(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部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を９０％以上有することを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ０．００５〜０．１％、Ａｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部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を９０％以上有することを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【請求項３】
質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部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を９０％以上有し、板厚が２５〜１００ｍｍであり、表面硬度がブリネル硬さで４５０ＨＢ以上であることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【請求項４】
質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ａｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部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を９０％以上有し、板厚が２５〜１００ｍｍであり、表面硬度がブリネル硬さで４５０ＨＢ以上であることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【請求項５】
質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、熱間圧延し、熱間圧延後の冷却速度を０．５℃／ｓ以上に制御しつつ７００℃以下まで冷却し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【請求項６】
質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％および／またはＡｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、熱間圧延し、熱間圧延後の冷却速度を０．５℃／ｓ以上に制御しつつ７００℃以下まで冷却し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【請求項７】
質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、板厚２５〜１００ｍｍまで熱間圧延し、熱間圧延後直ちに７００℃以下まで水冷し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【請求項８】
質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％および／またはＡｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、板厚２５〜１００ｍｍまで熱間圧延し、熱間圧延後直ちに７００℃以下まで水冷し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【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板およびその製造方法に関する。
【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。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。０℃以下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る。
【０００３】
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、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。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。また、上記特許文献１，２では、焼戻し熱処理を実施することにより低温靭性を改善している。
【０００４】
一方、製造プロセスを工夫した技術として特許文献４に開示されたものがあり、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。
【０００５】
しかしながら特許文献１〜３に記載された技術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。さらに、特許文献１や特許文献２では、焼戻し熱処理を実施することにより耐摩耗鋼として最も重要である硬度を低下させており、耐摩耗性が劣化している。また、特許文献４に記載された技術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、熱間圧延の仕上温度を低温化する必要があり、製造性が悪く、さらに安定製造のために厳密な温度管理など工夫が必要であり、実製造上必ずしも容易なプロセスではない。
【０００６】
このように従来技術では、安価でかつ作り込みの容易な低温靭性に優れた耐摩耗鋼板を提供することは困難である。特に、厚物の耐摩耗鋼板においては、板厚の増加に伴って耐摩耗鋼の靭性は劣化するため、低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造は困難であった。
【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】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、プロセスの困難性をともなうことなく、優れた低温靱性を得ることができる耐摩耗性鋼板およびその製造方法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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、鋼組成をＮｂを添加した特定組成とし、大部分を微細な焼き入れままのマルテンサイト組織とすることにより、板厚が比較的厚くても、特に２５〜１００ｍｍの範囲であっても、優れた低温靱性と耐摩耗性とを兼備した鋼板が得られること、そしてこのような特性は、圧延直後で７００℃以下までの冷却速度を一定以上に制御することにより、板厚が２５〜１００ｍｍの場合には７００℃以下までを水冷することにより、冷却過程でのＮｂ化合物の析出を防止することで達成することができることを見出した。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであり、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部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を９０％以上有することを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ‥‥‥（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
