(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼鋼であって，
Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］
＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５であり，
Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０であり，
Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０である
ことを特徴とする，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼。
【請求項２】
第２の選択化学成分として，質量％で，０．０１≦Ｐｂ≦０．３５および０．０００５≦Ｃａ≦０．００５０から選択される少なくとも一種を含有する，請求項１記載の冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼。
【請求項３】
必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼鋼鋼材であって，
Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］
＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５であり，
Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０であり，
Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０であり，
圧延後の硬さＨＲがＨＲ≦１００ＨＲＢである
ことを特徴とする，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材。
【請求項４】
第２の選択化学成分として，質量％で，０．０１≦Ｐｂ≦０．３５および０．０００５≦Ｃａ≦０．００５０から選択される少なくとも一種を含有する，請求項３記載の冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材。
【請求項５】
浸炭焼入れ後の芯部硬さＨＲがＨＲ≧２５ＨＲＣであり，また浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率ＡがＡ≦５％である機械構造部品を得るための肌焼鋼鋼材であって，必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなり，
Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］
＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５であり，
Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０であり，
Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０であり，
圧延後の硬さＨＲがＨＲ≦１００ＨＲＢである
ことを特徴とする，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材。
【請求項６】
第２の選択化学成分として，質量％で，０．０１≦Ｐｂ≦０．３５および０．０００５≦Ｃａ≦０．００５０から選択される少なくとも一種を含有する請求項５記載の冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材。
【請求項７】
必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼鋼鋼材であって，
Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］
＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５に，
Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０に，
Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０に，
圧延後の硬さＨＲをＨＲ≦１００ＨＲＢに
それぞれ設定された鋼材を用いて得られたものであり，浸炭焼入れ後の芯部硬さＨＲがＨＲ≧２５ＨＲＣであり，また浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率ＡがＡ≦５％であることを特徴とする，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材よりなる機械構造部品。
【請求項８】
第２の選択化学成分として，質量％で，０．０１≦Ｐｂ≦０．３５および０．０００５≦Ｃａ≦０．００５０から選択される少なくとも一種を含有する，請求項７記載の冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材よりなる機械構造部品。
【請求項９】
