(57)【要約】【課題】高周波焼入部の高い焼入れ硬さを維持しながら、前記高周波焼入部の低温耐衝撃特性をも改善する。【解決手段】高周波焼入部の高い焼入れ硬さと低温耐衝撃特性とを両立できた鋼は、Ｃ：０．３０〜０．５％、Ｓｉ：０．０１％以上、０．４０％未満、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｓ：０．０６％以下（０％を含まない）、Ｐ：０．０１０％以下（０％を含まない）を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．３０〜０．５％、
Ｓｉ：０．０１％以上、０．４０％未満、
Ｍｎ：０．０５〜１．５％、
Ｓ  ：０．０６％以下（０％を含まない）、
Ｐ  ：０．０１０％以下（０％を含まない）を含有し、
残部はＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする高周波焼入部の低温耐衝撃特性に優れた高周波焼入用鋼。
【請求項２】
Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０２％以下（０％を含まない）である請求項１に記載の高周波焼入用鋼。
【請求項３】
さらに、
Ｐｂ  ：０．３％以下（０％を含まない）、
Ｂｉ  ：０．２％以下（０％を含まない）、
Ｔｅ  ：０．１％以下（０％を含まない）、
Ｍｇ  ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ｃａ  ：０．０１％以下（０％を含まない）、
ＲＥＭ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ｚｒ  ：０．３％以下（０％を含まない）から選択された少なくとも１種を含有する請求項１又は２に記載の高周波焼入用鋼。
【請求項４】
長径３０μｍ以上の硫化物系介在物が、２ｍｍ×２ｍｍの視野当たり、平均２２個以下である請求項１〜３のいずれかに記載の高周波焼入用鋼。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の成分組成となる棒鋼であり、該棒鋼の表面から直径（Ｄ）方向に深さＤ／８となる部分に存在する長径３０μｍ以上の硫化物系介在物が、２ｍｍ×２ｍｍの視野当たり、２２個以下であることを特徴とする棒鋼。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の高周波焼入用鋼又は棒鋼から得られる高周波焼入部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングラック、歯車などの高周波焼入部品（特に歯部が高周波焼入された部品）を製造するのに有用な高周波焼入部の低温耐衝撃特性に優れた高周波焼入用鋼及び棒鋼、並びにこれら高周波焼入用鋼、棒鋼などから製造される高周波焼入部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングラック、歯車などの歯部を有する部品は耐摩耗性などを高めるため歯部が高周波焼入されており、例えばステアリングラックの歯部は、約６００ＨＶ程度にまで硬さが高められている。ところで一般的に鋼は硬さが増大する程、耐衝撃特性は低下するが、近年、高い歯部硬さを有するにも拘わらず、優れた耐衝撃特性をも両立できるような部品が求められている。耐衝撃特性を高めることができれば、自動車が縁石に乗り上げたような場合でも、歯部の割れを防止することができる。
【０００３】
特にステアリングラックは車の走行方向を決める部品であり、歯部が割れると走行方向の制御が難しくなるため、高い歯部硬さと優れた歯部耐衝撃特性の両立が強く求められている。しかも耐衝撃特性は低温になる程低下しやすいため、例えば北米などの−４０℃程度となるような極寒地でも優れた歯部耐衝撃特性を達成できるような部品が求められるようになってきている。さらに近年の自動車は、パワーステアリングユニットが油圧制御から電動制御にシフトしてきている。油圧制御の場合には高い油温によってステアリングラックが暖められていたが、電動制御ではかかる暖化が期待できないため、低温時の耐衝撃特性向上に対する要求がさらに高まっている。
【０００４】
特許文献１には、直接切削用高靭性非調質鋼が開示されている。しかしこの文献でいう高靭性とは、圧延後、焼入れ焼戻しを行わなくても調質材に匹敵する靭性を保てるという程度の意味であり、高周波焼入したときの耐衝撃特性、低温耐衝撃特性などについての教示はない。またこの非調質鋼は、Ｃｒ，Ｖ、Ｎｂなどの合金元素を少なからず添加している一方、Ｐについての配慮はない。
