【事件の表示】
　特許第２９５０７１３号「熱間鍛造用非調質鋼」の請求項１ないし４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２９５０７１３号の請求項１ないし４に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許第２９５０７１３号の手続きの経緯は次のとおりである。
　特許出願　　　平成　５年　８月２６日
　設定登録　　　平成１１年　７月　９日 　
　公報発行　　　平成１１年　９月２０日
　特許異議申立　平成１２年　３月１７日
　取消理由通知　平成１２年　９月　６日付
　訂正請求　　　平成１２年１１月１７日
　異議意見書　　平成１２年１１月１７日
　
２．訂正の適否
２−１．訂正の要旨
（１）訂正事項a
　明細書の段落番号【0030】7〜9行の「このようなパーライト組織を含む金属組織を達成できれば、熱間鍛造後の冷却方法は特に指定しないが、設備や製造コストの点からは自然放冷が当然望ましい。」を、
『このようなパーライト組織を含む金属組織を達成するように、上記のとおり熱間鍛造後の冷却速度をも制御するものであるが、その冷却方法は特に指定しない。設備や製造コストの点からは自然放冷でも上記の金属組織を達成する冷却速度が得られれば自然放冷が当然望ましい。』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
　訂正前の明細書の段落0030「・・金属組織を達成できれば、冷却方法は特に指定しない・・」の記載、段落0054以降、第３，４表及び本件明細書の全記載に徴すれば、本件明細書に記載の発明は、特許請求の範囲の請求項１に規定のようなパーライト組織を含む金属組織が得られるようにすることが本旨であるから、冷却条件はその範囲で適宜に設定しうるものである。
　したがって、訂正後の「制御する」なる用語を用いても、その技術的に意味するところは訂正前と同義であり、この訂正事項は新規事項にあたらず、特許明細書に記載した事項の範囲内においてなされるものである。
　そして、この訂正事項は、明細書の明りょうでない記載の釈明を目的として訂正するものに相当し、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
　
２−３．訂正の適否についての結論
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は、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項乃至４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議の申立てについての判断
３−１．訂正後の本件請求項１〜４に係る発明
【請求項1】重量比にして、C:0.10〜0.50%、Si:0.005〜2.00%、Mn:0.40〜2.00%、S:0.01〜0.10%、Aｌ:0.0005〜0.050%、Ti:0.003〜0.050%、N:0.0080〜0.0200%、V:0.20〜0.70%を含有し残部はFeならびに不純物元素からなる組成の鋼材に、熱間鍛造を施し室温まで冷却した後の金属組織においてパーライト組織の組織率fが含有炭素量C(%)に対して1.05C+0.3≧f≧1.05C-0.1であることを特徴とする熱間鍛造用非調質鋼。
【請求項2】成分がさらに、Cr:0.02〜1.50%、Mo:0.02〜1.00%の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1記載の熱間鍛造用非調質鋼。
【請求項3】成分がさらに、Nb:0.001〜0.20%を含有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の熱間鍛造用非調質鋼。
【請求項4】成分がさらに、Pb:0.05〜0.30%、Ca:0.0005〜0.010%の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1、または請求項2、または請求項3記載の熱間鍛造用非調質鋼。
　
３−２．異議申立ての理由
　特許異議申立人住友金属工業株式会社は、甲第１〜５号証を各提示して、本件請求項１〜４記載の発明は、甲第１号証の先願明細書に記載された発明である、甲第２号証の先願明細書の特許請求の範囲に記載された発明と同一である、また、甲第３，４，５各号証に記載の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、本件請求項１〜４に係る発明の特許は、特許法第２９条の２、同第３９条第第１項若しくは同第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、取り消されるべきものであると主張する。
