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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024013082
(43)【公開日】2024-01-31
(54)【発明の名称】肌焼鋼
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240124BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20240124BHJP
C21D 8/06 20060101ALN20240124BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301N
C22C38/60
C21D8/06 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022115008
(22)【出願日】2022-07-19
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】江頭 誠
【テーマコード（参考）】
4K032
【Ｆターム（参考）】
4K032AA01
4K032AA02
4K032AA05
4K032AA08
4K032AA12
4K032AA14
4K032AA16
4K032AA19
4K032AA21
4K032AA22
4K032AA23
4K032AA26
4K032AA27
4K032AA29
4K032AA31
4K032AA35
4K032AA36
4K032BA02
4K032CA02
4K032CA03
4K032CB01
4K032CB02
4K032CC04
4K032CD01
4K032CD02
4K032CD03
(57)【要約】
【課題】浸炭処理後に高い強度および優れた靭性を有する肌焼鋼の提供。
【解決手段】化学組成が、質量％で、Ｃｒ：１．０５～１．５０％、Ｍｏ：０．０３～０．１５％、Ｎｉ：０．０３～０．１９％を含有し、且つ、下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼を採用する。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
【選択図】なし
【解決手段】化学組成が、質量％で、Ｃｒ：１．０５～１．５０％、Ｍｏ：０．０３～０．１５％、Ｎｉ：０．０３～０．１９％を含有し、且つ、下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼を採用する。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
【請求項2】
化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
さらに下記Ａ群、Ｂ群、およびＣ群からなる群から選択される１種または２種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
［Ａ群］
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｖ ：０．０１０％以下、
Ｎｂ：０．００５％以下、および
Ｂ ：０．００１５％以下
からなる群から選択される１種または２種以上
［Ｂ群］
Ｃｕ：０．５０％以下、および
Ｓｎ：０．１００％以下
からなる群から選択される１種または２種
［Ｃ群］
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｍｇ：０．００５０％以下
からなる群から選択される１種または２種
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
さらに下記Ａ群、Ｂ群、およびＣ群からなる群から選択される１種または２種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
［Ａ群］
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｖ ：０．０１０％以下、
Ｎｂ：０．００５％以下、および
Ｂ ：０．００１５％以下
からなる群から選択される１種または２種以上
［Ｂ群］
Ｃｕ：０．５０％以下、および
Ｓｎ：０．１００％以下
からなる群から選択される１種または２種
［Ｃ群］
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｍｇ：０．００５０％以下
からなる群から選択される１種または２種
【請求項3】
質量％で、前記Ａ群を含有する化学組成を有する請求項２に記載の肌焼鋼。
【請求項4】
質量％で、前記Ｂ群を含有する化学組成を有する請求項２に記載の肌焼鋼。
【請求項5】
質量％で、前記Ｃ群を含有する化学組成を有する請求項２に記載の肌焼鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、肌焼鋼に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車用部品、産業機械用部品および建設機械用部品などの機械構造部品は、例えば疲労強度の向上のために表面硬化処理が施される場合がある。
【0003】
種々の表面硬化処理のうち、上記のような機械構造部品には、浸炭処理が施される場合が多い。浸炭処理は、部品を浸炭雰囲気のオーステナイト温度域で加熱した後に焼入れを実施し、その後更に焼戻しを実施する処理である。浸炭処理された部品の表面には硬化層が形成される。この硬化層により、高い疲労強度が得られるばかりか、部品の芯部も焼入れ焼戻し処理されるため、高い靭性が得られる。