【０００５】
特許文献２には、低温靭性に優れた非調質棒鋼が開示されている。しかし、この文献も、フェライト・パーライト型の鋼の調質を省略したときに低温靭性が調質鋼に比べて劣ってしまうという問題点を解決しようとするものであり、その低温靭性は格別のものではない。またこの非調質鋼も、Ｃｒ、Ｖなどを少なからず添加している一方、Ｐについての配慮はない。
【０００６】
特許文献３には高強度高靭性非調質鋼材が開示されており、自動車部品や機械構造部品に用いることが記載されている。しかし、この文献にいう高靭性も、従来の調質鋼を非調質鋼としたときの靭性低下を改善できるという意味であり、高周波焼入したときの耐衝撃特性、低温耐衝撃特性などについての教示はない。またこの非調質鋼は、多量のＣｕ、Ｎｉ、Ｖなどが添加されている。なおこの特許文献３には、比較例としてＣ：約０．３〜０．４％、Ｓｉ：０．２２％、Ｍｎ：約０．８％、Ｓ：約０．０２％、Ａｌ：約０．０２５％からなる鋼において、Ｐを０．００８％又は０．０１６％としたものが開示されている（鋼Ｘ、Ｙ）。しかしこれら鋼Ｘ及びＹは、比較例であって自動車部品や機械構造部品に使用することを否定された鋼である。しかもＰが０．００８％と少ないときの靭性（鋼Ｙ；ｕＥ２０＝９０〜１１５Ｊ／ｃｍ２）よりもＰが０．０１６％と多いときの靭性（鋼Ｘ；ｕＥ２０＝１０７〜１４６Ｊ／ｃｍ２）の方がよくなることを教示している。
【０００７】
特許文献４には、Ｓｉ：０．４０〜１．５０％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５０％を含有し、熱間圧延、焼入れ、及び焼戻しを所定の条件で行うことによって製造される低温靭性に優れた高硬度耐摩耗鋼が開示されている。この文献には、ＨＢ５００以上の高硬度材で靭性を得るには細粒化が必要であること、しかし焼入れまま材では高靭性が得られないため、低温焼戻しが必要であること、そして焼戻し処理においてはＳｉとＮｂを組み合わせて添加することによって焼戻し脆化と焼戻し軟化を抑制する必要があることを教示している。またこの文献には、Ｐ、Ｓはいずれも低温靭性を低下させる有害な不純物であるとして、Ｐ≦０．０１０％、Ｓ≦０．００５％とすることを教示している。しかしこの特許文献４にいう低温靭性とは、焼入れ・焼戻し鋼における低温靭性に過ぎない。高周波焼入を行った場合、高周波焼入組織の粒度は極めて微細（例えば、粒度番号が少なくとも１０以上）になってしまうため、靭性が通常の焼入れ・焼戻し鋼よりもよくなる。結晶粒径が微細となって靭性が元々高くなっている高周波焼入用鋼において、さらに低温時の耐衝撃特性を向上させるためにどのようにすればよいかに関しては、前記特許文献４は何ら教示するところがない。しかも特許文献４の実施例の欄では、Ｐ及びＳの量は常に少ないままであり、その臨界性について教示するところはない。さらに特許文献４の鋼は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏなどが添加されている。
【０００８】
特許文献５には、靭性が高い構造用・構築用強力鋼が開示されている。しかしこの文献にいう靭性も、通常の焼入れ、焼戻し材としての靭性であり、靭性挙動が異なってくる高周波焼入部の靭性（特に低温靭性）については何ら教示がない。加えて特許文献５の鋼はＴａが添加されている。なおこの文献には、比較材としてＣ：０．３２％、Ｓｉ：０．３０％、Ｍｎ：０．６７％、Ｐ：０．００７％、Ｓ：０．０１８％となる鋼が開示されているが、比較例であることから明らかなようにその使用が否定された鋼である。
【０００９】
以上のように、特許文献１〜５の鋼は高周波焼入用鋼ではなく、従って高周波焼入部の低温耐衝撃特性がどのようになるかについても教示していない。
【００１０】
一方、特許文献６には高周波焼入用鋼が開示されている。またこの特許文献６には、Ｐ及びＳが靭性を低下させること、従ってＰを０．０１０％以下、Ｓを０．０３０％以下にすることが開示されている。しかし特許文献６は疲れ限度を改善する発明であり、前記Ｐ及びＳが靭性に与える影響及びその量も、疲れ限度を改善する観点から記載されているに過ぎない。従って特許文献６にも、高周波焼入部の低温耐衝撃特性を改善するための教示はない。また特許文献６では、高周波焼入によって高い表面強度を得る目的で、Ｓｉを０．４０％以上となるようにしており、具体的には約１％程度も添加している。
【００１１】
【特許文献１】
特許第３０３６０６１号公報（請求項１，第２頁左欄第８〜１１行）