３−３．甲各号証に記載の事項
◎甲第1号証：特開平5-279790号公報（特願平4-105520号）
　この先願明細書には、熱間鍛造用部品として使用するに適した高温延性の優れた高強度非調質鋼に関して記載され、その特許請求の範囲には鋼の成分組成が、そして、第１表には鋼Ａ，Ｈの成分組成が記載されている。
◎甲第2号証：特許第2950702号（特願平5-75862号）の特許公報
　この先願明細書には、高強度熱間鍛造用非調質鋼に関して記載されている。
◎甲第3号証：Fundamentals of Microalloying Forging Steels
The Metallurgical Society.Inc.1987年発行、19〜37頁
　19頁のabstract、1〜9行「フェライトーパーライトのミクロ組織を持つマイクロアロイ中炭素鋼は、熱処理のコスト低減を主な目的として1972年初頭に FRG(ドイツ連邦共和国)で開発された。概略0.47%C、0.75%Mn、0.060%Sおよび0.1%Vの鋼が最初にヨーロッパ最大の自動車会社で製造された車のクランクシャフトとして使用された。これらの鋼におけるバナジウムおよびニオブのような微少合金成分の効果と、鍛造(drop-forging)温度からの冷却速度依存性がレビューされた。」、20頁の ExperimentalProceduresの8〜10行「クランクシャフトの鍛造(drop-forging)を実験室で模擬するために試験片は1200〜1250℃でオーステナイト化され、次いで空冷された(Table1)。」、21頁の Tranformation Characteristicisの1〜5行「ニオブまたはバナジウムの変態特性に及ぼす影響をFig.1に示す。バナジウムはベイナイトへの変態を抑制する。1250℃のオーステナイト化温度からの大きな冷却速度においてすらバナジウム含有鋼はフェライトーパーライト組織に変態する。」、22頁のTablel1(調査した鋼の化学成分の範囲)この表の中のシリーズ2の鋼(Vを0.0.04〜0.37%含む鋼)の組成、25頁のFigure4．この図には空冷の場合(上の3図)と強制空冷の場合(下の3図)のオーステナイト化温度とミクロ組織との関係が示されている。、31頁9〜25行、「我々の実験室での調査では、これらの鋼のケイ素、マンガンおよびバナジウムの含有量を調整することにより、約1200℃からの冷却においてさえ高いフェライト量のミクロ組織が得られることが分かった。このミクロ組織の変化は、引張り強度を損なうことなく衝撃特性を改善する。このメカニズムの効果は鋼の炭素含有量にも依存する。0.35%C鋼の一例を Fig.14 に示す。0.28 %という低ケイ素含有量の鋼は、1225 ℃からの空冷で通常のミクロ組織を持つ。フェライトは多かれ少なかれ初期オーステナイト粒界にある。0.66% Siの改良鋼においてはより多量のフェライトが得られ、結晶粒も小さくなっている。衝撃靭性値は、普通の低ケイ素量の鋼の2倍以上大きくなっている。」、32頁の末行〜33頁の7行「最近、当社では更に効果的な結晶粒制御を行うための研究を実施した。ごく微量(〜0.02%)のチタン添加の望ましい効果が、100kgの試験溶解で確認された。調査された鋼は、およそ0.25 %C、0.6 % Si、1.5 % Mn、0.M%Sで、ニオブ、ニオブとバナジウムおよびバナジウムとチタンを含むものである。Fig.16参照。」、33頁の下から3行〜末行「商業的に、または実験的に製造された鋼の代表的化学組成および可能な用途をTablelllに示す。、35頁1行〜36頁5行「例えばマイクロアロイ中炭素鋼の疲労特性の向上におけるバナジウムの影響はFig.18 に示すとおりである。・・バナジウムによって高められた引張り強度が、特に107サイクル後の高い疲労強度をもたらす。・・実験室での炭化物工具による切削試験の結果、マイクロアロイ中炭素鋼49MnVS3は、同等のUTS(引張り強度)を持つ焼入れ焼戻し鋼 Ck35に比較して工具の摩耗を少なくし、工具寿命を延長することが分かった。Fig.19を見よ。」旨記載されている。
◎甲第4号証：特開平1-198450号公報
　特許請求の範囲第2項には、高強度熱間鍛造用非調質鋼の組成が記載され、また、3頁の右上欄17〜19行に、その鋼のパーライト分率は炭素当量に比例することが記載され、その関係が第1図に示されている。
◎甲第5号証：特開昭63-199848号公報
　特許請求の範囲第2項には熱間鍛造用非調質鋼の組成が記載されている。
（以下、上記甲各号証を、各甲１，甲２・・という。）
３−４．判断  
