JP7063419B1 - 耐摩耗鋼板および耐摩耗鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
優れた耐摩耗性と広幅曲げ加工性を兼備した耐摩耗鋼板を提供する。所定の成分組成を有し、表面から１ｍｍの深さにおけるマルテンサイトの体積率が９０％以上であり、表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００であり、表面から１ｍｍの深さにおける硬度の、板幅方向に１０ｍｍ間隔で隣接する２点間における差として定義される幅方向硬度差が、ビッカース硬さで３０Ｈｖ１０以下である、耐摩耗鋼板。
Description
本発明は、耐摩耗鋼板（abrasion-resistant steel plate）に関し、とくに、建設、土木および鉱山等の分野で使用される産業機械、運搬機器の部材用として好適な、広幅曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼板に関する。また、本発明は、前記耐摩耗鋼板の製造方法に関する。ここで、広幅曲げ加工性とは、実際の使用時に課題となる鋼板幅２００ｍｍ以上における曲げ加工性のことをいう。
鋼材の耐摩耗性は、高硬度化することにより向上することが知られている。そのため、土砂や岩石などによる摩耗を受ける部材には、焼入などの熱処理を施して高硬度化した鋼材が使用されてきた。
例えば、特許文献１には、所定の成分組成を有する鋼材に熱間圧延を施して厚鋼板とした後、焼入れすることによって耐摩耗厚鋼板を製造する方法が記載されている。引用文献１に記載された方法によれば、Ｃ、合金元素、およびＮの含有量を制御することにより、焼入れままで３４０ＨＢ以上の硬さと、高靭性とを有し、溶接部の低温割性が改善された耐摩耗厚鋼板が得られるとされている。
また、特許文献２には、所定の成分組成を有する鋼に、９００℃～Ａｒ３変態点の温度で圧下率１５％以上の熱間圧延を施し、次いで、Ａｒ３変態点以上の温度から直接焼入れすることによって耐摩耗鋼板を製造する方法が記載されている。引用文献２に記載された方法によれば、成分組成と焼入条件を制御することにより、高い硬度を有する耐摩耗鋼板を容易に得ることができるとされている。
特許文献１および２に記載された上記技術では、硬度を高めることによって耐摩耗特性を向上させている。一方、様々な形状の部材への適用や溶接個所の低減のため、耐摩耗性だけではなく曲げ加工性にも優れる耐摩耗鋼に対する需要が高まっている。
このような需要に対し、例えば、特許文献３では、重量％で、Ｃ：０．０５～０．２０％、Ｍｎ：０．５０～２．５％、およびＡｌ：０．０２～２．００％を含有し、マルテンサイトの面積分率が５％以上、５０％以下である耐摩耗鋼が提案されている。特許文献３によれば、熱間圧延された鋼をＡｃ１点とＡｃ３点の間のフェライト－オーステナイト２相域温度に加熱した後、急冷することによってマルテンサイトの面積分率を制御し、それにより加工性および溶接性に優れた耐摩耗鋼が得られるとされている。
また、特許文献４では、所定の成分組成を有する鋼を、熱間圧延後、直ちにＭｓ点±２５℃まで冷却し、前記冷却を中断してＭｓ点＋５０℃以上に復熱させた後、室温まで冷却する耐摩耗鋼板の製造方法が提案されている。引用文献４によれば、前記製造方法で得られた鋼板の表面から深さ５ｍｍまで領域における最低硬度が、該鋼板のさらに内部の領域における最高硬度よりも４０ＨＶ以上低く、その結果、曲げ加工性が向上するとされている。
さらに、特許文献５では、ＤＩ＊（焼入れ性指数）が６０以上である所定の成分組成を有する鋼を熱間圧延し、次いで０．５～２℃／ｓの平均冷却速度で４００℃以下の温度域まで冷却する、耐摩耗鋼板の製造方法が提案されている。特許文献５によれば、前記製造方法で得られる耐摩耗鋼板には、平均粒径０．５～５０μｍ以上のＴｉ系の炭化物が４００個／ｍｍ２以上析出しており、その結果、熱処理を行うことなしに、優れた耐摩耗性と曲げ加工性を兼ね備えた耐摩耗鋼が得られるとされている。
特許文献３～５に記載されているように、従来の耐摩耗鋼板の曲げ加工性を向上させる方法は、鋼板の基地相（マトリックス）の硬度を抑制して曲げ加工性を確保しつつ、ミクロ組織の制御または炭化物の析出によって耐摩耗性を向上させるという考え方に基づいている。したがってこれらの方法では、基地相の硬度を十分に向上させることが難しく、耐摩耗性と曲げ加工性を両立させることはできなかった。
その一方で、耐摩耗性に対する要求水準は年々高まっているため、耐摩耗性と曲げ加工性という相反する特性を高い水準で両立させることができる技術が求められている。
また、耐摩耗鋼板を加工して最終製品である土木建築用機器用部材などを製造する際には、該耐摩耗鋼板の板幅が２００ｍｍ以上であるような条件で曲げ加工が行われることが一般的である。通常、曲げ割れは板幅が広いほど発生しやすいため、実際の使用時における鋼板の曲げ加工性を評価するためには、板幅２００ｍｍ以上の鋼板を用いて評価を行うべきである。しかし、上述したような従来技術においては、板幅２００ｍｍ以上における曲げ加工性について考慮されていない。
本発明は、上記の課題を解決し、優れた耐摩耗性と曲げ加工性という相反する特性を兼ね備えた耐摩耗鋼板を提供することを目的とする。特に、前記曲げ加工性に関しては、鋼板幅２００ｍｍ以上という過酷な条件下における曲げ加工性（以下、「広幅曲げ加工性」という）に優れた耐摩耗鋼板を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために、耐摩耗鋼板の広幅曲げ加工性に影響する各種要因について検討し、その結果、次の（１）～（４）の知見を得た。
（１）耐摩耗鋼板の曲げ加工性には、該耐摩耗鋼板表層部の硬度および延性が大きく影響する。
（２）特に耐摩耗鋼板に局所的な硬化部または軟化部が存在すると、軟化部または硬化部周辺にひずみが集中し延性が低下するため、広幅曲げ加工性が低下する。
（３）耐摩耗鋼板における硬度差を低減することにより、耐摩耗性に大きく影響を及ぼす基地相の硬度を低下させることなく、広幅曲げ加工性を向上することができる。
（４）耐摩耗鋼板を製造する際に、オーステナイト温度域から焼入れを行い、前記焼入れ時の鋼板の幅方向の冷却速度の差を低減することにより、耐摩耗鋼板の硬度差を低減することができる。
本発明は、以上の知見を踏まえ、さらに検討を加えて完成されたものである。本発明の要旨は次のとおりである。
１．質量％で、
Ｃ ：０．３０％超、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．０５～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～２．００％、
Ｐ ：０．０２０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．０６％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、および
Ｎ ：０．０１００％以下を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
表面から１ｍｍの深さにおけるマルテンサイトの体積率が９０％以上であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度の、板幅方向に１０ｍｍ間隔で隣接する２点間における差として定義される幅方向硬度差が、ビッカース硬さで３０Ｈｖ１０以下である、
耐摩耗鋼板。
Ｃ ：０．３０％超、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．０５～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～２．００％、
Ｐ ：０．０２０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．０６％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、および
Ｎ ：０．０１００％以下を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
表面から１ｍｍの深さにおけるマルテンサイトの体積率が９０％以上であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度の、板幅方向に１０ｍｍ間隔で隣接する２点間における差として定義される幅方向硬度差が、ビッカース硬さで３０Ｈｖ１０以下である、
耐摩耗鋼板。
２．前記成分組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００５～０．０２０％、
Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、および
Ｂ ：０．０００３～０．００３０％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記１に記載の耐摩耗鋼板。
Ｎｂ：０．００５～０．０２０％、
Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、および
Ｂ ：０．０００３～０．００３０％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記１に記載の耐摩耗鋼板。
３．前記成分組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５％、
Ｎｉ：０．０１～３．０％、
Ｍｏ：０．１～１．０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｗ ：０．０１～０．５％、および
Ｃｏ：０．０１～０．５％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記１または２に記載の耐摩耗鋼板。
Ｃｕ：０．０１～０．５％、
Ｎｉ：０．０１～３．０％、
Ｍｏ：０．１～１．０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｗ ：０．０１～０．５％、および
Ｃｏ：０．０１～０．５％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記１または２に記載の耐摩耗鋼板。
４．前記成分組成が、質量％で、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記１～３のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板。
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記１～３のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板。
５．質量％で、
Ｃ ：０．３０％超、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．０５～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～２．００％、
