JPH08295990A - 耐磨耗性が高い鋼と鋼製品の製造方法 - Google Patents
耐磨耗性が高い鋼と鋼製品の製造方法Info
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Abstract
Si≦2、0≦Al≦2、0≦Mn≦2、0≦Ni≦4、0≦Cr
≦3、0≦Mo≦0.6 、0≦W ≦1.2 で、必要に応じてさ
らに0.0005〜0.005 %のホウ素と、0.3 %以下のNb、V
、ZrおよびTiの中から選択される少なくとも1種の元
素と、0.1 %以下のSe、Te、Ca、BiおよびPbの中から選
択される少なくとも1種の元素とを含み、残部は鉄と不
可避不純物であり、さらに関係:0.6 ≦Al+Si≦2、4.
6 ×C +1.05×Mn+0.54×Ni+0.66×(Mo+W/2)+ 0.5
×Cr+K ≧1.6 〔ここで、K=0(鋼が0.0005%以下の
ホウ素を含有するとき)、K=0.5 (鋼が0.0005%以上
のホウ素を含有するとき)〕を満足する鋼。
Description
品を製造するための鋼に関するものである。
ュート、網篩、切削刃等の部品が使用される。これらの
部品の製造には耐磨耗性が高く、硬度が約 550〜600 HB
の焼入れ鋼板が用いられている。この鋼は0.35〜0.5 %
の炭素と、0.5 〜3%のマンガン、クロム、ニッケルお
よびモリブデンの中から選択される少なくとも1種の元
素とを含んでいる。この鋼の欠点は切削と溶接が極めて
難しく、成形加工性が悪く、一般に脆い点にある。
問題点を解決した切削および溶接が容易で、しかも、従
来の鋼と同等な高い耐磨耗性を有する鋼製品、特に鋼板
を製造可能な鋼を提供することにある。
下記化学組成: 0.24%≦C ≦0.3 % 0%≦Si≦2% 0%≦Al≦2% 0%≦Mn≦2% 0%≦Ni≦4% 0%≦Cr≦3% 0%≦Mo≦0.6 % 0%≦W ≦1.2 % を有し、必要に応じてさらに0.0005〜005 %のホウ素
と、0.3 %以下のNb、 V、ZrおよびTiの中から選択され
る少なくとも1種の元素と、0.1 %以下のSe、Te、Ca、
BiおよびPbの中から選択される少なくとも1種の元素と
を含み、残部は鉄と製錬に起因する不純物であり、上記
化学組成は下記の関係: 0.6 %≦Al+Si≦2%、 4.6 ×C +1.05×Mn+0.54×Ni+0.66× (Mo+W/2)+
0.5×Cr+K≧1.6 〔ここで、 K=0 (鋼が0.0005%以下のホウ素を含有するとき) K=0.5 (鋼が0.0005%以上のホウ素を含有すると
き)〕をさらに満足することを特徴とする鋼を提供す
る。
ましい: 0.15%≦Mo+W/2 ≦0.45% 0.6 %≦Si+Al≦1%
のが好ましい: 4.6 ×C +1.05×Mn+0.54×Ni+0.66×(Mo+W/2)+0.
5 ×Cr+K≦3.7 % 〔ここで、 K=0 (鋼が0.0005%以下のホウ素を含有するとき) K=0.5 (鋼が0.0005%以上のホウ素を含有すると
き)〕
り、この鋼製品をAc3 以上に加熱してオーステナイト化
し、次いで、オーステナイト化温度〜450 ℃の間の温度
では冷却速度を1℃/秒以上にし、450 〜200 ℃の間の
通過時間は50秒〜60分、好ましくは100 秒〜30分にして
室温まで冷却し、必要に応じてさらに 250℃以下で3時
間以下の時間アニールすることを特徴とする耐磨耗性の
高い鋼製品の製造方法を提供する。
で冷却は油冷で行うことができる。これは鋼製品が厚さ
10mm〜100mm の鋼板の場合である。また、鋼製品のオー
ステナイト化温度から室温までの冷却を空冷で行うこと
もできる。これは鋼製品が厚さが 2mm〜20mmの鋼板の場
合である。
トを含むマルテンサイトまたはマルテンサイトベイナイ
ト組織を有し且つ 400〜500HB の硬度を有する本発明鋼
を用いた耐磨耗性鋼製品に関するものである。
石、採鉱、土木工事、セメント加工業、製鉱工所、タイ
ル工事、煉瓦工事、農業で使用される部品の磨耗を受け
る鋼製品の製造に用いることができる。
炭素を重量比率で0.24%以上含むが、優れた溶接性、切
削性、屈曲性と、十分な強靱性を得るためには炭素は
0.3%以下、好ましくは0.27%以下にする。 (2) 熱処理中の炭化物の析出を無くすためには0%〜2
%の珪素と、0%〜2%のアルミニウムとを含み、アル
ミニウムと珪素の合計を 0.6%以上にするが鋼の製錬を
容易にし、鋼の強靱性を損わないためには2%以下、好
ましくは1%以下にする。 (3) 十分であるが過剰ではない焼入れ性を得るためには
