(57)【要約】      （修正有）【課題】機械加工性に優れるとともに必要な箇所の機械強度をより高め得る鋼及びこれを用いた機械部品の提供。【解決手段】フェライト・パーライト非調質鋼からなりひずみ時効処理により強化部分を与えた非調質鋼機械部品のための鋼であって、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓｉ：≦１．５％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０１〜０．２０％、Ｓ：０．０１〜０．２０％、Ｃｕ：≦１．０％、Ｎｉ：≦１．０％、Ｃｒ：≦１．０％、Ｖ：≦０．１０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｎ：０．００５〜０．０３０％を含む。ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ、Ｓの各元素の質量％に関し所定の関係を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト・パーライト非調質鋼からなりひずみ時効処理により強化部分を与えた非調質鋼機械部品のための鋼であって、
質量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓｉ：≦１．５％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０１〜０．２０％、Ｓ：０．０１〜０．２０％、Ｃｕ：≦１．０％、Ｎｉ：≦１．０％、Ｃｒ：≦１．０％、Ｖ：≦０．１０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｎ：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
元素Ｍの質量％を［Ｍ］で表し、
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．０３×［Ｓｉ］＋０．５５×［Ｍｎ］＋０．２６×［Ｐ］＋０．０８×［Ｃｕ］＋０．０７×［Ｎｉ］＋０．０９×［Ｃｒ］＋１．２×［Ｖ］＋０．５１×（［Ｔｉ］−３．４３×［Ｎ］）−０．７×［Ｓ］
Ｅｑ１＝−０．１８×［Ｃ］＋０．０６１×［Ｍｎ］−０．１７８×［Ｓ］＋０．５０２×［Ｖ］＋０．３５４×［Ｔｉ］＋０．６２９
Ｅｑ２＝２６０．６＋８５×［Ｃ］−４９．３×［Ｓｉ］＋２７×［Ｍｎ］−２８８．８×［Ｖ］−１００．７×［Ｔｉ］
とすると、
（８０６．６×Ｃｅｑ＋１３５．０）×Ｅｑ１＋Ｅｑ２≧７００
であることを特徴とする機械部品用鋼。
【請求項２】
フェライト・パーライト非調質鋼からなりひずみ時効処理により強化部分を与えた非調質鋼機械部品であって、
質量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓｉ：≦１．５％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０１〜０．２０％、Ｓ：０．０１〜０．２０％、Ｃｕ：≦１．０％、Ｎｉ：≦１．０％、Ｃｒ：≦１．０％、Ｖ：≦０．１０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｎ：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、
元素Ｍの質量％を［Ｍ］で表し、
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．０３×［Ｓｉ］＋０．５５×［Ｍｎ］＋０．２６×［Ｐ］＋０．０８×［Ｃｕ］＋０．０７×［Ｎｉ］＋０．０９×［Ｃｒ］＋１．２×［Ｖ］＋０．５１×（［Ｔｉ］−３．４３×［Ｎ］）−０．７×［Ｓ］
Ｅｑ１＝−０．１８×［Ｃ］＋０．０６１×［Ｍｎ］−０．１７８×［Ｓ］＋０．５０２×［Ｖ］＋０．３５４×［Ｔｉ］＋０．６２９
Ｅｑ２＝２６０．６＋８５×［Ｃ］−４９．３×［Ｓｉ］＋２７×［Ｍｎ］−２８８．８×［Ｖ］−１００．７×［Ｔｉ］
とすると、
（８０６．６×Ｃｅｑ＋１３５．０）×Ｅｑ１＋Ｅｑ２≧７００
であって、
前記強化部分において、０．２％耐力で２００ＭＰａ以上の降伏強度上昇を与えたことを特徴とする非調質鋼機械部品。
【請求項３】
