(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成が重量百分率で、Ｃ：０．０８〜０．２１％、Ｓｉ：０．１５〜０．４５％、Ｍｎ：１．１０〜１．８０％、Ｐ：≦０．０１５％、Ｓ：≦０．０１０％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｂ：０．０００６〜０．００１４％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％、Ｖ≦０．０８０％、Ｃｒ≦０．６０％、Ｎ≦０．００８０％、Ｏ≦０．００６０％、Ｈ≦０．０００４％であって、且つ０．０２５％≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．０８０％、０．０３０％≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１２％を満たし、残部はＦｅおよび不可避な不純物であって、
１１６０〜１４１０ＭＰａの引張強度と；１４％〜１６％の伸び率と；３９０〜４７０ＨＢＷのブリネル硬さと；５０〜１１０Ｊの、−４０°ＣにおけるＶノッチシャルピー衝撃吸収エネルギーとを有することを特徴とする耐磨耗鋼板。
【請求項２】
Ｃ：０．１１〜０．１９％であることを特徴とする、請求項１に記載の耐磨耗鋼板。
【請求項３】
Ｓｉ：０．１５〜０．４０％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の耐磨耗鋼板。
【請求項４】
Ｍｎ：１．２０〜１．７０％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項５】
Ｐ≦０．０１０％であり、Ｓ≦０．００５％であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項６】
Ｎｂ：０．０１０〜０．０３５％であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項７】
Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項８】
Ｂ：０．０００８〜０．００１４％であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項９】
Ｔｉ：０．００５〜０．０４５％であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項１０】
Ｃａ：０．００１０〜０．００６０％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項１１】
Ｖ≦０．０６０％であり、Ｃｒ≦０．４０％であり、Ｎ≦０．００５０％であり、Ｏ≦０．００４０％であり、Ｈ≦０．０００３％であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項１２】
０．０３５％≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．０７０％、０．０４０％≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１１％であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
【請求項１３】
製錬、鋳造、加熱、圧延および圧延後直接冷却などの工程を順に含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の耐磨耗鋼板の製造方法であって、
前記加熱工程において、加熱温度を１０００〜１２００°Ｃとし、保温時間を１〜２時間とし、
前記圧延工程において、圧延開始温度を９５０〜１１５０°Ｃとし、圧延終了温度を８００〜９５０°Ｃとし、
前記冷却工程において、水冷を適用し、冷却停止温度が室温〜３００°Ｃであって、
前記耐磨耗鋼板が、１１６０〜１４１０ＭＰａの引張強度と；１４％〜１６％の伸び率と；３９０〜４７０ＨＢＷのブリネル硬さと；５０〜１１０Ｊの、−４０°ＣにおけるＶノッチシャルピー衝撃吸収エネルギーとを有する方法。
【請求項１４】
