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JP7534595B2 - Manufacturing method of wear-resistant steel - Google Patents

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JP7534595B2
JP7534595B2 JP2020080492A JP2020080492A JP7534595B2 JP 7534595 B2 JP7534595 B2 JP 7534595B2 JP 2020080492 A JP2020080492 A JP 2020080492A JP 2020080492 A JP2020080492 A JP 2020080492A JP 7534595 B2 JP7534595 B2 JP 7534595B2
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孝浩 加茂
宗理 原
拓海 三宅
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Description

本発明は、建設機械や産業機械等の耐摩耗性が要求される機械の構成部材として用いるのに適している、耐摩耗鋼の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing wear-resistant steel that is suitable for use as a component part of machinery that requires wear resistance, such as construction machinery and industrial machinery.

機械の構成部材の耐摩耗性はその表面硬度に強く支配されるため、土木、鉱山用の建設機械や産業機械のような耐摩耗性が要求される機械の構成部材には高硬度鋼が用いられる。この高硬度鋼には、安定した耐摩耗性を有して長期の使用に耐えることができる特性が要求されている。また、近年では、寒冷地で用いられる建設機械や産業機械の需要が増加しており、このような寒冷地での使用に適した低温靭性を有する鋼材が要求されている。 The wear resistance of machine components is strongly determined by their surface hardness, so high-hardness steel is used for components of machines that require wear resistance, such as construction machinery for civil engineering and mining, and industrial machinery. This high-hardness steel is required to have stable wear resistance and the ability to withstand long-term use. Furthermore, in recent years, there has been an increase in demand for construction machinery and industrial machinery used in cold regions, and there is a demand for steel materials with low-temperature toughness suitable for use in such cold regions.

特許文献1では、成分系を制御し、加熱後熱間圧延を行い、その後再加熱して加速冷却を行う、耐摩耗鋼板の製造方法が提案されている。 Patent Document 1 proposes a method for manufacturing wear-resistant steel plate in which the chemical composition is controlled, the plate is heated, hot-rolled, and then reheated and accelerated cooled.

また、特許文献2では、成分系を制御し、直径50nm以下の微細析出物を用いて、製造中にオーステナイト粒の成長を抑制する耐摩耗厚鋼板を製造する方法が提案されている。 Patent Document 2 also proposes a method for producing wear-resistant thick steel plate that controls the composition and uses fine precipitates with a diameter of 50 nm or less to suppress the growth of austenite grains during manufacturing.

さらに、特許文献3では、成分系を制御し、加熱後熱間圧延を行い、その熱間圧延の直後に加速冷却を適用する、低合金耐摩耗鋼板を製造する方法が提案されている。 Furthermore, Patent Document 3 proposes a method for producing low-alloy wear-resistant steel plate by controlling the composition, heating, hot rolling, and applying accelerated cooling immediately after the hot rolling.

そして、特許文献4では、成分系を制御し、加熱後にスラブ温度及び圧下率を制御して熱間圧延を行い、放冷、さらに再加熱して焼入れを行うことにより優れた低温靭性を有する耐摩耗鋼板が製造可能であることが開示されている。 Patent Document 4 discloses that it is possible to manufacture a wear-resistant steel plate with excellent low-temperature toughness by controlling the composition, controlling the slab temperature and rolling reduction after heating, hot rolling, allowing it to cool, and then reheating and quenching.

特開2012-214890号公報JP 2012-214890 A 特開2014-194042号公報JP 2014-194042 A 特表2016-509631号公報Special table 2016-509631 publication 国際公開第2019/181130号International Publication No. 2019/181130

しかし、特許文献1に記載の方法で製造された鋼板は、C含有量が多いことにより高靭化が難しい。また、特許文献1に記載の方法においては、熱間圧延時の圧延条件について十分な検討がされておらず、したがって、靭性の向上の観点で依然として改善の余地があった。さらに、特許文献1の実施例は、再加熱温度が低いものが多く、したがって、高い硬度を確保するという観点においても課題があった。 However, the steel plate manufactured by the method described in Patent Document 1 has a high C content, making it difficult to increase toughness. In addition, the method described in Patent Document 1 does not fully consider the rolling conditions during hot rolling, and therefore there is still room for improvement in terms of improving toughness. Furthermore, many of the examples in Patent Document 1 have low reheating temperatures, and therefore there are problems in terms of ensuring high hardness.

