(57)【要約】  この熱間鍛造用鋼は、質量％で、Ｃ：０．３０超〜０．６０％未満、Ｓｉ：０．１０〜０．９０％、Ｍｎ：０．５０〜２．００％、Ｓ：０．０１０〜０．１００％、Ｃｒ：０．０１〜１．００％、Ａｌ：０．００５超〜０．１００％、Ｎ：０．００３０〜０．０２００％、Ｂｉ：０．０００１超〜０．００５０％、Ｔｉ：０〜０．０４０％未満、Ｖ：０〜０．３０％、Ｃａ：０〜０．００４０％、およびＰｂ：０〜０．４０％、を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、前記不純物中の、ＰおよびＯがそれぞれ、Ｐ：０．０５０％以下、およびＯ：０．００５０％以下であり、ｄ＋３σ＜２０を満たし、鋼材の圧延方向と平行な断面において円相当径が２．０μｍ未満のＭｎＳの存在密度が３００個／ｍｍ２以上である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．３０超〜０．６０％未満、
Ｓｉ：０．１０〜０．９０％、
Ｍｎ：０．５０〜２．００％、
Ｓ：０．０１０〜０．１００％、
Ｃｒ：０．０１〜１．００％、
Ａｌ：０．００５超〜０．１００％、
Ｎ：０．００３０〜０．０２００％、
Ｂｉ：０．０００１超〜０．００５０％、
Ｔｉ：０〜０．０４０％未満、
Ｖ：０〜０．３０％、
Ｃａ：０〜０．００４０％、および
Ｐｂ：０〜０．４０％、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
前記不純物中のＰおよびＯがそれぞれ、
Ｐ：０．０５０％以下、および
Ｏ：０．００５０％以下であり、
下記式（１）を満たし、
鋼材の圧延方向と平行な断面において円相当径が２．０μｍ未満のＭｎＳの存在密度が３００個／ｍｍ２以上である
ことを特徴とする熱間鍛造用鋼。
ｄ＋３σ＜２０  ・・・（１）
式（１）中の、ｄは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの単位μｍでの平均円相当径であり、σは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの前記円相当径の標準偏差である。
【請求項２】
質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．０４０％未満を含有することを特徴とする請求項１に記載の熱間鍛造用鋼。
【請求項３】
質量％で、Ｖ：０．０３〜０．３０％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱間鍛造用鋼。
【請求項４】
質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００４０％およびＰｂ：０．０５〜０．４０％からなる群から選択される１種または２種を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間鍛造用鋼。
【請求項５】
質量％で、Ｐ：０．０２０％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱間鍛造用鋼。
【請求項６】
質量％で、
Ｃ：０．３０超〜０．６０％未満、
Ｓｉ：０．１０〜０．９０％、
Ｍｎ：０．５０〜２．００％、
Ｓ：０．０１０〜０．１００％、
Ｃｒ：０．０１〜１．００％、
Ａｌ：０．００５超〜０．１００％、
Ｎ：０．００３０〜０．０２００％、
Ｂｉ：０．０００１超〜０．００５０％、
Ｔｉ：０〜０．０４０％未満、
Ｖ：０〜０．３０％、
Ｃａ：０〜０．００４０％、および
Ｐｂ：０〜０．４０％、
を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、
前記不純物中のＰおよびＯがそれぞれ、
Ｐ：０．０５０％以下、および
Ｏ：０．００５０％以下であり、
下記式（２）を満たし、
鋼材の圧延方向と平行な断面において円相当径が２．０μｍ未満のＭｎＳの存在密度が３００個／ｍｍ２以上であることを特徴とする熱間鍛造品。
ｄ＋３σ＜２０  ・・・（２）
式（２）中の、ｄは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの単位μｍでの平均円相当径であり、σは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの前記円相当径の標準偏差である。
【請求項７】
質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．０４０％未満を含有することを特徴とする請求項６に記載の熱間鍛造品。
【請求項８】
質量％で、０．０３〜Ｖ：０．３０％を含有することを特徴とする請求項６または７に記載の熱間鍛造品。
【請求項９】
質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００４０％およびＰｂ：０．０５〜０．４０％からなる群から選択される１種または２種を含有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の熱間鍛造品。
【請求項１０】
質量％で、Ｐ：０．０２０％以下であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の熱間鍛造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間鍛造用鋼及び熱間鍛造品に関する。本願は、２０１５年１０月１９日に日本に出願された特願２０１５−２０５６３０号、及び２０１５年１２月２５日に日本に出願された特願２０１５−２５４７７５号、に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
熱間鍛造品は、産業用機械、建設用機械、及び、自動車に代表される輸送用機械の機械部品として利用される。機械部品はエンジン部品や、クランクシャフトなどが例示される。【０００３】
熱間鍛造品は、以下の工程により製造される。
まず、熱間鍛造用鋼を熱間鍛造して中間品を製造する。製造された中間品に対して、必要に応じて、調質処理を実施する。熱間鍛造ままの非調質の中間品又は調質処理後の中間品に対して、切削や穿孔等を行うことにより部品形状に機械加工する。機械加工された中間品に対して、高周波焼入れ、浸炭、窒化等の表面硬化処理を実施する。表面硬化処理後、中間品に対して研削や研磨により仕上げ加工を実施し、熱間鍛造品を製造する。【０００４】