0%〜2%、好ましくは0.3 %〜1.6 %のマンガンと、
0%〜4%、好ましくは0%〜2%のニッケルと、0%
〜3%、好ましくは0.5 %〜1.8 %のクロムと、0%〜
0.6 %のモリブデンと、0%〜1.2 %のタングステンと
を含み、モリブデン含有量とタングステン含有量の半分
との合計量を好ましくは0.15%〜0.45%にし、さらに、
かなりの比率の残留オーステナイトを含むマルテンサイ
トまたはマルテンサイトベイナイト組織にするには、耐
磨耗性に優れた炭化物を生成するクロム、モリブデンお
よびタングステンを含む。 (4) 焼入れ性に適するように必要に応じてさらに 0.000
5 %〜0.005 %のホウ素を含む。 (5) 溶接性が損なわれない析出硬化を得るために、必要
に応じてさらにNb、V 、ZrおよびTiの中から選択される
少なくとも1種の元素を含む。 (6) 切削性を高めるために、必要に応じてさらにSe、T
e、Ca、BiおよびPbの中から選択される少なくとも1種
の元素を含む。 残部は鉄と製錬に起因する不純物である。
成は下記関係式を満たすのが好ましい: A= 4.6×C +1.05×Mn+0.54×Ni+0.66×(Mo+W/2)+
0.5×Cr+K≧1.6 〔ここで、 K=0 (鋼が0.0005%以下のホウ素を含有するとき) K=0.5 (鋼が0.0005%以上のホウ素を含有すると
き)〕
は熱切断よる劣化を防ぐには、Aは3.7 以下に維持する
のが好ましい。本発明鋼は比較的炭素含有量が低いので
溶接性が高く、熱切断性が良いが、鋼の耐磨耗性はミク
ロ組織すなわち鋼が受ける熱処理に依存する。発明者達
は、この鋼が主としてマルテンサイトから成る組織また
はマルテンサイトとベイナイトとの混合組織(マルテン
サイトベイナイト組織)を有し、炭素を豊富に含んだ5
〜15%の残留オーステナイトを有する時に 450〜500 HB
の硬度を有するということ、その耐磨耗性は硬度 550HB
以上のマルテンサイト鋼の耐磨耗性に匹敵するというこ
と、冷間塑性変形性に優れているということを確認して
いる。優れた耐磨耗性は摩耗性粒子の作用で残留オース
テナイトの一部が非常に硬いマルテンサイトに転移し、
応力を受けた金属の変形性が良くなる。さらに、微細な
クロムおよびモリブデンの炭化物がマルテンサイト組成
物中に分散して存在しているので耐磨耗性が向上する。
上に加熱してオーステナイト化し、次いで、オーステナ
イト化温度〜450 ℃の間の温度では冷却速度を1℃/秒
以上にし、450 〜200 ℃の間の通過時間は50秒〜60分、
好ましくは100 秒〜30分にして室温まで冷却することが
必要であることを見い出した。必要な場合にはさらに25
0 ℃以下で3時間以下アニールすることができる。
を鋳造して半製品とし、それを例えば圧延、鍛造等の熱
間塑性変形し、得られた鋼製品をAc3 以上に加熱してオ
ーステナイト化し、オーステナイト化温度〜450 ℃の間
の温度では冷却速度を1℃/秒以上にし、450 〜200 ℃
の間の通過時間は50秒〜60分、好ましくは100 秒〜30分
にして室温まで冷却する。必要な場合にはさらに 250℃
以下で3時間アニールする。
とでマルテンサイトまたはマルテンサイトベイナイト組
織中に均一に分散する微細なクロムおよびモリブデンの
炭化物の生成に都合の良い準安定オーステナイトを維持
することができる。鋼製品が適当な寸法の場合、特に鋼
製品が厚さ10mm〜100mm の鋼板の場合にはオーステナイ
ト化温度から室温までの冷却を油冷で行うことができ
る。また、鋼製品の寸法によってはオーステナイト化温
度から室温までの冷却を空冷で行うことができる (特に
鋼製品が厚さ2mm 〜20mmの鋼板の場合) 。こうして得ら
れる本発明の耐磨耗性製品、特に鋼鋼板は5%〜15%の
オーステナイトを含むマルテンサイトまたはマルテンサ
イトベイナイト組織を有し、400〜500 HBの硬度を有す
る。以下、本発明を詳細に説明するが、本発明が下記実
施例に限定されるものではない。
の鋼C、鋼Dと比較した。重量%の1000倍で表した各合
金の化学組成は下記の通り:
例の鋼板 TA3、TCおよびTDの特性は以下の通り。
と、550HB 以上の硬度と、耐磨耗性指数100 を有する
が、鋼に含まれる炭素のために鋼板の溶接が困難であ
る。本発明鋼による鋼の鋼板TA3 は水冷された結果、本
発明の要求する組織とは別の組織の鋼となる、対象例の
TDに匹敵する耐磨耗性指数を有する本発明の鋼板 TA1、
TA2 およびTBよりもかなり低い耐磨耗性指数70になる。
鋼板TA1 とTBは厚さの6倍の半径に曲げられるが、TDは
