JPH0578781A - 高強度高靱性耐摩耗用鋼 - Google Patents
高強度高靱性耐摩耗用鋼Info
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Abstract
mm2 以上、硬さHRC 50以上、シャルピー衝撃値5kgf-m/
cm2 以上であって、曲げ特性はタワミ量が30mm以上であ
る鋼を提供することである。 【構成】 Cr: 1.00〜2.50%、Mo: 1.00〜2.00%、Nb:
0.005 〜0.20%を配合することで焼き戻し軟化抵抗を高
める。
Description
掘削用刃先などに用いる高強度かつ靱性および高温での
耐摩耗性が良好な高強度高靱性耐摩耗用鋼に関する。
としてブルドーザのリッパーポイントが挙げられる。こ
れは、ブルドーザに特設した掘削機構に取り付けて岩盤
に押し込んで岩盤を割るものである。図1は、このリッ
パーポイントをシャンクとともに示す。図中、リッパー
ポイント1はシャンク2に取り付けられ、このシャンク
2がブルドーザの掘削機構(図示せず) に装着されるの
である。
必要特性としては引張強さ150kgf/mm2以上、硬さHRC 50
以上、シャルピー衝撃値5kgf-m/cm2 以上でかつ曲げ特
性が良好であることが必要とされ、これを満足し、広く
用いられてきたのはNi−Cr−Mo系低合金鋼(JIS SNCM240
等) であった。しかし、このような掘削刃先を用いる使
用環境も年々より苛酷になり、それに伴って掘削刃先に
用いる鋼材に要求される特性も厳しくなっている。
盤を掘削した場合、リッパーポイントの表面温度は最高
450 ℃以上に達するため、従来のJIS SNCM240では硬さ
の低下が大きく、摩耗が激しくなる。しかし、高温での
耐摩耗性向上のため硬さレベルを上昇させると、今度
は、使用時の曲げ応力により切損等が発生する。
る掘削用鋼は、靱性および高温での耐摩耗性が良好でか
つ、その製造時の熱間加工性に優れたものであるが、こ
れらの鋼でも近年のように使用条件の厳しい場合、強
度、靱性の面で十分ではなく、切損、激しい摩耗等が発
生する。また、これらの鋼は高合金鋼でありかつ、焼入
温度を高くする必要があるなど経済的でない。しかも、
最近では、需要者からの使用寿命のより一層の延長、コ
ストダウン等の要求も強く、それらの要求をいずれも満
足するより優れた鋼種の開発が求められている。
一般的目的は、高強度、高靱性でかつ、高温での耐摩耗
性が良好な鋼を提供することである。本発明の具体的な
目的は、リッパーポイントの使用温度が450 ℃以上に達
することから、焼戻し温度が500 ℃以上で引張強さ 180
kgf/mm2 以上、硬さHRC 50以上、シャルピー衝撃値5kg
f-m/cm2 以上であって、曲げ特性はタワミ量が30mm以上
である高強度、高靱性でかつ、高温での耐摩耗性が良好
な鋼を提供することである。
必要特性を有する鋼を得るため鋭意実験、研究を重ねた
結果、以下の条件を満足することが有効であることを知
見し、この発明を完成した。 低P、低S化による粒界偏析の軽減および清浄化、さ
らに低Mn化することで粒界の強化が可能となり、靱性向
上に有効であること。 Moの増量とNb添加により、鋼の細粒化が著しく促進さ
れ、それに伴って粒界偏析が軽減され靱性向上が図られ
ること。
化抵抗を著しく高め、それによって高い焼戻し温度が採
用でき、靱性向上がみられ、また使用中に温度が上昇す
ることによる軟化が防止されること。ここに、この発明
は、重量%で、 C: 0.35〜0.55%、 Si: 0.50%以下、 Mn:0.50
%以下、P: 0.015 %以下、 S: 0.010 %以下、
Cr: 1.00〜2.50%、Mo: 1.00〜2.00%、 V: 0.05〜
0.30%、 B: 0.0003〜0.0050%、Al: 0.005 〜0.10
%、 Nb: 0.005 〜0.20% を含有し、さらに必要に応じ Zr: 0.01〜0.15%、Ti: 0.01〜0.10%の1種または2種
を含有し、残部は実質的にFeおよび不可避的不純物から
成る鋼組成を有する高強度高靱性耐摩耗用鋼である。
以下に述べる。なお、本明細書において%は特にことわ
りがない限り、重量%である。 C: 0.35〜0.55% Cは焼入れ性および強度の確保のためばかりでなく、結
晶組織の細粒化のためにも必要な成分であるが、0.35%
未満では焼入れ性の劣化をきたし、また所望の強度を確
保することができず、一方0.55%を超えると焼入れ時の
