KR20230024381A - 내마모강 - Google Patents

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KR20230024381A
KR20230024381A KR1020237001354A KR20237001354A KR20230024381A KR 20230024381 A KR20230024381 A KR 20230024381A KR 1020237001354 A KR1020237001354 A KR 1020237001354A KR 20237001354 A KR20237001354 A KR 20237001354A KR 20230024381 A KR20230024381 A KR 20230024381A
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유조 가와모토
마사히데 요시무라
마나부 호시노
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment

Abstract

질량％로, C: 0.08 내지 0.20％, Si: 0.01 내지 0.50％, Mn: 0.10 내지 2.00％, Cr: 2.10 내지 8.00％를 함유하고, 금속 조직에 포함되는 탄화물이, 면적％로, 0.5％ 이하이고, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 500㎚ 이하이고, 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 결정립 중, 입경이 큰 순으로 10개의 결정립의 평균 입경이 40㎛ 이하이고, －40℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 27J 이상이고, 표면 경도가 360Hv 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상인, 내마모강.

Description

내마모강
본 개시는, 내마모강에 관한 것이다.
내마모강은, 표층 근방의 경도가 요구되기 때문에, ??칭성을 높이는 원소를 함유한다. Cr, Ni, Mo은 ??칭성을 높이는 원소이다. 종래부터 Cr, Ni, Mo 등을 함유하는 내마모강이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 특허문헌 4 참조).
또한, 고강도이고, 인성의 향상을 도모한 강판이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 5 참조).
일본 특허 공개 평10-204575호 공보 일본 특허 공개 평10-102185호 공보 일본 특허 공개 소59-129724호 공보 일본 특허 공개 소59-70721호 공보 국제 공개 제2019/050010호
특허문헌 1 및 특허문헌 2의 내마모강은, 1.0질량％ 이상의 Mo을 함유한다. 특허문헌 3 및 특허문헌 4의 내마모강은, 2.0질량％ 이상의 Ni을 함유한다. Ni 및 Mo은 고가의 원소이고, 합금 비용의 관점에서, 삭감이 요망된다.
또한, 특허문헌 5의 고강도 강판은, 인성의 향상을 도모하고 있지만, 내마모성이 고려되어 있지 않다.
본 개시의 과제는, 이러한 실정을 감안하여, Ni, Mo 등의 고가의 원소의 사용을 억제하면서, 내마모성 및 저온 인성이 우수한 내마모강을 제공하는 것이다.
본 개시의 요지는, 이하와 같다.
(1) 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.08％ 이상 0.20％ 이하,
Si: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
Mn: 0.10％ 이상 2.00％ 이하,
P: 0.015％ 이하,
S: 0.0300％ 이하,
Cr: 2.10％ 이상 8.00％ 이하,
N: 0.008％ 이하,
Cu: 0％ 이상 0.50％ 이하,
Ni: 0％ 이상 0.50％ 이하,
Mo: 0％ 이상 0.50％ 이하,
V: 0％ 이상 0.500％ 이하,
W: 0％ 이상 0.50％ 이하,
B: 0％ 이상 0.0050％ 이하,
Al: 0％ 이상 0.300％ 이하,
Ti: 0％ 이상 0.100％ 이하,
Nb: 0％ 이상 0.100％ 이하,
Ca: 0％ 이상 0.0100％ 이하,
Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하,
REM: 0％ 이상 0.0100％ 이하, 그리고
잔부: Fe 및 불순물
을 포함하고,
두께 방향의 단면이며, 두께를 t라고 한 경우에, t가 16㎜ 미만인 경우는 표면으로부터 1/2t의 위치, t가 16㎜ 이상인 경우는 표면으로부터 1/4t의 위치에 있어서,
금속 조직에 포함되는 탄화물이, 면적％로, 0％ 이상 0.5％ 이하이고, 상기 탄화물의 평균 원 상당 직경이 500㎚ 이하이고,
400㎛×400㎛의 영역에 있어서, 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 결정립 중, 입경이 큰 순으로 10개의 결정립의 평균 입경이 40㎛ 이하이고, 및
－40℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 27J 이상이고,
질량％로의 C 함유량을 [C]라고 한 경우에, 표면으로부터 두께 방향으로 0.7㎜의 위치에 있어서의 표면 경도가, 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상인, 내마모강.
(2) 두께 방향의 중앙부에 있어서의 중앙부 경도가, 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상인, 청구항 1에 기재된 내마모강.
(3) 질량％로,
Cu: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
Ni: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
Mo: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
V: 0.003％ 이상 0.500％ 이하,
W: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하,
Al: 0.005％ 이상 0.300％ 이하,
Ti: 0.003％ 이상 0.100％ 이하,
Nb: 0.003％ 이상 0.100％ 이하,
Ca: 0.0003％ 이상 0.0100％ 이하,
Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하, 및
REM: 0.0003％ 이상 0.0100％ 이하
로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 (1) 또는 (2)에 기재된 내마모강.
(4) 강판인 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 내마모강.
(5) 판 두께가 8㎜ 이상 50㎜ 이하인 (4)에 기재된 내마모강.
본 개시에 의하면, Ni, Mo 등의 고가의 원소의 사용을 억제하면서, 내마모성 및 저온 인성이 우수한 내마모강이 제공된다. 내마모강의 합금 비용이 삭감됨으로써, 저렴한 내마모강의 제공이 가능해진다. 따라서, 본 개시는 산업상의 공헌이 매우 현저하다.
이하, 본 개시의 일 실시 형태(이하, 「본 실시 형태」라고 칭한다.)에 관한 내마모강으로서, 주로 강판에 대하여 설명한다.
본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 어느 단계적인 수치 범위의 상한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값으로 치환해도 되고, 어느 단계적인 수치 범위의 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 하한값으로 치환해도 된다. 상한값 또는 하한값을 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
「공정」이라는 용어는, 독립된 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 소기의 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다.
먼저, 본 개시를 완성하는 데 이른 본 발명자들의 검토 결과, 얻어진 새로운 지견에 대하여 상세하게 설명한다.
Cr은, Ni 및 Mo에 비해 저렴한 원소이다. Ni 및 Mo의 함유량의 억제 및 Cr 함유량의 증가에 의해, 내마모강의 비용의 삭감이 가능하다. 본 발명자들의 검토의 결과, Ni, Mo을 의도적으로 함유시키지 않거나, 혹은 Ni, Mo의 함유량을 각각 0.50％ 이하로 억제한 경우의 저합금형 내마모강에 필요해지는 Cr 함유량은, 2.10％ 이상이라는 지견이 얻어졌다. 또한, 이렇게 Cr 함유량을 높게 함으로써 내식성도 향상되어, 습식 환경에서 이용되는 내마모강의 장수명화에 이바지하는 것을 알 수 있었다.
한편, 내마모강의 표면 경도를 확보하기 위해, C 함유량을 증가시키는 것이 바람직하지만, 인성이 저하된다는 문제가 발생했다.