熱間鍛造品は中間品の状態で切削や穿孔等の機械加工が実施される。そのため、熱間鍛造用鋼には、優れた被削性が要求される。鋼に硫黄（Ｓ）を含有すれば、Ｓが鋼中に硫化物（例えばＭｎＳ）を形成し、形成されたＭｎＳによって鋼の被削性が向上することはよく知られている。【０００５】
ところで、上述のとおり、熱間鍛造品は、表面硬化処理（高周波焼入れ、浸炭、窒化等）を実施される。表面硬化処理のうち、高周波焼入れは、浸炭や窒化と比較して短時間で鋼の表面を硬化することができる。しかしながら、高周波焼入れが実施された熱間鍛造品には、焼き割れが発生する場合がある。また、高周波焼入れ後の中間品に仕上げ加工を実施することで研削割れが発生する場合もある。そのため、高周波焼入れが実施された熱間鍛造品は一般的に、磁粉探傷試験が実施され、焼き割れや研削割れといった表面疵の有無の確認が行われる。【０００６】
磁粉探傷試験では一般に、熱間鍛造品を磁化させることで熱間鍛造品の表面疵部分において漏洩磁束を発生させ、大きな漏洩磁束が発生している場所に磁粉を吸着させることで磁粉模様を形成させる。この磁粉模様により、疵の発生の有無及び表面疵の発生箇所を特定することができる。しかしながら、被削性の改善のためにＳ含有量を増加させると、磁粉探傷試験において、ＭｎＳに起因した擬似模様が発生する場合がある。この原因は、Ｓ含有量を増加させることでＭｎＳが形成されるが、ＭｎＳは非磁性であるため、ＭｎＳによって漏洩磁束が発生し、ＭｎＳに起因した擬似模様が形成されるからである。【０００７】
以上のように、擬似模様は、磁粉探傷試験の際に表面疵以外の要因により形成される磁粉模様である。したがって、ＭｎＳに起因した擬似模様により、熱間鍛造品が表面疵を有すると誤認される場合がある。このような誤認を防止するためには、磁粉模様が発生した熱間鍛造品に対して浸透探傷試験を実施すれば、表面疵の有無を正確に確認できる。しかしながら、磁粉探傷試験に加えて浸透探傷試験を実施することで検査工数が増えてしまう。【０００８】
被削性の向上に関し、例えば特許文献１および２には、鋼中に、ＭｎＳを主成分とする硫化物系介在物を所定の個数以上含有した機械構造用鋼が開示されている。しかしながら、特許文献１および２では、擬似模様の抑制については何ら考慮されていない。さらに、特許文献１および２の技術では、Ｍｎ／Ｓを原子％比で０．６〜１．４とする必要がある。この場合、Ｓ含有量が多くなるので、ＦｅＳの生成によって熱間延性が低下し、割れが発生することが懸念される。【０００９】
上述の課題に関し、例えば特許文献３及び４には、被削性を維持しつつ擬似模様の発生を抑制する技術が提案されている。
特許文献３では、Ｔｉを含有し、かつ、Ｎ含有量を低くすることで、鋼中にＭｎＳに代えてＴｉＳに起因した炭硫化物を形成させることが開示されている。特許文献３によれば、この炭硫化物が分散することにより、被削性を維持しつつ、擬似模様の発生が抑制されると記載されている。【００１０】
特許文献４では、鋼中にＣａおよびＴｅを含有させ、かつ、Ｃａ／Ｔｅ＜１．０とすることが開示されている。特許文献４によれば、ＣａおよびＴｅが、鋼中のＭｎＳに固溶し、球状化したＭｎＳを生成することで、被削性を維持しつつ擬似模様の発生が抑制されると記載されている。【００１１】
しかしながら、特許文献３に記載された熱間鍛造用鋼は、Ｔｉ含有量を０．０４％以上と高くする必要がある。そのため、熱間鍛造の条件によっては、鋼の硬度が高くなり過ぎ、被削性が低下する場合がある。【００１２】
特許文献４に記載された熱間鍛造用鋼は、ＣａおよびＴｅを含有させることによりＭｎＳを球状化させ、かつ、熱間加工の圧下比を６．０以上とすることによりＭｎＳを分断・微細化させて、擬似模様の発生を抑制させている。圧下比は鋳片又はインゴットの横断面積（ｍｍ２）／棒鋼の横断面積（ｍｍ２）で示される。
しかしながら、鋳片サイズが小さく、かつ棒鋼のサイズが大きくなるような大物熱間鍛造品では、圧下比を大きくできないので、粗大なＭｎＳが残存する恐れがある。圧下比が小さい場合でも、ＭｎＳを微細化するには、熱間圧延前の鋳片の段階で出来るだけＭｎＳを微細にする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】日本国特開２００３−２９３０８１号公報
【特許文献２】日本国特開２００３−３０１２３８号公報
【特許文献３】日本国特許第３８９３７５６号公報
【特許文献４】日本国特許第５５４５２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、熱間鍛造後の被削性に優れ、磁粉探傷試験時に擬似模様が発生しにくい、熱間鍛造用鋼及び熱間鍛造品の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明の一実施形態に係る熱間鍛造用鋼は、質量％で、Ｃ：０．３０％超〜０．６０％未満、Ｓｉ：０．１０〜０．９０％、Ｍｎ：０．５０〜２．００％、Ｓ：０．０１０〜０．１００％、Ｃｒ：０．０１〜１．００％、Ａｌ：０．００５超〜０．１００％、Ｎ：０．００３０〜０．０２００％、Ｂｉ：０．０００１超〜０．００５０％、Ｔｉ：０〜０．０４０％未満、Ｖ：０〜０．３０％、Ｃａ：０〜０．００４０％、およびＰｂ：０〜０．４０％、を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、前記不純物中のＰおよびＯがそれぞれ、Ｐ：０．０５０％以下、およびＯ：０．００５０％以下であり、下記式（ａ）を満たし、鋼材の圧延方向と平行な断面において円相当径が２．０μｍ未満のＭｎＳの存在密度が３００個／ｍｍ２以上である。
ｄ＋３σ＜２０  ・・・（ａ）
式（ａ）中の、ｄは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの単位μｍでの平均円相当径であり、σは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの前記円相当径の標準偏差である。【００１６】
（２）上記（１）に記載の熱間鍛造用鋼は、質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．０４０％未満を含有してもよい。【００１７】
