CN1169992C - 机械结构用钢 - Google Patents

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Abstract

一种机械结构用钢，以质量%计，含有C：0.1～0.6%、Si：0.01～2.0%、Mn：0.2～2.0%、S：0.005～0.2%、Al：0.009%以下、Ti：大于0.001%而小于0.04%、Ca：0.0001～0.01%以及O(氧)：0.001%～0.01%、N：0.02%以下，并且满足n0/S(%)≥2500；n1/n0≤0.1；n2≥10；其中，n0：平行于轧制方向的1mm2截面上，相当于圆形的直径大于1μm的硫化物总数(个/mm2)、n1：平行于轧制方向的1mm2截面上，相当于圆形的直径大于1μm且Ca含量为1.0质量%以上的MnS个数(个/mm2)、n2：平行于轧制方向的1mm2截面上，氧化物系夹杂物中的特定组成的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2的直径大于1μm的氧化物系夹杂物个数(个/mm2)。

Description

机械结构用钢
技术领域
本发明涉及一种如产业机械或汽车等的部件，实施切削加工的机械结构用钢材。特别涉及具有优异的切屑处理性且具有延长切削工具寿命效果(以下，计为[改善工具寿命])的机械结构用钢。
背景技术
应用于产业机械或汽车等的部件中的机械结构用钢例举，用JIS规格规定的JIS-G-4051的机械结构用碳钢、作为合金钢的JIS-G-4102的镍铬钢、JIS-G-4103的镍铬钼钢、JIS-G-4104的铬钢、JIS-G-4106的机械结构用锰钢以及锰铬钢等。另外也使用，多少改变上述钢的各个成分量或者进一步加入B(硼)等而提高可淬性或者还加入Ti、Nb、V等而改善组织后的钢。
这种钢在多数情况下是，将轧制加工而作成的钢直接或者是进一步进行锻造加工等之后，切削成规定的形状，然后根据所需要的特性，进行热处理，制得最终产品。为了提高该切削工序的生产率，强烈要求钢材具有优异的切削性。切削性优异是指由切削时使用的工具的磨耗造成的工具更换周期长，即工具寿命长、切削时排出的切屑被细细地截断、切削抗力小或者是切削面和磨削面完成地良好等。
随着切削无人操作化和切削自动化的发展，除了工具寿命，切屑截断的性质即[切屑处理性]也显得非常重要。工具寿命不仅影响钢材的特性，也影响工具性能，所以工具的选择也很重要。鉴于上述，优异的切屑处理性是指切削时产生的切屑被截段成很细而不会缠绕在工具上，它受钢材自身特性的影响很大。改善上述切屑处理性对提高钢材的切削性特别重要。
钢材的切削性是可以通过加入Pb而提高。但是，Pb的加入不仅使钢材价格上升，而且还导致环境污染。因此，一直在进行关于不加入Pb而改善钢的切削性的技术研究。其典型例为有效地利用MnS夹杂物而改善切削性的技术，关于该技术已经进行了很多探讨，并已实用化。
例如，在特开平5-15777号公报中提出的钢是Ca含量为3～55％的Mn-Ca-S系夹杂物均匀分散到钢中，且该夹杂物的大小为长径L小于20μm、与短径W之比(L/W)小于3的钢。但是，该钢中每个硫化物都粗大，在相同S浓度下硫化物个数减少。因此，切屑处理性并非得到充分的改善。另外，因为以Al镇静钢作为前提，所以即使进行了Ca处理，氧化物夹杂物为CaO-A2lO3系，工具寿命等的切削性改善效果不够充分。另外，在高S浓度下，如果想要分散多数的含有高浓度CaS的硫化物，必须要加入大量的Ca，所以增加成本。
特开2001-131684号公报中提出，Mn硫化物系夹杂物中的平均氧含量小于10％的机械结构用钢。该钢的主要成分为以质量％计，C：0.05～0.7％，Si：2.5％以下，Mn：0.1～3.0％，Al：0.1％以下，S：0.003～0.2％，N：0.002～0.025％，O(氧)：0.003％以下，其余为Fe。除了上述成分，还可以加入总量小于0.01％的从稀土类元素、Ca以及Mg选择的1种以上元素。
但是，特开2001-131684号公报发明的钢，如果看实施例，则以得到有效地改善切屑处理性的硫化物形态为目的，使硫化物中的平均氧浓度小于10％，所以含有0.018％以上的Al作为脱氧元素。在这种情况下，钢中存在的氧化物主体成为硬质的Al2O3系氧化物，工具寿命的改善不够充分。即上述公报中的发明并非是改善切屑处理性的同时改善了工具寿命的发明。
特开2000-34538号公报中提出含有一定量的C、Si、Mn、P、S、Al、Ca以及N的具有优异车削加工性的机械结构用钢。该钢具有以下特征。即，如果将Ca含量超过40％的硫化物相对于总体调查视场面积的面积率作为A，将Ca含量为0.3～40％的硫化物相对于总体调查视场面积的面积率作为B，将Ca含量少于0.3％的硫化物相对于总体调查视场面积的面积率作为C时，A/(A+B+C)≤0.3，且B/(A+B+C)≥0.1。该特开2000-34538号公报的发明具有增加Ca含量为0.3～40％的硫化物的存在比例的特点。但是，如果增加Ca含量多的硫化物的存在比例，则每个硫化物粗大化，减少硫化物个数，所以很难得到良好的切屑处理性。
特开2000-282169公报中提出含有C、Si、Mn、P以及S，且还含有Zr、Te、Ca以及Mg中的1种或2种以上元素，同时Al≤0.01％，总量-O≤0.2％，，总量-N≤0.02％的钢。该钢是通过将硫化物球状化，而具有优异的锻造加工性且具有良好的切削性的钢。即，加入Ca的前提下，Ca固溶于MnS中，降低其变形能，而实现球状化的钢。但是，在这种情况下，每个硫化物变粗大化，不能得到用于得到良好切屑处理性的硫化物形态。即，切屑处理性的改善并不充分。
上述各刊物上记载的钢均为含有Ca的钢，并主要是改善切削性的钢。但是，没有充分考虑到其制钢过程中的Ca的加入量，加入时机，钢中的溶氧量。因此，未必是同时改善切屑处理性和工具寿命的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种不含Pb而能够改善切削性特别是改善切屑处理性且延长工具寿命的机械结构用钢。
众所周知，对钢的切削性，硫化物或氧化物夹杂物的状态的影响很大。本发明者等，为了改善不含Pb的机械结构用钢材的切削性，调查了钢中的夹杂物形态或分布状态和切削性之间的关系，讨论研究了调查结果。其中特别着眼于Ca以及Ti的作用效果，也调查了制钢条件。在该过程中，明确了以下有意义的事实。
Ca与S强烈地结合，变成以MnS作为主体的硫化物形态，同时形成与氧之间的结合力也强的稳定的氧化物。
如果不考虑制钢条件地加入Ca，则在钢水中形成的CaS或Ca系氧化物成为MnS的生成核，Ca含量大于1％的硫化物个数也将增加。但是，加入Ca时，如果选择恰当的加入量或钢中的溶氧量以及Ca的加入时机，则不含Ca的、以MnS作为主体的硫化物系夹杂物的生成量增多。并且只有在上述情况下钢的切屑处理性良好。
夹杂物中有硫化物系夹杂物和氧化物系夹杂物，因为析出物等微细物质没有改善切削性的效果，所以用在观察面上将其占有的面积作为圆形状时的直径评价其大小，并其直径达到一定程度以上的作为对象进行调查。
其结果，总硫化物系夹杂物个数中，当几乎不含Ca的硫化物个数比例超过90％时，换句话说，含有Ca的MnS系夹杂物个数小于10％时，能够得到特别优异的切屑处理性。
如果钢的S含量相同，则与含有少数的粗大硫化物的钢相比较，含有多数的小的硫化物的钢，具有更优异的切屑处理性。在钢水或者是凝固初期开始保持固溶Ca的硫化物多的状态，它会成为MnS的结晶核并进一步成为粗大的硫化物。因此，在相同S浓度下，分散个数变少，很难形成微细的硫化物。另一方面，如果是固溶Ca的硫化物少的状态，则几乎全部的硫化物作为微细的硫化物，大量生成。
切削过程中排出的切屑截断是，应力集中在受到变形的切屑的钢中夹杂物上，产生裂纹并传播而产生的。于是，不含Ca的MnS系夹杂物是容易向轧制等加工方向变形而被延伸的为多。如果存在很大的延伸夹杂物，则钢材的机械性能的各向异向性变大，且作为缺口起点成为应力集中源，用于提高切屑处理性的夹杂物个数减少，所以很难获得良好的切屑处理性。但是，如果存在大量的小的夹杂物，则在切削中受变形的切屑中，增加裂纹的产生起点，另外，应力集中在夹杂物中，容易促进裂纹的传播。可以推断这些就是切屑处理性提高的原因。
