JP2024049709A - Steel Plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業機械、運搬機器等で耐摩耗性が要求される部材用に用いられる鋼板に関し、特に、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において耐食耐摩耗性に優れる鋼板に関する。 The present invention relates to steel plates used for components that require wear resistance in industrial machinery, transport equipment, etc., and in particular to steel plates that have excellent corrosion and wear resistance in acidic corrosive environments such as coal mining environments.
パワーショベル、ブルドーザー、ホッパー、バケット、ダンプトラック、コンベアなど産業機械、運搬機器等の部材では、土砂や鉱石、石炭などとの接触により摩耗が生じる。このため、部材の寿命延長を目的に耐摩耗性に優れた厚鋼板が用いられている。産業機械、運搬機器等の実際の使用環境は、乾燥、湿潤など種々の状態にあり、湿潤状態で使用される場合は腐食性物質を含むことが多い。そのような環境下における腐食摩耗は非常に激しいことが知られている。特に、石炭採掘環境では、石炭からの浸出液が酸性を示す場合があり、そのような場合は一層腐食摩耗が激しくなる。そのため、耐腐食摩耗性に優れた鋼板が求められていた。 Components of industrial machinery and transport equipment, such as power shovels, bulldozers, hoppers, buckets, dump trucks, and conveyors, are subject to wear due to contact with soil, ores, coal, etc. For this reason, thick steel plates with excellent wear resistance are used to extend the lifespan of components. The actual use environments of industrial machinery and transport equipment vary from dry to wet, and when used in wet conditions, they often contain corrosive substances. It is known that corrosive wear in such environments is very severe. In particular, in coal mining environments, the leachate from the coal may be acidic, which causes even more severe corrosive wear. For this reason, there has been a demand for steel plates with excellent corrosion and wear resistance.
このような要望に対して、例えば、特許文献1では、質量%で、C:0.18~0.25%、Si:0.05~1.00%、Mn:0.10~2.00%、P:0.020%以下、S:0.0050%以下、Al:0.005~0.100%、Cr:0.05~2.00%、Nb:0.005~0.100%、Ti:0.005~0.100%、W:0.05~1.00%、必要に応じて、Mo、Cu、Ni、V、B、REM、Ca、Mgの1種または2種以上を含む組成を有し、Wを適正量含有する組成とすることにより、腐食環境における耐摩耗性に優れる鋼が開示されている。なお、特許文献1では、腐食環境としてNaCl水溶液を用いて耐摩耗性を評価している。 In response to such demands, for example, Patent Document 1 discloses a steel with excellent wear resistance in a corrosive environment, which has a composition containing, in mass %, C: 0.18-0.25%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.10-2.00%, P: 0.020% or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005-0.100%, Cr: 0.05-2.00%, Nb: 0.005-0.100%, Ti: 0.005-0.100%, W: 0.05-1.00%, and as necessary, one or more of Mo, Cu, Ni, V, B, REM, Ca, and Mg, with an appropriate amount of W. Note that Patent Document 1 evaluates wear resistance using an aqueous NaCl solution as the corrosive environment.
また、特許文献2では、質量%で、C:0.20~0.35%、Si:0.02%~1.00%、Mn:0.1~2.0%、P:0.020%以下、S:0.005%以下、Al:0.005~0.100%、Sb:0.005~0.20%、B:0.0003~0.0030%を含み、更に、Cr:0.05~2.0%、Mo:0.05~1.0%のうちから選ばれた1種以上を含み、かつ0.05≦(Crsol+2.5Mosol)≦0.2(ここで、Crsol:鋼中固溶Cr量(質量%)、Mosol:鋼中固溶Mo量(質量%))を満足する組成を有し、固溶Cr量および固溶Mo量を適正範囲に確保して、腐食摩耗をある程度抑制できる成分系としたうえで、さらにSbとBを複合して必須含有させることで耐腐食摩耗性に優れる耐摩耗鋼板が開示されている。なお、特許文献2では、腐食環境としてNaCl水溶液を用いて耐摩耗性を評価している。 In addition, in Patent Document 2, the alloy contains, in mass %, C: 0.20-0.35%, Si: 0.02%-1.00%, Mn: 0.1-2.0%, P: 0.020% or less, S: 0.005% or less, Al: 0.005-0.100%, Sb: 0.005-0.20%, B: 0.0003-0.0030%, and further contains one or more selected from Cr: 0.05-2.0% and Mo: 0.05-1.0%, The steel has a composition that satisfies 0.05≦(Crsol+2.5Mosol)≦0.2 (where Crsol: amount of Cr dissolved in steel (mass%), and Mosol: amount of Mo dissolved in steel (mass%)), and the amount of dissolved Cr and Mo is kept within an appropriate range to create a component system that can suppress corrosive wear to a certain extent. In addition, Sb and B are essentially contained in combination, resulting in a wear-resistant steel plate with excellent corrosive wear resistance. In Patent Document 2, wear resistance is evaluated using an aqueous NaCl solution as the corrosive environment.
また、特許文献3では、C:0.01~0.25%、Si:0.01~0.50%、Mn:0.1~2.0%、P:0.035以下、S:0.035%以下、Al:0.003~0.10%、Cu:0.05~0.35%、Ni:0.02~0.40%、Sb:0.01~0.2%、W:0.005~0.5%、Nb:0.003~0.025%、Cr:0.1%以下、N:0.0010~0.0080%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、かつ表面から深さ方向に2mmの位置のビッカース硬度が140以上であることで、特定環境下に置いて優れた耐食性、耐磨耗性、高靭性を示す耐食鋼が開示されている。 Patent Document 3 discloses a corrosion-resistant steel that contains C: 0.01-0.25%, Si: 0.01-0.50%, Mn: 0.1-2.0%, P: 0.035% or less, S: 0.035% or less, Al: 0.003-0.10%, Cu: 0.05-0.35%, Ni: 0.02-0.40%, Sb: 0.01-0.2%, W: 0.005-0.5%, Nb: 0.003-0.025%, Cr: 0.1% or less, N: 0.0010-0.0080%, with the balance being Fe and unavoidable impurities, and that has a Vickers hardness of 140 or more at a position 2 mm deep from the surface, thereby exhibiting excellent corrosion resistance, wear resistance, and high toughness in a specific environment.
