特許 6860265 鋼材、クランクシャフトおよび自動車用部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6860265

(24)【登録日】2021年3月30日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】鋼材、クランクシャフトおよび自動車用部品

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20210405BHJP

   C22C 38/60 20060101ALI20210405BHJP

   F16C 3/06 20060101ALI20210405BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 301N

   C22C38/60

   F16C3/06

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-43952(P2017-43952)

(22)【出願日】2017年3月8日

(65)【公開番号】特開2017-186658(P2017-186658A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2019年11月21日

(31)【優先権主張番号】特願2016-76209(P2016-76209)

(32)【優先日】2016年4月5日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137589

【弁理士】

【氏名又は名称】右田 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100160864

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 政治

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137589

【弁理士】

【氏名又は名称】右田 俊介

(72)【発明者】

【氏名】大橋 亮介

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 歩見

(72)【発明者】

【氏名】藤永 悠志

(72)【発明者】

【氏名】島田 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】茂谷 龍太

【審査官】 鈴木 毅

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２１９３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９７８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５９４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１５８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１６８８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００７１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０８３４５５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００ − ３８／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％で、
Ｃ：０．２０〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０１〜０．３５％、
Ｍｎ：０．５５〜１．５０％、
Ｃｕ：０．６０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｓ：０．０１〜０．１５％、
Ｃｒ：０．０１〜０．２０％、
Ｍｏ：０．０１〜０．０５％、
ｓ−Ａｌ：０．０２０％以下、
Ｔｉ：０．０４０％以下、
Ｎ：０．００３〜０．０３０％、
Ｃａ：０．０００３〜０．００６０％、
Ｏ：０．０１０％以下
で含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、
式１＝Ｃ＋０．０７×Ｓｉ＋０．１６×Ｍｎ＋０．１９×Ｃｕ＋０．１７×Ｎｉ＋０．２０×Ｃｒ＋０．４０×Ｍｏ
と定義した場合に、式１≧０．４３を満たし、
式２＝０．５５×Ｃ＋０．０６×Ｓｉ＋０．１８×Ｍｎ＋０．０９×Ｃｕ＋０．４７×Ｍｏ＋Ｃｒ
と定義した場合に、式２≧０．３８を満たし、
式３＝１１×Ｃａ／（Ｎ＋１．５×Ｏ）
と定義した場合に、１．７７≦式３≦３．２０を満たす鋼材。

【請求項2】

Ｓ０：圧延方向に平行な断面の１ｍｍ²中における直径１．５μｍ以上の硫化物の全個数（個／ｍｍ²）、
Ｓ１：圧延方向に平行な断面の１ｍｍ²中における直径１．５μｍ以上でＣａを２．０％以上含有する硫化物の個数（個／ｍｍ²）とし、
式４＝Ｓ１／Ｓ０
と定義した場合に、式４≧０．１５を満たす、請求項１に記載の鋼材。

【請求項3】

さらに質量％で、
Ｖ：０．５％以下、および
Ｎｂ：０．５％以下
からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項１または２に記載の鋼材。

【請求項4】

さらに質量％で、
Ｂｉ：０．３％以下、
Ｐｂ：０．３％以下、
Ｍｇ：０．０２０％以下、
Ｓｅ：０．３０％以下、
Ｔｅ：０．１５％以下、
Ｓｎ：０．０２％以下、
Ｓｂ：０．０２％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下、
Ｚｒ：０．５％以下、
Ｂ：０．０１５％以下
のうち１種または２種以上を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の鋼材。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の鋼材を熱間鍛造し、軟窒化してなる自動車用部品。

【請求項6】

請求項１〜４のいずれかに記載の鋼材を熱間鍛造し、軟窒化してなるクランクシャフト。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は鋼材、クランクシャフトおよび自動車用部品に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的にクランクシャフト等の自動車用部品は鋳造または鍛造にて製造されるが、強度や剛性が重視される場合は、炭素鋼または低合金鋼に熱間鍛造等を施したものが使用されている。そして、さらに高強度化が必要な場合は、高周波焼入れ処理や軟窒化処理が行われるが、その後、曲がり矯正加工を行う必要がある。
したがって、クランクシャフト等の自動車用部品の製造に用いられる鋼材には強度と共に、矯正性に優れることが要求される。

