JP3962143B2 - 草刈刃用基板 - Google Patents
草刈刃用基板 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3962143B2 JP3962143B2 JP03074798A JP3074798A JP3962143B2 JP 3962143 B2 JP3962143 B2 JP 3962143B2 JP 03074798 A JP03074798 A JP 03074798A JP 3074798 A JP3074798 A JP 3074798A JP 3962143 B2 JP3962143 B2 JP 3962143B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toughness
- weight
- steel
- ductility
- content
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Harvester Elements (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、延性,靭性,強度及び耐摩耗性に優れた鋼板で作られた草刈刃基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
草刈機に用いられる草刈刃には、基板及び刃先が同一の鋼板で作られているソリッドソーや、刃先に超硬等を接合したチップソー等がある。何れの草刈刃でも、JIS SK5等の炭素工具鋼,JIS SKS5等の合金工具鋼を基板材として使用している。
草刈刃は、使用時に毎分数千回転で高速回転する。このような高速回転で砂利,石等に接触する環境で使用されることから、切れ味に加えて優れた耐摩耗性が要求される。そこで、草刈刃の基板に使用される従来の鋼板では、焼入れ・焼戻しで47HRC程度の高い硬さ水準に調質することにより、切れ味及び耐摩耗性を確保している。
他方、高速回転中の草刈刃に砂利,石,幹等が当ると、草刈刃の基板自体が折損する虞れがある。折損で生じた破片の飛散は、作業者や周辺にいる人にとって非常に危険なことである。破片の飛散による事故を防止し、安全性を確保するためには、基板の延性,靭性を改善することが有効である。しかし、延性,靭性を向上させると基板の硬さが低下し、切れ味や耐摩耗性が不足しがちとなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、草刈刃用基板としては、草刈本来の機能からすると優れた切れ味及び耐摩耗性を得るために高硬度ほど望ましいが、高速回転という使用形態を考慮すると延性,靭性を高めて安全性を確保することが好ましい。特に草刈刃の回転数が高くなって来ている昨今では、高い硬さ水準で従来以上に延性,靭性をバランスさせた草刈刃用基板に対する要求が強くなってきている。
本発明は、このような要求に応えるべく案出されたものであり、各種合金成分を特定された関係で調整した合金設計により、草刈刃に必要な強度及び耐摩耗性を維持し、且つ従来の基板を超える延性,靭性を示す草刈刃用基板を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の草刈刃用基板は、その目的を達成するため、C:0.30〜0.70重量%,Si:0.50重量%以下,Mn:0.10〜1.50重量%,Cr:0.18〜1.31重量%,N:0.0005〜0.02重量%,O:0.0005〜0.01重量%,P:0.02重量%以下,S:0.01重量%以下,酸可溶Al:0.010〜0.10重量%を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、式(1)で定義されるX値が1.0以下の成分組成を有する鋼板で作られていることを特徴とする。
X=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17×S%・・・・(1)
【0005】
【作用】
草刈刃用基板に従来から使用されているSK5,SKS5等の鋼材は、強度,耐摩耗性を確保するために0.75重量%以上のCを含有させている。この鋼種の成分及び熱処理が靭性,延性に及ぼす影響を調査した結果、熱処理後の硬さが同じであってもC含有量が低いほど、靭性,延性が向上することが判った。しかし、鋼中で炭化物を形成し耐摩耗性を向上させるCの作用を活用してることから、C含有量を極端に低下することはできない。
また、靭性,延性に及ぼす不純物元素の影響を調査したところ、40〜50HRCに調質した鋼材においては特にN,O,P,Sを低減することにより靭性,延性が向上することが判った。更に、草刈刃としての用途では焼入れ・焼戻しの熱処理が通常施されていることから、焼入れ性の確保が要求される。焼入れ性はMn,Cr,Mo,V等の添加によって向上するが、これら添加成分は靭性,延性に悪影響を及ぼす。
そこで、本発明においては、Mn,Cr,Mo,V等を過剰添加することなく、Cu,Ni,Bの添加によってMn,Cr,Mo,V等の作用を補っている。Cu,Ni,Bは、焼入れ性の改善にも有効である。更に、Al,Ti,Nb等の結晶粒微細化作用をもつ元素を添加することによっても、靭性及び延性の改善を図っている。
