(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０.４〜０.７５％、Ｓｉ：０.５以下、Ｍｎ：０.５〜２％、Ｐ：０.０２％以下、Ｓ：０.０２％以下、Ｔｉ：０〜０.２％、Ｖ：０〜０.５％、Ｎｂ：０〜０.５％であり、かつＶ、Ｔｉ、ＮｂについてはＶ：０.０２〜０.５％、Ｔｉ：０.０２〜０.２％、Ｎｂ：０.０１〜０.５％の１種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、下記（１）式で定義されるＸ値が１０以下、旧オーステナイト粒径が１５μｍ以下、かつ円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物が０.１ｍｍ2あたり４０個以下である焼戻しマルテンサイト組織を有する耐摩耗性および靭性に優れた刃物用鋼材。
Ｘ＝１５.３×｛Ｃ−０.２５（Ｖ＋Ｔｉ）−０.１３Ｎｂ｝−［未溶解炭化物の面積率（％）］  ……（１）
ここで、（１）式の元素記号の箇所には当該元素の質量％で表された含有量の値が代入される。
【請求項２】
さらにＣｒ：０.５％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｂ：０.０１％以下の１種以上を含有する化学組成を有する請求項１に記載の刃物用鋼材。
【請求項３】
質量％で、Ｃ：０.４〜０.７５％、Ｓｉ：０.５％以下、Ｍｎ：０.５〜２％、Ｐ：０.０２％以下、Ｓ：０.０２％以下、Ｔｉ：０〜０.２％、Ｖ：０〜０.５％、Ｎｂ：０〜０.５％であり、かつＶ、Ｔｉ、ＮｂについてはＶ：０.０２〜０.５％、Ｔｉ：０.０２〜０.２％、Ｎｂ：０.０１〜０.５％の１種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有する焼鈍し鋼材に対して、下記（ａ）に示す焼入れ処理を施し、その後、保持温度１５０〜５００℃、保持時間２０〜２４０分の焼戻し処理を施す、耐摩耗性および靭性に優れた刃物用鋼材の製造方法。
（ａ）焼入れ処理；  保持温度７９０〜９００℃、保持時間１０〜６０分の範囲内において、下記（１）式で定義されるＸ値が１０以下、旧オーステナイト粒径が１５μｍ以下、かつ円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物が０.１ｍｍ2あたり４０個以下となる条件で加熱保持を行った後、Ｍｆ点以下の温度まで急冷する。
Ｘ＝１５.３×｛Ｃ−０.２５（Ｖ＋Ｔｉ）−０.１３Ｎｂ｝−［未溶解炭化物の面積率（％）］  ……（１）
ここで、（１）式の元素記号の箇所には当該元素の質量％で表された含有量の値が代入される。
【請求項４】
前記焼鈍し鋼材が、さらにＣｒ：０.５％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｂ：０.０１％以下の１種以上を含有する化学組成を有するものである請求項３に記載の刃物用鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、草刈刃、丸鋸、芝刈機、ヘッジトリマー、バリカンなどの枝、葉、草を刈り取る園芸用刃物や、耕耘機の刈刃（爪）などに適した、靭性および耐摩耗性に優れた刃物用鋼材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記刃物にはＪＩＳ ＳＫ８５、ＳＫ９５等の炭素鋼やＪＩＳ ＳＫＳ５、ＳＫＳ５１等の合金工具鋼が用いられている。これらの刃物は、高速回転中に砂利、石、幹などと接触する環境で使用されることから、切れ味に加えて優れた「耐摩耗性」が要求される。そこで、刃物に使用される鋼板は焼入れ・焼戻し処理を行うことにより５０ＨＲＣ程度の高い硬度水準に調質して、切れ味および耐摩耗性を確保している。
【０００３】
