JP2001081530A - 草刈刃用基板 - Google Patents
草刈刃用基板Info
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Abstract
且つ400℃程度の焼戻し温度を確保して、平坦度,延
性及び靭性に優れた草刈刃用基板を提供する。 【構成】 この草刈刃用基板は、C:0.5〜0.7
%,Si:0.5%以下,Mn:0.1〜0.6%,C
r:0.8%以下,Mo:0.5%以下,V:0.5%
以下,Cu:0.5%以下,N:0.0005〜0.0
2%,O:0.0005〜0.01%,P:0.02%
以下,S:0.01%以下,酸可溶Al:0.10%以
下を含み、更に必要に応じてNi:0.10〜2.00
%,Ti:0.01〜0.10%,Nb:0.01〜
0.20%,B:0.0005〜0.01%の1種又は
2種以上を含み、式(1)で定義されるX値が1.0〜
2.0の範囲に調整された鋼板で作られている。 X=C%+0.1×Si%+0.6×Mn%+Cr%+0.5×Mo%+V% ・・・・(1)
Description
耐摩耗性に優れた鋼板で作られた草刈刃基板に関する。
び刃先が同一の鋼板で作られているソリッドソーや、刃
先に超硬等を接合したチップソー等がある。何れの草刈
刃でも、JIS SK5等の炭素工具鋼,JIS SK
S5等の合金工具鋼を基板材として使用している。草刈
刃は、使用時に毎分数千回転で高速回転する。このよう
な高速回転で砂利,石等に接触する環境で使用されるこ
とから、切れ味に加えて優れた耐摩耗性が要求される。
そこで、草刈刃の基板に使用される従来の鋼板では、焼
入れ・焼戻しで43〜48HRC程度の高い硬さ水準に
調質することにより、切れ味及び耐摩耗性を確保してい
る。
中の草刈刃が石等の障害物に当たると、草刈刃の基板自
体が折損し、破片が飛散する虞れがある。基板の折損や
破片の飛散は作業者にとって極めて危険なことから、基
板の硬さを犠牲にして延性及び靭性を向上させることで
安全性を確保している。しかし、草刈刃本来の機能であ
る切れ味を向上させるためには、より高い硬さに調質し
て耐摩耗性を改善する必要がある。しかも、良好な切れ
味を維持し、且つ高い回転数での使用が草刈刃の性能向
上から要求されている。高硬度及び高回転数の使用条件
下ではより高い安全性が求められ、高い硬さ水準での延
性及び靭性を備えている材質の草刈刃基板が必要とされ
る。
するため、焼戻しの際に400℃程度でプレステンパー
が施されている。しかし、延性及び靭性を高めるために
成分調整した鋼材にあって必要硬さを得るための焼戻し
温度が低くなると、プレステンパーの効果が得られなく
なる。また、焼戻し脆性が起こる300℃付近で焼戻し
を施すと、鋼材の靭性が大きく劣化することもある。そ
のため、成分調整した鋼材にあっても、ある程度の焼戻
し温度を確保することが必要になる。
求に応えるべく案出されたものであり、各種合金成分を
特定された関係で調整した合金設計により、草刈刃に必
要な強度及び耐摩耗性を維持し、且つ400℃程度の焼
戻し温度を確保して、平坦度,延性及び靭性に優れた草
刈刃用基板を提供することを目的とする。
するため、C:0.5〜0.7重量%,Si:0.5重
量%以下,Mn:0.1〜0.6重量%,Cr:0.8
重量%以下,Mo:0.5重量%以下,V:0.5重量
%以下,Cu:0.5重量%以下,N:0.0005〜
0.02重量%,O:0.0005〜0.01重量%,
P:0.02重量%以下,S:0.01重量%以下,酸
可溶Al:0.10重量%以下を含み残部が実質的にF
eの組成をもち、式(1)で定義されるX値が1.0〜
2.0の範囲に調整された鋼板で作られていることを特
徴とする。 X=C%+0.1×Si%+0.6×Mn%+Cr%+0.5×Mo%+V% ・・・・(1) この鋼板は、更にNi:0.10〜2.00重量%,T
i:0.01〜0.10重量%,Nb:0.01〜0.