浸炭処理後の焼入れ処理における冷却媒体温度Ｔを８０℃≦Ｔ≦２５０℃に設定された，請求項７または８記載の冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材よりなる機械構造部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼，肌焼鋼鋼材および機械構造部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，自動車，産業機械等における各種機械構造部品，特にシャフト，歯車等の表面硬化部品は，肌焼鋼を素材として用い，球状化焼鈍−伸線または伸線−球状化焼鈍−スキンパスによる鋼線の製造，冷間鍛造および機械加工を経て所定の形状に形成され，次いで浸炭，焼入れおよび焼戻しの各処理を順次行うことによって製造されており，これにより，疲労強度，耐摩耗性等の特性を改善された前記部品を得ていた。この場合，球状化焼鈍処理を省略することができれば，部品製造コストの低減を図る上で有利であることから，その球状化焼鈍処理を省略することを可能にすべく，Ｂ（ボロン）を含む肌焼鋼が提案されている（例えば，特開平９−２９６２５１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のＢを含む肌焼鋼は，Ｂの焼入れ性向上効果により部品芯部硬さは確保できるものの，浸炭部の焼入れ性が不十分であることから，浸炭硬化層にトルースタイト等の不完全焼入れ組織が発生し易い。浸炭硬化層におけるトルースタイトの面積率が大きくなると，歯車やシャフト等の疲労強度や耐摩耗性に悪影響をおよぼすことになる。また，トルースタイトを低減すべく，浸炭焼入れ時に，焼入れ能を向上し得る水焼入れを行った場合，焼割れや，部品のひずみ増大による部品精度の悪化に配慮することも必要になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，化学成分を調整することによって，鋼線の製造工程での球状化焼鈍の省略を可能にした，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼および肌焼鋼鋼材を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば，必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼鋼であって，Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５であり，Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０であり，Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０である，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼が提供される。
【０００６】
また本発明によれば，必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼鋼鋼材であって，Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５であり，Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０であり，Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０であり，圧延後の硬さＨＲ（ＨＲ：ロックウエル硬さ，以下同じ）がＨＲ≦１００ＨＲＢである，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材が提供される。
【０００７】
前記のようにＢ添加を採用すると，肌焼鋼および肌焼鋼鋼材においてその焼入れ性を向上させ，またその他の合金元素の添加量を減少させることができ，結果的に鋼および鋼材の硬さを低減することができる。また，Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｓについては，パラメータＸ１をＸ１≦０．７５に管理することによって，圧延後の鋼材の硬さＨＲをＨＲ≦１００ＨＲＢに抑制することが可能である。これにより球状化焼鈍を行わなくても冷間加工に支障のない鋼および鋼材を提供することができる。前記硬さＨＲがＨＲ＞１００ＨＲＢでは冷間における変形抵抗が高く，例えば冷間鍛造時の鍛造荷重が高くなり，金型等の寿命が劣化するだけでなく，工具や鍛造機械の剛性が不足すること等により鍛造後の被鍛材における寸法精度劣化等を招く。したがって，圧延後球状化焼鈍を行わないと冷間加工を支障無く行うことができず，生産性が悪化する。
【０００８】
また，浸炭焼入れ後の芯部硬さを確保するためには，前記と逆に合金元素量を高目に設定する必要がある。そこで，Ｂ添加を前提として，パラメータＸ２をＸ２≧８０とすることによって芯部硬さＨＲをＨＲ≧２５ＨＲＣにすることができる。前記硬さＨＲがＨＲ＜２５ＨＲＣでは機械構造部品において，その強度が不足する。
【０００９】
浸炭硬化層中のトルースタイトは部品表面における疲労強度や耐摩耗性を低下させる原因となるもので，その量を抑制するためには，焼入れ時の冷却速度を上げて上部臨界冷却速度以上とする必要がある。しかしながら，焼入れ設備上の制約や，焼入れ後のひずみの問題から，冷却速度の向上には限界がある。そこで，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏに関するパラメータＸ３をＸ３≧１０に管理するもので，これにより上部臨界冷却速度を下げて，浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率ＡをＡ≦５％に抑えることができる。これは，機械構造部品表面における疲労強度および耐摩耗性の低下を抑制してその部品の延命を図る上に有効である。
【００１０】
各化学成分の添加理由等は次の通りである。
【００１１】
Ｃ：  Ｃは母材の強度を確保するために添加される。ただし，Ｃ含有量がＣ＜０．０５では添加効果が乏しく，一方，Ｃ＞０．３０では母材の靱性が低下する。そこで，Ｃ含有量は０．０５≦Ｃ≦０．３０に設定される。
【００１２】
Ｓｉ：  Ｓｉは不純物であり，Ｓｉ含有量がＳｉ＞０．１５では鋼材の冷間鍛造性が低下するため，Ｓｉ含有量はＳｉ≦０．１５に設定される。
【００１３】
