【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔発明の技術分野〕
本発明はマンガンを多く含有し、常温において
オーステナイト組織を有する粉砕機用の高マンガ
ンオーステナイト鋼に関するものである。
〔従来技術〕
炭素鋼にCr、Mn、Siなどの特殊元素を加えた
特殊鋼は、急冷して常温でオーステナイト組織を
呈するようになるものであつてこのような特殊鋼
をオーステナイト鋼と称しており、このうち特に
Mnの含有量の多いものを高マンガンオーステナ
イト鋼と呼んでいる。
この種の高マンガンオーステナイト鋼は、高耐
力、高耐摩耗性を有するところから例えば粉砕機
の回転テーブル用ライナやこのライナとの間で被
粉砕物を粉砕するローラなどのように耐力、耐摩
耗性を要求される部品の材料として広く用いられ
ている。
そして、この高マンガンオーステナイト鋼は、
ねばり強さを増すために1000゜〜1100℃の高温度
から水中冷却する水靭と呼ばれる熱処理を施され
ることが多く、これによつて衝撃荷重下で使用表
面のみが硬く、内部に靭性と呼ねばさを有する特
殊鋼が得られる。なお、従来の小物では103〜104
℃／minの冷却速度で水靭していたので、Crがな
くても脆くならなかつた。
しかしながら、水靭処理する部材が１トンを超
えるような大物の場合や、部分的にでも肉厚が
150mm以上の場合などには、水靭処理の冷却速度
が遅くなり、平衡状態図で示されるオーステナイ
ト単相の温度域から充分速い冷却速度で冷却でき
なくなるので、冷却速度を充分速くした同一組成
のものと比較して靭性が著しく低下して脆化す
る。しかし、靭性、耐摩耗性等優れた特性を有す
る高マンガンオーステナイト鋼であるからこれを
他の鋼に置き換えることのできない品物でも数多
くあるので、従来、この冷却過程における脆化の
防止策としてNiやMoなどの元素を添加すること
が試みられている。
しかしながら、NiやMoなどはきわめて高価な
元素であり、しかもNi添加の場合には３〜５重
量％、Mo添加の場合には１〜２重量％の添加量
を越えないと効果がないので、材料費が大幅に嵩
むという問題があつた。
〔発明の概要〕
本発明は以上のような点に鑑み、種々の組成の
高マンガンオーステナイト鋼に種々の元素を添加
して冷却過程における脆化現象を研究した結果な
されたものであつて、低価格の元素であるCrを
少量添加することにより冷却過程における脆化を
防止することを可能にして、安価で優れた靭性と
高度な耐摩耗性を有する粉砕機用の高マンガンオ
ーステナイト鋼を提供するものである。以下、本
発明の実施例を詳細に説明する。
〔実施例〕
本発明に係る粉砕機用の高マンガンオーステナ
イト鋼は、第１表に示すような組成を有する特殊
鋼であつて、この特殊鋼に水靭処理を施してなる
ものである。
[Technical Field of the Invention] The present invention relates to a high manganese austenitic steel for use in a crusher, which contains a large amount of manganese and has an austenitic structure at room temperature. [Prior art] Special steel made by adding special elements such as Cr, Mn, and Si to carbon steel is rapidly cooled to exhibit an austenitic structure at room temperature, and such special steel is called austenitic steel. Of these, especially
Steels with a high Mn content are called high manganese austenitic steels. This type of high manganese austenitic steel has high yield strength and high abrasion resistance, so it is used in, for example, the liner for the rotary table of a crusher and the rollers that crush the material between it and the liner. It is widely used as a material for parts that require high performance. And this high manganese austenitic steel is
In order to increase toughness, a heat treatment called water toughness is often applied, in which water is cooled from a high temperature of 1000° to 1100°C, so that only the surface used is hard under impact loads, and the inside has a so-called toughness. A special steel with toughness is obtained. In addition, conventional accessories are 10 3 to 10 4
Since it had water toughness at a cooling rate of ℃/min, it did not become brittle even without Cr. However, if the material to be water-toughened is a large one weighing more than 1 ton, or even if the wall thickness is partially
If the diameter is 150 mm or more, the cooling rate of water toughness treatment will be slow and it will not be possible to cool the austenite single phase temperature range shown in the equilibrium phase diagram at a sufficiently fast cooling rate. The toughness is significantly reduced compared to other materials, resulting in embrittlement. However, since high manganese austenitic steel has excellent properties such as toughness and wear resistance, there are many products that cannot be replaced with other steels. Attempts have been made to add elements such as Mo. However, Ni and Mo are extremely expensive elements, and it is not effective unless the addition amount exceeds 3 to 5% by weight when adding Ni and 1 to 2% by weight when adding Mo. The problem was that the cost of materials increased significantly. [Summary of the Invention] In view of the above points, the present invention was made as a result of research on the embrittlement phenomenon during the cooling process by adding various elements to high manganese austenitic steels of various compositions. To provide a high manganese austenitic steel for crushers that is inexpensive and has excellent toughness and high wear resistance by adding a small amount of Cr, which is an expensive element, to prevent embrittlement during the cooling process. It is something. Examples of the present invention will be described in detail below. [Example] The high manganese austenitic steel for a crusher according to the present invention is a special steel having a composition as shown in Table 1, and is obtained by subjecting this special steel to water toughness treatment.
