JPH10204575A - 高靱性耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造法 - Google Patents
高靱性耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造法Info
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- JPH10204575A JPH10204575A JP1775797A JP1775797A JPH10204575A JP H10204575 A JPH10204575 A JP H10204575A JP 1775797 A JP1775797 A JP 1775797A JP 1775797 A JP1775797 A JP 1775797A JP H10204575 A JPH10204575 A JP H10204575A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｖを含有させ、また特定の圧延と熱処理の組み合わ
せにより、使用中にＶを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合
析出物を形成せしめた、優れた常温および高温での耐摩
耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足す
る十分な靱性を兼ね備える部材および厚鋼板を提供す
る。 【解決手段】 Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓｉ：０．０
３〜０．１％未満、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：３．０
〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．０１
〜０．２％ 、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、さらに
必要に応じて、Ｎｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜
０．２％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％の１種以上
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を
有する厚鋼板からなる耐摩耗部材。またこの組成を有す
る鋼片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で累積
圧下率５０％以上の熱間圧延を行い、８８０℃〜９５０
℃の範囲に加熱して焼入れる。
ｂ、Ｖを含有させ、また特定の圧延と熱処理の組み合わ
せにより、使用中にＶを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合
析出物を形成せしめた、優れた常温および高温での耐摩
耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足す
る十分な靱性を兼ね備える部材および厚鋼板を提供す
る。 【解決手段】 Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓｉ：０．０
３〜０．１％未満、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：３．０
〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．０１
〜０．２％ 、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、さらに
必要に応じて、Ｎｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜
０．２％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％の１種以上
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を
有する厚鋼板からなる耐摩耗部材。またこの組成を有す
る鋼片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で累積
圧下率５０％以上の熱間圧延を行い、８８０℃〜９５０
℃の範囲に加熱して焼入れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、産業廃棄物の破
砕および粉砕機の摩耗部品などに用いられる、常温およ
び高温での耐摩耗性に優れた、高靱性耐摩耗部材および
その厚鋼板の製造法に関する。
砕および粉砕機の摩耗部品などに用いられる、常温およ
び高温での耐摩耗性に優れた、高靱性耐摩耗部材および
その厚鋼板の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業廃棄物の排出量が増加するな
かで、地球環境問題に対する配慮から、そのリサイクル
が強く求められている。資源リサイクルを促進させるた
めには、各種産業廃棄物の破砕、粉砕をいかに効率的に
かつ経済的に行なうかが非常に重要な要素である。破
砕、粉砕機にはさまざまな摩耗部材が用途にあわせて使
用されているが、その多くは消耗品である。このような
部材には、環境温度の変動や摩擦熱のため、使用中の表
面温度が常温程度から６００℃程度まで大きく変動する
場合があり、このような場合には特に消耗が激しく使用
寿命が短いため、その耐久性向上と低コスト化は、産業
廃棄物処理コスト低減にとっても大きな課題である。
かで、地球環境問題に対する配慮から、そのリサイクル
が強く求められている。資源リサイクルを促進させるた
めには、各種産業廃棄物の破砕、粉砕をいかに効率的に
かつ経済的に行なうかが非常に重要な要素である。破
砕、粉砕機にはさまざまな摩耗部材が用途にあわせて使
用されているが、その多くは消耗品である。このような
部材には、環境温度の変動や摩擦熱のため、使用中の表
