(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チゼルを構成する材料として用いられるべきチゼル用鋼であって、
０．４０質量％以上０．４５質量％以下の炭素と、０．５０質量％以上０．８０質量％以下の珪素と、１．００質量％以上１．３０質量％以下のマンガンと、０．００１質量％以上０．００５質量％以下の硫黄と、２．９０質量％以上３．８０質量％以下のクロムと、０．２０質量％以上０．４０質量％以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
式（１）で定義されるＤＩの値が６００以上であり、
式（２）で定義されるαの値が２．０以上２．４以下である、チゼル用鋼。
ＤＩ＝７・（％Ｃ）１／２・（１＋０．６４・％Ｓｉ）・（１＋４．１・％Ｍｎ）・（１＋２．８３・％Ｐ）・（１−０．６２・％Ｓ）・（１＋２．３３・％Ｃｒ）・（１＋３．１４・％Ｍｏ）・・・（１）
α＝５・％Ｃ＋３・％Ｓｉ＋％Ｍｏ−２・％Ｍｎ−１０・％Ｓ・・・（２）
【請求項２】
０．４０質量％以上０．４５質量％以下の炭素と、０．５０質量％以上０．８０質量％以下の珪素と、１．００質量％以上１．３０質量％以下のマンガンと、０．００１質量％以上０．００５質量％以下の硫黄と、２．９０質量％以上３．８０質量％以下のクロムと、０．２０質量％以上０．４０質量％以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
式（１）で定義されるＤＩの値が６００以上であり、
式（２）で定義されるαの値が２．０以上２．４以下である鋼から構成される、チゼル。
ＤＩ＝７・（％Ｃ）１／２・（１＋０．６４・％Ｓｉ）・（１＋４．１・％Ｍｎ）・（１＋２．８３・％Ｐ）・（１−０．６２・％Ｓ）・（１＋２．３３・％Ｃｒ）・（１＋３．１４・％Ｍｏ）・・・（１）
α＝５・％Ｃ＋３・％Ｓｉ＋％Ｍｏ−２・％Ｍｎ−１０・％Ｓ・・・（２）
【請求項３】
６００℃に加熱された後における室温での表面の硬度が３２ＨＲＣ以上であり、前記表面を含む領域の衝撃値が８０Ｊ／ｃｍ２以上である、請求項２に記載のチゼル。
【請求項４】
芯部における硬度が４５ＨＲＣ以上である、請求項２または３に記載のチゼル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はチゼル用鋼およびチゼルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  油圧ブレーカは、作業機械のアームの先端に取り付けられ、岩盤、コンクリート、炉壁、製鉄スラグ等の破砕に使用される。油圧ブレーカにおいては、ピストンにより軸方向に駆動されるチゼルが岩盤等を破砕する。硬度の高い岩盤等との接触による摩耗を抑制するため、チゼルを構成する材料（鋼）には高い耐摩耗性が要求される。また、棒状の部材であるチゼルは、岩盤等を破砕する際の衝撃により折損する場合がある。折損を抑制する観点から、チゼルを構成する鋼には、高い靱性も要求される。耐摩耗性と靱性とを両立することを意図して成分組成が調整されたチゼル用鋼が提案されている（たとえば、特開平５−２１４４８５号公報（特許文献１）、特開平８−１９９２８７号公報（特許文献２）および特開平１１−１３１１９３号公報（特許文献３）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１４４８５号公報
【特許文献２】特開平８−１９９２８７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３１１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  油圧ブレーカの使用条件はより過酷になっており、チゼルの耐久性向上の要求がある。そのため、チゼルの耐久性を一層向上させるチゼル用鋼が必要である。【０００５】  本発明はこのような要求に対応するためになされたものであって、その目的は、耐久性の向上を達成することが可能なチゼル用鋼およびチゼルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明に従ったチゼル用鋼は、チゼルを構成する材料として用いられるべき鋼である。