【0003】

例えば特許文献１には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎを特定範囲で含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、不純物中のＰおよびＣｒの含有率が特定範囲であり、特定成分が特定の式を充足することを特徴とする軟窒化用非調質材が記載されている。そして、このような本発明の軟窒化部品は、様々な軟窒化条件、特に軟窒化後の冷却工程において水冷を施した場合でも、安定して６００ＭＰａ以上の高い曲げ疲労強度および優れた曲げ矯正性を備えるので、自動車などのクランク軸として好適であると記載されている。

【0004】

また、例えば特許文献２には、表面に軟窒化処理層を有するとともに、軟窒化処理層を除く鋼断面組織がフェライト＋パーライト組織を有する非調質鋼からなり、かつ、前記鋼の組成が、Ｆｅを主成分として、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒを特定範囲で含有し、特定成分が特定の式を充足することを特徴とする軟窒化非調質鋼部材が記載されている。そして、このような軟窒化非調質鋼部材は、疲労強度を一定レベルに確保しつつ十分な曲げ矯正性を具備した鋼部材であると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１２／０７０３４９号パンフレット

【特許文献2】特開２００７−１９７８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えば特許文献１，２に記載の従来の鋼材は、強度（疲労強度）または製造性（曲げ矯正性）が不足する場合があった。また、従来と比較して、強度（疲労強度）および製造性（曲げ矯正性）がより優れる鋼材を見出すことが期待されている。

【0007】

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。
すなわち、本発明の目的は、強度（特に疲労強度）と製造性（特に曲げ矯正性）とが共に優れ、部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行い曲がりを矯正することで、クランクシャフト等の自動車用部品として用いることができる鋼材を提供することができる。また、その鋼材からなるクランクシャフト等の自動車用部品を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の［１］〜［６］である。
［１］質量％で、
Ｃ：０．２０〜０．３５％、
Ｓｉ：０．０１〜０．３５％、
Ｍｎ：０．５５〜１．５０％、
Ｃｕ：０．６０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｓ：０．０１〜０．１５％、
Ｃｒ：０．０１〜０．２０％、
Ｍｏ：０．０１〜０．０５％、
ｓ−Ａｌ：０．０２０％以下、
Ｔｉ：０．０４０％以下、
Ｎ：０．００３〜０．０３０％、
Ｃａ：０．０００３〜０．００６０％、
Ｏ：０．０１０％以下
で含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、
式１＝Ｃ＋０．０７×Ｓｉ＋０．１６×Ｍｎ＋０．１９×Ｃｕ＋０．１７×Ｎｉ＋０．２０×Ｃｒ＋０．４０×Ｍｏ
と定義した場合に、式１≧０．４３を満たし、
式２＝０．５５×Ｃ＋０．０６×Ｓｉ＋０．１８×Ｍｎ＋０．０９×Ｃｕ＋０．４７×Ｍｏ＋Ｃｒ
と定義した場合に、式２≧０．３８を満たし、
式３＝１１×Ｃａ／（Ｎ＋１．５×Ｏ）
と定義した場合に、１．７７≦式３≦３．２０を満たす鋼材。
［２］Ｓ０：圧延方向に平行な断面の１ｍｍ²中における直径１．５μｍ以上の硫化物の全個数（個／ｍｍ²）、
Ｓ１：圧延方向に平行な断面の１ｍｍ²中における直径１．５μｍ以上でＣａを２．０％以上含有する硫化物の個数（個／ｍｍ²）とし、
式４＝Ｓ１／Ｓ０
と定義した場合に、式４≧０．１５を満たす、上記［１］に記載の鋼材。
［３］さらに質量％で、
Ｖ：０．５％以下、
Ｎｂ：０．５％以下、および
Ｗ：２．０％以下
からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、上記［１］または［２］に記載の鋼材。
［４］さらに質量％で、
Ｂｉ：０．３％以下、
Ｐｂ：０．３％以下、
Ｍｇ：０．０２０％以下、
Ｓｅ：０．３０％以下、
Ｔｅ：０．１５％以下、
Ｓｎ：０．０４％以下、
Ｓｂ：０．０４％以下、
ＲＥＭ：０．０５％以下、
Ｚｒ：０．５％以下、
Ｂ：０．０１５％以下
のうち１種または２種以上を含む、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の鋼材。
［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼材を熱間鍛造し、軟窒化してなる自動車用部品。
［６］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼材を熱間鍛造し、軟窒化してなるクランクシャフト。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、強度（特に疲労強度）と製造性（特に曲げ矯正性）とが共に優れ、部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行い曲がりを矯正することで、クランクシャフト等の自動車用部品として用いることができる鋼材を提供することができる。また、その鋼材からなるクランクシャフト等の自動車用部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例にて用いた鋼材およびこれを熱処理して得られる試験片の形状を説明するための概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明について説明する。
本発明は、質量％で、Ｃ：０．２０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０１〜０．３５％、Ｍｎ：０．５５〜１．５０％、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｓ：０．０１〜０．１５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２０％、Ｍｏ：０．０１〜０．０５％、ｓ−Ａｌ：０．０２０％以下、Ｔｉ：０．０４０％以下、Ｎ：０．００３〜０．０３０％、Ｃａ：０．０００３〜０．００６０%、Ｏ：０．０１０％以下で含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、式１＝Ｃ＋０．０７×Ｓｉ＋０．１６×Ｍｎ＋０．１９×Ｃｕ＋０．１７×Ｎｉ＋０．２０×Ｃｒ＋０．４０×Ｍｏと定義した場合に、式１≧０．４３を満たし、式２＝０．５５×Ｃ＋０．０６×Ｓｉ＋０．１８×Ｍｎ＋０．０９×Ｃｕ＋０．４７×Ｍｏ＋Ｃｒと定義した場合に、式２≧０．３８を満たし、式３＝１１×Ｃａ／（Ｎ＋１．５×Ｏ）と定義した場合に、１．７７≦式３≦３．２０を満たす鋼材である。
このような鋼材を、以下では「本発明の鋼材」ともいう。

