JP3005363B2 - 耐摩耗性高マンガン鋳鋼 - Google Patents
耐摩耗性高マンガン鋳鋼Info
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- JP3005363B2 JP3005363B2 JP4-191446A JP19144692A JP3005363B2 JP 3005363 B2 JP3005363 B2 JP 3005363B2 JP 19144692 A JP19144692 A JP 19144692A JP 3005363 B2 JP3005363 B2 JP 3005363B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉱石破砕機の刃および
運搬機械用キャタピラーシュー等の耐衝撃性および耐摩
耗性に優れた部品に用いられる耐摩耗性高マンガン鋳鋼
に関する。
運搬機械用キャタピラーシュー等の耐衝撃性および耐摩
耗性に優れた部品に用いられる耐摩耗性高マンガン鋳鋼
に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種鉱山で鉱石を破砕するために用いら
れている建設機械は、破砕機の刃、運搬機械用キャタピ
ラーシュー、バケット刃、レール、レールポイントなど
種々の部品を備えている。これらの部品の材料には、構
造部材としての最低限の強度レベルを有するとともに耐
摩耗性、耐衝撃性、耐食性などに優れていることが要求
される。
れている建設機械は、破砕機の刃、運搬機械用キャタピ
ラーシュー、バケット刃、レール、レールポイントなど
種々の部品を備えている。これらの部品の材料には、構
造部材としての最低限の強度レベルを有するとともに耐
摩耗性、耐衝撃性、耐食性などに優れていることが要求
される。
【０００３】例えば、ハッドフィールド鋼（炭素１〜
１．３％、マンガン１１．５〜１３％）等の高マンガン
鋳鋼は、室温でオーステナイト組織を呈し、降伏点が低
く、引張強さは高く、かつ、著しく加工硬化するという
特性から、冷間加工や表面摺動により硬さと耐摩耗性が
増大する。通常、ハッドフィールド鋼では１０５０℃以
上に加熱し、これを急冷し、表面は高硬度であり、内部
は高靭性をもつという耐摩耗性および耐衝撃性を兼ね備
えた強靭鋼とする。
１．３％、マンガン１１．５〜１３％）等の高マンガン
鋳鋼は、室温でオーステナイト組織を呈し、降伏点が低
く、引張強さは高く、かつ、著しく加工硬化するという
特性から、冷間加工や表面摺動により硬さと耐摩耗性が
増大する。通常、ハッドフィールド鋼では１０５０℃以
上に加熱し、これを急冷し、表面は高硬度であり、内部
は高靭性をもつという耐摩耗性および耐衝撃性を兼ね備
えた強靭鋼とする。
【０００４】特開昭５４−４３８１８号公報、特開昭５
７−３９１５８号公報、並びに特開昭５５−５３５１３
号公報には、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｎｂ等の各種炭化物生成元素を少量添加することにより
結晶粒を微細化させた耐摩耗性高マンガン鋳鋼、および
高炭素マンガン鋼の素地に少量の球状炭化物を析出させ
た耐摩耗性高マンガン鋳鋼が記載されている。
７−３９１５８号公報、並びに特開昭５５−５３５１３
号公報には、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｎｂ等の各種炭化物生成元素を少量添加することにより
結晶粒を微細化させた耐摩耗性高マンガン鋳鋼、および
高炭素マンガン鋼の素地に少量の球状炭化物を析出させ
た耐摩耗性高マンガン鋳鋼が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
耐摩耗性高マンガン鋳鋼においては、結晶粒微細化のみ
により耐摩耗性を飛躍的に向上させることは困難であ
り、その改善の程度には限界がある。
耐摩耗性高マンガン鋳鋼においては、結晶粒微細化のみ
により耐摩耗性を飛躍的に向上させることは困難であ
り、その改善の程度には限界がある。
【０００６】また、後者の鋳鋼においては、球状炭化物
の析出強化により耐摩耗性はある程度までは改善される
が、オーステナイト素地そのものは改善されずにそのま
まの状態であり、耐衝撃性の要求レベルを維持しつつ十
分な耐摩耗性を得ることは困難である。
の析出強化により耐摩耗性はある程度までは改善される
が、オーステナイト素地そのものは改善されずにそのま
まの状態であり、耐衝撃性の要求レベルを維持しつつ十
分な耐摩耗性を得ることは困難である。
【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、耐摩耗性および耐衝撃性に優れる耐
摩耗性高マンガン鋳鋼を提供することを目的とする。
れたものであって、耐摩耗性および耐衝撃性に優れる耐
摩耗性高マンガン鋳鋼を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐摩耗性高