【特許文献２】
特開平６−１７１２６号公報（請求項１〜２、段落０００６、０００９、００４１）
【特許文献３】
特開２００２−１６０２８５号公報（請求項１、段落０００２〜０００７、表１−１、表１−２、表２−２）
【特許文献４】
特開平８−４１５３５号公報（請求項１、段落０００９、段落００１３、実施例）
【特許文献５】
特公昭３９−２８８７３号公報（請求項１、第２頁右欄第３行、第１表）
【特許文献６】
特開昭６０−１６９５４４号公報（請求項１、第３頁左上第６行〜右上第３行、第２頁右上欄第２０行〜左下欄第４行、第５頁左下欄第１２行〜右上欄第４行）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高周波焼入部の高い焼入れ硬さを維持しながら、前記高周波焼入部の低温耐衝撃特性をも改善できる高周波焼入用鋼及び棒鋼、並びにこれら高周波焼入用鋼、棒鋼などから製造される高周波焼入部品を提供する点にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、高周波焼入部硬さを確保するために所定量のＣ、Ｓｉ、及びＭｎが添加された特定の成分系の鋼では、驚くべきことにＳ及びＰが低温耐衝撃特性に極めて大きな影響を及ぼすこと、すなわちＳ及びＰを低減するだけで、ある値を境に低温耐衝撃特性が急激に向上することを見出し、本発明を完成した。なお本発明者らが知る限り、上記特定成分の鋼が高周波焼入部品（特に低温靭性が要求される高周波焼入部品、例えば極寒地で使用するステアリングラック、歯車など）の用途に使用されている例はない。
【００１４】
すなわち、本発明に係る高周波焼入部の低温耐衝撃特性に優れた高周波焼入用鋼は、Ｃ：０．３０〜０．５％（質量％の意、以下同じ）、Ｓｉ：０．０１％以上、０．４０％未満、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｓ：０．０６％以下（０％を含まない）、Ｐ：０．０１０％以下（０％を含まない）を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物（例えば０．０５％以下のＡｌ、０．０２％以下のＮ）からなることを要旨とするものである。この高周波焼入用鋼は、さらに、Ｐｂ：０．３％以下（０％を含まない）、Ｂｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｔｅ：０．１％以下（０％を含まない）、Ｍｇ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ｃａ：０．０１％以下（０％を含まない）、ＲＥＭ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ｚｒ：０．３％以下（０％を含まない）などを適宜含有していてもよい。好ましい高周波焼入用鋼は、長径３０μｍ以上の硫化物系介在物が、２ｍｍ×２ｍｍの視野当たり、平均２２個以下となっているものであり、例えば棒鋼であれば、表面から直径（Ｄ）方向に深さＤ／８となる部分の硫化物系介在物が前記のようになっている。
【００１５】
本発明には前記高周波焼入用鋼（棒鋼など）から得られる高周波焼入部品も含まれる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波焼入用鋼は、所定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳを含有しており、残部はＦｅ及び不可避的不純物である。以下、各成分の量及びその限定理由について説明する。
【００１７】
Ｃ：０．３０〜０．５％
Ｃは高周波焼入部の硬さを確保するのに必要な元素である。Ｃ量は０．３０％以上、好ましくは０．３３％以上、さらに好ましくは０．３５％以上、特に０．３８％以上である。一方Ｃが過剰になると、脆くなって疲労強度が低下する。従ってＣは、０．５％以下、好ましくは０．４８％以下、さらに好ましくは０．４５％以下程度とする。
【００１８】
Ｓｉ：０．０１％以上、０．４０％未満
Ｓｉは焼入性を改善し、高周波焼入部の硬さを確保するのに必要な元素である。Ｓｉ量は０．０１％以上、好ましくは０．１％以上、さらに好ましくは０．１５％以上、特に０．１８％以上である。一方Ｓｉが過剰になると、被削性を低下させるだけでなく、低温耐衝撃特性をも低下させる。従ってＳｉ量は０．４０％未満、好ましくは０．３５％以下、さらに好ましくは０．３０％以下とする。
【００１９】
Ｍｎ：０．０５〜１．５％
