(57)【要約】【課題】焼きならし後の被削性に優れ、高周波焼入れ後において、優れた硬度、面疲労強度および耐組織変化特性を有する高周波焼入れ用鋼および高周波焼入れ部品を提供する。【解決手段】所定の化学組成を有し、且つ下記（１）式および下記（２）式を満足する高周波焼入れ用鋼および高周波焼入れ部品を採用する。  Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  …  （１）  （Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  …  （２）  ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．２０％以上、０．６０％未満、
Ｍｎ：０．２０％以上、０．４０％未満、
Ｃｒ：１．６０〜２．００％、
Ｖ：０．０２〜０．３０％、
Ｓ：０．００１〜０．０４０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｏ：０．００１５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、および
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、且つ下記（１）式および下記（２）式を満足することを特徴とする高周波焼入れ用鋼。
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （１）
（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  ・・・  （２）
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．８０％以下、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ：０．００４０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、および
Ｎｉ：０．３０００％以下
からなる群から選択される１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の高周波焼入れ用鋼。
【請求項３】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．２０％以上、０．６０％未満、
Ｍｎ：０．２０％以上、０．４０％未満、
Ｃｒ：１．６０〜２．００％、
Ｖ：０．０２〜０．３０％、
Ｓ：０．００１〜０．０４０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｏ：０．００１５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、および
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、且つ下記（３）式および下記（４）式を満たし、
表面のビッカース硬さが７３０ＨＶ１以上であり、
全硬化層深さが０．５０〜２．００ｍｍであり、
前記表面における残留応力が−４００ＭＰａ以下であることを特徴とする高周波焼入れ部品。
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （３）
（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  ・・・  （４）
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。
【請求項４】
前記化学組成が、質量％で、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．８０％以下、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ：０．００４０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、および
Ｎｉ：０．３０００％以下
からなる群から選択される１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項３に記載の高周波焼入れ部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波焼入れ用鋼および高周波焼入れ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自動車の機械部品である等速ジョイント（ＣＶＪ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｊｏｉｎｔ）およびハブ等に使用される鋼は、切削加工を施されて部品形状に加工されるため、優れた被削性が求められる。また、これらの機械部品は衝撃および摩擦に対して優れた特性を有する必要があるため、優れた硬度および面疲労強度が求められる。一般的に、焼戻し後の表面硬度が高ければ高いほど面疲労強度は向上するため、優れた面疲労強度が求められる機械部品は、高周波焼入れを施されてから使用される。
【０００３】
近年では、自動車の燃費向上を目的として、上記のような機械部品同士の間の潤滑液（油等）の量を減らす、あるいは粘度を下げる傾向がある。潤滑液の量を少なくすると、冷却効果の低下により表面温度が上昇し、より過酷な環境下で機械部品が使用されることになる。また、潤滑液の粘度を下げると液膜が薄くなることで冷却効果が低下するだけでなく、摩擦の増加により機械部品の表面温度が上昇する。機械部品の表面温度が上昇すると、使用されるうちに機械部品内部の組織が変化し、組織が変化した箇所が起点となって破壊が生じる場合がある。そのため、高温環境下で使用される機械部品は、表面温度が上昇した場合であっても組織が変化し難い特性を有する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．３０〜０．６５％、Ｓｉ：０．２０〜１．００％、Ｍｎ：０．２０〜０．６０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１．００〜３．００％、Ａｌ：０．００５〜０．２００％、Ｎ：０．０２００％以下、Ｏ：０．００３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、さらに、該鋼は上記組成のＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒの含有量から算出される４×Ｓｉ＋３Ｃｒ−Ｍｎの値が６．００％以上を満足し、かつ、旧オーステナイト粒径を８．０μｍ以下としたことを特徴とする靭性および耐磨耗性に優れた鋼が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、所定の化学組成を有し、鋼組織が、フェライト及びパーライトからなり、前記パーライトの面積率が８５％以上であり、鋼中において、Ａｌ２Ｏ３介在物及び複合介在物の総個数に対する、前記複合介在物の個数の比率は、２０％以上であり、前記複合介在物は、質量％で、２．