【0004】
近年の高い疲労強度への要求に対して、合金元素を添加して部品の芯部の強度を高めることが行われている。しかし、合金元素を添加して部品の芯部の強度を高めると、部品の靭性が低下する。そのため、強度と靭性とを高いバランスで有する肌焼鋼が求められている。
【0005】
浸炭処理を施して使用される機械構造部品を得るための肌焼鋼としては、例えば、特許文献１には、鋼成分が、質量％で、Ｃ：０．２～０．３％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．９５～２．２％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：０．１～１．８、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．０２％以下およびＯ：０．００３％以下を含有し、下記式（１）および下記式（２）を満たす肌焼鋼が提案されている。
－１６３×［Ｃ］＋４３．１×［Ｓｉ］－５５．２×［Ｍｎ］＋３２．６×［Ｃｕ］－３０．０×［Ｎｉ］－４７．８×［Ｃｒ］＋１０４×［Ｍｏ］＋４１２×［Ｖ］＋６７７ ≦５４０ …（１）
４０．４×［Ｃ］＋１．３１×［Ｓｉ］＋１８．７×［Ｍｎ］＋８．３７×［Ｃｕ］＋５．３３×［Ｎｉ］＋５．５７×［Ｃｒ］＋１１．８×［Ｍｏ］－５１．１×［Ｖ］－１７．８≧１５ （２）
ただし、［ ］中の元素記号は含有量（質量％）を示す。
－１６３×［Ｃ］＋４３．１×［Ｓｉ］－５５．２×［Ｍｎ］＋３２．６×［Ｃｕ］－３０．０×［Ｎｉ］－４７．８×［Ｃｒ］＋１０４×［Ｍｏ］＋４１２×［Ｖ］＋６７７ ≦５４０ …（１）
４０．４×［Ｃ］＋１．３１×［Ｓｉ］＋１８．７×［Ｍｎ］＋８．３７×［Ｃｕ］＋５．３３×［Ｎｉ］＋５．５７×［Ｃｒ］＋１１．８×［Ｍｏ］－５１．１×［Ｖ］－１７．８≧１５ （２）
ただし、［ ］中の元素記号は含有量（質量％）を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１２－１７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１には、成分と変態開始温度とを適切に制御することにより、熱処理ひずみを極めて小さくした肌焼鋼が実現されることが開示されている。しかし、特許文献１は、特に強度および靭性を考慮した技術ではない。
【0008】
本発明は上記現状に鑑みてなされたものであり、浸炭処理後において高い強度および優れた靭性を有する肌焼鋼を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の要旨は以下の通りである。
【0010】
（１）本発明の一態様に係る肌焼鋼は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
（２）本発明の別の態様に係る肌焼鋼は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
さらに下記Ａ群、Ｂ群、およびＣ群からなる群から選択される１種または２種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上である。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
［Ａ群］
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｖ ：０．０１０％以下、
Ｎｂ：０．００５％以下、および
Ｂ ：０．００１５％以下
からなる群から選択される１種または２種以上
［Ｂ群］
Ｃｕ：０．５０％以下、および
Ｓｎ：０．１００％以下
からなる群から選択される１種または２種
［Ｃ群］
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｍｇ：０．００５０％以下
からなる群から選択される１種または２種
（３）上記（２）に記載の肌焼鋼は、質量％で、前記Ａ群を含有する化学組成を有してもよい。
（４）上記（２）に記載の肌焼鋼は、質量％で、前記Ｂ群を含有する化学組成を有してもよい。
（５）上記（２）に記載の肌焼鋼は、質量％で、前記Ｃ群を含有する化学組成を有してもよい。
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上であることを特徴とする肌焼鋼。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
（２）本発明の別の態様に係る肌焼鋼は、化学組成が、質量％で、
Ｃ ：０．１７～０．３５％、
Ｓｉ：０．２８～０．６０％、
Ｍｎ：１．０３～１．４５％、
Ｐ ：０．０５０％以下、
Ｓ ：０．０５０％以下、
Ａｌ：０．００５～０．０５０％、
Ｃｒ：１．０５～１．５０％、
Ｎ ：０．０２０％以下、
Ｍｏ：０．０３～０．１５％、
Ｎｉ：０．０３～０．１９％、および
Ｏ ：０．００３０％以下を含有し
さらに下記Ａ群、Ｂ群、およびＣ群からなる群から選択される１種または２種以上を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなり、
下記（１）を満たし、セメンタイト中のＣｒ濃度が１．３０質量％以上である。
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
ただし、上記式（１）中の元素記号は各元素の質量％での含有量を示す。
［Ａ群］
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｖ ：０．０１０％以下、
