【事件の表示】
　特許第２９８９７６６号「疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼」の請求項１ないし５に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９８９７６６号の請求項１ないし５に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第２９８９７６６号の請求項１〜５に係る発明についての出願は、平成７年１２月２５日になされ、平成１１年１０月８日に、その発明について特許の設定登録がなされ、その後、その特許について特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その期間内である平成１３年１０月２２日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
2-1.訂正の内容
　ａ．特許請求の範囲の請求項１の
　「【請求項１】Ｃ：0.10〜0.30％（以下、特記しない限り質量％を意味する）
　・・・
　Ｓ：0.003〜0.070％
　・・・
であることを特徴とする疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼。」を
　「【請求項１】Ｃ：0.10〜0.30％（以下、特記しない限り質量％を意味する）
　・・・
　Ｓ：0.010〜0.070％
　・・・
であることを特徴とする疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼。」
と訂正する。
　ｂ．明細書の段落【０００７】の
　「・・・
　Ｓ：0.003〜0.070％
　・・・」を
　「・・・
　Ｓ：0.010〜0.070％
　・・・」
と訂正する。
　ｃ．明細書の段落【００１２】の
　「Ｓ：0.003〜0.070％
　Ｓは被削性向上成分として必要な元素であり、少なくとも0.003％以上含有させなければならない。・・・」を
　「Ｓ：0.010〜0.070％
　Ｓは被削性向上成分として必要な元素であり、少なくとも0.010％以上含有させなければならない。・・・」
と訂正する。
2-2.訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　ａの訂正は、本件請求項１に係る発明の肌焼鋼のＳ含有量の下限を訂正前の0.003から0.010に引き上げるものであり、これは実施例２を示す表２に本発明鋼1〜11のＳ含有量がすべて0.010以上であることに基づく訂正であるから、特許法第１２０条の４第２項ただし書第１号の特許請求の範囲の減縮を目的とする訂正に該当し、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　ｂ及びｃの訂正は、ａの特許請求の範囲の訂正に伴い、明細書の対応する記載を整合するように訂正するものであるから、特許法第１２０条の４第２項ただし書第３号の明りょうでない記載の釈明を目的とする訂正に該当し、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
2-3.訂正の適否についての結論
　したがって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議申立てについての判断
3-1.本件発明
　上記２で示したとおり、上記訂正が認められるから、本件請求項１〜５に係る発明は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１〜５に記載された次のとおりのものである。
　「【請求項１】Ｃ：0.10〜0.30％（以下、特記しない限り質量％を意味する）
　Mn：0.30〜2.0％
　Si：1.0％以下（0％を含む）
　Ｓ：0.010〜0.070％
　Al：0.01〜0.06％
　Ｎ：0.003〜0.03％
　Ｏ：0.002％以下（0％を含む）
　残部：Ｆｅおよび不可避的不純物
の要件を満足する鋼材からなり、線状または棒状圧延材の軸心を通る縦断面において、該軸心と平行で且つ該軸心から１／４・Ｄ（Ｄは圧延材の直径を表わす）離れた仮想線を中心線として含む被検面積１００ｍｍ２中に存在する、酸化物系と硫化物系からなる直径１０μｍ以上の複合介在物が２０個以下であり、且つ上記と同一の被検面積中に存在する直径３μｍ以上１０μｍ未満の硫化物系介在物が５０個以上であることを特徴とする疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼。（以下「本件第１発明」という。）
【請求項２】鋼材が、他の元素としてNi：0.20〜4.5％、Cr：0.20〜2.5％、Mo：0.05〜1.0％、Cu：0.20〜1.0％よりなる群から選択される少なくとも一種を含有するものである請求項１に記載の肌焼鋼。（以下「本件第２発明」という。）
【請求項３】鋼材が、更に他の元素としてＢ：0.0003〜0.0050％および／またはTi：0.003〜0.05％を含有するものである請求項１または２に記載の肌焼鋼。（以下「本件第３発明」という。）
【請求項４】鋼材が、更に他の元素としてＶ：0.03〜1.5％および／またはNb：0.005〜1.5％を含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の肌焼鋼。（以下「本件第４発明」という。）
【請求項５】鋼材が、他の元素としてCa：0.0005〜0.01％、Pb：0.2％以下（0％を含まない）、Te：0.1％以下（0％を含まない）、Zr：0.1％以下（0％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種を含有するものである請求項１〜４のいずれかに記載の肌焼鋼。（以下「本件第５発明」という。）」
3-2.申立て理由及び取消理由の概要
　本件明細書の「発明の詳細な説明」の欄には、本件第１〜５発明の肌焼鋼を製造する条件について具体的な開示がなく、また、複合介在物と硫化物系介在物とを区別して調整する手段が明らかでなく、当業者が本件第１〜５発明の実施をすることができる程度に明確かつ十分に記載されているとは認められないから、本件第１〜５発明の特許は、特許法第３６条第４項に規定する要件を満たしていない特許出願に対してなされたものである（申立て理由１及び取消理由１）。