面温度が常温程度から６００℃程度まで大きく変動する
場合があり、このような場合には特に消耗が激しく使用
寿命が短いため、その耐久性向上と低コスト化は、産業
廃棄物処理コスト低減にとっても大きな課題である。
【０００３】こうした用途に使用される材料には、常温
での耐摩耗性に加えて、６００℃程度までの高温耐摩耗
性、さらに加工性や耐折損性の面からある程度の靱性、
そして生産性が高く安価であることが要求される。
での耐摩耗性に加えて、６００℃程度までの高温耐摩耗
性、さらに加工性や耐折損性の面からある程度の靱性、
そして生産性が高く安価であることが要求される。
【０００４】高温耐摩耗性の優れる材料としては高クロ
ム鋳鋼があるが、これは靱性が低いために用途が限られ
る。また、低合金系の鋳造材料には比較的靱性が良いと
されるものも（例えば、特開昭５２−８６９１６号公
報、特開昭５４−１１８３２０号公報、特開平１−２１
９１４５号公報など）あるが、鍛造工程を必要とするた
め製造コストが高くなる。熱間圧延で製造する鋼材で、
高温耐摩耗性と靱性に優れるとされるものとしては、特
開昭５９−１０７０６６号公報等がある。
ム鋳鋼があるが、これは靱性が低いために用途が限られ
る。また、低合金系の鋳造材料には比較的靱性が良いと
されるものも（例えば、特開昭５２−８６９１６号公
報、特開昭５４−１１８３２０号公報、特開平１−２１
９１４５号公報など）あるが、鍛造工程を必要とするた
め製造コストが高くなる。熱間圧延で製造する鋼材で、
高温耐摩耗性と靱性に優れるとされるものとしては、特
開昭５９−１０７０６６号公報等がある。
【０００５】これらの鋼材では高温耐摩耗性を高めるた
めに、素地の硬さを高めるＣ、Ｓｉの含有量を熱間圧延
材としてはかなり高くしており、さらに高温硬さを向上
させるＣｒ、Ｍｏ、Ｖが多く添加されている。これらは
いずれも靱性を低下させる元素であり、したがって加工
性、耐折損性の面からは、依然満足な靱性は得られてい
ない。さらにこのような比較的Ｃ、Ｓｉ、Ｖなどの高い
材料では特に厚手材の場合、焼入れ熱処理時に鋼板に割
れの発生するいわゆる焼き割れがしばしば起こり、歩留
まりが必ずしも良くない。この焼き割れを回避するため
にも材料自体の靱性を高める必要がある。すなわち、常
温から高温までの耐摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼
き割れ性などを満足する十分な靱性を兼ね備える厚鋼板
はこれまでなかった。
めに、素地の硬さを高めるＣ、Ｓｉの含有量を熱間圧延
材としてはかなり高くしており、さらに高温硬さを向上
させるＣｒ、Ｍｏ、Ｖが多く添加されている。これらは
いずれも靱性を低下させる元素であり、したがって加工
性、耐折損性の面からは、依然満足な靱性は得られてい
ない。さらにこのような比較的Ｃ、Ｓｉ、Ｖなどの高い
材料では特に厚手材の場合、焼入れ熱処理時に鋼板に割
れの発生するいわゆる焼き割れがしばしば起こり、歩留
まりが必ずしも良くない。この焼き割れを回避するため
にも材料自体の靱性を高める必要がある。すなわち、常
温から高温までの耐摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼
き割れ性などを満足する十分な靱性を兼ね備える厚鋼板
はこれまでなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】優れた常温および高温
での耐摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き割れ性など
を満足する十分な靱性を兼ね備える部材およびその厚鋼
板（板厚９ｍｍ以上、特に５０ｍｍ以上）を、圧延によ
り安価に製造する方法を提供するのが本発明の目的であ
る。
での耐摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き割れ性など
を満足する十分な靱性を兼ね備える部材およびその厚鋼
板（板厚９ｍｍ以上、特に５０ｍｍ以上）を、圧延によ
り安価に製造する方法を提供するのが本発明の目的であ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者は、耐摩耗性と靱
性に対する合金元素と製造法の影響について種々検討し
た結果、制御圧延および適切な熱処理により安価に製造
できる、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖなどを適正量含むことを
特徴とする、優れた常温および高温耐摩耗性と、加工
性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足する十分な靱性
を兼ね備える厚鋼板を、圧延により安価に製造する方法
を見出したものである。本発明の要旨は、 （１）重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓｉ：０．
０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：３．０〜
５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜
０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる組成を有する厚鋼板からな
る耐摩耗部材であって、使用中にＶを核とするＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｖの複合析出物を形成せしめた、高靱性耐摩耗部
材。
性に対する合金元素と製造法の影響について種々検討し
た結果、制御圧延および適切な熱処理により安価に製造
できる、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖなどを適正量含むことを
特徴とする、優れた常温および高温耐摩耗性と、加工
性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足する十分な靱性
を兼ね備える厚鋼板を、圧延により安価に製造する方法
を見出したものである。本発明の要旨は、 （１）重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓｉ：０．
