JPS60184666A - カツテイングエツジ材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 カッティングエッジ材に関する。

モータグレーダのカッティングエツジは、耐摩耗性が要
求されるだけでなく、局部的に衝撃荷重を受けるので、
高い靭性（一般には、室温２　ｗ　ＩＩシャルビー値で
３ｋｇ・ｍ／α２　以上必要と考えられている）が要求
される。また、カッティングエツジ材は、土砂との摩擦
熱によって焼戻され、硬さが低下して耐摩耗性は著しく
低下する。特に積雪地でのアスファルト道路の除雪作業
では、氷やアスファルトとの摩擦によりカッティングエ
ツジ先端部ｉｌｔ５００〜６００℃の′高温に加熱され
るため、軟化の傾向が大きく、一般には消耗品と考えら
れているが、耐久性の向上が強く望まれている。

通常、モータグレーダのカッティングエツジ材として使
用されている材料としては、Ｊ工Ｓ規格のＢＣｒ　４　
４　５或いは８１含有量を高めて一の耐焼戻性能を改良
した高Ｓｉ　系鋼（特公昭４７−９９０１号公報等）が
ある。しかし、比較的温度上昇が小さい整地作業や小型
機用のものでｔよ、優れた耐摩耗性を有するが、大型機
種や寒冷時の除雪作挙では頻繁に６００℃を超える使用
午件となり、損耗が極めて速いという欠点がある。

なお、ｉｔ　Ｐ＋’耗件の点では、比較的高温に曜され
ても耐摩耗性が優れているものに工具鋼等があるが、こ
れ等は靭性、加工性が劣り、又高価な合金元素を多量に
含有するために１耐摩耗性の向上以上に価格が上り、安
価であることを旨とするモータグレーダ利としては適さ
ない。

除雪作業時のカッティングエツジ先端部における摩擦に
よる最高温度を測定した。その結果、第１図に示すよう
に高速走行で鉱、刃先面近傍（５■以内）は６２０℃前
後の高温に達することが明らかになった。一方、材質的
には、Ｏｒ。

Ｍｏ、Ｖ及びＮｔ）による複合炭化物を析出させること
により、焼戻軟化抵抗が高められると共に、セメンタイ
トの析出に比べ、室温の硬さが低くても耐摩耗性が優れ
るという知見が得られた。

これらの結果より、高い硬さを得るために３５０〜４５
０℃の低い温度で焼戻しを実施している従来のカッティ
ングエツジ材は、初期の硬さが高くても摩擦面に接近す
るにつれて軟化し、実際には初期硬さよシかなり低い硬
さで使用されることになシ、耐摩耗性を著しく低下する
ものであることが判った。

以上の事実及び従来のものの欠点を踏まえ、以下に記す
条件を満足する耐摩耗性の優れた鋼を提供することが本
発明の目的である。

（１）焼戻軟化抵抗が大で、少なくとも６４０℃の焼戻
温度に上っても高硬度を維持し、耐摩耗性が優れること
。

（２）靭性が優れること。

（３）先端（切刃）形状の保ちがよいこと。

すなわち本発明は、 （１）　重量基準で、０　０．５０−０．６０チ、８１
１、４−１．８％、Ｍｎ０．４−０．８％、Ｃ！ｒ［Ｌ
８−１．２　％、ＭＯｏ、２−０．５％、Ｖ　（Ｌｌｏ
−０，２５％、Ｎｉ　１．０−２．０％、　Ｎｔ）、０
．０８−０．１６％と残部がＦｅ及び不純物からなり、
高い靭性と焼戻軟化抵抗が大きいことを特徴とするカッ
ティングエツジ材。

（２）　重量基準で、０　０．５Ｏ−ａ６０％、Ｓ１１
、４　−　１．　８　％　、　Ｍｎ０．４−０．８　％
　、　Ｃｒ　０．　８−１．２係、Ｍｏ０．２−０．５
９３、Ｖ　Ｏ，１０−０２５’％　、　Ｎｉ　１．、Ｏ
−２，０係　、　ＮｂＯ，０Ｂ−０、１６％　、Ｂ　Ｏ
，ＯＯ［＋　５−０．０１１１％と残部がＦｅ及び不純
物からなり、高い靭性と焼戻軟化抵抗が大きいことを特
徴とするカッティングエツジ材。

Ｋ関するものである。

本発明のカッティングエツジ材は、金属炭化物の析出に
より、６００℃以上の高温によって焼戻しを施しても高
い硬さを維持することができ、従来のものの欠点である
、６００℃を超える温度で使用された場合の耐摩耗性低
下を改善することができる。