０％以上のＳｉＯ２及び２．０％以上のＣａＯを含有し、残部の９９％以上がＡｌ２Ｏ３である、高周波焼入れ用鋼が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１および２では、鋼の表面温度が上昇することで生じる組織変化について何ら考慮されておらず、特許文献１および２に開示された鋼を高温環境下で使用される機械部品に適用した場合、鋼中に含まれるＭｎの作用により、潤滑液等に含まれる水素が鋼中に侵入し、拡散する事で組織変化が生じ、破壊が生じる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５８６８０９９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１８／０１６５０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、焼きならし後の被削性に優れ、高周波焼入れ後において、優れた硬度、面疲労強度および耐組織変化特性を有する高周波焼入れ用鋼および高周波焼入れ部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］  本発明の一態様に係る高周波焼入れ用鋼は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．２０％以上、０．６０％未満、
Ｍｎ：０．２０％以上、０．４０％未満、
Ｃｒ：１．６０〜２．００％、
Ｖ：０．０２〜０．３０％、
Ｓ：０．００１〜０．０４０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｏ：０．００１５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、および
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、且つ下記（１）式および下記（２）式を満足することを特徴とする。
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （１）
（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  ・・・  （２）
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。
［２］  上記［１］に記載の高周波焼入れ用鋼は、
前記化学組成が、質量％で、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．８０％以下、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ：０．００４０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、および
Ｎｉ：０．３０００％以下
からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。
［３］  本発明の別の態様に係る高周波焼入れ部品は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．４０〜０．６０％、
Ｓｉ：０．２０％以上、０．６０％未満、
Ｍｎ：０．２０％以上、０．４０％未満、
Ｃｒ：１．６０〜２．００％、
Ｖ：０．０２〜０．３０％、
Ｓ：０．００１〜０．０４０％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｏ：０．００１５％以下、
Ａｌ：０．００５〜０．０６０％、および
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、且つ下記（３）式および下記（４）式を満たし、
表面のビッカース硬さが７３０ＨＶ１以上であり、
全硬化層深さが０．５０〜２．００ｍｍであり、
前記表面における残留応力が−４００ＭＰａ以下であることを特徴とする。
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （３）
（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  ・・・  （４）
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。なお、上記式（３）および（４）はそれぞれ、上記式（１）および（２）と同一である。
［４］  上記［３］に記載の高周波焼入れ部品は、
前記化学組成が、質量％で、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｏ：０．８０％以下、
Ｔｉ：０．０５０％以下、
Ｂ：０．００４０％以下、
Ｎｂ：０．０５０％以下、および
Ｎｉ：０．３０００％以下
からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、焼きならし後の被削性に優れ、かつ高周波焼入れ後の硬度、面疲労強度および耐組織変化特性に優れる高周波焼入れ用鋼および高周波焼入れ部品を提供することができる。本発明に係る高周波焼入れ用鋼は、高周波焼入れ部品に加工され、例えば、ＣＶＪおよびハブ等の自動車部品に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】小ローラ試験片の側面図である。
【図２】大ローラ試験片の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
高温環境下で使用される機械部品は、すべりを伴う接触面圧を繰り返し負荷されるうちに部品表層の組織が変化し、組織が変化した箇所が起点となって破壊が生じる場合がある。本発明者らは、高温環境下で使用される機械部品の組織変化について以下のように推察している。
【００１３】
機械部品が高温環境下で、すべりを伴いながら繰り返し面圧を負荷されると、部品表層に局所変形が生じ、その箇所には大きなひずみが導入されることにより白色組織が生じる。鋼内部に白色組織が生じると、この組織が起点となり微小亀裂が生じ、最終的には破壊が生じる場合がある。本発明者らは、高温環境下で潤滑液（油等）が分解されることにより生じた水素が鋼内部に侵入することが、高温環境下で局所破壊が生じる原因の一つであると推察している。
【００１４】
そこで本発明者らは、耐組織変化特性に優れた鋼の化学組成について鋭意研究した。なお、耐組織変化特性に優れるとは、高温環境下で使用されても白色組織への組織変化が生じ難いことを意味する。その結果、本発明者らは、Ｍｎ、ＣｒおよびＶのそれぞれの含有量を所定の範囲内に制御し、且つこれらの元素の含有量が所定の関係を満たすように制御することで、耐組織変化特性に優れた鋼を得ることができることを知見した。より具体的には、本発明者らは、Ｖを含有させて結晶粒を微細化することで、降伏強度を向上させて局所変形の発生を抑制し、Ｍｎ含有量を低減させて結晶粒界を強化することで亀裂の発生を抑制し、更に、Ｃｒを含有させることで、耐組織変化特性に優れた鋼を得ることができることを知見した。
