(57)【要約】  高硬度低合金耐摩耗鋼板およびその製造方法であって、該鋼板は、重量百分率において以下の化学成分を有する：Ｃ：０．３３〜０．４５％；Ｓｉ：０．１０〜０．５０％；Ｍｎ：０．５０〜１．５０％；Ｂ：０．０００５〜０．００４０％；Ｃｒ：１．５０％以下；Ｍｏ：０．８０％以下；Ｎｉ：２．００％以下；Ｎｂ：０．０８０％以下；Ｖ：０．０８０％以下；Ｔｉ：０．０６０％以下；ＲＥ：０．１０％以下；Ｗ：１．００％以下；Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．００８０％以下、Ｈ：０．０００４％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、（Ｃｒ／５＋Ｍｎ／６＋５０Ｂ）：０．２０％以上０．５０％以下；（Ｍｏ／３＋Ｎｉ／５＋２Ｎｂ）：０．０２％以上０．５０％以下；（Ａｌ＋Ｔｉ）：０．０１％以上０．１３％以下、残余はＦｅおよび不可避不純物である。前述の化学成分およびプロセスから得られる鋼板は、高い硬度、優れた耐摩耗性能を有し、摩耗に非常に弱い機械設備における様々な部品に適用可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
高硬度低合金耐摩耗鋼板であって、重量百分率において：Ｃ：０．３３〜０．４５％；Ｓｉ：０．１０〜０．５０％；Ｍｎ：０．５０〜１．５０％；Ｂ：０．０００５〜０．００４０％；Ｃｒ：１．５０％以下；Ｍｏ：０．８０％以下；Ｎｉ：２．００％以下；Ｎｂ：０．０８０％以下；Ｖ：０．０８０％以下；Ｔｉ：０．０６０％以下；ＲＥ：０．１０％以下；Ｗ：１．００％以下；Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％、Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％、Ｎ：０．００８０％以下、Ｏ：０．００８０％以下、Ｈ：０．０００４％以下、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、（Ｃｒ／５＋Ｍｎ／６＋５０Ｂ）：０．２０％以上０．５０％以下；（Ｍｏ／３＋Ｎｉ／５＋２Ｎｂ）：０．０２％以上０．５０％以下；（Ａｌ＋Ｔｉ）：０．０１％以上０．１３％以下、残余はＦｅおよび不可避不純物である化学成分を有し；その微細構造は微細なマルテンサイトおよび残留オーステナイトであり；その典型的な機械的特性は：５５０ＨＢより大きい硬度、および４０Ｊより大きい−４０℃シャルピーＶノッチ縦衝撃エネルギである、高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項２】
ＲＥはＬａ、Ｃｅ、Ｎｄの１つまたはいくつかである、請求項１に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項３】
重量百分率において：Ｃ：０．３５〜０．４５％；Ｓｉ：０．１０〜０．４０％の化学成分を有する、請求項１に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項４】
重量百分率において：Ｍｎ：０．５０〜１．２０％；Ｃｒ：０．１０〜１．３０％；Ｍｏ：０．６０％以下；Ｎｉ：１．５０％以下；および（Ｍｏ／３＋Ｎｉ／５＋２Ｎｂ）：０．０４％以上０．４５％以下の化学成分を有する、請求項１に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項５】
重量百分率において：Ｎｂ：０．００５〜０．０８０ｗｔ％；Ｖ：０．０６０％以下；ＲＥ：０．０８％以下；Ｗ：０．８０％以下の化学成分を有する、請求項１に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項６】
