JPH031370B2 - - Google Patents

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JPH031370B2
JPH031370B2 JP17294282A JP17294282A JPH031370B2 JP H031370 B2 JPH031370 B2 JP H031370B2 JP 17294282 A JP17294282 A JP 17294282A JP 17294282 A JP17294282 A JP 17294282A JP H031370 B2 JPH031370 B2 JP H031370B2
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JP
Japan
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steel
steels
wear resistance
hardness
less
Prior art date
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Expired
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JP17294282A
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English (en)
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JPS5964747A (ja
Inventor
Kenji Hayashi
Sumio Yamashita
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Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は岩盤、土砂などの掘削刃やチーゼル等
に用いられる合金鋼に関し、耐摩耗性、焼入性お
よび靭性に優れ、特にガス溶断のままで、その表
面が硬化し、焼入れ、焼もどしなどの熱処理を行
なわずにそのままで使用し得る耐摩合金鋼であ
る。掘削刃やチーゼルに要求される特性として、
まず第1に、岩石、土砂の掘削に対して摩耗し難
く、耐摩耗性に優れていることがあげられ、この
ためには、HRC50以上の焼入れ硬さを有すること
が必要である。 第2に、掘削時に掘削刃やチーゼルに衝撃が加
えられても、折れ、割れ、欠けを生じないよう靭
性に優れていることがあげられ、このためには、
4Kg・m/cm2以上の衝撃値を有することが必要で
ある。 第3に、チーゼルが折れる場合、衝撃で折れる
場合を除き、ほとんどチーゼルシヤフト部での疲
労破断であるため、衝撃疲労特性についても優れ
ていることが必要である。 従来、チーゼル用鋼としてはSCM440や
SNCM439が用いられ、一部の用途には工具鋼が
用いられている。そして、使用に際しては、鋼材
を所定の形状に機械加工したのち、熱処理を施し
て使用され、その先端部が使用により摩耗した場
合には、形状を修正して、再度、熱処理をして繰
り返して使用するのが一般的である。 また、最近になつて、作業効率の向上、さらに
はチーゼルのライフコストの低減を図るため、掘
削現場において、ガス溶断によつて簡単に形状の
修正を行なおうとする試みがなされるようになつ
てきた。 しかし、この方法では、焼入性の悪い材料では
溶断による熱で硬さが低下してしまい、繰り返し
て使用するには再度焼入れ処理をしなければなら
なく、また焼入性が良すぎる材料では硬さは得ら
れるが割れが発生するという問題があつた。 本発明は従来鋼のかかる欠点を解消し、ガス溶
断の特徴を生かしつつ、必要な硬さが得られ、優
れた耐摩耗性、靭性、疲労強度、軟化抵抗を有し
かつ、経済的に形状の修正が行える掘削刃、チー
ゼル用耐摩耗合金鋼を提供するものである。 すなわち、本発明は重量比にして、C0.35〜
0.50%、Si0.80〜1.40%、Mn1.60〜2.50%、
Cr1.90〜3.00%、Mo0.55〜1.00%、V0.30%以下
を含有して、必要に応じてNi1.50%以下と、Nb、
Tiのうち1種ないし2種をそれぞれ0.30%以下を
含有させたことにより、焼入性を高めるとともに
耐摩耗性、靭性を向上させて、ガス溶断により割
れが発生することなく、HRC50以上の硬さが得ら
れる耐摩耗合金鋼であり、掘削切やチーゼルの寿
命を大巾に延長させることができる合金鋼であ
る。 以下に本発明鋼の成分限定理由について説明す
る。 Cは焼入れにより必要な硬さを得ると同時に炭
化物を形成して耐摩耗性を向上させるに必要な元
素であり、チーゼルとして必要な硬さHRC50以上
を得るには0.35%以上の含有が必要である。 しかし、C量が多く、さらに、Cr、Si量が多
い場合には、靭性が低下し易く、チーゼルを使用
中に折損するなどの危険性が増すのでその上限を
0.50%とした。 Siは耐摩耗性向上に必要な元素であるとともに
高温での耐軟化性を向上させる元素であり、
Mo、Cf量が多い場合には特にこれらの特性を得
るには本成分系については0.80%以上の含有が必
要である。 しかし、Cr、Mo量が多く、さらにSi含有量が
多くなると靭性が低下し、さらに焼入温度が上昇
するので、その上限を1.40%とした。 Mnは焼入性を向上させる元素で、ガス溶断に
よつて必要な硬さを得るには1.60%以上の含有が
必要である。しかし、Mn含有量が増加しすぎる
と残留オーステナイト量が増加し、割れが生じ易
くなるとともに被削性が著しく劣化するのでその
上限を2.50%とした。 CrはMnと同様に焼入性を向上させる元素であ
るとともに生地を強化させるに有効な元素であ
り、ガス溶断によつて必要な硬さを得るには、
1.90%以上の含有が必要である。しかしCr含有量
が増加しすぎるとオーステナイト化温度が上昇
し、チーゼルを焼入れする際、焼入温度を上昇さ