保温時間を１〜２時間又は２時間とし、スラブ加熱温度を１０００〜１１５０°Ｃとし、圧延開始温度を９５０〜１１００°Ｃとし、圧延終了温度を８００〜９００°Ｃとし、冷却停止温度を室温〜２８０°Ｃとすることを特徴とする、請求項１３に記載の耐磨耗鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐磨耗鋼に関し、特に低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐磨耗鋼板は、作業条件が非常に厳しくて、高強度・高耐磨耗性能が要請される産業、鉱業、農業、セメント生産、港口、電力および冶金などの機械的製品に広く用いられる。例えば、ブルドーザー、ローダー、掘削機、ダンプカーやグラップルバケット、リクレーマ、仕込み湾曲構造などがある。
【０００３】
最近の数十年間、耐磨耗鋼の開発と応用の発展は早く、通常は、炭素含有量を増加させ、且つ適量のクロム、モリブデン、ニッケル、バナジウム、タングステン、コバルト、ホウ素及びチタンなどの微量元素を添加することにより、析出強化、細粒強化、相変化強化と転位強化などの異なる強化方式を充分に利用して、耐磨耗鋼の力学的性能を向上させる。耐磨耗鋼の多くは中炭素鋼、中・高炭素鋼や高炭素鋼であって、炭素含有量の増加は鋼の靭性の低下を招き、しかも、高すぎる炭素は鋼の溶接性能をひどく悪化させ、さらに、合金含有量の増加はコストの向上と溶接性能の低下を招き、これらの欠点は、耐磨耗鋼の更なる発展の制限になっている。
【０００４】
材料の耐摩耗性は主にその硬度によるが、靭性も材料の耐摩耗性に非常に重要な影響を与える。材料の硬度を向上させるだけでは、材料が複雑な作業環境において良い耐摩耗性と長い使用寿命を持つことを保証できない。異なる磨耗作業環境の要求を満たすように、成分と熱処理プロセスを調整し、低合金・耐磨耗鋼の硬度と靭性の合理的な兼ね合わせを制御することで、優れた総合機械的性能を得る。
【０００５】
溶接は、各種の鋼材の連結を解決できるとても重要な加工プロセスであり、産業応用にとても重要な作用を有する。溶接低温割れは最もよく発生する溶接欠陥であり、特に高強度鋼を溶接する場合には、低温割れが発生する傾向が非常に大きい。低温割れの発生を防止するために、溶接前予熱や溶接後熱処理が一般的であるが、それらは溶接プロセスの複雑性や特殊な場合における取り扱い不能を招き、溶接構造の安全と信頼性に悪影響を与えてしまう。高強度で高硬度の耐磨耗鋼板においては、溶接の問題が特に明らかである。
ＣＮ１１４０２０５Ａには、中炭素・中合金・耐磨耗鋼が開示されたが、それにおける炭素および合金元素（Ｃｒ、Ｍｏ等）の含有量はいずれも本発明より遥かに高いため、必然的に、溶接性能と機械的加工性能の劣化を招いてしまう。
【０００６】
ＣＮ１８６５４８１Ａには、ベイナイト耐磨耗鋼が開示されたが、それは本発明に比べて、炭素および合金元素（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等）の含有量はいずれも高く、溶接性能と力学的性能はいずれも低い。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、微量合金元素が添加される上で、高強度・高硬度と高靭性の兼ね合わせが達成され、溶接が極めて容易で、良好な機械的加工性能を有し、産業上の広範な応用に十分寄与する低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板を提供することにある。
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明にかかる低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板は、化学成分の含有量が重量百分率で、Ｃ：０．０８〜０．２１％、Ｓｉ：０．１５〜０．４５％、Ｍｎ：１．１０〜１．８０％、Ｐ：≦０．０１５％、Ｓ：≦０．０１０％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｂ：０．０００６〜０．００１４％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％、Ｖ≦０．０８０％、Ｃｒ≦０．６０％、Ｎ≦０．００８０％、Ｏ≦０．００６０％、Ｈ≦０．０００４％であって、且つ０．０２５％≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．０８０％、０．０３０％≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１２％を満たし、残部はＦｅおよび不可避な不純物である。