重量百分率において：Ｂ：０．０００５〜０．００２０％；Ｃａ：０．００１０％〜０．００６０％；（Ｃｒ／５＋Ｍｎ／６＋５０Ｂ）：０．２０％以上０．４５％以下の化学成分を有する、請求項１に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項７】
重量百分率において：Ｎ：０．００５０％以下；Ｏ：０．００５０％以下；Ｈ：０．０００３％以下；Ｐ：０．０１２％以下；Ｓ：０．００５％以下の化学成分を有する、請求項１に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項８】
重量百分率において：Ａｌ：０．０２０〜０．０８０％；Ｔｉ：０．００５〜０．０６０ｗｔ％；（Ａｌ＋Ｔｉ）：０．０１％以上０．１２％以下の化学成分を有する、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法であって、前述の割合の化学成分を溶解し、鋳造、加熱、圧延、および圧延の直後に冷却して高硬度低合金耐摩耗鋼板を得るステップを含み、前記加熱ステップでは、スラブ加熱温度は１０００〜１２００℃であり、および熱保持時間は１〜３時間であり；前記圧延ステップでは、粗圧延温度は９００〜１１５０℃であり、一方、仕上げ圧延温度は７８０〜８８０℃であり；前記冷却ステップでは、前記鋼は４００℃より下に水冷され、次いで、周囲温度に空冷され、水冷の速度は２０℃／ｓ以上であり：得られた高硬度低合金耐摩耗鋼板の微細構造は、微細なマルテンサイトおよび残留オーステナイトであり、前記残留オーステナイトの体積分率は５％以下であり；その機械的特性は：５５０ＨＢより大きい硬度、および４０Ｊより大きい−４０℃シャルピーＶノッチ縦衝撃エネルギである、高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法。
【請求項１０】
前記圧延直後に冷却するステップは、焼戻しステップをさらに含み、前記焼戻しステップにおいては、加熱温度は１００〜４００℃であり、熱保持時間は３０〜１２０分である、請求項９に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法。
【請求項１１】
前記加熱ステップでは、スラブ加熱温度は１０００〜１１５０℃である、請求項９または請求項１０に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法。
【請求項１２】
前記圧延ステップでは、粗圧延温度は９００〜１１００℃であり、粗圧延ステップにおける圧延率は２０％より大きく、一方で仕上げ圧延温度は７８０〜８６０℃であり、仕上げ圧延ステップにおける圧延率は４０％より大きい、請求項９または請求項１０に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法。
【請求項１３】
前記冷却ステップでは、冷却中止温度は３８０℃より下であり、水冷速度は２３℃／ｓ以上である、請求項９または請求項１０に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法。
【請求項１４】
前記焼戻しステップでは、焼戻し温度は１００〜３８０℃であり、熱保持時間は３０〜１００分である、請求項１０に記載の高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は耐摩耗鋼板に関し、特に、高硬度低合金耐摩耗鋼板およびその製造方法であって、該鋼板は典型的な機械的特性：５５０ＨＢより大きい硬度、および４０Ｊより大きい−４０℃シャルピーＶノッチ縦衝撃エネルギを有する、高硬度低合金耐摩耗鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐摩耗鋼板は、非常に厳しい作業条件を伴い、高い強度および高耐摩耗性を必要とする、採鉱、農業、セメント製造、港湾、電力および冶金事業の分野における機械製品、たとえば大型ブルドーザー、積載機械、掘削機、ダンプトラック、グラブバケット、スタックリクレイマー、運搬曲げ構造などに広く適用される。
