(57)【要約】【課題】履板及びリンクの溶接個所における低温割れの発生を抑制する履板及びその製造方法を提供する。【解決手段】熱処理後にリンク２を溶接する履板１であって、質量％で、Ｃ：０．２３〜０．２７％、Ｓｉ：０．２５〜０．３５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４０％、Ｃｒ：０．３０〜０．４０％、Ｍｏ：０．０２〜０．０３％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成である履板１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理後にリンクを溶接する履板であって、
質量％で、Ｃ：０．２３〜０．２７％、Ｓｉ：０．２５〜０．３５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４０％、Ｃｒ：０．３０〜０．４０％、Ｍｏ：０．０２〜０．０３％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成であることを特徴とする履板。
【請求項２】
熱処理後にリンクを溶接する履板の製造方法であって、
質量％で、Ｃ：０．２３〜０．２７％、Ｓｉ：０．２５〜０．３５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４０％、Ｃｒ：０．３０〜０．４０％、Ｍｏ：０．０２〜０．０３％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成である鋼材を用意する工程と、
前記鋼材を履板の形状に応じて成形する工程と、
前記履板を熱処理する工程と、
前記履板にリンクを溶接で接合する工程と、
を含むことを特徴とする履板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱処理後にリンクを溶接する履板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無限軌道帯に用いられる履板は、以下の手順で製造されている。すなわち、まず、低炭素合金鋼又は中炭素合金鋼の鋼片を製鋼し、それを熱間圧延して履板の形状に応じて成形した後に切断する。次に、履板をＡｃ３変態点以上の温度に加熱した後に急冷して焼入れを行い、その後、焼戻しして履板全体の機械的性質を確保する。
【０００３】
無限軌道帯の隣り合う履板同士を接続するリンクは、履板とは独立して形成され、上述した焼入れ焼き戻し（以下、「熱処理」という。）後の履板に組み付けられる。履板とリンクとの組み付け方法は、ボルト締結の他、溶接が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の履板では、熱処理を行った履板にリンクを溶接で接合しようとすると、溶接箇所に低温割れが発生するという問題があった。このような低温割れは、溶接個所を予熱又は後熱することにより軽減できるものの、生産性が悪化し、また熱処理によって得られた機械的性質が低下するという問題があった。
【０００６】
このような低温割れを防止するために、入熱量を増やすように溶接条件を見直す方法も考えられるが、生産性が悪化するだけでなく、無限軌道帯の履板とリンクの組み付けにおいては、溶接長さ、脚長及び溶け込み量等が規定されており、溶接条件を見直すことは難しい。
【０００７】
そこで、履板の低温割れを抑制するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
鋼材に含まれるＣの含有量を下げることにより、炭素当量（ＪＩＳ）（以下、ＪＩＳに準拠した炭素当量を単に「炭素当量」と称す）及び溶接割れ感受性指数が低下して履板の低温割れを抑制できること、及び、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏは、Ｃの含有量低下に伴う履板の焼入れ性の悪化を抑制できることが知られている。これらの知見に基づいて、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏを適量含有させることにより、中炭素合金鋼でありながら、低温割れを実用レベルにまで抑制できることを見出した。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る履板は、熱処理後にリンクを溶接する履板であって、質量％で、Ｃ：０．２３〜０．２７％、Ｓｉ：０．２５〜０．３５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４０％、Ｃｒ：０．３０〜０．４０％、Ｍｏ：０．０２〜０．０３％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成である。
【００１０】
この構成によれば、履板の焼入れ性を確保しつつ、履板及びリンクの溶接箇所における低温割れを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係る履板の製造方法は、熱処理後にリンクを溶接する履板の製造方法であって、質量％で、Ｃ：０．２３〜０．２７％、Ｓｉ：０．２５〜０．３５％、Ｍｎ：１．３０〜１．４０％、Ｃｒ：０．３０〜０．４０％、Ｍｏ：０．０２〜０．０３％を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成である鋼材を用意する工程と、前記鋼材を履板の形状に応じて成形する工程と、前記履板を熱処理する工程と、前記履板にリンクを溶接で接合する工程と、を含む。
【００１２】
この構成によれば、履板の焼入れ性を確保しつつ、履板及びリンクの溶接箇所における低温割れを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、履板の焼入れ性を確保しつつ、履板及びリンクの溶接箇所における低温割れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る履板を模式的に示す斜視図。
【図２】図１に示す履板を含む無限軌道帯の分解図。
【図３】実施例及び比較例における冷却速度と硬さとの関係を示すグラフである。
【図４】実施例及び比較例における焼入れ端距離と硬さとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
【００１６】
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
【００１７】
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る履板１を模式的に示す斜視図である。図２は、履板１を含む無限軌道帯の分解図である。履板１は、後述する鋼材を熱間圧延して所望の形状に成形され、熱処理を施されたものである。
【００１９】
履板１は、グローサ部１ａと、プレート部１ｂと、を備えている。グローサ部１ａは、プレート部１ｂの表面より突出した部位である。グローサ部１ａは、１つの履板１に複数設けられていてもよい。また、各グローサ部１ａの高さは同一であっても、異なっていてもよい。なお、符号１ｃは、プレート部１ｂに形成された泥抜き穴である。
【００２０】
プレート部１ｂの裏面の略中央には、一対のリンク２が接合される。リンク２は、外側面の基部（図１中に示す溶接箇所）及び内側面の基部が溶接されて、プレート部１ｂに接合されている。
【００２１】
一対のリンク２には、ブッシュ３とピン４とが組み付けられる。ブッシュ３の両端は、ブッシュ孔２ａに嵌合されている。ピン４の両端は、ピン孔２ｂに嵌合されている。
【００２２】
履板１は、低炭素合金鋼であり、具体的には以下の化学組成である。なお、以下の説明で合金元素についての「％」とは「質量％」を表す。
【００２３】
履板１に係る素地鋼材の化学組成は表１に示す通りである。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
Ｃは、焼入れ性を高め、かつ強度を確保するために添加されるものである。含有量が０．２３未満では、効果が十分ではなく、含有量が０．２７％を超えると、低温割れのリスクが高くなる。
【００２６】
Ｓｉは、製鋼時の脱酸のために添加されるものである。含有量が０．２５未満では、効果が十分ではなく、含有量が０．３５％を超えると、圧延抵抗が増大して熱間圧延し難くなる。
【００２７】
Ｍｎは、鋼材の強度を高めるために添加されるものである。含有量が１．３０未満では、効果が十分ではなく、含有量が１．４０％を超えると、鋼材内の結晶粒が大きくなり機械的強度が低下する。
【００２８】
Ｃｒは、鋼材の高温強度を向上させるために添加されるものである。含有量が０．３０未満では、効果が十分ではなく、含有量が０．４０％を超えると、上述した効果に比して鋼材の原料コストが増大する。
【００２９】
Ｍｏは、鋼材の高温強度を向上させるために添加されるものである。含有量が０．０２未満では、効果が十分ではなく、含有量が０．０３％を超えると、溶接性、靱性が劣化したり、機械的強度が低下する。
【００３０】
Ｐは、鋼材の加工性を向上させるために選択的に添加されるものである。Ｐは焼入れ後の靱性を大きく劣化させるものであり、含有量が０．０３％を超えると、結晶粒の界面に偏析して境界割れが生じ易くなる。
【００３１】
Ｓは、鋼材の加工性を向上させるために選択的に添加されるものである。Ｓは焼入れ後の靱性を大きく劣化させるものであり、含有量が０．０３％を超えると、ＭｎＳ等の介在物が増えて機械的強度が低下する。より好ましくは、Ｓの含有量は、０．０１５％以下である。
【００３２】
Ｃｕは、スクラップメタルに不可避的に含まれる不純物であり、含有量が０．３％を超えると、結晶粒の界面に偏析して境界割れが生じ易くなる。
【００３３】