また、特許文献2では、鋼中に微細析出物を分散させることで、ピンニング効果によって再加熱中のオーステナイト粒の成長を抑制し、オーステナイト粒を微細化することが教示されている。しかし、このような微細析出物を鋼中に分散させる方法では、成分系の僅かな違いや再加熱温度の違いにより析出物の分散状態に大きな変動が生じるため、オーステナイト粒の安定的な微細化が難しく、必ずしも高靭化を達成できない。また、P含有量が必ずしも十分に低く抑えられておらず、さらに靭性の低下をもたらすことがある。 Patent Document 2 also teaches that dispersing fine precipitates in steel can suppress the growth of austenite grains during reheating through a pinning effect, thereby refining the austenite grains. However, with this method of dispersing fine precipitates in steel, slight differences in the composition system or differences in the reheating temperature can cause large variations in the dispersion state of the precipitates, making it difficult to stably refine the austenite grains and not necessarily achieving high toughness. In addition, the P content is not necessarily kept low enough, which can further reduce toughness.

さらに、特許文献3に記載の方法で製造された鋼板は、C含有量が大きいことにより高靭化が難しい。また、低温での熱間圧延の直後に冷却(焼入れ)を行うことにより、鋼材組織に異方性が生じる事が、本発明者らの検討により明らかになっており、圧延方向に破壊を生じさせる場合の靭性が低くなるという問題がある。 Furthermore, it is difficult to increase the toughness of steel sheets manufactured by the method described in Patent Document 3 due to their high C content. In addition, the inventors' studies have revealed that cooling (quenching) immediately after hot rolling at low temperatures creates anisotropy in the steel structure, which creates the problem of reduced toughness when fracture occurs in the rolling direction.

そして、特許文献4に記載の耐摩耗鋼の製造方法では、一定以上のシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーを有する耐摩耗鋼を得ることができるものの、寒冷地でより安定的に使用可能な耐摩耗鋼とするために、より安定的に高いシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーを得るという観点から、耐摩耗鋼の製造方法には更なる改善の余地があった。 The manufacturing method of wear-resistant steel described in Patent Document 4 can produce wear-resistant steel with a certain level of absorbed energy in a Charpy impact test or higher, but there is room for further improvement in the manufacturing method of wear-resistant steel from the perspective of obtaining a more stable and high absorbed energy in a Charpy impact test in order to produce wear-resistant steel that can be used more stably in cold regions.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、より高いシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーを有する耐摩耗鋼を製造するための耐摩耗鋼の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a method for manufacturing wear-resistant steel that has higher absorbed energy in a Charpy impact test.

