JP2002020837A - 靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法 - Google Patents
靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法Info
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- JP2002020837A JP2002020837A JP2000205313A JP2000205313A JP2002020837A JP 2002020837 A JP2002020837 A JP 2002020837A JP 2000205313 A JP2000205313 A JP 2000205313A JP 2000205313 A JP2000205313 A JP 2000205313A JP 2002020837 A JP2002020837 A JP 2002020837A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、靭性に優れた耐摩耗鋼およびその
製造方法を提供する。 【解決手段】質量%で、C:0.05〜0.40%、S
i:0.1〜0.8%、Mn:0.5〜2.0%、C
r:0.1〜2.0%、Ti:0.005〜0.5%、
B:0.0005〜0.005%、Al:0.005〜
0.10%、N:0.005%以下、必要に応じてC
u,Ni,Mo,V,Nbの一種または二種以上を含有
し、残部実質的にFeおよび不可避不純物とからなる鋼
を、900℃以下のオーステナイト未再結晶域において
累積圧下率50%以上で熱間圧延後、直ちにAr3点以
上から焼入れし、その後、300〜Ac1で焼戻しを行
ない、旧オーステナイト粒展伸度(dL/dZ):2以
上とする。但し、dZ:鋼の肉厚方向の旧オーステナイ
ト粒径、dL:鋼の圧延方向の旧オーステナイト粒径
製造方法を提供する。 【解決手段】質量%で、C:0.05〜0.40%、S
i:0.1〜0.8%、Mn:0.5〜2.0%、C
r:0.1〜2.0%、Ti:0.005〜0.5%、
B:0.0005〜0.005%、Al:0.005〜
0.10%、N:0.005%以下、必要に応じてC
u,Ni,Mo,V,Nbの一種または二種以上を含有
し、残部実質的にFeおよび不可避不純物とからなる鋼
を、900℃以下のオーステナイト未再結晶域において
累積圧下率50%以上で熱間圧延後、直ちにAr3点以
上から焼入れし、その後、300〜Ac1で焼戻しを行
ない、旧オーステナイト粒展伸度(dL/dZ):2以
上とする。但し、dZ:鋼の肉厚方向の旧オーステナイ
ト粒径、dL:鋼の圧延方向の旧オーステナイト粒径
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設,土木および
鉱山等での堀削作業で用いられる産業機械、運搬機器等
に用いられる靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法
に関する。
鉱山等での堀削作業で用いられる産業機械、運搬機器等
に用いられる靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】建設、土木および鉱山等での堀削作業で
用いられる産業機械、運搬機器(例えば、パワーショベ
ル、ブルドーザ、大型ダンプトラック等)の土砂摩耗部
は、その摩耗量によって寿命がきまるため、耐摩耗性に
優れた鋼材が要求され、鋼材の硬度を高め、耐摩耗性を
向上させることが行われている。
用いられる産業機械、運搬機器(例えば、パワーショベ
ル、ブルドーザ、大型ダンプトラック等)の土砂摩耗部
は、その摩耗量によって寿命がきまるため、耐摩耗性に
優れた鋼材が要求され、鋼材の硬度を高め、耐摩耗性を
向上させることが行われている。
【0003】鋼材の硬度はマルテンサイト組織の場合、
鋼中C量によって一義的に決定され、硬度を高めるため
には多量のC添加を必要とするものの、靭性が著しく劣
化するという問題があった。
鋼中C量によって一義的に決定され、硬度を高めるため
には多量のC添加を必要とするものの、靭性が著しく劣
化するという問題があった。
【0004】そのため、焼入れ性と靭性の両者を確保す
る成分組成が検討され、更に、圧延した鋼材を空冷後に
再加熱し、旧オーステナイト粒を微細化すること、再加
熱時の旧オーステナイト粒の粗大化を析出物等で抑制す
る技術が提案されてきた。
る成分組成が検討され、更に、圧延した鋼材を空冷後に
再加熱し、旧オーステナイト粒を微細化すること、再加
熱時の旧オーステナイト粒の粗大化を析出物等で抑制す
る技術が提案されてきた。
【0005】特開平10−102185号公報には、オ
ーステナイト再結晶域で圧延を行い、旧オーステナイト
粒を微細化させ、その後、再加熱時にCr,Mo,Vを