Ｍｎ：  Ｍｎは母材の焼入れ性を向上させる効果を有する。ただし，Ｍｎ含有量がＭｎ＜０．１５では十分な焼入れ性を得ることができず，一方，Ｍｎ＞０．８０では熱間加工性が著しく低下する。そこで，Ｍｎ含有量は０．１５≦Ｍｎ≦０．８０に設定される。
【００１４】
Ｓ：Ｓは母材の被削性を向上させる効果を有する。ただし，Ｓ含有量がＳ＞０．０７０では鍛造性の低下，表面硬化層の靱性劣化等が起こり，一方，Ｓ＜０．００１では添加効果が乏しく，被削性の改善がみられない。そこで，Ｓ含有量は０．００１≦Ｓ≦０．０７０に設定される。
【００１５】
Ｃｒ：浸炭硬化層中のトルースタイト生成量を抑制するためには，Ｃｒ含有量をＣｒ≧１．２５に設定することが必要であり，好ましくは，Ｃｒ≧１．５０である。一方，Ｃｒ＞２．５０では靱性が劣化する。そこで，Ｃｒ含有量は１．２５≦Ｃｒ≦２．５０に設定される。
【００１６】
Ｍｏ：  Ｍｏは母材の焼入れ性および芯部硬さを向上させる効果を有するが，過剰に添加すると冷間加工性が低下するため，Ｍｏ含有量はＭｏ≦０．１５に設定される。
【００１７】
Ｎ：  Ｎは不純物であって，Ｂと反応してＢＮを形成し易い。ＢＮを形成したＢは母材の焼入れ性向上に寄与しないのでＮの含有量は極力低くする必要がある。そこで，Ｎ含有量はＮ≦０．０１００に設定される。
【００１８】
Ｂ：  Ｂは母材の焼入れ性向上のために有効な元素である。ただし，Ｂ含有量がＢ＜０．０００５では焼入れ性の向上が十分でなく，一方，Ｂ＞０．００５０ではその効果が飽和する。そこで，Ｂ含有量は０．０００５≦Ｂ≦０．００５０に設定される。
【００１９】
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ：  Ｂを含む肌焼鋼では，粒界にＢが偏析することにより焼入れ性の向上が図られる反面，加熱時に結晶粒が粗大化し易いという欠点がある。粗粒化抑制のためには微細析出物による粒界のピン留めが有効であり，これにはＴｉ，ＮｂおよびＶから選択され少なくとも一種により炭窒化物を形成するのが有利である。これらの化学成分の添加量が少ないと粒成長抑制効果が乏しく，一方，過剰に添加されると圧延後の鋼材の硬さが上昇して冷間鍛造性が悪化する。そこで，Ｔｉ含有量は０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，Ｎｂ含有量は０．００５≦Ｎｂ≦０．１００，Ｖ含有量は０．００５≦Ｖ≦０．１００にそれぞれ設定される。
【００２０】
前記肌焼鋼および肌焼鋼鋼材に，ＰｂおよびＣａから選択される少なくとも一種を含有させることは，それらの被削性を良好にして，部品の生産性の向上を図り，その生産コストを低減する上で有効である。ただし，ＰｂおよびＣａ含有量がそれぞれＰｂ＞０．３５であるか，Ｃａ＞０．００５０であると，被削性向上効果が飽和し，添加コストが上昇する。一方，Ｐｂ＜０．０１であるか，Ｃａ＜０．０００５では添加効果が乏しく，被削性の改善がみられない。そこで，それらの含有量は０．０１≦Ｐｂ≦０．３５および０．０００５≦Ｃａ≦０．００５０にそれぞれ設定される。
【００２１】
本発明は，化学成分を調整することによって，浸炭焼入れ後の芯部硬さを確保し，且つ，化学成分と浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率との関係を明らかにすることによって疲労強度や耐摩耗性の低下を抑制された，ひずみの少ない，肌焼鋼鋼材よりなる機械構造部品を提供することを目的とする。
【００２２】
前記目的を達成するため本発明によれば，必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなる肌焼鋼鋼材であって，Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５に，Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０に，Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０に，圧延後の硬さＨＲをＨＲ≦１００ＨＲＢにそれぞれ設定された鋼材を用いて得られたものであり，浸炭焼入れ後の芯部硬さＨＲがＨＲ≧２５ＨＲＣであり，また浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率ＡがＡ≦５％である，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼よりなる機械構造部品が提供される。
【００２３】
前記のように構成することによって，球状化焼鈍が省略可能な優れた冷間加工性と，良好な焼入れ性を有する肌焼鋼鋼材を素材として，表面の疲労強度や耐摩耗性を低下させることなく低ひずみで製造コストの低減を実現させた機械構造部品を提供することができる。このような機械構造部品が得られる理由は前記の通りである。
【００２４】
浸炭処理後の焼入れ処理時における冷却媒体温度Ｔは８０℃≦Ｔ≦２５０℃に設定される。一般に冷却媒体温度の低い方が焼入れ能が高いが，低すぎると焼割れやひずみ等の問題が生じるため冷却媒体温度はＴ≧８０℃に設定される。一方，冷却媒体温度ＴがＴ＞２５０℃では不完全焼入れを抑制するのに充分な冷却速度が得られないので，上限温度ＴはＴ＝２５０℃に設定される。
【００２５】