このような本発明のカッティングエツジ材は、建設機械
用掘削部品全般、モータグレーダ用カッティングエツジ
、ブルドーザの切刃等に使用できる。

本発明が技術的に確立される要点（化学組成の限定理由
）は、次の通りである。

（１）　０　０．５０−０．６０％ Ｃは、耐摩耗性を維持するための硬さ及び靭性に大きな
影響を与える重要な成分であり、耐摩耗性の目安になる
ＨＲＯ４５以上の硬さを得るためには、厚さ１５ｍのロ
ール材の油焼入れでＦｉｏ、　４０％以上を含有するこ
とが必要であるが、本発明合金のように焼戻温度が高い
場合には、それだけ焼戻軟化抵抗が大きいので、下限を
０．５％とすることが必要である。

一方、Ｃが０．６０％以上になると、本発明合金の特徴
であるＭｏ、Ｖ及びＮｌ）の相互作用にも関係するが、
組織中の炭化物が粗大化し、硬さは増加するが、靭性値
を低下させると共に、塊状の炭化物の脱落によって摩耗
が進むようになり、かえって耐摩耗性を低下させる。

（２）　Ｓｌ　ｔａ−ｔｓ％ Ｓｌは、Ｎｉとの共存によって基地の硬さを高めるとと
もに、焼戻しで炭化物を徹細に析出し、靭性、耐摩耗性
の向上に有効である。

しかし、焼入性を阻害する作用があるので、他のＯ’ｒ
、Ｎｉ量を高める必要が生じる。また、靭性の低下及び
焼割れ感受性が高くなるので、本発明組成の範囲内で効
果が顕著である１、４〜ｔ　８　ｑｂが好ましい。

（３）　Ｍｎ　０．４−０．　ｓ％ Ｍｎは、８１ｆｉが比較的高いため、その含有量が多い
と著しい脆化を起し、靭性を低下せしめるので、少ない
方が望ましいが、焼入性の充足成分であること、又通常
の製鋼に於いて必須の元素であることを配慮した場合、
０４−０．８係が好ましい。

（４）　Ｏｒ　０．８−１．２％ Ｏｒは、焼入性を向上し、焼入後の硬さを高め、かつ高
温焼戻しによっても高硬度を維持させる作用を有する。

このような効果を得るためには、本発明合金ではＳｉ　
量が比較的高いので、ａ８％以上のＯｒ　が必要である
。

一方、Ｏｒ含有量が１．２　％ぐらいから、焼入性につ
いては飽和すると共に、靭性が低下して来るので、Ｏｒ
含有量としては、０，８−１．２％の範囲が好ましい。

（５）　ＭＯ０，２−０，５％ ＭＯは、Ｏｒ　、　Ｎｉとの関係に於いて、焼入性を高
めると共に、焼戻し脆性を抑え、またセメンタイトを分
散させることにより靭性を高める。更に、■との共存に
於いて、セメンタイトを安定にし、高温焼戻しによる炭
化物の凝集を抑え、■炭化物による２次硬化を促進する
ので、本発明の特徴である焼戻し軟化抵抗向上に不可欠
な元素である。この効果はＶ。

Ｎｂ　との共存に於いて０．２％ぐらいから認められ、
０．５％を超えるとその効果は緩慢になるので、上限は
０．５係とする。

（６）Ｖ［Ｌｌｏ−α２５チ ｖＩ／′ｉ、高温の焼戻しによって微細な炭化物を生成
し、結果的に焼戻軟化抵抗を高める。

寸だ、結晶粒を微細化［７、靭性を高めるものであシ、
単独でも効果はあるが、本発明のように６２０℃の使用
条件に曝されるカッティングエツジ材に関しては、軟化
を抑え、耐摩耗性を維持するためには、ＭＯ及びＮｂと
の共存による効果が犬である。このような効果を得るた
めには、Ｎｂ　添加を考慮して、その下限側は０１０係
が適当である。一方、Ｖ　＋Ｎｂ量の過剰添加は、ｖ、
Ｎｂｃ炭化物を粗大化させ、靭性、耐摩耗性を低下させ
るので、その上限は０．２５％とする。

（７）　Ｎｂ　（＋Ｔａ）　’　０．０’　８−０．１
６％〔なお、（＋Ｔａ）はＮ　ｂｔｌ！ｘ金中に含まれ
る不純物のＴａ駁起°を意味する１、〕 Ｎｌ）　は、微量添加によって加工や熱処理時の高温加
熱による結晶粒の粗大化を阻止し、靭性を向上させると
共に、Ｍｏ　との共存に於いて焼戻軟化抵抗を向上させ
る効果がある。

その効果は０．０８％前後で十分であるが、本発明合金
の場合は、ｃ　９）が高いことと、Ｖとの複合炭化物の
析出によって、耐摩耗性（高温硬さ）及び靭性の向上は
、０．１６％ぐらいまで認められる。しかしながら、こ
れ以上になるとｎｂ炭化物が粗大化し、靭性が低下する
。

