JPS63307249A

JPS63307249A - 溶接用耐摩耗鋼板

Info

Publication number: JPS63307249A
Application number: JP14227187A
Authority: JP
Inventors: Jun Furusawa; 古澤　遵; Seiichi Watanabe; 征一渡辺
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1988-12-14

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〉この発明は、優れた耐摩耗性を備えると共に、入熱量１
７ＫＪ／ｃｍで溶接を行ったときでも熱影響部の最高硬
さくＨｖ　ｍａｘ）　：　３５０　Ｈｖ以下を確保でき
るところの、ブルドーザ−の排土板や土砂運搬用ダンプ
カーの荷台等として好適で、予熱無しの溶接施工が可能
な溶接用耐摩耗鋼板に関するものである。

〈背景技術〉一般に“耐摩耗鋼板”と呼ばれているところのＣ含有量
の高い硬質銅板は、ブルドーザ−の排土板や土砂運搬用
ダンプカーの荷台等のような摩耗減肉の著しい部位に重
宝されているものであるが、その耐摩耗性は鋼板の表面
硬さに支配されている。

即ち、表面硬さが上昇するにつれて上記鋼板の耐摩耗性
も向上するので、用途に応じた要求がなされる耐摩耗性
の程度を満足させるべく、耐摩耗鋼板では炭素当量値（
Ｃｅｑ）を主とした成分調整により表面硬さの調節がな
されている。

例えば、一般耐摩耗用網では表面硬さの要求最低値はＨ
ν１９０〜２４０程度であり、高耐摩耗用鋼になると表
面硬さの要求最低値はＨｖ３４０〜５４０程度となって
いるが、このような表面硬さを得るためには、鋼板のＣ
ｅｑ値を０．４５〜０．７０％（以下、成分割合を表わ
す％は重量％とする）とする成分調整手段が採用されて
いた。

しかしながら、上述のような高いＣｅｑ値を有する鋼板
は、溶接を施すと溶接熱影響部の最高硬さくＨｖ　ｍａ
ｘ）が非常に高くなり（Ｈｖ４００以上となる）、その
ため比較的高い温度（１００℃以上）に予熱しておかな
ければ溶接時に水素による割れを生じると言う問題があ
った。

く問題点を解決する手段〉本発明者等は、上述のような観点から、高い表面硬さを
有し優れた耐摩耗性を発揮すると共に、予熱無しで溶接
を行ったとしても溶接割れを生じることのない、溶接熱
影響部の最高硬さく）Ｔｖ　ｍａｘ）が低い耐摩耗鋼板
を提供すべく鋭意研究を重ねたところ、Ａ）　耐摩耗用鋼における表面硬さの要求最低値たるＨ
ν１９０以上を確保するには、鋼板のＣｅｑ値をどうし
ても０．３５％以上に調整する必要があるが、この場合
にＣ，Ｓｔ、　Ｍｎ、　　Ｐ及びＮの含有量を所定範囲
に調整すると共に、“適量のＴｉ或いはＴｉとＺｒの添
加によるＴｉＮやＺｒＮの鋼中微細析出”並びに“適量
のＣａ添加によるＣａ（０，Ｓ）の鋼中均一分散”を図
ると、溶接入熱量：　１７ｋＪ／ｃｍで溶接したとして
も溶接熱影響部の最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）を予熱無し
の溶接施工で割れを回避できる　Ｈｖ３５０以下に抑え
ることが可能となる、Ｂ）　更に、上記鋼にＣｒ、　Ｍｏ及び■の適量を添加
すると、溶接熱影響部の最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）をそ
れ程に高めることなく表面硬さが上昇し、耐摩耗性が一
段と改善される、との知見を得るに至ったのである。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、耐摩耗鋼板を、Ｃ：　０．．２０〜０．４０％、　　Ｓｉ　：　０．１
０−０．６０％。

