(57)【要約】      （修正有）【課題】低温靭性に優れる耐摩耗鋼及びその製造方法の提供。【解決手段】Ｃ：０．０８〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０．００１〜０.００５％、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０１５％、更に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの１種または２種以上を含有し、成分指標値Ｈａ＝C×（１＋３×Ｍｎ）×（１＋０．５×Cｕ）×（１＋２×Ｎｉ）×（１＋３×Ｃｒ）×（１＋２×Ｍｏ）×（１＋Ｖ）×（１＋３００×Ｂ）が２.５以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、粒径２５μｍ以下の焼入れマルテンサイトが９０％以上の組織を有する鋼。１１００〜１３００℃の温度に加熱し、Ａｒ３温度以上の圧延終了温度で熱間圧延し、１０℃/s以上の冷却速度で３００℃以下まで加速冷却を行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０８〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０．００１〜０.００５％、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０１５％、更に、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１％の１種または２種以上を含有し、（１）式で示される成分指標値Ｈａが２.５以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、粒径２５μｍ以下の焼入れままのマルテンサイトが９０%以上の微視組織を有することを特徴とする低温靭性に優れた耐磨耗鋼。
Ｈａ＝C×（１＋３×Ｍｎ）×（１＋０．５×Cｕ）×（１＋２×Ｎｉ）×（１＋３×Ｃｒ）×（１＋２×Ｍｏ）×（１＋Ｖ）×（１＋３００×Ｂ）---------------（１）
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．０８〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０．００１〜０.００５％、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０１５％、更に、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１％の１種または２種以上を含有し、（１）式で示される成分指標値Ｈａが２.５以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、
１１００〜１３００℃の温度に加熱し、Ａｒ３温度以上の圧延終了温度で熱間圧延した後、１０℃／Ｓ以上の冷却速度で３００℃以下まで加速冷却を行うことを特徴とする低温靭性に優れた耐磨耗鋼の製造方法。
Ｈａ＝C×（１＋３×Ｍｎ）×（１＋０．５×Cｕ）×（１＋２×Ｎｉ）×（１＋３×Ｃｒ）×（１＋２×Ｍｏ）×（１＋Ｖ）×（１＋３００×Ｂ）---------------（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械や運搬機器等に用いられる耐摩耗鋼およびその製造方法に関し、特に低温靭性に優れるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設、土木、鉱山等の分野で使用される産業機械、部品、運搬機器等（例えば、パワーショベル、ブルドーザー、ホッパー、バケット等）には、それらの寿命を確保するため、耐摩耗性に優れた鋼が用いられる。
【０００３】
耐摩耗性を向上させるには、鋼の表面を焼入れ組織にすることで表面硬度を高くする必要がある。一般に鋼の焼入れ硬さはＣ量を増加することで確保できるが、一方で硬度が増すと材質が脆くなって低温靭性が劣化する。
【０００４】
−４０℃前後の低温域での作業を考えると、耐摩耗性は良くても低温靭性が低いと、脆性破壊を生じ作業に重大な支障をきたす。このため、耐摩耗性を有するとともに低温靭性にも優れる耐摩耗鋼が望まれていた。
【０００５】