工具寿命受钢中含有的氧化物组成的影响很大。如果通过加入Ca的方法来将氧化物成为低熔点氧化物，则显著地延长工具寿命。因此，必须进行Ca处理，为了同时控制上述硫化物和氧化物，进一步详细地探讨了包括Ca处理前后的制钢条件。其结果清楚了以下事实即，通过限定C、Si、Mn等与钢中的氧具有很强相互作用的组分的含量，含有特定含量的S，含有极少量Al的基础上，在适当的时机加入适量的Ti和Ca，且调整溶氧量，而能够控制具有相同的组成范围，且将有利于改善工具寿命的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2作为主要组成物。该氧化物系夹杂物是熔点低的软质，不仅由含在其中的Ca和Ti而提高工具寿命，且具有有助于切屑中产生的裂纹产生起点或裂纹传播的效果。
硫化物系夹杂物和氧化物系夹杂物具有上述形态时，除了调查C、Si、Mn等组成对提高切屑处理性或工具寿命的影响，还调查以提高机械结构用钢材的强度、改善可淬性和改善组织作为目的加入的Cr、Ni、Mo、B、Nb、V等其它元素的影响。其结果可以确认，上述元素提高钢的硬度或强度、可淬性等机械特性，同样得到了在相同的组成下提高切削性的本发明效果。
另外，进一步确认化学组成或夹杂物状态的界线，完成了本发明。本发明的要旨如下。
本发明之一是机械结构用钢，其特征在于以质量％计，C：0.1～0.6％、Si：0.01～2.0％、Mn：0.2～2.0％、P：0.1％以下、S：0.005～0.2％、Al：0.009％以下、Ti：大于0.001％而小于0.04％、Ca：0.0001～0.01％、O(氧)：0.001～0.01％、N：0.02％以下，其余为Fe和杂质而构成，且钢中含有的夹杂物满足下式①～③
         n0/S(％)≥2500…①
         n1/n0≤0.1    …②
         n2≥10        …③
这里，n0，n1，n2如下述。
n0：平行于轧制方向的1mm2截面上，相当于圆形的直径大于1μm的硫化物总数(个/mm2)、
n1：平行于轧制方向的1mm2截面上，相当于圆形的直径大于1μm且Ca含量为1.0质量％以上的MnS个数(个/mm2)、
n2：平行于轧制方向的1mm2截面上，氧化物系夹杂物中的由将CaO、Al2O3、SiO2以及TiO2的总组成作为100质量％时，其含量范围分别为CaO：5～60％、Al2O3：5～60％、SiO2：10～80％以及TiO2：0.1～40％的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2和杂质构成的、相当于圆形的直径大于1μm的氧化物系夹杂物个数(个/mm2)。
本发明之2的机械结构用钢，除了含有本发明之1的成分之外，还含有从下述第1组和/或第2组中选择的一种以上元素，且满足①式、②式以及③式。
第1组
Cr：0.02～2.5％、V：0.05～0.5％、Mo：0.05～1.0％、Nb：0.005～0.1％、Cu：0.02～1.0％以及Ni：0.05～2.0％
第2组
Se：0.0005～0.01％、Te：0.0005～0.01％、Bi：0.05％～0.3％以及稀土类元素：0.0001～0.0020％
附图说明
图1为切削处理指数和S含量之间的关系图。
图2为切削处理指数和[n1/n0]之间的关系图。
图3为切削处理指数和[n0/S(％)]之间的关系图
图4为工具寿命和S含量之间的关系图。
图5为工具寿命和n2之间的关系图。
具体实施方式
下面说明本发明的钢材中限定夹杂物的分布或组成等其形态的理由。另外，在以下说明中，有关于钢成分的％代表[质量％]。
作为对象的夹杂物大小，将在平行于轧制方向的断面上观察到的形状假设成圆形状时，限定其直径大于1μm是因为小于上述大小的夹杂物几乎对工具寿命和切屑处理性没有效果的缘故。另外，假设为该圆形状时的直径大于10μm的夹杂物将损坏钢的强度等特性，防碍夹杂物的均匀分散，从而对切削性特别是对切屑处理性的改善没有效果，所以不理想。
在平行于加工方向的截面上观察到的夹杂物较多的是沿着加工方向延伸的或者是没有特定形状的。调查形状时，镜面研磨钢样品的截面后，用400倍左右的光学显微镜观察，照相，用图象解析法求出其面积，将该面积换算成圆形面积时其直径大于1μm的夹杂物作为对象。这时，能够判断为具有相同组成且显然是由轧制被截断的夹杂物可以作为1个夹杂物来处理。夹杂物的组成例如通过EPMA或者是与它相同地能够分析微小部分的装置进行。
上述夹杂物中，含有MnS的硫化物系夹杂物在每mm2中的总数计为n0个，S的分析值作为S(％)时，n0/S(％)≥2500…①。如果n0/S(％)小于2500，则与S含量相同的钢进行比较时，不仅夹杂物的个数少，作为钢材的特性差，而且切屑处理性也差。相同S含量下夹杂物的个数少是因为每个硫化物粗大化的缘故。只要是满足①式的范围，就能够得到良好的切屑处理性，但是，为了更加稳定地得到良好的切屑处理性，n0/S(％)大于3500为理想。n0只要满足①式，即使大也无关紧要，但如果过大，则很难得到作为机械结构钢的拉伸强度或疲劳强度等机械性能，所以2000以下为理想，更理想的是1000以下。
硫化物系的夹杂物中，Ca含量为1.0质量％以上的夹杂物在每mm2中的个数作为n1时，n1/n0≤0.1…②。这是因为当Ca含量为1.0质量％以上的夹杂物对硫化物总个数的比例超过0.1时，每个夹杂物容易粗大化，降低切屑处理性的缘故。如果在上式的范围之内，则能够使钢中的夹杂物变小。这关系到Ca含量不大于1.0质量％的硫化物夹杂物个数的增加，能够获得良好的切屑处理性。另外，为了更加稳定地获得良好的切屑处理性，n1/n0小于0.08为理想。n1越小越好，0也是可以的。
氧化物系夹杂物中的含在其夹杂物中的CaO、Al2O3、SiO2以及TiO2的总量超过80质量％的氧化物系夹杂物，并且将上述4种氧化物的总量作为100质量％时，其含量范围分别为CaO：5～60％、Al2O3：5～60％、SiO2：10～80％以及TiO2：0.1～40％的每mm2中的氧化物系夹杂物个数n2为n2≥10…③。
上述氧化物系夹杂物多于10个是因为当小于10个时，由Ca和Ti的加入生成低熔点组成的氧化物以外，生成Al2O3等高熔点组成、硬质的氧化物，不能得到延长工具寿命效果的缘故。
限定夹杂物中的氧化物的各含量范围是因为该组成范围的氧化物的熔点低的缘故。只要限定在该组成范围内，其氧化物随切削温度的上升，软质化，由此氧化物本身不促进工具的磨耗，而有利于延长工具寿命。脱离该组成范围时，因为随氧化物熔点的上升，导致硬度的增加，氧化物本身促进工具的磨耗，所以缩短工具寿命。
为了使钢中的夹杂物具有上述形态，同时为了得到作为机械用钢所必须的机械性能和切削性，必须如以下限定钢中的各个组分。
C含量为0.1～0.6％。C是控制与钢强度有关的性质的重要元素。其含量通常是考虑机械性能而决定。C含量如果少于0.1％，则不能得到作为机轴或其它汽车机械部件的机械性能。而如果超过0.6％，则显著地降低工具寿命，并且不能获得所期望的切削性。为了稳定地得到作为机轴或其它汽车机械部件的机械性能、硬度或韧性、疲劳强度以及切削性，理想的是C含量为0.30～0.55％。
Si含量为0.01～2.0％。Si是为了得到本发明的氧化物组成所必须的元素，含有的目的在于使钢水脱氧。如果含量少于0.01％，则不能得到目标氧化物组成，但如果超过2.0％，则不仅上述效果已经达到饱和，而且导致钢韧性的下降。因此，Si含量为0.01～2.0％。另外，作为稳定地获得所期望的氧化物组成且不劣化机械特性的范围，更为理想的Si含量范围是0.15～1.0％。
Mn含量为0.2～2.0％。Mn是用于形成对提高切削性非常有效的硫化物系夹杂物的重要元素，也具有钢水的脱氧效果。此外，以提高切削性作为目的含有S时，有抑制钢材的热加工性劣化的作用，为此必须含有0.2％以上。但是，如果超过2.0％，则会增加切削抗力，所以应为0.2～2.0％。另外，进行热处理而使用的钢材情况下，Mn是对可淬性作出重要贡献的元素，为上述目的的含量，在上述范围内作适当选择。这时，理想的Mn含量为0.4～1.70％。