【０００３】
伝統的に、オーステナイト系高マンガン鋼は、通常、耐摩耗部品を製造するために選択される。大きい衝撃荷重の影響下では、オーステナイト系高マンガン鋼は歪んでマルテンサイト相変態を誘導し、その耐摩耗性を改善し得る。オーステナイト系高マンガン鋼は、高い合金含有量の制限があり、機械加工および溶接性能が悪く、元の硬度が低いため、広い適用に対しては好適ではない。
【０００４】
過去数十年間の間に、急速な発展が耐摩耗鋼の利用および適用において起こった。それは、通常、適量の炭素および合金元素の添加によって、鋳造、圧延およびオフライン熱処理などを通して製造される。鋳造方法は、作業の流れが短く、プロセスが単純であり、製造が容易である、という利点を有するが、合金含有量が過剰であり、機械的な溶接および機械加工性能が悪いという欠点を有し；圧延方法は、合金元素の含有量をさらに低減し、その製品の性能を改善するかもしれないが、広い適用に対してはしかしなお不適当であり；オフライン焼入＋焼戻しの熱処理は、耐摩耗鋼板を製造する主な方法であり、製造された耐摩耗鋼板は低い合金元素および高性能を有し、安定した工業的生産をなすことが可能である。しかし、低炭素、エネルギ節約および環境保全に対する、より高い要件のため、低コスト、短い作業の流れおよび高性能を有する製品は、鉄鋼業の発展において避けられない傾向になる。
【０００５】
中国特許ＣＮ１１４０２０５Ａは、鋳造によって製造され、高含有量の炭素および合金元素（Ｃｒ、Ｍｏ、など）を有し、悪い機械的特性および溶接性能を避けがたく結果として生じる、中および高炭素ならびに中間合金を有する耐摩耗鋼を開示する。
【０００６】
中国特許ＣＮ１８６５４８１Ａは、高含有量の炭素および合金元素（Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、など）を有し、それによって、不十分な溶接性能であり、圧延の後に空冷によって、またはスタック冷却によって製造され、それによって低い機械的特性である、ベイナイト耐摩耗鋼を開示する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の目的は、少量の合金元素の添加に基づいて、高い硬度および高い靭性を一致させ、十分な機械加工性能を有する高硬度低合金耐摩耗鋼板、およびその製造方法を提供することである。それは、典型的な機械的特性：５５０ＨＢより大きい硬度、および４０Ｊより大きい−４０℃シャルピーＶノッチ縦衝撃エネルギを有し、事業上の広い適用に非常に有益である。
【０００８】
前述の目的を達成するために、この発明は以下の技術的解決法をとる：
高硬度低合金耐摩耗鋼板は、重量百分率において以下の化学成分を有する：Ｃ：０．３３〜０．４５％；Ｓｉ：０．１０〜０．５０％；Ｍｎ：０．５０〜１．５０％；Ｂ：０．０００５〜０．００４０％；Ｃｒ：１．５０％以下；Ｍｏ：０．８０％以下；Ｎｉ：２．００％以下；Ｎｂ：０．０８０％以下；Ｖ：０．０８０％以下；Ｔｉ：０．０６０％以下；ＲＥ：０．１０％以下；Ｗ：１．００％以下；Ａｌ：０．０１０〜０．０８０％；Ｃａ：０．００１０〜０．００８０％；Ｎ：０．００８０％以下；Ｏ：０．００８０％以下；Ｈ：０．０００４％以下；Ｐ：０．０１５％以下；Ｓ：０．０１０％以下；および（Ｃｒ／５＋Ｍｎ／６＋５０Ｂ）：０．２０％以上０．５０％以下；（Ｍｏ／３＋Ｎｉ／５＋２Ｎｂ）：０．０２％以上０．５０％以下；（Ａｌ＋Ｔｉ）：０．０１％以上０．１３％以下、残余はＦｅおよび不可避不純物であり；その微細構造は微細なマルテンサイトおよび残留オーステナイトであり；典型的な機械的特性は：５５０ＨＢより大きい硬度、および４０Ｊより大きい−４０℃シャルピーＶノッチ縦衝撃エネルギである。