　訂正後の本件請求項１〜４に係る発明は、上記３−１．に記載のように、所定の成分組成を有し、この成分組成中Ｃ含有量によって定まるパーライト組織率を所定範囲にした熱間鍛造用非調質鋼（以下、本件請求項１〜４に係る発明を本件各発明という。）であって、本件各発明は、高い引張り強度と降伏強度および靭性を備えた非調質鋼を目指して高強度化を図ると、強度の増加に伴う切削性が劣化するという従来の課題に対し、引張り強度を高め、疲労強度も高めて耐久比を向上させると同時に、良好な切削性をも維持した非調質鋼を提供することを目的とする。（本件特許公報段落0001〜0007参照）
　本件各発明は、金属組織中にパーライト組織を適当量存在させることにより切削性が極めて良くなることを見いだし、併せて耐久比および靭性をも高くする方策を検討した結果、所定複合析出物による鍛造加熱時のオーステナイト結晶粒の微細化とフェライト核発生サイト化を図り、析出したフェライト地に第二次析出物を微細に析出させ、組織全体が微細でかつ析出強化されたフェライトパーライト組織とし、軟質フェライト相と所定比率の硬質パーライト相の２相組織により、疲労亀裂の進展速度の低下と被削性の向上を図るものである。（同段落0008,0009参照）
　そして、そのために本件各発明は、請求項１〜４に記載のようにＴｉ，Ｍｎ，Ｓ，Ｖ，Ｎ等を必須元素として所定量添加し、この鋼のパーライト組織分率をＣ量に応じた量に特定した構成となしたのである。
　これに対し、甲１は、熱間鍛造のままで所定の強度を得るいわゆる高強度非調質鋼である点で本件発明と共通するが、甲１の発明は、高強度化のために添加したＶ量の多い非調質鋼において、高温延性を改善し、連続鋳造によっても製造可能な高温延性の優れた鋼を提供するために、特にＡｌＮの析出を抑制し、結晶粒微細化作用のあるＴｉを適量添加するものであり、本件のように熱間鍛造を施し室温まで冷却した後の鋼の金属組織において、Ｃ量に由来するこの鋼特有の式を用い、適正な範囲のパーライト分率を定めることに関しては何等記載されていない。
　異議申立人は、本件発明と甲１の鋼の成分組成に異なるところがなく、加工及び冷却の条件も同じであるから、パーライト組織率も同じになると主張するが、甲１には、成分組成はともかく、非調質鋼の製造条件について述べるところはなく、単に熱間鍛造のままで通常空冷される非調質鋼が記載されるのみであるから、本件発明と甲１の発明とは製造条件が同じとはいえず、そうだとすれば、両者のパーライト組織率が同じということはできない。 
　次に、甲２は、本件特許権者と同一人による出願に係る先願であり、これは、フェライトパーライト組織を指向した鍛造用非調質鋼である点で本件発明と共通する。
　異議申立人は、同一組成の鋼を、熱間鍛造の後に空冷という同一条件で熱処理すれば同じ組織となるから、本件のパーライト組織率の規定と、先願の炭素当量Ceq.、ベイナイト変態指数Btの規定は、表現形式の差に過ぎず実質的に差はないと主張する。
  しかしながら、金属組織中のパーライト分率は、製造履歴によっても異なり、析出物の分散状況によるオーステナイト結晶粒度や粒内フェライトの量によっても影響されるものと考えられ、異議申立人が主張するように、組成と冷却速度だけで一義的に定まるわけではない。
　本件各発明は、特定組成鋼の特性を支配する要件として、パーライト分率が影響することを見出し、これを特定式を用いて所定範囲に規定して、所望の高い耐久比と良好な切削性を確保したものであり、技術的にみて、このパーライト分率の規定が甲２の先願発明の規定と同じであるとはいえない。
　ここで、発明の新規性について言及すると、新規性の判断に際し、実施例とは、明細書に開示された発明を具体化した一例にすぎず、組成物を対象とする発明では、その具体例は無数に存在し、そのすべてを実施例として記載することは不可能であって、明細書中には実施例として発明の代表例が示されるものであるので、甲号証に記載の発明とは、明細書全文、とりわけ、特許請求の範囲に記載された発明を意味し、決して実施例のみに限定されない、というのは事実であるから、発明の本質部分である技術思想が同等のものであるときには、本件と甲号証の各特許請求の範囲を対比して検討することは正当である。
　しかし、甲号証中に開示され、そこに認識されている発明と、本件発明の本質的な部分とが相違する場合には、発明を形成する技術的知見に基づく技術思想そのものが相違するのであるから、甲号証の特許請求の範囲と本件発明とを比較して、甲号証が本件発明の規定を満足する可能性があるというだけで両者が思想として同一の発明であるというのは適切ではない。  