このような要求に対して、いくつかの方法が検討されている。例えば、特許文献１や特許文献２、特許文献３などではＣｒやＭｏなどの合金元素を多量に添加することで耐磨耗鋼板の靭性を向上させる技術が開示されている。
【０００６】
これらの技術においてＣｒは焼入れ性向上目的で、またＭｏは焼入れ性を向上させると同時に粒界強度を改善する目的で添加されている。一方、製造プロセスを工夫した技術として特許文献４があり、熱間圧延工程でオースフォームを利用することで旧γ粒を展伸させて靭性を改善することが開示されている。  
【特許文献１】特開平８−４１５３５号公報
【特許文献２】特開平２−１７９８４２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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１や特許文献２、特許文献３などのように合金元素多量添加により粒界強度を強化して靭性を向上させる場合、合金元素添加コストが大きくなるという問題がある。また特許文献４のように熱間圧延工程でオースフォームを利用する場合、安定製造のために工夫が必要であり、実製造上必ずしも容易なプロセスではない。
【０００８】
このように従来技術では、熱間圧延ままで、低温靭性に優れた耐磨耗鋼を安価に製造することは極めて困難であり、熱間圧延後、オフラインでの再加熱焼入れ-焼もどしにより製造せざるを得なった。
【０００９】
本発明は、これらの問題点を解決し、強度および耐摩耗性を安定に確保した上で、低温靭性に優れた耐摩耗鋼、望ましくは表面硬度がブリネル硬さで３００以上の耐摩耗鋼をオフライン熱処理を行うことなく熱間圧延ままでに提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、低温靭性に優れた耐摩耗鋼を安価に提供すべく鋭意検討を重ね、鋼中にＲＥＭ（Ｏ，Ｓ）を生成させると、この非金属介在物が熱間圧延前の加熱時のオーステナイト粒成長を顕著に抑制し、熱間圧延-加速冷却後の靭性向上に極めて有用であることを見出した。
【００１１】
発明は得られた知見を基に更に検討を加えてなされたもので、すなわち、本発明は、
１．質量％で、Ｃ：０．０８〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０．００１〜０.００５％、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０１５％、更に、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１％の１種または２種以上を含有し、（１）式で示される成分指標値Ｈａが２.５以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、粒径２５μｍ以下の焼入れままのマルテンサイトが９０%以上の微視組織を有することを特徴とする低温靭性に優れた耐磨耗鋼。
Ｈａ＝C×（１＋３×Ｍｎ）×（１＋０．５×Cｕ）×（１＋２×Ｎｉ）×（１＋３×Ｃｒ）×（１＋２×Ｍｏ）×（１＋Ｖ）×（１＋３００×Ｂ）---------------（１）
２．質量％で、Ｃ：０．０８〜０．２０％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０．００１〜０.００５％、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、ＲＥＭ：０．００１〜０．０１５％、更に、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．１％の１種または２種以上を含有し、（１）式で示される成分指標値Ｈａが２.５以上であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、
１１００〜１３００℃の温度に加熱し、Ａｒ３温度以上の圧延終了温度で熱間圧延した後、１０℃／Ｓ以上の冷却速度で３００℃以下まで加速冷却を行うことを特徴とする低温靭性に優れた耐磨耗鋼の製造方法。
Ｈａ＝C×（１＋３×Ｍｎ）×（１＋０．５×Cｕ）×（１＋２×Ｎｉ）×（１＋３×Ｃｒ）×（１＋２×Ｍｏ）×（１＋Ｖ）×（１＋３００×Ｂ）---------------（１）
