JPH057991A - 高炭素鋼・低炭素低合金鋼接合鋼材の製造法 - Google Patents
高炭素鋼・低炭素低合金鋼接合鋼材の製造法Info
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- JPH057991A JPH057991A JP40445090A JP40445090A JPH057991A JP H057991 A JPH057991 A JP H057991A JP 40445090 A JP40445090 A JP 40445090A JP 40445090 A JP40445090 A JP 40445090A JP H057991 A JPH057991 A JP H057991A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パーライトを呈する高炭素の鋼とフェライト
あるいはベーナイトを呈する低炭素の鋼を複層化する際
に問題となる炭素拡散による低炭素側の界面でのマルテ
ンサイト生成による割れや特性の低下を防止する。 【構成】 高炭素鋼側の炭素と低炭素低合金鋼側の炭素
の平均量と、低炭素低合金鋼側の炭素以外の成分含有量
から求まる界面の焼入性Ｄ＜１３を満足する鋼材を接合
する。
あるいはベーナイトを呈する低炭素の鋼を複層化する際
に問題となる炭素拡散による低炭素側の界面でのマルテ
ンサイト生成による割れや特性の低下を防止する。 【構成】 高炭素鋼側の炭素と低炭素低合金鋼側の炭素
の平均量と、低炭素低合金鋼側の炭素以外の成分含有量
から求まる界面の焼入性Ｄ＜１３を満足する鋼材を接合
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、異なる成分と特性を有
する鋼材を張り合わせた高炭素・低炭素接合（または複
層）鋼材の製造法に関するものである。
する鋼材を張り合わせた高炭素・低炭素接合（または複
層）鋼材の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】産業機械構造用綱、レール用鋼など多く
の部材料として使用される接合鋼材は、異なる特性の鋼
材を溶接法、鋳ぐるみ鋳造法、溶射肉盛法、爆着法、積
層分散鋳造法、複層連続鋳造法など各方法で張り合わせ
て接合鋼片を製造し、続いて高温度に加熱して熱間圧延
し、形鋼、鋼板など各種の形状、寸法に製造している。
このような方法で接合鋼片を製造する場合、その接合界
面で剥離割れを発生する問題から、接合すべき鋼材を選
択しなければならない問題があった。例えばレールが本
来具備すべき特性の耐摩耗性を確保しつつ、その他の特
性例えば高靭性や耐疲労損傷性を持つ複層構造のレール
を製造する場合、共析炭素量の高炭素系鋼と低炭素の低
合金鋼の複層化が必要である。この複層素材の製造時や
複層鋼材のレールの圧廷時や熱処理時の高温度におい
て、炭素が高炭素鋼側から低炭素鋼側に拡散する。この
時拡散して炭素を増加した低炭素鋼側は、焼入れ性を上
昇して高炭素のマルテンサイトを生成し、複層界面に割
れを生じたり、引張残留応力場所の生成により疲労損傷
を引き起こす問題もあった。
の部材料として使用される接合鋼材は、異なる特性の鋼
材を溶接法、鋳ぐるみ鋳造法、溶射肉盛法、爆着法、積
層分散鋳造法、複層連続鋳造法など各方法で張り合わせ
て接合鋼片を製造し、続いて高温度に加熱して熱間圧延
し、形鋼、鋼板など各種の形状、寸法に製造している。
このような方法で接合鋼片を製造する場合、その接合界
面で剥離割れを発生する問題から、接合すべき鋼材を選
択しなければならない問題があった。例えばレールが本
来具備すべき特性の耐摩耗性を確保しつつ、その他の特
性例えば高靭性や耐疲労損傷性を持つ複層構造のレール
を製造する場合、共析炭素量の高炭素系鋼と低炭素の低
合金鋼の複層化が必要である。この複層素材の製造時や
複層鋼材のレールの圧廷時や熱処理時の高温度におい
て、炭素が高炭素鋼側から低炭素鋼側に拡散する。この
時拡散して炭素を増加した低炭素鋼側は、焼入れ性を上
昇して高炭素のマルテンサイトを生成し、複層界面に割
れを生じたり、引張残留応力場所の生成により疲労損傷
を引き起こす問題もあった。
【０００３】こうした炭素の拡散による弊害を防止する
ために、例えば特公昭６４−１１３９７号公報のよう
に、インサート材を接合すべき二つの部材間に介在する
技術が利用されている。しかしながら、このようなイン
サート材を複層レールに使用した場合炭素の拡散が防止
できるものの、両部材間に異物を混在させた構造となる