　即ち、単に従来とは異なる異種あるいは異質のパラメーターを用いて同一物を表記したような場合には、発明に本質的な差異はなく、単なる表現方法の相違にすぎないから、発明は同一とすべきであるが、単に観点を変えてみただけでなく、従来と異なる解析等により技術上、品質上の因果関係を解明し、その技術的知見に基づく技術思想を用いることにより、新たな技術上の利点が生ずる場合、例えば、従来原因不明の不良欠陥発生機構を解明し、あるいは、より高度な素材を提供のため、特有の技術的手段を講ずることにより、不良発生をなくし、高度の品質が安定して確保されたような場合には、その発明は、従来技術が有していない技術上の有用性を持つものであり、また、従来の製造技術と比べてすべてに品質保証等の技術上の利点を有し、作用効果は有意なものであるから、この技術思想としての発明は、従来公知のものとは異なる発明である。そして、その技術的知見に基づく技術思想が、数値や関係式等の手法を用いて表現されたものはその発明特有の構成であり、また、甲号証に示される具体例に、本願発明と構成がすべて重複するような形式的に同一となるところもない発明は新規性を有するとするのが相当である。
　これを本件についてみると、上記甲各号証には、本件各発明の本質部分である、特定成分組成の鋼に、熱間鍛造を施し室温まで冷却した後の金属組織において、パーライト組織率をＣ含有量に応じた式から求められる値が一定範囲になるように調製すれば、鋼の優れた上記特性が得られることに関しては何も記載されておらず、また、異議申立人が提示した甲各号証に示される具体例には、本件各発明と構成がすべて重複する例もないから、発明思想の同一だけでなく、発明の構成上形式的に同一となるところもないことになり、本件各発明が甲１、甲２に記載されているということはできない。
　次に、発明の進歩性についての判断は、発明の目的、構成及び作用効果の予測性に基づいて判断されるべきである、即ち、課題認識の有無や発明を構成する成分組成の数値・数式限定について、単に公知の技術が本件の数値・数式を満足しているというだけでなく、その数値範囲や数式の限定の技術的意義の開示の有無に基づいて進歩性を判断する必要があるから、本件発明の進歩性を判断する際に、本件発明で規定される各成分の含有量についての関係式を甲各号証のものの一部が満足する可能性があるからといって、直ちに、成分量の規定や数式部分の構成について両者は差異がないということはできず、成分相互の関係について数値や数式を本件発明のように定めることが、公知技術から容易か否かを、両者に開示される技術的意義を考慮して判断する必要がある。　　
　そこで、本件事案をみると、甲３の鋼のＣが或る量のときのパーライト率を計算してみると本件規定のパーライト組織率ｆの範囲に入る可能性がある、また、甲４、甲５の鋼が本件発明の成分組成と同じになる可能性があるというにとどまり、甲３〜甲５には、本件発明の、引張り強度を高め、疲労強度も高めて耐久比を向上させると同時に、良好な切削性をも維持した非調質鋼を得るための条件をどのように設定すればよいかという点の技術的開示はなされておらず、示唆するところもないから、本件発明思想が記載されているということはできない。
　即ち、本件各発明は、熱間鍛造を施し、室温まで冷却した後の金属組織が所定の組織となるようにすることにより、優れた特性を安定して得ることができるというものであり、本件各発明の意図する技術的意義から定まる式が、これらの技術的因果関係の認識がない甲各号証記載の事項から導かれるはずはなく、本件発明は、上記成分組成からなる非調質鋼の品質保証技術と解すべきものである。
　そして、本件各発明の作用効果について、本件の実施例結果を示す表２，表４からもわかるように、本件特定の成分組成範囲において、本件規定の式の数値を満足する場合は、引張り強度、疲労強度、耐久比及び切削性に優れた鋼が安定して得られるものであり、他方、該数値を満足しない場合は、本件明細書に記載の要求特性が本件発明のものよりも劣る結果となるのである。　
　したがって、本件各発明は、上記甲各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ということはできない。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申し立ての理由によっては、本件請求項１〜４に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件上記請求項に係る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１３年４月３日（２００１．４．３）
【訂正の要旨】
（３）訂正の要旨
（３−１）：訂正事項ａ
　明細書の段落番号【００３０】７〜９行の記載を以下の通り訂正する。
　「このようなパーライト組織を含む金属組織を達成できれば、熱間鍛造後の冷却方法は特に指定しないが、設備や製造コストの点からは自然放冷が当然望ましい。」を
　『このようなパーライト組織を含む金属組織を達成
するように、上記のとおり熱間鍛造後の冷却速度をも制御するものであるが　その
。
自然放冷でも上記の金属組織を達成する冷却速度が得られれば
（５４）【発明の名称】
熱間鍛造用非調質鋼
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　重量比にして
　Ｃ　：０．１０〜０．５０％
　Ｓｉ：０．００５〜２．００％