【００１５】
以上の知見に基づいてなされた本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．４０〜０．６０％、Ｓｉ：０．２０％以上、０．６０％未満、Ｍｎ：０．２０％以上、０．４０％未満、Ｃｒ：１．６０〜２．００％、Ｖ：０．０２〜０．３０％、Ｓ：０．００１〜０．０４０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｏ：０．００１５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０６０％およびＮ：０．００２０〜０．００８０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、且つ下記（１）式および下記（２）式を満足する。
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （１）
（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  ・・・  （２）
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態に開示の構成のみに制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。以下に記載する数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての％は全て質量％を示す。
【００１７】
Ｃ：０．４０〜０．６０％
炭素（Ｃ）は、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度を高める。Ｃ含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Ｃ含有量は０．４０％以上とする。一方、Ｃ含有量が多い場合は鋼の被削性及び冷間加工性が低下するため、Ｃ含有量は０．６０％以下とする。Ｃ含有量は、０．４３％以上、０．４５％以上が好ましく、また０．５８％以下、０．５７％以下が好ましい。
【００１８】
Ｓｉ：０．２０％以上、０．６０％未満
シリコン（Ｓｉ）は鋼に焼入性を付与して強度を高める。更に、Ｓｉは焼戻し軟化抵抗を向上させる。すなわち、Ｓｉは、焼戻し処理および使用時の高温環境において軟化を抑制する。Ｓｉ含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Ｓｉ含有量は０．２０％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が多い場合は、鋼の硬度が上昇して、被削性が劣化する。そのため、Ｓｉ含有量は０．６０％未満とする。Ｓｉ含有量は、０．２２％以上、０．３０％以上が好ましく、また０．５５％以下、０．５０％以下が好ましい。
【００１９】
Ｍｎ：０．２０％以上、０．４０％未満
マンガン（Ｍｎ）は高周波焼入れ時の焼入れ性を高める。Ｍｎ含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Ｍｎ含有量は０．２０％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が多い場合は、結晶粒界にＭｎが偏析することで、鋼の耐組織変化特性が劣化する。そのため、Ｍｎ含有量は０．４０％未満とする。Ｍｎ含有量は、０．２５％以上が好ましく、また０．３５％以下が好ましい。
【００２０】
Ｃｒ：１．６０〜２．００％
クロム（Ｃｒ）は、鋼に焼入性を付与して強度を高める。また、Ｃｒは焼戻し軟化抵抗を向上させ、焼戻し処理および使用時の高温環境における軟化を抑制する。更に、Ｃｒは鋼の水素感受性を抑制することで、耐組織変化特性を向上させる。Ｃｒ含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Ｃｒ含有量は１．６０％以上とする。一方、Ｃｒ含有量が多い場合は、靭性が低下するとともに鋼の硬さが上昇して被削性等の冷間加工性が劣化する。そのため、Ｃｒ含有量は２．００％以下とする。Ｃｒ含有量は、１．６５％以上、１．７０％以上、１．８０％以上が好ましく、また１．９５％以下が好ましい。
【００２１】
Ｖ：０．０２〜０．３０％
バナジウム（Ｖ）は、微細なＶ窒化物、Ｖ炭化物、又はＶ炭窒化物を形成して高周波焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制することで鋼の降伏強度を向上させ、圧力のかかる部品表層で局所変形が生じることを抑制する。また、Ｖは鋼の面疲労強度および耐組織変化特性を向上させる。これは、鋼内部に侵入した水素をＶ析出物がトラップすることで、水素侵入による脆化を抑制することが原因の一つと考えられる。Ｖ含有量が少ない場合は上記効果が得られないため、Ｖ含有量は０．０２％以上とする。一方、Ｖ含有量が多い場合は、靭性が低下するとともに鋼の硬さが上昇して被削性等の冷間加工性が劣化する。そのため、Ｖ含有量は０．３０％以下とする。Ｖ含有量は、０．０５％以上、０．１０％以上、０．１５％以上が好ましく、また０．２５％以下、０．２１％以下が好ましい。
【００２２】
Ｓ：０．００１〜０．０４０％
硫黄（Ｓ）は被削性を向上させる元素である。鋼中に介在物（ＭｎＳ）を形成し、被削性を向上させる反面、部品の面疲労強度を低下させる。したがって、被削性を確保するためにはＳ含有量は０．００１％以上とする。一方、面疲労強度を確保するためにＳ含有量は０．０４０％以下とする。Ｓ含有量は０．０３５％以下、０．０３０％以下、０．０２０％以下が好ましい。Ｓ含有量を過度に低減しても精錬コストの増大に見合う効果が得られないため、Ｓ含有量は０．００３％以上、０．００５％以上が好ましい。
【００２３】
Ｐ：０．０２０％以下
リン（Ｐ）は不純物元素である。Ｐは結晶粒界に偏析して粒界を脆化させるため、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度を低下させる。したがって、Ｐ含有量は０．０２０％以下に制限する。Ｐ含有量は０．０１５％以下、０．０１１％以下が好ましい。Ｐ含有量は０％とすることが好ましいが、Ｐ含有量を過度に低減しても精錬コストの増加に見合う効果が得られないため、Ｐ含有量は０．００３％以上、０．００５％以上としてもよい。
【００２４】
Ｏ：０．００１５％以下