【０００９】
さらに、ＲＥはＬａ、Ｃｅ、Ｎｄの１つまたはいくつかである。
高硬度低合金耐摩耗鋼板を製造する方法は、以下のステップを含む：
それぞれの元の材料を前述の化学成分の割合で溶解し、鋳造、加熱、圧延、および圧延の直後に冷却して鋼板を得るステップを含み、加熱ステップでは、スラブ加熱温度は１０００〜１２００℃であり、および熱保持時間は１〜３時間であり；圧延ステップでは、粗圧延温度は９００〜１１５０℃であり、一方、仕上げ圧延温度は７８０〜８８０℃であり；冷却ステップでは、鋼は４００℃より下に水冷され、次いで、周囲温度に空冷され、水冷の速度は２０℃／ｓ以上である。
【００１０】
さらに、圧延直後に冷却するステップは、焼戻しステップをさらに含み、焼戻しステップにおいては、加熱温度は１００〜４００℃であり、熱保持時間は３０〜１２０分である。
【００１１】
好ましくは、加熱プロセス中において、加熱温度は１０００〜１１５０℃であり；より好ましくは、加熱温度は１０００〜１１３０℃であり；最も好ましくは、加熱温度は、生産効率を改善し、オーステナイト粒が過成長しないよう、およびビレットの表面が強く酸化するのを防ぐため、１０００〜１１１０℃である。
【００１２】
好ましくは、圧延ステップでは、粗圧延温度は９００〜１１００℃であり、粗圧延ステップにおける圧延率は２０％より大きく、一方で仕上げ圧延温度は７８０〜８６０℃であり、仕上げ圧延ステップにおける圧延率は４０％より大きく；より好ましくは、粗圧延温度は９００〜１０８０℃であり、粗圧延ステップにおける圧延率は２５％より大きく、一方で仕上げ圧延温度は７８０〜８５５℃であり、仕上げ圧延ステップにおける圧延率は４５％より大きく；最も好ましくは、粗圧延温度は９１０〜１０８０℃であり、粗圧延ステップにおける圧延率は２８％より大きく、一方で仕上げ圧延温度は７８５〜８５５℃であり、仕上げ圧延ステップにおける圧延率は５０％より大きい。
【００１３】
好ましくは、冷却ステップでは、冷却中止温度は３８０℃より下であり、水冷速度は２３℃／ｓ以上であり；より好ましくは、冷却中止温度は３５０℃より下であり、水冷速度は２７℃／ｓ以上であり；最も好ましくは、冷却中止温度は３３０℃より下であり、水冷速度は３０℃／ｓ以上である。
【００１４】
好ましくは、焼戻しステップでは、加熱温度は１００〜３８０℃であり、熱保持時間は３０〜１００分であり；より好ましくは、加熱温度は１２０〜３８０℃であり、熱保持時間は、３０〜１００分であり；最も好ましくは、加熱温度は１５０〜３８０℃であり、熱保持時間は、３０〜１００分である。
【００１５】
この発明に従う高硬度低合金耐摩耗鋼板の化学成分のそれぞれの機能性は、以下のとおりである：
炭素：炭素は耐摩耗鋼において最も基本的で最も重要な元素であり、それは鋼の強度および硬度を改善し、したがって、その耐摩耗性をさらに改善することが可能である。しかしながら、それは鋼の靭性および溶接性能に対しては良くない。したがって、鋼における炭素含有量は、０．３３〜０．４５ｗｔ％間に、好ましくは０．３３〜０．４３ｗｔ％間に制御されるべきである。
【００１６】
珪素：珪素はフェライトおよびオーステナイトにおいて固溶されて、それらの硬度および強度を改善するが、過剰な珪素は鋼の靭性を急激に減少させる結果となるかもしれない。同時に、珪素と酸素との間の親和性は、酸素とＦｅとの間のそれよりよいため、溶接中において低い融点でケイ酸塩を生成し、スラグおよび溶融された金属の流動性を増大することが容易で、それによって、溶接継目の質に影響する。したがって、その含有量は多すぎるべきでない。この発明の耐摩耗鋼における珪素含有量は、０．１０〜０．６０ｗｔ％間に、好ましくは０．１０〜０．５０ｗｔ％間に制御されるべきである。