Ｍｎ　：　０．３０〜２．００％、　　　Ｐ　：　０．
０１５％以下。

Ｔｉ　：　０．００５〜０．０２０％、　　Ｃａ　：　
０．００１〜０．００４％。

Ｎ　：　０．００３〜０．００８％。

を含有するか、或いは更にＺｒ　：　０．００５〜０．０１５％。

をも含むと共に、Ｆｅ及び不可避不純物：残り１から成り、かつ“ＴｉとＮ″或いは”Ｔｉ及びＺｒと
Ｎ”との含有量割合を、Ｚｒを含まない場合はに、Ｚｒ
を含む場合は１４．０にそれぞれ調整することに加えて、式　□で表わされる
炭素当量（Ｃｅｑ）がＣｅｑ（χ）　　＝　　０．３５〜０．６５（χ）を満
足する組成に構成することによって、優れた耐摩耗性と
、予熱無しでの溶接施工を可能とする“入熱量１７ｋＪ
／ｃｍで溶接を行ったときの熱影響部の最高硬さくＨｖ
　ｍａｘ）　：　Ｈｖ３５０以下”を示す良好な溶接性
とを兼備せしめた点、に特徴を有するものである。

ここで、この発明の溶接用耐摩耗鋼板において成分元素
価々の含有割合及び炭素当量を前記の如くに限定した理
由を説明する。

ａｌ　　ＣＣは、鋼板が所定の耐摩耗性を発揮するのに必要な表面
硬さを確保するのに欠かせない成分であるが、耐摩耗鋼
板に要求される表面硬さ：　Ｈｖ１９０以上を確保する
ためには０．２０％以上のＣを含有させる必要があり、
一方、０．４０％を越えて含有させると溶接熱影響部の
最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）がＨｖ３５０を超え、溶接に
際して比較的高い温度での予熱を施さないと溶接熱影響
部に割れを生じるようになることから、Ｃ含有量は０．
２０〜０．４０％と定めた。

（ｂ）　　５ｉＳｔ酸成分は、鋼の脱酸作用と鋼板の強度確保作用があ
るが、その含有量が０．１０％未満上記作用に所望の効
果が得られず、一方、０．６０％を越えて含有させると
母材や溶接部の靭性劣化を招くことから、Ｓｔ含有量は
０．１０％〜０．６０％とした。

（ｃ）　　ＭｎＭｎも鋼板の表面硬さ：　Ｈｖｌ　９０以上を確保する
ために必要な成分であるが、その含有量が０．３０％未
満では前記表面硬さ値を達成できず、一方、１．６０％
を越えて含有させると溶接熱影響部の最高硬さくＨｖ　
ｍａｘ）がＨｖ３５０を超えることから、Ｍｎ含有量は
０．３０％〜１．６０％と定めた。

（ｄｌ　　ＰＰは凝固時に偏析しやすい不純物元素であり、Ｐの偏析
等があると溶接部が硬化して靭性の劣化を招く。更に、
Ｐは鋼の融点を下げるため、溶接部の液化割れを助長す
る。従って、Ｐ含有量は低いほど望ましいが、本発明の
鋼板ではその含有量を０．０１５以下に低減することで
上記悪影響を許容し得る程度に抑えることができること
から、Ｐ含有量は０．０１５％以下と定めた。

（ｅｌ　　ＴｉＴｉ成分は、ＴｉＮとして鋼中に析出し、加熱時には組
織の粗大化を抑制すると共に、冷却時には変態核の増加
による微細組織の形成により溶接部組織を微細化し焼入
れ性を低下させる作用を発揮するが、このＴｉＮによる
焼入れ性低下作用によって「溶接入熱量１７ｋＪ／ｃｍ
のときの溶接熱影響部最高硬さくＨｖｍａｘ）ＪをＨｖ
３５０以下とするためには、Ｔｉ含有量：　０．００５
％以上を確保する必要がある。一方、０．０２０％を越
えて含有させると母材及び溶接部の靭性が劣化すること
から、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．０２０％と定めた
。

（ｆｌ　　ＺｒＺｒ成分には、Ｔｉと同様、ＺｒＮを析出させて溶接熱
影響部最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）を低下させる作用があ
るので必要に応じて添加されるものであるが、上記作用
に所望の効果を得るためには０．００５％以上の添加量
を確保する必要があり、一方、０．０１５％を越えて含
有させると母材及び溶接部の靭性劣化を招くことから、
Ｚｒ含有量は０．００５％〜０．０１５％と定めた。