酸素（Ｏ）は不純物元素である。ＯはＡｌ、Ｓｉ及びＣａと結合して酸化物（又は酸化物系介在物）を形成し、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度を低下させる。したがって、Ｏ含有量は０．００１５％以下に制限する。Ｏ含有量は０．００１４％以下、０．００１１％以下が好ましい。Ｏ含有量は０％とすることが好ましいが、Ｏ含有量を過度に低減しても精錬コストの増大に見合う効果が得られないため、Ｏ含有量は０．０００３％以上、０．０００５％以上としてもよい。
【００２５】
Ａｌ：０．００５〜０．０６０％
アルミニウム（Ａｌ）は溶鋼を脱酸する。また、Ａｌは鋼中のＮと結合してＡｌＮを形成し、高周波焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制する。Ａｌ含有量が少ない場合、上記効果が得られないため、Ａｌ含有量は０．００５％以上とする。一方、Ａｌ含有量が多い場合、鋼中に粗大なＡｌ２Ｏ３介在物、および／または複数のＡｌ２Ｏ３介在物が凝集したＡｌ２Ｏ３クラスタが多量に生成し、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度が低下する。そのため、Ａｌ含有量は０．０６０％以下とする。Ａｌ含有量は０．００８％以上、０．０１５％以上が好ましく、また０．０５０％以下、０．０４５％以下が好ましい。なお、本実施形態におけるＡｌ含有量とは、全Ａｌの含有量を意味する。
【００２６】
Ｎ：０．００２０〜０．００８０％
窒素（Ｎ）はＡｌと結合して鋼中にＡｌＮを形成し、高周波焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制することで、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度を高める。Ｎ含有量が少ない場合、上記効果が得られないため、Ｎ含有量は０．００２０％以上とする。一方、Ｎ含有量が多い場合、Ｎが過剰にフェライトに固溶してひずみ時効が生じ、鋼の冷間加工性が低下する。さらに、Ｎ含有量が多い場合、鋼中に粗大な窒化物が生成されて、鋼の被削性および面疲労強度が低下する。そのため、Ｎ含有量は０．００８０％以下とする。Ｎ含有量は０．００２５％以上、０．００２８％以上が好ましく、また０．００７０％以下、０．００６０％以下が好ましい。
【００２７】
本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。本実施形態において、不純物とは、高周波焼入れ用鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境等から混入されるものであって、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００２８】
本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼には、上述した元素に加えて、Ｃａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｂ、ＮｂおよびＮｉからなる群から選択される１種または２種以上の元素を含有させてもよい。これらの元素は任意元素であり、含有させない場合の含有量は０％である。
【００２９】
Ｃａ：０．００５０％以下
カルシウム（Ｃａ）は、Ａｌ２Ｏ３介在物を改質して、複合介在物（Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＳｉＯ２）を形成する。ＣａはＡｌ２Ｏ３介在物を改質して複合介在物を生成することにより、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度をより向上させる。この効果を得るためには、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とすることが好ましい。一方、Ｃａ含有量が多い場合、鋼中に粗大な介在物が増加して、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度が低下する場合がある。そのため、Ｃａ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。Ｃａ含有量は、０．００２０％以上がより好ましく、また０．００４０％以下がより好ましい。
【００３０】
Ｍｏ：０．８０％以下
モリブデン（Ｍｏ）は鋼中に固溶して、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度をより向上させる。この効果を得るためには、Ｍｏ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。一方、Ｍｏ含有量が多い場合、焼きならし後の硬さが高くなり、被削性が低下する場合があるため、Ｍｏ含有量は０．８０％以下とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は０．０７％以上、０．１２％以上がより好ましく、また０．６０％以下、０．５０％以下がより好ましい。
【００３１】
Ｔｉ：０．０５０％以下
チタン（Ｔｉ）は、鋼中にＴｉ窒化物又はＴｉ炭化物を形成して、高周波焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制することで、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度をより向上させる。この効果を得るためには、Ｔｉ含有量は０．０１０％以上とすることが好ましい。一方、Ｔｉ含有量が多い場合、鋼中に粗大なＴｉ窒化物および／またはＴｉ炭化物が生成して、鋼の被削性が低下する場合がある。そのため、Ｔｉ含有量は０．０５０％以下とすることが好ましい。Ｔｉ含有量は、０．０１５％以上、０．０２０％以上がより好ましく、また０．０４５％以下、０．０４０％以下がより好ましい。
【００３２】
Ｂ：０．００４０％以下
ボロン（Ｂ）は鋼中に固溶して鋼の焼入れ性を高めることで、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度をより向上させる。この効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００５％以上とすることが好ましい。一方、Ｂ含有量が多い場合、上記効果が飽和するとともに、合金コストが増加する。そのため、Ｂ含有量は０．００４０％以下とすることが好ましい。Ｂ含有量は、０．００１０％以上がより好ましく、また０．００３０％以下がより好ましい。
【００３３】
Ｎｂ：０．０５０％以下
ニオブ（Ｎｂ）は鋼中にＮｂ窒化物、Ｎｂ炭化物又はＮｂ炭窒化物を形成し、ピニング効果によって結晶粒の粗大化を抑制する。この効果を得るためには、Ｎｂ含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｂ含有量が多い場合、鋼中に粗大なＮｂ析出物が形成され、鋼の靱性が低下する場合がある。したがって、Ｎｂ含有量は０．０５０％以下とすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、０．０２０％以上、０．０２５％以上がより好ましく、また０．０４０％以下がより好ましい。