Ｐ ：０．０２０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．０６％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、および
Ｎ ：０．０１００％以下を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材を、Ａｃ３変態点以上、１３００℃以下の加熱温度に加熱し、
加熱された前記鋼素材を熱間圧延して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に焼入れを施す、耐摩耗鋼板の製造方法であって、
前記焼入れが、
（ａ）前記熱延鋼板をＡｒ３変態点以上の冷却開始温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する直接焼入れ、または、
（ｂ）前記熱延鋼板を冷却し、前記冷却後の熱延鋼板をＡｃ３変態点以上９５０℃以下の再加熱温度まで再加熱し、再加熱後の前記熱延鋼板を前記再加熱温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する再加熱焼入れであり、
前記焼入れの冷却過程における、前記熱延鋼板の幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向１／４位置における平均冷却速度との差、および幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向３／４位置における平均冷却速度の差が、それぞれ５℃／ｓ以下である、耐摩耗鋼板の製造方法。
Ｃ ：０．３０％超、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．０５～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～２．００％、
Ｐ ：０．０２０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．０６％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、および
Ｎ ：０．０１００％以下を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材を、Ａｃ３変態点以上、１３００℃以下の加熱温度に加熱し、
加熱された前記鋼素材を熱間圧延して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に焼入れを施す、耐摩耗鋼板の製造方法であって、
前記焼入れが、
（ａ）前記熱延鋼板をＡｒ３変態点以上の冷却開始温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する直接焼入れ、または、
（ｂ）前記熱延鋼板を冷却し、前記冷却後の熱延鋼板をＡｃ３変態点以上９５０℃以下の再加熱温度まで再加熱し、再加熱後の前記熱延鋼板を前記再加熱温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する再加熱焼入れであり、
前記焼入れの冷却過程における、前記熱延鋼板の幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向１／４位置における平均冷却速度との差、および幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向３／４位置における平均冷却速度の差が、それぞれ５℃／ｓ以下である、耐摩耗鋼板の製造方法。
６．前記焼入れにおける冷却停止温度が（Ｍｆ点－１００℃）未満であり、
前記焼入れ後、焼入れされた熱延鋼板を（Ｍｆ点－８０℃）以上、（Ｍｆ点＋５０℃）以下である焼戻し温度で焼戻しする、上記５に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
前記焼入れ後、焼入れされた熱延鋼板を（Ｍｆ点－８０℃）以上、（Ｍｆ点＋５０℃）以下である焼戻し温度で焼戻しする、上記５に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
７．前記焼戻しにおいて、前記焼戻し温度に６０ｓ以上保持する、上記６に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
８．前記焼戻しにおける平均昇温速度が、２℃／ｓ以上である、上記６または７に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
９．前記焼入れにおける冷却停止温度がＭｆ点以下、（Ｍｆ点－１００℃）以上であり、
前記焼入れ後、焼入れされた熱延鋼板を空冷する、上記５に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
前記焼入れ後、焼入れされた熱延鋼板を空冷する、上記５に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
１０．前記成分組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００５～０．０２０％、
Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、および
Ｂ ：０．０００３～０．００３０％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記５～９のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
Ｎｂ：０．００５～０．０２０％、
Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、および
Ｂ ：０．０００３～０．００３０％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記５～９のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
１１．前記成分組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５％、
Ｎｉ：０．０１～３．０％、
Ｍｏ：０．１～１．０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｗ ：０．０１～０．５％、および
Ｃｏ：０．０１～０．５％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記５～１０のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
Ｃｕ：０．０１～０．５％、
Ｎｉ：０．０１～３．０％、
Ｍｏ：０．１～１．０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｗ ：０．０１～０．５％、および
Ｃｏ：０．０１～０．５％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記５～１０のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
１２．前記成分組成が、質量％で、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記５～１１のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、上記５～１１のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
本発明によれば、優れた耐摩耗性と広幅曲げ加工性とを兼備した耐摩耗鋼板を製造することができる。本発明によれば、耐摩耗性に影響する硬度を落とすことなく優れた広幅曲げ加工性を実現出来るため、近年の耐摩耗性に対する高い要求水準にも対応することができる。したがって、本願発明の耐摩耗鋼板は、建設、土木および鉱山等の分野で使用される産業機械、運搬機器の部材用の材料として極めて好適に用いることができる。
以下、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施形態の例を示すものであって、本発明はこれに限定されない。
［成分組成］
本発明においては、耐摩耗鋼板およびその製造に用いられる鋼素材が、上記成分組成を有することが重要である。そこで、まず本発明において鋼の成分組成を上記のように限定する理由を説明する。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。
本発明においては、耐摩耗鋼板およびその製造に用いられる鋼素材が、上記成分組成を有することが重要である。そこで、まず本発明において鋼の成分組成を上記のように限定する理由を説明する。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。
Ｃ：０．３０％超、０．４５％以下
Ｃは、基地相の硬さを増加させ、耐摩耗性を向上させる元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量を０．３０％超とする。Ｃ含有量は０．３５％以上とすることが好ましい。一方、Ｃ含有量が０．４５％を超えると、基地相の硬度が過度に上昇し、広幅曲げ加工性が著しく低下する。そのため、Ｃ含有量は０．４５％以下とする。Ｃ含有量は０．４３％以下とすることが好ましい。
Ｃは、基地相の硬さを増加させ、耐摩耗性を向上させる元素である。この効果を得るために、Ｃ含有量を０．３０％超とする。Ｃ含有量は０．３５％以上とすることが好ましい。一方、Ｃ含有量が０．４５％を超えると、基地相の硬度が過度に上昇し、広幅曲げ加工性が著しく低下する。そのため、Ｃ含有量は０．４５％以下とする。Ｃ含有量は０．４３％以下とすることが好ましい。
Ｓｉ：０．０５～１．００％
Ｓｉは、脱酸剤として作用する元素である。また、Ｓｉは、鋼中で固溶強化により基地相の硬さを上昇させる効果を有している。Ｓｉ含有量が０．０５％未満の場合、十分な脱酸効果が得られず介在物量が増加し、その結果、延性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量を０．０５％以上とする。Ｓｉ含有量は、０．１０％以上とすることが好ましく、０．２０％以上とすることがより好ましい。一方、Ｓｉ含有量が１．００％を超えると、介在物量が増加し、延性が低下する結果、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量を１．００％以下とする。Ｓｉ含有量は０．８０％以下とすることが好ましく、０．６０％以下とすることがより好ましい。