Ｎｂ：０．００５％以下、および
Ｂ ：０．００１５％以下
からなる群から選択される１種または２種以上
［Ｂ群］
Ｃｕ：０．５０％以下、および
Ｓｎ：０．１００％以下
からなる群から選択される１種または２種
［Ｃ群］
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｍｇ：０．００５０％以下
からなる群から選択される１種または２種
（３）上記（２）に記載の肌焼鋼は、質量％で、前記Ａ群を含有する化学組成を有してもよい。
（４）上記（２）に記載の肌焼鋼は、質量％で、前記Ｂ群を含有する化学組成を有してもよい。
（５）上記（２）に記載の肌焼鋼は、質量％で、前記Ｃ群を含有する化学組成を有してもよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る上記一態様によれば、浸炭処理後において高い強度および優れた靭性を有する肌焼鋼を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本実施形態に係る肌焼鋼の各要件について詳しく説明する。なお、本実施形態において肌焼鋼とは、必要に応じて部品形状に加工された後、浸炭処理されてから使用される（例えば機械構造部品として使用される）鋼材のことをいう。
【0013】
＜化学組成について＞
まず、本実施形態に係る肌焼鋼の化学組成について説明する。以下に記載する「～」を挟んで記載される数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての「％」は全て「質量％」を意味する。
まず、本実施形態に係る肌焼鋼の化学組成について説明する。以下に記載する「～」を挟んで記載される数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。「未満」、「超」と示す数値には、その値が数値範囲に含まれない。化学組成についての「％」は全て「質量％」を意味する。
【0014】
本実施形態に係る肌焼鋼は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．１７～０．３５％、Ｓｉ：０．２８～０．６０％、Ｍｎ：１．０３～１．４５％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ａｌ：０．００５～０．０５０％、Ｃｒ：１．０５～１．５０％、Ｎ：０．０２０％以下、Ｍｏ：０．０３～０．１５％、Ｎｉ：０．０３～０．１９％、Ｏ：０．００３０％以下、並びに、残部：Ｆｅおよび不純物を含有する。以下、各元素について説明する。
【0015】
Ｃ：０．１７～０．３５％
炭素（Ｃ）は、浸炭処理後の機械構造部品（以下、単に「部品」と記載する場合がある）の強度を高める。部品において所望の強度を得るために、Ｃ含有量は０．１７％以上とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．１９％以上である。
しかしながら、Ｃ含有量が０．３５％超であると、部品の芯部の強度が高くなりすぎて、靭性が劣化する。したがって、Ｃ含有量は０．３５％以下とする。Ｃの含有量は、好ましくは０．３２％以下である。
炭素（Ｃ）は、浸炭処理後の機械構造部品（以下、単に「部品」と記載する場合がある）の強度を高める。部品において所望の強度を得るために、Ｃ含有量は０．１７％以上とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．１９％以上である。
しかしながら、Ｃ含有量が０．３５％超であると、部品の芯部の強度が高くなりすぎて、靭性が劣化する。したがって、Ｃ含有量は０．３５％以下とする。Ｃの含有量は、好ましくは０．３２％以下である。
【0016】
Ｓｉ：０．２８～０．６０％
珪素（Ｓｉ）は、肌焼鋼の焼入れ性を高める。肌焼鋼の焼入れ性を向上して部品において所望の強度を得るために、Ｓｉ含有量は０．２８％以上とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．３０％以上である。
しかしながら、Ｓｉ含有量が０．６０％超であると、部品の靭性が劣化する。従って、Ｓｉ含有量は０．６０％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．５５％以下である。
珪素（Ｓｉ）は、肌焼鋼の焼入れ性を高める。肌焼鋼の焼入れ性を向上して部品において所望の強度を得るために、Ｓｉ含有量は０．２８％以上とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．３０％以上である。
しかしながら、Ｓｉ含有量が０．６０％超であると、部品の靭性が劣化する。従って、Ｓｉ含有量は０．６０％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．５５％以下である。
【0017】
Ｍｎ：１．０３～１．４５％
マンガン（Ｍｎ）は、部品の強度を高める。Ｍｎ含有量が１．０３％未満であると、部品において所望の強度を得ることができない。そのため、Ｍｎ含有量は１．０３％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．１０％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が１．４５％超であると、部品の靭性が劣化する。したがって、Ｍｎ含有量は１．４５％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．４０％以下である。