【0006】
以下、本発明の草刈刃用基板として使用される鋼板に含まれる合金成分,含有量等について説明する。
C:0.30〜0.70重量%
草刈刃用鋼板に必要とされる強度及び耐摩耗性を確保し、草刈刃の切れ味を高めるために必要な合金成分であり、少なくとも0.30%以上の添加が必要である。しかし、0.70重量%を超えるC含有量では、熱処理後の炭化物量が増加し、粗大に成長した炭化物が破壊の起点として働くため、延性及び靭性が劣化する。
Si:0.50%重量以下
溶鋼の脱酸剤として有効な成分である。しかし、0.50重量%を超える過剰量のSiを添加すると、脱酸生成物であるSiO2 が鋼中に残存し、鋼の清浄度を害し、靭性を低下させる。
【0007】
Mn:0.10〜1.50重量%
溶鋼の脱酸に有効であると共に、強度の向上に必要な鋼の焼入れ性を改善する合金成分である。これらの効果は、0.10重量%以上のMn含有で顕著になる。しかし、1.50重量%を超える多量のMnを含有させると、靭性が著しく低下する。
Cr:1.50重量%以下
Mnと同様に、鋼の焼入れ性の向上に有効な合金成分である。しかし、1.50重量%を超えるCr含有量では、亀裂の起点となる未溶解炭化物が多量に生成し易くなる。未溶解炭化物は、亀裂の伝播を助長し、曲げ特性や靭性に悪影響を及ぼす。
【0008】
Mo:0.50重量%以下
Moも、鋼の焼入れ性向上に有効な合金成分である。また、Mo添加により、Mn,Crの過剰添加に起因した靭性の劣化が抑えられる。しかし、高価な元素であり多量に添加すると経済的に不利になることから、Mo含有量の上限を0.50重量%に設定した。
V:0.50重量%以下
Cr,Moと同様に鋼材の強度向上に有効な合金成分である。しかし、0.50重量%を超える多量のVを添加すると、却って靭性が劣化する。
Cu:0.50重量%以下
良好な焼入れ性を確保すると共に靭性の向上に有効な合金成分である。しかし、0.50重量%を超える多量のCuを添加すると、熱間加工性が損なわれる。
【0009】
N:0.0005〜0.02重量%
鋼中で窒化物となり、組織を微細化させ鋼を強化する作用を呈する合金成分である。Nの添加効果は、0.0005重量%以上で顕著になる。しかし、0.02重量%を超える過剰なNを含ませると、粗大な窒化物が形成され、靭性が劣化する。
O:0.0005〜0.01重量%
Sと同様に鋼中で非金属介在物を形成し、鋼の靭性を低下させる有害元素である。O含有量は低いほど好ましいが、極低酸素レベルまで脱酸することは生産性を低下させ製造コストを上昇させる原因となる。そこで、本発明においては、非金属介在物による悪影響がなく、しかも工業レベルで達成可能な0.0005〜0.01重量%の範囲にO含有量を設定した。
【0010】
P:0.02重量%以下
焼入時のオーステナイト粒界に偏析し、延性,靭性を劣化させる原因となる成分である。したがって、P含有量は極力低下させることが必要である。本発明では実質的な悪影響を及ぼさない範囲として、P含有量の上限を0.02重量%に規定した。
S:0.01重量%以下
鋼中でMnSを形成して亀裂の起点となりやすく、強度,靭性を低下させる有害成分である。そのため、可能な限りS含有量を下げることが望ましく、本発明では実質的な悪影響を及ぼさない範囲としてS含有量の上限を0.01重量%に設定した。
酸可溶Al:0.010%〜0.10重量%
強力な脱酸元素であり、鋼中のO含有量を低減する上で必要な合金成分である。O含有量を0.01重量%以下にするためには、酸可溶Alとして0.01重量%以上のAl含有量が必要である。しかし、0.10重量%を超える多量のAlが含まれると、鋼中に存在する非金属介在物が増加し、衝撃特性等に悪影響を及ぼす。
【0011】
Ni:0.10〜2.00重量%
必要に応じて添加される合金成分、焼入れ性及び靭性の向上に有効である。
Niの添加効果は、0.10重量%以上で顕著になり、2.00重量%で飽和する。また、2.00重量%を超えるNi含有量は、高価なNiを多量に消費することから鋼材コストを上昇させる原因になる。
Ti:0.01〜0.10重量%
必要に応じて添加される合金成分であり、Nと結合して窒化物を形成し、高温加熱時のオーステナイト粒の粗大化を抑制し、また焼入れ性向上に有効な固溶Bを確保する作用を呈する。このような効果は、0.01重量%以上のTi含有量で顕著になる。しかし、0.20重量%を超える過剰なTiを含ませると、靭性が劣化する。
【0012】
Nb:0.01〜0.20重量%
必要に応じて添加される合金成分であり、炭窒化物を形成し、オーステナイト粒の粗大化を抑えて靭性を向上させる作用を呈し、0.01重量%以上でNbの効果が顕著になる。しかし、0.20重量%を超える過剰なNbを添加すると、靭性劣化の原因となる粗大な析出物が形成される。
B:0.0005〜0.01重量%
必要に応じて添加される合金成分であり、焼入れ性を高めると共に、粒界破壊を抑制する作用を呈する。Bの添加効果は、0.0005重量%以上のB含有量で顕著になる。しかし、B含有量が0.01重量%を超えると、却って靭性が劣化する。
【0013】
X値(=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17×S%)≦1.0
