JPS6383225A - 高硬度鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高硬度鋼板の製造方法に係り、特にブルドー
ザ−やパヮーショベルなどの土木建設機械の各種部材と
して使用される耐摩耗性の優れた高硬度鋼板の製造方法
に関する。

〈従来の技術〉 土木建設ａ械に使用される各種部材には、土砂、砂利、
コンクリート、岩石に対する十分な耐摩耗性が要求され
、目的に応じた種々の調質耐摩耗鋼が研究・開発されて
いる。しかし、近年、使用部材の大型化、高硬度化、低
コストの要求が強くなっており、従来技術のみではその
対応が困難となってきている。

この高硬度鋼板に関して、例えば特公昭５９−２５０２
２号公報においてはＣ：０．２１〜０．３５％、Ｓ　ｉ
　　　：　０．１０〜０．９０％、　Ｍｎ　　：　０．
５０〜２．００％、　Ｐ　：０．０１５％以下、Ａ　１
　　：　０．００５〜０．０７％、稀土類元素又はＣａ
を１種以上合計０．０００５〜０．０５０％を含む鋼成
分が提案されている。しかし、かかる成分ではｍ板の厚
肉、大型化に際し焼入れ深さの不足から硬度低下が懸念
され、しかも、低Ｐ化に対するコスト上昇も避けられな
い。

同様に、特開昭５９−１４０３５１号公報において、Ｃ
：　０．２５〜０．３％、Ｍｎ　　：　１．３５〜１．
７５％、Ｃｒ　二０．２〜０．３５％を基本成分として
、Ｓ　ｉ　　：　０．１５〜０．３５％、Ａ　１　　：
　０．０２〜０．０４％、ｐ：ｏ、ｏａ％以下、Ｎ　：
　０．０１％以下を含有・して、焼入れ、焼戻しする耐
摩耗性強靭網が提案されているが、この提案においても
鋼材の大型化に対して硬度低下が懸念される。

また、特開昭６０−２４３２５０号公報においては、Ｃ
：０．３〜０．５％、Ｓ　ｉ　　：　０．０５〜０．５
％、Ｍｎ　：０．５〜１．５％、Ｐ　：　０．０１０％
以下、Ｓ　：　０．００５％以下、Ｃｒ　　：　　０．
１〜１．０％、Ｍｏ　　：　０．０２〜０．４％、ｓｏ
ｌ、ＡＩ　　：０．０１−０．１％を含む鋼板を焼入れ
又は焼入れ一低温焼きもどしする耐摩耗鋼が提案されて
いるが、各添加元素範囲の下限側では厚肉材の高硬度維
持が難しく、また不純物低減に対するコスト上昇も伴な
う。

さ５らに、特開昭６０−２１５７４３号公報においては
、ＣＦ　０．３５〜０．０５０、Ｓ　ｉ　　：　０．６
０〜１．５０％、Ｍｏ　：１．８０％以下、Ｃｒ　　：
　２．５０〜４．５０％、Ｍｏ：０．２０〜１．００％
を含む鋼成分が提案されているが、Ｃｒ、ＭＯの添加量
が多く経済性でやや劣るものとなる。

さらに、特公昭６１−３３６７号公報において、Ｃ：０
．２１〜０．３５％、Ｓ　ｉ　　：　０．０５〜０．１
　％、Ｍｎ　　：０．３０〜２．０％、Ｃｒ　　：　　
０．５〜２．０％、Ｃｕ　＜　０．１０〜０．５０％、
Ｂ　：　０．０００５〜０．００３０％、Ａ　Ｉ　　：
　０．０．１１〜０．０８％、Ｓ　：　　０．０１５％
以下とし、Ｃ含有量に応じてＣａ　、、ＲＥＭ、Ｚｒの
適正添加をはかった鋼成分が提案されているが、焼入れ
深さが比較的小さく、大型化高硬度化の点に懸念が残さ
れている。

