JPH10102185A - 高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法 - Google Patents
高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法Info
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- JPH10102185A JPH10102185A JP27987996A JP27987996A JPH10102185A JP H10102185 A JPH10102185 A JP H10102185A JP 27987996 A JP27987996 A JP 27987996A JP 27987996 A JP27987996 A JP 27987996A JP H10102185 A JPH10102185 A JP H10102185A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所定割合のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｖを含有させ、また特定の圧延、熱処理により、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に十分な靭性を兼ね備える
部材および厚鋼板を製造する。 【解決手段】 Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓｉ：１〜２
％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：２〜５％、Ｍｏ：１〜
２％、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。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℃〜
９５Ｏ℃の範囲に加熱して焼入れた後、２００℃〜５５
０℃での焼き戻し熱処理を行なう。
ｂ、Ｖを含有させ、また特定の圧延、熱処理により、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に十分な靭性を兼ね備える
部材および厚鋼板を製造する。 【解決手段】 Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓｉ：１〜２
％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：２〜５％、Ｍｏ：１〜
２％、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。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℃〜
９５Ｏ℃の範囲に加熱して焼入れた後、２００℃〜５５
０℃での焼き戻し熱処理を行なう。
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、高靭性高
温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法に関する。
砕および粉砕機の摩耗部品などに用いられる、高靭性高
温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法に関する。
【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。
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。
【０００３】破砕、粉砕機にはさまざまな耐摩耗部材が
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。このような部材は、摩擦熱や環境温度のため、使
用中の表面が４００℃から６００℃程度に達する場合が
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。
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。このような部材は、摩擦熱や環境温度のため、使
用中の表面が４００℃から６００℃程度に達する場合が
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。
【０００４】こうした用途に使用される材料には、６０
０℃程度までの高温耐摩耗性のほかに、加工性や耐折損
性の面からある程度の靭性、そして生産性が高く安価で
あることが要求される。
０℃程度までの高温耐摩耗性のほかに、加工性や耐折損
性の面からある程度の靭性、そして生産性が高く安価で
あることが要求される。
【０００５】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、これは靭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靭性が良いと
されるもの（例えば、特開昭５２−８６９１６、特開昭
５４−１１８３２０、特開平１−２１９１４５など）も
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、高温耐摩耗性と靭性に
優れるとされるものとしては、特開昭５９−１０７０６
６等がある。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
いずれも靭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、依然満足な靭性は得られてい
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、生産
性を害する原因となっている。この焼き割れを回避する
ためにも靭性を高める必要がある。すなわち、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
る十分な靭性を兼ね備える部材およびその厚鋼板はこれ
までなかった。
ム鋳鋼があるが、これは靭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靭性が良いと
されるもの（例えば、特開昭５２−８６９１６、特開昭
５４−１１８３２０、特開平１−２１９１４５など）も
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、高温耐摩耗性と靭性に
優れるとされるものとしては、特開昭５９−１０７０６
６等がある。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
いずれも靭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、依然満足な靭性は得られてい