【００３４】
Ｎｉ：０．３０００％以下
ニッケル（Ｎｉ）は鋼中に固溶して、高周波焼入れ後の鋼の面疲労強度をより向上させる。この効果を得るためには、Ｎｉ含有量は０．００１０％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉ含有量が多い場合、上記効果が飽和するとともに合金コストが増加する。そのため、Ｎｉ含有量は０．３０００％以下とすることが好ましい。Ｎｉ含有量は、０．００１５％以上がより好ましく、また０．２５００％以下がより好ましい。
【００３５】
本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼は、上記化学組成を有し、且つ下記（１）式および下記（２）式を満たす。
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （１）
（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  ・・・  （２）
ただし、上記式中の元素記号は、当該元素の質量％での含有量を示し、当該元素を含有しない場合は０を代入する。以下に上記（１）式および上記（２）式について説明する。
【００３６】
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （１）
上記（１）式の左辺は、焼入れ性の指標（Ｃｅｑ（％））を示す。Ｃｅｑが１．１００を超えると、鋼の焼入れ性が過度に高くなり、圧延後の高周波焼入れ用鋼の金属組織の一部に、硬質なベイナイトが生成する。これにより、鋼の冷間加工性が劣化する。そのため、Ｃｅｑ（上記（１）式の左辺）は１．１００以下とする。Ｃｅｑは１．０５０以下、１．０００以下、０．９５０以下が好ましい。
上述した本実施形態に係る化学組成を有する鋼であれば、高周波焼入れ用鋼として所望される焼入れ性ならびに高周波焼入れ後の硬度を得ることができるため、Ｃｅｑの下限は特に限定しない。しかし、鋼の焼入れ性を確実に得るために、Ｃｅｑは０．５００以上、０．６５０以上としてもよい。
【００３７】
（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ≧５．００  ・・・  （２）
上記（２）式の左辺は、本実施形態に係る鋼の耐組織変化特性の指標を示す。上記（２）式の左辺が５．００未満であると、鋼の耐組織変化特性が劣化し、高温環境下で使用された際に白色組織が生じ、破壊が生じ易くなる。そのため、上記（２）式の左辺は５．００以上とする。上記（２）式の左辺は、５．５０以上、６．００以上が好ましい。上記（２）式の左辺は、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼のＣｒ含有量、Ｍｎ含有量、Ｖ含有量が取り得る値から、１０．３０以下としてもよい。
【００３８】
本実施形態に係る鋼は高周波焼入れ用であり、制御されるべき金属組織は高周波焼入れ後の金属組織であるため、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼（高周波焼入れ前）の金属組織は特に限定されない。本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼（高周波焼入れ前）の金属組織は、フェライト（初析フェライト）及びパーライトの合計面積率を９７％以上とし、残部組織の面積率を３％以下としてもよい。また、残部組織を０％とし、フェライト及びパーライトの合計面積率を１００％としてもよい。金属組織中の残部組織とは、例えばベイナイトである。ただし、本実施形態に係る鋼は上述の金属組織を有しなくてもよく、上述の金属組織を有しなくても本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼を得ることができる。
【００３９】
本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼は、適用する機械部品等に応じて適宜選択すればよく、棒鋼または線材であっても構わない。
【００４０】
次に、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼を用いて製造される、高周波焼入れ部品について説明する。本発明の別の態様に係る高周波焼入れ部品は、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼と同一の化学組成を有し、表面のビッカース硬さが７３０ＨＶ１以上であり、全硬化層深さが０．５０〜２．００ｍｍであり、前記表面における残留応力が−４００ＭＰａ以下である。
【００４１】
表面のビッカース硬さ：７３０ＨＶ１以上
表面のビッカース硬さが７３０ＨＶ１未満であると、硬度が不足し、ＣＶＪおよびハブ等の自動車部品として使用することが困難な場合がある。そのため、表面のビッカース硬さは７３０ＨＶ１以上とする。表面のビッカース硬さは、靭性低下による欠損抑制の観点から、８５０ＨＶ１以下としてもよい。
表面のビッカース硬さは、高周波焼入れ部品、例えば図１に示す小ローラ試験片において、周面ＦＰ（図１に示した直径２６ｍｍの部分）のビッカース硬さを測定することで求める。具体的には、小ローラ試験片の周面ＦＰの任意の３点に対して、試験力は９．８Ｎとして、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準拠したビッカース硬さ試験を実施する。得られたビッカース硬さの３点の平均値を、高周波焼入れ部品の表面のビッカース硬さと定義する。
【００４２】
全硬化層深さ：０．５０〜２．００ｍｍ
全硬化層深さが０．５０ｍｍ未満であると、面疲労強度が低下する。一方、全硬化層深さが２．００ｍｍ超であると、焼割れが発生しやすくなる。そのため、全硬化層深さは０．５０〜２．００ｍｍとする。
高周波焼入れ部品の全硬化層深さは、ＪＩＳ  Ｇ  ０５９９：２００８に準拠して測定する。限界硬さはビッカース硬さで５５０ＨＶ１とする。本実施形態において、全硬化層深さが０．５０〜２．００ｍｍであるとは、例えば、図１に示す小ローラ試験片の長手方向に対して垂直な断面において、表面〜「表面から深さ方向に０．５０〜２．００ｍｍ位置」の領域のビッカース硬さが５５０ＨＶ１以上であることを意味する。例えば、全硬化層深さが０．７０ｍｍであるとは、図１に示す小ローラ試験片の長手方向に対して垂直な断面において、表面〜表面から深さ方向に０．７０ｍｍ位置の領域のビッカース硬さが５５０ＨＶ１以上であることを意味する。
【００４３】
表面における残留応力：−４００ＭＰａ以下
表面における残留応力が−４００ＭＰａ超（−４００ＭＰａを含まず、−４００ＭＰａよりも正の値）であると、面疲労強度が低下する。そのため、表面における残留応力は−４００ＭＰａ以下（−４００ＭＰａを含み、−４００ＭＰａより負の値）とする。表面における残留応力は、低いほど良いが、製造上実現できる残留応力は−１５００ＭＰａ以上であるため、上限は−１５００ＭＰａとしてもよい。