Ｍｎも焼入性を改善するのに必要な元素である。Ｍｎ量は０．０５％以上、好ましくは０．３％以上、さらに好ましくは０．５％以上、特に０．７％以上である。一方Ｍｎを過剰に添加すると焼き割れが生じる場合がある。従ってＭｎ量は１．５％以下、好ましくは１．３％以下、さらに好ましくは１．０％以下である。
【００２０】
Ｓ：０．０６％以下（０％を含まない）
本発明にとってＳは極めて重要な元素である。従来、Ｓは靭性を低下させる元素としては知られていたが、低温耐衝撃特性との関係については知られておらず、ましてや低温耐衝撃特性が所定のＳ量を境にして急激に向上することについては全くの驚きであった。Ｓ量はこの臨界性を考慮して、０．０６％以下、好ましくは０．０５８％以下、さらに好ましくは０．０５５％以下とする。一方、Ｓを０％とすることは技術的な困難性を伴う。またＳはＭｎと共に硫化物系介在物を形成し、被削性を改善するため、かかる観点からは多い方が望ましい。従ってＳ量は、０％超、好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０３％以上、特に０．０４％％以上（例えば０．０４５％以上）とする。
【００２１】
Ｐ：０．０１０％以下（０％を含まない）
Ｐも前記Ｓと同様、本発明にとって極めて重要な元素である。低温耐衝撃特性が所定のＰ量を境にして急激に向上することについては全くの驚きであった。Ｐ量はこの臨界性を考慮して、０．０１０％以下、好ましくは０．００９％以下、さらに好ましくは０．００８％以下とする。一方、Ｐを低減し過ぎても効果が飽和し、かつ脱Ｐコストが高くなるだけである。従ってＰ量は、０％超、好ましくは０．００３％以上、さらに好ましくは０．００５％以上、特に０．００７％以上とする。
【００２２】
不可避不純物
不可避不純物としては、原料（鉄鉱石など）に由来するもの、製銑・製鋼方法に由来するもの、リサイクル鋼に由来するものなどがあり、Ａｌ、Ｎ、Ｏなどが代表的である。特にＡｌ及びＮは重要であるため、好ましくは以下の範囲に設定する。
【００２３】
Ａｌ：０．０５％以下（０％を含まない）
Ａｌは脱酸のために添加される場合があり、かかる場合は必ず鋼中に残存する。しかしＡｌが多くなると酸化物系介在物が増大して疲労特性が低下する。また理由は明らかでないが、Ａｌが多くなると低温靭性が低下する傾向がある。従ってＡｌ量は、好ましくは０．０５％以下、さらに好ましくは０．０３％以下、特に０．０２５％以下とする。
【００２４】
Ｎ：０．０２％以下（０％を含まず）
Ｎが多くなると熱間加工性が低下して鋼材の表面疵を多くしてしまう。また理由は明らかでないが、Ｎが多くなると低温靭性が低下する傾向がある。従ってＮ量は、好ましくは０．０２％以下、さらに好ましくは０．０１％以下、特に０．００８％以下とする。なおＮを０％とすることは技術的に困難である。また切削時の切屑処理性を改善する点からはＮ量を多くするのが望ましい。従ってＮ量は、例えば０．００１％以上、好ましくは０．００３％以上、さらに好ましくは０．００４％以上とする。
【００２５】
上記のような鋼は、成分の種類が少ないにも拘わらず、高周波焼入部の硬さと低温耐衝撃特性とを両立でき、製造コストの点からは最も好ましい鋼である。また必要に応じて、さらに他の元素、例えば、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｚｒなどを単独で又は２種以上組み合わせて添加してもよい。これら元素は、鋼の被削性向上に寄与する。好ましい添加量は以下の通りである。
【００２６】
Ｐｂ：０．３％以下（０％を含まない）
Ｂｉ：０．２％以下（０％を含まない）
Ｐｂ、Ｂｉ（及び後述するＴｅ）は、過度に添加すると圧延時に疵が発生しやすくなるため、この点に留意しながら添加するのが望ましい。Ｐｂは、例えば０．３％以下、好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１％以下とする。またＢｉは、例えば０．２％以下、好ましくは０．１５％以下、さらに好ましくは０．１％以下とする。一方、被削性向上の点からは多い程望ましい。従ってＰｂは、例えば０．０１％以上、好ましくは０．０３％以上、さらに好ましくは０．０５％以上とする。Ｂｉは、例えば０．０１％以上、好ましくは０．０３％以上、さらに好ましくは０．０５％以上とする。
【００２７】
これらＰｂ、Ｂｉ（及び後述するＴｅ）は、単独で又は組み合わせて添加できる。
【００２８】
Ｍｇ  ：０．０１％以下（０％を含まない）
Ｃａ  ：０．０１％以下（０％を含まない）
ＲＥＭ：０．０１％以下（０％を含まない）