S含量为0.005～0.2％。S是用于提高切削性的必要元素，与Mn等结合，以硫化物系夹杂物的形式存在。作为硫化物系夹杂物的MnS，在钢的凝固过程中，由Ca或Ti的加入其形态容易发生变化，所以本发明中同时规定该MnS系硫化物的形态。如果含量少于0.005％，则不能够得到提高切削性的效果，但如果含量过多，则将导致热加工性的恶化或钢韧性的劣化，所以应为0.005％～0.20％的范围。为了同时得到切削性和作为机械结构用钢材的机械性能，0.01～0.18％范围为理想。如果在该范围，虽然能够得到良好的切削性和机械性能，但为了进行热处理等，且为了同时获得作为机械结构用钢材的适宜机械性能和切削性，S在0.03～0.12％为理想。
Al(sol.Al、即酸可溶Al)的含量应在0.009％以下。Al是为了使钢水的脱氧效果显著，并调整脱氧而加入的。但是，因为脱氧的结果而产生的Al2O3硬，降低工具寿命，所以Al的上限为0.009％，使其不过量。
另外，如果在上述范围之内，则能够减少生成单独的Al2O3以及以Al2O3作为主体的氧化物的频率。在制钢的初期阶段，为了快速降低氧而使用的少量脱氧剂的Al或者由铁合金必然带入的大部分Al，因为用于形成CaO-Al2O3-SiO2-TiO2氧化物，所以不成问题。由此，Al的含量应在0.009％以下，下限值不作特别的限定。另外，为了更加稳定地形成上述氧化物，理想的Al含量在0.005％以下。
Ti的含量应大于0.001％，而小于0.04％。Ti具有稳定地生成由CaO-Al2O3-SiO2-TiO2组成的氧化物的效果，同时具有微细化的效果，所以是本发明钢中的必要元素。即使是不含Ti的CaO-Al2O3-SiO2系中也能够形成有利于切削性的低熔点氧化物，但是如果复合含有TiO2，则进一步提高其效果。如果Ti的含量小于0.001％，则达不到上述效果，而如果超过0.04％，则不仅上述效果已达到饱和，且硬质的TiN的析出变多，降低工具寿命。稳定地生成适合于切削性的氧化物的更加理想的Ti含量为0.005～0.025％。
Ca的含量应为0.0001％～0.01％。Ca具有提高工具寿命的效果，是用于形成有效地提高切削性的由CaO-Al2O3-SiO2-TiO2组成的氧化物的必要元素。如果小于0.0001％，则上述效果不够充分。而如果超过0.01％，则不仅无法形成上述氧化物，且因为Ca加入的成品率降低，所以制造成本上升。另外，增加固溶Ca的MnS，MnS粗大化。即，MnS的个数减少，不能得到所期望的、提高切屑处理性的效果。更加稳定地得到本发明规定的夹杂物形态的更理想的Ca含量为0.0005～0.005％。另外，为了达到本发明中规定的适合于提高切削性的夹杂物形态，有必要考虑添加Ca前后的制钢条件。
O(氧)含量应为0.001％～0.01％。氧是有助于生成提高切削性的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2氧化物，以及得到有助于提高切削性的硫化物系夹杂物形态和个数的重要元素。如果含量小于0.001％，则不仅上述效果不够充分，而且很难得到有利于提高切削性的氧化物系夹杂物形态。而如果含量超过0.01％，则不仅粗大化含有MnS等的硫化物系夹杂物，并且增加上述氧化物系夹杂物的量而降低切削性，而且导致韧性下降等钢材特性的下降。为了能够更加可靠稳定地获得本发明中规定的夹杂物形态或组成，氧含量小于0.005％为理想。
因为改善切屑处理性，延长工具寿命的硫化物系夹杂物的形态或氧化物系夹杂物的组成是在制钢工序中进行控制，所以制钢工序的控制很重要。
示例说明，得到本发明中规定的夹杂物的形态或组成的制钢步骤。另外，本发明钢的制造方法并不限于按以下顺序进行的制造方法。
首先，在Al含量少的状态下，通过真空处理等对含有少量碳的钢水，调整过量的氧。然后，调整主要的C、Si、Mn、S以及其它元素，使它们达到目标含量，接着准备调整溶氧量。这时，根据需要，为了调整溶氧量，可以加入Al。但是，这时含有的Al含量是如上所述小于0.009％，小于0.005％为理想。然后加入Ti，最后用Ca处理，铸造成铸块或铸片。
按照上述顺序进行的制造方法理想的原因如下。
在含少量碳的状态下，由通过去除钢中的过量氧而调整主要成分时加入的Mn和Si引起的脱氧所生成的氧化物量并不是当加入Al时所产生的Al2O3为过量组成的氧化物。调整成分时，有必要通过由C、Mn以及Si发生的脱氧反应，调整溶氧量，使其不至于过低。调整溶氧量的目的在于，将铸造前加入的Ca作为氧化物生成，而不形成作为生成固溶Ca的MnS主要因素的Ca系硫化物。接着为了调整溶氧量，根据需要有时加入Al，但是，因为已经调整氧浓度和氧化物系夹杂物组成后的所需最小限度的加入，所以不会生成过量的Al2O3系氧化物。另外，即使是这样，Al2O3的存在依然降低工具寿命，所以在该阶段中含有的Al必须小于0.009％，更为理想的是小于0.005％。
接着，通过加入Ti，进一步脱氧，而这时产生的Ti氧化物与已经存在的氧化物复合，成为热力学上更加稳定的形态，具有抑制大型夹杂物的形成，均匀分散1～10μm左右的夹杂物的作用。其后的Ca处理是，以硅钙合金等合金或者是铁合金的形式加入，而Ca几乎不溶解于钢水中，却与钢水中的氧以及分散的氧化物发生反应，形成CaO-Al2O3-SiO2-TiO2氧化物。
本发明的另一个机械结构用钢除了含有上述组分之外，其余为Fe和杂质。杂质中的P和N含量分别在下述的上限值以下。
P：0.1％以下
P是作为杂质混入到钢中的元素。具有固溶强化效果和提高可淬性的效果，但是因为劣化钢的韧性，所以作为这种恶劣影响不显著的范围，应该在0.1％以下。0.05％以下为理想，越少越好。
N：0.02％以下
N的作用在于与Al一同形成微细的氮化物，微细化钢的晶粒。但是，因为在本发明中限定的钢的Al含量较低，所以不会有上述效果，而有可能是与上述的Ti结合形成TiN，存在劣化工具寿命的危险。由此，其含量越少越好。如果在0.02％以下，坏影响不会很大，所以允许的上限为0.02％。更为理想的是0.015％以下。
本发明的另一机械结构用钢是，除了上述组分之外，还含有从下述的第1组和/或第二组组分选择的1种以上组分的钢。
第1组
Cr：0.02～2.5％、V：0.05～0.5％、Mo：0.05～1.0％、Nb：0.005～0.1％、Cu：0.02～1.0％以及Ni：0.05～2.0％
第2组
Se：0.0005～0.01％、Te：0.0005～0.01％、Bi：0.05％～0.3％以及稀土类元素：0.0001～0.0020％
上述第1组中的组分均有助于提高钢的强度。另外，第2组中的组分有助于改善钢的切削性。限制上述元素含量的理由如下。
Cr：0.02～2.5％以下
Cr具有改善钢的可淬性的效果，喜欢在机械结构用钢的合金钢中加入。提高可淬性作为目的时，含量大于0.02为理想，如果超过2.5％，可淬性过高，不仅降低耐久比或降状比，而且劣化切削性。因此，Cr的含量为0.02～2.5％。
Mo：0.05～1.0％
Mo具有微细化铁氧体·珠光体组织的效果，进行调质时又具有提高可淬性和韧性的作用。为了确实地达到上述效果，含量大于0.05％为理想。但是，如果超过1.0％，则效果达到饱和，反而有时会降低疲劳强度，增加成本。因此，Mo地含量应为0.05～1.0％。
Ni：0.05～2.0％
Ni具有通过固溶强化而提高刚强度的效果，也具有提高可淬性或韧性的效果。为了确实地达到上述效果，含量大于0.05％为理想。但是，如果超过2.0％，则不仅效果达到饱和，而且劣化热加工性。因此，Ni的合适含量为0.05～2.0％。
Cu：0.02～1.0％
Cr具有改善钢的可淬性的效果，提高可淬性作为目的时，含量大于0.02％为理想。因为还具有通过析出强化而提高钢强度的效果，所以为了达到上述效果，其含量大于0.1％为理想。但是，如果含量超过1.0％将导致热加工性的劣化或者是由Cu析出物的粗大化，失去上述效果。因此，Cr的含量为0.02～1.0％。
V：0.05～0.5％
Nb：0.005～0.1％
V和Nb是作为微细的氮化物或碳氮化物而析出，提高钢的强度。为了可靠地得到该效果，V含量为0.05％以上，Nb含量为0.005％以上是理想的，但是，如果V和Nb的含量分别超过0.5％和0.1％，则上述效果达到饱和，而且过多地生成氮化物或碳化物，导致钢的切削性的劣化，韧性也下降。因此，V的含量为0.05～0.5％，Nb的含量为0.005～0.1％。