高周波焼入れ部品の表面における残留応力は、硬化面においてＸ線応力測定装置により測定する。測定部において酸化スケールの付着が著しい場合は、直径３ｍｍの範囲について電解研磨を行い、硬化面上の酸化スケールを除去した後に、表面〜表面から深さ方向に０．２ｍｍの範囲で残留応力を測定する。得られた表面〜表面から深さ方向に０．２ｍｍの範囲における残留応力の最小値を、表面における残留応力とする。
【００４４】
本実施形態に係る高周波焼入れ部品の金属組織は特に限定されない。本実施形態に係る高周波焼入れ部品の金属組織は、フェライト、パーライトの合計面積率を６０％以上とし、残部組織の面積率を４０％以下としてもよい。また、残部組織を０％とし、フェライト、パーライトの合計面積率を１００％としてもよい。金属組織中の残部組織とは、例えばベイナイトである。ただし、本実施形態に係る高周波焼入れ部品は上述の金属組織を有しなくてもよく、上述の金属組織を有しなくても本実施形態に係る高周波焼入れ部品を得ることができる。
【００４５】
次に、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼の製造方法の一例について説明する。
本実施形態では、高周波焼入れ用鋼の一例として、高周波焼入れ用の棒鋼又は線材の製造方法について説明する。しかしながら、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼は、棒鋼又は線材に限定されない。
【００４６】
製造方法の一例は、溶鋼を精錬し、鋳造して素材（鋳片又はインゴット）を製造する製鋼工程と、素材を熱間加工して高周波焼入れ用鋼を製造する熱間加工工程とを備える。以下、それぞれの工程について説明する。
【００４７】
［製鋼工程］
製鋼工程は、精錬工程と鋳造工程とを含む。
【００４８】
精錬工程では初めに、周知の方法で製造された溶銑に対して転炉での精錬（一次精錬）を実施する。転炉から出鋼した溶鋼に対して、二次精錬を実施する。二次精錬において、成分調整の合金元素を添加して、上述した化学組成を満たす溶鋼を製造する。
【００４９】
上記精錬工程により製造された溶鋼を用いて、素材（鋳片又はインゴット）を製造する（鋳造工程）。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片を製造する、又は、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造する。
【００５０】
［熱間加工工程］
製造された素材を熱間加工して、高周波焼入れ用鋼（棒鋼又は線材）を製造する。熱間加工工程は、粗圧延工程と、仕上げ圧延工程とを含む。粗圧延工程では、素材を熱間加工してビレットを製造する。粗圧延工程では例えば、分塊圧延機により素材に対して分塊圧延を実施して、ビレットを製造する。
【００５１】
粗圧延工程において分塊圧延を実施する際、加熱炉での加熱温度及び保持時間は次の通りとする。
加熱温度：１１５０〜１３００℃
上記加熱温度での保持時間：１．５〜４０．０時間
ここで、加熱温度は、加熱炉の炉温（℃）である。また、保持時間は、加熱炉の炉温が１１５０〜１３００℃での保持時間（時間）である。
【００５２】
加熱温度が１１５０℃未満、又は、加熱温度が１１５０〜１３００℃での保持時間が１．５時間未満であれば、素材中のＶ炭化物及びＶ複合炭化物が十分に固溶しない。そのため、Ｖ窒化物、Ｖ炭化物、又はＶ炭窒化物が粗大化し、高周波焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制することができない。一方、加熱温度が１３００℃を超えたり、１１５０〜１３００℃での保持時間が４０．０時間を超えれば、原単位が過剰に高くなり、製造コストが高くなる。
加熱温度が１１５０〜１３００℃であり、かつ、１１５０〜１３００℃での保持時間が１．５〜４０．０時間であれば、素材中のＶ窒化物、Ｖ炭化物、又はＶ炭窒化物が十分に固溶する。
【００５３】
仕上げ圧延工程では、始めに加熱炉を用いてビレットを加熱する。加熱後のビレットに対して、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、高周波焼入れ用鋼である棒鋼又は線材を製造する。
【００５４】
仕上げ圧延工程における加熱炉での加熱温度及び保持時間は次の通りとする。
加熱温度：１１００〜１３００℃
上記加熱温度での保持時間：０．５〜５．０時間
ここで、加熱温度は、加熱炉の炉温（℃）である。また、保持時間は、加熱炉の炉温が１１００〜１３００℃での保持時間（時間）である。
【００５５】
仕上げ圧延工程では、なるべく、仕上げ圧延工程中にＶ炭化物等及びＶ複合炭化物等が析出するのを抑制する。仕上げ圧延工程の加熱炉での加熱温度が１１００℃未満であったり、１１００〜１３００℃での保持時間が０．５時間未満であれば、仕上げ圧延時において圧延機に掛かる負荷が過剰に大きくなる。一方、加熱温度が１３００℃を超えたり、１１００〜１３００℃での保持時間が５．０時間を超えれば、原単位が過剰に高くなり、製造コストが高くなる。
仕上げ圧延工程での加熱温度が１１００〜１３００℃であり、かつ、１１００〜１３００℃での保持時間が０．５〜５．０時間であれば、素材中のＶ炭化物等及びＶ複合炭化物等が十分に固溶する。
【００５６】
仕上げ圧延後の高周波焼入れ用鋼は、室温になるまで冷却する。このとき、高周波焼入れ用鋼の表面温度が８００〜５００℃になるまでの平均冷却速度を１．０℃／秒以下として、フェライト、パーライトの合計面積率が６０％以上であり、残部組織の面積率が４０％以下である金属組織とすることが好ましい。
【００５７】
以上説明した一例の製造方法により、本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼を製造することができる。
【００５８】
本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼は、高周波焼入れ部品に加工され、ＣＶＪおよびハブ等の自動車部品に好適に使用される。これらの自動車部品として使用される高周波焼入れ部品は一般的に、以下の方法により製造される。
【００５９】
［高周波焼入れ部品の製造方法］
上述した一例の製造方法により製造した高周波焼入れ用鋼を所定の形状に加工して中間品を製造する。加工方法はたとえば、熱間鍛造や機械加工である。熱間鍛造は、周知の条件で実施すればよい。熱間鍛造における加熱温度は例えば、１０００〜１３００℃である。熱間鍛造後の中間品は放冷する。なお、熱間鍛造後に機械加工を実施してもよい。機械加工を実施する前の高周波焼入れ用鋼又は中間品に対して、周知の球状化焼鈍処理を実施してもよい。
【００６０】