Ｓｎは、鋼材の加工性を向上させるために選択的に添加されるものである。含有量が０．０８％を超えると、結晶粒の界面に偏析して境界割れが生じ易くなる。また、Ｃｕ及びＳｎの各含有量の和が０．３５％を超えても、結晶粒の界面に偏析して境界割れが生じ易くなる。
【００３４】
Ｎｉは、鋼材の焼入れ性を高めるために選択的に添加されるものである。含有量が０．２５％を超えると、上述した効果に比して鋼材の原料コストが増大する。
【００３５】
なお、本実施形態に係る鋼材は、いわゆる非ボロン鋼であり、焼入れ性を向上することが知られているＢは添加されていない。
【００３６】
次に、履板１の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、上述した化学組成の素地鋼材を用意する。次に、この鋼材を熱間圧延した後に切断することで所望形状の履板１に成形する。なお、鋼材を履板形状にする方法は、圧延に限定されず、例えば鍛造等であっても構わない。
【００３８】
次に、履板１を熱処理する。焼入れは、例えば、履板１を８００〜９３０℃で３０分加熱してＡｃ３変態点以上の温度に加熱した後に急冷することにより、履板１を焼入れして履板１を硬くする。その後、再度加熱炉にて４２０℃で６０分加熱した後に水冷することにより、履板１を焼戻しして機械的性質を確保する。
【００３９】
次に、履板１にリンク２を溶接で接合する。溶接条件は、例えば、Φ１．４ｍｍの溶接ワイヤーを用いて、一対のリンク２の外側は、電流２８０Ａ、電圧２８Ｖ、送り速度３８０ｍｍ／分に設定し、一対のリンク２の内側は、電流２００Ａ、電圧２２Ｖ、送り速度４７０ｍｍ／分に設定する。溶接量は、例えば、幅６０ｍｍ、厚み５．５ｍｍの履板では、溶接長さ５０ｍｍ、溶け込み量１．２ｍｍ等と定められている。なお、上述した熱処理条件、溶接条件は代表的な値に過ぎず、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４０】
本発明の実施例に係る素地鋼材及び本発明の比較例に係る素地鋼材の化学組成を表２に示す。なお、本発明に係る実施例は、本発明を限定するものでない。表２によれば、本実施例では、Ｃの含有量を比較例の０．３３７％から０．２５０％に低減していることが分かる。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
また、表２中の炭素当量Ｃｅｑは、鋼材に含まれる化学成分を炭素に換算した数値であり、一般的には数値が高くなる程に溶接が難しくなる。炭素当量Ｃｅｑを実施例と比較例とで比較すると、本実施例は、比較例の０．６１３から０．５６５に低減されていることが分かる。なお、炭素当量Ｃｅｑを算出する式を式１に示す。
【式１】
【００４３】
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【００４４】
また、溶接割れ感受性指数Ｐｃｍは、低温割れに対する化学成分の影響を表す数値であり、一般的には数値が高くなる程に低温割れが発生し易くなる。表２中の溶接割れ感受性指数Ｐｃｍを実施例と比較例とで比較すると、本実施例は、比較例の０．４３３から０．３５７に低減されていることが分かる。なお、溶接割れ感受性指数Ｐｃｍを算出する式を式２に示す。
【式２】
【００４５】
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【００４６】
上述したように、本実施例では、Ｃの含有量を低減することにより、炭素当量Ｃｅｑ及び溶接割れ感受性指数Ｐｃｍを低下させて履板１とリンク２との溶接箇所における低温割れを抑制することができる。
【００４７】
また、実施例及び比較例の焼入れ性をシミュレーションにより比較したグラフを図３、４に示す。図３は、横軸に冷却速度（℃／ＳＥＣ）、縦軸に硬さ（ＨＲＣ）を設定している。図４は、横軸に焼入れ端距離（ｍｍ）、縦軸に硬さ（ＨＲＣ）を設定している。
【００４８】
図３、４によれば、本実施例は比較例と同等以上の焼入れ性を確保していることが分かる。すなわち、一般的には、Ｃの含有量を減らすことにより履板１の焼入れ性が低下するため冷却能力増強等が必要になるが、本実施例では、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏを適量添加することにより、履板１の焼入れ性が確保されており、従前の設備にて焼入れ処理を行うことができる。
【００４９】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００５０】
１    ・・・  履板
１ａ  ・・・  グローサ部
１ｂ  ・・・  プレート部
２    ・・・  リンク
３    ・・・  ブッシュ
４    ・・・  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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