０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：３．０〜
５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜
０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる組成を有する厚鋼板からな
る耐摩耗部材であって、使用中にＶを核とするＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｖの複合析出物を形成せしめた、高靱性耐摩耗部
材。
【０００８】（２）重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４
％、Ｓｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、
Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含
み、さらにＮｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．２
％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％のうちの１種以上
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を
有する厚鋼板からなる耐摩耗部材であって、使用中にＶ
を核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物を形成せしめ
た、高靱性耐摩耗部材。
％、Ｓｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、
Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含
み、さらにＮｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．２
％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％のうちの１種以上
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を
有する厚鋼板からなる耐摩耗部材であって、使用中にＶ
を核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物を形成せしめ
た、高靱性耐摩耗部材。
【０００９】（３）重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４
％、Ｓｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、
Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含
み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有す
る鋼片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で仕上
板厚に対して５０％以上の累積圧下率を有する熱間圧延
を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃に加
熱して焼入れることを特徴とする、高靱性耐摩耗部材用
厚鋼板の製造法。
％、Ｓｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、
Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含
み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有す
る鋼片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で仕上
板厚に対して５０％以上の累積圧下率を有する熱間圧延
を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃に加
熱して焼入れることを特徴とする、高靱性耐摩耗部材用
厚鋼板の製造法。
【００１０】（４）重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４
％、Ｓｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、
Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含
み、さらにＮｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．２
％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％のうちの１種以上
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を
有する鋼片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で
仕上板厚に対して５０％以上の累積圧下率を有する熱間
圧延を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃
に加熱して焼入れることを特徴とする、高靱性耐摩耗部
材用厚鋼板の製造法である。
％、Ｓｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、
Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含
み、さらにＮｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．２
％、Ｂ：０．０００５〜０．００５％のうちの１種以上
を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を