製造された中間品に対して、高周波焼入れを実施する。高周波焼入れは所望の表面硬さ、全硬化層深さおよび表面における残留応力を得るために、表面温度が８００℃〜１１００℃の温度となるように、高周波誘電加熱により加熱した後、焼入れする。なお、本実施形態では、必要に応じて更に低温焼戻し処理（例えば１３０℃〜２００℃で３０〜１２０分程度の加熱処理）を施してもよい。高周波焼入れまたは低温焼戻し後、必要に応じて更に研削加工を実施することで、高周波焼入れ部品を製造することができる。本実施形態に係る高周波焼入れ用鋼を用いて製造された高周波焼入れ部品は、自動車部品として好適に使用することができる。なお、本実施形態に係る高周波焼入れ部品は、ＣＶＪおよびハブ等の自動車部品のみに限定されない。
【実施例】
【００６１】
次に、実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明はこの一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００６２】
以下の方法により、高周波焼入れ用棒鋼を製造した。
まず、周知の方法で製造された溶銑に対して転炉で一次精錬を実施した。転炉から出鋼した溶鋼に対して、二次精錬を実施した。二次精錬において、成分調整の合金元素を添加して、化学組成を調整した。二次精錬後の溶鋼を用いて、連続鋳造法により、４００ｍｍ×３００ｍｍの横断面を有する鋳片を製造した。この鋳片を１２５０℃に加熱して１．５〜４０．０時間保持した後、分塊圧延にて１６２ｍｍ×１６２ｍｍの横断面を有する鋼片を製造した。製造された鋼片を常温（２５℃）まで空冷した後、再び加熱温度：１１００〜１３００℃、当該加熱温度での保持時間：０．５〜５．０時間の条件で加熱した。加熱された鋼片に対して連続圧延機を用いて、熱間圧延（仕上げ圧延）を行い、その後常温（２５℃）まで冷却することで、直径７０ｍｍの高周波焼入れ用棒鋼を得た。なお、仕上げ圧延後、常温までの冷却において、高周波焼入れ用棒鋼の表面温度が８００〜５００℃になるまでの平均冷却速度は１．０℃／秒以下とした。
【００６３】
得られた高周波焼入れ用棒鋼の化学組成を表１に示す。なお、高周波焼入れ用棒鋼の化学組成は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析法により分析した。また、表１のＣｅｑは、下記（１）式の左辺である。
Ｃ＋Ｓｉ／７＋Ｍｎ／５＋Ｃｒ／９＋Ｍｏ／２．５≦１．１００  ・・・  （１）
【００６４】
【表１】
2020100896.tif 000002
【００６５】
［評価試験］
［試験片の作製］
得られた高周波焼入れ用棒鋼を用いて、機械部品（高周波焼入れ部品）を模擬した試験片を以下の方法で作製した。なお、試験片の化学組成は、高周波焼入れ用棒鋼の化学組成と同一である。
まず、得られた高周波焼入れ用棒鋼を、１２００℃で３０分加熱した後、仕上げ温度を９５０℃以上として熱間鍛造し、表面温度が８００〜５００℃になるまでの平均冷却速度を１．０℃／秒以下となるように冷却し、直径３５ｍｍの丸棒を製造した。直径３５ｍｍの丸棒を機械加工して、複数個の小ローラ試験片を作製した。具体的には、図１に示す小ローラ試験片を複数個作製した。
【００６６】
作製された各試験片に対して、高周波焼入れを実施した。具体的には、小ローラ試験片の周面ＦＰ（図１に示す直径２６ｍｍの部分）に対して、出力２０ｋＷ、周波数５０ｋＨｚの高周波加熱装置を用いて、加熱時間を５〜１０秒の範囲内で調整して高周波焼入れを実施した。その際、小ローラ試験片表面の加熱温度は９００〜１１００℃であった。その後、通常の熱処理炉を用いて１６０℃で１時間の焼戻しを行った。以上の方法により、小ローラ試験片を作製した。
【００６７】
［ビッカース硬さ試験］
高周波焼入れ後の各小ローラ試験片の周面ＦＰ（図１に示す直径２６ｍｍの部分）のビッカース硬さを測定した。具体的には、小ローラ試験片の周面ＦＰの任意の３点に対して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に準拠したビッカース硬さ試験を実施した。このときの試験力は９．８Ｎとした。得られたビッカース硬さの３点の平均値を、表面のビッカース硬さ（ＨＶ１）と定義した。ビッカース硬さが７３０ＨＶ１以上の場合を硬度に優れるとして合格と判定し、ビッカース硬さが７３０ＨＶ１未満の場合を硬度に劣るとして不合格と判定した。測定結果を表２に示す。
【００６８】
［切削試験］
鋼の被削性は、ドリル加工による切削試験により評価した。具体的には、まずＳ５３Ｃの鋼において、合計１０００ｍｍの穴開けが可能な最大切削速度を求め、各鋼番号の鋼を用いてこの最大切削速度で加工穴深さが１０００ｍｍとなるまで加工できるか否かにより評価した。より具体的には、ＪＩＳ  Ｇ４０５１：２０１６に規定された直径３５ｍｍのＳ５３Ｃの鋼を９３０℃に加熱した後に６５０℃にて１２０秒保持し、ビッカース硬さが１７５ＨＶ１となるように焼ならしを行った。この丸棒を長さ１３０ｍｍに切断したものを素材とし、直径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍのＴｉＣコーティングの超硬ドリルを用い、水溶性切削油で潤滑しながら送り速度０．２ｍｍ／ｒｅｖにて深さ１００ｍｍまで穿孔を行い、加工穴深さ１０００ｍｍの穿孔が可能な最大切削速度ＶＬ１０００（ｍ／ｍｉｎ）を求めた。最大切削速度ＶＬ１０００は、通常、工具寿命の評価指標として用いられており、最大切削速度ＶＬ１０００が大きいほど工具寿命が良好であると判断できる。各鋼番号の鋼を上述のＳ５３Ｃと同じ焼ならしを行い、Ｓ５３Ｃにて求めた最大切削速度ＶＬ１０００でドリル加工を実施し、加工穴深さが１０００ｍｍとなるまで加工できた場合を被削性に優れるとして合格と判定し、表２に「Ｇｏｏｄ」と記載し、加工穴深さが１０００ｍｍとなるまで加工できなかった場合を被削性に劣るとして不合格と判定し、表２に「Ｂａｄ」と記載した。
【００６９】
［全硬化層深さおよび表面における残留応力］
全硬化層深さおよび表面における残留応力は上述の方法により測定した。全硬化層深さが０．５０〜２．００ｍｍの場合、本発明の範囲内であるとして合格と判定し、０．５０〜２．００ｍｍの範囲外である場合、本発明の範囲外であるとして不合格と判定した。また、表面における残留応力が−４００ＭＰａ以下の場合、本発明の範囲内であるとして合格と判定し、−４００ＭＰａ超である場合、本発明の範囲外であるとして不合格と判定した。
【００７０】
［面疲労強度評価試験］
ローラピッティング試験により、面疲労強度を求めた。ローラピッティング試験は、上記の小ローラ試験片と図２の大ローラ試験片とを組合せて実施した。図２は大ローラ試験片の正面図である。大ローラ試験片は、ＪＩＳ  Ｇ４０５２：２０１６に規定されたＳＣＭ４２０Ｈの規格を満たす鋼からなり、一般的な製造工程、つまり、焼きならし、試験片加工、ガス浸炭炉による共析浸炭、低温焼戻し及び研磨、の製造工程によって作製した。ガス浸炭は、Ｃｐ値０．８０、浸炭期９５０℃２４０分、拡散期８６０℃３０分の条件で行い、焼入れは油焼入れとした。焼戻しは大気中で１６０℃９０分、研磨は大ローラ試験片の最終粗さＲａ１．６μｍとなるように加工した。ローラピッティング試験の条件は次のとおりである。ローラピッティング試験機はコマツエンジニアリング株式会社製ＲＰ２０１を用いたが、他のメーカーの試験機を用いても、同様に比較することができる。