固溶させ、焼入れ、焼戻しすれば、時間経過後、それら
の複合析出物が形成され耐摩耗性が向上し、靭性に有害
なC,Mn等を削減できることが記載されている。
ーステナイト再結晶域で圧延を行い、旧オーステナイト
粒を微細化させ、その後、再加熱時にCr,Mo,Vを
固溶させ、焼入れ、焼戻しすれば、時間経過後、それら
の複合析出物が形成され耐摩耗性が向上し、靭性に有害
なC,Mn等を削減できることが記載されている。
【0006】特開平11−71631号公報には、C量
を低下し、焼入れ性の低下はSiにより補償し、さらに
Nbのピンニング効果により再加熱時のオーステナイト
粒の粗大化を防止し、靭性を高める技術が開示されてい
る。
を低下し、焼入れ性の低下はSiにより補償し、さらに
Nbのピンニング効果により再加熱時のオーステナイト
粒の粗大化を防止し、靭性を高める技術が開示されてい
る。
【0007】しかし、これらの従来技術は再加熱焼入れ
プロセスによるもので、直接焼入れと比較して製造コス
トが上昇し、また、合金元素としてCr,Mo,V,N
bの添加が必要であった。
プロセスによるもので、直接焼入れと比較して製造コス
トが上昇し、また、合金元素としてCr,Mo,V,N
bの添加が必要であった。
【0008】直接焼入れの場合、再加熱焼入れと比較し
て、再加熱処理がなく旧オーステナイト粒が粗大化し、
靭性が劣化するため、旧オーステナイト粒の微細化がポ
イントとなる。
て、再加熱処理がなく旧オーステナイト粒が粗大化し、
靭性が劣化するため、旧オーステナイト粒の微細化がポ
イントとなる。
【0009】特開平8−41535号公報は、SiとN
bを複合添加した鋼を直接焼入れ、焼戻すことで焼戻し
脆化と焼戻し軟化を同時に抑制し、Nbによる旧オース
テナイト粒微細化で、耐摩耗性(HB500以上)と靭
性を両立させ、Moを添加して焼入れ性および靭性を更
に向上させる技術を開示している。
bを複合添加した鋼を直接焼入れ、焼戻すことで焼戻し
脆化と焼戻し軟化を同時に抑制し、Nbによる旧オース
テナイト粒微細化で、耐摩耗性(HB500以上)と靭
性を両立させ、Moを添加して焼入れ性および靭性を更
に向上させる技術を開示している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術は、Si量を増加させるため溶接部靭性が低下し、N
b,Mo等高価な元素を添加した場合は、省プロセスに
よる製造コスト低下のメリットは失われる。また、得ら
れる鋼材の硬さは、ブリネル硬さ500以上であり、建
設,土木および鉱山等での堀削作業で用いられる産業機
械、運搬機器等に用いられる耐摩耗鋼としては硬度が高
すぎ、靭性の向上が望めない。
術は、Si量を増加させるため溶接部靭性が低下し、N
b,Mo等高価な元素を添加した場合は、省プロセスに
よる製造コスト低下のメリットは失われる。また、得ら
れる鋼材の硬さは、ブリネル硬さ500以上であり、建
設,土木および鉱山等での堀削作業で用いられる産業機
械、運搬機器等に用いられる耐摩耗鋼としては硬度が高
すぎ、靭性の向上が望めない。
【0011】本発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、高価な元素を添加せず、直接焼入れ焼戻しによりブ
リネル硬さ300〜500でvE−40℃:17J以上
の靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
で、高価な元素を添加せず、直接焼入れ焼戻しによりブ
リネル硬さ300〜500でvE−40℃:17J以上
の靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐摩耗鋼
の靭性改善について鋭意検討を行い、ブリネル硬さ30
0〜500の場合、オーステナイト未再結晶域で強圧下
を行ない、オーステナイト粒を形態制御し、直接焼入
れ、焼戻しし、焼戻しマルテンサイト組織とした場合、
優れた靭性を有する耐摩耗鋼が得られることを見出し
た。
の靭性改善について鋭意検討を行い、ブリネル硬さ30
0〜500の場合、オーステナイト未再結晶域で強圧下
を行ない、オーステナイト粒を形態制御し、直接焼入
れ、焼戻しし、焼戻しマルテンサイト組織とした場合、
優れた靭性を有する耐摩耗鋼が得られることを見出し
た。
【0013】本発明は以上の知見をもとに更に検討を加
えてなされたものである。
えてなされたものである。
【0014】1. 下記の組織を有することを特徴とす
る、質量%で、C:0.05〜0.40%、Si:0.
1〜0.8%、Mn:0.5〜2.0%、Cr:0.1
〜2.0%、Ti:0.005〜0.5%、B:0.0
005〜0.005%、Al:0.005〜0.10
%、N:0.005%以下、残部実質的にFeおよび不
可避不純物とからなる耐摩耗鋼。
る、質量%で、C:0.05〜0.40%、Si:0.
