JP3524620B2 - 耐摩耗性高Mn鋳鋼 - Google Patents
耐摩耗性高Mn鋳鋼Info
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Description
し、詳細には、耐摩耗性及び靱性に優れた耐摩耗性高Mn
鋳鋼に関し、特には岩石を破砕するコーンクラッシャや
ジョークラッシャのライナーの如く重衝撃を受け且つ耐
摩耗性が必要な部材に用いて好適な耐摩耗性高Mn鋳鋼に
関する。
ークラッシャ(破砕機)のライナーの如く重衝撃及び摩
耗損傷を受ける部材には、高Mn鋳鋼が使用されている。
これは、高Mn鋳鋼は各種鋳鋼の中でも極めて優れた加工
硬化能及び靱性を有しているからである。
年破砕機のランニングコストを低減するために破砕機の
ライナーの長寿命化が不可欠となっており、それへの対
応として耐摩耗性の向上をはかるべく、高C高Mn濃度の
高Mn鋳鋼を開発してきた経緯がある。これら開発の結
果、特公昭57-17937号公報、特公昭63-8181 号公報、特
公平1-14303 号公報、特公平2-15623 号公報に記載され
ている如き高Mn鋳鋼が提案され、この種の耐摩耗性高Mn
鋳鋼が現在使用されている。この耐摩耗性高Mn鋳鋼の主
成分(C, Mn, Si)は、C:1.0 〜1.5wt%, Mn:15〜30
wt% , Si:0.3 〜1.0wt%である。
: Giesserei, 23(1966), 430 )に例示する如く、耐摩
耗性の向上に有効であり、Mn濃度の増加は、炭化物をな
るべくマトリックス中に固溶させて靱性を確保するのに
有効である。
と、耐摩耗性は更に向上するものの、鋳造時の炭化物析
出量が増大し、水靱処理を行っても粒界炭化物が残存
し、図1に例示する如く、衝撃値が急激に低下する傾向
がある。かかる靱性の低下は、製造時及び使用時の割れ
発生に繋がるので、それを防止するため靱性を確保する
必要がある。そのためには、C濃度を1.3wt%以下にする
必要があり、従って、C量は1.3wt%以下に制限されるの
で、耐摩耗性はC量:1.3wt%のときの耐摩耗性(以降、
耐摩耗性Aという)に制限され、それ以上の耐摩耗性の
向上がはかれないという現状にある。
事情に着目してなされたものであって、その目的は前記
従来の耐摩耗性高Mn鋳鋼(高C高Mn濃度)が有する問題
点を解消し、該高Mn鋳鋼に比して耐摩耗性に優れた耐摩
耗性高Mn鋳鋼を提供しようとするものである。
に、鋭意研究した結果、本発明に係る耐摩耗性高Mn鋳鋼
は次のような構成としている。即ち、請求項1記載の耐
摩耗性高Mn鋳鋼は、C:1.5wt%以下, N:0.1 〜1.0wt%
を含有し且つCとNとの合計量が1.7 〜2.0wt%であり、
Mn:15〜35wt% , Si:0.3 〜1.0wt%を含有することを特
徴とする耐摩耗性高Mn鋳鋼である。請求項2記載の耐摩
耗性高Mn鋳鋼は、C:1.5wt%以下, N:0.1 〜1.0wt%を
含有し且つCとNとの合計量が1.7 〜2.0wt%であり、M
n:15〜35wt% , Si:0.3 〜1.0wt%を含有し、更にMo:
3.0wt%以下又は/及びCr:10.0wt% 以下を含有すること
を特徴とする耐摩耗性高Mn鋳鋼である。
高Mn鋳鋼の鋼組成(化学成分)を特定することにより、
従来の耐摩耗性高Mn鋳鋼(高C高Mn濃度)の場合に比
し、靱性を低下させることなく耐摩耗性を向上し得、靱
性を確保した状態で高水準の耐摩耗性を得ることができ
ることを見出し、かかる知見に基づき完成されたもので
ある。特に、C及びNが耐摩耗性向上に効果があり、C
とNとの複合添加により、それらの耐摩耗性向上の相乗
効果が発揮され、C単独添加、或いはN単独添加では得
られない高水準の耐摩耗性が得られ、それに起因して、
靱性を確保した状態で従来の耐摩耗性高Mn鋳鋼に比して
優れた耐摩耗性を得ることができることを見出し、本発
明を完成するに至った。