厚さの15倍以下の半径に曲げることができない。従っ
て、鋼板TA1 と鋼板TBは屈曲性で鋼板TDよりも優れてい
ることが分かる。
を有するので、非常に激しい摩耗を受ける任意の部品の
製造に適しており、さらに任意の工業でバラの製品を取
り扱う部品の製造に適している。鋼製品の例としては下
記製品が挙げられる:切削刃、回転刃またはショベルロ
ーダー/コンベヤーのプレートの補強具、堀削機の案内
チェーンプレート、ラック、駆動クラウン、鎖車、研削
機、ジョークラッシャー、土木工事および採石・砂利坑
で使用される遮蔽格子、チェーンスクレイパーのコンベ
ヤー、基礎、ホッパまたはシュートのケーシングプレー
ト、スパイラルシュートの目盛板、除泥具、分級羽根、
粉砕機または運搬機の部品、サイクロンのスカート、ホ
ッパ、スキップのケーシングプレート、グラブバケッ
ト、コークス車の基礎、振動抽出機、ショットピーニン
グチャンバーのケーシングプレート、鋼製造機の案内板
または滑り板、切削機の切削刃、研削機械、金型、ター
ボ機の部品、タイル工事や煉瓦工事用の計量ホッパ、切
株除去装置の歯および工具、かすがい、斧、鍛造機、ハ
ンマー、圧下プレート、整地機械、除石機、材木トロッ
コの部材、犂の歯、農業用または農耕用の刈取り棒。
Claims (11)
- 【請求項1】 重量%比率で下記化学組成: 0.24%≦C ≦0.3 % 0%≦Si≦2% 0%≦Al≦2% 0%≦Mn≦2% 0%≦Ni≦4% 0%≦Cr≦3% 0%≦Mo≦0.6 % 0%≦W ≦1.2 % を有し、必要に応じてさらに0.0005〜005 %のホウ素
と、0.3 %以下のNb、 V、ZrおよびTiの中から選択され
る少なくとも1種の元素と、0.1 %以下のSe、Te、Ca、
BiおよびPbの中から選択される少なくとも1種の元素と
を含み、残部は鉄と製錬に起因する不純物であり、上記
化学組成は下記の関係をさらに満足することを特徴とす
る鋼: 0.6 %≦Al+Si≦2%、 4.6 ×C +1.05×Mn+0.54×Ni+0.66× (Mo+W/2)+
0.5×Cr+K≧1.6 〔ここで、 K=0 (鋼が0.0005%以下のホウ素を含有するとき) K=0.5 (鋼が0.0005%以上のホウ素を含有すると
き)〕 - 【請求項2】 重量%比率で下記化学組成: 0.24%≦C ≦0.27% 0%≦Si≦1% 0%≦Al≦1% 0.3%≦Mn≦1.6 % 0%≦Ni≦2% 0.5%≦Cr≦1.8 % を有し、必要に応じて下記関係をさらに満足する請求項
1に記載の鋼: 0.15%≦Mo+W/2 ≦0.45% 0.6 %≦Si+Al≦1% - 【請求項3】 下記の関係をさらに満足する請求項1ま
たは2に記載の鋼: 4.6×C +1.05×Mn+0.54×Ni+0.66×(Mo+W/2)+ 0.
5×Cr+K≦3.7 % 〔ここで、 K=0 (鋼が0.0005%以下のホウ素を含有するとき) K=0.5 (鋼が0.0005%以上のホウ素を含有すると
き)〕 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼
の製品を作り、この鋼製品をAc3 以上に加熱してオース
テナイト化し、次いで、オーステナイト化温度〜450 ℃
の間の温度では冷却速度を1℃/秒以上にし、450 〜20
0 ℃の間の通過時間を50秒〜60分、好ましくは100 秒〜
30分にして室温まで冷却し、必要に応じてさらに 250℃
以下で3時間以下の時間アニールすることを特徴とする
耐磨耗性の高い鋼製品の製造方法。 - 【請求項5】 オーステナイト化温度から室温までの冷
却を油冷で行う請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 鋼製品が厚さ10〜100mm の鋼板である請
求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 オーステナイト化温度から室温までの冷
却を空冷で行う請求項4に記載の方法。 - 【請求項8】 鋼製品が厚さ 2〜20mmの鋼板である請求
項7に記載の方法。 - 【請求項9】 5〜15%のオーステナイトを含むマルテ
ンサイトまたはマルテンサイトベイナイト組織を有し、
400〜500 HBの硬度を有する請求項1〜3のいずれか一
項に記載の鋼で構成される耐磨耗性鋼製品。 - 【請求項10】 請求項9に記載の鋼製品の磨耗鋼製品
製造での使用。 - 【請求項11】 請求項4〜8のいずれか一項に記載の
方法で製造された鋼製品の磨耗鋼製品製造での使用。
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