一方、砂利、石、幹などに接触すると刃物が折損する恐れがある。折損で生じた破片の飛散は作業者や周囲にいる人にとって非常に危険である。破片の飛散による事故を防止し、安全性を確保するためには、刃物の「靭性」が重要となる。切れ味や耐摩耗性を向上させるには硬さが高い方が有利であるが、安全性を確保するためにはあまり硬質にすることができないというジレンマがある。
【０００４】
これまでに耐摩耗性や靭性を改善した鋼材は種々開発されている。特許文献１にはＭｎ含有量が高い高炭素鋼をベースにＰ含有量との関係において規制される量のＭｏを添加した鋼材に、所定の熱処理を施すことによって耐摩耗性を改善することが記載されている。特許文献２には特許文献１のＭｏ添加鋼の靭性を改善するためにＮｉを添加してフェライト相の変形抵抗を低下させる技術が開示されている。特許文献３にはＣ量を低減し、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｉを添加して焼戻し軟化抵抗および焼入れ性を改善した切れ味、耐久性に優れる園芸機械用刈刃が記載されている。特許文献５には未溶解炭化物の量および粒度分布を制御することにより高強度を維持しながら衝撃特性を向上させた高Ｃ含有鋼が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１３９８１１号公報
【特許文献２】特開平１−１９８４４７号公報
【特許文献３】特開２００５−１７１３０３号公報
【特許文献４】特開平１１−２９８３９号公報
【特許文献５】特開２００６−６３３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
昨今では従来にも増して、上記用途の刃物に要求される特性は一層厳しいものとなりつつある。すなわち、本来トレードオフの関係にある「耐摩耗性」と「靭性」を、高いレベルで両立させた耐久性・安全性に優れた刃物が望まれるようになり、それに伴って材料に対する要求も一段と厳しさを増している。しかし、そのような要求に十分応えられる特性を具備する鋼材は未だ出現していない。
【０００７】
例えば特許文献３の鋼材は耐摩耗性と靭性が共に良好であるとされるが、昨今の厳しい要求に即した耐摩耗性の評価によれば、必ずしも満足できる耐摩耗性は得られない。また本発明者らのその後の調査によれば、特許文献３の技術において耐摩耗性を特に高めた場合には優れた靭性（衝撃値）を安定して実現できるとは限らないことがわかった。すなわち、特許文献３には、優れた耐摩耗性と靭性とを高レベルで安定して両立させた鋼材を作り分ける手法は開示されていない。また、特許文献５の鋼材も強度と靭性のバランスが比較的良好であるが、未溶解炭化物の量をこの文献のように規定した場合には刃物用途での昨今の厳しい要求を満足しうる靭性を実現することは難しいことがわかってきた。事実、特許文献５ではＵノッチ衝撃試験で靭性を評価しており、より厳しいＶノッチ衝撃試験では必ずしも良好な靭性評価は得られないと考えられる。また特許文献５には耐摩耗性についての記載もない。
【０００８】
本発明は、耐摩耗性と靭性を高いレベルで両立させた刃物用鋼材を安定的に実現する手法を開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、質量％で、Ｃ：０.４〜０.７５％、Ｓｉ：０.５％以下、Ｍｎ：０.５〜２％、Ｐ：０.０２％以下、Ｓ：０.０２％以下、Ｔｉ：０〜０.２％、Ｖ：０〜０.５％、Ｎｂ：０〜０.５％であり、かつＶ、Ｔｉ、ＮｂについてはＶ：０.０２〜０.５％、Ｔｉ：０.０２〜０.２％、Ｎｂ：０.０１〜０.５％の１種以上を含有し、さらに必要に応じてＣｒ：０.５％以下、Ｍｏ：１％以下、Ｂ：０.０１％以下の１種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、下記（１）式で定義されるＸ値が１０以下、旧オーステナイト粒径が１５μｍ以下、かつ円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物（セメンタイト）が０.１ｍｍ2あたり４０個以下であるマルテンサイト組織を有する耐摩耗性および靭性に優れた刃物用鋼材によって達成される。