【0012】

本発明の鋼材の組成について説明する。

【0013】

Ｃ成分の含有率は０．２０〜０．３５質量％であり、好ましくは０．３２質量％以下である。
Ｃ成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品（クランクシャフトを含む。以下、同様）の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。この含有率が高すぎると、矯正性、被削性が低下する傾向がある。

【0014】

なお、本発明において矯正性とは、軟窒化処理を施すことで一般的に形成される鋼材の変形（曲がり）の矯正加工（元の形状に戻す加工）を、容易に、かつ、厳密に行うことができることを意味するものとする。矯正性が低いまたは劣る場合、鋼材の変形を矯正する際に鋼材に亀裂が入ったり、元の状態に戻らなかったりする。

【0015】

Ｓｉ成分の含有率は０．０１〜０．３５質量％であり、好ましくは０．０５質量％以上である。また、Ｓｉ成分の含有率は０．３０質量％以下であることが好ましく、０．２５質量％以下であることがより好ましい。
Ｓｉは鋼溶製時に脱酸剤として利用されるが、この含有率が上記範囲内であると、本発明の鋼材およびこれからなる自動車用部品の疲労強度を高めるように作用する。
Ｓｉ成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。この含有率が高すぎると、矯正性が低下する傾向がある。

【0016】

Ｍｎ成分の含有率は０．５５〜１．５０質量％であり、好ましくは０．７０質量％以上である。また、Ｍｎ成分の含有率は１．２０質量％以下であることが好ましい。
Ｍｎは被削性向上に寄与するＭｎ系硫化物を形成させるために必須の元素である。
Ｍｎ成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。この含有率が高すぎると、パーライト体積率が高くなり、矯正性が低下する傾向がある。この含有率が低すぎると、疲労強度が低下する傾向がある。

【0017】

Ｓ成分の含有率は０．０１〜０．１５質量％であり、好ましくは０．１２質量％以下である。
Ｓ成分はＭｎと共に被削性向上に寄与するＭｎ系硫化物の必須形成元素である。Ｓ成分の含有率が低すぎると、硫化物の生成量が不足して被削性が不十分となる。逆に、Ｓ成分の含有率が高すぎると、本発明の鋼材の靭性と延性が損なわれ、介在物が疲労破壊の起点となり、疲労強度特性を劣化させる傾向がある。