Ｓｉは、脱酸剤として作用する元素である。また、Ｓｉは、鋼中で固溶強化により基地相の硬さを上昇させる効果を有している。Ｓｉ含有量が０．０５％未満の場合、十分な脱酸効果が得られず介在物量が増加し、その結果、延性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量を０．０５％以上とする。Ｓｉ含有量は、０．１０％以上とすることが好ましく、０．２０％以上とすることがより好ましい。一方、Ｓｉ含有量が１．００％を超えると、介在物量が増加し、延性が低下する結果、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量を１．００％以下とする。Ｓｉ含有量は０．８０％以下とすることが好ましく、０．６０％以下とすることがより好ましい。
Ｍｎ：０．５０～２．００％
Ｍｎは、基地相の硬さを上昇させ、耐摩耗性を向上させる元素である。Ｍｎ含有量が０．５０％未満の場合、焼入れ性が不足し、均一な硬度が得られない。そのため、Ｍｎ含有量を０．５０％以上とする。Ｍｎ含有量は、０．６０％以上とすることが好ましく、０．７０％以上とすることがより好ましい。一方、Ｍｎ含有量が２．００％を超えると硬さが高くなりすぎるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は２．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、１．８０％以下とすることが好ましく、１．６０％以下とすることがより好ましい。
Ｍｎは、基地相の硬さを上昇させ、耐摩耗性を向上させる元素である。Ｍｎ含有量が０．５０％未満の場合、焼入れ性が不足し、均一な硬度が得られない。そのため、Ｍｎ含有量を０．５０％以上とする。Ｍｎ含有量は、０．６０％以上とすることが好ましく、０．７０％以上とすることがより好ましい。一方、Ｍｎ含有量が２．００％を超えると硬さが高くなりすぎるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は２．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、１．８０％以下とすることが好ましく、１．６０％以下とすることがより好ましい。
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐは、不可避的不純物として含有される元素であり、粒界に偏析することによって破壊の発生起点となるなど、悪影響を及ぼす。そのため、できる限りＰ含有量を低くすることが望ましいが、０．０２０％以下であれば許容できる。なお、Ｐ含有量の下限は特に限定されないが、０．００１％未満に低減することは工業的規模の製造では難しいため、生産性の観点からは、Ｐ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。
Ｐは、不可避的不純物として含有される元素であり、粒界に偏析することによって破壊の発生起点となるなど、悪影響を及ぼす。そのため、できる限りＰ含有量を低くすることが望ましいが、０．０２０％以下であれば許容できる。なお、Ｐ含有量の下限は特に限定されないが、０．００１％未満に低減することは工業的規模の製造では難しいため、生産性の観点からは、Ｐ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。
Ｓ：０．０１０％以下
Ｓは、不可避的不純物として含有される元素であり、ＭｎＳ等の硫化物系介在物として鋼中に存在し、破壊の発生起点となるなど、悪影響を及ぼす元素である。そのため、できる限りＳ含有量を低くすることが望ましいが、０．０１０％以下であれば許容できる。なお、Ｓ含有量の下限は特に限定されないが、０．０００１％未満に低減することは工業的規模の製造では難しいため、生産性の観点からは、Ｓ含有量を０．０００１％以上とすることが好ましい。
Ｓは、不可避的不純物として含有される元素であり、ＭｎＳ等の硫化物系介在物として鋼中に存在し、破壊の発生起点となるなど、悪影響を及ぼす元素である。そのため、できる限りＳ含有量を低くすることが望ましいが、０．０１０％以下であれば許容できる。なお、Ｓ含有量の下限は特に限定されないが、０．０００１％未満に低減することは工業的規模の製造では難しいため、生産性の観点からは、Ｓ含有量を０．０００１％以上とすることが好ましい。
Ａｌ：０．０１～０．０６％
Ａｌは、脱酸剤として作用するとともに、窒化物の形成により結晶粒を微細化し、延性を向上させる作用を有する元素である。これらの効果を得るために、Ａｌ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ａｌ含有量が０．０６％を超えると、過剰に窒化物を形成し、表面疵の発生が増加する。また、Ａｌ含有量が０．０６％を超えると、酸化物系介在物が増大して延性が低下し、その結果、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ａｌ含有量は０．０６％以下とする。なお、Ａｌ含有量は０．０５％以下とすることが好ましく、０．０４％以下とすることがより好ましい。
Ａｌは、脱酸剤として作用するとともに、窒化物の形成により結晶粒を微細化し、延性を向上させる作用を有する元素である。これらの効果を得るために、Ａｌ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ａｌ含有量が０．０６％を超えると、過剰に窒化物を形成し、表面疵の発生が増加する。また、Ａｌ含有量が０．０６％を超えると、酸化物系介在物が増大して延性が低下し、その結果、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ａｌ含有量は０．０６％以下とする。なお、Ａｌ含有量は０．０５％以下とすることが好ましく、０．０４％以下とすることがより好ましい。
Ｃｒ：０．１０～１．００％
Ｃｒは、基地相の硬さを増加させ、耐摩耗性を向上させる作用を有する元素である。Ｃｒ含有量が０．１０％未満の場合、Ｃｒ添加による焼入性向上の効果が得られず均一な硬度が得られない。そのため、Ｃｒ含有量を０．１０％以上とする。Ｃｒ含有量は、０．２０％以上とすることが好ましく、０．２５％以上とすることがより好ましい。一方、Ｃｒ含有量が１．００％を超えると析出物形成による延性の低下を引き起こし、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は１．００％以下とする。Ｃｒ含有量は、０．８５％以下とすることが好ましく、０．８０％以下とすることがより好ましい。
Ｃｒは、基地相の硬さを増加させ、耐摩耗性を向上させる作用を有する元素である。Ｃｒ含有量が０．１０％未満の場合、Ｃｒ添加による焼入性向上の効果が得られず均一な硬度が得られない。そのため、Ｃｒ含有量を０．１０％以上とする。Ｃｒ含有量は、０．２０％以上とすることが好ましく、０．２５％以上とすることがより好ましい。一方、Ｃｒ含有量が１．００％を超えると析出物形成による延性の低下を引き起こし、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は１．００％以下とする。Ｃｒ含有量は、０．８５％以下とすることが好ましく、０．８０％以下とすることがより好ましい。
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、不可避的不純物として含有される元素であり、窒化物などを形成することにより結晶粒の細粒化に寄与する。しかし、析出物が過剰に形成されると延性が低下し、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｎ含有量を０．０１００％以下とする。Ｎ含有量は０．００６０％以下とすることが好ましく、０．００４０％以下がより好ましい。なお、Ｎ含有量の下限は特に限定されないが、０．００１０％未満に低減することは工業的規模の製造では難しいため、生産性の観点からは、Ｎ含有量を０．００１０％以上とすることが好ましい。
Ｎは、不可避的不純物として含有される元素であり、窒化物などを形成することにより結晶粒の細粒化に寄与する。しかし、析出物が過剰に形成されると延性が低下し、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｎ含有量を０．０１００％以下とする。Ｎ含有量は０．００６０％以下とすることが好ましく、０．００４０％以下がより好ましい。なお、Ｎ含有量の下限は特に限定されないが、０．００１０％未満に低減することは工業的規模の製造では難しいため、生産性の観点からは、Ｎ含有量を０．００１０％以上とすることが好ましい。
本発明の一実施形態における耐摩耗鋼板および鋼素材は、以上の成分と、残部のＦｅおよび不可避的不純物とからなる成分組成を有する。
また、本発明の他の実施形態においては、上記成分組成は、任意に、Ｎｂ：０．００５～０．０２０％、Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、およびＢ：０．０００３～０．００３０％からなる群より選択される１または２以上をさらに含有することができる。
Ｎｂ：０．００５～０．０２０％
Ｎｂは、基地相の硬さを増加させ、耐摩耗性のさらなる向上に寄与する元素である。また、Ｎｂは炭窒化物を形成し、旧オーステナイト粒を微細化する。Ｎｂを添加する場合、前記効果を得るためにＮｂ含有量を０．００５％以上、好ましくは０．００７％以上とする。一方、Ｎｂ含有量が０．０２０％を超えると、ＮｂＣが多量に析出して延性が低下し、その結果、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｎｂを添加する場合、Ｎｂ含有量を０．０２０％以下とする。Ｎｂ含有量は０．０１８％以下とすることが好ましい。
Ｎｂは、基地相の硬さを増加させ、耐摩耗性のさらなる向上に寄与する元素である。また、Ｎｂは炭窒化物を形成し、旧オーステナイト粒を微細化する。Ｎｂを添加する場合、前記効果を得るためにＮｂ含有量を０．００５％以上、好ましくは０．００７％以上とする。一方、Ｎｂ含有量が０．０２０％を超えると、ＮｂＣが多量に析出して延性が低下し、その結果、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｎｂを添加する場合、Ｎｂ含有量を０．０２０％以下とする。Ｎｂ含有量は０．０１８％以下とすることが好ましい。
Ｔｉ：０．００５～０．０２０％
Ｔｉは、鋼中で窒化物を形成し、旧オーステナイト粒を微細化することにより延性を向上させる元素である。また、ＴｉとＢの両者が共存する場合、ＴｉがＮを固定することによってＢＮの析出が抑制され、その結果、Ｂの焼入性向上効果が高まる。これらの効果を得るために、Ｔｉを添加する場合、Ｔｉ含有量を０．００５％以上とする。Ｔｉ含有量は、０．００７％以上とすることが好ましい。一方、Ｔｉ含有量が０．０２０％を超えると、硬質なＴｉＣが多量に析出し、広幅曲げ加工性を低下させる。そのため、Ｔｉを含有する場合、Ｔｉ含有量は０．０２０％以下とする。Ｔｉ含有量は、０．０１５％以下とすることが好ましい。
Ｔｉは、鋼中で窒化物を形成し、旧オーステナイト粒を微細化することにより延性を向上させる元素である。また、ＴｉとＢの両者が共存する場合、ＴｉがＮを固定することによってＢＮの析出が抑制され、その結果、Ｂの焼入性向上効果が高まる。これらの効果を得るために、Ｔｉを添加する場合、Ｔｉ含有量を０．００５％以上とする。Ｔｉ含有量は、０．００７％以上とすることが好ましい。一方、Ｔｉ含有量が０．０２０％を超えると、硬質なＴｉＣが多量に析出し、広幅曲げ加工性を低下させる。そのため、Ｔｉを含有する場合、Ｔｉ含有量は０．０２０％以下とする。Ｔｉ含有量は、０．０１５％以下とすることが好ましい。