Ｘ＝１５.３×｛Ｃ−０.２５（Ｖ＋Ｔｉ）−０.１３Ｎｂ｝−［未溶解炭化物の面積率（％）］  ……（１）
【００１０】
ここで、元素含有量の下限０％は、製鋼における通常の分析手法で検出限界以下となる場合（成分表におけるｔｒ；トレースと同じ）を意味する。（１）式の元素記号の箇所には当該元素の質量％で表された含有量の値が代入される。含有量が検出限界以下（ｔｒ）の元素は０（ゼロ）が代入される。円相当径とは、鋼材断面の顕微鏡観察によって測定される個々の未溶解炭化物の径を、その未溶解炭化物と同じ面積の円の直径に換算した値である。未溶解炭化物の面積率（％）は、鋼材断面の顕微鏡観察像において、一定視野面積に占める未溶解炭化物の面積の割合である。
【００１１】
また本発明では、上記化学組成を有する焼鈍し鋼材に対して、下記（ａ）に示す焼入れ処理を施し、その後、保持温度１５０〜５００℃、保持時間２０〜２４０分の焼戻し処理を施す、耐摩耗性および靭性に優れた刃物用鋼材の製造方法が提供される。
（ａ）焼入れ処理；  保持温度７９０〜９００℃、保持時間１０〜６０分の範囲内において、上記（１）式で定義されるＸ値が１０以下、旧オーステナイト粒径が１５μｍ以下、かつ円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物が０.１ｍｍ2あたり４０個以下となる条件で加熱保持を行った後、Ｍｆ点（マルテンサイト変態終了温度）以下の温度まで急冷する。
【００１２】
ここで保持時間は、材料温度が上記保持温度の範囲内にある時間を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐摩耗性と靭性を高いレベルで両立させた刃物用鋼材が実現できた。この鋼材を使用すると園芸用刃物や耕耘機の用途において刃の摩耗および折損が顕著に抑制されるので、非常に耐久性が高く、かつ折損事故に対する安全性の高いものが提供可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明者らは詳細な検討の結果、以下のような知見を得た。
［１］固溶Ｃ量について
焼入れ処理の加熱時におけるオーステナイト相中の固溶Ｃ量が０.６５質量％を超えると靭性の低いレンズ状マルテンサイトが形成されやすいことが知られている。しかし、厳密にはその固溶Ｃ量は、焼入れ処理の急冷直前の高温組織中に存在する未溶解炭化物の量およびＣと結合しやすいＶ、Ｔｉ、Ｎｂの炭化物の量によって左右される。種々検討の結果、焼入れ処理の急冷直前におけるオーステナイト相中の固溶Ｃ量（すなわち焼入れ後の組織におけるマルテンサイト中に固溶しているＣ量に相当する）は、Ｃ含有量（Ｃのいわゆる分析値）、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂの含有量、および未溶解炭化物の面積率（％）の関数として精度良く推定することができることがわかった。それが下記（１）式である。
Ｘ＝１５.３×｛Ｃ−０.２５（Ｖ＋Ｔｉ）−０.１３Ｎｂ｝−［未溶解炭化物の面積率（％）］  ……（１）
【００１５】
ここで、（１）式の両辺を係数１５.３で割ると、下記（１）’式となる。
Ｘ／１５.３＝Ｃ−０.２５（Ｖ＋Ｔｉ）−０.１３Ｎｂ−［未溶解炭化物の面積率（％）］／１５.３  ……（１）’
【００１６】
（１）’式中、「０.２５（Ｖ＋Ｔｉ）」と「０.１３Ｎｂ」はＶ、ＴｉおよびＮｂに固定されることによって消費されるＣ量に相当する部分、「［未溶解炭化物の面積率（％）］／１５.３」は未溶解炭化物として消費されるＣ量に相当する部分である。これらによって消費されるＣ量を、Ｃ含有量（トータルＣ量）から差し引いたものが、左辺の「Ｘ／１５.３」であり、これは焼入れ処理の急冷直前におけるオーステナイト相中の固溶Ｃ量（すなわち焼入れ後の組織におけるマルテンサイト中に固溶しているＣ量）に相当するものである。左辺の「Ｘ／１５.３」値は、Ｘが１０のとき１０／１５.３＝０.６５となり、このときが靭性の低いレンズ状マルテンサイトが形成されやすくなる限界の状態である。