（沿　ＣａＣａ成分は、硫化物を球状化して鋼板の機械的性質の異
方性を減少させる作用を有すると共に、鋼中にＣａ（０
，Ｓ）として均一分散することによって溶接部の組織を
微細化し、溶接熱影響部最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）を低
下させる作用をも有しているが、その含有量が０．００
１％未満では上記作用に所望の効果が得られず、一方、
０．００４％を越えて含有させても前記効果が飽和して
しまう上、鋼の清浄度が劣化することから、Ｃａ含有量
は０．００１％〜０．００４％と定めた。

（ｈｌ　　ＮＮは固溶状態で鋼中に存在した場合、母材及び溶接部の
靭性を劣化させるためできるだけ低い方が望ましい。し
かし、上述のように、本発明の鋼板にあってＴｉＮ及び
ＺｒＮの均一な分散析出により溶接部の組織微細化、そ
して溶接熱影響部最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）の低下を達
成するには、組織微細化に有効な量のＴｉＮ及びＺｒＮ
を確保することが必要である。

そこで、上記効果を得るために０．００３％以上のＮ含
有量を確保する必要があるが、０．００８％を越えて含
有させても該効果が飽和するばかりか、母材及び溶接部
の靭性劣化を招くことから、Ｎ含有量は０．００３％〜
ｏ、ｏｏｓ％と定めた。

（１１ＴｉとＮ、或いはＴｉ及びＺｒとＮとの割合Ｔｉ
ＮやＺｒＮの均一な分散析出によって組織微細化を図る
ためには、ＴｉやＺｒの含有量並びにＮの含有量を前記
特定範囲に規制する必要があることは言うまでもないが
、同時ニＴｉとＮ、或いはＴｉ及びＺｒとＮの含有量割
合を特定の範囲に制御することが重要である。

つまり、ＴｉＮのみにより組Ｖ＆微細化を図る場合には
、式の値が１．５未満ではＴｉＮ析出物の数が少なくて前述
の効果が得られず、一方、前記式〇の値が３．４を越え
るとＴｉＣが析出して溶接部の硬化をもたらし、靭性劣
化を招くことから、式■で表わされるＴｉとＮとの含有
量割合は１．５〜３．４と限定した。

また、ＴｉＮ及びＺｒＮによって組織微細化を図る場合
には、式の値が０．４未満ではＴｉＮ及びＺｒＮの析出物の数が
少なくて前述の効果が得られず、一方、前記式■の値が
１．０を越えるとＴｉＣ及びＺｒＣが析出して溶接部の
硬化をもたらし、靭性劣化を招くことから、弐〇で表わ
されるＴｉ及びＺｒとＮとの含有量割合は０．４〜１．
０と限定した。

０）　　Ｃｒ、　Ｍｏ又はＶこれらの成分には、何れも溶接熱影響部の最高硬さくＨ
ｖ　ｍａｙ）をそれ程上昇させることなく母材の表面硬
さを改善する作用があるので、鋼板の耐摩耗性を一段と
向上させる必要があるときに１種又は２種以上含有せし
められるものであるが、Ｃｒ含有量が１．００％を、Ｍ
ｏ含有量が０．５０％を、そしてＶ含有量が０．０５％
をそれぞれ越えると、やはり溶接熱影響部の最高硬さく
Ｈｖ　ｍａｘ）の著しい上昇を招いて溶接部の靭性を劣
化させることから、Ｃｒ含有量は１．００％以下と、Ｍ
ｏ含有量は０．５０％以下と、そしてＶ含有量は０．０
５％以下とそれぞれ定めた。

＋ｋｌ　　炭素当量（Ｃｅｑ）さて、本発明の鋼板では化学成分の含有割合を以上のよ
うに制限する必要があるが、これだけでは鋼板の表面硬
さ：　Ｈｖｌ　９０以上、溶接熱影響部の最高硬さくＨ
ｖ　ｍａｘ）　：　Ｈｖ３５０以下を安定して確保する
ことができず、更に、式で表わされる炭素当量（Ｃｅｑ）を０．３５％〜０．６
５％の範囲に調整することが必要である。

なぜなら、前記炭素当量（Ｃｅｑ）が０．３５％未満で
あると、鋼板の表面硬さをＨｖ１９０以上とじて所望の
耐摩耗性を安定して付与することが困難となり、一方、
上記炭素当量（Ｃｅｑ）が０．６５％を超えると溶接熱
影響部の最高硬さくＨｖｍａｘ）を安定してＨｖ３５０
以下に抑えて靭性を確保することが困難となるからであ
る。

