CN110438405A - 履带式行驶部件用钢以及履带链节 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种履带式行驶部件用钢以及履带链节，上述履带式行驶部件用钢例如被用作构成上述履带链节的材料，包含：0.39质量％以上且0.45质量％以下的碳、0.2质量％以上且1.0质量％以下的硅、0.10质量％以上且0.90质量％以下的锰、0.002质量％以上且0.005质量％以下的硫、0.1质量％以上且3.0质量％以下的镍、0.70质量％以上且1.50质量％以下的铬、0.10质量％以上且0.60质量％以下的钼，且剩余部分由铁以及不可避免的杂质构成，碳的含量的1/2、硫的含量的4倍、作为不可避免的杂质的磷的含量的和即Ra的值为0.25质量％以下。

Description

履带式行驶部件用钢以及履带链节
本申请是申请日为2014年05月08日、发明创造名称为“履带式行驶部件用钢以及履带链节”、申请号为201480020895.3的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种履带式行驶部件用钢以及履带链节，更特别指的是通过作为构成履带式行驶部件的材料来使用而能够提高履带式行驶部件的耐久性的履带式行驶部件用钢、以及由该钢构成的履带链节。
背景技术
对于液压挖掘机、推土机等履带式工作机械的行驶部件，要求高的耐久性。具体而言，上述行驶部件大多在砂土等硬质的异物侵入的环境下与其他部件接触并且相对移动。因此，对于上述行驶部件，要求高的耐磨损性。为了使耐磨损性提高，有效的对策是使部件的硬度上升。但是，在仅使部件的硬度上升的情况下，由于构成部件的材料的韧性降低，所以部件的表面产生破裂、剥离，产生需要更换部件这一问题。换句话说，为了使履带式工作机械的行驶部件的耐久性提高，需要实现高的耐磨损性，并且将耐破裂性以及耐剥离性维持为高的水平。
作为能够兼备高硬度与高冲击值的高硬度高韧性钢，例如提出有通过600℃以上的高温回火确保50HRC以上的硬度、并将夏比冲击值达到5kgf·m以上作为指标调整了合金元素的添加量的钢(例如，参照日本特开2003－328078号公报(专利文献1))。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－328078号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，即使将上述专利文献1所公开的钢应用于履带式工作机械的行驶部件，耐久性也不会充分提高。若更详细地进行说明，在专利文献1所公开的钢中，以夏比冲击值为指标，对用于使韧性提高的成分组成进行调整。但是，根据本发明人们的研究，即使在提高了履带式工作机械的行驶部件的夏比冲击值的情况下，上述部件的耐剥离性也未必被充分地改善。其结果是，即使在使用了上述专利文献1所公开的钢的情况下，履带式行驶部件的耐久性也不会充分地提高。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够提高履带式行驶部件的耐久性的履带式行驶部件用钢、以及由该钢构成的履带链节。
用于解决技术问题的手段
本发明所涉及的履带式行驶部件用钢被用作构成履带式行驶部件的材料。该履带式行驶部件用钢含有：0.39质量％以上且0.45质量％以下的碳、0.2质量％以上且1.0质量％以下的硅、0.10质量％以上且0.90质量％以下的锰、0.002质量％以上且0.005质量％以下的硫、0.1质量％以上且3.0质量％以下的镍、0.70质量％以上且1.50质量％以下的铬、0.10质量％以上且0.60质量％以下的钼，且剩余部分由铁以及不可避免的杂质构成。
本发明人们对使履带式行驶部件(构成履带式行驶装置的部件)中具备高的耐磨损性与高的耐剥离性的对策进行了研究。其结果是，发现为了提高耐剥离性，相比于以夏比冲击值作为指标，将拉伸试验中的断面收缩率作为指标而调整构成履带式行驶部件的钢的成分组成更有效。基于该见解，本发明人们考虑近年来的履带式行驶部件所要求的耐磨损性以及耐剥离性，将通过淬火回火使至少该部件中的特别要求耐磨损性的区域成为硬度57HRC以上、并且断面收缩率40％以上作为目标值而设定。而且，研究了能够实现该目标值的钢的成分组成。其结果是，得知利用具有上述成分组成的钢能够实现该目标值，想到了本发明。即，通过对将碳、硅、锰、硫、镍、铬以及钼调整为上述组成的钢实施淬火回火处理，能够使硬度为57HRC以上，并且使断面收缩率的值为40％以上。如以上那样，根据本发明的履带式行驶部件用钢，能够提供可使履带式行驶部件的耐久性提高的履带式行驶部件用钢。