　Ｍｎ：０．４０〜２．００％
　Ｓ　：０．０１〜０．１０％
　Ａｌ：０．０００５〜０．０５０％
　Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％
　Ｎ　：０．００８０〜０．０２００％
　Ｖ　：０．２０〜０．７０％を含有し残部はＦｅならびに不純物元素からなる組成の鋼材に、熱間鍛造を施し室温まで冷却した後の金属組織においてパーライト組織の組織率ｆが含有炭素量Ｃ（％）に対して１．０５Ｃ＋０．３≧ｆ≧１．０５Ｃ−０．１であることを特徴とする熱間鍛造用非調質鋼。
　【請求項２】　成分がさらに
　Ｃｒ：０．０２〜１．５０％
　Ｍｏ：０．０２〜１．００％の１種または２種を含有することを特徴とする請求項１記載の熱間鍛造用非調質鋼。
　【請求項３】　成分がさらに
　Ｎｂ：０．００１〜０．２０％を含有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱間鍛造用非調質鋼。
　【請求項４】　成分がさらに
　Ｐｂ：０．０５〜０．３０％
　Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％の１種または２種を含有することを特徴とする請求項１、または請求項２、または請求項３記載の熱間鍛造用非調質鋼。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は熱間鍛造後に焼入れ焼戻し等の調質処理を施さなくとも、優れた疲労強度と切削性を同時に有する熱間鍛造用非調質鋼に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　工程省略、製造コストの低減の観点から自動車を始めとする機械構造用部品に対して非調質鋼の適用が普及している。
　【０００３】
　これらの非調質鋼は主に高い引張強度（あるいは硬さ）と降伏強度および靭性を有することを主眼に開発が行われてきた。そこで例えば特開昭６２−２０５２４５号公報などに見られるように、析出強化の代表的元素であるＶを使った非調質鋼が提案されてきた。ところがこの様な高強度高靭性の非調質鋼の機械部品への適用に際して、強度の増加に伴う切削性の劣化が大きな障害になっている。
　【０００４】
　機械部品として最も重要な特性は疲労強度である。疲労強度は、一般に引張強度に依存するとされ、引張強度を高くすれば高くなる。しかし引張強度を上げることによって切削性は極端に劣化し引張強度が１２０ｋｇｆ／ｍｍ２を超えるともはや通常の生産能率では生産ができなくなってしまう。そこで切削性を劣化させずに疲労強度を向上させる非調質鋼の具現化が切望された。
　【０００５】
　これには疲労強度と引張強度の比すなわち耐久比を向上させることが有効な手段である。そこで例えば特開平４−１７６８４２号公報などに見られるように、ベイナイト主体の金属組織とし組織中の高炭素島状マルテンサイトおよび残留オーステナイトを低減する方法などが提案されてきた。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかし、このような開発努力にもかかわらず、耐久比はせいぜい０．５５程度であり、切削性も極めて不良である従来型のベイナイト非調質鋼の高々２倍程度にしか改善されない。
　【０００７】
　本発明は、従来の非調質鋼では実現が困難であった、高い耐久比と切削性を有する熱間鍛造用非調質鋼を提供するものである。
　【０００８】
　【課題を解決するための手段】
　本発明者らはまずパーライト組織に着目しこれが金属組織中に適当量存在すると切削性が極めて良くなることを見いだした。しかし一般に、高温変態組織であるパーライト組織率が高くなると耐久比および靭性が劣化する。これは鍛造加熱時の若干のオーステナイト結晶粒微細化処置等では容易に改善できない。
　【０００９】
　そこで切削性が極めて良くなるパーライト混合組織鋼に対して耐久比を高くする方策を検討した。その結果、▲１▼まずＴｉＮおよびＭｎＳ−ＶＮ複合析出物によって鍛造加熱時のオーステナイト結晶粒を微細化するとともにこのＭｎＳ−ＶＮ複合析出物を核発生サイトとしてフェライトを微細析出させる、▲２▼ついで析出したフェライトおよびパーライト中のフェライトマトリックス地にさらにＶ炭化物またはＶ炭窒化物を極めて微細に析出させる、このような２段の析出を活用した手法により組織全体が微細でかつ析出強化されたフェライト・パーライト組織が得られ、この様な鋼において疲労亀裂の進展は軟質なフェライト結晶粒から硬質なパーライト結晶粒へ移行するまたはその逆の過程でいずれも進展速度の低下をもたらし耐久比が向上することを見いだした。さらにまた、このような軟質なフェライト相と硬質なパーライト相が共存する２相組織とすることにより被削性も向上することを見いだした。
　【００１０】