続いて、この発明を実施例により比較例と対比しながら
具体的に説明する。

〈実施例〉まず、第１表に示す如き化学成分組成の各鋼塊を１２５
０℃に加熱し１時間保持した後、１２５０〜９５０℃の
温度範囲で熱間鍛造して板厚１００ｍｍのスラブとし、
更に１１００℃に１時間加熱してから１１００〜８００
℃の温度範囲で熱間圧延を行い、板厚２０１ｍの鋼板を
製造した。

次いで、得られた鋼板につき、一部を除いて熱処理を実
施した。

熱処理は、９００℃に加熱して３０分保持した後水焼入
れする“焼入れ処理”と、これに続いて５００℃に１時
間保持した後空冷する“焼戻し処理”とを施した。

二１）　二田第　　２次に、このような熱処理を施された鋼板と前記圧延のま
まの鋼板とについて機械的性質を調査すると共に、溶接
熱影響部の最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）をも調べた。

なお、鋼板（母材）の機械的性質は、「鋼板の表面より
１鶴下の断面硬さ」及び「板厚中心部における圧延直角
方向のシャルピー衝撃特性」について調査した。ここで
、鋼板の表面より１ｆｌ下の断面硬さを測定したのは、
表面脱炭の影響を除いた鋼板の表面硬さを知るためであ
り、また前記シャルピー衝撃特性はＪＩＳ　ｄ号シャル
ピー衝撃試験片（２ｍＶノツチ）によって測定した。

一方、溶接熱影響部の最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）は、Ｊ
ＩＳＺ３１０１ｒ溶接熱影響部の最高硬さ試験方法」に
従い、１号試験片（２０ｍｌ厚×７５ｎ幅×２００ｆｉ
長）を用いて予熱なしの条件で測定した。

なお、溶接で使用した溶接棒はＪＩＳＤ５０１６相当の
棒径４．ＯｖＡφのものを用いた。

これらの結果を第２表に示す。

また、第１図は、第２表に示される結果に基づいて鋼板
（母材）の硬さに及ぼす炭素当量（Ｃｅｑ）の影響をま
とめたものであり、第２図は溶接熱影響部の最高硬さく
Ｈｖ　ｍａｘ）に及ぼす炭素当量（Ｃｅｑ）の影響をま
とめたものである。

上記第２表並びに第１乃至２図に示される結果からも、
本発明に係る鋼板は“耐摩耗鋼板”に要求される表面硬
さ：　Ｈｖｌ　９０以上を十分に満足し、優れた耐摩耗
性を有していると共に、溶接熱影響部の最高硬さくＨｖ
　ｍａｘ）が何れもＨｖ３５０以下を示していて予熱無
しの溶接施工が十分可能であることが明らかである。

これに対して、鋼板の成分組成が本発明で規定する条件
から外れた比較鋼板では、耐摩耗性或いは溶接施工性が
劣り、実用上十分に満足できるものでないことが分かる
。

特に、第１図からは、鋼板（母材）硬さをＨｖ１９０以
上とするためには炭素当量（Ｃｅｑ）を０．３５％以上
とする必要のあることが、そして、第２図からは、他の
条件が本発明の規定を満足してはいても炭素当量（Ｃｅ
ｑ）を０．６５％以下にしないと溶接熱影響部の最高硬
さくＨｖ　ｍａｘ）をＨν３５０以Ｆになし得ないこと
が確認できる。

また、炭素当量（Ｃｅｑ）値の高い比較鋼板Ｑ、　Ｃ含
有量の高い比較鋼板Ｓ並びにＰ含有量の高い比較鋼板Ｙ
は、母材靭性の低いことが分かる。

ところで、比較鋼板Ｙでは、本発明鋼板と同等の“鋼板
（母材）硬さ”及び“溶接熱影響部の最高硬さくＨｖｍ
ａに）”が確保されているが、この鋼板はＰ含有量が高
いことに起因した溶接割れの発生し易いことが確認され
た。