このチゼル用鋼は、０．４０質量％以上０．４５質量％以下の炭素と、０．５０質量％以上０．８０質量％以下の珪素と、１．００質量％以上１．３０質量％以下のマンガンと、０．００１質量％以上０．００５質量％以下の硫黄と、２．９０質量％以上３．８０質量％以下のクロムと、０．２０質量％以上０．４０質量％以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる。式（１）で定義される理想臨界直径ＤＩの値が６００以上である。【０００７】  ＤＩ＝７・（％Ｃ）１／２・（１＋０．６４・％Ｓｉ）・（１＋４．１・％Ｍｎ）・（１＋２．８３・％Ｐ）・（１−０．６２・％Ｓ）・（１＋２．３３・％Ｃｒ）・（１＋３．１４・％Ｍｏ）・・・（１）【０００８】  本発明者らは、チゼルの耐久性を向上させるための方策について検討を行った。そして、過酷な環境下で使用されるチゼルにおいては、岩盤等との接触による摩耗や折損のほかに、割損によるチゼルの損傷が発生する点に本発明者らは着眼した。割損は、チゼルが衝撃により破断する折損とは異なり、チゼルの先端付近が欠ける損傷である。割損は、折損のようにチゼルが直ちに使用不能となる損傷ではないが、実質的にチゼルの先端が急激に摩耗する状態と同様の損傷を受けることとなる。本発明者らの検討によれば、過酷な環境下で使用されるチゼルにおいては、この割損と摩耗とがチゼルの損傷において重要な要因となる。【０００９】  過酷な環境下で使用されるチゼルにおいては、岩盤等を破砕する際に、その先端部の温度が６００℃程度にまで上昇する。ここで、耐摩耗性は、硬度を上昇させることにより向上させることができる。鋼の硬度は温度の上昇に伴って低下する。そのため、チゼルの摩耗は、６００℃程度の高温での硬度を上昇させることにより抑制することができる。一般に鋼の高温での硬度は、当該温度にて焼戻された鋼の常温での硬度と一対一の関係を有する。したがって、過酷な環境下で使用されるチゼルの材料の耐摩耗性は、高温（６００℃）での焼戻後の常温での硬度により評価することができる。【００１０】  一方、割損は、チゼルの衝撃値が低下する比較的低温において発生する。過酷な環境下において使用されるチゼルの割損は、使用の際に先端部が高温（６００℃程度の温度）になった後、一旦冷却され、その後再度使用される際に比較的温度の低い状態で発生する。したがって、過酷な環境下で使用されるチゼルの材料の耐割損性は、高温（６００℃）での焼戻後の常温での衝撃値により評価することができる。【００１１】  さらに、過酷な環境下で使用されるチゼルにおいては、径方向における硬度分布も重要である。特に、大型のチゼル（たとえば直径１５０ｍｍを超えるチゼル）においては、表層部から芯部（径方向中央部）まで十分に焼入硬化させることは、チゼルを構成する鋼の焼入性との関係で難しい場合がある。十分に焼入硬化された領域が表層部に限定される場合、表層部の摩耗等によって十分に焼入硬化していない領域が露出する。そうすると、摩耗が急激に進行することとなる。そのため、過酷な環境下で使用されるチゼルを構成するチゼル用鋼においては、十分な焼入性を確保することも重要である。【００１２】  つまり、本発明者らの検討によれば、高温（６００℃）での焼戻後の常温において高い硬度を維持しつつ衝撃値を向上させるとともに、十分な焼入性を確保することで、過酷な環境下において使用される材料として好適なチゼル用鋼を得ることができる。【００１３】  この知見に基づき、本発明者らは、実際の使用環境においてチゼルに求められる耐摩耗性、耐割損性および芯部における硬度を考慮し、６００℃での焼戻後の常温での硬度３２ＨＲＣ以上、かつ衝撃値８０Ｊ／ｃｍ２以上を達成するとともに、２１０℃での焼戻後の芯部における硬度を４５ＨＲＣとすることを目標値として設定した。そして、当該目標値を達成可能な鋼の成分組成を検討した。その結果、上記成分組成を有する鋼によりこの目標値を達成可能であることが明らかとなり、本発明に想到した。すなわち、炭素、珪素、マンガン、硫黄、クロムおよびモリブデン、ならびに不純物として含まれるリンを上記組成に調整した鋼に対して焼入焼戻処理を実施することで４５ＨＲＣ以上の芯部硬度を達成することができる。