본 발명자들은, 탄화물의 석출 및 조대화의 억제에 의해, 내마모강의 표면 경도와 인성의 양립에 성공했다. 본 발명자들의 검토의 결과, C 함유량 및 ??칭의 정지 온도의 제한에 의해, 탄화물의 석출 및 조대화가 억제되어, 인성이 확보되는 것을 알 수 있었다. 구체적으로는, 탄화물의 석출 및 조대화는, C 함유량을 0.20％ 이하, ??칭의 정지 온도를 200℃ 이하로 하면 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 탄화물의 면적률이 0.5％ 이하, 또한 평균 원 상당 직경이 500㎚ 이하이고, C 함유량을 [C]라고 했을 때, 표면 경도가 비커스 경도로 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상인 경우, 마르텐사이트 및 하부 베이나이트 중 한쪽 또는 양쪽의 면적률의 합계는, 95％ 이상인 것을 알 수 있었다.
<화학 조성>
다음으로, 본 실시 형태에 관한 강판의 화학 조성을 구성하는 합금 원소에 대하여 설명한다. 이하의 합금 원소의 설명에 있어서, 함유량의 「％」는 「질량％」를 의미한다.
[C: 0.08％ 이상 0.20％ 이하]
C(탄소)는, 강의 ??칭성을 높여, 경도를 상승시키는 원소이다. C 함유량은, 경도의 확보라는 관점에서, 0.08％ 이상이다. C 함유량은, 바람직하게는 0.10％ 이상이다. 한편, C는, 탄화물을 생성하는 원소이다. C 함유량은, 인성의 확보라는 관점에서 0.20％ 이하이다. C 함유량은, 바람직하게는 0.18％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.15％ 이하이다.
[Si: 0.01％ 이상 0.50％ 이하]
Si(규소)는 탈산 원소이다. Si 함유량은, 탈산의 효과를 얻는다는 관점에서, 0.01％ 이상이다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.05％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상이다. 한편, Si 함유량은, 인성의 확보라는 관점에서 0.50％ 이하이다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.40％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.30％ 이하이다.
[Mn: 0.10％ 이상 2.00％ 이하]
Mn(망간)은, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. Mn 함유량은, 경도의 확보라는 관점에서, 0.10％ 이상이다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.50％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.80％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.00％ 이상이다. 한편, Mn은, 강의 결정립계를 취화시키는 원소이다. Mn 함유량은, 인성의 확보라는 관점에서, 2.00％ 이하이다. Mn 함유량은, 바람직하게는 1.80％ 이하이고, 보다 바람직하게는 1.60％ 이하이다.
[P: 0.015％ 이하]
P(인)은, 원료 및 제조 공정에 있어서, 강에 혼입되는 원소이다. P 함유량은, 인성의 확보라는 관점에서, 0.015％ 이하이다. P 함유량은, 바람직하게는 0.012％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.010％ 이하이다. P 함유량은, 저감시키는 것이 바람직하고, 하한은 한정되지는 않지만, 제조 비용의 관점에서, 0％ 초과여도 된다. P 함유량은, 0.001％ 이상이어도 된다.
[S: 0.0300％ 이하]
S(황)은, 원료 및 제조 공정에 있어서, 강에 혼입되는 원소이다. S 함유량은, 인성의 확보라는 관점에서, 0.0300％ 이하이다. S 함유량은, 바람직하게는 0.0050％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0030％ 이하이다. S 함유량은, 저감시키는 것이 바람직하고, 하한은 한정되지는 않지만, 제조 비용의 관점에서, 0％ 초과여도 된다. S 함유량은, 0.0001％ 이상이어도 된다.
[Cr: 2.10％ 이상 8.00％ 이하]
Cr(크롬)은, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. Cr은, Ni, Mo 등의 고가의 원소의 함유량을 억제하여, 내마모강의 경도 및 인성을 확보한다는 관점에서 중요한 원소이다. Cr 함유량은, ??칭성의 확보라는 관점에서, 2.10％ 이상이다. Cr 함유량은, 바람직하게는 2.20％ 이상이고, 보다 바람직하게는 2.40％ 이상이다. 한편, Cr 함유량은, 비용의 관점에서, 8.00％ 이하이고, 7.50％ 이하여도 된다. Cr 함유량은, 바람직하게는 5.00％ 이하이고, 보다 바람직하게는 3.00％ 이하이다.
[N: 0.0080％ 이하]
N(질소)는, 원료 및 제조 공정에 있어서, 강에 혼입되는 원소이다. N 함유량은, 인성의 확보라는 관점에서, 0.0080％ 이하이다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0070％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0060％ 이하이다. N 함유량은, 저감시키는 것이 바람직하고, 하한은 한정되지는 않지만, 제조 비용의 관점에서, 0％ 초과여도 된다. Al 또는 Ti을 함유시키는 경우, N와 결합하여, AlN, TiN 등의 미세한 질화물이 형성된다. N 함유량은, 질화물에 의한 금속 조직의 미세화라는 관점에서, 바람직하게는 0.0010％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0020％ 이상이다.
본 실시 형태에 관한 내마모강은, 제조 비용을 과잉으로 상승시키지 않고 ??칭성을 높이기 위해, 필요에 따라, Cu, Ni, Mo, V, W 및 B 중 1종 또는 2종 이상을 하기의 범위 내에서 함유시켜도 된다.
[Cu: 0％ 이상 0.50％ 이하]
Cu(구리)는, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. Cu 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 확실하게 얻기 위해, Cu 함유량은, 바람직하게는 0.01％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 한편, Cu 함유량은, 비용의 관점에서, 0.50％ 이하이다. Cu 함유량은, 바람직하게는 0.30％ 이하이고, 0.10％ 이하이고, 0.05％ 이하여도 된다.
[Ni: 0％ 이상 0.50％ 이하]
Ni(니켈)은, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. Ni 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 얻기 위해, Ni 함유량은, 바람직하게는 0.01％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 한편, Ni 함유량은, 비용의 관점에서, 0.50％ 이하이다. Ni 함유량은, 바람직하게는 0.30％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.10％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이하이다.
[Mo: 0％ 이상 0.50％ 이하]
Mo(몰리브덴)은, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. Mo 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 얻기 위해, Mo 함유량은, 바람직하게는 0.01％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 한편, Mo 함유량은, 비용의 관점에서, 0.50％ 이하이다. 바람직하게는 0.30％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.10％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이하이다.
[V: 0％ 이상 0.500％ 이하]
V(바나듐)은, 탄화물 또는 질화물 등의 석출물을 형성하는 원소이고, ??칭성을 높이는 효과를 갖는다. V 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 얻기 위해, V 함유량은, 바람직하게는 0.003％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상이다. 한편, V 함유량은, 비용의 관점에서, 0.500％ 이하이다. 바람직하게는 0.300％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.100％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.050％ 이하이다.
[W: 0％ 이상 0.50％ 이하]
W(텅스텐)은, 강의 ??칭성을 높이는 원소이다. W 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 확실하게 얻기 위해, W 함유량은, 바람직하게는 0.01％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 한편, W 함유량은, 비용의 관점에서, 0.50％ 이하이다. W 함유량은, 바람직하게는 0.30％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.10％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이하이다.
