(57)【要約】  耐摩耗性、低温靱性および耐腐食摩耗性に優れた耐摩耗鋼板を提供する。  耐摩耗鋼板が、質量％で、Ｃ：０．２３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％を、下記（１）式で定義されるＤＩ＊が４５以上を満足するように含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、焼入れままマルテンサイト相を主相とし、旧オーステナイト粒径が３０μｍ以下である組織を有し、表面硬さが、ブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０以上であることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．２３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％を、下記（１）式で定義されるＤＩ＊が４５以上を満足するように含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
焼入れままマルテンサイト相を主相とし、旧オーステナイト粒径が３０μｍ以下である組織を有し、
表面硬さが、ブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０以上であることを特徴とする低温靱性および耐腐食摩耗性に優れた耐摩耗鋼板。
（式）
ＤＩ＊＝３３．８５×（０．１×Ｃ）０．５×（０．７×Ｓｉ＋１）×（３．３３×Ｍｎ＋１）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）‥‥‥（１）
（式（１）中の、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＶは各元素の含有量（質量％）である。）
【請求項２】
上記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％及びＶ：０．００５〜０．１％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗鋼板。
【請求項３】
上記組成に加えてさらに、質量％で、Ｓｎ：０．００５〜０．２％及びＳｂ：０．００５〜０．２％のうちから選ばれた１種または２種を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐摩耗鋼板。
【請求項４】
上記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：０．０３〜１．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％及びＢ：０．０００３〜０．００３０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の耐摩耗鋼板。
【請求項５】
上記組成に加えてさらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００５〜０．００８％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％及びＭｇ：０．０００５〜０．００５％のうちから選ばれた１種または２種以上含有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の耐摩耗鋼板。
【請求項６】
前記焼入れままマルテンサイト相の含有量が、体積率で９８％以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の耐摩耗鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械、運搬機器等の部品用として好適な耐摩耗鋼板（abrasion resistant steel plate）に関する。本発明の耐摩耗鋼板は、低温靱性に優れ、特に水分を含む土砂との接触による摩耗が問題となる箇所に適用される部品用として好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建設、土木、鉱山等の現場で使用される、例えば、パワーショベル、ブルドーザー、ホッパー、バケット、ダンプトラック等の産業機械、運搬機器等の部品は、土砂等との接触により摩耗する。このため、上記部品を製造する際には、その寿命延長を目的に耐摩耗性に優れた鋼材が用いられている。実際の使用環境に鑑みると、土砂等は、乾燥、湿潤など種々の状態が想定される。特に、湿潤状態にある土砂等は、腐食性物質（corrosive material）を含む場合がある。この場合、湿潤状態にある土砂等による摩耗は、腐食性物質を含む環境下での摩耗、いわゆる腐食摩耗（corrosive wear）となる。腐食摩耗は、摩耗環境として非常に厳しいことが知られている。そこで、耐腐食摩耗性に優れた耐摩耗鋼材が望まれている。【０００３】
また、これらの産業機械、運搬機器等は、０℃以下の低温域での使用も想定される。このため、これらの産業機械、運搬機器等の部品に用いられる鋼材は、耐摩耗性、耐腐食摩耗性に加えて、さらに優れた低温靱性をも有することが望まれている。【０００４】