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、生産
性を害する原因となっている。この焼き割れを回避する
ためにも靭性を高める必要がある。すなわち、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
る十分な靭性を兼ね備える部材およびその厚鋼板はこれ
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
分な靭性を兼ね備える部材、およびその厚鋼板（板厚９
ｍｍ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課題である。
と、加工性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足する十
分な靭性を兼ね備える部材、およびその厚鋼板（板厚９
ｍｍ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課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者は、高温耐摩耗性
と靭性に対する合金元素と製造方法の影響について種々
検討した結果、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖなどを適正
量含むことを特徴とする、優れた高温耐摩耗性と、加工
性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足する十分な靭性
を兼ね備える部材、およびその厚鋼板を制御圧延および
適切な熱処理により安価に製造する方法を開発すること
ができた。本発明の構成は、 （１）重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓｉ：１．０
〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：２．０〜５．
０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．
２％、Ｖ：０．０２〜０．１２％を含み、残地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靭性高温耐摩耗部
材。
と靭性に対する合金元素と製造方法の影響について種々
検討した結果、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖなどを適正
量含むことを特徴とする、優れた高温耐摩耗性と、加工
性、耐折損性、耐焼き割れ性などを満足する十分な靭性
を兼ね備える部材、およびその厚鋼板を制御圧延および
適切な熱処理により安価に製造する方法を開発すること
ができた。本発明の構成は、 （１）重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓｉ：１．０
〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：２．０〜５．
０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．
２％、Ｖ：０．０２〜０．１２％を含み、残地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靭性高温耐摩耗部
材。
【０００８】（２）重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、
Ｓｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、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種または２
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
しめた高靭性高温耐摩耗部材。
Ｓｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、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種または２
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
しめた高靭性高温耐摩耗部材。
【０００９】（３）重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、
Ｓｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、Ｍｏ：１．〜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確保する熱間圧延を行な
って厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃の範囲に加
熱して焼入れた後、２００℃〜５５０℃での焼き戻し熱
処理を行なうことを特徴とする、高靭性高温耐摩耗部材
用厚鋼板の製造方法。
Ｓｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、Ｍｏ：１．〜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確保する熱間圧延を行な
って厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃の範囲に加
熱して焼入れた後、２００℃〜５５０℃での焼き戻し熱
処理を行なうことを特徴とする、高靭性高温耐摩耗部材
用厚鋼板の製造方法。
【００１０】（４）重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、
Ｓｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．
０１〜０．２％、Ｖ：０．２〜０．２％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種または２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確保する
熱間圧延を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５
０℃の範囲に加熱して焼入れた後、２００℃〜５５０℃
での焼き戻し熱処理を行なうことを特徴とする、高靭性
高温耐摩耗部材用厚鋼板の製造方法である。
Ｓｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：０．
０１〜０．２％、Ｖ：０．２〜０．２％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種または２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確保する