また、使用環境を想定してさらに６００℃にて焼戻処理した状態において、常温での硬度を３２ＨＲＣ以上、かつ衝撃値を８０Ｊ／ｃｍ２以上とすることができる。このように、本発明のチゼル用鋼によれば、耐久性の向上を達成することができる。【００１４】  上記チゼル用鋼において、式（１）で定義されるＤＩ値を６００以上とする。直径１５０ｍｍを超える鋼材（棒鋼）の芯部におけるマルテンサイト組織の割合を９０％以上とすることを油焼入によって達成可能にすることにより、大型のチゼルでも十分な芯部の硬度が得られる。これを達成する観点から、ＤＩ値は６００以上とする必要がある。【００１５】ＤＩ＝７・（％Ｃ）１／２・（１＋０．６４・％Ｓｉ）・（１＋４．１・％Ｍｎ）・（１＋２．８３・％Ｐ）・（１−０．６２・％Ｓ）・（１＋２．３３・％Ｃｒ）・（１＋３．１４・％Ｍｏ）・・・（１）【００１６】  上記チゼル用鋼において、式（２）で定義されるαの値が２．０以上２．４以下であってもよい。これにより、高温焼戻後の硬度と衝撃値とを高いレベルで両立させることが可能となり、チゼルの耐久性を一層向上させることができる。【００１７】  α＝５・％Ｃ＋３・％Ｓｉ＋％Ｍｏ−２・％Ｍｎ−１０・％Ｓ・・・（２）【００１８】  なお、式（１）および（２）において、％Ｃ、％Ｓｉ、％Ｍｎ、％Ｐ、％Ｓ、％Ｃｒおよび％Ｍｏは、それぞれ鋼中における炭素、珪素、マンガン、リン、硫黄、クロムおよびモリブデンの割合を質量％にて表した場合の数値を意味する。リンは不純物として鋼中に含まれる。【００１９】  本発明に従ったチゼルは、０．４０質量％以上０．４５質量％以下の炭素と、０．５０質量％以上０．８０質量％以下の珪素と、１．００質量％以上１．３０質量％以下のマンガンと、０．００１質量％以上０．００５質量％以下の硫黄と、２．９０質量％以上３．８０質量％以下のクロムと、０．２０質量％以上０．４０質量％以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、上記式（１）で定義される理想臨界直径ＤＩの値が６００以上である鋼から構成される。【００２０】  上記チゼルにおいて、上記鋼は、式（２）で定義されるαの値が２．０以上２．４以下であってもよい。【００２１】  チゼルを構成する材料として上記本発明のチゼル用鋼を採用することにより、高い耐摩耗性と高い耐割損性との両立を達成することができる。その結果、耐久性に優れたチゼルを提供することができる。【００２２】  上記チゼルにおいて、６００℃に加熱された後における室温での表面の硬度が３２ＨＲＣ以上であり、当該表面を含む領域の衝撃値が８０Ｊ／ｃｍ２以上であってもよい。これにより、耐久性に優れたチゼルを提供することができる。【００２３】  上記チゼルは、芯部における硬度が４５ＨＲＣ以上であってもよい。これにより、一層耐久性に優れたチゼルを提供することができる。【００２４】  ここで、鋼の成分組成を上記範囲に限定した理由について説明する。【００２５】  炭素：０．４０質量％以上０．４５質量％以下  炭素は、鋼の硬度に大きな影響を及ぼす元素である。炭素含有量が０．４０質量％未満では、十分な耐摩耗性の確保に必要な高温での硬度を得ることが難しくなる。一方、炭素含有量が０．４５質量％を超えると靱性が低下し、十分な耐割損性の確保に必要な高温での衝撃値を得ることが難しくなる。そのため、炭素含有量は上記範囲とすることが必要である。【００２６】  珪素：０．５０質量％以上０．８０質量％以下  珪素は、鋼の焼入性の向上、鋼のマトリックスの強化、焼戻軟化抵抗性の向上等の効果に加えて、製鋼プロセスにおいては脱酸効果を有する元素である。珪素含有量が０．５０質量％未満では、上記効果が十分に得られない。一方、珪素含有量が０．８０質量％を超えると、高温焼戻後の衝撃値が低下する傾向がある。そのため、珪素含有量は上記範囲とすることが必要である。珪素含有量は、０．６０質量％以上とすることが好ましい。【００２７】  マンガン：１．００質量％以上１．３０質量％以下  マンガンは、鋼の焼入性の向上に有効であるとともに、製鋼プロセスにおいては脱酸効果を有する元素である。