このような要求に対して、例えば特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．３０〜０．５０％を含み、適正量のＳｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂを含有し、さらにＣｒ：０．１０〜０．５０％、Ｍｏ：０．０５〜１．００％を含有する鋼片を熱間圧延した後、Ａr３変態点以上の温度から焼入れ処理し、続いて焼戻して、高強度耐摩耗鋼を得る、低温靭性に優れた高硬度耐摩耗鋼の製造方法が提案されている。特許文献１に記載された技術では、Ｃｒ、Ｍｏを多量含有させることにより、鋼の焼入れ性が向上するとともに、粒界が強化され、低温靭性が向上するとしている。また、特許文献１に記載された技術では、焼戻処理を施すことによりさらに低温靭性が向上するとしている。【０００５】
また、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．１８〜０．２５％、Ｓｉ：０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：０．０３〜０．１０％を含み、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎ、Ｂの適正量を含有し、さらにＣｒ：１．００〜２．００％、Ｍｏ：０．５０超〜０．８０％を含有する水焼入れおよび焼戻処理後の靭性並びに耐遅れ破壊特性に優れる高靭性耐摩耗鋼板が提案されている。特許文献２に記載された技術では、Ｍｎ含有量を低く抑え、Ｃｒ、Ｍｏを多量含有させることにより、鋼板の焼入れ性が向上し、所定の硬さが確保できるとともに、靭性および耐遅れ破壊特性が向上するとしている。また、特許文献２に記載された技術では、焼戻処理を施すことによりさらに低温靭性が向上するとしている。【０００６】
また、特許文献３には、質量％で、Ｃ：０．３０〜０．４５％、Ｓｉ：０．１０〜０．５０％、Ｍｎ：０．３０〜１．２０％、Ｃｒ：０．５０〜１．４０％、Ｍｏ：０．１５〜０．５５％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１５〜０．０６０％を含み、さらにＮｂおよび／またはＴｉの適正量を含有する高靭性耐摩耗鋼が提案されている。特許文献３に記載された技術では、Ｃｒ、Ｍｏを多量含有させることにより、鋼の焼入れ性が向上するとともに粒界が強化され低温靭性が向上するとしている。【０００７】
また、特許文献４には、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４０％、Ｃｒ：０．１〜２．０％と、さらにＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｎの適正量を含み、さらにＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖを任意成分として含有してもよい組成の鋼を、９００℃以下のオーステナイト未再結晶域において累積圧下率５０％以上で熱間圧延した後、Ａr３点以上から焼入れしその後焼戻する耐摩耗鋼の製造方法が提案されている。この技術では、オーステナイト粒が展伸した組織を、直接焼入れ、焼戻して、旧オーステナイト粒を展伸させた焼戻マルテンサイト組織とすることにより、低温靭性を顕著に向上させられるとしている。【０００８】
また、特許文献５には、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｗ：０．１０〜１．４０％、Ｂ：０．０００３〜０．００２０％を含み、さらにＴｉ：０．００５〜０．１０％および／またはＡｌ：０．０３５〜０．１％を含有する組成を有し、低温靭性に優れた耐摩耗鋼板が提案されている。なお、特許文献５に記載された技術では、さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖのうちから１種以上含有してもよいとしている。これにより、鋼板は、高い表面硬さを有し、耐摩耗性に優れ、さらに低温靭性にも優れるとしている。【０００９】
また、特許文献６には、曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼板が記載されている。特許文献６に記載された技術は、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．１〜１．２％を含有し、固溶Ｃ量が０．０３％以下である組成を有し、マトリクスをフェライト相とし、マトリクス中に硬質相が分散した組織を有する耐摩耗鋼板に関する。なお、特許文献６に記載の耐摩耗鋼板は、さらにＮｂ、Ｖの１種または２種、Ｍｏ、Ｗの１種または２種、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕの１種または２種、Ｎｉ、Ｂの１種または２種、Ｃｒ、を含有してもよいとしている。これにより、特許文献６に記載の耐摩耗鋼板は、硬さが顕著に上昇することなく、土砂摩耗に対する耐摩耗性、および曲げ加工性がともに向上するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０８−４１５３５号公報
【特許文献２】特開平０２−１７９８４２号公報
【特許文献３】特開昭６１−１６６９５４号公報
【特許文献４】特開２００２−２０８３７号公報
【特許文献５】特開２００７−９２１５５号公報
【特許文献６】特開２００７−１９７８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１〜５に記載された各技術は、低温靱性および耐摩耗性を具備することを目的としている。また、特許文献６に記載された技術は、曲げ加工性と耐摩耗性を兼備させることを目的としている。いずれの特許文献においても、湿潤状態にある土砂のような腐食性物質を含む環境下における摩耗についての検討は行われておらず、耐腐食摩耗性に対する配慮が十分になされていないという問題がある。【００１２】