Se：0.0005～0.01％、Te：0.0005～0.01％
Se和Te与Mn一同生成MnSe或者MnTe以改善钢的切削性。为了获得上述效果，Se和Te的含量分别大于0.0005％是理想的。但是，如果Se和Te的含量均大于0.01％，则不仅上述效果已达到饱和，并且劣化热加工性。因此，Se和Te的合适含量分别为0.0005～0.01％。
Bi：0.05～0.3％
Bi改善钢的切削性。它与Pb相同，作为低熔点夹杂物，切削时发挥润滑效果。为了可靠地发挥上述效果，含量高于0.05％为好。但是，如果含量超过0.3％，则不仅其效果已达到饱和，并且劣化热加工性。因此，Bi的合适含量为0.05～0.3％。
稀土类元素：0.0001～0.0020％
如果含有稀土类元素，因为形成含有硫化物的夹杂物，增加硫化物的个数，所以能够改善切削性。稀土类元素中有La、Ce、Nd等，简称REM。添加稀土类元素时可以使用铈合金。1种或2种以上的稀土类元素的总量超过0.0001％，则有其效果。为了更可靠地得到效果，含有0.0005％以上为理想。但是，如果超过0.0020％，则含有稀土类元素的氧化物或硫化物的比例将增加，得不到期望的夹杂物形态，所以切削性得不到改善。因此，稀土类元素的合适含量范围为0.0001～0.0020％。
实施例
按以下顺序，熔炼具有表1和表2所示化学组成的钢，得到150Kg的钢块。但是，表2中的一部分钢是按后述顺序熔炼。另外，表2中的No.74和75的钢是含有Pb的钢。
①通过在含有少量碳的状态下，真空处理钢水，在Al含量少的状态下调整过量的氧。
②然后，将炉内调整为氩气氛，首先将主要成分的C、Si、Mn、S以及其它元素调整至规定的量，同时根据需要，为了调整溶氧量，加入氧化铁。接着，如果有必要进一步调整溶氧量，则加入Al。
③接着，加入Ti，最后用Ca处理后，铸造成为铸块或者铸片。
表1中的钢均为本发明规定的组成范围内的钢。表2的钢是脱离本发明规定的组成范围的钢。
表2中表示的钢中，即使组分在相同范围之内，但夹杂物形态不同于本发明中规定的钢，用下述方法熔炼。即，熔炼氧含量高的钢时，含有少量C的状态下进行真空处理或者是加入过量的氧化铁，用于在中间阶段调整溶氧浓度。熔炼Al含量高的钢时，在调整主要成分的步骤中加入Al，需要进一步充分脱氧时，根据分析结果等，用通常的加入Ca之前加Al的方法作为脱氧方法。用Al没有进一步脱氧的钢，由C、Si、Mn进行脱氧之后，不进行由加入氧化铁等的溶氧量调整，铸造之前直接加入Ti和Ca。
上述熔炼方法中，没有贡献于脱氧反应的过量Ca，因为与S之间的亲和力很强，所以在钢水阶段生成CaS，成为其后结晶的MnS的结晶核。其结果，在充分脱氧的状态下，含有对脱氧反应无帮助的过量Ca时，在钢水阶段生成CaS，并将其作为结晶核结晶出MnS，所以固溶1％以上Ca的MnS个数(n1)增加，所以②式左边的[n1/n0]超过0.1。其结果，导致硫化物的粗大化，夹杂物总数(n0)将减少，所以不能满足①式即[n0/S(％)]≥2500，得不到期望的切屑处理性。
将各钢块加热至1250℃后，在1000℃为止的温度下进行热锻造，制得直径为70mm的圆棒，锻造后，空冷至室温。从得到的圆棒表面有17.5mm深的位置，即圆棒半径的1/2的位置上采取实验片，将平行于延伸方向的截面进行镜面研磨，用EPMA，在400倍的倍率下，对一个样片进行20视场以上的观察，计算换算成圆形时的直径(相当于圆的直径)大于1μm的硫化物和氧化物的个数。接着，定量分析在各视场中任意选择的10个以上的上述硫化物以及氧化物，求出其组成。
【表1】
No                              化学组成(质量％、其余为：Fe)
 C       Si      Mn      P        S        Ti       sol.Al   Ca        O         N
本发明钢   1  0.39    0.26    0.52    0.008    0.045    0.018    0.005    0.0023    0.0031    0.0057
  2  0.38    0.21    0.55    0.016    0.048    0.020    0.002    0.0021    0.0031    0.0084
  3  0.38    0.20    0.57    0.018    0.050    0.007    0.003    0.0013    0.0024    0.0144
  4  0.41    0.21    1.25    0.012    0.053    0.018    0.003    0.0017    0.0021    0.0110
  5  0.50    0.20    0.79    0.013    0.056    0.003    0.002    0.0025    0.0029    0.0123
  6  0.40    0.22    0.59    0.025    0.058    0.020    0.003    0.0011    0.0017    0.0102
  7  0.36    0.25    0.79    0.021    0.068    0.035    0.002    0.0014    0.0038    0.0076
  8  0.47    0.19    1.15    0.025    0.074    0.021    ＜0.002  0.0017    0.0025    0.0102
  9  0.43    0.19    1.52    0.022    0.075    0.035    0.002    0.0024    0.0035    0.0094
  10  0.41    0.17    1.21    0.016    0.106    0.007    0.007    0.0018    0.0032    0.0114
  11  0.44    0.17    1.26    0.016    0.108    0.008    0.002    0.0030    0.0030    0.0120
  12  0.55    0.25    1.24    0.020    0.160    0.006    0.003    0.0015    0.0024    0.0095
  13  0.53    0.21    0.74    0.013    0.058    0.019    0.002    0.0025    0.0029    0.0111    Cr：0.10
  14  0.38    0.53    1.45    0.015    0.061    0.007    0.001    0.0018    0.0029    0.0135    Cr：0.14
  15  0.39    0.55    1.50    0.016    0.065    0.006    0.002    0.0012    0.0023    0.0141    Cr：0.12
  16  0.52    0.17    0.74    0.022    0.069    0.004    ＜0.002  0.0016    0.0038    0.0124    Cr：0.09
  17  0.35    0.17    1.28    0.018    0.092    0.006    0.002    0.0012    0.0033    0.0130    Cr：0.20
  18  0.41    0.20    1.29    0.018    0.093    0.002    0.002    0.0034    0.0036    0.0145    Cu：0.02
  19  0.47    0.25    1.40    0.020    0.068    0.008    0.001    0.0019    0.0027    0.0124    Ni：0.10
