JPS6112851A - 高靭性耐摩耗鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の技術分野〕 本発明は、ティース、サイドカッター等の油圧シャベル
部材やりツバポイント、カッティングエツジ等のモータ
グレーダ及びブルドーザ部材に好適な高靭性耐摩耗鋼に
関し、特に焼戻軟化抵抗が大きい高靭性耐摩耗鋼に関す
る。

〔背景技術〕

モータグレーダのカッティングエツジは耐摩耗性が要求
されるだけではなく、運転中の衝撃の観点より高い靭性
（一般には、シャルピー値で３　ｋｌ　−ｍ　１０１２
　以上必要と考えられている〕が要求され、高硬度と靭
性の両者を備えた材料が必、要とされている。また、カ
ッティングエツジ劇は使用中にアスファルト、コンクリ
ート及び土砂と摩擦することにより発生する熱によって
焼戻され、硬度が低下し、耐摩耗性が著しく低下するこ
とが明らかになった。特に積雪地でアスファルト道路の
除雪作業に使用されるカッティングエツジは、氷やアス
ファルトとの摩擦による発熱が大でカッティングエツジ
先端が５００〜６００℃を超える高温にさらされるため
、この傾向が大きく一般には、消耗品として考えられて
いるが、耐久性向上の要求が大きい。

通常、モータグレーダ−のカッテイグエツジ材として使
用されている材料としては、ＪＩＳ規格のｓｃｒ　ｓあ
るいは、　Ｓｉ　　含有量を高めて鋼の耐焼戻性能を改
良した高Ｓｉ系鋼（特公昭４７−９９０１等〕があり、
比較的温度上昇が小さい整地作業や小型のものでは優れ
た耐摩耗性を有するが、大型機種や除雪作業のようにカ
ッティングエツジ先端温度が６００℃を超える温度とな
る条件下で使用される場合、耐摩耗性が著しく小さいと
いう欠点を有している。また、耐摩耗性の点では、工具
鋼の中に比較的高温に曝されても耐摩耗性が優れるもの
があるが、高価な合金元素全多量に含むため耐摩耗性が
向上する割合にカッティングエツジの価格が上昇すると
ともに、靭性、加工性が劣るた゛め、モータグレーダ羽
としては適していない。

モータグレーダのカッティングエツジの温度上昇（除雪
作業時に於ける氷やアスファルトの摩擦によって発生す
る熱１ｃＬる）全把握するために、除雪作業時について
、カッティングエツジ先端の最高温度を測定した。第１
図にその結果の一例を示すように除雪作業に於いては先
端の最高温度が５６０〜５８０℃を超える高温に曝れる
ことか明らかになった。また、炭化物を微細に析出させ
ることにエフ焼戻軟化抵抗が向上し、高温に発熱しても
硬さ低下が少ないとともに粗大なセメンタイトに比べ常
温の硬さが低（ても耐摩耗性が優れる知見が得られた。

以上の結果より高い硬さを得るために３５０〜４５０℃
で焼戻を実施している従来のカッティングエツジ劇は初
期の硬さか高＜”Ｃ％、一度運転されれば発熱によって
軟化し耐摩耗性を著しく低下することが明らかである。

〔不発明の目的〕

このような事情及び従来のものの欠点をふまえ、以下に
記す条件を満足する耐摩耗性の優れた鋼を開発すること
が本発明の目的である。

（１）　　焼戻軟化抵抗が大で少くても６４０℃の焼戻
温度Ｖｃ工っても高硬度全維持し耐摩耗性が優れること
。

（２）　　靭性が優れること。

（３１安価であること。

〔本発明の構成〕

すなわち１本発明は。

（１１００，，４５〜０．６５％（Ｎ量％、以下同じ）
。

Ｓｉ　１．８　％　２．５％、　Ｍｎ　Ｏ，８ヘ１．６
％、　　Ｏｒ　０．８〜１．５％、　Ｎｂ　Ｏ，１〜０
．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることケ特
徴とする焼戻軟化抵抗が大きい高靭性耐摩耗鋼。

＋２１　　Ｇ　Ｏ，４５〜０．６５％（基量％、以下同
じ）。

Ｓｉ　１．８〜２．５％、　Ｍｎ　０．８〜１．６％、
ｃｒ　０．８〜１．５　％、　Ｎｂ　Ｏ８１”−０，５
％、Ｂ　Ｏ，０１％以下。

残部Ｆｅ　　及び不可避的不純物からなることを特徴と
する焼戻軟化抵抗が大きい高靭性耐摩耗鋼。

である。

本発明は、６００℃以上の焼戻温度に工って高硬度で耐
摩耗性を有し、従来のものの欠点である６００℃に近い
条件下で使用された場合の耐摩耗性低下全改善した特に
カッティングエツジ相に好適な高靭性耐摩耗鋼である。