【0018】

Ｃｕ成分の含有率は０．６０質量％以下であり、０．４５質量％以下であることが好ましく、０．３０質量％以下であることがより好ましい。また、この含有率は、０．０１質量％以上であることが好ましい。
Ｃｕ成分の含有率が上記の範囲であると耐力が高まり、また、軟窒化処理を行った場合に形成され得る化合物層が比較的薄くなるため、本発明の鋼材およびこれからなる自動車用部品の疲労強度が高まる。
Ｃｕ成分の含有率が高すぎると、熱間鍛造後の硬さが高くなり、被削性が低下し、合わせて熱間鍛造性も損ねる可能性がある。この場合、コストＵＰに繋がる。また、Ｃｕの多量添加はＣｕが鋼の粒界に偏析することに起因して、熱間割れが誘起される。

【0019】

Ｎｉ成分の含有率は０．３０質量％以下であり、０．２５質量％以下であることが好ましく、０．２０質量％以下であることがより好ましい。また、この含有率は、０．０１質量％以上であることが好ましい。
Ｎｉ成分の含有率が上記の範囲であると、窒化層におけるパーライトの延性が向上するため、本発明の鋼材およびこれからなる自動車用部品の矯正性が高まる。
Ｎｉ成分の含有率が高すぎると、熱間鍛造後の硬さが高くなり、被削性が低下し、合わせて熱間鍛造性も損ねる可能性がある。この場合、コストＵＰに繋がる。

【0020】

Ｃｒ成分の含有率は０．０１〜０．２０質量％であり、好ましくは０．１５質量％以下である。
Ｃｒ成分は鋼の疲労強度および靭性を高める。この成分の含有率が高すぎると軟窒化処理を行った場合に窒化物が多量に生じて曲げ矯正性が低下する可能性がある。

【0021】

Ｍｏ成分の含有率は０．０１〜０．０５質量％である。
Ｍｏ成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、軟窒化処理を行った後の本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、硬くなる。この含有率が高すぎると、被削性が低下する可能性があり、この場合、コストＵＰに繋がる。

【0022】

ｓ−Ａｌの含有率は０．０２０質量％以下である。
ｓ−Ａｌは、酸に可溶なＡｌを意味する。
ｓ−Ａｌ成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、本発明の鋼材およびこの鋼材からなる自動車用部品の疲労強度が高く、かつ、矯正性にも優れる。
この含有率が高すぎると、硬さがバラツキやすくなる傾向がある。硬さが高くなると矯正性が低下する傾向がある。

【0023】

Ｔｉ成分の含有率は０．０４０質量％以下である。
ＴｉはＮと窒化物を形成し、微細な析出により熱間鍛造時の旧オーステナイト粒の成長を抑制し、フェライトパーライト組織を微細化し、曲げ矯正性を高める。
この含有率が高すぎると、粗大なＴｉＮが増加し、被削性を低下させる可能性がある。

【0024】

Ｎ成分の含有率は０．００３〜０．０３０質量％であり、好ましくは０．０１０質量％以上である。
ＮはＴｉと窒化物を形成し、微細な析出により熱間鍛造時の旧オーステナイト粒の成長を抑制し、フェライトパーライト組織を微細化し、曲げ矯正性を高める。
この含有率が高すぎると、粗大な炭窒化物が生成し、これが起点となって亀裂等が生じるため、疲労強度低下する傾向がある。

【0025】

Ｃａ成分の含有率は０．０００３〜０．００６０質量％であり、好ましくは０．０００５質量％以上、より好ましくは０．００１５質量％以上である。
Ｃａ成分の含有率の範囲が上記の範囲であると、被削性が高まる。一方、Ｃａ成分を必要以上に高めても被削性は飽和し、熱間加工性が低下する傾向がある。

【0026】

Ｏ成分（酸素成分）の含有率は０．０１０質量％以下である。
Ｏ成分の含有率が高すぎると粗大な酸化物が生成し、これが起点となって亀裂等が生じるため、疲労強度が低下する傾向がある。