ると、水靱処理(鋳造後の溶体化処理)を行ってもフィ
ルム状の粒界炭化物が残存するため靱性が低下し、C濃
度が1.3wt%を超えると靱性が急激に低下する。これに対
し、Cと同時にNを添加すると、フィルム状の粒界炭化
物析出による靱性低下が抑制され、同時に耐摩耗性が画
期的に向上し、そのため、従来の耐摩耗性高Mn鋳鋼に比
し、フィルム状の粒界炭化物析出による靱性低下を抑制
した状態で耐摩耗性を高めることができるという知見が
得られた。換言すれば、必要な靱性を確保した状態にお
いて、従来の耐摩耗性高Mn鋳鋼の場合には、前述の如く
C量:1.3wt%のときの耐摩耗性(耐摩耗性A)に制限さ
れるが、前記の如き鋼組成(請求項1記載の耐摩耗性高
Mn鋳鋼の組成)条件下でCと同時にNを添加すると、上
記耐摩耗性の制限が打破され、耐摩耗性Aを超える耐摩
耗性が得られることがわかった。
は、C:1.5wt%以下, N:0.1 〜1.0wt%を含有し且つC
とNとの合計量が1.7 〜2.0wt%であり、Mn:15〜35wt%
, Si:0.3 〜1.0wt%を含有するものとし、Cと同時に
Nを添加するようにしている。従って、必要な靱性を確
保した状態において、従来の耐摩耗性高Mn鋳鋼(高C高
Mn濃度)に比して優れた耐摩耗性を得ることができ、耐
摩耗性に優れている。
定している理由を以下説明する。
めに不可欠な元素であるが、1.5wt%を超えて添加すると
フィルム状の粒界炭化物析出による靱性低下が生じ、必
要な靱性を確保できなくなるので、1.5wt%以下としてい
る。Nは、耐摩耗性に及ぼす効果がCより大きく、Cと
同じく高Mn鋳鋼に固溶することができ、耐摩耗性を向上
させるが、N:0.1wt%未満では耐摩耗性の向上効果が不
充分であり、一方1.0wt%超では板状或いは針状の窒化物
が析出して靱性が低下し、靱性不充分となるので、N:
0.1 〜1.0wt%としている。これらC、Nは侵入型で固溶
して耐摩耗性を向上させるが、C、Nのいづれか一方の
固溶限は他方の濃度により決まるので、CとNとの合計
量としても影響し、限定する必要があり、この合計量が
1.7wt%未満では耐摩耗性が不充分となり、2.0wt%超では
フィルム状の粒界炭化物又は板状或いは針状の窒化物に
よる靱性低下が生じ、靱性が不充分となるので、CとN
との合計量:1.7 〜2.0wt%としている。
不可欠な元素であり、又、Cの固溶限を増大させて炭化
物析出量を減少させ、更に溶解時に溶湯中にNを溶け込
ませるのに有効であるが、15wt% 未満ではCの固溶限が
小さいことによる粒界炭化物の析出が起こり、靱性不充
分となり、一方、35wt% 超では鋳放し状態での炭化物析
出量が大きくなり、鋳造時の割れ発生の原因となるの
で、Mn:15〜35wt% とする。
善に必要な元素であり、そのために0.3wt%以上の添加が
必要であるが、1.0wt%超では粒界炭化物の形成を促進さ
せ、靱性不充分となるので、Si:0.3 〜1.0wt%とする。
Mo:3.0wt%以下又は/及びCr:10.0wt% 以下を含有させ
ると、靱性及び/又は耐摩耗性をより一層向上し得るの
で、必要に応じて添加することが好ましい(請求項2記
載の耐摩耗性高Mn鋳鋼)。ここで、Mo量, Cr量を上記の
如くしている理由を以下説明する。
る元素であり、靱性の向上に有効である。特に、肉厚の
大きな鋳物の場合に有効であって、鋳物中心部における
鋳造時及び水靱処理時の冷却速度低下による炭化物及び
窒化物析出を抑制する。しかし、3.0wt%を超えて添加し
てもその効果よりコストアップが問題となるので、Mo:
3.0wt%以下とした。
上させ、又、高Mn鋼の溶解時に溶湯中にNを溶け込ませ
るのに有効であるが、10.0wt% 超では安定な複合炭化物
及び窒化物を形成し、靱性を低下させるので、Cr:10.0
wt% 以下とした。
やS等の不可避的不純物を含むことができる。即ち、請
求項1記載の耐摩耗性高Mn鋳鋼は、換言すれば、C:1.