【０００９】
本発明に係る耐磨耗鋼のミクロ組織は主にマルテンサイトおよび残部のオーステナイトであり、それにおける残部のオーステナイトの体積分率≦５％である。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、製錬、鋳造、加熱、圧延および圧延後直接冷却などの工程を順に含む、該低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板の製造方法を提供することにある。ただし、加熱工程では、温度が１０００〜１２００°Ｃになるまで加熱し、圧延工程では、圧延開始温度：９５０〜１１５０°Ｃとし、圧延終了温度：８００〜９５０°Ｃとし、圧延後直接冷却工程では、水冷を適用し、冷却停止温度：室温〜３００°Ｃとする。
【００１１】
材料の化学成分は、溶接性能に対して重要な影響を及ばす。鋼の溶接に対する炭素と合金元素の影響は炭素当量で示され、鋼の炭素当量を見積もることで、低合金・高強度鋼の低温割れ感受性の高低を初歩的に測ることができ、炭素当量が低いほど、溶接性が優れるが、その逆の場合、溶接性が劣る。そのことは、例えば予熱、溶接後熱処理、入熱などの溶接条件の特定に重要な指導作用を有する。国際溶接学会に承認される炭素当量の計算式は以下の通りである。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５
【００１２】
低溶接割れ感度鋼板の溶接割れ感受性指数Ｐｃｍは、下式で確定される。
Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｎｉ／６０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｃｕ）／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
【００１３】
溶接割れ感受性指数Ｐｃｍは、鋼の溶接低温割れ傾向の判定指標であり、Ｐｃｍが低いほど、溶接性が優れるが、その逆の場合、溶接性が劣る。溶接性に優れるとは、溶接の時に溶接割れが発生しにくいことを指し、溶接性に劣る鋼は割れが発生しやすいが、割れの発生を回避するためには、溶接する前に鋼を予熱することになり、溶接性が優れるほど、必要な予熱温度が低くなり、ひいては予熱が不要になるが、その逆の場合、高い予熱温度が必要になる。
【００１４】
本発明においては、炭素および合金元素の含有量は科学的に設定されているので、微量合金元素による細粒強化作用および圧延制御や冷却過程制御による細粒強化作用によって、鋼板に優れた力学的性能（強度、硬度、伸び率、衝撃性能など）、溶接性能と耐磨耗性能を与える。
【００１５】
本発明と従来技術の相違点は主に以下の通りである。
【００１６】
化学成分の面において、本発明に係る耐磨耗鋼は、化学成分として、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎなどの元素のほか、Ｎｂなどの元素も少量に添加されて、成分が簡単で、コストが低いなどの特徴を有するものである。
【００１７】
生産プロセスの面において、本発明に係る耐磨耗鋼板はＴＭＣＰプロセスで生産され、オフライン焼入や焼戻などの熱処理工程が必要ではなく、生産フローが短く、生産効率が高く、省エネルギーで、生産コストが低いなどの特徴を有するものである。
【００１８】
製品性能の面において、本発明に係る耐磨耗鋼板は高強度、高硬度を有し、特に非常に高い低温靭性を有して、本発明で生産される鋼板は、優れた溶接性能を有するものである。
【００１９】
ミクロ組織の面において、本発明に係る耐磨耗鋼は、ミクロ組織が主に細かいマルテンサイトおよび残部のオーステナイトであり、それにおける残部のオーステナイトの体積分率≦５％であり、耐磨耗鋼板の強度・硬度と靭性の良好な兼ね合わせに寄与する。
【００２０】
本発明に係る耐磨耗鋼板のほうが著しい優位を有する。炭素および合金元素の含有量が制御され、開発コストが低く、溶接や力学的性能に優れ、プロセスが簡単な耐磨耗鋼は、社会経済と鋼鉄産業の必然的な発展方向である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、溶接試験における斜めＹ形溶接割れ試験サンプルの形状とサイズを示すものである。