【0027】

本発明の鋼材は、上記のような特定比率でＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、ｓ−Ａｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｃａ、Ｏを含む鋼材であって、さらにＶ、ＮｂおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種を以下のような範囲で含むものであることが好ましく、残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。

【0028】

Ｖ、Ｎｂ、Ｗは、Ｃと結合して炭化物を形成したり、Ｎと結合して窒化物を形成したりして、鋼材の強度向上に寄与する元素であり、本発明の鋼材は、これらの中から単独の元素、或は任意に選ばれる２種以上の元素を含有してもよい。
このような効果を有効に発揮させるために、Ｖ成分の含有率は０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１０質量％以上であることがより好ましい。
また、Ｎｂ成分の含有率は０．０５質量％以上であることが好ましく、０．０８質量％以上であることがより好ましく、０．１０質量％以上であることがさらに好ましい。
また、Ｗ成分の含有率は０．２質量％以上であることが好ましく、０．５質量％以上であることがより好ましく、０．７質量％以上であることがさらに好ましい。

【0029】

ただし、Ｖ、Ｎｂ、Ｗを過剰に含有すると、形成される炭化物や窒化物が、鋼材の変形抵抗を上昇させ、加工性を低下させる場合がある。
したがって、Ｖ成分の含有率は０．５質量％以下であることが好ましく、０．４質量％以下であることが好ましく、０．３質量％以下であることがより好ましい。
また、Ｎｂ成分の含有率は０．５質量％以下であることが好ましく、０．４質量％以下であることがより好ましく、０．３質量％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｗ成分の含有率は２．０質量％以下であることが好ましく、１．５質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以下であることがさらに好ましい。

【0030】

本発明の鋼材は、上記のような特定比率でＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、ｓ−Ａｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｃａ、Ｏを含む鋼材であって、さらにＢｉ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＲＥＭ、Ｚｒ、Ｂのうち１種または２種以上を以下のような範囲で含むものであることが好ましく、残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。
なお、ＲＥＭとは、ランタノイド元素（ＬａからＬｕまでの１５元素）およびＳｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）を意味する。本発明の鋼材は、これらの中でも、Ｌａ、ＣｅおよびＹからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することが好ましく、ＬａおよびＣｅからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することがより好ましい。

【0031】

ここで、本発明の鋼材は、上記のような特定比率でＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓ、Ｃｒ、Ｍｏ、ｓ−Ａｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｃａ、Ｏを含む鋼材であって、さらにＶ、ＮｂおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種を以下のような範囲で含み、加えて、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＲＥＭ、Ｚｒ、Ｂのうち１種または２種以上を以下のような範囲で含むものであることがより好ましく、残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。

【0032】

Ｂｉ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＲＥＭ、Ｚｒ、Ｂは被削性の改善に寄与する元素であり、本発明の鋼材は、これらの中から単独の元素、或は任意に選ばれる２種以上の元素を含有してもよい。
このような効果を有効に発揮させるために、Ｂｉ成分の含有率は０．０３質量％以上であることが好ましく、０．０８質量％以上であることがより好ましく、０．１０質量％以上であることがさらに好ましい。
また、Ｐｂ成分の含有率は０．０３質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、０．１５質量％以上であることがさらに好ましい。
また、Ｍｇ成分の含有率は０．０００１質量％以上であることが好ましく、０．０００３質量％以上であることがより好ましく、０．０００４質量％以上であることがさらに好ましい。
また、Ｓｅ成分の含有率は０．００１質量％以上であることが好ましく、０．００２質量％以上であることがより好ましい。
また、Ｔｅ成分の含有率は０．００１質量％以上であることが好ましく、０．００２質量％以上であることがより好ましい。
また、Ｓｎ成分の含有率は０．００２質量％以上であることが好ましく、０．００５質量％以上であることがより好ましく、０．０１０質量％以上であることがさらに好ましい。
また、Ｓｂ成分の含有率は０．００２質量％以上であることが好ましく、０．００４質量％以上であることがより好ましく、０．００６質量％以上であることがさらに好ましい。
また、ＲＥＭ成分の含有率は０．００１質量％以上であることが好ましく、０．００２質量％以上であることがより好ましく、０．００３質量％以上であることがさらに好ましい。
また、Ｚｒ成分の含有率は０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましく、０．０４質量％以上であることがさらに好ましい。
また、Ｂ成分の含有率は０．０００５質量％以上であることが好ましく、０．００１０質量％以上であることがより好ましい。