また、特許文献１〜４に記載された各技術は、焼戻しを行うことを要件としており、製造コストが増大するという問題がある。また、特許文献５に記載された技術は、Ｗを必須含有するとしており製造コストが増大する問題がある。また、特許文献６に記載された技術は、フェライトを主相とするもので、表面硬さが低く耐摩耗性が十分でないという問題がある。【００１３】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、安価で、耐摩耗性に優れ、かつ優れた低温靱性および優れた耐腐食摩耗性を兼備する耐摩耗鋼板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記した目的を達成するため、鋼板の耐摩耗性、さらに低温靭性、耐腐食摩耗性に対する各種要因の影響について鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、ＣｒおよびＭｏを必須成分として適正量含有する組成とすることにより、鋼板の耐腐食摩耗性が著しく向上することを見出した。これは、ＣｒおよびＭｏを含有することにより、鋼板が種々のｐＨを有する湿潤状態の土砂に晒されても、ＣｒおよびＭｏが酸素酸として存在し、腐食摩耗を抑制するためと推察される。【００１５】
さらに、本発明者らは、上記した組成としたうえで、鋼板の表面硬さを高く維持できれば、土砂摩耗に対する耐摩耗性と耐腐食摩耗性とを顕著に向上することを知見した。【００１６】
さらに、本発明者らは、鋼板がＣｒおよびＭｏを必須成分として適正量含有し、次（１）式で定義されるＤＩ＊が４５以上となるように、少なくともＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏを適正量含むことにより、焼入れ性を向上させ、焼入れままマルテンサイト相を主相とする組織にして、表面硬さがブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０以上を確保し、さらに焼入れままマルテンサイト相を旧オーステナイト（γ）粒径で３０μｍ以下まで微細化することにより、優れた耐摩耗性を確保しながら、優れた低温靱性をも確保することができることを知見した。
ＤＩ＊＝３３．８５×（０．１×Ｃ）０．５×（０．７×Ｓｉ＋１）×（３．３３×Ｍｎ＋１）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）      （１）
（ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ：各元素の含有量（質量％））
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。【００１７】
（１）質量％で、Ｃ：０．２３〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１００％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％を、下記（１）式で定義されるＤＩ＊が４５以上を満足するように含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、焼入れままマルテンサイト相を主相とし、旧オーステナイト粒径が３０μｍ以下である組織を有し、表面硬さが、ブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０以上であることを特徴とする低温靱性および耐腐食摩耗性に優れた耐摩耗鋼板。
（式）
ＤＩ＊＝３３．８５×（０．１×Ｃ）０．５×（０．７×Ｓｉ＋１）×（３．３３×Ｍｎ＋１）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）‥‥‥（１）
（式（１）中の、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＶは各元素の含有量（質量％）である。）
（２）上記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％及びＶ：０．００５〜０．１％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）に記載の耐摩耗鋼板。【００１８】
（３）上記組成に加えてさらに、質量％で、Ｓｎ：０．００５〜０．２％及びＳｂ：０．００５〜０．２％のうちから選ばれた１種または２種を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載の耐摩耗鋼板。【００１９】
（４）上記組成に加えてさらに、質量％で、Ｃｕ：０．０３〜１．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％及びＢ：０．０００３〜０．００３０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の耐摩耗鋼板。【００２０】
（５）上記組成に加えてさらに、質量％で、ＲＥＭ：０．０００５〜０．００８％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％及びＭｇ：０．０００５〜０．００５％のうちから選ばれた１種または２種以上含有することを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載の耐摩耗鋼板。【００２１】