焼割れ感受性が増加し、また他の合金成分と関連して靱
性劣化を招くことから0.35〜0.55%とした。好ましく
は、0.40〜0.50%である。
かし、0.50%を超えると偏析して靱性を劣化させるた
め、その含有量は0.50%以下とした。 Mn: 0.50%以下 Mnは脱酸作用の外、焼入性を向上させるのに有効な元素
であるが、多量に含有させると粒界脆化現象が生じ、靱
性の劣化をきたす。さらに、Sと結合して割れの起点と
なることからも靱性向上のためには極力その含有量を低
下させなければならない。このため、Mn含有量は0.50%
以下とした。
滅することはできず、かつ粒界強度を低下させ靱性を劣
化させるため、P 含有量は0.015 %以下に制限した。 S: 0.010 %以下 SはMnと結合して生成したMnS が割れの起点となり、さ
らに単独でも粒界に偏析して脆化を促進するため、極力
その含有量を低く制限することが必要である。この発明
にあっては0.010 %以下に制限する。
付与する作用がある。特に、Mo、Nbとの複合添加で著し
い軟化抵抗を鋼に付与する作用を有するが、その含有量
が1.00%未満では所望の効果が得られず、他方Crは高価
な合金元素であるため経済性を考慮し、上限を2.50%と
した。
を付与する作用があり、特にCr、Nbとの複合添加で焼戻
し軟化抵抗性を著しく増大させ、高い焼戻し温度の採用
を可能にして靱性の改善にも有効である。しかし、1.00
%未満では前記作用が発揮されず、所望の効果が得られ
ない。他方、2.00%を超えて添加してもその効果は飽和
し、コスト上昇を招くだけであるため、その含有量を1.
00〜2.00%とした。
粒粗大化防止、耐摩耗性向上に有効であるが、0.05%未
満ではその作用が発揮されず、所望の効果が得られな
い。他方、0.30%を超えると熱間加工性、被削性、靱性
の低下を招くことから、その含有量を0.05〜0.30%とし
た。
に有効な元素であるが、0.0003%未満ではその効果は得
られず、他方0.0050%を超えると鋼の靱性の劣化をきた
すため、B 添加量は0.0003〜0.0050%とした。
をはかるのに有効な成分であるが、0.005 %未満では所
望の効果が得られず、他方0.10%を超えてもその効果は
飽和してしまい、また介在物の増大により疵が発生し、
靱性も劣化するのでこの発明にあってAl含有量は0.005
〜0.10%とした。
り、特にCr、Moとの複合添加で著しく鋼を細粒化し、焼
戻し軟化抵抗を著しく高めるので、靱性改善に極めて有
効な元素であるが、その効果を確保するためには0.005
%以上必要である。他方、0.20%を超えるとその効果は
飽和し、かつコストも高くつくことから0.005 〜0.20%
とした。
〜0.10% Zr、Tiは靱性改善のため所望により添加すればよい。Zr
は鋼中炭化物を球状細粒化して分散させて靱性を一層改
善する効果を有する。特に高強度鋼の場合に高靱性を得
るために添加するのが好ましいが、0.01%未満ではその
効果が小さく、他方0.15%を超えるとむしろ靱性劣化を
きたすため、0.01〜0.15%とした。
もある。特に鋼製品寸法が大きい場合に高強度を確保す
る目的で含有させるのが好ましいが、0.01未満ではその
効果が得られず、他方0.10%を超えると鋼の靱性を劣化
させるため0.01〜0.10%とした。
ては、上記組成に調整した鋼を溶製し、連続鋳造あるい
は造塊法によって鋼片としてから適宜熱間あるいは冷間
加工を行って所定形状としてから焼き入れ、焼き戻しす
る。これにより、HRC 硬度50以上、衝撃値5kgf-m/cm2以
上、そしてたわみ量30mm以上の特性を有する鋼が得ら
れ、特に土木建設機械の掘削刃先として使用するのに適
する材料となる。
る鋼A〜Qを溶製した。これらの鋼のうち、鋼A〜Iは
この発明の範囲内の組成を有しており、鋼J〜Qはこの
発明の規定する組成範囲を外れた比較鋼である。これら
の鋼を連続鋳造法あるいは造塊法にて鋼片となした後、
1200〜1250℃に加熱後、通常の方法にて直径30mmの丸棒
に圧延した後、表2に示す熱処理条件にて焼入・焼戻を
行った。なお、焼戻しは使用時400 ℃前後まで昇温する
ことから、それより高い温度が必要なことから500 ℃一
定とした。
た。その結果を表2に示す。なお、衝撃値はシャルピー
試験値であり、タワミ量は図2に示す要領で二つの支点
3の上に載置された試験片 (寸法:22×20×170mm)4の
幅方向に横断して押片5によって矢印方向から荷重をか
ける曲げ試験を実施し、破断した時のタワミ量を示す。