ため、列車通過中の短期間に折損する問題があった。
ために、例えば特公昭６４−１１３９７号公報のよう
に、インサート材を接合すべき二つの部材間に介在する
技術が利用されている。しかしながら、このようなイン
サート材を複層レールに使用した場合炭素の拡散が防止
できるものの、両部材間に異物を混在させた構造となる
ため、列車通過中の短期間に折損する問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高炭素鋼と
低炭素鋼を接合（あるいは複層）してレールやその他各
種形状の製品を製造する場合、その接合間で拡散する炭
素の原因で起こる接合界面割れや耐疲労損傷性の低下を
防止した接合鋼材の製造法を提供することを目的とした
ものである。
低炭素鋼を接合（あるいは複層）してレールやその他各
種形状の製品を製造する場合、その接合間で拡散する炭
素の原因で起こる接合界面割れや耐疲労損傷性の低下を
防止した接合鋼材の製造法を提供することを目的とした
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、炭素：
０．６〜１．０％を含有する高炭素鋼と炭素：０．５％
以下を含有する低炭素低合金鋼を接合する際に、高炭素
鋼側の炭素と低炭素低合金鋼側の炭素の平均量と、低炭
素低合金鋼側の炭素以外の成分の含有量が、次式の
０．６〜１．０％を含有する高炭素鋼と炭素：０．５％
以下を含有する低炭素低合金鋼を接合する際に、高炭素
鋼側の炭素と低炭素低合金鋼側の炭素の平均量と、低炭
素低合金鋼側の炭素以外の成分の含有量が、次式の
【数２】 を満足する鋼材で組合せる高炭素鋼・低炭素低合金鋼接
合鋼材の製造法である。
合鋼材の製造法である。
【０００６】以下、本発明について詳細に説明する。接
合すべき鋼成分の異なる高炭素鋼および低炭素低合金鋼
は、転炉・電気炉など通常の溶解炉あるいはさらに真空
脱ガス処理炉を経て溶製された溶鋼を複層鋳造法で二層
鋳片または鋳ぐるみた鋳片を製造する時、あるいは連続
鋳造法や増塊分塊法で鋼片とした後熱間加工法あるいは
爆着法など他の方法と組合せて接合する。
合すべき鋼成分の異なる高炭素鋼および低炭素低合金鋼
は、転炉・電気炉など通常の溶解炉あるいはさらに真空
脱ガス処理炉を経て溶製された溶鋼を複層鋳造法で二層
鋳片または鋳ぐるみた鋳片を製造する時、あるいは連続
鋳造法や増塊分塊法で鋼片とした後熱間加工法あるいは
爆着法など他の方法と組合せて接合する。
【０００７】本発明において使用する高炭素鋼とは、例
えばレールやその他産業機械の外装部材に要求される高
強度、高硬度など高強度特性を保有する材料で、その性
質は炭素含有量によって具備される。炭素は高強度鋼を
得るに必要な成分で、０．６％未満の少ない含有量では
軟質化し、１．０％を超える過剰な含有量では硬質化し
て脆化する傾向にある。また、この範囲の炭素を含有す
る鋼は、パーライト主体の金属組織を呈して耐摩耗性を
向上し、レール用部材に最適である。また、高炭素鋼に
接合される低炭素低合金鋼の鋼中炭素含有量を０．５％
以下に抑制することによって、フェライトまたはベーナ
イト主体の組織を呈して鋼に強度と靭性を保有すると共
に、レールのような転がり接触下での適切な摩耗によ
り、表面の疲労の蓄積を防止し、耐表面損傷性を向上さ
せ、使用寿命を向上する。
えばレールやその他産業機械の外装部材に要求される高
強度、高硬度など高強度特性を保有する材料で、その性
質は炭素含有量によって具備される。炭素は高強度鋼を
得るに必要な成分で、０．６％未満の少ない含有量では
軟質化し、１．０％を超える過剰な含有量では硬質化し
て脆化する傾向にある。また、この範囲の炭素を含有す
る鋼は、パーライト主体の金属組織を呈して耐摩耗性を
向上し、レール用部材に最適である。また、高炭素鋼に
接合される低炭素低合金鋼の鋼中炭素含有量を０．５％
以下に抑制することによって、フェライトまたはベーナ
イト主体の組織を呈して鋼に強度と靭性を保有すると共
に、レールのような転がり接触下での適切な摩耗によ
り、表面の疲労の蓄積を防止し、耐表面損傷性を向上さ
せ、使用寿命を向上する。
【０００８】さらに、本発明においては、異なる成分組
成に溶解された溶鋼を鋳ぐるむ際、あるいはさらに後工
程を経て製造された鋼片を重ね合せて四周溶接あるいは
真空引きをして張り合わせる場合、高炭素鋼側の炭素と
低炭素低合金鋼側の炭素の平均量と、低炭素低合金鋼側
の炭素以外の成分の含有量が次式の
成に溶解された溶鋼を鋳ぐるむ際、あるいはさらに後工