基板の延性,靭性に対して影響を及ぼすC,N,O,P,Sについて、各成分の影響を総合的に調査・研究した結果として見出された指標である。鋼中に存在するセメンタイトや、Cr,Mo等の合金系炭化物や窒化物,Al2 O3 系の酸化物,MnS系の硫化物等からなる非金属介在物は、基板の延性や靭性に悪影響を及ぼす。また、Pは、結晶粒界に偏析して鋼の靭性を低下させる。
本発明者等は、これら非金属介在物を形成する元素やPが延性,靭性に及ぼす影響の程度を調査し、上式で定義されるX値が1.0以下のとき良好な延性,靭性が得られることを多数の実験結果から見出した。X値が1.0以下になるように基板の成分を調整すると、実施例でも示したように延性,靭性が一層優れ、且つ必要な強度,硬さをもつ草刈刃基板が得られる。
以上のようにC,N,O,P,S等の含有量を規制すると共にMn,Cr,Mo,V,Cuの含有量を相関的に定めた成分設計により、従来と同等以上の強度が維持され、延性,靭性摩耗が向上した草刈刃用基板となる。
【0014】
【実施例】
表1に示した組成をもつ鋼を溶製し、鋼スラブを製造した。各鋼スラブを常法に従って熱間圧延し板厚3.0mmの鋼板とした後、冷間圧延,焼鈍を経て板厚1.4mm及び2.5mmの焼きなまし材とした。得られた鋼板を830〜900℃の範囲で15分加熱保持した後、60℃で油焼入れした。次いで、200〜550℃の範囲で30分加熱保持した後、空冷の焼戻しを行い、目標硬さ42〜48HRCに調質した。
【0015】
【0016】
調質後の鋼板から、圧延方向に長手方向が直交する試験片を切り出し、曲げ試験及び衝撃試験に供した。
曲げ試験では、板厚1.4mm,幅30mm,長さ200mmの短冊状の試験片を使用し、Vブロックにより90度突き曲げ試験を行った。そして、ポンチの先端半径によって試験片の曲げ半径を変え、n数5枚で割れなければ、その値を限界曲げ半径として評価した。この試験では、限界曲げ半径が小さいほど延性が優れているものと評価される。
衝撃試験では、板厚2.5mmのJIS4号サブサイズ試験片を使用し、シャルピー衝撃試験を行い、吸収エネルギーの大きさで靭性を評価した。
【0017】
表2の調査結果にみられるように、C含有量が不足する比較鋼Aは、48HRCに調質するとき焼戻し温度が低いため不十分な焼戻し組織となり、低い延性及び靭性を示した。比較鋼Bは、Mnを添加していないため焼入れ不良となり、延性及び靭性は確保しているものの十分な硬さが得られなかった。比較鋼Cは、P,S,O等の不純物元素を多量に含むためX値が1.0を超えており、延性及び靭性が不足していた。また、従来から草刈刃用基板に使用されているSK5相当の比較鋼D及びSKS5相当の比較鋼Eは、共にX値が1.0を超えており、低い延性及び靭性を示した。
これに対し、本発明で規定した条件を満足する鋼F〜Iは、何れも限界曲げ半径が小さく、衝撃値も27J/cm2 以上の高い値を示し、42〜48HRCの硬さレベルにおいても延性及び靭性に優れていることが判る。
【0018】
【0019】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の草刈刃用基板は、C,N,O,P,Sの含有量を低減した状態で所定量のMn,Cr,Mo,V,Cuを添加することにより焼入れ性を改善し、草刈刃用基板に必要な硬さを確保すると共に、延性及び靭性を改善している。そのため、高速回転中に石,砂利等と接触しても折損や摩耗が少なく、長期間にわたって良好な切れ味を示す草刈刃として使用される。
Claims (1)
- C:0.30〜0.70重量%,Si:0.50重量%以下,Mn:0.10〜1.50重量%,Cr:0.18〜1.31重量%,N:0.0005〜0.02重量%,O:0.0005〜0.01重量%,P:0.02重量%以下,S:0.01重量%以下,酸可溶Al:0.010〜0.10重量%を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、式(1)で定義されるX値が1.0以下の成分組成を有する鋼板で作られている草刈刃用基板。
X=C%+18×N%+52×O%+10×P%+17×S%・・・・(1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03074798A JP3962143B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 草刈刃用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03074798A JP3962143B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 草刈刃用基板 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007065334A Division JP4448525B2 (ja) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | 草刈刃用基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11229081A JPH11229081A (ja) | 1999-08-24 |