前記強化部分以外において、硬さが２５ＨＲＣ以下であることを特徴とする請求項２記載の非調質鋼機械部品。
【請求項４】
前記強化部分において、０．２％耐力で７００ＭＰａ以上の降伏強度であることを特徴とする請求項３記載の非調質鋼機械部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械部品用鋼及びこれを用いた非調質鋼機械部品に関し、ひずみ時効処理を与えられて機械部品に供される機械部品用鋼及びこれを用いた非調質鋼機械部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェライト・パーライト型非調質鋼が自動車等のエンジン用のコンロッドやハブ等の機械部品に使用されている。かかる機械部品では、鋼の降伏強度を高めて耐久性などを向上させることが図られる一方、機械加工を施そうとする部分では硬さを低く抑えて加工性を確保することが望まれる。この相反する要求を単一の機械部品において満たすべく、強度の必要な部位にひずみ時効処理を施して、部分的な機械強度を高める製造方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、特定の成分組成を有するフェライト・パーライト型非調質鋼に対して、２００〜７００℃の温間領域で加工率３〜４０％のコイニング加工によるひずみ時効処理を行うことで、部分的な機械強度を大きく高め得ることが開示されている。かかる鋼は、質量％で、Ｃ：０．２〜０．６％、Ｓｉ：０．０５〜２％、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｐ：０．０１〜０．２％、Ｃｒ：０．０５〜１％、Ｖ：０．０２〜０．５％、Ｎ：０．００９〜０．０３％を含む成分組成を有する。ＮによるＶ炭窒化物の析出による硬化と、コイニングにより導入された可動転位を浸入形固溶元素のＮ、Ｃで固着させることで部分的な機械強度（耐力）を大きく高め得るとしている。
【０００４】
また、特許文献２では、特許文献１と同じ成分組成の鋼について、冷間コイニング加工後に該加工部に対して４００〜６５０℃で時効処理を行うことを開示している。やはり、ＮによるＶ炭窒化物の析出による硬化と、可動転位のＮ、Ｃでの固着とで部分的な機械強度を大きく高め得るとしている。ここでは加熱手段としては高周波誘導加熱を用いて、冷間コイニング加工部だけに時効処理を行っている。
【０００５】
また、比較的高価なＶの添加量を抑えるべく、ＮによるＶ炭窒化物の析出を利用することなく、部分的な機械強度を向上させる方法も提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献３では、質量％で、Ｃ：０．１５〜０．６％、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：０．３〜２．０％を含み、フェライト・パーライト組織である非調質鋼材に対して、３〜３０％の冷間加工後に、１００〜４５０℃で時効処理を行って、冷間加工部の部分的な機械強度を高め得ることが開示されている。時効処理を比較的低い温度で行うことによって、冷間加工部以外に熱影響を与えないようにできるとしている。
【０００７】
更に、特許文献４では、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０％、Ｍｎ：０．３０〜２．０％、Ｃｒ：１．５％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０６％、Ｎ：０．００３０〜０．０３００％を含み、また、任意に、Ｖ：０．０１０〜０．５０％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、Ｓ：０．１０％以下、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．３０％以下、Ｃａ：０．０１％以下から選択される１種以上の元素を含む鋼を鍛造してフェライト・パーライト組織を有する中間鍛造加工品を得た後に、冷却過程におけるＡｒ１点以下〜２００℃の温度域で、更なる鍛造加工を施して部分的な機械強度を高め得ることが開示されている。温間鍛造で結晶粒を微細化させるとともに、更なる加工付与により転位密度を増大させ、時効強化効果をも相乗させて、温間鍛造部位の耐力（耐力比）及び疲労強度を集中的に高め得ると述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−５２４３２号公報