程を経て製造された鋼片を重ね合せて四周溶接あるいは
真空引きをして張り合わせる場合、高炭素鋼側の炭素と
低炭素低合金鋼側の炭素の平均量と、低炭素低合金鋼側
の炭素以外の成分の含有量が次式の
【数３】 を満足するように接合する必要がある。この式は、それ
ぞれ成分が鋼の焼入性を向上させ、その効果が独立でか
つ相剰的である特性を利用して、個々の成分の焼入性に
及ぼす影響の度合を実験し、それを成分量の倍数の形で
表したものである。
ぞれ成分が鋼の焼入性を向上させ、その効果が独立でか
つ相剰的である特性を利用して、個々の成分の焼入性に
及ぼす影響の度合を実験し、それを成分量の倍数の形で
表したものである。
【０００９】この式において、冷却速度最大５℃／ｓの
下で、種々の成分の組合せで式の左辺の値を変化させ、
マルテンサイト組織の生成との関係を求めた。しかしな
がら、この式の倍数値が１３を越えると、マルテンサイ
ト組織を生成して冷間割れ感受性を強め、引張残留応力
場を生成して耐疲労損傷性を低下させる問題がある。
下で、種々の成分の組合せで式の左辺の値を変化させ、
マルテンサイト組織の生成との関係を求めた。しかしな
がら、この式の倍数値が１３を越えると、マルテンサイ
ト組織を生成して冷間割れ感受性を強め、引張残留応力
場を生成して耐疲労損傷性を低下させる問題がある。
【００１０】またこの式は、接合材が高温度に加熱され
ている場合、高炭素鋼側が低炭素低合金鋼側にＣ成分が
拡散しても、その界面のＣ成分は、高炭素鋼側と低炭素
低合金鋼側の平均的含有量になることも確認されてい
る。従って、このような各成分の含有量の規制を配慮し
て張り合わせ接合された鋼片により、高温度に加熱して
各種の製品形状に熱間圧延し、高炭素鋼・低炭素低合金
鋼の接合鋼材の製造が可能となる。
ている場合、高炭素鋼側が低炭素低合金鋼側にＣ成分が
拡散しても、その界面のＣ成分は、高炭素鋼側と低炭素
低合金鋼側の平均的含有量になることも確認されてい
る。従って、このような各成分の含有量の規制を配慮し
て張り合わせ接合された鋼片により、高温度に加熱して
各種の製品形状に熱間圧延し、高炭素鋼・低炭素低合金
鋼の接合鋼材の製造が可能となる。
【００１１】上記のような本発明法によって製造された
高炭素鋼・低炭素低合金鋼の接合鋼材は、その接合界面
に生成し易い異常（マルテンサイト）組織に起因する冷
間割れや耐疲労損傷性の低下を起こすこともなく、高炭
素鋼のもつ耐摩耗性や低炭素低合金鋼のもつ耐表面損傷
性と高靭性などそれぞれの特性を発揮することができ
る。
高炭素鋼・低炭素低合金鋼の接合鋼材は、その接合界面
に生成し易い異常（マルテンサイト）組織に起因する冷
間割れや耐疲労損傷性の低下を起こすこともなく、高炭
素鋼のもつ耐摩耗性や低炭素低合金鋼のもつ耐表面損傷
性と高靭性などそれぞれの特性を発揮することができ
る。
【００１２】
【実施例】表１は、各種の高炭素鋼と低炭素低合金鋼を
各方法で張り合わせて接合鋼片を製造した後、高温度に
加熱し各製品に熱間圧延した時の冷間割れ感受性、耐疲
労損傷性の評価を接合界面に生成するマルテンサイト組
織の有無によって判断した結果を示す。実験結果から明
かなように、前記した本発明の式で求められた値（界面
の焼入性：Ｄ）が、１３以下の本発明法では接合界面に
靭性・耐疲労損傷性などの性質を向上するベイナイト組
織とパーライト組織が生成するが、１３を越える比較法
では接合界面に諸性質を劣化するマルテンサイト組織が
生成する。
各方法で張り合わせて接合鋼片を製造した後、高温度に
加熱し各製品に熱間圧延した時の冷間割れ感受性、耐疲
労損傷性の評価を接合界面に生成するマルテンサイト組
織の有無によって判断した結果を示す。実験結果から明
かなように、前記した本発明の式で求められた値（界面
の焼入性：Ｄ）が、１３以下の本発明法では接合界面に
靭性・耐疲労損傷性などの性質を向上するベイナイト組
織とパーライト組織が生成するが、１３を越える比較法
では接合界面に諸性質を劣化するマルテンサイト組織が
生成する。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明の効果】本発明は高炭素鋼と低炭素低合金鋼との
接合間で拡散する炭素の原因で起こる接合界面割れや耐
疲労損傷性の低下を防止することができる。
接合間で拡散する炭素の原因で起こる接合界面割れや耐
疲労損傷性の低下を防止することができる。
フロントページの続き (72)発明者 宮田 利勝 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 炭素：０．６〜１．０％を含有する高炭