[B: 0％ 이상 0.0050％ 이하]
B(붕소)는, 미량이라도 강의 ??칭성을 현저하게 높이는 원소이다. B 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 얻기 위해, B 함유량은, 바람직하게는 0.0003％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.0008％ 이상이다. 한편, B를 과잉으로 함유시켜도 효과가 포화되므로, B 함유량은 0.0050％ 이하이다. B 함유량은, 바람직하게는 0.0045％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0040％ 이하이다.
본 실시 형태에 관한 내마모강은, 필요에 따라, 탄화물, 질화물, 산화물, 황화물 등의 화합물을 형성하는 Al, Ti, Nb, Ca, Mg 및 REM 중 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다.
[Al: 0％ 이상 0.300％ 이하]
Al(알루미늄)은, 탈산 원소이고, 질화물을 형성하는 원소이기도 하다. Al 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 탈산의 효과를 얻기 위해, Al 함유량은, 바람직하게는 0.005％ 이상이다. AlN에 의한 금속 조직의 미세화라는 관점에서, Al 함유량은, 보다 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, 조대한 개재물의 생성의 억제라는 관점에서, Al 함유량은 0.300％ 이하이다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.100％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.070％ 이하이다.
[Ti: 0％ 이상 0.100％ 이하]
Ti(티타늄)은, 탈산 원소이고, 질화물을 형성하는 원소이기도 하다. 또한, Ti은, 강에 B가 포함되는 경우, BN의 형성을 억제하여 ??칭성을 높이기 위해 이용된다. Ti 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 탈산의 효과를 얻기 위해, Ti 함유량은, 바람직하게는 0.003％ 이상이다. TiN에 의한 금속 조직의 미세화라는 관점에서, Ti 함유량은, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, 조대한 개재물의 생성의 억제라는 관점에서, Ti 함유량은 0.100％ 이하이다. Ti 함유량은, 보다 바람직하게는, 0.050％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이하이다.
[Nb: 0％ 이상 0.100％ 이하]
Nb(니오븀)은, 탄화물 또는 질화물 등의 석출물을 형성하는 원소이다. Nb 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 석출물에 의한 금속 조직의 미세화라는 관점에서, Nb 함유량은, 바람직하게는 0.003％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.005％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상이다. 한편, Nb을 과잉으로 함유시켜도 효과가 포화되므로, Nb 함유량은 0.100％ 이하이다. Nb 함유량은, 바람직하게는 0.050％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이하이다.
[Ca: 0％ 이상 0.0100％ 이하]
Ca(칼슘)은, 산화물 또는 황화물을 형성하여, 개재물의 형태를 제어하는 원소이다. Ca 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 얻기 위해, Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0003％ 이상이다. Ca 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, 조대한 개재물의 생성의 억제라는 관점에서, Ca 함유량은 0.0100％ 이하이다. Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0080％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0060％ 이하이다.
[Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하]
Mg(마그네슘)은, 산화물 또는 황화물을 형성하여, 개재물의 형태를 제어하는 원소이다. Mg 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 얻기 위해, Mg 함유량은, 바람직하게는 0.0003％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, 비용의 관점에서, Mg 함유량은 0.0100％ 이하이다. Mg 함유량은, 바람직하게는 0.0080％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0060％ 이하이다.
[REM: 0％ 이상 0.0100％ 이하]
REM(희토류 원소)이란, Sc, Y의 2원소와, La, Ce, Nd 등의 란타노이드 15원소의 합계 17원소의 총칭을 의미한다. REM 함유량이란, 상기 17원소의 합계 함유량을 의미한다.
REM은, 산화물 또는 황화물을 형성하여, 개재물의 형태를 제어하는 원소이다. REM 함유량의 하한은 한정되지는 않고 0％여도 된다. 효과를 얻기 위해, REM 함유량은, 바람직하게는 0.0003％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0005％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상이다. 한편, 비용의 관점에서, REM 함유량은 0.0100％ 이하이다. REM 함유량은, 바람직하게는 0.0080％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0060％ 이하이다.
본 실시 형태에 관한 강의 상기 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이다. 여기서, 불순물이란, 본 실시 형태에 관한 내마모강을 공업적으로 제조할 때, 의도적으로 함유시키지 않지만, 광석, 스크랩 등의 원료 또는 제조 공정에 있어서의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이다. 불순물의 함유는, 본 실시 형태에 관한 내마모강의 특성에 악영향을 미치지 않는 범위에서 허용된다.
불순물로서, 예를 들어 O(산소)는, 원료 및 제조 공정에 있어서, 강에 혼입되는 원소이다. O는 불순물이기 때문에, O 함유량은, 0.0060％ 이하인 것이 바람직하다. O 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0050％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0040％ 이하이다. O 함유량은, 저감시키는 것이 바람직하고, 하한은 한정되지는 않지만, 제조 비용의 관점에서, 0％ 초과여도 된다. O 함유량은, 0.0020％ 이상이어도 된다.
<금속 조직>
다음으로, 본 실시 형태에 관한 내마모강의 금속 조직에 대하여 설명한다. 이하에 있어서, 금속 조직의 「％」는 「면적％」이다.
본 실시 형태에 관한 내마모강은, 금속 조직에 포함되는 탄화물이, 면적％로, 0％ 이상 0.5％ 이하이다. 탄화물의 평균 원 상당 직경은 500㎚ 이하이다. 400㎛×400㎛의 영역에 있어서, 15° 이상의 대경각 입계(large-angle grain boundary, 「고각 입계」라고 불리는 경우도 있다.)로 둘러싸인 영역(이것을 결정립이라고 간주함) 중, 입경이 큰 순으로 10개의 결정립의 평균 입경이 40㎛ 이하이다. 또한, 탄화물로서, 시멘타이트(Fe3C), Cr 탄화물, Fe2C을 들 수 있지만, 본 개시에 있어서의 탄화물은 주로 시멘타이트이다.
본 실시 형태에 관한 내마모강의 금속 조직은, 탄화물의 면적률 및 평균 원 상당 직경, 그리고 결정의 평균 입경이 상술한 범위이면 된다. 그러나, 상부 베이나이트 또는 펄라이트가 생성되면, 탄화물의 면적률이 증가하여, 조대화되기 쉽다. 페라이트가 생성되면 경도 부족이 되기 쉬워, 인성을 저하시키는 경우가 있다. 잔류 오스테나이트는, 변형에 의해 경질의 마르텐사이트(가공 유기 마르텐사이트)가 되어, 인성을 저하시키는 경우가 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 내마모강의 금속 조직은 마르텐사이트 및 하부 베이나이트 중 한쪽 또는 양쪽으로 이루어지는 것이 바람직하다. 마르텐사이트 및 하부 베이나이트의 면적률의 합계는, 바람직하게는 95％ 이상이다. 마르텐사이트 및 하부 베이나이트를 제외한 잔부는, 페라이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 상부 베이나이트 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진다.