　本件第１〜５発明は、本件出願前に頒布された甲第１〜５号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件第１〜５発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである（申立て理由２及び取消理由２）。
3-3.刊行物に記載された発明
　当審が通知した取消理由において引用された刊行物１（特公平５−７９７４５号公報、甲第１号証と同じ）には、
　「１　重量比にしてＣ　0.10〜0.25％、Si　0.35％以下、Mn　1.50％以下、Ｐ　0.012％以下、Ｓ　0.009％以下と、Cr　0.20〜1.50％、Mo　0.10〜0.35％及びNi　0.20〜3.0％のうち１種ないし２種以上と、Al　0.020〜0.040％、Ｏ　0.0010％以下、Ｎ　0.0100〜0.0200％を含有し、残部Feならびに不純物元素からなる鋼を製造するに際し、塩基度が３〜６の高塩基性スラグの存在下で、かつ１〜２気圧の不活性雰囲気下で、電極加熱で浴温度の調整を行いつつ、強攪拌しながら還元精錬を行い、ついで還流式真空脱ガス装置によって、処理時間の２／３を高還流し、１／３を弱還流により真空脱ガス精錬を行い、さらに常圧の還元性雰囲気下で弱攪拌しながら還元精錬を行うことを特徴とする高品質肌焼鋼の製造法。
２　重量比にしてＣ　0.10〜0.25％、Si　0.35％以下、Mn　1.50％以下、Ｐ　0.012％以下、Ｓ　0.009％以下と、Cr　0.20〜1.50％、Mo　0.10〜0.35％及びNi　0.20〜3.0％のうち１種ないし２種以上と、Al　0.0120〜0.040％、Ｏ　0.0010％以下、Ｎ　0.0100〜0.0200％を含有して、さらにＶ　0.03〜0.10％及びNb　0.03〜0.10％のうち１種ないし２種を含有し、残部Feならびに不純物元素からなる鋼を製造するに際し、塩基度が３〜６の高塩基性スラグの存在下で、かつ１〜２気圧の不活性雰囲気下で、電極加熱で浴温度の調整を行いつつ、強攪拌しながら還元精錬を行い、ついで還流式真空脱ガス装置によって、処理時間の２／３を高還流し、１／３を弱還流により真空脱ガス精錬を行い、さらに常圧の還元性雰囲気下で弱攪拌しながら還元精錬を行うことを特徴とする高品質肌焼鋼の製造法。」（特許請求の範囲第１項、第２項）
が記載され、また、
　「・・・鋼の清浄性、即ち酸化物系介在物及び硫化物系介在物が少量の存在でも疲労強度を大幅に低下させ、さらにその他の不純物元素についても疲労強度に悪影響を与えることを見出したものである。」（第２頁第３欄13〜17行）
　「本発明は、Ｓ，Ｏ等の含有量を極力低下させ、酸化物系介在物や硫化物系介在物量を減少させ鋼の清浄度を大幅に改善したことによって構造用鋼の疲労強度、耐久寿命、温間鍛造性を大幅に向上させたものであり、本発明は自動車、産業用機械等に適した高品質肌焼鋼の製造法であり、高い実用性を有するものである。」（第７頁第14欄11〜17行）
と記載されている。
　同じく引用された刊行物２（村上敬宜著「金属疲労　微小欠陥と介在物の影響」1993年3月8日、(株)養賢堂、89〜93、141〜143頁、甲第２号証と同じ）には、
　非金属介在物の影響の定量的評価に関し、
　「(b)介在物が表面から離れた内部に存在する場合（図6.15(c)）
　・・・
［内部の微小欠陥、き裂、介在物に対する評価式］
　　σw＝1.56(Hv＋120)／(√areai)1/6　　(6.3)
　ここで、各量の単位は式(6.1)、(6.2)と同じである。」（第90頁６〜16行）
　「　・・・　　　　　　　(6.1)
　ここで、σw：MPa、Hv：kgf/mm2、√area：μｍ」（第90頁２〜３行）
と記載され、また、
　清浄度と疲労特性に関し、
　「圧延直角方向に応力が作用すると、欠陥としてみた投影面積（area）は著しく大きくなり、疲労強度に異方性がみられる現象が生じてくる。このような意味を十分認識した上でMnSの影響が小さいと主張するのであれば問題はないが、MnSでも√areaが大きければ、それが軟質であっても疲労強度は大幅に低下する。」（第141頁15〜20行）
と記載されている。
　同じく引用された刊行物３（「日本金属学会会報」第32巻第６号(1993)、第429〜431頁、甲第３号証と同じ）には、
　「オキサイドメタラジーを活用した高強度高靱性熱間鍛造用非調質鋼の開発」と題し、
　「高村らが示したオキサイドメタラジーの考え方によれば、MnSはCation-vacancy型の酸化物上 （MnO，FeO等）に晶析出すると予測される。・・・
　図６は本開発鋼中のMnS粒子断面に存在する化合物を反射電子強度から同定したものである。MnS内には予測通りAl2O3とMnOの複合酸化物が存在していることが分かる。」（第430頁右欄16〜24行）
　「0.06％Ｓを含む鋼においてAl脱酸程度を変え、MnSの分布状況を制御することを試みた結果が図７である。同図から脱酸程度の最適化によりMnSを微細多数分散できることが分かる。最適脱酸状態ではMnSの晶析出サイトとなる複合酸化物が多数分散しているものと推察される。」（第431頁左欄２〜６行）
と記載され、
　図７には、MnS粒子の数と大きさに及ぼす脱酸程度の影響が示されており、同図から、Sol.Alが0.01〜0.06％で、MnS直径は約1.2〜1.5μm、数は約80〜110個であることが読みとれる。
　同じく引用された刊行物４（第24・26回西山記念技術講座「構造用鋼の非金属介在物に関する諸問題」昭和49年２月及び５月、第87〜89頁、甲第４号証と同じ）には、
　介在物の種類とその影響に関し、
　「疲労寿命とベアリングの表面下0.5mmの範囲内に存在する30μ以上の酸化物系介在物（アルミナおよび多少変形しているけい酸塩）との間には図22に示したような関係があり、この種の介在物の増加とともに寿命が急速に減少している。」（第87頁下から８〜５行）
と記載され、
　図22には、0.03mmより大きい酸化物系介在物の数とベアリングの疲労寿命との関係が示されており、また、
　介在物の大きさの関係に関し、
　「介在物が大きくなると疲労的性質におよぼすその影響も顕著になることは容易に想像されるが、実際問題として所定の大きさをもった同じ分子種の介在物を鋼中に均一に分散させた試料をつくることが不可能であり・・・介在物の形状や大きさの影響を類推しようとする試みがおこなわれている。」（第88頁２〜11行）
と記載されている。
　同じく引用された刊行物５（「鉄と鋼」Vol.80(1994)No.12、第20〜25頁、甲第５号証と同じ）には、
　「低炭素硫黄快削鋼のMnS系硫化物の生成挙動と被削性に及ぼす酸素濃度の影響」と題し、