【特許文献２】特開２００５−５９０１３号公報
【特許文献３】特開平１１−１３１１３４号公報
【特許文献４】特開２００３−５５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、強度の必要な部位にひずみ時効処理を施して部分的な機械強度を高める機械部品の製造方法において、機械加工性に優れるとともに必要な箇所の機械強度をより高め得るためには、ひずみ時効処理前後の機械的強度差のより大きいことが好ましいことになる。
【００１０】
本発明は、上記したような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、強度の必要な部位にひずみ時効処理を施して部分的な機械強度を高める製造方法において、機械加工性に優れるとともに必要な箇所の機械強度をより高め得る機械部品用鋼及びこれを用いた非調質鋼機械部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による機械部品用鋼は、フェライト・パーライト非調質鋼からなりひずみ時効処理により強化部分を与えた非調質鋼機械部品のための鋼であって、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓｉ：≦１．５％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０１〜０．２０％、Ｓ：０．０１〜０．２０％、Ｃｕ：≦１．０％、Ｎｉ：≦１．０％、Ｃｒ：≦１．０％、Ｖ：≦０．１０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｎ：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、元素Ｍの質量％を［Ｍ］で表し、Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．０３×［Ｓｉ］＋０．５５×［Ｍｎ］＋０．２６×［Ｐ］＋０．０８×［Ｃｕ］＋０．０７×［Ｎｉ］＋０．０９×［Ｃｒ］＋１．２×［Ｖ］＋０．５１×（［Ｔｉ］−３．４３×［Ｎ］）−０．７×［Ｓ］、Ｅｑ１＝−０．１８×［Ｃ］＋０．０６１×［Ｍｎ］−０．１７８×［Ｓ］＋０．５０２×［Ｖ］＋０．３５４×［Ｔｉ］＋０．６２９、Ｅｑ２＝２６０．６＋８５×［Ｃ］−４９．３×［Ｓｉ］＋２７×［Ｍｎ］−２８８．８×［Ｖ］−１００．７×［Ｔｉ］とすると、（８０６．６×Ｃｅｑ＋１３５．０）×Ｅｑ１＋Ｅｑ２≧７００であることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、機械加工性に優れるとともに、必要な箇所においてひずみ時効処理を施すことで、機械強度をより一層高めた機械部品を得ることができる。
【００１３】
また、本発明による非調質鋼機械部品は、フェライト・パーライト非調質鋼からなりひずみ時効処理により強化部分を与えた非調質鋼機械部品であって、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．６０％、Ｓｉ：≦１．５％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｐ：０．０１〜０．２０％、Ｓ：０．０１〜０．２０％、Ｃｕ：≦１．０％、Ｎｉ：≦１．０％、Ｃｒ：≦１．０％、Ｖ：≦０．１０％、Ｔｉ：≦０．２０％、Ｎ：０．００５〜０．０３０％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、元素Ｍの質量％を［Ｍ］で表し、Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．０３×［Ｓｉ］＋０．５５×［Ｍｎ］＋０．２６×［Ｐ］＋０．０８×［Ｃｕ］＋０．０７×［Ｎｉ］＋０．０９×［Ｃｒ］＋１．２×［Ｖ］＋０．５１×（［Ｔｉ］−３．４３×［Ｎ］）−０．７×［Ｓ］、Ｅｑ１＝−０．１８×［Ｃ］＋０．０６１×［Ｍｎ］−０．１７８×［Ｓ］＋０．５０２×［Ｖ］＋０．３５４×［Ｔｉ］＋０．６２９、Ｅｑ２＝２６０．６＋８５×［Ｃ］−４９．３×［Ｓｉ］＋２７×［Ｍｎ］−２８８．８×［Ｖ］−１００．７×［Ｔｉ］とすると、（８０６．６×Ｃｅｑ＋１３５．０）×Ｅｑ１＋Ｅｑ２≧７００であって、前記強化部分において、０．２％耐力で２００ＭＰａ以上の降伏強度上昇を与えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる発明によれば、機械加工性に優れるとともに、機械強度をより一層高め得るのである。