熱間圧延を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５
０℃の範囲に加熱して焼入れた後、２００℃〜５５０℃
での焼き戻し熱処理を行なうことを特徴とする、高靭性
高温耐摩耗部材用厚鋼板の製造方法である。
【００１１】高温耐摩耗性が問題となる鋼でも、加工性
や耐焼き割れ性、耐折損性に影響するのは常温における
延性や靭性であり、なかでも靭性の影響が大きい。Ｃ、
Ｍｎ等は焼入性を高めることによって高温硬さを向上さ
せるので高温耐摩耗性にも有効であるが、これらの元素
は高温硬さ以上に常温硬さを著しく上昇させるため、常
温での靭性の低下も大きい。Ｃについては、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靭性を得
るには少なくとも含有量は０．４％以下が好ましい。ま
た、耐折損性については、靭性を向上させることが必要
であると同時に、破壊の起点となる介在物を極力低減す
ることが重要であり、特にＭｎＳは有害である。したが
ってＭｎについては少なくとも０．５％以下に低減する
ことが好ましい。Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖは、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作用があるの
で、ＣやＭｎなどの焼入性向上元素よりは靭性には有利
である。しかし、これらも多量に添加するとやはり靭性
を低下させる欠点がある。
や耐焼き割れ性、耐折損性に影響するのは常温における
延性や靭性であり、なかでも靭性の影響が大きい。Ｃ、
Ｍｎ等は焼入性を高めることによって高温硬さを向上さ
せるので高温耐摩耗性にも有効であるが、これらの元素
は高温硬さ以上に常温硬さを著しく上昇させるため、常
温での靭性の低下も大きい。Ｃについては、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靭性を得
るには少なくとも含有量は０．４％以下が好ましい。ま
た、耐折損性については、靭性を向上させることが必要
であると同時に、破壊の起点となる介在物を極力低減す
ることが重要であり、特にＭｎＳは有害である。したが
ってＭｎについては少なくとも０．５％以下に低減する
ことが好ましい。Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖは、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作用があるの
で、ＣやＭｎなどの焼入性向上元素よりは靭性には有利
である。しかし、これらも多量に添加するとやはり靭性
を低下させる欠点がある。
【００１２】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、靭性との関係を検討した結
果、以下に述べる、の相乗作用により、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｖの含有量は必要最小限に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、
高温での耐摩耗性を高めるにあたって部材の使用前から
硬さを高める必要がない。したがって、Ｃ、Ｍｎ等の焼
入性向上元素の添加を抑制することができるので靭性を
大幅に向上でき、その結果、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、靭性との関係を検討した結
果、以下に述べる、の相乗作用により、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｖの含有量は必要最小限に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、
高温での耐摩耗性を高めるにあたって部材の使用前から
硬さを高める必要がない。したがって、Ｃ、Ｍｎ等の焼
入性向上元素の添加を抑制することができるので靭性を
大幅に向上でき、その結果、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。
【００１３】Ｖを核としたＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合折出
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の微細な複合折出物を形成し、これは他の
単独折出物に比べ、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必要
であり、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。焼戻し熱処理は、常温の硬さと靭性を調整するば
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。
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の微細な複合折出物を形成し、これは他の
単独折出物に比べ、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必要
であり、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。焼戻し熱処理は、常温の硬さと靭性を調整するば
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。
【００１４】前記複合析出物の折出可能な析出サイト
の確保と長期安定性向上 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。またＳｉの適量
添加により高温使用中での脆化を防止し、かつ前記析出
物の長時間安定性を向上する。
の確保と長期安定性向上 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。またＳｉの適量
添加により高温使用中での脆化を防止し、かつ前記析出
物の長時間安定性を向上する。
【００１５】
【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。
【００１６】まず、本発明の鋼成分の限定理由を述べ
る。
る。
【００１７】Ｃ：Ｃは鋼の常温および高温硬さを上昇さ
せ、高温耐摩耗性を高めるうえで重要である。本発明で
は、ＣｒおよびＭｏとＶの複合析出物の高温耐摩耗性向
上効果によって、Ｃ量は低めに抑えるが、それでも０．
２％未満では高温耐摩耗性を維持できない。また、０．
４％を超えると延性および靭性が低下し、加工性、耐焼
き割れ性、耐折損性ともに低下するので、Ｃ含有量は、
０．２〜０．４％に限定した。
せ、高温耐摩耗性を高めるうえで重要である。本発明で
