JP2002060896A - 草刈刃用鋼板 - Google Patents

草刈刃用鋼板

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JP2002060896A
JP2002060896A JP2000253264A JP2000253264A JP2002060896A JP 2002060896 A JP2002060896 A JP 2002060896A JP 2000253264 A JP2000253264 A JP 2000253264A JP 2000253264 A JP2000253264 A JP 2000253264A JP 2002060896 A JP2002060896 A JP 2002060896A
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less
toughness
steel
steel sheet
ductility
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JP2000253264A
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Terushi Hiramatsu
昭史 平松
Masaru Fujiwara
勝 藤原
Katsuyuki Iihara
勝之 飯原
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 草刈機に用いられる草刈刃および草刈刃基板
について、必要な硬度を持ち、かつ、従来の材料に比べ
て優れた延性、靭性を得る。 【解決手段】 重量%でC:0.30〜0.70%、S
i:0.50%以下、Mn:0.10〜1.50%、C
r: 1.50%以下、Mo:0.50%以下、V:
0.50%以下、Cu:0.50%以下、N:0.00
05〜0.02%、O:0.0005〜0.01%、
P:0.02%以下、S:0.01%以下、酸可溶A
l:0.01〜0.10%を含有し、さらに選択成分と
して、Ni:0.10〜2.00%、Ti:0.01〜
0.20%、Nb:0.01〜0.20%、B:0.0
005〜0.01%のうち1種または2種以上を含有
し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、熱処理後
のフェライト脱炭層の厚さが2μm以上、30μm以下で
あることを特徴とする草刈刃および草刈刃基板用鋼板。
また、以下の式(1)で示すX値が1.0以下であるこ
とがより好ましい。X=C%+18×N%+52×O%
+10×P%+17×S%…(1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、草刈刃等として好
適な延性、靭性と硬度、耐摩耗性を発揮することとなる
草刈刃用の素材鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】草刈機に用いられる草刈刃には、ソリッ
ドソーと呼ばれる、基板と刃先が同一の鋼板で作られて
いるものと、刃先に超硬等を接合したチップソ−があ
り、いずれの場合も、基板材にはJIS規格のSK5等
の炭素工具鋼、SKS5等の合金工具鋼が用いられてい
る。草刈刃は数1000rpmの高速回転で使用される
ため、使用環境によっては、砂利、石等に対する耐摩耗
性が要求される。したがって、草刈刃は切れ味および耐
摩耗性を確保するため、通常、焼入れ・焼戻しにより4
3〜48HRC程度の高い硬さ水準に調質されている。
【0003】草刈刃は前述のように、使用中には高速で
回転しており、これが、石等の障害物に当たることがあ
り、草刈刃の基板自体が折損して、破片が飛散すること
は安全上、避けなければならない。安全性を確保するた
めには、基板の硬さを下げて延性、靭性を増加させるこ
とが有効であることから、これまで、草刈刃を低めの硬
さに調質することで、上記の問題を回避してきた。しか
しながら、耐摩耗性の観点からは、より高い硬さが求め
られる。また、さらに切れ味が良好で、高い回転数で使
用できる草刈刃の要求もある。このような高硬度および
高回転数での使用においては、基板の材質についても、
より高い安全性が求められるようになる。材質として要
求されるものは、高い硬さ水準での延性、靭性の確保で
ある。このため、本発明者らは、特願平10−3074
7号において、草刈刃に必要な強度及び耐摩耗性を維持
し、且つ従来の基板を超える延性,靭性を示す草刈刃用
基板を提供することを目的として、製品としての草刈刃
や草刈刃基板に好適な合金成分を提示した。しかしなが
ら、製品としての草刈刃等として好適な鋼成分系であっ
ても、素材熱延鋼板の製造過程において、表面酸化とと
もに鋼板表面の表面脱炭が惹起されるため、熱処理後に
おける所望の製品特性は得られないことがある。このた
め、表面脱炭については、一般に熱処理後の製品硬さを
低下させるため、無い方が良いとされているが、本発明
では、熱処理後の草刈刃基板における延性、靭性を積極
的に高めるために表面脱炭を積極的に利用したものであ
る。すなわち、より延性、靭性を高めながら、製品硬さ
を低下させない許容範囲と成分系を明らかにしたもので
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
には、以下の要件を満たすことが必要となる。すなわ
ち、本発明は重量%でC:0.30〜0.70%、 S
i:0.50%以下、Mn:0.10〜1.50%、C
r:1.50%以下、Mo:0.50%以下、V:0.