【0033】

ただし、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＲＥＭ、Ｚｒ、Ｂを過剰に含有すると、強度が低下したり、過剰に含有させても被削性の添加効果が飽和し、コスト高となる場合がある。
したがって、Ｂｉ成分の含有率は０．３質量％以下であることが好ましく、０．２５質量％以下であることがより好ましく、０．２０質量％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｐｂ成分の含有率は０．３質量％以下であることが好ましく、０．２８質量％以下であることが好ましく、０．２５質量％以下であることがより好ましい。
また、Ｍｇ成分の含有率は０．０２質量％以下であることが好ましく、０．０１質量％以下であることがより好ましく、０．００９０質量％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｓｅ成分の含有率は０．３質量％以下であることが好ましく、０．２５質量％以下であることがより好ましく、０．２０質量％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｔｅ成分の含有率は０．１５質量％以下であることが好ましく、０．１０質量％以下であることがより好ましい。
また、Ｓｎ成分の含有率は０．０２０質量％以下であることが好ましく、０．０１８質量％以下であることがより好ましく、０．０１５質量％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｓｂ成分の含有率は０．０２０質量％以下であることが好ましく、０．０１５質量％以下であることがより好ましく、０．０１０質量％以下であることがさらに好ましい。
また、ＲＥＭ成分の含有率は０．０５質量％以下であることが好ましく、０．０４質量％以下であることがより好ましい。
また、Ｚｒ成分の含有率は０．５質量％以下であることが好ましく、０．４５質量％以下であることがより好ましく、０．４０質量％以下であることがさらに好ましい。
また、Ｂ成分の含有率は０．０２００質量％以下であることが好ましく、０．０１８０質量％以下であることがより好ましく、０．０１５０質量％以下であることがさらに好ましい。

【0034】

また、Ｆｅ中に含まれ得る不可避的不純物として、例えば、Ｐが挙げられる。
Ｐは鋼の靭性を低下させる可能性があるので、その含有率は０．０４質量％以下とすることが好ましい。

【0035】

本発明の鋼材における各成分は、式１＝Ｃ＋０．０７×Ｓｉ＋０．１６×Ｍｎ＋０．１９×Ｃｕ＋０．１７×Ｎｉ＋０．２０×Ｃｒ＋０．４０×Ｍｏと定義した場合に、式１≧０．４３を満たす。
式１は０．７０以下であることが好ましく、０．６５以下であることがより好ましい。
式１の値は、本発明の鋼材の心部（表層以外の部分）の硬さと関連することを本発明者は見出した。
式１の値が上記のような範囲であると、本発明の鋼材の硬さおよび疲労強度が高まる傾向がある。

【0036】

なお、ここで、Ｃ＋０．０７×Ｓｉ＋０．１６×Ｍｎ＋０．１９×Ｃｕ＋０．１７×Ｎｉ＋０．２０×Ｃｒ＋０．４０×Ｍｏは、Ｃ含有率＋０．０７×Ｓｉ含有率＋０．１６×Ｍｎ含有率＋０．１９×Ｃｕ含有率＋０．１７×Ｎｉ含有率＋０．２０×Ｃｒ含有率＋０．４０×Ｍｏ含有率を意味する。
後述する式２および式３の式においても同様である。

【0037】

本発明の鋼材における各成分は、式２＝０．５５×Ｃ＋０．０６×Ｓｉ＋０．１８×Ｍｎ＋０．０９×Ｃｕ＋０．４７×Ｍｏ＋Ｃｒと定義した場合に、式２≧０．３８を満たす。
式２は０．７０以下であることが好ましく、０．６０以下であることがより好ましい。
式２の値は、本発明の鋼材の表層（心部以外の部分）の硬さと関連することを本発明者は見出した。
式２の値が上記のような範囲であると、本発明の鋼材の硬さおよび疲労強度が高まる傾向がある。

【0038】

本発明の鋼材における各成分は、式３＝１１×Ｃａ／（Ｎ＋１．５×Ｏ）と定義した場合に、１．７７≦式３≦３．２０を満たす。
式３は３．０以下であることが好ましく、２．８以下であることがより好ましい。
式３の値は、本発明の鋼材が含み得るＴｉＮ等の介在物のサイズと関連することを本発明者は見出した。
式３の値が低すぎるとＴｉＮ等の介在物が粗大となり、組織が粗大となって、本発明の鋼材の矯正性が低下する傾向がある。逆に、式３の値が高すぎると粗大な酸化物が生成して疲労強度が低下する傾向がある。

【0039】

本発明の鋼材は上記のような組成を備え、さらに熱間鍛造した場合（熱間鍛造直後であって、調質処理を施してないもの）、鋼断面組織がフェライト＋パーライト（フェライトとパーライトとが混在した組織）となるものである。

【0040】

本発明の鋼材は、Ｓ０を、圧延方向に平行な断面の１ｍｍ²中における直径１．５μｍ以上の硫化物の全個数（個／ｍｍ²）、Ｓ１を、圧延方向に平行な断面の１ｍｍ²中における直径１．５μｍ以上でＣａを２．０％以上含有する硫化物の個数（個／ｍｍ²）とし、式４＝Ｓ１／Ｓ０と定義した場合に、式４≧０．１５を満たすものであることが好ましい。式４≧０．２５を満たすものであることがより好ましい。
式４を満たす場合、本発明の鋼材は疲労強度がより高い。
なお、Ｓ０およびＳ１は、次のように求めるものとする。
溶解後、圧延または鍛造にて製造して得た丸棒状片の断面直径の１／４程度の距離もしくは角棒状片の断面における中心から１つの辺側へ１辺の１／４程度の距離の部分から、１０ｍｍ角の角材を切り出して試料を得る。次に、得られた試料の断面（長手方向に平行な断面）を鏡面研磨し、走査型電子顕微鏡を用いて４５０倍程度で１００ｍｍ²以上の視野で観察して写真を撮影する。そして、得られた写真にて硫化物（介在物）の径を測定する。さらにＥＤＸ分析を実施し、種類・組成を把握する。

【0041】

また、本発明の鋼材は、熱間加工後に調質処理（焼入れ・焼戻し）を省略することができる非調質鋼であってよい。本発明の鋼材は強度（特に疲労強度）と製造性（特に曲げ矯正性）とが共に優れるので、例えば熱間加工（熱間鍛造等）および機械加工によって部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行い矯正することで、クランクシャフト等の自動車用部品として用いることができる。

【0042】

また、本発明は、上記のような本発明の鋼材からなる自動車用部品である。
また、この自動車部品としてクランクシャフトを好適例として挙げられる。

【実施例】

【0043】

＜試験片の製造＞
第１表に示す発明鋼１〜２５および比較鋼Ａ〜Ｆの各々について、第１表に示す組成となるように１５０ｋｇの原料を混合し、真空溶解炉で溶製し、１２５０℃で断面直径が７０ｍｍの丸棒へ鍛伸した。ここで発明鋼１〜２５よび比較鋼Ａ〜Ｆの各々について、２つの同じ丸棒を得た。

【0044】

次に２つの条件で鍛造等を行った。
条件１では、得られた丸棒を１２５０℃で２時間加熱し、１０５０℃の仕上げ温度で、断面が４５ｍｍ角の棒状片に熱間鍛造し、その後、室温まで０．３℃／ｓの冷却速度で冷却した。
条件２では、得られた丸棒を１３００℃で２時間加熱し、１０５０℃の仕上げ温度で、断面が直径３０ｍｍの丸棒状片に熱間鍛造し、その後、室温まで０．６℃／ｓの冷却速度で冷却した。

【0045】

次に、上記の条件１にて得られた４５ｍｍ角の棒状片の中心から１つの辺側へ１辺の１／４程度の距離の部分から、断面直径１５ｍｍの丸棒（長さ２１０ｍｍ）を切り出し、図１に示すような、平行部３の径がφ１５ｍｍであり、掴み部５の径がφ１６ｍｍであり、中央に２か所の試験部７を設けた鋼材１０を得た。
また、上記の条件２にて得られた直径３０ｍｍの丸棒状片から、図１に示すような、平行部３の径がφ１５ｍｍであり、掴み部５の径がφ１６ｍｍであり、中央に２か所の試験部７を設けた鋼材１０を得た。
ここで試験部７には曲率半径がＲ２の応力集中部を設けた。また、試験部７における平行部７１の径はφ１０ｍｍであり、この平行部７１の長さは約２０ｍｍである。

【0046】

次に、これらの試験部７を設けた鋼材に、６００℃、２時間の軟窒化処理を施して試験片を得た。すなわち、前述の図１に示した鋼材に軟窒化処理を施したものが試験片である。なお、実施例において用いた軟窒化処理は、ＲＸガス（変性ガスの一種）とＮＨ₃ガスとを体積比１：１で含むガス（もしくは、ＮＨ₃ガス：Ｎ₂ガス：ＣＯ₂ガス＝５０：４５：５で含むガス）内に鋼材を配置して加熱する処理である。本発明にて利用し得る軟窒化処理はこのような特定の軟窒化処理でなくてよく、処理対象物の表層に化合物層が十分に生成する雰囲気での処理であればよい。

【0047】

このような操作を行って、第１表に示す発明鋼１〜２５および比較鋼Ａ〜Ｆの各々に係る試験片（各々２種類）を得た。

【0048】

＜疲労強度＞
上記のようにして得られた試験片の各々について、掴み部の径をφ１５ｍｍとする精加工を施し、その後、常温の大気中にて、疲労試験装置（装置名：小野式回転曲げ疲労試験機）を用い、２５００ｒｐｍの条件で疲労試験を行い、各試験片の疲労強度を測定した。
結果を第１表に示す。
なお、疲労強度が公称応力４３０ＭＰａ以上の場合、判定は○、４３０ＭＰａ未満の場合、判定は×とした。

【0049】

＜曲げ矯正試験＞
上記のようにして得られた試験片の各々について、両端部を支点間距離１８２ｍｍにて支えながら、平行部３に集中荷重を加えることにより、３点曲げの曲げ矯正試験を行った。この試験において、中央試験部に亀裂が発生するまで荷重を加え、亀裂発生までの最大変位量（ストローク）をソフトウェア（ＷＡＶＥロガー）を用いて測定した。
結果を第１表に示す。
なお、ストロークが７ｍｍ以上の場合、判定は○、７ｍｍ未満の場合、判定は×とした。

【0050】

【表1】

【0051】

第１表に示すように、発明鋼１〜２５は、いずれも疲労強度が高く、矯正性に優れることがわかった。
発明鋼１〜２５のような鋼材は熱間加工後に調質処理（焼入れ・焼戻し）を省略することができる非調質鋼とも言える。これらの鋼材は強度（特に疲労強度）と製造性（特に曲げ矯正性）とが共に優れるので、例えば熱間加工（熱間鍛造等）および機械加工によって部品形状に成形した後、軟窒化処理等の高強度化処理を行った後、容易に矯正して元の形状に戻すことができる。したがって、クランクシャフト等の自動車用部品として好ましく用いることができる。

【0052】

これに対して、比較鋼Ａは曲げ矯正性が劣る。これは式３の値が低すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Ｂは疲労強度が劣る。これは比較鋼Ｂが式３の値が高すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Ｃは疲労強度が劣る。これは比較鋼Ｃが式２の値が低すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Ｄは条件１において疲労強度が劣る。これは比較鋼Ｄが式１の値が低すぎるためと考えられる。
また、比較鋼Ｅは条件２において曲げ矯正性が劣る。これは比較鋼Ｅのｓ−Ａｌ含有率が高すぎるためと考えられる。
さらに、比較鋼Ｆは曲げ矯正性が劣る。これは比較鋼ＦのＣｒが高すぎるためと考えられる。

【図1】