また、特許文献4では、質量%で、C:0.10~0.35%、Si:1.00%超、2.00%以下、Mn:0.10~2.00%、P:0.0200%以下、S:0.0100%以下、Cr:0.05%超、2.00%以下、Al:0.010~0.100%、N:0.0020~0.0100%、B:0.0003~0.0030%を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、特に酸化皮膜の形成が促され、それによって湿潤環境における耐食性が向上するためと推定されるSiを1.00%超含有し、H≧235+706[C](1-0.3[C]2)(式中、Hは前記耐食性耐摩耗鋼板の表層部硬度(HV)を表し、[C]は前記Cの含有量(質量%)を表す)を満足することで靭性に優れかつ耐食性と耐摩耗性とを両立する耐食性耐摩耗鋼板が開示されている。なお、特許文献4では、腐食環境として人工海水を用いて耐摩耗性を評価している。 In addition, in Patent Document 4, the steel contains, by mass%, C: 0.10 to 0.35%, Si: more than 1.00% and 2.00% or less, Mn: 0.10 to 2.00%, P: 0.0200% or less, S: 0.0100% or less, Cr: more than 0.05% and 2.00% or less, Al: 0.010 to 0.100%, N: 0.0020 to 0.0100%, B: 0.0003 to 0.0030%, and the balance is composed of Fe and impurities. In particular, the steel contains more than 1.00% Si, which is presumed to promote the formation of an oxide film and thereby improve corrosion resistance in a wet environment, and H≧235+706[C](1−0.3[C] 2 ) (wherein H represents the surface layer hardness (HV) of the corrosion-resistant and wear-resistant steel plate, and [C] represents the C content (mass%)) is satisfied, thereby providing a corrosion-resistant and wear-resistant steel plate that is excellent in toughness and also has both corrosion resistance and wear resistance. In addition, in Patent Document 4, the wear resistance is evaluated using artificial seawater as the corrosive environment.
また、特許文献5では、質量%で、C:0.01~0.15%、Si:0.05~1.00%、Mn:0.10~2.00%、Cr:0.05%超、3.00%以下、Al:0.01~0.10%、B:0.0003~0.0020%を含有し、特に、鋼の焼入れ性を高めて硬さ向上に寄与する合金元素であるCrを含有し、次式(Ceq(%)=[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4)(式中、[X]は、元素Xの質量%での含有量を表す)によって求められる炭素当量Ceq(%)が0.20%以上であり、表層部のラス状組織の面積率が90%以上であり、前記ラス状組織に存在するセメンタイトの長軸/短軸比が2.00以上である金属組織を有し、表層部硬度がHV5で200以上であることで、石炭専用船又は鉱炭兼用船の船倉に好適な、耐食性及び耐摩耗性に優れた鋼板が開示されている。 In addition, Patent Document 5 describes a steel containing, by mass%, C: 0.01-0.15%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.10-2.00%, Cr: over 0.05% and 3.00% or less, Al: 0.01-0.10%, and B: 0.0003-0.0020%, and in particular Cr, an alloy element that improves the hardenability of the steel and contributes to improving hardness, and the Ceq (%) is expressed by the following formula (Ceq (%) = [C] + [Mn]/6 + [Si]/24 + [Ni]/40 + [Cr]/5 + [Mo]/4 + [V]/4) (where [X] represents the content of element X in mass%) of 0.20% or more, the surface layer has a lath structure area ratio of 90% or more, the lath structure has a major axis/minor axis ratio of 2.00 or more for the cementite in the lath structure, and the surface layer has a hardness of 200 or more at HV5, making the steel plate suitable for the holds of coal carriers or coal-mine carriers. This steel plate has excellent corrosion resistance and wear resistance.
しかしながら、特許文献1、2および4では、耐食性の改善対象とする腐食環境がNaCl水溶液や人工海水であるため、石炭採掘環境などのような酸性環境における耐腐食摩耗性を改善できていない、という問題点があった。また、特許文献3、5は、鋼材の硬さがビッカース硬度で365以下と低く、産業機械や運搬機器等には適さないという問題点があった。また、産業用機械や運搬機器等にはその使用環境の過酷さから適切な靭性を有する必要がある。 However, in Patent Documents 1, 2, and 4, the corrosive environments targeted for improving corrosion resistance are NaCl aqueous solutions and artificial seawater, so there is a problem in that corrosion and wear resistance in acidic environments such as coal mining environments cannot be improved. In addition, Patent Documents 3 and 5 have a problem in that the hardness of the steel material is low, at 365 or less in Vickers hardness, making it unsuitable for industrial machinery, transport equipment, etc. Also, industrial machinery, transport equipment, etc. need to have appropriate toughness due to the harsh environments in which they are used.
本発明は、かかる事情に鑑み、耐腐食摩耗性および靭性に優れた鋼板を提供することを目的とする。 In view of these circumstances, the present invention aims to provide a steel plate with excellent corrosion wear resistance and toughness.