素鋼と炭素：０．５％以下を含有する低炭素低合金鋼を
接合する際に、高炭素鋼側の炭素と低炭素低合金鋼側の
炭素の平均量と、低炭素低合金鋼側の炭素以外の成分含
有量が、次式の 【数１】 を満足する鋼材で組合せることを特徴とする高炭素鋼・
低炭素低合金鋼接合鋼材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404450A JP2500944B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 高炭素鋼・低炭素低合金鋼接合レ―ルの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404450A JP2500944B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 高炭素鋼・低炭素低合金鋼接合レ―ルの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH057991A true JPH057991A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2500944B2 JP2500944B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=18514128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2404450A Expired - Lifetime JP2500944B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 高炭素鋼・低炭素低合金鋼接合レ―ルの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500944B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06264991A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-09-20 | Johnan Seisakusho Co Ltd | セクタギアの製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5067258A (ja) * | 1973-10-20 | 1975-06-05 | ||
| JPS5623393A (en) * | 1979-07-31 | 1981-03-05 | Kawasaki Steel Corp | Production of surface-softened high carbon steel plate for cutlery |
| JPS6111152A (ja) * | 1984-05-31 | 1986-01-18 | フオード モーター カンパニー | 電気化学的光触媒構造体 |
-
1990
- 1990-12-20 JP JP2404450A patent/JP2500944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5067258A (ja) * | 1973-10-20 | 1975-06-05 | ||
| JPS5623393A (en) * | 1979-07-31 | 1981-03-05 | Kawasaki Steel Corp | Production of surface-softened high carbon steel plate for cutlery |
| JPS6111152A (ja) * | 1984-05-31 | 1986-01-18 | フオード モーター カンパニー | 電気化学的光触媒構造体 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06264991A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-09-20 | Johnan Seisakusho Co Ltd | セクタギアの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2500944B2 (ja) | 1996-05-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960116 |