(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類金属化合物が鋼中に分散している機械構造用鋼であって、断面１ｍｍ2当たりに観察される該希土類金属化合物は、長径５０μｍ超のものが５個以下であり、長径１〜５０μｍのものが１０〜５００個であり、断面１ｍｍ2当たりに観察される長径１〜５０μｍの前記希土類金属化合物のうち、８０％（個数）以上が希土類金属硫化物であり、
鋼は、希土類金属：０．００１〜０．２２質量％、Ｓ：０．０３５〜０．２２質量％、Ｃ：０．０６〜０．７０質量％、Ｍｎ：０．１〜３．０質量％、Ｓｉ：０．０５〜２．５質量％、Ａｌ：０．１質量％以下（０質量％を含む）、Ｐ：０．１４質量％以下（０質量％を含む）、Ｎ：０．００３〜０．０３質量％、Ｏ：０．００１７質量％以下（０質量％を含まない）、Ｃｒ：１．０質量％以下（０質量％を含む）、Ｐｂ：０．００１質量％以下を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなることを特徴とする機械構造用鋼。
【請求項２】
希土類金属は、Ａｌを添加した後に添加されたものである請求項１記載の機械構造用鋼。
【請求項３】
鋼中の希土類金属とＳの含有比率が、質量比率で０．０５〜３．５である請求項１又は請求項２に記載の機械構造用鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた機械的特性を有すると共に被削性にも優れた機械構造用鋼に関し、特に被削性改善成分としてＰｂを実質的に含まない所謂Ｐｂフリーで、被削性と機械的特性を改善した機械構造用鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
機械構造用鋼の被削性を改善する方法としては、従来より鋼中に被削性改善成分としてＰｂを含有させる方法が採用されている。即ちＰｂは、少量の添加で優れた被削性向上効果を発揮するばかりでなく、Ｐｂは鋼中に微細粒状で分散するため当該鋼材の機械的特性に与える影響も少ないことから、被削性向上元素として広く活用されている。
【０００３】
ところが最近になって、Ｐｂによる環境汚染の問題がクローズアップされるに及び、鉄鋼材料においてもＰｂの添加が忌避される傾向にあり、所謂Ｐｂフリーで被削性を改善する技術についての研究が積極的に進められている。その代表的なものとしてＭｎＳによる被削性改善技術があり、そのうち幾つかは既に実用化されている。
【０００４】
ところがＭｎＳの被削性向上作用を利用する方法では、鋼材を圧延したり鍛造する際に母材の塑性変形に伴ってＭｎＳが細長く変形し、これが靱性など機械的特性の異方性を生じる原因になるという問題が指摘されている。
【０００５】
また特開昭５５−１２８５６４号公報には、Ｃａや希土類金属を添加することによりそれらの硫化物を楕円状化し、被削性と機械的特性を改善する方法が開示されている。ところがこの方法では、硫化物の形状を楕円状化するという思想を有するのみであって、そのサイズや個数までも厳密に制御する思想は存在しないため、必ずしも満足のいく被削性と機械的特性を確保することができない。
【０００６】
他方、特開昭５３−５０１６号公報には、鋼中に希土類金属のオキシサルファイドやオキサイドを含有させることによって被削性を改善し得ることが記載されている。しかしながら該公報記載の方法でも、それら希土類金属化合物のサイズや個数までも厳密に制御するという思想は存在ぜす、近年一層厳しくなっている高レベルの被削性や機械的特性の両特性を十分に満たし得るものとはいえない。
【０００７】
更に工具鋼の分野では、例えば特開昭６３−６６３８４号や同６３−６６３８６号公報に見られる如く、希土類金属を添加することによって被削性と衝撃特性を改善する方法も提案されている。これらの方法では、希土類金属を添加することによってＭｎ硫化物を含めた硫化物の形状が球状化し、それにより被削性と機械的特性の両立が図れるというものであるが、これらの方法にしても、前記方法と同様に硫化物のサイズや個数までも厳密にコントロールするという思想はなく、いずれにしても、最近における高レベルの被削性と機械的特性の要求を十分に満たすものとはいえない。
【０００８】
