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公開番号2025117244
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-12
出願番号2024011986
出願日2024-01-30
発明の名称耐摩耗鋼
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250804BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】Ni、Moといった高価な元素を使用せず又は使用を抑制し、必要な強度及び靭性を有するHB450クラスの耐摩耗鋼を提供する。
【解決手段】所定の化学組成を有し、400μm×400μmの領域において、15°以上の大傾角粒界で囲まれた結晶粒のうち粒径が大きい順に10個の結晶粒の平均粒径が40.0μm以下であり、質量%でのC含有量を[C]とした場合に表面から厚さ方向に0.7mmの位置における表面硬さが400HV10以上かつ634×[C]^1/2+140HV10以上であり、400μm×400μmの領域において、TiN粒子の粒子径が大きい順に10個の平均粒径が7.0μm以下であり、かつクラスター状のAl₂O₃の最大長径が30.0μm以下であり、円相当径が200nm以下のTiN粒子の個数密度が1×10⁵個/mm²以上であり、-40℃でのシャルピー吸収エネルギーが27J以上である耐摩耗鋼。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．４０％、
Ｓｉ：０．０１～２．５０％、
Ｍｎ：０．１０～２．２０％、
Ｐ：０．０４００％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１．５０超～７．５０％、
Ａｌ：０．０１０～０．１５０％、
Ｔｉ：０．００５％～０．０５０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、
Ｎ：０．００１５～０．０１００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
４００μｍ×４００μｍの領域において、１５°以上の大傾角粒界で囲まれた結晶粒のうち、粒径が大きい順に１０個の結晶粒の平均粒径が４０．０μｍ以下であり、
４００μｍ×４００μｍの領域において、ＴｉＮ粒子の粒子径が大きい順に１０個の平均粒径が７．０μｍ以下であり、かつクラスター状のＡｌ
２
Ｏ
３
の最大長径が３０．０μｍ以下であり、
円相当径が２００ｎｍ以下のＴｉＮ粒子の個数密度が、１×１０
５
個／ｍｍ
２
以上であり、
質量％でのＣ含有量を［Ｃ］とした場合に、表面から厚さ方向に０．７ｍｍの位置における表面硬さが、４００ＨＶ１０以上かつ６３４×［Ｃ］
１／２
＋１４０ＨＶ１０以上であり、
－４０℃でのシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ以上である、
耐摩耗鋼。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．４０％、
Ｓｉ：０．０１～２．５０％、
Ｍｎ：０．１０～２．２０％、
Ｐ：０．０４００％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１．５０超～７．５０％、
Ａｌ：０．０１０～０．１５０％、
Ｔｉ：０．００５％～０．０５０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、
Ｎ：０．００１５～０．０１００％であり、さらに、下記Ａ群～Ｃ群からなる群より選ばれる１種又は２種以上の元素を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
（Ａ群）
Ｎｂ：０．０５０％以下、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｎｉ：１．００％未満、
Ｍｏ：１．００％未満、
Ｖ：１．００％以下、及び
Ｗ：１．００％以下
からなる群より選択される１種又は２種以上
（Ｂ群）
Ｃａ：０．０１００％以下、
Ｍｇ：０．０１００％以下、及び
ＲＥＭ：０．０１００％以下
からなる群より選択される１種又は２種以上
（Ｃ群）
Ｓｎ：０．５０％以下、及び
Ｓｂ：０．５０％以下
からなる群より選択される１種又は２種
４００μｍ×４００μｍの領域において、１５°以上の大傾角粒界で囲まれた結晶粒のうち、粒径が大きい順に１０個の結晶粒の平均粒径が４０．０μｍ以下であり、
４００μｍ×４００μｍの領域において、ＴｉＮの粒子径が大きい順に１０個の平均粒径が７．０μｍ以下であり、かつクラスター状のＡｌ
２
Ｏ
３
の最大長径が３０．０μｍ以下であり、
円相当径が２００ｎｍ以下のＴｉＮの個数密度が、１×１０
５
個／ｍｍ
２
以上であり、
質量％でのＣ含有量を［Ｃ］とした場合に、表面から厚さ方向に０．７ｍｍの位置における表面硬さが、４００ＨＶ１０以上かつ６３４×［Ｃ］
１／２
＋１４０ＨＶ１０以上であり、
－４０℃でのシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ以上である、
耐摩耗鋼。
【請求項３】
前記Ａ群を含有する、請求項２に記載の耐摩耗鋼。
【請求項４】
前記Ｂ群を含有する、請求項２に記載の耐摩耗鋼。
【請求項５】
