JP7334868B2 - 鋼製部品 - Google Patents

鋼製部品 Download PDF

Info

Publication number
JP7334868B2
JP7334868B2 JP2022566277A JP2022566277A JP7334868B2 JP 7334868 B2 JP7334868 B2 JP 7334868B2 JP 2022566277 A JP2022566277 A JP 2022566277A JP 2022566277 A JP2022566277 A JP 2022566277A JP 7334868 B2 JP7334868 B2 JP 7334868B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
carbides
content
wear resistance
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022566277A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2022264948A1 (ja
Inventor
真由美 小島
義正 船川
康広 櫻井
章雅 木戸
英之 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of JPWO2022264948A1 publication Critical patent/JPWO2022264948A1/ja
Priority to JP2023102653A priority Critical patent/JP2023116800A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7334868B2 publication Critical patent/JP7334868B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

本発明は、鋼製部品、特に、耐摩耗性に優れた鋼製部品に関する。また、本発明は前記鋼製部品の製造方法に関する。
高濃度の炭素を含有する鋼である炭素鋼は、高い硬度を有しているため、繊維機械用部品、軸受け部品、機械用刃物をはじめとする耐摩耗性が求められる鋼製部品の素材として幅広く用いられている。
一般的な鋼製部品の製造においては、素材としての冷延鋼板を部品形状に加工した後、焼入れ処理と焼戻し処理が施される。焼入れ処理で硬度を高めると靭性が低下するが、その後に焼戻し処理を行うことにより靱性を向上させることができる。しかし、焼戻し処理を行うことにより硬度が低下してしまうという問題があった。
そこで、鋼製部品のさらに硬度を高め、一層優れた耐摩耗性を実現するために様々な技術が提案されている。
例えば、特許文献1では、フェライト-セメンタイト組織を有する鋼板において、フェライトの粒径を大きくし、炭化物(主としてセメンタイト)を適切な粒径で球状化し、パーライト組織を減少させることで、成形性と耐摩耗性を向上させる技術が開示されている。
また、特許文献2では、冷延鋼板に対して特定の条件で焼鈍を施すことにより、金属組織を硬質なセメンタイトと軟質なフェライトの層状組織であるパーライト組織とし、その結果、冷延鋼板の耐摩耗性を向上させる技術が開示されている。
特許文献3では、円相当径が0.5μm以上の粗大なNb・Ti系炭化物をマトリックス組織であるフェライト相中に析出させることにより、鋼板の耐摩耗性を向上する技術が開示されている。
特許文献4では、粒子径2μm以上の粗大な炭化物をマトリックス組織中に析出させることにより、鋼材の耐摩耗性を向上させる技術が開示されている。
特許文献5では、C:0.5~0.7質量%の鋼板に対して、最終的な焼入れ・焼戻しの調質を行う直前の段階において、焼鈍仕上の状態にすることで、セメンタイトなどの炭化物の球状化率を向上させ、靭性を向上する技術が提案されている。
特許文献6では、最終的な焼入れ・焼戻しの調質を行う直前の段階において、焼鈍仕上の状態にすることで、素材に含まれる生成ボイドの個数密度を上昇させ、打抜き性に優れた軟質高炭素鋼板を生成する技術が提案されている。
特許文献7では、高炭素鋼板において、ニオブ、チタン、バナジウム炭化物は含まない、セメンタイト炭化物の生成を制御し、セメンタイト炭化物の球状化率、個数密度を所望の数値とすることで、衝撃靭性と耐摩耗性を向上する技術が提案されている。
特許文献8では、最終的に行うオーステンパ―熱処理の調質を行う直前の段階において、焼鈍仕上の状態にすることで、ニオブ、チタン、バナジウム炭化物は含まないセメンタイト炭化物の粒径や残留オーステナイトや旧オーステナイト粒径を調整し、更に、一般的な調質熱処理である焼入れ・焼戻しで得られるマルテンサイトの焼戻し組織を得るのではなく、ベイナイト組織を得ることで、靭性を向上する技術が提案されている。
国際公開第2016/204288号 特開2020-132953号公報 特開2017-190494号公報 特開2010-138453号公報 特開2009-24233号公報 特開2011-12316号公報 特許第6880245号 特開2018-48374号公報
特許文献1~8で提案されているような従来の技術によれば、鋼材の硬度や耐摩耗性に一定の向上が見られる。しかし、本発明者らの検討によれば、従来の鋼材を素材として製造された鋼製部品を実際に使用すると、十分な耐摩耗性が得られない場合があることが分かった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性に優れた鋼製部品を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するための方法について検討を行った結果、以下の知見を得た。
(1)鋼製部品を実際に使用する際には、他の部材との摩擦により温度が上昇する。例えば、鋼製部品をメリヤス針などの繊維機械用部品として使用する場合、該鋼製部品は常に繊維との摩擦にさらされる結果、温度が上昇する。
(2)したがって、実際の使用時に優れた耐摩耗性を発揮するためには、素材と素材の削り合いによる静的な摩耗を抑制するだけでなく、摩擦時の温度上昇に伴う鋼板の軟化を抑制する必要がある。
(3)鋼製部品の耐摩耗性を向上させるためには、Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物を鋼中に析出させる必要がある。その際、前記炭化物のうち、粗大なものは静的な摩耗を抑制する作用を有している。例えば、繊維機械部品の場合、粗大な炭化物が存在することにより、繊維や繊維に付着した小石などの異物による被削量を低減することができる。
(4)一方、前記炭化物のうち、微細なものは摩擦時の温度上昇に伴う鋼板の軟化を抑制する作用を有している。すなわち、微細な炭化物が存在することにより、摩擦によって温度が上昇した際に転位組織が回復して硬度が低下することが抑制される。また、微細な炭化物が存在する鋼においては、焼入れ焼き戻しを行った際に旧オーステナイト粒が微細化されるため、粒界強化効果が高まり、その結果、さらに転位組織の回復による硬度低下が抑制される。
(5)上記の効果を得るためには、粗大な炭化物と微細な炭化物それぞれの平均粒径を特定の範囲に制御する必要がある。