焼入処理においてチゼルの表面から芯部まで硬化可能とする観点から、マンガン含有量は１．００質量％以上とする必要がある。一方、マンガン含有量が１．３０質量％を超えると、マンガンの粒界偏析が顕著となるおそれがあるため、マンガン含有量は１．３０質量％以下とする必要がある。マンガン含有量は、１．２０質量％以下とすることが好ましい。【００２８】  硫黄：０．００１質量％以上０．００５質量％以下  硫黄は、鋼の被削性を向上させる元素である。また、硫黄は、製鋼プロセスにおいて意図的に添加しなくても混入する元素でもある。硫黄含有量を０．００１質量％未満とすると、鋼の製造コストが上昇する。一方、本発明者らの検討によれば、本発明のチゼル用鋼の成分組成において、硫黄含有量は高温焼戻後の衝撃値、すなわち耐割損性に大きく影響する。硫黄含有量が０．００５質量％を超えると、高温焼戻後の衝撃値を８０Ｊ／ｃｍ２以上とすることが困難となる。そのため、被削性のある程度の低下を許容して、硫黄含有量を０．００５質量％以下とする必要がある。硫黄含有量を０．００４質量％以下とすることにより、高温焼戻後の衝撃値を一層向上させることができる。【００２９��  クロム：２．９０質量％以上３．８０質量％以下  クロムは、鋼の焼入性を向上させる。焼入処理においてチゼルの表面から芯部まで硬化可能とする観点から、クロム含有量は２．９０質量％以上とする必要がある。一方、クロムを過剰に添加すると焼割れが生じるおそれがある。焼割れの発生を回避する観点から、クロム含有量は３．８０質量％以下とする必要がある。クロム含有量は、３．６０質量％以下とすることが好ましい。【００３０】  モリブデン：０．２０質量％以上０．４０質量％以下  モリブデンは、焼入性を向上させ、焼戻軟化抵抗性を高める。また、モリブデンは、高温焼戻脆性を改善する機能も有している。モリブデン含有量が０．２０質量％未満では、これらの効果が十分に発揮されない。一方、モリブデン含有量が０．４０質量％を超えると、上記効果が飽和する。そのため、モリブデン含有量は上記範囲とする必要がある。モリブデン含有量を０．３５質量％以下とすることにより、鋼の製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００３１】  以上の説明から明らかなように、本発明のチゼル用鋼およびチゼルによれば、耐久性の向上を達成することが可能なチゼル用鋼およびチゼルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】油圧ブレーカの構造を示す概略断面図である。
【図２】チゼルの製造工程の概略を示すフローチャートである。
【図３】サンプルの硬度と衝撃値との関係を示す図である。
【図４】サンプルの径方向における硬度の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】  以下、本発明の一実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３４】  本実施の形態のチゼル用鋼は、たとえば以下のように、油圧ブレーカに含まれるチゼルを構成する材料として用いることができる。図１は、油圧ブレーカの構造を示す概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態における油圧ブレーカ１は、チゼル１０と、ピストン２０と、フレーム３０とを備える。
【００３５】  チゼル１０は、棒状の形状を有する。チゼル１０は円筒形状を有するベース部１２と、ベース部１２に接続され、先端１１Ａに近づくにしたがって軸方向に垂直な断面における断面積が小さくなる縮径部１１とを含む。軸方向において先端１１Ａとは反対側の基端側に、軸方向に交差する平面部である基端側平面部１２Ａが形成されている。軸方向において、チゼル１０の基端側平面部１２Ａに近い側がフレーム３０に取り囲まれており、先端１１Ａに近い側がフレーム３０から突出している。フレーム３０に取り囲まれるチゼル１０の領域には、凹部１２Ｂが形成される。凹部１２Ｂに対応するフレーム３０の内周面の領域には、ストッパーピン５０が配置される。