タワミ量が30mm以上で破断しない場合、破断せずとし
た。表2の結果より、この発明にかかる鋼はいずれも各
要求特性において目標性能を満足しており、優れた強
度、靱性を示すことが明らかである。
の代表としてあげられるリッパーポイントに試作し、実
際に1時間使用した後の摩耗量を調べた。その結果を表
2に示す。使用条件はいずれも同一であったため、各摩
耗量を比較することで耐摩耗性が評価できる。この発明
にかかる鋼はいずれも良好な耐摩耗性を有することが判
明した。なお、鋼Pは特公昭60−25498 号公報に開示さ
れた鋼に相当する。この発明にかかる鋼のほぼ倍の摩耗
量を示した。
共存による焼き戻し軟化抵抗に及ぼす相乗的効果を示す
もので、焼き戻し温度を500 ℃一定としたときのHRC 硬
度でもって軟化抵抗を評価するものである。図中、破線
で囲む領域がこの発明の領域であって、いずれも衝撃値
5kgf-m/cm2 以上、HRC 硬度50以上を示す。
ば、500 ℃焼戻しでHRC 50以上、引張強さで180 kgf/mm
2 以上の高強度を有し、かつ高靱性および良好な冷間曲
げ特性を有する高強度、高靱性鋼を得ることができるの
で、土木建設機械などに用いられる掘削用刃先、工具な
どに廉価な合金鋼として提供し得るという大なる効果を
奏するものである。
トを示す略式斜視図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、 C: 0.35〜0.55%、 Si: 0.50%以下、 Mn:0.50
%以下、 P: 0.015 %以下、 S: 0.010 %以下、 Cr: 1.00
〜2.50%、 Mo: 1.00〜2.00%、 V: 0.05〜0.30%、 B: 0.00
03〜0.0050%、 Al: 0.005 〜0.10% Nb: 0.005 〜0.20%を含有し、 残部は実質的にFeおよび不可避的不純物から成る鋼組成
を有する高強度高靱性耐摩耗用鋼。 - 【請求項2】 さらに、Zr: 0.01〜0.15%および/ また
はTi: 0.01〜0.10%を含有する請求項1記載の高強度高
靱性耐摩耗用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06479291A JP3360687B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高強度高靱性耐摩耗用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06479291A JP3360687B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高強度高靱性耐摩耗用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578781A true JPH0578781A (ja) | 1993-03-30 |
| JP3360687B2 JP3360687B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=13268443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06479291A Expired - Lifetime JP3360687B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高強度高靱性耐摩耗用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3360687B2 (ja) |
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| CN114790760A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-07-26 | 山东丰汇设备技术有限公司 | 一种适用于淤泥区域的推土铲本体、推土铲结构及推土机 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP06479291A patent/JP3360687B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP3360687B2 (ja) | 2002-12-24 |
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