本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は以下の通りである。
1.質量%で、
C :0.6~1.25%、
Si:0.10~0.55%、
Mn:0.20~2.0%、
P :0.0005~0.05%、
S :0.01%以下、
Al:0.001~0.1%、
N :0.001~0.009%、
Cr:0.05~0.55%、ならびに
Ti:0.05~1.0%、Nb:0.1~0.5%、およびV:0.01~1.0%の1または2以上を含み、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
旧オーステナイト粒の平均粒径が25μm以下であり、
Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物を含み、かつ、
前記炭化物のうちの粒径が0.1μm以上の粒子の平均粒径が0.15~2.5μm、
前記炭化物のうちの粒径が0.1μm未満の粒子の平均粒径が0.005~0.05μmである、鋼製部品。
2.前記成分組成が、質量%で、
Sb:0.1%以下、
Hf:0.5%以下、
REM:0.1%以下、
Cu:0.5%以下、
Ni:3.0%以下、
Sn:0.5%以下、
Mo:1%以下、
Zr:0.5%以下、
B :0.005%以下、および
W :0.01%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含む、上記1に記載の鋼製部品。
3.前記鋼製部品が、繊維機械用部品、軸受け部品、および機械用刃物のいずれかである、上記1または2に記載の鋼製部品。
4.上記1または2に記載の成分組成を有する鋼スラブを、スラブ加熱温度:1100℃以上、保持時間:1.0時間以上の条件で加熱し、
加熱された前記鋼スラブを、仕上圧延開始温度:Ac3点以上の条件で熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板を、前記熱間圧延終了から冷却開始までの時間:2.0秒以下、平均冷却速度:25℃/s以上、冷却停止温度:640℃~720℃の条件で冷却し、
冷却された前記熱延鋼板を巻取り、
前記巻取後の熱延鋼板に、焼鈍温度:650℃以上、720℃以下、焼鈍時間:3時間以上の条件での第1の焼鈍を施し、
前記第1の焼鈍後の熱延鋼板に、圧延率:15%以上での冷間圧延と、焼鈍温度:600~800℃、昇温速度を50℃/h以上での第2の焼鈍とを、2回以上繰返し施し、その後、さらに圧延率30%以上での最終冷間圧延を施して冷延鋼板とし、
前記冷延鋼板に対し、
部品形状への加工と、
焼入温度:750℃以上950℃以下、保持時間:1.0分以上、60分以下の条件での焼入れと、焼戻温度:100~320℃、保持時間:20分以上、3時間以下の条件での焼戻しを含む熱処理とを施す、鋼製部品の製造方法。
本発明によれば、耐摩耗性に優れた鋼製部品を提供することができる。本発明の鋼製部品は、静的な条件のみならず、摩擦によって温度が上昇した条件においても優れた耐摩耗性をそうするため、繊維機械用部品、軸受け部品、および機械用刃物をはじめとする様々な用途に好適に用いることができる。
摩耗試験片の形状を示す模式図である。 摩耗試験装置の模式図である。 実施例で用いた摩耗試験装置の形状を示す模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。また、本発明では、上述したように、Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物に着目する。そのため、以下の説明においては、「Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物」のことを単に「炭化物」と言う場合がある。
[成分組成]
本発明の冷延鋼板は、上述した成分組成を有する。以下、その限定理由について説明する。なお、以下の説明において、含有量の単位としての「%」はとくに断らない限り「質量%」を指すものとする。
C:0.6~1.25%
Cは、焼入れ・焼戻し後の硬度を向上するために必要な元素である。また、Cは、セメンタイトや、Nb、Ti、V等の元素と炭化物を生成するために必要な元素でもある。必要な炭化物を生成し、焼入れ・焼戻し後の硬度と耐摩耗性を得るためには、C含有量を0.6%以上とする必要がある。そのため、C含有量は0.6%以上、好ましくは0.7%以上とする。一方、C含有量が1.25%を超えると、過剰に硬さが上昇し脆化する。また、C含有量が1.25%を超えると、加熱時の表面スケールが強固になる結果、表面性状が劣化し、その後の冷延で表面に割れが出やすくなるだけでなく、焼入れの際に割れが生じ摩耗性が低下する。そのため、C含有量は1.25%以下、好ましくは1.20%以下とする。
Si:0.10~0.55%
Siは、固溶強化により強度を上げる効果を有する元素であり、強度が上がることで耐摩耗性も向上する。前記効果を得るために、Si含有量を0.10%以上、好ましくは0.12%以上とする。一方、Si含有量が過剰であると、熱間加工の際に鋼板表面に粗大なフェライトが生成し、その後の工程において耐摩耗性向上に必要な炭化物の生成が阻害される。そのため、Si含有量は0.55%以下、好ましくは0.50%以下、より好ましくは0.45%以下とする。
Mn:0.20~2.0%
Mnは、焼入れを促進するとともに焼戻し軟化を抑制することにより、硬度を向上させる作用を有する元素である。焼戻し軟化を抑制するためには、Cがセメンタイトとして生成することを抑制するか転位回復を遅らせる必要があるが、Mnはその両方の作用を有している。また、Mnは、焼戻し時だけでなく、鋼製部品の使用時における摩擦熱による転位回復を抑制する作用も有している。前記効果を得るために、Mn含有量を0.20%以上、好ましくは0.25%以上とする。一方、Mn含有量が2.0%を超えると、Mnが偏析することによりバンド状の組織が生成する。特に、MnSの偏析部では異常な粒成長や組織の不均質が生じやすく、炭化物生成を抑制すると共に、部品加工時の割れおよび形状不良の原因となる。そのため、Mn含有量は2.0%以下、好ましくは1.95%以下とする。
P:0.0005~0.05%
Pを微量添加することで、固溶強化により硬度を上昇させ、その結果、耐摩耗性を向上させることができる。前記効果を得るために、P含有量を0.0005%以上、好ましくは0.0008%以上とする。一方、P含有量が0.05%を超えると、粒界の強度が低下し、脆化する。そのため、P含有量は0.05%以下、好ましくは0.045%以下とする。
S:0.01%以下
Sは、Mnと硫化物を形成してMnを消費するため、焼入れ性を低下させる。焼入れ性が低下すると鋼の強度が下がり、その結果、耐摩耗性が低下する。そのため、S含有量は0.01%以下とする。一方、耐摩耗性向上の観点からは、S含有量は低ければ低いほどよいため、S含有量の下限はとくに限定されず、0%であってよい。しかし、過度の低減は製造コストの増加を招くため、工業的生産の観点からは、S含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすることがより好ましい。
Al:0.001~0.1%
Alは、製鋼時の脱酸のために必要な元素である。そのため、Al含有量は0.001%以上とする。一方、Alが過剰であると粗大な窒化物が形成される。前記窒化物は鋼の表面に形成される場合が多く、この窒化物を起点とした割れやボイドの形成が促進されるので耐摩耗性が低下する。そのため、Al含有量は0.1%以下、好ましくは0.08%以下、より好ましくは0.06%以下とする。