5wt%以下, N:0.1 〜1.0wt%を含有し且つCとNとの合
計量が1.7 〜2.0wt%であり、Mn:15〜35wt% , Si:0.3
〜1.0wt%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からな
る耐摩耗性高Mn鋳鋼である。請求項2記載の耐摩耗性高
Mn鋳鋼は、換言すれば、C:1.5wt%以下, N:0.1 〜1.
0wt%を含有し且つCとNとの合計量が1.7 〜2.0wt%であ
り、Mn:15〜35wt% , Si:0.3 〜1.0wt%を含有し、更に
Mo:3.0wt%以下又は/及びCr:10.0wt% 以下を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなる耐摩耗性高Mn鋳鋼
である。
で溶製した後、1100℃で8h加熱する溶体化処理をし、
次いで水冷した。この水冷後のもの(インゴット)から
摩耗試験片及びシャルピー試験片を採取し、摩耗試験お
よびシャルピー衝撃試験を行った。その結果を表2に示
す。尚、摩耗試験機にはボンド式摩耗試験機を用いた。
るように、No.1(C:2.0wt%, N:Tr)のものでは靱性
が著しく低いが、これに対し、No.3(C:1.5wt%, N:
0.5wt%, C+N:2.0wt%)のものでは靱性に優れ、耐摩
耗性も良好(表2で○で示される)であり、C:1.5wt%
にし、N:0.5wt%を添加することにより、No.1の著しく
低い靱性が大幅に改善され、耐摩耗性も若干向上され
る。又、C:1.2wt%であってもN:0.5wt%を添加したN
o.6(C+N:1.7wt%)のものは、No.2(C:1.5wt%,
N:Tr)のものに比較し、耐摩耗性及び靱性に優れてい
る。これらのことから、C濃度が高い場合も低い場合も
N添加は有効に高Mn鋼の耐摩耗性及び靱性を向上させ、
CとNとの複合添加により耐摩耗性向上の相乗効果が発
揮され、引いては靱性を確保した状態で優れた耐摩耗性
を得ることができることがわかる。
を若干向上させ、靱性を顕著に向上させる。No.9の結果
よりわかる如く、Crは靱性をやや低下させるが、耐摩耗
性をやや向上させる。No.10 の結果よりわかる如く、Cr
と同時にMoを添加すると、靱性の低下を抑制し、耐摩耗
性を向上させることができる。
の如き構成を有し作用をなすものであり、従来の耐摩耗
性高Mn鋳鋼(高C高Mn濃度)の場合に比較し、靱性を低
下させることなく耐摩耗性を向上し得、靱性を確保した
状態で高水準の耐摩耗性を得ることができ、耐摩耗性に
優れており、従って、岩石を破砕するコーンクラッシャ
やジョークラッシャのライナーの如く重衝撃を受け且つ
耐摩耗性が必要な部材に好適に用いることができ、それ
ら部材の重衝撃による損傷及び摩耗損傷の発生が抑制さ
れ、それにより寿命の向上がはかれるという効果を奏す
る。
摩耗減量及び衝撃値との関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 C:1.5wt%以下, N:0.1 〜1.0wt%を含
有し且つCとNとの合計量が1.7 〜2.0wt%であり、Mn:
15〜35wt% , Si:0.3 〜1.0wt%を含有することを特徴と
する耐摩耗性高Mn鋳鋼。 - 【請求項2】 C:1.5wt%以下, N:0.1 〜1.0wt%を含
有し且つCとNとの合計量が1.7 〜2.0wt%であり、Mn:
15〜35wt% , Si:0.3 〜1.0wt%を含有し、更にMo:3.0w
t%以下又は/及びCr:10.0wt% 以下を含有することを特
徴とする耐摩耗性高Mn鋳鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06287595A JP3524620B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 耐摩耗性高Mn鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06287595A JP3524620B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 耐摩耗性高Mn鋳鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08260099A JPH08260099A (ja) | 1996-10-08 |
JP3524620B2 true JP3524620B2 (ja) | 2004-05-10 |
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ID=13212888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06287595A Expired - Lifetime JP3524620B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 耐摩耗性高Mn鋳鋼 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3524620B2 (ja) |
-
1995
- 1995-03-22 JP JP06287595A patent/JP3524620B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH08260099A (ja) | 1996-10-08 |
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