は、ＣｒおよびＭｏとＶの複合析出物の高温耐摩耗性向
上効果によって、Ｃ量は低めに抑えるが、それでも０．
２％未満では高温耐摩耗性を維持できない。また、０．
４％を超えると延性および靭性が低下し、加工性、耐焼
き割れ性、耐折損性ともに低下するので、Ｃ含有量は、
０．２〜０．４％に限定した。
【００１８】Ｓｉ：Ｓｉは常温および高温硬さを上昇さ
せるとともに、焼戻し軟化抵抗を高める効果がある。本
発明鋼では、靭性向上のために焼入れ後の焼戻し熱処理
を行なうが、Ｓｉが低い場合、焼戻し脆化により靭性が
かえって低下する場合がある。また、長時間高温で安定
なＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物が析出しにくい場合があ
る。したがって十分な焼戻し軟化抵抗をもたらすために
Ｓｉは１．０％以上添加する。しかし、２．０％を超え
るとＳｉそのものがマトリックスの靭性を低下させ、靭
性にはかえって有害となるので、Ｓｉの含有量を１．０
〜２．０％とした。
せるとともに、焼戻し軟化抵抗を高める効果がある。本
発明鋼では、靭性向上のために焼入れ後の焼戻し熱処理
を行なうが、Ｓｉが低い場合、焼戻し脆化により靭性が
かえって低下する場合がある。また、長時間高温で安定
なＣｒ、Ｍｏ、Ｖの複合析出物が析出しにくい場合があ
る。したがって十分な焼戻し軟化抵抗をもたらすために
Ｓｉは１．０％以上添加する。しかし、２．０％を超え
るとＳｉそのものがマトリックスの靭性を低下させ、靭
性にはかえって有害となるので、Ｓｉの含有量を１．０
〜２．０％とした。
【００１９】Ｍｎ：Ｍｎは焼入性を向上させるが、高温
硬さ上昇効果はあまり大きくないのに対し、多量に添加
すると靭性を低下させ、またＭｎＳを形成して耐折損性
には非常に有害であるので低減するほうがよく、上限を
０．５％とした。
硬さ上昇効果はあまり大きくないのに対し、多量に添加
すると靭性を低下させ、またＭｎＳを形成して耐折損性
には非常に有害であるので低減するほうがよく、上限を
０．５％とした。
【００２０】Ｃｒ：Ｃｒは高温耐摩耗性向上効果が大き
く本発明でも重要な元素のひとつである。この効果を発
揮させるには２．０％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、靭性からはかえって有害
となるため、Ｃｒの含有量は２．０〜５．０％とした。
く本発明でも重要な元素のひとつである。この効果を発
揮させるには２．０％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、靭性からはかえって有害
となるため、Ｃｒの含有量は２．０〜５．０％とした。
【００２１】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。これもこの効果を発揮するには１
％以上の添加が必要で、２％を超えると靭性に対しては
有害となるので、Ｍｏの添加量は１〜２％とした。
く重要な元素である。これもこの効果を発揮するには１
％以上の添加が必要で、２％を超えると靭性に対しては
有害となるので、Ｍｏの添加量は１〜２％とした。
【００２２】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、靭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、Ｖを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖ複合析出物を
活用するには必須の元素である。この効果を発揮するた
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
て靭性が低下する。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、靭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、Ｖを核とするＣｒ、Ｍｏ、Ｖ複合析出物を
活用するには必須の元素である。この効果を発揮するた
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
て靭性が低下する。このためＮｂ含有量は０．０１〜
０．２％とした。
【００２３】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、有効な微細複合析出
物が生成しないために高温耐摩耗性はそれ以上あまり向
上せず、かえって粗大析出物を形成して靭性の低下が著
しくなる（図１、２のＶ添加量と高温耐摩耗性及び靭性
の関係の実験結果より明らかである）。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、有効な微細複合析出
物が生成しないために高温耐摩耗性はそれ以上あまり向
上せず、かえって粗大析出物を形成して靭性の低下が著
しくなる（図１、２のＶ添加量と高温耐摩耗性及び靭性
の関係の実験結果より明らかである）。このためＶ含有
量は０．０２〜０．２％とした。
【００２４】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。
【００２５】Ｎｉ：Ｎｉは高温耐摩耗性にはあまり寄与
しないが、靭性向上には有効である。ただし、あまり多
量に添加すると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。下限は特に限定するものではないが、靭性を向上さ
せるには１％以上の添加が好ましい。
しないが、靭性向上には有効である。ただし、あまり多
量に添加すると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。下限は特に限定するものではないが、靭性を向上さ
せるには１％以上の添加が好ましい。
【００２６】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％以上の添加が必要で
あるが、０．２％を超えて添加すると靭性が低下するた
め、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％以上の添加が必要で
あるが、０．２％を超えて添加すると靭性が低下するた
め、Ｔｉ含有量は０．０１〜０．２％とすることが望ま
しい。
【００２７】Ｂ：Ｂは焼入性を高めて硬さを上昇させ、
高温耐摩耗性向上にも寄与する。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
では靭性を低下させる。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。
高温耐摩耗性向上にも寄与する。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
では靭性を低下させる。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。