マンガン鋳鋼は、重量％で、Ｃを１．３〜１．４％、Ｓ
ｉを０．０５〜０．２０％、Ｍｎを１４．０〜１５．０
％、Ｃｒを０．５〜１．５％、Ｖを０．３〜０．８％、
Ｔｉを０．２〜０．４％、Ｍｏを０．５〜１．０％それ
ぞれ含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする。
マンガン鋳鋼は、重量％で、Ｃを１．３〜１．４％、Ｓ
ｉを０．０５〜０．２０％、Ｍｎを１４．０〜１５．０
％、Ｃｒを０．５〜１．５％、Ｖを０．３〜０．８％、
Ｔｉを０．２〜０．４％、Ｍｏを０．５〜１．０％それ
ぞれ含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする。
【０００９】
【作用】次に、各成分元素につき上記範囲の含有量を選
んだ理由についてそれぞれ説明する。
んだ理由についてそれぞれ説明する。
【００１０】Ｃは、炭化物生成元素量およびＭｎ含有量
の両者のバランスを考慮して決定される。Ｃ含有量が
１．３％を下回ると、マトリックスを強化するに十分な
量の炭化物が析出生成されず、耐摩耗性が不足する。一
方、Ｃ含有量が１．４％を上回ると、炭化物の析出生成
量が過剰になり、耐衝撃性が低下する。この理由は、一
般に合金鋼の靭性は、Ｃに対するＭｎの含有比率（Ｍｎ
／Ｃ比）が大きくなるに従って改善されるからである。
の両者のバランスを考慮して決定される。Ｃ含有量が
１．３％を下回ると、マトリックスを強化するに十分な
量の炭化物が析出生成されず、耐摩耗性が不足する。一
方、Ｃ含有量が１．４％を上回ると、炭化物の析出生成
量が過剰になり、耐衝撃性が低下する。この理由は、一
般に合金鋼の靭性は、Ｃに対するＭｎの含有比率（Ｍｎ
／Ｃ比）が大きくなるに従って改善されるからである。
【００１１】通常、高炭素高マンガン鋼にはＳｉが０．
２〜１．０重量％の程度に添加されている。Ｓｉ添加の
目的は、溶湯を精錬すること、および鋳造時の湯流れを
改善することにある。これらの目的は、他の手段を用い
て溶湯を精錬し、結果として非金属介在物を最少限にす
ることによっても達成可能であるので、オーステナイト
素地を基本的に脆化させるＳｉの過剰添加は好ましくな
い。このため、Ｓｉ量の上限値を０．２％とし、可能な
限り靭性の向上を図ることとした。一方、Ｓｉ量の下限
値を０．０５％としたのは、Ｓｉはスクラップ等から不
可避的に入ってくるものであり、脱酸剤としての精錬作
用に若干なりとも寄与し得るからである。ただし、脱酸
剤としての機能は、Ａｌに代用させることができるの
で、過剰な脱酸を防ぐためにもＳｉ量はできるだけ低い
ほうがよい。なお、Ｓｉ含有量は０．０８〜０．１５％
の範囲内にあることが最も好ましい。
２〜１．０重量％の程度に添加されている。Ｓｉ添加の
目的は、溶湯を精錬すること、および鋳造時の湯流れを
改善することにある。これらの目的は、他の手段を用い
て溶湯を精錬し、結果として非金属介在物を最少限にす
ることによっても達成可能であるので、オーステナイト
素地を基本的に脆化させるＳｉの過剰添加は好ましくな
い。このため、Ｓｉ量の上限値を０．２％とし、可能な
限り靭性の向上を図ることとした。一方、Ｓｉ量の下限
値を０．０５％としたのは、Ｓｉはスクラップ等から不
可避的に入ってくるものであり、脱酸剤としての精錬作
用に若干なりとも寄与し得るからである。ただし、脱酸
剤としての機能は、Ａｌに代用させることができるの
で、過剰な脱酸を防ぐためにもＳｉ量はできるだけ低い
ほうがよい。なお、Ｓｉ含有量は０．０８〜０．１５％
の範囲内にあることが最も好ましい。
【００１２】Ｍｎは、オーステナイト素地を安定化する
主要な元素であり、靭性の向上を図るために、Ｍｎ／Ｃ
比が所定値以上になるように添加する必要がある。その
必要量は、炭素含有量によって決まるものであり、良好
な靭性を得るには、Ｃ量１．３％に対してＭｎ量１４％
が必要であり、また、Ｃ量１．４％に対してはＭｎ量１
５％が必要である。
主要な元素であり、靭性の向上を図るために、Ｍｎ／Ｃ
比が所定値以上になるように添加する必要がある。その
必要量は、炭素含有量によって決まるものであり、良好
な靭性を得るには、Ｃ量１．３％に対してＭｎ量１４％
が必要であり、また、Ｃ量１．４％に対してはＭｎ量１
５％が必要である。
【００１３】Ｃｒは、焼入性を高め、耐力および耐摩耗
性を向上させるが、靭性を低下させる。Ｃｒ量の下限値
を０．５％としたのは、これを下回る場合は実用的な耐
摩耗性を得ることができなくなるからである。一方、Ｃ
ｒ量の上限値を１．５％としたのは、これを上回る場合
は実用的な耐衝撃特性を得ることができなくなるからで
ある。
性を向上させるが、靭性を低下させる。Ｃｒ量の下限値
を０．５％としたのは、これを下回る場合は実用的な耐
摩耗性を得ることができなくなるからである。一方、Ｃ
ｒ量の上限値を１．５％としたのは、これを上回る場合
は実用的な耐衝撃特性を得ることができなくなるからで