1〜0.8%、Mn:0.5〜2.0%、Cr:0.1
〜2.0%、Ti:0.005〜0.5%、B:0.0
005〜0.005%、Al:0.005〜0.10
%、N:0.005%以下、残部実質的にFeおよび不
可避不純物とからなる耐摩耗鋼。
【0015】(1)旧オーステナイト粒展伸度(dL/
dZ):2以上の焼戻しマルテンサイト組織 但し、dZ:鋼の肉厚方向の旧オーステナイト粒径、d
L:鋼の圧延方向の旧オーステナイト粒径 2. 鋼組成として更に、質量%で、Cu:0.1〜
1.0%、Ni:0.1〜1.0%、Mo:0.1〜
1.0%、V:0.01〜0.2%の一種または二種以
上を含有する1記載の耐摩耗鋼。
dZ):2以上の焼戻しマルテンサイト組織 但し、dZ:鋼の肉厚方向の旧オーステナイト粒径、d
L:鋼の圧延方向の旧オーステナイト粒径 2. 鋼組成として更に、質量%で、Cu:0.1〜
1.0%、Ni:0.1〜1.0%、Mo:0.1〜
1.0%、V:0.01〜0.2%の一種または二種以
上を含有する1記載の耐摩耗鋼。
【0016】3. 鋼組成として更に、質量%で、N
b:0.005〜0.1%を含有する1または2記載の
耐摩耗鋼。
b:0.005〜0.1%を含有する1または2記載の
耐摩耗鋼。
【0017】4. 1乃至3の何れかに記載の組成を有
する鋼を、900℃以下のオーステナイト未再結晶域に
おいて累積圧下率50%以上で熱間圧延後、直ちにAr
3点以上から焼入れし、その後300℃〜Ac1で焼戻し
することを特徴とする耐摩耗鋼の製造方法。
する鋼を、900℃以下のオーステナイト未再結晶域に
おいて累積圧下率50%以上で熱間圧延後、直ちにAr
3点以上から焼入れし、その後300℃〜Ac1で焼戻し
することを特徴とする耐摩耗鋼の製造方法。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の成分組成、ミクロ組織お
よび製造条件について説明する。
よび製造条件について説明する。
【0019】1.成分組成 C Cは、鋼材の硬度を高め、耐摩耗性を向上させるため添
加する。0.05%未満ではその効果が得られず、一
方、0.40%を超えると溶接性および靭性が低下し、
焼き割れおよび遅れ破壊が生じ易くなるため、0.05
%以上、0.40%以下(0.05〜0.40%)とす
る。好ましくは0.10〜0.35%とする。
加する。0.05%未満ではその効果が得られず、一
方、0.40%を超えると溶接性および靭性が低下し、
焼き割れおよび遅れ破壊が生じ易くなるため、0.05
%以上、0.40%以下(0.05〜0.40%)とす
る。好ましくは0.10〜0.35%とする。
【0020】Si Siは、製鋼時の脱酸剤として作用するため添加する。
0.1%未満ではその効果が十分でなく、一方、0.8
%を超えると溶接性、および靭性を損なうため、0.1
〜0.8%とする。好ましくは0.25〜0.55%と
する。
0.1%未満ではその効果が十分でなく、一方、0.8
%を超えると溶接性、および靭性を損なうため、0.1
〜0.8%とする。好ましくは0.25〜0.55%と
する。
【0021】Mn Mnは、低コストで焼入れ性を高め,靭性を向上させる
ため添加する。0.5%未満ではその効果がなく、一
方、2.0%を超えると溶接性を損ない、また遅れ破壊
が生じ易くなるため、0.5〜2.0%とする。好まし
くは1.0〜1.6%とする。
ため添加する。0.5%未満ではその効果がなく、一
方、2.0%を超えると溶接性を損ない、また遅れ破壊
が生じ易くなるため、0.5〜2.0%とする。好まし
くは1.0〜1.6%とする。
【0022】Cr Crは、低コストで焼入れ性を向上させるため添加す
る。0.1%未満ではその効果が十分でなく、一方、
2.0%を超えると溶接性および靭性を損なうため、
0.1〜2.0%とする。好ましくは0.2〜1.5%
とする。
る。0.1%未満ではその効果が十分でなく、一方、
2.0%を超えると溶接性および靭性を損なうため、
0.1〜2.0%とする。好ましくは0.2〜1.5%
とする。
【0023】Ti Tiは鋼中のNと化合し、Nを固定して、Bによる焼入
れ性を確保するため、さらに、TiCの分散析出により
耐摩耗性の向上を導くため添加する。0.005%未満
ではその効果が十分でなく、一方、0.5%を超えると
製品コストが上昇するため、0.005〜0.5%とす
る。
れ性を確保するため、さらに、TiCの分散析出により
耐摩耗性の向上を導くため添加する。0.005%未満
ではその効果が十分でなく、一方、0.5%を超えると
製品コストが上昇するため、0.005〜0.5%とす
る。
【0024】B Bは、微量で焼入れ性を高めるため添加する。0.00
05%未満ではその効果が得られず、一方、0.005
%を超えると溶接性を低下させ、却って焼入れ性を低下
させるため、0.0005〜0.005%とする。
05%未満ではその効果が得られず、一方、0.005
%を超えると溶接性を低下させ、却って焼入れ性を低下
させるため、0.0005〜0.005%とする。
【0025】Al Alは、製鋼時の脱酸材として作用するため添加する。
0.005%未満ではその効果が得られず、一方、0.
10%を超えると靭性が低下するため、0.005〜
0.10%とする。好ましくは0.015〜0.035
%とする。
0.005%未満ではその効果が得られず、一方、0.