【００１０】
また、本発明は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ａｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部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を９０％以上有することを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【００１１】
さらに、本発明は、質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部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を９０％以上有し、板厚が２５〜１００ｍｍであり、表面硬度がブリネル硬さで４５０ＨＢ以上であることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ‥‥‥（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【００１２】
さらにまた、本発明は、質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ａｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部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を９０％以上有し、板厚が２５〜１００ｍｍであり、表面硬度がブリネル硬さで４５０ＨＢ以上であることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ・・・（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【００１３】
さらにまた、本発明は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、熱間圧延し、熱間圧延後の冷却速度を０．５℃／ｓ以上に制御しつつ７００℃以下まで冷却し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ‥‥‥（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【００１４】
さらにまた、本発明は、質量％で、Ｃ：０．１０〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％および／またはＡｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、熱間圧延し、熱間圧延後の冷却速度を０．５℃／ｓ以上に制御しつつ７００℃以下まで冷却し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ‥‥‥（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【００１５】
さらにまた、本発明は、質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が４．５以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、板厚２５〜１００ｍｍまで熱間圧延し、熱間圧延後直ちに７００℃以下まで水冷し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ‥‥‥（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【００１６】
さらにまた、本発明は、質量％で、Ｃ：０．２４〜０．３５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０.０２０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｂ：０.００５〜０.０３％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％および／またはＡｌ：０．０３５〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％を含有し、さらにＣｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上を含有し、以下に示す式（１）が３．１以上であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、板厚２５〜１００ｍｍまで熱間圧延し、熱間圧延後直ちに７００℃以下まで水冷し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れすることを特徴とする低温靭性に優れた耐摩耗鋼板の製造方法を提供する。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ‥‥‥（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）

【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プロセスの困難性をともなうことなく、かつ板厚が比較的厚くても優れた低温靱性を得ることができる耐摩耗鋼板およびその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について化学成分、組織、板厚、硬度、製造条件に分けて具体的に説明する。
【００１９】
［化学成分］
Ｃ：０．１０〜０．３５％
耐摩耗鋼板は、所期の耐摩耗性を発揮するために、所定以上の硬度が必要であり、また、使用環境により必要とする硬度（耐摩耗性）が異なる。Ｃは、所定の硬度を確保するとともに、その含有量によって鋼の硬度を調整することができる重要な元素である。しかし、耐摩耗鋼として必要な硬さを確保するためには０．１０％以上必要であり、一方、Ｃを０．３５％を超えて多量に添加すると、溶接性、靭性、および加工性を劣化させる。したがって、Ｃの含有量を０．１０〜０．３５％とする。また、表面硬度がブリネル硬さで４５０ＨＢ以上確保するためには０．２４％以上のＣを含有することが好ましい。