20重量%,B:0.0005〜0.01重量%の1種
又は2種以上を含むことができる。
5,SKS5等の鋼材は、強度,耐摩耗性を確保するた
めに0.75重量%以上のCを含有させている。この鋼
種の成分及び熱処理が靭性,延性に及ぼす影響を調査し
た結果、熱処理後の硬さが同じであってもC含有量が低
いほど、靭性,延性が向上することが判った。しかし、
一方でCは、鋼中で炭化物を形成したい摩耗性を向上さ
せる作用を呈する。また、C量が高い鋼種を熱処理で目
標硬さにするには焼戻し温度を高くする必要があり、そ
の結果として焼戻し温度を高める作用もあり、低温焼戻
し脆性の温度域を避けることに加え、プレステンパーの
硬化を高めることにも有効である。そのため、C含有量
を極端に低下することはできない。また、靭性,延性に
及ぼす不純物元素の影響を調査したところ、43〜48
HRCに調質した鋼材においては特にN,O,P,Sを
低減することにより靭性,延性が向上することが判っ
た。更に、草刈刃としての用途では焼入れ・焼戻しの熱
処理が通常施されていることから、焼入れ性の確保が要
求される。焼入れ性はMn,Cr,Mo,V等の添加に
よって向上するが、これら添加成分は靭性,延性に悪影
響を及ぼす。そこで、本発明においては、延性や靭性に
悪影響を及ぼすMn,Cr,Mo,V等を過剰添加する
ことなく、Cu,Ni,Bの添加によって焼入れ性を確
保するため、C,Si,Mn,Cr,Mo,Vの含有量
を因子として前掲の式(1)で特定されるX値を1.0
〜2.0の範囲に調整し、プレステンパーの効果を保証
している。更に、結晶粒微細化作用をもつAl,Ti,
Nb等の元素を添加することによっても、靭性及び延性
の改善を図っている。
れる鋼板に含まれる合金成分,含有量等について説明す
る。 C:0.5〜0.7重量% 草刈刃用鋼板に必要とされる強度及び耐摩耗性を確保
し、草刈刃の切れ味を高める作用を呈する。また、焼戻
し温度を高め、プレステンパーによる熱処理後の平坦度
を確保するためには、少なくとも0.5重量%以上の添
加が必要である。しかし、0.7重量%を超えるC含有
量では、熱処理後の炭化物量が増加し、粗大に成長した
炭化物が破壊の起点として働くため、延性及び靭性が劣
化する。 Si:0.5%重量以下 溶鋼の脱酸剤として添加され、焼戻し軟化抵抗を向上さ
せる上でも有効な合金成分である。しかし、0.5重量
%を超える過剰量のSiを添加すると、脱酸生成物であ
るSiO2が鋼中に残存し、鋼の清浄度を害し、靭性を
低下させる。
の焼入れ性及び焼戻し温度を高めるのに有効な合金成分
である。これらの効果は、0.1重量%以上のMn含有
で顕著になる。しかし、0.6重量%を超える多量のM
nを含有させると、延性及び靭性が著しく低下する。C
r:0.8重量%以下Mnと同様に、焼入れ性の向上及
び焼戻し温度の上昇に有効な合金成分である。しかし、
0.8重量%を超えるCr含有量では、亀裂の起点とな
る未溶解炭化物が多量に生成し易くなる。未溶解炭化物
は、亀裂の伝播を助長し、曲げ特性や靭性に悪影響を及
ぼす。
効な合金成分であり、焼戻し温度を上昇させる作用を呈
する。また、Mo添加により、Mn,Crの過剰添加に
起因した靭性の劣化が抑えられる。しかし、過剰添加は
高価な元素であるMoを多量に添加するばかりか、曲げ
特性や靭性にも悪影響を及ぼすので、Mo含有量の上限
を0.5重量%に設定した。 V:0.5重量%以下 Cr,Moと同様に焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗の改善
に有効な合金成分であり、焼戻し温度を高める作用を呈
する。しかし、0.5重量%を超える多量のVを添加す
ると、却って靭性が劣化する。 Cu:0.5重量%以下 良好な焼入れ性を確保すると共に靭性の向上に有効な合
金成分である。しかし、0.50重量%を超える多量の
Cuを添加すると、熱間加工性が損なわれる。
用を呈する合金成分である。Nの添加効果は、0.00
05重量%以上で顕著になる。しかし、0.02重量%
を超える過剰なNを含ませると、粗大な窒化物が形成さ
れ、靭性が劣化する。 O:0.0005〜0.01重量% Sと同様に鋼中で非金属介在物を形成し、鋼の靭性を低
下させる有害元素である。O含有量は低いほど好ましい
が、極低酸素レベルまで脱酸することは生産性を低下さ
せ製造コストを上昇させる原因となる。そこで、本発明
においては、非金属介在物による悪影響がなく、しかも
工業レベルで達成可能な0.0005〜0.01重量%
の範囲にO含有量を設定した。 P:0.02重量%以下 焼入時のオーステナイト粒界に偏析し、延性,靭性を劣
化させる原因となる成分である。したがって、P含有量
は極力低下させることが必要である。本発明では実質的
な悪影響を及ぼさない範囲として、P含有量の上限を
0.02重量%に規定した。 S:0.01重量%以下 鋼中でMnSを形成して亀裂の起点となりやすく、強
度,靭性を低下させる有害成分である。そのため、可能
な限りS含有量を下げることが望ましく、本発明では実
質的な悪影響を及ぼさない範囲としてS含有量の上限を
0.01重量%に設定した。 酸可溶Al:0.10重量%以下 強力な脱酸元素であり、鋼中のO含有量を低減する上で
必要な合金成分である。O含有量を0.01重量%以下
にするためには、酸可溶Alとして0.01重量%以上
のAl含有量が必要である。しかし、0.10重量%を
超える多量のAlが含まれると、鋼中に存在する非金属
介在物が増加し、衝撃特性等に悪影響を及ぼす。
向上に有効である。Niの添加効果は、0.10重量%
以上で顕著になり、2.00重量%で飽和する。また、
2.00重量%を超えるNi含有量は、高価なNiを多
量に消費することから鋼材コストを上昇させる原因にな
る。 Ti:0.01〜0.10重量% 必要に応じて添加される合金成分であり、Nと結合して
窒化物を形成し、高温加熱時のオーステナイト粒の粗大
化を抑制し、また焼入れ性向上に有効な固溶Bを確保す
る作用を呈する。このような効果は、0.01重量%以
上のTi含有量で顕著になる。しかし、0.10重量%
を超える過剰なTi含有は、靭性劣化の原因となる。 Nb:0.01〜0.20重量% 必要に応じて添加される合金成分であり、炭窒化物を形
成し、オーステナイト粒の粗大化を抑えて靭性を向上さ
せる作用を呈し、0.01重量%以上でNbの効果が顕
著になる。しかし、0.20重量%を超える過剰なNb
を添加すると、靭性劣化の原因となる粗大な析出物が形
成される。 B:0.0005〜0.01重量% 必要に応じて添加される合金成分であり、焼入れ性を高
めると共に、粒界破壊を抑制する作用を呈する。Bの添
加効果は、0.0005重量%以上のB含有量で顕著に
なる。しかし、B含有量が0.01重量%を超えると、
却って靭性が劣化する。
果から得られた指標であり、鋼板の延性,靭性及びプレ
ステンパー効果を表わす。硬さが40〜50HRCの範
囲に調質されることを想定している用途では、従来から
使用されているSK5,SKS5等にあっては焼戻し温
度が400℃以上の温度域になる。合金成分の含有量が
個々に本発明で規定した範囲にあってもX値が1.0未
満になると、焼戻し温度を上昇させる効果を呈する合金
成分の総量が少なくなるため、低温焼戻し脆性と称され
ている現象が生じる300℃前後の温度域まで焼戻し温
度が低下する。この温度域では、焼戻し過程における旧
オーステナイト粒界やマルテンサイトのラス境界へのセ
メンタイト析出に起因した脆化が生じ、衝撃抵抗が低下
する傾向が示される。また、焼戻し温度が300℃前後
まで低下すると、プレステンパー効果も小さくなり、草
刈刃用基板としての形状不良が発生し易くなる。また、
本発明者等による調査・研究の結果から、プレステンパ
ー温度に相当する温度における材料の降伏点でプレステ
ンパー効果を評価でき、プレステンパー温度における降
伏点が800N/mm2を超えるとプレステンパー効果
が極めて小さくなり、草刈刃に必要な平坦度が得られな
くなることが判った。逆に2.0を超えるX値では、合
金成分の含有量が個々に本発明で規定した範囲にあって
も、曲げ特性や靭性を劣化させる合金成分の効果が重畳
され、曲げ特性や靭性の劣化が著しくなる。このような
ことから、焼戻し脆化を避けてプレステンパー効果を確
保すると共に、優れた曲げ特性及び衝撃靭性を付与する
ためには、X値が1.0〜2.0の範囲となるように合
金成分を調整することが有効である。
製造した。各鋼スラブを常法に従って熱間圧延し板厚
3.0mmの鋼板とした後、冷間圧延,焼鈍を経て板厚
1.4mm及び2.5mmの焼きなまし材とした。得ら
れた鋼板を830〜900℃の範囲で15分加熱保持し
た後、60℃で油焼入れした。次いで、280〜550
℃の範囲で30分加熱保持した後、空冷の焼戻しを施
し、目標硬さに調質した。
直交する試験片を切り出し、曲げ試験,衝撃試験及び高
温引張試験に供した。曲げ試験では、板厚1.4mm,
幅30mm,長さ200mmの短冊状の試験片を使用
し、Vブロックにより90度突き曲げ試験を行った。そ
して、ポンチの先端半径によって試験片の曲げ半径を変
え、n数5枚で割れなければ、その値を限界曲げ半径と
して評価した。この試験では、限界曲げ半径が小さいほ
ど延性が優れているものと評価される。衝撃試験では、
板厚2.5mmのJIS4号サブサイズ試験片を使用
し、シャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギーの大き
さで靭性を評価した。更に、高温引張試験でプレステン
パーによる形状修正の難易度を判定した。この試験で
は、板厚2.5mmのJIS I型試験片を大気雰囲気
中でプレステンパー相当温度に加熱し、JIS G05
67に準拠して0.2%耐力までは試験速度を0.5m
m/分,以降は3.5mm/分として降伏点を測定し
た。
量が不足する比較鋼Aは、延性及び靭性が良好であるも
のの、焼戻し温度が低くなるために降伏点が高く、プレ
ステンパーによる形状修正効果が期待できない。比較鋼
Bは、Mn含有量が少ないため焼入れ不良となり、十分
な硬さが得られず、不充分な焼入れ組織のために延性及
び靭性も低い値を示した。比較鋼Cは、P,S,O等の
不純物元素を多量に含むため、延性及び靭性が不足して
いた。比較鋼Dは、過剰量のC,Crを含むためX値が
2.0を超えており、低い延性及び靭性を示した。
発明で規定した範囲にあるが、X値が2.0を超えてい
るために延性及び靭性が低い値を示した。比較鋼Fは、
合金成分の含有量が個々に本発明で規定した範囲にある
が、X値が2.0を下回り、44HRCに調質するため
焼戻し温度が350℃となり、焼戻し脆化によって延性
及び靭性が大幅に劣化した。また、降伏点が高いことか
ら、プレステンパーによる形状修正の効果が不充分であ
った。表2では、従来から使用されているSK5,SK
S5を42〜50HRCに調質した草刈刃用基板の限界
曲げ半径及び衝撃値を併せ示したが、何れも衝撃値が低
く、高速回転用途としての信頼性に不足していた。
する鋼G〜Kは、何れも限界曲げ半径が7.0mm以下
と小さく、衝撃値も30J/cm2以上の高い値を示し
いる。しかも、降伏点が800N/mm2以下に維持さ
れていることから、十分なプレステンパー効果が発現さ
れた。この対比から明らかなように、本発明に従った鋼
板は、草刈刃用基板に要求される強度,延性,靭性及び
プレステンパー性に優れ、高速回転の使用中に破損,欠
け等のトラブル発生がなく良好な切れ味を呈する高性能
の草刈刃と使用できることが判った。
用基板は、C,Si,Mn,Cr,Mo,Vの含有量で
特定されるX値を1.0〜2.0の範囲に調整してプレ
ステンパーの効果を保証すると共に、延性や靭性に悪影
響を及ぼすMn,Cr,Mo,V等を過剰添加すること
なく、Cu,Ni,Bの添加によって焼入れ性を確保す
している。そのため、草刈刃として必要な耐摩耗性及び
強度が得られ、焼戻し温度が400℃程度に維持される
ため、平坦度,延性及び靭性に優れた高性能の草刈刃用
基板として使用される。
Claims (2)
- 【請求項1】 C:0.5〜0.7重量%,Si:0.
5重量%以下,Mn:0.1〜0.6重量%,Cr:
0.8重量%以下,Mo:0.5重量%以下,V:0.
5重量%以下,Cu:0.5重量%以下,N:0.00
05〜0.02重量%,O:0.0005〜0.01重
量%,P:0.02重量%以下,S:0.01重量%以
下,酸可溶Al:0.10重量%以下を含み残部が実質
的にFeの組成をもち、式(1)で定義されるX値が
1.0〜2.0の範囲に調整された鋼板で作られている
草刈刃用基板。 X=C%+0.1×Si%+0.6×Mn%+Cr%+0.5×Mo%+V% ・・・・(1) - 【請求項2】 更にNi:0.10〜2.00重量%,
Ti:0.01〜0.10重量%,Nb:0.01〜
0.20重量%,B:0.0005〜0.01重量%の
1種又は2種以上を含む請求項1記載の草刈刃用基板。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP25921499A JP4159010B2 (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 草刈刃用基板 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2001081530A true JP2001081530A (ja) | 2001-03-27 |
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102953016A (zh) * | 2011-08-25 | 2013-03-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种650hb级耐磨钢板及其制造方法 |
CN104152805A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-19 | 安徽霍山科皖特种铸造有限责任公司 | 一种合金钢及其热处理方法 |
CN106256915A (zh) * | 2015-06-16 | 2016-12-28 | 现代自动车株式会社 | 用于高韧度等速万向节外轮的合金钢及其制造方法 |
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-
1999
- 1999-09-13 JP JP25921499A patent/JP4159010B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN104152805A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-19 | 安徽霍山科皖特种铸造有限责任公司 | 一种合金钢及其热处理方法 |
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