CN109937266A - 钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明的一方式涉及的钢板，具有规定的化学组成，用下述式(1)求得的指标Q为0.00以上，用下述式(2)求得的碳当量Ceq(％)小于0.800％，在室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差相对于表层部硬度的比例为15.0％以下，并且，在室温下的表层部硬度以维氏硬度计为400以上，板厚为40mm以上。Q＝0.18－1.3(logT)+0.75(2.7×[C]+[Mn]+0.45×[Ni]+0.8×[Cr]+2×[Mo])…(1)；Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4…(2)。

Description

钢板
技术领域
本发明涉及耐磨性优异的钢板(耐磨钢板)。
本申请基于在2017年6月21日在日本申请的专利申请2017－121641号要求优先权，在此援引其内容。
背景技术
在建筑机械、产业机械等的用途中，需求即使在严酷的磨损环境下也能够长期地使用的耐磨钢板，从确保由板厚的增加带来的磨损余量的观点出发也要求提高耐磨性。一般地，为了使钢板的耐磨性提高，需要提高钢板的硬度。特别是板厚为40mm以上的厚的耐磨钢板，不仅要确保钢板的表面附近的硬度(以下有时称为“表层部硬度”。所谓表层部是指在板厚方向距钢板的表面1mm～5mm的区域。)，还要确保难以得到硬度的板厚方向的中央部的硬度(以下有时称为“板厚中央部硬度”。所谓中央部是指在板厚方向距离钢板的表面为板厚T的1/2(即，T/2)的位置(即，板厚的中央)±5mm(合计10mm厚度)的区域。)，这是个课题。
耐磨钢板也有时局部地暴露于比室温高的温度下从而在严苛的环境中使用，因此有时要求即使在比室温高的温度区域(例如150～300℃程度的温度区域)硬度的降低也少(高温硬度优异)。为了确保在比室温高的温度区域中的硬度(以下有时称为“高温硬度”。)，曾提出了一种增加了Si含量的钢板(例如参照专利文献1～3)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开平8－41535号公报
专利文献2:日本国特开2001－49387号公报
专利文献3:日本国特开2002－235144号公报
发明内容
例如，在专利文献1中，提出了一种将Si含量设为0.40～1.50质量％(以下将“质量％”仅记为“％”。)、且含有Nb的钢板。但是，在专利文献1中，钢板的板厚为40mm以下，对于板厚中央部硬度没有记载，没有从确保由钢板的厚壁化带来的磨损余量的观点出发来进行研究。
在专利文献2中，设想局部地暴露于比室温高的温度下的严酷的磨损环境，为了确保钢的高温硬度，提出一种含有大于0.5％且为1.2％以下的Si，并利用由V碳化物带来的析出强化的钢。但是，含有大量的V的钢容易产生铸坯裂纹，担心制造性降低。
在专利文献3中，为了确保钢板的高温硬度，提出一种含有1.00～1.50％的Si的钢板。在专利文献3中，虽然也考虑了钢板的板厚中央部硬度的确保，但是对于表层部硬度与板厚中央部硬度的差(以下有时称为“表层部与板厚中央部的硬度差”或仅称为“硬度差”。)没有记载，没有从确保由钢板的厚壁化带来的磨损余量的观点出发来进行研究。
若考虑耐磨钢板的使用环境、使用形态，则有时不仅在室温，即使在150～300℃程度的高温环境下也要求高的硬度的维持、和板厚方向的中央部(板厚中央部)的充分的硬度。通过增加合金成分的含量，能够容易地确保板厚中央部的硬度，但焊接性降低，因此需要设定碳当量的上限。为了在高温环境下确保钢板的硬度，据说添加大于1.00％的Si是有效的。但是，本发明人发现，在含有大于1.00％的Si的钢板中，存在表层部硬度与板厚中央部硬度之差显著地增大这样的对钢板的耐磨性来说并不理想的倾向。
迄今为止，尚没有关于含有大于1.00％的Si的钢板与硬度差的关系的报告，用于减小在室温下的硬度差的研究尚未充分进行。本发明的目的是，鉴于这样的实情，提供不仅在室温，即使在高温环境下也能够维持高的硬度，特别是在板厚为40mm以上的钢板中，使碳当量小于0.800％，且室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差变为表层部硬度的15.0％以下的耐磨性优异的钢板。
含有大于1.00％且为2.00％以下的Si的钢，能够确保在室温以及高温下的硬度，从这点来看对耐磨性有利。另一方面，根据本发明人的研究可知，含有大于1.00％的Si、且板厚为40mm以上的钢板，在室温下容易产生表层部硬度与板厚中央部硬度之差。其原因是：在钢板的板厚方向的中央部，与表面以及表层部相比，冷却速度降低，马氏体组织的形成变得不充分，但增加Si含量的影响未必是明确的。