【００３６】  ピストン２０は、棒状の形状を有する。ピストン２０は、フレーム３０に取り囲まれる領域に配置される。ピストン２０は、チゼル１０と同軸に配置される。ピストン２０の先端側には、軸方向に交差する平面部である先端側平面部２１が形成されている。ピストン２０の先端側平面部２１とチゼルの基端側平面部１２Ａとが対向するようにチゼル１０およびピストン２０は配置される。ピストン２０はフレーム３０に対して軸方向に相対的に移動可能に保持されている。
【００３７】  ピストン２０が軸方向に移動してチゼル１０を叩くことにより、チゼル１０に打撃力が伝達される。フレーム３０の内周側に形成された打撃室３１内において、ピストン２０の先端側平面部２１がチゼル１０の基端側平面部１２Ａに接触することにより、ピストン２０からチゼル１０に打撃力が伝達される。チゼル１０は伝達された打撃力により岩盤等を破砕する。
【００３８】  ピストン２０とフレーム３０との間には、ピストン２０を駆動するための作動油が進入するための油室３２が形成されている。フレーム３０の側面に、コントロールバルブ機構４０が設置される。コントロールバルブ機構４０から作動油が油室３２に供給されることによりピストン２０が軸方向に駆動され、ピストン２０がチゼル１０を打撃する。チゼル１０はピストン２０から伝達された打撃力により岩盤等を破砕する。
【００３９】  このようなチゼル１０が過酷な環境下で使用される場合、その先端１１Ａ付近の温度が６００℃程度にまで上昇する。このような環境で使用されるチゼル１０においては、上述のように、高温（６００℃）での焼戻後の硬度および衝撃値を上昇させるとともに、焼入後の歪み除去を目的とした焼戻後の（２１０℃での焼戻後の）芯部における硬度を上昇させることで耐摩耗性および耐割損性が向上し、優れた耐久性が得られる。本実施の形態におけるチゼル１０は、０．４０質量％以上０．４５質量％以下の炭素と、０．５０質量％以上０．８０質量％以下の珪素と、１．００質量％以上１．３０質量％以下のマンガンと、０．００１質量％以上０．００５質量％以下の硫黄と、２．９０質量％以上３．８０質量％以下のクロムと、０．２０質量％以上０．４０質量％以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、式（１）で定義される理想臨界直径ＤＩの値が６００以上であるチゼル用鋼から構成されている。
【００４０】  このような鋼から構成されることにより、本実施の形態におけるチゼル１０は、６００℃に加熱された後における室温での表面の硬度が３２ＨＲＣ以上であり、当該表面を含む領域の衝撃値が８０Ｊ／ｃｍ２以上となっている。また、チゼル１０は、芯部における硬度（焼入後の歪み除去を目的とした焼戻後の硬度）が４５ＨＲＣ以上となっている。そのため、本実施の形態におけるチゼル１０は、過酷な環境下における耐久性に優れている。
【００４１】  チゼル１０を構成するチゼル用鋼において、式（２）で定義されるαの値が２．０以上２．４以下であってもよい。これにより、高温焼戻後の硬度と衝撃値とを高いレベルで両立させることが可能となり、チゼル１０の耐久性を一層向上させることができる。
【００４２】  チゼル１０を構成するチゼル用鋼において、不純物として含まれるリンの含有量は０．０２０質量％以下とすることが好ましい。これにより、リンの靱性への影響を抑制することができる。リンの含有量は０．０１５質量％以下とすることが、より好ましい。これにより、高温での焼戻後の衝撃値が向上し、チゼル用鋼の耐割損性を一層向上させることができる。
【００４３】  次に、チゼル１０の製造方法の一例について、図２を参照して説明する。図２は、チゼルの製造工程の概略を示すフローチャートである。本実施の形態におけるチゼル１０の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として鋼材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえば上記チゼル用鋼の成分組成を有し、中実円筒状の形状を有する鋼材が準備される。
【００４４】  次に、工程（Ｓ２０）として加工工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１０）において準備された鋼材に対して、切削加工などの加工が施される。これにより、本実施の形態のチゼル１０の概略形状を有する成形体が得られる。
【００４５】  次に、工程（Ｓ３０）として焼入工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において得られた成形体に対して焼入処理が実施される。焼入処理は、たとえば成形体が雰囲気炉において８７０℃程度の温度に加熱された後、油冷または水冷されることにより実施される。
【００４６】  次に、工程（Ｓ４０）として焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において焼入処理された成形体に対して焼戻処理が実施される。焼戻処理は、たとえば成形体が加熱炉において２１０℃に加熱された後、空冷されることにより実施される。
【００４７】  次に、工程（Ｓ５０）として仕上げ工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、工程（Ｓ４０）において焼戻処理が実施された成形体に対して、切削加工、研削加工、ショットブラスト、塗装などの仕上げ処理が必要に応じて実施される。以上の手順により、本実施の形態のチゼル１０を製造することができる。
【００４８】  以上のように、上記成分組成を有するチゼル用鋼からなる鋼材を加工して成形体を作製し、熱処理を実施した後、必要に応じて仕上げ処理を実施することにより、本実施の形態におけるチゼル１０を得ることができる。このチゼル１０は、先端部の温度が６００℃程度にまで上昇して焼戻されるような過酷な環境下において使用された場合でも、優れた耐摩耗性および耐割損性を有する。
【実施例】
【００４９】  過酷な環境下において使用されるチゼル用鋼に適した成分組成を確認する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。【００５０】  まず、以下の表１に示す成分組成を有する鋼材を準備した。そして、各鋼材について８７０℃から急冷することにより焼入処理を実施した後、２００℃に加熱して焼戻処理を実施したサンプルを作製した。そして、チゼルの使用環境を想定して、各サンプルを６００℃に加熱して焼戻処理を実施した。得られた各サンプルについて、硬度および衝撃値を測定した。硬度はロックウェル硬度計により測定した。衝撃値は、２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃試験（試験片形状：長さ５５ｍｍ、一辺１０ｍｍの正方形断面、ノッチ深さ２ｍｍ、ノッチ角度４５°、ノッチ底半径０．２５ｍｍ）により測定した。【００５１】  表１には、各鋼の炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、硼素（Ｂ）の値が質量％の単位で記載されている。残部は鉄および不可避的不純物である。なお、リンは不可避的不純物であるが、衝撃値への影響が大きいこと等を考慮して、表中に表示した。また、表１には、上記実験の結果得られた硬度（ＨＲＣ）および衝撃値（単位：Ｊ／ｃｍ２）が記載されている。また、表１には、上記式（１）で定義される理想臨界直径ＤＩの値が記載されている。さらに、表１には、式（２）で定義されるαの値が記載されている。【００５２】
【表１】
0006055577.tif 000002
表１の材料Ａ〜Ｅが本発明のチゼル用鋼（実施例）であり、材料Ｆ〜Ｎが本発明の範囲外の鋼（比較例）である。また、図３に各鋼から作製されたサンプルの硬度と衝撃値との関係を示す。図３において、横軸には６００℃での焼戻処理実施後の常温での硬度を示し、縦軸には６００℃での焼戻処理実施後の常温での衝撃値を示す。図３において、実施例のサンプルのデータ点は丸印で示され、比較例のサンプルのデータ点は菱形印で示される。