10%を超えると靭性が低下するため、0.005〜
0.10%とする。好ましくは0.015〜0.035
%とする。
【0026】N Nは、BとBNを形成し、焼入れ性を低下させる。N含
有量が0.005%を超えると、本発明範囲内のTi量
ではNの固定が不十分となるため、0.005%以下と
する。
有量が0.005%を超えると、本発明範囲内のTi量
ではNの固定が不十分となるため、0.005%以下と
する。
【0027】本発明の基本成分組成は以上であるが、更
にその特性を向上させる場合、Cu,Ni,Mo,V,
Nbの一種または二種以上を添加することが可能であ
る。
にその特性を向上させる場合、Cu,Ni,Mo,V,
Nbの一種または二種以上を添加することが可能であ
る。
【0028】Cu Cuは、焼入れ性を向上させるため添加する。0.1%
未満ではその効果が得られず、1.0%を超えると熱間
脆性を生じるため、0.1〜1.0%とする。好ましく
は0.1〜0.3%とする。
未満ではその効果が得られず、1.0%を超えると熱間
脆性を生じるため、0.1〜1.0%とする。好ましく
は0.1〜0.3%とする。
【0029】Ni Niは、靭性と焼入れ性を向上させるために添加する。
0.1%未満ではその効果が得られず、1.0%を超え
ると製品価格が上昇するため、0.1〜1.0%とす
る。好ましくは0.1〜0.3%とする。
0.1%未満ではその効果が得られず、1.0%を超え
ると製品価格が上昇するため、0.1〜1.0%とす
る。好ましくは0.1〜0.3%とする。
【0030】Mo Moは、焼入れ性を向上させるため添加する。0.1%
未満ではその効果が得られず、1.0%を超えると溶接
性および靭性を低下させるため、0.1〜1.0%とす
る。好ましくは0.1〜0.5%とする。
未満ではその効果が得られず、1.0%を超えると溶接
性および靭性を低下させるため、0.1〜1.0%とす
る。好ましくは0.1〜0.5%とする。
【0031】V Vは、析出硬化により、鋼材を硬化させるため添加す
る。0.01%未満ではその効果が得られず、0.2%
を超えると溶接性を低下させるため、0.01〜0.2
%とする。好ましくは0.01〜0.1%とする。
る。0.01%未満ではその効果が得られず、0.2%
を超えると溶接性を低下させるため、0.01〜0.2
%とする。好ましくは0.01〜0.1%とする。
【0032】Nb Nbは、圧延時の再結晶を抑制し、圧延によるオーステ
ナイト粒の展伸を容易にし、靭性を向上させる。0.0
05%未満ではその効果が十分得られず、一方、0.1
%を超えると溶接性が低下するため、0.005〜0.
1%とする。好ましくは0.005〜0.03%とす
る。
ナイト粒の展伸を容易にし、靭性を向上させる。0.0
05%未満ではその効果が十分得られず、一方、0.1
%を超えると溶接性が低下するため、0.005〜0.
1%とする。好ましくは0.005〜0.03%とす
る。
【0033】2.ミクロ組織 旧オーステナイト粒展伸度(dL/dZ):2以上の焼
戻しマルテンサイト組織 但し、dZ:鋼の肉厚方向の旧オーステナイト粒径、d
L:鋼の圧延方向の旧オーステナイト粒径 本発明鋼では、目的とする硬度(ブリネル硬さHB(1
0/3000):硬度300以上)を得るため、焼戻し
マルテンサイト組織とし、旧オーステナイト粒展伸度
は、優れた靭性を得るため、2以上とする。
戻しマルテンサイト組織 但し、dZ:鋼の肉厚方向の旧オーステナイト粒径、d
L:鋼の圧延方向の旧オーステナイト粒径 本発明鋼では、目的とする硬度(ブリネル硬さHB(1
0/3000):硬度300以上)を得るため、焼戻し
マルテンサイト組織とし、旧オーステナイト粒展伸度
は、優れた靭性を得るため、2以上とする。
【0034】図1は、本発明範囲内の組成である、質量
%で、C:0.23%,Si:0.45%、Mn:1.
55%,P:0.011%,S:0.005%、Cr:
0.31%,Ti:0.018%、B:0.0019
%,Al:0.035%、N:0.0029%,残部が
実質的に鉄及び不可避不純物よりなる鋼を、種々の条件
で圧延した後、焼戻しマルテンサイト組織とした鋼板を
用い、吸収エネルギー値、ブリネル硬さに及ぼす旧オー
ステナイト粒伸展度の影響を調査した結果を示すもので
ある。
%で、C:0.23%,Si:0.45%、Mn:1.