この様に、Ｐｂ添加の被削性改善法に代わる様々の提案がなされてはいるが、現在のところＰｂフリー（Ｐｂ無添加）でＰｂ添加鋼に匹敵する被削性と機械的特性を兼ね備えた機械構造用鋼は提案されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、Ｐｂフリーで、従来のＰｂ添加鋼に匹敵する優れた被削性と機械的特性を安定して確実に発揮し得る様な機械構造用鋼を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る機械構造用鋼は、希土類金属化合物が鋼中に分散している機械構造用鋼であって、断面１ｍｍ2 当たりに観察される該希土類金属化合物は、長径５０μｍ超のものが５個以下であり、長径１〜５０μｍのものが１０〜５００個であるところに特徴を有している。
【００１１】
上記本発明において一段と優れた被削性と機械的特性を示すものは、断面１ｍｍ2 当たりに観察される長径１〜５０μｍの前記希土類金属化合物のうち、８０％（個数）以上が希土類金属硫化物である機械構造用鋼であり、更に、長径１〜５０μｍの前記希土類金属化合物のうち、２０％（個数）以上が、長径１μｍ以上のボイドをその周辺に伴っている機械構造用鋼は、一層優れた被削性を備えたものとなる。。
【００１２】
更に本発明に係る機械構造用鋼においては、上記サイズと個数の希土類金属化合物、特に硫化物を生成させるため、鋼中に含まれる希土類金属の含有量を０．００１質量％（以下、成分組成を表す場合は単に％と記す）以上、より好ましくは０．００３％以上で、且つ０．２２％以下、より好ましくは０．０８０％以下、Ｓ含有量を０．０１％以上、より好ましくは０．０３０％以上で、且つ０．２２％以下、より好ましくは０．０１２％以下とし、また、鋼中の希土類金属とＳの含有比率は、質量比率で０．０５以上、より好ましくは０．１６以上で、且つ３．５以下、より好ましくは２．０以下とすることが望ましい。
【００１３】
なお本発明では、前述の如くＰｂ添加による公害防止を目的とするものであり、こうした意味から、鋼中のＰｂ含有量は不可避不純物量以下に抑えるべきであり、具体的には０．００１％以下に抑えることが望ましい。
【００１４】
この様に本発明では、実質的にＰｂを含まず、且つ被削性改善成分として希土類金属化合物のサイズと個数を適正に制御したところに特徴を有しているが、ベースとなる鋼は、機械構造用鋼としての要求特性を満たす意味から、Ｃ：０．０６〜０．７０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％、Ｓｉ：０．０５〜２．５％以下、Ａｌ：０．１％以下（０％を含む）、Ｐ：０．１４％以下（０％を含む）、Ｎ：０．００３〜０．０３％、Ｏ：０．００１７％以下（０％を含まない）、Ｃｒ：１．０％以下（０％を含む）、の要件を満たすものであることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは前述した様な解決課題の下で、様々の非金属介在物について被削性と機械的特性に及ぼす影響を詳細に検討した結果、鋼中に適量の希土類金属を含有させ、鋼中に分散状態で生成する希土類金属化合物のサイズと個数を適正に制御してやれば、機械的異方性による物性劣化を生じることなく、従来のＰｂ添加鋼に匹敵する被削性を有する機械構造用鋼が得られることを知り、上記本発明に想到したものである。
【００１６】
本発明においては、第１の要件として、機械構造用鋼中に分散状態で存在する希土類金属化合物のサイズと個数を規定する。即ち、該機械構造用鋼における断面（Ｌ断面すなわち圧延方向断面）の１ｍｍ2 当たりに観察される長径５０μｍ超の希土類金属化合物が５個以下であり、かつ、長径１〜５０μｍの希土類金属化合物が１０個以上５００個以下であることが必須であり、その理由は次の通りである。
【００１７】
即ち例えば前掲の特開昭５３−５０１６号公報によると、希土類金属化合物には被削性改善効果が認められないと記載されているが、本発明者らが機械構造用鋼を対象として種々研究を重ねたところによると、希土類金属化合物（硫化物、酸硫化物、酸化物、窒化物あるいはそれらの複合化合物）であっても、そのサイズと個数を適正にコントロールしてやれば、顕著な被削性改善効果を示すばかりでなく、機械的特性においても異方性のない優れた特性を発揮することが確認された。
【００１８】