JP3962143B2 true JP3962143B2 (ja) | 2007-08-22 |
Family
ID=12312284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03074798A Expired - Fee Related JP3962143B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 草刈刃用基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3962143B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4973220B2 (ja) * | 2007-02-14 | 2012-07-11 | 日立工機株式会社 | 刈込機 |
JP5328331B2 (ja) * | 2008-12-11 | 2013-10-30 | 日新製鋼株式会社 | 耐摩耗性焼入れ焼戻し部品用鋼材および製造方法 |
SE543919C2 (en) * | 2019-05-17 | 2021-09-21 | Husqvarna Ab | Steel for a sawing device |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP03074798A patent/JP3962143B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11229081A (ja) | 1999-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3273404B2 (ja) | 厚手高硬度高靱性耐摩耗鋼の製造方法 | |
JPH0841535A (ja) | 低温靱性に優れた高硬度耐摩耗鋼の製造方法 | |
JP5484103B2 (ja) | 高強度機械部品用素材鋼板およびその製造方法並びに高強度機械部品製造方法 | |
JP6894166B2 (ja) | 被削性に優れたプリハードン熱間工具鋼 | |
JP5207743B2 (ja) | 耐摩耗性および靭性に優れた刃物用鋼材 | |
JP4448525B2 (ja) | 草刈刃用基板 | |
JPH073386A (ja) | 疲労強度に優れた熱間鍛造用非調質鋼材及びその鋼材を用いた非調質熱間鍛造品の製造方法 | |
JP3962143B2 (ja) | 草刈刃用基板 | |
JP4159009B2 (ja) | 疲労特性に優れた打抜き部品用鋼板 | |
JPH0578781A (ja) | 高強度高靱性耐摩耗用鋼 | |
JP2005336553A (ja) | 熱間工具鋼 | |
JP4159010B2 (ja) | 草刈刃用基板 | |
JP6903507B2 (ja) | 焼入れ性および靱性に優れた熱間工具鋼 | |
JP5141313B2 (ja) | 黒皮外周旋削性とねじり強度に優れた鋼材 | |
JP2004183065A (ja) | 高強度高周波焼き入れ用鋼材及びその製造方法 | |
JP2578449B2 (ja) | 耐遅れ割れ性の優れた直接焼入れ型高強度鋼の製造方法 | |
JP2004124190A (ja) | ねじり特性に優れる高周波焼もどし鋼 | |
JP4280616B2 (ja) | 園芸機械用刈刃 | |
JP3534146B2 (ja) | 耐疲労特性に優れた非調質鋼材及びその製造方法 | |
JPH1129836A (ja) | 高周波焼入れ用機械構造用鋼 | |
JP2002060896A (ja) | 草刈刃用鋼板 | |
JP2002060901A (ja) | 草刈刃用鋼板 | |
JPH09291344A (ja) | 低硬度マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
JPH09235654A (ja) | 高周波焼入れ用鋼及び高周波焼入れ部品 | |
JP3468875B2 (ja) | 高強度高靭性鋼の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061010 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070314 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20070314 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070417 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070424 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070518 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |