JPH0532462B2

JPH0532462B2 -

Info

Publication number: JPH0532462B2
Application number: JP62328816A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tsuda; Ryota Yamaba; Fumihiro Kawazoe; Kentaro Okamoto
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1993-05-17
Also published as: JPH01172550A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は土木作業用の機械設備などで、苛酷な
摩耗条件下で生ずる熱亀裂に対して、優れた耐熱
亀裂性を有し、且つ溶接性、靱性にも優れた表面
ブリネル硬さH_B450以上の耐摩耗鋼に関するもの
である。［従来の技術］一般にブルドーザやパワーシヨベルなどの建設
機械およびクラツシヤーやシユートなどの鉱山設
備において、岩石や土砂による摩耗を受ける部分
に使用される耐摩耗鋼は、通常焼き入れまま、ま
たは、焼き入れ焼戻し熱処理により製造されてい
るが、摩耗寿命を延長する目的から高硬度化の傾
向にある。かかる用途に使用される従来例としては、特開
昭60−59019号公報においてＣ：0.15〜0.45％，
Si：0.05〜1.00％，Mn：0.05〜0.45％，Cr：0.05
〜1.0％，Mo：0.03〜0.85％，so．Ａ：0.01
〜0.15％，Ｂ：0.0003〜0.0025％を含む鋼が提案
されており、低Mn化により遅れ破壊特性を改善
することを主眼としている。しかしながら、上記Mnレベルにおいては十分
な焼き入れ性を得るにはＣ量増加もしくは他の合
金元素添加により補う必要があり、ひいては高靱
性を得るのが困難である。また、特開昭60−
243250号公報においてＣ：0.3〜0.5％，Si：0.05
〜0.5％，Mn：0.5〜1.5％，Ｐ：0.010％以下、
Ｓ：0.005％以下、Cr：0.1〜1.0％、Mo：0.03〜
0.85％，so．Ａ：0.01〜0.15％を含む鋼が提
案されているが、Ｃ量が0.3〜0.5％であり、高硬
度化による耐摩耗性は向上するものの耐熱亀裂性
は期待出来ない。さらに特開昭61−76615号公報においては、
Ｃ：0.05〜0.40％，Si：0.1〜0.8％，Mn：0.5〜
2.0％，Ti：0.005〜0.10％，Ｂ：0.0005〜0.005％，
so．Ａ：0.005〜0.10％，Ｎ：0.005％以下、
Ｈ：0.0002％以下を含み、焼き入れ冷却時の冷却
停止温度を150〜300℃とすることにより内部健全
性などに優れた鋼の製造法が提案されている。しかしながら、このものは表面硬さH_B450以下
の内容であり、H_B450以上の高硬度耐摩耗鋼板に
おいて、焼き入れ冷却停止温度を150〜300℃とし
たときに、所定の板厚範囲にわたつて十分安定し
た表面硬さと靱性を得るのは困難であり、材質安
定上からみて好ましい方法ではない。［発明が解決しようとする問題点］近年、土木建設機械、鉱山設備分野においては
処理能力向上、高効率化、長寿命化などから機械
設備の大容量大型化および使用部材の高硬度化傾
向が強まつている。それに伴い鋼材の使用条件も
従来に比べ非常に苛酷なものとなつてきている。特に岩盤地帯などでの岩石塊との重切削摩耗に
より、鋼盤表面に微小な熱亀裂が多数発生し、こ
れが連結して大きな破損に至るようになる危険性
が増大していることを察知した。本発明はかかる現状に鑑みて耐熱亀裂性に優
れ、且つ、溶接性靱性にも優れた廉価な高硬度高
靱性耐摩耗鋼を提供することを目的とする。［問題点を解決するための手段］本発明者らはH_B450以上の高硬度耐摩耗鋼の表
層に生ずる微小な熱亀裂について種々の実験を重
ねた結果、耐熱亀裂性を向上させるためには、使
用時に対物との摩擦により表面層に微細亀裂が発
生しにくく、その発生した亀裂からの粒界われを
抑制する必要があり、それには表層の塑性流動抵
抗を小さくし、表面下層での低温焼戻し脆化抵抗
を大きくする必要があることを見出した。さらに、鋼材成分を鋭意検討する過程におい
て、低Ｐ−Cr系において、適正なＣ範囲と靱性
レベルを選択すれば、耐熱亀裂性を向上出来るこ
とを知見した。すなわち、第１図に示すごとく熱亀裂感受性は
Ｃ量、靱性、表面硬さの影響を強く受ける。Ｃ量
と靱性の関係でみるとH_B450以上の硬さにおいて
はＣ：0.30％以上で熱亀裂感受性が著しく増大す
る。また靱性の向上はＣ量の上限を緩和し耐熱亀
裂性改善に有効である。さらに、硬さの低減も耐
熱亀裂性改善に有効である。一方、耐摩耗性は表面硬さにより支配される
が、第２図に示すごとくH_B450以上の硬さで顕著
な効果が得られており、適正な成分範囲の選択に
より、耐熱亀裂性と溶接性に優れた高硬度高靱性
耐摩耗鋼を得ることが可能である。本発明はこのような知見に基づいて構成したも
ので、その要旨はＣ：0.23〜0.30％未満、Si：
0.05〜0.5％，Mn：0.45超〜1.2％，Ｐ：0.010％以
