JP4645307B2 - 低温靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法 - Google Patents
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Ha=C×(1+3×Mn)×(1+0.5×Cu)×(1+2×Ni)×(1+3×Cr)×(1+2×Mo)×(1+V)×(1+300×B)−−−−−−−−−(1)
但し、上記式において各元素記号は含有量(質量%)を示す。
2.質量%で、C:0.23〜0.35%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.020%以下、S:0.001〜0.005%、Cr:0.03〜2.0%、Mo:0.03〜1.0%、Nb:0.005〜0.03%、Ti:0.005〜0.1%、B:0.0003〜0.002%、REM:0.001〜0.015%、更に、Cu:0.1〜2.0%、Ni:0.03〜2.0%、V:0.01〜0.1%の1種または2種以上を含有し、(1)式で示される成分指標値Haが2.5以上であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を、
1100〜1300℃の温度に加熱し、Ar3温度以上の圧延終了温度で熱間圧延した後、10℃/s以上の冷却速度で300℃以下まで加速冷却を行うことを特徴とする低温靭性に優れた耐磨耗鋼の製造方法。
Ha=C×(1+3×Mn)×(1+0.5×Cu)×(1+2×Ni)×(1+3×Cr)×(1+2×Mo)×(1+V)×(1+300×B)−−−−−−−−−(1)
但し、上記式において各元素記号は含有量(質量%)を示す。
[化学成分]
C:0.23〜0.35%
鋼の硬度を高めるのに重要な元素であるため、0.23%以上必要である。しかし、Cを大量に添加すると、溶接性、靭性、および加工性を劣化させるため、上限を0.35%とする。
脱酸元素として有効な元素であり、このため0.05%以上の添加が必要である。また、固溶強化に対しても有効な元素であるが、1.0%を超える添加量では、延靭性が低下したり、介在物が増加したりする等の問題がある。このため0.05〜1.0%と規定する。
Mnは焼入れ性確保の観点から有効な元素であり、0.1%以上の添加が必要である。一方、2.0%を超えて添加すると溶接性が劣化する。このため、0.1〜2.0%と規定する。
多量に含有すると靭性劣化を招くため、上限を0.020%とする。
鋼中においてMnSとして析出すると介在物として高強度鋼の破壊発生起点となり靭性の劣化を招くため、上限を0.005%とする。但し、0.001%未満までSを低減するとREM(O、S)の生成が不十分となり、加熱段階のオーステナイト粒が粗大化し、低温靭性が劣化するため0.001%以上とする。
Nbは焼入性向上に有用な元素であるが、0.005%未満ではその効果に乏しく、0.03%を超えて添加すると粗大なNb(C、N)を形成し、脆性破壊の起点となり靭性を劣化させるので上限を0.03%とする。
靭性に有害な固溶NをTiNとして固定することにより靭性を向上させるとともに、焼入れ性の向上に有効な固溶Bを確保する効果を有しているが、0.005%未満ではこの効果を発揮することができず、0.1%を超える添加では靭性が劣化するので、0.005〜0.1%とする。
微量添加で焼入れ性を高める元素であるが0.0003%未満ではこの効果を発揮することができず、0.002%を超える添加では靭性が劣化するので、0.0003〜0.002%とする。
鋼中にREM(O、S)を形成し、加熱段階でのオーステナイト粒成長を抑制することにより、熱間圧延ままの組織を微細化し、靭性を向上させるので本発明において必須の元素である。0.001%未満ではその効果に乏しく、また、0.015%を超えて添加すると粗大な酸化物系非金属介在物を形成し、脆性破壊の起点となり、靭性が低下するので、上限を0.015%に限定する。
Cu:0.1〜2.0%
焼入れ性を高める元素であるが、0.1%未満ではこの効果を発揮することができず、2.0%を超える添加では熱間加工性が低下するとともに、コストも上昇するので、添加する場合は、0.1〜2.0%とする。
焼入れ性を高めるとともに、低温靭性を向上させる元素であるが、0.03%未満ではこの効果を発揮することができず、2.0%を超える添加ではコストが上昇するので、添加する場合は、0.03〜2.0%とする。
焼入れ性を高める元素であるが、0.03%未満ではこの効果を発揮することができず、2.0%を超える添加では、溶接性が劣化するとともに、コストが上昇するので、添加する場合は、0.03〜2.0%とする。