또한, 상부 베이나이트는, 입자 내에 탄화물을 포함하지 않고, 입계에 시멘타이트, 혹은 잔류 오스테나이트가 석출된 40㎛ 이상의 입경의 조직이다. 마르텐사이트 및 하부 베이나이트는, 라스 형상의 경질상이고, 일반적으로, 탄화물의 유무에 의해 판별된다. 본 실시 형태에 관한 내마모강의 금속 조직이 마르텐사이트 및 하부 베이나이트로 이루어지는 경우, 탄화물이 포함되는 금속 조직은 하부 베이나이트라고 간주된다. 본 실시 형태에 있어서는, 마르텐사이트와 하부 베이나이트를 판별할 필요는 없다. 광학 현미경에 의해, 페라이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 상부 베이나이트가 관찰되지 않는 경우, 금속 조직이 마르텐사이트 및 하부 베이나이트 중 한쪽 또는 양쪽으로 이루어진다고 판단된다.
본 실시 형태에 관한 내마모강은, 탄화물의 면적률 및 평균 원 상당 직경, 그리고 결정의 평균 입경이 상술한 범위이면, 마르텐사이트 및 하부 베이나이트 이외의 금속 조직을 포함해도 된다.
금속 조직의 관찰은, 내마모강의 두께가 16㎜ 미만인 경우는, 표면으로부터 두께 방향으로, 두께의 1/2의 부위(이하, 「1/2t부」라고도 칭해진다. 또한, 「1/2t」는 「t/2」와 동의이다.)에서 행해진다. 내마모강의 두께가 16㎜ 이상인 경우는, 표면으로부터 두께 방향으로, 두께의 1/4의 부위(이하, 「1/4t부」라고도 칭해진다. 또한, 「1/4t」는 「t/4」와 동의이다.)에서 금속 조직의 관찰이 행해진다. 금속 조직의 관찰에 사용되는 시료의 관찰면은, 시료의 L(긴 변) 방향(압연 방향)을 따라 두께 방향으로 절단된 단면(이하, 「시료의 L(긴 변) 방향 단면」이라고 칭하는 경우가 있다.)이고, 습식 연마, 나이탈에 의한 에칭이 실시된다. 금속 조직의 관찰은, 400배의 배율로 행해지고, 5시야의 관찰에 의해 페라이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 상부 베이나이트의 유무가 판정된다. 또한, 잔류 오스테나이트는, 1％ 내지 10％ 피로아황산 용액에 의해 실시되는 레페라 부식에 의해 관찰된다.
[탄화물의 면적률: 0％ 이상 0.5％ 이하]
본 실시 형태에 관한 내마모강의 금속 조직이 마르텐사이트로 이루어지는 경우, 탄화물의 면적률은 0％이다. 본 실시 형태에 관한 내마모강의 금속 조직이, 마르텐사이트 및 하부 베이나이트로 이루어지는 경우, 탄화물이 포함되는 금속 조직은, 하부 베이나이트라고 간주된다. 탄화물의 면적률은, 인성의 확보라는 관점에서, 0.5％ 이하이다. 탄화물의 면적률은, 바람직하게는 0.4％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.3％ 이하이다. ??칭 정지 온도를 저하시키면, 상부 베이나이트 및 펄라이트의 생성이 억제되어, 탄화물의 면적률이 감소된다.
탄화물의 면적률은, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, 이하, 「SEM」이라고 칭해짐)에 의해 측정된다. 탄화물의 면적률은, 내마모강의 두께가 16㎜ 미만인 경우는, 1/2t부에 있어서 행해진다. 내마모강의 두께가 16㎜ 이상인 경우는, 1/4t부에 있어서 탄화물의 면적률이 측정된다. 탄화물의 면적률의 측정에 사용되는 시료의 관찰면은, 시료의 L(긴 변) 방향 단면이고, 전해 에칭이 실시된다. 탄화물의 면적률은, 30000배로 촬영된 사진의 화상 해석(화상 처리에 의한 2치화)에 의해 측정된다. 여기서, 전해 에칭은 과염소산 62cc, 에탄올 700cc, 증류수 137cc, 부틸셀로솔브 100cc를 혼합한 용액으로, 20 내지 40V, 10초 내지 30초 실시한다. 화상 처리에 의한 2치화는 눈으로 보아 마르텐사이트의 블록 내에 석출된 탄화물을 분리할 수 있도록 역치를 마련한다.
[탄화물의 평균 원 상당 직경: 500㎚ 이하]
탄화물의 평균 원 상당 직경은, 인성의 확보라는 관점에서, 500㎚ 이하이다. 탄화물의 평균 원 상당 직경은, 바람직하게는 300㎚ 이하이다. 탄화물의 평균 원 상당 직경은, 50㎚ 이상이어도 되고, 100㎚ 이상이어도 된다. 탄화물의 평균 원 상당 직경은, 면적률의 측정에 사용된 SEM 사진의 화상 해석에 의해 구해지는 탄화물의 면적(합계) 및 탄화물의 개수로부터 산출된다. 즉, 탄화물의 합계 면적을 탄화물의 개수로 나눈 탄화물의 평균 면적으로부터 평균 원 상당 직경이 산출된다. 탄화물의 면적률이 0％인 경우, 평균 원 상당 직경은 0㎚이다. ??칭 정지 온도를 저하시키면, 상부 베이나이트 및 펄라이트의 생성이 억제되어, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 작아진다. 상부 베이나이트 및 펄라이트에 포함되는 탄화물은, 평균 원 상당 직경 및 면적률이 크다. 탄화물의 면적률이 0.5％ 이하이고, 평균 원 상당 직경이 500㎚ 이하이면, 상부 베이나이트 및 펄라이트의 면적률의 합계는 5％ 미만이라고 판단해도 된다.
[15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 입경 상위 10개의 평균: 40㎛ 이하]
400㎛×400㎛의 영역에 있어서 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 입경 상위 10개(입경이 큰 순으로 10개의 결정 입경)의 평균은, 40㎛ 이하이다. 이하에는, 결정 방위차가 15° 이상인 대경각 입계로 둘러싸인 입경을 대경각 입경이라고 칭한다. 대경각 입경이 커지면 파괴가 발생되기 쉬워지고, 대경각 입경이 작아지면 인성이 향상된다. 대경각 입경은, 400㎛×400㎛의 영역 내의 결정립 중 상위 10개(큰 쪽으로부터 10개)의 평균값으로 평가된다. 대경각 입경의 상위 10개의 평균은, 보다 바람직하게는 30㎛ 이하이다.