マンガン（Ｍｎ）は、部品の強度を高める。Ｍｎ含有量が１．０３％未満であると、部品において所望の強度を得ることができない。そのため、Ｍｎ含有量は１．０３％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．１０％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が１．４５％超であると、部品の靭性が劣化する。したがって、Ｍｎ含有量は１．４５％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．４０％以下である。
【0018】
Ｐ：０．０５０％以下
燐（Ｐ）は、鋼中に不可避的に含有される。Ｐは鋼中で偏析しやすく、局所的な延性低下の原因となる。特に、Ｐ含有量が０．０５０％超であると、局所的な延性低下が著しくなる。したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０３０％以下である。
Ｐ含有量の下限値は特に限定しないが、０％超または０．００２％以上としてもよい。
燐（Ｐ）は、鋼中に不可避的に含有される。Ｐは鋼中で偏析しやすく、局所的な延性低下の原因となる。特に、Ｐ含有量が０．０５０％超であると、局所的な延性低下が著しくなる。したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０３０％以下である。
Ｐ含有量の下限値は特に限定しないが、０％超または０．００２％以上としてもよい。
【0019】
Ｓ：０．０５０％以下
硫黄（Ｓ）は、鋼中に不可避的に含有される。Ｓは鋼中でＭｎと結合しＭｎＳを形成し熱間鍛造時の割れ発生の原因となる場合がある。Ｓ含有量が０．０５０％超であると、割れの発生が顕著となる。したがって、Ｓ含有量は０．０５０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．０４０％以下である。
Ｓ含有量の下限値は特に限定しないが、０％超または０．００５％以上としてもよい。
硫黄（Ｓ）は、鋼中に不可避的に含有される。Ｓは鋼中でＭｎと結合しＭｎＳを形成し熱間鍛造時の割れ発生の原因となる場合がある。Ｓ含有量が０．０５０％超であると、割れの発生が顕著となる。したがって、Ｓ含有量は０．０５０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．０４０％以下である。
Ｓ含有量の下限値は特に限定しないが、０％超または０．００５％以上としてもよい。
【0020】
Ａｌ：０．００５～０．０５０％
アルミニウム（Ａｌ）は脱酸剤として有効な元素である。Ａｌ含有量が０．００５％未満であると、脱酸が不十分となる。そのため、Ａｌ含有量は０．００５％以上とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０１０％以上である。
一方、Ａｌ含有量が０．０５０％超であると、粗大な酸化物が形成され、部品の靭性が劣化する。したがって、Ａｌ含有量は０．０５０％以下とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０４０％以下である。
アルミニウム（Ａｌ）は脱酸剤として有効な元素である。Ａｌ含有量が０．００５％未満であると、脱酸が不十分となる。そのため、Ａｌ含有量は０．００５％以上とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０１０％以上である。
一方、Ａｌ含有量が０．０５０％超であると、粗大な酸化物が形成され、部品の靭性が劣化する。したがって、Ａｌ含有量は０．０５０％以下とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０４０％以下である。
【0021】
Ｃｒ：１．０５～１．５０％
クロム（Ｃｒ）は、肌焼鋼の焼入れ性を高め、浸炭処理後の部品の芯部の強度を高めるとともに、炭化物に固溶して安定化させることで、部品の芯部の靭性を高める。Ｃｒ含有量が１．０５％未満であると、上記効果が得られない。そのため、Ｃｒ含有量は１．０５％以上とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１．１０％以上である。
一方、Ｃｒ含有量が１．５０％超であると、炭化物への固溶が飽和するばかりか、部品の靭性が劣化する。したがって、Ｃｒ含有量は１．５０％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１．３０％以下である。
クロム（Ｃｒ）は、肌焼鋼の焼入れ性を高め、浸炭処理後の部品の芯部の強度を高めるとともに、炭化物に固溶して安定化させることで、部品の芯部の靭性を高める。Ｃｒ含有量が１．０５％未満であると、上記効果が得られない。そのため、Ｃｒ含有量は１．０５％以上とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１．１０％以上である。
一方、Ｃｒ含有量が１．５０％超であると、炭化物への固溶が飽和するばかりか、部品の靭性が劣化する。したがって、Ｃｒ含有量は１．５０％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１．３０％以下である。
【0022】
Ｎ：０．０２０％以下
窒素（Ｎ）は、鋼中に不可避的に含有される。また、窒素は、鋼中のＴｉと結合してＴｉＮを形成することにより、部品の芯部の靭性を劣化させる場合がある。Ｎ含有量が０．０２０％超であると、部品の芯部の靭性劣化が顕著となる。したがって、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．０１８％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％以下である。
Ｎ含有量の下限値は特に限定しないが、０％超または０．００５％以上としてもよい。
窒素（Ｎ）は、鋼中に不可避的に含有される。また、窒素は、鋼中のＴｉと結合してＴｉＮを形成することにより、部品の芯部の靭性を劣化させる場合がある。Ｎ含有量が０．０２０％超であると、部品の芯部の靭性劣化が顕著となる。したがって、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．０１８％以下であり、さらに好ましくは０．０１５％以下である。
Ｎ含有量の下限値は特に限定しないが、０％超または０．００５％以上としてもよい。
【0023】
Ｍｏ：０．０３～０．１５％
モリブデン（Ｍｏ）は、肌焼鋼の焼入れ性を高め、浸炭処理後の部品の芯部の強度を高めるとともに、炭化物に固溶して安定化させることで、部品の芯部の靭性を高める。Ｍｏ含有量が０．０３％未満であると、上記効果が得られない。そのため、Ｍｏ含有量は０．０３％以上とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０５％以上である。
一方、Ｍｏ含有量が０．１５％超であると、炭化物への固溶が飽和するばかりか、部品の靭性が劣化する。従って、Ｍｏ含有量は０．１５％以下とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．１３％以下である。
モリブデン（Ｍｏ）は、肌焼鋼の焼入れ性を高め、浸炭処理後の部品の芯部の強度を高めるとともに、炭化物に固溶して安定化させることで、部品の芯部の靭性を高める。Ｍｏ含有量が０．０３％未満であると、上記効果が得られない。そのため、Ｍｏ含有量は０．０３％以上とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０５％以上である。
一方、Ｍｏ含有量が０．１５％超であると、炭化物への固溶が飽和するばかりか、部品の靭性が劣化する。従って、Ｍｏ含有量は０．１５％以下とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．１３％以下である。
【0024】
Ｎｉ：０．０３～０．１９％
ニッケル（Ｎｉ）は部品の靭性を高める。Ｎｉ含有量が０．０３％未満であると、この効果が得られない。そのため、Ｎｉ含有量は０．０３％以上とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．０５％以上である。
一方、Ｎｉ含有量が０．１９％超であると、部品の靭性が劣化する。従って、Ｎｉ含有量は０．１９％以下とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．１８％以下である。
ニッケル（Ｎｉ）は部品の靭性を高める。Ｎｉ含有量が０．０３％未満であると、この効果が得られない。そのため、Ｎｉ含有量は０．０３％以上とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．０５％以上である。
一方、Ｎｉ含有量が０．１９％超であると、部品の靭性が劣化する。従って、Ｎｉ含有量は０．１９％以下とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．１８％以下である。
【0025】
Ｏ：０．００３０％以下
Ｏは、鋼中に多く含まれると破壊の起点となる粗大な酸化物を形成し、部品の靭性を劣化させる。そのため、Ｏ含有量は０．００３０％以下とする。Ｏ含有量は、好ましくは０．００２０％以下、より好ましくは０．００１５％以下である。
Ｏ含有量の下限値は特に限定しないが、０％以上としてもよく、０％超または０．０００５％以上としてもよい。
Ｏは、鋼中に多く含まれると破壊の起点となる粗大な酸化物を形成し、部品の靭性を劣化させる。そのため、Ｏ含有量は０．００３０％以下とする。Ｏ含有量は、好ましくは０．００２０％以下、より好ましくは０．００１５％以下である。
Ｏ含有量の下限値は特に限定しないが、０％以上としてもよく、０％超または０．０００５％以上としてもよい。
【0026】
２．２０≦１．５×Ｃｒ＋４．５×Ｍｏ≦２．９０ …（１）
本実施形態の浸炭窒化用鋼材では、セメンタイト中のＣｒ濃度を好ましく制御するため、合金元素の含有量を制御することが重要である。特に、Ｃｒ含有量と、セメンタイトを安定化するＭｏ含有量とを制御することが重量である。
上記式（１）の中辺の値が２．２０以上であれば、セメンタイト中のＣｒ濃度を好ましく制御することができる。その結果、部品において高い靭性が得られる。そのため、式（１）の中辺の値は２．２０以上とする。好ましくは、２．３０以上または２．３５以上である。
一方、式（１）の中辺の値が２．９０超であると、上記の効果が飽和するばかりか、Ｃｒ、Ｍｏの固溶強化により部品の靭性が劣化する。従って、式（１）の中辺の値は２．９０以下とする。好ましくは、２．８０以下または２．７０以下である。
本実施形態の浸炭窒化用鋼材では、セメンタイト中のＣｒ濃度を好ましく制御するため、合金元素の含有量を制御することが重要である。特に、Ｃｒ含有量と、セメンタイトを安定化するＭｏ含有量とを制御することが重量である。
上記式（１）の中辺の値が２．２０以上であれば、セメンタイト中のＣｒ濃度を好ましく制御することができる。その結果、部品において高い靭性が得られる。そのため、式（１）の中辺の値は２．２０以上とする。好ましくは、２．３０以上または２．３５以上である。
一方、式（１）の中辺の値が２．９０超であると、上記の効果が飽和するばかりか、Ｃｒ、Ｍｏの固溶強化により部品の靭性が劣化する。従って、式（１）の中辺の値は２．９０以下とする。好ましくは、２．８０以下または２．７０以下である。