本发明人进一步反复研究的结果，对于板厚为40mm以上、且含有大于1.00％的Si的钢板，导出了用于减小在室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差的指标Q。指标Q采用考虑了合金元素的淬硬性和板厚的下述式(1)求得。但是，在下述式(1)中，着眼于为减小含有大于1.00％的Si的钢板的表层部硬度与板厚中央部硬度之差所需要的、Si以外的合金元素(C、Mn、Ni、Cr、Mo)，因此没有考虑Si量。再者，以下，有时将室温下的硬度称为“室温硬度”。另外，以下，仅称为“硬度”的情况表示室温下的硬度，所谓室温表示22±5℃(17～27℃)。
本发明涉及的钢板，板厚为40mm以上，从若受到焊接残余应力等的影响则担心氢致延迟裂纹的角度出发，将采用下述式(2)求得的碳当量Ceq(％)设为小于0.800％。通过将用下述式(1)求得的指标Q设为0.00以上，在室温下的表层部与板厚中央部的硬度差变为表层部硬度的15.0％以下，能够得到硬度差小、且碳当量低、板厚为40mm以上、且耐磨性优异的钢板。再者，将板厚T、各元素X的含量[X]作为无量纲的数值代入至下述式(1)，求得的指标Q的单位无量纲。另外，采用下述式(2)求得的碳当量Ceq的单位为“％”。
Q＝0.18－1.3(logT)+0.75(2.7×[C]+[Mn]+0.45×[Ni]+0.8×[Cr]+2×[Mo])…(1)
Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4…(2)
在此，上述式(1)的指标Q，通过代入板厚T(mm)的数值以及各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0。上述式(2)的碳当量Ceq(％)，通过代入各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0。
本发明是基于这样的见解而完成的，其要旨如下。
[1]本发明的一方式涉及的钢板，
具有下述化学组成：以质量％计，含有
C：0.20～0.35％、
Si：大于1.00％且为2.00％以下、
Mn：0.60～2.00％、
Cr：0.10～2.00％、
Mo：0.05～1.00％、
Al：0.010～0.100％、
N：0.0020～0.0100％、
B：0.0003～0.0020％、
P：0.0200％以下、
S：小于0.0100％、
Cu：0～0.500％、
Ni：0～1.00％、
Nb：0～0.050％、
V：0～0.120％、
Ti：0～0.025％、
Ca：0～0.050％、
Mg：0～0.050％、
REM：0～0.100％，并且，
余量为Fe和杂质，
用下述式(1)求得的指标Q为0.00以上，
用下述式(2)求得的碳当量Ceq(％)小于0.800％，
在室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差相对于表层部硬度的比例为15.0％以下，并且，在室温下的表层部硬度以维氏硬度计为400以上，
板厚T为40mm以上。
Q＝0.18－1.3(logT)+0.75(2.7×[C]+[Mn]+0.45×[Ni]+0.8×[Cr]+2×[Mo])…(1)
Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4…(2)
上述式(1)的指标Q，通过代入板厚T(mm)的数值以及各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0。上述式(2)的碳当量Ceq(％)，通过代入各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0。
[2]根据上述[1]所述的钢板，可以：上述指标Q为0.04以上，上述比例为13.0％以下。
[3]根据上述[1]或[2]所述的钢板，可以具有Ni含量为0.05～1.00质量％的化学组成。
[4]根据上述[1]～[3]的任一方式所述的钢板，可以具有Mn含量为0.63～2.00质量％的化学组成。
根据本发明的上述方式，能够提供不仅在室温，即使在高温环境下也能够维持高的硬度，特别是在板厚为40mm以上的钢板中，碳当量Ceq(％)小于0.800％，室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差变为表层部硬度的15.0％以下的耐磨性优异的钢板。本发明涉及的钢板，即使是在温度为150～300℃程度的严酷的环境下也能够长期地使用等等，产业上的贡献极为显著。