【００２０】
Ｓｉ：０．０５〜１．０％
Ｓｉは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Ｓｉの含有量を０．０５〜１．０％とする。
【００２１】
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、そのため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、Ｍｎ含有量を０．１〜２．０％とする。
【００２２】
Ｐ：０．０２０％以下
Ｐは、多量に含有すると靭性劣化を招くため、その含有量を０．０２０％以下とする。
【００２３】
Ｓ：０．００５％以下
Ｓは、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、その含有量を０．００５％以下とする。
【００２４】
Ｎｂ：０．００５〜０．０３％
Ｎｂは、再加熱焼入れ時に析出物として存在し、粒径微細化効果を有する元素であるが、０．００５％未満ではこの効果を発揮することができず、０．０３％を超える添加では溶接性が劣化するので、その含有量を０．００５〜０．０３％の範囲とする。
【００２５】
Ｃｕ：０．０３〜２．０％、Ｎｉ：０．０３〜２．０％、Ｃｒ：０．０３〜２．０％、Ｍｏ：０．０３〜１．０％、Ｖ：０．００５〜０．１％のうち１種または２種以上
Ｃｕは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％を超えると熱間加工性が低下するとともに、コストも上昇するので、Ｃｕを添加する場合には、その含有量を０．０３〜２．０％の範囲とする。
【００２６】
Ｎｉは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、Ｎｉを添加する場合には、その含有量を０．０３〜２．０％の範囲とする。
【００２７】
Ｃｒは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％を超えると溶接性が劣化するとともに、コストが上昇するので、Ｃｒを添加する場合には、その含有量を０．０３〜２．０％の範囲とする。
【００２８】
Ｍｏは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％を超えると溶接性が劣化するとともに、コストが上昇するので、Ｍｏを添加する場合には、その含有量を０．０３〜１．０％の範囲とする。
【００２９】
Ｖは焼入れ性を高める元素であるが、０．００５％未満ではこの効果を発揮することができず、０．１％を超えると溶接性が劣化するので、Ｖを添加する場合には、その含有量を０．００５〜０．１％の範囲とする。
【００３０】
Ｔｉ：０．００５〜０．１％および／またはＡｌ：０．０３５〜０．１％
これらは、靭性に有害な固溶ＮをＴｉＮまたはＡｌＮ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ため、必要に応じて添加することができる。しかし、Ｔｉは０．００５％未満、Ａｌは０．０３５％未満ではこの効果を発揮することができず、いずれも０．１％超えると靭性が劣化する。したがって、これらを添加する場合は、Ｔｉの含有量を０．００５〜０．１％、Ａｌの含有量を０．０３５〜０．１％とし、少なくとも一方を添加する。
【００３１】
Ｂ：０．０００３〜０．００２％
微量添加で焼入れ性を高める元素であり、必要に応じて添加することができる。しかし、０．０００３％未満ではこの効果を発揮することができず、０．００２％を超えると靭性が劣化するので、Ｂを添加する場合には、その含有量を０．０００３〜０．００２％の範囲とする。
【００３２】
式（１）：４．５以上、または３．１以上
以下の式（１）は、鋼板のミクロ組織と関係があり、鋼板のミクロ組織は靭性と関係がある。
１００×（Ｃｕ＋Ｎｉ＋４Ｃｒ＋６Ｍｏ＋４Ｖ）／ｔ‥‥‥（１）
ただし、
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ：それぞれの元素の含有量（質量％）
ｔ：板厚（ｍｍ）
【００３３】
図１に式（１）の値とマルテンサイト分率、靭性との関係を示す。ここでは、種々の化学成分組成を有する鋼を１１５０℃に加熱し、５０ｍｍ厚まで圧延した直後、６００℃まで水冷し、室温まで空冷した後に、９００℃に再加熱し焼入れた。Ｂ無添加鋼の場合、式（１）≧４．５とすることにより、鋼板のミクロ組織のマルテンサイト分率が９０％以上となり、靭性が改善する。また、Ｂ添加鋼の場合、式（１）≧３．１とすることにより、鋼板のマルテンサイト分率が９０％以上となり、靭性が改善する。したがって、Ｂ無添加鋼の場合、式（１）≧４．５、Ｂ添加鋼の場合、式（１）≧３．１とする。なお、ここでいうＢ添加鋼とは、Ｔｉまたは／およびＡｌとＢとを複合添加した鋼である。
【００３４】
［組織］
本発明の鋼板は、粒径２５μｍ以下の焼入れままのマルテンサイトを９０％以上有する。これにより、優れた低温靱性と耐摩耗性とを兼備した鋼板が得られる。焼き入れままのマルテンサイトの粒径が２５μｍを超えると所望の低温靱性が得られなくなり、焼き入れままのマルテンサイトが９０％未満では所望の耐摩耗性が得られない。このような微細結晶は、Ｎｂの添加により、再加熱焼入れ時にＮｂ系化合物が析出することによって達成される。
【００３５】
［板厚］
本発明では鋼板の板厚は特に限定するものではないが、５〜１００ｍｍの範囲が好適であり、従来所望の低温靱性が得難かった２５〜１００ｍｍの比較的厚い鋼板の場合に特に有効である。一方、板厚が１００ｍｍを超えると、上記式（１）の値を上記範囲にするためには、合金元素を多量に添加する必要があり、コストアップにつながるため、１００ｍｍ以下が好ましい。もちろん、コストを無視して、板厚を１００ｍｍを超えるものとした場合にも同様に靭性改善効果が得られる。
【００３６】
［硬度］
耐摩耗性は、鋼板表面の硬度が高いほど高くなる。通常、表面硬度がブリネル硬さで３００ＨＢ以上あれば耐摩耗鋼として好ましい。より厳しい環境下（例えば、鉱山において硬質な鉱石を採掘するなどの環境下）では、表面硬度がブリネル硬さで４５０ＨＢ以上あることがより好ましい。
【００３７】
［製造条件］
本発明では、上記組成の鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、熱間圧延し、熱間圧延後の冷却速度を０．５℃／ｓ以上に制御しつつ７００℃以下まで冷却し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れする。また、板厚２５〜１００ｍｍの場合には、上記組成の鋼片を、１０５０〜１２５０℃に加熱した後、板厚２５〜１００ｍｍまで熱間圧延し、熱間圧延後直ちに７００℃以下まで水冷し、その後８５０〜９５０℃に再加熱し、焼入れする。
【００３８】
鋼片の加熱温度：１０５０〜１２５０℃
鋼片の加熱温度は、１０５０℃未満では熱間圧延仕上温度が低温化し、変形抵抗が大きくなり製造性が劣化し、また、１２５０℃を超えると鋼板に表面疵が発生する。したがって、鋼片の加熱温度を１０５０〜１２５０℃の範囲とする。