【００１７】
後述の実施例で実証されるように、常温でのＶノッチ衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ2であるような優れた靭性を安定的に実現するためには、（１）式のＸ値が１０以下であることが肝要であり、９以下であることがより好ましい。
【００１８】
［２］未溶解炭化物の形態について
靭性に及ぼす未溶解炭化物の影響を詳細に調査した結果、未溶解炭化物は靭性を低下させることがわかった。特に、粒径の大きい未溶解炭化物は刃物が折損するときの亀裂の起点および伝播経路となりやすいものと考えられ、できるだけ排除することが有効である。具体的には、円相当径が１.５μｍ以上の未溶解炭化物の量を０.１ｍｍ2あたり４０個以下にコントロールすることが、前記（１）式のＸ値とともに、靭性確保のために重要であることが明らかになった。上述のように、靭性の低いレンズ状マルテンサイトの生成を抑制するためには未溶解炭化物によって固溶Ｃ量を減らすことが必要であるが、できるだけ微細な未溶解炭化物をＣ消費に活用することが肝要である。
【００１９】
［３］旧オーステナイト粒径について
靭性に及ぼす旧オーステナイト粒径の影響を調べたところ、旧オーステナイト粒径が微細であるほど靭性は向上し、特に旧オーステナイト粒径を１５μｍ以下とすることが極めて有効であることがわかった。なお、未溶解炭化物は旧オーステナイト粒径を微細化する作用を有するが、反面、靭性を低下させるので、未溶解炭化物のみに旧オーステナイト粒径の微細化を委ねるわけにはいかない。そこで本発明では旧オーステナイト粒径の微細化に有効な他の種類の炭化物として、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂの炭化物を利用する。
【００２０】
［４］硬質な第二相について
耐摩耗性に及ぼす金属組織の影響を詳細に検討した結果、硬質な第二相を均一分散させることが極めて有効であることがわかった。そして、そのような第二相としてＶ、Ｔｉ、Ｎｂの炭化物を活用できることが明らかになった。すなわち本発明では、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂの１種以上を添加することによって得られる硬質で微細な炭化物を利用して耐摩耗性を向上させている。
【００２１】
〔合金成分〕
次に、合金成分について説明する。合金元素の含有量は特に断らない限り質量％を意味する。
Ｃ：０.４〜０.７５％
刃物に必要な硬さを得るためには０.４％以上のＣ含有量が必要である。しかし、Ｃ含有量が０.７５％を超えると、（１）式のＸ値を１０以下にコントロールした場合であっても、レンズ状マルテンサイトの形成を安定して抑止することや、円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物の存在量を規定以下に安定して抑えることが難しくなり、靭性が低下しやすくなる。したがってＣ含有量は０.７５％以下に制限される。
【００２２】
Ｓｉ：０.５以下
Ｓｉは製鋼段階で脱酸剤として添加されることがあるが、本成分系ではＳｉ無添加でも脱酸不良の弊害は生じない。むしろ、Ｓｉ含有量が多くなると靭性や加工性が劣化するようになり、好ましくない。種々検討の結果、Ｓｉ含有量は０.５％まで許容され、０.３５％以下とすることがより好ましい。
【００２３】
Ｍｎ：０.５〜２％
Ｍｎは焼入れ性向上に有効な元素であり、０.５％未満ではその作用が不十分となりやすい。しかし、Ｍｎは固溶強化型の合金成分であるため、多量のＭｎ含有は鋼を硬質化させ、製造性や靭性を損なう要因となる。種々検討の結果、Ｍｎ含有量は２％以下に制限される。
【００２４】
Ｐ：０.０２％以下、Ｓ：０.０２％以下
これらはどちらも靭性に悪影響を及ぼすので、できるだけ含有量を下げることが望ましいが、本成分系ではいずれも０.０２％まで許容される。
【００２５】