  20  0.42    0.24    1.23    0.029    0.065    0.020    0.004    0.0019    0.0028    0.0108    Nb：0.05
  21  0.42    0.22    1.26    0.010    0.098    0.005    0.002    0.0029    0.0035    0.0082    Nb：0.10
  22  0.41    0.20    1.18    0.022    0.072    0.021    0.004    0.0013    0.0020    0.0110    Mo：0.10
  23  0.37    0.25    1.29    0.013    0.094    0.002    0.002    0.0024    0.0026    0.0087    Mo：0.10
  24  0.45    0.18    1.16    0.021    0.156    0.017    0.002    0.0020    0.0029    0.0107    V：0.10
  25  0.41    0.46    0.75    0.016    0.036    0.010    0.002    0.0016    0.0029    0.0148    Cr：0.10，V：0.07
  26  0.48    0.27    1.42    0.019    0.065    0.007    0.002    0.0017    0.0025    0.0105    Cr：0.10，V：0.10
  27  0.40    0.18    1.24    0.014    0.110    0.011    ＜0.002  0.0029    0.0029    0.0128    Cr：0.25，V：0.10
  28  0.39    0.17    1.22    0.014    0.106    0.024    ＜0.002  0.0030    0.0041    0.0119    Ni：0.14，Cr：0.25，V：0.09
  29  0.43    0.20    1.17    0.017    0.042    0.026    0.003    0.0020    0.0025    0.0080    Se：0.0025
  30  0.38    0.20    1.20    0.018    0.055    0.018    0.003    0.0015    0.0025    0.0078    Te：0.0020
  31  0.40    0.22    1.24    0.023    0.088    0.030    ＜0.002  0.0020    0.0030    0.0087    REM：0.0009
  32  0.43    0.21    1.30    0.020    0.090    0.004    0.003    0.0023    0.0027    0.0079    Se：0.005
  33  0.40    0.22    1.17    0.011    0.155    0.020    0.002    0.0013    0.0018    0.0085    Bi：0.07
  34  0.46    0.20    1.23    0.021    0.040    0.024    0.003    0.0016    0.0022    0.0081    Cr：0.08，Bi：0.05
  35  0.42    0.18    1.15    0.024    0.052    0.023    0.003    0.0021    0.0034    0.0116    V：0.09，Bi：0.07
  36  0.45    0.19    1.24    0.026    0.062    0.020    ＜0.002  0.0014    0.0019    0.0079    Cr：0.10，Te：0.0035
  37  0.45    0.22    1.21    0.024    0.063    0.030    0.003    0.0011    0.0014    0.0076    V：0.10，Te：0.0020，REM：0.0009
  38  0.39    0.22    1.16    0.015    0.065    0.015    0.002    0.0013    0.0019    0.0075    Cr：0.10，REM：0.0010
  39  0.46    0.17    1.16    0.028    0.110    0.019    0.004    0.0017    0.0028    0.0096    Cu：0.04，Bi：0.08
  40  0.37    0.21    1.19    0.013    0.134    0.034    0.003    0.0015    0.0020    0.0104    Bi：0.09，REM：0.0011
【表2】
No                              化学组成(质量％、其余为：Fe)
  C       Si      Mn      P        S        Ti       sol.Al   Ca        O         N
比较钢   41   0.50    0.19    0.81    0.015    0.053    0.007    0.003    0.0020    0.0015    0.0105
  42   0.53    0.20    0.76    0.014    0.058    0.003    0.002    0.0033    0.0041    0.0116
  43   0.48    0.22    1.25    0.010    0.055    0.008    0.002    0.0020    0.0055    0.0115
  44   0 45    0.21    1.34    0.020    0.098    0.015    0.003    0.0031    0.0010    0.0111
  45   0.39    0.24    1.26    0.020    0.099    0.010    0.005    0.0018    0 0019    0.0107
  46   0.42    0.21    1.20    0.018    0.095    0 009    0.003    0.0022    0.0049    0.0112
  47   0.43    0.22    1.26    0.019    0.094    0.008    0.002    0.0018    0.0054    0.0123
  48   0.44    0.19    1.25    0.014    0.102    0.008    0.002    0.0027    0.0025    0.0125
  49   0 42    0.18    1.21    0.018    0.109    0.005    0.004    0.0025    0.0021    0.0110
  50   0.36    0.60    1.46    0.015    0.172    0.010    ＜0.002  0.0030    0.0021    0.0160
  51   0 39    0.65    1.44    0.015    0.175    0.011    ＜0.002  0.0030    0.0031    0.0170