【表】
先ず高マンガンオーステナイト鋼の引張り強
さ、伸び、摩耗比について説明する。第１図ない
し第３図は高マンガンオーステナイト鋼の試験結
果を、それぞれ横軸にＣの重量％、縦軸にMnの
重量％をとつて示すものであつて、第１図は引張
り強さ、第２図は伸び、第３図は摩耗比をそれぞ
れ示している。また各図において点線の内側がオ
ーステナイト組織となる範囲を示しており、さら
にハツチングして示す範囲は、第１図では引張り
強さが100Kg／mm2以上の範囲、第２図では伸びが
50％以上の範囲、第３図では摩耗比が60％以下の
範囲を示している。
図から明らかなように、Ｃの重量％が0.8〜1.4
で、Mnの重量％が10〜16の場合に最も良好な結
果が得られる。しかし、本発明に係る高マンガン
オーステナイト鋼におけるＣとMnの重量％は、
前記第１図ないし第３図に示したオーステナイト
組織が形成される範囲を考慮し、また近年、Mn
が約30％程度のスーパハイマンと呼ばれる高マン
ガン鋼が開発されたことを考慮し、さらに基地組
織のオーステナイトの安定性と高い加工硬化特性
を有することを考慮して、C0.2〜2.0％、Mn5〜
30％に限定した。なお、Ｃの重量％が0.2より小
さいと硬さが不十分である。
次に、C1.03、Si0.54、Mn12.84、P0.04、
S0.007のように、Cr以外を同じ重量％にして、
Crを含まない従来のものと、Crが1.9重量％の従
来のもの（JIS SCMnH11）と、Crの重量％がそ
れぞれ0.3％、0.5％、1.0％の本発明に係るものと
を比較した引張強さと伸びとの試験結果を第２表
に示す。[Table] First, we will explain the tensile strength, elongation, and wear ratio of high manganese austenitic steel. Figures 1 to 3 show the test results of high manganese austenitic steel, with the horizontal axis representing the weight percent of C and the vertical axis representing the weight percent of Mn. Figure 1 shows the tensile strength, Figure 2 shows the elongation, and Figure 3 shows the wear ratio. In addition, in each figure, the area inside the dotted line shows the range where the austenitic structure occurs, and the hatched area is the range where the tensile strength is 100Kg/mm2 or more in Figure 1, and the range where the elongation is higher in Figure 2.
Figure 3 shows the range where the wear ratio is 50% or more, and the wear ratio is 60% or less. As is clear from the figure, the weight percent of C is 0.8 to 1.4
The best results are obtained when the weight percent of Mn is between 10 and 16. However, the weight percentages of C and Mn in the high manganese austenitic steel according to the present invention are
Considering the range in which the austenite structure shown in FIGS. 1 to 3 is formed, and in recent years, Mn
Considering that a high manganese steel called Super Hyman, which has a carbon content of about 30%, has been developed, and also takes into consideration the stability of the austenite base structure and high work hardening properties, Mn5～
Limited to 30%. Note that if the weight percent of C is less than 0.2, the hardness is insufficient. Next, C1.03, Si0.54, Mn12.84, P0.04,
Like S0.007, with the same weight% other than Cr,
Tensile strength compared with a conventional one that does not contain Cr, a conventional one that contains 1.9% by weight of Cr (JIS SCMnH11), and one according to the present invention that contains 0.3%, 0.5%, and 1.0% of Cr by weight, respectively. Table 2 shows the test results for the height and elongation.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
以上の説明により明らかなように、本発明によ
れば高マンガンオーステナイト鋼において、低価
格の元素であるCrを少量添加することにより、
水靭処理の冷却過程における材料の脆化を少なく
することができるので、安価で靭性および耐摩耗
性がきわめて良い高マンガンオーステナイト鋼が
得られ、省資源上、効果が顕著であるとともに、
肉厚や形状などによつて冷却速度が遅くなる場合
でも冷却が鋼表面のみならず鋼内部まで十分に行
われるから、靭性等が低下せず機械的性質を著し
く改善することができ、粉砕機の回転テーブル用
ライナやこのライナとの間で被粉砕物を粉砕する
ローラ等のように、耐力、耐摩耗性が要求される
厚肉部品に使用してきわめて有効である。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, by adding a small amount of Cr, which is a low-cost element, to high manganese austenitic steel,
Since the embrittlement of the material during the cooling process of water toughness treatment can be reduced, a high-manganese austenitic steel with extremely good toughness and wear resistance can be obtained at low cost, and it has a remarkable effect in terms of resource conservation.
Even if the cooling rate is slow due to wall thickness or shape, sufficient cooling is carried out not only on the steel surface but also inside the steel, so mechanical properties can be significantly improved without reducing toughness, etc. It is extremely effective for use in thick-walled parts that require strength and wear resistance, such as liners for rotary tables and rollers that crush materials between the liner and the liner.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図ないし第３図は粉砕機用の高マンガンオ
ーステナイト鋼の試験結果を、それぞれ横軸にＣ
の重量％、縦軸にMnの重量％をとつて示した図
であつて、第１図は引張り強さ、第２図は伸び、
第３図は摩耗比のそれぞれ良好な範囲を示してい
る図である。
Figures 1 to 3 show the test results of high manganese austenitic steel for crushers, and the horizontal axis shows C.
Figure 1 shows the tensile strength, Figure 2 shows the elongation, and the vertical axis shows the weight % of Mn.
FIG. 3 is a diagram showing respective favorable ranges of wear ratio.