上述履带式行驶部件用钢可以还含有从由0.05质量％以上且0.20质量％以下的钒、0.005质量％以上且0.05质量％以下的铌、0.01质量％以上且0.15质量％以下的锆、0.01质量％以上且0.10质量％以下的钛以及0.1质量％以上且2.0质量％以下的钴构成的组中选择至少一种以上。通过追加性地添加这些元素，容易提高断面收缩率的值，能够使履带式行驶部件的耐久性进一步提高。
上述履带式行驶部件用钢可以还含有0.001质量％以上且0.005质量％以下的硼。硼是使钢的淬火性提高的元素。通过追加性地添加硼，能够抑制使断面收缩率降低的元素的含量，并且对钢赋予足够的淬火性。此外，硼与钢中的氮结合而形成氮化物。因此，为了使添加的硼有效地发挥功能，期望的是与硼一起添加0.01质量％以上且0.10质量％以下的钛。
在上述履带式行驶部件用钢中，优选的是，碳的含量的1/2、硫的含量的4倍、以及作为不可避免的杂质的磷的含量的和即Ra的值为0.25质量％以下。由此，能够使履带式行驶部件的耐久性进一步提高。
在上述履带式行驶部件用钢中，上述Ra的值可以为0.22质量％以上。由此，能够对履带式行驶部件赋予足够的硬度，并且减少制造成本。
上述履带式行驶部件用钢也可以被用作构成履带链节的材料。作为构成要求兼备高的耐磨损性与高的耐剥离性的履带链节的材料，上述履带式行驶部件用钢较为适合。特别是，在近年来的履带式行驶中，逐渐采用旋转轴套，以往决定行驶的寿命的轴套的寿命变长。其结果是，履带链节的寿命决定行驶的寿命的情况变多。通过采用本发明的履带式行驶部件用钢作为采用旋转轴套的行驶的履带链节的材料，能够期待履带式行驶的长寿命化。
本发明所涉及的履带链节由含有0.39质量％以上且0.45质量％以下的碳、0.2质量％以上且1.0质量％以下的硅、0.10质量％以上且0.90质量％以下的锰、0.002质量％以上且0.005质量％以下的硫、0.1质量％以上且3.0质量％以下的镍、0.70质量％以上且1.50质量％以下的铬、0.10质量％以上且0.60质量％以下的钼、且剩余部分由铁以及不可避免的杂质构成的钢构成。该履带链节包含：基部区域；硬化区域，其以包含踏面的方式形成，并具有比基部区域更高的硬度。硬化区域的硬度为57HRC以上、断面收缩率值为40％以上。
在上述履带链节中，上述钢可以还包含从由0.05质量％以上且0.20质量％以下的钒、0.005质量％以上且0.05质量％以下的铌、0.01质量％以上且0.15质量％以下的锆、0.01质量％以上且0.10质量％以下的钛以及0.1质量％以上且2.0质量％以下的钴构成的组中选择的至少一种以上。
另外，在上述履带链节中，上述钢可以还含有0.001质量％以上且0.005质量％以下的硼。
通过采用上述本发明的履带式行驶部件用钢作为构成履带链节的材料，能够实现兼备高的耐磨损性与高的耐剥离性。其结果是，能够提供具有优异的耐久性的履带链节。
在上述履带链节中，优选的是，上述钢的碳的含量的1/2、硫的含量的4倍、作为不可避免的杂质的磷的含量的和即Ra的值为0.25质量％以下。由此，能够使履带链节的耐久性进一步提高。
在上述履带链节中，上述Ra的值可以为0.22质量％以上。由此，能够对履带链节赋予足够的硬度，并且减少制造成本。
在上述履带链节中，上述基部区域的硬度可以为30HRC以上且45HRC以下。由此，能够使基部区域的耐冲击性提高。
这里，说明将钢的成分组成限定于上述范围的理由。
碳：0.39质量％以上且0.45质量％以下
碳是对钢的硬度带来大影响的元素。在碳含量小于0.39质量％时，难以通过淬火回火使硬度为57HRC以上。另一方面，若碳含量超过0.45质量％，则难以使断面收缩率的值为40％以上。因此，需要使碳含量为上述范围。另外，出于容易确保足够的硬度的观点，优选的是碳含量为0.40质量％以上。而且，出于容易确保足够的断面收缩率的值的观点，优选的是，碳含量为0.44质量％以下。
硅：0.2质量％以上且1.0质量％以下
硅是除了提高钢的淬火性、强化钢的基体、提高抗回火软化性等效果之外、还在制钢工序中具有脱氧效果的元素。在硅含量为0.2质量％以下时，不能充分获得上述效果。另一方面，若硅含量超过1.0质量％，则存在断面收缩率的值降低的趋势。因此，需要使硅含量为上述范围。另外，硅是显著提高淬火性的元素，若过度添加则存在产生淬火裂纹的隐患。出于容易避免淬火裂纹的观点，优选的是，硅含量为0.7质量％以下。
锰：0.10质量％以上且0.90质量％以下
锰是对提高钢的淬火性有效、并且在制钢工序中具有脱氧效果的元素。在锰含量为0.10质量％以下时，不能充分获得上述效果。另一方面，若锰含量超过0.90质量％，则存在淬火硬化前的硬度上升、且加工性降低的趋势。因此，需要使锰含量为上述范围。另外，出于确保钢的足够的淬火性的观点，优选的是，锰含量为0.40质量％以上。另外，在重视加工性的情况下，优选的是，锰含量为0.85质量％以下，更优选的是，0.80质量％以下。