有する鋼片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で
仕上板厚に対して５０％以上の累積圧下率を有する熱間
圧延を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃
に加熱して焼入れることを特徴とする、高靱性耐摩耗部
材用厚鋼板の製造法である。
【００１１】鋼材の耐摩耗性はその硬さに大きく依存す
ると考えられるので、常温から高温までの耐摩耗性を高
めるには、常温および高温での硬さをできるだけ高くす
ることが望ましい。
ると考えられるので、常温から高温までの耐摩耗性を高
めるには、常温および高温での硬さをできるだけ高くす
ることが望ましい。
【００１２】常温硬さについては、焼入れままの組織が
最も高くなるが、その場合一般に延性や靱性は低値とな
る。したがって焼入れままでいかに加工性や耐焼き割れ
性、耐折損性を満足する十分な延性と靱性を得るかが課
題となる。Ｃはマルテンサイト硬さを上昇させ常温硬さ
を大きく向上させ、常温硬さの向上には最も有効な元素
である。しかし一方でＣ量を多くすると靱性の低下が大
きく、加工性や耐焼き割れ性、耐折損性を満足する十分
な延性と靱性を得るには少なくともＣ含有量は０．４％
以下が好ましい。
最も高くなるが、その場合一般に延性や靱性は低値とな
る。したがって焼入れままでいかに加工性や耐焼き割れ
性、耐折損性を満足する十分な延性と靱性を得るかが課
題となる。Ｃはマルテンサイト硬さを上昇させ常温硬さ
を大きく向上させ、常温硬さの向上には最も有効な元素
である。しかし一方でＣ量を多くすると靱性の低下が大
きく、加工性や耐焼き割れ性、耐折損性を満足する十分
な延性と靱性を得るには少なくともＣ含有量は０．４％
以下が好ましい。
【００１３】Ｓｉについては、焼入れまま組織の常温硬
さと靱性を同時に良くするには、極力低減することが有
効である。Ｓｉは脱酸元素であり、この種の鋼には通常
０．２％〜０．３％程度含まれるが、これを０．１％未
満に低減することにより焼入れまま組織の靱性が大きく
改善できるので、靱性改善の為の焼入れ組織の焼戻しを
省略またはかなり簡略化できる。Ｍｎは、ＭｎＳを形成
して破壊の起点となる介在物を形成するため特に耐折損
性に有害であるので、少なくともＭｎは０．５％以下に
低減することが好ましい。
さと靱性を同時に良くするには、極力低減することが有
効である。Ｓｉは脱酸元素であり、この種の鋼には通常
０．２％〜０．３％程度含まれるが、これを０．１％未
満に低減することにより焼入れまま組織の靱性が大きく
改善できるので、靱性改善の為の焼入れ組織の焼戻しを
省略またはかなり簡略化できる。Ｍｎは、ＭｎＳを形成
して破壊の起点となる介在物を形成するため特に耐折損
性に有害であるので、少なくともＭｎは０．５％以下に
低減することが好ましい。
【００１４】高温での硬さ、または耐摩耗性改善につい
ては、その手段が焼入性向上元素である場合には、常温
硬さの改善効果よりかなり小さいので、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ
などの、析出強化によって高温硬さを上昇させ高温耐摩
耗性を高める元素が有利である。しかし、これらも多量
に添加するとやはり靱性を低下しやすくなるので好まし
くない。
ては、その手段が焼入性向上元素である場合には、常温
硬さの改善効果よりかなり小さいので、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ
などの、析出強化によって高温硬さを上昇させ高温耐摩
耗性を高める元素が有利である。しかし、これらも多量
に添加するとやはり靱性を低下しやすくなるので好まし
くない。
【００１５】本発明者は、種々の成分系、製造プロセス
について、高温耐摩耗性、靱性との関係を検討した結
果、下に述べる、の相乗作用により、極低Ｓｉ系に
おいてもＣｒ、Ｍｏ、Ｖの含有量を極力抑えながら高温
耐摩耗性を大幅に向上できることを見出した。この効果
により、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの含有量はもとより、Ｃ、Ｍｎ
の添加量も抑制し、かつ優れた常温および高温での耐摩
耗性を得ることができ、さらに極低Ｓｉ化による母材靱
性の大幅な向上が可能なので、加工性、耐焼き割れ性、
さらに耐折損性も大幅に改善できる。
について、高温耐摩耗性、靱性との関係を検討した結
果、下に述べる、の相乗作用により、極低Ｓｉ系に
おいてもＣｒ、Ｍｏ、Ｖの含有量を極力抑えながら高温
耐摩耗性を大幅に向上できることを見出した。この効果
により、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの含有量はもとより、Ｃ、Ｍｎ
の添加量も抑制し、かつ優れた常温および高温での耐摩
耗性を得ることができ、さらに極低Ｓｉ化による母材靱
性の大幅な向上が可能なので、加工性、耐焼き割れ性、
さらに耐折損性も大幅に改善できる。
【００１６】Ｖを核としたＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出
物の部材使用時の利用 Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖをそれぞれ適量添加するとともに、焼入
れ温度、焼戻し温度を特定することにより、高温（４０
０℃〜６００℃程度）での部材使用中にＶを核としたＣ
ｒ、Ｍｏ、Ｖの微細な複合析出物を形成し、これは他の
単独析出物に比べ、微細のまま高温で長時間安定である
ことから、高温での耐摩耗性を著しく高めるものと本発
明者は考えている。微細な複合析出物を得るには、使用
前にはＶ、Ｃｒ、Ｍｏを十分に固溶しておくことが望ま
しく、この為に焼入れ温度および焼戻し温度を特定する
ものである。焼入れ温度が低すぎると、圧延後の粗大析
出物が残存し、凝集粗大化しやすく高温での安定性に欠
けるので、十分な高温耐摩耗性を得ることが困難であ
る。また、焼入れ温度が高すぎると、下記のＮｂの制御
圧延による効果が消失してしまうので、長期安定性に優
れるＶを核としたＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物が得られ