　本発明者らはこのような知見に基づいて、パーライトを含有する非調質鋼の化学成分および金属組織の設計を行い、それらの疲労強度、引張強度および切削性を実験評価して本発明を発明するに至った。
　【００１１】
　すなわち本発明の第１発明は、重量比にしてＣ：０．１０〜０．５０％、Ｓｉ：０．００５〜２．００％、Ｍｎ：０．４０〜２．００％Ｓ：０．０１〜０．１０％、Ａｌ：０．０００５〜０．０５０％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、Ｎ：０．００８０〜０．０２００％、Ｖ：０．２０〜０．７０％を含有し残部はＦｅならびに不純物元素からなる組成の鋼材に、熱間鍛造を施し室温まで冷却した後の金属組織においてパーライト組織の組織率ｆが含有炭素量Ｃ（％）に対して、１．０５Ｃ＋０．３≧ｆ≧１，０５Ｃ−０．１であることを特徴とする熱間鍛造用非調質鋼であり、第２発明はパーライト組織率の調整のため第１発明鋼の成分にさらにＣｒ：０．０２〜１．５０％、Ｍｏ：０．０２〜１．００％の１種または２種を含有させたものであり、第３発明は結晶粒微細化のため第１発明鋼または第２発明鋼の成分にさらにＮｂ：０．００１〜０．２０％を含有させたものであり、第４発明は切削性のさらなる向上のため、第１〜３発明鋼の成分にさらにＰｂ：０．０５〜０．３０％Ｃａ：０．０００５〜０．０１０％の１種または２種を含有させたものである。
　【００１２】
　次に本発明の熱間鍛造用非調質鋼における化学成分および熱間鍛造を施し室温まで冷却した後の金属組成の限定理由について以下に説明する。
　【００１３】
　Ｃ：パーライト組織率を調整しひいては最終製品の引張強度を増加させる重要な元素で、０．１０％未満では低引張強度となり、逆に０．５０％超過では高引張強度となりすぎ耐久比、切削性のいずれも低下するので０．１０〜０．５０％とする。
　【００１４】
　Ｓｉ：脱酸およびベイナイトの析出を抑えパーライト組織率を調整する元素で、０．００５％未満ではその効果は小さく、２．００％超過では耐久比、切削性、のいずれも低下するので０．００５〜２．００％とする。
　【００１５】
　Ｍｎ：パーライト量の増加と変態温度の低下をもたらすとともにＭｎＳとなることによりフェライトの析出サイトである複合析出物の基盤となる元素で、０．４０％未満ではその効果が小さく、２．００％超過ではベイナイトが発生して耐久比、切削性のいずれも低下するので０．４０〜２．００％とする。
　【００１６】
　Ｓ：ＭｎＳとなることによりフェライトの析出サイトである複合析出物の基盤となりかつ被削性を向上させる元素で、０．０１％未満ではその効果が小さく、０．１０％超過では耐久比が低下するので０．０１〜０．１０％とする。
　【００１７】
　Ａｌ：脱酸効果を持つ元素で、０．０００５％未満ではその効果が小さく、０．０５０％超過では硬質介在物を形成し耐久比、切削性のいずれも低下するので０．０００５〜０．０５０％とする。
　【００１８】
　Ｔｉ：ＭｎＳ上に窒化物となって析出しフェライトの析出サイトとなる複合析出物を形成する元素で、０．００３％未満ではその効果が小さく、０．０５０％超過では粗大硬質介在物の形成を促し耐久比、切削性のいずれも低下するので０．００３〜０．０５０％とする。
　【００１９】
　Ｎ：ＴｉおよびＶと窒化物あるいは炭窒化物を形成する元素で、０．００８０％未満ではその効果が小さく、０．０２００％超過では耐久比、切削性のいずれも低下するので、０．００８０〜０．０２００％とする。
　【００２０】
　Ｖ：ＭｎＳおよびＴｉＮと複合析出物を形成するとともにパーライト中のフェライトを析出強化する元素で、０．２０％未満ではその効果が小さく、０．７０％超過では耐久比、切削性のいずれも低下するので、０．２０〜０．７０％とする。なお、Ｖの析出強化効果を有効に活用するためには、０．３０〜０．６０％程度が望ましい。
　【００２１】
　以上が本願第１発明の鋼の化学成分の限定理由である。
　【００２２】
　次に本願第２発明においては、パーライト組織率の調整のため、第１発明鋼の成分にさらにＣｒ、Ｍｏの１種または２種を含有させる。これらの化学成分の限定理由について以下に述べる。
　【００２３】
　Ｃｒ：Ｍｎとほぼ同様に、パーライト量の増加と変態温度の低下をもたらす元素で、０．０２％未満ではその効果が小さく、１．５０％超過ではベイナイトが発生して耐久比、切削性のいずれも低下するので０．０２〜１．５０％とする。Ｍｏ：Ｍｎ、Ｃｒとほぼ同様の効果をもつ元素で、０．０２％未満ではその効果が小さく、１．００％超過ではベイナイトが発生して耐久比、切削性のいずれも低下するので０．０２〜１．００％とする。
　【００２４】
　本願第３発明においては、結晶粒微細化のため、第１発明鋼または第２発明鋼の成分にさらにＮｂを含有させる。Ｎｂの限定理由は次のとおりである。
　【００２５】