【００７１】
試験機：ローラピッティング試験機
試験片：小ローラ試験片（摺動部の直径２６ｍｍ）
大ローラ試験片（直径１３０ｍｍ）、接触部の曲率１５０ｍｍＲ
最大面圧：３６００ＭＰａ
試験数：６個
すべり率：−４０％
小ローラ回転数：２０００ｒｐｍ
周速：小ローラ試験片：２．７２ｍ／ｓ、大ローラ試験片：３．８１ｍ／ｓ
潤滑油温度：９０℃
使用オイル：オートマチック用オイル
【００７２】
各鋼番号について、予測されるピッティング発生面圧を含む１００ＭＰａ間隔の６水準の面圧でローラピッティング試験を行い、縦軸に面圧Ｓ、横軸に小ローラ試験片におけるピッティング発生までの繰り返し数ＮをとったＳ−Ｎ線図を作成した。Ｎ＝２．０×１０７回まで小ローラ試験片表面にピッティングが発生しない最大の面圧をＳ−Ｎ曲線から読み取り、これを面疲労強度とした。なお、小ローラ試験片の表面が損傷している箇所のうち、最大のものの面積が１ｍｍ２以上になった場合をピッティング発生と定義した。
また、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１：２０１６に規定されたＳ５３Ｃ鋼を用いて、上記の小ローラ加工条件と同じ条件で小ローラ試験片を作製し、上記の試験条件でローラピッティング試験を行った。得られたＳ５３Ｃの面疲労強度を比較基準とした。
【００７３】
表２に、ローラピッティング試験により得られた面疲労強度を示す。表２中の面疲労強度では、Ｓ５３Ｃの面疲労強度を基準値（１００％）とした。そして、各鋼番号の面疲労強度を、基準値に対する比（％）で示した。面疲労強度が１２０％以上の場合を、優れた面疲労強度を有するとして合格と判定した。一方、面疲労強度が１２０％未満の場合を、優れた面疲労強度を有しないとして不合格と判定した。
【００７４】
［耐組織変化特性評価試験］
前記面疲労強度評価試験用と同じ小ローラ試験片、大ローラ試験片を用いて、下記の条件でローラピッティング試験を実施した後、小ローラ試験片の摺動部表層断面の組織を、光学顕微鏡にて観察し、組織変化を評価した。耐組織変化特性評価試験におけるローラピッティング試験の条件は次のとおりである。
【００７５】
試験機：ローラピッティング試験機
試験片：小ローラ試験片（摺動部の直径２６ｍｍ）
大ローラ試験片（直径１３０ｍｍ）、接触部の曲率１５０ｍｍＲ
最大面圧：３０００ＭＰａ
試験数：５個
すべり率：−４０％
小ローラ回転数：２０００ｒｐｍ
周速：小ローラ試験片：２．７２ｍ／ｓ、大ローラ試験片：３．８１ｍ／ｓ
潤滑油温度：９０℃
使用オイル：オートマチック用オイル
【００７６】
各鋼番号について、ローラピッティング試験における試験数は５とした。
白色組織発生の有無は、小ローラ試験片の摺動部中央部を試験片長手方向に直角に切断した断面上で判定した。観察断面を研磨した後、３％硝酸アルコール（ナイタル腐食液）にてエッチングした。エッチングされた観察面上の摺動面から深さ５００μｍ位置において周方向全周を５００倍の光学顕微鏡にて観察した。観察面内において最大長さが５μｍを超える白色組織が観察されなかった場合、耐組織変化特性に優れるとして合格と判定し、表２に「無」と記載し、最大長さが５μｍを超える白色組織が観察された場合、耐組織変化特性に劣るとして不合格と判定し、表２に「有」と記載した。
【００７７】
【表２】
2020100896.tif 000003
【００７８】
鋼１〜１０を使用した試験番号１〜１０は、化学組成が本発明の範囲内であるため、表面のビッカース硬さ、全硬化層深さおよび表面における残留応力が本発明の範囲内となり、被削性、面疲労強度および耐組織変化特性のいずれも合格基準を満足している。一方、鋼１１〜２７を使用した試験番号１１〜２７は、表面のビッカース硬さ、全硬化層深さ、表面における残留応力、被削性、面疲労強度および耐組織変化特性のうち１つ以上が合格基準を満足しないものとなった。
【００７９】
鋼１１を使用した試験番号１１は、Ｍｎ含有量が多く、Ｃｒ含有量が少なく、Ｖを含まず、更に（Ｃｒ／Ｍｎ）＋Ｖ（以下、（２）式の左辺）が５．００未満であったため、全硬化層深さが小さくなり、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
鋼１２を使用した試験番号１２は、Ｍｎ含有量が多く、（２）式の左辺が５．００未満であったため、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
【００８０】
鋼１３を使用した試験番号１３は、Ｃｒ含有量およびＡｌ含有量が多く、更にＶを含まなかったため、ビッカース硬さ、被削性、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
鋼１４を使用した試験番号１４は、Ｃｅｑが１．１００超であったため、被削性が劣った例である。
鋼１５を使用した試験番号１５は、Ｍｎ含有量が多く、（２）式の左辺が５．００未満であったため、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
【００８１】
鋼１６を使用した試験番号１６は、（２）式の左辺が５．００未満であったため、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
鋼１７を使用した試験番号１７は、Ｃ含有量が多かったため、全硬化層深さが大きくなり、被削性、面疲労強度が劣った例である。
【００８２】
鋼１８を使用した試験番号１８は、Ｍｎ含有量が少なかったため、全硬化層深さが小さくなり、面疲労強度が劣った例である。
鋼１９を使用した試験番号１９は、Ｖを含まなかったため、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
【００８３】
鋼２０を使用した試験番号２０は、Ｓ含有量が多かったため、面疲労強度が劣った例である。
【００８４】
鋼２１を使用した試験番号２１は、Ｃ含有量が少なかったため、ビッカース硬さ、面疲労強度が劣った例である。
鋼２２を使用した試験番号２２は、Ｓｉ含有量が少なかったため、面疲労強度が劣った例である。
【００８５】
鋼２３を使用した試験番号２３は、Ｓｉ含有量が多かったため、被削性が劣った例である。
鋼２４を使用した試験番号２４は、Ｃｒ含有量が少なかったため、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
【００８６】
鋼２５を使用した試験番号２５は、Ｃｒ含有量が多かったため、被削性が劣った例である。
鋼２６を使用した試験番号２６は、Ｖ含有量が多かったため、被削性が劣った例である。
鋼２７を使用した試験番号２７は、Ｍｎ含有量が多かったため、面疲労強度および耐組織変化特性が劣った例である。
【図１】
2020100896.tif 000004
【図２】
2020100896.tif 000005