前記課題を解決するために、耐腐食摩耗性の観点から各種要因の影響について鋭意検討した。その結果、鋼材の耐摩耗性と耐食性を同時に向上させるために下記の(1)と(2)を同時に満たすことで、石炭採掘環境のような酸性環境における耐腐食摩耗性が向上するとの知見を得た。
耐摩耗性を向上させるためには、
(1)硬さを上昇させる。
酸性環境での耐食性を向上させるためには、
(2)酸性の腐食環境において、アノード反応によりイオンとして溶出し、インヒビター効果により腐食を抑制することで、耐腐食摩耗性を向上させる有効であるCrを添加する。
すなわち、前記課題を解決するためには、耐摩耗性と耐食性が同時に向上するように硬さを上昇させつつ、Crを添加する、ことが必要であると知見した。課題を解決する本発明の要旨は次の通りである。
[1] 質量%で、
C:0.24%以上0.32%未満、
Si:0.05%以上1.00%以下、
Mn:0.10%以上2.00%以下、
P:0.030%以下(0%を除く)、
S:0.0100%以下(0%を除く)、
Al:0.005%以上0.100%以下、
Cr:3.00%以上11.50%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
表面硬さがブリネル硬さHBW10/3000で460以上590以下、
であることを特徴とする鋼板。
[2] さらに、質量%で、
Mo:1.000%以下、
Nb:0.100%以下、
Ti:0.100%以下、
V:0.200%以下、
Zr:0.100%以下、
Sn:0.200%以下、
Sb:0.200%以下、
Cu:2.00%以下、
Ni:2.00%以下、
Co:2.00%以下、
W:1.000%以下、
B:0.0030%以下、
REM:0.0100%以下、
Ca:0.0100%以下、
Mg:0.0100%以下、
から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする[1]に記載の鋼板。
In order to solve the above problems, the influence of various factors from the viewpoint of corrosion wear resistance was thoroughly studied, and as a result, it was found that the corrosion wear resistance in an acidic environment such as a coal mining environment can be improved by simultaneously satisfying the following (1) and (2) in order to simultaneously improve the wear resistance and corrosion resistance of a steel material.
To improve wear resistance,
(1) Increases hardness.
To improve corrosion resistance in acidic environments,
(2) In an acidic corrosive environment, Cr is added, which is effective in improving corrosion and wear resistance by being eluted as an ion through an anodic reaction and suppressing corrosion through an inhibitor effect.
That is, it was found that in order to solve the above problems, it is necessary to add Cr while increasing the hardness so as to simultaneously improve the wear resistance and corrosion resistance.
[1] In mass%,
C: 0.24% or more and less than 0.32%;
Si: 0.05% or more and 1.00% or less,
Mn: 0.10% or more and 2.00% or less,
P: 0.030% or less (excluding 0%)
S: 0.0100% or less (excluding 0%)
Al: 0.005% or more and 0.100% or less,
Cr: 3.00% or more and 11.50% or less;
The balance is Fe and unavoidable impurities,
Surface hardness is 460 to 590 on the Brinell hardness scale HBW10/3000.
A steel plate characterized by:
[2] Further, in mass%,
Mo: 1.000% or less,
Nb: 0.100% or less,
Ti: 0.100% or less,
V: 0.200% or less,
Zr: 0.100% or less,
Sn: 0.200% or less,
Sb: 0.200% or less,
Cu: 2.00% or less,
Ni: 2.00% or less,
Co: 2.00% or less,
W: 1.000% or less,
B: 0.0030% or less,
REM: 0.0100% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
The steel sheet according to [1], characterized in that it contains one or more selected from the following:
本発明によれば、耐腐食摩耗性に優れた鋼板を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain steel plates with excellent corrosion and wear resistance.
以下に、本発明を詳細に説明する。なお、成分組成に関する「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in detail below. Note that "%" in the component composition means "% by mass" unless otherwise specified.
C:0.24%以上0.32%未満
Cは鋼の硬さを高める元素である。所望の硬さを確保するため0.24%以上含有する必要がある。一方、0.32%以上では硬度が高くなりすぎ、目標の硬度を確保することが出来なくなる。したがって、C含有量は0.24%以上0.32%未満とする。好ましくは、0.25%以上、0.30%以下である。より好ましくは0.26%以上、0.29%以下である。
C: 0.24% or more but less than 0.32% C is an element that increases the hardness of steel. It is necessary to include 0.24% or more in order to ensure the desired hardness. On the other hand, if it is 0.32% or more, the hardness becomes too high and the target hardness cannot be ensured. Therefore, the C content is set to 0.24% or more but less than 0.32%. It is preferably 0.25% or more but 0.30% or less. It is more preferably 0.26% or more but 0.29% or less.
Si:0.05%以上1.00%以下
Siは、溶鋼の脱酸剤として作用する有効な元素である。このような効果を確保するためには0.05%以上の含有を必要とする。一方、1.00%を超えて多量に含有すると、延性が低下し、また介在物が増加するため、介在物が起点となり靭性が低下する。したがって、Si含有量は0.05%以上1.00%以下とする。好ましくは0.10%以上0.40%以下である。
Si: 0.05% to 1.00% Si is an effective element that acts as a deoxidizer for molten steel. To ensure this effect, a content of 0.05% or more is required. On the other hand, if the content is more than 1.00%, the ductility decreases and the number of inclusions increases, which causes the inclusions to become the starting point for the decrease in toughness. Therefore, the Si content is set to 0.05% to 1.00%, and preferably 0.10% to 0.40%.
Mn:0.10%以上2.00%以下
Mnは焼入れ性を向上させる元素であり、所定の焼入れ性を確保するために0.10%以上含有する必要がある。一方、2.00%を超えて過剰に含有すると溶接性が劣化する。したがって、Mn含有量は0.10%以上2.00%以下とする。好ましくは0.15%以上1.80%以下である.より好ましくは0.20%以上1.80%以下である。
Mn: 0.10% to 2.00% Mn is an element that improves hardenability, and must be contained at 0.10% or more to ensure a certain level of hardenability. On the other hand, excessive Mn content exceeding 2.00% deteriorates weldability. Therefore, the Mn content is set to 0.10% to 2.00%. It is preferably set to 0.15% to 1.80%. It is more preferably set to 0.20% to 1.80%.
