(57)【要約】【課題】人体に有害なＰｂや高価な快削元素を用いることなく、通常の化学成分組成であっても、優れた被削性を発揮し、特に切削加工面粗さが良好であるような機械構造用鋼を提供する。【解決手段】パーライト、ベイナイトおよびマルテンサイトから選ばれる少なくとも１種からなる硬質相とフェライト相とからなる混合組織を有し、フェライト粒の平均円相当直径が７μｍ以下であり、下記（１）式で表されるフェライト粒−フェライト粒連結率Ｘが０．１５以下である。  ［フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ］＝［フェライト粒−フェライト粒界面数Ａ］／［フェライト粒−硬質相界面数Ｂ］                                …（１）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーライト、ベイナイトおよびマルテンサイトから選ばれる少なくとも１種からなる硬質相とフェライト相とからなる混合組織を有し、フェライト粒の平均円相当直径が７μｍ以下であり、下記（１）式で表されるフェライト粒−フェライト粒連結率Ｘが０．１５以下であることを特徴とする被削性に優れた機械構造用鋼。
［フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ］＝［フェライト粒−フェライト粒界面数Ａ］／［フェライト粒−硬質相界面数Ｂ］                                …（１）
式中、フェライト粒−フェライト粒界面数Ａは、走査型電子顕微鏡を用いて撮影された組織写真に所定長さの直線を引いた時の、フェライト粒−フェライト粒界面と前記直線との交点の数を示し、
フェライト粒−硬質相界面数Ｂは、前記と同様にして所定長さの直線を引いた時の、フェライト粒−硬質相界面と前記直線との交点の数を示す。
【請求項２】
Ｃ：０．２〜１．２％（「質量％」の意味。以下、化学成分組成について同じ。）、
Ｓｉ：０．０５〜０．５％、
Ｍｎ：０．２〜１．８％、
Ｐ  ：０．０３％以下（０％を含まない）、
Ｓ  ：０．０３％以下（０％を含まない）、
を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物である請求項１に記載の機械構造用鋼。
【請求項３】
更に他の元素として、
Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）、
Ｃｕ：０．５％以下（０％を含まない）、
Ｎｉ：０．５％以下（０％を含まない）、および
Ｍｏ：０．５％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される１種以上を含有するものである請求項２に記載の機械構造用鋼。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の機械構造用鋼を切削する、切削面性状の改善方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の機械構造用鋼を切削する、成型用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部品、建設機械用部品等の各種機械構造用部品の製造に用いられる機械構造用鋼に関し、特に切削仕上げ面粗さが小さくなるような被削性に優れた機械構造用鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用部品、建設機械用部品等の各種部品は、機械構造用鋼に対して鍛造等の加工を施した後に、切削加工を施すことによって最終形状に仕上げられるのが一般的である。こうした切削加工を施す際には、部品精度や製造効率の面から優れた被削性を発揮する機械構造用鋼が求められている。特に、成形用金型に適用される鋼材では、切削加工面粗さに対する要求が高くなっており、より小さい切削加工面粗さが得られる機械構造用鋼が望まれている。切削加工面粗さが大きく（粗く）なると、研削等によって表面性状を更に仕上げる必要があり、製造工程が煩雑になるという問題がある。
【０００３】
これまでにも、優れた被削性を発揮する機械構造用鋼について様々な技術が提案されている。こうした技術として、例えば特許文献１には、低炭素硫黄の鉛快削鋼で、Ｃ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｐｂ，Ｏ，Ｓｉ，Ａｌ等の元素の含有量を規定すると共に、ＭｎＳ系介在物の平均サイズや酸化物と結合していない硫化物の割合を規定することによって、被削性が改善できることが示されている。また、良好な仕上げ面粗さが得られることも示されている。
【０００４】