本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)質量%で、
C:0.10~0.30%、
Si:0.01~1.20%、
Mn:0.01~2.00%、
P:0.017%未満、
S:0.010%以下、
Ni:0.01~1.00%、
Cu:0.01~0.70%、
Cr:0.30~1.50%、
Al:0.001~0.100%、
Ti:0.001~0.030%、及び
N:0.0001~0.0070%
を含有し、残部がFe及び不純物からなる組成を有する鋼片を1000~1350℃に加熱する工程、
加熱された鋼片を、1000℃以下、825℃超において20%以上の圧下率で、次いで825℃以下、730℃以上において10%以上の圧下率で熱間圧延する工程、
熱間圧延された鋼板を5.0℃/秒以上の平均冷却速度で350℃以下まで冷却する工程、及び
冷却した鋼板を860℃以上に再加熱し、その後焼入れする工程
を含むことを特徴とする、耐摩耗鋼の製造方法。
(2)前記鋼片が、さらに、質量%で、
Mo:0.80%以下、
B:0.0030%以下、
Nb:0.001~0.050%以下、
V:0.20%以下、
W:0.50%以下、及び
Zr:0.0050%以下、
のうち、1種又は2種以上を含有する組成を有することを特徴とする、(1)に記載の耐摩耗鋼の製造方法。
(3)前記鋼片が、さらに、質量%で、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、及び
REM:0.0050%以下
のうち、1種又は2種以上を含有する組成を有することを特徴とする、(1)または(2)に記載の耐摩耗鋼の製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
(1) In mass%,
C: 0.10-0.30%,
Si: 0.01 to 1.20%,
Mn: 0.01-2.00%,
P: less than 0.017%;
S: 0.010% or less,
Ni: 0.01 to 1.00%,
Cu: 0.01 to 0.70%,
Cr: 0.30-1.50%,
Al: 0.001-0.100%,
Ti: 0.001 to 0.030%, and N: 0.0001 to 0.0070%
and the balance being Fe and impurities, to 1000 to 1350°C;
hot rolling the heated steel slab at 1000°C or less and over 825°C with a reduction of 20% or more, and then hot rolling at 825°C or less and 730°C or more with a reduction of 10% or more;
A method for producing a wear-resistant steel, comprising: a step of cooling a hot-rolled steel plate to 350°C or less at an average cooling rate of 5.0°C/sec or more; and a step of reheating the cooled steel plate to 860°C or more and then quenching the steel plate.
(2) The steel slab further comprises, in mass%,
Mo: 0.80% or less,
B: 0.0030% or less,
Nb: 0.001 to 0.050% or less,
V: 0.20% or less,
W: 0.50% or less; and Zr: 0.0050% or less;
(1) A method for producing an abrasion-resistant steel according to (1), characterized in that the steel has a composition containing one or more of the above.
(3) The steel slab further comprises, in mass%,
Ca: 0.0050% or less,
The method for producing an abrasion-resistant steel according to (1) or (2), characterized in that the steel has a composition containing one or more of Mg: 0.0050% or less, and REM: 0.0050% or less.

本発明によれば、寒冷地でも使用が可能な優れた低温靭性を有する耐摩耗鋼が得られる。 The present invention provides wear-resistant steel with excellent low-temperature toughness that can be used in cold regions.

<耐摩耗鋼の製造方法>
一般には、鋼材の硬度を高くすると靭性が低下する傾向にあり、耐摩耗鋼のような高硬度な鋼材で低温靭性を確保することは容易ではない。本発明者らは、低温下でも高靭性を有する耐摩耗鋼を得るために、より具体的には、表層のブリネル硬さ:360~500、及び-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギー:150J以上を有する耐摩耗鋼を得るために検討を重ねた結果、鋼板の表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における旧オーステナイト平均結晶粒径を15μm以下にすることが必要であることを知見した。
<Method of manufacturing wear-resistant steel>
In general, increasing the hardness of a steel material tends to decrease its toughness, and it is not easy to ensure low-temperature toughness with a high-hardness steel material such as wear-resistant steel. The present inventors have conducted extensive research to obtain a wear-resistant steel having high toughness even at low temperatures, more specifically, to obtain a wear-resistant steel having a surface layer Brinell hardness of 360 to 500 and an absorbed energy in a Charpy impact test at -40°C of 150 J or more, and have found that it is necessary to make the average prior austenite grain size at a position 1/4 of the thickness from the surface of the steel plate in the thickness direction 15 μm or less.

本発明者らは、旧オーステナイト粒径を微細化するために必要な製造条件を種々検討し、その結果、焼入れの際の再加熱時に、ベイナイトやマルテンサイトからオーステナイトに逆変態する際の核生成サイトを増やすことが本質的に重要であることを知見した。これは、オーステナイト逆変態の核生成サイトを著しく増加させることで、全体がオーステナイトへの逆変態を完了した際のオーステナイト粒を細粒化することができるためである。 The inventors have investigated various manufacturing conditions necessary to refine the prior austenite grain size, and as a result have discovered that it is essentially important to increase the number of nucleation sites for the reverse transformation from bainite or martensite to austenite during reheating during quenching. This is because by significantly increasing the number of nucleation sites for austenite reverse transformation, it is possible to refine the austenite grains when the entire material has completed reverse transformation to austenite.

そして、このオーステナイト逆変態の核生成サイトを増加させるためには、本発明者らは、熱間圧延時の温度と圧下率を制御することが重要であることを知見した。 The inventors discovered that in order to increase the number of nucleation sites for this austenite reverse transformation, it is important to control the temperature and reduction rate during hot rolling.