본 실시 형태에서는, 대경각 입경은 전자선 후방 산란 회절법(Electron Back Scattered Diffraction Pattern, 이하, 「EBSD」라고도 칭해짐)에 의해 측정된다. EBSD에 의한 측정은, 400㎛×400㎛의 시야에서, 0.4㎛의 피치로 행해진다. 시판되고 있는 해석 소프트웨어(TSL사제 OIM-Analysis)에 의해 입경 분포가 표시되고, 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 결정립 중, 상위 10개의 입경의 평균이 산출된다. EBSD에 의한 측정은, 내마모강의 두께가 16㎜ 미만인 경우는, 1/2t부에 있어서 행해진다. 두께가 16㎜ 이상인 경우는, 1/4t부에 있어서 EBSD에 의한 측정이 행해진다. EBSD에 의한 측정에 사용되는 시료는, 관찰면이 한 변이 10㎜인 정사각형이고, 강판에 있어서의 폭 방향의 단부로부터 판 폭의 1/4의 위치(1/4 폭)로부터 잘라내어진다. 관찰면은, 시료의 L(긴 변) 방향 단면이고, 전해 연마가 실시된다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 내마모강의 표면 경도, 1/2t부에 있어서의 경도 및 내마모강의 저온 인성에 대하여 설명한다.
[표면 경도: 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상]
본 실시 형태에 관한 내마모강의 표면 경도는, 내마모성을 확보하기 위해, 비커스 경도로 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상이다. [C]는, 내마모강에 있어서의 C 함유량이다. 내마모강의 표면 경도는, 바람직하게는 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋160HV10 이상이고, 더욱 바람직하게는 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋180HV10 이상이다. 표면 경도는, 높을수록 바람직하고, 상한은 한정되지는 않는다. 내마모강의 표면 경도는, 인성의 확보라는 관점에서, 634×[C]1/2＋230HV10 이하여도 된다.
내마모강의 표면 경도는, 탈탄의 영향을 고려하여, 내마모강의 표면으로부터 두께 방향으로 0.7㎜의 위치에서 측정된다. 비커스 경도 시험은, JIS Z 2244:2009에 준거하여 행해지고, 하중은 10kgf이다. 비커스 경도는, 시료의 L(긴 변) 방향 단면에 있어서 측정된 3점의 평균값이다. 표면 경도가 비커스 경도로 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상인 경우, 페라이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률의 합계는 5％ 미만이라고 판단해도 된다.
또한, C 함유량을 고려한 상대적인 내마모성이 아니라, C 함유량에 의존하지 않고 절대적인 내마모성을 확보하는 관점에서, 본 실시 형태에 관한 내마모강의 표면 경도는, 380HV10 이상, 400HV10 이상, 또는 450HV10 이상이어도 된다.
[두께 방향의 중앙부에 있어서의 중앙부 경도: 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상]
내마모강의 두께 방향의 중앙부는, 1/2t부와 동의이고, 이하에는, 내마모강의 두께 방향의 중앙부에 있어서의 중앙부 경도를 1/2t부 경도라고도 칭한다. 1/2t부 경도는, 사용에 의한 내마모성의 열화의 방지라는 관점에서, 바람직하게는 비커스 경도로 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상, 보다 바람직하게는 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋160HV10 이상이다. 1/2t부 경도는, 더욱 바람직하게는 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋180HV10 이상이고, 높을수록 바람직하고, 상한은 한정되지는 않는다. 1/2t부 경도는, 인성의 확보라는 관점에서, 634×[C]1/2＋230HV10 이하여도 된다. 비커스 경도 시험은, JIS Z 2244:2009에 준거하여 행해지고, 하중은 10kgf이다. 비커스 경도는, 시료의 L(긴 변) 방향 단면에 있어서 측정된 3점의 평균값이다. 1/2t부 경도는, ??칭성을 높이는 합금의 함유량의 증가, ??칭의 냉각 속도의 상승에 의해 확보된다.
또한, C 함유량을 고려한 상대적인 내마모성이 아니라, C 함유량에 의존하지 않고 절대적인 내마모성을 확보하는 관점에서, 본 실시 형태에 관한 내마모강의 중앙부에 있어서의 중앙부 경도는, 380HV10 이상, 400HV10 이상, 또는 450HV10 이상이어도 된다.
[－40℃에서의 샤르피 흡수 에너지의 평균값: 27J 이상]
내마모강은, 한랭지 또는 고지에서 사용되는 경우가 있다. 가공 시 및 사용 시의 충격에 의한 파괴를 억제하기 위해, 내마모강은 －40℃에서의 인성의 확보가 필요해진다. 이러한 관점에서, 본 실시 형태에 관한 내마모강은, －40℃에서의 샤르피 흡수 에너지의 평균값이 27J 이상이다. －40℃에서의 샤르피 흡수 에너지의 평균값은, 바람직하게는 50J 이상이다. －40℃에서의 샤르피 흡수 에너지의 평균값은, 높을수록 바람직하고, 상한은 한정되지는 않지만, 100J 이하여도 된다.
샤르피 시험은, JIS Z 2242:2018에 준거하여, V 노치를 마련한 풀사이즈의 시험편을 사용하여 행해진다. 내마모강의 두께가 12㎜ 이하인 경우는, 5㎜의 서브 사이즈의 시험편이 사용된다. 샤르피 시험편의 채취 위치는, 판 두께 16㎜ 이상의 내마모강은 1/4t부이고, 판 두께 16㎜ 미만의 내마모강은 1/2t부이다. 샤르피 시험편의 긴 변 방향은, 압연 방향이다. 측정값의 변동을 고려하여, 샤르피 흡수 에너지의 평균값은, 3개의 시험편의 측정값의 산술 평균이다.
본 실시 형태에 관한 내마모강의 형상은, 특별히 한정되지는 않고, 강판, 강대, 형강, 강관, 봉강, 강선 등이다. 강판, 강대, 형강, 강관 등의 강재의 두께는, 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 8㎜ 이상 50㎜ 이하이다. 강재의 두께는, 10㎜ 이상이어도 되고, 16㎜ 이상이어도 된다. 강재의 두께는, 45㎜ 이하여도 되고, 40㎜ 이하여도 된다.
본 실시 형태에 관한 내마모강이 봉강인 경우는, 직경을 두께라고 간주하고, 비커스 경도 측정, 샤르피 시험을 행하면 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 내마모강은, 내식성도 우수하다. 본 실시 형태에 관한 내마모강의 내식성을 평가하는 경우, JASO M609 및 JASO M610의 시험법을 베이스로, 용액을 1/100 희석의 인공 해수 용액으로 실시한다. 2시간의 염수 분무, 4시간의 건조, 2시간의 습윤을 1사이클로 하고, 504사이클에 의한 부식 처리 후, 산세 처리에 의해 녹을 제거하고, 부식 전후의 중량 변화로부터 부식 속도를 비교한다. 이러한 내식성 시험에 있어서, 본 실시 형태에 관한 내마모강은, 보통강의 SM490과 비교하여, 부식 속도가 80％ 미만으로 억제되는 것도 가능하다.
<제조 방법>
이어서, 본 실시 형태에 관한 내마모강의 제조 방법을 설명한다.
본 실시 형태에 관한 내마모강은, 강을 용제하여, 성분의 조정 후, 주조하여 얻어진 강편을 강 소재로 하여 제조된다. 강 소재는 열간 압연되어, 그대로 ??칭이 실시되거나, 또는 공랭된다. 공랭 후에는 재가열되어, ??칭이 실시된다. 열간 압연 후에 ??칭이 실시된 후, 재가열 및 ??칭이 실시되어도 된다.