55%,P:0.011%,S:0.005%、Cr:
0.31%,Ti:0.018%、B:0.0019
%,Al:0.035%、N:0.0029%,残部が
実質的に鉄及び不可避不純物よりなる鋼を、種々の条件
で圧延した後、焼戻しマルテンサイト組織とした鋼板を
用い、吸収エネルギー値、ブリネル硬さに及ぼす旧オー
ステナイト粒伸展度の影響を調査した結果を示すもので
ある。
【0035】図より、旧オーステナイト粒展伸度が、2
以上の場合、優れた靭性が得られている。また、ブリネ
ル硬さは、旧オーステナイト粒展伸度によらず約350
〜400で優れた耐摩耗性が得られる値となっている。
以上の場合、優れた靭性が得られている。また、ブリネ
ル硬さは、旧オーステナイト粒展伸度によらず約350
〜400で優れた耐摩耗性が得られる値となっている。
【0036】尚、旧オーステナイト粒の展伸度は、鋼材
の肉厚方向に沿う断面および鋼材の圧延方向に沿う断面
での旧オーステナイト粒の粒径比として求められ、例え
ば、日本工業規格JIS G 0551に規定された焼
入れ焼戻し法による熱処理粒度試験法により求められ
る。
の肉厚方向に沿う断面および鋼材の圧延方向に沿う断面
での旧オーステナイト粒の粒径比として求められ、例え
ば、日本工業規格JIS G 0551に規定された焼
入れ焼戻し法による熱処理粒度試験法により求められ
る。
【0037】ブリネル硬さは、JIS Z 2243に
よる、鋼板表面に直径10mmの圧子を押し込んだとき
に形成されるくぼみの直径を測定するブリネル硬さ(H
B(10/3000))試験により求めた。
よる、鋼板表面に直径10mmの圧子を押し込んだとき
に形成されるくぼみの直径を測定するブリネル硬さ(H
B(10/3000))試験により求めた。
【0038】吸収エネルギーはシャルピー衝撃試験を試
験温度ー40℃で、3本の試験片で行ない、その平均値
を求め、vE−40℃:17J以上を本発明の目標値と
した。試験片は、JIS Z 2202に記載の10×
10(mm),2mmVノッチとし、採取位置は板厚中
央、採取方向は圧延方向とした。
験温度ー40℃で、3本の試験片で行ない、その平均値
を求め、vE−40℃:17J以上を本発明の目標値と
した。試験片は、JIS Z 2202に記載の10×
10(mm),2mmVノッチとし、採取位置は板厚中
央、採取方向は圧延方向とした。
【0039】3.製造条件 本発明鋼は、オーステナイト未再結晶域で強圧下後、直
接焼入れ、焼戻しにより製造することが好ましい。好適
製造条件について説明する。
接焼入れ、焼戻しにより製造することが好ましい。好適
製造条件について説明する。
【0040】熱間圧延 鋼片を加熱後、熱間圧延を行う。加熱温度は、950℃
未満では、鋼の変形抵抗が高くなり、一方、1250℃
を超えると、粗大粒となり、強度および靭性の確保が困
難となるため、950〜1250℃とするのが好まし
い。
未満では、鋼の変形抵抗が高くなり、一方、1250℃
を超えると、粗大粒となり、強度および靭性の確保が困
難となるため、950〜1250℃とするのが好まし
い。
【0041】熱間圧延において、900℃以下のオース
テナイト未再結晶域において累積圧下率50%以上の圧
延を行う。
テナイト未再結晶域において累積圧下率50%以上の圧
延を行う。
【0042】旧オーステナイト粒の展伸度を2以上と
し、その形状を保持するため、オーステナイト未再結晶
域で且つ900℃以下の低温側、好ましくは850℃〜
Ar3で、累積圧下率を50%以上とする圧延を行う。
し、その形状を保持するため、オーステナイト未再結晶
域で且つ900℃以下の低温側、好ましくは850℃〜
Ar3で、累積圧下率を50%以上とする圧延を行う。
【0043】図2に旧オーステナイト粒の展伸度におよ
ぼす900℃以下での累積圧下率の影響を示す。累積圧
下率50%以上とした場合、旧オーステナイト粒は展伸
度2以上になる。図3に鋼材の靭性(シャルピー吸収エ
ネルギー値)と耐摩耗性(ブリネル硬さ)に及ぼす90
0℃以下の累積圧下率の影響を示す。
ぼす900℃以下での累積圧下率の影響を示す。累積圧
下率50%以上とした場合、旧オーステナイト粒は展伸
度2以上になる。図3に鋼材の靭性(シャルピー吸収エ
ネルギー値)と耐摩耗性(ブリネル硬さ)に及ぼす90
0℃以下の累積圧下率の影響を示す。
【0044】旧オーステナイト粒の展伸度が2以上とな
るように、累積圧下率を50%以上とした場合、図1と
同様の本発明の効果が得られている。供試鋼、試験方法
および靭性、耐摩耗性の評価は、図1に準じて行った。
るように、累積圧下率を50%以上とした場合、図1と
同様の本発明の効果が得られている。供試鋼、試験方法
および靭性、耐摩耗性の評価は、図1に準じて行った。
【0045】熱処理 熱間圧延後、直ちにAr3点以上から焼入れし、その後
300℃〜Ac1で焼戻し未再結晶域における累積圧下