すなわち、本発明の耐摩耗鋼においては、焼入れの際の再加熱時のオーステナイトの核生成サイトが、ベイナイトやマルテンサイトの旧オーステナイト粒界のような大角粒界であることが本発明者らの詳細な検討により判明している。熱間圧延時の温度と圧下率を制御することにより、熱間圧延時にオーステナイト粒径を微細化すれば、熱間圧延後に焼入れする際の再加熱時の単位体積当たりの大角粒界の面積を増加させることができる、言い換えればオーステナイト逆変態の核生成サイトを増加させることが可能となる。さらに、熱間圧延時のこのような制御により、鋼中に圧下歪を与えておくことで、結晶粒界に蓄積するエネルギーを増加させることができ、それによって逆変態を促進することができる効果もあると推定される。 In other words, the inventors have found through detailed studies that in the wear-resistant steel of the present invention, the nucleation sites of austenite during reheating during quenching are high-angle grain boundaries such as the prior austenite grain boundaries of bainite and martensite. By controlling the temperature and reduction rate during hot rolling, the austenite grain size can be refined during hot rolling, which can increase the area of high-angle grain boundaries per unit volume during reheating during quenching after hot rolling. In other words, it is possible to increase the nucleation sites of austenite reverse transformation. Furthermore, it is estimated that such control during hot rolling can increase the energy stored in the grain boundaries by applying a reduction strain to the steel, thereby promoting reverse transformation.

以上のように、熱間圧延工程の温度及び圧下率を制御することで、核生成サイトを増加させることおよび鋼中への歪を付与することを実現した。しかしながら、熱間圧延工程の温度及び圧下率の制御のみでは、上述した旧オーステナイト平均結晶粒径を安定的に15μm以下にすることは必ずしも可能でなかった。よって、他の方法で核生成サイトの増加、鋼中への歪付与を実現し、逆変態が完了した際のオーステナイト粒径をさらに細粒化することが要求される。そこで、本発明者らは、更なるオーステナイト粒径の細粒化を目指し更なる検討を行った結果、熱間圧延工程の温度及び圧下率に加え、熱間圧延後の冷却を放冷ではなく急冷制御することにより、これらを実現できることを知見した。 As described above, by controlling the temperature and reduction rate of the hot rolling process, it was possible to increase the number of nucleation sites and impart strain to the steel. However, it was not necessarily possible to stably reduce the average prior austenite grain size to 15 μm or less by only controlling the temperature and reduction rate of the hot rolling process. Therefore, it is required to increase the number of nucleation sites and impart strain to the steel by other methods, and to further refine the austenite grain size when reverse transformation is completed. As a result of further investigation aimed at further refinement of the austenite grain size, the inventors discovered that this can be achieved by controlling the temperature and reduction rate of the hot rolling process, as well as the cooling after hot rolling by rapid cooling rather than natural cooling.

また、低温靭性を有する耐摩耗鋼を得るためには、旧オーステナイト平均結晶粒径の制御だけでは靭性の改善に十分ではなく、マルテンサイト及び下部ベイナイトを主体とした組織とする必要があることを、本発明者らは知見した。加えて、靭性向上には、各種合金の適切な組み合わせも必要である。 The inventors have also discovered that in order to obtain wear-resistant steel with low-temperature toughness, it is not sufficient to improve toughness by merely controlling the average prior austenite grain size, and it is necessary to make the structure mainly composed of martensite and lower bainite. In addition, an appropriate combination of various alloys is also necessary to improve toughness.

特に、微細なオーステナイト粒径を得た場合には、一般的に焼入れ性が低下する傾向にあり、焼入れを行っても耐摩耗鋼に必要な硬度が得られない場合があるため、Cu、Niの添加により、焼入れ性を高める必要があることを本発明者らは知見した。 In particular, when fine austenite grain size is obtained, the hardenability generally tends to decrease, and even if hardening is performed, the hardness required for wear-resistant steel may not be obtained. Therefore, the inventors have found that it is necessary to improve the hardenability by adding Cu and Ni.