本発明における化学組成の限定理由を以下に詳記する。

なお、以下の％はすべて重量％である。

［Ｇ　Ｏ，４５〜０．６５％とした限定理由〕Ｃは、耐
摩耗性を維持するための硬さおよび靭性に大きな影響を
与える重要な成分であり。

耐摩耗性の自走になるＨＲｃ　４５以上の硬さを得るた
めには、０．４５％以上を含有することが必要である。

しかし、　０．６５％Ｇを越えると本発明合金の特徴で
あるＮｂ　　との相互作用にも関連するが、組織中の炭
化物が粗大化し硬さは増加するが靭性値を低下させると
共に塊状の炭化物の脱落によって摩耗が進むＬうになり
、逆に耐摩耗性を低下させる。

（Ｓｉ　ｊ、Ｂ〜２．５％とした限定理由〕Ｓｉは、Ｃ
と同様基地の硬さを高めるとともに。

焼戻時に当って炭化物を微細に析出し、靭性。

耐摩耗性向上に有効である。しかし、一方では。

焼入性全阻害するのでカッティング拐の焼入性を確保す
るには、他のＯｒ、Ｍｎ量を高める必要が出て来ると共
に、靭性の低下及び焼割れ感受性が高（なるので本発明
組成の範囲内で効果が顕著である１、８〜２．５％に限
定した。

［Ｍｎ　０．８〜１．６％とした限定理由］ＭｎはＣ及
びＯｒと共に本発明合金の焼入性を維持するに重要な元
素でＭｎ量が０．８〜より少ないと、他元素とのかねあ
いにより焼入後の硬さが低下し６００℃以上の焼戻によ
って充分な硬さが得られない。また１Ｍｎ　が増加する
と結晶粒が粗大化し靭性が低下すると共に、焼入性に対
する寄与もＣ，Ｏｒとのかねあいにより飽和するので、
上限を１．６％とする。

［Ｏｒ　０．８　ヘ１．５％とした限定理由］Ｏｒは焼
入性を向上し、焼入後の硬さを高めると共に、炭化物を
形成し焼戻軟化抵抗全高める作用ヲ有し、この効果を得
るには０．８〜以上の含有全必要とする。また、　Ｏｒ
量が多くなるとマルテンサイト中の微細炭化物の粗大化
傾向により靭性が低下すると共に１．５％を越えても焼
入性については飽和するので上限は１．５％とした。

〔Ｎｂ００１〜０．５％とした限定理由〕Ｎｌ）は、耐
摩耗性に非常に有効な微細炭化物の生成を促進する元素
であり、マルテンサイト中に微細な（Ｆｅ、０ｒ）３Ｃ
ｉ　ｋ析出させ焼戻軟化抵抗全向上させる。しかし、過
剰な添加は、炭化物を粗大化し、耐摩耗性の低下、靭性
の低下をもたらす。本発明において、靭性にすぐれ、耐
摩耗性の向上が顕著に認められた範囲である０、１〜０
．５％とする。

［ｓ　Ｏ，ｏ　Ｏ１％以下とした限定理由］本発明の第
２発明に含有されるＢは微量の添加で著しく靭性及び焼
入硬さを高める。従って同−硬さを得るための焼戻温度
を高めることができるので靭性向上と耐摩耗性向上が図
れる。

しかし０．００１％を越える過剰添加は粒界にボロン化
合物を析出させ靭性上低下させる。尚微量の添加である
ため溶湯中に於ける酸化、窒化によって有効なボロン量
が減少するので、著しい効果を得るためにはｏ、ｏ　ｏ
　ｏ　ｓ％以上の添加が好ヱしい。

以上本発明における化学組成の限定理由を説明したが、
さらに、本発明の実施例を従来合金及び実験材と対比し
てあげ１本発明をより詳細に説明する。

〔実施例〕

本発明のカッティングエツジ材は所定の組成に溶解、精
錬し造塊した後、１５０１Ｅｌ巾Ｘ１５囚厚さの断面形
状に熱間圧延した。熱処理は１０２５℃で拡散焼鈍後、
８７５℃で焼ならし。

した後９２５℃で油焼入し各種の温度で焼戻しだ。

第１表に示す組成の１７種の鋼について、従来材は第２
表に示す所定の温度で、実験材及び本発明は６４０℃で
焼戻したものの常温硬さくＨＲｃ）　、衝撃値［ｚｂｕ
ノツチ常温］及び摩耗試験全実施し比較した。その結果
全第２表に示す。

また、摩耗試験は１５０關巾×１５臥厚の試験片を土木
用コンクリート（圧縮強度４５０　ｋ２／算２．粗骨拐
最大２０１１／ＩＢ、スランプ値８０ｇ）に１５　ｋｌ
／（’ｍ２の荷重で押し付け、走行速度３．４ｋｍ／Ｈ
ｒで３４ｋｍ走行後の摩耗量を求めて比較した。尚１本
試験の試験片先端温度は最高５８５℃に達した。

第　　１　　表 第　　２　　表 第２表から明らかなように、従来合金１〜２に比べ本発
明材は、焼戻温度が高いにもかかわらず、硬さが人で、
靭性、耐摩耗性に著しく優れている。

実験劇１〜２は１本発明材１〜２との比較に於いてＣ量
の影響を示すものでＣ量が低い場合は、靭性には、優れ
るが、硬さが低いため耐摩耗性に劣る。また、Ｃ量が多
い場合は硬さは高くなるが、靭性に劣り炭化物が粗大化
する傾向にあるため耐摩耗性の改善が少ない。

実験劇５〜４は本発明材１〜２との比較に於いてＳｌの
影響金示すものでＳｉ量が低い場合はＳｌによる硬化作
用と炭化物の微細析出作用が充分でないため硬さ及び耐
摩耗性共に改善が少ない。また、　Ｓｉ量が多い場合に
は靭性が低下し脆化傾向にある。

実験材５〜６．は本発明材１〜２との比較においてＭｎ
量の影響金示すものでＭｎ量が多い場合。

硬さは増加するが結晶粒が粗大化し靭性が低下する。ま
た、　Ｍｎが低い場合には、不完全焼入になるため硬さ
、靭性が低く、耐摩耗性も低下する。

実験材７〜８は本発明材１〜２との比較においてＯｒ量
の影響？示すものでＧｒｉが多い場合には靭性が低下し
ｃｒ：ｒｔが低い場合には焼入が不完全で硬さ、靭性及
び耐摩耗性共に低下する。

実験劇９〜１０は１本発明に於いてＮｂの影響を示すも
ので、　Ｎｂの添加が少ない場合には、炭化物の生成が
不充分のため本発明材に比較して硬さが低（耐摩耗性が
低下している。またＮｂが多い場合には、靭性が低下し
モータグレーダに必要な衝撃値を下廻っている。

実験劇１１は１本発明材１〜４の比較においてＢｉ金含
有る第２発明の特徴全庁すもので。

Ｂを含有さセることによって焼入硬さが高まり６４０℃
焼戻でも充分な硬度ｔ−！　Ｌ、優れた靭性と耐摩耗性
上＊す。尚８の添加量が少ない場合には硬さ及び耐摩耗
性の向上がなく、多い場合には靭性が著しく低下してい
る。

第２図に従来合金及び本発明材の焼戻性能曲線會示す。

この図から明らかなように、従来合金（第１表中の従来
合金１及び２）では、焼戻軟化抵抗が低（，６００℃程
度の温度範囲で使用する場合、著しく硬さが低下するが
１本発明材（第１表中の本発明材１及び６）では、焼戻
軟化抵抗が大で、少（ても６４０℃の焼戻温度によって
も高硬度を維持するものである。

また、第５図に従来合金及び本発明材の高温硬さ曲線全
庁す。この図からみても、上記第２図の場合と同様な結
果が得られる。

〔本発明の効果〕

本発明は１以上詳記したように、焼戻軟化抵抗が大で、
少くとも６４０℃の焼戻温度によっても高硬度を維持す
るものであり、しかも、耐摩耗性に優れており、さらに
は、靭性に優れ。

安価なものである効果が生ずるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はモーターグレーダの除雪作業時に於けるカッテ
ィングエツジ先端の最高温度測定例ヲホす。第２図は従
来材と本発明材の焼戻性能曲線、第３図は従来材と本発
明材の高温硬さ曲線を示す。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 窪 Ｏ 硬　　さ　　（ＨＲＣ）　　　　　　　　　　　　　ｉ
藻

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ０．４５〜０．６５％（重量％、以下同じ）、
   Ｓｉ１．８〜２．５％、Ｍｎ０．８〜１．６％、Ｃｒ０
   ．８〜１．５％、Ｎｂ０．１〜０．５％、残部Ｆｅ及び
   不可避的不純物からなることを特徴とする焼戻軟化抵抗
   が大きい高靭性耐摩耗鋼。
2. （２）Ｃ０．４５〜０．６５％（重量％、以下同じ）。 Ｓｉ１．８〜２．５％、Ｍｎ０．８〜１．６％、Ｃｒ０
   ．８〜１．５％、Ｎｂ０．１〜０．５％、Ｂ０．００１
   ％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特
   徴とする焼戻軟化抵抗が大きい高靭性耐摩耗鋼。