Ｂ：０．０００３～０．００３０％
Ｂは、微量の添加でも焼入性を著しく向上させる元素である。したがって、Ｂを添加することによりマルテンサイトの形成を促進し、耐摩耗性をさらに効果的に向上させることができる。この効果を得るために、Ｂを添加する場合、Ｂ含有量を０．０００３％以上とする。Ｂ含有量は、０．０００５％以上とすることが好ましく、０．０００８％以上とすることがより好ましい。一方、Ｂ含有量が０．００３０％を超えると、破壊の起点となるホウ化物などの析出物が多量に形成されといった悪影響が生じる。そのため、Ｂを添加する場合、Ｂ含有量を０．００３０％以下とする。Ｂ含有量は０．００１５％以下とすることが好ましい。
Ｂは、微量の添加でも焼入性を著しく向上させる元素である。したがって、Ｂを添加することによりマルテンサイトの形成を促進し、耐摩耗性をさらに効果的に向上させることができる。この効果を得るために、Ｂを添加する場合、Ｂ含有量を０．０００３％以上とする。Ｂ含有量は、０．０００５％以上とすることが好ましく、０．０００８％以上とすることがより好ましい。一方、Ｂ含有量が０．００３０％を超えると、破壊の起点となるホウ化物などの析出物が多量に形成されといった悪影響が生じる。そのため、Ｂを添加する場合、Ｂ含有量を０．００３０％以下とする。Ｂ含有量は０．００１５％以下とすることが好ましい。
また、本発明の他の実施形態において、上記成分組成は、任意に、Ｃｕ：０．０１～０．５％、Ｎｉ：０．０１～３．０％、Ｍｏ：０．１～１．０％、Ｖ：０．０１～０．１０％、Ｗ：０．０１～０．５％、およびＣｏ：０．０１～０．５％からなる群より選択される１または２以上をさらに含有することができる。
Ｃｕ：０．０１～０．５％
Ｃｕは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。Ｃｕを添加する場合、前記効果を得るためにＣｕ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｃｕ含有量が０．５％を超えると、表面疵が発生しやすくなるなど、製造性が低下することに加え、合金コストが上昇する。そのため、Ｃｕを添加する場合、Ｃｕ含有量を０．５％以下とする。
Ｃｕは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。Ｃｕを添加する場合、前記効果を得るためにＣｕ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｃｕ含有量が０．５％を超えると、表面疵が発生しやすくなるなど、製造性が低下することに加え、合金コストが上昇する。そのため、Ｃｕを添加する場合、Ｃｕ含有量を０．５％以下とする。
Ｎｉ：０．０１～３．０％
Ｎｉは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。Ｎｉを添加する場合、前記効果を得るためにＮｉ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｎｉ含有量が３．０％を超えると、合金コストが上昇する。そのため、Ｎｉ含有量は３．０％以下とする。
Ｎｉは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。Ｎｉを添加する場合、前記効果を得るためにＮｉ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｎｉ含有量が３．０％を超えると、合金コストが上昇する。そのため、Ｎｉ含有量は３．０％以下とする。
Ｍｏ：０．１～１．０％
Ｍｏは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。Ｍｏを添加する場合、その効果を得るためにＭｏ含有量を０．１％以上とする。一方、Ｍｏ含有量が１．０％を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Ｍｏを添加する場合、Ｍｏ含有量を１．０％以下とする。
Ｍｏは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。Ｍｏを添加する場合、その効果を得るためにＭｏ含有量を０．１％以上とする。一方、Ｍｏ含有量が１．０％を超えると、溶接性の劣化や合金コストの上昇を招く。そのため、Ｍｏを添加する場合、Ｍｏ含有量を１．０％以下とする。
Ｖ：０．０１～０．１０％
Ｖは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。また、Ｖは、ＶＮとして析出することで固溶Ｎの低減に寄与する元素である。Ｖを添加する場合、前記効果を得るためにＶ含有量を０．０１％以上とする。一方、０．１０％を超えて添加すると硬質なＶＣの析出により延性が低下する。そのため、Ｖを添加する場合、Ｖ含有量は０．１０％以下、好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０５％以下とする。
Ｖは、焼入性を向上させる元素であり、さらなる硬度向上のために任意に添加することができる。また、Ｖは、ＶＮとして析出することで固溶Ｎの低減に寄与する元素である。Ｖを添加する場合、前記効果を得るためにＶ含有量を０．０１％以上とする。一方、０．１０％を超えて添加すると硬質なＶＣの析出により延性が低下する。そのため、Ｖを添加する場合、Ｖ含有量は０．１０％以下、好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０５％以下とする。
Ｗ：０．０１～０．５％
Ｗは、Ｍｏと同様に焼入性を向上させる元素であり、任意に添加することができる。Ｗを添加する場合、前記効果を得るためにＷ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｗ含有量が０．５％を超えると、合金コストの上昇を招く。そのため、Ｗを添加する場合、Ｗ含有量を０．５％以下とする。
Ｗは、Ｍｏと同様に焼入性を向上させる元素であり、任意に添加することができる。Ｗを添加する場合、前記効果を得るためにＷ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｗ含有量が０．５％を超えると、合金コストの上昇を招く。そのため、Ｗを添加する場合、Ｗ含有量を０．５％以下とする。
Ｃｏ：０．０１～０．５％
Ｃｏは、焼入性を向上させる元素であり、任意に添加することができる。Ｃｏを添加する場合、前記効果を得るためにＣｏ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｃｏ含有量が０．５％を超えると、合金コストの上昇を招くため、Ｃｏを添加する場合、Ｃｏ含有量を０．５％以下とする。
Ｃｏは、焼入性を向上させる元素であり、任意に添加することができる。Ｃｏを添加する場合、前記効果を得るためにＣｏ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｃｏ含有量が０．５％を超えると、合金コストの上昇を招くため、Ｃｏを添加する場合、Ｃｏ含有量を０．５％以下とする。
また、本発明の他の実施形態において、上記成分組成は、任意に、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、およびＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有することができる。
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有することができる。
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％
Ｃａは、硫化物系介在物の形態制御に有用な元素であり、任意に添加することができる。その効果を発揮させるためには、０．０００５％以上の添加が必要である。そのため、Ｃａを添加する場合、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とする。一方、０．００５０％を超えて添加すると、鋼中の介在物量増大による延性の低下を招き、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｃａを含有させる場合、Ｃａ含有量を０．００５０％以下、好ましくは０．００２５％以下とする。
Ｃａは、硫化物系介在物の形態制御に有用な元素であり、任意に添加することができる。その効果を発揮させるためには、０．０００５％以上の添加が必要である。そのため、Ｃａを添加する場合、Ｃａ含有量を０．０００５％以上とする。一方、０．００５０％を超えて添加すると、鋼中の介在物量増大による延性の低下を招き、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｃａを含有させる場合、Ｃａ含有量を０．００５０％以下、好ましくは０．００２５％以下とする。
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％
Ｍｇは、高温で安定な酸化物を形成し、旧オーステナイト粒の粗大化を効果的に抑制し、延性を向上させる元素である。その効果を発揮させるためには、０．０００５％以上の添加が必要である。そのため、Ｍｇを添加する場合、Ｍｇ含有量を０．０００５％以上とする。一方、０．０１００％を超えて添加すると、鋼中の介在物量増大による延性の低下を招き、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｍｇを含有させる場合、Ｍｇ含有量を０．０１００％以下、好ましくは０．００５０％以下とする。
Ｍｇは、高温で安定な酸化物を形成し、旧オーステナイト粒の粗大化を効果的に抑制し、延性を向上させる元素である。その効果を発揮させるためには、０．０００５％以上の添加が必要である。そのため、Ｍｇを添加する場合、Ｍｇ含有量を０．０００５％以上とする。一方、０．０１００％を超えて添加すると、鋼中の介在物量増大による延性の低下を招き、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、Ｍｇを含有させる場合、Ｍｇ含有量を０．０１００％以下、好ましくは０．００５０％以下とする。
ＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
ＲＥＭ（希土類金属）もＣａと同様に鋼中で酸化物および硫化物を形成して材質を改善する効果があり、その効果を得るためには０．０００５％以上の添加が必要である。そのため、ＲＥＭを添加する場合、ＲＥＭ含有量を０．０００５％以上とする。一方、０．０２００％を超えて添加しても、その効果が飽和する。そのため、ＲＥＭを含有させる場合は、ＲＥＭ含有量を０．０２００％以下、好ましくは０．０１００％以下とする。
