JPH0114303B2

JPH0114303B2 -

Info

Publication number: JPH0114303B2
Application number: JP56105433A
Authority: JP
Inventors: Harutobitsugu Toru; Fuieruheimu Petsutaa
Original assignee: NIII SUTABANJAA SUTAARU AS
Current assignee: NIII SUTABANJAA SUTAARU AS
Priority date: 1980-07-07
Filing date: 1981-07-06
Publication date: 1989-03-10
Also published as: IN155077B; FI812120L; US4394168A; IE811474L; ZA814580B; PT73293B; DK154829B; EG15384A; DK299381A; SG61485G; KR850000805B1; AU525295B2; AU6744181A; BR8104253A; ZW14681A1; PL127115B1; PT73293A; CA1184404A; DE3167180D1; FI71352B

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規なタイプの耐摩耗性オーステナイ
ト鋼に関する。本発明の目的は、研摩性（abrasive）及び／又
は研削性（gouging）摩耗に対する鋼の抵抗を、
該鋼の様々な用途（例えばコーン・クラツシヤ用
のボール、マントル及び凹形部分、ジヨー・クラ
ツシヤ用の摩耗板、鉄道の轍叉、等）における使
用中の割れ発生を回避するための十分な延性と組
合せて、周知の11〜14％マンガン含有ハツドフイ
ールド鋼並びに米国特許第4130419号明細書に記
載の16〜23％マンガン、1.1〜1.5％炭素、０〜４
％クロム、0.1〜0.5％チタニウムを含有する鋼に
比べて向上することである。本発明は、新規なオーステナイト鋼が下記の化
学成分を有する点で特徴ずけられる： 16〜25％マンガン 1.0〜2.0％炭素 0.5〜５％クロム 0.2〜2.0％珪素 0.1〜0.5％チタニウム 0.3〜4.0％モリブデンこれに加えて下記の元素が、耐摩耗性をさらに
増加させるために、種々の用途に対する延性につ
いての実際上の要求に従つて決る量で添加され
る。即ち、それらはセリウム、バナジウム、ニオ
ビウム、錫、タングステンの１つまたは１つ以上
を0.5％まで、最大５％のニツケルおよび最大５
％の銅または他の炭化物生成元素である。残部は
鉄と最大0.1％の燐と0.1％の硫黄である。前述の周知の耐摩耗性オーステナイト鋼におい
て約1.5％以上に炭素含有量を上げることは材料
の延性を、材料の脆性が大きな応力を受ける多く
の用途に対して該材料を不適当にする程低下させ
る。この理由は、より高い炭素含有量は通常これら
の鋼の耐摩耗性を大きくするが、凝固冷却中に生
成される炭化物が粉界に沿つて且つ粒界の周囲に
優先的に析出し、この炭化物は熱処理工程中に固
溶しずらいからである。このような粒界炭化物は
材料に対する顕著な脆化効果を有する。チタニウムとクロム並びに他の炭化物生成元素
を含有する高マンガン鋼にモリブデンを添加する
ことにより、本発明は炭素含有量を1.5％以上に
増加させることができ、材料の著しい脆化をおこ
すことなしにまた複雑な熱処理工程を導入するこ
となしに耐摩耗性を相当に増加させることができ
るという予期しない効果を証明した。この現象の主な理由は、炭化物がこのタイプの
鋼内に存在する場合には炭化物は顕微鏡組識にお
いて延性オーステナイトマトリツクス内に主とし
て硬い複炭化物の丸い小球として現われるという
ことであると考えられる。主として結晶粒内に生じかつそれよりはるかに
小さい程度で粒界に生じるこのような丸い炭化物
は、これら２つの場所において通常の粒界炭化物
膜、パーライトおよび針状炭化物よりもはるかに
少ない脆化作用を有する。これらの丸い炭化物
は、しかしながら、材料の耐摩耗性を改善するの
に理想的であると考えられる。高マンガン含有量及びチタニウムとクロムが添
加されていることの外にモリブデンも含有するこ
のような鋼は、より多量の炭素と従来実際上添加
可能であつた炭化物生成元素の各々の量及びそれ
ら元素の全量より多くの量を、これらの各元素間
の相対的量におけるより大きな融通性をもつて添
加することを可能にする。本発明がなされる以前には、マンガンの好まし
い効果は15乃至16％までは利用できるが、それ以
上マンガンを添加しても鋼に何らの効果も与えず
に鋼を高価にするだけだと考えられていたのが当
該技術分野での状況であつた。本発明の主題は、
16％以上のマンガン並びに特定量の他の合金成
分、即ち1.0〜2.0％炭素、0.5〜5.0％クロム、0.2
〜2.0％珪素、0.1〜0.5％チタニウム、0.3〜4.0％
モリブテンを添加することによつて鋼を改善する
ことである。そして実際にマンガンの有益な効果
を導き出し以つて耐摩耗性が劇的に向上したので
あるが、しかし耐摩耗性の向上は25％マンガンで
止まつてしまつた。このことは、30乃至35％まで
のマンガンの添加は25％マンガンが添加された鋼
よりも一層良い鋼をもたらすものではなく、従つ
て25％を超えるマンガンの添加は高価な金属の無
駄使いになるだけだと云うことを意味する。この
耐摩耗性の向上は、上記諸合金成分が本発明鋼に
耐摩耗性を与えるのに協同作用するのでこれら合
金成分が相俟つて生ずる成果であり、従つてマン
ガンの有用限度を従来知られていた16乃至17％ら
24乃至25％にまで上昇せしめたのである。このこ
とは、従来から知られていた鋼は16乃至17％まで
のマンガンの添加を利用していたことを意味し、
18、19乃至20％の添加はそれに見合う効果を鋼に
与えないので高価な金属の無駄使いであつた。本
発明による鋼の組成をもつてすればマンガンの添
加は25％まで鋼の耐摩耗性を向上する効果を有し
ているのである。マンガンの特性を十分に利用し
て更に高いマンガン含有量を有する鋼も開発され
るだろうと考えられるが、現在のところ不可能で
ある。一方、マンガン含有量を16％以下にするこ
とは不適当ではないが、そのようなことは本発明
の一部分を成すものではなく、その理由はその様
な鋼は合金成分の多くの様々な組成について従来
から知られていたものだからである。新規合金の研摩性摩耗に対する抵抗を証明する
ためいくつかの実験結果を下表に示す。表１は本発明による新規合金の種々の試料と米
国特許第4130418号による鋼（表中51、58および
４）の化学成分（重量パーセント）を示し、表中
の合金No.４は基準として用いられる。