【００２８】上記の成分の他に不可避的不純物として、
Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏは、靭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、靭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。
【００２９】次に製造方法について述べる。
【００３０】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確保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、靭性の低下の他、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確保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、靭性の低下の他、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。
【００３１】次に熱間圧延後の鋼を８８０℃〜９５０℃
の範囲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し、粒界析出物の形成が困難にな
るので、再加熱焼入れ温度は８８０℃〜９５０℃に限定
する。
の範囲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し、粒界析出物の形成が困難にな
るので、再加熱焼入れ温度は８８０℃〜９５０℃に限定
する。
【００３２】焼入れされた鋼は、その後２００℃以上で
の焼き戻し熱処理を行なう。この目的は靭性の向上であ
り、そのためには焼戻し温度は２００℃以上とする必要
がある。また使用目的により、ある程度の常温硬さが必
要な場合には、２００℃〜３５０℃の低温で焼戻しを行
なうことが望ましい。
の焼き戻し熱処理を行なう。この目的は靭性の向上であ
り、そのためには焼戻し温度は２００℃以上とする必要
がある。また使用目的により、ある程度の常温硬さが必
要な場合には、２００℃〜３５０℃の低温で焼戻しを行
なうことが望ましい。
【００３３】
【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。
【００３４】これらについて母材の靭性と、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、Ｍ
ｏ、Ｖの複合析出物の有無について調査した。靭性は−
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（Ｊ１Ｓ 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（Ｊ１
Ｓ Ｚ２２４４）により、常温硬さは２５℃、高温硬さ
は５００℃で測定した。高温耐摩耗性は、同ー形状試験
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、ー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５
３９のー般耐摩耗鋼）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。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。
高温硬さ、高温耐摩耗性、さらにＶを核とするＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｖの複合析出物の有無について調査した。靭性は−
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（Ｊ１Ｓ 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（Ｊ１
Ｓ Ｚ２２４４）により、常温硬さは２５℃、高温硬さ
は５００℃で測定した。高温耐摩耗性は、同ー形状試験
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、ー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５
３９のー般耐摩耗鋼）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。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。
【００３５】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。
【００３６】本発明例（表２の１−Ａ〜１１−Ｊ）にお
いては、靭性、高温耐摩耗性とも高いレベルにある。こ
れに対し、本発明により限定された化学組成範囲を逸脱
した比較鋼においては、製造方法は本発明法であるにも
かかわらず、例１２−ＫはＣ量が低いため、例１５−Ｎ
はＣｒ量が低いため、例１７−ＰはＭｏ量が低いため、
それぞれ高温耐摩耗性が低い。また、例１６−ＯはＭｏ
量が高いため、例１９−ＲはＶ量が高いためそれぞれ靭
性が低い。さらに、例１３−ＬはＳｉ量が低いため、例
１４−ＭはＭｎ量が高いため、例１８−ＱはＮｂ量が低
いため靭性、高温耐摩耗性とも低い。本発明鋼であって
も本発明の製造方法を逸脱した比較法においては、例２
０−Ｂは圧延開始温度が高いため、例２１−Ｂは累積圧
下率が不足しているため、例２２−Ｂは焼入れ再加熱温
度が低いため、それぞれ靭性、高温耐摩耗性とも低い。
また、例２３−Ｂは焼戻しを行なっていないので靭性が
低い。
いては、靭性、高温耐摩耗性とも高いレベルにある。こ
れに対し、本発明により限定された化学組成範囲を逸脱
した比較鋼においては、製造方法は本発明法であるにも
かかわらず、例１２−ＫはＣ量が低いため、例１５−Ｎ
はＣｒ量が低いため、例１７−ＰはＭｏ量が低いため、
それぞれ高温耐摩耗性が低い。また、例１６−ＯはＭｏ
量が高いため、例１９−ＲはＶ量が高いためそれぞれ靭
性が低い。さらに、例１３−ＬはＳｉ量が低いため、例
１４−ＭはＭｎ量が高いため、例１８−ＱはＮｂ量が低
いため靭性、高温耐摩耗性とも低い。本発明鋼であって
も本発明の製造方法を逸脱した比較法においては、例２
０−Ｂは圧延開始温度が高いため、例２１−Ｂは累積圧
下率が不足しているため、例２２−Ｂは焼入れ再加熱温
度が低いため、それぞれ靭性、高温耐摩耗性とも低い。
また、例２３−Ｂは焼戻しを行なっていないので靭性が
低い。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【発明の効果】本発明の化学組成範囲及び製造方法によ
り、優れた高温耐摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き
