[发明专利]机械结构用钢

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造被实施切削加工的机械部件的机械结构用钢，特别涉及在滚刀(hob)加工之类的低速的断续切削中具有优异的被削性、并且具有优异的热加工性的机械结构用钢。

背景技术

对于以汽车用变速器和差动装置为首的各种齿轮传动装置中所用的齿轮、轴、滑轮或等速万向接头等、以及曲轴、连杆等机械结构用部件，一般来说是在实施锻造等加工后，通过实施切削加工而精整为最终形状的。由于该切削加工所需的成本在制作费用中所占的比例很大，因此对于构成上述机械结构部件的钢材要求被削性良好。由此，以往公开过用于改善被削性的技术。

作为此种技术的代表性例子，例如有添加Pb的技术、或添加S而生成MnS的技术。但是，由于Pb对人体有害，因此使用受到限制。另外，在起因于硫化物的机械的特性劣化成为问题的部件中，在S的使用中存在极限。此外，特别是在齿轮等的切削加工中，一般的做法是进行借助滚刀的切齿，而此时的切削与所谓的旋削等连续切削不同，是被称作断续切削的样式。在现实状况下，在滚切中改善被削性的钢材基本上尚未得到实用化。作为滚刀使用的工具坯料是高速钢(high-speed steel)，一般实施有TiAlN等的涂覆。已知在该情况下，因在比较低速的加工中反复进行切削和空转，工具表面在被氧化的同时发生磨损。

作为改善断续切削性的方法，在专利文献1中，记载有通过含有0.04～0.20％的Al、0.0030％以下的O而在高速(切削速度为200m/min以上)下的断续切削(工具寿命)方面优异的钢材。

专利文献2中，记载有如下的机械结构用钢，即，分别含有C：0.05～1.2％、Si：0.03～2％、Mn：0.2～1.8％、P：0.03％以下、S：0.03％以下、Cr：0.1～3％、Al：0.06～0.5％、N：0.004～0.025％、O：0.003％以下，并且含有Ca：0.0005～0.02％以及Mg：0.0001～0.005％，钢中的固溶N为0.002％以上，余量由铁及不可避免的杂质组成，并且满足(0.1×[Cr]+[Al])/[O]≥150。

另外，专利文献3中，记载有如下的机械结构用钢，即，含有C：0.1～0.85％、Si：0.01～1.0％、Mn：0.05～2.0％、P：0.005～0.2％、全部Al：超过0.1％而为0.3％以下、全部N：0.0035～0.020％，并且固溶N被限制为0.0020％以下。

专利文献1：日本特开2001-342539号公报

专利文献2：日本专利第4193998号公报

专利文献3：日本特开2008-13788号公报

但是，专利文献1中记载的钢材并非以低速(例如切削速度为150m/min左右)下的断续切削为对象。另外，一旦Al的含量增加，加热时的延展性就会降低，从而出现在热轧或热锻等热加工中容易产生裂纹等问题。

另外，专利文献2中，前提是添加Mg及Ca，通过Mg和Ca的氧化物发生软化来改善断续切削中的被削性。但是，由于Mg和Ca还容易生成硫化物，因此会有这些硫化物在铸造时附着于喷嘴内部而导致喷嘴堵塞的问题。另外，专利文献2中认为，通过确保0.002％以上的钢中的固溶N量，可以改善被削性。但是，如果固溶N量增多，机械结构用钢的热加工性就会降低。

另外，专利文献3中记载，通过主要使AlN析出而限制固溶N量，借此来改善工具磨损。但是，在钢材制造时的连续铸造或热锻等中如果加热到大约1100℃以上，就会将AlN固溶，从而会有其后的热加工中的延展性降低的问题。

发明内容

本发明是着眼于所述的事情而完成的，其目的在于，提供一种机械结构用钢，其不依靠导致机械的特性降低的S添加量的增加，另外，不依靠Ca及Mg的添加，确保热加工性等制造性，并且在高速钢工具的低速下的断续切削(例如滚刀加工)中可以发挥优异的被削性(特别是工具寿命)。

可以达成上述目的的本发明的机械结构用钢含有C：0.05～0.9质量％、Si：0.03～2质量％、Mn：0.2～1.8质量％、P：0.03质量％以下(不包括0质量％)、S：0.03质量％以下(不包括0质量％)、Al：0.1～0.5质量％、N：0.002～0.017质量％以及O：0.003质量％以下(不包括0质量％)，并且含有选自Ti：0.05质量％以下(不包括0质量％)以及B：0.008质量％以下(不包括0质量％)中的1种以上，余量为铁及不可避免的杂质，满足下述式(1)～(3)。

式(1)：[N]-0.3×[Ti]-1.4×[B]＜(0.0004/[Al])-0.002