【表】新規合金の衝撃と研摩の組み合わせによつて起
る摩耗に対する抵抗を評価するために、丸い石を
用いて選鉱機内で試験が行われた。試験用ピンは
前記石の集団の中で揺れ動かされており、時間に
対する重量損失が記録された。調査した試験用ピ
ンは寸法を測り、試験に先立つて約1100℃で熱処
理された。表２は標準化された摩耗率を示している。標準
化された摩耗率は、同じ摩耗条件において試験用
試料の摩耗量を基準材料（合金No.４）の摩耗量で
割ることによつて得られる。表２合金No. 標準化された摩耗率 4 1.00 51 1.01 58 1.02 17 0.88 18 0.85 19 0.86 20 0.81 21 0.80 22 0.76 周知タイプの耐摩耗性オーステナイト鋼（即ち
ハツドフイールド鋼又は表１中の米国特許第
4130418号による合金No.51、58及び４）において
存在する場合の残留炭化物の展型的分布を示して
いる第１図と比較して、組織内残留炭化物が如何
に丸い球状形態を有し且つほとんど粒内に見出さ
れるかを示す例として合金No.18試験ピンの顕微鏡
組織が第２図に示されている。これらの結果から、モリブデンの添加は耐摩耗
性と組織内残留炭化物の形状をかなり改善するこ
とが判る。組織内炭化物の形状と量及びオーステ
ナイト粒度は成分組成、鋳物の大きさ、熱処理と
いつたパラメータによつて変化する。上記の結果は、米国特許第4130418号による鋼
（合金No.51、58及び４）は本発明鋼のタイプ中に
入る合金No.17〜22より約15〜35％速く摩耗するこ
とを示している。この予想外の効果はおそらく実
用上の目的にかなう合金に対してより高い全炭素
含有量を許すモリブデン添加によつて助長される
丸い形をした炭化物に基ずくものであろう。周知のようにハツドフイールドタイプの鋼合金
（11〜14％マンガン）は米国特許第4130418号によ
る鋼より約25〜40％大きい摩耗率を有する。その
結果従来のタイプのハツドフイールド鋼は本発明
の新規な合金鋼より約45〜80％速く摩耗するであ
ろう。特許請求の範囲内でさらに耐摩耗性を改善する
ことが可能と考えられるが、炭素の量と炭化物生
成元素の量が増加すると延性は次第に低下する。
従つて、種々の実際使用上の応力と材料の用途が
これら元素を実際上どれだけの量添加し得るか、
そしてその結果どれ程の耐摩耗性の向上が達成で
きるかと云うことに対する決定的要因となるであ
ろう。本発明の鋼はマンガン12％のハツドフイールド
鋼及び米国特許第4130418号の合金を製造するの
と同様な従来方法によつて製造することができ
る。モリブデンの添加は精錬工程に先立つて行うこ
とが推奨される。何故ならば、こうすれば合金チ
ヤージ中へのモリブデンの溶けこみがより速かに
おこるからである。さらに出湯中または出湯後に取鍋内にチタニウ
ムを添加することが推奨される。出湯流の中に導
入されるかまたは好ましくは不活性ガスによつて
取鍋内に噴射される融点の低い鉄−チタニウム合
金を使用することが最善である。鋳込み温度は実際上出来る限り低くすべきで、
1390℃から1460℃の間で組成と鋳物の実際の型に
依つて変化する。一般に行なわれる熱処理は正確
な組成と所望の組織内残留小球状炭化物の量に依
存して、約1050℃から約1150℃のオーステナイト
化温度で行なうべきである。ある用途に対して
は、このタイプの合金は“鋳放し”の状態で使用
することさえできる。周知の12％マンガン、２％モリブデン・オース
テナイト鋼に所望の微細に分散した炭化物の分布
を得るために必要な、時間のかかるまたコストの
高い規定の熱処理と比べると、本発明の新規な鋼
は大きな利益を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は合金No.４の典型的炭化物を示す顕微鏡
組織写真（×100）。第２図は合金No.18の丸い炭化
物を示す顕微鏡組織写真（×100）。