の効果を失わないように、圧延後、直ちに、焼き入れを
行う。焼入れ開始温度は、マルテンサイト単相組織とす
るためAr3以上とし、オーステナイト単相組織より焼
入れを行う。
300℃〜Ac1で焼戻し未再結晶域における累積圧下
の効果を失わないように、圧延後、直ちに、焼き入れを
行う。焼入れ開始温度は、マルテンサイト単相組織とす
るためAr3以上とし、オーステナイト単相組織より焼
入れを行う。
【0046】焼入れ停止温度は、マルテンサイト組織と
するため、Ms点以下とすることが望ましく、冷却速度
は水焼入れなどにより、20℃/s以上とすることが望
ましい。
するため、Ms点以下とすることが望ましく、冷却速度
は水焼入れなどにより、20℃/s以上とすることが望
ましい。
【0047】Ar3点、Ms点は例えば、以下の式により
求めることができる。
求めることができる。
【0048】Ar3(℃)=910−310C−80M
n−20Cu−15Cr−55Ni−80Mo、但し、
各元素は質量%とする。
n−20Cu−15Cr−55Ni−80Mo、但し、
各元素は質量%とする。
【0049】Ms(℃)=517−300C−33Mn
−22Cr−17Ni−11Mo−11Si、但し、各
元素は質量%とする。
−22Cr−17Ni−11Mo−11Si、但し、各
元素は質量%とする。
【0050】焼入れ後、焼戻しを300℃〜Ac1で行
う。300℃未満では、靭性が向上せず、一方、焼戻し
温度をAc1点以上とすると硬度低下が著しく、本発明
が目的とする硬度が得られない。好ましくは300〜6
50℃とする。Ac1点は例えば、Ac1(℃)=723
−14Mn+22Si−14.4Ni+23.3Crに
より求めることができる。
う。300℃未満では、靭性が向上せず、一方、焼戻し
温度をAc1点以上とすると硬度低下が著しく、本発明
が目的とする硬度が得られない。好ましくは300〜6
50℃とする。Ac1点は例えば、Ac1(℃)=723
−14Mn+22Si−14.4Ni+23.3Crに
より求めることができる。
【0051】図4は、900℃以下の累積圧下率を35
%、70%とした直接焼入れ焼戻し鋼板の靭性と硬度に
及ぼす焼戻し温度の影響を示すもので、累積圧下率70
%とした鋼板では、焼戻し温度300℃以上で優れた靭
性が得られが、Ac1点以上においては本発明が目的と
する硬度が得られない。
%、70%とした直接焼入れ焼戻し鋼板の靭性と硬度に
及ぼす焼戻し温度の影響を示すもので、累積圧下率70
%とした鋼板では、焼戻し温度300℃以上で優れた靭
性が得られが、Ac1点以上においては本発明が目的と
する硬度が得られない。
【0052】累積圧下率が35%の鋼板では、焼戻し温
度300℃以上でも靭性の改善は認められない。尚、焼
入れ停止温度と焼戻し温度は、本発明が目的とする硬度
が得られる範囲内で、靭性を改善させるため高温とする
ことが望ましい。
度300℃以上でも靭性の改善は認められない。尚、焼
入れ停止温度と焼戻し温度は、本発明が目的とする硬度
が得られる範囲内で、靭性を改善させるため高温とする
ことが望ましい。
【0053】
【実施例】[実施例1]表1に供試鋼A〜Gの化学成分
を、表2に製造条件および得られた鋼板のミクロ組織お
よび硬度、靭性を示す。供試鋼は板厚20〜100mm
の鋼板とした。
を、表2に製造条件および得られた鋼板のミクロ組織お
よび硬度、靭性を示す。供試鋼は板厚20〜100mm
の鋼板とした。
【0054】組織観察は、光学顕微鏡により行ない、旧
オーステナイト粒の展伸度は、日本工業規格JIS G
0551に規定された焼入れ焼戻し法による熱処理粒
度試験法により現出させたオーステナイト粒について鋼
材の肉厚方向に沿う断面および鋼材の圧延方向に沿う断
面での粒径比として求めた。硬度およびシャルピー衝撃
試験は、図1に準拠して行った。
オーステナイト粒の展伸度は、日本工業規格JIS G
0551に規定された焼入れ焼戻し法による熱処理粒
度試験法により現出させたオーステナイト粒について鋼
材の肉厚方向に沿う断面および鋼材の圧延方向に沿う断
面での粒径比として求めた。硬度およびシャルピー衝撃
試験は、図1に準拠して行った。
【0055】表2中、実施例1〜6は、本発明例であ
り、いずれもブリネル硬さは300以上、靭性は−40
℃の吸収エネルギーで17Jを大幅に上回る良好な値
で、優れた耐摩耗性と靭性が得られている。
り、いずれもブリネル硬さは300以上、靭性は−40
℃の吸収エネルギーで17Jを大幅に上回る良好な値
で、優れた耐摩耗性と靭性が得られている。
【0056】比較例1〜3は、旧オーステナイト粒展伸
度が2未満の焼戻しマルテンサイト組織で、ブリネル硬
さは300以上であるが、靭性が劣っている。
度が2未満の焼戻しマルテンサイト組織で、ブリネル硬
さは300以上であるが、靭性が劣っている。
【0057】比較例4は、旧オーステナイト粒展伸度が