この技術は、被削性を改善する元素として、基本成分に鉛（Ｐｂ）を含有させるものである。鉛は被削性を改善する元素として広く知られているものである。しかしながら、Ｐｂは人体や環境への有害性が指摘され、近年ではＰｂを添加することなく、良好な被削性を発揮することが求められている。
【０００５】
このような背景の下、Ｐｂを積極的に添加することなく、良好な被削性を発揮する技術の開発が進められている。こうした技術として、例えば特許文献２には、Ｓ，ＴｅおよびＣａを複合添加することによってＰｂ添加鋼と同等の優れた被削性が得られることが開示されている。またこの技術では、Ｂｉや希土類元素（ＲＥＭ）を添加することによって、被削性が更に向上することが開示されている。
【０００６】
しかしながら、Ｔｅ，Ｂｉ，ＲＥＭ等の被削性向上元素（快削元素）は、高価であり、製造におけるコストアップが問題となる。
【０００７】
一方、特許文献３には、硫化物系介在物の存在下で所定量のＭｇを含有させることによって、鋼材の機械的性質と切屑分断性の両特性を発揮させた機械構造用快削鋼について提案されている。この技術では、硫化物系介在物を所定の形状および分散状態に制御するために、Ｍｇが添加されるものである。しかしながら、Ｍｇは沸点が低く蒸発しやすい上、強い脱酸元素であるため、酸化物として溶鋼から分離しやすく、このため歩留まりが低くなって、コストアップが避けられない状況である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２３９７０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９２９２９号公報
【特許文献３】特開２００２−６９５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこうした状況の下になされたものであって、その目的は、人体に有害なＰｂや高価な快削元素を用いることなく、通常の化学成分組成であっても、優れた被削性を発揮し、特に切削加工面粗さが良好であるような機械構造用鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成し得た本発明の機械構造用鋼とは、パーライト、ベイナイトおよびマルテンサイトから選ばれる少なくとも１種からなる硬質相とフェライト相とからなる混合組織を有し、フェライト粒の平均円相当直径が７μｍ以下であり、下記（１）式で表されるフェライト粒−フェライト粒連結率Ｘが０．１５以下である点に要旨を有するものである。
［フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ］＝［フェライト粒−フェライト粒界面数Ａ］／［フェライト粒−硬質相界面数Ｂ］                                …（１）
式中、フェライト粒−フェライト粒界面数Ａは、走査型電子顕微鏡を用いて撮影された組織写真に所定長さの直線を引いた時の、フェライト粒−フェライト粒界面と前記直線との交点の数を示し、
フェライト粒−硬質相界面数Ｂは、前記と同様にして所定長さの直線を引いた時の、フェライト粒−硬質相界面と前記直線との交点の数を示す。
【００１１】
尚、前記「平均円相当直径」とは、フェライト結晶粒を、同一面積の円に換算したときの直径（円相当直径）の平均値である。
【００１２】
本発明の機械構造用鋼の化学成分組成については、機械構造用鋼であれば特に限定されるものではないが、好ましいものとして、例えばＣ：０．２〜１．２％（「質量％」の意味。以下、化学成分組成について同じ。）、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．２〜１．８％、Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．０３％以下（０％を含まない）、を夫々含有し、残部が鉄および不可避的不純物であるものが挙げられる。
【００１３】
上記好ましい化学成分組成においては、必要によって更に、Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｃｕ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．５％以下（０％を含まない）、およびＭｏ：０．５％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される１種以上を含有することも有効であり、含有させる元素の種類に応じて機械構造用鋼の特性が更に改善される。
【００１４】
本発明は、切削面性状の改善方法も包含するものであり、上記のような機械構造用鋼を切削することによって、切削面性状が改善された鋼製品が得られる。
【００１５】