　Ｎｂ：ＴｉおよびＶとほぼ同様の効果をもつ元素で、０．００１％未満ではその効果が小さく、０．２０％超過では耐久比、切削性のいずれも低下するので、０．００１〜０．２０％ととする。
　【００２６】
　本願第４発明においては、切削性のさらなる向上のため、第１〜３発明鋼の成分にさらにＰｂ、Ｃａの１種または２種を含有させる。これらの化学成分の限定理由について以下に述べる。
　【００２７】
　Ｐｂ：切削性を向上せしめる元素で、０．０５％未満ではその効果が小さく、０．３０％超過ではその効果は飽和し耐久比が低下するので、０．０５〜０．３０％とする。
　【００２８】
　Ｃａ：Ｐｂとほぼ同様な効果をもつ元素で、０．０００５％未満ではその効果が小さく０．０１０％超過ではその効果は飽和した耐久性が低下するので、０．０００５〜０．０１０％とする。
　【００２９】
　次に本願発明の鋼において熱間鍛造後室温まで冷却した際の金属組織の限定理由について述べる。
　【００３０】
　先に述べたように、パーライトが適当量存在することが切削性の向上をもたらす。パーライト組織率は鋼のＣ含有量と焼入れ性およびオーステナイト域からの冷却速度で制御できる。パーライトによる被削性向上効果を得るためには、その組織率ｆが含有炭素量Ｃ（％）に対して（１．０５Ｃ−０．１）以上が必要であり、一方（１．０５Ｃ＋０．３）超過となると切削性が劣化するとともに耐久比も不良となるので、パーライト組織率ｆを含有炭素数Ｃ（％）に対して（１．０５Ｃ−０．１）以上（１．０５Ｃ＋０．３）以下とした。このようなパーライト組織を含む金属組織を達成
するように、上記のとおり熱間鍛造後の冷却速度をも制御するものであるが、その
。
自然放冷でも上記の金属組織を達成する冷却速度が得られれば
　【００３１】
　以下に、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に示す。
　【００３２】
　【実施例】
　以下に挙げる各表において、丸枠で試験Ｎｏ．を囲んだ条件が本発明を満足する実施例であり、それ以外は比較例である。
　【００３３】
　（１）鋼材化学成分の影響
　表１に示す化学成分の鋼を高周波炉にて溶解し１５０ｋｇの鋼塊とし、これから鍛造用材料を切り出し、一旦９５０℃加熱放冷で焼準した後、１１００〜１２５０℃に加熱して１０５０〜１２００℃の温度で熱間鍛造を行い、その後、放冷した。なおＮｏ．４３は機械構造用鋼の代表的鋼種であるＪＩＳ−Ｓ４５Ｃ規格鋼であり、これについては熱間圧延で製造した丸棒を９５０℃加熱放冷で焼準した後、８７５℃に加熱後油冷槽で焼入れを行い、続いて５７０℃に加熱し水冷を行って焼戻しを行い、試験材とした。
　【００３４】
　この材料の中央部よりＪＩＳ４号引張試験片、ＪＩＳ１号回転曲げ試験片を採取し、引張試験および回転曲げ疲労試験を行った。同材料から光学顕微鏡観察試験片を採取し５％ナイタールで腐食して２００倍で観察しパーライト組織率を求めた。さらに同材料より切削試験片を採取し、ＳＫＨ９製１０ｍｍφストレートシャンクドリルを用いて３０ｍｍ深さのブラインドホールを穿孔し、ドリルが寿命破壊するまでの総穿孔距離を測定した。測定した結果は従来鋼であるＮｏ．４３鋼の総穿孔距離を１．００としてそれとの相対比で評価した。なお、切削速度は５０ｍｍ／ｍｉｎ、送り速度は０．３５ｍｍ／ｒｅｖ、切削油３Ｌ／ｍｉｎの条件とした。
　【００３５】
　【表１】
　【００３６】
　【表２】
　【００３７】
　表２に各供試材のパーライト組織率および性能評価結果を示す。
　【００３８】
　まず調質鋼であるＮｏ．４３の耐久比０．４７・切削性１．０に対し、本発明例であるＮｏ．１〜２１はいずれも耐久比は０．５７以上でありまた切削性もＮｏ．４３の２．５倍から４倍近く良好である。
　【００３９】
　比較例のＮｏ．２２はＣ量が低いため引張強度が低くかつ耐久性も低いので疲労特性は不良である。比較例のＮｏ．２３はＣ量が高すぎるためベイナイトが発生し本発明のパーライト組織率の条件が満足できず、引張強度は高くなるが本発明例に比べ耐久比が低く切削性も不良である。
　【００４０】
　比較例のＮｏ．２４はＳｉ量が低いため脱酸程度が低く耐久比は本発明例に比べ低い。比較例のＮｏ２５はＳｉ量が高いためベイナイトが発生し本発明のパーライト組織率の条件が満足できず、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４１】
　比較例のＮｏ．２６はＭｎ量が低いため複合析出物の析出が少なく、耐久比が本発明例に比べ低い。比較例のＮｏ．２７はＭｎ量が高いためベイナイトが発生し本発明のパーライト組織率の条件が満足できず、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４２】
　比較例のＮｏ．２８はＳ量が低いため複合介在物の析出が少なく、耐久比が本発明例に比べ低く、またＭｎＳの切削性向上効果を得られないので切削性も不良である。比較例のＮｏ．２９はＳ量が高いためＭｎＳの析出が過多となり、耐久比か本発明例に比べ低い。
