JPS63169359A - 高靭性耐摩耗厚鋼板 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は高靭性耐摩耗厚鋼板、特に寒冷地での使用に耐
える溶接性にすぐれた高靭性耐摩耗厚鋼板に関する。

（従来の技術） 耐摩耗性を向上させるためには硬さを向上させる必要が
あるが、硬さを高めると脆くなったりあるいはＣ１ｌを
高めたことに起因して低温靭性が劣化し、溶接低温ワレ
性が劣化するという問題があった。

例えば、カナダ北部、シベリアなどのオイルサンド、石
炭採掘作業は一４０℃以下という低温での作業となるが
、耐摩耗性は良（でも低温靭性が低いと脆性破壊を生じ
重大な支障をきたす。このため低温靭性の優れた耐摩耗
厚板が望まれていたやさらにこれらの採掘装置は溶接施
工で組み立てられるが、Ｃ量が０．２％を越えると溶接
低温ワレ性が劣化しかつ溶接熱影響部（ＨＡＺ）の靭性
も劣化する。

特開昭６０−２４３２５０号には溶接性を改善した高硬
度耐摩耗性が開示されているが、その目標とする硬さは
Ｈ３≧５００であり、Ｃ：０．３〜０．５％を含有して
いる。しかし溶接性を確保するために炭素当量を１．０
％以下と低く抑え、水素による遅れ割れ防止を図ってい
るだけで、溶接低温割れ性については何一つ開示するこ
とがない。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のような寒冷地での使用を考えた場合、耐摩耗性ば
かりでなく、低温靭性そして溶接低温ワレ性を同時に満
足することが、作業の安全性確保のために不可欠である
。そして、その場合、高硬度を確保したうえで低温靭性
を改善する方法と、まず低温靭性を確保したうえで高硬
度とする方法が考えられる。

かくして、本発明の目的は、ｃｌを０．２％以下とする
ことにより溶接低温ワレ性を改善するとともに耐摩耗性
の優れた高靭性厚鋼板を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、このように溶接性、靭性を備えた高強度
厚鋼板を提供すべく鋭意検討を重ねたところ、焼入れま
＼で靭性を向上させるには低Ｎ化することによりＡＱＮ
やＴｉＮ等の第２相粒子（介在物）を極力減らすことが
有効であるという知見を得、これに基づいて、Ｈ，≧３
４０という硬さの割には低Ｃである低Ｎ−低Ｃの高硬度
の高靭性高硬度耐摩耗厚鋼板に適する鋼組成を見い出し
、本発明に至った。

よって、本発明の要旨とするところは、重量％で、 ｃ：ｏ、ｉｏ〜０．２０％、　Ｓｉ：　０．０３〜０．
７５％、Ｍｎ：　０．４〜１．８％、　Ｐ：６０．０１
５％、Ｓ≦０．００２％、　　　Ｎ≦０．００２５％、
ｓｏｌ．Ａｌ：　　　０．００１　〜０．０８０　　％
、酸素≦０．００２０％を含有し、 さらに所要の焼入れ性確保のため、必要により、Ｃｕ：
　０．０５〜０．７５％、Ｎｉ：　０．０５〜１．５０
％、Ｃｒ：　０．０５〜１．５０％、Ｍｏ：　０．０１
〜０．７５％およびＢ：　０．０００１〜０．００２５
％から成る群から選んだ１種以上、 残部Ｆｅおよび不可避不純物 から成る組成を有する４、５ｍｍ以上の板厚の厚鋼板で
あって、焼入れままでブリネル硬さ３４０以上、シＪＬ
）Ｉ／ピー吸収エネルギーｖＥ−４０≧４．８　ｋｇｆ
−ｍを有する溶接低温割れ性の優れた高靭性耐摩耗厚鋼
板である。

かくして、本発明によれば、第一に溶接低温ワレ性を劣
化させないために所要硬度確保に必要な最低限のＣ量を
含有させるとともに焼入性確保に必要な合金元素を含有
させた厚鋼板を焼入れしたままの状態で供給することに
よって耐摩耗性と耐溶接低温ワレ性を先ず両立させた。

このときの合金元素は５１−Ｍｎ、　Ｓｉ−Ｍｎ−Ｂ、
、５１−Ｍｎ−Ｎｉ　−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｂ等で、Ｃ量で決
まる最高硬さをＫｍ板に付与するに足る焼入性を有して
いる。