【図２】図２は、実施例５の鋼板のミクロ組織は細かいマルテンサイトおよび少量の残部のオーステナイトであることを示すものであり、これで鋼板が良い力学的性能を持つことを保証する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施例に基づき本発明をさらに説明する。それらの実施例は、本発明に係る実施形態に対する説明だけであり、本発明の範囲をなんら制限することを意図するものではない。
【００２３】
本発明において、特に断りがない限り、含有量はすべて重量百分率含有量を指す。
【００２４】
本発明に係る低合金・易溶接・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板の化学成分の作用は以下の通りである。
【００２５】
炭素：炭素は耐磨耗鋼における最も基本的で、最も重要な元素であって、鋼の強度と硬度を向上させ、そして鋼の耐摩耗性を向上させることができるが、鋼の靭性と溶接性能に対して不利となるため、鋼における炭素含有量を合理的に、０．０８〜０．２１％、好ましくは０．１１〜０．１９％に制御しなければならない。
【００２６】
ケイ素：ケイ素は、フェライトとオーステナイトの中に溶体化することで、それらの硬度と強度を向上させるが、ケイ素の含有量が高すぎることは、鋼の靭性の急激な低下を招いてしまう。それとともに、ケイ素は、酸素との親和力が鉄より強く、溶接の時に低融点のケイ酸塩が発生しやすく、溶融スラグや溶融金属の流動性を向上させ、ウエルドの質量に影響を与えてしまうことを考えると、その含有量が多すぎることは好ましくなく、本発明において、ケイ素は０．１５〜０．４５％、好ましくは０．１５〜０．４０％に制御される。
【００２７】
マンガン：マンガンは、鋼の焼入性を強烈に向上させ、耐磨耗鋼の遷移温度および鋼の臨界冷却速度を低下させるものである。しかし、マンガンの含有量が高い場合は、結晶粒を粗大化させる傾向があり、且つ鋼の焼戻脆化感受性を向上させ、しかも鋳造ビレットにおける偏析や割れの発生を招きやすく、鋼板の性能を低下させてしまうため、本発明において、マンガンの含有量は１．１０〜１．８０％、好ましくは１．２０〜１．７０％に制御される。
【００２８】
ニオブ：Ｎｂは、それによる結晶粒微細化および析出強化作用が材料の強靭性向上に極めて著しく寄与するものであって、強烈なＣ、Ｎ化物の形成元素であり、オーステナイトの粒成長を強烈に抑制するものである。Ｎｂは、結晶粒微細化とともに鋼の強度と靭性を向上させるもので、Ｎｂは主に、析出強化と相変化強化により鋼の性能の改善と向上を図り、Ｎｂは既に、ＨＳＬＡ鋼における最も有効な強化剤の１つとされ、本発明において、ニオブは０．０１０〜０．０４０％、好ましくは０．０１０〜０．０３５％に制御される。
【００２９】
アルミニウム：アルミニウムは、鋼における窒素と微細で難溶性のＡｌＮ粒子を形成し、鋼の結晶粒を微細化することができる。アルミニウムは、鋼の結晶粒を微細化し、鋼における窒素と酸素を固定化させ、鋼の切欠き感受性を低減させ、鋼の時効現象を低減または消滅し、且つ鋼の靭性を向上させることができ、本発明において、Ａｌの含有量は０．０１０〜０．０８０％、好ましくは０．０２０〜０．０６０％に制御される。
【００３０】
ホウ素：ホウ素は、鋼の焼入性を向上させるが、含有量が高すぎると、焼戻脆化現象を招いてしまい、鋼の溶接性能および熱加工性能に影響を与えるため、Ｂの含有量を厳しく制御する必要があり、本発明において、ホウ素の含有量は０．０００６〜０．００１４％、好ましくは０．０００８〜０．００１４％に制御される。
【００３１】
チタン：チタンは、強炭化物形成元素の１つであり、炭素とともに微細なＴｉＣ粒子を形成するものである。ＴｉＣ粒子は微細で、結晶粒界に分布し、結晶粒を微細化する役割を果たすものであり、硬いＴｉＣ粒子は鋼の耐摩耗性を向上させ、本発明において、チタンは０．００５〜０．０５０％、好ましくは０．００５〜０．０４５％に制御される。
【００３２】
ニオブとチタンの併用添加によれば、より優れた結晶粒微細化効果が得られ、旧オーステナイト結晶粒度が低減され、焼入後のマルテンサイト条の微細化に有利となり、強度と耐磨耗性、ＴｉＮなどの高温下における未溶解性が向上され、熱影響部の結晶粒の粗大化が阻止され、熱影響部の靭性が向上することにより、鋼の溶接性を改善することができるため、ニオブとチタンの含有量範囲を、０．０２５％≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．０８０％、好ましくは０．０３５％≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．０７０％にする。