ない。
物の部材使用時の利用 Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖをそれぞれ適量添加するとともに、焼入
れ温度、焼戻し温度を特定することにより、高温（４０
０℃〜６００℃程度）での部材使用中にＶを核としたＣ
ｒ、Ｍｏ、Ｖの微細な複合析出物を形成し、これは他の
単独析出物に比べ、微細のまま高温で長時間安定である
ことから、高温での耐摩耗性を著しく高めるものと本発
明者は考えている。微細な複合析出物を得るには、使用
前にはＶ、Ｃｒ、Ｍｏを十分に固溶しておくことが望ま
しく、この為に焼入れ温度および焼戻し温度を特定する
ものである。焼入れ温度が低すぎると、圧延後の粗大析
出物が残存し、凝集粗大化しやすく高温での安定性に欠
けるので、十分な高温耐摩耗性を得ることが困難であ
る。また、焼入れ温度が高すぎると、下記のＮｂの制御
圧延による効果が消失してしまうので、長期安定性に優
れるＶを核としたＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物が得られ
ない。
【００１７】前記複合析出物の析出可能な析出サイト
の確保 Ｎｂを適量添加し、かつ適正な制御圧延によりオーステ
ナイト粒の微細化を図り、焼入後のマルテンサイトまた
はベイナイト組織の結晶粒界面積を増加させ、前記の複
合析出物の粒界析出サイトを確保する。
の確保 Ｎｂを適量添加し、かつ適正な制御圧延によりオーステ
ナイト粒の微細化を図り、焼入後のマルテンサイトまた
はベイナイト組織の結晶粒界面積を増加させ、前記の複
合析出物の粒界析出サイトを確保する。
【００１８】また、焼戻し熱処理は、常温の硬さと靱性
を調整するばかりでなく、高温使用中で前記の複合析出
物を形成しうる析出核を形成するものである。すなわ
ち、焼戻し温度を比較的高温（６００℃以上）とする
と、前記の微細な複合析出物が得られない場合があるの
で、焼戻し温度は使用温度より低めにするか、短時間焼
戻しとし、あらかじめ完全にＣｒ、Ｍｏ、Ｖを析出物と
して固定しないことが好ましい。
を調整するばかりでなく、高温使用中で前記の複合析出
物を形成しうる析出核を形成するものである。すなわ
ち、焼戻し温度を比較的高温（６００℃以上）とする
と、前記の微細な複合析出物が得られない場合があるの
で、焼戻し温度は使用温度より低めにするか、短時間焼
戻しとし、あらかじめ完全にＣｒ、Ｍｏ、Ｖを析出物と
して固定しないことが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
する。
【００２０】まず、本発明の鋼成分の限定理由を述べ
る。
る。
【００２１】Ｃ：Ｃは鋼の硬さ、特に常温硬さを高める
重要な元素である。Ｃ量０．３％以下では十分な常温硬
さを得られない。また、０．４％を超えると靱性が低下
するので、Ｃ含有量は、０．３超〜０．４％に限定し
た。
重要な元素である。Ｃ量０．３％以下では十分な常温硬
さを得られない。また、０．４％を超えると靱性が低下
するので、Ｃ含有量は、０．３超〜０．４％に限定し
た。
【００２２】Ｓｉ：Ｓｉは脱酸元素であり、０．０３％
未満ではその効果が少ない。焼入れまま組織の靱性を向
上させるために０．１％以下とすることが特に有効であ
るので、添加量を０．０３〜０．１％とした。
未満ではその効果が少ない。焼入れまま組織の靱性を向
上させるために０．１％以下とすることが特に有効であ
るので、添加量を０．０３〜０．１％とした。
【００２３】Ｍｎ：Ｍｎは一般に焼入性を向上させる
が、高温硬さ上昇効果は大きくなく、耐折損性にはかえ
って有害であるのでむしろ低減するほうがよく、上限を
０．５％とした。
が、高温硬さ上昇効果は大きくなく、耐折損性にはかえ
って有害であるのでむしろ低減するほうがよく、上限を
０．５％とした。
【００２４】Ｃｒ：Ｃｒは高温耐摩耗性向上効果が大き
く、また常温硬さも向上させる。これらの効果を発揮さ
せるには３．０％以上の添加が必要であるが、５．０％
を超えて添加しても焼入れ再加熱時に十分に固溶しない
ため、その効果は飽和し、靱性はかえって低下させるた
め、Ｃｒの含有量は３．０〜５．０％とした。
く、また常温硬さも向上させる。これらの効果を発揮さ
せるには３．０％以上の添加が必要であるが、５．０％
を超えて添加しても焼入れ再加熱時に十分に固溶しない
ため、その効果は飽和し、靱性はかえって低下させるた
め、Ｃｒの含有量は３．０〜５．０％とした。
【００２５】Ｍｏ：Ｍｏも高温耐摩耗性向上効果が大き
く重要な元素である。この効果を発揮するには１．０％
以上の添加が必要で、２．０％を超えると靱性に対して
は有害となるので、Ｍｏの添加量は１．０〜２．０％と
した。
く重要な元素である。この効果を発揮するには１．０％
以上の添加が必要で、２．０％を超えると靱性に対して
は有害となるので、Ｍｏの添加量は１．０〜２．０％と
した。
【００２６】Ｎｂ：Ｎｂは圧延前の加熱時におけるオー
ステナイト粒の粗大化抑制と再結晶温度を高める効果に
よって制御圧延の効果を助長して結晶粒の微細化に寄与
し、靱性向上と析出サイトとしての結晶粒界の増加をも
たらすので必須の元素である。この効果を極低Ｓｉ系に
て発揮するためには０．０１％以上の添加が必要であ
る。ただし、０．２％を超えて添加すると、粗大なＮｂ
析出物を生じて靱性が低下する。このためＮｂ含有量は
０．０１〜０．２％とした。
ステナイト粒の粗大化抑制と再結晶温度を高める効果に
よって制御圧延の効果を助長して結晶粒の微細化に寄与
し、靱性向上と析出サイトとしての結晶粒界の増加をも
たらすので必須の元素である。この効果を極低Ｓｉ系に
て発揮するためには０．０１％以上の添加が必要であ
る。ただし、０．２％を超えて添加すると、粗大なＮｂ
析出物を生じて靱性が低下する。このためＮｂ含有量は
０．０１〜０．２％とした。
【００２７】Ｖ：Ｖは高温で安定なＣｒおよびＭｏとの
複合析出物形成のために本発明には必須の元素である。
この効果を発揮するには少なくとも０．０２％以上の添
加が必要であるが、０．２％を超えて添加しても、焼入
れ再加熱時に十分固溶しないので、有効な複合析出物の
生成が困難であり、高温耐摩耗性の改善はさほど期待で