（８１Ｎ１　１．０−２．０　％ Ｎ１　は、部品の大型化に伴う質量効果を軽減するのに
有効である。一方、基地の靭性を高めるので、本発明の
特徴である高温ま□で安定して徹細な炭化物を有する合
金では、優れ−た耐摩耗性を付与する。また、Ｍｏ、Ｖ
及びＮｂ　による焼戻軟化抵抗の向上と相乗されて、優
れた耐摩耗性（高温硬さ）を与える。その効果は、その
含有量が１．０％以上で得られるが、２．０％を超える
と、残留オーステナイトの析出によシ軟化することと、
脆化防止のために、高価なＭＯを増加する必要が生じる
ので、上限は２．０係が適当である。

（９）Ｂ　添加無し、又はα０００５−０．００１’　
０％Ｂは添加をしなくてもよい。また微量の添加で、ナ
４”６人硬さを高め、焼戻温度を高める仁とができるの
で、靭性向上と、さらに厳しい灸件下の耐ハｎ・耗性向
上が図れる。しかし、＋３．００１０４以上の添加は、
粒界にボロン化合物を析出亭せ、靭性を低下させる。ま
た、微搦の添加であるために、溶湯中に於ける酸化、窒
化によって有効ボロン゛Ｈが減少するので、添加による
効果（固溶ボロン）を得るためには、ｏ、　ｏ　ｏ　ｎ
　ｓ　４以上の添加が必要である。

以下、実施例によって本発明の特徴及び成分範囲の限定
理由を説明する。

実施例 本発明のカッティングエツジ材は、所定の組成に溶解、
鞘紳、造塊した後、１５０ｍ幅×１５１１ＩＩＩ＋厚さ
の断面形状に熱間圧延した。熱処理は、１０２５℃で焼
なまし後、８７５℃で焼ならしたものを、９２５℃で油
焼入し、各種の温度で焼戻しを施した。

第１表に示す組成の２５種の（岡について、従６４０℃
で焼戻しを施し、室温硬さく　ＨＲＯ）、衝撃値（２■
Ｕノツチシヤルピー値、試験温度２０℃）及び摩耗試験
を実施した。

その結果を第２表に示す。摩耗試験は、１５−厚さＸ１
５０Ｗｒ！ｎ幅の試験片を土木用コンクリート（圧縮強
度５５０　ｋｇ／ｃｍ”、粗骨材最大２゜Ｉ＋ｌｌ１１
スランプＪｊ　８０　ｍ　）に１５　ｋｇ７ｃｍ”の荷
重で押し付け、走行速度３．４　ｋｍ　／　ｈで５４ｋ
ｍ走行し、摩耗量をめた。

走行時の試験片先端温度は、最高５８５℃であった。

結果の考察 （１）　従来利１−２に比べ、本発明材は焼戻温度が高
いにもかかわらず、硬さが大で、靭性、耐摩耗性共に著
しく優れている。

（２）実験材１−２は、本発明材１−２との比較に於い
て、Ｃ量の影響を示すもので、Ｃ量が低い場合は、靭性
は優れるが、硬さが低いため耐摩耗性が劣る。また、Ｏ
ｉが多い場合は、硬さは島くなるが、靭性が低下すると
共に、炭化物が粗大化する傾向にあるため、耐摩耗性の
向上は少ない。

（３）実験月３−４は、本発明材１−２との比較に於い
て、Ｓｉの影響を示すもので、８１景が低い場合は、Ｓ
ｌ　による硬化作用と炭化物の微細析出化作用が充分で
ないため、硬さ、靭性及び耐摩耗性共に改善が少ない。

又、実験材４〜６の比較により、Ｍｎ０．８係前後を含
有する場合においては８１　が約１．８係を超えると、
靭性が著しく阻害されることが判る。

（４）　実験＊４５−ｂ４ｄ、本発明１−２との比較に
於いて、Ｍｎ量の影響を示すもので、Ｍｎ量が多い場合
は、８１　量を下けないと脆化し、靭性が著しく低下す
る。

（５）　実験材７−８は、本発明材１−２との比較に於
いて、Ｃｒ量の影響を示すもので、Ｃｒ量が少ない場合
は、硬さが低く、またＣｒ量が多い場合は、脆化傾向に
よって靭性が低下する。

（６）実験材９−１０は、本発明材との比較に於いて、
ＭＯ散の影響を示すもので、Ｍｏ量が低い場合は、本発
明の特徴である焼戻軟化抵抗の向上が小さく、硬さ、耐
摩耗性の向上が小さい。また、ＭＯが多い場合は、優れ
た焼戻軟化抵抗を有するが、靭性が低下する。

