JPH08144009A - 高靱性耐摩耗鋳鋼 - Google Patents

高靱性耐摩耗鋳鋼

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JPH08144009A
JPH08144009A JP30839194A JP30839194A JPH08144009A JP H08144009 A JPH08144009 A JP H08144009A JP 30839194 A JP30839194 A JP 30839194A JP 30839194 A JP30839194 A JP 30839194A JP H08144009 A JPH08144009 A JP H08144009A
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JP
Japan
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wear
cast steel
steel
impact
hardness
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Application number
JP30839194A
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English (en)
Inventor
Shuzo Ohashi
秀三 大橋
Yasuo Enomoto
康雄 榎本
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Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝撃摩耗を受ける破砕機ハンマーなどの寿
命を延ばす。 【構成】 C:0.3〜0.45%、Si:0.5%
以下、Mn:1.2%以下、Ni:1.5〜2.5%、
Cr:0.7〜2%、Mo:0.4〜1%を含有し、残
部がFeおよび不可避不純物からなり、所望により 不
可避不純物中のP、Sをそれぞれ0.01%以下に規制
した高靱性耐摩耗鋳鋼。 【効果】 材料の内部にまで、安定して優れた耐摩耗
性、耐衝撃性が得られ、衝撃摩耗を受ける部材の寿命を
大幅に延ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、破砕機ハンマーなど
のように衝撃的な荷重を受ける状況で使用される部材に
用いられる高靱性耐摩耗鋳鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スクラップなどを破砕する破砕機ハンマ
ーは、破砕対象物によって常に激しい摩耗と強い衝撃を
受けるため、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを兼ね備えて
いることが必要とされる。従来、この種の材料には、上
記の観点から耐摩耗性、耐衝撃性が概ね良好なJIS
SCNCrM 2調質鋳鋼などが使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、使用さ
れている材料では、その特性にも拘わらず早期に摩耗し
て短期間で寿命が尽きてしまうという問題がある。一般
に鉄鋼材料の耐摩耗性はその硬さに大きく関係してお
り、より高い硬度の方が耐摩耗性に優れている。図1は
従来材のハンマー実機における表層の硬さ分布である
が、表面部では高い硬度を有しているものの、表面から
深さ方向に至るにつれて急激な硬さの低下が生じてい
る。このような硬さ分布を有していると、使用の初期に
は良好な耐摩耗性を示しても、使用の進行により内部が
徐々に露呈することによって急激に耐摩耗性が低下し、
製品寿命を顕著に短くしてしまう。
【0004】そこで、材料の熱処理条件を変えて、表面
部はもとより、深部においても高い硬度が得られるよう
に調質することも考えられる。しかし、このような調質
を行うと、材料の靱性は大きく低下することが知られて
いる。上記したような苛酷な条件で使用される材料の表
面部ではクラックの発生もあり、材料の靱性が高くない
とクラックが成長して大きな脱落片が発生し、寿命が大
きく減少する。したがって上記材料としては靱性も重要
な特性であり、硬さだけを重視して調質をすることはで
きず、硬さの増大は必要な靱性の確保の上で実施される
必要がある。このような状況に対して、本願発明は化学
成分の適正な調整により、必要な靱性を保持した上で、
内部まで表層と同様な高い硬さを確保して、使用の進行
によっても耐摩耗性の劣化がない高靱性耐摩耗鋳鋼を与
えることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明のうち第1の発明の高靱性耐摩耗鋳鋼は、
重量%で、C:0.3〜0.45%、Si:0.5%以
下、Mn:1.2%以下、Ni:1.5〜2.5%、C
r:0.7〜2%、Mo:0.4〜1%を含有し、残部
がFeおよび不可避不純物からなることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明において、不可避不純物中の
P、Sをそれぞれ重量%で、0.01%以下に規制した
ことを特徴とする。
【0006】
【作用】すなわち、本願発明によれば、良好な靱性を保
持したままで、高い硬度を得ることができ、また深さ方
向での硬度分布の傾斜を小さくして、経時的にも安定し
た、優れた耐摩耗性が得られる。以下に、本願発明にお
ける各成分の具体的作用およびその含有量の限定理由に
ついて説明する。なお、各含有量はいずれも重量%を示
す。
【0007】C:0.3〜0.45% 本願発明鋼は、焼入れ、焼戻しにて製造されるが、C
は、調質鋼の硬さに支配的な影響を有する元素である。
このCは、0.3%未満の含有では必要な硬さを確保で
きず、また、0.45%を越えると、焼入れでの割れ発
生率が増大し、また、衝撃値の低下が大きくなるため、
0.3〜0.45%に限定した。なお、同様の理由で、
さらに上限を0.4%に限定するのが望ましい。
【0008】Si:0.5%以下 Siは脱酸剤として使用されるが、含有量が0.5%を