しかも上記希土類金属化合物は低延性で脆弱であるため、切り屑分断性も良好であり、切削中の切削抵抗を下げて工具寿命の延長にも有効に作用する。また、先に示した如くＭｎＳ等を被削性改善に利用する従来法では、ＭｎＳ等の介在物が圧延等の塑性加工によって細長く引き伸ばされる結果、得られる鋼材は異方性を示す様になり、圧延方向とこれと直交する方向で衝撃強度などが極端に変わってくるという問題があるが、希土類金属化合物は低延性で脆弱であるため、鋼材に圧延や鍛造その他の塑性加工を加えたときでも細長く展伸されることがなく、該介在物はアスペクト比（長径／短径の比）が大きくても３以下の粒状もしくは短尺のまま維持されるか、もしくは破壊されて細かく分散されるかのどちらかであることから、展伸された鋼材の展伸方向とそれに垂直する方向で機械的特性（シャルピー衝撃値）の異方性が改善される。
【００１９】
しかし、希土類金属化合物の長径が５０μｍを超えると、鋼材の機械的特性が著しく損なわれるので、異方性を抑えつつ高レベルの機械的特性を確保するため、本発明では長径が５０μｍを超える該希土類金属化合物の個数を１mm2 当たり５個以下と定めている。一方、該希土類金属化合物が長径１μｍ未満の小さなものでは、被削性の改善に殆んど有効に作用せず、被削性改善効果を有効に発揮させるには、該希土類金属化合物が長径１μｍ以上のものでなければならない。そこで本発明では、優れた機械的特性を確保しつつ被削性を高めるため、希土類金属化合物のうち長径が１〜５０μｍの範囲のもののサイズを規定している。
【００２０】
但し、該適正サイズの介在物が存在する場合でも、その数が断面１ｍｍ2 あたり１０個未満の少量では本発明で意図するレベルの被削性改善効果を得ることができず、またその数が多くなり過ぎて５００個を超えると、機械的性質が劣化するばかりでなく熱間加工時の割れを起こす原因になるので、本発明では上記適正サイズ範囲の希土類金属化合物の個数を１０個以上５００個以下と定めている。優れた被削性と機械的特性を両立させるうえでより好ましい上記希土類金属化合物の個数は、１ｍｍ2 当たり３０個以上、１５０個以下、更に好ましくは４０個以上、１００個以下である。
【００２１】
なお長径が１μｍ未満の微細な希土類金属化合物については、被削性には殆んど影響を及ぼさないが、機械的特性にも悪影響を及ぼすこともないので、その個数は一切制限されない。
【００２２】
また上記希土類金属とは、周期律表の３Ａ族に属するＳｃおよびＹと、原子番号５７から７１までのランタノイド系金属を言い、それらは単独で使用し得る他、必要により２種以上を併用することも可能である。これらの中でも被削性改善効果や入手の容易性、コスト等を総合的に考えて実用性の高いのはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄなどである。
【００２３】
また希土類金属化合物としては、単体で存在するもの以外に、ＭｎＳなどの他の化合物との複合体として存在するものや、希土類金属部分にも少量のＭｎ，ＣａなどＳと結合し易い元素を含有するものも含まれる。但し、被削性の改善に効果があるのは主に希土類金属化合物の部分であるので、サイズの規定は希土類金属化合物部分に限定している。
【００２４】
上記の様に、被削性改善効果を示す不可避不純物となる希土類金属化合物としては、硫化物、酸硫化物、酸化物、窒化物、酸窒化物あるいはそれらの複合化合物が挙げられ、それらのサイズと個数を前述の如く制御することによって機械的特性を劣化させることなく優れた被削性を確保できるが、これら希土類金属化合物のうちとりわけ優れた被削性改善効果と機械的特性の異方性改善効果を示すのは硫化物であり、その理由は以下の様に考えられる。
【００２５】
すなわち、上記希土類金属化合物は、硬いものから順に、窒化物＞酸化物＞硫化物＞酸硫化物であり、窒化物や酸化物はやや硬すぎるため、硫化物に比べると工具寿命を短縮させる傾向があり、酸硫化物は柔らかすぎるため硫化物に比べると被削性改善効果がやや低い。従って、被削性改善に好適な前記１〜５０μｍサイズの希土類金属化合物の中でも、その全個数中に占める硫化物の比率は多い方が好ましく、好ましくは全体の８０％以上を希土類金属硫化物とすることにより、機械的強度の異方性や工具摩耗の劣化などを生じることなく、被削性をより効果的に高めることが可能となる。
【００２６】
また、先に述べた様に希土類金属化合物は、母材に比べて塑性変形し難く、圧延や鍛造などで展伸し難いことから粒状の形状を保ち、被削性の改善や異方性の改善に有効に作用するが、被削性改善効果を更に有効に発揮させるべく追及した結果、希土類金属化合物がその周りにボイドを伴っているときは、被削性改善効果が更に高められることが確認された。
【００２７】
即ち希土類金属化合物は、母材との界面の強度がそれほど強くなく、切削時に該界面での剥離が進行することによって被削性が高められると考えられるが、該希土類金属化合物がその周りに長径１μｍ以上のボイドを伴っているときは、切削時の切り屑分断性が向上し、被削性が一段と改善されることが明らかとなった。そしてこうした被削性改善効果は、ボイドの長径が１μｍより小さいものでは殆んど有効に発揮されず、また長径が１μｍ以上のものであっても、その個数が全希土類金属化合物全個数のうち２０％以下である場合は顕著に現れない。この様なところから、切り屑分断性を高めて一段と優れた被削性を確保するには、長径が１〜５０μｍの希土類金属化合物のうち、２０％以上、より好ましくは３０％以上、更に好ましくは５０％以上が長径１μｍ以上のボイドを伴っているものとすることが望ましい。なお希土類金属化合物の周辺に生じる上記ボイドは、該介在物自体の硬さや大きさによっても増減するが、通常は圧延や鍛造等の加工率を高くしたり、加工温度を低くしたりすることによって増やすことができる。
【００２８】
本発明では、上記の様に基本的には希土類金属化合物、中でも特に硫化物のサイズと個数を定めたところに特徴を有しているが、こうしたサイズと個数の希土類金属化合物、特に硫化物を鋼中にうまく生成させるには、鋼中の希土類金属の含有量０．００１％以上、より好ましくは０．００８％以上で、且つ０．２２％以下、より好ましくは０．０８％以下に、またＳ含有量は０．０３５％以上で、且つ０．２２質量％以下、より好ましくは０．１％以下にすることが望ましい。
【００２９】
しかして、希土類金属やＳの含有量が上記下限値未満である場合は、生成する適正サイズの希土類金属硫化物の個数が不十分となって満足のいく被削性改善効果が生じ難く、一方上限値を超える場合は、希土類金属化合物の生成量が多くなりすぎて鋼の機械的性質や熱間加工性に悪影響を及ぼす傾向が生じてくるからである。
【００３０】
なお、希土類金属はＳとの結合力が強く硫化物を形成し易いが、希土類金属／Ｓの質量比率が０．０５未満では、希土類金属硫化物の生成量が不十分となって被削性向上効果が有効に現れ難くなるばかりでなく、過剰のＳは主としてＭｎＳやＦｅＳの如き他の硫化物を形成して鋼の機械的特性を劣化させ、逆に希土類金属／Ｓの質量比率が３．５を超えると、過剰な希土類金属が硫化物に比べて被削性改善効果の低い粗大な酸硫化物や酸化物を形成する。従って、被削性と機械的特性の改善効果をより有効に発揮させるには、希土類金属／Ｓの質量比率が０．０５以上、より好ましくは０．１３以上で、３．５以下、より好ましくは２．０以下となる様に添加量を調整することが望ましい。
【００３１】
また、希土類金属とＳ含有量が上記好適要件を満たす鋼材を使用し、前述した適正サイズと個数の希土類金属化合物をより効率よく生成させるには、溶製段階での溶鋼中の酸素量と希土類金属を添加する時期が重要である。即ち、溶鋼中の酸素量が多いと、該酸素が希土類金属と結合して酸化物や酸硫化物を形成し易くなり、被削性改善に最も有効な硫化物の比率が減ってしまう。従って、溶鋼中の酸素量を通常よりも低く抑えることが必要となる。又そのためには、希土類金属を添加する時期が重要となり、たとえばＡｌなどの脱酸性元素の添加や真空処理によって鋼中の溶存酸素や酸化物系介在物を十分に低減した後、希土類金属を添加する方法等が有効となる。
【００３２】
本発明の機械構造用鋼においては、上記の様に適正サイズと個数の希土類金属化合物、特に硫化物を確保することの必要上、希土類金属とＳの含有量が重要となるが、機械構造用鋼として求められる機械的特性を確保するため、下記基本組成を満たす様に含有元素量を調整することが望ましい。
Ｃ：０．０６〜０．７０％、
Ｍｎ：０．１〜３．０％、
Ｓｉ：０．１〜２．５％、
Ａｌ：０．１％以下（０％を含む）、
Ｐ：０．１４％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．００３〜０．０３％、
Ｏ：０．００１７％以下（０％を含まない）、
Ｃｒ：１．０％以下（０％を含む）、
これら元素の好ましい含有量を規定した理由は次の通りである。
【００３３】
Ｃ：０．０６〜０．７０％