きないが、逆に粗大析出物を形成して靱性の低下が著し
くなる（図１、図２）。このためＶ含有量は０．０２〜
０．２％とした。
複合析出物形成のために本発明には必須の元素である。
この効果を発揮するには少なくとも０．０２％以上の添
加が必要であるが、０．２％を超えて添加しても、焼入
れ再加熱時に十分固溶しないので、有効な複合析出物の
生成が困難であり、高温耐摩耗性の改善はさほど期待で
きないが、逆に粗大析出物を形成して靱性の低下が著し
くなる（図１、図２）。このためＶ含有量は０．０２〜
０．２％とした。
【００２８】以上は本発明における鋼の基本成分である
が、さらに本発明では上記成分の他に、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｂ
のうち一種または二種以上添加することができる。
が、さらに本発明では上記成分の他に、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｂ
のうち一種または二種以上添加することができる。
【００２９】Ｎｉ：Ｎｉは高温耐摩耗性にはあまり寄与
しないが、靱性向上には有効である。ただし、あまり多
量に添加すると、加工に対しても安定なオーステナイト
が生成して耐摩耗性を低下させるので、Ｎｉを添加する
場合の上限を１０％とした。本発明の極低Ｓｉ高温耐摩
耗部材では、Ｎｉの下限は特に限定するものではない
が、Ｎｉが０．３％であっても靱性向上は期待できる。
しないが、靱性向上には有効である。ただし、あまり多
量に添加すると、加工に対しても安定なオーステナイト
が生成して耐摩耗性を低下させるので、Ｎｉを添加する
場合の上限を１０％とした。本発明の極低Ｓｉ高温耐摩
耗部材では、Ｎｉの下限は特に限定するものではない
が、Ｎｉが０．３％であっても靱性向上は期待できる。
【００３０】Ｔｉ：Ｔｉは結晶粒の微細化に有効であ
り、この効果のためには０．０１％以上の添加が好まし
いが、０．２％を超えて添加すると靱性が低下しやすい
ので、Ｔｉ含有量は０．０１〜０．２％とすることが望
ましい。
り、この効果のためには０．０１％以上の添加が好まし
いが、０．２％を超えて添加すると靱性が低下しやすい
ので、Ｔｉ含有量は０．０１〜０．２％とすることが望
ましい。
【００３１】Ｂ：Ｂは焼入性を高めて硬さを上昇させ、
特に常温での耐摩耗性を向上させる。その効果を発揮す
るには０．０００５％以上必要であるが、０．００５％
以上では靱性が低下しやすい。したがって、Ｂの含有量
は０．０００５〜０．００５％とすることが望ましい。
特に常温での耐摩耗性を向上させる。その効果を発揮す
るには０．０００５％以上必要であるが、０．００５％
以上では靱性が低下しやすい。したがって、Ｂの含有量
は０．０００５〜０．００５％とすることが望ましい。
【００３２】上記の成分の他に不可避的不純物として、
Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏは、靱性を低下させる有害な元素である
ので、その量は少ないほうが良い。望ましくは、Ｐ：
０．００５％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｎ：０．０
１％以下、Ｏ：０．００３％以下とする。
Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏは、靱性を低下させる有害な元素である
ので、その量は少ないほうが良い。望ましくは、Ｐ：
０．００５％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｎ：０．０
１％以下、Ｏ：０．００３％以下とする。
【００３３】次に製造法について述べる。
【００３４】まず、上記の鋼成分組成の鋼片または鋳片
を加熱し、９００℃以下の温度で仕上板厚に対して５０
％以上の累積圧下率を有する熱間圧延を行なう。この目
的はオーステナイト粒の微細化である。圧延仕上温度を
９００℃より高くしたり、９００℃以下での累積圧下率
が不足すると細粒化が不十分で、靱性の低下の他、析出
サイトとしての結晶粒界減少により高温耐摩耗性も低下
する。
を加熱し、９００℃以下の温度で仕上板厚に対して５０
％以上の累積圧下率を有する熱間圧延を行なう。この目
的はオーステナイト粒の微細化である。圧延仕上温度を
９００℃より高くしたり、９００℃以下での累積圧下率
が不足すると細粒化が不十分で、靱性の低下の他、析出
サイトとしての結晶粒界減少により高温耐摩耗性も低下
する。
【００３５】次に熱間圧延後の鋼を８８０℃〜９５０℃
に加熱して焼入れる。本発明における複合析出の効果を
発揮するには、上記の成分組成でのＣｒ、Ｍｏ、Ｖを十
分に固溶させるため少なくとも８８０℃以上の加熱温度
が必要である。しかし、９５０℃以上ではオーステナイ
トが再び粗大化するので、再加熱焼入れ温度は８８０℃
〜９５０℃に限定する。また、焼入れ停止温度は、焼入
れ組織を精製できれば良いので３５０℃以下であれば十
分である。更に、焼入後に、前記３５０℃以内で表面温
度が上昇しても本発面の効果は期待できる。
に加熱して焼入れる。本発明における複合析出の効果を
発揮するには、上記の成分組成でのＣｒ、Ｍｏ、Ｖを十
分に固溶させるため少なくとも８８０℃以上の加熱温度
が必要である。しかし、９５０℃以上ではオーステナイ
トが再び粗大化するので、再加熱焼入れ温度は８８０℃
〜９５０℃に限定する。また、焼入れ停止温度は、焼入
れ組織を精製できれば良いので３５０℃以下であれば十
分である。更に、焼入後に、前記３５０℃以内で表面温
度が上昇しても本発面の効果は期待できる。
【００３６】
【実施例】表１に示す組成を有する鋼を溶製して得られ
た鋼片を、表２に示す本発明と比較法のそれぞれの製造
条件に基づいて板厚１５ｍｍ〜１４０ｍｍ鋼板に製造し
た。
た鋼片を、表２に示す本発明と比較法のそれぞれの製造
条件に基づいて板厚１５ｍｍ〜１４０ｍｍ鋼板に製造し
た。
【００３７】
【表１】 これらについて母材の靱性と、常温および高温硬さ、高
温耐摩耗性、さらにＶを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合
析出物の有無について調査した。靱性は−４０℃におけ