ＲＥＭ（希土類金属）もＣａと同様に鋼中で酸化物および硫化物を形成して材質を改善する効果があり、その効果を得るためには０．０００５％以上の添加が必要である。そのため、ＲＥＭを添加する場合、ＲＥＭ含有量を０．０００５％以上とする。一方、０．０２００％を超えて添加しても、その効果が飽和する。そのため、ＲＥＭを含有させる場合は、ＲＥＭ含有量を０．０２００％以下、好ましくは０．０１００％以下とする。
［ミクロ組織］
マルテンサイトの体積率：９０％以上
本発明においては、耐摩耗鋼板の表面から１ｍｍの深さにおけるマルテンサイトの体積率を９０％以上とする。マルテンサイトの体積率が９０％未満であると、耐摩耗鋼板の基地組織の硬度が低下するため、耐摩耗性が劣化する。そのため、マルテンサイトの体積率を９０％以上とする。一方、マルテンサイトの体積率は高いほどよいため、該体積率の上限は特に限定されず、１００％であってよい。前記マルテンサイトの体積率は、実施例に記載した方法で測定することができる。
マルテンサイトの体積率：９０％以上
本発明においては、耐摩耗鋼板の表面から１ｍｍの深さにおけるマルテンサイトの体積率を９０％以上とする。マルテンサイトの体積率が９０％未満であると、耐摩耗鋼板の基地組織の硬度が低下するため、耐摩耗性が劣化する。そのため、マルテンサイトの体積率を９０％以上とする。一方、マルテンサイトの体積率は高いほどよいため、該体積率の上限は特に限定されず、１００％であってよい。前記マルテンサイトの体積率は、実施例に記載した方法で測定することができる。
マルテンサイトの体積率が９０％以上であれば、残部の組織に関わらず所望の耐摩耗性を得ることができるため、マルテンサイト以外の残部組織は特に限定されることなく、任意の組織とすることができる。残部の組織は、例えば、フェライト、パーライト、オーステナイト、およびベイナイトからなる群より選択される１または２以上であってよい。
［硬度］
ブリネル硬さ：５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００
本願発明の耐摩耗鋼板は、上記成分組成を有することに加えて、表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００である。表面硬度の限定理由を以下に説明する。
ブリネル硬さ：５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００
本願発明の耐摩耗鋼板は、上記成分組成を有することに加えて、表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００である。表面硬度の限定理由を以下に説明する。
鋼板の耐摩耗性は、鋼板の表層部の硬度を高めることにより向上させることができる。鋼板の表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００ＨＢＷ未満では、十分な耐摩耗性を得ることができず使用時の寿命が短くなる。そのため、鋼板の表面から１ｍｍの深さにおける硬度を、ブリネル硬さで５００ＨＢＷ以上とする。一方、鋼板の表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで６５０ＨＢＷを超えると、広幅曲げ加工性が劣化する。そのため、鋼板の表面から１ｍｍの深さにおける硬度を、ブリネル硬さで６５０ＨＢＷ以下とする。なお、ここで前記ブリネル硬さは、直径１０ｍｍのタングステン硬球を使用して荷重３０００ｋｇｆで測定した、板幅の１／４位置における値（ＨＢＷ １０／３０００）とする。
［幅方向硬度差］
幅方向硬度差：３０Ｈｖ１０以下
耐摩耗鋼板に局所的な硬化部または軟化部が存在する場合、軟化部または硬化部周辺にひずみが集中し延性が低下するため、優れた広幅曲げ加工性を得ることができない。そのため、本発明では、耐摩耗鋼板の表面から１ｍｍの深さにおける硬度の、板幅方向に１０ｍｍ間隔で隣接する２点間における差として定義される幅方向硬度差を、ビッカース硬さで３０Ｈｖ１０以下とする。硬度差を前記の範囲とすることにより、広幅での曲げ加工時においても良好な曲げ特性が得られる。また、通常、鋼板は長手方向（圧延方向）に移動させながら製造されるので、幅方向（圧延直交方向）に均一性が保たれていれば長手方向も均一となる。
幅方向硬度差：３０Ｈｖ１０以下
耐摩耗鋼板に局所的な硬化部または軟化部が存在する場合、軟化部または硬化部周辺にひずみが集中し延性が低下するため、優れた広幅曲げ加工性を得ることができない。そのため、本発明では、耐摩耗鋼板の表面から１ｍｍの深さにおける硬度の、板幅方向に１０ｍｍ間隔で隣接する２点間における差として定義される幅方向硬度差を、ビッカース硬さで３０Ｈｖ１０以下とする。硬度差を前記の範囲とすることにより、広幅での曲げ加工時においても良好な曲げ特性が得られる。また、通常、鋼板は長手方向（圧延方向）に移動させながら製造されるので、幅方向（圧延直交方向）に均一性が保たれていれば長手方向も均一となる。
前記幅方向硬度差は、耐摩耗鋼板の表面から１ｍｍ深さの位置において、幅方向に１０ｍｍ間隔でビッカース硬さ測定を行い、隣接する測定点間の硬さの差を求めることで評価できる。幅方向硬度差が３０Ｈｖ１０以下であるとは、すべての隣接する２点間における硬度差が３０Ｈｖ１０以下であること、言い換えると、隣接する２点間における硬度差の最大値が３０Ｈｖ１０以下であることを意味する。
なお、耐摩耗鋼板の切断には、一般的に、ガス切断、プラズマ切断、およびレーザ切断などの熱切断が用いられる。熱切断された耐摩耗鋼板においては、端部の硬度が切断時の熱の影響によって変化している。そのため、前記幅方向の硬度差の測定においては、耐摩耗鋼板の端部の熱影響部を測定対象から除外する。より具体的には、耐摩耗鋼板の幅方向における片側辺り５０ｍｍの範囲を除いた範囲において、幅方向に１０ｍｍ間隔でビッカース硬さ測定を行い、幅方向の硬度差を求めることができる。
１０ｍｍより大きい間隔で測定を行うと、曲げ加工性を劣化させる原因となる硬さ変化を検出できない。一方、測定間隔を小さくすれば硬さ変化の検出精度は上がるものの、測定点数が膨大となる。また、後述する実施例において示すように、１０ｍｍ間隔で測定した硬度差を制御することで、実際に優れた性能を得られることが確認できた。以上の理由から、測定間隔を１０ｍｍとする。
［板厚］
本発明の耐摩耗鋼板の板厚は特に限定されず、任意の板厚とすることができる。しかし、板厚が４～６０ｍｍの耐摩耗鋼板には特に広幅曲げ加工性が求められることから、耐摩耗鋼板の板厚を４～６０ｍｍとすることが好ましい。
本発明の耐摩耗鋼板の板厚は特に限定されず、任意の板厚とすることができる。しかし、板厚が４～６０ｍｍの耐摩耗鋼板には特に広幅曲げ加工性が求められることから、耐摩耗鋼板の板厚を４～６０ｍｍとすることが好ましい。
［製造方法］
次に、本発明の一実施形態における耐摩耗鋼板の製造方法について説明する。本発明の耐摩耗鋼板は、上述した成分組成を有する鋼素材を加熱し、熱間圧延した後に、焼入れを含む熱処理を後述する条件で行うことによって製造することができる。
次に、本発明の一実施形態における耐摩耗鋼板の製造方法について説明する。本発明の耐摩耗鋼板は、上述した成分組成を有する鋼素材を加熱し、熱間圧延した後に、焼入れを含む熱処理を後述する条件で行うことによって製造することができる。
［鋼素材］
上記鋼素材としては、任意の形態の素材を使用することができる。前記鋼素材は、例えば、鋼スラブであってよい。
上記鋼素材としては、任意の形態の素材を使用することができる。前記鋼素材は、例えば、鋼スラブであってよい。
鋼素材の製造方法は、とくに限定されないが、例えば、上記した成分組成を有する溶鋼を常法により溶製し、鋳造して製造することができる。前記溶製は、転炉、電気炉、誘導炉等、任意の方法により行うことができる。また、前記鋳造は、生産性の観点から連続鋳造法で行うことが好ましいが、造塊法により行ってもよい。
［加熱］
前記鋼素材を、熱間圧延に先だって加熱温度まで加熱する。前記加熱は、鋳造などの方法によって得た鋼素材を一旦冷却した後に行ってもよく、また、得られた鋼素材を冷却することなく直接、加熱しても良い。
前記鋼素材を、熱間圧延に先だって加熱温度まで加熱する。前記加熱は、鋳造などの方法によって得た鋼素材を一旦冷却した後に行ってもよく、また、得られた鋼素材を冷却することなく直接、加熱しても良い。
加熱温度：Ａｃ３変態点以上、１３００℃以下
前記加熱温度がＡｃ３変態点未満であると、加熱後の鋼板のミクロ組織中にフェライト相が含まれるため、焼入後に十分な硬さを得ることができないないだけでなく、ミクロ組織を均一にできない。そのため、前記加熱温度は、Ａｃ３変態点以上とする。一方、前記加熱温度が１３００℃より高いと、加熱に際して過大なエネルギーが必要となるため製造性が低下する。そのため、前記加熱温度は１３００℃以下、好ましくは１２５０℃以下、より好ましくは１２００℃以下、さらに好ましくは１１５０℃以下とする。
前記加熱温度がＡｃ３変態点未満であると、加熱後の鋼板のミクロ組織中にフェライト相が含まれるため、焼入後に十分な硬さを得ることができないないだけでなく、ミクロ組織を均一にできない。そのため、前記加熱温度は、Ａｃ３変態点以上とする。一方、前記加熱温度が１３００℃より高いと、加熱に際して過大なエネルギーが必要となるため製造性が低下する。そのため、前記加熱温度は１３００℃以下、好ましくは１２５０℃以下、より好ましくは１２００℃以下、さらに好ましくは１１５０℃以下とする。
なお、Ａｃ３変態点は、下記の式により求めることができる。
Ａｃ３（℃）＝９１２．０－２３０．５×Ｃ＋３１．６×Ｓｉ－２０．４×Ｍｎ－３９．８×Ｃｕ－１８．１×Ｎｉ－１４．８×Ｃｒ＋１６．８×Ｍｏ
（ただし、上記式中の元素記号は質量％で表した各元素の含有量であり、含有されていない元素の含有量は０とする。）
Ａｃ３（℃）＝９１２．０－２３０．５×Ｃ＋３１．６×Ｓｉ－２０．４×Ｍｎ－３９．８×Ｃｕ－１８．１×Ｎｉ－１４．８×Ｃｒ＋１６．８×Ｍｏ
（ただし、上記式中の元素記号は質量％で表した各元素の含有量であり、含有されていない元素の含有量は０とする。）
［熱間圧延］
次いで、前記加熱された鋼素材を熱間圧延して熱延鋼板とする。前記熱間圧延の条件は特に限定されず、常法に従って行うことができる。本発明においては、熱間圧延後の熱処理過程において鋼板の硬度などを制御するため、熱間圧延の条件は特に限定されない。しかし、鋼素材の変形抵抗を低下させ、圧延機への負荷を低減するという観点からは、圧延終了温度を７５０℃以上とすることが好ましく、８００℃以上とすることがより好ましく、８５０℃以上とすることがさらに好ましい。一方、オーステナイト粒の著しい粗大化と、それに起因する熱処理後の延性の低下を防止するという観点からは、圧延終了温度を１０００℃以下とすることが好ましく、９５０℃以下とすることがより好ましい。
次いで、前記加熱された鋼素材を熱間圧延して熱延鋼板とする。前記熱間圧延の条件は特に限定されず、常法に従って行うことができる。本発明においては、熱間圧延後の熱処理過程において鋼板の硬度などを制御するため、熱間圧延の条件は特に限定されない。しかし、鋼素材の変形抵抗を低下させ、圧延機への負荷を低減するという観点からは、圧延終了温度を７５０℃以上とすることが好ましく、８００℃以上とすることがより好ましく、８５０℃以上とすることがさらに好ましい。一方、オーステナイト粒の著しい粗大化と、それに起因する熱処理後の延性の低下を防止するという観点からは、圧延終了温度を１０００℃以下とすることが好ましく、９５０℃以下とすることがより好ましい。