【００３３】
チタンは微細な粒子を形成して、そして結晶粒を微細化することができ、アルミニウムは微細なチタン粒子の形成を保証して、チタンの結晶粒微細化作用を十分発揮させることができるため、アルミニウムとチタンの含有量範囲を、０．０３０％≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１２％、好ましくは０．０４０％≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１１％にする。
【００３４】
カルシウム：カルシウムは、鋳鋼中における介在物の変質に顕著な作用を有し、鋳鋼中に適量のカルシウムを加えることで、鋳鋼中における長尺状の硫化物系介在物を球状のＣａＳ或いは（Ｃａ、Ｍｎ）Ｓ介在物に転換することができ、カルシウムで形成される酸化物および硫化物の介在密度が小さくて、浮上して取り除きやすい。さらに、カルシウムは硫黄が結晶粒界に偏在することを顕著に低下させ、それらはいずれも鋳鋼の質量の向上に有利となり、ひいては鋼の性能を向上させることができる。本発明において、ホウ素の含有量は０．００１０〜０．００８０％、好ましくは０．００１０〜０．００６０％に制御される。
【００３５】
バナジウム：バナジウムは主に、鋼ビレットにおけるオーステナイト結晶粒を加熱段階において粗大すぎることなく成長させることで、後の多パス圧延の過程において鋼の結晶粒をさらに微細化し、鋼の強度と靭性を向上させることができるように、結晶粒を微細化するという目的で添加されるものであり、本発明において、バナジウムの含有量は≦０．０８０％、好ましくは≦０．０６０％に制御される。
【００３６】
クロム：クロムは臨界冷却速度を低下させ、鋼の焼入性を向上させることができる。クロムは、鋼の中において（Ｆｅ、Ｃｒ）３Ｃ、（Ｆｅ、Ｃｒ）７Ｃ３や（Ｆｅ、Ｃｒ）２３Ｃ７などの多種の炭化物を形成し、強度と硬度を向上させることができる。クロムは、焼戻に際して炭化物の析出と凝集を阻止又は緩和することができ、鋼の焼戻安定性を向上させることができ、本発明において、クロムの含有量は≦０．６０％、好ましくは≦０．４０％に制御される。
【００３７】
リンと硫黄：耐磨耗鋼において、硫黄とリンはいずれも有害元素であり、それらの含有量を厳しく制御する必要があり、本発明にかかる鋼種において、リンの含有量は≦０．０１５％、好ましくは≦０．０１０％に、硫黄の含有量は≦０．０１０％、好ましくは≦０．００５％に制御される。
【００３８】
窒素、酸素と水素：鋼における過剰の酸素と窒素は鋼の性能、特に溶接性と靭性に非常に不利となるが、その制限が厳しすぎると、生産コストが大幅に増加してしまうため、本発明にかかる鋼種において、窒素の含有量は≦０．００８０％、好ましくは≦０．００５０％に、酸素の含有量は≦０．００６０％、好ましくは≦０．００４０％に、水素の含有量は≦０．０００４％、好ましくは≦０．０００３％に制御される。
【００３９】
本発明の前記低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板の製造方法は、製錬、鋳造、加熱、圧延および圧延後直接冷却などの工程を順に含むものである。ただし、加熱工程では、温度が１０００〜１２００°Ｃになるまで加熱し、圧延工程では、圧延開始温度：９５０〜１１５０°Ｃとし、圧延終了温度：８００〜９５０°Ｃとし、圧延後直接冷却工程では、水冷を適用し、冷却停止温度：室温〜３００°Ｃとする。
【００４０】
好ましくは、前記加熱過程において、加熱温度を１０００〜１１５０°Ｃとし、加熱温度を１０００〜１１３０°Ｃとすることがより好ましく、また、生産効率を向上させ且つオーステナイト結晶粒の過剰の成長および鋼ビレット表面の強烈な酸化を防止するために、加熱温度を１０００〜１１１０°Ｃとすることが最も好ましい。
【００４１】
圧延開始温度：９５０〜１１００°Ｃとし、圧延終了温度：８００〜９００°Ｃとすることが好ましく、圧延開始温度：９５０〜１０８０°Ｃとし、圧延終了温度：８００〜８９０°Ｃとすることがより好ましく、圧延開始温度：９５０〜１０５０°Ｃとし、圧延終了温度：８００〜８８０°Ｃとすることが最も好ましい。
【００４２】
冷却停止温度を室温〜２８０°Ｃとすることが好ましく、冷却停止温度を室温〜２５０°Ｃとすることがより好ましく、冷却停止温度を室温〜２００°Ｃとすることが最も好ましい。