（６）前記焼入れままマルテンサイト相の含有量が、体積率で９８％以上であることを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載の耐摩耗鋼板。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、特に湿潤状態の土砂摩耗環境下での耐腐食摩耗性に優れ、さらに低温靭性にも優れ、しかも表面硬さを低下させることなく優れた耐摩耗性を安定的に有する耐摩耗鋼板を、容易にしかも安定して製造できる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明の耐摩耗鋼板（本明細書において「鋼板」という場合がある）の組成の限定理由について説明する。なお、以下、特に断わらない限り質量％は、単に％で記す。
【００２４】
Ｃ：０．２３〜０．３５％
Ｃは、鋼板の硬さを高め、耐摩耗性を向上させる元素である。Ｃの含有量が０．２３％未満では十分な硬さが得られない。一方、Ｃの含有量が０．３５％を超えると、鋼板の溶接性、低温靭性および加工性を低下させる。したがって、Ｃの含有量は０．２３〜０．３５％の範囲に限定した。なお、好ましいＣの含有量は０．２５〜０．３０％である。
【００２５】
Ｓｉ：０．０５〜１．００％
Ｓｉは、溶鋼の脱酸剤として作用する元素であり、また、固溶強化により鋼板の強度向上に寄与する元素である。このような効果を確保するために、Ｓｉの含有量は０．０５％以上とする。Ｓｉの含有量が０．０５％未満では脱酸効果が十分に得られない。一方、Ｓｉの含有量が１．００％を超えると、鋼板の延性、靭性が低下し、また鋼板中の介在物量が増加する。したがって、Ｓｉの含有量は０．０５〜１．００％の範囲に限定した。なお、好ましいＳｉの含有量は０．１５〜０．４５％である。
【００２６】
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは、焼入れ性を向上させる作用を有する元素である。このような効果を確保するために、Ｍｎの含有量は、０．１％以上とする。一方、Ｍｎの含有量が２．０％を超えると、焼戻脆性が発生するうえ、溶接熱影響部が硬くなり、溶接性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は０．１〜２．０％の範囲に限定した。なお、好ましいＭｎの含有量は０．４〜１．７％であり、より好ましくは０．５〜１．０％である。
【００２７】
Ｐ：０．０２０％以下
鋼中にＰを多量含有すると、鋼板の低温靭性の低下を招くため、Ｐの含有量はできるだけ低減することが望ましい。本発明においてＰの含有量は０．０２０％まで許容できる。なお、Ｐの含有量を過度に低減することは精錬コストの高騰を招く。このため、Ｐの含有量は０．００５％以上が望ましい。
【００２８】
Ｓ：０．００５％以下
鋼中にＳを多量に含むと、ＳがＭｎＳとして析出する。高強度鋼では、ＭｎＳが破壊発生の起点となり、鋼板の靭性の劣化を招く。このため、Ｓの含有量はできるだけ低減することが望ましい。本発明においてＳの含有量は０．００５％までであれば許容できる。このようなことから、Ｓの含有量は０．００５％以下に限定した。なお、Ｓの含有量を過度に低減することは精錬コストの高騰を招く。このため、Ｓの含有量は０．０００５％以上とすることが望ましい。
【００２９】
Ａｌ：０．００５〜０．１００％
Ａｌは、溶鋼の脱酸剤として作用する元素である。また、Ａｌは結晶粒を微細化させて、低温靱性の向上に寄与する。このような効果を得るために、Ａｌの含有量は０．００５％以上とする。Ａｌの含有量が０．００５％未満ではこれらの効果が十分に得られない。一方、Ａｌの含有量が０．１００％を超えると、鋼板の溶接性が低下する。したがって、Ａｌの含有量は０．００５〜０．１００％の範囲に限定した。なお、好ましいＡｌの含有量は０．０１５〜０．０５０％である。
【００３０】
Ｃｒ：０．０３〜２．０％
Ｃｒは、焼入れ性を高める。また、Ｃｒはマルテンサイト相を微細化することにより低温靱性を向上させる効果を有する。このように、本発明において、Ｃｒは重要な元素である。また、湿潤状態の土砂等との接触が問題となるような腐食摩耗環境において、Ｃｒはアノード反応によりＣｒ酸イオンとして溶出し、インヒビター効果により腐食を抑制することで、鋼板の耐腐食摩耗性を向上させる。このような効果を得るためにＣｒの含有量は０．０３％以上とする。Ｃｒの含有量が０．０３％未満では、このような効果を十分に発揮することができない。一方、Ｃｒの含有量が２．０％を超えると、溶接性が低下するとともに、製造コストが高騰する。このため、Ｃｒの含有量は０．０３〜２．０％の範囲に限定した。なお、好ましいＣｒの含有量は、０．０７〜１．０％、より好ましくは０．２〜０．９％の範囲である。
【００３１】
Ｍｏ：０．０３〜１．０％
Ｍｏは、焼入れ性を高める。また、Ｍｏはマルテンサイト相を微細化することにより低温靱性を向上させる効果を有する。本発明において、Ｍｏは重要な元素である。また、湿潤状態の土砂等との接触が問題となるような腐食摩耗環境において、Ｍｏはアノード反応によりＭｏ酸イオンとして溶出し、インヒビター効果により腐食を抑制することで、耐腐食摩耗性を向上させる効果を有する。このような効果を得るために、Ｍｏの含有量は０．０３％以上とする。Ｍｏの含有量が０．０３％未満では、このような効果を十分に発揮することができない。一方、Ｍｏの含有量が１．０％を超えると、鋼板の溶接性が低下するうえ、製造コストが高騰する。したがって、Ｍｏの含有量は０．０３〜１．０％の範囲に限定した。なお、好ましいＭｏの含有量は０．１０〜０．５０％、より好ましくは０．２０〜０．４０％である。
【００３２】
鋼板がＣｒとＭｏを複合して含有することにより、耐腐食摩耗性の顕著な向上を期待できる。これは、ＣｒおよびＭｏが酸素酸として存在し得るｐＨ領域が異なり、広い範囲のｐＨを有する湿潤状態の土砂等による腐食摩耗を抑制することができるためであると推定される。
【００３３】
上記した成分が基本の成分である。本発明の耐摩耗鋼板は、上記基本の成分に加えて、さらに、選択元素として、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、Ｓｎ：０．００５〜０．２％、Ｓｂ：０．００５〜０．２％のうちから選ばれた１種または２種、および／または、Ｃｕ：０．０３〜１．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％のうちから選ばれた１種または２種以上、および／または、ＲＥＭ：０．０００５〜０．００８％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％のうちから選ばれた１種または２種以上、を選択して含有できる。
【００３４】
Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうちから選ばれた１種または２種以上
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖはいずれも、析出物として析出し、組織の微細化を介して、靭性を向上させる元素である。本発明の耐摩耗鋼板は、必要に応じて、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖのうちから選ばれた１種または２種以上を含有できる。
【００３５】
Ｎｂは、炭窒化物として析出し、組織の微細化を介して靭性の向上に寄与する元素である。このような効果を得るためにＮｂの含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｎｂの含有量が０．１％を超えると、溶接性が低下する場合がある。Ｎｂを含有する場合には、Ｎｂの含有量は０．００５〜０．１％の範囲に限定することが好ましい。なお、組織微細化の観点から、Ｎｂの含有量は０．０１２〜０．０３％の範囲とすることがより好ましい。
【００３６】
Ｔｉは、ＴｉＮとして析出し、固溶Ｎの固定を介して靭性向上に寄与する元素である。このような効果を得るためにＴｉの含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｔｉの含有量が０．１％を超えると、粗大な炭窒化物が析出し、靭性が低下する場合がある。Ｔｉを含有する場合には、Ｔｉの含有量は０．００５〜０．１％の範囲に限定することが好ましい。なお、コスト低減という観点から、Ｔｉの含有量は０．００５〜０．０３％の範囲に限定することが好ましい。
【００３７】
Ｖは、炭窒化物として析出し、組織を微細化する効果を介して靱性向上に寄与する元素である。このような効果を得るために、Ｖの含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｖの含有量が０．１％を超えると、溶接性が低下する場合がある。このため、Ｖを含有する場合には、Ｖの含有量は０．００５〜０．１％の範囲に限定することが好ましい。
【００３８】
Ｓｎ：０．００５〜０．２％、Ｓｂ：０．００５〜０．２％のうちから選ばれた１種または２種
Ｓｎ、Ｓｂはいずれも、耐腐食摩耗性を向上させる元素であり、本発明の耐摩耗鋼板は、必要に応じて、Ｓｎ、Ｓｂのうちから選ばれる１種または２種を含有できる。
【００３９】
Ｓｎは、アノード反応によりＳｎイオンとして溶出し、インヒビター効果により腐食を抑制することで、鋼板の耐腐食摩耗性を向上させる。また、Ｓｎは鋼板表面にＳｎを含む酸化皮膜を形成し、鋼板のアノード反応、カソード反応を抑制することで、鋼板の耐腐食摩耗性を向上させる。これらの効果を得るために、Ｓｎの含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｓｎの含有量が０．２％を超えると、鋼板の延性や靱性の劣化を招く場合がある。このため、Ｓｎを含有する場合には、Ｓｎの含有量は０．００５〜０．２％の範囲に限定することが好ましい。なお、トランプエレメントの低減という観点から、Ｓｎの含有量は０．００５〜０．１％の範囲とすることがより好ましい。
【００４０】
Ｓｂは、鋼板のアノード反応を抑制するとともに、カソード反応である水素発生反応を抑制することで鋼板の腐食を抑制し、鋼板の耐腐食摩耗性を向上させる。このような効果を充分に得るために、Ｓｂの含有量は０．００５％以上とする。一方、Ｓｂの含有量が０．２％を超えると靭性の劣化を招く場合がある。このため、Ｓｂを含有する場合には、Ｓｂの含有量は０．００５〜０．２％の範囲とすることが好ましい。なお、より好ましいＳｂの含有量の範囲は、０．００５〜０．１％である。
【００４１】
Ｃｕ：０．０３〜１．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％のうちから選ばれた１種または２種以上
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂはいずれも、焼入れ性を向上させる元素であり、本発明の耐摩耗鋼板は、必要に応じて、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂのうちから選ばれる１種または２種以上を含有できる。
【００４２】
Ｃｕは、焼入れ性向上に寄与する元素である。このような効果を得るために、Ｃｕの含有量は、０．０３％以上とする。一方、Ｃｕの含有量が１．０％を超えると、熱間加工性が低下し、製造コストも高騰する。このため、Ｃｕを含有する場合には、Ｃｕの含有量は０．０３〜１．０％の範囲に限定することが好ましい。なお、コストをより低減するという観点からは、Ｃｕの含有量は０．０３〜０．５％の範囲に限定することがより好ましい。