Ｖ：０.０２〜０.５％、Ｔｉ：０.０２〜０.２％、Ｎｂ：０.０１〜０.５％
これらは硬質な微細炭化物を形成する元素である。その炭化物はマトリクス中に均一に分散することにより、焼入れ処理の加熱保持においてオーステナイト相を微細化させる作用を呈する。これにより旧オーステナイト粒径が微細である金属組織が得られ、靱性向上に有効となる。また、その硬質な微細炭化物は耐摩耗性を向上させる作用を呈する。これらの作用を顕著に発揮させるには、Ｖ、Ｔｉの場合０.０２％以上、Ｎｂの場合０.０１％以上の含有量を確保する必要がある。ただし、これらの元素の含有量が過剰になると炭化物が粗大化しやすく、疲労限および靭性を低下させる要因となることがある。また、過剰添加は経済的にも好ましくない。種々検討の結果、Ｖは０.５％以下、Ｔｉは０.２％以下、Ｎｂは０.５％以下の含有量に制限される。したがって、これらの元素は、Ｖ：０〜０.５％、Ｔｉ：０〜０.２％、Ｎｂ：０〜０.５％の含有量範囲で含有させることができるが、少なくともＶ：０.０２〜０.５％、Ｔｉ：０.０２〜０.２％、Ｎｂ：０.０１〜０.５％の１種を含有させる必要がある。
【００２６】
Ｃｒ：０〜０.５％
Ｃｒは鋼の焼入れ性を向上させる作用、鋼板の強度を向上させる作用、耐摩耗性を向上させる作用を併せ持つ元素である。しかし、Ｃｒは焼入れ処理の加熱保持においてセメンタイトの溶体化を妨げるというマイナスの作用を呈する場合があり、焼入れ処理後の未溶解炭化物の量あるいはサイズを増大させる要因となりうる。Ｃｒは必要に応じて添加される任意成分であり、その含有量は０.５％以下の範囲に制限され、０.３％以下とすることがより好ましい。
【００２７】
Ｍｏ：０〜１％
Ｍｏは鋼の焼入れ性の向上に有効な元素であり、必要に応じて添加することができる。しかし、高価な元素であり多量添加は経済性を損なうので、Ｍｏを添加する場合は１％以下の範囲で行う。
【００２８】
Ｂ：０〜０.０１％
Ｂは鋼の焼入れ性を高めるとともに、粒界破壊を抑制する作用を呈するので、必要に応じて添加することができる。Ｂの添加効果は０.０００３％以上のＢ含有量で顕著になるので、Ｂを添加する場合は０.０００３％以上の含有量とすることが特に効果的である。ただしＢ含有量が増大すると逆に靭性が低下するようになる。種々検討の結果、Ｂ含有量は０.０１％以下に制限される。
【００２９】
〔製造方法〕
本発明の刃物用鋼材は、上記の組成を持つ鋼を溶製し、一般的な焼入れ焼戻し鋼材（例えば鋼板）を製造するプロセスによって得ることができる。
【００３０】
焼入れ処理は、前記（１）式で定義されるＸ値が１０以下、旧オーステナイト粒径が１５μｍ以下、かつ円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物が０.１ｍｍ2あたり４０個以下となる条件で行う。化学組成によってこれらを満たす焼入れ条件は若干変動するが、種々検討の結果、溶体化加熱の保持温度７９０〜９００℃、保持時間１０〜６０分の範囲内において適正な焼入れ処理条件を見出すことができる。加熱保持温度が７９０℃を下回る場合や加熱保持時間が１０分未満の場合は、セメンタイトの溶体化が不十分となって粗大な未溶解炭化物が増大しやすく、高い靱性を安定して得ることが難しくなる。逆に加熱保持温度が９００℃を超える場合や加熱保持時間が６０分を超える場合は、旧オーステナイト粒径が粗大となりやすく、この場合も高い靱性を安定して得ることが難しくなる。具体的な化学組成の仕様が決まれば、予備実験によって上記範囲内で適正な条件範囲を予め求めておけばよい。通常、保持温度８００〜８６０℃、保持時間１５〜４０分の条件を採用することが好ましい。冷却はＭｆ点以下の温度まで一気に急冷する必要があるが、冷媒（水あるいは油）の浴中に浸漬して急冷する方法を採用することが望ましい。
【００３１】
次いで焼戻し処理に供する。焼戻しは保持温度１５０〜５００℃、保持時間２０〜２４０分の範囲で設定できるが、あまり低温、短時間では靭性の更なる改善の余地を残したまま焼戻しを終了してしまう場合も生じうる。要求特性と製造コストのバランスにより焼戻し条件を設定すればよいが、できるだけ高い靱性を確保したい場合は２５０〜５００℃の保持温度とすることがより好ましく、２８０〜５００℃とすることが一層好ましい。冷却は空冷で十分である。
【実施例１】
【００３２】
本発明で規定する化学組成を有する鋼を用いて、種々の条件で焼入れ処理および焼戻し処理を行い、組織状態および特性を調べた。
表１に示す化学組成の鋼を溶製し、鋼スラブを製造した。各鋼スラブを常法にしたがって熱間圧延し板厚３.０ｍｍの熱延鋼板とした後、冷間圧延、焼鈍を経て板厚２.５ｍｍの焼鈍し鋼材とした。この焼鈍し鋼材を表１中に示す条件で焼入れ処理および焼戻し処理に供し、硬さが４８〜５５ＨＲＣに調質された供試材を得た。焼入れ処理では加熱保持温度から６０℃の油浴中に材料を浸漬する方法で急冷した。焼戻し処理では加熱保持温度から材料を空冷した。各供試材について以下の項目を調べた。
【００３３】
〔旧オーステナイト粒径〕
供試材の圧延方向および板厚方向に平行な断面（Ｌ断面）について組織観察を行い、ＪＩＳ Ｇ０５５１の切断法に従って旧オーステナイト粒径を求めた。
【００３４】
〔未溶解炭化物の面積率〕
供試材のＬ断面について、鏡面研磨したのちピクラール溶液（メチルアルコール＋ピクリン酸）でエッチングした表面をレーザー顕微鏡で観察し、その画像を処理して一定の視野面積中に未溶解炭化物が占める面積率を測定することによって未溶解炭化物の面積率を求めた。未溶解炭化物は鋼材中にほぼ均一に分散していると考えられるので、この面積率は鋼材中に占める未溶解炭化物の体積率と見ることができる。
【００３５】
〔Ｘ値〕
Ｃ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂの含有量（分析値）および上記の未溶解炭化物の面積率（％）を前記（１）式に代入することによりＸ値を求めた。
【００３６】
〔円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物の存在密度〕
前記の未溶解炭化物の面積率を求めるレーザー顕微鏡観察において、画像処理を利用して円相当径が１.５μｍ以上の未溶解炭化物を特定し、一定の観察面積（ただし０.１ｍｍ2以上とする）に存在する円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物の数をカウントし、これを基に０.１ｍｍ2あたりに存在する円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物の数を算出した。
【００３７】
〔硬さ〕
供試材のＬ断面についてロックウェルＣスケールでの硬さを求めた。園芸用刃物等の用途では４８ＨＲＣ以上の硬度レベルとすることが望まれる。
【００３８】
〔２ｍｍＶノッチ衝撃値（靭性）〕
供試材（板厚２.５ｍｍ）の圧延方向および板厚方向に対して垂直な方向（Ｔ方向）が長手方向となるように長さ５５ｍｍ×幅１０ｍｍの試験片を切り出し、その中央部に２ｍｍＶノッチを形成することにより、ＪＩＳ Ｚ２２０２に準拠したノッチ付き衝撃試験片を作製した。この試験片を用いてＪＩＳ Ｚ２２４２に準拠したシャルピー衝撃試験を常温で実施し、衝撃値を求めた。園芸用刃物等に対して望まれる昨今の厳しい要求特性を考慮して、この２ｍｍＶノッチ衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ2以上のものを合格と判定した。
【００３９】
〔摩耗量〕
供試材（板厚２.５ｍｍ）のＴ方向が長手方向となるように長さ５０ｍｍ×幅２５ｍｍの試験片を切り出し、大越式迅速摩耗試験機を用いて耐摩耗試験を行った。乾式環境下で速度０.６１ｍｍ／ｓｅｃ、最終荷重６０Ｎの条件で、相手材には粒度番号４００番の立方晶系窒化ケイ素からなる砥石を用い、比摩耗量により耐摩耗性を評価した。この場合も園芸用刃物等に対して望まれる昨今の厳しい要求特性を考慮して、摩耗量が３００×１０-4ｍｍ3／（ｍ・ｋｇ）以下のものを合格と判定した。