N:0.001~0.009%
Nを微量添加することにより微細な窒化物を形成し、粒径を微細化して靭性を向上させることができる。前記効果を得るために、N含有量は0.001%以上とする。一方、Nが過剰であるとAlと結合して粗大な窒化物が形成される。前記窒化物は鋼の表面に形成される場合が多く、この窒化物を起点とした割れやボイドの形成が促進されるので耐摩耗性が低下する。そのため、N含有量は0.009%以下、好ましくは0.008%以下とする。
Cr:0.05~0.55%
Crは、鋼の焼入れ性を高め、硬度を向上させる作用を有する元素であり、したがって、Crを添加することで耐摩耗性を向上させることができる。前記効果を得るために、Cr含有量は0.05%以上、好ましくは0.12%以上とする。一方、Crが過剰であると粗大なCr炭化物およびCr窒化物が形成され、前記Cr炭化物およびCr窒化物の周囲でボイドが発生する結果、鋼製部品の性能が低下するする。また、Cr炭化物が生成する結果、耐摩耗性の向上に有効な炭化物の生成が妨げられる。そのため、Cr含有量は0.55%以下、好ましくは0.95%以下とする。
上記成分組成は、Ti:0.05~1.0%、Nb:0.1~0.5%、およびV:0.01~1.0%から選択される1または2以上を含有する。
Ti:0.05~1.0%
Tiは、微細な炭化物を形成し、静的な摩耗と熱摩耗の両方を抑制する効果を有する元素である。また、Tiは、焼入れ時の旧オーステナイト粒を微細にし、転位回復を抑制することで耐摩耗性を向上させる効果も有している。Tiを添加する場合、前記効果を得るために、Ti含有量を0.05%以上、好ましくは0.015%以上とする。一方、Tiを過剰に添加すると、炭化物が必要以上に粗大化し、前記炭化物がボイドや割れの起点になることから、鋼板を部品形状に加工する際の加工性が低下する。そのため、Ti含有量は1.0%以下、好ましくは0.9%以下とする。
Nb:0.1~0.5%
Nbは、微細な炭化物を形成し、静的な摩耗と熱摩耗の両方を抑制する効果を有する元素である。また、Nbは、焼入れ時の旧オーステナイト粒を微細にし、転位回復を抑制することで耐摩耗性を向上させる効果も有している。Nbを添加する場合、前記効果を得るために、Nb含有量を0.1%以上とする。一方、Nbを過剰に添加すると、炭化物が必要以上に粗大化し、前記炭化物がボイドや割れの起点になることから、鋼板を部品形状に加工する際の加工性が低下する。そのため、Nb含有量は0.5%以下、好ましくは0.45%以下とする。
V:0.01~1.0%
Vは、微細な炭化物を形成し、静的な摩耗と熱摩耗の両方を抑制する効果を有する元素である。また、Vは、焼入れ時の旧オーステナイト粒を微細にし、転位回復を抑制することで耐摩耗性を向上させる効果も有している。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、Vを過剰に添加すると、炭化物が必要以上に粗大化し、前記炭化物がボイドや割れの起点になることから、鋼板を部品形状に加工する際の加工性が低下する。そのため、V含有量は1.0%以下、好ましくは0.95%以下とする。
本発明の一実施形態における冷延鋼板は、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、Sb:0.1%以下、Hf:0.5%以下、REM:0.1%以下、Cu:0.5%以下、Ni:3.0%以下、Sn:0.5%以下、Mo:1%以下、Zr:0.5%以下、B:0.005%以下、およびW:0.01%以下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。
Sb:0.1%以下
Sbは、耐食性向上に有効な元素であるが、過剰に添加すると熱間圧延で生成するスケール下に富Sb層を生成し、熱間圧延後に鋼板の表面へげ(キズ)を発生させる。そのため、Sb含有量は0.1%以下とする。一方、Sb含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Sb含有量を0.0003%以上とすることが好ましい。
Hf:0.5%以下
Hfは、耐食性向上に有効な元素であるが、過剰に添加すると熱間圧延で生成するスケール下に富Hf層を生成し、熱間圧延後に鋼板の表面へげ(キズ)を発生させる。そのため、Hf含有量は0.5%以下とする。一方、Hf含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Hf含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
REM:0.1%以下
REM(希土類金属)は、鋼の強度を向上させる元素である。しかし、REMを過剰に添加すると炭化物の微細化を遅延させ、冷間加工の際に不均質な変形を助長して表面性状を劣化させることがある。そのため、REM含有量は0.1%以下とする。一方、REM含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、REM含有量を0.005%以上とすることが好ましい。
Cu:0.5%以下
Cuは、耐食性向上に有効な元素であるが、過剰に添加すると熱間圧延で生成するスケール下に富Cu層を生成し、熱間圧延後に鋼板の表面へげ(キズ)を発生させる。そのため、Cu添加量は0.5%以下とする。一方、Cu含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Cu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Ni:3.0%以下
Niは鋼の強度を向上させる元素である。しかし、過剰に添加すると冷間加工の際に不均質な変形を助長して表面性状を劣化させることがある。そのため、Ni含有量は3.0%以下とする。一方、Ni含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Ni含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Sn:0.5%以下
Snは、耐食性向上に有効な元素であるが、過剰に添加すると熱間圧延で生成するスケール下に富Sn層を生成し、熱間圧延後に鋼板の表面へげ(キズ)を発生させる。そのため、Sn含有量は0.5%以下とする。一方、Sn含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Sn含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。
Mo:1%以下
Moは鋼の強度を向上させる元素である。しかし、過剰に添加すると炭化物の球状化を遅延させ、冷間加工の際に不均質な変形を助長して表面性状を劣化させることがある。そのため、Mo含有量は1%以下とする。一方、Mo含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Mo含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Zr:0.5%以下