본 실시 형태에 관한 내마모강의 제조에 사용되는 강 소재의 제법은 한정되지는 않고, 공지의 방법으로 제조된다.
예를 들어, 강편은, 전로, 전기로 등의 통상의 정련 프로세스에서 용제한 후, 연속 주조법, 조괴-분괴법 등의 공지의 방법으로 제조된다.
강편은, 바람직하게는 주조 후에 냉각되고, Ac3 변태점 이상의 온도로 재가열되어, 열간 압연이 실시된다. 연속 주조 후의 강편은, 400℃ 이하로 냉각되지 않고 핫 차지로 가열로에 장입되면, 주조 시에 생성된 조대한 오스테나이트가 가열 후의 강편에도 잔존하는 경우가 있다. 내마모강의 조직의 미세화를 촉진시키기 위해, 연속 주조 후의 강편은, 일단, 400℃ 이하까지 냉각되는 것이 바람직하다.
열간 압연은, 피압연재의 표면의 온도가 Ar3 변태점 이상인 온도역에서 행해진다. Ar3 변태점은 냉각 시에 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 개시되는 온도이다. 열간 압연 전의 강 소재의 가열 온도는, 바람직하게는 900℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 1000℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1100℃ 이상이다. 가열 온도는, 결정립의 조대화를 억제하기 위해, 바람직하게는 1330℃ 이하이다. 가열 온도는, 보다 바람직하게는 1200℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1150℃ 이하이다.
내마모강의 열간 압연에서는, 저온 인성의 확보라는 관점에서, 재결정을 촉진시켜, 오스테나이트의 입경을 작게 하는 것이 바람직하다. 재결정을 촉진시키기 위해, 1000℃ 이상의 온도역에 있어서의 압하율은, 바람직하게는 50％ 이상이다. 1000℃ 이상의 온도역에 있어서의 압하율(단순히 압하율이라고 칭함)은, 열간 압연 전의 강 소재의 두께와, 1000℃에 있어서의 피압연재의 두께로부터, 이하의 식으로 구해진다.
압하율(％)＝100×{(강 소재의 두께)－(1000℃에 있어서의 피압연재의 두께)}/강 소재의 두께
열간 압연의 종료 온도는, 페라이트의 생성을 방지한다는 관점에서, Ar3 변태점 이상이다. 열간 압연의 종료 후, 그대로, 피압연재에 ??칭이 실시되는 경우는, 열간 압연의 종료 온도는 770℃ 이상이다. 한편, 열간 압연의 종료 온도는, 금속 조직의 미세화라는 관점에서, 바람직하게는 900℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 850℃ 이하이다.
열간 압연의 종료 후의 피압연재의 두께는, 내마모강의 두께이고, 예를 들어 8㎜ 이상 50㎜ 이하이다. 열간 압연에서의 압하율이 작고, 두께가 너무 큰 경우, γ 입경이 조대화되어 인성이 부족하고, 또한 ??칭성이 부족한 영역이 생겨 상부 베이나이트가 생성되어 인성이 부족할 가능성이 있다. 두께가 50㎜ 이하이면, 인성이 부족한 것이 억제된다. 한편, 두께가 8㎜ 이상이면, 내마모강으로서 충분한 강도를 확보할 수 있다.
열간 압연 후의 피압연재는, 그대로 ??칭이 실시되거나, 공랭된다. 공랭된 피압연재는 재가열되어, ??칭이 실시된다. 열간 압연 후의 피압연재에, 그대로 ??칭이 실시되는 공정은, 직접 ??칭이라고 칭해진다. 열간 압연 후의 피압연재가 공랭되고, 재가열되어, ??칭이 실시되는 공정은, 재가열 ??칭이라고 칭해진다. 열간 압연 후에 ??칭이 실시된 피압연재에, 재가열 및 ??칭이 실시되어도 된다. 재가열 온도는, 페라이트의 생성을 방지한다는 관점에서, Ac3 변태점 이상의 온도이면 된다. 재가열 온도는, 바람직하게는 850℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 900℃ 이상이다. 금속 조직의 미세화라는 관점에서, 재가열 온도는, 바람직하게는 1150℃ 이하이다. 재가열 온도는, 보다 바람직하게는 1050℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1000℃ 이하이다.
이하의 ??칭의 개시 온도, 냉각 속도, 정지 온도의 설명에는, 직접 ??칭 및 재가열 ??칭의 공정에 의한 차이는 없다. ??칭의 개시 온도는, 페라이트의 생성을 방지한다는 관점에서, 770℃ 이상이다. ??칭의 냉각 속도는, 페라이트의 생성을 방지, 탄화물의 석출 및 성장의 억제라는 관점에서, 피압연재의 표면 온도에서, 3℃/초 이상이다. 냉각 속도는, 빠를수록 바람직하지만, 냉각 설비의 능력, 피압연재의 두께 등에 따라 한계가 있고, 50℃/초 이하여도 된다. 또한, 냉각 속도는, 하기 식에 의해 산출되는 값이다.
냉각 속도＝(냉각 개시 시의 표면 온도－냉각 정지 시의 표면 온도)/냉각 시간
여기서 「냉각 정지 시의 표면 온도」는, 수랭 정지 시점의 피압연재의 표면 온도이다(복열 온도가 아니다).
??칭의 정지 온도는, 페라이트의 생성을 방지, 탄화물의 석출 및 성장의 억제라는 관점에서, 피압연재의 표면 온도에서 200℃ 이하이다. ??칭의 정지 온도는, 특히 탄화물의 성장의 억제라는 관점에서, 바람직하게는 피압연재의 표면 온도에서 100℃ 이하이다.
여기서, Ac3은 하기에서 계산되는 가열 시의 변태 개시 온도, Ar3은 하기에서 계산되는 냉각 시의 변태 개시 온도이고, 강의 화학 조성을 사용하여 계산된다.
Ac3(℃)＝902－255×C＋19×Si－11×Mn－5×Cr＋13×Mo－20×Ni＋55×V
Ar3(℃)＝868－396×C＋24.6×Si－68.1×Mn－24.8×Cr
상기 식에 있어서의 C, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, V은 질량％로 나타낸 함유량을 의미한다.
실시예
이하에 본 개시의 실시예를 나타낸다. 단, 이하에 나타내는 실시예는 본 개시의 일례이고, 본 개시는 이하에 설명하는 실시예에 제한되는 것은 아니다. 실시예 1은 직접 ??칭의 일례이고, 실시예 2는 재가열 ??칭의 일례이다.
<실시예 1>
전로에 의한 강의 용제, 연속 주조에 의해 제조된 강편의 두께는 245㎜이다. 강편으로부터 시료가 채취되어, 형광 X선 분석법, 연소-적외선 흡수법, 불활성 가스 융해법, 유도 결합 플라스마 질량 분석법(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP 질량 분석법) 등을 사용하여 화학 조성의 분석이 행해졌다. 결과는 표 1에 나타나 있다. 표 1에 있어서, 공란은 분석 하한값 미만이었던 것을 의미한다. 또한, 표 1에 기재는 없지만, 불순물인 O의 함유량은 20ppm 내지 60ppm이었다. 표 1 내지 표 3에 있어서, 밑줄은 본 개시의 범위 외의 값 또는 조건인 것을 의미한다.