【００１５】
上記した発明において、前記強化部分以外において、硬さが２５ＨＲＣ以下であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、機械加工性をより一層高め得るのである。
【００１６】
上記した発明において、前記強化部分において、０．２％耐力で７００ＭＰａ以上の降伏強度であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、機械強度をより一層高め得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による非調質鋼機械部品の製造工程を示すフロー図である。
【図２】実施例及び比較例の鋼の成分組成の図表である。
【図３】試験片の製造工程の一部における外観を示す斜視図である。
【図４】試験片の製造工程の一部の熱処理線図である。
【図５】（ａ）加工温度、及び、（ｂ）加工率を変えたときのひずみ時効処理後の０．２％耐力を示す図である。
【図６】図５のグラフである。
【図７】実施例及び比較例の試験結果の一覧図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［非調質鋼機械部品の製造方法］
まず、本願で対象とする典型的な非調質鋼機械部品の製造方法について図１を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１に示すように、所定の成分組成を有する機械部品用鋼による鋼材を加熱し（Ｓ１）、熱間鍛造により非調質鋼機械部品の荒形状を得る（Ｓ２）。かかる荒形状は、後述するひずみ時効処理において付与するひずみ量を加味して定められる。
【００２０】
次いで、これを冷却しながら所定の温度範囲の中で機械的強度を高めようとする強化部位に変形加工を与える（ひずみ時効処理、Ｓ３）。冷却後、更に、必要に応じて機械加工を施し（Ｓ４）、フェライト・パーライト組織からなる非調質鋼機械部品が得られる。なお、ひずみ時効処理により加工（加工ひずみ）を与えられていない非強化部位においては、その硬さは２５ＨＲＣ以下であることが機械加工性の観点から好ましい。なお、ひずみ時効処理Ｓ３は、熱間鍛造後に一旦冷却した材料に対して行っても良い。この場合において、再加熱後、所定温度範囲の中で変形加工を与えて冷却する、若しくは、室温で変形加工を与えて時効処理を施す。
【００２１】
［ひずみ時効処理の確認試験］
次に、上記した製造方法を模して引張試験片を作成し、ひずみ時効処理における加工条件の影響を確認した。かかる試験について説明する。なお、ここでは図２に示す実施例１及び２の成分組成を有する２種類の鋼を用いた。
【００２２】
まず、試験片の作成方法について図３に沿って、また試験方法についても簡単に説明する。
【００２３】
図２の実施例１及び２に示す成分組成を有する鋼を熔解して造塊し、圧延及び鍛造により３２〜３６Ｄの丸棒形状の鋼材をいくつか得た。かかる鋼材は、それぞれ３２Ｄ×９０Ｌの丸棒形状に機械加工した（図３（ａ）参照）。
【００２４】
併せて、図４を参照すると、機械加工した鋼材を１２４０℃で３０分間加熱保持し、これを１１５０℃で１８Ｔ×４０Ｗ×９６Ｌの板状体に熱間鍛造した（図３（ｂ）参照）。かかる熱間鍛造における加工率は４０％である。ここで、鋼材の１つについては、そのまま室温まで空冷し、板状の熱間鍛造体を得て引張試験片を切り出した（参照試験片）。
【００２５】
鋼材の残りについては、空冷途中の２００〜６００℃の温度範囲の中でそれぞれ３〜３０％の加工率で鍛造を施し、１２．６〜１７．５Ｔ×４０Ｗ×９６Ｌの板状体としてから室温まで空冷した（特に、図３（ｃ）参照）。かかるひずみ時効処理後の板状体からそれぞれ引張試験片を切り出した（ひずみ時効処理後試験片）。
【００２６】
引張試験片については、一軸引張り試験により０．２％耐力を測定した。測定結果は、図５に示した。ここで、図５（ａ）には、ひずみ時効処理における加工率を１５％で一定としてその加工温度を２００〜６００℃の範囲で変化させたときの０．２％耐力の測定結果を示した。図５（ｂ）には、加工温度を５００℃で一定としてその加工率を０〜３０％の範囲で変化させたときの０．２％耐力の測定結果を示した。なお、「加工率０％」とは、参照試験片におけるものである。また、Ｎｏ．１及び２は、それぞれ図２の実施例１及び２の成分組成を有する鋼材を用いたことを示す符号である。
【００２７】
試験結果について説明する。ここで、図６は図５に示す試験結果をグラフにしたものである。図６（ａ）に示すように、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２ともに加工温度３００℃付近をピークとして、これより高温側において０．２％耐力が低下している。参照試験片（図５（ｂ）、加工率０％参照）の４６１ＭＰａ及び５０８ＭＰａに比べると、最も０．２％耐力の低い加工温度６００℃のひずみ時効処理後試験片では１５０ＭＰａ程度の０．２％耐力の上昇が得られている。これに対し、次に０．２％耐力の低い加工温度５００℃のひずみ時効処理後試験片では２５０ＭＰａ以上の０．２％耐力の上昇を得られた。かかる結果に基づくと、加工温度は２００〜５００℃が好ましい。また、ひずみ時効処理における０．２％耐力を上昇させつつ、一方で、変形抵抗の上昇に伴う作業性の低下を考慮すると、その標準の加工条件として４００℃の加工温度がより好ましい。
【００２８】
また、図６（ｂ）に示すように、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２ともに加工率を上昇させるほど０．２％耐力を上昇させ得る。また、加工率３％では０．２％耐力の上昇幅が１３７ＭＰａ及び１１０ＭＰａであったのに対し、加工率７％では０．２％耐力の上昇幅が２３９ＭＰａ及び１９２ＭＰａと、大きな差があった。かかる結果に基づくと、加工率は７〜３０％が好ましい。但し、加工率１５％を超えると加工率の上昇に対して０．２％耐力の上昇幅は小さくなる。また、ひずみ時効処理における０．２％耐力を上昇させつつ、一方で、加工率の上昇に伴う作業性の低下を考慮すると、その標準の加工条件として１５％の加工率がより好ましい。
【００２９】
［非調質鋼機械部品の機械試験］
続いて、図２に示す実施例１乃至１３及び比較例１乃至５の成分組成を有する鋼について、非調質鋼機械部品の試験として、硬さ試験及び引張試験を行った。試験片の作成方法及び試験方法について説明する。
【００３０】
上記した確認試験と同様に、図２に示す成分組成の参照試験片及びひずみ時効処理後試験片を作成した。但し、ひずみ時効処理は加工温度５００℃、加工率１５％の加工条件で行った。
【００３１】
引張試験では、一軸引張り試験により０．２％耐力を測定した。図７には、参照試験片に対するひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力の上昇幅をまとめた。硬さ試験では、参照試験片の肩部においてロックウェル硬さを測定した。図７には、その結果を示した。
【００３２】
試験結果について、説明する。図７に示すように、実施例１乃至１３の参照試験片の硬さは、１６．４〜２５．０ＨＲＣであり、いずれも非調質鋼機械部品の非強化部位として良好な機械加工性を有する。また、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力は７２５〜９００ＭＰａ、０．２％耐力の上昇幅は２３５〜３１７ＭＰａであり、いずれも非調質鋼機械部品の強化部位として良好な機械強度を得られた。すなわち、実施例１乃至１３の成分組成を有する機械部品用鋼であれば、少なくとも加工温度５００℃、加工率１５％の加工条件によるひずみ時効処理を施すことで、非強化部位において機械加工性に優れるとともに強化部位において機械強度をより高めた非調質鋼機械部品を得ることができる。
【００３３】
ところで、本願発明者は、実施例１乃至１３を含む一連の鋼について、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ、Ｓの含有量に対するひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力について回帰計算を行って、ひずみ時効処理後試験片又は非調質鋼機械部品の強化部位における０．２％耐力を推定するＹｃａｌを求めた。すなわち、
Ｙｃａｌ＝（８０６．６×Ｃｅｑ＋１３５．０）×Ｅｑ１＋Ｅｑ２
である。このとき、元素Ｍの質量％を［Ｍ］とすると、Ｃｅｑ、Ｅｑ１及びＥｑ２は、それぞれ以下の式で与えられる。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋０．０３×［Ｓｉ］＋０．５５×［Ｍｎ］＋０．２６×［Ｐ］＋０．０８×［Ｃｕ］＋０．０７×［Ｎｉ］＋０．０９×［Ｃｒ］＋１．２×［Ｖ］＋０．５１×（［Ｔｉ］−３．４３×［Ｎ］）−０．７×［Ｓ］
Ｅｑ１＝−０．１８×［Ｃ］＋０．０６１×［Ｍｎ］−０．１７８×［Ｓ］＋０．５０２×［Ｖ］＋０．３５４×［Ｔｉ］＋０．６２９
Ｅｑ２＝２６０．６＋８５×［Ｃ］−４９．３×［Ｓｉ］＋２７×［Ｍｎ］−２８８．８×［Ｖ］−１００．７×［Ｔｉ］
【００３４】
なお、Ｃｅｑは炭素等量である。また、Ｙｃａｌの式のうち、（８０６．６×Ｃｅｑ＋１３５．０）×Ｅｑ１は、参照試験片の０．２％耐力、すなわち非調質鋼機械部品の非強化部位の０．２％耐力を推定する項である。さらに、Ｅｑ２は、加工温度５００℃、加工率１５％の加工条件によるひずみ時効処理を与えたひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力の上昇幅、すなわち同様のひずみ時効処理を施された非調質鋼機械部品の強化部位についての０．２％耐力の上昇幅を推定する項である。
【００３５】
ここで、Ｙｃａｌを上記した実施例１乃至１３に当てはめると、０．２％耐力の上昇幅及びひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力を精度良く推定し得る。かかる実施例１乃至１３のＥｑ２及びＹｃａｌは、ともに１つの目標値、例えば、２００ＭＰａ以上及び７００Ｍｐａ以上を満たす。すなわち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎ、Ｓの含有量を調整することで、参照試験片の０．２％耐力、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力の上昇幅、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力を調整し得て、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力の１つの目標値である７００Ｍｐａ以上を満たすことができる。すなわち、以下の式１を満たす場合である。
Ｙｃａｌ＝（８０６．６×Ｃｅｑ＋１３５．０）×Ｅｑ１＋Ｅｑ２≧７００  （式１）
【００３６】
続いて、比較例１乃至５における試験結果について説明する。
【００３７】
比較例１は、実施例１乃至１３と同様の成分組成を有するが、Ｙｃａｌが６９５となって式１を満足せず、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力も６９５ＭＰａとなり上記した１つの目標値以下であった。
【００３８】
比較例２は、実施例１乃至１３に比べてＳの含有量が多く、Ｙｃａｌが６９４となり式１を満足せず、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力も６９８ＭＰａとなった。つまり上記した１つの目標値以下であった。
【００３９】
比較例３は、実施例１乃至１３に比べてＳｉの含有量が多く、Ｙｃａｌが６９６となり式１を満足せず、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力も６９６ＭＰａとなった。つまり上記した１つの目標値以下であった。
【００４０】
比較例４は、実施例１乃至１３に比べてＣの含有量が多く、Ｙｃａｌが６９７となり式１を満足せず、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力も６９７ＭＰａとなった。つまり上記した１つの目標値以下であった。
【００４１】
比較例５は、実施例１乃至１３に比べてＣｒの含有量が多いが、Ｙｃａｌが７９３となり式１を満足したものの、ひずみ時効処理後試験片の０．２％耐力は６９３ＭＰａとなった。つまり上記した１つの目標値以下であった。これは、Ｃｒによってフェライト・パーライト組織からベイナイトを多量に含む組織になったためである。
【００４２】
以上、述べてきたように、本実施例によれば、機械加工性に優れるとともに、必要な箇所においてひずみ時効処理を施すことで機械強度をより高め得る機械部品用鋼を得ることができる。また、かかる機械部品用鋼においてひずみ時効処理を施して機械強度をより高めた強化部位を有する非調質鋼機械部品を得ることができる。なお、熱間鍛造後に一旦冷却しひずみ時効処理を施す上記した工程を経た場合であっても、上記した本実施例と同等の０．２％耐力の向上を得られることが確認された。
【００４３】
なお、比較例１や比較例３のように、Ｅｑ２の値が小さいとひずみ時効処理における０．２％耐力の上昇幅も小さくなる。また、Ｅｑ２が大きくなり過ぎると耐力比が低く硬さが高くなり、結果として被削性に劣る。そこで、少なくとも上記した加工条件においては、Ｅｑ２の値は、２５０〜３５０の範囲内とすることが好ましい。
【００４４】
ところで、ここまで述べてきた機械部品用鋼及び非調質鋼機械部品として考慮される成分組成の範囲は、以下のような指針で定められる。
【００４５】
Ｃは、非調質鋼機械部品としての機械強度、特に、強化部位の耐力を確保するために必要である。一方、過剰に含まれると、硬さを過度に高めて、機械部品用鋼としての機械加工性又は非調質鋼機械部品の非強化部位における機械加工性を低下させる。そこで、Ｃの含有量は、質量％で、０．２０〜０．６０％の範囲内である。
【００４６】
Ｓｉは、ひずみ時効処理による０．２％耐力の上昇幅を小さくし、過剰に含まれると、熱間及び温間での変形抵抗を過度に高めて、熱間鍛造及びひずみ時効処理における金型の寿命を低下させてしまう。そこで、Ｓｉの含有量は、質量％で、１．５％以下の範囲内である。
【００４７】
Ｍｎは、非調質鋼機械部品としての耐力を確保するために必要である。一方、過剰に含まれると、ベイナイトの生成を促進させて耐力を低下させ、機械部品用鋼としての機械加工性又は非調質鋼機械部品の非強化部位としての機械加工性を低下させる。そこで、Ｍｎの含有量は、質量％で、０．３０〜１．５０％の範囲内である。
【００４８】
Ｐは、非調質鋼機械部品として必要とされる耐力を確保するために添加される。一方、過剰に含まれると鋳造性を低下させる。そこで、Ｐの含有量は、質量％で、０．０１〜０．２０％の範囲内である。
【００４９】
Ｓは、硫化物を形成し、機械部品用鋼としての、又は非調質鋼機械部品の非強化部位としての機械加工性を高める。一方、過剰に含まれると、製造性を低下させる。そこで、Ｓの含有量は質量％で０．０１〜０．２０％の範囲内である。
【００５０】
Ｃｕ、Ｎｉ及びＣｒは、不純物として機械部品用鋼に含まれ得る。これらの元素は過剰に含まれると、ベイナイトの生成を促進させて耐力を低下させ、機械部品用鋼としての機械加工性又は非調質鋼機械部品の非強化部位としての機械加工性を低下させてしまう。そこで、Ｃｕ、Ｎｉ及びＣｒの含有量は、各々、質量％で１．０％以下の範囲内である。
【００５１】
Ｖは、Ｖ炭窒化物の析出による析出強化によって、非調質鋼機械部品の耐力を向上させ得る。一方、過度に添加するとコストを増大させ得る。そこで、Ｖの含有量は、質量％で、０．１０％以下の範囲内である。
【００５２】
Ｔｉは、Ｔｉ炭窒化物の析出による析出強化によって、非調質鋼機械部品の耐力を向上させ得る。一方、過度に添加するとコストを増大させ得る。そこで、Ｔｉの含有量は、質量％で、０．２０％以下の範囲内である。
【００５３】
Ｎは、一定の範囲で鋼に含まれ得る。一方、一定の範囲を越えて過度に低減又は増大させることは精錬コストを増大させ得る。そこで、Ｎの含有量は、質量％で、０．００５〜０．０３０％の範囲内である。
【００５４】
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく改変例について説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例を見出すことができるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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