8、11、14、30、3145不滿足本發(fā)明規(guī)定的要件(綜合判定X)。其斷續(xù)切削后的工具磨損量變大(試驗(yàn)No.1、7、8、11、14、20、3235、37、4043、45)，橫向的韌性降低(試驗(yàn)No.14、20、31、32、3540、44、45)?；诖私Y(jié)果，關(guān)于試驗(yàn)No.16、1530、33、45的工具磨損量Vb、橫向的韌性(橫向擺錘沖擊吸收能E)，與所述A值{(0.1X[Cr]+[A1])/}的關(guān)系顯示在下述表6中。另外基于該數(shù)據(jù)，A值與工具磨損量Vb的關(guān)系顯示在圖1中，A值與橫向擺錘沖擊吸收能E的關(guān)系顯示在圖2中。根據(jù)這些曲線可知，通過(guò)滿足前式(1)的關(guān)系(即，調(diào)整A值)，發(fā)明例的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼發(fā)揮著良好的被削性和韌性。表6]<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如以上，參照特別的實(shí)施方式詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明，但能夠不脫離本發(fā)明的精神和范圍而加以各種變更和修正，從業(yè)者當(dāng)然清楚。本申請(qǐng)基于2007年6月28日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2007-170936)和2008年4月25日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)(特愿2008-115575)，其內(nèi)容參照此援引。權(quán)利要求1.一種被削性優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)含有C0.05～1.2％、Si0.03～2％、Mn0.2～1.8％、P0.03％以下但不含0％、S0.03％以下但不含0％、Cr0.1～3％、Al0.06～0.5％、N0.004～0.025％和O0.003％以下但不含0％，還含有Ca0.0005～0.02％和/或Mg0.0001～0.005％，鋼中的固溶N0.002％以上，余量是鐵和不可避免的雜質(zhì)，并且，滿足下式(1)的關(guān)系，(0.1×[Cr]+[Al])/[O]≥150…(1)其中，[Cr]、[Al]和[O]分別表示Cr、Al和O的質(zhì)量百分比含量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有Mo:1.0%以下但不含0%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量X計(jì)還含有Nb:0.15%以下但不含0%。4.根據(jù)權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)還含有合計(jì)為0.02%以下但不含0%的從Ti、Zr、Hf和Ta中選出的l種以上的元素。5.根據(jù)權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量^計(jì)還含有從V:0.5%以下但不含0%、Cu:3%以下但不含0%、Ni:3。/。以下但不含0。/。和B:0.005%以下但不含0°/。中選出的1種以上的元素。6.—種權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，作為N的固溶化處理，將鋼材加熱至115(TC以上后，在卯050(TC的溫度范圍以0.84。C/秒的冷卻速度進(jìn)行冷卻。全文摘要本發(fā)明提供一種降低S含量而維持強(qiáng)度等的機(jī)械的特性，并且在HSS工具下的低速的斷續(xù)切削(例如滾刀加工)中也能夠發(fā)揮優(yōu)異的被削性(特別是工具壽命)的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼和用于制造這種機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼的有用的方法。本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼，一邊確保鋼中的固溶N在0.002％以上，一邊適當(dāng)調(diào)整化學(xué)成分組成，滿足下式(1)的關(guān)系。(0.1×[Cr]+[Al])/[O]≥150…(1)其中，[Cr]、[Al]和[O]分別表示Cr、Al和O的含量(質(zhì)量％)。文檔編號(hào)C22C38/00GK101688275SQ20088002227公開日2010年3月31日申請(qǐng)日期2008年6月23日優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日發(fā)明者土田武廣,坂本浩一,堀口元宏,增田智一,家口浩,島本正樹,村上昌吾,永濱睦久,益田真輔,赤澤浩一申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所