【００１７】
マンガン：マンガンは、鋼の硬化能を急激に改善し、それの変態温度および臨界冷却速度を低減する。しかしながら、マンガンの含有量が高すぎると、それは結晶粒を粗くする傾向を有するかもしれず、焼戻し脆性を被り易くなり、鋳造ブランクの偏析および亀裂を引起しがちであり、したがって鋼板の性能を下げる。この発明の耐摩耗鋼におけるマンガン含有量は、０．５０〜１．５０ｗｔ％間に、好ましくは０．５０〜１．２０ｗｔ％間に制御されるべきである。
【００１８】
ホウ素：ホウ素は鋼の硬化能を改善し得るが、過剰なホウ素は結果として熱脆性を生じて、溶接性能および高温機械加工性能に影響するかもしれない。その結果、Ｂの含有量を制御することが必要である。耐摩耗鋼におけるＢの含有量は、０．０００５〜０．００４０ｗｔ％間に、好ましくは０．０００５〜０．００２０ｗｔ％間に制御される。
【００１９】
クロム：クロムは臨界冷却速度を低減させて、鋼の硬化能を改善することが可能である。クロムは、（Ｆｅ、Ｃｒ）３Ｃ、（Ｆｅ、Ｃｒ）７Ｃ３および（Ｆｅ、Ｃｒ）２３Ｃ７のような、強度および硬度を改善することが可能である複数種類のカーバイドを形成してもよい。焼戻し中において、クロムはカーバイドの析出および凝集を防ぐかまたは遅らせて、焼戻し安定性を改善することが可能である。この発明の耐摩耗鋼におけるクロム含有量は、１．５０ｗｔ％以下、好ましくは０．１０〜１．３０％の間で制御されるべきである。
【００２０】
モリブデン：モリブデンは結晶粒を微細化し、強度および靭性を改善することが可能である。モリブデンは鋼のソソロイド相およびカーバイド相に存在し、したがって、モリブデン含有鋼は、固溶およびカーバイド分散強化の効果がある。モリブデンは焼戻し安定性の改善を伴って、焼戻し脆性を低減することが可能である元素である。この発明の耐摩耗鋼におけるモリブデン含有量は、０．８０ｗｔ％以下、好ましくは０．６０ｗｔ％以下に制御されるべきである。
【００２１】
ニッケル：ニッケルは臨界冷却速度を低減し、硬化能を改善することが可能である。ニッケルは、任意の比において鉄と相互に可溶で、フェライト粒の微細化を通して鋼の低温靱性を改善し、冷脆性変態温度を明らかに低減させる効果がある。高い低温靱性を有する高レベル耐摩耗鋼に関しては、ニッケルは非常に有益な添加元素である。しかしながら、過剰なニッケルは、鋼板表層のスケールの除去を難しくして、著しくより高いコストに至るかもしれない。この発明の耐摩耗鋼におけるニッケル含有量は、２．００ｗｔ％以下、好ましくは１．５０ｗｔ％以下に制御されるべきである。
【００２２】
ニオブ：ニオブの結晶粒を微細化する効果および析出強化の効果は、特に物質の頑健さに寄与し、Ｎｂは、オーステナイト粒の成長を強く制限することが可能であるカーバイドおよび窒化物の強い形成物である。Ｎｂは、主に析出強化および相変態強化を通して鋼の性能を改善するかまたは高め、それはＨＳＬＡ鋼において最も効果的な硬化剤の１つとして考えられてきた。この発明の耐摩耗鋼におけるニオブ含有量は、０．０８０ｗｔ％以下、好ましくは０．００５〜０．０８０ｗｔ％間に制御されるべきである。
【００２３】
バナジウム：バナジウムの添加は、結晶粒を微細化して、鋼ブランクの加熱中においてオーステナイト粒が粗くなり過ぎないようにするためである。したがって、後のマルチパス圧延中において、鋼粒はさらに微細化されることが可能であり、鋼の強度および靭性が改善される。この発明の耐摩耗鋼におけるバナジウム含有量は、０．０８０ｗｔ％以下、好ましくは、０．０６０ｗｔ％以下に制御にされるべきである。
【００２４】
