JP6164193B2 - 曲げ加工性及び耐衝撃摩耗特性に優れた耐摩耗鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Cは、基地相の硬さを増加させて耐摩耗性を向上させる有効な元素である。また、Cは、耐衝撃摩耗特性向上に有効なパーライトの分率を高める作用を有する。このような効果を得るためには0.20%以上の含有を必要とする。一方、0.60%以上の含有は、表面硬さの上昇を招き、曲げ加工性が低下する傾向を示す。また、0.60%以上のC含有は、パーライト単相組織を形成し、フェライト+パーライト混合組織の形成が難しくなる。軟質で延性に富むフェライトを含有しないと、優れた曲げ加工性が得られない。そのため、本発明ではCは0.20%以上0.60%未満に限定した。なお、好ましくは0.22〜0.50%、より好ましくは0.24〜0.40%である。
Siは、脱酸剤として有効に作用する元素であり、このような効果を得るためには0.05%以上の含有を必要とする。また、Siは、固溶して高硬度化に寄与する有効な元素であるが、0.20%を超えて含有すると、パーライト生成を抑制し、耐摩耗性を低下させる。このため、Siは0.05〜0.20%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.05〜0.15%である。
Mnは、固溶して高硬度化に寄与する有効な元素であり、このような効果を得るためには0.20%以上の含有を必要とする。一方、2.00%を超えて含有すると、溶接性が低下する。このため、Mnは0.20〜2.00%の範囲に限定した。なお、好ましくは、0.50〜1.60%である。より好ましくは1.00〜1.60%である。
Crは、パーライト生成を促進する作用を有する元素であり、このような効果を得るためには、0.5%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超えて含有すると、溶接性が低下する。このため、Crは0.5〜2.0%の範囲に限定した。なお、好ましくは1.0〜1.5%である。
Pは、不可避的不純物として粒界に偏析し、母材および溶接部の靱性を低下させることから、本発明では不純物としてできるだけ低減することが好ましい。0.020%以下であれば、許容できることから、本発明では、Pは0.020%以下に限定した。好ましくは0.010%以下である。なお、過度のPの低減は、精錬コストの高騰を招くため、0.001%以上とすることが好ましい。
Sは、不可避的に含まれる不純物であり、鋼中では硫化物系介在物として存在し、各種特性の低下を招く。このため、Sはできるだけ低減することが望ましい。とくに、0.005%を超えて含有すると粗大なMnSを形成し、割れの起点となり、耐摩耗性や加工性の低下を招く。このため、本発明ではSは0.005%以下に限定した。なお、好ましくは0.0035%以下である。なお、過度のSの低減は、精錬コストの高騰を招くため、0.0005%以上とすることが好ましい。
Alは、脱酸剤として作用する元素であり、このような効果を得るためには0.01%以上含有することが望ましい。一方、0.10%を超えて多量に含有すると、酸化物系介在物が増加し、清浄度が低下して、表面疵が多発し、曲げ加工性が低下するとともに歩留りも低下する。このため、Alは0.10%以下に限定した。好ましくは0.05%以下である。
Nは、不可避的に含まれる不純物であり、母材および溶接部の靭性を低下させる元素であり、本発明ではできるだけ低減することが好ましい。とくに、0.005%を超える含有は、母材および溶接部の靭性低下が著しくなる。このため、Nは0.005%以下に限定した。なお、好ましくは0.004%以下である。
Nb、Ti、Bはいずれも、焼入れ性を向上させる元素であり、必要に応じて選択して含有できる。
Ca、Mg、REMはいずれも、Sと結合し、圧延方向に長く伸びるMnSの形成を抑制して、硫化物系介在物が球状となるように形態制御し、延性、靭性、さらには加工性の改善に寄与する元素であり、必要に応じ選択して1種または2種以上含有できる。
(1)組織観察
得られた鋼板から、組織観察用試験片を採取し、研磨、腐食(ナイタール腐食液)して、光学顕微鏡(倍率:400倍)を用いて表面から1mmの位置を観察し撮像し、画像解析により各相の同定および面積率を算出した。なお、撮像は5視野以上で行った。なお、熱間圧延終了後の冷却速度が小さいため、板厚1mm位置と板厚中央位置との組織の差が小さいことを確認している。
(2)表面硬さ試験
得られた鋼板から、硬さ測定用試験片を採取し、JIS Z 2243の規定に準拠して、ブリネル硬さで表面硬さを測定した。なお、測定に際しては、直径10mmのタングステン硬球を使用し、荷重は3000kgfとした。また、硬さ測定は、表面から1mmまでを研削により除去し、表面のスケール層、脱炭層の影響を除いて、表面から1mmの面で実施した。