以上述べてきたように、従来技術の展開だけでは成分組
成の点から鋼板の厚肉化、高硬度化に困難が残り、また
、製造法においても焼入れ、焼もどし処理や不純物低減
処理が必要なため製造コストの上昇もさけられない。加
えて、特開昭６１−９６０２８号公報にみられるように
、近年盛んとなってきた直接焼入れ法を併用し、中炭素
鋼での靭性改善をはかる製造方法も提案されているが、
対象鋼の強度レベル（硬度レベル）が、引張り強さで７
０〜９０ｋｇｆ／ｍｍ”　と低く、厚肉化、高硬度化は
達成されない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 以上、述べたように、土木建設機械用鋼板の厚肉化（大
型化）、高硬度化、低コスト化に対して、従来技術には
、一長一短がある。本発明は、成分組成と製造方法を適
正に組み合せ、上記問題点を一挙に解決しようとする方
法を提供することを目′的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、Ｃ：０．１５〜０．４５ｗｔ％、Ｓ　ｉ　　
：　０．２０〜１．５０ｗｔ％、Ｍｎ　　：　０．５０
〜２．５０ｗｔ％、Ｃｒ　二０．６０〜１．８（ｈｔ％
、Ａ　Ｉｌ：　０．０２０〜０．０８０　ｗｔ％、Ｔｉ
　：ｌ【１ ０．０１０〜０．０５０１ｌｌｔ％、　　Ｂ　：　０．
００１０〜０．００６０ｗｔ％を含み残部Ｆｅ及び不可
避的不純物からなる鋼を９５０〜１１５０℃に加熱し、
熱間圧延によりＡｒ、変態点以上の温度で仕上げた後、
直ちに焼入れを行うことによる高硬度鋼板の製造方法と
、 Ｃ：　０．１５〜０．４５ｗｔ％、　　Ｓ　ｉ　　：　
０．２０〜１．５０ｗｔ、％。

Ｍｎ　　：　０．５０〜２．５０ｗｔ％、　　Ｃｒ　　
：　０．６０〜１．８０ｗｔ％。

Ａ　Ｉｌ：　０．０２０〜０．０８０１１１ｔ％、　Ｔ
ｉ　　：０．０１０〜０．０５０　ｕＬ％、　　Ｂ　：
　０．００１０〜０．００６０ｗｔ％３を含み、さらに
Ｍｏ　　：　０．１０〜０．６０ｗｔ％、　　Ｖ　：　
０．０１５〜０．０５ｗｔ％の一種または二種を含有し
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を９５０〜１
１５０℃に加熱し、熱間圧延によりＡｒ＋変態点以上の
温度で仕」二げた後、直ちに焼入れを行うことによる高
硬度鋼板の製造方法である。

〈作　用〉 本発明者らは、以下の各項を考慮し、Ｃ，Ｓｉ　、Ｍｎ
　、Ｔｉ　、Ｂ、Ｃｒの各成分と直接焼入れ時の加熱温
度と焼入れ温度について、種々鋭意Ｉ★刑を行った結果
、本発明に至ったものである。

（１）良質な耐摩耗性と高硬度化を達成するため、低温
変態した均一なマルテンサイト組織とし、がっ、マルテ
ンサイト自体を強化（硬化）させる成分系の検討を行う
こと。

（２）成分添加量のバランスを考慮し、成分的に低コス
ト化をはかると同時に、製造工程の省略、特別な工程を
行わないなどによる製造コスト削減を図ること。

本発明は、上述の検討において、具体的な鋼板性能とし
ては、主に板厚２５龍以上、ビッカース硬さ５００以上
を有し、できるだけ省工程による低コスト化をはかるよ
う勘案したものである。

以下に、成分限定理由について説明する。

Ｃは、鋼板の強度を高め、がっ、焼入れ硬化能の高い元
素であり、所定の硬さを得るために０．１５％以上必要
であるが、０．４５％を超えて添加すると、溶接性、加
工性や後にのべるＢによる焼入れ性向上効果を害し、ま
た、残留オーステナイト量も増加して耐摩耗性が低下す
るため、０．１５〜０．４５％のム 範囲とする。

Ｓｒ　は、脱＃剤として不可欠なばかりでなく、Ｃ拡散
を抑制しマルテンサイトの強化をはかり、かつ、固溶強
化のために０．２０％以上が必要であるが、１．５％を
超えると靭性が著しく低下するので、０．２０〜１．５
０％の範囲とする。

Ｍ・ｎは、鋼板の所定の強度と靭性を確保し、また、Ｍ
ｓ点を低下させマルテンサイトの強化に寄与するために
０．５０％以上必要であるが、２．５０％を超えて添加
すると溶接性が著しく低下し、また、鋼板の割れや偏析
部も多発するため、０．５０〜２．５０％の範囲とする
。

Ｃｒは、比較的安価で鋼の焼入れ性を向上させ、また、
炭化物析出によっても耐摩耗性を高めるために０．６０
％以上必要であるが、１．８０％を超えて添加すると溶
接性や経済性が低下するので、０．６０〜１．８０％の
範囲とする。

ＡＩ　は、鋼の脱酸に不可欠の元素であると同時に、後
で述べるＴｉ　の効果が不十分な場合、Ｂの焼入れ性向
上効果を十分に発揮させるために０．０２０％以上必要
であるが、ｏ、ｏｓｏ％を超えて添加してもＢに関する
効果が飽和し、がっ、溶接性が害されるため、０．０２
０−０．０８０％の範囲とする。

Ｔｉ　は、鋼中のＮを固定し、Ｂ！７）焼入れ性向上効
果を発揮させ、がっ、連鋳時の割れ防止に効果をもつた
め、０．０１０％以上必要であるが、０．０５０％を超
えて添加しても効果が少なく、また、靭性の低下をもた
らすため、０．０１０−０．０５０％の範囲とした。な
お、添加量は鋼中Ｎ量の３ないし４倍程度が好ましい。

Ｂは、微量にて焼入れ性を著しく向上させ、Ｔｉ添加に
よってＮを固定した場合、通常は０．０００５％以上で
効果を発揮するが、本発明鋼のような中炭素鋼中におい
ては、Ｂ炭化物となって無効化するＢｌも増加するため
、その下限を０．００１０％とする。また、０．００６
０％を超えて添加しても効果が飽和し、靭性の劣化を招
くので、０．００１０〜０．００６０％の範囲とする。

さらに、必要に応じてＭｏとＶの一種又は二種を含有し
ても、同様に本発明の目的を達成することができる。

Ｍｏは、鋼板の焼入れ性を向上させ、がっ、靭性を改善
するため０．１０％以上の添加が望ましいが、０．６０
％を超えて添加すると溶接性や経済性が損われるので、
０６１０〜０．６０％の範囲とする。

■は、鋼板の強度を上昇させる効果をもつため、０．０
１・５％以上必要であるが、０．１００％を超えて添加
すると靭性が著しく劣化するので、０．０１５〜０　、
　Ｉ　Ｏ’０％の範囲とする。

また、不純物元素であるＰ、Ｓ、Ｎは、鋼板の靭性や溶
接時の靭性、および各種加工性を低下させるため、でき
るだけ低い方が望ましいが、製鋼技術の発達した現状に
おいて、さらなるコスト上昇を招くような特殊な低減技
術を駆使する必要はない。

なお、現状でのコスト上昇を招がない含有量レベルとし
て、Ｐ　：　　０．０１０〜０．０１５　％、Ｓ　：　
０．００１＝０．００３％、Ｎ　：　０．００３０−０
．００５０％程度であり、この範囲であれば本発明の有
用性は十分発揮されれる。

これらの成分鋼を９５０℃〜１１５０’ｃに加熱し、Ａ
ｒｚ変態点以上の温度で熱間圧延を終了し、直ちに焼入
れを施すことにより高硬度化が達成される。

ここで、加熱温度は９５０℃未満では添加合金元素の固
溶が十分でなく、また、オーステナイト整粒単相組織と
ならず、かつ、圧延後の高い焼入れ温度を確保すること
が困難になるため、９５０℃を下限とした。また、１１
５０℃を超えた加熱温度では、オーステナイト粒の粗大
化が進みすぎ、Ｂによる焼入れ性向上が低下してしまう
こと、また、残留オーステナイトが残存しやすくなり強
度低下を惹起する恐れもあるため、加熱温度の上限を１
１５０℃とした。