アルミニウム：鋼におけるアルミニウムおよび窒素は、微細で溶解不可能なＡｌＮ粒子を形成してもよく、それは鋼における結晶粒を微細化することが可能である。アルミニウムは、鋼の結晶粒を微細化し、鋼における窒素および酸素を安定させ、鋼のノッチに対する感受性を軽減し、エージング効果を低減または除去し、その靭性を改善し得る。耐摩耗鋼におけるＡｌの含有量は、０．０１０〜０．０８０ｗｔ％間に、好ましくは０．０２０〜０．０８０ｗｔ％間に制御される。
【００２５】
チタン：チタンは強いカーバイドの形成物の１つで、炭素と共に微細なＴｉＣ粒子を形成する。ＴｉＣ粒子は微細で、粒界に沿って分布され、それは結晶粒の微細化の効果に到達することが可能である。より硬いＴｉＣ粒子は鋼の耐摩耗性を改善することができる。耐摩耗鋼におけるチタンの含有量は、０．０６０ｗｔ％以下、好ましくは０．００５〜０．０６０ｗｔ％間に制御される。
【００２６】
アルミニウムおよびチタン：チタンは微粒子を形成し、結晶粒をさらに微細化することが可能であり、一方、アルミニウムは、微細なＴｉ粒子の形成を保証し、結晶粒を微細化するチタンの十分な働きを可能にする。したがって、アルミニウム＋チタンの総含有量の範囲は、０．０１０％以上０．１３％以下以上、好ましくは、０．０１０％以上０．１２％以下に制御されるべきである。
【００２７】
希土類：微量の希土類の添加は、リンおよび硫黄のような元素の偏析を低減して非金属含有物の形状、サイズおよび分布を改善することが可能であり、同時に結晶粒を微細化して硬度を改善することが可能である。希土類は、高強度低合金鋼の降伏／強度比を増大させ、その頑健さを改善することに関して有利であり得る。過剰な希土類があるべきではなく、さもないと深刻な偏析を引起して、鋳造ブランクの品質および機械的特性を低減させるかもしれない。この発明の耐摩耗鋼における希土類の含有量は、０．１０ｗｔ％以下、好ましくは０．０８ｗｔ％以下に制御されるべきである。
【００２８】
タングステン：タングステンは鋼の焼戻し安定性および熱強さを改善でき、結晶粒を微細化するある効果を有し得る。さらに、タングステンは、耐摩耗性を改善するよう、硬いカーバイドを形成することが可能である。この発明の耐摩耗鋼におけるタングステンの含有量は、１．００ｗｔ％以下、好ましくは０．８０ｗｔ％以下に制御されるべきである。
【００２９】
カルシウム：カルシウムは、鋳鋼における含有物の劣化に著しく寄与し、鋳鋼における適切な量のカルシウムの添加は、帯状の硫化物含有物を球状のＣａＳまたは（Ｃａ、Ｍｎ）Ｓ含有物に変換し得る。カルシウムによって形成された酸化物および硫化物の含有物は低密度を有し、浮動し、除去される傾向がある。カルシウムは、さらに、粒界で硫化物の偏析を著しく低減する。それらはすべて鋳鋼の質を改善し、およびさらにその性能を改善するのに有益である。耐摩耗鋼におけるカルシウムの含有量は、０．００１０〜０．００８０ｗｔ％間に、好ましくは０．００１０〜０．００５０ｗｔ％間に制御される。
【００３０】
リンおよび硫黄：リンおよび硫黄の両方は耐摩耗鋼において有害な元素であり、その含有量は厳密に制御されるべきである。この発明の鋼におけるリンの含有量は、０．０１５ｗｔ％以下、好ましくは、０．０１２ｗｔ％以下に制御され；この発明の鋼における硫黄の含有量は、０．０１０ｗｔ％以下、好ましくは０．００５ｗｔ％以下に制御される。
【００３１】
窒素、酸素および水素：鋼における過剰な窒素、酸素および水素は、溶接性能、衝撃靱性および亀裂抵抗のような性能に有害であり、鋼板の質および寿命を低減し得る。しかし、厳しすぎる制御は製造費用を実質的に増大するかもしれない。したがって、この発明の鋼における窒素の含有量は、０．００８０ｗｔ％以下、好ましくは０．００５０ｗｔ％以下に制御され；この発明の鋼における酸素の含有量は、０．００８０ｗｔ％以下、好ましくは、０．００５０ｗｔ％以下に制御され；この発明の鋼における水素の含有量は、０．０００４ｗｔ％以下、好ましくは０．０００３ｗｔ％以下に制御される。