Zrは、耐食性向上に有効な元素であるが、過剰に添加すると熱間圧延で生成するスケール下に富Zn層を生成し、熱間圧延後に鋼板の表面へげ(キズ)を発生させる。そのため、Zr含有量は0.5%以下とする。一方、Zr含有量の下限はとくに限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Zr含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
B:0.005%以下
Bは、焼入れ性を向上させる作用を有する元素であり、任意に添加することができる。しかし、B含有量が0.005%を超えると、焼入れの際に表面に割れが生じやすくなる。そのため、B含有量は0.005%以下とする。一方、B含有量の下限は特に限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Bを添加する場合、B含有量を0.0001%以上とすることが好ましい。
W:0.01%以下
Wは、焼入れ性を向上させる作用を有する元素であり、任意に添加することができる。しかし、W含有量が0.01%を超えると、焼入れの際に表面に割れが生じやすくなる。そのため、W含有量は0.01%以下とする。一方、W含有量の下限は特に限定されないが、添加効果を高めるという観点からは、Wを添加する場合、W含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
旧オーステナイト粒の平均粒径:25μm以下
旧オーステナイト粒を微細化することにより、粒界強化効果が向上する。そしてその結果、摩擦熱発生時の転位回復が抑制されるため、熱環境下においても硬度を保つことが可能となり、耐摩耗性が向上する。前記効果を得るために、旧オーステナイト粒の平均粒径を25μm以下とする。
[炭化物]
本発明の鋼製部品は、Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物を含有する。従来、耐摩耗性の向上にはセメンタイトが利用されてきたが、Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物は、セメンタイトよりも硬質であるため、Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物を析出させることにより耐摩耗性を従来よりも向上させることができる。
その際、先に述べたように、前記炭化物のうち粗大なものは静的な摩耗を抑制する作用を有している一方、前記炭化物のうち微細なものは摩擦によって温度が上昇した状態での摩耗を抑制する作用を有している。したがって、粗大な炭化物と微細な炭化物それぞれの粒径を適切に制御することにより、鋼製部品を実際に使用する際の耐摩耗性を効果的に向上させることができる。
なお、本発明では、Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物のうち、粒径が0.1μm以上であるものを粗大な炭化物、粒径が0.1μm未満のものを微細な炭化物と定義する。
・粗大な炭化物
粗大な炭化物は、静的な摩耗を抑制する作用を有している。例えば、メリヤス針などの繊維機械部品の場合、粗大な炭化物が存在することにより、繊維や繊維に付着した小石などの異物により擦れることによる摩耗を低減することができる。しかし、粗大な炭化物の平均粒径が0.15μm未満であると、静的な摩耗への抵抗性が発揮されない。そのため、粗大な炭化物の平均粒径を、0.15μm以上とする。一方、炭化物が粗大になりすぎると、該炭化物が抵抗として機能する機会が減少することから摩耗への抵抗効果は飽和する。そのため、粗大な炭化物の平均粒径を2.5μm以下とする。粗大な炭化物の数密度はとくに限定されないが、高密度であるほど良く、250個/mm以上であることが好ましい。前記粗大な炭化物は、結晶粒界、結晶粒内のどちらに存在しても良い。
・微細な炭化物
微細な炭化物は、転位組織を安定化し、摩擦熱によって温度が上昇した際に転位が回復することを防止する。そのため、微細な炭化物を析出させることによって、摩擦熱による軟化を抑制し、熱環境下での耐摩耗性を向上させることができる。転位回復を抑制する効果は、微細な炭化物の平均粒径が小さいほど高くなる。そのため、微細な炭化物の平均粒径を0.05μm以下とする。一方、炭化物が過度に微細であると、過度に硬度が上昇し、脆化を招く。そのため、微細な炭化物の平均粒径を0.005μm以上とする。微細な炭化物は結晶粒界に生成するよりも、結晶粒内に生成する方が効果が大きい。微細な炭化物の個数密度はとくに限定されないが、多い方が効果が大きく、0.11個/μm以上であることが好ましい。
また、本発明の鋼製部品の組織はとくに限定されず、上記の条件を満たすものであれば所望の特性を得ることができる。典型的には、本発明の鋼製部品の組織は、焼戻しマルテンサイト、セメンタイト、およびNb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物からなる組織であってよい。前記セメンタイトおよびNb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物は、球状化していることが好ましい。具体的には、炭化物の平均長径Laと平均短径Lbを用いて下記の式で定義される炭化物の球状化率が0.71以上であることが好ましい。
球状化率=Lb/La
なお、Laは、100μmの範囲に存在するすべての炭化物の長径の和を該炭化物の個数で除することにより求められる。また、Lbは、100μmの範囲に存在するすべての炭化物の短径の和を該炭化物の個数で除することにより求められる。
[板厚]
前記冷延鋼板の板厚はとくに限定されず、任意の厚さとすることができるが、0.1mm以上とすることが好ましく、0.2mm以上とすることがより好ましい。また、板厚の上限についてもとくに限定されないが、2.5mm以下とすることが好ましく、1.6mm以下とすることがより好ましく、0.8mm以下とすることがさらに好ましい。板厚が0.2mm以上、0.8mm以下である場合には、メリヤス針用の素材としてとくに好適に用いることができる。
[冷延鋼板の製造方法]
次に、本発明の一実施形態における冷延鋼板の製造方法について説明する。
前記冷延鋼板は、上記成分組成を有する鋼スラブに対して、以下の工程を順次施すことにより製造することができる。
(1)加熱
(2)熱間圧延
(3)冷却
(4)巻取り
(5)第1の焼鈍
(6)冷間圧延
(7)第2の焼鈍
(8)最終冷間圧延
(9)加工と熱処理
そして、上記(6)および(7)の工程は、2回以上繰り返す。以下、各工程について説明する。
(1)加熱
まず、上述した成分組成を有する鋼スラブを加熱する。前記鋼スラブは、特に限定されることなく任意の方法で製造することができる。例えば、前記鋼スラブの成分調整は、高炉転炉法で行ってもよく、電炉法で行ってもよい。また、溶鋼からスラブへの鋳造は、連続鋳造法で行ってもよく、分塊圧延で行ってもよい。
スラブ加熱温度:1100℃以上
保持時間:1.0時間以
前記加熱においては、鋼組織を均一化するとともに、鋼中に含まれる炭化物を一部は固溶させ、残りは析出させるために、鋼スラブを、スラブ加熱温度:1100℃以上、保持時間:1.0時間以上の条件で加熱する。