附图说明
图1是说明钢板的表面硬度与基准硬度之差随温度的变化的图。
图2是说明钢板的板厚方向的硬度分布的图。
图3是说明钢板的硬度差比例ΔHv/Hvs与指标Q的关系的图。
具体实施方式
关于钢板的Si含量与硬度随温度的变化的关系，参照图1进行说明。图1是说明钢板的表面硬度与基准硬度之差随温度的变化的图。在图1中示出对将C含量设为恒定、并使Si含量变化的板厚40mm的钢板实施淬火处理，测定了从室温到400℃的、钢板的表面的维氏硬度(表面硬度)HV5的结果。图1的纵轴为各钢的各温度下的维氏硬度(表面硬度)HV5与Si含量为0.25％的钢板的在室温下的维氏硬度(基准硬度)HV5之差。再者，维氏硬度HV5，从自钢板的表面起算深度5mm的位置切出试样，依据JIS Z 2252-1991，将试验力设为49.03N(5kgf)，通过高温维氏硬度试验来测定。基准硬度的测定，将除了温度的控制以外的条件设为与上述的高温维氏硬度试验相同来进行。
从图1可知，通过Si含量的增加，室温硬度以及高温硬度增加，并且，在高温环境下的硬度的降低(表面硬度与基准硬度之差)也变小。这样可知，含有大于1.00％且为2.00％以下的Si的钢板，能够确保室温以及高温下的硬度，从这点来看耐磨性优异。
接着，在图2中示出含有大于1.00％的Si的钢板(板厚40mm)的淬火后的板厚方向的硬度分布(维氏硬度)。维氏硬度HV5，依据JIS Z 2244：2009，将试验力设为49.03N(5kgf)，在室温下进行测定。如图2所示，板厚中央部硬度与表层部硬度相比降低了。而且，从维氏硬度试验的结果，求出表层部硬度Hvs(在沿板厚方向距钢板的表面1mm～5mm的范围测定出的维氏硬度的平均值)以及板厚中央部硬度Hvc(在沿板厚方向距钢板的中央部±5mm(合计10mm厚度)的范围测定出的维氏硬度的平均值)，算出室温下的表层部硬度和板厚中央部硬度的差(硬度差)ΔHv。即，ΔHv用下述式(a)表示。
ΔHv＝Hvs－Hvc…(a)
上述维氏硬度试验的结果示于表1。由表1可知，在Si含量增加的同时，ΔHv增大。这样，本发明人得到以下见解：Si含量多的厚的钢板，变得容易产生室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差。
表1
供试钢 ΔHv(HV5)
0.27％C-1.01％Si 43
0.27％C-1.51％Si 64
0.27％C-1.97％Si 79
因此，本发明入对于减小含有大于1.00％的Si、且板厚为40mm以上的钢板的、在室温下的表层部与板厚中央部的硬度差的方法进行了研究。本发明人考虑合金元素的淬硬性和板厚，为了减小钢板的硬度差而反复进行了研究。
为了确保钢板的硬度，通常，在热轧中，在升温时将钢板再加热至向奥氏体的相变结束的Ac3点以上的温度，其后，进行水冷等(淬火)。此时，钢板的表层部，冷却速度快，能够确保充分的硬度。另一方面，在钢板的板厚中央部，与表层部相比，冷却速度降低，因此马氏体的生成变得不充分，硬度降低。
如上述那样，在钢板的板厚中央部，冷却速度降低。因此，为了在钢板的板厚中央部确保充分的硬度，需要增加合金元素的含量来提高淬硬性。可是，在使合金元素的含量为一定量的情况下，产生以下问题：根据板厚，淬硬性不足，或者由于含有不需要的量的合金元素而导致成本增加，另外，损害焊接性等等。因此，为了将合金元素的含量控制在适当的范围，需要考虑板厚中央部的冷却速度受到板厚的影响的情况。
本发明人整理影响到含有大于1.00％的Si、且板厚40mm以上的各种钢材的硬度差比例ΔHv/Hvs的、具有淬硬性的合金元素的含量和板厚的关系，导出了下述式(1)所示的指标Q。在此，所谓硬度差比例AHv/Hvs(％)，以百分率表示室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差除以表层部硬度所求得的比例。再者，硬度差比例ΔHv/Hvs(％)用下述式(b)表示。在下述式(b)中，Hvs是表层部硬度(在沿板厚方向距钢板的表面1mm～5mm的范围测定出的维氏硬度的平均值)，Hvc是板厚中央部硬度(在距钢板的板厚方向的中央部±5mm(合计10mm厚度)的范围测定出的维氏硬度的平均值)。
ΔHv/Hvs(％)＝100×(Hvs－Hvc)/Hvs…(b)
以往，含有大于1.00％的Si的钢，被认为若冷却速度变慢，则淬硬性降低。但是，本发明人发现：如果使含有大于1.00％的Si的钢含有Si以外的合金元素(C、Mn、Ni、Cr、Mo)来确保淬硬性，则即使冷却速度降低，Si也有助于淬硬性的提高。下述式(1)，基于为了使板厚中央部硬度上升需要含有Si以外的合金元素(C、Mn、Ni、Cr、Mo)来确保淬硬性这一本发明人的见解，在指标Q中不含Si含量这一项。
Q＝0.18－1.3(logT)+0.75(2.7×[C]+[Mn]+0.45×[Ni]+0.8×[Cr]+2×[Mo])…(1)
在此，上述式(1)的指标Q，通过代入板厚T(mm)的数值以及各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0。即，在上述式(1)中，将板厚T、各元素的含量[X]作为无量纲的数值来计算指标Q。再者，上述式(1)的log是底为10的对数、即常用对数。
图3示出硬度差比例ΔHv/Hvs(％)与指标Q的关系。从图3可知，作为能够将厚的钢板长寿命化的基准，在将硬度差比例ΔHv/Hvs(％)设定为表层部硬度Hvs的15.0％以下的情况下，需要Q≥0.00。另外可知，在将硬度差比例ΔHv/Hvs(％)设定为表层部硬度Hvs的13.0％以下的情况下，需要Q≥0.04。
而且，本实施方式涉及的钢板，由于板厚为40mm以上，因此从担心在焊接残余应力影响下的氢脆裂纹的角度出发，将采用下述式(2)表示的碳当量Ceq(％)设为小于0.800％。再者，由于需要考虑钢板的焊接性，因此下述式(2)含有Si含量这一项。
Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4…(2)
上述式(2)的碳当量Ceq(％)，通过代入各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0。采用上述式(2)求得的碳当量Ceq的单位为“％”。
通过将上述式(1)的指标Q设为0.00以上，在室温下的钢板的表层部与板厚中央部的硬度差ΔHv变为表层部硬度Hvs的15.0％以下，能够得到硬度差小、碳当量小于0.800％、板厚为40mm以上、且耐磨性优异的钢板。
以下对本实施方式涉及的钢板进行详细说明。首先，对本实施方式涉及的钢板的化学组成进行说明。再者，只要没有特别说明，关于化学组成的％意指质量％。
＜C：0.20～0.35％＞
C是对硬度的提高有效的元素，为了确保钢板的硬度，将C含量设为0.20％以上。将C含量优选设为0.22％以上，更优选设为0.24％以上。另一方面，若C含量超过0.35％，则由于硬度的上升而导致氢脆敏感性提高，担心发生氢脆裂纹，因此将C含量设为0.35％以下。将C含量优选设为0.32％以下，更优选设为0.30％以下。
＜Si：大于1.00％且为2.00％以下＞
Si是脱氧剂，另外，是对钢板的硬度的提高也有效的元素。在本实施方式中，Si是对于在高温环境下维持钢板的硬度极为重要的元素。为了得到含有Si的效果，将Si含量设为大于1.00％。将Si含量优选设为1.10％以上、更优选设为1.20％以上或1.30％以上。另一方面，若Si含量超过2.00％，则有时损害钢板的韧性，因此将Si含量设为2.00％以下。将Si含量优选设为1.90％以下，更优选设为1.80％以下。
＜Mn：0.60～2.00％＞
Mn是提高淬硬性、使硬度提高的元素，为了确保钢板的硬度，需要含有0.60％以上。将Mn含量优选设为0.70％以上，更优选设为0.80％以上。另一方面，若过量地含有Mn，则韧性降低，另外，促进渗碳体的形成，结果有时产生钢板的高温硬度的降低。因此，将Mn含量设为2.00％以下。将Mn含量优选设为1.50％以下或1.35％以下，更优选设为1.20％以下或1.00％以下。
＜Cr：0.10～2.00％＞
Cr是提高淬硬性、使钢板的韧性以及硬度提高的元素。为了确保钢板的韧性以及硬度，将Cr含量设为0.10％以上。将Cr含量优选设为0.50％以上，更优选设为0.80％以上。另一方面，若Cr含量超过2.00％，则钢板的韧性降低，因此将Cr含量设为2.00％以下。将Cr含量优选设为1.70％以下，更优选设为1.50％以下。
＜Mo：0.05～1.00％＞
Mo也是提高淬硬性、使钢板的硬度提高的元素。另外，Mo是对于即使在高温环境下也维持钢板的硬度有效的元素。因此，将Mo含量设为0.05％以上。将Mo含量优选设为0.10％以上，更优选设为0.20％以上。另一方面，若Mo含量超过1.00％，则钢板的韧性降低，因此将Mo含量设为1.00％以下。将Mo含量优选设为0.60％以下，更优选设为0.40％以下。
＜Al：0.010～0.100％＞
Al是作为脱氧剂有效的元素。另外，Al与N形成AlN，使晶粒微细化，使钢板的韧性提高。因此，将Al含量设为0.010％以上。将Al含量优选设为0.020％以上，更优选设为0.030％以上。另一方面，若过量地含有Al，则产生钢板的韧性的降低，因此将Al含量设为0.100％以下。将Al含量优选设为0.080％以下，更优选设为0.070％以下。
＜N：0.0020～0.0100％＞
N是与Al、Ti形成氮化物，使晶粒微细化，使钢板的韧性提高的元素。因此，将N含量设为0.0020％以上。将N含量优选设为0.0030％以上，更优选设为0.0040％以上。另一方面，在过量地含有N的情况下，会生成粗大的氮化物，使钢板的韧性降低，因此将N含量设为0.0100％以下。将N含量优选设为0.0080％以下，更优选设为0.0060％以下。
＜B：0.0003～0.0020％＞
B是显著提高钢的淬硬性，特别是对钢板的板厚中央部的硬度的提高有效的元素。因此，将B含量设为0.0003％以上。将B含量优选设为0.0005％以上，更优选设为0.0007％以上，进一步优选设为0.0010％以上。另一方面，在过量地含有B的情况下，形成硼化物，淬硬性降低，变得不能够确保钢板的硬度，因此将B含量设为0.0020％以下。将B含量优选设为0.0018％以下，更优选设为0.0016％以下。
＜P：0.0200％以下＞
P是杂质，使钢板的韧性、加工性降低，因此将P含量限制为0.0200％以下。将P含量优选设为0.0150％以下，更优选设为0.0100％以下。P含量的下限优选为0％，但从制造成本的观点出发，P含量可以为0.0001％以上。
＜S：小于0.0100％＞
S也与P同样是杂质，使钢板的韧性降低，因此将S含量限制为小于0.0100％。将S含量优选设为0.0070％以下，更优选设为0.0050％以下，进一步优选设为0.0030％以下。S含量的下限优选为0％，但从制造成本的观点出发，S含量可以为0.0001％以上。
在本实施方式涉及的钢板中，出于使钢板的硬度、韧性等机械性质提高的目的，可选择性地含有Cu、Ni、Nb、V、和Ti中的1种或两种以上。这些成分的含量的下限为0％。
＜Cu：0～0.500％＞
Cu是形成微细的析出物，有助于钢板的强度提高的元素，可以含有0.001％以上。将Cu含量更优选设为0.050％以上，进一步优选设为0.100％以上。另一方面，若过量地含有Cu，则使钢板的耐磨性劣化，因此Cu含量的上限设为0.500％以下。将Cu含量更优选设为0.450％以下，进一步优选设为0.400％以下。
＜Ni：0～1.00％＞
Ni是提高钢的淬硬性、有助于钢板的硬度提高的元素，可以含有0.05％以上。将Ni含量更优选设为0.10％以上，进一步优选设为0.20％以上。另一方面，由于Ni是高价格的合金元素，因此从成本的观点出发，Ni含量设为1.00％以下。将Ni含量更优选设为0.70％以下，进一步优选设为0.50％以下。
＜Nb：0～0.050％＞
Nb是通过氮化物的形成、再结晶的抑制而有助于晶粒细粒化的元素，使钢板的韧性提高，因此可以含有0.005％以上。将Nb含量更优选设为0.007％以上，进一步优选设为0.010％以上。另一方面，若过量地含有Nb，则有时使钢板的韧性降低，因此Nb含量设为0.050％以下。将Nb含量更优选设为0.030％以下，进一步优选设为0.020％以下。
＜V：0～0.120％＞
V是有助于钢板的硬度提高的元素，可以含有0.010％以上。将V含量更优选设为0.020％以上，进一步优选设为0.040％以上。另一方面，若过量地含有V，则有时产生铸坯裂纹，损害制造性，因此V含量设为0.120％以下。将V含量更优选设为0.100％以下，进一步优选设为0.070％以下。
＜Ti：0～0.025％＞
Ti是形成TiN，使晶粒微细化，使钢板的韧性提高的元素，可以含有0.005％以上。将Ti含量更优选设为0.007％以上，进一步优选设为0.010％以上。另一方面，若过量地含有Ti，则有时使钢板的韧性降低，因此Ti含量设为0.025％以下。将Ti含量更优选设为0.020％以下，进一步优选设为0.015％以下。
为了控制钢中的夹杂物的形态等，可选择性地含有Ca、Mg、REM中的1种或两种以上。这些成分的含量的下限为0％。
＜Ca：0～0.050％＞
＜Mg：0～0.050％＞
＜REM：0～0.100％＞
Ca、Mg、REM均是与S结合形成硫化物，形成难以通过热轧而延伸的夹杂物的元素，主要有助于钢板的韧性的改善。另一方面，若过量地含有Ca、Mg、REM，则这些元素与O一起形成粗大的氧化物，有时钢板的韧性降低。因此，Ca含量、Mg含量分别设为0.050％以下，REM含量设为0.100％以下。将Ca含量、Mg含量、REM含量更优选分别设为0.020％以下，进一步优选分别设为0.010％以下或0.005％以下。另一方面，为了得到提高钢板的韧性的效果，优选：Ca含量、Mg含量分别设为0.0005％以上，REM含量设为0.001％以上。更优选：将Ca含量、Mg含量分别设为0.0007％以上，REM含量设为0.002％以上。