【００３２】
この発明の高硬度低合金耐摩耗鋼板における、科学的に設計された炭素および合金元素の含有量のため、ならびに合金元素の微細化強化効果、および構造上の微細化および強化のための圧延および冷却プロセスの制御を通して、得られた耐摩耗鋼板は、優れた機械的特性（硬度、衝撃靱性など）および耐摩耗性を有して、超硬度および高靭性の一致を達成する。
【００３３】
先行技術に比較して、この発明の高硬度低合金耐摩耗鋼板は、以下の特徴を有する：
１．  化学成分に関して、この発明の耐摩耗鋼板は、低い炭素および低い合金を優先し、Ｎｂ、Ｔｉまたはその他同種のもののようなマイクロ合金元素の微細化および強化の特性を十分に利用して、炭素ならびにＣｒ、ＭｏおよびＮｉのような合金元素の含有量を低減し、鋼板の十分な機械的特性を保証する。
【００３４】
２．  製造プロセスに関して、この発明の耐摩耗鋼板はＴＭＣＰプロセスによって製造され、ＴＭＣＰプロセスにおける圧延開始温度および仕上げ圧延温度、圧延変形量、ならびに冷却速度のようなプロセスパラメータの制御を通して、構造微細化および強化効果が達成され、さらに、炭素および合金元素の含有量は低減され、それによって、優れた機械的特性などを有する鋼板を得る。さらに、そのプロセスは、短い作業の流れ、高効率、エネルギ節約および低コストなどの特性を有する。
【００３５】
３．  製品の性能に関して、この発明の耐摩耗鋼板は、高い硬度、高い低温靱性（その典型的な機械的特性：５５０ＨＢより大きいブリネル硬さ、および５０Ｊより大きい−４０℃シャルピーＶノッチ縦衝撃エネルギ）のような利点を有し、十分な耐摩耗性を有する。
【００３６】
４．  微細構造に関して、この発明の耐摩耗鋼板は、合金元素と制御された圧延プロセスおよび制御された冷却プロセスとの組合せを十分に利用して、微細なマルテンサイト構造および残留オーステナイトを得（残留オーステナイトの体積分率は５％以下である）、それらは耐摩耗鋼板の強度、硬度および靭性をうまく一致させることに対して有益である。
【００３７】
要するに、この発明の耐摩耗鋼板は明らかな利点を有し、炭素および合金元素の含有量ならびに熱処理プロセスの制御によって得られることに起因して、それは低コストであり、高い硬度、十分な低温靭性を有し、摩耗に非常に弱い機械設備における様々な部品のために適用可能であり、それによって、この種の耐摩耗鋼板は、社会経済および鉄鋼業の発展の自然な傾向である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明に従う実施の形態７における鋼板の微細構造の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
詳細な記載
以下に、この発明の技術的解決法が、詳細な実施の形態と関連してさらに設定される。それらの実施の形態は、この発明の詳述された実現例を記載するためにのみ用いられ、その保護範囲に対するいかなる限定を構成するためにも用いられないことが明記されるべきである。
【００４０】
表１は、実施の形態１〜１０における耐摩耗鋼板および対照例１（特許ＣＮ１１４０２０５  Ａにおける実施の形態である）における鋼板の重量百分率における化学成分を示す。それらを製造する方法は次のとおりである：それぞれの溶解された原料は、以下のステップ：溶解−鋳造―――加熱―――圧延―――圧延直後の冷却―――焼戻し（必須ではない）で処理され、重量百分率における化学元素は制御され、加熱ステップでは、スラブ加熱温度は１０００〜１２００℃であり、および熱保持時間は１〜３時間であり；圧延ステップでは、粗圧延温度は９００〜１１５０℃であり、一方、仕上げ圧延温度は７８０〜８８０℃であり；冷却ステップでは、鋼は４００℃より下に水冷され、次いで、周囲温度に空冷され、水冷の速度は２０℃／ｓ以上であり：焼戻しステップでは、加熱温度は１００〜４００℃であり、熱保持時間は３０〜１２０分であり；実施の形態１〜１０における具体的なプロセスパラメータは表２に示される。