（７）実験材１１−１２は、本発明材１−２との比較に
於いて、■の影響を示すもので、■が少ない場合は、靭
性の向上は認められるが、焼戻軟化抵抗の向上が小さく
、硬さ、耐摩耗性が劣る。また、Ｖ量が多い場合は、炭
化物が粗大化する傾向にあり、靭性が低下すると共に、
硬さが高い程には、耐摩耗性の向上が紹められない。

（３）実験材１３−１４は、本発明材１−２との比較に
於いて、Ｎｉ　量の影響を示すもので、Ｎ１８：が低い
場合は、靭性が低く、耐摩耗性の改善も少ない。捷だ、
Ｐｉ量が多い場合は、残留オーステナイトにより軟化し
、靭性、耐摩耗性共に低下する。

（９）実験、ｉＪ’１５−１６は、本発明材１−２との
比較に於いて、Ｂの影ｌｉｅ　ｅ示すもので、Ｂの添加
量が少ない場合は、Ｂの添加効果は認められず、また、
多い場合は、靭性低下と耐摩耗性の向上が認められる。

（ｉｌｌ　実験利１７−１８は、本発明１−２との比較
に於いて、Ｎｂ１ｔの影響を示すもので、Ｎｂ品が低い
場合は、靭性は低く、硬さの向上も少ないが、Ｎｂ五１
が多い場合は、硬さ、靭性ともに高い。ｌｌ１１摩耗性
もかなり改善されるが、炭化物粗大化のため十分ではな
い。

ａｌｌ　実験材１９は、本発明１−２との比較に於いて
、Ｎｂ　の添加を省略した場合の影響を示すもので、Ｎ
ｌ）無添加では、硬さ、靭性ともに低く、耐摩耗性が低
下・する。本発明では、Ｎｂ　の添加は不可欠である。

α→　本発明材３は、Ｂ添加を省略したものであるが、
他の本発明材１及び２の組成範囲（Ｂを除いたもの）に
あれば、これらに次ぐ耐摩耗性と優れた靭性を維持でき
ることを示す。

第２図は、本発明の特徴である焼戻性能曲線を従来材と
比較し六ものである。本発明材は、焼戻軟化抵抗が約４
００℃以上の温度で著しく大きく、高温焼戻しでも十分
な硬さが得られるので、カッティングエツジのように刃
先温度が６４０℃に近い温度に曝されても、硬度低下が
なく、優れた耐摩耗性を維持することができる。

第３図は、本発明材と従来材の高温硬さ曲線を示すもの
である。本発明材では、焼戻温度が高いので、常温及び
低温域の硬さは、従来材２に比べて低いが、４００℃を
越える温度領域での硬さ低下が少ないと共に、高温に於
ける硬さが高く、面１摩耗性に侵れるため、耐久性の大
きなカッティングエツジが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はモータグレーダの除雪作業時に於けるカッティ
ングエツジ先端の最高温度測定例を示すものであシ、第
２図は従来材と本発明材の焼戻性能曲線、第３図は本発
明制と従来材の高温硬さ曲線を示す図である。 復代理人　内　１）　明 彷代理人　萩　原　亮　− ００００００ ０００００ ト　■　Ｄ　寸　（イ）　◇Ｊ （Ｄ。）班Ｗ輩曹鯛蓄 第１頁の続き ０発　明　者　浪　瀬　耕　造　相模原市田名３００幡
地三菱重工業株式会社相模原製作所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量基準で、０　０．５０−０．６．、−０チ、
   ８１１、４−１．８％、Ｍｎ０．４−０．８％、Ｏｒｏ
   、８−１．２　％　、Ｍｏ０．２−０．５　％　、■　
   ロ、１　ｏ　−（１２５％、Ｎｉ　１．０−２．０％、
   ＮｂＯ，０Ｂ−０，１６％と残部がＦｅ　及び不純物か
   らなり、高い靭性と焼戻軟化抵抗が大きいことを特徴と
   するカッティングエツジ材。
2. （２）　重量基準で、０　Ω５Ｏ−１６０％、ｓｌｔ　
   ４−１８％、Ｍｎ　０．４−０．８％、　Ｏｒ　０．８
   −　１．　２　％　、Ｍｏ０．２−０．５　％　、Ｖｏ
   、１０−０．２５％、Ｎ１１．Ｏ−２，０％、Ｎｌ）［
   ＬＯ８＝０１６係、Ｂ　Ｏ，０００５−０，００１％と
   残部がＦｅ及び不ｒ１（物からｆｘシ、高い靭性と焼戻
   軟化抵抗が大きいことを特徴とするカッティングエツジ
   利。