【００４３】
Ｎｉは、焼入れ性を向上させるとともに、鋼板の低温靭性向上にも寄与する元素である。このような効果を得るために、Ｎｉの含有量は０．０３％以上とする。一方、Ｎｉの含有量が２．０％を超えると、製造コストが上昇する場合がある。Ｎｉを含有する場合、Ｎｉの含有量は０．０３〜２．０％の範囲に限定することが好ましい。なお、製造コストをより低減するという観点からは、Ｎｉの含有量は０．０３〜０．５％の範囲に限定することがより好ましい。
【００４４】
Ｂは、微量含有で焼入れ性向上に寄与する元素である。このような効果を得るためには、Ｂの含有量は０．０００３％以上とする。一方、Ｂの含有量が０．００３０％を超えると鋼板の靭性が低下する場合がある。Ｂを含有する場合には、Ｂの含有量は０．０００３〜０．００３０％の範囲に限定することが好ましい。なお、耐摩耗鋼板の溶接に一般的に使用されるＣＯ２溶接などの低入熱溶接部における低温割れを抑制する観点からは、Ｂは０．０００３〜０．００１５％の範囲に限定することがより好ましい。
【００４５】
ＲＥＭ：０．０００５〜０．００８％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、Ｍｇ：０．０００５〜０．００５％のうちから選ばれた１種または２種以上
ＲＥＭ、Ｃａ、Ｍｇはいずれも、Ｓと結合し硫化物系介在物を生成し、ＭｎＳの生成を抑制する元素である。本発明の耐摩耗鋼板は必要に応じて、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｍｇうちから選ばれる１種または２種以上を含有できる。
【００４６】
ＲＥＭは、Ｓを固定し、鋼板の靱性を低下させる原因となるＭｎＳの生成を抑制する。このような効果を得るために、ＲＥＭの含有量は０．０００５％以上とする。一方、ＲＥＭの含有量が０．００８％を超えると、鋼板中の介在物量が増加し、靱性の低下を招く場合がある。ＲＥＭを含有する場合には、ＲＥＭの含有量は０．０００５〜０．００８％の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましいＲＥＭの含有量の範囲は０．０００５〜０．００２０％である。
【００４７】
Ｃａは、Ｓを固定し、靱性低下の原因となるＭｎＳの生成を抑制する。このような効果を得るために、Ｃａの含有量は０．０００５％以上とする。一方、Ｃａの含有量が０．００５％を超えると、鋼板中の介在物量が増加し、かえって靱性の低下を招く場合がある。Ｃａを含有する場合、Ｃａの含有量は０．０００５〜０．００５％の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましいＣａの含有量の範囲は０．０００５〜０．００３０％である。
【００４８】
Ｍｇは、Ｓを固定し、鋼板の靱性を低下させる原因となるＭｎＳの生成を抑制する。このような効果を得るために、Ｍｇの含有量は０．０００５％以上とする。一方、Ｍｇの含有量が０．００５％を超えると、鋼板中の介在物量が増加し、かえって靱性の低下を招く場合がある。Ｍｇを含有する場合には、Ｍｇの含有量は０．０００５〜０．００５％の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましいＭｇの含有量の範囲は０．０００５〜０．００４０％である。
【００４９】
本発明の耐摩耗鋼板は、上記した成分を上記した範囲内で、かつＤＩ＊が４５以上を満足するように含む。ＤＩ＊は、次（１）式で定義される。なお、ＤＩ＊の算出に当たっては、（１）式に記載される元素のうち、含有しない元素は零として計算するものとする。
ＤＩ＊＝３３．８５×（０．１×Ｃ）０．５×（０．７×Ｓｉ＋１）×（３．３３×Ｍｎ＋１）×（０．３５×Ｃｕ＋１）×（０．３６×Ｎｉ＋１）×（２．１６×Ｃｒ＋１）×（３×Ｍｏ＋１）×（１．７５×Ｖ＋１）      （１）
（ここで、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ：各元素の含有量（質量％））
ＤＩ＊が４５未満では、鋼板表面からの焼入れ深さが１０ｍｍを下回り、耐摩耗鋼板としての寿命が短くなる。そのため、ＤＩ＊は４５以上に限定した。なお、好ましいＤＩ＊の範囲は７５以上である。
【００５０】
上記成分以外の残部はＦｅ及び不可避的不純物である。
【００５１】
続いて、本発明の耐摩耗鋼板の組織及び性質について説明する。
【００５２】
本発明の耐摩耗鋼板は、上記した組成を有し、焼入れままマルテンサイト相を主相とし、旧オーステナイト（γ）粒径が３０μｍ以下である組織を有する。また、本発明の耐摩耗鋼板の表面硬さは、ブリネル硬さでＨＢＷ１０／３０００が４５０以上である。なお、ここでいう「主相」とは、面積率で９０％以上である相をいうものとする。
【００５３】
焼入れままマルテンサイト相：面積率で９０％以上
焼入れままマルテンサイト相の相分率が、面積率で９０％未満では、鋼板が所望の硬さを確保できない。このため、上記面積率が９０％未満では、鋼板の耐摩耗性が低下し所望の耐摩耗性を確保できないうえ、十分な低温靭性も確保できない。また、焼戻マルテンサイト相では、焼戻によってセメンタイトが生成する際にＣｒおよびＭｏがＦｅとともに炭化物を形成する。この炭化物の形成により、耐食性確保に有効な固溶ＣｒおよびＭｏが減少する。このため、マルテンサイト相は焼戻をしない焼入れままマルテンサイト相とする。なお、焼入れままマルテンサイト相の相分率は、好ましくは面積率で９５％以上であり、より好ましくは９８％以上である。
【００５４】
旧γ粒径：３０μｍ以下