　「Ｔ.Ｏが0.0082mass％と低い鋼塊ＢではII型の群落状に分布した小型のMnS系硫化物（Fig.1(b)）が多く、この種の硫化物は酸化物と結合していなかった。・・・
　鋼塊を鍛造した丸棒(50mmφ)の表層縦断面（表面から9mm位置）でMnS系硫化物の粒径と形状比（Ｈ／Ｖ）を前述の方法で測定した（Fig.３）。」（第21頁右欄９〜20行）
と記載され、
　Table １.には、サンプルＢは、化学成分（mass％）が、Ｃ：0.109、Si：0.008、Mn：0.978、Ｐ：0.081、Ｓ：0.351、Mg：0.003、Ｔ.Ｎ：0.0005、Ｔ.Ｏ：0.0082、Ｔ.Al：0.001であることが示され、
　Fig.１には、鋼塊中のMnS介在物と酸化物の反射電子像が示され、
　Fig.３には、鍛造試料中のMnS介在物の平均粒径と形状比との関係が示されており、Fig.３から、Ｔ.Ｏ：80〜110×10-4（mass％）でMnSの平均粒径が１〜4μm程度であることが読みとれる。
3-4.当審の判断
(1)申立て理由１について
　本件第１〜５発明の肌焼鋼において、複合介在物と硫化物系介在物のサイズと個数は、Ｓ、Alの各含有量の上下限、Ｏ含有量の上限を厳密に設定し、鋳造時の冷却速度を適正範囲とすることにより、所定範囲に制御することが可能なものと認められる。
　すなわち、本件明細書には、実施例１として、「表１に示す成分組成の鋼材を使用し、鋳造時の冷却速度を変化させて複合介在物等の大きさと量を変えるため、本発明例では150kg真空溶解炉を用いて溶製してから鋳造し、次いで直径65mmの丸棒に鍛造し、また比較例では７トンのインゴットに鋳造した後直径65mmの丸棒に圧延した」ものについて、「10μm以上の複合介在物の個数は、本発明例では11個、比較例では28個であることが確認された」と記載され（段落【００３２】〜【００３４】）、また、実施例２として、「表２に示す化学成分の鋼材を溶製し」、「鋼No.1〜14、16〜18、20〜23は150kg真空溶解炉、No.24は10kgの真空炉で溶製し、鋼No.15は大気炉で溶製した後、直径65mmの丸棒に鍛造し、また鋼No.19は７トンのインゴットで鋳造してから直径65mmの丸棒に圧延した」ものについて、「鋼No.1〜11は、本発明の規定要件を全て満足する実施例であり、鋼材の成分組成が適正であり、しかも直径10μｍ以上の複合介在物の個数が20個以下で且つ直径3μｍ以上10μｍ未満の硫化物系介在物が50個以上存在しているため、曲げ疲労強度および被削性（超硬工具寿命）のいずれにおいても優れた結果が得られている。」、「これに対し鋼No.12〜24は、本発明で規定するいずれかの要件を欠く比較例であり、下記の如く疲労強度あるいは被削性（超硬工具寿命）のいずれかに問題がある。」、「鋼No.14は、鋼材のＳ含有量が多過ぎるため粗大な複合介在物の個数が多くなり過ぎ、横目の曲げ疲労強度が低い。」、「鋼No.15は、鋼材の酸素量が多過ぎるため酸化物系介在物のサイズが大きくなって粗大な複合介在物の個数が多くなり、縦目および横目の曲げ疲労強度が低い。」、「鋼No.19は、鋼材中のＳ含有量が不足すると共に鋳造速度も遅いため硫化物系介在物の個数が不足し、被削性が悪くなって満足のいく超硬工具寿命が得られない。」と記載され（段落【００３７】、【００３８】、【００４２】、【００４４】〜【００４８】）、表２には、Ｓ含有量が、鋼No.14は0.078％、鋼No.19は0.006％、鋼No.24は0.005％、Al含有量が、鋼No.19は0.002％、鋼No.21は0.070％、Ｏ含有量が、鋼No.15は0.0031％であること、表３には、複合介在物の個数が、鋼No.14は25個、鋼No.15は29個、鋼No.21は40個であり、硫化物系介在物の個数が、鋼No.15は45個、鋼No.19は34個、鋼No.24は32個であることが示されているから、直径10μｍ以上の複合介在物の個数を20個以下で且つ直径3μｍ以上10μｍ未満の硫化物系介在物を50個以上とするためには、Ｓ：0.010〜0.070％、Al：0.01〜0.06％、Ｏ：0.002％以下とすると共に、鋳造時の冷却速度（鋳造条件）を適正範囲にする必要があることは明らかである。
　そして、複合介在物と硫化物系介在物のサイズと個数を所定範囲に制御するための適正な鋳造条件としては、150kg真空溶解炉を用いて溶製してから鋳造することが具体的に記載され、10kg真空溶解炉を用いて溶製してから鋳造したり、７トンのインゴットに鋳造するという条件は不適正なものとして示されているのであるから、本件明細書の発明の詳細な説明は、当業者が本件第１〜５発明の実施をすることができる程度に明確かつ十分に記載されているものと認められる。
(2)申立て理由２について
　本件第２発明と刊行物１に記載された発明とを対比すると、両者は、疲労特性及び加工性に優れた肌焼鋼であって、「Ｃ、Mn、Si、Ｓ、Al、Ｎ及びＯを含有し、他の元素として、Ni、Cr、Moよりなる群から選択される少なくとも一種を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物の要件を満足する鋼材からなる疲労特性に優れた肌焼鋼。」である点で一致し、Ｃ、Mn、Si、Al、Ｎ、Ｏ、Ni、Cr、Moの含有量が重複するものの、(a)Ｓの含有量が本件第２発明においては、「0.010〜0.070％」であるのに対し、刊行物１に記載された発明においては、「0.009％以下」である点、(b)本件第２発明においては、「線状または棒状圧延材の軸心を通る縦断面において、該軸心と平行で且つ該軸心から１／４・Ｄ（Ｄは圧延材の直径を表わす）離れた仮想線を中心線として含む被検面積100mm2中に存在する、酸化物系と硫化物系からなる直径10μm以上の複合介在物が20個以下であり、且つ上記と同一の被検面積中に存在する直径3μm以上10μm未満の硫化物系介在物が50個以上である」のに対し、刊行物１には、酸化物系介在物や硫化物系介在物量を減少させることが記載されているが、複合介在物、硫化物系介在物の大きさや数については示されていない点、(c)本件第２発明が、「被削性に優れた」肌焼鋼であるのに対し、刊行物１に記載された発明は、被削性に優れたものであることが示されていない点で相違する。
　上記相違点について検討する。