なお、前記スラブ加熱の段階で、一部のCと結合した粗大なNb、Ti、V系炭化物を析出させておく必要があるが、その他の未固溶炭化物は後の焼鈍段階で所望の寸法に析出させるため、スラブ加熱の段階では溶解させておく。前記スラブ加熱温度が1100℃より低い場合、また、保持時間が1時間より短い場合は、粗大なNb,Ti,V系炭化物が析出せず、後に、静的な摩耗への抵抗を上げるための粗大なNb,Ti,V系炭化物が得られない。一方、前記スラブ加熱温度が高すぎると、Nb、Ti、Vが固溶して析出量が低下するため、前記スラブ加熱温度1380℃以下とすることが好ましい。
(2)熱間圧延
次いで、加熱された前記鋼スラブを熱間圧延して熱延鋼板とする。前記熱間圧延においては、常法にしたがい、粗圧延と仕上圧延とを行うことができる。
仕上圧延開始温度:Ac3点以上
前記熱間圧延における仕上圧延開始温度がAc3点未満であると、熱延後の鋼板中に展伸したフェライトが生成し、この展伸したフェライトが最終的に得られる冷延鋼板にも残留する。そしてその結果、耐摩耗性の向上に有効である粒内や粒界への炭化物の生成が妨げられる。そのため、前記熱間圧延における仕上圧延開始温度をAc3点以上とする。一方、前記仕上圧延入側温度の上限は特に限定されないが、1200℃以下とすることが好ましい。
なお、前記Ac3点(℃)は、下記(1)式で求められる。
Ac3(℃) = 910 - (203 × C1/2) + (44.7 × Si) - (30 × Mn) - (11 × Cr) + (400 × Ti) + (460 × Al) + (700 × P) +(104 × V) + 38 …(1)
ここで、上記(1)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)を指し、当該元素が含まれていない場合にはゼロとする。
(3)冷却
熱間圧延終了から冷却開始までの時間:2.0秒以下
次に、前記熱延鋼板を冷却する。その際、熱間圧延終了から冷却開始までに長時間経過すると、鋼板の表層に粗大なフェライト粒が生成し、後の工程まで残留する。そしてその結果、耐摩耗性の向上に有効である粒界や粒内への炭化物の析出が妨げられる。そのため、前記熱間圧延終了から冷却開始までの時間を2.0秒以下とする。一方、上記の観点からは、前記熱間圧延終了から冷却開始までの時間は短ければ短いほどよいため、下限は特に限定されない。しかし、工業的な生産の観点からは、0.5秒以上であってよく、0.8秒以上であってもよい。
平均冷却速度:25℃/s以上
同様に、前記冷却の際の平均冷却速度が25℃/s未満であると、鋼板の表層に粗大なフェライト粒が生成し、耐摩耗性の向上に有効な炭化物の析出が妨げられる。そのため、前記冷却における平均冷却速度は25℃/s以上とする。一方、前記平均冷却速度の上限はとくに限定されないが、過度に冷却速度が高いと、その後の巻取時の変態による体積膨張により巻取形状が不良となる。そのため、巻取形状を良好とする観点からは、平均冷却速度を160℃/s以下とすることが好ましく、150℃/s以下とすることがより好ましい。
冷却停止温度:640℃~720℃
また、前記冷却の際の冷却停止温度が高すぎると、異常に粗大な部分と微細な部分からなる不均一な組織が形成され、その結果、後の炭化物生成が阻害される。そのため、冷却停止温度は720℃以下とする。一方、冷却停止温度が低すぎると、巻取時の変態による体積膨張により巻取形状が不良となる。そしてその結果、後の冷間圧延工程で鋼板に不均一な歪が導入されるため、所望の粒径の炭化物が得られず、耐摩耗性が向上しない。そのため、冷却停止温度は640℃以上とする。
(4)巻取り
前記冷却を停止した後に、冷却された前記熱延鋼板をコイル状に巻取る。その際、巻取り温度はとくに限定されないが、600~700℃とすることが好ましい。
(5)第1の焼鈍
焼鈍温度:650℃以上、720℃以下
焼鈍時間:3時間以上
前記巻取後の熱延鋼板に、焼鈍温度:650℃以上、720℃以下、焼鈍時間:3時間以上の条件での第1の焼鈍を施す。巻取後の熱延鋼板の組織は、板状に生成したセメンタイトとフェライトが並んだパーライト組織である。組織がパーライトであると、後の冷間圧延において歪が安定して導入されず、冷延鋼板に形状不良が生じる場合がある。そのため、パーライト組織を崩して炭化物を球状化する必要がある。しかし、パーライト組織は熱に対して安定であるので、板状を維持しやすい。高温で長時間保持を行って板状の組織を分断し、界面の面積を増加させておく必要がある。そのため、前記第1の焼鈍は、最低でも650℃以上の温度で、3時間以上行う。前記第1の焼鈍を行った後に、さらに冷間圧延と第2の焼鈍を行うことにより、板形状のセメンタイトが分断しやすくなる。一方、焼鈍温度が720℃より高いと、一部分から優先的に組織変化が進むため、粗大な組織と微細な組織との混合組織となり、最終的に所望のサイズの炭化物が得られず、耐摩耗性が向上しない。前記焼鈍時間の上限は特に限定されないが、過度に長いと生産性が低下することにく加え、効果も飽和する。そのため、20時間以下とすることが好ましい。
なお、第1の焼鈍に先だって、熱延鋼板を酸洗することも好ましい。
(6)冷間圧延
(7)第2の焼鈍
冷間圧延では第1の焼鈍で分断された板状の炭化物がさらに分断されることで鋼板全体に分散し、第2の焼鈍過程を経ることで、所望の寸法で板全体に分散するようになることから、耐摩耗性を向上させるには重要なプロセスである。熱延巻取後に生成した板状の炭化物は安定であるため、後々まで残存しやすく、板状の炭化物生成はボイド生成や割れの原因となりうる。また、鋼板全体に分散しないことから炭化物生成が生じない組織部分では、一方的に摩耗が進んでしまう。
そこで、耐摩耗性の向上に有効な粒径の炭化物を析出させるために、前記第1の焼鈍後の熱延鋼板に、冷間圧延と第2の焼鈍とを、2回以上繰返し施す。冷間圧延を行うことにより鋼板中に生成している板状の炭化物を分断し、さらに第2の焼鈍を行うことによって所望の寸法の炭化物を鋼板全体に分散させることができる。前記効果を得るために、前記冷間圧延の圧延率を15%以上、第2の焼鈍における焼鈍温度を600℃以上とする。一方、前記焼鈍温度が800℃より高いと、最終的に得られる組織の旧オーステナイト粒が粗大化し、摩擦熱発生時の摩耗抵抗が低下する。そのため、前記焼鈍温度は800℃以下とする。
また、前記第2の焼鈍における昇温速度が遅すぎると、炭化物の局所的な粗大化が進行し、摩擦時の温度上昇に伴う鋼板の軟化を抑制するために必要な微細な炭化物が得られない。そのため、前記昇温速度は50℃/h以上とする。一方、前記昇温速度の上限は特に限定されないが、200℃/s以下とすることが好ましい。
前記冷間圧延における圧延率は高い方がよいが、圧延率が65%以上であると、得られる冷延鋼板の形状が不安定となる場合がある。そのため、前記圧延率は65%未満とすることが好ましい。
前記冷間圧延と第2の焼鈍の繰返し回数は、2回以上とする。冷間圧延と焼鈍を2回以上繰り返すことにより、組織を微細化するとともに炭化物を鋼板全体に分散させ、最終的に所望の炭化物サイズとすることができる。良好な鋼板形状や板厚精度を安定的に得るためには繰返し回数が多い方が好ましく、前記繰返し回数の上限はとくに限定されない。しかし、繰返し回数が5回を超えると効果が飽和するため、繰返し回数は5回以下とすることが好ましい。
(8)最終冷間圧延
圧延率:30%以上