焼入れ性を高める元素であるが、0.03%未満ではこの効果を発揮することができず、1.0%を超える添加では、溶接性が劣化するとともに、コストが上昇するので、添加する場合は、0.03〜1.0%とする。
析出強化に有効な元素であり、鋼の硬度を上昇させる効果を有しているが、0.01%未満ではこの効果を発揮することができず、0.1%を超える添加では溶接性が劣化するので、添加する場合は、0.01〜0.1%とする。
成分指標値Ha=C×(1+3×Mn)×(1+0.5×Cu)×(1+2×Ni)×(1+3×Cr)×(1+2×Mo)×(1+V)×(1+300×B)---------(1)
但し,各元素含有量(mass%)は焼入れ後の組織と関係があり、その結果、鋼の硬さに大きな影響を与える。成分指標値Haが2.5未満であると、組織自体が完全な焼入れ組織とならず、あるいは、表面の組織が完全な焼入れ組織となっていても、表層から板厚中心部にかけて完全な焼入れ組織とならず硬さが低下するため、成分指標値Haを2.5以上と規定する。
本発明に係る耐摩耗鋼は、優れた低温靭性を得るため、粒径25μm以下の焼入れままのマルテンサイトが90%以上の微視組織に規定する。
熱間圧延前の加熱温度は、1100〜1300℃とする。1100℃未満では、NbがNb(C,N)の形態で存在し、焼入性に有効な固溶Nbを確保することが困難なためである。また、1300℃を超えて加熱すると鋼板表面に表面疵が発生するとともにREM(O,S)によるオーステナイト粒成長抑制効果が低減し、目標とする25μm以下のマルテンサイト組織が得られないため加熱温度の上限を1300℃と規定する。
実施例No.33〜35は、REM量が本発明の範囲を下回る場合であり、生成されるREM(O、S)が少なくなったために圧延-冷却条件が本発明範囲内にあっても破面遷移温度が極めて高い。
実施例No.36〜38は、S量が本発明の範囲を下回る場合であり、生成されるREM(O、S)が少なくなったために圧延-冷却条件が本発明範囲内にあっても破面遷移温度が極めて高い。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.23〜0.35%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.020%以下、S:0.001〜0.005%、Cr:0.03〜2.0%、Mo:0.03〜1.0%、Nb:0.005〜0.03%、Ti:0.005〜0.1%、B:0.0003〜0.002%、REM:0.001〜0.015%、更に、Cu:0.1〜2.0%、Ni:0.03〜2.0%、V:0.01〜0.1%の1種または2種以上を含有し、(1)式で示される成分指標値Haが2.5以上であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、粒径25μm以下の焼入れままのマルテンサイトが90%以上の微視組織を有することを特徴とする低温靭性に優れた耐磨耗鋼。
Ha=C×(1+3×Mn)×(1+0.5×Cu)×(1+2×Ni)×(1+3×Cr)×(1+2×Mo)×(1+V)×(1+300×B)−−−−−−−−−(1)
但し、上記式において各元素記号は含有量(質量%)を示す。 - 質量%で、C:0.23〜0.35%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.1〜2.0%、P:0.020%以下、S:0.001〜0.005%、Cr:0.03〜2.0%、Mo:0.03〜1.0%、Nb:0.005〜0.03%、Ti:0.005〜0.1%、B:0.0003〜0.002%、REM:0.001〜0.015%、更に、Cu:0.1〜2.0%、Ni:0.03〜2.0%、V:0.01〜0.1%の1種または2種以上を含有し、(1)式で示される成分指標値Haが2.5以上であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼を、
1100〜1300℃の温度に加熱し、Ar3温度以上の圧延終了温度で熱間圧延した後、10℃/s以上の冷却速度で300℃以下まで加速冷却を行うことを特徴とする低温靭性に優れた耐磨耗鋼の製造方法。
Ha=C×(1+3×Mn)×(1+0.5×Cu)×(1+2×Ni)×(1+3×Cr)×(1+2×Mo)×(1+V)×(1+300×B)−−−−−−−−−(1)
但し、上記式において各元素記号は含有量(質量%)を示す。
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