Ｚｒ  ：０．３％以下（０％を含まない）
Ｔｅ  ：０．１％以下（０％を含まない）
Ｍｇ、Ｃａ、及びＲＥＭは、多量に添加しても鋼中にとどまらせるのが困難であり、Ｚｒは多量に添加しても効果が飽和するため、いずれもコスト高となる。従ってＭｇは、例えば０．０１％以下、好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００３％以下とする。Ｃａは、例えば０．０１％以下、好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００３％以下とする。ＲＥＭは、例えば０．０１％以下、好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００３％以下とする。Ｚｒは、例えば０．３％以下、好ましくは０．２％以下、さらに好ましくは０．１％以下とする。
【００２９】
Ｔｅは、上記Ｐｂ及びＢｉと同様、過度に添加すると圧延時に疵が発生しやすくなる。従ってＴｅは、例えば０．１％以下、好ましくは０．０５％以下、さらに好ましくは０．０２％以下とする。
【００３０】
一方、Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｚｒ、及びＴｅは被削性を向上させる点からは多いほど好ましい。特にＣａ、Ｚｒ、ＴｅはＭｎＳを球状化させるため、硫化物系介在物の長さを短くできる（このことによる利点の詳細は後述する）。従ってＭｇは、例えば０．０００１％以上、好ましくは０．０００５％以上、さらに好ましくは０．００１０％以上とする。Ｃａは、例えば０．０００１％以上、好ましくは０．０００５％以上、さらに好ましくは０．０００８％以上とする。ＲＥＭは、例えば０．０００１％以上、好ましくは０．０００３％以上、さらに好ましくは０．０００５％以上とする。Ｚｒは、例えば０．０１％以上、好ましくは０．０３％以上、さらに好ましくは０．０５％以上とする。Ｔｅは、例えば０．００１％以上、好ましくは０．００２％以上、さらに好ましくは０．００３％以上とする。
【００３１】
上記Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭ、Ｚｒ、及びＴｅ（例えばＣａ、Ｚｒ及びＴｅ）は、単独で添加してもよく、２種以上組み合わせて添加してもよい。
【００３２】
また本発明の鋼は、硫化物系介在物（ＭｎＳなど）の長さが制御されているのが望ましい。長く展伸した硫化物系介在物は脆性破壊の原因となるため、Ｐ及びＳ削減による低温耐衝撃特性向上効果を最大限に利用する場合には、硫化物系介在物を短くする。具体的には長径３０μｍ以上の硫化物系介在物を、２ｍｍ×２ｍｍの視野当たり、例えば平均２２個以下、好ましくは平均２０個以下、さらに好ましくは平均１５個以下、特に平均１０個以下とする。
【００３３】
なお前記個数は、鋼中の硫化物系介在物を均等に複数箇所測定したときの平均値を意味しており、測定箇所が多いほど正確な値となる。
【００３４】
また本発明の鋼は、後述するように好ましくは棒鋼（特にステアリングラック用棒鋼）である。ステアリングラックに切削加工する場合には、棒鋼の表面から直径（Ｄ）方向に深さＤ／８となる部分（以下、Ｄ／８部と称する）が歯の略中央部に当たる。従って、棒鋼ではこのＤ／８部の硫化物系介在物が上記範囲に制御されていればよい。
【００３５】
硫化物系介在物の長さは、鋳造時の冷却速度を調整することによって制御できる。硫化物系介在物の長さを上記範囲に制御する場合、冷却速度は、例えば０．３〜９℃／分程度、好ましくは０．６〜６℃／分程度、さらに好ましくは１．０〜４℃／秒程度の範囲から選択するのが推奨される。
【００３６】
本発明の鋼は、高周波焼入部の硬さが確保でき、しかもこの高周波焼入部の低温耐衝撃特性をも改善できるため、ステアリングラック、歯車（特にステアリングラック）などの高周波焼入部品（特に歯部が高周波焼入された部品）を製造するのに好適である。
【００３７】
本発明の鋼の形態は特に限定されないが、その使用用途を考慮すると棒鋼であるのが望ましい。
【００３８】
【実施例】
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。
【００３９】
実験例１
表１〜２に示す組成の鋼を鋳造し、熱間圧延して冷却した後、焼入れ（加熱温度：８６０℃、冷却条件：水冷）・焼戻し（加熱温度６００℃、保持時間：１時間）することにより、直径３０ｍｍの棒鋼を得た。なお実験系Ｃ（Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１２）については鋳造時の冷却速度を０．０１〜１２．０℃／秒の間で調整することで、ＭｎＳの大きさ及び個数を調整しており、他の鋼では前記冷却速度を２．５℃／秒とした。