　本件第２発明は、「Ｓ：0.010〜0.070％」とすることによって、「直径3μm以上10μm未満の硫化物系介在物が50個以上」となり、「被削性に優れた」肌焼鋼が得られるものであるが、刊行物１には、「本発明は、Ｓ，Ｏ等の含有量を極力低下させ、酸化物系介在物や硫化物系介在物量を減少させ鋼の清浄度を大幅に改善したことによって構造用鋼の疲労強度、耐久寿命、温間鍛造性を大幅に向上させたもの」であると記載されており、また、刊行物２には、鋼の疲労強度は介在物の大きさ（√area）に影響されること及び硫化物系介在物であるMnSが圧延直角方向の疲労強度を損なうことが、刊行物３には、鋼中のMnS内にはAl2O3とMnOの複合酸化物が存在し、Ｓが0.06％、Sol.Alが0.01〜0.06％の鋼は、MnSが微細多数分散（MnS直径は約1.2〜1.5μm、数は約80〜110個）し、MnSの晶析出サイトとなる複合酸化物が多数分散しているものと推察されることが、刊行物４には、30μ以上の酸化物系介在物の増加とともにベアリングの疲労寿命が急速に減少することが記載されているから、刊行物１〜４の記載からは、疲労特性を向上させるために、「酸化物系と硫化物系からなる直径10μm以上の複合介在物が20個以下」とすることは予測し得るとしても、被削性を向上させるために、「直径3μm以上10μm未満の硫化物系介在物が50個以上」とすることは全く予測し得ないものである。
　さらに、刊行物５に記載された鋼は、被削性に優れたものであり、MnS（硫化物系介在物）の粒径が重複しているものの、本件第２発明と比較して、Ｓの含有量が多く（Ｓ：0.351％）、Ｏの含有量も多く、Alの含有量が少なく、化学成分が全く相違するものであり、「直径3μm以上10μm未満の硫化物系介在物」の個数も明らかでないから、刊行物１〜４に記載された発明に加えて、刊行物５の記載を参照しても、「Ｓ：0.010〜0.070％」で、「直径3μm以上10μm未満の硫化物系介在物が50個以上」とし、「被削性に優れた」肌焼鋼を得ることを当業者が容易に想到し得たとはいえない。
　したがって、本件第２発明は、刊行物１〜５に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　本件第１発明は、「Ni：0.20〜4.5％、Cr：0.20〜2.5％、Mo：0.05〜1.0％、Cu：0.20〜1.0％よりなる群から選択される少なくとも一種」を含有しない点で本件第２発明と相違するだけであり、刊行物１に記載された発明と対比すると、相違点(a)〜(c)を有する点では共通するから、本件第２発明と同様の理由により、刊行物１〜５に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　本件第３〜５発明は、請求項１または２を引用するか、請求項１または２を引用する請求項をさらに引用する発明であるから、本件第１または２発明と同様の理由により、刊行物１〜５に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、本件第１〜５発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　また、他に本件第１〜５発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年４月１１日（２００２．４．１１）
【訂正の要旨】
　ａ．特許請求の範囲の請求項１の
　「【請求項１】Ｃ：０．１０〜０．３０％（以下、特記しない限り質量％を意味する）
　・・・
　Ｓ：０．００３〜０．０７０％
　・・・
であることを特徴とする疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼。」を、
　特許請求の範囲の減縮を目的として、
　「【請求項１】Ｃ：０．１０〜０．３０％（以下、特記しない限り質量％を意味する）
　・・・
　Ｓ：０．０１０〜０．０７０％
　・・・
であることを特徴とする疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼。」
と訂正する。
　ｂ．明細書の段落【０００７】の
　「・・・
　Ｓ：０．００３〜０．０７０％
　・・・」を、
　明りょうでない記載の釈明を目的として、
　「・・・
　Ｓ：０．０１０〜０．０７０％
　・・・」
と訂正する。
　ｃ．明細書の段落【００１２】の
　「Ｓ：０．００３〜０．０７０％
　Ｓは被削性向上成分として必要な元素であり、少なくとも０．００３％以上含有させなければならない。・・・」を、
　明りょうでない記載の釈明を目的として、
　「Ｓ：０．０１０〜０．０７０％
　Ｓは被削性向上成分として必要な元素であり、少なくとも０．０１０％以上含有させなければならない。・・・」
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　Ｃ　：０．１０〜０．３０％（以下、特記しない限り質量％を意味する）
　Ｍｎ：０．３０〜２．０％
　Ｓｉ：１．０％以下（０％を含む）
　Ｓ　：
０．０１０
　Ａｌ：０．０１〜０．０６％
　Ｎ　：０．００３〜０．０３％
　Ｏ　：０．００２％以下（０％を含む）
　残部：Ｆｅおよび不可避的不純物
の要件を満足する鋼材からなり、線状または棒状圧延材の軸心を通る縦断面において、該軸心と平行で且つ該軸心から１／４・Ｄ（Ｄは圧延材の直径を表わす）離れた仮想線を中心線として含む被検面積１００ｍｍ２中に存在する、酸化物系と硫化物系からなる直径１０μｍ以上の複合介在物が２０個以下であり、且つ上記と同一の被検面積中に存在する直径３μｍ以上１０μｍ未満の硫化物系介在物が５０個以上であることを特徴とする疲労特性および被削性に優れた肌焼鋼。
　【請求項２】　鋼材が、他の元素としてＮｉ：０．２０〜４．５％、Ｃｒ：０．２０〜２．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｃｕ：０．２０〜１．０％よりなる群から選択される少なくとも一種を含有するものである請求項１に記載の肌焼鋼。
　【請求項３】　鋼材が、更に他の元素としてＢ：０．０００３〜０．００５０％および／またはＴｉ：０．００３〜０．０５％を含有するものである請求項１または２に記載の肌焼鋼。
　【請求項４】　鋼材が、更に他の元素としてＶ：０．０３〜１．５％および／またはＮｂ：０．００５〜１．５％を含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の肌焼鋼。