以下、本発明に係る耐摩耗鋼の製造方法について説明する。本発明に係る耐摩耗鋼の製造方法は、鋼片を加熱する加熱工程、加熱した鋼片を熱間圧延する熱間圧延工程、熱延鋼板を冷却する冷却工程、及び冷却した鋼板を再加熱焼入れする再加熱焼入れ工程を含む。 The manufacturing method of the wear-resistant steel according to the present invention is described below. The manufacturing method of the wear-resistant steel according to the present invention includes a heating process for heating a steel piece, a hot rolling process for hot rolling the heated steel piece, a cooling process for cooling the hot-rolled steel sheet, and a reheating and quenching process for reheating and quenching the cooled steel sheet.

本発明に係る耐摩耗鋼を製造するのに使用される鋼片の製造方法は特に限定されない。例えば、溶鋼の組成を調整した後、鋳造し、鋼片を得ることができる。鋼片の厚みは、生産性の観点から、200mm以上とすることが好ましい。また、偏析の低減や、熱間圧延を行う前の加熱温度の均質性等を考慮すると、鋼片の厚みは350mm以下が好ましい。このような鋼片を、以下で説明する本発明に係る耐摩耗鋼の製造方法において使用することができる。 The method for producing the steel slab used to produce the wear-resistant steel of the present invention is not particularly limited. For example, the composition of the molten steel can be adjusted, and then the steel slab can be obtained by casting. From the viewpoint of productivity, the thickness of the steel slab is preferably 200 mm or more. In addition, taking into consideration reduction of segregation and homogeneity of the heating temperature before hot rolling, the thickness of the steel slab is preferably 350 mm or less. Such a steel slab can be used in the method for producing the wear-resistant steel of the present invention described below.

(加熱工程)
加熱工程では、所定の組成を有する鋼片を1000~1350℃で加熱する。まず、鋼片の組成を限定した理由について説明する。本明細書において、成分含有量についての「%」は質量%を意味する。組成の説明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「超」又は「未満」が用いられる場合を除き、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
(Heating process)
In the heating step, a steel slab having a predetermined composition is heated at 1000 to 1350°C. First, the reason for limiting the composition of the steel slab will be explained. In this specification, "%" for the content of a component means mass%. In the description of the composition, a numerical range expressed using "to" means a range including the numerical values written before and after "to" as the lower and upper limit values, except when "more than" or "less than" is used.

(C:0.10~0.30%)
C(炭素)は、鋼の高硬度化に有効な元素であり、本発明では、硬度を確保するために、C含有量の下限を0.10%とする。好ましいC含有量の下限は0.11%であり、より好ましいC含有量の下限は0.13%である。一方、C含有量が0.30%を超えると、本発明により製造される耐摩耗鋼の目標であるブリネル硬さ500以下の範囲を満たさなくなる場合があり、したがって靭性が低下するので、C含有量の上限を0.30%とする。靭性を向上させるためには、C含有量の上限を0.25%とすることが好ましく、0.20%とするのがより好ましい。
(C: 0.10-0.30%)
C (carbon) is an element effective in increasing the hardness of steel, and in the present invention, in order to ensure hardness, the lower limit of the C content is set to 0.10%. The lower limit of the C content is preferably 0.11%, and a more preferable lower limit of the C content is 0.13%. On the other hand, if the C content exceeds 0.30%, the Brinell hardness, which is the target of the wear-resistant steel produced according to the present invention, is not obtained. In some cases, the range of 500 or less may not be satisfied, and the toughness may decrease, so the upper limit of the C content is set to 0.30%. In order to improve the toughness, the upper limit of the C content is set to 0.25%. It is preferable to set the content at 0.15%, and more preferable to set the content at 0.20%.

(Si:0.01~1.20%)
Si(ケイ素)は、脱酸元素であり、固溶強化により硬度の向上にも寄与するため、本発明ではSi含有量の下限を0.01%とする。好ましくはSi含有量の下限を0.10%、より好ましくはSi含有量の下限を0.20%とする。ただし、Si含有量が高すぎると靭性と溶接性が劣化するため、Si含有量の上限を1.20%とする。好ましくはSi含有量の上限を0.80%、より好ましくはSi含有量の上限を0.70%とする。
(Si: 0.01-1.20%)
Since Si (silicon) is a deoxidizing element and contributes to improving hardness by solid solution strengthening, the lower limit of the Si content is set to 0.01% in the present invention. The lower limit of the Si content is preferably 0.10%, and more preferably 0.20%. However, if the Si content is too high, toughness and weldability deteriorate, so the upper limit of the Si content is set to 1.20%. The upper limit of the Si content is preferably 0.80%, and more preferably 0.70%.

(Mn:0.01~2.00%)
Mn(マンガン)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇に寄与するため、本発明ではMn含有量の下限を0.01%とする。より強度を高めるには、Mn含有量の下限を0.30%とすることが好ましく、0.50%にすることがより好ましい。一方、Mn含有量が2.00%を超えると、靭性及び溶接性が劣化するため、Mn含有量の上限を2.00%とする。Mn含有量の好ましい上限は1.80%であり、より好ましい上限は1.50%である。
(Mn: 0.01-2.00%)
Since Mn (manganese) contributes to increasing hardness by improving hardenability, the lower limit of the Mn content is set to 0.01% in the present invention. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.00%, the toughness and weldability deteriorate, so the upper limit of the Mn content is set to 2. The upper limit of the Mn content is preferably 1.80%, and more preferably 1.50%.

(P:0.017%未満)
P(リン)は、一般に不純物として含有され、粒界に偏析し、脆性破壊の発生を助長するため、本発明ではP含有量を0.017%未満とする。0.017%以上になると靭性が著しく低下する。P含有量は可能な限り少ないことが好ましく、下限は規定しないが、例えば0%超、又は0.001%以上であってもよい。好ましくは、P含有量は0.013%以下である。
(P: less than 0.017%)
P (phosphorus) is generally contained as an impurity, and since it segregates at grain boundaries and promotes the occurrence of brittle fracture, the P content is set to less than 0.017% in the present invention. If the P content is 0.017% or more, the toughness is significantly reduced. It is preferable that the P content is as small as possible, and although there is no lower limit, it may be, for example, more than 0% or 0.001% or more. Preferably, the P content is 0.013% or less.

(S:0.010%以下)
S(硫黄)は、一般に不純物として含有され、MnS等の硫化物を形成して靭性を低下させるため、本発明ではS含有量を0.010%以下とする。0.010%を超えると靭性が低下する場合がある。S含有量は可能な限り少ないことが好ましく、下限は規定しないが、例えば0%超、又は0.001%以上であってもよい。好ましくは、S含有量は0.007%以下である。
(S: 0.010% or less)
S (sulfur) is generally contained as an impurity and forms sulfides such as MnS, which reduces toughness, so in the present invention, the S content is set to 0.010% or less. If it exceeds 0.010%, the toughness The S content is preferably as small as possible, and there is no lower limit, but it may be, for example, more than 0% or 0.001% or more. It is less than .007%.

(Ni:0.01~1.00%)
Ni(ニッケル)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇に寄与するため、また、靭性の向上に寄与するため、0.01%以上を含有させる。好ましいNi含有量は0.10%以上、より好ましいNi含有量は0.20%以上である。Niの過剰な添加はコストの上昇を招くため、Ni含有量の上限を1.00%とする。Ni含有量の上限は好ましくは0.90%、より好ましくは0.80%である。
(Ni: 0.01-1.00%)
Ni (nickel) contributes to increasing hardness through improvement of hardenability and also contributes to improving toughness, so it is contained in an amount of 0.01% or more. The Ni content is preferably 0.10% or more, and more preferably 0.10% or more. The Ni content is preferably 0.20% or more. Since excessive addition of Ni leads to an increase in cost, the upper limit of the Ni content is set to 1.00%. The upper limit of the Ni content is preferably 0.90%. %, more preferably 0.80%.

(Cu:0.01~0.70%)
Cu(銅)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇に寄与するため、0.01%以上を含有させる。好ましくはCuを0.10%以上、より好ましくは0.20%以上含有させる。しかし、Cuの過剰な添加は、靭性低下や鋳造後の鋼片の割れや溶接性の低下をもたらすため、Cu含有量の上限を0.70%とする。Cu含有量の上限は好ましくは0.65%、より好ましくは0.60%である。
(Cu: 0.01-0.70%)
Cu (copper) contributes to increasing hardness by improving hardenability, so it is contained in an amount of 0.01% or more. Preferably, Cu is contained in an amount of 0.10% or more, and more preferably, 0.20% or more. However, However, excessive addition of Cu leads to a decrease in toughness and to cracking of the steel slab after casting and a decrease in weldability, so the upper limit of the Cu content is set to 0.70%. 65%, more preferably 0.60%.