【００４３】
本発明においては、化学成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｂなどの元素の含有量および配合）を合理的に設定することにより、炭素と微量合金元素の含有量が厳しく制御されている。こんな成分設定により得られる耐磨耗鋼板は溶接容易性を有し、溶接が必要な産業機械応用分野に有用である。さらに、ＭｏやＮｉなどの元素を含まないので、耐磨耗鋼の生産コストを大幅に低減させることができる。
【００４４】
本発明にかかる低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板は、高強度、高硬度および優れた衝撃靭性などを有し、切り出し、折り曲げなどの機械的加工を容易にし、優れた適用性を有するものである。
【００４５】
本発明により生産される低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板は、引張強度が１１６０〜１４１０ＭＰａで、伸び率が１４〜１６％で、ブリネル硬さが３９０〜４７０ＨＢＷで、その−４０°ＣにおけるＶノッチシャルピー衝撃吸収エネルギーが５０〜１１０Ｊで、しかも優れた溶接性能を有し、耐磨耗鋼の適用性が向上する。
【００４６】
・実施例
本発明の実施例１〜８および比較例１（特許ＣＮ１８６５４８１Ａ）の鋼板の化学元素質量百分率配合は表１に示す。
【００４７】
製錬原料を製錬→鋳造→加熱→圧延→圧延後直接冷却の工程で製造した。実施例１〜８における具体的なプロセスパラメータは表２に示す。
【００４８】
表１から明らかなように、比較例１は炭素含有量と合金含有量が高く、ＣｅｑとＰｃｍ値が本発明の鋼種より遥かに高く、溶接性能が必然的に本発明の鋼種と大いに異なっている。
【００４９】
【表１】
0005806404.tif 000002
【００５０】
【表２】
0005806404.tif 000003
【００５１】
試験例１：力学的性能試験
ＧＢ／Ｔ２９７４のサンプリング方法に従ってサンプリングし、且つＧＢ／Ｔ２３１．１の試験方法に従って本発明の実施例１〜８の低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板に硬度テストを行い、ＧＢ／Ｔ２２９の試験方法に従って衝撃試験を行い、ＧＢ／Ｔ２２８の試験方法に従って引張試験を行い、ＧＢ／Ｔ２３２の試験方法に従って折り曲げ試験を行い、それらの結果は表３に示す。
【００５２】
【表３】
0005806404.tif 000004
【００５３】
表３から明らかなように、本発明の実施例１〜８にかかる鋼板は、引張強度：１１６０〜１４１０ＭＰａ、伸び率：１４％〜１６％、ブリネル硬さ：３９０〜４７０ＨＢＷ、−４０°ＣにおけるＶノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー：５０〜１１０Ｊであり、以上に説明した本発明にかかる鋼板は高強度、高硬度、高伸び率などの特徴のほか、優れた低温衝撃靭性もさらに有するものである。本発明にかかる鋼板の強度、硬度、伸び率は比較例１よりも顕著に優れた。
【００５４】
図２は、実施例５の鋼板のミクロ組織は細かいマルテンサイトおよび少量の残部のオーステナイトであることを示すものであり、これで鋼板が良い力学的性能を持つことを保証する。
【００５５】
ほかの実施例でも、類似のミクロ組織が得られた。
【００５６】
試験例２：溶接性試験
「斜めＹ形溶接割れ試験方法」（ＧＢ４６７５．１〜８４）に従って、本発明にかかる耐磨耗鋼板に対して５群に分けて斜めＹ形溶接割れ試験を行った。斜めＹ形溶接割れ試験サンプルの形状とサイズは図１に示す。
【００５７】
まず、Φ１．２のＪＭ−５８溶接ワイヤを用いて、拘束ウエルドをＡｒリッチガスによるシールド溶接にて溶接し、溶接中には、試験サンプルの角変形が厳しく制御された。溶接してから室温まで冷却した後、試験ウエルドの溶接を行った。試験ウエルドの溶接を室温下で行い、試験ウエルドの溶接終了後４８時間に、ウエルドの表面割れ、断面割れおよび根元割れを検出した。解剖試験により、着色法にてウエルドの表面、断面および根元をそれぞれ調べた。溶接規格は１７０Ａ×２５Ｖ×１６０ｍｍ／ｍｉｎであった。
【００５８】
本発明の実施例１〜８の低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板に対して溶接性能試験を行い、試験結果は表４に示す。
【００５９】
【表４】