再者，REM(稀土金属元素)意指包含Sc、Y和镧系元素的合计17种元素。所谓REM的含量是指这17种元素的合计含量。
本实施方式涉及的钢板的化学组成的其余部分(余量)为Fe和杂质。在此，所谓杂质，是指在工业性制造钢板时，以矿石、废料等之类的原料为首，由于制造工序的各种因素而混入的成分，是在不对本实施方式涉及的钢板的特性造成不良影响的范围内允许含有的成分。但是，在本实施方式涉及的钢板中，关于杂质之中的P和S，需要如上述那样规定上限。
进而，作为钢中的杂质，O、Sb、Sn、和As有时会混有1种或两种以上。即使这些杂质混入，只要为耐磨钢的通常的混入水平(含量的范围)就没有特别的问题。因此，将它们的含量限制在下述的耐磨钢的通常的混入水平。这些杂质的含量的下限为0％。
＜O：0.006％以下＞
O有时作为杂质混入到钢中，是形成粗大的氧化物的元素，因此优选O含量少。特别是当O含量超过0.006％时，在钢中形成粗大的氧化物，钢板的耐磨性劣化，因此O含量设为0.006％以下。将O含量优选设为0.005％以下，进一步优选设为0.004％以下。
＜Sb：0.01％以下＞
Sb是从作为钢原料的废料混入的元素。特别是当过量地含有Sb时，钢板的耐磨性劣化，因此将Sb含量设为0.01％以下。优选将Sb含量设为0.007％以下、0.005％以下。
＜Sn：0.01％以下＞
Sn与Sb同样是从作为钢原料的废料混入的元素。特别是当过量地含有Sn时，钢板的耐磨性劣化，因此将Sn含量设为0.01％以下。优选将Sn含量设为0.007％以下、0.005％以下。
＜As：0.01％以下＞
As与Sb、Sn同样是从作为钢原料的废料混入的元素。特别是当过量地含有As时，钢板的耐磨性劣化，因此将As含量设为0.01％以下。优选将As含量设为0.007％以下、0.005％以下。
本实施方式涉及的钢板，将用下述式(1)求得的指标Q设为0.00以上，以使得在室温下的钢板的表层部与板厚中央部的硬度差小，硬度差相对于表层部硬度的比例变为15.0％以下。指标Q，通过将板厚T(mm)的数值、各元素X的以质量％计的含量[X]的数值作为无量纲的数值代入来计算，在不含元素X的情况下[X]视为0。为了减小钢板的表层部与板厚中央部的硬度差，指标Q优选设为0.01以上，更优选设为0.04以上，进一步优选设为0.05以上，更进一步优选设为0.10以上。指标Q的上限不作特别规定，但当增大指标Q时，碳当量Ceq(％)也变大，因此自然而然地被限制。为了使碳当量Ceq(％)小于0.800％来确保焊接性，指标Q优选为1.10以下。将指标Q更优选设为0.80以下或0.50以下，进一步优选设为0.30以下或0.20以下。
Q＝0.18－1.3(logT)+0.75(2.7×[C]+[Mn]+0.45×[Ni]+0.8×[Cr]+2×[Mo])…(1)
本实施方式涉及的钢板，为了抑制焊接裂纹，确保钢板的焊接性，将碳当量Ceq(％)设为小于0.800％。碳当量Ceq(％)也通过代入各元素的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下[X]视为0。碳当量Ceq(％)的下限不作特别规定，但当减小碳当量Ceq(％)时，指标Q也变小，因此自然而然地被限制。为了使指标Q为0.00以上来减小硬度差，碳当量Ceq(％)优选为0.507％以上。为了提高钢板的耐磨性，将碳当量Ceq(％)更优选设为0.600％以上，进一步优选设为0.650％以上。将碳当量Ceq(％)更进一步优选设为0.700％以上。为了提高钢板的焊接性，可以将碳当量Ceq(％)设为0.785％以下、0.770％以下或0.760％以下。
Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4…(2)
本实施方式涉及的钢板，在室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差(硬度差)小，表层部硬度与板厚中央部硬度之差相对于表层部硬度的比例成为15.0％以下，能够长期地发挥优异的耐磨性。硬度差比例ΔHv/Hvs(％)越小越优选，但难以使其小于0％或小于1.0％。因此，可以将其下限设为0％或1.0％。若考虑与合金元素含量的增加相伴的成本的上升，则硬度差比例ΔHv/Hvs(％)也可以为3.0％以上。表层部硬度以及板厚中央部硬度为室温下的维氏硬度HV5，依据JIS Z 2244：2009进行测定。表层部硬度，是将与钢板的轧制方向以及板厚方向平行的截面作为测定面，在沿钢板的板厚方向距表面1mm～5mm的范围测定出的维氏硬度HV5的平均值。在钢板的表层部硬度的测定中，在该范围中，测定至少每1mm 5个点、合计25个点的维氏硬度。板厚中央部硬度是在上述测定面中，在距钢板的板厚方向的中央部±5mm(合计10mm厚度)的范围中测定出的维氏硬度HV5的平均值。在钢板的中央部硬度的测定中，在上述范围中测定至少每1mm 5个点、合计55个点的维氏硬度。