【００３９】
熱間圧延後の冷却速度：０．５℃／ｓ（または水冷）
圧延後の冷却速度は、再加熱焼入れ後の粒径と相関がある。図２に０．２１％Ｃ−０．３８％Ｓｉ−１．３２％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．００３％Ｓ−０．１５％Ｃｒ−０．２０％Ｍｏ−０．０１８％Ｎｂ−０．０１２Ｔｉ−０．００１２％Ｂ鋼を用いて、圧延後の冷却速度と再加熱焼入れ後の粒径および靭性との関係を調査した結果を示す。このときの制御冷却停止温度は室温とした。この図に示すように、冷却速度が０．５℃／ｓ未満では再加熱焼入れ後の粒径が著しく粗大化し、靭性は劣化する。これは、冷却速度が０．５℃／ｓ未満では、圧延後の冷却過程でＮｂ化合物が析出してしまい、再加熱焼入れの際に析出しないからであると考えられる。このため、圧延後の冷却速度を０．５℃／ｓ以上とする。このような冷却速度は板厚２５ｍｍ未満では通常の空冷の設備でも得ることができるが、板厚が２５〜１００ｍｍでは、上記０．５℃／ｓ以上の冷却速度を確保して熱間圧延後の冷却過程でのＮｂ化合物の析出を防止するためには水冷が必須である。このような場合、冷却速度が制御可能な水冷装置を用いることが好ましい。また、Ｃ含有量が高い場合、著しく速い冷却速度下では遅れ破壊を起こす可能性があるため、０．５〜１５℃／ｓに制御することが望ましい。
【００４０】
冷却停止温度（水冷停止温度）：７００℃以下
冷却停止温度は、再加熱焼入れ後の粒径と相関がある。図３に０．２１％Ｃ−０．３８％Ｓｉ−１．３２％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．００３％Ｓ−０．１５％Ｃｒ−０．２０％Ｍｏ−０．０１８％Ｎｂ−０．０１２Ｔｉ−０．００１２％Ｂ鋼を用いて、圧延後の制御冷却停止温度と粒径および靭性との関係を調査した結果を示す。図３に示すように、制御冷却停止温度が７００℃を超える場合、粒径が著しく粗大化し、靭性が劣化する。したがって、冷却停止温度を７００℃以下とする。なお、Ｃ含有量が高い場合、高冷却速度下で室温近くまで冷却すると遅れ破壊を起こす可能性があるため、７００〜５００℃で冷却を停止することが望ましい。
【００４１】
再加熱焼入れ温度：８５０〜９５０℃
再加熱焼入れ温度が８５０℃未満では、完全に変態が終了せず、そのまま焼入れたとしても不完全な焼入れ組織となる。また、９５０℃超えでは、再加熱時のオーステナイト粒径が粗大化し、その結果、焼入れままのマルテンサイト鋼の組織が粗大化するため靭性が劣化する。したがって、再加熱焼入れ温度を８５０〜９５０℃の範囲とする。
【００４２】
なお、ここに規定した条件以外の条件、例えば熱間圧延条件等は、特に限定されるものではなく、通常採用されている条件で構わない。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
表１に示す化学成分組成Ａ〜Ｈを有する厚さ２００ｍｍの鋼片を、表２に示す製造条件で板厚１２〜１００ｍｍまで熱間圧延−制御冷却を行った後、再加熱して焼入れ、Ｎｏ．１〜４０の鋼板を得た。
【００４４】
Ｎｏ．１，２，３，５，７，９，１１，１２，１３，１５，１７，１９，２１，２２，２３，２５，２７，２９，３１，３２，３３，３５，３７，３９は本発明例であり、Ｎｏ．４，６，８，１０，１４，１６，１８，２０，２４，２６，２８，３０，３４，３６，３８，４０は比較例である。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、低温靭性を測定した。
【００４５】
硬度は、ＪＩＳ  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  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。
【００４６】
表２に示すように、本発明例は、耐摩耗鋼として有効な高い硬度を有するとともに、粒径２５μｍ以下の焼入れままのマルテンサイトを９０％以上有するため、シャルピー衝撃試験における破面遷移温度が低く、低温域における良好な靭性を有していることが確認された。これに対して、比較例は、高い表面硬度を有してはいるものの、焼入れままのマルテンサイトの粒径が２５μｍを超えているため破面遷移温度が高く、靭性が劣化していることが確認された。
【００４７】
【表１】
0004650013.tif 000002
【００４８】
【表２】
0004650013.tif 000003
【００４９】
（実施例２）
表３に示す化学成分組成Ｉ〜Ｑを有する厚さ２００ｍｍの鋼片を、表４に示す製造条件で板厚２５〜１００ｍｍまで熱間圧延−水冷を行った後、再加熱して焼入れ、Ｎｏ．４１〜７３の鋼板を得た。
【００５０】
Ｎｏ．４１，４４，４５，４６，４７，５３，５５，５７，５９，６２，６３，６４は本発明例であり、Ｎｏ．４２，４３，４８，４９，５０，５１，５２，５４，５６，５８，６０，６１，６５〜７３は比較例である。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、実施例１と同様に、表面硬度、低温靭性を測定した。得られた硬度（ＨＢ）、低温靭性（ｖＴｓ：［℃］）を表４に併せて示す。
【００５１】
表４に示すように、本発明例は、耐摩耗鋼として有効な高い硬度を有するとともに、式（１）の値が適当で、粒径２５μｍ以下の焼入れままのマルテンサイトを９０％以上有するため、シャルピー衝撃試験における破面遷移温度が低く、低温域における良好な靭性を有していることが確認された。これに対して、比較例のＮｏ．４２，４３，４９，５０，５１，５２，６０，６１，６５〜７３は、式（１）の値が低いため、マルテンサイト分率が低く、また、Ｎｏ．４８，５０，５２，５４，５６，５８は、圧延直後に冷却を実施していないか、または、冷却停止温度が７００℃超と高いため、粒径が粗大であり、いずれも靱性が低いことが確認された。
【００５２】
【表３】
0004650013.tif 000004
【００５３】
【表４】
0004650013.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、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板を得ることができ、寒冷地で使用する産業機械、部品、運搬機器等の分野に有効であり、工業的に利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】式（１）の値と再加熱焼入れ後の粒径および靭性との関係を示す図。
【図２】圧延後の冷却速度と再加熱焼入れ後の粒径および靭性との関係を示す図。
【図３】圧延後の水冷停止温度と粒径および靭性との関係を示す図。
【図１】
0004650013.tif 000006
【図２】
0004650013.tif 000007
【図３】
0004650013.tif 000008