[发明专利]使用中的硬度变化小的高韧性耐磨耗钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有建筑机械、产业机械等所要求的HB400以上、HB520以下的硬度、在使用中的硬度变化小、且韧性优异的耐磨耗钢及其制造方法。

背景技术

所谓耐磨耗钢，当然要求其具有长时间稳定的耐磨耗特性、能够经得起长期的使用。针对耐磨耗钢在使用中受到的来自环境的各种损伤，现有的发明公开了耐延迟裂纹性、耐热龟裂性、以及设想在低温下使用时的低温韧性等有所改善的方案。

例如，作为提供耐延迟裂纹性优异的钢板的制造技术的发明，报道了利用低Mn化的技术(例如，参照特开昭60-59019号公报)、以及使用在淬火后在200～500℃的低温下回火处理方法的技术(例如，特开昭63-317623号公报)。

为了提供耐热龟裂性优异的钢材，公开了限定Mn、Cr、Mo等成分的制造技术(例如，参照特开平1-172514号公报)，进而，作为低温韧性优异的钢的制造技术，还公开了以合金元素为主体并限定这些成分体系的技术(例如，参照特开2001-49387号公报、特开2005-179783号公报、特开2004-10996号公报)。

上述发明都是达到了各自目的的优异的发明，但是，着眼于是否能够维持长期稳定的硬度这一普通的耐磨耗钢所期待的最基本的特性，即，着眼于在室温附近长期使用的材料的硬度变化的发明目前尚没有找到。

发明内容

近年来，根据节约能源、节约资源的社会性要求，对于耐磨耗性和耐腐蚀性等维持材料长期功能所需要的特性，要求更长期的稳定性。尤其是，耐磨耗钢被用于各种磨耗环境下，即使一般在室温下使用的环境中，磨耗面也会因为磨擦热而使使用材料处于从室温至100℃左右的环境下，而且是长时间的处于这种环境下。但是，耐磨耗钢在这样的稍高于室温的温度范围下的特性、特别是硬度的变化几乎没有被研究过，而本发明的目的就在于提供一种在这样的环境下长期使用中的硬度变化小的高韧性耐磨耗钢及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明是为了提供用于维持耐磨耗钢的长时间稳定的硬度的必要技术而完成的，其要点为：

(1)使用中的硬度变化小的高韧性耐磨耗钢，其特征在于，以质量％计含有C：0.21％～0.30％、Si：0.30～1.00％、Mn：0.32～0.70％、P：0.02％以下、S：0.01％以下、Cr：0.1～2.0％、Mo：0.1～1.0％、B：0.0003～0.0030％、Al：0.01～0.1％、N：0.01％以下，剩余部分为不可避免的杂质和Fe，而且含有以下式(1)定义的M值为M：-10～16的成分。

M＝26×[Si]-40×[Mn]-3×[Cr]+36×[Mo]+63×[V]  (1)

(2)上述(1)记载的使用中的硬度变化小的高韧性耐磨耗钢，其特征在于，以质量％计进一步含有V：0.01～0.1％、Nb：0.005～0.05％、Ti：0.005～0.03％、Ca：0.0005～0.05％、Mg：0.0005～0.05％、REM：0.001～0.1％中的一种或两种以上。

(3)使用中的硬度变化小的高韧性耐磨耗钢板的制造方法，其特征在于，将含有上述(1)或(2)中记载的化学成分的钢进行热轧，之后从Ac₃点以上的温度进行淬火。

(4)使用中的硬度变化小的高韧性耐磨耗钢板的制造方法，其特征在于，将含有上述(1)或(2)中记载的化学成分的钢加热至1000℃～1270℃后，在850℃以上的温度下结束热轧，然后立即进行淬火。

本发明发现了用于防止一般在室温下使用的耐磨耗钢在长时间使用中的硬度变化的成分范围和成为合金设计的指标的M值，从而可以提供能够显著改善磨耗寿命的钢板。

附图说明

图1为表示合金元素对在150℃下保持10小时后的硬度变化的影响的图。

图2为表示合金元素对在150℃下保持10小时后的-20℃下的夏比冲击试样吸收能的影响的图。

具体实施方式

要实施本发明，根据作为耐磨耗钢材的硬度或韧性来规定合金添加量是非常重要的。首先，对规定本发明的钢成分的理由进行说明。

C：是提高硬度的最重要的元素，为确保淬火硬度，需要添加0.21％以上，但如果超过0.30％，则硬度变得过高，耐氢致裂纹性会显著受损，因此其上限设为0.30％。

Si：作为脱氧材料和抑制使用中的硬度降低的元素是有效的，添加0.30％以上时效果显著，但添加超过1.00％时则有可能影响韧性，因此上限设为1.00％以下。