Figure pct00001
강편에, 열간 압연이 실시되고, 그대로, 피압연재에 ??칭이 실시되어, 강판(내마모강)이 제조되었다. 열간 압연의 가열 온도는 Ac3 변태점 이상이고, 종료 온도는 Ar3 변태점 이상이다. 열간 압연 공정에 있어서, 피압연재에는 1000℃ 이상의 온도역에 있어서의 압하율이 50％ 이상이 되는 압연이 실시되었다.
열간 압연에 사용된 강편의 강 No., ??칭의 개시 온도, 냉각 속도, 정지 온도 및 강판의 판 두께는 표 2에 나타나 있다.
(금속 조직 관찰)
얻어진 각 두꺼운 강판의 금속 조직의 관찰은, 내마모강의 두께가 16㎜ 미만인 경우는 1/2t부에 있어서, 내마모강의 두께가 16㎜ 이상인 경우는, 1/4t부에 있어서 행해졌다. 관찰면은, 시료의 L(긴 변) 방향 단면이고, 습식 연마, 나이탈에 의한 에칭이 실시되었다. 금속 조직의 관찰은, 400배의 배율로 행해지고, 5시야의 관찰에 의해 페라이트, 펄라이트, 상부 베이나이트 및 잔류 오스테나이트의 유무가 판정되었다. 하부 베이나이트 및 마르텐사이트 이외의 조직이 관찰된 경우, 하기 기호에 의해 표 2에 나타내고, 하기의 조직이 관찰되지 않은 경우는 「-」를 기재했다.
α: 페라이트
P: 펄라이트
uB: 상부 베이나이트
γ: 잔류 오스테나이트
(탄화물의 면적률 및 평균 원 상당 직경의 측정)
금속 조직의 관찰에 사용한 시료에 전해 연마가 실시되어, SEM에 의해 탄화물의 면적률 및 원 상당 직경이 측정되었다. 30000배로 촬영된 사진의 화상 해석에 의해 탄화물의 면적 및 탄화물의 개수가 측정되어, 탄화물의 면적률 및 평균 원 상당 직경이 산출되었다. 탄화물의 면적률 및 평균 원 상당 직경은 표 2에 나타나 있다.
또한, 탄화물은, 시멘타이트(Fe3C) 외에, Cr 탄화물과 Fe2C이 생각된다. Cr 탄화물은, 고온에서 장시간 유지한 경우에 석출되는 탄화물이지만, 본 개시에 있어서의 제조 프로세스에서는, Cr 탄화물의 석출 전에 냉각된다. Cr 탄화물이 석출되면, 고용 Cr이 감소되어 ??칭성이 떨어짐과 함께, 고용 C양이 감소하기 때문에, 내마모강으로서의 경도가 생기지 않는다고 생각된다.
Fe2C은 저온 템퍼링(100 내지 200℃)에서 석출된다고 생각되지만, TEM(투과 전자 현미경)으로 관찰되는 미소한 사이즈이고, SEM으로는 관찰되지 않는다.
이들 지견으로부터, 실시예에서 관찰된 탄화물은 시멘타이트이다.
(유효 결정 입경의 측정)
또한, EBSD에 의해, 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 입경 상위 10개의 평균이 측정되었다. EBSD에 의한 측정은, 400㎛×400㎛의 시야에서, 0.4㎛의 피치로 행해졌다. 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 입경 상위 10개의 평균이, TSL사제의 OIM-Analysis에 의해 구해졌다. 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 입경 상위 10개의 평균은 유효 결정 입경으로서 표 2에 나타나 있다.
(비커스 경도 시험)
시료의 L(긴 변) 방향 단면에 있어서, 내마모강의 표면으로부터 두께 방향으로 0.7㎜의 위치 및 1/2t부에서 내마모강의 비커스 경도가 측정되었다. 비커스 경도 시험은, JIS Z 2244:2009에 준거하여, 10kgf의 하중으로 행해졌다. 비커스 경도는, 측정된 임의의 3점의 평균값이다. 표면 경도가 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상이라면 내마모성이 양호하고, 또한 1/2t부의 경도가 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상이라면 내마모성의 열화 억제도 양호하다.
(샤르피 시험)
샤르피 시험은, JIS Z 2242:2018에 준거하여, V 노치를 마련한 풀사이즈의 시험편을 사용하여 행해졌다. 샤르피 흡수 에너지의 평균값은, 3개의 시험편의 측정값의 산술 평균이다. 샤르피 시험편의 긴 변 방향은, 강판의 압연 방향이다.
내마모강의 두께가 12㎜ 이하인 경우는, 5㎜의 서브 사이즈의 시험편이 사용되었다. 샤르피 시험편의 채취 위치는, 판 두께 16㎜ 이상의 내마모강은 1/4t부이고, 판 두께 16㎜ 미만의 내마모강은 1/2t부이다. 비커스 경도(표면 경도 및 1/2t 경도) 및 샤르피 흡수 에너지(KV2)는 표 2에 나타나 있다. 샤르피 흡수 에너지가 27J 이상이라면 저온 인성이 양호하다.
(내식성 시험)
내식성 시험은 JASO M609 및 JASO M610의 시험법을 베이스로, 용액을 1/100 희석의 인공 해수 용액으로 실시했다. 2시간의 염수 분무, 4시간의 건조, 2시간의 습윤을 1사이클로 하고, 504사이클에 의한 부식 처리 후, 산세 처리에 의해 녹을 제거하고, 부식 전후의 중량 변화로부터 부식 속도를 비교했다. 보통강의 SM490과 비교하여, 부식 속도가 80％ 미만인 강재를 A, 80％ 이상인 강재를 B로 평가했다.
Figure pct00002
<실시예 2>
표 1에 성분이 나타나는 강편에, 열간 압연이 실시되고, 공랭 후, 피압연재에 재가열 ??칭이 실시되어, 강판이 제조되었다. 열간 압연의 가열 온도는 Ac3 변태점 이상이고, 종료 온도는 Ar3 변태점 이상이다. 열간 압연 공정에 있어서, 피압연재에는 1000℃ 이상의 온도역에 있어서의 압하율이 50％ 이상이 되는 압연이 실시되었다. 재가열 ??칭의 가열 온도는 Ac3 변태점 이상이다.
열간 압연에 사용된 강편의 강 No., ??칭의 개시 온도, 냉각 속도, 정지 온도 및 강판의 판 두께는 표 3에 나타나 있다.
실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 각 두께 강판의 금속 조직의 관찰, 탄화물의 면적률 및 평균 원 상당 직경의 측정, 유효 결정 입경의 측정, 비커스 경도 및 샤르피 흡수 에너지의 측정, 또한 내식성 시험이 행해졌다. 결과는 표 3에 나타나 있다.