下、Cr：0.10〜1.5％，Mo：0.05〜0.5％，Ti：
0.005〜0.05％，Ｂ：0.0005〜0.0030％，so．Ａ
：0.01〜0.10％を含有し、さらに必要により
Cu：0.5％以下、Ni：0.5％以下、Nb：0.05％以
下、Ｖ：0.05％以下、Ca：0.005％以下の１種ま
たは２種以上を含有し、残部鉄および不可避不純
物からなり且つ、下記式で示されルPH値が1.0％
以下であり、ブリネル硬さ（H_B）が450以上であ
ることを特徴とする耐熱亀裂性に優れた高硬度高
靱性耐摩耗鋼である。 P_H＝Ｃ＋Mn／10＋Mo／６＋Cr／15＋3V＋
40P＋100B（％）［作用］まず、本発明の化学成分限定理由について述べ
る。Ｃは耐摩耗性の支配因子である硬さを確保する
ために必要な元素であるが、0.23％未満の添加で
は十分な表面硬さを得ることが出来ない。また、
0.30％以上では靱性、溶接性が劣化しひいては加
工硬化能を増大させ耐熱亀裂性が低下するため
0.23〜0.30％未満に限定した。 Siは脱酸用元素であり、0.05％未満ではその効
果が少なく、0.5％を超えると靱性の低下が著し
いので0.05〜0.5％とした。 Mnは焼き入れ性向上に寄与し硬さを確保する
上からは有効な元素であるが、ミクロ偏析のし易
さおよび固溶硬化により鋼板表面塑性流動層の微
小割れを助長するため0.45超〜1.2％に限定した。Ｐは表面下層での粒界われおよび溶接遅れわれ
を抑制するために最も有効な元素であり、出来る
だけ低減することが望ましいが、コストを考えて
0.010％以下とした。 Crは安価に焼き入れ性を向上できる主要な元
素であるが、0.1％未満ではその効果が小さく、
1.5％以上では靱性、溶接性に有害であるので0.1
〜1.5％とした。 Moは焼き入れ性確保および粒界析出物の安定
作用により、Ｐによる粒界脆化を緩和するために
有効な元素であり、0.05％以上添加するが、コス
トおよび溶接性の点から0.5％以下に限定した。 TiはＢ添加時にフリーＮを固定し焼き入れ性
に有効な固溶Ｂ量を確保するとともに、オーステ
ナイト粒径を微細化させるために0.005％以上の
添加が必要である。しかしながら0.05％を超える
と著しく靱性が低下するので0.005〜0.05％と限
定した。Ｂは焼き入れ性向上に有効であるためには
0.0005％以上必要であるが、0.0030％を超すとＢ
化合物の析出により焼き入れ性が低下し靱性劣化
をもたらし、また溶接性も損なわれるのでＢ添加
量を0.0005％〜0.0030％とした。 so．Ａは脱酸上0.01％以上の添加が必要で
あるが、0.10％を超えると靱性が劣化するので
0.01〜0.1％とした。さらに本発明においては以上の基本元素以外に
Cu，Ni，Nb，Caのいずれか１種または２種以
上を添加することにより、靱性を低下させること
なく焼き入れ性の向上を図ることが出来る。即ち、Cuは靱性を劣化させずに硬さを上昇さ
せることに対して有効であるが、多量に添加する
と熱間割れの原因となるため0.5％以下とした。 Niは硬さおよび靱性の向上に有効であるがコ
ストの点から0.5％以下とした。 Nb，Ｖは硬さ、靱性のバランス上添加され得
るが多量に添加すると溶接性を阻害するため0.05
％以下とした。 Caは硫化物系介在物の形状制御に効果があり、
靱性向上とくに方向性改善効果が顕著であるが、
多量に添加すると鋼の清浄性を損ない靱性低下を
もたらすために0.0050％以下とした。また、本発明においては上記のごとく化学成分
範囲を限定するほかに、下記式で示されるPH値を
1.0％以下とするごとく化学成分量を規制して溶
接性をも確保することを必須条件としている。 P_H＝Ｃ＋Mn／10＋Mo／６＋Cr／15＋3V＋
40P＋100B（％）本発明鋼は上記化学成分の組合せと成分量適正
化を特徴とし、その相乗効果によつて所定の高硬
度と高靱性を有し、併せて耐熱亀裂性の優れた材
料を提供するものであるが、さらに製造に当つて
は、通常の方法にて溶製後スラブとなし、該スラ
ブを1000〜1250℃に加熱後熱間圧延をし、一旦冷
却したのち再びAc₃変態点以上の温度に加熱して
Ar₃変態点以上の温度から焼き入れするか、また
は1000〜1250℃に加熱後、熱間圧延をし、直ちに
Ar₃変態点以上の温度から焼き入れするものであ
る。［実施例］第１表に示す化学成分を有する鋼を溶製後スラ
ブとなし、一部は(a)1150℃に加熱して熱間圧延し
圧延後、直ちにAr₃変態点以上の温度から100℃
以下の温度まで水冷して焼き入れた。他は(b)圧延後、一旦常温に空冷後再びAc₃変態
点以上に加熱したのち100℃以下の温度に水冷し
て焼き入れた。この熱処理条件と板厚および得られた材質試験
の結果を第２表に示す。尚、耐熱亀裂性は試験鋼板表面に接触させた矩
形の圧子を面圧100Kg／cm²、摩耗（摩擦）速度
1.0m／sec以上の条件で移動させた後磁粉探傷検
査を実施し、微小亀裂の有無により評価した。第２表から明らかなごとく、本発明で限定する
化学成分範囲を外れる比較例の鋼は、本発明の目
的とするH_B450以上の表面硬さと耐熱亀裂性を満
足しておらず、加えて靱性レベルも低い。これに対し本発明の鋼はいずれも良好な値を示
している。

【表】

【表】［発明の効果］以上詳細に説明したごとく、本発明鋼は表面硬
さおよび靱性、溶接性に優れ、且つ苛酷な使用条
件下においても十分な耐熱亀裂性を備えた高硬度
耐摩耗鋼の提供を可能としたのものであり、産業
上優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣ量、靱性レベルと微小な熱亀裂発生
の関係について示した図表、第２図は表面硬さと
SM41鋼に対する摩耗比について示した図表であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.23〜030％未満、 Si：0.05〜0.5％、 Mn：0.45超〜1.2％、Ｐ：0.010％以下、 Cr：0.10〜1.5％、 Mo：0.05〜0.5％、 Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0005〜0.0030％、 _sp．Ａ：0.01〜0.10％、を含有し、残部鉄および不可避不純物からなり且
つ、下記式で示されるPH値が1.0％以下であり、
ブリネル硬さ（H_B）が450以上であることを特徴
とする耐熱亀裂性に優れた高硬度高靱性耐摩耗
鋼。 P_H＝Ｃ＋Mn／10＋Mo／６＋Cr／15＋3V＋
40P＋100B（％）２重量％で、Ｃ：0.23〜030％未満、 Si：0.05〜0.5％、 Mn：0.45超〜1.2％、Ｐ：0.010％以下、 Cr：0.10〜1.5％、 Mo：0.05〜0.5％、 Ti：0.005〜0.05％、Ｂ：0.0005〜0.0030％、 _sp．Ａ：0.01〜0.10％、を含有し、さらに Cu：0.5％以下、 Ni：0.5％以下、 Nb：0.05％以下、Ｖ：0.05％以下、 Ca：0.005％以下、の１種または２種以上を含有し、残部鉄および不
可避不純物からなり且つ、下記式で示されるPH値
が1.0％以下であり、ブリネル硬さ（H_B）が450
以上であることを特徴とする耐熱亀裂性に優れた
高硬度高靱性耐摩耗鋼。 P_H＝Ｃ＋Mn／10＋Mo／６＋Cr／15＋3V＋
40P＋100B（％）