るシャルピー衝撃試験の吸収エネルギー値で評価した
（ＪＩＳ Ｚ２２０１４号試験片、試験片の板厚方向採
取位置：１／４ｔ、試験片採取方向は板厚方向に直
角）。硬さ測定はビッカース硬さ試験方法（ＪＩＳ Ｚ
２２４４）により、常温硬さは２５℃、高温硬さは５０
０℃で測定した。高温耐摩耗性は、同一形状試験片につ
いて、雰囲気温度５００℃の炉内でショット粒タイプの
摩耗試験を行ない、一定時間後の摩耗減量を測定し、同
時に測定した標準試験片（常温ビッカース硬さ５３９の
一般耐摩耗鋼）の摩耗減量との比（標準試験片の摩耗減
量／試験材の摩耗減量）により評価した。
温耐摩耗性、さらにＶを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合
析出物の有無について調査した。靱性は−４０℃におけ
るシャルピー衝撃試験の吸収エネルギー値で評価した
（ＪＩＳ Ｚ２２０１４号試験片、試験片の板厚方向採
取位置：１／４ｔ、試験片採取方向は板厚方向に直
角）。硬さ測定はビッカース硬さ試験方法（ＪＩＳ Ｚ
２２４４）により、常温硬さは２５℃、高温硬さは５０
０℃で測定した。高温耐摩耗性は、同一形状試験片につ
いて、雰囲気温度５００℃の炉内でショット粒タイプの
摩耗試験を行ない、一定時間後の摩耗減量を測定し、同
時に測定した標準試験片（常温ビッカース硬さ５３９の
一般耐摩耗鋼）の摩耗減量との比（標準試験片の摩耗減
量／試験材の摩耗減量）により評価した。
【００３８】この指数が高いほど高い高温耐摩耗性を示
すことになる。Ｖを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出
物の有無については電子顕微鏡観察によった。
すことになる。Ｖを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出
物の有無については電子顕微鏡観察によった。
【００３９】表中、下線を付した数値は、本発明外の成
分値、温度条件および特性が不十分なものを示す。
分値、温度条件および特性が不十分なものを示す。
【００４０】表２の本発明例１−Ａ〜１０−Ｊにおいて
は、靱性、高温耐摩耗性とも高いレベルにある。これに
対し、本発明の化学組成範囲を逸脱した比較鋼において
は、製造法は本発明法であるにもかかわらず、比較例１
１−ＫはＣ量が低いため、比較例１４−ＮはＣｒ量が低
いため、比較例１６−ＰはＭｏ量が低いため、それぞれ
常温および高温での耐摩耗性が低い。また、比較例１２
−ＬはＳｉ量が低いため、比較例１３−ＭはＭｎ量が高
いため、比較例１５−ＯはＭｏが高いため、比較例１８
−ＲはＶ量が高いためそれぞれ靱性が低い。さらに比較
例１７−ＱはＮｂ量が低いため靱性と高温耐摩耗性が低
い。本発明鋼であっても本発明の製造法を逸脱した比較
例においては、比較例１９−Ｂは圧延開始温度が高いた
め、比較例２０−Ｂは累積圧下率が不足しているため靱
性と高温耐摩耗性が低く、比較例２１−Ｂは焼入れ再加
熱温度が低いため靱性と、常温および高温での耐摩耗性
とも低い。
は、靱性、高温耐摩耗性とも高いレベルにある。これに
対し、本発明の化学組成範囲を逸脱した比較鋼において
は、製造法は本発明法であるにもかかわらず、比較例１
１−ＫはＣ量が低いため、比較例１４−ＮはＣｒ量が低
いため、比較例１６−ＰはＭｏ量が低いため、それぞれ
常温および高温での耐摩耗性が低い。また、比較例１２
−ＬはＳｉ量が低いため、比較例１３−ＭはＭｎ量が高
いため、比較例１５−ＯはＭｏが高いため、比較例１８
−ＲはＶ量が高いためそれぞれ靱性が低い。さらに比較
例１７−ＱはＮｂ量が低いため靱性と高温耐摩耗性が低
い。本発明鋼であっても本発明の製造法を逸脱した比較
例においては、比較例１９−Ｂは圧延開始温度が高いた
め、比較例２０−Ｂは累積圧下率が不足しているため靱
性と高温耐摩耗性が低く、比較例２１−Ｂは焼入れ再加
熱温度が低いため靱性と、常温および高温での耐摩耗性
とも低い。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、常温から高温までの耐
摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足
する十分な靱性を兼ね備えた厚鋼板からなる高温耐摩耗
部材が得られる。
摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足
する十分な靱性を兼ね備えた厚鋼板からなる高温耐摩耗
部材が得られる。
【図１】Ｖ添加量と高温耐摩耗性との関係を示した図で
ある。
ある。
【図２】Ｖ添加量と靱性との関係を示した図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓ
ｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：
０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有する厚
鋼板からなる耐摩耗部材であって、使用中にＶを核とす
るＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物を形成せしめた、高靱性
耐摩耗部材。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓ
ｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：
０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、
さらにＮｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、
Ｂ：０．０００５〜０．００５％のうちの１種以上を含
み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有す
る厚鋼板からなる耐摩耗部材であって、使用中にＶを核
とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物を形成せしめた、高