【0027】
本実施形態に係る肌焼鋼の化学組成の残部はＦｅおよび不純物であってもよい。本実施形態において不純物とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入し、本実施形態に係る肌焼鋼の特性を阻害しない範囲で許容される元素が例示される。
【0028】
本実施形態に係る肌焼鋼の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、任意元素として、さらに下記Ａ群、Ｂ群およびＣ群からなる群から選択される１種または２種以上を含有してもよい。以下の任意元素を含有しない場合の含有量は０％である。
［Ａ群］
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｖ ：０．０１０％以下、
Ｎｂ：０．００５％以下、および
Ｂ ：０．００１５％以下
からなる群から選択される１種または２種以上
［Ｂ群］
Ｃｕ：０．５０％以下、および
Ｓｎ：０．１００％以下
からなる群から選択される１種または２種
［Ｃ群］
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｍｇ：０．００５０％以下
からなる群から選択される１種または２種
［Ａ群］
Ｔｉ：０．００５％以下、
Ｖ ：０．０１０％以下、
Ｎｂ：０．００５％以下、および
Ｂ ：０．００１５％以下
からなる群から選択される１種または２種以上
［Ｂ群］
Ｃｕ：０．５０％以下、および
Ｓｎ：０．１００％以下
からなる群から選択される１種または２種
［Ｃ群］
Ｃａ：０．００５０％以下、および
Ｍｇ：０．００５０％以下
からなる群から選択される１種または２種
【0029】
Ｔｉ：０．００５％以下
チタン（Ｔｉ）は、鋼中のＮと結合してＴｉＮを形成するが、Ｔｉ含有量が０．００５％超であると、粗大なＴｉＮを形成して部品の芯部の靭性を劣化させる場合がある。従って、Ｔｉ含有量は０．００５％以下とする。
Ｔｉは含有されないことが好ましいため、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。
チタン（Ｔｉ）は、鋼中のＮと結合してＴｉＮを形成するが、Ｔｉ含有量が０．００５％超であると、粗大なＴｉＮを形成して部品の芯部の靭性を劣化させる場合がある。従って、Ｔｉ含有量は０．００５％以下とする。
Ｔｉは含有されないことが好ましいため、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。
【0030】
Ｖ：０．０１０％以下
Ｖは、固溶強化により、鋼材の強度を向上させる元素である。この効果を得るために必要に応じてＶを含有させてもよい。しかし、Ｖ含有量が０．０１０％超であると、炭窒化物が多量に析出して部品の靭性が劣化する場合がある。そのため、Ｖ含有量は０．０１０％以下とすることが好ましい。
Ｖ含有量は０％であってもよい。
Ｖは、固溶強化により、鋼材の強度を向上させる元素である。この効果を得るために必要に応じてＶを含有させてもよい。しかし、Ｖ含有量が０．０１０％超であると、炭窒化物が多量に析出して部品の靭性が劣化する場合がある。そのため、Ｖ含有量は０．０１０％以下とすることが好ましい。
Ｖ含有量は０％であってもよい。
【0031】
Ｎｂ：０．００５％以下
ニオブ（Ｎｂ）は、鋼中のＮと結合してＮｂＮを形成するが、Ｎｂ含有量が０．００５％超であると、粗大なＮｂＮを形成して部品の芯部の靭性を劣化させる場合がある。従って、Ｎｂ含有量は０．００５％以下とする。
Ｎｂは含有されないことが好ましいため、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
ニオブ（Ｎｂ）は、鋼中のＮと結合してＮｂＮを形成するが、Ｎｂ含有量が０．００５％超であると、粗大なＮｂＮを形成して部品の芯部の靭性を劣化させる場合がある。従って、Ｎｂ含有量は０．００５％以下とする。
Ｎｂは含有されないことが好ましいため、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
【0032】
Ｂ：０．００１５％以下
Ｂは、高周波焼入れ時に鋼中のＮと結合して窒化物を形成する元素である。Ｂ含有量が０．００１５％超であると、粗大な窒化物を形成して高周波焼入れ後の部品の靭性を劣化させる場合がある。そのため、Ｂ含有量は０．００１５％以下とすることが好ましい。
Ｂは含有されないことが好ましいため、Ｂ含有量は０％であってもよい。
Ｂは、高周波焼入れ時に鋼中のＮと結合して窒化物を形成する元素である。Ｂ含有量が０．００１５％超であると、粗大な窒化物を形成して高周波焼入れ後の部品の靭性を劣化させる場合がある。そのため、Ｂ含有量は０．００１５％以下とすることが好ましい。
Ｂは含有されないことが好ましいため、Ｂ含有量は０％であってもよい。
【0033】
Ｃｕ：０．５０％以下
銅（Ｃｕ）は部品の強度を高める。この効果を得るために必要に応じてＣｕを含有させてもよい。上記効果を確実に得る場合、Ｃｕ含有量は０．０２％以上とすることが好ましい。
しかしながら、Ｃｕ含有量が０．５０％超であると、部品の靭性が劣化する場合がある。したがって、Ｃｕを含有させる場合、Ｃｕ含有量は０．５０％以下とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．４５％以下である。
銅（Ｃｕ）は部品の強度を高める。この効果を得るために必要に応じてＣｕを含有させてもよい。上記効果を確実に得る場合、Ｃｕ含有量は０．０２％以上とすることが好ましい。