0005806404.tif 000005
【００６０】
表４から明らかなように、本発明の実施例１〜８の耐磨耗鋼板は、予熱（８０°Ｃで予熱）せずに、環境温度８〜３３°Ｃの条件下で溶接した後、いずれも割れが発生しておらず、これは、本発明にかかる耐磨耗鋼板はとても優れた溶接性能を有し、特にサイズの大きい溶接サンプルに有用であることを示唆する。
【００６１】
試験例３：耐磨耗性試験
耐磨耗性試験は、ＭＬ−１００アブレシブ摩耗試験機で行われた。サンプルを切り出した時、サンプルの軸線を鋼板の表面に対して垂直にし、サンプルの磨耗面は鋼板の圧延面に相当した。サンプルを所望により段差状の円柱体に加工し、受検部のサイズをΦ４ｍｍとし、冶具の挟持部のサイズをΦ５ｍｍとした。試験前、アルコールでサンプルを洗浄し、そして送風機で送風乾燥し、１００００分の１の精度の天秤で重量を測定し、測定したサンプルの重量を初期重量とし、その後弾性冶具にセットした。粒度が８０メッシュのサンドペーパーで、４２Ｎの荷重で試験を行った。試験後、サンプルとサンドペーパーの間の磨耗により、サンプルにてサンドペーパー上に螺旋線が描かれ、螺旋線の開始半径と終了半径から螺旋線の長さを算出し、計算式は以下の通りであった。
0005806404.tif 000006
【００６２】
ｒ１は螺旋線の開始半径であり、ｒ２は螺旋線の終了半径であり、ａは螺旋線の送り量である。試験１回あたりに重量を３回測定し、平均値を取り、そして重量減少を算出し、１メートルあたりの重量減少でサンプルの磨耗率（ｍｇ／Ｍ）を表した。
【００６３】
本発明の実施例１〜８の低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板に対して耐磨耗性試験を行った。本発明の実施例の鋼種および比較例２の鋼（比較例２の鋼板の硬度は３６０ＨＢＷである）の磨耗試験結果は表５に示す。
【００６４】
【表５】
0005806404.tif 000007
【００６５】
表５から明らかなように、このような磨耗条件下で、本発明にかかる低合金・溶接容易性・高強度・高靭性・耐磨耗鋼板の耐磨耗性能は比較例２の鋼板の耐摩耗性よりも優れた。
【００６６】
本発明に係る耐磨耗鋼は化学成分として、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎなどの元素のほか、Ｎｂなどの元素も少量に添加されており、成分が簡単で、コストが低いなどの特徴を有するものである。本発明に係る耐磨耗鋼板はＴＭＣＰプロセスで生産され、オフライン焼入や焼戻などの熱処理工程が必要ではなく、生産フローが短く、生産効率が高く、省エネルギーで、生産コストが低いなどの特徴を有するものである。本発明に係る耐磨耗鋼板は高強度、高硬度を有し、特に非常に高い低温靭性を有して、本発明で生産される鋼板は、優れた溶接性能を有するものである。本発明にかかる耐磨耗鋼は、ミクロ組織が主に細かいマルテンサイトおよび残部のオーステナイトであり、それにおける残部のオーステナイトの体積分率≦５％、引張強度が１１６０〜１４１０ＭＰａで、伸び率が１４〜１６％で、ブリネル硬さが３９０〜４７０ＨＢＷで、その−４０°ＣにおけるＶノッチシャルピー衝撃吸収エネルギーが５０〜１１０Ｊで、耐磨耗鋼板の強度・硬度と靭性の良好な兼ね合わせに寄与する。従って、本発明に係る耐磨耗鋼板が著しい優位を有する。
【００６７】
なお、本発明は以下の態様を含む。
態様１：
組成が重量百分率で、Ｃ：０．０８〜０．２１％、Ｓｉ：０．１５〜０．４５％、Ｍｎ：１．１０〜１．８０％、Ｐ：≦０．０１５％、Ｓ：≦０．０１０％、Ｎｂ：０．０１０〜０．０４０％、Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｂ：０．０００６〜０．００１４％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％、Ｖ≦０．０８０％、Ｃｒ≦０．６０％、Ｎ≦０．００８０％、Ｏ≦０．００６０％、Ｈ≦０．０００４％であって、且つ０．０２５％≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．０８０％、０．０３０％≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１２％を満たし、残部はＦｅおよび不可避な不純物である、耐磨耗鋼板。
態様２：
Ｃ：０．１１〜０．１９％であることを特徴とする、態様１に記載の耐磨耗鋼板。