〈効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、優れた耐摩耗
性を有することは勿論、予熱無しでも安定した溶接施工
が可能な“溶接熱影響部の最高硬さくＨｖ　ｍａｘ）”
の低い耐摩耗鋼板を提供することができ、耐摩耗性を必
要とする装置・部材の工作性を一段と改善することが可
能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼板（母材）の硬さに及ぼす炭素当量（Ｃｅ
ｑ）の影響を示すグラフである。第２図は、溶接熱影響部の最高硬さくＨｖｍａｘ）に及
ぼす炭素当量（Ｃｅｑ）の影響を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量割合にてＣ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．１０〜０．６０
％、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、Ｐ：０．０１５％以
下、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ｃａ：０．００
１〜０．００４％、Ｎ：０．００３〜０．００８％、Ｆｅ及び不可避不純物：残りから成り、かつＴｉとＮとの含有量割合並びに下記式で
表わされる炭素当量（Ｃｅｑ）が、それぞれ｛［Ｔｉ（
％）］／［Ｎ（％）］｝＝１．５〜３．４、Ｃｅｑ（％
）＝０．３５〜０．６５（％）を満足する組成に構成されたことを特徴とする溶接用耐
摩耗鋼板。Ｃｅｑ＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）＋（Ｃｒ／
５）＋（Ｍｏ／４）＋（Ｖ／＋１４）（％）。
（２）重量割合にてＣ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．１０〜０．６０
％、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、　Ｐ：０．０１５％
以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ｃａ：０．０
０１〜０．００４％、Ｎ：０．００３〜０．００８％、を含有し、更にＣｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｖ：０．０５％以下をも含むと共に、Ｆｅ及び不可避不純物：残りから成り、かつＴｉとＮとの含有量割合並びに下記式で
表わされる炭素当量（Ｃｅｑ）が、それぞれ｛［Ｔｉ（
％）］／［Ｎ（％）］｝＝１．５〜３．４、Ｃｅｑ（％
）＝０．３５〜０．６５（％）を満足する組成に構成されたことを特徴とする溶接用耐
摩耗鋼板。Ｃｅｑ＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）＋（Ｃｒ／
５）＋（Ｍｏ／４）＋（Ｖ／＋１４）（％）。
（３）重量割合にてＣ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．１０〜０．６０
％、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、Ｐ：０．０１５％以
下、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ｚｒ：０．００
５〜０．０１５％、Ｃａ：０．００１〜０．００４％、
Ｎ：０．００３〜０．００８％、Ｆｅ及び不可避不純物
：残りから成り、かつＴｉ及びＺｒとＮとの含有量割合並びに
下記式で表わされる炭素当量（Ｃｅｑ）が、それぞれ｛［（Ｔｉ（％））／（４７．９）］＋［（Ｚｒ（％）
）／（９１．２）］｝／［（Ｎ（％））／（１４．０）
］＝０．４〜１．０Ｃｅｑ（％）＝０．３５〜０．６５
（％）を満足する組成に構成されたことを特徴とする溶接用耐
摩耗鋼板。Ｃｅｑ＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）＋（Ｃｒ／
５）＋（Ｍｏ／４）＋（Ｖ／１４）（％）。
（４）重量割合にてＣ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：０．１０〜０．６０
％、Ｍｎ：０．３０〜２．００％、Ｐ：０．０１５％以
下、Ｔｉ：０．００５〜０．０２０％、Ｚｒ：０．００
５〜０．０１５％、Ｃａ：０．００１〜０．００４％、
Ｎ：０．００３〜０．００８％、を含有し、更にＣｒ：１．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｖ：０．０５％以下をも含むと共に、Ｆｅ及び不可避不純物：残りから成り、かつＴｉ及びＺｒとＮとの含有量割合並びに
下記式で表わされる炭素当量（Ｃｅｑ）が、それぞれ｛［（Ｔｉ（％））／（４７．９）］＋［（Ｚｒ（％）
）／（９１．２）］｝／［（Ｎ（％））／（１４．０）
］＝０．４〜１．０Ｃｅｑ（％）＝０．３５〜０．６５
（％）を満足する組成に構成されたことを特徴とする溶接用耐
摩耗鋼板。Ｃｅｑ＝Ｃ＋（Ｓｉ／２４）＋（Ｍｎ／６）＋（Ｃｒ／
５）＋（Ｍｏ／４）＋（Ｖ／１４）（％）。