割れ性などを満足するに十分な靭性を兼ね備える厚鋼板
およびその厚鋼板からなる高温耐摩耗部材が得られる。
り、優れた高温耐摩耗性と、加工性、耐折損性、耐焼き
割れ性などを満足するに十分な靭性を兼ね備える厚鋼板
およびその厚鋼板からなる高温耐摩耗部材が得られる。
【図１】Ｃ：０．３５％、Ｓｉ：１．５％、Ｍｎ：０．
３％、Ｃｒ：３％、Ｍｏ：１．５％、Ｎｂ：０．０５％
にＶを添加した鋼について、Ｖ添加量と高温耐摩耗性と
の関係を示した図である。
３％、Ｃｒ：３％、Ｍｏ：１．５％、Ｎｂ：０．０５％
にＶを添加した鋼について、Ｖ添加量と高温耐摩耗性と
の関係を示した図である。
【図２】Ｃ：０．３５％、Ｓｉ：１．５％、Ｍｎ：０．
３％、Ｃｒ：３％、Ｍｏ：１．５％、Ｎｂ：０．０５％
にＶを添加した鋼について、Ｖ添加量と靭性との関係を
示した図である。
３％、Ｃｒ：３％、Ｍｏ：１．５％、Ｎｂ：０．０５％
にＶを添加した鋼について、Ｖ添加量と靭性との関係を
示した図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｎｂ：
０．０１〜０．２％、Ｖ：０．０２〜０．１２％を含
み、残地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靭
性高温耐摩耗部材。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、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種または２
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
しめた高靭性高温耐摩耗部材。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、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確保する熱間圧延を
行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜９５０℃の範囲
に加熱して焼入れた後、２００℃〜５５０℃での焼き戻
し熱処理を行なうことを特徴とする、高靭性高温耐摩耗
部材用厚鋼板の製造方法。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃ：０．２〜０．４％、Ｓ
ｉ：１．０〜２．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：
２．０〜５．０％、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種または２
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確保
する熱間圧延を行なって厚鋼板とし、これを８８０℃〜
９５０℃の範囲に加熱して焼入れた後、２００℃〜５５
０℃での焼き戻し熱処理を行なうことを特徴とする、高
靭性高温耐摩耗部材用厚鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27987996A JPH10102185A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27987996A JPH10102185A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10102185A true JPH10102185A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17617218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27987996A Pending JPH10102185A (ja) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 高靭性高温耐摩耗部材およびその厚鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10102185A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014509348A (ja) * | 2011-01-28 | 2014-04-17 | シーアールエス ホールディングス，インコーポレイテッド | 高強度・高靭性鋼合金 |
| US11203803B2 (en) | 2015-09-18 | 2021-12-21 | Osaka University | Steel with high hardness and excellent toughness |
| WO2023018101A1 (ko) | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 주식회사 포스코 | 저온인성이 우수한 고경도 방탄강 및 그 제조방법 |
| KR20230024381A (ko) | 2020-07-28 | 2023-02-20 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 내마모강 |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP27987996A patent/JPH10102185A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014509348A (ja) * | 2011-01-28 | 2014-04-17 | シーアールエス ホールディングス，インコーポレイテッド | 高強度・高靭性鋼合金 |
| US11203803B2 (en) | 2015-09-18 | 2021-12-21 | Osaka University | Steel with high hardness and excellent toughness |
| KR20230024381A (ko) | 2020-07-28 | 2023-02-20 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 내마모강 |
| WO2023018101A1 (ko) | 2021-08-11 | 2023-02-16 | 주식회사 포스코 | 저온인성이 우수한 고경도 방탄강 및 그 제조방법 |
| KR20230024090A (ko) | 2021-08-11 | 2023-02-20 | 주식회사 포스코 | 저온인성이 우수한 고경도 방탄강 및 그 제조방법 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040803 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |