JP4448525B2 - 草刈刃用基板 - Google Patents
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Description
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、40〜50HRC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、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Mn、Cr、Mo、V等の作用を補っている。Cu、Ni、Bは、焼入れ性の改善にも有効である。更に、Al、Ti、Nb等の結晶粒微細化作用をもつ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。
X=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17×S%・・・・(1)
C:0.30〜0.62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ために必要な合金成分であり、少なくとも0.30重量%以上の添加が必要である。しかし、0.62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:0.50重量%以下
溶鋼の脱酸剤として有効な成分である。しかし、0.50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。
溶鋼の脱酸に有効であると共に、強度の向上に必要な鋼の焼入れ性を改善する合金成分である。これらの効果は、0.10重量%以上のMn含有で顕著になる。しかし、1.50重量%を超える多量のMnを含有させると、靭性が著しく低下する。
Cr:0.18〜1.31重量%
Mnと同様に、鋼の焼入れ性の向上に有効な合金成分である。しかし、1.31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。
Moも、鋼の焼入れ性向上に有効な合金成分である。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、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、Mo含有量の上限を0.50重量%に設定した。
V:0.50重量%以下
Cr、Moと同様に鋼材の強度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Vを添加すると、却って靭性が劣化する。
Cu:0.50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。
鋼中で窒化物となり、組織を微細化させ鋼を強化する作用を呈する合金成分である。Nの添加効果は、0.0005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。
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:0.010〜0.10重量%
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0.010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。
必要に応じて添加される合金成分、焼入れ性及び靭性の向上に有効である。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、0.20重量%を超える過剰なTiを含ませると、靭性が劣化する。
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。
基板の延性、靭性に対して影響を及ぼすC、N、O、P、Sについて、各成分の影響を総合的に調査・研究した結果として見出された指標である。鋼中に存在するセメンタイトや、Cr、Mo等の合金系炭化物や窒化物、Al2O3系の酸化物、MnS系の硫化物等からなる非金属介在物は、基板の延性や靭性に悪影響を及ぼす。また、Pは、結晶粒界に偏析して鋼の靭性を低下させる。本発明者等は、これら非金属介在物を形成する元素やPが延性、靭性に及ぼす影響の程度を調査し、上式で定義されるX値が1.0以下のとき良好な延性、靭性が得られることを多数の実験結果から見出した。X値が1.0以下になるように基板の成分を調整すると、実施例でも示したように延性、靭性が一層優れ、且つ必要な強度、硬さをもつ草刈刃基板が得られる。
以上のようにC、N、O、P、S等の含有量を規制すると共にMn、Cr、Mo、V、Cuの含有量を相関的に定めた成分設計により、従来と同等以上の強度が維持され、延性、靭性摩耗が向上した草刈刃用基板となる。
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。
これに対し、本発明で規定した条件を満足する鋼F〜Hは、何れも限界曲げ半径が小さく、衝撃値も27J/cm2以上の高い値を示し、42〜48HRCの硬さレベルにおいても延性及び靭性に優れていることが判る。
Claims (1)
- C:0.30〜0.62重量%、Si:0.50重量%以下、Mn:0.10〜1.50重量%、Cr:0.18〜1.31重量%、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:0.010〜0.10重量%を含み、且つMo:0.50重量%以下、V:0.50重量%以下、Cu:0.50重量%以下、Ni:0.10〜2.00重量%、Ti:0.01〜0.10重量%、Nb:0.01〜0.20重量%及びB:0.0005〜0.01重量%の1種又は2種以上を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、式(1)で定義されるX値が1.0以下の成分組成を有する鋼板で作られている草刈刃用基板。
X=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17×S%・・・・(1)
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JP2007065334A JP4448525B2 (ja) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | 草刈刃用基板 |
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2007
- 2007-03-14 JP JP2007065334A patent/JP4448525B2/ja not_active Expired - Lifetime
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