ある。
【００１４】Ｖは、強力な炭化物生成元素であり、少量
の添加で耐力が向上するとともに、結晶粒が微細化する
ので、耐摩耗性の向上に寄与するが、過剰な添加は靭性
を低下させる。耐摩耗性および耐衝撃性のバランスを図
るため、Ｖ量の下限を０．３％とし、上限を０．８％と
した。
の添加で耐力が向上するとともに、結晶粒が微細化する
ので、耐摩耗性の向上に寄与するが、過剰な添加は靭性
を低下させる。耐摩耗性および耐衝撃性のバランスを図
るため、Ｖ量の下限を０．３％とし、上限を０．８％と
した。
【００１５】Ｔｉは、Ｖと同様に強力な炭化物生成元素
であり、少量の添加で結晶粒が微細化するので、耐摩耗
性の向上に寄与するが、過剰な添加は靭性を低下させ
る。耐摩耗性および耐衝撃性のバランスを図るため、Ｔ
ｉ量の下限を０．２％とし、上限を０．４％とした。
であり、少量の添加で結晶粒が微細化するので、耐摩耗
性の向上に寄与するが、過剰な添加は靭性を低下させ
る。耐摩耗性および耐衝撃性のバランスを図るため、Ｔ
ｉ量の下限を０．２％とし、上限を０．４％とした。
【００１６】Ｍｏは、少量の添加によって靭性を低下さ
せることなく、降伏点が向上し、焼入性および焼戻し抵
抗性を高めるとともに、炭化物生成により耐摩耗性を向
上させる。このため、Ｍｏは肉厚鋳造品の割れ発生を防
ぐのに有効な元素である。このような作用を発揮させる
には、Ｍｏ量を０．５％以上にする必要がある。しか
し、Ｍｏの添加効果は、１．０％で飽和するので、上限
を１．０％とした。
せることなく、降伏点が向上し、焼入性および焼戻し抵
抗性を高めるとともに、炭化物生成により耐摩耗性を向
上させる。このため、Ｍｏは肉厚鋳造品の割れ発生を防
ぐのに有効な元素である。このような作用を発揮させる
には、Ｍｏ量を０．５％以上にする必要がある。しか
し、Ｍｏの添加効果は、１．０％で飽和するので、上限
を１．０％とした。
【００１７】
【実施例】以下、添付の写真及び図表を参照して、本発
明の実施例について説明する。
明の実施例について説明する。
【００１８】表１は、実施例１および比較例１乃至４の
各種鋳鋼の組成の一例をそれぞれ示すものである。比較
例２ではモリブデンを含まず、比較例４ではバナジウム
を含まない。
各種鋳鋼の組成の一例をそれぞれ示すものである。比較
例２ではモリブデンを含まず、比較例４ではバナジウム
を含まない。
【００１９】表２は、実施例１および比較例１乃至４の
各種鋳鋼について、種々の機械的性質を調べた結果であ
る。機械的性質は、引張強さ、伸び、絞り、硬度、衝撃
値の各項目につき調査した。硬度は、ブリネル表示であ
る。衝撃値は、２mmＶノッチシャルピー試験により調べ
た。
各種鋳鋼について、種々の機械的性質を調べた結果であ
る。機械的性質は、引張強さ、伸び、絞り、硬度、衝撃
値の各項目につき調査した。硬度は、ブリネル表示であ
る。衝撃値は、２mmＶノッチシャルピー試験により調べ
た。
【００２０】表２から明らかなように、実施例の結果は
比較例のそれを上回り、とくに実施例では硬度および衝
撃値の両特性において優れていることがわかる。
比較例のそれを上回り、とくに実施例では硬度および衝
撃値の両特性において優れていることがわかる。
【００２１】写真１は、実施例１の鋳鋼からサンプルを
採取し、その金属組織を倍率２００倍に拡大したもので
ある。粒状および角状の炭化物が結晶粒内に析出してい
るのがみられる。これらの比較的大きな炭化物の他に、
オーステナイト素地全面にわたり微細な炭化物が析出し
ているのがみられる。このような微細な炭化物は、バナ
ジウム炭化物、チタン炭化物、モリブデン炭化物、クロ
ム炭化物が混在したものであり、非常に硬く、必要な靭
性を損なうことなく、耐摩耗性の向上に寄与するもので
ある。
採取し、その金属組織を倍率２００倍に拡大したもので
ある。粒状および角状の炭化物が結晶粒内に析出してい
るのがみられる。これらの比較的大きな炭化物の他に、
オーステナイト素地全面にわたり微細な炭化物が析出し
ているのがみられる。このような微細な炭化物は、バナ
ジウム炭化物、チタン炭化物、モリブデン炭化物、クロ
ム炭化物が混在したものであり、非常に硬く、必要な靭
性を損なうことなく、耐摩耗性の向上に寄与するもので
ある。
【００２２】写真２は、比較例４の鋳鋼からサンプルを
採取し、その金属組織を倍率２００倍に拡大したもので
ある。粒内に球状のモリブデン炭化物が少量だけ分散析
出しているが、オーステナイト素地はそのままである。
採取し、その金属組織を倍率２００倍に拡大したもので
ある。粒内に球状のモリブデン炭化物が少量だけ分散析
出しているが、オーステナイト素地はそのままである。
【００２３】写真３は、比較例３の鋳鋼からサンプルを
採取し、その金属組織を倍率２００倍に拡大したもので
ある。粒内に球状のモリブデン炭化物が少量だけ分散析
出しているが、オーステナイト素地はそのままである。
採取し、その金属組織を倍率２００倍に拡大したもので
ある。粒内に球状のモリブデン炭化物が少量だけ分散析