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、硬度および耐摩耗性を安定に確保した上で、低温靭性に優れた耐摩耗鋼を容易に製造、かつ廉価で提供することが可能となり、工業的に非常に有意である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の化学成分、微視組織および製造方法の限定理由について述べる。
［化学成分］
Ｃ：０．０８〜０．２０％
鋼の硬度を高めるのに重要な元素であり、表面硬度としてブリネル硬さで３００以上を得るためには、０．０８％以上必要である。しかし、Cを大量に添加すると、溶接性、靭性、および加工性を劣化させるため、上限を０．２０％とする。
【００１４】
Ｓｉ：０．０５〜１．０％
脱酸元素として有効な元素であり、このため０．０５％以上の添加が必要である。また、固溶強化に対しても有効な元素であるが、１．０％を超える添加量では、延靭性が低下したり、介在物が増加したりする等の問題がある。このため０．０５〜１．０％と規定する。
【００１５】
Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは焼入れ性確保の観点から有効な元素であり、０．１％以上の添加が必要である。一方、２．０％を超えて添加すると溶接性が劣化する。このため、０．１〜２．０％と規定する。
【００１６】
Ｐ：０．０２０％以下
多量に含有すると靭性劣化を招くため、上限を０．０２０％とする。
【００１７】
Ｓ：０．００１〜０．００５％以下
鋼中においてＭｎＳとして析出すると介在物として高強度鋼の破壊発生起点となり靭性の劣化を招くため、上限を０．００５％とする。但し、０．００１％未満までＳを低減するとＲＥＭ（Ｏ、Ｓ）の生成が不十分となり、加熱段階のオーステナイト粒が粗大化し、低温靭性が劣化するため０．００１％以上とする。
【００１８】
Ｎｂ：０．００５〜０．０３％
Ｎｂは焼入性向上に有用な元素であるが、０．００５％未満ではその効果に乏しく、０．０３％を超えて添加すると粗大なＮｂ（Ｃ、Ｎ）を形成し、脆性破壊の起点となり靭性を劣化させるので上限を０．０３％とする。
【００１９】
Ｔｉ：０．００５〜０．１％
靭性に有害な固溶NをＴｉＮとして固定することにより靭性を向上させるとともに、焼入れ性の向上に有効な固溶Bを確保する効果を有しているが、０．００５％未満ではこの効果を発揮することができず、０．１％を超える添加では靭性が劣化するので、０．００５〜０．１％とする。
【００２０】
Ｂ：０．０００３〜０．００２％
微量添加で焼入れ性を高める元素であるが０．０００３％未満ではこの効果を発揮することができず、０．００２％を超える添加では靭性が劣化するので、０．０００３〜０．００２％とする。
【００２１】
ＲＥＭ：０．００１〜０．０１５％
鋼中にＲＥＭ（Ｏ、Ｓ）を形成し、加熱段階でのオーステナイト粒成長を抑制することにより、熱間圧延ままの組織を微細化し、靭性を向上させるので本発明において必須の元素である。０．００１％未満ではその効果に乏しく、また、０．０１５％を超えて添加すると粗大な酸化物系非金属介在物を形成し、脆性破壊の起点となり、靭性が低下するので、上限を０．０１５％に限定する。
【００２２】
更に、本発明では、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの１種または２種以上を添加する。
Ｃｕ：０．１〜２．０％
焼入れ性を高める元素であるが、０．１％未満ではこの効果を発揮することができず、２．０％を超える添加では熱間加工性が低下するとともに、コストも上昇するので、添加する場合は、０．１〜２．０％とする。
【００２３】
Ｎｉ：０．０３〜２．０％
焼入れ性を高めるとともに、低温靭性を向上させる元素であるが、０．０３％未満ではこの効果を発揮することができず、２．０％を超える添加ではコストが上昇するので、添加する場合は、０．０３〜２．０％とする。
【００２４】
Ｃｒ：０．０３〜２．０％
焼入れ性を高める元素であるが、０．０３％未満ではこの効果を発揮することができず、２．０％を超える添加では、溶接性が劣化するとともに、コストが上昇するので、添加する場合は、０．０３〜２．０％とする。
【００２５】
Ｍｏ：０．０３〜１．０％
焼入れ性を高める元素であるが、０．０３％未満ではこの効果を発揮することができず、１．０％を超える添加では、溶接性が劣化するとともに、コストが上昇するので、添加する場合は、０．０３〜１．０％とする。