上記のように冷間圧延と第2の焼鈍を2回以上繰り返した後、さらに圧延率30%以上での最終冷間圧延を施す。圧延率:30%以上で最終冷間圧延を行うことにより、最終的な焼入れ・焼戻しの際に微細な炭化物が生成し、摩擦熱発生時の耐摩耗性が向上する。また、圧延率:30%以上で最終冷間圧延を行うことにより、旧オーステナイト粒径が微細化するため、さらに耐摩耗性が向上する。前記最終冷間圧延における圧延率は大きい方が良いが、65%以上であると鋼板の形状が不安定になる場合がある。そのため、前記圧延率は65%未満とすることが好ましい。
また、最終的に得られた冷延鋼板に、さらに任意の表面処理を行ってもよい。
(9)加工と熱処理
次いで、得られた冷延鋼板に対し、部品形状への加工と熱処理とを施して、最終的な鋼製部品とする。前記加工の方法はとくに限定されず、任意の方法で行うことができる。前記加工は、例えば、打抜き加工、切削加工、伸線加工、曲げ加工、研磨加工の少なくとも1つであってよい。
前記熱処理は、焼入温度:700℃以上950℃以下、保持時間:1.0分以上、60分以下の条件での焼入れと、焼戻温度:100~400℃、保持時間:20分以上、3時間以下の条件での焼戻しとを含む。前記焼入れと焼戻しの条件は、炭化物の粒径や旧オーステナイト粒径を制御して優れた耐摩耗性を得るために重要である。
微細な炭化物を生成させるためには、焼入温度(焼入れ時の加熱温度)を高くする必要がある。そのため、焼入温度は700℃以上、好ましくは720℃以上とする。一方、焼入温度が高すぎると旧オーステナイト粒径が大きくなり、耐摩耗性が低下する。そのため、焼入温度は950℃以下、好ましくは920℃以下とする。
前記焼入れの際に、所望の寸法の炭化物を生成させるためには、前記加熱温度に1.0分以上保持する必要がある。そのため、保持時間は1.0分以上とする。一方、保持時間が60分を超えると、旧オーステナイト粒が粗大化し、耐摩耗性が低下する。そのため、保持時間は60分以下とする。前記焼入れにおける冷却は、油もしくはその他の冷却媒体で室温まで冷却することが好ましい。
硬度を向上させて高い耐摩耗性を得るためには、焼戻し温度を低くする必要がある。そのため、焼戻温度は400℃以下、好ましくは380℃以下とする。一方、焼戻温度が低すぎると、微細な炭化物が成長せず所望の寸法にならない。また、硬度が高くなりすぎて素材が脆化する。そのため、焼戻温度は100℃以上、好ましくは130℃以上とする。
前記焼戻しの際の保持時間が20分未満であると、微細な炭化物が成長せず所望の寸法にならないだけでなく、硬度が高くなりすぎて脆化が生じるため、保持時間は20分以上とする。一方、保持時間が3時間を超えると微細な炭化物が粗大になりすぎて所望の寸法にならない。そのため、保持時間は3時間以下とする。
前記熱処理は、前記加工の後に行ってもよく、前記加工の途中で行ってもよい。
以上の方法により、耐摩耗性に優れる鋼製部品を製造することができる。前記鋼製部品は、とくに限定されず任意の用途に用いることができるが、繊維機械用部品、軸受け部品、および機械用刃物をはじめとする、耐摩耗性が求められる用途にとくに好適に用いることができる。
表1に示す成分組成を有する鋼を転炉にて溶製し、連続鋳造法にて鋼スラブとした。次いで、前記鋼スラブに対して、加熱、熱間圧延、冷却、巻取り、第1の焼鈍、冷間圧延、第2の焼鈍、および最終冷間圧延を順次施して、最終板厚:約0.4mmの冷延鋼板とした。各工程は、表2、3に示す条件で実施し、冷間圧延および第2の焼鈍は表3に示した回数繰り返した。その後、前記冷延鋼板に表3に示した条件で焼入れと焼戻しからなる熱処理を施して、試料を得た。なお、本実施例では、部品形状への加工工程は省略した。
得られた試料における旧オーステナイト粒の平均粒径、粗大な炭化物の平均粒径、および微細な炭化物の平均粒径を、それぞれ以下の手順で測定した。
(旧オーステナイト粒径)
得られた試料から炭化物観察用試験片を採取した。前記組織観察用試験片の圧延方向断面(L断面)を研磨した後、コロイダルシリカで最終研磨を行い、EBSD測定を実施し旧オーステナイト粒界を特定した。旧オーステナイト粒界を特定した後に個々の粒径と粒の個数を求め、円相当直径を算出し、平均粒径とした。評価結果を表4に示す。
(粗大な炭化物)
得られた試料から炭化物観察用試験片を採取した。前記組織観察用試験片の圧延方向断面(L断面)を研磨した後、前記研磨面を、1~3vol%ナイタール液を用いて腐食させることにより組織を現出させた。次いで、前記組織観察用試験片の表面を、SEMを用いて倍率3000倍にて撮像し、組織画像を得た。得られた組織画像に含まれるNb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物それぞれ粒径を切断法で測定し、前記炭化物の粒径の平均値を算出した。Nb、Ti、V系の炭化物の同定はSEM-EDS分析を用いて行った。観察視野に対して元素マッピングを行い、セメンタイトとそれ以外の炭化物に分離し、それ以外の炭化物をNb、Ti、V系炭化物とした。評価結果を表4に示す。なお、粗大な炭化物が観察されなかった物については空欄(-)とした。
(微細な炭化物)
得られた試料から炭化物観察用試験片を採取し、厚さ70μm程度まで薄厚化した後に、電解研磨にて観察サンプルを作製した。TEMにて、150000~250000倍で観察し、Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物をTEM-EDSにより分析し、切断法によりそれぞれの炭化物の直径を求め、得られた粒径を算術平均して微細な炭化物の平均粒径とした。評価結果を表4に示す。なお、微細な炭化物が観察されなかった物については空欄(-)とした。
(耐摩耗性)
得られた焼入れ焼戻し後の鋼板の耐摩耗性を以下の2つの条件で評価した。
まず、摩擦による温度上昇がほとんど生じない、静的な条件における耐摩耗性を以下の手順で評価した。
それぞれの試験片から、図1に示す形状の摩耗試験片10を採取した。1つの摩耗試験片10には糸を通すためのホール11が4つ備えられている。
得られた摩耗試験片10と図2に示す摩耗試験装置20を用いて摩耗試験を実施した。具体的には、糸巻出装置21から送給される糸Sを、摩耗試験片10のホール11の側面に接触した状態でホール1つ当たり10万m走行させ、摩耗量を測定した。糸Sの走行速度としては、フルダルポリエステル編み糸を使用し、糸Sの走行速度は5m/minとした。また、糸の張力は、張力調整装置22を用いて10±2N/cmに調整した。
図3に示すように、ホール11の糸と接触していた箇所には、摩耗によって溝12が形成される。そこで、糸を10万m走らせた時点で走行を停止し、溝12の深さd(摩耗深さ)を光学顕微鏡で測定した。
同様の試験を4つのホール11で実施し、得られた4つの摩耗深さの平均値を当該摩耗試験片の摩耗深さとした。摩耗深さが490μm未満であれば耐摩耗性:良(〇)、490μm以上であれば耐摩耗性:不良(×)とした。評価結果を表4に示す。
次に、摩擦による温度上昇をともなう条件における耐摩耗性評価するために、糸の走行速度を180m/minとした点以外は上記静的条件での試験と同様の手順で試験を実施し、同様の基準で耐摩耗性を評価した。評価結果を表4に示す。
Figure 0007334868000001
Figure 0007334868000002
Figure 0007334868000003
Figure 0007334868000004
10 摩耗試験片
11 ホール
12 溝
20 摩耗試験装置
21 糸巻出装置
22 張力調整装置
23 糸巻取装置
S 糸
d 摩耗深さ