Claims

【特許請求の範囲】１耐摩耗性オーステナイト鋼であつて、本質的
に、重量％で、 16〜25％マンガン 1.0〜2.0％炭素 0.5〜5.0％クロム 0.2〜2.0％珪素 0.1〜0.5％チタニウム 0.3〜4.0％モリブデンから成り、残部が鉄と不純物である耐摩耗性オー
ステナイト鋼。２特許請求の範囲第１項記載の耐摩耗性オース
テイナイト鋼において、本質的に、重量％で、 20％マンガン 1.6％炭素 2.5％クロム 0.7％珪素 0.17％チタニウム 1.5％モリブデンかな成り、残部が鉄と不純物であることを特徴と
する耐摩耗性オーステナイト鋼。３特許請求の範囲第１項記載の耐摩耗性オース
テナイト鋼において、本質的に、重量％で、 19.4％マンガン 1.5％炭素 2.4％クロム 0.60％珪素 0.18％チタニウム 0.55％モリブデンから成り、残部が鉄と不純物であることを特徴と
する耐摩耗性オーステナイト鋼。４特許請求の範囲第１項記載の耐摩耗性オース
テナイト鋼において、本質的に、重量％で、 21.8％マンガン 1.8％炭素 3.5％クロム 0.80％珪素 0.15％チタニウム 3.20％モリブデンから成り、残部が鉄と不純物であることを特徴と
する耐摩耗性オーステナイト鋼。５特許請求の範囲第１項記載の耐摩耗性オース
テナイト鋼において、本質的に、重量％で、 20％マンガン 1.7％炭素 3.5％クロム 0.6％珪素 0.16％チタニウム 2.0％モリブデンから成り、残部が鉄と不純物であることを特徴と
する耐摩耗性オーステナイト鋼。