P:0.030%以下(0%を除く)
Pは鋼中に多量に含有すると溶接性を劣化させる。そのため、0.030%を上限とする。できるだけ低減することが望ましく好ましくは0.015%以下である。特性を確保するためには、できるだけ低減することが望ましいが、過度の低減は精錬コストの高騰を招くため、0.001%以上が好ましい。
P: 0.030% or less (excluding 0%)
If a large amount of P is contained in steel, it deteriorates weldability. Therefore, the upper limit is set at 0.030%. It is desirable to reduce it as much as possible, preferably to 0.015% or less. In order to ensure the properties, it is desirable to reduce it as much as possible, but excessive reduction leads to high refining costs, so 0.001% or more is preferable.
S:0.0300%以下(0%を除く)
Sは、鋼中に多量に含まれるとMnSとして析出し、ガス切断性の劣化を招くため、できるだけ低減することが望ましく0.0300%以下とする必要がある。ただし、過度の低減は精錬コストの増大を招くため、0.0001%以上とすることが好ましい。
S: 0.0300% or less (excluding 0%)
If a large amount of S is contained in the steel, it precipitates as MnS, which deteriorates the gas cutting properties, so it is desirable to reduce the S content as much as possible, and it is necessary to keep it at 0.0300% or less. However, since an excessive reduction leads to an increase in refining costs, it is preferable to keep the S content at 0.0001% or more.
Al:0.005%以上0.100%以下
Alは、製鋼時の脱酸に必要な元素であり、窒化物を形成しオーステナイト粒径を小さくし靭性を向上する効果を有する。これらの効果を得るため、Al含有量として0.005%以上含有する必要がある。一方、0.100%を超えると鋼素材や鋼板の清浄度が低下し、その結果靭性が低下する。したがって、Al含有量は0.005%以上0.100%以下とする。好ましくは0.070%以下であり、より好ましくは0.050%以下である。好ましくは0.010%以上である。
Al: 0.005% to 0.100% Al is an element necessary for deoxidation during steelmaking, and has the effect of forming nitrides to reduce the austenite grain size and improve toughness. In order to obtain these effects, the Al content must be 0.005% or more. On the other hand, if it exceeds 0.100%, the cleanliness of the steel material or steel plate decreases, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the Al content is set to 0.005% to 0.100%. It is preferably 0.070% or less, and more preferably 0.050% or less. It is preferably 0.010% or more.
Cr:3.00%以上11.50%以下
Crは、本発明において重要な要件であり、特に石炭採掘環境などの酸性の腐食環境における耐腐食摩耗性を著しく向上させる効果を有する。Crは、焼入れ性を向上させる元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。また、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、アノード反応によりCr酸イオンとして溶出し、インヒビター効果により腐食を抑制することで、耐腐食摩耗性を向上させる効果を有する。このような効果を得るためには3.00%以上含有する必要がある。一方、11.50%を超えて含有すると、溶接性が低下するとともに、製造コストが高騰するため、3.00%以上11.50%以下の範囲に限定した。なお、Crの含有量の上限について、好ましくは11.00%以下、より好ましくは10.00%以下とする。
Cr: 3.00% or more and 11.50% or less Cr is an important requirement in the present invention, and has the effect of significantly improving corrosion wear resistance, especially in an acidic corrosive environment such as a coal mining environment. Cr is an element that improves hardenability and has the effect of increasing hardness. In addition, in an acidic corrosive environment such as a coal mining environment, Cr is dissolved as a Cr acid ion by an anodic reaction, and has the effect of suppressing corrosion by an inhibitor effect, thereby improving corrosion wear resistance. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 3.00% or more. On the other hand, if it is contained in excess of 11.50%, the weldability decreases and the manufacturing cost rises, so it is limited to the range of 3.00% or more and 11.50% or less. The upper limit of the Cr content is preferably 11.00% or less, more preferably 10.00% or less.
以上の必須添加元素で、本発明鋼は目的とする特性が得られるが、上記の必須添加元素に加えて、必要に応じて下記の元素から選ばれる一種以上添加することができる。 The steel of the present invention can obtain the desired properties with the above essential elements, but in addition to the above essential elements, one or more elements selected from the following elements can be added as necessary.
Mo:1.000%以下
Moは、焼入れ性を向上させるために有効な元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。このような効果を得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、1.000%を超えるとMo消費量増加に伴うコスト上昇を招く。したがって、含有する場合、Mo含有量の上限は1.000%以下とし、好ましくは0.800%以下とする。また、含有する場合、Moの含有量の下限は、好ましくは0.100%以上とする。
Mo: 1.000% or less Mo is an effective element for improving hardenability and has the effect of increasing hardness. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 0.001% or more. On the other hand, if it exceeds 1.000%, it will lead to an increase in cost due to the increase in Mo consumption. Therefore, if it is contained, the upper limit of the Mo content is 1.000% or less, preferably 0.800% or less. Furthermore, if it is contained, the lower limit of the Mo content is preferably 0.100% or more.
Nb:0.100%以下
Nbは、強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、0.100%を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Nb含有量の上限は0.100%以下とする。また、含有する場合、Nbの含有量の下限は、好ましくは0.001%とする。
Nb: 0.100% or less Nb is an effective element for increasing strength. In order to fully obtain this effect, it is necessary to contain 0.001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.100%, the effect is saturated. Therefore, if Nb is contained, the upper limit of the Nb content is 0.100% or less. Furthermore, if Nb is contained, the lower limit of the Nb content is preferably 0.001%.
Ti:0.100%以下
Tiは、強度を高めるために必要な元素である。この効果を充分に得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、0.100%を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、Ti含有量の上限は0.100%以下とする。また、含有する場合、Tiの含有量の下限は、好ましくは0.001%とする。
Ti: 0.100% or less Ti is an element necessary for increasing strength. In order to fully obtain this effect, it is necessary to contain 0.001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.100%, the effect is saturated. Therefore, if Ti is contained, the upper limit of the Ti content is 0.100% or less. Furthermore, if Ti is contained, the lower limit of the Ti content is preferably 0.001%.