  52   0.40    0.30    1.10    0.018    0.095    0.020    0.008    0.0035    0.0025    0.0106    V：0.10
  53   0.42    0.22    1.20    0.016    0 097    0.009    0.002    0.0025    0.0020    0.0098    Cr：0.10
  54   0.45    0.20    1.19    0.016    0.100    0.015    0.007    0.0030    0.0025    0.0111    Mo：0.10
  55   0.46    0.25    1.14    0.013    0.103    0.007    0.002    0.0021    0.0020    0.0104    Cu：0.03
  56   0.33    0.16    1.24    0.019    0 105    0.015    0.004    0.0026    0.0018    0.0100    Te：0.0014
  57   0.36    0.27    1.19    0.024    0.107    0.018    0.003    0.0024    0.0018    0.0105    Mg：0.0010
  58   0.45    0.21    1.16    0.018    0.112    0.020    0.006    0.0013    0.0010    0.0099    REM：0.0008
  59   0.38    0.64    1.38    0.015    0.180    0.012    ＜0.002  0.0030    0.0024    0.0135    Cr：0.18，V：0.14
  60   0.38    0.18    1.22    0.014    0.099    0.008    ＜0.002  0 0033    0.0021    0.0108    Ni：0.15，Cr：0.25，V：0.09
  61   0 37    0.20    1.20    0.020    0.172    0.006    ＜0.002  0.0025    0.0017    0.0133    Cu：0.11，Ni：0.06，Cr：0.19，Mo：0.03，V：0.12
  62   0.45    0.005* 1.15    0.018    0.108    0.007    ＜0.002  0.0021    0.0095    0.0108
  63   0.51    0.17    0.81    0.013    0.002*  0.008    0.004    0.0030    0.0040    0.0080
  64   0.40    0.19    2.10*  0.016    0.101    0.026    0.002    0.0035    0.0053    0.0115
  65   0.85*  0.18    1.15    0.015    0.099    0.018    ＜0.002  0.0029    0.0038    0.0125
  66   0.52    0.19    0.92    0.019    0.054    0.032    0.020*  0.0027    0.0010    0.0134
  67   0.50    0.24    1.26    0.017    0.106    0.025    0.010*  0.0003    0.0019    0.0111
  68   0.38    0.22    1.22    0.012    0.180    0 002    ＜0.002  ＜0.0001*0.0016    0.0094
  69   0.40    0.21    1.19    0.025    0.104    0.009    0.035*  0.0020    0.0025    0.0101
  70   0.42    0.19    1.26    0.021    0.095    0.011    0.030*  0.0012    0.0019    0.0115
  71   0.46    0.13    1.22    0.017    0.097    0.013    0.020*  0.0017    0.0020    0.0107
  72   0.45    0.20    1.25    0.020    0.098    0.005    0.040*  0.0014    0.0020    0.0105
  73   0.48    0.13    1.24    0.015    0.116    ＜0.001*0.003    0.0029    0.0025    0.0127
  74   0.50    0.25    1.20    0.020    0.060    0.001    0.002    0.0018    0.0024    0.0090    Pb：0.13*
  75   0.46    0.45    1.00    0.020    0.068    0.004    ＜0.002  0.0015    0.0025    0.0085    Pb：0.15*
根据按上述观察的夹杂物样品的每单位面积中的总硫化物个数(n0)和钢的S分析结果中求出[n0/S(％)]。然后，求出硫化物夹杂物中Ca含量大于1.0质量％的个数，计算[n1/n0]。
对于进行上述分析之后的氧化物，求出CaO、Al2O3、SiO2以及TiO2的总组成超过80质量％，且将上述4种氧化物的总量作为100质量％时，其含量范围分别为CaO：5～60％、Al2O3：5～60％、SiO2：10～80％以及TiO2：0.1～40％的氧化物系夹杂物个数(n2)。在表3和表4中表示出上述夹杂物的调查结果。另外，表4中带有*的值表示不符合本发明规定的条件的值或者是没有达到目标性能的值。
【表3】
N                                                    切屑处理     工具n0    n0/S(％)    n1     n1/n0     n2     指数       寿命(个/mm2)           (个/mm2)            (个/mm2)    f      (穿孔数)
本发明钢   1   258       5733       13       0.050       18       1156       81
  2   244       5072       11       0.045       17       1226       82
  3   245       4900       7        0.029       17       1220       98
  4   287       5398       10       0.035       12       1166       85
  5   321       5732       13       0.040       26       1214       125
  6   254       4379       10       0.039       15       1155       92
  7   365       5368       31       0.085       24       941        125
  8   378       5121       16       0.042       14       989        87
  9   349       4629       24       0.069       27       889        97