前記Ｃ群を含有する、請求項２に記載の耐摩耗鋼。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、耐摩耗鋼に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
鉱山での掘削や土木作業用の建設機械に用いられる鋼部材は、摩耗により交換が必要となる場合が多く、その使用寿命を長くするために鋼部材の製造には鋼硬度を高めた耐摩耗鋼板が用いられる。特にＨＢ４５０級（ブリネル硬さでＨＢ４１０～４９０、ビッカース硬さでＨｖ４４０～５４０）の耐摩耗鋼板が用いられる場合が多い。
【０００３】
また、岩石や鉱石を採掘、破砕する際に生じる衝撃で摩耗するような環境では、硬度のみで摩耗性を確保するには不十分であり、衝撃試験で評価される靭性が要求される場合がある。加えて、このような鋼部材は、消耗品として頻繁に取り換えられて使用される場合が多いため、それに用いられる耐摩耗鋼板としては安価で生産性に優れるものが強く望まれる。
【０００４】
例えば特許文献１～６には、耐摩耗鋼等に関して靭性を向上する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１０－２０４５７５号公報
特開平１０－１０２１８５号公報
特開昭５９－１２９７２４号公報
特開昭５９－７０７２１号公報
国際公開第２０１９／０５００１０号
国際公開第２０２２／０２５１３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に開示されている耐摩耗鋼は、１．０質量％以上のＭｏを含有する。
特許文献３及び特許文献４に開示されている耐摩耗鋼は、２．０質量％以上のＮｉを含有する。
Ｎｉ及びＭｏは高価な元素であり、合金コストの観点から、削減が望まれる。
特許文献５には、靭性の向上を図った高強度鋼板が開示されているが、耐摩耗性が考慮されていない。
特許文献６に開示されている耐摩耗鋼は、安価なＣｒを用いて靭性の向上を図っているが、ＨＢ４００級の範囲に留まっている。
【０００７】
本開示は、Ｎｉ、Ｍｏといった高価な元素を使用せず又は使用を抑制し、必要な強度及び靭性を有するＨＢ４５０クラスの耐摩耗鋼を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の手段により解決される。
＜１＞化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．４０％、
Ｓｉ：０．０１～２．５０％、
Ｍｎ：０．１０～２．２０％、
Ｐ：０．０４００％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１．５０超～７．５０％、
Ａｌ：０．０１０～０．１５０％、
Ｔｉ：０．００５％～０．０５０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、
Ｎ：０．００１５～０．０１００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
４００μｍ×４００μｍの領域において、１５°以上の大傾角粒界で囲まれた結晶粒のうち、粒径が大きい順に１０個の結晶粒の平均粒径が４０．０μｍ以下であり、
４００μｍ×４００μｍの領域において、ＴｉＮ粒子の粒子径が大きい順に１０個の平均粒径が７．０μｍ以下であり、かつクラスター状のＡｌ
２
Ｏ
３
の最大長径が３０．０μｍ以下であり、
円相当径が２００ｎｍ以下のＴｉＮ粒子の個数密度が、１×１０
５
個／ｍｍ
２
以上であり、
質量％でのＣ含有量を［Ｃ］とした場合に、表面から厚さ方向に０．７ｍｍの位置における表面硬さが、４００ＨＶ１０以上かつ６３４×［Ｃ］
１／２
＋１４０ＨＶ１０以上であり、
－４０℃でのシャルピー吸収エネルギーが２７Ｊ以上である、
耐摩耗鋼。
＜２＞化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０～０．４０％、
Ｓｉ：０．０１～２．５０％、
Ｍｎ：０．１０～２．２０％、
Ｐ：０．０４００％以下、
Ｓ：０．０２００％以下、
Ｃｒ：１．５０超～７．５０％、
Ａｌ：０．０１０～０．１５０％、
Ｔｉ：０．００５％～０．０５０％、
Ｂ：０．０００２～０．００５０％、
Ｎ：０．００１５～０．０１００％であり、さらに、下記Ａ群～Ｃ群からなる群より選ばれる１種又は２種以上の元素を含有し、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
（Ａ群）
Ｎｂ：０．０５０％以下、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｎｉ：１．００％未満、
Ｍｏ：１．００％未満、
Ｖ：１．００％以下、及び
Ｗ：１．００％以下
からなる群より選択される１種又は２種以上
（Ｂ群）
Ｃａ：０．０１００％以下、
Ｍｇ：０．０１００％以下、及び
ＲＥＭ：０．０１００％以下
からなる群より選択される１種又は２種以上
（Ｃ群）
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、Ｎｉ、Ｍｏといった高価な元素を使用せず又は使用を抑制し、必要な強度及び靭性を有するＨＢ４５０クラスの耐摩耗鋼が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
クラスター状のＡｌ
２
Ｏ
３
の一例を示すＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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