硫：0.002质量％以上且0.005质量％以下
硫是用于使钢的切削性提高的元素。另外，硫也是在制钢工序中即使不刻意添加也会混入的元素。若使硫含量小于0.002质量％，则切削性降低，并且钢的制造成本上升。另一方面，根据本发明人们的研究，在本发明的履带式行驶部件用钢的成分组成中，硫含量对断面收缩率的值的影响大。若硫含量超过0.005质量％，则难以使断面收缩率的值为40％以上。因此，需要使硫含量为上述范围。另外，通过使硫含量为0.004质量％以下，能够使履带式行驶部件的耐剥离性进一步提高。
镍：0.1质量％以上且3.0质量％以下
镍是对于使钢的基体的韧性提高有效的元素。在镍含量小于0.1质量％时，不会发挥该效果。另一方面，若镍含量超过3.0质量％，则镍在钢中偏析的趋势变强。其结果是，可能产生钢的机械式的性质不一致这样的问题。因此，需要使镍含量为上述范围。另外，若镍含量超过2.0质量％，则韧性的提高变得缓慢，另一方面，钢的制造成本变高。出于这样的观点，优选的是，镍含量为2.0质量％以下。另一方面，为了在具有57HRC以上的硬度的钢中充分发挥使钢的基体的韧性提高这样的效果，优选的是，使镍含量为1.0质量％以上。
铬：0.70质量％以上且1.50质量％以下
铬使钢的淬火性提高、并且提高抗回火软化性。特别是，通过与钼、铌、钒等进行复合添加，可显著地提高钢的抗回火软化性。在铬含量小于0.70质量％时，不会充分发挥这样的效果。另外，若铬含量超过1.50质量％，则抗回火软化性的提高变得缓慢，另一方面，钢的制造成本变高。因此，需要使铬含量为上述范围。
钼：0.10质量％以上且0.60质量％以下
钼使淬火性提高，并提高抗回火软化性高。另外，钼也具有改善高温回火脆性的功能。在钼含量小于0.10质量％时，不会充分地发挥这样的效果。另一方面，若钼含量超过0.60质量％，则上述效果饱和。因此，需要使钼含量为上述范围。
钒：0.05质量％以上且0.20质量％以下
钒不是本发明的履带式行驶部件用钢中的必须的元素。但是，钒形成微小的碳化物，有助于晶粒的微小化。在钒含量小于0.05质量％时，不会充分发挥这样的效果。另一方面，若钒含量超过0.20质量％，则上述效果饱和。另外，由于钒是相对高价的元素，因此优选的是使添加量为所需最低限度。因此，在添加钒的情况下，使添加量为上述范围较为适当。
铌：0.005质量％以上且0.05质量％以下
铌对于提高钢的强度以及韧性甚至晶粒微小化有效。特别是，通过与铬、钼复合添加铌使钢的晶粒显著地变小，显著地提高抗回火软化性，因此是对于改善韧性来说极其有效的元素。为了确保该效果，需要使铌含量为0.005质量％以上。另一方面，若铌含量超过0.05质量％，则因粗大的共晶NbC的结晶析出、形成大量的NbC导致基体中的碳量降低，因此会产生强度降低、韧性降低这样的问题。另外，若铌含量超过0.05质量％，则钢的制造成本也变高。因此，在添加铌的情况下，使添加量为上述范围较为适当。另外，出于更可靠地抑制强度降低、韧性降低的问题并减少制造成本的观点，优选的是，使铌含量为0.04质量％以下。
锆：0.01质量％以上且0.15质量％以下
锆虽然不是必须的元素，但具有通过使钢中的碳化物呈球状细粒化地分散来进一步改善钢的韧性的效果。特别优选的是，为了对高强度钢赋予高韧性而添加。在锆含量小于0.01质量％时，不会充分地发挥该效果。另一方面，若锆含量超过0.15质量％，则钢的韧性反而恶化。因此，在添加锆的情况下，使添加量为上述范围较为适当。
钛：0.01质量％以上且0.10质量％以下
钛能够出于改善钢的韧性的目的而根据需要来添加。在钛含量小于0.01质量％时，韧性改善的效果小。另一方面，若钛含量超过0.10质量％，则钢的韧性反而恶化。因此，在添加钛的情况下，使添加量为上述范围较为适当。
钴：0.1质量％以上且2.0质量％以下
钴虽然不是必须的元素，但会使铬、钼等的向碳化物形成元素的基体的固溶度上升，并且使钢的抗回火软化性提高。因此，通过添加钴而实现碳化物的微小化与回火温度的高温化，由此能够使钢的强度以及韧性提高。在钴含量小于0.1质量％时，不会充分发挥这样的效果。另一方面，钴使钢的淬火性降低。另外，由于钴为高价的元素，因此大量的添加会导致钢的制造成本上升。若钴含量超过2.0质量％，则这样的问题将变得显著。因此，在添加钴的情况下，使添加量为上述范围较为适当。
硼：0.001质量％以上且0.005质量％以下
硼是用于使钢的淬火性显著地提高的元素。通过添加硼，能够减少以提高淬火性为目的而添加的其他元素的添加量，减少钢的制造成本。另外，硼向旧奥氏体晶粒间界偏析的趋势比磷以及硫更强，特别是将硫从晶界中排出而改善晶界强度。在硼含量为0.001质量％以下时，不会充分发挥这样的效果。另一方面，若硼含量超过0.005质量％，则添加的硼与氮结合而形成BN，导致钢的韧性恶化。因此，在添加硼的情况下，使添加量为上述范围较为适当。