越えると衝撃値を低下させるため、上限を0.5%に定
めた。 Mn:1.2%以下 MnはSiと同様に脱酸剤として鋼中に含有される外
に、焼入性増大効果が大きいが、含有量が1.2%を越
えると衝撃値を低下させるため、上限を1.2%に定め
た。
【0009】Ni:1.5〜2.5% Niは焼入れ性を増大させ、調質鋼を強靱化する効果を
有する。そのためには、1.5%以上の含有が必要であ
り、一方、2.5%を越えると結晶粒の粗大化傾向が大
きくなり、図2に示すように衝撃特性を劣化させるた
め、上限を2.5%に定めた。なお、同様の理由で、さ
らに、上限を2%に定めるのが望ましい。
【0010】Cr:0.7〜2% Crは焼入れ性を増大させて、基地の強さを増し耐摩耗
性を向上させる効果を有する。但し、0.7%未満の含
有では、図3に示すようにその効果が十分ではなく、ま
た、2%を越える含有ではその効果は飽和し、しかも靱
性を低下させるので、Cr含有量を0.7〜2%に限定
した。なお、同様の理由で、さらに下限を1%に定める
のが望ましい。
【0011】Mo:0.4〜1% Moは焼入れ性を増大させ、基地を強靱化する効果を有
する。但し、0.4%未満の含有ではその効果が十分で
はなく、また、1%を越えると効果が飽和するため、そ
の含有量を0.4〜1%に限定した。
【0012】P,S:0.01%以下、 P,Sは、不可避的不純物として鋼中に含まれるが、P
は粒界を脆弱化させ、またSは、MnSを生成して衝撃
特性を劣化させるため、できるだけ低減することが望ま
しく、第2の発明では工業性を考慮して、それぞれ上限
を0.01%に定めた。なお、同様の理由で、Pは、さ
らに0.008%以下、Sは、0.006%以下とする
のが望ましい。
【0013】
【実施例】表1に示す組成の本願発明鋼および比較鋼
(JIS SCNCrM 2)を常法により溶解、鋳造
し、各鋳塊から切り出した厚さ100mmのブロック試
験片に900℃で油焼入れ、200℃で焼戻しを行って
調質した。これらの試験片を、厚さ方向において順次、
異なる位置でビッカース硬さとシャルピー衝撃値を測定
し、その結果を表2および図4に示した。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】表2から明らかなように、本願発明鋼は、
表層部から中心部に至るまで高いシャルピー衝撃値を示
しており、良好な靱性を有している。これに対し、比較
鋼は、表層部、中心部ともに本願発明鋼よりも相対的に
靱性が劣っている。さらに、図4に示すように、本願発
明鋼は、いずれも肉厚方向全域で安定した硬度を有して
いるのに対し、比較鋼は、表層部では概ね高い硬度を示
しているものの、内部に行くに従って硬度が急激に低下
している。
【0017】また、上記した試験片のうち、本願発明鋼
Bと比較鋼について、破砕機のハンマーとして肉厚10
0mmの製品形状に加工し、これらのハンマーを用いた
破砕機によって292時間の稼働時間で実機試験を行っ
た。試験後、各10個のハンマーについて摩耗減量を測
定し、その総量を比較した。その結果、比較鋼を用いた
ハンマーでは45kgの摩耗減量を生じているのに対
し、本願発明鋼Bを用いたハンマーでは、19kgの摩
耗減量が生じているにすぎず、本願発明鋼のものは比較
鋼のものに比較して、半分以下の摩耗量であり、特に優
れた耐摩耗性を有している。その結果として、本願発明
鋼を用いたハンマーでは、比較鋼のものに対して、2倍
以上の寿命が期待される。また、比較鋼を用いたもので
は、実機試験によって一部のハンマーに欠けの発生が見
られたが、本願発明鋼を用いたものでは、欠けの発生は
全くなく、耐衝撃性の点でも優れていた。
【0018】なお、上記実施例では、用途としてスクラ
ップ破砕機のハンマーを示したが、本発明としては、用
途がこれに限定されるものではなく、衝撃的な摩耗を受
ける各種用途に使用することができる。例えば、除雪機
のかき板のセンターエッジとしても寿命の長い材料とし
て使用することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の高靱性
耐摩耗鋳鋼は、重量%で、C:0.3〜0.45%、S
i:0.5%以下、Mn:1.2%以下、Ni:1.5
〜2.5%、Cr:0.7〜2%、Mo:0.4〜1%
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、所
望により 不可避不純物中のP、Sをそれぞれ0.01
%以下に規制したので、耐摩耗性、耐衝撃性ともに優れ
た特性を有し、また、これら特性が材料の内部にまで安
定して確保されており、衝撃摩耗に対して優れた耐久性
を発揮することができ、これを材料として使用すること
により衝撃摩耗を受ける部材の寿命を大幅に延ばす効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来材における厚さ方向での硬さ分布を示すグ
ラフである。
【図2】Ni含有量とシャルピー衝撃値との関係を示す
グラフである。
【図3】Cr含有量と摩耗量(相対摩耗指数)との関係
を示すグラフである。
【図4】実施例の発明鋼および比較鋼における厚さ方向
での硬さ分布を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.3〜0.45%、S
    i:0.5%以下、Mn:1.2%以下、Ni:1.5
    〜2.5%、Cr:0.7〜2%、Mo:0.4〜1%
    を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなること
    を特徴とする高靱性耐摩耗鋳鋼
  2. 【請求項2】 不可避不純物中のP、Sをそれぞれ重量
    %で、0.01%以下に規制したことを特徴とする請求
    項1記載の高靱性耐摩耗鋳鋼
JP30839194A 1994-11-18 1994-11-18 高靱性耐摩耗鋳鋼 Pending JPH08144009A (ja)

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