このときの焼入処理としては厚板圧延を行った厚鋼板を
そのまま放冷せずにＡｒｚ点以上の温度から水冷しても
よいしあるいは圧延後放冷した厚鋼板をＡｒ３点以上に
再加熱しオーステナイト状態から焼入れしてもよい。

次いで、本発明のもう１つの特色である高靭性と高硬度
との両立はＮ含有量を低下し第２相粒子としてのＡＱＮ
介在物を減少させることによって達成し得る。本発明に
おけるようにＣＩｏ、２％以下でブリネル硬さ３４０以
上を確保するためには焼入れままの状態で使用する必要
があるが、この時の靭性はＮ、ｌ増加と共に劣化する。

これは高硬度になるほど介在物としての第２相粒子の影
響が表われ靭性低下するためである。焼入れま＼でブリ
ネル硬さ３４０以上を確保したうえでＶＥ−４゜≧４．
８ｋｇｆ一端を確保するためには本発明にあってはＮ景
２５ｐｐｍ以下とするのである。

このように、本発明では、■ｃｌの上限設定、■低Ｎ化
、そして■合金元素添加による焼入性確保の総合的相乗
作用により、従来みられなかった高水準での硬度、低温
靭性、溶接性の組合せが実現されるのである。

（作用） 本発明においてｗＪ組成を前述のように定めた理由につ
いて詳述する。

Ｃ：０．１０％以上含有するのは耐摩耗性向上に必要な
硬さを得るためであり、０．２０％以下に制限するのは
溶接低温ワレ性および）ＩＡＺ靭性を改善するためであ
る。

Ｓｉ：　０．０３％以上含有するのは脱酸作用を強化し
てＭｎ等の添加による焼入性確保を促進するためであり
、　０．７５％以下としたのは過剰添加は母材靭性劣化
の原因になるからである。

Ｍｎ：　０．４％以上添加するのは焼入性を高め必要な
硬さを確保するためであるが、１．８％を越えると偏析
が増えその部分で水素欠陥が増えるので１．８％以下に
する。

Ｐ：０．０１５％以下にするのは靭性改善のためである
。ただし、０．００３％より少なくするのは著しくコス
ト増を招くので０．００３％までを１つの実用上の下限
とする。

Ｓ：口中においてＭｎＳとして析出すると介在物として
高強度鋼のクランク発生点になるので、０．００２％以
下にしなければならないａＨｎｓはＡ（２Ｎと比較する
と圧延により厚さが薄くなり靭性劣化の感受性は小さい
が靭性は確実に劣化するので本発明にあってはＳ含有量
を０．００２％以下とする。

Ｎ；Ｎは焼入れ後、製品の状態でＡＱＮとして析出する
。ＡＱＮは矩形状の硬質の非金属介在物であり、高強度
鋼に対しては、そのサイズが小さいにも拘わらずクラッ
クスタート部として大きな影響を及ぼす、高強度になる
に従い、許容欠陥サイズが減少する。焼入れままでブリ
ネル硬さ３４０以上とした上で一４０℃で十分な靭性を
得るためにはＡＱＮを極力少なくする必要があり、本発
明ではＮ≦０．００２５％とする。

従来、本分野の鋼で低温靭性および溶接性を本発明の目
標とするレベルで両立させて満足させた例はなく、Ｎｉ
ｌの０．００２５％以下の制限と焼入れままの使用がそ
れを可能ならしめた。

ｓｏｌ．Ａｌ：　０．００１％以上の添加で酸素と結合
して、酸化物系介在物として浮上し酸素量を低減させる
が、０．０８０％を越えるとオーステナイト粒径をやや
粗大にするので０．００１−０．０８０％とする。

０：酸素（０）は鋼中への固溶魔はほとんど無いので口
中の酸素量は非金属介在物としての酸素量である。Ｎの
限定理由の項でも述べたように、高強度鋼になると介在
物による靭性劣化の感受性が大きくなるので酸素≦２０
　ｐｐｍとした。

さらに本発明にあっては所要焼入性確保のため、必要に
応し、以下の元素を１種以上添加する。

Ｃｕ：　０．０５％以上の添加により焼入性を高めるが
、０．７５％を越えると表面疵の原因となる。

Ｎｉ：　０．０５％以上の添加により、焼入性および靭
性向上に役立つが、１．５０％を越えると製造コストの
上昇が大きくなりすぎる。

Ｃｒ：　０．０５％以上の添加により焼入性を高めるが
、１．５０％を越えると溶接部の靭性が劣化する。

Ｍｏ：　０．０１％以上添加すると焼入性を高めるが、
０゜７５％を越えて添加すると靭性劣化を招くので、０
、Ｏ１〜０．７５％とする。

Ｂ：　０．０００１％以上の添加により焼入性を向上さ
せるが、０．００２５％を越えるとかえって焼入性が劣
化する。

本発明にかかる厚鋼板において焼入れ：ｆ：まとした理
由は、Ｃ量０．２％以下という低いｃｌでＨ＋＋３４０
以上という高い硬度を確保するためである。

なお、焼入れ処理としては、圧延後Ａｒｚ点以上から直
接焼入れしてもよいし、圧延後放冷した後へ、。

点板上に再加熱して焼入れでもよい。

寒冷地で稼動する石炭採掘、土石運搬用等の地表移動機
器（Ｅａｒｔｈ　Ｍｏｖｉｎｇ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）
用部材に使用して脆性破壊によって破損せず、摩耗によ
る損傷を少なくする目的でブリネル硬さ３４０以上かつ
ｖＥ−４ａ　≧４．８　ｋｇｆ−ｍ　とした。

次に実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ 第１表に示す組成の鋼を溶製後、同じく同表に示す圧延
加工条件で各厚さの厚鋼板とした。このとき得られたＷ
−鋼板（１２〜２７ａｍ厚さ）の靭性、硬さ、耐溶接低
温ワレ性および溶接継手靭性を評価した。

結果を第１表にまとめて示す。同表の結果より、靭性、
必要硬さ、耐溶接低温ワレ性および溶接継手靭性の全て
の項目にわたって本発明にかかる鋼の性能が優れている
ことがわかる。

なお、耐溶接低温ワレ性はｙ開先向束ワレ試験のワレ防
止予熱温度で評価したが、これはＪＩＳ　Ｚ３１５７に
準じて行ったものである。

実施例２ 第２表に示す基本組成を有し、Ｎ含有量を変えた綱を調
製し、１）４０℃に加熱してから板厚２５．４ａ＋ｍに
熱間圧延し、９２０℃で仕上げ、放冷した。これを８８
０℃に０．５時間加熱し、水冷により焼入れした４　１
／４を硬さはＨａ　３７５〜３９８であった。

得られた各供試材についてｖＥ−４゜を測定した。

結果は添付図面にグラフで示す、Ｎ≦０．００２５で靭
性改善が認められる。

（発明の効果） 以上上述したように、本発明によれば、耐低温溶接割れ
性、靭性、耐摩耗性のいずれにもすぐれ、特に寒冷地で
の使用に耐える厚鋼板が得られ、その従来全くみられな
かった程のレベルでのそれらのすぐれた特性の組合せは
この種の材料に対する今日的要請に十分答えることので
きるものであり、本発明の価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例の結果を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．１０〜０．２０％、Ｓｉ：０．０３〜０．７５
   ％、Ｍｎ：０．４〜１．８％、Ｐ：≦０．０１５％、Ｓ
   ≦０．００２％、Ｎ≦０．００２５％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、酸素≦０．
   ００２０％を含有し、 残部Ｆｅおよび不可避不純物 から成る組成を有する板厚の厚鋼板であって、焼入れま
   までブリネル硬さ３４０以上、シャルピー吸収エネルギ
   ーｖＥ＿−＿４＿０≧４．８ｋｇｆ−ｍを有する溶接低
   温割れ性の優れた高靭性耐摩耗厚鋼板。
2. （２）重量％で、 Ｃ：０．１０〜０．２０％、Ｓｉ：０．０３〜０．７５
   ％、Ｍｎ：０．４〜１．８％、Ｐ：≦０．０１５％、Ｓ
   ≦０．００２％、Ｎ≦０．００２５％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．０８０％、酸素≦０．
   ００２０％を含有し、 さらにＣｕ：０．０５〜０．７５％、Ｎｉ：０．０５〜
   １．５０％、Ｃｒ：０．０５〜１．５０％、Ｍｏ：０．
   ０１〜０．７５％およびＢ：０．０００１〜０．００２
   ５％から成る群から選んだ１種以上、 残部Ｆｅおよび不可避不純物 から成る組成を有する４．５ｍｍ以上の板厚の厚鋼板で
   あって、焼入れままでブリネル硬さ３４０以上、シャル
   ピー吸収エネルギーｖＥ＿−＿４＿０≧４．８ｋｇｆ−
   ｍを有する溶接低温割れ性の優れた高靭性耐摩耗厚鋼板
   。