Claims (3)

  1. 質量%で、
    C :0.6~1.25%、
    Si:0.10~0.55%、
    Mn:0.20~2.0%、
    P :0.0005~0.05%、
    S :0.01%以下、
    Al:0.001~0.1%、
    N :0.001~0.009%、
    Cr:0.05~0.55%、ならびに
    Ti:0.05~1.0%、Nb:0.1~0.5%、およびV:0.01~1.0%の1または2以上を含み、
    残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
    旧オーステナイト粒の平均粒径が25μm以下であり、
    Nb、Ti、Vの少なくとも1つを含む炭化物を含み、かつ、
    前記炭化物のうちの粒径が0.1μm以上の粒子の平均粒径が0.15~2.5μm、かつ個数密度が250個/mm 以上であり、
    前記炭化物のうちの粒径が0.1μm未満の粒子の平均粒径が0.005~0.05μm、かつ個数密度が0.11個/μm 以上である、鋼製部品。
  2. 前記成分組成が、質量%で、
    Sb:0.1%以下、
    Hf:0.5%以下、
    REM:0.1%以下、
    Cu:0.5%以下、
    Ni:3.0%以下、
    Sn:0.5%以下、
    Mo:1%以下、
    Zr:0.5%以下、
    B :0.005%以下、および
    W :0.01%以下からなる群より選択される1または2以上をさらに含む、請求項1に記載の鋼製部品。
  3. 前記鋼製部品が、繊維機械用部品、軸受け部品、および機械用刃物のいずれかである、請求項1または2に記載の鋼製部品。
JP2022566277A 2021-06-18 2022-06-10 鋼製部品 Active JP7334868B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023102653A JP2023116800A (ja) 2021-06-18 2023-06-22 鋼製部品の製造方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021102030 2021-06-18
JP2021102030 2021-06-18
PCT/JP2022/023540 WO2022264948A1 (ja) 2021-06-18 2022-06-10 鋼製部品および鋼製部品の製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023102653A Division JP2023116800A (ja) 2021-06-18 2023-06-22 鋼製部品の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022264948A1 JPWO2022264948A1 (ja) 2022-12-22
JP7334868B2 true JP7334868B2 (ja) 2023-08-29