（３）上記（１）または（２）に記載の熱間鍛造用鋼は、質量％で、Ｖ：０．０３〜０．３０％を含有してもよい。【００１８】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の熱間鍛造用鋼は、質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００４０％およびＰｂ：０．０５〜０．４０％からなる群から選択される１種または２種を含有してもよい。【００１９】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の熱間鍛造用鋼は、質量％で、Ｐ：０．０２０％以下であってもよい。【００２０】
（６）本発明の別の態様に係る熱間鍛造品は、質量％で、Ｃ：０．３０超〜０．６０％未満、Ｓｉ：０．１０〜０．９０％、Ｍｎ：０．５０〜２．００％、Ｓ：０．０１０〜０．１００％、Ｃｒ：０．０１〜１．００％、Ａｌ：０．００５超〜０．１００％、Ｎ：０．００３０〜０．０２００％、Ｂｉ：０．０００１超〜０．００５０％、Ｔｉ：０〜０．０４０％未満、Ｖ：０〜０．３０％、Ｃａ：０〜０．００４０％、およびＰｂ：０〜０．４０％、を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、前記不純物中のＰおよびＯがそれぞれ、Ｐ：０．０５０％以下、およびＯ：０．００５０％以下であり、下記式（ｂ）を満たし、鋼材の圧延方向と平行な断面において円相当径が２．０μｍ未満のＭｎＳの存在密度が３００個／ｍｍ２以上である。
ｄ＋３σ＜２０  ・・・（ｂ）
式（ｂ）中の、ｄは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの単位μｍでの平均円相当径であり、σは前記円相当径が１．０μｍ以上のＭｎＳの前記円相当径の標準偏差である。【００２１】
（７）上記（６）に記載の熱間鍛造品は、質量％で、Ｔｉ：０．００１〜０．０４０％未満を含有してもよい。【００２２】
（８）上記（６）または（７）に記載の熱間鍛造品は、質量％で、０．０３〜Ｖ：０．３０％を含有してもよい。【００２３】
（９）上記（６）〜（８）のいずれか一項に記載の熱間鍛造品は、質量％で、Ｃａ：０．０００３〜０．００４０％およびＰｂ：０．０５〜０．４０％からなる群から選択される１種または２種を含有してもよい。【００２４】
（１０）上記（６）〜（９）のいずれか一項に記載の熱間鍛造品は、質量％で、Ｐ：０．０２０％以下であってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の上記態様によれば、熱間鍛造後の被削性に優れ、磁粉探傷試験時に擬似模様が発生しにくい熱間鍛造用鋼及び熱間鍛造品を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明者らは、熱間鍛造用鋼に関する研究及び検討の結果、以下の知見を得た。
（ａ）鋼中のＳ含有量を少なくすれば、ＭｎＳが少なくなり、磁粉探傷試験時における擬似模様の発生が抑制される。しかしながら、ＭｎＳが少なくなると鋼の被削性が低下してしまう。すなわち、擬似模様の発生抑制と被削性の向上とは相互に相反する関係にある。
【００２７】
（ｂ）Ｓ含有量を増量することなく被削性を向上するには、ＭｎＳのサイズおよび分布の制御が重要である。
【００２８】
（ｃ）硫化物の円相当径と工具摩耗量との関係について種々実験を行った結果、鋼材の圧延方向と平行な断面において、円相当径で２．０μｍ未満のＭｎＳが３００個／ｍｍ２以上の存在密度で鋼中に存在すると、工具の摩耗が抑制される。
【００２９】
（ｄ）一方、磁粉探傷試験において、磁粉は、大きな漏洩磁束が発生している場所に吸着され、磁粉模様を形成する。ＭｎＳは非磁性であることから。鋼の表層のＭｎＳのサイズが大きくなると、ＭｎＳに起因した漏洩磁束は磁粉模様を形成できる程度に大きくなる。一方、ＭｎＳのサイズが小さければ、ＭｎＳに起因した漏洩磁束が小さくなり、磁粉模様を形成しにくくなる。したがって、ＭｎＳを微細化すれば擬似模様の発生は抑制される。
【００３０】
（ｅ）鋼材中のＭｎＳは、凝固前（溶鋼中）または凝固時に晶出することが多く、ＭｎＳの大きさは、凝固時の冷却速度に大きく影響を受ける。また、連続鋳造鋳片の凝固組織は、通常はデンドライト形態を呈しており、このデンドライトは、凝固過程における溶質元素の拡散に起因して形成され、溶質元素は、デンドライトの樹間部において濃化する。Ｍｎは、樹間部において濃化し、ＭｎＳが樹間に晶出する。
【００３１】
（ｆ）ＭｎＳを微細に分散させるには、デンドライトの樹間の間隔を短くする必要がある。
デンドライトの１次アーム間隔に関する研究は従来から行われており、下記（Ａ）式で表すことができる（下記参考文献参照）。
λ∝（Ｄ×σ×ΔＴ）０．２５  …（Ａ）
ここで、λ：デンドライトの１次アーム間隔（μｍ）、Ｄ：拡散係数（ｍ２／ｓ）、σ：固液界面エネルギー（Ｊ／ｍ２）、ΔＴ：凝固温度範囲（℃）である。
【００３２】
参考文献：W.Kurz and D.J.Fisher著、「Fundamentals of Solidification」、Trans Tech Publications Ltd., (Switzerland)、１９９８年、ｐ．２５６
【００３３】
この（Ａ）式から、デンドライトの１次アーム間隔λは、固液界面エネルギーσに依存しており、このσを低減できればλが減少することがわかる。
本発明者らは、鋼にＢｉを微量含有させることにより、固液界面エネルギーを低下させ、デンドライト組織を微細化できること、さらには、λを減少させることができれば、デンドライト樹間に晶出するＭｎＳのサイズを微細化できることを見出した。
以下、本発明の一実施形態に係る熱間鍛造用鋼（本実施形態に係る熱間鍛造用鋼）及び熱間鍛造品（本実施形態に係る熱間鍛造品）について詳細に説明する。
【００３４】
まず、各成分元素の含有量について説明する。ここで、成分についての「％」は質量％である。
【００３５】
Ｃ：０．３０超〜０．６０％未満
炭素（Ｃ）は、鋼の引張強度及び疲労強度を高める。この効果を得るため、Ｃ含有量を０．３０％超とする。好ましくは０．３２％以上である。一方、Ｃ含有量が多すぎれば、鋼の被削性が低下する。したがって、Ｃ含有量を０．６０％未満とする。好ましく０．５５％以下である。
【００３６】
Ｓｉ：０．１０〜０．９０％