これらの結果を表１および表２に示す。
【００４０】
【表１】
0005207743.tif 000002
【００４１】
【表２】
0005207743.tif 000003
【００４２】
表１、表２からわかるように、本発明例のものは化学組成および焼入れ・焼戻し条件を適正範囲として製造したことにより、旧オーステナイト粒径、Ｘ値、および円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物の存在密度を本発明に規定される範囲にコントロールすることができた。その結果、耐摩耗性と靭性を高レベルで兼ね備えた材料が実現された。
【００４３】
これに対し、比較例Ｎｏ.１、４、６、９、１０は焼入れ処理の保持温度がそれぞれの化学組成において高すぎたことにより旧オーステナイト粒径が粗大となるか、あるいはＸ値が大きくなり、いずれも靭性に劣った。Ｎｏ.２、７、１１は焼入れ処理の時間がそれぞれの化学組成において短すぎたことにより円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物の存在密度が高くなり、靭性に劣った。
【実施例２】
【００４４】
表３、表５に示す組成の鋼を溶製し、実施例１と同様のプロセスで板厚２.５ｍｍの焼鈍し鋼材（鋼板）を製造し、これを供試材とした。各供試材について実施例１と同様の項目を調査した。結果を表４、表６に示す。
【００４５】
【表３】
0005207743.tif 000004
【００４６】
【表４】
0005207743.tif 000005
【００４７】
【表５】
0005207743.tif 000006
【００４８】
【表６】
0005207743.tif 000007
【００４９】
表３、表４からわかるように、本発明で規定する化学組成の鋼に適切な条件で焼入れ処理および焼戻し処理を施すことにより、旧オーステナイト粒径、Ｘ値、および円相当径１.５μｍ以上の未溶解炭化物の存在密度を本発明に規定される範囲にコントロールすることができた。その結果、耐摩耗性と靭性を高レベルで兼ね備えた材料が実現された。
【００５０】
これに対し、表５、表６からわかるように、比較例Ｎｏ.５１、５２はＣ含有量が不足しているので刃物に必要な硬さが得られなかった。Ｎｏ.５３はＣｒ含有量が高すぎたことによりセメンタイトの溶体化が阻害され、粗大な未溶解炭化物が多数存在したので靭性に劣った。Ｎｏ.５４、５９、６４、６５、６７はＶ、Ｔｉ、Ｎｂを添加していないので旧オーステナイト粒径が粗大になり、靭性に劣った。また硬質な析出物による耐摩耗性向上効果が得られなかった。中でもＮｏ.６５、６７はＣ含有量が高いのでＸ値が高くなり（すなわち固溶Ｃ量が増大し）、脆いレンズ状マルテンサイトが生成したので、Ｖノッチ衝撃値が特に低かった。Ｎｏ.５５、６３はＴｉ添加量が過剰であるため粗大なＴｉ炭化物が生成し、靭性が損なわれた。Ｎｏ.５６、６０はＰまたはＳの含有量が高すぎるので靭性に劣った。Ｎｏ.５７はＭｎ含有量が少ないので必要な硬さが得られず、耐摩耗性に劣った。Ｎｏ.５８、６２はＳｉおよびＣｒの含有量が過剰であるため粗大な未溶解炭化物の存在量が多くなり、靭性に劣った。Ｎｏ.６１はＭｎ含有量が過剰であるため靭性に劣った。Ｎｏ.６８はＣ含有量を０.９５％と高くしたものであり、Ｖ添加にもかかわらずＸ値がかなり高くなり（すなわち固溶Ｃ量がかなり増大し）、Ｖノッチ衝撃値が非常に低い値となった。
【００５１】
図１には、実施例１、２に示した鋼材について摩耗量と２ｍｍＶノッチ衝撃値の関係をプロットした。本発明例のものはいずれも、本発明で規定する要件を外れている比較例のものと比べ、図１中で左上に位置し、耐摩耗性と靭性を高レベルで両立できていることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１、２に示した鋼材について摩耗量と２ｍｍＶノッチ衝撃値の関係をプロットしたグラフ。
【図１】
0005207743.tif 000008