(57)【要約】【課題】本発明は曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼の製造方法および耐摩耗鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．１３〜０．２０％、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：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、更に必要に応じて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％の一種または二種以上、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、１１００〜１２００℃に加熱し、クロス比１５以下かつ９５０℃以下での圧下率１５％以上の熱間圧延を行い、冷却後、８５０〜９５０℃に再加熱し焼入れする。上記成分の鋼のミクロ組織を平均結晶粒径３０μm以下のマルテンサイト組織とする。【選択図】  無【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．１３〜０．２０％、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：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、１１００〜１２００℃に加熱し、クロス比１５以下かつ９５０℃以下での圧下率１５％以上の熱間圧延を行い、冷却後、８５０〜９５０℃に再加熱し焼入れすることを特徴とする曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼の製造方法。
【請求項２】
更に、鋼組成に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％の一種または二種以上を添加することを特徴とする請求項１記載の曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼の製造方法。
【請求項３】
質量％で、Ｃ：０．１３〜０．２０％、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：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成と平均結晶粒径３０μm以下のマルテンサイト組織を有することを特徴とする曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼。
【請求項４】
更に、鋼組成に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％の一種または二種以上を添加することを特徴とする請求項３記載の曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼。
【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の製造方法および耐摩耗鋼に関し、特に、表面硬さがＨＢ３６１以上で、曲げ加工性に優れたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設、土木、鉱山などの分野で使用される産業機械、構造部品、運搬機器等（パワーシャベル、ブルドーザ、ホッパー、バケット等）にはそれらの寿命を確保するため、鋼の表面を焼入れ組織とし、表面硬度を高くした耐摩耗性に優れた鋼板が用いられている。
【０００３】
耐摩耗鋼板は、高硬度のため、延性が乏しく、最終製品の形状とする際の曲げ加工において、Ａ系介在物を起点として割れを発生することが多い。また、延性の圧延異方性が大きいため、鋼板からの部品の板取や、曲げ方向が制約される。
【０００４】
耐摩耗鋼板の延性を改善するため、製鋼工程、圧延工程および熱処理工程を対象に種々の提案がなされている。
【０００５】
製鋼工程に関しては１  介在物の生成原因となるＳを低減する方法、２  Ｃａ，Ｃｅ，Zrなどを添加し、硫化物の形態制御を行う方法、３  Ｖを少量添加してＶ炭窒化物を微細分散させ、結晶粒を微細化し、固溶Ｎの低減により延性、特に一様伸びを向上させる方法（特許文献１）が提案されている。
【０００６】
圧延工程に関しては、１  一方向のみにＡ系介在が伸長するのを防止するためクロス圧延する方法が提案されている。
【０００７】
熱処理工程に関しては、１  溶体化処理によりＡ系介在物を球状化し、その後時効処理を行い炭化物を分散析出後、常法の焼入れ焼き戻し処理により、細粒化する方法（特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開平１−１４２０２３号公報
【特許文献２】特開昭５１−５２３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