发明效果
根据以上的说明可知，根据本发明的履带式行驶部件用钢，能够使履带式行驶部件的耐久性提高。另外，根据本发明的履带链节，能够提供耐久性优异的履带链节。
附图说明
图1是表示履带式行驶装置的结构的概略图。
图2是表示履带的结构的一部分的概略立体图。
图3是表示履带的结构的一部分的概略俯视图。
图4是沿图3的线段IV－IV的概略剖视图。
图5是表示履带链节的制造工序的概略的流程图。
图6是表示硬度与冲击值之间的关系的图。
图7是表示硬度与伸长率之间的关系的图。
图8是表示硬度与断面收缩率之间的关系的图。
图9是表示镍以及碳的含量给硬度与断面收缩率之间的关系带来的影响的图。
图10是表示镍、碳以及钴的含量给硬度与断面收缩率之间的关系带来的影响的图。
图11是表示镍、碳以及硫等的含量给硬度与断面收缩率之间的关系带来的影响的图。
图12是表示Ra值与断面收缩率之间的关系的图。
图13是表示砂土磨损试验的试验结果的图。
图14是表示冲击试验的试验结果的图。
具体实施方式
以下，对本发明的一实施方式进行说明。此外，在以下的附图中，对相同或者相当的部分标注相同的参照编号，不重复其说明。
本发明的履带式行驶部件用钢例如能够如以下那样作为构成履带式行驶装置所包含的履带链节的材料而使用。参照图1，本实施方式中的履带式行驶装置1例如是推土机等工作机械的行驶装置，并且具备履带2、履带架3、空转轮4、链轮5、多个(这里是七个)下转轮10、多个(这里是两个)上转轮11。
履带2包含呈环状连结的多个履带链节9、以及固定于各履带链节9的履带板6。多个履带链节9包含外链节7与内链节8。外链节7与内链节8交替地连结。参照图2，各履带板6固定于一对外链节7或者一对内链节8的履带板固定面。由此，外链节7与内链节8形成为交替排列的两列。
参照图1，在履带架3，将空转轮4、多个(这里是七个)下转轮10、以及多个(这里是两个)上转轮11安装为能够绕各自的轴旋转。链轮5配置于履带架3的一个端部侧。另外，链轮5连接于发动机等动力源，并被该动力源驱动，从而绕轴旋转。在链轮5的外周面配置有作为向径向外侧突出的突起部的多个链轮齿51。各链轮齿51与履带2啮合。因此，链轮5的旋转被传递到履带2。其结果是，履带2被链轮5的旋转驱动而沿周向旋转。
在履带架3的另一个端部(与配置链轮5的一侧相反的一侧的端部)安装有空转轮4。另外，在被链轮5与空转轮4夹着的履带架3的区域，在接地侧安装有多个下转轮10，在与接地侧相反的一侧安装有多个上转轮11。空转轮4、下转轮10以及上转轮11在外周面上与履带2的内周面接触。其结果是，被链轮5的旋转驱动的履带2一边被空转轮4、链轮5、下转轮10以及上转轮11引导，一边沿周向旋转。
接下来，详细说明履带2的结构。参照图2以及图3，各履带板6通过螺栓93以及螺母94拧紧固定于外链节7或者内链节8。在从与履带2的旋转面垂直的方向观察(从图3的视点观察)时，相邻的外链节7与内链节8以各自的一部分彼此重叠的方式配置，并通过连结销91以及轴套92相连结。
更具体而言，参照图2～图4，在各内链节8分别形成有两个沿与履带2的旋转面垂直的方向的贯通的轴套孔85。该两个轴套孔85中的一个轴套孔85形成于内链节8中的长度方向的一个端部，另一个轴套孔85形成于另一个端部。另外，在内链节8中，在与安装有履带板6的一侧相反的一侧形成有踏面87。另一方面，在各外链节7分别形成有两个沿与履带2的旋转面垂直的方向贯通的连结销孔75。该两个连结销孔75中的一个连结销孔75形成于外链节7中的长度方向的一个端部，另一个连结销孔75形成于另一个端部。另外，在外链节7中，在与安装有履带板6的一侧相反的一侧形成有踏面77。
从与履带2的旋转面垂直的方向观察时，固定有各履带板6的一对外链节7以各自的两个连结销孔75重叠的方式配置。同样地，从与履带2的旋转面垂直的方向观察时，固定有各履带板6的一对内链节8以各自的两个轴套孔85重叠的方式配置。另外，从与履带2的旋转面垂直的方向观察时，相邻的外链节7与内链节8以连结销孔75与轴套孔85重叠的方式配置。而且，参照图4，连结销91以贯通构成一列的外链节7的连结销孔75、构成一列的内链节8的轴套孔85、构成另一列的内链节8的轴套孔85以及构成另一列的外链节7的连结销孔75的方式配置。连结销91被压入连结销孔75，并且其两端部铆接于外链节7的突起部76，从而固定于一对外链节7。