せなければならなくなるのでその上限を3.00%と
した。 MoはMnと同様に焼入性を向上させる元素で
あり、また、高温での軟化抵抗を増す元素でもあ
り、ガス溶断によつて均一な硬さを得ると同時に
チーゼルの耐摩耗性を向上させるには0.55%以上
の含有が必要である。しかし1.00%を越えて含有
させてもその効果の向上が少なく、また、熱間加
工性を害するのでその上限を1.00%とした。 Vはチーゼル使用中の熱の上昇にともなう軟化
を防止するとともに、Cと結合して炭化物を形成
して耐摩耗性を向上させ、さらに、ガス溶断時の
結晶粒の粗大化を防止する元素である。しかし、
0.30%を越えて含有させてもその効果の向上が少
ないのでその上限を0.30%とした。 NiはMnと同様に焼入性の向上に効果を有する
他に、靭性、疲労強度を向上させてチーゼルの折
損を防止する。 この結果は、添加量とともに向上するが、1.50
%を越えると焼入硬さが低下し、さらに、熱間加
工性が低下するのでその上限を1.50%とした。 Nb、Tiは硬質微細な炭化物を形成して耐摩耗
性を向上させる元素である。その効果は、WVよ
りも大きく、過酷な条件で使用されるとき、ま
た、チーゼルの直径が大きいときには、Nb、Ti
の添加が必要である。しかし、Nb、Tiはそれぞ
れ0.30%を越えて含有させてもその効果の向上が
少ないので、その上限を0.30%とした。 つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ
て実施例でもつて明らかにする。 第1表はこれらの供試鋼の化学成分を示すもの
である。
【表】 第1表においてA,B鋼は従来鋼、C〜G鋼は
比較鋼、H〜Qは本発明で、H〜K鋼は第1発明
鋼、L,M鋼は第2発明鋼、N,P鋼は第3発明
鋼、Q鋼は第4発明鋼である。 第2表は、第1表の供試鋼A〜Q鋼を岩石掘削
に用いた場合のチーゼルの耐摩耗性を調べたもの
である。調査にあたつては、シヤベルローダの刃
に前記供試鋼により作製したチーゼルを取付けて
摩耗量を調べた。 なお、このとき、硬さの影響をさけるため、
HRC50〜53の同一レベル硬さになるように熱処理
を施した。耐摩耗性は従来鋼であるA鋼の摩耗抵
抗値を100とした指数で示した。
【表】 摩耗抵抗値については、第2表より明らかなよ
うに本発明鋼であるH〜Q鋼は、従来鋼である
AB鋼に比べてSi、Crなどの耐摩耗性を向上させ
る合金元素を十分に含有することにより従来鋼に
比べて2倍ほどの値を有しており、優れた耐摩耗
性を有することが明らかである。また比較鋼であ
るF、G鋼は、Si量が0.39%、0.74%と本発明鋼
の0.80〜1.40%に比べて低いため従来鋼と同様に
摩耗抵抗値が小さく耐摩耗性が低いものである。
なお、比較鋼C、D、E鋼は十分なSi量を有する
ため、従来鋼であるA鋼に比べて2倍程度の耐摩
耗性を有している。 つぎに、本発明鋼の最も特徴とするガス溶断時
のチーゼル表面硬さ分布を表3表に示した。 調査に際しては、130mmφの丸棒の端部を4角
錐状にガス溶断したときの溶断面の表面硬さ分布
を測定した。
【表】 溶断面の表面硬さについては、第3表より明ら
かなように、チーゼルとして必要な焼入れ硬さ
HRC50以上を有する鋼は本発明鋼であるH〜Q鋼
のみであり、従来鋼であるA、B鋼、比較鋼であ
るC〜G鋼はいずれもHRC50を下まわつている。 このように、本発明鋼は焼入れ性についても優
れており、ガス溶断によつて焼入れ硬さHRC50以
上を得ることができるものである。 さらに、第1図は衝撃疲労特性について示した
もので、比較鋼であるC鋼は1.60%と多くのSi量
を含有することにより劣るものであるのに対して
本発明鋼は従来鋼であるA鋼とほぼ同等の値を有
するもので、衝撃疲労特性についても優れている
ものである。 上述の如く、本発明鋼は従来鋼であるSCM440
やSNCM439鋼に比べて焼入れ性、耐摩耗性、靭
性に優れ、かつ焼もどし軟化抵抗が大きいので使
用時の摩擦熱による軟化の程度が小さく、さらに
掘削現場において、ガス溶断によつて簡単に形状
の修正ができ、岩盤、土砂などの掘削刃やチーゼ
ル等に用いられる耐摩耗合金鋼として高い実用性
を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は衝撃エネルギと繰り返し数の関係を示
した線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量比にして、C0.35〜0.50%、Si0.80〜1.40
    %、Mn1.60〜2.50%、Cr1.90〜3.00%、Mo0.55
    〜1.00%、V0.30%以下を含有し、残部Feならび
    に不純物元素からなることを特徴とする耐摩耗合
    金鋼。 2 重量比にして、C0.35〜0.50%、Si0.80〜1.40
    %、Mn1.60〜2.50%、Cr1.90〜3.00%、Mo0.55
    〜1.00%、V0.30%以下を含有し、さらにNi1.50
    %以下を含有し、残部Feならびに不純物元素か
    らなることを特徴とする耐摩耗合金鋼。 3 重量比にして、C0.35〜0.50%、Si0.80〜1.40
    %、Mn1.60〜2.50%、Cr1.90〜3.00%、Mo0.55
    〜1.00%、V0.30%以下を含有し、さらにNb0.30
    %以下、Ti0.30%以下のうち1種ないし2種を含
    有し、残部Feならびに不純物元素からなること
    を特徴とする耐摩耗合金鋼。 4 重量比にして、C0.35〜0.50%、Si0.80〜1.40
    %、Mn1.60〜2.50%、Cr1.90〜3.00%、Mo0.55
    〜1.00%、V0.30%以下を含有し、さらにNi1.50
    %以下と、Nb0.30%以下を含有し、残部Feなら
    びに不純物元素からなることを特徴とする耐摩耗
    合金鋼。
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