また、本発明の機械構造用鋼を切削することによって、研削等の仕上げ加工を施すことなく、表面性状の良好な成型用金型が効率良く製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、パーライト、ベイナイトおよびマルテンサイトから選ばれる少なくとも１種からなる硬質相とフェライト相とからなる混合組織を有し、フェライトの平均円相当直径を７μｍ以下とすると共に、所定の関係式で表される［フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ］を規定することによって、優れた被削性を発揮し、特に切削加工面粗さが良好であるような機械構造用鋼が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鋼材の組織と切削加工面粗さとの関係を説明するための模式図である。
【図２】フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘを求める手順を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者らは、通常の化学成分組成であっても、良好な切削加工面粗さが得られる機械構造用鋼を実現すべく、特に金属組織との関係について検討した。その結果、切削加工時に加工面粗さが悪化するのは、組織中に硬さの違う相が混在していることが原因の一つとなっているとの着想が得られた。こうした状態を、図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は、鋼材の組織と切削加工面粗さとの関係を説明するための模式図である。図１中、１はフェライト相、２は硬質相（パーライト、ベイナイトおよびマルテンサイトから選ばれる少なくとも１種からなる硬質相）を夫々示し、これらが混在した混合組織構造となっている。尚、図１の上側が、切削される鋼材表面を示している。切削加工時には、図１（ａ）に示すように、混合組織のうちで軟らかいフェライト相１が、硬質相２によって押し出されるように変形する。続いて、図１（ｂ）に示すように、フェライト相１が押し出された状態で、工具の切れ刃（刃先）によって除去される。工具の切れ刃が切削部分を通過した面（加工面）では、図１（ｃ）に示すように、硬質相２の弾性回復によってフェライト相１が引き込まれるように変形するため、加工面上のフェライト相１に凹部３が発生し、この凹部の存在によって鋼材の加工面粗さが悪化することになる。
【００２０】
本発明者らは、上記着想に基づき、良好な切削加工面粗さを得るための要件について、更に検討を進めた。その結果、フェライト粒の平均円相当直径を所定の範囲にすると共に、フェライト粒同士が連結する部分を少なくしてやれば、良好な仕上げ面粗さが得られる機械構造用が実現できることを見出し、本発明を完成した。
【００２１】
本発明で規定する各要件について説明する。
【００２２】
加工面上での凹部の生成を抑制するためには、軟らかいフェライト相を細かく分散させる必要がある。細かく分散した組織では、個々の相が小さくなるため、１つの軟らかい相が硬い相（硬質相）に押し出されたときの量が少なくなり、加工面上に発生する凹部も小さくなる。その結果、微小な凹凸が分散された状態となり、加工面粗さが改善されることになる。
【００２３】
軟らかいフェライト相を細かく分散された状態にするためには、フェライト粒の大きさ（粒径）をできるだけ小さくする必要がある。本発明の機械構造用鋼では、希望するフェライトの分散状態を確保するためには、フェライト粒の大きさを、平均円相当直径で７μｍ以下とする必要がある。尚、フェライトの平均円相当直径は、好ましくは６μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。また、フェライトの平均円相当直径の好ましい下限は２μｍ以上である。
【００２４】
しかしながら、フェライト粒の大きさを規定するだけでは、本発明の目的を達成するには不十分である。これは、粒径の小さいフェライト粒同士が連結する現象が生じる可能性があるからである。こうした現象が生じると、複数のフェライト粒が集まって、まとまった大きなフェライト相としての挙動を示し、フェライト相よりも硬い相（硬質相）によって、フェライト相がまとめて押し出されることになる。こうした状態は、あたかも粒径の大きなフェライト粒が存在するのと同様の現象（切削加工面粗さが悪くなる現象）が起こることになる。
【００２５】
これに対し、フェライト粒が硬質相で囲まれた状態になっていると、その箇所で押し出されるフェライト相の量が少なくなり、切削加工後の凹部が微小化するため、切削加工面粗さが良好となる。尚、上記パーライトは、厳密にはフェライトと板状セメンタイトが交互に層状に並んだ構造の組織を指すが、このような組織は一括して「パーライト」と呼んでいる。また本発明で対象とするフェライトは、パーライト中の層状フェライトは考慮せず、ナイタールエッチングを施した際に、走査型電子顕微鏡で白く見える相を指すものである。
【００２６】
フェライト粒が、硬質相で囲まれた存在状態となっているかを判断するために、本発明ではフェライト粒−フェライト粒連結率Ｘという概念を規定して評価した。このフェライト粒−フェライト粒連結率Ｘは、下記（１）式で表される。
［フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ］＝［フェライト粒−フェライト粒界面数Ａ］／［フェライト粒−硬質相界面数Ｂ］                                …（１）
式中、フェライト粒−フェライト粒界面数Ａは、走査型電子顕微鏡を用いて撮影された組織写真に所定長さの直線を引いた時の、フェライト粒−フェライト粒界面と前記直線との交点の数を示し、
フェライト粒−硬質相界面数Ｂは、前記と同様にして所定長さの直線を引いた時の、フェライト粒−硬質相界面と前記直線との交点の数を示す。
【００２７】
フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘを求める手順を、図面を用いて説明する。まず金属組織を現出させた後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて組織観察を行なう。この観察面において、図２（図面代用写真）に示すように、５μｍ間隔で水平線分を総長（合計長さ）で１０００μｍ以上となるように引き、これらの線分と、フェライト粒子同士の界面との交点（□で囲んだ部分）の数（フェライト粒−フェライト粒界面数Ａ）、およびフェライト粒と硬質相との交点（○（白抜き）で囲んだ部分）の数（フェライト粒−硬質相界面数Ｂ）の夫々を求める。そして、上記（１）式に基づいて、「フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ」を算出する。尚、観察するときの観察面積は、できるだけ精度を高めるという観点からして４００００μｍ2以上であることが好ましい。また、等間隔で水平に引く線分を合計の長さ（総長さ）は、上記と同様の理由で、１０００μｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
上記のように規定される「フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ」の値が小さいということは、フェライト粒とフェライト粒が連続している領域が少ないこと、つまり、フェライト粒が連続せず、硬質相で囲まれ、孤立分散した状態であることを示している。逆に、「フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ」の値が大きいということは、フェライト粒子同士が連続している領域が多いこと、即ちフェライト粒がまとまった大きな相となりやすいことを示している。
【００２９】
尚、図２（ａ）は、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘが０．１５以下の例を示しており、図２（ｂ）は、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘが０．１５を超える例を示している。
【００３０】
良好な切削加工面粗さを得るためには、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘは０．１５以下とする必要がある。好ましくは０．１３以下であり、より好ましくは０．１０以下である。
【００３１】
本発明の機械構造用鋼においては、上記の要件を満足させることによって、その目的を達成できるものであり、フェライト面積率（組織全体に占めるフェライトの面積分率）については、何ら限定するものではないが、フェライト面積率の増加による延性の増加や、フェライト面積率の低下による材料硬さが増加することによる工具摩耗の増加、等の観点からすれば、３０〜８０面積％程度であることが好ましい。より好ましくは４０〜７０面積％程度である。
【００３２】
本発明では、機械構造用鋼を想定してなされたものであり、その鋼種については機械構造用鋼としての通常の化学成分組成のものであれば良いが、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、ＰおよびＳについては、適切な範囲に調整するのが良い。こうした観点から、これらの化学成分の適切な範囲およびその範囲設定理由は下記の通りである。
【００３３】
（Ｃ：０．２〜１．２％）
Ｃは、機械構造用鋼から製造される鋼部品の強度を確保するために有効な元素である。Ｃ含有量が低すぎると、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘの規定範囲内に材料を調整するのは困難であり、またＣ含有量が過剰になると、硬さが高くなりすぎて、被削性（例えば、工具寿命）が低下する。そのため、Ｃ含有量は０．２％以上（より好ましくは０．２５％以上）、１．２％以下（より好ましくは１．１％以下）とするのが良い。
【００３４】
（Ｓｉ：０．０５〜０．５％）
Ｓｉは、脱酸元素として、および固溶体硬化による鋼部品の強度を高くすることを目的として含有させるが、０．０５％未満ではこうした効果が有効に発揮されず、また０．５％を超えて過剰に含有されると硬度が過度に上昇して被削性（例えば、工具寿命）が低下する。尚、Ｓｉ含有量のより好ましい下限は０．１％以上であり、より好ましい上限は０．４％以下である。
【００３５】
（Ｍｎ：０．２〜１．８％）
Ｍｎは、溶製中の鋼の脱酸、脱硫元素として有効であり、また焼入れ性を向上させて鋼部品の強度を高めるのに有効な元素である。Ｍｎ含有量が、０．２％未満ではこれらの効果が発揮されず、１．８％を超えて過剰に含有されると、硬度が上昇しすぎて冷間加工性を劣化させる。尚、Ｍｎ含有量のより好ましい下限は０．３％以上であり、より好ましい上限は１．５％以下である。
【００３６】
（Ｐ：０．０３％以下（０％を含まない））
Ｐは、鋼中に不可避的に含まれる元素であるが、フェライト粒界に偏析し、冷間加工性を劣化させる。従って、Ｐは極力低減することが好ましいが、極端な低減は製鋼コストの増大を招き、０％とすることは製造上困難であるので、０．０３％以下（０％を含まない）とすることが好ましい。Ｐ含有量のより好ましい上限は０．０２５％以下である。
【００３７】
（Ｓ：０．０３％以下（０％を含まない））
ＳもＰと同様に鋼中に不可避的に含まれる元素であるが、鋼中でＭｎＳとして存在し、冷間加工性を劣化させる有害な元素であるので、なるべく低減する必要がある。こうした観点から、Ｓ含有量は０．０３％以下（より好ましくは０．０２５％以下）とすることが好ましい。しかしＳは、不可避的に含まれる不純物であるので、その量を０％とすることは工業的に困難である。
【００３８】
本発明の機械構造用鋼の基本成分組成は上記の通りであり、残部は実質的に鉄である。尚、「実質的に鉄」とは、鉄以外にも本発明の鋼材の特性を阻害しない程度の微量成分（例えば、Ｓｂ，Ｚｎ等）も許容できる他、Ｐ，Ｓ以外の不可避的不純物（例えば、Ａｌ，Ｎ，Ｏ，Ｈ等）も含み得るものである。また、本発明の機械構造用鋼には、必要に応じて、以下の選択成分を含有していても良い。これらの成分を含有させるときの成分範囲限定理由は下記の通りである。
【００３９】
（Ｃｒ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｃｕ：０．５％以下（０％を含まない）、Ｎｉ：０．５％以下（０％を含まない）、およびＭｏ：０．５％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される１種以上）
Ｃｒ，Ｃｕ，ＮｉおよびＭｏは、いずれも鋼材の焼入れ性を向上させることによって最終製品の強度を増加させるのに有効な元素であり、必要によって単独でまたは２種以上で含有される。しかしながら、これらの元素の含有量が過剰になると、強度が高くなり過ぎ、冷間加工性を劣化させるので、上記のように夫々の好ましい上限を定めた。より好ましくは、いずれも０．４５％以下（更に好ましくは０．４０％以下）である。尚、これらの元素による効果はその含有量が増加するにつれて大きくなるが、それらの効果を有効に発揮させるための好ましい下限は、いずれも０．０１５％以上（より好ましくは０．０２０％以上）である。
【００４０】
本発明の機械構造用鋼を製造するに当たっては、上記のような成分組成を満足する鋼を、通常の条件で熱間圧延して熱間圧延材とした後、この熱間圧延材に対して８００〜９５０℃の温度まで加熱し、その温度で１０〜２５分程度保持（保持時間）した後、２℃／秒以上の平均冷却速度で５００℃以下まで冷却すればよい。尚、これらの製造条件の範囲内であれば、その途中でその条件を変更しても良い。これらの製造条件について説明する。
【００４１】
（加熱温度：８００〜９５０℃）
フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘを０．１５以下に制御するためには、加熱温度（熱間圧延後の加熱温度）を８００〜９５０℃に制御する必要がある。このときの加熱温度が９５０℃を超えると、加熱時のオーステナイト粒径が粗大化することで、単位体積当たりのオーステナイト粒界の総面積が減少し、オーステナイト粒界から析出するフェライト粒が接近することとなって、フェライト粒同士を孤立化させることが困難となる。また、加熱温度が８００℃未満であると、熱処理前の材料に存在するフェライト粒が完全にオーステナイト相に変化せず、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘを０．１５以下に制御することが困難となる。この加熱温度のより好ましい下限は８２０℃以上（更に好ましくは８５０℃以上）であり、より好ましい上限は９３０℃以下（更に好ましくは９００℃以下）である。