製鋼工程において鋼中のＳを低減する方法は、鋼中Ｓ量を０．００３％以下に低減しないとその効果が得られず、製造コストを上昇させる。Ｃａ，Ce、Ｚｒなどを添加し、硫化物の形態制御を行う方法では、製造コストが上昇し、また、添加量の制御が難しく、過度の添加量となり清浄性が低下する場合も生じる。
【０００９】
Ｖを少量添加する方法では、固溶Ｎの低減や、結晶粒の微細化が十分達成されず、圧延直角方向の延性改善が十分でない。圧延工程においてクロス圧延する方法は、鋼板の圧延寸法の制約によりクロス比の上限が制約され、圧延直角方向の曲げ加工性が十分改善されない。  溶体化処理後、時効処理を施す方法の場合、複数回の熱処理により製造コストが上昇し、製造工程が長期になる。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点を解消し、ＨＢ３６１以上の硬度と優れた耐摩耗性を備えた曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼の製造方法及び耐摩耗鋼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】
【００１１】
本発明者等は、微量のＮｂとＴｉを添加した成分組成の鋼を、クロス比と特定の温度域での圧下率を規定し圧延し、その後再加熱焼入れした場合、平均粒径３０μｍ以下のマルテンサイト組織を有することにより、優れた耐摩耗性と圧延直角方向における伸び特性が得られることを見出した。
【００１２】
本発明は得られた知見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：０．１３〜０．２０％、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：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を、１１００〜１２００℃に加熱し、クロス比１５以下かつ９５０℃以下での圧下率１５％以上の熱間圧延を行い、冷却後、８５０〜９５０℃に再加熱し焼入れすることを特徴とする曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼の製造方法。
【００１３】
２  更に、鋼組成に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％の一種または二種以上を添加することを特徴とする１記載の曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼の製造方法。
３  質量％で、Ｃ：０．１３〜０．２０％、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：０．００５〜０．０５％、Ｂ：０．０００３〜０．００２％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼組成と平均結晶粒径３０μm以下のマルテンサイト組織を有することを特徴とする曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼。
４  更に、鋼組成に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％の一種または二種以上を添加することを特徴とする３記載の曲げ加工性に優れた耐摩耗鋼。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高強度で、曲げ加工性に優れた、ＨＢ３６１以上の耐摩耗鋼を製造することが可能となり、産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、鋼の成分組成と製造条件を規定する。
[成分組成]
Ｃ
Cは鋼の硬度を高めるために重要な元素で、そのような効果を得るため、０．１３％以上とする。一方、０．２０％を超えて大量に添加すると曲げ加工性を劣化させるため、０．１３〜０．２０％（０．１３％以上、０．２０％以下）を含有させる。
【００１６】
Ｓｉ
Ｓｉは脱酸元素として、また固溶強化に有効で、そのような効果を得るため０．０５％以上とする。一方、１．０％を超えると延靭性を劣化させたり、介在物の量を増大させるので、０．０５〜１．０％を含有さえる。
【００１７】
Ｍｎ
Ｍｎは焼入れ性を向上させるため、そのような効果を得るため０．１％以上とする。一方、２．０％を超えると溶接性が劣化するため、０．１〜２．０％を含有させる。
【００１８】
Ｐ
Ｐは本発明では不可避的不純物で、０．０２０％を超えると靭性が劣化するため、０．０２０％以下とする。
【００１９】
Ｓ
Ｓは本発明では不可避的不純物で、鋼中においてＭｎＳからなるＡ系介在物として析出し、曲げ加工の際に破壊発生の起点となり、曲げ加工性を劣化させるため、０．００５％以下とする。
【００２０】
Ｎｂ
Ｎｂは再加熱時にＴｉ窒化物との複合析出物として存在し、結晶粒を微細化させるため、そのような効果を得るため、０．００５％以上とする。一方、０．０３％を超えると溶接製が劣化するので、０．００５〜０．０３％を含有させる。
【００２１】
Ｔｉ