　【請求項５】　鋼材が、他の元素として、Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｔｅ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｚｒ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種を含有するものである請求項１〜４のいずれかに記載の肌焼鋼。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、浸炭焼入れ処理もしくは浸炭・窒化焼入れ処理により表面硬化処理の行なわれる機械部品用素材として用いられる肌焼鋼の改質技術に関し、特に自動車等の歯車、シャフト、等速ジョイント等の機械部品として優れた疲労特性を発揮すると共に、被削性にも優れた肌焼鋼に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　肌焼鋼は、例えば自動車や建設機械等の機械部品のうち特に高疲労特性の求められる部品等に適用され、浸炭処理や浸炭・窒化処理等の表面硬化処理を施して用いられる。その中でも代表的なものに歯車があり、近年自動車の軽量化および高出力化を増進するため、一層の高強度化が求められている。
　【０００３】
　ところで歯車用鋼として実用化するに当たっては、歯車としての高強度化を達成するため、曲げ疲労特性やピッチング寿命、衝撃疲労特性も問題とされており、このうち歯車の寿命は、特に曲げ疲労特性で律速されることが多いところから、高強度肌焼鋼の適用（特開平１−３０６５４５号）や浸炭後のショットピーニング処理による表面硬質化処理（特開平１−３０６５２１号）等によって曲げ疲労特性を高める方法が採用されてきた。
　【０００４】
　一方、肌焼鋼の高強度化が進んでくるにつれて、鋼中に存在する粗大介在物に起因する疲労寿命の劣化が注目される様になり、例えば特開平２−２７０９３５号公報では、疲労特性に悪影響を及ぼす粗大な酸化物系あるいは窒化物系の介在物を少なく抑えることによって疲労特性を高める技術も提案されている。しかしながら歯車等では、酸化物系介在物や窒化物系介在物の大きさを規定するだけでは必ずしも満足のいく疲労特性は得られず、酸化物系介在物と硫化物系介在物の存在形態によっては疲労特性が著しく変わってくる。
　【０００５】
　また実際の肌焼き部品では、例えばはす歯歯車の様に鋼材の圧延方向に対して２０〜４０°程度の傾斜方向に外力が作用することもあるため、縦目と横目の両方に優れた疲労強度が要求される。特に横目の疲労強度は、Ａｌ２Ｏ３等の硬質な粒状介在物よりも、酸化物系と硫化物系の複合介在物の方が顕著な影響を及ぼす。さらに歯車を製造する際には、熱間鍛造の後に超硬旋削やホブ加工等により機械加工が施されるが、合金元素の添加量を増大して素材強度を高めるにつれて鍛造後あるいは焼ならし後の硬さは高くなってくるので、被削性の問題が生じてくる。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、縦目・横目両方向に優れた曲げ疲労特性を有すると共に、超硬旋削やホブ加工等の被削性にも優れた肌焼鋼を提供しようとするものである。
　【０００７】
　【課題を解決するための手段】
　上記課題を解決することのできた本発明に係る肌焼鋼は、
　Ｃ　：０．１０〜０．３０％
　Ｍｎ：０．３０〜２．０％
　Ｓｉ：１．０％以下（０％を含む）
　Ｓ　：０．０１０〜０．０７０％
　Ａｌ：０．０１〜０．０６％
　Ｎ　：０．００３〜０．０３％
　Ｏ　：０．００２％以下（０％を含む）
　残部：Ｆｅおよび不可避的不純物
の要件を満足する鋼材からなり、線状または棒状圧延材の軸心を通る縦断面において、該軸心と平行で且つ該軸心から１／４・Ｄ（Ｄは圧延材の直径を表わす）離れた仮想線を中心線として含む被検面積１００ｍｍ２中に存在する、酸化物系と硫化物系からなる直径１０μｍ以上の複合介在物が２０個以下であり、且つ上記と同一の被検面積中に存在する直径３μｍ以上１０μｍ未満の硫化物系介在物が５０個以上であるところに要旨を有している。
　【０００８】
　上記本発明の肌焼鋼においては、更に他の元素として
　他の元素としてＮｉ：０．２０〜４．５％、Ｃｒ：０．２０〜２．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｃｕ：０．２０〜１．０％よりなる群から選択される少なくとも一種、あるいは更に他の元素として
　Ｂ：０．０００３〜０．００５０％および／またはＴｉ：０．００３〜０．５％、更には
　Ｖ：０．０３〜１．５％および／またはＮｂ：０．００５〜１．５％、更にはＣａ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｔｅ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｚｒ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種
を含有させることによって、肌焼鋼としての特性を更に改質することができる。
　【０００９】
　【発明の実施の形態】
　まず、本発明で使用する鋼材の化学成分を規定した理由について説明する。
　Ｃ：０．１０〜０．３０％
　Ｃは、強化元素として芯部硬さを確保するのに欠くことのできない元素であり、少なくとも０．１０％以上含有させなければならない。しかし、０．３０％を超えて過多に含有させると靱性や被削性が悪くなるので、上限を０．３０％と定めた。Ｃのより好ましい含有量は０．１０〜０．２５％の範囲である。
　【００１０】
　Ｓｉ：１．０％以下（０％を含む）
　Ｓｉは、溶製時に脱酸剤として有効に作用する他、強化元素としても作用して芯部硬さの向上に寄与するが、多過ぎると浸炭性を害すると共に粒界酸化を助長して曲げ疲労特性にも悪影響を及ぼすので、多くとも１．０％以下、好ましくは０．３０％以下に抑えるべきである。
　【００１１】
　Ｍｎ：０．３０〜２．０％
　Ｍｎは溶製時に脱酸剤として有効に作用する他、焼入性を高めて表層および芯部硬さを高め疲労強度の向上に寄与する元素であり、それらの作用を有効に発揮させるには０．３０％以上含有させなければならない。しかし、多過ぎると素材が硬くなり過ぎて加工性や被削性が悪くなるので２．０％以下に抑えるべきである。Ｍｎのより好ましい含有量は０．３０〜１．６％の範囲である。
　【００１２】
　Ｓ：０．０１０〜０．０７０％
　Ｓは被削性向上成分として必要な元素であり、少なくとも０．０１０％以上含有させなければならない。しかし多量に含有させ過ぎると、硫化物系介在物および酸化物系と硫化物系との粗大な複合介在物の生成量が多くなり過ぎ、特に横目の曲げ疲労特性や衝撃特性に悪影響が現われてくるので、０．０７０％以下、より好ましくは０．０３５％以下に抑えるべきである。