【００４２】
（加熱温度範囲での保持時間：１０〜２５分）
上記加熱温度範囲での保持時間は、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘに影響を及ぼす要因である。このときの保持時間が１０分未満であると、熱処理前のフェライト相からオーステナイト相への変化が十分に進行せず、組織内にフェライト相が残った状態となる。また、保持時間が２５分を超えると、オーステナイト粒が粗大化し、単位体積当たりのオーステナイト粒界の総面積が減少するため、オーステナイト粒界から析出するフェライト粒が接近することで、フェライト粒同士の孤立化させることが困難となる。この保持時間のより好ましい下限は１５分以上であり、より好ましい上限は２０分以下である。
【００４３】
（加熱保持後に、２℃／秒以上の平均冷却速度で５００℃以下まで冷却）
５００℃以下（冷却停止温度）までの平均冷却速度が２℃／秒未満であると、フェライト平均粒径を７μｍ以下とすることができなくなる。こうした観点から、平均冷却速度は２℃／秒以上とする必要がある。この平均冷却速度は、より好ましくは５℃／秒以上であり、更に好ましくは７℃／秒以上である。尚、このときの冷却については、２℃／秒以上となる平均冷却速度の範囲内であれば、冷却速度を変えるような冷却形態であっても良い。
【００４４】
（冷却停止温度：５００℃以下）
冷却停止温度は、５００℃以下とすることが好ましい。この温度が５００℃よりも高くなると、フェライト粒径が粗大化しやすく、フェライト平均粒径を７μｍ以下にすることが困難となる。一方、冷却停止温度が低くなる分には、材料組織に対して何ら影響が無いため、５００℃以下まで冷却を終えた後は、通常の冷却（放冷）を行って、室温までの温度とすれば良い。
【００４５】
本発明の機械構造用鋼は被削性に優れたものとなり、こうした機械構造用鋼を切削することによって、切削面性状（切削加工面粗さ）が改善された鋼製品が得られる。また、本発明の機械構造用鋼を切削すれば良好な切削面性状が得られるので、研削等の仕上げ加工を施すことなく、そのままで成型用金型として適用できることになる。
【００４６】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に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包含される。
【実施例】
【００４７】
下記表１に示した化学成分組成の鋼種Ａ〜Ｄを用い、通常の熱間圧延条件で熱間圧延材（厚板材料：板厚３０ｍｍ）とした。尚、表１に示した鋼種Ａは、Ｓ５５Ｃ相当鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）、鋼種Ｂは、Ｓ６０Ｃ相当鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）、鋼種Ｃは、Ｓ５０Ｃ相当鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）、鋼種Ｄは、Ｓ４５Ｃ相当鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）である。
【００４８】
【表１】
2015040335.tif 000002
【００４９】
得られた熱間圧延材を用い、下記表２に示す製造条件（加熱温度、保持時間、加熱後の平均冷却速度、冷却方法）で、各種供試材とした（試験Ｎｏ．１〜７）。試験Ｎｏ．１のものは、Ｓ５５Ｃ相当鋼（鋼種Ａ）の熱間圧延材を８５０℃まで加熱し、その温度で２０分間保持した後、送風機で風をあてないで空冷（平均冷却速度：３℃／秒）することによって得られた供試材である。試験Ｎｏ．２のものは、Ｓ６０Ｃ相当鋼（鋼種Ｂ）の熱間圧延材を８５０℃まで加熱し、その温度で２０分間保持した後、炉冷（平均冷却速度：０．８℃／秒）することによって得られた供試材である。試験Ｎｏ．３のものは、Ｓ５０Ｃ相当鋼（鋼種Ｃ）の熱間圧延材を９００℃まで加熱し、その温度で２０分間保持した後、送風機で風をあてながら空冷（平均冷却速度：６℃／秒）することによって得られた供試材である。試験Ｎｏ．４のものは、Ｓ５５Ｃ相当鋼（鋼種Ａ）の熱間圧延材を８５０℃まで加熱し、その温度で２０分間保持した後、送風機で風をあてながら空冷（平均冷却速度：６℃／秒）し、７５０℃まで温度が低下した時点で１．５分間保持し、その後再び送風機で風をあてながら空冷（平均冷却速度：６℃／秒）することによって得られた供試材である。試験Ｎｏ．５のものは、Ｓ５５Ｃ相当鋼（鋼種Ａ）の熱間圧延材を８５０℃まで加熱し、その温度で２０分間保持した後、炉冷（平均冷却速度：０．８℃／秒）することによって得られた供試材である。試験Ｎｏ．６のものは、Ｓ５５Ｃ相当鋼（鋼種Ａ）の熱間圧延材を加熱しなかった供試材である。試験Ｎｏ．７のものは、Ｓ４５Ｃ相当鋼（鋼種Ｄ）の熱間圧延材を７００℃まで加熱し、その温度で３０分間保持した後、送風機で風をあてないで空冷（平均冷却速度：３℃／秒）することによって得られた供試材である。
【００５０】
【表２】
2015040335.tif 000003
【００５１】
得られた各供試材（試験Ｎｏ．１〜７）について、下記の方法によって、フェライトの平均円相当直径とフェライト粒−フェライト粒連結率Ｘを測定した。
【００５２】
（フェライトの平均円相当直径の測定）
各供試材を鏡面に研磨し、３％ナイタール液で腐蝕させて金属組織を現出させた後、概略１７０μｍ×２３０μｍの領域の５視野について、倍率：４００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて組織観察し、撮影した。それらの写真を元に、画像のコントラストから白い部分をフェライト粒子と判別してマーキングし、画像解析によって、フェライト粒子の円相当直径を求め、５視野の平均値を求めた。
【００５３】
（フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘの測定）
各供試材を鏡面に研磨し、３％ナイタール液で腐蝕させて金属組織を現出させた後、面積４００００μｍ2の領域において、倍率：４００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて組織観察を行い、撮影した。そして、組織写真中に等間隔で平行な線を総長さ１０００μｍ以上となるように引き、前述した手順に従ってフェライト粒−フェライト粒連結率Ｘを求めた。
【００５４】
また各供試材について、下記表３に示す条件で切削実験を行い、切削後の各供試験材の切削加工面粗さを評価した。このときの切削実験は、マシニングセンターを用いた二次元切削（平削り）で行った。また、被削性の判断基準となる切削加工面粗さは、触針式粗さ計を用いて切削方向と平行にスライスラスを動かして測定した。切削加工面粗さの評価基準は、切削加工面粗さが算出平均粗さＲａで０．１０μｍ未満のときに良好な表面性状と評価した。尚、切削実験は二次元切削で行っており、通常の切削加工ではもっと複雑な三次元切削となることが予想される。しかしながら、三次元切削は、幅の狭い二次元切削を集積したものとみなすことができるので、二次元切削でのデータによって三次元切削での効果が予想できる。
【００５５】
【表３】
2015040335.tif 000004
【００５６】
これらの結果を、一括して下記表４に示す。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
この結果から次のように考察できる。試験Ｎｏ．１、３、４は、本発明で規定する要件（フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘ、フェライトの平均円相当直径）の全てを満足する例であり、切削加工面粗さ（Ｒａ）は良好な値を示していることが分かる。このうち、特に試験Ｎｏ．１のものは、加熱温度および保持時間をより好ましい値とした例であり、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘがより好ましい値となっており、最も優れた表面性状となっていることが分かる。
【００５９】
これに対して、試験Ｎｏ．２、５〜７は、本発明で規定するいずれかの要件を満足しない例であり、いずれも切削加工面粗さが大きくなっている。即ち、試験Ｎｏ．２および試験Ｎｏ．５のものは、平均冷却速度が０．８℃／秒となっている例であり、フェライトの平均円相当直径が大きくなっており、切削加工面粗さ（Ｒａ）が大きくなっている。
【００６０】
試験Ｎｏ．６のものは、熱間圧延後、熱処理を行わなかった例であり、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘが大きくなっており、切削加工面粗さ（Ｒａ）が大きくなっている。試験Ｎｏ．７のものは、加熱温度が低くなっている例であり、フェライト粒−フェライト粒連結率Ｘが大きくなっており、切削加工面粗さ（Ｒａ）が大きくなっている。
【符号の説明】
【００６１】
１  フェライト相
２  硬質相
３  凹部
【図１】
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【図２】
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