【００５３】  表１および図３を参照して、本発明のチゼル用鋼である材料Ａ〜Ｅは、６００℃での焼戻後の目標である硬度３２ＨＲＣ以上かつ衝撃値８０Ｊ／ｃｍ２以上を達成している。また、α値が２．０以上２．４以下の範囲外である比較例の材料は、材料Ｆを除き、硬度または衝撃値において目標値を下回っている。これに対し、α値が２．０以上２．４以下の範囲内である実施例の材料は、硬度および衝撃値の目標値をいずれも達成している。材料Ｆは、ＤＩ値において目標値である６００を下回っている。材料Ｆは、焼入性が不十分となっている。【００５４】  さらに、チゼルを作製した場合の芯部における硬度を確認する実験を行った。まず、以下の表２に示す成分組成を有する直径１６０ｍｍの中実円筒形状の鋼材を準備した。そして、各鋼材について焼入処理を実施した後、２１０℃に加熱して焼戻処理を実施したサンプルを作製した。実施例Ａについては、８８０℃から油冷することにより焼入を実施した。実施例Ｂについては、８８０℃から水冷することにより焼入を実施した。比較例ＡおよびＢについては、８７０℃から水冷することにより焼入を実施した。なお、比較例ＡおよびＢは、上記表１の材料ＮおよびＭと同様の成分組成を有している。材料ＮおよびＭは、現在、チゼル用鋼として使用されている鋼の成分組成に対応する。【００５５】
【表２】
0006055577.tif 000003
そして、各サンプルについて軸方向に垂直な断面における硬度分布を測定した。硬度の測定はロックウェル硬度計により実施した。実験結果を図４に示す。
【００５６】  図４において、横軸は表面からの距離、縦軸は硬度に対応する。図４を参照して、現用鋼であり、ＤＩ値が６００未満である比較例の鋼においては、表層部のみが十分に焼入硬化されており、芯部においては焼入硬化が不十分となっている。芯部における硬度は４５ＨＲＣを下回っている。これに対し、ＤＩ値が６００以上である実施例の鋼においては、表層部から芯部まで十分に焼入硬化されている。実施例Ａは、油焼入であるにも関わらず、水焼入である実施例Ｂと遜色ない硬度分布となっている。実施例ＡおよびＢの芯部における硬度は４５ＨＲＣ以上となっている。断面の全域において、硬度が４９〜５４ＨＲＣの範囲内となっている。実施例ＡおよびＢにおいては一様な硬度分布が得られている。【００５７】  以上の実験結果から、本発明のチゼル用鋼によれば、過酷な環境下において使用された場合でも高い耐摩耗性と高い耐割損性とを両立し、優れた耐久性を有するチゼルを提供できることが確認される。なお、上記チゼル用鋼は、図１を参照して、ストッパーピン５０を構成する鋼としても使用することができる。【００５８】  今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】  本発明のチゼルおよびチゼル用鋼は、過酷な環境下において使用されるチゼルおよびその材料として、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６０】  １  油圧ブレーカ、１０  チゼル、１１  縮径部、１１Ａ  先端、１２  ベース部、１２Ａ  基端側平面部、１２Ｂ  凹部、２０  ピストン、２１  先端側平面部、３０  フレーム、３１  打撃室、３２  油室、４０  コントロールバルブ機構、５０  ストッパーピン。
【要約】本発明は、耐久性を向上させたチゼル用鋼及びチゼルを提供する。本発明に係るチゼル（１０）を構成する鋼は、０．４０質量％以上０．４５質量％以下の炭素と、０．５０質量％以上０．８０質量％以下の珪素と、１．００質量％以上１．３０質量％以下のマンガンと、０．００１質量％以上０．００５質量％以下の硫黄と、２．９０質量％以上３．８０質量％以下のクロムと、０．２０質量％以上０．４０質量％以下のモリブデンと、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、式（１）で定義される理想臨界直径ＤＩの値が６００以上であることを特徴とする。ＤＩ＝７・（％Ｃ）１／２・（１＋０．６４・％Ｓｉ）・（１＋４．１・％Ｍｎ）・（１＋２．８３・％Ｐ）・（１−０．６２・％Ｓ）・（１＋２．３３・％Ｃｒ）・（１＋３．１４・％Ｍｏ）・・・（１）【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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