参照图4，轴套92包含一对固定轴套92B和被一对固定轴套92B夹持配置的旋转轴套92A。旋转轴套92A以及一对固定轴套92B分别具有具备贯通包含轴的区域的孔的中空圆筒状的形状。旋转轴套92A以及一对固定轴套92B以轴一致的方式配置。在旋转轴套92A与固定轴套92B之间配置有密封圈95。固定轴套92B被嵌入内链节8的轴套孔85而被固定。连结销91以贯通旋转轴套92A以及一对固定轴套92B的贯通孔的方式配置。其结果是，旋转轴套92A能够相对于连结销91沿周向进行相对转动。
而且，参照图4，在包含连结销91的轴的区域形成有沿轴向延伸、并保持润滑油等润滑剂的润滑剂保持孔91A。另外，在连结销91形成有沿径向延伸、并将外周面与润滑剂保持孔91A相连的润滑剂供给路91B。另外，润滑剂保持孔91A在连结销91的一个端面侧具有开口部，并在该开口部中嵌入有插接件91C。润滑油等润滑剂从润滑剂保持孔91A的开口部供给到润滑剂保持孔91A内，之后因插接件91C被嵌入开口部，从而被保持在润滑剂保持孔91A内。润滑剂保持孔91A内的润滑剂经由润滑剂供给路91B供给到连结销91的外周面与旋转轴套92A的内周面之间。其结果是，减少了连结销91的外周面与旋转轴套92A的内周面之间的摩擦，并抑制连结销91的外周面以及旋转轴套92A的内周面的磨损。即，履带2是具有包含旋转轴套92A的上述结构的旋转轴套式履带。
在履带式行驶装置中的链轮的旋转被传递到履带时，链轮齿与安装于履带链节的轴套啮合。这里，在具备不具有旋转轴套的以往的履带的履带式行驶装置中，作为链轮齿与轴套啮合的结果，轴套的外周面磨损、决定履带式行驶装置的寿命或者部件更换周期的情况变多。另一方面，在包含旋转轴套式履带的本实施方式中的履带式行驶装置1中，链轮齿51与能够相对于连结销91转动的旋转轴套92A相啮合。因此，轴套92的寿命变长。其结果是，由履带链节9的寿命决定履带式行驶装置1的寿命或者部件更换周期的情况变多。更具体而言，由外链节7的踏面77、内链节的踏面87的磨损决定履带式行驶装置1的寿命或者部件更换周期的情况较多。
与此相对，在本实施方式的履带式行驶装置1中，作为构成外链节7以及内链节8的材料，采用了含有0.39质量％以上且0.45质量％以下的碳、0.2质量％以上且1.0质量％以下的硅、0.10质量％以上且0.90质量％以下的锰、0.002质量％以上且0.005质量％以下的硫、0.1质量％以上且3.0质量％以下的镍、0.70质量％以上且1.50质量％以下的铬、0.10质量％以上且0.60质量％以下的钼，且剩余部分由铁以及不可避免的杂质构成的履带式行驶部件用钢。若更详细地进行说明，通过将由上述履带式行驶部件用钢构成的履带链节9的包含踏面77、87的区域局部进行淬火硬化处理，从而形成硬度为57HRC以上、并且断面收缩率的值为40％以上的硬化区域7A、8A。由此，实现了履带链节9中的要求耐磨损性的区域、即包含踏面77、87的区域的高的耐磨损性，并且可将耐剥离性维持为高的水平。其结果是，本实施方式中的履带链节9的耐久性优异。另外，由于履带链节9的耐久性提高，所以包含作为旋转轴套式履带的履带2的本实施方式中的履带式行驶装置1的耐久性进一步提高。而且，优选的是，将作为履带链节9的除硬化区域7A、8A以外的区域即基部区域的非硬化区域7B、8B的硬度调整为30HRC以上且45HRC以下。由此，作为履带链节9整体，能够确保高的耐冲击性。
而且，构成履带链节9的上述履带式行驶部件用钢也可以进一步含有从由0.05质量％以上且0.20质量％以下的钒、0.005质量％以上且0.05质量％以下的铌、0.01质量％以上且0.15质量％以下的锆、0.01质量％以上且0.10质量％以下的钛以及0.1质量％以上且2.0质量％以下的钴构成的组中选择的至少一种以上。通过追加性地添加这些元素，能够容易地提高断面收缩率的值，使履带链节9的耐久性进一步提高。
另外，构成履带链节9的上述履带式行驶部件用钢也可以进一步含有0.001质量％以上且0.005质量％以下的硼。由此，能够抑制使断面收缩率降低的元素的含量，并且对钢赋予足够的淬火性。此外，硼与钢中的氮结合而形成氮化物。因此，为了使添加的硼有效地发挥功能，期望的是与硼一起添加0.01质量％以上且0.10质量％以下的钛。
而且，在构成履带链节9的上述履带式行驶部件用钢中，优选的是，以使碳的含量的1/2、硫的含量的4倍、以及作为不可避免的杂质的磷的含量之和即Ra的值为0.25质量％以下的方式调整钢的成分组成。由此，履带链节9的耐久性进一步提高。
接下来，参照图5对履带链节9的制造方法的一个例子进行说明。在本实施方式的履带链节9的制造方法中，首先实施成形工序作为工序(S10)。在该工序(S10)中，准备具有上述成分组成的钢材，对该钢材实施热锻造、热修边(ホットトリミング)、毛刺去除等加工，制作形成为所希望的履带链节9的形状的成形体。
接下来，作为工序(S20)，实施整体淬火工序。在该工序(S20)中，通过将在上述工序(S10)中制作的成形体的整体加热至构成成形体的钢的A1相变点以上的温度，之后冷却至MS点以下的温度，从而进行淬火处理。成形体的加热例如能够通过气氛炉来实施。
接下来，作为工序(S30)，实施第一回火工序。在该工序(S30)中，通过将在上述工序(S20)中进行淬火处理的成形体的整体加热至小于构成成形体的钢的A1相变点的温度，之后进行冷却，从而进行回火处理。更具体而言，将成形体例如在炉内加热至500℃以上且650℃以下的温度，并保持30分钟以上且300分钟以下的时间，之后进行冷却。由此，将成形体的整体调整为例如30HRC以上45HRC以下的硬度。其结果是，成形体整体成为具有优异的韧性的状态。
接下来，在进行了踏面77、87以及履带板固定面的加工之后，作为工序(S40)实施局部淬火工序。在该工序(S40)中，通过将在工序(S30)中进行了回火处理的成形体的一部分、具体而言是包含与踏面77、87对应的区域的部分(硬化区域7A、8A)加热至A1相变点以上的温度，之后冷却至MS点以下的温度，从而进行淬火处理。该部分的淬火处理例如能够通过高频淬火来实施。
接下来，作为工序(S50)实施第二回火工序。在该工序(S50)中，通过将在工序(S40)中局部进行了淬火处理的成形体加热至小于构成成形体的钢的A1相变点的温度并且比上述工序(S30)中的加热温度低的温度，之后进行冷却，从而进行回火处理。更具体而言，将成形体在例如炉内加热至100℃以上且300℃以下的温度，并保持1分钟以上且300分钟以下的时间，之后进行冷却。由此，将在工序(S40)中进行了淬火处理的区域、即作为包含与踏面77、87对应的区域的部分的硬化区域7A、8A调整为57HRC以上且60HRC以下的硬度。其结果是，能够使硬化区域7A、8A的硬度为57HRC以上、并且使断面收缩率的值为40％以上。
接下来，作为工序(S60)，根据需要实施精加工工序。在该工序(S60)中，对实施了上述工序(S20)～(S50)的热处理的成形体实施所需的精加工等。通过以上的工序，能够制造本实施方式中的履带链节9。
如以上那样，通过对由具有上述成分组成的履带式行驶部件用钢构成的钢材进行加工而制作成形体，并实施上述工序(S20)～(S50)的热处理，从而能够在包含踏面77、87的区域(硬化区域7A、8A)中实现硬度57HRC以上、以及断面收缩率40％以上，并使该区域中的耐磨损性以及耐剥离性提高。另一方面，在工序(S40)中进行了淬火处理的区域(非硬化区域7B、8B)维持工序(S30)中的回火处理后的状态。因此，非硬化区域7B、8B的韧性优异。这样，根据上述制造工序，能够制造耐久性优异的履带链节9。
此外，在上述实施方式中，说明了将本发明的履带式行驶部件用钢应用于履带链节的情况，但本发明的履带式行驶部件用钢的用途不限定于此。本发明的履带式行驶部件用钢优选的是作为例如轴套、下转轮、链轮齿等要求兼备高的耐磨损性与高的耐剥离性的构成履带式行驶部件的材料。
实施例
(实施例1)
对于使履带式行驶部件的耐磨损性提高并且将耐剥离性维持在高的水平的对策，进行了所研究的实验。实验的顺序如以下那样。
首先，准备具有以下的表1所示的成分组成的钢材。表1的材料A～F以及O～Q是本发明的履带式行驶部件用钢(实施例)，材料G～N是本发明的范围之外的钢(比较例)。
然后，使用作为以往的履带式行驶部件用钢的材料I，对应作为耐剥离性的指标的材料特性进行了研究。具体而言，准备在以相同条件进行了高频淬火处理之后、通过调整回火温度而使硬度不同的拉伸试验片以及夏比冲击试验片，实施试验。在拉伸试验片以及夏比冲击试验片中分别采用了JIS Z2201(日本工业标准)14A号试验片(直径)以及JIS Z 2202(2mmU型缺口)试验片。然后，对试验的结果所获得的硬度与冲击值之间的关系、硬度与伸长率之间的关系以及硬度与断面收缩率之间的关系进行调查。
参照图6，冲击值在硬度54HRC附近达到极其大，例如相比于硬度为51HRC的情况，硬度为56HRC的情况下的冲击值更高。另一方面，在实际使用履带链节的情况下，在由材料I构成的履带链节中，若踏面的硬度达到55HRC以上，则踏面产生剥离的情况较多。换句话说，可知夏比冲击值的上升不与耐剥离性的提高直接关联。因此，可以说不适合将夏比冲击值作为耐剥离性的指标。
另外，参照图7，拉伸试验的伸长率的值在硬度50HRC以上的范围内未大幅度变化。即使在履带链节的踏面中的剥离产生变得显著的阈值即硬度55HRC附近，伸长率的值也未大幅度变化。因此，可以说拉伸试验的伸长率的值也不适合作为耐剥离性的指标。
另一方面，参照图8，若硬度超过55HRC，则拉伸试验的断面收缩率的值急剧地降低。因此，可以说拉伸试验的断面收缩率的值适合作为耐剥离性的指标。在由作为以往的履带式行驶部件用钢的材料I构成的履带链节中，若考虑在硬度小于55HRC时抑制了剥离，能够将断面收缩率为40％以上的情况设定为确保耐剥离性的指标。基于以上的研究结果，本发明人们出于使耐磨损性提高并且维持耐剥离性的观点，将硬度57为HRC以上、并且断面收缩率为40％以上设定为目标值。此外，若考虑制造工序的条件等的偏差，则期望的是将硬度确保为58HRC以上。
接下来，准备拉伸试验片并进行拉伸试验，该拉伸试验片通过针对除了相对于上述材料I添加具有韧性提高效果的Ni(镍)、增加具有硬度上升效果的C(碳)的量之外还使Mo(钼)、Nb(铌)的含量变化的材料J～N，在进行高频淬火处理之后调整回火温度，从而使硬度变化而成。试验片的形状是与上述相同的形状。然后，调查硬度与断面收缩率之间的关系。将试验结果表示在图9中。
参照图9，确认到在对材料I进行的上述成分调整中，即使调整回火温度而使硬度变化，也难以达到硬度57HRC以上、并且断面收缩率40％以上这一目标值。
接下来，也对相对于上述材料I进行了Ni的添加、以及C(碳)的增量、并且添加了Co(钴)的材料G以及H进行了相同的调查。将试验结果表示在图10中。
参照图10，通过对材料I进行的上述成分调整，从而在极窄的范围内实现上述目标值。但是，若考虑实际的履带式行驶部件的生产工序中的钢的成分的偏差、热处理条件等偏差，则仅靠上述成分调整，不易将所希望的特性可靠地赋予履带式行驶部件。
接下来，也对相对于上述材料I进行了Ni的添加、以及S(硫)的减少、并且调整了C、B(硼)、V(钒)、Zr(锆)以及Nb等的含量的材料A～F以及O～Q进行了相同的调查。将试验结果表示在图11中。
参照图11，可知在断面收缩率值的减少中，极其有效的是S的减少。而且，可知通过使用作为实施例的材料A～F以及O～Q，能够实现上述目标值。而且，根据图11，可知B、Nb、Ti、V、Zr、Co的添加对于上述目标值的实现较为有效。如以上那样，根据本发明的履带式行驶部件用钢，能够将拉伸试验的断面收缩率值维持为高的水平，并且相比于以往的材料I使硬度上升。其结果是，能够将履带式行驶部件的耐剥离性维持为高的水平，并且使耐磨损性提高。
而且，对于用于确保更优选的硬度即硬度58HRC以上、并且实现断面收缩率40％以上的成分组成进行了研究。具体而言，对于表1的材料A～Q中的、除了即使调整回火温度也不能实现硬度58HRC以上的材料之外的各材料，计算出碳的含量的1/2、硫的含量的4倍、以及作为不可避免的杂质的磷的含量的和即Ra。即，Ra被以下的式(1)定义。
Ra＝(1/2)C+4S+P···(1)
然后，调查了Ra值与通过回火调整为硬度58HRC的情况下的断面收缩率的值之间的关系。将Ra值与该断面收缩率的值之间的关系表示在图12中。
参照图12，认为Ra值与断面收缩率的值之间具有明确的关联。而且，通过使Ra值为0.25质量％以下，能够使调整为硬度58HRC的情况下的断面收缩率的值为40％以上。因此，确认到优选的是以使Ra值为0.25质量％以下的方式调整钢的成分组成。此外，例如能够通过减少C(碳)的量来实现使Ra值小于0.22质量％。但是，例如若将C量减少至小于0.39质量％，则难以获得足够的硬度。另一方面，为了在维持能够确保足够的硬度的C量的情况下使Ra值小于0.22质量％，需要将S(硫)以及作为不可避免的杂质的P(磷)的量减少至极其低的水准。在该情况下，钢的制造成本变高。这样，出于确保足够的硬度以及减少制造成本的观点，优选的是Ra值为0.22质量％以上。
(实施例2)
对于本发明的履带式行驶部件用钢，进行确认耐磨损性的实验。实验的顺序如以下所述。
首先，准备作为本发明的履带式行驶部件用钢的上述材料A及B的钢材和作为以往的履带式行驶部件用钢的材料I的钢材，并且准备实施了高频淬火处理以及回火处理的试验片。试验片的形状是直径为60mm、高度为7mm的圆盘状。使该试验片以面压65kg/mm2接触于具有圆盘状的形状的对象材料(硬度52HRC)的外周面，并且以相对滑动率1.04、转速320rpm沿周向旋转。此时，通过以45g/min的比例投入6号硅砂而向试验片与对象材之间供给砂土(硅砂)。然后，在经过规定时间之后取出试验片，测量因磨损减少的重量(磨损重量)。在图13中表示试验结果。
在图13中，纵轴用以材料A的磨损重量作为1的比表示。如图13所示，若比较作为本发明的履带式行驶部件用钢的材料A及B的磨损重量和作为以往的材料的材料I的磨损重量，则具有约38％的差异。因此，确认到与以往的履带式行驶部件用钢相比，本发明的履带式行驶部件用钢的耐磨损性(耐砂土磨损性)更优异。
(实施例3)
对于本发明的履带式行驶部件用钢，进行确认冲击特性的实验。首先，准备作为本发明的履带式行驶部件用钢的上述材料E、以及作为以往的履带式行驶部件用钢的材料I的钢材，准备实施了高频淬火处理以及回火处理的试验片。此时，通过调整回火温度而制作各钢材硬度不同的试验片。作为试验片，采用JIS Z 2202(2mmU型缺口)冲击试验片。然后，使用制作的试验片实施夏比冲击试验，调查硬度与冲击值之间的关系。在图14中示出试验结果。
参照图14，与硬度上升约3HRC无关，作为本发明的履带式行驶部件用钢的材料E具有与作为以往的履带式行驶部件用钢的材料I同等的冲击值。因此，可确认到，根据本发明的履带式行驶部件用钢，可获得比以往的履带式行驶部件用钢更优异的冲击特性。
这次公开的实施方式以及实施例全部是例示，无论从哪个方面都不应理解为用于限制。本发明的范围不被上述说明限定，而是旨在被权利要求的范围所限定，并包括与权利要求的范围同等的意思以及范围内的全部变更。
工业上的可利用性
本发明的履带式行驶部件用钢特别有利于被用作要求兼备高的耐磨损性与高的耐剥离性的构成履带式行驶部件的材料。另外，本发明的履带链节特别有利于应用于要求耐久性的提高的履带链节。
附图标记说明
1 履带式行驶装置，
2 履带，
3 履带架，
4 空转轮，
5 链轮，
6 履带板，
7 外链节，
7A 硬化区域，
7B 非硬化区域，
8 内链节，
8A 硬化区域，
8B 非硬化区域，
9 履带链节，
10 下转轮，
11 上转轮，
51 链轮齿，
75 连结销孔，
76 突起部，
77 踏面，
85 轴套孔，
87 踏面，
91 连结销，
91A 润滑剂保持孔，
91B 润滑剂供给路，
91C 插接件，
92 轴套，
92A 旋转轴套，
92B 固定轴套，
93 螺栓，
94 螺母，
95 密封圈。

Claims (10)

1.一种履带式行驶部件用钢，其被用作构成履带式行驶部件的材料，其特征在于，
含有：0.39质量％以上且0.45质量％以下的碳、0.2质量％以上且1.0质量％以下的硅、0.10质量％以上且0.90质量％以下的锰、0.002质量％以上且0.005质量％以下的硫、0.1质量％以上且3.0质量％以下的镍、0.70质量％以上且1.50质量％以下的铬、0.10质量％以上且0.60质量％以下的钼，且剩余部分由铁以及不可避免的杂质构成，
碳的含量的1/2、硫的含量的4倍、作为不可避免的杂质的磷的含量的和即Ra的值为0.25质量％以下。
2.根据权利要求1所述的履带式行驶部件用钢，其特征在于，
还含有从由0.05质量％以上且0.20质量％以下的钒、0.005质量％以上且0.05质量％以下的铌、0.01质量％以上且0.15质量％以下的锆、0.01质量％以上且0.10质量％以下的钛以及0.1质量％以上且2.0质量％以下的钴构成的组中选择的至少一种以上。
3.根据权利要求1所述的履带式行驶部件用钢，其特征在于，
还含有0.001质量％以上且0.005质量％以下的硼。
4.根据权利要求1所述的履带式行驶部件用钢，其特征在于，
所述Ra的值为0.22质量％以上。
5.根据权利要求1所述的履带式行驶部件用钢，其特征在于，
所述履带式行驶部件用钢被用作构成履带链节的材料。
6.一种履带链节，其特征在于，由含有0.39质量％以上且0.45质量％以下的碳、0.2质量％以上且1.0质量％以下的硅、0.10质量％以上且0.90质量％以下的锰、0.002质量％以上且0.005质量％以下的硫、0.1质量％以上且3.0质量％以下的镍、0.70质量％以上且1.50质量％以下的铬、以及0.10质量％以上且0.60质量％以下的钼、且剩余部分由铁以及不可避免的杂质构成的钢构成，所述钢的碳的含量的1/2、硫的含量的4倍、作为不可避免的杂质的磷的含量的和即Ra的值为0.25质量％以下，所述履带链节包含：
基部区域；
硬化区域，其以包含踏面的方式形成，并具有比所述基部区域更高的硬度；
所述硬化区域的硬度为57HRC以上，断面收缩率值为40％以上。
7.根据权利要求6所述的履带链节，其特征在于，
所述钢还包含从由0.05质量％以上且0.20质量％以下的钒、0.005质量％以上且0.05质量％以下的铌、0.01质量％以上且0.15质量％以下的锆、0.01质量％以上且0.10质量％以下的钛以及0.1质量％以上且2.0质量％以下的钴构成的组中选择的至少一种以上。
8.根据权利要求6所述的履带链节，其特征在于，
所述钢还含有0.001质量％以上且0.005质量％以下的硼。
9.根据权利要求6所述的履带链节，其特征在于，
所述Ra的值为0.22质量％以上。
10.根据权利要求6所述的履带链节，其特征在于，
所述基部区域的硬度为30HRC以上且45HRC以下。
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