本实施方式涉及的钢板，在室温下的上述表层部硬度Hvs以维氏硬度(HV5)计为400以上。当上述表层部硬度Hvs以维氏硬度(HV5)计小于400时，钢板的表层部的强度不充分，因此不能够用于建筑机械、产业机械等的用途。为了提高耐磨性，可以将在室温下的上述表层部硬度Hvs以维氏硬度(Hv5)计设为440以上、460以上、480以上或500以上。
再者，本实施方式涉及的钢板，从表层部到板厚中央部显示出非常高的硬度，抗拉强度也非常高。可以根据需要将在室温下的抗拉强度(TS)设为1000MPa以上、1200MPa以上、1350MPa以上、或1500MPa以上。不需要特别规定上述抗拉强度的上限，但可以设为2300MPa以下。再者，抗拉强度，通过制取全厚试样(也就是说，板状试样)、或从距钢板表面为板厚T的1/4的位置(T/4)制取圆棒试样，依据JIS Z 2241：2011进行测定。
本实施方式涉及的钢板，是通过热轧而制造的钢板，是板厚为40mm以上、优选为42mm以上或50mm以上、更优选为60mm以上或80mm以上的钢板。板厚的上限不作特别规定，根据用途可以为150mm。考虑到钢板的板厚方向的特性的均质化，可以将板厚设为100mm以下。
对本实施方式涉及的钢板的制造方法进行说明。在本实施方式中，具有上述的化学组成的钢坯，可采用转炉和电炉等的通常的精炼工艺进行熔炼后，采用连铸法或者铸锭－开坯法等的公知方法来制造，没有特别的限制。
在本实施方式中，对铸造得到的钢坯进行热轧，原样地立即水冷，或者，空冷后进行再加热来淬火，从而制作出钢板。但是，钢板为淬火态，是不实施回火等热处理的。
可以熔炼并铸造钢后原样地立即进行热轧，但也可以将钢坯暂时地冷却到室温，再加热至Ac3点以上的温度来进行热轧。Ac3点是通过升温，钢的组织变为奥氏体(奥氏体相变完了)的温度。为了使变形阻力降低，热轧的加热温度优选设为900℃以上，更优选设为1000℃以上。另一方面，若热轧的加热温度过高，则组织变得粗大，有时钢板的低温韧性降低，因此优选为1250℃以下。将加热温度更优选设为1200℃以下，进一步优选设为1150℃以下。
热轧优选在Ar3点以上的温度结束，所述Ar3点是通过降温，铁素体相变开始的温度。Ac3点以及Ar3点，可通过从钢坯制取试样，根据加热时以及冷却时的热膨胀行为来求得。热轧后立即淬火到250℃以下的温度，或者，将热轧后空冷了的钢板再加热至Ac3点以上的温度，淬火到250℃以下的温度。
实施例
以下例举本发明涉及的钢板的实施例来具体说明本发明。可是，不用说本发明并不被下述实施例限定，也能够在能适合于本发明的主旨的范围内适当地加以变更来实施，那些变更而成的方式都包含在本发明的技术范围中。
熔炼具有表2所示的化学组成的钢，进行铸造后，进行热轧，制成表3所示的板厚的钢板，空冷到室温。然后，升温到表3所示的淬火温度，进行淬火，制造出板厚为40mm以上的钢板。从得到的钢板制取试样，将与钢板的轧制方向以及板厚方向平行的截面作为试验面，依据JIS Z 2244：2009，将试验力设为49.03N(5kgf)，在室温下测定了表层部以及板厚中央部的维氏硬度。表层部的维氏硬度(表层部硬度)Hvs，通过在沿钢板的板厚方向距表面1mm～5mm的范围(表层部)中测定每1mm 5个点、合计25个点的维氏硬度，由它们的平均值(算术平均)得到。板厚中央部的维氏硬度(板厚中央部硬度)Hvc，通过在距钢板的板厚方向的中央部±5mm(合计10mm厚度)的范围中测定每1mm 5个点、合计55个点的维氏硬度，由它们的平均值(算术平均)得到。使用这样得到的表层部硬度Hvs以及板厚中央部硬度Hvc的值，得到了表示在室温下的钢板的表层部与中央部的硬度差的硬度差比例△Hv/Hvs(％)。再者，硬度差比例ΔHv/Hvs(％)用下述式(b)表示。
△Hv/Hvs(％)＝100×(Hvs－Hvc)/Hvs…(b)
另外，从钢板切出试样，依据JIS Z 2252－1991，将试验力设为9.807N(1kgf)，在400℃下进行了高温维氏硬度试验。由此，得到了钢板的上述表层部的高温硬度(HV1)。再者，表层部的高温硬度的测定，通过将温度的控制以及试验力以外的条件设为与上述的表层部维氏硬度试验(室温)相同来进行。进而，从距离钢板的表面为板厚T的1/4的位置(T/4)切出与轧制方向平行的方向的全尺寸的V缺口夏比冲击试样，依据JIS Z 2242：2005测定了0℃的夏比冲击吸收能(vE0)。