パさらに、焼入れ温度がＡｒ３変態点温度未満になると
、フェライトが析出し、所定の強度確保が回能となるた
め、Ａｒ、変態点温度以上の焼入れを必須した。

このように、本発明の成分組成と直接焼入れ工程との組
み合せにより、従来の再加熱焼入れ工程の場合に比べ、
鋼成分の低減と加熱原単位の削減が可能となり、高硬度
の厚肉鋼板が低コストで製造可能となり、メリットも大
きい。また、靭性改善から焼もどし処理を施すこともあ
るが、本発明の有利性は変化しないため、特に限定しな
い。

〈実施例〉 以下に、本発明の詳細な説明する。

第・１表と第２表に示す各成分鋼塊を真空溶解法で溶製
し、所定の圧延条件で３０■曽厚鋼板を製造し、銅板中
央部のビッカース硬さを測定した。その結果を、第１表
と第２表にあわせて示した。ここで、表中の区分の間の
項において、「本発明」は、成分、圧延条件とも本発明
範囲にあり、「比較例Ａ」は、成分が本発明範囲外であ
ること、「↓ヒ較例Ｂ」は、圧延条件が本発明範囲外で
あること、さらに、「比較例Ｃ」は、鋼塊を１２００℃
加熱後９００℃で３゜ｎ厚鋼板に圧延し、室温まで空冷
後、再び９００℃に加熱、焼入れを施したものであるこ
とを示す。

鋼板陽の１と２かられかるように、本発明の適用により
ビッカース硬さ５００以上が確保できるのに対し、不適
切な圧延条件や再加熱焼入れでは効果が減じたり、５０
０以上を満足できない。

綱板１１ｈ３〜８は、各合金元素の添加量を少なくした
ものであるが、いずれも５００以上のピンカース硬さを
確保するのが、むずかしいことがゎがる。

なお、硬さは確保できないものの、本発明範囲の圧延条
件の適用が最も高いビッカース硬さとなることがわかる
。

第２表における鋼板１’ｈ９〜１２は、鋼板阻１を基本
成分系とし、ＭｏやＶの添加をはかったものであるが、
添加によって硬さが上昇することがわかる。

しかし、鋼板磁１２でわかるように、本発明範囲外の微
量添加では硬さの上昇が全くみられない。

以上の如く、この実施例によれば、「本発明」製品は「
比較例」のいずれの製品に対しても、硬さにおいて優れ
ていることは明らかである。

〈発明の効果〉 以上、説明したように、本発明によれば、十分な焼入れ
深さを有する成分組成と製造条件を適正に組み合せるこ
とにより、耐摩耗鋼に要求される高硬度化や厚肉化さら
に低コスト化を実現可能としたので、その効果は顕著で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．１５〜０．４５ｗｔ％、Ｓｉ：０．２０
   〜１．５０ｗｔ％、Ｍｎ：０．５０〜２．５０ｗｔ％、
   Ｃｒ：０．６０〜１．８０ｗｔ％、Ａｌ：０．０２０〜
   ０．０８０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１０〜０．０５０ｗｔ
   ％、Ｂ：０．００１０〜０．００６０ｗｔ％を含み残部
   Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼を９５０〜１１５０
   ℃に加熱し、熱間圧延によりＡｒ＿３変態点以上の温度
   で仕上げた後、直ちに焼入れを行うことを特徴とする高
   硬度鋼板の製造方法。
2. （２）Ｃ：０．１５〜０．４５ｗｔ％、Ｓｉ：０．２０
   〜１．５０ｗｔ％、Ｍｎ：０．５０〜２．５０ｗｔ％、
   Ｃｒ：０．６０〜１．８０ｗｔ％、Ａｌ：０．０２０〜
   ０．０８０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１０〜０．０５０ｗｔ
   ％、Ｂ：０．００１０〜０．００６０ｗｔ％を含み、さ
   らにＭｏ：０．１０〜０．６０ｗｔ％、Ｖ：０．０１５
   〜０．１００ｗｔ％の一種または二種を含有し残部Ｆｅ
   および不可避的不純物からなる鋼を９５０〜１１５０℃
   に加熱し、熱間圧延によりＡｒ＿３変態点以上の温度で
   仕上げた後、直ちに焼入れを行うことを特徴とする高硬
   度鋼板の製造方法。