(Cr:0.30~1.50%)
Cr(クロム)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇に寄与するため、0.30%以上を含有させる。好ましくは0.50%以上、より好ましくは0.60%以上のCrを含有させる。しかし、1.50%を超えてCrを含有させると、靭性と溶接性を低下させる。したがって、Cr含有量の上限を1.50%とする。好ましくは、Cr含有量の上限を1.30%、より好ましくは、Cr含有量の上限を1.00%とする。
(Cr: 0.30-1.50%)
Cr (chromium) contributes to increasing hardness by improving hardenability, so the Cr content is set to 0.30% or more, preferably 0.50% or more, and more preferably 0.60% or more. However, if the Cr content exceeds 1.50%, the toughness and weldability are reduced. Therefore, the upper limit of the Cr content is set to 1.50%. Preferably, the upper limit of the Cr content is set to 1.30%. %, and more preferably, the upper limit of the Cr content is 1.00%.

(Al:0.001~0.100%)
Al(アルミニウム)は、本発明では脱酸元素として必要であり、脱酸の効果を得るため0.001%以上、好ましくは0.010%以上を含有させる。一方、Alを過剰に添加すると、Al酸化物が粗大化して脆性破壊の基点となり、靭性が低下するので、Al含有量の上限を0.100%、好ましくは0.090%、より好ましくは0.080%とする。
(Al: 0.001-0.100%)
In the present invention, Al (aluminum) is necessary as a deoxidizing element, and in order to obtain the deoxidizing effect, 0.001% or more, preferably 0.010% or more is contained. On the other hand, if Al is added excessively, Since Al oxides become coarse and become the starting points for brittle fracture, thereby reducing toughness, the upper limit of the Al content is set to 0.100%, preferably 0.090%, and more preferably 0.080%.

(Ti:0.001~0.030%)
Ti(チタン)は、TiNを形成して、鋼中のNを固定する元素であり、本発明では、Ti含有量の下限を0.001%とする。また、TiNは、ピンニング効果によって熱間圧延前のオーステナイト粒を細粒化する効果を有するため、0.005%以上のTiを含有させることが好ましく、0.008%以上のTiを含有させることがより好ましい。一方、Ti含有量が0.030%を超えると、粗大なTiNが生成し、靭性を損なうため、Ti含有量の上限を0.030%とする。好ましくは、Ti含有量の上限を0.020%とし、より好ましくは、Ti含有量の上限を0.015%とする。
(Ti: 0.001-0.030%)
Ti (titanium) is an element that forms TiN and fixes N in steel. In the present invention, the lower limit of the Ti content is set to 0.001%. TiN also has a pinning effect, which fixes N in steel during hot rolling. Since Ti has the effect of refining the austenite grains before rolling, it is preferable to contain 0.005% or more of Ti, and more preferably 0.008% or more of Ti. If the Ti content exceeds 0.030%, coarse TiN is generated and the toughness is impaired, so the upper limit of the Ti content is set to 0.030%, preferably 0.020%, and more preferably 0.030%. The upper limit of the Ti content is set to 0.015%.

(N:0.0001~0.0070%)
N(窒素)は、TiNを形成し、組織の細粒化や析出強化に寄与する元素であるため、N含有量の下限を0.0001%、好ましくは0.0010%、より好ましくは0.0020%とする。しかし、N含有量が過剰になると、靭性が低下し、鋳造時の表面割れや製造された鋼材の歪時効による材質不良の原因となるため、上限を0.0070%とする。好ましくは、N含有量の上限を0.0050%とする。
(N: 0.0001-0.0070%)
N (nitrogen) is an element that forms TiN and contributes to refining the structure and precipitation strengthening. Therefore, the lower limit of the N content is set to 0.0001%, preferably 0.0010%, and more preferably 0. However, if the N content is excessive, the toughness decreases, which causes surface cracks during casting and causes poor material properties due to strain aging of the manufactured steel material, so the upper limit is set to 0.0070%. Preferably, the upper limit of the N content is set to 0.0050%.