シリコン（Ｓｉ）は、鋼中のフェライトに固溶して、鋼の引張強度を高める。この効果を得るため、Ｓｉ含有量を０．１０％以上とする。好ましくは０．１７％以上である。一方、Ｓｉ含有量が多すぎれば、熱間鍛造品の表面にスケールが残りやすくなり、熱間鍛造品の外観が損なわれる。したがって、Ｓｉ含有量を０．９０％以下とする。好ましくは０．７４％以下である。
【００３７】
Ｍｎ：０．５０〜２．００％
マンガン（Ｍｎ）は、鋼に固溶して鋼の引張強度、疲労強度及び焼入れ性を高める。Ｍｎはさらに、鋼中の硫黄（Ｓ）と結合してＭｎＳを形成し、鋼の被削性を高める。これらの効果を得るため、Ｍｎ含有量を０．５０％以上とする。鋼の引張強度、疲労強度及び焼入れ性を高める場合、好ましいＭｎ含有量は０．６０％以上であり、さらに好ましくは０．７５％以上である。一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、鋼の被削性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量を２．００％以下とする。鋼の被削性をさらに高める場合、好ましいＭｎ含有量は１．９０％以下であり、さらに好ましいＭｎ含有量は１．７０％以下である。
【００３８】
Ｓ：０．０１０〜０．１００％
硫黄（Ｓ）は、鋼中のＭｎと結合してＭｎＳを形成し、鋼の被削性を高める。この効果を得るため、Ｓ含有量を０．０１０％以上とする。鋼の被削性を高める場合、好ましいＳ含有量の下限は０．０１５％であり、さらに好ましくは、０．０２０％である。一方、Ｓを過剰に含有すれば、鋼の疲労強度が低下する。さらに、高周波焼入れ後の熱間鍛造品に対して磁粉探傷試験を実施する場合、熱間鍛造品の表面に擬似模様が発生しやすくなる。したがって、Ｓ含有量を０．１００％以下とする。好ましいＳ含有量の上限は、０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８０％である。
【００３９】
Ｃｒ：０．０１〜１．００％
クロム（Ｃｒ）は、鋼の焼入れ性及び引張強度を高める。また、Ｃｒは、鋼の焼入れ性を高め、浸炭処理や高周波焼入れ後の鋼の表面硬度を高める。これらの効果を得るため、Ｃｒ含有量を０．０１％以上とする。鋼の焼入れ性及び引張強度を高める場合、好ましいＣｒ含有量は、０．０３％以上であり、より好ましくは０．１０％以上である。一方、Ｃｒ含有量が多すぎると、鋼の被削性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量を１．００％以下とする。被削性の低下を抑制するためには、Ｃｒ含有量は好ましくは０．７０％以下であり、より好ましくは０．５０％以下である。
【００４０】
Ａｌ：０．００５超〜０．１００％
アルミニウム（Ａｌ）は脱酸作用を有すると同時に、Ｎと結合してＡｌＮを形成し、浸炭加熱時のオーステナイト粒の粗大化防止に有効な元素である。しかしながら、Ａｌの含有量が０．００５％以下では、安定してオーステナイト粒の粗大化を防止できない。オーステナイト粒が粗大化した場合、曲げ疲労強度が低下する。そのため、Ａｌ含有量を０．００５％超とする。好ましくは０．０３０％以上である。一方、Ａｌの含有量が０．１００％を超えると、粗大な酸化物が形成されやすくなり、曲げ疲労強度が低下する。したがって、Ａｌの含有量を０．１００％以下とする。好ましくは０．０６０％以下である。
【００４１】
Ｎ：０．００３０〜０．０２００％
窒素（Ｎ）は、ＴｉやＮｂとともに含有させると、窒化物や炭窒化物を生成することにより、オーステナイト結晶粒を微細化し、鋼の疲労強度を高める元素である。この効果を得るため、Ｎ含有量を０．００３０％以上とする。好ましくは、０．００５０％以上である。一方、Ｎ含有量が過剰になると、鋼中の窒化物が粗大化し、鋼の被削性が低下する。したがって、Ｎ含有量を０．０２００％以下とする。好ましくは０．０１８０％以下である。
【００４２】
Ｂｉ：０．０００１超〜０．００５０％
ビスマス（Ｂｉ）は、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼において重要な元素である。従来、Ｂｉを含有させても、微量では被削性の向上に寄与しないと考えられていた。しかしながら、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼では、微量のＢｉを含有することによって、鋼の凝固組織が微細化し、それに伴い、ＭｎＳが微細分散し、その結果、切削工具の摩耗量が減少する。すなわち、被削性が向上する。ＭｎＳの微細化効果を得るには、Ｂｉ含有量を０．０００１％超とする必要がある。さらにＭｎＳ微細分散化効果を高めて被削性向上させるには、Ｂｉ含有量を０．００１０％以上とすることが好ましい。一方、Ｂｉの含有量が０．００５０％を超えると、デンドライト組織の微細化効果が飽和する上、鋼の熱間加工性が劣化するので、熱間圧延が困難となる。そのため、Ｂｉ含有量を０．００５０％以下とする。熱間加工性の低下によるきずを防止する観点からは、Ｂｉ含有量を０．００４０％以下とすることが好ましい。
【００４３】
Ｐ：０．０５０％以下
燐（Ｐ）は不純物であり、鋼の疲労強度や熱間加工性を低下させる元素である。したがって、Ｐ含有量は少ない方が好ましい。Ｐが０．０５０％を超えると上記の悪影響が顕著になるので、Ｐ含有量を０．０５０％以下とする。好ましいＰ含有量は０．０２０％以下であり、より好ましくは０．０１８％以下であり、さらに好ましくは、０．０１５％以下である。
【００４４】
Ｏ：０．００５０％以下
酸素（Ｏ）は、不純物元素であり、Ａｌと結合して硬質な酸化物系介在物を形成して、曲げ疲労強度を低下させる元素である。特に、Ｏ含有量が０．００５０％を超えると、疲労強度の低下が著しくなる。したがって、Ｏ含有量を０．００５０％以下とする。Ｏの含有量は０．００１０％以下にすることが好ましく、製鋼工程でのコスト上昇をきたさない範囲で、できる限り少なくすることがより好ましい。
【００４５】
本実施形態に係る熱間鍛造用鋼の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなることを基本とする。しかしながら、Ｆｅの一部に代えて、後述する選択元素を含んでもよい。
ここでいう不純物は、鋼の原料として利用される鉱石やスクラップから、あるいは製造過程の環境等から混入する元素をいう。
【００４６】
［選択元素について］