　【００４３】
　比較例のＮｏ．３０はＡｌ量が低いため脱酸程度および結晶粒微細化効果が小さく、耐久比が本発明例に比べ低い。比較例のＮｏ．３１はＡｌ量が高いため硬質介在物が形成され、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４４】
　比較例のＮｏ．３２はＴｉ量が低いため複合析出物の析出が少なく、耐久比が本発明例に比べ低い。比較例のＮｏ．３３はＴｉ量が高いため硬質介在物が形成され、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４５】
　比較例のＮｏ．３４はＮ量が低いため複合析出物の析出が少なく、耐久比が本発明例に比べ低い。比較例のＮｏ．３５はＮ量が高いためマトリックスが硬化し、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４６】
　比較例のＮｏ．３６はＶ量が低いため複合析出物の析出が少なくかつマトリックスフェライトを析出強化する効果が小さいので、耐久比が本発明例に比べ低い。比較例のＮｏ．３７はＶ量が高いため、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４７】
　比較例のＮｏ．３８はＣｒ量が高いためベイナイトが発生し本発明のパーライト組織率の条件が満足できず、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４８】
　比較例のＮｏ．３９はＭｏ量が高いためベイナイトが発生し本発明のパーライト組織率の条件が満足できず、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００４９】
　比較例のＮｏ．４０はＮｂ量が高いため、耐久比は本発明例に比べ低く切削性も不良である。
　【００５０】
　比較例のＮｏ．４１はＰｂ量が高いため、切削性は良好なるも耐久比が不良である。
　【００５１】
　比較例のＮｏ．４２はＣａ量が高いため、切削性は良好なるも耐久比が不良である。
　【００５２】
　【表３】
　【００５３】
　【表４】
　【００５４】
　（２）熱鍛後の冷却方法によるパーライト組織率変化の影響表１のＮｏ．１９に示す、本発明の化学成分の条件を満足する鋼を、１５０ｋｇの鋼塊から鍛造用材料を切り出し、一旦９５０℃加熱放冷で焼準した後、１１００〜１２５０℃に加熱して１０５０〜１２００℃の温度で熱間鍛造を行い、その後表３に示す方法で冷却した。なお、表１のＮｏ．４３に示した機械構造用鋼の代表的鋼種であるＪＩＳ−Ｓ４５Ｃ規格鋼を調質した材料も比較として用いた。この材料の中央部より実施例（１）と同様の方法で引張強度、疲労強度、切削性およびパーライト組織率を求めた。表４に各供試材のパーライト組織率および性能評価結果を示す。
　【００５５】
　Ｎｏ．４６，４７および４８は、本発明のパーライト組織率の条件である組織率ｆが含有炭素量Ｃ（％）に対して１．０５Ｃ−０．１以上１．０５Ｃ＋０．３以下を満足する、本発明の例であり、いずれも耐久比は０．５６以上を確保しまた切削性も現行調質鋼であるＮｏ．５２の２．４倍からほぼ４倍と良好である。Ｎｏ．４４および４５は冷却速度を小さくする、またはフェライトの析出温度で保定処理をしたもので、その組織は大部分がフェライトまたはフェライト＋球状セメンタイトであってパーライト組織率が小さい。そのため引張強度自体が低いが、フェライト＋パーライト２相組織化による効果が消失し、耐久比は０．４５以下と低く、切削性も本発明例に比較して不良である。
　【００５６】
　一方、Ｎｏ．４９はパーライトの析出温度へ保定することによってパーライト組織率を本発明の条件を越えて高めたものであり、やはりフェライト＋パーライトの２相組織化による効果が消失し、耐久比も低く切削性も不良である。
　【００５７】
　さらにＮｏ．５０および５１は冷却速度を高めることによりベイナイトまたはマルチンサイト等を主とする低温変態組織としたものであり、引張強度は高くなるものの耐久比は極めて低く、また切削性も不良で工具寿命は極めて小さい。
　【００５８】
　【表５】
　【００５９】
　【表６】
　【００６０】
　【発明の効果】
　以上述べた如く、本発明鋼はパーライト組織率を調整することにより切削性を確保し、さらにＭｎＳ，Ｔｉ窒化物およびＶ窒化物から形成される複合析出物を使ったフェライト＋パーライト２相での金属組織の微細化とＶ炭化物（または炭窒化物）によるフェライトおよびパーライト中のフェライトマトリックスの強化を同時に行うことにより切削性を損なわずに耐久比すなわち疲労特性を向上させることが可能となり、従来の非調質鋼において切望されていた疲労特性と切削性の向上を同時に満足する、産業上極めて効果の大きいものである。