各评价项目的判断基准如下。关于表层部硬度Hvs(HV5)、板厚中央部硬度Hvc(HV5)，均从耐磨性的观点出发将400以上判断为良好，从切割加工性的观点出发将600以下判断为良好。关于表层部的高温硬度(HV5)，从在高温下的耐磨性的观点出发将300以上判断为良好。关于0℃的夏比冲击吸收能，将15J以上判断为良好。
结果示于表3。No.1～18，包括指标Q和碳当量Ceq(％)在内的化学组成、板厚T的各参数均在本发明的范围内，表层部与中央部的硬度差比例△Hv/Hvs也为15.0％以下。这些钢均是表层部硬度Hvs、板厚中央部硬度Hvc、表层部的高温硬度、以及0℃的夏比冲击吸收能均优异的钢板。
表3
下划线意指在本发明的范围外、或在理想的特性的范围外。
另一方面，表3的No.101～115是比较例，包括Q值在内的化学组成在本发明的范围外。No.101～103是在与板厚的关系上Q值变低、硬度差比例△Hv/Hvs(％)超过了15.0％的例子。
No.106是Si含量不足、表层部的高温硬度降低了的例子。另一方面，No.107是Si含量多、韧性降低的例。
No.104、108以及114分别是C含量、Mn含量以及B含量不足，表层部硬度Hvs、板厚中央部硬度Hvc、以及表层部的高温硬度降低了的例子。
Cr含量不足的No.110，是除了表层部硬度Hvs、板厚中央部硬度Hvc、以及表层部的高温硬度以外，韧性也降低了的例子。
Mo含量不足的No.112，是板厚中央部硬度Hvc、表层部的高温硬度、以及韧性降低了的例子。
No.105是C含量多、表层部硬度Hvs过度高的例子。
Mn含量多的No.109、Cr含量多的No.111、Mo含量多的No.113，是韧性降低了的例子。
B含量过量的No.115，是表层部硬度Hvs、板厚中央部硬度Hvc、以及表层部的高温硬度降低了的例子。
再者，在全部的实施例中，O含量为0.006％以下，并且，Sb含量、Sn含量、以及As含量全部为0.01％以下。
这样，化学组成和Q值中的任一个以上在本发明的范围外的比较例No.101～115，硬度差比例△Hv/Hvs、表层部硬度Hvs、板厚中央部硬度Hvc、表层部的高温硬度、韧性中的至少一项没有达到被判断为良好的评价基准。

Claims (4)

1.一种钢板，
具有下述化学组成：以质量％计，含有
C：0.20～0.35％、
Si：大于1.00％且为2.00％以下、
Mn：0.60～2.00％、
Cr：0.10～2.00％、
Mo：0.05～1.00％、
Al：0.010～0.100％、
N：0.0020～0.0100％、
B：0.0003～0.0020％、
P：0.0200％以下、
S：小于0.0100％、
Cu：0～0.500％、
Ni：0～1.00％、
Nb：0～0.050％、
V：0～0.120％、
Ti：0～0.025％、
Ca：0～0.050％、
Mg：0～0.050％、
REM：0～0.100％，并且，
余量为Fe和杂质，
用下述式(1)求得的指标Q为0.00以上，
用下述式(2)求得的碳当量Ceq(％)小于0.800％，
在室温下的表层部硬度与板厚中央部硬度之差相对于表层部硬度的比例为15.0％以下，并且，在室温下的表层部硬度以维氏硬度计为400以上，
板厚T为40mm以上，
Q＝0.18－1.3(logT)+0.75(2.7×[C]+[Mn]+0.45×[Ni]+0.8×[Cr]+2×[Mo]) …(1)
Ceq(％)＝[C]+[Mn]/6+[Si]/24+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/4 …(2)
所述式(1)的指标Q，通过代入单位为mm的板厚T的数值以及各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0；所述式(2)的碳当量Ceq(％)，通过代入各元素X的以质量％计的含量[X]的数值来计算，在不含元素X的情况下代入0。
2.根据权利要求1所述的钢板，
所述指标Q为0.04以上，所述比例为13.0％以下。
3.根据权利要求1或2所述的钢板，具有Ni含量为0.05～1.00质量％的化学组成。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的钢板，具有Mn含量为0.63～2.00质量％的化学组成。
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