焼入れままマルテンサイト相の相分率が面積率で９０％以上を確保できても、旧γ粒径が３０μｍを超えて粗大となると、やはり鋼板の低温靭性が低下する。なお、旧γ粒径は、ピクリン酸腐食液で腐食した組織を光学顕微鏡（倍率：４００倍）で観察し、ＪＩＳ  Ｇ０５５１の規定に準拠して求めた値を用いるものとする。
【００５５】
また、上記した組成、組織を有する本発明の耐摩耗鋼板の表面硬さは、ブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０以上である。
【００５６】
表面硬さ：ブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０以上
表面硬さがブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０未満では、耐摩耗鋼板としての寿命が短くなる。このため、表面硬さはブリネル硬さＨＢＷ１０／３０００で４５０以上とした。なお、ブリネル硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４３の規定に準拠して測定するものとする。
【００５７】
次に、本発明の耐摩耗鋼板の好ましい製造方法について説明する。
【００５８】
上記した組成の鋼素材を鋳造後、所定の温度を保持している場合には冷却せずにそのまま、あるいは冷却して再加熱し、熱間圧延して、所望の寸法形状の鋼板とする。
【００５９】
なお、鋼素材の製造方法は、とくに限定する必要はない。上記した組成の溶鋼（molten steel）を、転炉等の公知の溶製方法で溶製し、連続鋳造法（continuous casting）等の公知の鋳造方法で所定寸法のスラブ（slab）等の鋼素材とすることが好ましい。なお、造塊（ingot casting）−分塊圧延法（blooming method）で鋼素材としてもよいことは言うまでもない。
【００６０】
再加熱温度：９５０〜１２５０℃
再加熱温度が９５０℃未満では、変形抵抗（deformation resistance）が高くなりすぎて圧延負荷が過大となり、熱間圧延ができなくなる場合がある。一方、再加熱温度が１２５０℃を超える高温では、結晶粒の粗大化が著しくなり、所望の高靭性を確保できなくなる場合がある。このため、再加熱温度は９５０〜１２５０℃の範囲に限定することが好ましい。
【００６１】
再加熱された鋼素材は、あるいは再加熱することなく、所定の温度を保持した鋼素材は、ついで、熱間圧延を施して、所望の寸法形状の鋼板とする。熱間圧延条件はとくに限定する必要はない。熱間圧延終了後、直ちに焼入れる直接焼入れ処理を施すことが好ましい。なお、焼入れ開始温度は、Ａr３変態点以上の温度とすることが好ましい。焼入れ開始温度をＡr３変態点以上の温度とするためには、熱間圧延終了温度は、Ａr３変態点以上の温度である８００℃以上とすることが好ましい。また、熱間圧延終了温度が高すぎると結晶粒が粗大化する場合があるため、熱間圧延終了温度は９５０℃以下とすることが好ましい。焼入れの冷却速度は、マルテンサイト相が形成される冷却速度以上であれば特に限定されない。マルテンサイト相が自己焼戻（オートテンパー）され、マルテンサイトの体積率が減少し、焼戻によってセメンタイトが生成する際にＣｒおよびＭｏがＦｅとともに炭化物を形成し、耐食性確保に有効な固溶ＣｒおよびＭｏが減少することを防止するため、冷却速度は可能な範囲で高い方が望ましい。板厚５〜１５ｍｍでは６５〜７５℃／ｓで、板厚１６〜２２ｍｍでは４０〜５５℃／ｓで、板厚２２〜２８ｍｍでは３０〜４０℃／ｓで、板厚２９〜３５ｍｍでは２０〜３０℃／ｓで冷却するのが望ましい。さらに、冷却停止温度は３００℃以下とすることが好ましく、より好ましくは２００℃以下である。なお、本明細書において冷却速度とは、鋼板中央の部分の温度を熱伝達−熱伝導計算により求めた冷却速度である。
【００６２】
また、熱間圧延終了後、直ちに焼入れる直接焼入れ処理に代えて、熱間圧延終了後放冷（空冷）した後、所定の加熱温度に再加熱し、さらに焼入れる処理としてもよい。なお、再加熱温度としては、８５０〜９５０℃とすることが望ましい。再加熱後の焼入れの冷却速度は、マルテンサイト相が形成される冷却速度以上であればとくに限定されない。マルテンサイト相が自己焼戻（オートテンパー）され、マルテンサイトの体積率が減少し、焼戻によってセメンタイトが生成する際にＣｒおよびＭｏがＦｅとともに炭化物を形成し、耐食性確保に有効な固溶ＣｒおよびＭｏが減少することを防止するため、冷却速度は可能な範囲で高い方が望ましく、板厚５〜１５ｍｍでは６５〜７５℃／ｓで、板厚１６〜２２ｍｍでは４０〜５５℃／ｓで、板厚２２〜２８ｍｍでは３０〜４０℃／ｓで、板厚２９〜３５ｍｍでは２０〜３０℃／ｓで冷却するのが望ましい。さらに、マルテンサイト相が自己焼戻（オートテンパー）されるのを防止するため、冷却停止温度は３００℃以下とすることが好ましく、より好ましくは２００℃以下である。
【００６３】
なお、焼入れままマルテンサイト組織とするため上記した処理後に、焼戻処理を施さない。
【００６４】
以下、実施例に基づきさらに本発明について説明する。
【実施例】
【００６５】
表１に示す組成の溶鋼を、真空溶解炉で溶製し、鋳型で鋳造し、１５０ｋｇｆ鋼塊（鋼素材）とした。これら鋼素材を、表２（表２−１、表２−２、表２−３）に示す加熱温度に再加熱したのち、表２に示す条件で熱間圧延した。ついで、一部の鋼板については、表２に示す条件で、熱間圧延終了後直ちに焼入れ（直接焼入れ）する直接焼入れ処理（ＤＱ）を行った。また、他の鋼板については、表２に示す条件で、熱間圧延終了後空冷し、さらに表２に示す温度に再加熱したのち、焼入れする再加熱焼入れ処理（ＲＱ）を行った。なお、表２−３に示す例においては、ＤＱ又はＲＱでの、８００℃から５００℃までの冷却速度も示した。一般的に、通常のＣ-Ｍｎ鋼では冷却中の変態がほぼ８００℃で始まり、５００℃付近で完了する。このため、８００℃から５００℃までの冷却速度は鋼の変態挙動に大きく影響する。したがって、８００℃から５００℃までの冷却速度は鋼の変態挙動を推定するための代表的な冷却速度として広く用いられている。【００６６】