Ｃは、強化元素として作用し、機械構造用鋼として求められる機械特性を確保するのに必要な元素であり、こうした効果を有効に発揮させるには０．０６％以上、より好ましくは０．２０％以上、更に好ましくは０．２５％以上含有させることが望ましい。しかし多過ぎると硬さが高くなり過ぎて、工具寿命を低下させるほか、靱性も低下するので、０．７０％以下、より好ましくは０．６０％以下、更に好ましくは０．５０％以下に抑えるのがよい。
【００３４】
Ｓｉ：０．０５〜２．５％
Ｓｉは脱酸性元素として有効に作用し、粗大な酸化物系介在物の生成を抑えて靱性の向上に寄与する元素であり、その効果を有効に発揮させるには０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上含有させることが望ましい。しかしながらＳｉ量が多過ぎると被削性を低下させるほか、熱間加工性を低下させるといった障害が現れてくるので、２．５％以下、より好ましくは１．５％以下に抑えるべきである。
【００３５】
Ｍｎ：０．１〜３．０％
Ｍｎも強化元素として有効に作用し、適量のＭｎを含有させることにより高強度の確保が容易になる。こうした効果を有効に発揮させるには０．１％以上、より好ましくは０．２５％以上含有させるのが好ましいが、多過ぎると被削性が低下するといった障害が生じてくるので、３．０％以下、より好ましくは２．５％以下に抑えるのがよい。
【００３６】
Ａｌ：０．１％以下（０％を含む）
Ａｌは脱酸性元素として有効に作用する他、鋼中のＮを捕捉してＡｌＮを形成し、結晶粒を微細化することにより靱性の向上に寄与する。
こうした効果は、０．０１％以上、より好ましくは０．０２５％以上含有させることによって有効に発揮される。しかし多過ぎると、酸化物系介在物の生成によって被削性や耐衝撃特性に悪影響を及ぼすので、０．１％以下、より好ましくは０．０６％以下に抑えるべきである。
【００３７】
Ｐ：０．１４％以下（０％を含む）
Ｐは、粒界偏析を起こして耐衝撃特性を劣化させる傾向があるので、０．１４％以下、より好ましくは０．０３％以下に抑えるべきである。
【００３８】
Ｎ：０．００３〜０．０３％
Ｎは、Ａｌと結合して窒化物を形成し、組織の微細化や引張強度の向上に寄与するほか、希土類金属と結合して化合物を作り、被削性向上にも寄与する。しかし、多過ぎると粗大なＡｌＮを形成して逆に耐衝撃性を劣化させるほか、希土類元素化合物のうち最も効果的な硫化物が減ってしまうので０．０３％以下とする。０．００３％以下では効果は現れない。
【００３９】
Ｏ：０．００１７％以下（０％を含まない）
Ｏは、希土類と結合しやすいので、多過ぎると希土類の硫化物が減って酸硫化物や酸化物を増加させ、被削性が低下する。従って０．００１７％以下とすべきである。
【００４０】
Ｃｒ：１．０％以下（０％を含む）
Ｃｒは、焼入れ性を高めて強度向上に寄与し、更には耐食性の向上にも寄与する元素であり、それらの効果は０．０２％以上、より好ましくは０．０５％以上含有させることによって有効に発揮されるが、多過ぎると鋼材の冷間加工性に悪影響を及ぼす様になるので、１．０％以下、より好ましくは０．５％以下に抑えるのがよい。
【００４１】
また本発明では、先に述べた通りＰｂ添加による公害防止を目的とするものであるから、Ｐｂは不可避不純物量以下、具体的には０．００１％以下に抑えることが望ましいが、許容される場合は従来通り０．１５〜０．２０％程度のＰｂを含有させることも可能である。
【００４２】
本発明に係る機械構造用鋼の基本成分は上記の通りであるが、本発明では、前述の如く鋼中の希土類金属化合物、特に硫化物のサイズと個数を適正に調整したところに技術思想としての特徴を有するものであるから、該基本成分は本発明を制限するものではなく、機械構造用鋼の用途や要求特性によっては、上記好ましい基本組成から若干外れることがあっても構わない。また、上記元素以外にも例えばＴｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ等を適量含有させて強度をアップさせることや、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｅ、Ｓｅ等を適量含有させて被削性を改善することも有効であり、それらも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４３】
【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。