本発明によれば，浸炭焼入れ後の芯部硬さＨＲがＨＲ≧２５ＨＲＣであり，また浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率ＡがＡ≦５％である機械構造部品を得るための肌焼鋼鋼材であって，必須化学成分として，質量％で，０．０５≦Ｃ≦０．３０，Ｓｉ≦０．１５，０．１５≦Ｍｎ≦０．８０，０．００１≦Ｓ≦０．０７０，１．２５≦Ｃｒ≦２．５０，Ｍｏ≦０．１５，Ｎ≦０．０１００および０．０００５≦Ｂ≦０．００５０を含有し，また選択化学成分として，０．００５≦Ｔｉ≦０．１５０，０．００５≦Ｎｂ≦０．１００および０．００５≦Ｖ≦０．１００から選択される少なくとも一種を含有し，残部がＦｅおよび不可避不純物からなり，Ｘ１を，Ｘ１＝［Ｃ］＋（１／１０）［Ｓｉ］＋（１／５）［Ｍｎ］＋（５／２２）［Ｃｒ］＋（１／３）［Ｍｏ］−（５／７）［Ｓ］（但し，［Ｃ］はＣ含有量の数値を意味し，これは他の化学成分について同じである）としたとき，Ｘ１≦０．７５であり，Ｘ２を，Ｘ２＝１５．２５（√［Ｃ］）（１＋０．６４［Ｓｉ］）（１＋４．１［Ｍｎ］）（１＋２．３３［Ｃｒ］）（１＋３．１４［Ｍｏ］）としたとき，Ｘ２≧８０であり，Ｘ３を，Ｘ３＝［Ｓｉ］＋０．５［Ｍｎ］＋８［Ｃｒ］＋０．５［Ｍｏ］としたとき，Ｘ３≧１０であり，圧延後の硬さＨＲがＨＲ≦１００ＨＲＢである，冷間加工性および焼入れ性に優れた肌焼鋼鋼材も提供される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
表１，表２は，各種肌焼鋼鋼材（１）〜（２０），（２１）〜（３８）に関する化学成分を示し，また表３，表４は，各種肌焼鋼鋼材（１）〜（２０），（２１）〜（３８）に関するパラメータＸ１〜Ｘ３を示す。
【００２７】
【表１】
0003901504.tif 000002
【００２８】
【表２】
0003901504.tif 000003
【００２９】
【表３】
0003901504.tif 000004
【００３０】
【表４】
0003901504.tif 000005
【００３１】
鋼材（１）〜（２０），（２１）〜（３８）に熱間圧延を施して線材を製造した。これらの線材に断面減少率２０％以下の伸線加工を施して鋼線を製造し，その後，これらの鋼線に冷間鍛造を施して直径３０mmのシャフト素材を製造した。これらのシャフト素材に，９３０℃，１４０分間，カーボンポテンシャル０．８％の条件でのガス浸炭処理，焼入れ開始温度８３０℃までの降温，１２０℃の油中への焼入れ（冷却媒体温度Ｔ＝１２０℃）および１８０℃，９０分間の焼戻し，を順次行って機械構造部品であるシャフト（１）〜（２０），（２１）〜（３８）を得た。便宜上，これらのシャフトの符号は，使用された鋼材と同一にした。上記条件は，一般的な浸炭焼入れの例を示したものであり，この例によって本発明が制限されるものではなく，本発明の合致する範囲での変更を加え実施することは可能である。
【００３２】
表５，表６は各シャフト（１）〜（２０），（２１）〜（３８）に関する圧延材の硬さ（ＨＲＢ）と，シャフトにおける浸炭焼入れ後の芯部の硬さ（ＨＲＣ）および浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率Ａとを示す。
【００３３】
【表５】
0003901504.tif 000006
【００３４】
【表６】
0003901504.tif 000007
【００３５】
表１〜表４および表５，表６から明らかなように，シャフト（１）〜（２０）は本発明における各種要件を満足していることから実施例に該当する。シャフト（２１）〜（３８）は，前記各種要件の一部を欠如しており，したがって比較例に該当する。
【００３６】
表７，表８は実施例に係るシャフト（１）〜（２０）および比較例に係るシャフト（２１）〜（３８）に関する結晶粒度Ｇc と切削性を示す。結晶粒度Ｇc は，シャフト断面における浸炭硬化層の旧オーステナイト粒径をＪＩＳ  Ｇ０５５１に則って測定したものである。また切削性については，シャフト断面の中心に，直径１０mmのドリルを用いて，送り速度６０mm／min ，回転数６００rpm ，穴深さ７０mmの条件で穴あけを行い，３００個以上の穴あけが可能であった場合を「◎」とし，また１００個以上の穴あけが可能であった場合を「○」とし，さらに穴あけが１００個未満であった場合を「×」とした。
【００３７】
【表７】
0003901504.tif 000008
【００３８】
【表８】
0003901504.tif 000009
【００３９】
表７，表８から，特定量のＮｂ，Ｔｉ，Ｖの作用で結晶粒の成長が抑制されていることが判る。シャフト（３７）はＮｂ等の含有量が少ないため結晶粒の一部が粗大化しており，実用には供し得ない。また特定量のＳ，Ｐｂ，Ｃａの作用で切削性の向上が図られていることが判る。シャフト（２５）はＳの含有量が少なく，またＰｂおよびＣａを含まないことから切削性が著しく低下しており，実用には供し得ない。
【００４０】
表９は，鋼材（１）を使用したシャフト（１）において，前記浸炭焼入れ条件の冷却媒体温度Ｔを変化させた場合の，冷却媒体温度Ｔと，浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率Ａおよびひずみとの関係を示す。
【００４１】
【表９】
0003901504.tif 000010
【００４２】
焼入れ液は，冷却媒体温度ＴがＴ＝２０℃の場合は水を，また冷却媒体温度Ｔが６０℃≦Ｔ≦１８０℃の場合は油を，それを超える温度Ｔの場合はソルトをそれぞれ使用した。ひずみについては，図１に示すように，シャフト（１）から直径３０mm，長さ４００mmの試験片１を作製し，その試験片１を３００mmの間隔に置いた２つのＶブロック２上に載せて回転させ，二等分位置ｈの変位を測定した。冷却媒体温度Ｔを８０℃≦Ｔ≦２５０℃の範囲内に設定すると，浸炭硬化層におけるトルースタイト面積率ＡをＡ≦５％に保持しつつひずみを抑制することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば前記のように構成することによって，球状化焼鈍が省略可能な優れた冷間加工性と，良好な焼入れ性を有する肌焼鋼および肌焼鋼鋼材を提供することができると共に，その鋼材を素材として，疲労強度や耐摩耗性を低下させることなく低ひずみで製造コストの低減を実現させた機械構造部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ひずみ測定方法を示す説明図である。
【図１】
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