Family

ID=84527552

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022566277A Active JP7334868B2 (ja) 2021-06-18 2022-06-10 鋼製部品
JP2023102653A Pending JP2023116800A (ja) 2021-06-18 2023-06-22 鋼製部品の製造方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023102653A Pending JP2023116800A (ja) 2021-06-18 2023-06-22 鋼製部品の製造方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4324953A1 (ja)
JP (2) JP7334868B2 (ja)
CN (1) CN117413081A (ja)
TW (1) TWI794118B (ja)
WO (1) WO2022264948A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010138453A (ja) 2008-12-11 2010-06-24 Nisshin Steel Co Ltd 耐摩耗性焼入れ焼戻し部品用鋼材および製造方法
JP2015190036A (ja) 2014-03-28 2015-11-02 日新製鋼株式会社 繊維機械部品用鋼板およびその製造方法
JP2017190494A (ja) 2016-04-13 2017-10-19 日新製鋼株式会社 靭性に優れる耐摩耗性鋼板
WO2021090472A1 (ja) 2019-11-08 2021-05-14 株式会社特殊金属エクセル 高炭素冷延鋼板およびその製造方法並びに高炭素鋼製機械部品

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213179A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22 日本製鉄株式会社 鋼板及びその製造方法、並びに成形体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010138453A (ja) 2008-12-11 2010-06-24 Nisshin Steel Co Ltd 耐摩耗性焼入れ焼戻し部品用鋼材および製造方法
JP2015190036A (ja) 2014-03-28 2015-11-02 日新製鋼株式会社 繊維機械部品用鋼板およびその製造方法
JP2017190494A (ja) 2016-04-13 2017-10-19 日新製鋼株式会社 靭性に優れる耐摩耗性鋼板
WO2021090472A1 (ja) 2019-11-08 2021-05-14 株式会社特殊金属エクセル 高炭素冷延鋼板およびその製造方法並びに高炭素鋼製機械部品

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023116800A (ja) 2023-08-22
TWI794118B (zh) 2023-02-21
JPWO2022264948A1 (ja) 2022-12-22
CN117413081A (zh) 2024-01-16
WO2022264948A1 (ja) 2022-12-22
TW202302876A (zh) 2023-01-16
EP4324953A1 (en) 2024-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5655986B2 (ja) 鋼線材又は棒鋼
JP6160783B2 (ja) 鋼板及びその製造方法
JP6880245B1 (ja) 高炭素冷延鋼板およびその製造方法並びに高炭素鋼製機械部品
JP5280324B2 (ja) 精密打抜き用高炭素鋼板
JP4465057B2 (ja) 精密打抜き用高炭素鋼板
JP2010216008A (ja) 高強度機械部品用素材鋼板およびその製造方法並びに高強度機械部品製造方法
JP2009197256A (ja) 高炭素鋼板の製造方法
JP3909949B2 (ja) 伸びフランジ性に優れた中・高炭素鋼板の製造法
JP4425368B2 (ja) 局部延性に優れた高炭素鋼板の製造法
JP3909950B2 (ja) 伸びフランジ性に優れた中・高炭素鋼板の製造方法
JP4008320B2 (ja) 軸受用圧延線材および伸線材
JP7334868B2 (ja) 鋼製部品
WO2022153790A1 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼材及びその製造方法
JP3909939B2 (ja) 伸びフランジ性に優れた中・高炭素鋼板の製造方法
JP2016216809A (ja) 冷間成形性と熱処理後靭性に優れた低炭素鋼板及び製造方法
JP4161090B2 (ja) 打抜き性に優れた高炭素鋼板
JP7329780B2 (ja) 冷延鋼板および鋼製部品
JP7444096B2 (ja) 熱延鋼板およびその製造方法
JP7444097B2 (ja) 熱延鋼板およびその製造方法
WO2022210761A1 (ja) 冷延鋼板および冷延鋼板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221028

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20221028

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230214

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230404

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230622

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20230629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230718

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230731

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7334868

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150