態様３：
Ｓｉ：０．１５〜０．４０％であることを特徴とする、態様１又は２に記載の耐磨耗鋼板。
態様４：
Ｍｎ：１．２０〜１．７０％であることを特徴とする、態様１〜３のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様５：
Ｐ≦０．０１０％であることを特徴とする、態様１〜４のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様６：
Ｓ≦０．００５％であることを特徴とする、態様１〜５のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様７：
Ｎｂ：０．０１０〜０．０３５％であることを特徴とする、態様１〜６のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様８：
Ａｌ：０．０２０〜０．０６０％であることを特徴とする、態様１〜７のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様９：
Ｂ：０．０００８〜０．００１４％であることを特徴とする、態様１〜８のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１０：
Ｔｉ：０．００５〜０．０４５％であることを特徴とする、態様１〜９のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１１：
Ｃａ：０．００１０〜０．００６０％であることを特徴とする、態様１〜１０のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１２：
Ｖ≦０．０６０％であることを特徴とする、態様１〜１１のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１３：
Ｃｒ≦０．４０％であることを特徴とする、態様１〜１２のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１４：
Ｎ≦０．００５０％であることを特徴とする、態様１〜１３のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１５：
Ｏ≦０．００４０％であることを特徴とする、態様１〜１４のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１６：
Ｈ≦０．０００３％であることを特徴とする、態様１〜１５のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１７：
０．０３５％≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．０７０％、０．０４０％≦Ａｌ＋Ｔｉ≦０．１１％であることを特徴とする、態様１〜１６のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１８：
引張強度が１１７０〜１４１０ＭＰａで、伸び率が１４〜１６％で、ブリネル硬さが３９０〜４７０ＨＢＷで、その−４０°ＣにおけるＶノッチシャルピー衝撃吸収エネルギーが５０〜１１０Ｊであることを特徴とする、態様１〜１７のいずれかに記載の耐磨耗鋼板。
態様１９：
製錬、鋳造、加熱、圧延および圧延後直接冷却などの工程を順に含む、態様１〜１８のいずれかに記載の耐磨耗鋼板の製造方法。
加熱工程において、加熱温度を１０００〜１２００°Ｃとし、保温時間を１〜２時間とする。
圧延工程において、圧延開始温度を９５０〜１１５０°Ｃとし、圧延終了温度を８００〜９５０°Ｃとする。
冷却工程において、水冷を適用し、冷却停止温度を室温〜３００°Ｃとする。
態様２０：
保温時間を２時間とすることを特徴とする、態様１９に記載の耐磨耗鋼板の製造方法。
態様２１：
スラブ加熱温度を１０００〜１１５０°Ｃとすることを特徴とする、態様２１に記載の耐磨耗鋼板の製造方法。
態様２２：
圧延開始温度を９５０〜１１００°Ｃとし、圧延終了温度を８００〜９００°Ｃとすることを特徴とする、態様１９〜２１のいずれかに記載の耐磨耗鋼板の製造方法。
態様２３：
冷却停止温度を室温〜２８０°Ｃとすることを特徴とする、態様１９〜２２のいずれかに記載の耐磨耗鋼板の製造方法。
【図１】
0005806404.tif 000008
【図２】
0005806404.tif 000009