2以上の焼き入れままのマルテンサイト組織であり、耐
摩耗性は良好であるが、靭性に劣っている。
2以上の焼き入れままのマルテンサイト組織であり、耐
摩耗性は良好であるが、靭性に劣っている。
【0058】比較例5は、C量が本発明範囲外である供
試鋼Gによるもので、旧オーステナイト粒展伸度が2以
上の焼戻しマルテンサイト組織で、靭性は−40℃の吸
収エネルギーで17J以上と優れているが、ブリネル硬
さは150で耐摩耗性が劣っている。
試鋼Gによるもので、旧オーステナイト粒展伸度が2以
上の焼戻しマルテンサイト組織で、靭性は−40℃の吸
収エネルギーで17J以上と優れているが、ブリネル硬
さは150で耐摩耗性が劣っている。
【0059】比較例6は、焼入れ停止温度を、鋼種Dの
Ms点を超える550℃としたもので、旧オーステナイ
ト粒展伸度は2以上であるが、焼戻しベイナイト組織で
あり、靭性は良好なもののブリネル硬さは223と耐摩
耗性が大幅に低下している。
Ms点を超える550℃としたもので、旧オーステナイ
ト粒展伸度は2以上であるが、焼戻しベイナイト組織で
あり、靭性は良好なもののブリネル硬さは223と耐摩
耗性が大幅に低下している。
【0060】比較例7は、再加熱焼入れ処理によるもの
で、ブリネル硬さは412と耐摩耗性は良好であった
が、圧延後、展伸していた旧オーステナイト粒が、再加
熱されることにより、展伸度が1.3となり、−40℃
の吸収エネルギーが16Jと大幅に低下している。
で、ブリネル硬さは412と耐摩耗性は良好であった
が、圧延後、展伸していた旧オーステナイト粒が、再加
熱されることにより、展伸度が1.3となり、−40℃
の吸収エネルギーが16Jと大幅に低下している。
【0061】
【表1】
【0062】
【表2】
【0063】[実施例2]実施例1と同様に、表1に示す
供試鋼A〜Gを用い、板厚20〜100mmの鋼板とし
た。
供試鋼A〜Gを用い、板厚20〜100mmの鋼板とし
た。
【0064】表3に製造条件および得られた鋼板のミク
ロ組織および硬度、靭性を示す。硬度、靭性は、実施例
1と同様の方法により評価を行った。
ロ組織および硬度、靭性を示す。硬度、靭性は、実施例
1と同様の方法により評価を行った。
【0065】表3中、実施例1〜6は、本発明例であ
り、いずれもブリネル硬さは300以上、靭性は−40
℃の吸収エネルギーで17Jを大幅に上回る良好な値
で、優れた耐摩耗性と靭性が得られている。
り、いずれもブリネル硬さは300以上、靭性は−40
℃の吸収エネルギーで17Jを大幅に上回る良好な値
で、優れた耐摩耗性と靭性が得られている。
【0066】比較例1は、900℃以下の累積圧下率を
50%未満とし、且つ、焼戻し温度を250℃としたも
ので、ブリネル硬さは300以上で耐摩耗性は良好であ
るが、−40℃の吸収エネルギーが17J以下と靭性に
劣っている。
50%未満とし、且つ、焼戻し温度を250℃としたも
ので、ブリネル硬さは300以上で耐摩耗性は良好であ
るが、−40℃の吸収エネルギーが17J以下と靭性に
劣っている。
【0067】比較例2は、焼戻し温度が300℃で、9
00℃以下の累積圧下率が50%未満であり、ブリネル
硬さが358と耐摩耗性は良好であるが、−40℃の吸
収エネルギーが12Jと著しく靭性が劣化している。
00℃以下の累積圧下率が50%未満であり、ブリネル
硬さが358と耐摩耗性は良好であるが、−40℃の吸
収エネルギーが12Jと著しく靭性が劣化している。
【0068】比較例3は、焼戻しを行わなかったもの
で、ブリネル硬さは300以上で耐摩耗性は良好である
が、−40℃の吸収エネルギーが17J未満で、著しく
靭性が劣化している。
で、ブリネル硬さは300以上で耐摩耗性は良好である
が、−40℃の吸収エネルギーが17J未満で、著しく
靭性が劣化している。
【0069】比較例4は、焼戻し温度が200℃で、ブ
リネル硬さは300以上で耐摩耗性は良好であるが、−
40℃の吸収エネルギーが17Jを大幅に下回り、著し
く靭性が劣化している。
リネル硬さは300以上で耐摩耗性は良好であるが、−
40℃の吸収エネルギーが17Jを大幅に下回り、著し
く靭性が劣化している。
【0070】比較例5は、C量が本発明範囲外である供
試鋼Gによるもので、靭性は−40℃の吸収エネルギー
で17Jを大幅に上回り、優れているが、ブリネル硬さ
は150で耐摩耗性が劣っている。
試鋼Gによるもので、靭性は−40℃の吸収エネルギー
で17Jを大幅に上回り、優れているが、ブリネル硬さ
は150で耐摩耗性が劣っている。
【0071】比較例6は、焼入れ停止温度を、鋼種Dの
Ms点を超える550℃としたもので、焼戻しベイナイ
ト組織であり、靭性は良好なもののブリネル硬さは22
3と耐摩耗性が大幅に低下している。
Ms点を超える550℃としたもので、焼戻しベイナイ
ト組織であり、靭性は良好なもののブリネル硬さは22
3と耐摩耗性が大幅に低下している。