本発明においては、上記熱延鋼板に対して、焼入れを含む熱処理を施す。前記熱処理は、以下に述べる２つの実施形態のいずれかの方法で行うことができる。なお、以下の説明において、「冷却開始温度」とは、焼入れの冷却過程における冷却開始時の鋼板の表面温度を指すものとする。また、「冷却停止温度」とは、焼入れの冷却過程における冷却終了時における鋼板の表面温度を指すものとする。
本願発明の一実施形態においては、前記熱間圧延の後、得られた熱延鋼板に対して焼入れを施す。前記焼入れは、（ａ）直接焼入れ（ＤＱ）と（ｂ）再加熱焼入れ（ＲＱ）のいずれかの方法で行う。なお、前記焼入れにおける冷却方法は特に限定されないが、水冷とすることが好ましい。
（ａ）直接焼入れ（ＤＱ）
前記焼入れを直接焼入れで行う場合には、前記熱間圧延後の熱延鋼板をＡｒ３変態点以上の冷却開始温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する。
前記焼入れを直接焼入れで行う場合には、前記熱間圧延後の熱延鋼板をＡｒ３変態点以上の冷却開始温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する。
冷却開始温度：Ａｒ３変態点以上
前記冷却開始温度がＡｒ３変態点以上であれば、オーステナイト域から焼入れが開始されるため、所望のマルテンサイト組織を得ることができる。冷却開始温度がＡｒ３点未満であると、フェライトが生成するため、最終的に得られるミクロ組織におけるマルテンサイトの体積率が９０％未満となる。マルテンサイトの体積率が９０％未満であると、鋼板の硬度を十分に向上させることができず、その結果、鋼板の耐摩耗性が低下する。さらに、冷却開始温度がＡｒ３点未満であると、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。一方、前記冷却開始温度の上限は特に限定されないが、９５０℃以下とすることが好ましい。
前記冷却開始温度がＡｒ３変態点以上であれば、オーステナイト域から焼入れが開始されるため、所望のマルテンサイト組織を得ることができる。冷却開始温度がＡｒ３点未満であると、フェライトが生成するため、最終的に得られるミクロ組織におけるマルテンサイトの体積率が９０％未満となる。マルテンサイトの体積率が９０％未満であると、鋼板の硬度を十分に向上させることができず、その結果、鋼板の耐摩耗性が低下する。さらに、冷却開始温度がＡｒ３点未満であると、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。一方、前記冷却開始温度の上限は特に限定されないが、９５０℃以下とすることが好ましい。
なお、Ａｒ３変態点は、下記の式で求めることができる。
Ａｒ３（℃）＝９１０－２７３×Ｃ－７４×Ｍｎ－５７×Ｎｉ－１６×Ｃｒ－９×Ｍｏ－５×Ｃｕ
（ただし、上記式中の元素記号は質量％で表した各元素の含有量であり、含有されていない元素の含有量は０とする。）
Ａｒ３（℃）＝９１０－２７３×Ｃ－７４×Ｍｎ－５７×Ｎｉ－１６×Ｃｒ－９×Ｍｏ－５×Ｃｕ
（ただし、上記式中の元素記号は質量％で表した各元素の含有量であり、含有されていない元素の含有量は０とする。）
冷却停止温度：Ｍｆ点以下
前記冷却停止温度がＭｆ点より高いと、マルテンサイトの体積率を十分に高められず、所望の硬さを得ることができない。さらに、冷却停止温度がＭｆ点より高いと、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、冷却停止温度はＭｆ点以下とする。マルテンサイトの体積率を高めるという観点からは、前記冷却停止温度を、（Ｍｆ点－１００℃）以下とすることが好ましく、（Ｍｆ点－１２０℃）以下とすることがより好ましく、（Ｍｆ点－１５０℃）以下とすることがさらに好ましい。一方、冷却停止温度の下限は特に限定されないが、過度の冷却は製造効率の低下を招くため、冷却停止温度を室温以上とすることが好ましい。
前記冷却停止温度がＭｆ点より高いと、マルテンサイトの体積率を十分に高められず、所望の硬さを得ることができない。さらに、冷却停止温度がＭｆ点より高いと、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、冷却停止温度はＭｆ点以下とする。マルテンサイトの体積率を高めるという観点からは、前記冷却停止温度を、（Ｍｆ点－１００℃）以下とすることが好ましく、（Ｍｆ点－１２０℃）以下とすることがより好ましく、（Ｍｆ点－１５０℃）以下とすることがさらに好ましい。一方、冷却停止温度の下限は特に限定されないが、過度の冷却は製造効率の低下を招くため、冷却停止温度を室温以上とすることが好ましい。
なお、Ｍｆ点は、下記の式で求めることができる。
Ｍｆ（℃）＝４１０．５－４０７．３×Ｃ－７．３×Ｓｉ－３７．８×Ｍｎ－２０．５×Ｃｕ－１９．５×Ｎｉ－１９．８×Ｃｒ－４．５×Ｍｏ
（ただし、上記式中の元素記号は質量％で表した各元素の含有量であり、含有されていない元素の含有量は０とする。）
Ｍｆ（℃）＝４１０．５－４０７．３×Ｃ－７．３×Ｓｉ－３７．８×Ｍｎ－２０．５×Ｃｕ－１９．５×Ｎｉ－１９．８×Ｃｒ－４．５×Ｍｏ
（ただし、上記式中の元素記号は質量％で表した各元素の含有量であり、含有されていない元素の含有量は０とする。）
（ｂ）再加熱焼入れ（ＲＱ）
前記焼入れを再加熱焼入れで行う場合には、まず、前記熱間圧延後の熱延鋼板を冷却し、前記冷却後の熱延鋼板をＡｃ３変態点以上９５０℃以下の再加熱温度まで再加熱する。その後、再加熱後の前記熱延鋼板を前記再加熱温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する。
前記焼入れを再加熱焼入れで行う場合には、まず、前記熱間圧延後の熱延鋼板を冷却し、前記冷却後の熱延鋼板をＡｃ３変態点以上９５０℃以下の再加熱温度まで再加熱する。その後、再加熱後の前記熱延鋼板を前記再加熱温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する。
再加熱温度：Ａｃ３変態点以上、９５０℃以下
熱延鋼板をＡｃ３変態点以上に再加熱することによりミクロ組織をオーステナイトとできるため、その後の焼入れ（冷却）によりマルテンサイト組織を得ることができる。再加熱温度がＡｃ３変態点未満であると、フェライトが生成し十分に焼きが入らないため、鋼板の硬度を十分に向上させることができず、その結果、最終的に得られる鋼板の耐摩耗性が低下する。そのため、前記再加熱温度をＡｃ３変態点以上とする。一方、再加熱開始温度が９５０℃より高いと、結晶粒が粗大化し加工性が低下する。そのため、前記再加熱温度を９５０℃以下とする。なお、前記再加熱温度から冷却を開始するためには、例えば、再加熱に用いた炉から熱延鋼板が出た直後に冷却を開始すればよい。
熱延鋼板をＡｃ３変態点以上に再加熱することによりミクロ組織をオーステナイトとできるため、その後の焼入れ（冷却）によりマルテンサイト組織を得ることができる。再加熱温度がＡｃ３変態点未満であると、フェライトが生成し十分に焼きが入らないため、鋼板の硬度を十分に向上させることができず、その結果、最終的に得られる鋼板の耐摩耗性が低下する。そのため、前記再加熱温度をＡｃ３変態点以上とする。一方、再加熱開始温度が９５０℃より高いと、結晶粒が粗大化し加工性が低下する。そのため、前記再加熱温度を９５０℃以下とする。なお、前記再加熱温度から冷却を開始するためには、例えば、再加熱に用いた炉から熱延鋼板が出た直後に冷却を開始すればよい。
冷却停止温度：Ｍｆ点以下
前記冷却停止温度がＭｆ点より高いと、マルテンサイトの体積率を十分に高められず、所望の硬さを得ることができない。さらに、冷却停止温度がＭｆ点より高いと、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、冷却停止温度はＭｆ点以下とする。マルテンサイトの体積率を高めるという観点からは、前記冷却停止温度を、（Ｍｆ点－１００℃）以下とすることが好ましく、（Ｍｆ点－１２０℃）以下とすることがより好ましく、（Ｍｆ点－１５０℃）以下とすることがさらに好ましい。一方、冷却停止温度の下限は特に限定されないが、過度の冷却は製造効率の低下を招くため、冷却停止温度を室温以上とすることが好ましい。
前記冷却停止温度がＭｆ点より高いと、マルテンサイトの体積率を十分に高められず、所望の硬さを得ることができない。さらに、冷却停止温度がＭｆ点より高いと、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、冷却停止温度はＭｆ点以下とする。マルテンサイトの体積率を高めるという観点からは、前記冷却停止温度を、（Ｍｆ点－１００℃）以下とすることが好ましく、（Ｍｆ点－１２０℃）以下とすることがより好ましく、（Ｍｆ点－１５０℃）以下とすることがさらに好ましい。一方、冷却停止温度の下限は特に限定されないが、過度の冷却は製造効率の低下を招くため、冷却停止温度を室温以上とすることが好ましい。
（焼入れ時の平均冷却速度）
上記焼入れの冷却過程における冷却速度は特に限定されず、マルテンサイト相が形成される冷却速度であれば任意の値とすることができる。例えば、冷却開始から冷却停止の間における平均冷却速度は、１０℃／ｓ以上とすることが好ましく、１５℃／ｓ以上とすることがより好ましく、２０℃／ｓ以上とすることがさらに好ましい。一方、前記平均冷却速度は、原理上、高ければ高いほど良いため、上限も特に限定されない。しかし、冷却速度を高くするためにはそれに対応し得る冷却設備が必要となることから、前記平均冷却速度は、１５０℃／ｓ以下とすることが好ましく、１００℃／ｓ以下とすることがより好ましく、８０℃／ｓ以下とすることがさらに好ましい。なお、ここで、前記平均冷却速度は、鋼板の板幅方向中央位置における表面温度での平均冷却速度を指すものとする。前記表面温度は、放射温度計等を用いて測定することができる。
上記焼入れの冷却過程における冷却速度は特に限定されず、マルテンサイト相が形成される冷却速度であれば任意の値とすることができる。例えば、冷却開始から冷却停止の間における平均冷却速度は、１０℃／ｓ以上とすることが好ましく、１５℃／ｓ以上とすることがより好ましく、２０℃／ｓ以上とすることがさらに好ましい。一方、前記平均冷却速度は、原理上、高ければ高いほど良いため、上限も特に限定されない。しかし、冷却速度を高くするためにはそれに対応し得る冷却設備が必要となることから、前記平均冷却速度は、１５０℃／ｓ以下とすることが好ましく、１００℃／ｓ以下とすることがより好ましく、８０℃／ｓ以下とすることがさらに好ましい。なお、ここで、前記平均冷却速度は、鋼板の板幅方向中央位置における表面温度での平均冷却速度を指すものとする。前記表面温度は、放射温度計等を用いて測定することができる。
（冷却速度差）