　【００１３】
　Ａｌ：０．０１〜０．０６％
　Ａｌも溶製時に脱酸成分として有効に作用し、複合介在物の生成量を抑える作用を有する他、加熱処理時におけるオーステナイト結晶粒の成長を抑制して靱性を高める作用も有しており、こうした作用は０．０１％以上含有させることによって有効に発揮される。しかし、それらの作用は約０．０６％で飽和し、それ以上になるとオーステナイト結晶粒を却って粗大化させ靱性を悪化させるので、０．０６％以下に抑えなければならない。Ａｌのより好ましい含有量は０．０１５〜０．０４０％の範囲である。
　【００１４】
　Ｎ：０．００３〜０．０３％
　Ｎは、上記Ａｌと結合してＡｌＮを生成しオーステナイト結晶粒を微細化して靱性向上に寄与するが、０．００３％以下ではこうした効果が期待できず、一方０．０３％を超えて過多に含有させると、鋳造時や熱間加工時に割れを起こし易くなる。こうした利害得失を考えてＮのより好ましい含有量は０．００３〜０．０２％の範囲である。
　【００１５】
　Ｏ：０．００２％以下（０％を含む）
　ＯはＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の酸化物系介在物の生成源となり、疲労特性や切削加工時の超硬工具寿命に悪影響を及ぼすと共に、複合介在物の核となる酸化物を粗大化して該複合介在物のサイズを大きくし、特に横目の疲労特性を劣化させるので、多くとも０．００２％以下、より好ましくは０．００１５％以下に抑えるべきである。
　【００１６】
　本発明に係る肌焼鋼の残部成分はＦｅおよび不可避的不純物であるが、必要により更に他の元素として下記の様な元素を適量含有させることによって、肌焼鋼としての特性を一段と改善することが可能である。
　【００１７】
　Ｎｉ：０．２０〜４．５％、
　Ｃｒ：０．２０〜２．５％、
　Ｍｏ：０．０５〜１．０％、
　Ｃｕ：０．２０〜１．０％
　よりなる群から選択される少なくとも一種
　これらの元素は、焼入れ性の向上に寄与する点で同効元素であるといえるが、夫々の作用を詳述すると下記の通りである。即ちＣｕは、良好な焼入れ性を確保すると共に靱性の向上に有効に作用する元素であり、且つ耐食性の向上にも有効に作用する。その効果は０．２０％程度以上含有させることによって有効に発揮される。しかし、多過ぎると熱間割れを生じ易くなって熱間加工性を害するので、１．０％以下、より好ましくは０．６０％以下に抑えるべきである。またＮｉは、浸炭部の焼入れ性を確保して不完全焼入組織の生成を抑えると共に靱性の向上に有効に作用する元素であり、こうした作用は０．２０％程度以上含有させることによって有効に発揮されるが、その効果は４．５％で飽和するのでそれ以上の添加は経済的に無駄である。Ｎｉのより好ましい含有量は０．２０〜２．０％の範囲である。
　【００１８】
　Ｃｒも、０．２０％程度以上含有させることによって焼入れ性の向上に有効に作用するが、多過ぎると浸炭を阻害するばかりでなく、炭化物の多量生成により該炭化物を起点とする亀裂の進展を助長し、曲げ疲労特性や靱性に悪影響を及ぼすので、２．５％以下に抑えるべきである。Ｃｒのより好ましい含有量は０．３０〜２．０％の範囲である。Ｍｏは、浸炭表層部で酸化物を形成せずに固溶状態で存在し、浸炭層の焼入れ性を高めて不完全焼入れ組織を低減し、更にはオーステナイト結晶粒を微細化して曲げ疲労特性や靱性の向上に有効に作用する元素であり、これらの作用は０．０５％程度以上含有させることによって有効に発揮される。しかし含有量が多くなり過ぎると、被削性に悪影響が現われてくるので１．０％以下に抑えなければならない。Ｍｏのより好ましい含有量は０．０５〜０．５０％の範囲である。
　【００１９】
　Ｖ：０．０３〜１．５％および／またはＮｂ：０．００５〜１．５％
　これらの元素は、結晶粒を微細化して靱性向上に寄与し、また浸炭もしくは浸炭窒化時に炭化物や炭窒化物を析出させて表面硬さを高め曲げ疲労特性や耐ピッチング性を高める作用を有する点で同効元素である。即ちＶは炭化物や炭窒化物を生成して結晶粒を微細化し靱性向上に寄与する他、浸炭量を上げたり浸窒処理によって微細な炭化物や炭窒化物を生成して焼戻し軟化抵抗を向上させ、曲げ疲労特性や耐ピッチング性を高める作用を有しており、それらの効果は０．０３％程度以上、好ましくは０．２％以上含有させることによって有効に発揮される。しかしＶ含有量が多くなり過ぎると、芯部のＡ３，Ａ１変態点が大幅に低下して芯部のγ化が不十分となり、焼きが入りにくくなって硬さ不足となるので、１．５％以下、より好ましくは１．０％以下に抑えるべきである。Ｎｂも、Ｖと同様に炭化物や炭窒化物形成元素であり、結晶粒を微細化して靱性向上に寄与し、また表面硬さの向上により曲げ疲労特性や耐ピッチング性の向上に有効な元素であり、その効果は０．００５％程度以上、より好ましくは０．０１％以上含有させることによって有効に発揮される。しかしその効果は１．５％で飽和し、それ以上に添加しても経済的に不利益となるだけであるので、１．５％以下、より好ましくは１．０％以下に抑えるべきである。
　【００２０】
　Ｂ：０．０００３〜０．００５０％および／または
　Ｔｉ：０．００３〜０．０５％
　Ｂは、焼入れ性を高めると共に粒界強度を高めるのに有効な元素であり、その効果は０．０００３％程度以上、より好ましくは０．０００５％以上含有させることによって有効に発揮される。しかしそれらの効果は０．００５０％で飽和するので、それ以上の添加は無駄であり、好ましくは０．００３５％程度以下に抑えることが望ましい。またＴｉは、鋼の脱酸・脱窒に有効に作用する他、Ｂ添加による焼入れ性向上効果を安定的かつ効果的に発揮させる作用を有しており、こうした作用は０．００３％以上含有させることによって有効に発揮される。しかし、多過ぎるとＴｉＮ等の硬質介在物が多量生成して靱性や曲げ疲労特性を劣化させる傾向が生じてくるので、０．０５％以下、より好ましくは０．０４％以下に抑えるのがよい。
　【００２１】
　Ｃａ：０．０００５〜０．０１％、
　Ｐｂ：０．２％以下（０％を含まない）、
　Ｔｅ：０．１％以下（０％を含まない）、
　Ｚｒ：０．１％以下（０％を含まない）
　よりなる群から選択される少なくとも一種
　これらの元素は、いずれも被削性向上に寄与する点で同効元素である。またＣａ，Ｔｅ，Ｚｒは、介在物を球状化して異方性を改善する作用も有している。即ちＣａは、Ｍｎと共に硫化物系介在物を生成し介在物を球状化して異方性を改善し、且つ靱性や曲げ疲労特性を劣化させずに被削性を高める作用を有しており、それらの効果は０．０００５％程度以上、より好ましくは０．０００８％以上含有させることによって有効に発揮される。しかし多過ぎると、粗大なＣａＳや酸化物系介在物の周りに硫化物系介在物が結びついた粗大な複合介在物が多量生成して曲げ疲労特性を劣化させるので、０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下に抑えるべきである。Ｐｂも被削性向上元素として有効に作用するが、多過ぎると曲げ疲労特性やピッチング寿命を大幅に劣化させるので、０．２％以下、より好ましくは０．１％以下に抑えるべきである。
　【００２２】
　Ｔｅは、Ｍｎ−Ｔｅを形成してＭｎＳの周辺に共存し、熱間圧延時におけるＭｎＳの変形を抑制してＭｎＳの球状化を促し、鋼材の靱性や曲げ疲労特性を劣化させずに被削性を高める作用を有しているが、０．１％を超えると、非金属系介在物量の増大によって曲げ疲労特性を却って悪化させるので、０．１％以下に抑えなければならない。Ｚｒも、熱間圧延時におけるＭｎＳの変形を抑えてＭｎＳの球状化に寄与し異方性の改善に有効に作用する他、靱性や曲げ疲労特性を劣化させずに被削性を高める作用を有しているが、多過ぎるとＺｒＯ２等の非金属系介在物量が多くなって曲げ疲労特性を逆に劣化させるので、０．１％以下に抑えなければならない。
　【００２３】
　次に、本発明で重要な構成要素となる介在物の大きさ及び個数の限定理由について詳述する。
　本発明の肌焼鋼は、前記成分組成の要件を満足する鋼材を線状もしくは棒状に圧延した圧延材の、軸心を通る縦断面において、該軸心と平行で且つ該軸心から１／４・Ｄ（Ｄは圧延材の直径を表わす）離れた仮想線を中心線として含む被検面積１００ｍｍ２当たりに存在する介在物のうち、▲１▼直径１０μｍ以上の酸化物系と硫化物系との複合介在物が２０個以下であり、且つ▲２▼直径３μｍ以上１０μｍ未満の硫化物系介在物が５０個以上である点に大きな特徴を有している。
　【００２４】
　上記▲１▼の要件は、肌焼鋼の疲労特性に及ぼす介在物の影響について様々の角度から研究を重ねた結果到達した要件であって、前述の如く縦目の疲労特性はもとより横目の疲労特性についても満足のいく性能を確保するには、非金属介在物のうち、特定サイズの酸化物系と硫化物系との複合介在物の個数を制御することが重要であり、その評価基準として、上記の様に、圧延材の軸心を通る縦断面において、該軸心と平行で且つ該軸心から１／４・Ｄ離れた仮想線を中心線として含む被検面積１００ｍｍ２中に存在する直径１０μｍ以上の複合介在物を２０個以下に抑えてやれば、特に横目の疲労特性において優れた特性が安定して発揮される、と言う新たな知見に基づいている。
　【００２５】
　ちなみに図１は、後記実施例を含めて多くの実験データの中から、上記被検面積１００ｍｍ２中に存在する直径１０μｍ以上の複合介在物の個数が、縦目及び横目の疲労強度に与える影響を整理して示したグラフであり、この図からも明らかである様に、上記サイズの複合介在物個数が２０個未満、とりわけ１５個以下のものは優れた疲労強度を示しているのに対し、２０個を超えると該疲労強度が極端に悪くなることを確認することができる。
　【００２６】
　尚肌焼鋼においても、内部に存在する介在物が疲労強度に悪影響を及ぼすこと自体は従来から知られていたことであるが、それはあくまでも定性的且つ官能的な傾向として確認されていたに止まり、様々の介在物の内どの種の介在物が横目の疲労強度にどの程度悪影響を及ぼすかといった具体的且つ定量的な傾向までも確認されていた訳ではない。その結果として、前述の如く従来の肌焼鋼では特に横目の疲労強度が不安定であり、例えばはす歯車として実用化した時に疲労寿命不足がしばしば発生していたのであるが、本発明によれば、上記の様に特定被検面積当たりに存在する特定サイズの複合介在物の個数を評価基準とすることによって、縦目はもとより横目においても安定して優れた疲労強度を示す肌焼鋼を確実に得ることが可能となるのである。
　【００２７】
　次に前記▲２▼の要件は、横目の衝撃強度や曲げ疲労強度を低下させることなく、被削性を高めて切削工具寿命の延長を図るための要件として規定している。即ち、まず被削性を向上させるには硫化物系介在物を多くすることが望ましいが、該硫化物系介在物が直径１０μｍを超える粗大なものでは、特に横目の衝撃強度や曲げ疲労強度を著しく悪化させ、一方直径３μｍ未満の微細な硫化物系介在物では、疲労強度等に与える悪影響は少ないものの被削性の向上に殆ど寄与しない。ところが、直径が３μｍ以上１０μｍ未満の範囲の硫化物系介在物は、横目の衝撃強度や曲げ疲労強度に殆ど悪影響を及ぼすことなく優れた被削性向上効果を発揮するという新たな知見に基づくものである。但し、本発明で意図する様な優れた被削性向上効果を安定して発揮させるには、上記適正サイズの硫化物系介在物の絶対量も重要であり、該介在物量についても定量化すべく更に検討を重ねた結果、上記で特定される被検面積１００ｍｍ２中に上記適正サイズの硫化物系介在物が５０個以上存在するものは、安定して良好な被削性を発揮することが確認された。
　【００２８】
　尚被削性向上の観点からすると、上記硫化物系介在物の個数は多い程好ましいが、多くなり過ぎると、たとえ適正サイズの硫化物系介在物といえども衝撃特性や疲労特性に悪影響を及ぼす様になるので、好ましくは前記被検面積中の個数で２５０個程度以下に抑えることが望ましい。被削性と疲労特性等の物性の両面を考慮してより好ましい個数は５０〜２５０個の範囲である（図２参照）。
　【００２９】
　かくして本発明によれば、鋼材の成分組成を特定すると共に、特定断面を被検面とする特性サイズの複合酸化物および硫化物系介在物の個数を特定することによって、縦目および横目の衝撃特性や疲労特性と被削性を共に満足する肌焼鋼を得ることが可能となる。
　【００３０】
　本発明の肌焼鋼を用いて歯車等の部品を製造する際には、常法に従って部品形状に加工した後、浸炭もしくは浸炭・窒化処理（ガス、真空、プラズマ等による浸炭もしくは浸炭・窒化）もしくは軟窒化処理を行ない、必要によりショットピーニング加工等を行なって、表面を硬質化すれば良い。
　【００３１】
　【実施例】
　次に実施例を挙げて本発明の構成および作用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
　【００３２】
　実施例１
　表１に示す成分組成の鋼材を使用し、鋳造時の冷却速度を変化させて複合介在物等の大きさと量を変えるため、本発明例では１５０ｋｇ真空溶解炉を用いて溶製してから鋳造し、次いで直径６５ｍｍの丸棒に鍛造し、また比較例では７トンのインゴットに鋳造した後直径６５ｍｍの丸棒に圧延した。
　【００３３】
　【表１】
　【００３４】
　その後、各丸棒中の非金属介在物を調べるため、図３に示す如く、各丸棒の軸心を含む縦断面において、該軸心と平行で且つ該軸心から直径（縦断面の幅）６５ｍｍの１／４・Ｄ離れた仮想線を中心線として含む位置から幅２０ｍｍ×３０ｍｍのサンプルを切り出し、ＥＰＭＡを用いて該断面に存在する非金属介在物の組成、大きさ、個数を調べた。測定は、連続自動運転で倍率は４００倍とし、被検面積１００ｍｍ２当たりに存在する全ての非金属介在物の組成と大きさ及び個数を測定し、そのうち平均粒径［（長径＋短径）／２］が１０μｍ以上の酸化物系と硫化物系の複合介在物の個数を求めた。その結果、１０μｍ以上の複合介在物の個数は、本発明例では１１個、比較例では２８個であることが確認された。
　【００３５】
　また、直径６５ｍｍの各鍛造・圧延材に、１２００℃×２時間→空冷の溶体化処理と、９００℃×２時間→空冷の焼ならし処理を施した後、図４に示す如く各丸棒の中心部から圧延方向に垂直な横目のサンプルを切り出し、図５に示す寸法形状の平滑小野式回転曲げ疲労試験片を作製した。各試験片の両端は摩擦接合し、仕上げ加工を施した。その後、図６に示す条件で浸炭焼入れ、焼戻し処理を行なった後回転曲げ疲労試験を行なった。
　【００３６】
　図７は、上記で得た介在物測定結果と回転曲げ疲労試験結果の関係を示したグラフであり、このグラフからも明らかである様に、１０μｍ以上の複合介在物の個数が２０個以下である本発明例は、同個数が２０個を超える比較例に比べて横目の曲げ疲労強度が格段に優れており、且つそのバラツキも少ないことが分かる。
　【００３７】
　実施例２
　表２に示す化学成分の鋼材を溶製し、下記の方法で鋳造、鍛造（または圧延）を行なった。即ち、鋼Ｎｏ．１〜１４，１６〜１８，２０〜２３は１５０ｋｇ真空溶解炉、Ｎｏ．２４は１０ｋｇの真空炉で溶製し、鋼Ｎｏ．１５は大気炉で溶製した後、直径６５ｍｍの丸棒に鍛造し、また鋼Ｎｏ．１９は７トンのインゴットで鋳造してから直径６５ｍｍの丸棒に圧延した。
　【００３８】
　【表２】
　【００３９】
　その後、各丸棒中の非金属介在物を調べるため、図３に示した如く、各丸棒の軸心を含む縦断面において、該軸心から１／４・Ｄ離れた仮想線を中心線として含む位置から幅２０ｍｍ×３０ｍｍのサンプルを切り出し、前記実施例１と同様にしてＥＰＭＡにより該断面に存在する非金属介在物の組成、大きさ、個数を調べた。測定は、連続自動運転で倍率は４００倍とし、被検面積１００ｍｍ２当たりに存在する全ての非金属介在物の組成と大きさ及び個数を測定し、そのうち平均粒径［（長径＋短径）／２］が１０μｍ以上の酸化物系と硫化物系の複合介在物の個数、および平均粒径が３μｍ以上１０μｍ未満の硫化物系介在物の個数を求めた。
　【００４０】
　また、直径６５ｍｍの各鍛造・圧延材を、前記実施例１と同様にして１２００℃×２時間→空冷の溶体化処理と、９００℃×２時間→空冷の焼ならし処理を施した後、図４に示した様に各丸棒の中心部から圧延方向に垂直な横目のサンプルを、また各丸棒の軸心から１／４・Ｄ離れた位置から圧延方向に平行に縦目のサンプルを切り出し、平滑小野式回転曲げ疲労試験片を作製した。横目の試験片については、試験片の両端を摩擦接合し、仕上げ加工を施した。その後、図６に示した条件で浸炭焼入れ、焼戻し処理を行なった後回転曲げ疲労試験を行なった。
　【００４１】
　介在物測定結果および曲げ疲労試験結果を表３に示す。尚、回転曲げ疲労試験結果は、１０７回の疲労強度で比較した。また、溶体化処理および焼ならし処理を施した各丸棒について、表４に示す条件で切削試験を行ない、その結果を表３に併記した。
　【００４２】
　【表３】
　【００４３】
　【表４】
　【００４４】
　表３，４より次の様に考えることができる。
　鋼Ｎｏ．１〜１１は、本発明の規定要件を全て満足する実施例であり、鋼材の成分組成が適正であり、しかも１０μｍの複合介在物の個数が１０個以下で且つ３μｍ以上１０μｍ未満の硫化物系介在物が５０個以上存在しているため、曲げ疲労強度および被削性（超硬工具寿命）のいずれにおいても優れた結果が得られている。
　【００４５】
　これに対し鋼Ｎｏ．１２〜２４は、本発明で規定するいずれかの要件を欠く比較例であり、下記の如く疲労強度あるいは被削性（超硬工具寿命）のいずれかに問題がある。
　【００４６】
　鋼Ｎｏ．１２は、鋼材の炭素量が多過ぎるため焼ならし後の硬さが高くなり過ぎ、被削性が悪くて超硬工具寿命が短い。
　鋼Ｎｏ．１３は、鋼材の炭素量が不足するため芯部硬さが低く、縦目および横目の曲げ疲労強度が低い。
　鋼Ｎｏ．１４は、鋼材のＳ含有量が多過ぎるため粗大な複合介在物の個数が多くなり過ぎ、横目の曲げ疲労強度が低い。
　【００４７】
　鋼Ｎｏ．１５は、鋼材の酸素量が多過ぎるため酸化物系介在物のサイズが大きくなって粗大な複合介在物個数が多くなり、縦目および横目の曲げ疲労強度が低い。
　鋼Ｎｏ．１６，１７は、鋼材中のＳｉ量あるいはＣｒ量が多過ぎるため表層の浸炭が阻害され、縦目および横目の曲げ疲労強度が低くなっている。
　【００４８】
　鋼Ｎｏ．１８は、鋼材中のＣａ量が多過ぎるため粗大な複合介在物個数が多くなり、縦目および横目の曲げ疲労強度が低下している。
　鋼Ｎｏ．１９は、鋼材中のＳ含有量が不足すると共に鋳造速度も遅いため硫化物系介在物の個数が不足し、被削性が悪くなって満足のいく超硬工具寿命が得られない。
　【００４９】
　【発明の効果】
　本発明は以上の様に構成されており、鋼材の化学成分を特定すると共に、特定断面を被検面とする特性サイズの複合介在物および硫化物系介在物の個数を特定することによって、縦目および横目の衝撃特性や疲労特性と被削性を共に満足する肌焼鋼を提供し得ることになった。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　複合介在物（１０μｍ以上）の個数と曲げ疲労強度の関係を示すグラフである。
　【図２】
　硫化物系介在物（３〜１０μｍ）の個数と超硬工具寿命および曲げ疲労強度の関係を示すグラフである。
　【図３】
　介在物観察の試料採取位置を示す説明図である。
　【図４】
　曲げ疲労試験片の採取位置を示す説明図である。
　【図５】
　曲げ疲労試験片の寸法形状を示す図である。
　【図６】
　浸炭焼入処理のヒートパターンを示す図である。
　【図７】
　介在物測定結果と回転曲げ疲労試験結果の関係を示したグラフである。