  10   460       4355       9        0.019       12       1119       107
  11   472       4362       18       0.038       20       944        116
  12   536       3350       8        0.015       24       894        155
  13   319       5502       8        0.025       35       1086       137
  14   229       3754       14       0.061       15       934        89
  15   284       4369       13       0.046       12       1015       101
  16   283       4099       15       0.053       16       971        116
  17   509       5542       4        0.008       24       1039       116
  18   532       5720       12       0.023       19       1183       132
  19   255       3750       11       0.043       14       1000       94
  20   310       4793       13       0.042       13       928        94
  21   582       5958       13       0.023       19       1106       115
  22   335       4629       10       0.030       18       1119       99
  23   558       5947       19       0.034       16       1186       124
  24   571       3660       18       0.032       21       731        127
  25   219       6083       16       0.073       19       1500       84
  26   320       4923       15       0.047       15       1169       85
  27   423       3850       15       0.035       22       927        125
  28   604       5697       8        0.013       14       858        129
  29   259       6128       20       0.077       18       1538       89
  30   262       4787       7        0.027       21       1023       102
  31   465       5288       12       0.026       25       955        107
  32   573       6340       11       0.019       32       1153       116
  33   529       3413       6        0.011       19       748        125
  34   235       5826       7        0.030       24       1463       80
  35   268       5123       8        0.030       24       1434       98
  36   310       5005       11       0.035       14       1114       89
  37   369       5838       16       0.043       19       1187       86
  38   317       4855       15       0.047       22       1057       85
  39   496       4509       10       0.020       19       791        121
  40   528       3940       16       0.030       22       799        125
【表4】
No                                                切屑处理   工具n0    n0/S(％)    n1   n1/n0    n2     指数     寿命(个/mm2)          (个/mm2)          (个/mm2)   f     (穿孔数)
比较钢  41   116      2189*     18     0.155*     13      604*     104
 42   121      2086*     20     0.165*     24      586*     109
 43   135      2455*     14     0.104*     25      673*     98
 44   142      1449*     17     0.119*     32      480*     139
 45   145      1465*     16     0.110*     20      626*     135
 46   225      2368*     23     0.102*     18      674*     119
 47   218      2319*     22     0.101*     16      638*     105
 48   245      2402*     25     0.102*     12      686*     128
 49   145      1330*     15     0.103*     15      413*     126
 50   278      1616*     29     0.104*     15      517*     157
 51   304      1737*     31     0.102*     19      497*     154
 52   187      1968*     20     0.107*     10      695*     127
 53   169      1742*     18     0.107*     16      670*     121
 54   184      1840*     22     0.120*     11      610*     108
 55   194      1883*     20     0.103*     11      680*     117
 56   179      1705*     18     0.101*     14      476*     124
 57   244      2465*     32     0.131*     36      595*     126