得られた鋼板から、試験片を採取し、組織観察、表面硬さ試験、シャルピ−衝撃試験、耐腐食摩耗試験を実施した。試験方法は次のとおりとした。また、組織観察、表面硬さ試験、シャルピ−衝撃試験、耐腐食摩耗試験の結果は表３（表３−１、表３−２、表３−３）に示した。
（１）組織観察
先ず、得られた鋼板の板厚１／２位置から、観察面が圧延方向に対して平行方向断面になるように組織観察用試験片を採取した。次いで、組織観察用試験片の観察面を研磨し、ピクリン酸腐食液で腐食させて旧γ粒を現出させた。次いで、光学顕微鏡（倍率：４００倍）で観察面を観察し、各１００個の旧γ粒の円相当径を測定し、得られた値を算術平均した。この平均値をその鋼板の旧γ粒径とした。【００６７】
また、得られた鋼板の板厚１／４位置から、同様に薄膜状試片（透過電子顕微鏡組織観察用試験片）を採取した。次いで、薄膜状試片を研削、研磨（機械研磨、電解研磨）により薄膜とした。次いで、透過電子顕微鏡（倍率：２００００倍）により上記薄膜を各２０視野観察し、セメンタイトの析出していない領域をマルテンサイト相領域とし、その面積を測定し、組織全体に対する割合（％）で表示した。この割合をマルテンサイト分率（面積率）とした。なお、セメンタイトが析出した相についてもその種類について判定した。【００６８】
（２）表面硬さ試験
得られた鋼板から、表面硬さ測定用試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４３（１９９８）の規定に準拠し、表面硬さＨＢＷ１０／３０００を測定した。硬さ測定は、１０ｍｍのタングステン硬球を使用し、荷重は３０００ｋｇｆとした。【００６９】
（３）シャルピー衝撃試験
得られた鋼板の板厚１/４位置で、圧延方向に垂直な方向（Ｃ方向）からＶノッチ試験片を採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２（１９９８）の規定に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施した。試験温度が−４０℃の条件での吸収エネルギーｖＥ−４０（Ｊ）を求めた。なお、試験片本数は各３本とし、その算術平均を当該鋼板の吸収エネルギーｖＥ−40とした。ｖＥ−40が３０Ｊ以上である鋼板を靱性に優れる鋼板と評価した。【００７０】
（４）耐腐食摩耗試験
得られた鋼板の表面から１ｍｍの位置から摩耗試験片（大きさ：１０ｍｍ厚×２５ｍｍ幅×７５ｍｍ長さ）を採取した。これら試験片を摩耗試験機に装着し、摩耗試験を実施した。【００７１】
摩耗試験片は、試験機回転子の回転軸と垂直に、かつ２５ｍｍ×７５ｍｍの面が回転円の円周接線方向となるように、取り付けた後、試験片および回転子を外槽で覆い、内部に摩耗材を導入した。平均粒径０．６５ｍｍの硅砂および濃度が１５０００質量ｐｐｍとなるよう調製したＮａＣｌ水溶液を、硅砂とＮａＣｌ水溶液の重量比が３：２となるよう混合したものを摩耗材として用いた。【００７２】
試験条件は、回転子：６００回／分、外槽：４５回／分でそれぞれ回転させる条件とした。回転子の回転数が、計１０８００回となるまで回転させたのち、試験を終了した。試験終了後、各試験片の重量を測定した。そして、試験後重量と初期重量との差（＝重量減少量）を算出し、引張り強さ４００ＭＰａ級一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００（Rolled steels for general structure, Tensile strength 400MPa class ） (ＪＩＳ  Ｇ３１０１)（従来例）の重量減少量を基準値とし、耐摩耗比（＝（基準値）／（試験片の重量減少量））を算出した。耐摩耗比が１．５以上である場合を「耐腐食摩耗性に優れる」と評価した。【００７３】
【表１】
2014045552.tif 000002
【００７４】
【表２−１】
2014045552.tif 000003
【００７５】
【表２−２】
2014045552.tif 000004
【００７６】
【表２−３】
2014045552.tif 000005
【００７７】
【表３−１】
2014045552.tif 000006
【００７８】
【表３−２】
2014045552.tif 000007
【００７９】
【表３−３】
2014045552.tif 000008
【００８０】
本発明例はいずれも、表面硬さがＨＢＷ１０／３０００で４５０以上という高い表面硬さ、ｖＥ−４０：３０Ｊ以上の優れた低温靱性および耐摩耗比：１．５以上の優れた耐腐食摩耗性を有している。さらに、高い冷却速度で冷却された鋼板はマルテンサイト分率が高くなる。特に、マルテンサイト分率が９８％以上の鋼板は、冷マルテンサイト分率が９８％未満の同じ成分組成の鋼板に比べ、特に優れた耐腐食摩耗性を有している。一方、本発明の範囲を外れる比較例は、表面硬さが低いか、低温靱性が低下しているかあるいは耐腐食摩耗性が低下しているか、あるいはそれらの２つ以上が低下している。
【国際調査報告】
2014045552.tif 000009
2014045552.tif 000010
2014045552.tif 000011
2014045552.tif 000012