本発明では、前記焼入れの冷却過程における、前記熱延鋼板の幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向１／４位置における平均冷却速度との差、および幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向３／４位置における平均冷却速度の差を、それぞれ５℃／ｓ以下とする。前記平均冷却速度の差（以下、「冷却速度差」という場合がある）が５℃／ｓより大きいと、隣接する２点間のビッカース硬度の差が３０Ｈｖ１０より大きくなり、広幅曲げ加工性が劣化する。なお、ここで平均冷却速度とは、鋼板の表面温度での平均冷却速度を指すものとする。前記表面温度は、放射温度計等を用いて測定することができる。
本発明では、前記焼入れの冷却過程における、前記熱延鋼板の幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向１／４位置における平均冷却速度との差、および幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向３／４位置における平均冷却速度の差を、それぞれ５℃／ｓ以下とする。前記平均冷却速度の差（以下、「冷却速度差」という場合がある）が５℃／ｓより大きいと、隣接する２点間のビッカース硬度の差が３０Ｈｖ１０より大きくなり、広幅曲げ加工性が劣化する。なお、ここで平均冷却速度とは、鋼板の表面温度での平均冷却速度を指すものとする。前記表面温度は、放射温度計等を用いて測定することができる。
（焼戻し）
本発明の一実施形態においては、焼入れされた熱延鋼板に対して、さらに任意に焼戻しを施すことができる。焼戻しを行うことにより、鋼板の硬さの均一性をさらに向上させることができる。焼戻しを行う場合、上記焼入れにおける冷却停止温度は、（Ｍｆ点－１００℃）未満とすることが好ましい。前記冷却停止温度で冷却を停止した後、以下に述べる焼戻し温度まで鋼板を加熱すればよい。
本発明の一実施形態においては、焼入れされた熱延鋼板に対して、さらに任意に焼戻しを施すことができる。焼戻しを行うことにより、鋼板の硬さの均一性をさらに向上させることができる。焼戻しを行う場合、上記焼入れにおける冷却停止温度は、（Ｍｆ点－１００℃）未満とすることが好ましい。前記冷却停止温度で冷却を停止した後、以下に述べる焼戻し温度まで鋼板を加熱すればよい。
焼戻し温度：（Ｍｆ点－８０℃）以上、（Ｍｆ点＋５０℃）以下
焼戻し温度が（Ｍｆ点－８０℃）未満であると、焼戻しの効果が得られない。そのため、焼戻しを行う場合、焼戻し温度を（Ｍｆ点－８０℃）以上、好ましくは（Ｍｆ点－６０℃）以上、より好ましくは（Ｍｆ点－５０℃）以上とする。一方、焼戻し温度が（Ｍｆ点＋５０℃）より高いと、表面硬度の低下が顕著となる。そのため、焼戻しを行う場合、焼戻し温度を（Ｍｆ点＋５０℃）以下、好ましくは（Ｍｆ点＋３０℃）以下、より好ましくは（Ｍｆ点＋１０℃）以下とする。
焼戻し温度が（Ｍｆ点－８０℃）未満であると、焼戻しの効果が得られない。そのため、焼戻しを行う場合、焼戻し温度を（Ｍｆ点－８０℃）以上、好ましくは（Ｍｆ点－６０℃）以上、より好ましくは（Ｍｆ点－５０℃）以上とする。一方、焼戻し温度が（Ｍｆ点＋５０℃）より高いと、表面硬度の低下が顕著となる。そのため、焼戻しを行う場合、焼戻し温度を（Ｍｆ点＋５０℃）以下、好ましくは（Ｍｆ点＋３０℃）以下、より好ましくは（Ｍｆ点＋１０℃）以下とする。
・温度保持
前記焼戻し温度に到達した後は、加熱を停止すれば良い。しかし、本発明の一実施形態においては、焼戻し温度まで加熱した後、さらに前記焼戻し温度に任意の保持時間の間、保持することができる。前記保持時間は、特に限定されないが、焼戻しの効果を高めるという観点からは、６０秒以上とすることが好ましく、５分以上とすることがより好ましい。一方、保持時間が過度に長いと鋼板の硬度が低下する場合があるため、温度保持を行う場合、保持時間は６０分以下とすることが好ましく、３０分以下とすることがより好ましく、２０分以下とすることがさらに好ましい。
前記焼戻し温度に到達した後は、加熱を停止すれば良い。しかし、本発明の一実施形態においては、焼戻し温度まで加熱した後、さらに前記焼戻し温度に任意の保持時間の間、保持することができる。前記保持時間は、特に限定されないが、焼戻しの効果を高めるという観点からは、６０秒以上とすることが好ましく、５分以上とすることがより好ましい。一方、保持時間が過度に長いと鋼板の硬度が低下する場合があるため、温度保持を行う場合、保持時間は６０分以下とすることが好ましく、３０分以下とすることがより好ましく、２０分以下とすることがさらに好ましい。
・昇温速度
前記焼戻しにおける焼戻し温度までの昇温速度は特に限定されない。しかし、生産性の観点からは、焼戻し温度までの平均昇温速度を０．１℃／ｓ以上とすることが好ましく、０．５℃／ｓ以上とすることがより好ましい。また、前記平均昇温速度を２℃／ｓ以上とすることにより、炭化物を微細に析出させ、その結果、広幅曲げ加工性をさらに向上させることができる。そのため、さらに広幅曲げ加工性を向上させるという観点からは、前記平均昇温速度を２℃／ｓ以上とすることが好ましく、１０℃／ｓ以上とすることがより好ましい。一方、前記平均昇温速度の上限は特に限定されないが、過度に昇温速度を高めると、再加熱を行うための設備が大型化することに加え、エネルギー消費量の増大が問題となる。そのため、前記平均昇温速度は３０℃／ｓ以下とすることが好ましく、２５℃／ｓ以下とすることがより好ましい。
前記焼戻しにおける焼戻し温度までの昇温速度は特に限定されない。しかし、生産性の観点からは、焼戻し温度までの平均昇温速度を０．１℃／ｓ以上とすることが好ましく、０．５℃／ｓ以上とすることがより好ましい。また、前記平均昇温速度を２℃／ｓ以上とすることにより、炭化物を微細に析出させ、その結果、広幅曲げ加工性をさらに向上させることができる。そのため、さらに広幅曲げ加工性を向上させるという観点からは、前記平均昇温速度を２℃／ｓ以上とすることが好ましく、１０℃／ｓ以上とすることがより好ましい。一方、前記平均昇温速度の上限は特に限定されないが、過度に昇温速度を高めると、再加熱を行うための設備が大型化することに加え、エネルギー消費量の増大が問題となる。そのため、前記平均昇温速度は３０℃／ｓ以下とすることが好ましく、２５℃／ｓ以下とすることがより好ましい。
上記焼戻しにおける加熱（昇温）は、特に限定されることなく任意の方法で行うことができる。例えば、熱処理炉を用いた加熱、高周波誘導加熱、および通電加熱からなる群より選択される少なくとも１つの方法を用いることができる。前記温度保持を行う場合には、前記再加熱および温度保持を、熱処理炉を用いて実施することが好ましい。また、前記平均昇温速度を２℃／ｓ以上とする場合には、高周波誘導加熱または通電加熱により焼戻し温度までの加熱を行うことが好ましい。一方、熱処理炉を用いる場合には、前記平均昇温速度を１０℃／ｓ以下とすることが好ましい。また、前記焼戻しは、オフラインとオンラインのいずれで行うこともできる。
上記焼戻し温度への加熱、および任意に温度保持を行った後は、加熱または温度保持を停止すれば良い。その後の冷却方法は、特に限定されず、空冷および水冷の一方または両方を用いることができる。本発明の一実施形態においては、加熱または温度保持を停止した後、鋼板を室温まで放冷することもできる。
本願発明の他の実施形態においては、前記焼入れにおける冷却を特定の温度域で中断し、その後、空冷する。これにより、鋼板が焼戻されるため、上記実施形態において焼戻しを行った場合と同様に、鋼板の硬さの均一性をさらに向上させることができる。以下、この実施形態について説明する。
冷却停止温度：Ｍｆ点以下、（Ｍｆ点－１００℃）以上
上述したように、前記焼入れにおける冷却停止温度がＭｆ点より高いと、マルテンサイトの体積率を十分に高められず、所望の硬さを得ることができない。さらに、冷却停止温度がＭｆ点より高いと、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、冷却停止温度はＭｆ点以下とする。一方、冷却停止温度が（Ｍｆ点－１００℃）未満であると、冷却停止後に空冷を行っても焼戻し効果を得ることができない。そのため、本実施形態では冷却停止温度を（Ｍｆ点－１００℃）以上とする。空冷による焼戻し効果を高めるという観点からは、前記冷却停止温度を（Ｍｆ点－８０℃）以上とすることが好ましく、（Ｍｆ点－５０℃）以上とすることがより好ましい。
上述したように、前記焼入れにおける冷却停止温度がＭｆ点より高いと、マルテンサイトの体積率を十分に高められず、所望の硬さを得ることができない。さらに、冷却停止温度がＭｆ点より高いと、幅方向に硬度差を生じるため、広幅曲げ加工性が低下する。そのため、冷却停止温度はＭｆ点以下とする。一方、冷却停止温度が（Ｍｆ点－１００℃）未満であると、冷却停止後に空冷を行っても焼戻し効果を得ることができない。そのため、本実施形態では冷却停止温度を（Ｍｆ点－１００℃）以上とする。空冷による焼戻し効果を高めるという観点からは、前記冷却停止温度を（Ｍｆ点－８０℃）以上とすることが好ましく、（Ｍｆ点－５０℃）以上とすることがより好ましい。
本実施形態においては、前記冷却停止温度において冷却を停止した後、空冷を行うことによって焼戻し効果を得ることができる。前記空冷はとくに限定されることなく任意の条件で行うことができるが、冷却速度を１℃／ｓ以下とすることが好ましい。
本発明の効果を確認するために、以下に述べる手順で耐摩耗鋼板を製造し、その特性を評価した。
まず、表１に示す成分組成を有する溶鋼を溶製し、鋼素材としての鋼スラブを得た。得られた鋼スラブを表２に示す加熱温度に加熱し、次いで表２に示した条件で熱間圧延して熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板に対して、表２に示した条件で直接焼入れまたは再加熱焼入れを施して、耐摩耗鋼板を製造した。一部の実施例においては、焼入れの後、表２に示した条件で焼戻しを行った。なお、焼戻しを行わなかった実施例においては、焼入れを停止した後、１℃／ｓ以下の冷却速度で空冷した。
また、表２の「冷却速度差」欄には、焼入れの冷却過程における、熱延鋼板の幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向１／４位置における平均冷却速度との差と、幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向３／４位置における平均冷却速度の差のうち、大きい方の値を示した。
次いで、得られた耐摩耗鋼板のそれぞれについて、マルテンサイト（Ｍ）の体積率、硬度、幅方向硬度差の最大値、および広幅曲げ半径を評価した。評価方法は次の通りである。
（マルテンサイトの体積率）
鋼板の表面から１ｍｍの深さの位置が観察位置となるよう、各鋼板からサンプルを採取した。前記サンプルの表面を鏡面研磨し、さらにナイタール腐食した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲を撮影した。撮影された像を、画像解析装置を用いて解析することによってマルテンサイトの面積分率を求めた。ランダムに１０視野の観察を行い、得られた面積分率の平均値をマルテンサイトの体積率とした。