V:0.200%以下
Vは、強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、0.200%を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、V含有量の上限は0.200%以下とする。また、含有する場合、Vの含有量の下限は、好ましくは0.001%とする。
V: 0.200% or less V is an effective element for increasing strength. In order to fully obtain this effect, it is necessary to include 0.001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.200%, the effect is saturated. Therefore, if V is included, the upper limit of the V content is set to 0.200% or less. Furthermore, if V is included, the lower limit of the V content is preferably set to 0.001%.
Zr:0.100%以下
Zrは、強度を高めるために有効な元素である。この効果を充分に得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、0.100%を超えると効果が飽和する。したがって、含有する場合、Zr含有量の上限は0.100%以下とする。また、含有する場合、Zrの含有量の下限は、好ましくは0.001%とする。
Zr: 0.100% or less Zr is an effective element for increasing strength. In order to fully obtain this effect, it is necessary to include 0.001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.100%, the effect is saturated. Therefore, if Zr is included, the upper limit of the Zr content is set to 0.100% or less. Furthermore, if Zr is included, the lower limit of the Zr content is preferably set to 0.001%.
Sn:0.200%以下
Snは、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、鋼材のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで鋼材の耐候性を向上させるために有効な元素である。このような効果を充分に得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、Snを過剰に含有すると効果は飽和する。したがって、Snを含有する場合、含有量の上限は0.200%以下とする。また、含有する場合、Snの含有量の下限は、好ましくは0.001%とする。
Sn: 0.200% or less Sn is an effective element for suppressing the anodic reaction of steel materials in acidic corrosive environments such as coal mining environments, and suppressing the hydrogen generation reaction, which is a cathodic reaction, thereby improving the weather resistance of steel materials. In order to fully obtain such effects, it is necessary to contain 0.001% or more. On the other hand, if Sn is contained in excess, the effect is saturated. Therefore, when Sn is contained, the upper limit of the content is set to 0.200% or less. Furthermore, when Sn is contained, the lower limit of the Sn content is preferably set to 0.001%.
Sb:0.200%以下
Sbは、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において、鋼材のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで鋼材の耐候性を向上させるために有効な元素である。このような効果を充分に得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、Sbを過剰に含有しても効果が飽和する。したがって、Sbを含有する場合、Sbの含有量の上限は0.200%以下とする。また、含有する場合、Sbの含有量の下限は、好ましくは0.001%とする。
Sb: 0.200% or less Sb is an effective element for suppressing the anodic reaction of steel materials in an acidic corrosive environment such as a coal mining environment, and for suppressing the hydrogen generation reaction, which is a cathodic reaction, thereby improving the weather resistance of steel materials. In order to fully obtain such effects, it is necessary to contain 0.001% or more. On the other hand, even if Sb is contained in excess, the effect is saturated. Therefore, when Sb is contained, the upper limit of the Sb content is set to 0.200% or less. Furthermore, when Sb is contained, the lower limit of the Sb content is preferably set to 0.001%.
Cu:2.00%以下
Cuは腐食生成物を緻密にし、腐食促進因子である水、酸素、硫酸イオン、塩化物イオンなどの地鉄への透過を抑制することで、腐食反応を抑制する。この効果により、耐腐食摩耗性が向上する。このような効果を得るには0.01%以上含有することが好ましい。一方、2.00%を超えると熱間加工性が低下し、製造コストが増大する。したがって、含有する場合、Cu含有量の上限は2.00%以下とし好ましくは1.50%以下、さらにより好ましくは1.20%以下とする。また、含有する場合、Cuの含有量の下限は、好ましくは0.01%以上、さらに好ましくは0.10%以上、さらにより好ましくは0.60%以上とする。
Cu: 2.00% or less Cu densifies the corrosion product and inhibits the penetration of corrosion-promoting factors such as water, oxygen, sulfate ions, and chloride ions into the base steel, thereby inhibiting the corrosion reaction. This effect improves corrosion wear resistance. To obtain such an effect, it is preferable to contain 0.01% or more. On the other hand, if it exceeds 2.00%, hot workability decreases and manufacturing costs increase. Therefore, if it is contained, the upper limit of the Cu content is 2.00% or less, preferably 1.50% or less, and even more preferably 1.20% or less. If it is contained, the lower limit of the Cu content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.10% or more, and even more preferably 0.60% or more.
Ni:2.00%以下
Niは、焼入れ性を向上させるために有効な元素である。このような効果を得るためには、0.01%以上の含有を必要とする。一方、2.00%を超える含有は、製造コストを上昇させるため、含有する場合には、Niの含有量の上限は、2.00%以下に限定し、好ましくは1.50%以下、より好ましくは0.60%以下とする。また、含有する場合、Niの含有量の下限は、好ましくは0.01%以上、さらに好ましくは0.10%以上、さらにより好ましくは0.30%以上とする。
Ni: 2.00% or less Ni is an effective element for improving hardenability. In order to obtain such an effect, it is necessary to include 0.01% or more. On the other hand, since the content exceeding 2.00% increases the manufacturing cost, when Ni is included, the upper limit of the Ni content is limited to 2.00% or less, preferably 1.50% or less, and more preferably 0.60% or less. When Ni is included, the lower limit of the Ni content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.10% or more, and even more preferably 0.30% or more.
Co:2.00%以下
Coは、焼入れ性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、0.01%以上の含有を必要とする。一方、2.00%を超える含有は、製造コストを上昇させるため、含有する場合には、Coの含有量の上限は、2.00%以下に限定する。また、含有する場合、Coの含有量の下限は、好ましくは0.01%以上とする。
Co: 2.00% or less Co is an effective element for improving hardenability. To obtain this effect, a content of 0.01% or more is required. On the other hand, a content exceeding 2.00% increases the manufacturing cost, so if Co is contained, the upper limit of the Co content is limited to 2.00% or less. If Co is contained, the lower limit of the Co content is preferably 0.01% or more.