 58   198      1768*     20     0.101*     18      571*     119
 59   326      1811*     33     0.101*     24      411*     158
 60   244      2465*     68     0.277*     36      596*     126
 61   312      1814*     33     0.106*     34      558*     165
 62   210      1944*     25     0.119*     10      454*     118
 63   73       36500      4      0.055        11      22500     8*
 64   477      4719       23     0.048        19      977       34*
 65   490      4945       32     0.065        16      906       7*
 66   346      6407       12     0.035        4*     1463      20*
 67   452      4264       0      0.000        0*     1104      62*
 68   555      3083       0      0.000        0*     711       82*
 69   421      4048       15     0.036        0*     904       63*
 70   457      4811       12     0.026        0*     1032      50*
 71   448      4619       18     0.040        2*     1021      55*
 72   498      5082       17     0.034        1*     1092      45*
 73   478      4121       29     0.061        6*     629       78*
 74   145      2417       12     0.083        14      1150      101
 75   123      2236*     8      0.065        3*     1044      105
切削性的评价是，从按上述制造的直径为70mm的圆棒，沿长度方向切成60mm长度的圆柱状试验片，在相对其截面的垂直方向上进行钻头穿孔试验，进行评价。穿孔条件是，使用高速钢制的直径为6mm的直柄钻头，用水溶性切削油剂(乳状液型)，进刀为0.15mm/rev，转数为980rpm，孔深为50mm。
通过该试验，由刀尖磨损不能穿孔时的穿孔数来判断工具寿命。另外，切屑处理性的评价是，计算测定这时排出的切屑的单位质量的个数，将切屑个数用钢的S含量(质量％)除后得到的值作为切削处理指数(f)。单位质量的切屑个数是钢的S含量越高而越多，在相同的S含量下，单位质量的切削个数越多，切屑处理性越好。将上述切削性评价的结果一同表示于表3和表4中。
由表3和表4中表示的夹杂物数和切削性的测定结果清楚，具有本发明中规定的化学组成且硫化物和氧化物系夹杂物的形态满足本发明规定条件的钢，即表1所示的钢除了No.74和75的钢，与表2中的所有钢相比切屑处理性和工具寿命均优。表1中的钢具有与作为参考例表示的No.74和75的加入Pb的钢，相同或优于其的切削性。
图1为表3和表4中表示的切削处理指数和S含量之间的关系图。另外，没有表示出工具寿命特差的No.63至No.73为止的钢的数据。从该图中也可以看出，只要具有相同S含量水平，本发明钢具有优异的切屑处理性。
图2为表3和表4中表示的切削处理指数和[n1/n0]之间的关系图。但是，没有表示出工具寿命特差的No.63至No.73为止的钢的数据。从该图中也可以看出，满足[n1/n0≤0.1]的本发明钢具有优异的切屑处理性。
图3为表3和表4中表示的切削处理指数和[n0/S(％)]之间的关系图。但是，没有表示出工具寿命特差的No.63至No.73为止的钢的数据。从图3中也可以看出，满足[n0/S(％)≥2500]的本发明钢具有优异的切屑处理性。
图4为表3和表4中表示的工具寿命和S含量之间的关系图。另外，切屑处理性特差的No.41至No.62为止的钢的数据没有表示出。从该图中也可以看出，只要具有相同S含量水平，本发明钢具有优异的切屑处理性。
图5为表3和表4中表示的工具寿命和n2之间的关系图。另外，工具寿命特差的No.41至No.62为止的钢的数据没有表示出，并且为了在相同S含量水平下进行比较，表示出S含量为0.074～0.119％范围内的本发明钢(No.8～11，，17～18，21，23，27～28，31～32，39的钢)和比较例的No.67，69～73的钢的数据。从图5中可以看出，在相同S含量水平下进行比较时，满足[n2≥10]的本发明的钢具有优异的工具寿命。
本发明的机械结构用钢材，尽管不含Pb，切削性特别是切屑处理性优异，延长工具寿命的效果也很好。作为需要切削加工的部件的材料，使用上述钢，能够大大降低该部件的制造成本。

Claims (4)

1、一种机械结构用钢，其特征在于，以质量％计，C：0.1～0.6％、Si：0.01～2.0％、Mn：0.2～2.0％、P：0.1％以下、S：0.005～0.2％、Al：0.009％以下、Ti：大于0.001％而小于0.04％、Ca：0.0001～0.01％、O(氧)：0.001％～0.01％、N：0.02％以下，其余为Fe和杂质，并且钢中含有的夹杂物满足下式①③
          n0/S(％)≥2500…①
          n1/n0≤0.1    …②
          n2≥10        …③
其中，
n0：平行于轧制方向的1mm2截面上，相当于圆形的直径大于1μm的硫化物总数(个/mm2)、
n1：平行于轧制方向的1mm2截面上，相当于圆形的直径大于1μm且Ca含量为1.0质量％以上的MnS个数(个/mm2)、
n2：平行于轧制方向的1mm2截面上，将CaO、Al2O3、SiO2以及TiO2的总组成作为100质量％时，由含量范围分别为CaO：5～60％、Al2O3：5～60％、SiO2：10～80％以及TiO2：0.1～40％的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2和杂质构成的、相当于圆形的直径大于1μm氧化物系夹杂物个数(个/mm2)。
2、根据权利要求1所述的机械结构用钢，其特征在于，还含有从下述第1组中选择的一种以上元素，
第1组：
Cr：0.02～2.5％、V：0.05～0.5％、Mo：0.05～1.0％、Nb：0.005～0.1％、Cu：0.02～1.0％以及Ni：0.05～2.0％。
3、根据权利要求1所述的机械结构用钢，其特征在于，还含有从下述第2组中选择的一种以上元素，
所述第2组为：
Se：0.0005～0.01％、Te：0.0005～0.01％、Bi：0.05％～0.3％以及稀土类元素：0.0001～0.0020％。
4、根据权利要求1所述的机械结构用钢，其特征在于，还含有从下述第1组和第2组中分别选择的一种以上元素，
所述第1组为：
Cr：0.02～2.5％、V：0.05～0.5％、Mo：0.05～1.0％、Nb：0.005～0.1％、Cu：0.02～1.0％以及Ni：0.05～2.0％，
第2组为：
Se：0.0005～0.01％、Te：0.0005～0.01％、Bi：0.05％～0.3％以及稀土类元素：0.0001～0.0020％。
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