50%以下、Cu:0.50%以下、N:0.0005
〜0.02%、O:0.0005〜0.01%、P:
0.02%以下、S:0.01%以下、酸可溶Al:
0.01〜0.10%を含有し、さらに選択成分として
Ni:0.10〜2.00%、Ti:0.01〜0.2
0%、Nb:0.01〜0.20%、B:0.0005
〜0.01%のうち、1種または2種以上を含有し、残
部がFeおよび不可避不純物からなり、熱処理後のフェ
ライト脱炭層の厚さが2μm以上、30μm以下であるこ
とを特徴とする草刈刃および草刈刃基板用鋼板である。
また、以下の式(1)で示すX値が1.0以下であるこ
とがより好ましい。 X=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17×S%…式(1)
【0005】
【発明の実施の形態】以下に本発明で規定する化学成分
値と限定理由について個別に説明する。
【0006】C:Cは草刈刃用鋼板に必要とされる硬度
および耐摩耗性を確保し、草刈刃の切れ味を高めるため
の元素であり、少なくとも0.30%以上の添加が必要
である。しかし、C含有量が多すぎると、熱処理後の炭
化物量が増加し、粗大なものは破壊の起点として作用す
るため、延性および靭性が劣化する。そのため、添加量
の上限を0.70%とした。
【0007】Si:Siは溶鋼の脱酸元素として有効な
元素である。しかし、Siを多量に添加すると脱酸によ
る生成物であるSiO2が鋼中に残存し、鋼の清浄度を
害し靭性を低下させるため、Si含有量を0.50%以
下とした。
【0008】Mn:Mnは鋼の脱酸に有効であると同時
に、鋼の焼入れ性を向上させて強度を高めるのに有効な
元素である。これらの効果を得るには0.10%以上の
Mnを含有させる必要がある。しかし、1.50%を超
えて含有させると靭性の劣化が著しいので上限を1.5
0%とした。
【0009】Cr:CrはMnと同様に鋼の焼入れ性の
向上に有効であるが、1.50%を超えると未溶解炭化
物の多量生成により該炭化物を起点とする亀裂の進展を
助長し、曲げ特性や靭性に悪影響を及ぼすので1.50
%以下に抑える。
【0010】Mo:Moも鋼の焼入れ性を向上させるの
に有効な元素であり、Mn、Crの過剰な添加による靭
性の劣化を抑えるために、補助的に添加するものであ
る。しかしながら、高価な元素であり多量に添加すると
経済的に不利になることから、上限を0.50%以下と
した。
【0011】V:VはCr、Moと同様に鋼材の強度を
向上させる効果を有する。しかし、0.50%を超える
と、かえって靭性を害するので0.50%以下とした。
【0012】Cu:Cuは良好な焼入れ性を確保すると
共に靭性の向上に有効に作用する元素である。しかし、
多量に添加すると熱間加工性を損なうため、添加量の上
限を0.50%以下とした。
【0013】N:Nは鋼中で窒化物となり、組織の微細
化および鋼の強化に有効であり、この硬化を得るために
0.0005%以上添加する。しかし、過剰なNを含有
すると、粗大な窒化物を形成し、靭性を低下させる。し
たがって上限を0.02%とした。
【0014】O:OはSと同様、鋼中で非金属介在物を
形成し、鋼の靭性を低下させるため、上限を0.01%
とした。Oは極力低減するのが望ましいが、Oを低減す
る工程が、生産性の低下ならびに製造コストの上昇につ
ながるため、下限を0.0005%とした。
【0015】P:Pは焼入れ時のオーステナイト粒界に
偏析して延性、靭性を阻害する。したがって、その含有
量は極力低下させるべきであり、上限は実質的な悪影響
を及ぼさない範囲として0.02%に規定した。
【0016】S:Sは鋼中でMnSを形成し亀裂の起点
となりやすく、強度、靭性の低下を招くため、極力低減
することが望ましい。そのため、実質的な悪影響を及ぼ
さない範囲として0.01%以下に規定した。
【0017】酸可溶Al:Alは強力な脱酸元素であ
り、鋼中のO低減のために必要である。このためには、
酸可溶Alとして0.01%以上の含有量が必要である
が、0.10%を超えると鋼中に存在するの非金属系介
在物が増加し、衝撃特性等に悪影響を及ぼすようにな
る。
【0018】Ni:必要に応じて添加する元素であり、
Niの添加により焼入れ性が向上するだけでなく、靭性
の向上に有効である。Ni含有量が0.10%未満では
この効果が不十分である。しかし、過剰に含有すると、
上記の効果が飽和し、経済的にも不利になるため、上限
を2.00%とした。
【0019】Ti:Tiは必要に応じて添加する元素で
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たり、焼入れ性向上に有
効な固溶Bを確保するのに必要である。そのためには、
0.01%以上のTi含有量が必要である。一方、過剰
に添加すると靭性を阻害するため、上限は0.20%と
した。
【0020】Nb:Nbは必要に応じて添加する元素で
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はたらきがある。しかし、過剰
に添加すると粗大な析出物を形成し、靭性を阻害するた
め上限は0.20%とした。
【0021】B:Bは必要に応じて添加する元素であ
り、焼入れ性を高めると共に、粒界破壊を抑制するため
に有効な元素であり、その効果を得るには0.0005
%以上のB含有量が必要である。しかし、その含有量が
0.01%を超えると、かえって靭性の劣化をきたすよ
うになるので、上限を0.01%とする。
【0022】フェライト脱炭層の厚さ:草刈刃は熱処理
時に表面が脱炭する場合がある。本発明者らが検討した
結果、この脱炭の程度と草刈刃の延性、靭性、耐摩耗性
に関係があることが判った。すなわち、熱処理後のフェ
ライト脱炭層の厚さが2μm以上ある場合、延性や靭性
が向上する。ただし、フェライト脱炭層の厚さが30μ
mを超えると、延性や靭性は向上するものの、その効果
は飽和する。これと共に耐摩耗性の劣化が著しくなり、
切れ味が低下する。そのため、熱処理後のフェライト脱
炭層の厚さを2μm以上30μm以下とした。
【0023】X値:特定の鋼成分の含有量によって決ま
る値であり、鋼の延性、靭性の指標となるものである。
発明者らは、鋼の延性、靭性に影響を及ぼす元素として
C、N、O、P、S等があることを見出し、これらの各
成分の影響の大きさを実験により明らかにした。その結
果、以下の式で示すX値が1.0以下になるように鋼の
成分を調整したとき、より延性、靭性が向上することが
判った。 X=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17
×S%
【0024】以上述べた成分、熱処理後のフェライト脱
炭層の厚さから、草刈刃用として好適な延性、靭性と硬
度、耐摩耗性を有する草刈刃および草刈刃基板が得られ
る。
【0025】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表1
に供試材の化学成分を示す。これらの成分鋼を通常の熱
間圧延により板厚3.0mmの鋼板とした後、冷間圧
延、焼鈍を経て板厚1.4mmおよび2.5mmの焼き
なまし材とした。これらの鋼を830〜900℃の範囲
で15min加熱保持後、60℃油中で焼入れ、200
〜550℃の範囲で30min加熱保持後、空冷の焼戻
しを行い、目標硬さ42〜48HRCに調質した。調質
後の鋼について、フェライト脱炭層の厚さを測定し、延
性の評価として曲げ特性を調査した。曲げ試験は、板厚
1.4mm、幅30mm、長さ200mmの短冊状の試
験片を使用し、Vブロックによる90°突き曲げ試験
で、ポンチ先端の半径を変えることにより、試験片の曲
げ半径を変えて、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。また、靭性の評価としてシ
ャルピー衝撃試験を実施した。試験片は、板厚2.5m
mのJIS4号サブサイズ試験片を使用した。なお、曲げ試
験、衝撃試験ともに、試験片は長手方向を素材の圧延方
向に対して直角な方向に採取した。各鋼板の特性を表2
に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】比較例1〜4はフェライト脱炭層の厚さは
本発明範囲内であるが、比較例1のA鋼はMn含有量が
低いため、焼入れ不良となり、曲げ特性および靭性は確
保しているものの、十分な硬さが得られていない。その
ため、草刈刃として使用した場合、耐摩耗性が劣る。
【0029】比較例2のB鋼はCの含有量が少ないた
め、48HRCに調質するときの焼戻し温度が低い。そ
のため、不十分な焼戻し組織となり、曲げ特性、靭性が
劣る。
【0030】比較例3のC鋼はP、S、O等の不純物元
素の含有量が高く、X値も1.0を超えている。そのた
め、曲げ特性および靭性が劣る。
【0031】比較例4のD鋼はC、Cr、Mo、V等の
含有量が過剰であり、X値も1.0を超えている。そのた
め、曲げ特性および靭性が劣る。
【0032】比較例10、11については鋼成分は本発明範
囲内であるが、フェライト脱炭層の厚さが小さいため、
曲げ特性および靭性が劣る。
【0033】比較例12については鋼成分は本発明範囲内
であるが、フェライト脱炭層の厚さが大きいため、曲げ
特性および靭性は優れるが十分な硬さが得られていな
い。そのため、草刈刃として使用した場合、耐摩耗性が
劣る。
【0034】これに対して、本発明例5〜9は、いずれ
も43HRC以上の硬さで、限界曲げ半径が6.5mm以下であ
り、衝撃値も30J/cm2 以上を確保している。
【0035】上記の実施例から、本発明による草刈刃お
よび草刈刃基板は、高い硬度と延性、靭性を有し、優れ
た特性を示すことが判る。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
草刈刃として必要な硬度を持ち、かつ、従来の材料に比
べて優れた延性、靭性を有する草刈刃および草刈刃基板
を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量比で C:0.30〜0.70% Si:0.50%以下 Mn:0.10〜1.50% Cr:1.50%以下 Mo:0.50%以下 V:0.50%以下 Cu:0.50%以下 N:0.0005〜0.02% O:0.0005〜0.01% P:0.02%以下 S:0.01%以下 酸可溶Al:0.010%〜0.10% 残部がFeおよび不可避不純物からなり、熱処理後のフ
    ェライト脱炭層の厚さが2μm以上、30μm以下である
    ことを特徴とする草刈刃用鋼板。
  2. 【請求項2】以下の式(1)で示すXの値が1.0以下
    である請求項1に記載の草刈刃用鋼板。 X=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17×S%…(1)
  3. 【請求項3】さらに Ni:0.10〜2.00% Ti:0.01〜0.20% Nb:0.01〜0.20% B:0.0005〜0.01% のうち、1種または2種以上を含む請求項1または2に
    記載の草刈刃用鋼板。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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