Ｔｉは靭性に有害なＮをＴｉＮとして固定するとともに、再加熱時にＮｂとの複合析出の起点として存在し再加熱焼入れ後の結晶粒を微細化させる。また、焼入れ性を向上させる固溶Ｂを確保するため、そのような効果を得るため、０．００５％以上とする。一方、０．０５％を超えると靭性が劣化するので、０．００５〜０．０５％を含有させる。
【００２２】
Ｂ
Ｂは微量の添加で焼入れ性を高める効果があり、そのような効果を得るため、０．０００３％以上とする。一方、０．００２％を超えると靭性が低下するので、０．０００３〜０．００２％とする。
【００２３】
本発明の基本成分は以上のとおりで、優れた作用効果が得られるが、更に特性を向上させる場合、Ｃｕ，Nｉ、Ｃｒ，Ｍｏ，Vの一種または二種以上を添加することができる。
【００２４】
Ｃｕ
Ｃｕは、焼入れ性を高め、強度を向上させる場合、０．０３％以上とする。一方、２．０％を超えて添加すると、熱間加工性が低下するため、０．０３％〜２．０％とする。
【００２５】
Ｎｉ
Ｎｉは焼入れ性を高め、強度を向上させ、低温靭性を向上させる場合、０．０３％以上とする。一方、２．０％を超えると製品コストが上昇するので、０．０３〜２．０％とする。
【００２６】
Ｃｒ
Ｃｒは焼入れ性を高め、強度を向上させる場合、０．０３％以上とする。一方、２．０％を超えると、溶接性が劣化し、製品コストが上昇するので、０．０３％〜２．０％とする。
【００２７】
Ｍｏ
Ｍｏは焼入れ性を高める場合、０．０３％以上とする。一方、１．０％を超えると、溶接製が劣化し、製品コストが上昇するため、０．０３〜１．０％とする。
【００２８】
Ｖ
Ｖは焼入れ性を高める場合、０．００５％以上とする。一方、０．１％を超えると溶接性が劣化するので、０．００５％〜０．１％とする。
【００２９】
[製造条件]
鋼板加熱温度
鋼片加熱温度は、再加熱時のオーステナイト粒径を微細粒とし、圧延直角方向の曲げ特性を向上させるため、Ｎｂを完全固溶させるように１１００℃以上とする。一方、１２５０℃を超えて加熱すると鋼板表面に表面疵が発生するようになるため、１１００〜１２５０℃とする。
【００３０】
圧延条件
曲げ加工性を向上させるため、Ａ系介在物を特定の方向に伸長させないように、熱間圧延においてクロス比（圧延前後における圧延方向に伸ばされた比／圧延前後における圧延直角方向に伸ばされた比）を１５以下とする。
【００３１】
圧延完了後のオーステナイト粒径を微細化し、焼入れ後に微細組織とするため、９５０℃以下での圧下率（圧下量／圧下開始厚）を１５％以上とする。圧延温度が９５０℃超え、または圧下率が１５％以下では、焼入れ後の組織の微細化が十分でなく曲げ加工性が向上しない。なお、本発明では熱間圧延後の冷却は室温までの放冷とする。
【００３２】
熱処理条件
焼入れのための再加熱温度は、オーステナイト化させるため８５０℃以上とする。一方、９５０℃を越えると再加熱時のオーステナイト粒径が粗大化し、焼入れ後に平均粒径３０μｍ以下のマルテンサイト組織が得られず圧延直角方向の曲げ特性が改善されないため、８５０〜９５０℃とする。
【００３３】
本発明に係る耐摩耗鋼は鋼板、棒鋼、鋼管などの形状とすることが可能である。
【実施例】
【００３４】
本発明の効果を実施例を用いて説明する。表１に示す成分組成のＮｏ．１〜１３の鋼を、熱間圧延後、室温まで放冷後、再加熱焼入れし、板厚６〜４０ｍｍの鋼板とした。得られた鋼板について表面硬度、圧延直角方向の曲げ特性を試験した。表１において空欄はその元素が無添加であることを示す。
【００３５】
表面硬度の試験方法はＪＩＳＺ２２４３に準拠し、鋼板表面の任意の５点について測定し、平均値を求めた。マルテンサイト組織の平均粒径の測定方法はＪＩＳＧ０５５１に準拠し、圧延方向に平行な断面を硝酸アルコール溶液で腐食した試験片の２００倍の倍率の顕微鏡写真にて、交差線分法にて平均粒径を求めた。曲げ特性の評価はＪＩＳＺ２２４８に準拠し、押し曲げ法を試験片幅１５０ｍｍ，曲げ角度１８０°で行った。図１、２に押し曲げ法の説明図を示し、１は試験片、２はポンチ、３は試験片支持ローラを示す
表２に製造条件と表面硬度試験結果、押し曲げ試験結果を示す。本発明による耐摩耗鋼板（本発明例：表１の鋼Ｎｏ．１〜１０で、本発明範囲内の製造条件で製造した鋼板）はいずれもＨＢ≧３６１と高い表面硬度と小さい限界曲げ半径（Ｒ≦３．０ｔ）を有していた。
【００３６】
一方、鋼１１はＣ含有量が少なく表面硬度が低い。鋼１２はＮｂが実質的に添加されていないため粗大粒の組織となり曲げ特性に劣り、鋼１３はＳ含有量が高く曲げ特性に劣る。鋼１−２、鋼７−２および鋼９−２は成分組成は本発明範囲内であるが、製造条件が本発明範囲外であり、粗大粒の組織となり曲げ特性に劣っている。
【００３７】
【表１】
2005240135.tif 000002
【００３８】
【表２】
2005240135.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】押し曲げ試験法の説明図。
【図２】押し曲げ試験法の説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１  試験片
２  ポンチ
３  試験片支持ローラ
【図１】
2005240135.tif 000004
【図２】
2005240135.tif 000005