【0072】比較例7は、再加熱焼入れ処理によるもの
で、ブリネル硬さは412と耐摩耗性は良好であった
が、圧延後、展伸していた旧オーステナイト粒が、再加
熱されることにより、展伸度が1.3となり、−40℃
の吸収エネルギーが16Jと大幅に低下している。
で、ブリネル硬さは412と耐摩耗性は良好であった
が、圧延後、展伸していた旧オーステナイト粒が、再加
熱されることにより、展伸度が1.3となり、−40℃
の吸収エネルギーが16Jと大幅に低下している。
【0073】
【表3】
【0074】
【発明の効果】本発明によれば、旧オーステナイト粒径
を伸展させた焼戻しマルテンサイト組織を有し、靭性に
優れた耐摩耗鋼および生産性に優れたその製造方法が得
られ、土木機械、産業機械等の信頼性や施工性が向上
し、産業上極めて有用である。
を伸展させた焼戻しマルテンサイト組織を有し、靭性に
優れた耐摩耗鋼および生産性に優れたその製造方法が得
られ、土木機械、産業機械等の信頼性や施工性が向上
し、産業上極めて有用である。
【図1】耐摩耗性(表面ブリネル硬さ)、靭性(−40
℃における吸収エネルギー)に及ぼす旧オーステナイト
粒展伸度の影響を示す図。
℃における吸収エネルギー)に及ぼす旧オーステナイト
粒展伸度の影響を示す図。
【図2】旧オーステナイト粒展伸度に及ぼす累積圧下率
の影響を示す図。
の影響を示す図。
【図3】耐摩耗性(表面ブリネル硬さ)、靭性(−40
℃における吸収エネルギー)に及ぼす累積圧下率の影響
を示す図。
℃における吸収エネルギー)に及ぼす累積圧下率の影響
を示す図。
【図4】耐摩耗性(表面ブリネル硬さ)、靭性(−40
℃における吸収エネルギー)に及ぼす焼戻し温度の影響
を示す図。
℃における吸収エネルギー)に及ぼす焼戻し温度の影響
を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D015 JA06 4K032 AA01 AA02 AA04 AA05 AA11 AA12 AA16 AA21 AA31 AA35 BA01 CA02 CB02 CC03 CD03
Claims (4)
- 【請求項1】 下記の組織を有することを特徴とする質
量%で、C:0.05〜0.40%、Si:0.1〜
0.8%、Mn:0.5〜2.0%、Cr:0.1〜
2.0%、Ti:0.005〜0.5%、B:0.00
05〜0.005%、Al:0.005〜0.10%、
N:0.005%以下、残部実質的にFeおよび不可避
不純物とからなる耐摩耗鋼。 (1)旧オーステナイト粒展伸度(dL/dZ):2以
上の焼戻しマルテンサイト組織 但し、dZ:鋼の肉厚方向の旧オーステナイト粒径、d
L:鋼の圧延方向の旧オーステナイト粒径 - 【請求項2】 鋼組成として更に、質量%で、Cu:
0.1〜1.0%、Ni:0.1〜1.0%、Mo:
0.1〜1.0%、V:0.01〜0.2%の一種また
は二種以上を含有する請求項1記載の耐摩耗鋼。 - 【請求項3】 鋼組成として更に、質量%で、Nb:
0.005〜0.1%を含有する請求項1または2記載
の耐摩耗鋼。 - 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載の組成を
有する鋼を、900℃以下のオーステナイト未再結晶域
において累積圧下率50%以上で熱間圧延後、直ちにA
r3点以上から焼入れし、その後300℃〜Ac1で焼戻
しすることを特徴とする耐摩耗鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000205313A JP2002020837A (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000205313A JP2002020837A (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002020837A true JP2002020837A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18702422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000205313A Pending JP2002020837A (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002020837A (ja) |
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- 2000-07-06 JP JP2000205313A patent/JP2002020837A/ja active Pending
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