【００２６】
Ｖ：０．０１〜０．１％
析出強化に有効な元素であり、鋼の硬度を上昇させる効果を有しているが、０．０１％未満ではこの効果を発揮することができず、０．１％を超える添加では溶接性が劣化するので、添加する場合は、０．０１〜０．１％とする。
【００２７】
成分指標値Ｈａ
成分指標値Ｈａ＝C×（１＋３×Ｍｎ）×（１＋０．５×Cｕ）×（１＋２×Ｎｉ）×（１＋３×Ｃｒ）×（１＋２×Ｍｏ）×（１＋Ｖ）×（１＋３００×Ｂ）---------（１）
但し，各元素含有量（ｍａｓｓ％）は焼入れ後の組織と関係があり、その結果、鋼の硬さに大きな影響を与える。成分指標値Ｈａが２．５未満であると、組織自体が完全な焼入れ組織とならず、あるいは、表面の組織が完全な焼入れ組織となっていても、表層から板厚中心部にかけて完全な焼入れ組織とならず硬さが低下するため、成分指標値Ｈａを２．５以上と規定する。
【００２８】
［微視組織］  
本発明に係る耐摩耗鋼は、優れた低温靭性を得るため、粒径２５μｍ以下の焼入れままのマルテンサイトが９０％以上の微視組織に規定する。
【００２９】
［製造条件］
熱間圧延前の加熱温度は、１１００〜１３００℃とする。１１００℃未満では、ＮｂがＮｂ（Ｃ，Ｎ）の形態で存在し、焼入性に有効な固溶Ｎｂを確保することが困難なためである。また、１３００℃を超えて加熱すると鋼板表面に表面疵が発生するとともにＲＥＭ（Ｏ，Ｓ）によるオーステナイト粒成長抑制効果が低減し、目標とする２５μm以下のマルテンサイト組織が得られないため加熱温度の上限を１３００℃と規定する。  
【００３０】
熱間圧延は、圧延終了温度をＡｒ３温度以上とする。Ａｒ３点を下回ると軟質なフェライトが生成し、鋼組織が目標とするマルテンサイト主体組織が得られない。熱間圧延後、１０℃／ｓ以上の冷却速度にて、３００℃以下まで冷却する。１０℃／ｓ未満では、９０％以上のマルテンサイト組織が得られず、３００℃を超える温度で冷却を停止するとマルテンサイト組織が得られない。
【実施例】
【００３１】
表１に示す化学組成（ｍａｓｓ％）を有する鋼を用い、Ｎｏ．１〜３０の鋼片（厚さ１００ｍｍ）を製造し、供試材とした。鋼Ａ〜Ｃは、化学組成が本発明の要件を満足している。鋼Ｄは、Ｂ無添加系で、Ｈａが本発明の規定を下回っている。
【００３２】
また、鋼Ｅは、ＲＥＭが無添加である。さらに、鋼中Ｓが本発明の規定よりも低く、鋼Ｇは、ＲＥＭが本発明の規定を超えて添加されている。これらの鋼を表２に示す製造条件で板厚５０ｍｍまで熱間圧延-加速冷却し、得られた鋼板について、組織観察を実施しマルテンサイト分率と粒径を測定した。また、特性値として、表面硬度、低温靭性を調べた。
【００３３】
硬度は、ＪＩＳ規格Ｚ２２４３に準拠し、鋼板表面でランダムに選んだ５点の平均値を用いた。低温靭性は、ＪＩＳ規格Ｚ２２４２に準拠し、破面遷移温度を測定した。得られた硬度（ＨＢ）、低温靭性（ｖＴｓ：［℃］）を表２に併せて示す。
【００３４】
実施例Ｎｏ．１〜５、９〜１３および１７〜２１は、熱間圧延-冷却条件が本発明の要件を満たしていない場合であり、表面硬度および破面遷移温度のどちらかまたは両者が著しく劣化している。
【００３５】
実施例Ｎｏ．６〜８、１４〜１６および２２〜２４は本発明に適合する例であり、表面硬度と破面遷移温度の両者ともに優れ、特に破面遷移温度は−４０℃以下の優れた値となっている。
【００３６】
実施例Ｎｏ．３０〜３２は、熱間圧延-冷却条件が本発明の範囲内であるが、Ｈａが低いために硬さが顕著に低下している。
【００３７】
実施例Ｎｏ．３３〜３５は、ＲＥＭ量が本発明の範囲を下回る場合であり、生成されるＲＥＭ（Ｏ、Ｓ）が少なくなったために圧延-冷却条件が本発明範囲内にあっても破面遷移温度が極めて高い。
【００３８】
実施例Ｎｏ．３６〜３８は、Ｓ量が本発明の範囲を下回る場合であり、生成されるＲＥＭ（Ｏ、Ｓ）が少なくなったために圧延-冷却条件が本発明範囲内にあっても破面遷移温度が極めて高い。
【００３９】
実施例Ｎｏ．３９は、ＲＥＭ量が本発明の範囲を上回る場合であり、ＲＥＭ（Ｏ、Ｓ）以外に粗大な酸化物系非金属介在物が増大した結果、圧延-冷却条件が本発明範囲内あり、粒径も本発明範囲内にあるにも係わらず破面遷移温度が極めて高い。
【００４０】
【表１】
2006328511.tif 000002
【００４１】
【表２】
2006328511.tif 000003