靱性耐摩耗部材。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓ
ｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：
０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有する鋼
片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で仕上板厚
に対して５０％以上の累積圧下率を有する熱間圧延を行
なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃に加熱し
て焼入れることを特徴とする、高靱性耐摩耗部材用厚鋼
板の製造法。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃ：０．３超〜０．４％、Ｓ
ｉ：０．０３〜０．１％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
３．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：
０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．２％を含み、
さらにＮｉ：１０％以下、Ｔｉ：０．０１〜０．２％、
Ｂ：０．０００５〜０．００５％のうちの１種以上を含
み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有す
る鋼片または鋳片を加熱し、９００℃以下の温度で仕上
板厚に対して５０％以上の累積圧下率を有する熱間圧延
を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃に加
熱して焼入れることを特徴とする、高靱性耐摩耗部材用
厚鋼板の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1775797A JPH10204575A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 高靱性耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1775797A JPH10204575A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 高靱性耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10204575A true JPH10204575A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11952608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1775797A Withdrawn JPH10204575A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 高靱性耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10204575A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042523A1 (fr) * | 1999-12-08 | 2001-06-14 | Nkk Corporation | Produit d'acier resistant a l'usure et procede de fabrication |
| US6699338B2 (en) | 1999-04-08 | 2004-03-02 | Jfe Steel Corporation | Method of manufacturing corrosion resistant steel materials |
| WO2021054015A1 (ja) | 2019-09-17 | 2021-03-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐摩耗鋼板およびその製造方法 |
| KR20230024381A (ko) | 2020-07-28 | 2023-02-20 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 내마모강 |
-
1997
- 1997-01-16 JP JP1775797A patent/JPH10204575A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6699338B2 (en) | 1999-04-08 | 2004-03-02 | Jfe Steel Corporation | Method of manufacturing corrosion resistant steel materials |
| WO2001042523A1 (fr) * | 1999-12-08 | 2001-06-14 | Nkk Corporation | Produit d'acier resistant a l'usure et procede de fabrication |
| WO2021054015A1 (ja) | 2019-09-17 | 2021-03-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐摩耗鋼板およびその製造方法 |
| KR20220062609A (ko) | 2019-09-17 | 2022-05-17 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 내마모 강판 및 그의 제조 방법 |
| KR20230024381A (ko) | 2020-07-28 | 2023-02-20 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 내마모강 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040406 |