本実施形態に係る熱間鍛造用鋼はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｔｉ、Ｖ、Ｃａ、Ｐｂから選択される１種または２種以上を含有してもよい。ただし、これらの選択元素は必ずしも含有されなくてもよいので、その下限は０％である。
【００４７】
Ｔｉ：０〜０．０４０％未満
チタン（Ｔｉ）は窒化物や炭窒化物を形成する元素である。窒化物や炭窒化物は、オーステナイト結晶粒を微細化し、鋼の疲労強度を高める。疲労強度を高める場合、Ｔｉ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００５％以上である。一方、Ｔｉが過剰に含有されれば、鋼の被削性が低下する。また、Ｔｉ含有量が０．０４０％以上であると、Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２が生成し、十分な数のＭｎＳが生成しないことが懸念される。したがって、含有させる場合でもＴｉ含有量は０．０４０％未満とする。好ましくは、０．０２０％以下である。
【００４８】
Ｖ：０〜０．３０％
バナジウム（Ｖ）は、鋼中で炭化物を形成し、鋼の疲労強度を高める元素である。バナジウム炭化物は、フェライト中に析出して鋼の芯部（表層以外の部分）の強度を高める。Ｖを少しでも含有すれば、上記効果が得られる。Ｖ含有量が０．０３％以上であれば、上記効果が顕著に得られるので好ましい。より好ましくは０．０４％以上、さらに好ましくは０．０５％以上である。一方、Ｖ含有量が多すぎれば、鋼の被削性及び疲労強度が低下する。したがって、含有させる場合でもＶ含有量を０．３０％以下とする。好ましく０．２０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。
【００４９】
Ｃａ：０〜０．００４０％
カルシウム（Ｃａ）は、ＭｎＳに固溶してＭｎＳ系介在物を球状化することにより、ＭｎＳ系介在物を微細化する元素である。ＭｎＳ系介在物が微細化すると、磁粉探傷試験における擬似模様の発生が抑制される。この効果を得る場合、Ｃａ含有量を０．０００３％以上とすることが好ましい。一方、Ｃａが過剰に含有されれば、粗大な酸化物が形成される。粗大な酸化物は、鋼の被削性を低下させる。したがって、含有させる場合でもＣａ含有量を０．００４０％以下とする。好ましくは０．００３５％以下である。
【００５０】
Ｐｂ：０〜０．４０％
鉛（Ｐｂ）は、鋼の被削性を高める元素である。Ｐｂを少しでも含有すれば、上記効果が得られるが、十分な効果を得る場合には、Ｐｂ含有量を、０．０５％以上とすることが好ましい。一方、Ｐｂが過剰に含有されれば、鋼の靭性及び熱間延性が低下する。したがって、含有させる場合でもＰｂ含有量を０．４０％以下とする。好ましくは０．２５％以下である。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼は、上述の基本元素を含み、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成、または、上述の基本元素と、上述の選択元素から選択される１種以上とを含み、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成を有する。
熱間鍛造用鋼から熱間鍛造品を得るために行う熱間鍛造や熱処理によっては、化学組成は変化しない。そのため、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼の化学組成と本実施形態に係る熱間鍛造用鋼を素材として得られた本実施形態に係る熱間鍛造品の化学組成とは同じである。
【００５２】
次に、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼及び熱間鍛造品の金属組織に含まれるＭｎＳについて説明する。
【００５３】
［ＭｎＳ］
ＭｎＳは、被削性の向上に有用であり、その個数密度を一定以上確保することが必要である。ただし、Ｓ含有量が増加すると被削性は向上する一方で、粗大なＭｎＳが増加する。粗大なＭｎＳは、磁粉探傷時に擬似模様として検出される。そのため、被削性の向上には、ＭｎＳの個数とサイズとを制御することが必要である。具体的には、鋼材の圧延方向と平行な断面において、円相当径で２．０μｍ未満のＭｎＳが３００個／ｍｍ２以上の存在密度（個数密度）で鋼中に存在すると、工具の摩耗が抑制される。円相当径で２．０μｍ未満のＭｎＳの個数密度の上限は規定する必要はないが、本成分系では、７００個／ｍｍ２より多くならないと考えられる。
介在物がＭｎＳであることは、走査型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散型Ｘ線解析によって確認すればよい。また、ＭｎＳの円相当径はＭｎＳの面積と等しい面積を有する円の直径であり、画像解析によって求めることができる。同様に、ＭｎＳの個数密度は、画像解析によって求められる。
ＭｎＳの円相当径および個数密度は、具体的には、以下の方法で求められる。すなわち、光学顕微鏡によって鋼の熱間鍛造用鋼の長手方向（軸方向）と平行な断面の金属組織を観察し、組織中のコントラストから析出物を判別する。走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型Ｘ線分光分析装置（ＥＤＳ）とを用いることで、析出物がＭｎＳであることが確認できる。また、試験片の析出物を判別した断面と同じ断面を光学顕微鏡にて１００倍で写真撮影して、０．９ｍｍ２の検査基準面積（領域）の画像を１０視野分準備する。その観察視野（画像）中のＭｎＳの中から大きい順に１０個選定し、選定された各ＭｎＳの寸法を、析出物の面積と同一の面積を有する円の直径を示す円相当径に換算して求める。また、検出したＭｎＳの粒径分布から、硫化物の平均円相当径および標準偏差を算出する。
【００５４】
連続鋳造鋳片の凝固組織においてデンドライト１次アーム間隔を低減すれば、デンドライト樹間から晶出する微細な硫化物の割合を増やすことができる。硫化物を微細にして最大円相当径で２０μｍ以上のＭｎＳを無くせば、擬似模様発生を抑制できる。本発明者らは、観察視野９ｍｍ２当りに検出される硫化物の円相当径のばらつきを標準偏差σとして算出し、この標準偏差の３σに、観察視野９ｍｍ２当りに検出される硫化物の平均円相当径ｄを加えた値をＦ１と定義した。
【００５５】
Ｆ１＝ｄ＋３σ  （ｃ）
【００５６】