しかしながら、Ｃｕ含有量が０．５０％超であると、部品の靭性が劣化する場合がある。したがって、Ｃｕを含有させる場合、Ｃｕ含有量は０．５０％以下とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．４５％以下である。
【0034】
Ｓｎ：０．１００％以下
Ｓｎは、結晶粒の粗大化を抑制し、鋼材の強度を向上させる元素である。この効果を得るために必要に応じてＳｎを含有させてもよい。しかし、Ｓｎ含有量が０．１００％超であると、鋼が脆化して熱間圧延時に破断し易くなる。そのため、Ｓｎ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。
Ｓｎ含有量は０％であってもよい。
Ｓｎは、結晶粒の粗大化を抑制し、鋼材の強度を向上させる元素である。この効果を得るために必要に応じてＳｎを含有させてもよい。しかし、Ｓｎ含有量が０．１００％超であると、鋼が脆化して熱間圧延時に破断し易くなる。そのため、Ｓｎ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。
Ｓｎ含有量は０％であってもよい。
【0035】
Ｃａ：０．００５０％以下
Ｃａは鋼中のＳを球形のＣａＳとして固定し、ＭｎＳなどの延伸介在物の生成を抑制して鋼材の成形性を向上させる元素である。この効果を得るために必要に応じてＣａを含有させてもよい。しかし、Ｃａ含有量を０．００５０％超としても上記効果が飽和する。そのため、Ｃａ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。
Ｃａ含有量は０％であってもよい。
Ｃａは鋼中のＳを球形のＣａＳとして固定し、ＭｎＳなどの延伸介在物の生成を抑制して鋼材の成形性を向上させる元素である。この効果を得るために必要に応じてＣａを含有させてもよい。しかし、Ｃａ含有量を０．００５０％超としても上記効果が飽和する。そのため、Ｃａ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。
Ｃａ含有量は０％であってもよい。
【0036】
Ｍｇ：０．００５０％以下
Ｍｇは、鋼中の介在物の形状を好ましい形状に調整することにより、鋼材の成形性を高める作用を有する。この効果を得るために必要に応じてＭｇを含有させてもよい。しかし、Ｍｇ含有量が０．００５０％超であると、鋼中に介在物が過剰に生成され、却って鋼材の成形性を低下させる場合がある。そのため、Ｍｇ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。
Ｍｇ含有量は０％であってもよい。
Ｍｇは、鋼中の介在物の形状を好ましい形状に調整することにより、鋼材の成形性を高める作用を有する。この効果を得るために必要に応じてＭｇを含有させてもよい。しかし、Ｍｇ含有量が０．００５０％超であると、鋼中に介在物が過剰に生成され、却って鋼材の成形性を低下させる場合がある。そのため、Ｍｇ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。
Ｍｇ含有量は０％であってもよい。
【0037】
上述した肌焼鋼の化学組成は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。なお、ＣおよびＳは燃焼－赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解－熱伝導度法を用いて測定すればよい。
なお、各元素含有量は、本実施形態で規定された有効数字に基づいて、測定された数値の端数を四捨五入して、本実施形態で規定された各元素含有量の最小桁までの数値とする。
なお、各元素含有量は、本実施形態で規定された有効数字に基づいて、測定された数値の端数を四捨五入して、本実施形態で規定された各元素含有量の最小桁までの数値とする。
【0038】
セメンタイト中のＣｒ濃度：１．３０質量％以上
本実施形態に係る浸炭窒化用鋼材では、セメンタイト中のＣｒ濃度を１．３０質量％以上とする。セメンタイト中のＣｒ濃度を１．３０質量％以上とすることで、浸炭窒化処理後の部品の芯部において高い靭性を発揮させることができる。セメンタイト中のＣｒ濃度を高めることで、浸炭窒化処理後の靭性が向上するメカニズムの詳細は不明であるが、焼入れ時の加熱におけるオーステナイト中の固溶Ｃｒ分布などが影響していると本発明者は推測する。
なお、セメンタイト中のＣｒ濃度が高すぎても上記効果は飽和するため、上限は３．００質量％以下としてもよい。
本実施形態に係る浸炭窒化用鋼材では、セメンタイト中のＣｒ濃度を１．３０質量％以上とする。セメンタイト中のＣｒ濃度を１．３０質量％以上とすることで、浸炭窒化処理後の部品の芯部において高い靭性を発揮させることができる。セメンタイト中のＣｒ濃度を高めることで、浸炭窒化処理後の靭性が向上するメカニズムの詳細は不明であるが、焼入れ時の加熱におけるオーステナイト中の固溶Ｃｒ分布などが影響していると本発明者は推測する。
なお、セメンタイト中のＣｒ濃度が高すぎても上記効果は飽和するため、上限は３．００質量％以下としてもよい。
【0039】
肌焼鋼の製造方法
次に、本実施形態に係る肌焼鋼の製造方法について説明する。製造方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、上述の化学組成を有する鋼を溶製し、鋳片を製造する。製造された鋳片を分塊圧延し、鋼片を製造する。得られた鋼片を熱間圧延することで、浸炭窒化用鋼材を得る。このとき、オーステナイト中にＣｒを十分に固溶させるため、鋼片の加熱温度は１０５０℃以上、加熱時間は１時間以上とすることが好ましい。また、セメンタイト中へＣｒが濃化する時間を十分に確保するため、セメンタイト変態温度は高いことが好ましい。そのため、熱間圧延の仕上げ加工温度を８５０℃以上とし、仕上げ加工での減面率を３０％以上とし、かつ、仕上げ加工後の平均冷却速度を０．５℃／ｓ以上とすることが好ましい。
次に、本実施形態に係る肌焼鋼の製造方法について説明する。製造方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、上述の化学組成を有する鋼を溶製し、鋳片を製造する。製造された鋳片を分塊圧延し、鋼片を製造する。得られた鋼片を熱間圧延することで、浸炭窒化用鋼材を得る。このとき、オーステナイト中にＣｒを十分に固溶させるため、鋼片の加熱温度は１０５０℃以上、加熱時間は１時間以上とすることが好ましい。また、セメンタイト中へＣｒが濃化する時間を十分に確保するため、セメンタイト変態温度は高いことが好ましい。そのため、熱間圧延の仕上げ加工温度を８５０℃以上とし、仕上げ加工での減面率を３０％以上とし、かつ、仕上げ加工後の平均冷却速度を０．５℃／ｓ以上とすることが好ましい。
【実施例0040】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【0041】
真空溶解炉を用いて、表１Ａおよび表１Ｂに示す化学組成を有する１５０ｋｇのインゴットを溶製した。得られたインゴットを１２００℃１．５時間加熱し、仕上げ加工温度を９００℃とし、仕上げ加工での減面率を４０％とする熱間鍛造を行い、仕上げ加工後から３００℃までの平均冷却速度を１．０℃／ｓとして、３５ｍｍ径の丸棒鋼を得た。
【0042】
得られた丸棒鋼の中心線を含む長手方向に平行な断面上の、棒鋼横断面半径の１／２深さ部（周面から８．７５ｍｍ深さ部）が観察できるように、ミクロ組織観察用の試験片を採取した。この試験片の組織をナイタール腐食により光学顕微鏡で観察したところ、すべてフェライトパーライト組織であった。さらに、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でミクロ組織を観察し、ＳＥＭに付属したエネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＥＤＳ）を用いてセメンタイト中のＣｒ量を定量分析した。ＳＥＭによる観察は、倍率２０００倍で、５視野を観察し、二次電子像観察視野におけるパーライト組織（フェライトとセメンタイトの層状組織）中に白色で観察される部分をセメンタイトと判別し、そのセメンタイトについてＥＤＳ分析を行うことで、セメンタイト中のＣｒ濃度を得た。ＥＤＳ分析時の加速電圧は２０ｋＶとし、各視野１点の測定を行い、計５点の測定で得られたセメンタイト中のＣｒ濃度の平均値を測定値とした。
得られた測定時を表１Ａおよび表１Ｂに示す。
得られた測定時を表１Ａおよび表１Ｂに示す。
【0043】
丸棒鋼を直径３０ｍｍの試験片に加工したものに対し、８５０℃で３０分間加熱する、オーステナイト化処理を行った。その後、室温の油中に浸漬することで焼入れを行い、続いて１６０℃で６０分間加熱する焼戻しを行うことで、丸棒試験片を得た。この丸棒試験片は、肌焼鋼に対して浸炭処理を行った場合の部品の芯部を模擬したものである。
【0044】
得られた丸棒鋼の半径１／２位置を中心とした引張試験片および衝撃試験片を採取した。引張試験片は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠した、平行部長さ３５ｍｍ、平行部直径５ｍｍ、つかみ部直径１０ｍｍの１４Ａ号の棒状試験片とした。この棒状試験片を５本を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠した引張試験を行うことで、平均の引張強さＴＳ（ＧＰａ）を求めた。
また、衝撃試験片は、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠して、長さ５５ｍｍ、断面１０ｍｍ角、ノッチ深さ２ｍｍ、ノッチ底半径１ｍｍのＵノッチ試験片とした。ノッチは丸棒の表面側に近い面に加工した。このＵノッチ試験片５本を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠して室温にてシャルピー衝撃試験を行うことで、平均の吸収エネルギー（Ｊ／ｃｍ２）を求めた。
表２に試験結果を示す。
また、衝撃試験片は、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠して、長さ５５ｍｍ、断面１０ｍｍ角、ノッチ深さ２ｍｍ、ノッチ底半径１ｍｍのＵノッチ試験片とした。ノッチは丸棒の表面側に近い面に加工した。このＵノッチ試験片５本を用い、ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２０１８に準拠して室温にてシャルピー衝撃試験を行うことで、平均の吸収エネルギー（Ｊ／ｃｍ２）を求めた。
表２に試験結果を示す。
【0045】
得られた吸収エネルギーが１００Ｊ／ｃｍ２以上であり、得られた引張強さが１．０５ＧＰａ以上であり、且つ、吸収エネルギーと引張強さＴＳとの積が１２５Ｊ／ｃｍ２・ＧＰａ以上であった場合、浸炭処理後において高い強度および優れた靭性が得られたと判断した。
いずれか一方でも満たさなかった場合、浸炭処理後において高い強度および優れた靭性が得られなかったと判断した。
いずれか一方でも満たさなかった場合、浸炭処理後において高い強度および優れた靭性が得られなかったと判断した。
【0046】
【表1A】
【0047】
【表1B】
【0048】
【表2】
【0049】
表１Ａ、表１Ｂおよび表２を見ると、本発明例に係る肌焼鋼では、浸炭処理後において高い強度および優れた靭性が得られたことが分かる。一方、比較例に係る肌焼鋼では、高い強度および優れた靭性が得られなかったことが分かる。