鋼板の表面から１ｍｍの深さの位置が観察位置となるよう、各鋼板からサンプルを採取した。前記サンプルの表面を鏡面研磨し、さらにナイタール腐食した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲を撮影した。撮影された像を、画像解析装置を用いて解析することによってマルテンサイトの面積分率を求めた。ランダムに１０視野の観察を行い、得られた面積分率の平均値をマルテンサイトの体積率とした。
（表面硬度）
得られた耐摩耗鋼板から硬さ測定用試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４３（１９９８）の規定に準拠してブリネル硬さを測定した。前記測定は、耐摩耗鋼板表面に存在するスケールおよび脱炭層の影響を除くため、鋼板表面から１ｍｍの深さまでの領域を研削除去したのちに実施した。したがって、測定された硬度は、鋼板表面から１ｍｍの深さの面における硬度である。なお、板幅方向における測定位置は板幅の１／４位置とした。また、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。
得られた耐摩耗鋼板から硬さ測定用試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４３（１９９８）の規定に準拠してブリネル硬さを測定した。前記測定は、耐摩耗鋼板表面に存在するスケールおよび脱炭層の影響を除くため、鋼板表面から１ｍｍの深さまでの領域を研削除去したのちに実施した。したがって、測定された硬度は、鋼板表面から１ｍｍの深さの面における硬度である。なお、板幅方向における測定位置は板幅の１／４位置とした。また、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。
（幅方向硬度差）
前記耐摩耗鋼板の表面から１ｍｍの深さにおけるビッカース硬さを、板幅方向に１０ｍｍ間隔で測定した。前記測定においては、耐摩耗鋼板の両端部、片側辺り５０ｍｍの領域を測定範囲から除外した。得られた値から、隣接する２点間におけるビッカース硬さの差の絶対値を求め、その最大値を表３に示した。前記ビッカース硬さの測定における試験荷重は１０ｋｇとした。
前記耐摩耗鋼板の表面から１ｍｍの深さにおけるビッカース硬さを、板幅方向に１０ｍｍ間隔で測定した。前記測定においては、耐摩耗鋼板の両端部、片側辺り５０ｍｍの領域を測定範囲から除外した。得られた値から、隣接する２点間におけるビッカース硬さの差の絶対値を求め、その最大値を表３に示した。前記ビッカース硬さの測定における試験荷重は１０ｋｇとした。
（限界曲げ半径）
得られた鋼板から、幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍの曲げ試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４８の規定に準拠して、曲げ角度：１８０°での曲げ試験を実施した。前記曲げ試験における、割れ発生のない最小の曲げ半径Ｒ（ｍｍ）、および板厚ｔ（ｍｍ）から、限界曲げ半径Ｒ／ｔを求めた。
得られた鋼板から、幅２００ｍｍ×長さ３００ｍｍの曲げ試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４８の規定に準拠して、曲げ角度：１８０°での曲げ試験を実施した。前記曲げ試験における、割れ発生のない最小の曲げ半径Ｒ（ｍｍ）、および板厚ｔ（ｍｍ）から、限界曲げ半径Ｒ／ｔを求めた。
以上の方法により得られた評価結果を、表３に示す。表３に示した結果から分かるように、本願発明の条件を満たす耐摩耗鋼板は、表面硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００であり、耐摩耗性に優れている。加えて、本願発明の条件を満たす耐摩耗鋼板は、上記曲げ試験における限界曲げ半径Ｒ／ｔが７．０以下と、広幅曲げ加工性が良好であった。このように、本発明の耐摩耗鋼板は、優れた耐摩耗性と広幅曲げ加工性を兼ね備えていた。この結果から、本発明によれば、耐摩耗鋼板の表面硬度を低下させることなく広幅曲げ加工性を向上できることが分かる。
Claims (12)
- 質量％で、
Ｃ ：０．３０％超、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．０５～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～２．００％、
Ｐ ：０．０２０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．０６％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、および
Ｎ ：０．０１００％以下を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
表面から１ｍｍの深さにおけるマルテンサイトの体積率が９０％以上であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００であり、
板幅が２００ｍｍ以上であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度の、板幅方向に１０ｍｍ間隔で隣接する２点間における差として定義される幅方向硬度差が、すべての隣接する前記２点間において、ビッカース硬さで３０Ｈｖ１０以下である、耐摩耗鋼板。 - 前記成分組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００５～０．０２０％、
Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、および
Ｂ ：０．０００３～０．００３０％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、請求項１に記載の耐摩耗鋼板。 - 前記成分組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５％、
Ｎｉ：０．０１～３．０％、
Ｍｏ：０．１～１．０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｗ ：０．０１～０．５％、および
Ｃｏ：０．０１～０．５％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、請求項１または２に記載の耐摩耗鋼板。 - 前記成分組成が、質量％で、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板。 - 質量％で、
Ｃ ：０．３０％超、０．４５％以下、
Ｓｉ：０．０５～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～２．００％、
Ｐ ：０．０２０％以下、
Ｓ ：０．０１０％以下、
Ａｌ：０．０１～０．０６％、
Ｃｒ：０．１０～１．００％、および
Ｎ ：０．０１００％以下を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材を、Ａｃ３変態点以上、１３００℃以下の加熱温度に加熱し、
加熱された前記鋼素材を熱間圧延して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に焼入れを施す、耐摩耗鋼板の製造方法であって、
前記焼入れが、
（ａ）前記熱延鋼板をＡｒ３変態点以上の冷却開始温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する直接焼入れ、または、
（ｂ）前記熱延鋼板を冷却し、前記冷却後の熱延鋼板をＡｃ３変態点以上９５０℃以下の再加熱温度まで再加熱し、再加熱後の前記熱延鋼板を前記再加熱温度から、Ｍｆ点以下の冷却停止温度まで冷却する再加熱焼入れであり、
前記焼入れの冷却過程における、前記熱延鋼板の幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向１／４位置における平均冷却速度との差、および幅方向中央位置における平均冷却速度と幅方向３／４位置における平均冷却速度の差が、それぞれ５℃／ｓ以下であり、
前記耐摩耗鋼板は、
表面から１ｍｍの深さにおけるマルテンサイトの体積率が９０％以上であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度がブリネル硬さで５００～６５０ＨＢＷ １０／３０００であり、
表面から１ｍｍの深さにおける硬度の、板幅方向に１０ｍｍ間隔で隣接する２点間における差として定義される幅方向硬度差が、すべての隣接する前記２点間において、ビッカース硬さで３０Ｈｖ１０以下である、耐摩耗鋼板の製造方法。 - 前記焼入れにおける冷却停止温度が（Ｍｆ点－１００℃）未満であり、
前記焼入れ後、焼入れされた熱延鋼板を（Ｍｆ点－８０℃）以上、（Ｍｆ点＋５０℃）以下である焼戻し温度で焼戻しする、請求項５に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。 - 前記焼戻しにおいて、前記焼戻し温度に６０ｓ以上保持する、請求項６に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
- 前記焼戻しにおける平均昇温速度が、２℃／ｓ以上である、請求項６または７に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
- 前記焼入れにおける冷却停止温度がＭｆ点以下、（Ｍｆ点－１００℃）以上であり、
前記焼入れ後、焼入れされた熱延鋼板を空冷する、請求項５に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。 - 前記成分組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００５～０．０２０％、
Ｔｉ：０．００５～０．０２０％、および
Ｂ ：０．０００３～０．００３０％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、請求項５～９のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。 - 前記成分組成が、質量％で、
Ｃｕ：０．０１～０．５％、
Ｎｉ：０．０１～３．０％、
Ｍｏ：０．１～１．０％、
Ｖ ：０．０１～０．１０％、
Ｗ ：０．０１～０．５％、および
Ｃｏ：０．０１～０．５％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、請求項５～１０のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。 - 前記成分組成が、質量％で、
Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００５～０．０１００％、および
ＲＥＭ：０．０００５～０．０２００％
からなる群より選択される１または２以上をさらに含有する、請求項５～１１のいずれか一項に記載の耐摩耗鋼板の製造方法。
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