【００４１】
【表１】
2016505094.tif 000002
【００４２】
【表２】
2016505094.tif 000003
【００４３】
１．  機械的特性試験
実施の形態１〜１０における高硬度低合金耐摩耗鋼板が、機械的特性に関して試験され、その結果が表３に示される。
【００４４】
【表３】
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【００４５】
表３から理解できるように、実施の形態１〜１０における耐摩耗鋼板は、５７０〜６４０ＨＢの硬度、および４０〜８０Ｊの−４０℃シャルピーＶノッチ縦衝撃エネルギを有し、この発明の耐摩耗鋼板が高い硬度および十分な衝撃靱性を有し、優れた機械的特性を有することを示す。鋼板の硬度は対照の鋼板１のそれより高く、その衝撃靱性は対照の鋼板１のそれよりよい。
【００４６】
２．  耐摩耗性試験
耐摩耗性試験はＭＬ−１００摩損試験機上で実行される。試料を切断するとき、試料の軸は鋼板表面に垂直であり、試料の摩耗表面は鋼板の圧延表面である。試料は、Φ４ｍｍの試験される部分およびΦ５ｍｍのクランプされる部分を有する階段状の円筒体に機械加工される。試験の前に、試料はアルコールですすがれ、ブロワーで乾燥させられ、次いで、１万分の１の精度を有するスケール上で計量される。測定された重量は、原重量としてとられ、次いで、それは弾性クランプ上に取り付けられる。試験は荷重８４Ｎの影響下で８０メッシュの研摩紙で行われる。試験の後、試料と研摩紙との間の摩耗のため、渦巻線が試料によって研摩紙に描かれ得る。渦巻線の開始半径および終了半径によれば、渦巻線の長さは、以下の式で計算される：
Ｓ＝π（ｒ１２−ｒ２２）／ａ
ｒ１は渦巻線の開始半径であり；ｒ２は渦巻線の終了半径であり；ａは渦巻線の送り量である。各試験では、計量は３回実行され、平均結果が用いられる。次いで、重量損失が計算され、１メートル当たりの重量損失は試料の摩耗率（ｍｇ／Ｍ）を示す。
【００４７】
耐摩耗性試験は、この発明の実施の形態１〜１０における高硬度高靭性耐摩耗鋼板上で実行される。この発明に従うこれらの実施の形態および対照例２（５５０ＨＢの硬度を有する鋼板が用いられる）における鋼の摩耗試験結果を、表４に示す。
【００４８】
【表４】
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【００４９】
表４から、周囲温度および８０メッシュ研摩紙／８４Ｎ荷重の摩耗条件においては、この発明に従う高硬度低合金耐摩耗性の摩耗性能は、対照例２のそれより良いことがわかる。
【００５０】
３．  微細構造
微細構造は実施の形態７の耐摩耗鋼板をチェックすることによって得られる。図１に示されるように、微細構造は微細なマルテンサイトおよび微量の残留オーステナイトであり、残留オーステナイトの体積分率は５％以下であり、それは、鋼板が優れた機械的特性を有することを保証する。
【００５１】
この発明は、妥当な製造プロセスの条件下で、炭素および合金元素の組成成分ならびにその比を科学的に設計して、合金のコストを低減し；ＴＭＣＰプロセスを十分に利用して構造を微細化および強化して、得られた耐摩耗鋼板は高い硬度、十分な衝撃靱性および優れた耐摩耗性、ならびに微細な適用可能性を有するようにする。
【図１】
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【国際調査報告】
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