[发明专利]切削性优良的机械结构用钢

说明书

技术领域

本发明涉及机械结构用钢，特别是涉及可供于制造高强度的汽车用部件的切削性优良的机械结构用钢。

本申请基于2010年7月14日在日本提出申请的特愿2010-160136号公报、2010年7月14日在日本提出申请的特愿2010-160108号公报、2010年7月14日在日本提出申请的特愿2010-160141号公报及2010年7月14日在日本提出申请的特愿2010-160140号公报并主张其优先权，这里引用其内容。

背景技术

以往，为了提高钢的切削性，有效的方法是添加S、Pb、Bi等提高切削性的元素，但如果添加Pb及Bi，则强度在对锻造的影响小的范围内降低。再有，从环境保护方面出发，Pb处于要降低使用量的趋势。

S通过形成MnS（在切削环境下为软质的夹杂物）改善切削性，但MnS比Pb等的粒子更大，因此成为应力容易集中的部位。此外，如果MnS在锻造及轧制中延伸，则钢组织中产生各向异性，特定方向的强度极端下降。这样，如果添加对提高切削性有效的元素则使强度下降，因此仅通过调节成分组成，难以使强度和切削性兼顾。

为此，进行了通过高频淬火确保所希望的强度的研究，目前为止提出了几种高频淬火用的钢（参照专利文献1～5）。

例如，专利文献4中提出了切削性及高频淬火后的疲劳特性优良的钢材。该钢材具有所要求的成分组成，母材组织含有铁素体组织及珠光体组织（两组织的合计为90vol%以上）。另外，该钢材中的铁素体组织的最大厚度为30μm以下。

此外，专利文献5中提出了切削性优良的小齿轮用高频淬火用钢。该钢具有所要求的成分组成，该钢的含有MnS的夹杂物的平均长宽比为10以下。在将高频热处理实施到该钢的中心部硬化时，旋转弯曲应力为280MPa，显示出弯曲疲劳寿命为1.0×10⁵次以上的弯曲疲劳特性。

近年来，对于汽车用部件，要求进一步提高加工精度和疲劳强度，但实际情况是采用以往的机械结构用钢并不能应对。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-146473号公报

专利文献2：日本特开2007-131871号公报

专利文献3：日本特开2007-107020号公报

专利文献4：日本特开2006-28598号公报

专利文献5：日本特开2007-16271号公报

发明内容

发明要解决的课题

作为以往的实施高频淬火后使用的机械结构用钢存在的主要课题，机械结构用钢由于为了确保高频淬火后的表面硬度而使C量增多（通常为0.4质量%以上），因此有时硬度高、切削性差。

本发明鉴于上述情况，其目的在于：通过使钢的成分组成最佳化来解决上述课题，提供一种切削性优良的机械结构用钢。

用于解决课题的手段

本发明是基于上述见识而完成的，其要旨如下所述。

（1）一种机械结构用钢，其特征在于：所述钢以质量%计含有：C：大于等于0.40%且小于0.75%、Si：0.01%～3.0%、Mn：0.1%～1.8%、S：0.001%～0.1%、Al：大于0.1%且小于等于1.0%及N：0.001%～0.02%，P：控制在0.05%以下，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成；

C量：[C]、Si量：[Si]、Mn量：[Mn]及Al量：[Al]满足下述式（1）及式（2）。

139.38≤214×[C]＋30.6×[Si]＋42.8×[Mn]－14.7×[Al]≤177    （1）

0.72≤[C]＋1/7×[Si]＋1/5×[Mn]＜1.539    （2）

（2）根据上述（1）所述的机械结构用钢，其特征在于：所述钢进一步满足下述式（3）。

113－135×[C]－27×[Mn]≤13    （3）

（3）根据上述（1）所述的机械结构用钢，其特征在于：所述钢进一步满足下述式（4）。

55≤33＋31×[C]＋4.5×[Si]＋1.5×[Mn]＜72.45    （4）

（4）根据上述（2）所述的机械结构用钢，其特征在于：所述钢进一步满足下述式（4）。

55≤33＋31×[C]＋4.5×[Si]＋1.5×[Mn]＜72.45    （4）