(3)曲げ試験
得られた鋼板から曲げ試験片(幅50mm×300mm長さ)を採取し、JIS Z 2248の規定に準拠して、曲げ角度:180°まで押し曲げ、割れ発生のない最小内側半径R(mm)を求め、板厚t(mm)に対する比率(R/t)で表示した。R/tが、1.0以下である場合を曲げ加工性に優れると評価する。
(4)引張試験
得られた鋼板から、JIS Z 2201の規定に準拠してJIS 5号引張試験片を採取し、JIS Z 2241の規定に準拠して引張試験を実施し、全伸びEltを測定した。また、JIS Z 2253の規定に準拠して、塑性歪が2〜5%の範囲で、加工硬化指数n2〜5値を求めた。
(5)衝撃摩耗試験
得られた鋼板の表面から板厚方向に1mmの位置が試験片表面(摩耗試験面)となるように、衝撃摩耗試験片(厚さ10mm×幅25mm×長さ75mm)を採取し、衝撃摩耗試験を実施した。衝撃摩耗試験は、図2に模式的に示す衝撃摩耗試験装置を用いた。
1B 比較材試験片
2 ドラム
3 ロータ
4 装入された材料
Claims (6)
- 質量%で、
C :0.20%以上0.60%未満、 Si:0.05〜0.20%、
Mn:0.20〜2.00%、 Cr:0.5〜2.0%、
P :0.020%以下、 S :0.005%以下、
Al:0.10%以下、 N :0.005%以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、
フェライトとパーライトとの合計量が面積率で90%以上で、かつ該パーライトを面積率で20%以上、前記フェライトを面積率で10%以上含む組織とを有し、表面硬さがブリネル硬さで360HBW10/3000以下で、かつ全伸びEl:15%以上および加工硬化指数n2〜5:0.20以上である引張特性を有し、曲げ加工性および耐衝撃摩耗特性に優れることを特徴とする耐摩耗鋼板。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.050%、B:0.0003〜0.0020%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項1に記載の耐摩耗鋼板。
- 前記組成に加えてさらに、質量%で、Ca:0.0005〜0.0040%、Mg:0.0005〜0.0050%、REM:0.0005〜0.0080%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項1または2に記載の耐摩耗鋼板。
- 鋼素材を、加熱し、熱間圧延して耐摩耗鋼板とするにあたり、
前記鋼素材を、質量%で、
C :0.20%以上0.60%未満、 Si:0.05〜0.20%、
Mn:0.20〜2.00%、 Cr:0.5〜2.0%、
P :0.020%以下、 S :0.005%以下、
Al:0.10%以下、 N :0.005%以下
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の鋼素材とし、
前記熱間圧延を終了した後、800〜500℃までの温度域を、0.5℃/s以下の平均冷却速度で冷却することを特徴とするフェライトとパーライトとの合計量が面積率で90%以上で、かつ該パーライトを面積率で20%以上、前記フェライトを面積率で10%以上含む組織を有し、表面硬さがブリネル硬さで360HBW10/3000以下で、かつ全伸びEl:15%以上および加工硬化指数n 2〜5 :0.20以上である引張特性を有し、曲げ加工性および耐衝撃摩耗特性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、Nb:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.050%、B:0.0003〜0.0020%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項4に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
- 前記組成に加えてさらに、質量%で、Ca:0.0005〜0.0040%、Mg:0.0005〜0.0050%、REM:0.0005〜0.0080%のうちから選ばれた1種または2種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項4または5に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
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