ここで、式（ｃ）中のｄは円相当径で１．０μｍ以上のＭｎＳの平均円相当径（μｍ）であり、σは円相当径１．０μｍ以上のＭｎＳの円相当径の標準偏差である。
Ｆ１の値は、観察視野９ｍｍ２の範囲内で観察される硫化物の円相当径及び円相当径の標準偏差から予測される、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼に存在する光学顕微鏡で観察可能な硫化物の個数のうちの９９．７％の個数の硫化物における最大円相当径を示している。すなわち、Ｆ１値が２０（μｍ）未満であれば、熱間鍛造用鋼中に最大円相当径で２０μｍ以上の硫化物はほとんど存在しないことを示している。このような鋼は擬似模様発生を抑制できる。ＭｎＳの円相当径はＭｎＳの面積と等しい面積を有する円の直径であり、上述したように画像解析によって求めることができる。観察対象としたＭｎＳの円相当径を１．０μｍ以上としたのは、現実的に汎用の機器で、粒子のサイズと成分とを統計的に扱うことが可能でかつ、これより小さな硫化物を制御しても熱間鍛造性および切りくず処理性に与える影響が少ないためである。
【００５７】
［鋳片のデンドライト組織］
上述したように、連続鋳造鋳片の凝固組織は、通常はデンドライト形態を呈している。鋼材中のＭｎＳは、凝固前（溶鋼中）、または凝固時に晶出することが多く、デンドライト１次アーム間隔に大きく影響を受ける。すなわち、デンドライト１次アーム間隔が小さければ、その樹間に晶出するＭｎＳは小さくなる。本実施形態に係る熱間鍛造用鋼は、鋳片の段階におけるデンドライト１次アーム間隔が６００μｍ未満であることが望ましい。
ＭｎＳを安定的にかつ効果的に微細分散させるには、微量のＢｉを含有させ、溶鋼中の固液界面エネルギーを低減させることが有効である。固液界面エネルギーが低減することにより、デンドライト組織が微細となる。デンドライト組織が微細化することで、デンドライト一次アームから晶出するＭｎＳが微細化される。
鋳片のデンドライト組織は、熱間鍛造用鋼では観察されないが、鋳片の段階で１次アーム間隔が６００μｍ未満であったかどうかは、例えば、熱間加工前の鋳片から採取したサンプルの断面をピクリン酸にてエッチングし、鋳片表面から１５ｍｍの深さの位置について、直接デンドライト組織を観察することにより確認することができる。
【００５８】
［製造方法］
次に、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼の製造方法を説明する。本実施形態では、一例として、熱間鍛造用鋼、及びこの熱間鍛造用鋼からなる熱間鍛造品（熱間鍛造用鋼を素材として得られる熱間鍛造品）を製造するのに好ましい工程を説明する。熱間鍛造品はたとえば、自動車及び建設用機械等に利用される機械部品であり、たとえば、クランクシャフトに代表されるエンジン部品である。
本実施形態に係る熱間鍛造用鋼は、上記の化学成分を有し、かつ表層から１５ｍｍの範囲内におけるデンドライト１次アーム間隔が６００μｍ未満である鋳片を連続鋳造し、この鋳片を熱間加工し、更に必要に応じて焼鈍することによって製造される。熱間加工は、熱間圧延を含んでもよい。
【００５９】
［鋳造工程］
上記化学組成及びｄ＋３σ＜２０を満たす鋼の鋳片を連続鋳造法により製造する。造塊法によりインゴット（鋼塊）にしてもよい。鋳造条件は例えば、２２０×２２０ｍｍ角の鋳型を用いて、タンディッシュ内の溶鋼のスーパーヒートを１０〜５０℃とし、鋳込み速度を１．０〜１．５ｍ／ｍｉｎとする条件を例示できる。
さらに、上述したデンドライト一次アーム間隔を６００μｍ未満にするために、上記化学組成を有する溶鋼を鋳造する際に、鋳片表面から１５ｍｍの深さにおける液相線温度から固相線温度までの温度域内の平均冷却速度を１００℃／ｍｉｎ以上５００℃／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。好ましくは１２０℃／ｍｉｎ以上５００℃／ｍｉｎ以下である。平均冷却速度が１００℃／ｍｉｎ未満では、鋳片表面から１５ｍｍの深さ位置におけるデンドライト一次アーム間隔を６００μｍ未満とすることが困難となり、ＭｎＳを微細分散できないおそれがある。ＭｎＳが微細に分散しない場合、ＭｎＳの個数密度も少なくなる。一方、平均冷却速度が５００℃／ｍｉｎ超では、デンドライト樹間から晶出するＭｎＳが微細になり過ぎ、被削性が低下してしまう恐れがある。
また、中心偏析低減のため、連続鋳造の凝固途中の段階で圧下を加えてもよい。
【００６０】
液相線温度から固相線温度までの温度域とは、凝固開始から凝固終了までの温度域のことである。したがって、この温度域での平均冷却速度とは、鋳片の平均凝固速度を意味する。上記の平均冷却速度は、例えば、鋳型断面の大きさ、鋳込み速度等を適正な値に制御する、または鋳込み直後において、水冷に用いる冷却水量を増大させる、などの手段により達成できる。これは、連続鋳造法および造塊法共に適用可能である。
【００６１】
上記の１５ｍｍ深さの位置での平均冷却速度は、得られた鋳片の断面をピクリン酸にてエッチングし、鋳片表面から１５ｍｍの深さの位置のそれぞれについて鋳込み方向に５ｍｍピッチでデンドライト２次アーム間隔λ２（μｍ）を１００点測定し、次式（３）に基づいて、その値からスラブの液相線温度から固相線温度までの温度域内の冷却速度Ａ（℃／秒）を算出し、算術平均した平均から求めることができる。
【００６２】
λ２＝７１０×Ａ−０．３９    （３）
【００６３】
従って、最適な鋳造条件は、例えば、鋳造条件を変更した複数の鋳片を製造し、各鋳片における冷却速度を上記式（３）により求め、得られた冷却速度から決定することができる。
【００６４】
［熱間加工工程及び焼鈍工程］
次いで、鋳造工程で得られた鋳片又はインゴットに分塊圧延等の熱間加工を行い、ビレット（鋼片）を製造する。更に、ビレットを熱間圧延し、必要に応じて焼鈍することにより、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼である棒鋼や線材とする。熱間加工における圧下比に特に制限はない。
【００６５】