W:1.000%以下
Wは、焼入れ性を向上させるために有効な元素であり、硬さを上昇させる効果を有する。このような効果を得るためには、0.001%以上含有する必要がある。一方、1.00%を超えるとW消費量増加に伴うコスト上昇を招く。したがって、含有する場合、W含有量の上限は、1.000%以下とし、好ましくは0.800%以下とする。また、含有する場合、Wの含有量の下限は、好ましくは0.050%以上、さらに好ましくは0.100%以上とする。
W: 1.000% or less W is an effective element for improving hardenability and has the effect of increasing hardness. In order to obtain such an effect, it is necessary to include 0.001% or more. On the other hand, if it exceeds 1.00%, it will lead to an increase in cost due to an increase in W consumption. Therefore, if W is included, the upper limit of the W content is 1.000% or less, preferably 0.800% or less. Furthermore, if W is included, the lower limit of the W content is preferably 0.050% or more, more preferably 0.100% or more.
B:0.0030%以下
Bは、焼入れ性を向上させるために有効な元素である。この効果を得るためには、0.0001%以上含有する必要がある。一方、0.0030%を超えると効果は飽和する。したがって、含有する場合、B含有量の上限は、0.0030%以下とする。また、含有する場合Bの含有量の下限は、好ましくは0.0001%以上とする。
B: 0.0030% or less B is an effective element for improving hardenability. To obtain this effect, it is necessary to include 0.0001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.0030%, the effect is saturated. Therefore, if B is included, the upper limit of the B content is set to 0.0030% or less. Furthermore, if B is included, the lower limit of the B content is preferably set to 0.0001% or more.
REM:0.0100%以下
REMは、Sを固定し、割れの原因となるMnSの生成を抑制するために有効である。このような効果を得るためには0.0005%以上含有する必要がある。一方、0.0100%を超えて含有すると鋼中介在物量が増加し、割れを招くため、含有する場合には、REMの含有量の上限は、0.0100%以下に限定し、好ましくは0.0020%以下とする。また、含有する場合、REMの含有量の下限は、好ましくは0.0005%以上とする。
REM: 0.0100% or less REM is effective in fixing S and suppressing the generation of MnS, which causes cracking. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain 0.0005% or more. On the other hand, if it is contained in an amount exceeding 0.0100%, the amount of inclusions in the steel increases, which leads to cracking, so if it is contained, the upper limit of the REM content is limited to 0.0100% or less, and preferably 0.0020% or less. If it is contained, the lower limit of the REM content is preferably 0.0005% or more.
Ca:0.0100%以下
Caは鋼中のSを固定して溶接熱影響部の靭性向上に有効な元素である.この効果を十分に得るためには0.0001%以上含有する必要がある.一方、0.0100%を超えると鋼中の介在物の量が増加し、割れの原因となる。したがって、含有する場合、Ca含有量の上限は0.0100%以下とする。また、含有する場合、Caの含有量の下限は、好ましくは0.0001%以上とする。
Ca: 0.0100% or less Ca is an element that fixes S in steel and is effective in improving the toughness of the welded heat affected zone. To fully obtain this effect, it is necessary to contain 0.0001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.0100%, the amount of inclusions in the steel increases, which can cause cracks. Therefore, if Ca is contained, the upper limit of the Ca content is 0.0100% or less. Furthermore, if Ca is contained, the lower limit of the Ca content is preferably 0.0001% or more.
Mg:0.0100%以下
Mgは、鋼中のSを固定して溶接熱影響部の靭性向上に有効な元素である。この効果を充分に得るためには、0.0001%以上含有する必要がある。一方、0.0100%を超えると鋼中の介在物の量が増加し割れの原因となる。したがって、含有する場合、Mg含有量の上限は0.0100%以下とする。また、含有する場合、Mgの含有量の下限は、好ましくは0.0001%以上とする。
Mg: 0.0100% or less Mg is an element that is effective in fixing S in steel and improving the toughness of the welded heat affected zone. In order to fully obtain this effect, it is necessary to contain 0.0001% or more. On the other hand, if it exceeds 0.0100%, the amount of inclusions in the steel increases, which may cause cracking. Therefore, if Mg is contained, the upper limit of the Mg content is 0.0100% or less. Furthermore, if Mg is contained, the lower limit of the Mg content is preferably 0.0001% or more.
残部はFeおよび不可避的不純物である。ここで不可避的不純物として、NとOについてはN:0.0100%以下、O:0.0100%以下が許容できる。 The balance is Fe and unavoidable impurities. As unavoidable impurities, N and O are permissible up to 0.0100% and 0.0100%.
また、本発明の厚鋼板は、ブリネル硬さHBW10/3000で460以上590以下の表面硬さを有する。ここでいう「表面硬さ」は、表面から板厚方向に0.5mmの位置で、JIS Z 2243(2008)の規定に準拠して測定した値(ブリネル硬さ)を言うものとする。 The steel plate of the present invention has a surface hardness of 460 to 590 in terms of Brinell hardness HBW10/3000. The term "surface hardness" as used herein refers to the value (Brinell hardness) measured in accordance with the provisions of JIS Z 2243 (2008) at a position 0.5 mm from the surface in the plate thickness direction.
表面硬さ:ブリネル硬さHBW10/3000で460以上590以下
表面硬さが、HBW10/3000で460未満では、表面硬さが低いため、摩耗環境が厳しくより高い耐腐食摩耗性が要求される場合に、所望の摩耗寿命を確保できない。このため、本発明の厚鋼板では、表面硬さをブリネル硬さHBW10/3000で460以上に限定した。一方、表面硬さがHBW10/3000で590を超えると、曲げ加工性が劣化してしまう。このため、表面硬さをブリネル硬さHBW10/3000で590以下とした。
Surface hardness: Brinell hardness HBW10/3000 of 460 or more and 590 or less If the surface hardness is less than 460 at HBW10/3000, the surface hardness is low, and therefore the desired wear life cannot be ensured when a severe wear environment requires higher corrosion wear resistance. For this reason, the surface hardness of the steel plate of the present invention is limited to 460 or more at Brinell hardness HBW10/3000. On the other hand, if the surface hardness exceeds 590 at HBW10/3000, bending workability deteriorates. For this reason, the surface hardness is limited to 590 or less at Brinell hardness HBW10/3000.
[鋼板の製造方法]
上記した成分組成の溶鋼を、転炉、電気炉等の公知の方法で溶製し、連続鋳造法や造塊
法等の公知の方法でスラブやビレット等の鋼素材とする。なお、溶鋼に、取鍋精錬や真空
脱ガス等の処理を付加しても良いことは言うまでもない。熱間圧延においては、強度を確
保するために、鋼素材の加熱温度および熱間圧延時の仕上終了温度および冷却速度を適正
化することが好ましい。すなわち、熱間仕上圧延終了温度を確保する観点から、好ましくは1000~1250℃の温度に鋼素材を加熱したのち、所望の寸法形状に熱間圧延するか、あるいは鋼素材の温度が熱間圧延可能な程度に高温である場合には加熱することなく、あるいは均熱する程度で直ちに所望の寸法形状の鋼材に熱間圧延することが好ましい。
[Method of manufacturing steel sheet]
The molten steel having the above-mentioned composition is melted by a known method such as a converter or an electric furnace, and is made into a steel material such as a slab or a billet by a known method such as a continuous casting method or an ingot casting method. It goes without saying that the molten steel may be subjected to additional treatments such as ladle refining or vacuum degassing. In hot rolling, in order to ensure strength, it is preferable to optimize the heating temperature of the steel material and the finishing end temperature and cooling rate during hot rolling. That is, from the viewpoint of ensuring the hot finishing rolling end temperature, the steel material is preferably heated to a temperature of 1000 to 1250°C, and then hot rolled into a steel material of the desired size and shape, or, if the temperature of the steel material is high enough to be hot rolled, it is preferable to hot roll it into a steel material of the desired size and shape without heating or by soaking it.
なお、熱間圧延では、強度を確保するために、熱間仕上圧延終了温度および熱間圧延終了後の冷却速度を適正化することが好ましく、770℃以上の温度において熱間圧延を終了して、空冷した後、850℃から1000℃に再加熱した後、その後直ちにあるいは若干の放置時間の後、750℃以上の冷却開始温度から冷却速度0.5℃/s以上、100℃/s以下の冷却(例えば、水冷)を実施し、冷却停止温度200℃以下で冷却を終了することが好ましい。また、熱間圧延終了後、直ちにあるいは若干の放置時間の後、750℃以上の冷却開始温度(水冷の場合は、水冷開始温度とする。)から冷却速度0.5℃/s以上、100℃/s以下の加速冷却(たとえば、水冷)を実施し、冷却停止温度200℃以下で加速冷却を終了してもよい。 In hot rolling, in order to ensure strength, it is preferable to optimize the hot finish rolling end temperature and the cooling rate after hot rolling. Hot rolling is completed at a temperature of 770°C or higher, air-cooled, and then reheated to 850°C to 1000°C. It is preferable to then immediately or after a short period of time cool from a cooling start temperature of 750°C or higher at a cooling rate of 0.5°C/s to 100°C/s (for example, water cooling) and end the cooling at a cooling stop temperature of 200°C or lower. Also, immediately or after a short period of time after hot rolling, accelerated cooling (for example, water cooling) may be performed from a cooling start temperature of 750°C or higher (in the case of water cooling, the water cooling start temperature) at a cooling rate of 0.5°C/s to 100°C/s and end the accelerated cooling at a cooling stop temperature of 200°C or lower.
表1に示す成分組成からなる鋼(残部はFeおよび不可避的不純物である)を真空溶解炉で溶製し、鋳型に鋳造し、鋼素材とした。ついでこれらの鋼素材を熱間圧延し、熱間圧延終了後ただちに空冷した。空冷後さらに再加熱したのち、水冷した。
得られた鋼板から試験片を採取し、表面硬さ試験、腐食摩耗試験を行った。
Steels having the composition shown in Table 1 (the balance being Fe and unavoidable impurities) were melted in a vacuum melting furnace and cast into a mold to obtain steel materials. These steel materials were then hot-rolled and immediately air-cooled after the hot rolling. After air-cooling, the steels were further reheated and then water-cooled.
Test pieces were taken from the obtained steel plates and subjected to a surface hardness test and a corrosion wear test.
(1)表面硬さ試験
得られた鋼板の表面から0.5mm位置が測定面となるように表面硬さ測定用試験片を採取し、JIS Z 2243(2008)の規定に準拠して、表面硬さHBW10/3000を測定した。硬さ測定は、10mmのタングステン硬球を使用し、荷重は3000kgfで行った。なお、表面から0.5mm位置で、3点測定することとし、得られた測定値の算術平均を求め、平均値を、当該鋼板の表面硬さとした。
(1) Surface Hardness Test A test piece for surface hardness measurement was taken so that the measurement surface was 0.5 mm from the surface of the obtained steel plate, and the surface hardness HBW10/3000 was measured in accordance with the provisions of JIS Z 2243 (2008). The hardness measurement was performed using a 10 mm tungsten hard ball and a load of 3000 kgf. The measurements were performed at three points 0.5 mm from the surface, and the arithmetic average of the obtained measured values was calculated, and the average value was determined as the surface hardness of the steel plate.
(2)腐食摩耗試験
得られた鋼板の板厚方向に1/4t部から(tは板厚を示す。)、摩耗試験片(大きさ:10mmφ×75mm長さ)を採取した。試験片を摩耗試験機に装着し、摩耗試験を実施した。
摩耗試験片は、試験機回転子の回転軸と平行に、回転軸から150mmの位置に120度の角度で3本取り付けたのち、試験片を試験槽へ入れ、内部に摩耗材を導入した。摩耗材は平均粒径0.7mmの硅砂およびpH2の希硫酸を硅砂と希硫酸の重量比が5:3となるよう混合したものを用いた。
試験条件は、回転速度500rpm、回転数60000回、とした。試験終了後、各試験片の重量を測定した。そして、試験後重量と初期重量との差(=重量減少量)を算出した。なお、従来例として一般構造用圧延鋼材SS400(JIS G3101)から採取した試験片ついて、同様に摩耗試験を実施し、試験片の重量減少量を求めた。
耐腐食摩耗性は、SS400の重量減少量に対する各試験片の重量減少量の比率で評価し、これが0.70以下であれば良好と評価した。
(2) Corrosion wear test A wear test piece (size: 10 mmφ×75 mm length) was taken from the ¼t portion (t indicates the plate thickness) in the plate thickness direction of the obtained steel plate. The test piece was attached to an abrasion tester and a wear test was performed.
Three abrasion test pieces were attached at an angle of 120 degrees to the rotor of the test machine, 150 mm from the axis of rotation, parallel to the axis of rotation, and then the test pieces were placed in the test tank and an abrasive material was introduced inside. The abrasive material was a mixture of silica sand with an average particle size of 0.7 mm and dilute sulfuric acid with a pH of 2, with a weight ratio of silica sand to dilute sulfuric acid of 5:3.
The test conditions were a rotation speed of 500 rpm and a number of revolutions of 60,000. After the test, the weight of each test piece was measured. Then, the difference between the weight after the test and the initial weight (= weight loss) was calculated. In addition, a test piece taken from a general structural rolled steel material SS400 (JIS G3101) as a conventional example was subjected to the abrasion test in the same manner, and the weight loss of the test piece was calculated.
The corrosion wear resistance was evaluated based on the ratio of the weight loss of each test piece to the weight loss of SS400, and if this ratio was 0.70 or less, it was evaluated as good.
(3)シャルピー試験
シャルピー試験(JIS Z 2242(2018))による靭性は、-40℃において1セット(n=3)平均で21.0J以上の吸収エネルギーであれば良好と評価した。
(3) Charpy test The toughness by the Charpy test (JIS Z 2242 (2018)) was evaluated as good if the absorbed energy was 21.0 J or more on average in one set (n = 3) at -40 ° C.
(1)および(2)の評価結果および(3)シャルピー試験により測定した靭性値を表2に併記する。 The evaluation results (1) and (2) and (3) the toughness values measured by Charpy tests are shown in Table 2.
表2に示したとおり、発明例はいずれも、表面硬さと耐腐食摩耗性を兼ね備えている。
これに対し、比較例の鋼種18から22では、表面硬さまたは耐腐食摩耗性の少なくとも一つについて、十分な特性が得られていない。また、比較例の鋼種23および24では靭性について、十分な特性が得られていない。
As shown in Table 2, all of the inventive examples have both surface hardness and corrosive wear resistance.
In contrast, in the comparative steels 18 to 22, at least one of the surface hardness and the corrosion wear resistance is not sufficient, and in the comparative steels 23 and 24, the toughness is not sufficient.
以上説明したように、本発明によれば、産業機械、運搬機器等で耐摩耗性が要求される部材用に用いられる厚鋼板に関し、特に、石炭採掘環境などの酸性の腐食環境において耐食耐摩耗性に優れる鋼板を提供することができる。 As described above, the present invention provides thick steel plates for use in components that require wear resistance in industrial machinery, transport equipment, etc., and has excellent corrosion and wear resistance, particularly in acidic corrosive environments such as coal mining environments.
Claims (2)
C:0.24%以上0.32%未満、
Si:0.05%以上1.00%以下、
Mn:0.10%以上2.00%以下、
P:0.030%以下(0%を除く)、
S:0.0300%以下(0%を除く)、
Al:0.005%以上0.100%以下、
Cr:3.00%以上11.50%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
表面硬さがブリネル硬さHBW10/3000で460以上590以下、
であることを特徴とする鋼板。 In mass percent,
C: 0.24% or more and less than 0.32%;
Si: 0.05% or more and 1.00% or less,
Mn: 0.10% or more and 2.00% or less,
P: 0.030% or less (excluding 0%)
S: 0.0300% or less (excluding 0%),
Al: 0.005% or more and 0.100% or less,
Cr: 3.00% or more and 11.50% or less;
The balance is Fe and unavoidable impurities,
Surface hardness is 460 to 590 on the Brinell hardness scale HBW10/3000.
A steel plate characterized by:
Mo:1.000%以下、
Nb:0.100%以下、
Ti:0.100%以下、
V:0.200%以下、
Zr:0.100%以下、
Sn:0.200%以下、
Sb:0.200%以下、
Cu:2.00%以下、
Ni:2.00%以下、
Co:2.00%以下、
W:1.000%以下、
B:0.0030%以下、
REM:0.0100%以下、
Ca:0.0100%以下、
Mg:0.0100%以下、
から選ばれる一種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の鋼板。 Further, in mass%,
Mo: 1.000% or less,
Nb: 0.100% or less,
Ti: 0.100% or less,
V: 0.200% or less,
Zr: 0.100% or less,
Sn: 0.200% or less,
Sb: 0.200% or less,
Cu: 2.00% or less,
Ni: 2.00% or less,
Co: 2.00% or less,
W: 1.000% or less,
B: 0.0030% or less,
REM: 0.0100% or less,
Ca: 0.0100% or less,
Mg: 0.0100% or less,
The steel sheet according to claim 1, further comprising at least one selected from the following:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022156107A JP2024049709A (en) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | Steel Plate |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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2022
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