【００４４】
実施例
表１に示す成分の鋼材を、直径５０mmの棒状に熱間鍛造し、更に焼入れ焼戻し処理を施して硬さを揃えた後、断面の介在物観察、シャルピー衝撃試験および切削試験を行なった。介在物観察は、ＳＥＭの反射電子像で希土類金属化合物とＭｎＳや他の介在物とを区別し、サイズと個数を各鋼材の圧延方向１０mm2 の被験面積について測定した。また、介在物の組成をＥＰＭＡで分析して硫化物、酸硫化物・酸化物の区別を行った。シャルピー衝撃試験は、鍛造により展伸方向に対し平行（縦方向）と垂直（横方向）に試験片を切り出して異方性を評価した。切削試験は、ＳＫＨ５１（直径１０ｍｍのストレートドリル）を用いて行い、切削速度５０ｍ/min、送り０．２０mm/revでドリル寿命試験を行った。結果を表２に示す。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
【表２】
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【００４７】
表１、２より次の様に考えることができる。Ｎｏ．１〜８（実施例）およびＮｏ．２５〜２７（比較例）は、希土類金属量を変えたものである。Ｎｏ．１〜８は、本発明の請求項１に規定する要件を満たすものであり、いずれも優れた横方向衝撃値とドリル寿命を有している（図１、４参照）。特にＮｏ．２〜６は、請求項３の規定要件も満たすものであり、一層優れた横方向衝撃値とドリル寿命を有している（図６参照）。Ｎｏ．２５は、希土類金属化合物数が本発明の規定範囲に満たないため、横方向衝撃値とドリル寿命が共に低く、Ｎｏ．２６、２７は金属化合物も多過ぎる他、５０μｍを超える粗大な希土類金属化合物も多いため、横方向衝撃値とドリル寿命が共に低い（図１参照）。
【００４８】
Ｎｏ．１１〜１５（実施例）およびＮｏ．２８、２９（比較例）はＳ量を変えたものであり、Ｎｏ．１１〜１５は、本発明の請求項１で規定する要件を満たす実施例であり、優れた横方向衝撃値とドリル寿命を有している（図５参照）。
【００４９】
Ｎｏ．１６〜１８（実施例）は、酸素量を変えたもので、結果として硫化物の割合が変わったものである。そしてＮｏ．１６〜１８は、請求項１の規定要件を満たしているため、Ｎｏ．１９（比較例）に比べると高い特性を示している（図２参照）。
【００５０】
Ｎｏ．２０〜２４（実施例）は鍛造条件を変えてボイドを伴う介在物の割合を変えたものである。これらの例からも明らかである様に、ボイドを伴う希土類金属化合物が２０％以上、あるいは３０％以上、更には約５０％以上になると、非常に高いドリル寿命を示すことが分かる（図３参照）。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、鋼中の希土類金属化合物のサイズと個数を適正に制御することにより、優れた被削性と機械的特性を兼ね備えたＰｂフリーの機械構造用鋼を提供し得ることになった。中でも希土類金属化合物中に占める硫化物の含有個数を多くし、あるいは該希土類金属化合物として表面にボイドを伴ったものとすることにより、被削性を一段と高めることができる。そして、鋼中の希土類金属とＳの各含有量、あるいは更にそれらの含有比率を適正に調整してやれば、上記サイズと個数を満たす機械構造用鋼をより確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で得た希土類金属化合物の個数と横方向衝撃値およびドリル寿命の関係を示すグラフである。
【図２】実施例で得た希土類金属化合物中の硫化物の個数比率と横方向衝撃値およびドリル寿命の関係を示すグラフである。
【図３】実施例で得たボイドを伴う希土類金属化合物の個数比率と横方向衝撃値およびドリル寿命の関係を示すグラフである。
【図４】実施例で得た鋼中の希土類金属量と横方向衝撃値およびドリル寿命の関係を示すグラフである。
【図５】実施例で得た鋼中のＳ含有量と横方向衝撃値およびドリル寿命の関係を示すグラフである。
【図６】実施例で得た鋼中の希土類金属／Ｓ比と横方向衝撃値およびドリル寿命の関係を示すグラフである。
【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６】
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