Figure pct00003
표 2 및 표 3에 나타난 바와 같이, 본 개시의 요건을 충족시키는 강판은, Ni, Mo을 포함하지 않거나, 함유량이 각각 0.50％ 이하로 억제되어 있어, 내마모성, 내식성 및 저온 인성이 우수하다.
제조 No.101에서는, C 함유량이 높기 때문에, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.102에서는, Cr 함유량이 낮기 때문에, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.103에서는, C 함유량이 낮기 때문에, 표면 경도가 부족하여, 목표로 하는 내마모성이 얻어지지 않았다.
제조 No.104에서는, Mn 함유량이 높기 때문에, 취성 파괴의 기점이 되는 MnS이 많이 석출되어, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.105에서는, ??칭 개시 온도가 낮기 때문에, 페라이트가 생성되어, 목표로 하는 내마모성 및 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.106에서는, 냉각 속도가 느리기 때문에, 페라이트가 생성되고, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 내마모성 및 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.107에서는, ??칭 정지 온도가 높기 때문에, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.108에서는, C 함유량이 높기 때문에, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.109에서는, Cr 함유량이 낮기 때문에, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.110에서는, C 함유량이 낮기 때문에, 표면 경도가 부족하여 목표로 하는 내마모성이 얻어지지 않고, 저온 인성도 불충분하다.
제조 No.111에서는, Mn 함유량이 높기 때문에, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.112에서는, ??칭 정지 온도가 높기 때문에, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.113에서는, ??칭 정지 온도가 낮기 때문에, 페라이트가 생성되어 표면 경도가 부족하여, 목표로 하는 내마모성이 얻어지지 않고, 저온 인성도 불충분하다.
제조 No.114에서는, 냉각 속도가 느리기 때문에, 페라이트가 생성되어, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 내마모성 및 저온 인성이 얻어지지 않았다.
제조 No.115에서는, ??칭 정지 온도가 높기 때문에, 탄화물이 조대화되어, 목표로 하는 저온 인성이 얻어지지 않았다.
2020년 7월 28일에 출원된 일본 특허 출원 2020-127724의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 각각의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 구체적이고 또한 각각에 기재된 경우와 동일 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 포함된다.

Claims (5)

  1. 화학 조성이, 질량％로,
    C: 0.08％ 이상 0.20％ 이하,
    Si: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
    Mn: 0.10％ 이상 2.00％ 이하,
    P: 0.015％ 이하,
    S: 0.0300％ 이하,
    Cr: 2.10％ 이상 8.00％ 이하,
    N: 0.0080％ 이하,
    Cu: 0％ 이상 0.50％ 이하,
    Ni: 0％ 이상 0.50％ 이하,
    Mo: 0％ 이상 0.50％ 이하,
    V: 0％ 이상 0.500％ 이하,
    W: 0％ 이상 0.50％ 이하,
    B: 0％ 이상 0.0050％ 이하,
    Al: 0％ 이상 0.300％ 이하,
    Ti: 0％ 이상 0.100％ 이하,
    Nb: 0％ 이상 0.100％ 이하,
    Ca: 0％ 이상 0.0100％ 이하,
    Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하,
    REM: 0％ 이상 0.0100％ 이하, 그리고
    잔부: Fe 및 불순물
    을 포함하고,
    두께 방향의 단면이며, 두께를 t라고 한 경우에, t가 16㎜ 미만인 경우는 표면으로부터 1/2t의 위치, t가 16㎜ 이상인 경우는 표면으로부터 1/4t의 위치에 있어서,
    금속 조직에 포함되는 탄화물이, 면적％로, 0％ 이상 0.5％ 이하이고, 상기 탄화물의 평균 원 상당 직경이 500㎚ 이하이고,
    400㎛×400㎛의 영역에 있어서, 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 결정립 중, 입경이 큰 순으로 10개의 결정립의 평균 입경이 40㎛ 이하이고, 및
    －40℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 27J 이상이고,
    질량％로의 C 함유량을 [C]라고 한 경우에, 표면으로부터 두께 방향으로 0.7㎜의 위치에 있어서의 표면 경도가, 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상인, 내마모강.
  2. 제1항에 있어서, 두께 방향의 중앙부에 있어서의 중앙부 경도가, 360HV10 이상 또한 634×[C]1/2＋140HV10 이상인, 내마모강.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 질량％로,
    Cu: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
    Ni: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
    Mo: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
    V: 0.003％ 이상 0.500％ 이하,
    W: 0.01％ 이상 0.50％ 이하,
    B: 0.0003％ 이상 0.0050％ 이하,
    Al: 0.005％ 이상 0.300％ 이하,
    Ti: 0.003％ 이상 0.100％ 이하,
    Nb: 0.003％ 이상 0.100％ 이하,
    Ca: 0.0003％ 이상 0.0100％ 이하,
    Mg: 0％ 이상 0.0100％ 이하, 및
    REM: 0.0003％ 이상 0.0100％ 이하
    로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 내마모강.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 강판인, 내마모강.
  5. 제4항에 있어서, 판 두께가 8㎜ 이상 50㎜ 이하인, 내마모강.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5970721A (ja) 1982-10-18 1984-04-21 Nippon Steel Corp 厚肉強靭鋼の製造方法
JPS59129724A (ja) 1983-01-14 1984-07-26 Nippon Steel Corp 厚肉超高張力鋼の製造方法
JPH10102185A (ja) 1996-10-02 1998-04-21 Nippon Steel Corp 高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法
JPH10204575A (ja) 1997-01-16 1998-08-04 Nippon Steel Corp 高靱性耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造法
WO2019050010A1 (ja) 2017-09-08 2019-03-14 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板およびその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6007847B2 (ja) * 2013-03-28 2016-10-12 Ｊｆｅスチール株式会社 低温靭性を有する耐磨耗厚鋼板およびその製造方法
JP6245220B2 (ja) * 2015-05-29 2017-12-13 Ｊｆｅスチール株式会社 低温靱性および耐腐食摩耗性に優れた耐摩耗鋼板
JP6610575B2 (ja) * 2017-02-03 2019-11-27 Ｊｆｅスチール株式会社 耐摩耗鋼板および耐摩耗鋼板の製造方法
KR102031443B1 (ko) * 2017-12-22 2019-11-08 주식회사 포스코 우수한 경도와 충격인성을 갖는 내마모강 및 그 제조방법
JP6729823B2 (ja) * 2018-03-22 2020-07-22 日本製鉄株式会社 耐摩耗鋼の製造方法
WO2021054015A1 (ja) * 2019-09-17 2021-03-25 Ｊｆｅスチール株式会社 耐摩耗鋼板およびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5970721A (ja) 1982-10-18 1984-04-21 Nippon Steel Corp 厚肉強靭鋼の製造方法
JPS59129724A (ja) 1983-01-14 1984-07-26 Nippon Steel Corp 厚肉超高張力鋼の製造方法
JPH10102185A (ja) 1996-10-02 1998-04-21 Nippon Steel Corp 高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法
JPH10204575A (ja) 1997-01-16 1998-08-04 Nippon Steel Corp 高靱性耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造法
WO2019050010A1 (ja) 2017-09-08 2019-03-14 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板およびその製造方法

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