出しているが、オーステナイト素地はそのままである。
【００２４】上記実施例の鋳鋼および比較例の鋳鋼（鋼
種ＧISＳCMnH-11 ）を鉱石破砕機のアッパーマントルに
用いて、両者の寿命を比較した結果、前者は後者の約
１．４３倍の寿命を得ることを確認した。
種ＧISＳCMnH-11 ）を鉱石破砕機のアッパーマントルに
用いて、両者の寿命を比較した結果、前者は後者の約
１．４３倍の寿命を得ることを確認した。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】本発明の鋳鋼は、従来に比べて耐摩耗性
が大幅に向上する。このため、鉱石破砕機の刃や運搬機
械用キャタピラーシュー等の各種部品の寿命を大幅に延
ばすことができる。
が大幅に向上する。このため、鉱石破砕機の刃や運搬機
械用キャタピラーシュー等の各種部品の寿命を大幅に延
ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る耐摩耗性高マンガン鋳鋼
の金属組織（倍率２００倍）を示す写真である。
の金属組織（倍率２００倍）を示す写真である。
【図２】従来の鋳鋼の金属組織（倍率２００倍）を示す
写真である。
写真である。
【図３】従来の鋳鋼の金属組織（倍率２００倍）を示す
写真である。
写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃを１．３〜１．４％、Ｓｉ
を０．０５〜０．２０％、Ｍｎを１４．０〜１５．０
％、Ｃｒを０．５〜１．５％、Ｖを０．３〜０．８％、
Ｔｉを０．２〜０．４％、Ｍｏを０．５〜１．０％それ
ぞれ含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする耐摩耗性高マンガン鋳鋼。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-191446A JP3005363B2 (ja) | 1992-06-26 | 耐摩耗性高マンガン鋳鋼 | |
| PCT/JP1994/000130 WO1995020686A1 (fr) | 1992-06-26 | 1994-01-31 | Acier moule a forte teneur en manganese et resistant a l'usure |
| EP94905234A EP0692548B1 (en) | 1992-06-26 | 1994-01-31 | Wear-resisting high-manganese cast steel |
| US08/532,768 US5601782A (en) | 1992-06-26 | 1994-01-31 | Abrasive resistant high manganese cast steel |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-191446A JP3005363B2 (ja) | 1992-06-26 | 耐摩耗性高マンガン鋳鋼 | |
| PCT/JP1994/000130 WO1995020686A1 (fr) | 1992-06-26 | 1994-01-31 | Acier moule a forte teneur en manganese et resistant a l'usure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145899A JPH06145899A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3005363B2 true JP3005363B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6274524B1 (en) | 1997-04-25 | 2001-08-14 | Kyocera Corporation | Semiconductive zirconia sintering body and electrostatic removing member constructed by semiconductive zirconia sintering body |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6274524B1 (en) | 1997-04-25 | 2001-08-14 | Kyocera Corporation | Semiconductive zirconia sintering body and electrostatic removing member constructed by semiconductive zirconia sintering body |
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