【００４０】
前記棒鋼を切削して凸部（歯部）を形成することにより、図１〜３に示す試験片形状に加工した。図１は試験片の概略上面図であり、図２は概略正面図であり、図３は概略側面図である。すなわちこの試験片は、上面中央に１つの歯部が形成されており、残りは面一に切削されている。前記歯部は上面が４ｍｍ幅、基底部が６ｍｍ幅、高さが５ｍｍであり、歯の立ち上がり部分のＲは０．５ｍｍである。次いで歯部を高周波焼入れ［使用コイル：面焼入れ用（直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）、電圧：４．０ｋＶ、電流：４．５Ａ、設備の最大電力：２００ｋＷ、周波数：４０ｋＨｚ、加熱方式：移動焼入れ、移動速度：３．５ｍｍ／秒、冷却：ソリュブル油と水の混合媒体による］した後、焼戻し（加熱温度：１８０℃、保持時間３０分）して試験片とした。
【００４１】
上記棒鋼中の硫化物系介在物の個数、及び上記試験の低温靭性を下記のようにして評価した。また試験片の歯部の硬度も測定した。
【００４２】
［硫化物系介在物の個数］
上記棒鋼の表面から直径（Ｄ）方向に深さＤ／８となる部分（以下、Ｄ／８部と称する）を圧延方向と平行に切断し、該断面を画像解析装置（株式会社ニレコ製  ＬＵＺＥＸ  Ｆ）を用い、２ｍｍ×２ｍｍの視野を１００倍で観察して該視野中の硫化物系介在物の長径を測定した。なお、測定は観察した画像を二値化処理して行った。なお画像データはＲＧＢで取り込み、Ｒ：１２５／１８０，Ｇ：１１０／１８０，Ｂ：１２０／１８０に調製し、グレーレベルは明るさによってＭｎＳ系介在物がマトリックスに対して十分区別できるように、その都度調整した。長径が３０μｍ以上となる硫化物系介在物の個数を計数した。
【００４３】
［低温靭性］
試験片を温度−４０℃まで冷却した後、その凸部を上に向けながら試験台の上に載置した。上方から円柱状の鋼製錘（直径３００ｍｍ、重さ１００ｋｇ）を凸部に向けて落下させた。錘を種々の高さから落下させ、凸部（歯部）に割れが生じるときの速度（衝突時の錘の速度）を調べた。なお割れ発生の有無は目視にて確認した。
【００４４】
結果を表１〜２に示す。また下記表１〜２中、実験系Ａ（Ｓ量を変化させた実験系；Ｎｏ．１〜３）、実験系Ｂ（Ｐ量を変化させた実験系；Ｎｏ．４〜７及びＮｏ．１）、実験系Ｃ（硫化物系介在物の個数を変化させた実験系；Ｎｏ．８〜１２及びＮｏ．１）の結果を図４〜６に示す。
【００４５】
【表１】
2004300458.tif 000002
【００４６】
【表２】
2004300458.tif 000003
【００４７】
表１〜２及び図４〜５から明らかなように、Ｓ及びＰを所定量以下に制限すると、歯部の低温靭性が急激に改善される。なお割れ発生速度を所定値以上（例えば５ｋｍ／秒以上）とすることをも目的とする場合には、表１〜２及び図６から明らかなように、硫化物系介在物を少なくする必要がある。
【００４８】
なお実験Ｎｏ．１３より明らかなように、Ｃ量が不足すると歯部硬さも不足する。また実験Ｎｏ．２８より明らかなように、Ｓｉが過剰になると割れ発生速度が所定値未満（例えば５ｋｍ／秒未満）となる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波焼入部硬さを確保するために所定量のＣ、Ｓｉ、及びＭｎが添加された特定の成分系の鋼において、Ｓ及びＰを所定量以下に低減しているため、低温耐衝撃特性を著しく向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例の試験片の概略上面図である。
【図２】図２は実施例の試験片の概略正面図である。
【図３】図３は実施例の試験片の概略側面図である。
【図４】図４はＳ量と割れ発生速度との関係を示すグラフである。
【図５】図５はＰ量と割れ発生速度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は硫化物系介在物の個数と割れ発生速度との関係を示すグラフである。
【図１】
2004300458.tif 000004
【図２】
2004300458.tif 000005
【図３】
2004300458.tif 000006
【図４】
2004300458.tif 000007
【図５】
2004300458.tif 000008
【図６】
2004300458.tif 000009