熱間圧延は、例えば、ビレットを１２５０〜１３００℃の加熱温度で１．５時間以上加熱した後、仕上げ温度を９００〜１１００℃として熱間圧延する。仕上げ圧延を行った後は、大気中で、冷却速度が放冷以下となる条件で、室温に至るまで冷却しても構わないが、生産性を高めるためには、６００℃に至った時点で、空冷、ミスト冷却及び水冷など、適宜の手段で冷却することが好ましい。上記の加熱温度及び加熱時間はそれぞれ、炉内の平均温度及び在炉時間を意味する。また、熱間圧延の仕上げ温度は、複数のスタンドを備える圧延機の最終スタンド出口での棒線材の表面温度を意味する。仕上げ圧延を行った後の冷却速度は、棒線材（棒鋼や線材）の表面での冷却速度を指す。
熱間鍛造性を高めるためには、さらに、焼鈍を実施することが好ましい。焼鈍は、公知の条件で球状化焼鈍を実施すればよい。一例としては、丸棒を、加熱炉を用いて７４０℃で８時間均熱し、均熱後、１５℃／ｈの冷却速度で６５０℃まで冷却する条件が例示される。
これらの工程を含む製造方法によれば、棒鋼や線材（熱間鍛造用鋼）が製造される。
【００６６】
更に、製造された棒鋼や線材（熱間鍛造用鋼）を熱間鍛造して、粗形状の中間品を製造する。中間品に対して調質処理を実施してもよい。さらに、中間品を機械加工し、中間品を所定の形状にする。機械加工はたとえば、切削や穿孔である。
【００６７】
次に、中間品に対して高周波焼入れを実施し、中間品の表面を硬化する。これにより、中間品の表面に表面硬化層が形成される。高周波焼入れは、公知の条件で行えばよい。そして、高周波焼入れされた中間品に対して仕上げ加工を実施する。仕上げ加工は、研削や研磨である。以上の工程により本実施形態に係る熱間鍛造品が製造される。
本実施形態に係る熱間鍛造品は、熱間鍛造用鋼と同じ化学成分を有し、熱間鍛造用鋼と同様に円相当径が２．０μｍ未満のＭｎＳの存在密度が３００個／ｍｍ２以上であり、ｄ＋３σ＜２０（μｍ）を満足するものとなる。ただし、熱間鍛造品では高周波焼入れが行わるので、表面硬化層を有するものとなる。
【００６８】
熱間鍛造品に対しては、通常、磁粉探傷試験が実施される。磁粉探傷試験は、磁粉を利用して、熱間鍛造品の表面疵（焼き割れ、研削割れ等）を検出する。磁粉探傷試験では、熱間鍛造品を磁化する。このとき、熱間鍛造品の疵部分では漏洩磁束が発生する。磁粉は、大きな漏洩磁束が発生している場所に吸着され、磁粉模様を形成する。したがって、磁粉模様により、疵の発生の有無及び発生箇所を特定できる。
【００６９】
熱間鍛造用鋼や熱間鍛造品の表層に粗大なＭｎＳが存在すれば、ＭｎＳに起因した大きな漏洩磁束が発生し、擬似模様が形成される。しかしながら、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼や熱間鍛造品は、鋳片段階でデンドライト１次アーム間隔が低減されることにより、ＭｎＳが微細化される。ＭｎＳが微細であれば、擬似模様を形成するほどの漏洩磁束が発生しにくい。したがって、擬似模様の発生が抑制される。
【００７０】
素材（棒鋼）を熱間鍛造すれば、鍛錬成形比に応じて鋼中のＭｎＳが微細化される。しかしながら、熱間鍛造品は複雑な形状を有するものが多く、鍛錬成形比が素材全体に対して一様にならない。したがって、熱間鍛造された素材内において、ほとんど鍛錬されない部分、つまり、鍛錬成形比が非常に小さい部分が生じる。このような部分においても、擬似模様の発生を抑制するためには、素材となる熱間鍛造用鋼中のＭｎＳの最大円相当径が２０μｍ未満である必要がある。本実施形態に係る熱間鍛造用鋼は、ＭｎＳの最大円相当径が２０μｍ未満なので、熱間加工の加工量によらず、被削性向上と擬似模様の抑制とが可能になる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態に係る熱間鍛造用鋼は、熱間鍛造品となった場合に、熱間鍛造を含む熱間加工の圧下比によらず、熱間鍛造後の被削性に優れ、磁粉探傷試験時に擬似模様が発生しにくくなる。
【実施例】
【００７２】
表１、表２に示す化学組成を有する鋼Ａ〜Ｘ、ａ〜ｙを２７０ｔｏｎ転炉で溶製し、連続鋳造機を用いて連続鋳造を実施して、２２０×２２０ｍｍ角の鋳片を製造した。なお、連続鋳造の凝固途中の段階で圧下を加えた。また、鋳片の連続鋳造において、鋳片の表面から１５ｍｍの深さの位置における液相線温度から固相線温度までの温度域内の平均冷却速度を、鋳型の冷却水量を変更することによって表３、表４の“鋳片平均冷却速度”の通りに種々変更させた。【００７３】
次いで、製造した鋳片を加熱炉に装入し、１２５０〜１３００℃の加熱温度で１０時間以上加熱した後、分塊圧延してビレットとした。鋳片を分塊圧延する前に鋳片を一旦室温まで冷却して、組織観察用の試験片を採取した。【００７４】
次いで、ビレットを１２５０〜１３００℃の加熱温度で１．５時間以上加熱した後、仕上げ温度を９００〜１１００℃として熱間圧延して、直径９０ｍｍの丸棒とした。熱間圧延後の丸棒は大気中で室温まで放冷した。このようにして、試験番号１〜５０の熱間鍛造用鋼を製造した。【００７５】
表１、表２に示す鋼Ａ〜Ｘは、本発明で規定する化学組成を有する鋼である。一方、鋼ａ〜ｙは、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。表１、表２中の数値の下線は、本発明の範囲外であることを示す。【００７６】
そして、製造された鋼の被削性および磁粉探傷試験における擬似模様の有無を調査した。しかしながら、試験番号３８は、熱間圧延において疵が多発したため、評価を行わなかった。【００７７】
［凝固組織観察］
凝固組織として、上記の鋳片の断面をピクリン酸にてエッチングし、鋳片表面から深さ方向に１５ｍｍ位置を鋳込み方向に５ｍｍピッチでデンドライト１次アーム間隔を１００点測定し、その平均値を求めた。【００７８】
［ミクロ組織試験］
各試験番号の丸棒（熱間鍛造用鋼）のミクロ組織を観察した。丸棒のＤ／４（Ｄ：直径）を軸方向（長手方向）に対して平行に切断し、ミクロ組織観察用の試験片を採取した。試験片の切断面を研磨し、光学顕微鏡によって鋼の金属組織を観察し、組織中のコントラストから析出物を判別した。被検面は、熱間鍛造用鋼の長手方向と平行な断面である。一部の析出物については、走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型Ｘ線分光分析装置（ＥＤＳ）とを用いてＭｎＳであることを確認した。また、同じ断面から、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍの研磨試験片を１０個作製し、これらの研磨試験片の所定位置を光学顕微鏡にて１００倍で写真撮影して、０．９ｍｍ２の検査基準面積（領域）の画像を１０視野分準備した。その観察視野（画像）中のＭｎＳの中から大きい順に１０個選定し、選定された各ＭｎＳの円相当径を算出した。これらの寸法（直径）は、析出物の面積と同一の面積を有する円の直径を示す円相当径に換算した。検出したＭｎＳの粒径分布から、硫化物の平均円相当径および標準偏差を算出した。【００７９】
表３、表４に、ＭｎＳの最大円相当径の指標であるＦ１値（＝ｄ＋３σ）を示す。ここで、表３、表４中の＊印は、本発明のＭｎＳの最大円相当径の条件を満足しないことを意味する。【００８０】
次に、試験番号１〜５０の丸棒（熱間鍛造用鋼、３８を除く）を用いて、被削性、及び、磁粉探傷試験時の擬似模様の発生有無を調査した。試験番号１〜５０の丸棒は、熱間鍛造品の素材に相当する。素材である丸棒の被削性が高く、かつ、磁粉探傷試験時に擬似模様が発生しにくければ、丸棒を熱間鍛造して成形され、鍛造終了後放冷された熱間鍛造品も当然に、優れた被削性を有し、かつ、磁粉探傷試験時に擬似模様が発生しにくい。そこで、素材に相当する丸棒の被削性及び磁粉探傷試験の擬似模様の発生有無を、以下の試験方法により調査した。【００８１】
［旋削試験］
試験例１〜５０の棒鋼（直径９０ｍｍ）を直径が８５ｍｍになるまでピーリングして旋削試験片とした。
製造された試験片を用いて、旋削加工を実施した。旋削加工では、ＪＩＳ規格に準拠したＰ種の超硬工具を使用した。超硬工具はコーティング処理されていなかった。切削速度を２５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度を０．３０ｍｍ／ｒｅｖ、切り込みを１．５ｍｍとし、潤滑油を使用せずに旋削加工を実施した。旋削加工を開始してから１０分経過後、超硬工具の逃げ面の摩耗量（ｍｍ）を測定した。
超硬工具の逃げ面の摩耗量が０．２０ｍｍ以下であれば、被削性に優れると判断した。【００８２】
［擬似模様評価試験］
試験例１〜５０の丸棒の中心部から、直径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの丸棒試験片を採取した。丸棒試験片の軸方向は、各丸棒の軸方向と同じであった。丸棒試験片の円周面に対して、周波数４０ｋＨｚ、電圧６ｋＶ、加熱時間３．０秒の条件で高周波焼入れを実施した。高周波焼入れ後、疲労試験片に対して焼戻しを実施した。具体的には、丸棒試験片を１５０℃で１時間加熱し、その後、大気中で放冷した。焼戻し後、丸棒試験片の円周面を仕上げ研磨し、表面粗さを調整した。具体的には、仕上げ研磨により、円周面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を３．０μｍ以内とし、最大高さ（Ｒｍａｘ）を９．０μｍ以内にした。仕上げ研磨された複数の丸棒試験片に対して、ＪＩＳ  Ｚ２３４３−１（２００１）に準拠した浸透探傷試験を実施し、疵のない丸棒試験片を各試験例につき５０本選択した。
選択された５０本の丸棒試験片に対して、下記に示す条件で磁粉探傷試験を実施した。【００８３】
＜試験条件＞
磁粉：黒色磁粉
磁粉濃度：１．８ｍｌ（磁粉の沈殿容積）／１００ｍｌ（単位容積）
検出媒体の種類：湿式
磁粉の適用時期：連続法
磁化方法：軸通電法
磁化時間：５秒以上
磁化電流：ＡＣ
電流値：２５００Ａ【００８４】
表１〜表４を参照して、試験番号１〜２４の鋼は、鋼Ａ〜Ｘに示すその化学組成が、本発明の熱間鍛造用鋼の化学組成の範囲内であり、かつ、ＭｎＳの個数密度が３００（個／ｍｍ２）以上であった。さらに、Ｆ１値（＝ｄ＋３σ）が２０μｍ未満であることを満たした。その結果、試験番号１〜２４は、優れた被削性を有し、かつ、擬似模様が発生しなかった。【００８５】
試験番号２５は、化学組成は本発明の熱間鍛造用鋼の化学組成の範囲内であったが、鋳片の表面から１５ｍｍの深さの位置における液相線温度から固相線温度までの温度域内の平均冷却速度が遅く、デンドライト一次アーム間隔が広くなったことに起因して、ＭｎＳの個数密度が少なくなった。その結果、逃げ面の摩耗量は０．２０ｍｍを超えた。【００８６】
試験番号２６および３９は、Ｂｉを含有しなかった。また、Ｓ含有量が本発明範囲未満であった。そのため、ＭｎＳの個数密度は３００（個／ｍｍ２）未満となり、逃げ面の摩耗量は０．２０ｍｍを超えた。【００８７】
試験番号２７〜２８および４０〜４１は、Ｂｉを含有しなかった。そのため、Ｆ１値が２０μｍ以上になり、擬似模様が発生した。【００８８】
試験番号２９、４２は、Ｂｉを含有しなかったため、ＭｎＳの個数密度が３００（個／ｍｍ２）未満となり、逃げ面の摩耗量は０．２０ｍｍを超えた。【００８９】
試験番号３０、３１、３３、および４４〜４６のＳ含有量は、本発明のＳ含有量の下限未満であったので、ＭｎＳの個数密度は３００（個／ｍｍ２）未満となり、逃げ面の摩耗量は０．２０ｍｍを超えた。【００９０】
試験番号３２および４３のＳ含有量は、本発明のＳ含有量の上限を超えた。そのため、Ｆ１値が２０μｍ以上であり、擬似模様が発生した。【００９１】
試験番号３４および４７のＣ含有量は、本発明のＣ含有量の上限を超えた。また、試験番号３４はＣｒ含有量も、本発明のＣｒ含有量の上限を超えた。試験番号３５および４８のＭｎ含有量は、本発明のＭｎ含有量の上限を超えた。試験番号３６および４９のＣｒ含有量は、本発明のＣｒ含有量の上限を超えた。試験番号３７および５０のＴｉ含有量は、本発明のＴｉ含有量の上限を超えた。そのため、これらの試験番号の逃げ面の摩耗量は０．２０ｍｍを超えた。【００９２】
【表１】
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【００９３】
【表２】
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【００９４】
【表３】
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【００９５】
【表４】
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【００９６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の上記態様によれば、熱間鍛造後の被削性に優れ、磁粉探傷試験時に擬似模様が発生しにくい熱間鍛造用鋼及び熱間鍛造品を提供できる。
【国際調査報告】
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