硬度や靭性をより高めるために、さらに、Mo、B、Nb、V、W、Zr、Ca、Mg及びREMのうち1種又は2種以上を含有させてもよい。 To further increase hardness and toughness, one or more of Mo, B, Nb, V, W, Zr, Ca, Mg and REM may be added.

(Mo:0.80%以下)
Mo(モリブデン)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇に寄与する元素である。本発明において、Mo含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには0.01%以上のMo含有量が好ましく、より好ましくは0.05%以上を含有させる。しかし、0.80%を超えてMoを含有させると、靭性と溶接性を低下させる。したがって、Mo含有量の上限を0.80%とする。より好ましくは、Mo含有量の上限を0.60%とする。
(Mo: 0.80% or less)
Mo (molybdenum) is an element that contributes to increasing hardness by improving hardenability. In the present invention, the Mo content may be 0%, but in order to more reliably obtain this effect, the Mo content is set to 0. The Mo content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.05% or more. However, if the Mo content exceeds 0.80%, the toughness and weldability are reduced. Therefore, the Mo content The upper limit of the Mo content is set to 0.80%. More preferably, the upper limit of the Mo content is set to 0.60%.

(B:0.0030%以下)
B(ホウ素)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇をもたらす元素であり、焼入性を上昇して靭性を向上させる元素である。本発明において、B含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには0.0001%以上を含有させることが好ましく、0.0005%以上含有させることがより好ましい。一方、Bの過剰な添加は靭性と溶接性を低下させるため、B含有量の上限を0.0030%とする。より好ましくはB含有量の上限を0.0015%とする。
(B: 0.0030% or less)
B (boron) is an element that increases hardness by improving hardenability, and increases toughness by increasing hardenability. In the present invention, the B content may be 0%. However, in order to obtain this effect more reliably, it is preferable to add 0.0001% or more, and more preferably 0.0005% or more. On the other hand, excessive addition of B reduces toughness and weldability. To prevent this, the upper limit of the B content is set to 0.0030%, and more preferably, the upper limit of the B content is set to 0.0015%.

(Nb:0.050%以下)
Nb(ニオブ)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇に寄与する元素である。本発明において、Nb含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには0.001%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.005%以上を含有させる。一方で、Nbを過度に添加すると、靭性と溶接性を低下させるため、Nb含有量の上限を0.050%、好ましくは0.040%とする。
(Nb: 0.050% or less)
Nb (niobium) is an element that contributes to increasing hardness by improving hardenability. In the present invention, the Nb content may be 0%, but in order to more reliably obtain this effect, the Nb content is set to 0. It is preferable that Nb be contained in an amount of 0.001% or more, and more preferably 0.005% or more. On the other hand, if Nb is added excessively, toughness and weldability are reduced, so the upper limit of the Nb content is set to 0.050%. , preferably 0.040%.

(V:0.20%以下)
V(バナジウム)は、焼入れ性の向上及び析出強化を通じて硬度の上昇に寄与する元素である。本発明において、V含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには0.001%以上を含有させることが好ましく、0.01%以上含有させることがより好ましい。一方、Vの過剰な添加は靭性と溶接性を低下させるため、V含有量の上限を0.20%、好ましくは0.15%とする。
(V: 0.20% or less)
V (vanadium) is an element that contributes to improving hardenability and increasing hardness through precipitation strengthening. In the present invention, the V content may be 0%, but in order to more reliably obtain this effect, The V content is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.01% or more. On the other hand, since excessive addition of V reduces toughness and weldability, the upper limit of the V content is set at 0. 20%, preferably 0.15%.

(W:0.50%以下)
W(タングステン)は、焼入れ性の向上を通じて硬度の上昇に寄与する元素である。本発明において、W含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには、0.001%以上を含有させることが好ましい。より好ましくは0.10%以上のWを含有させる。しかし、Wの過剰な添加は靭性と溶接性を低下させるため、W含有量の上限を0.50%、好ましくは0.45%とする。
(W: 0.50% or less)
W (tungsten) is an element that contributes to increasing hardness by improving hardenability. In the present invention, the W content may be 0%, but in order to more reliably obtain this effect, it is preferable to use a content of 0%. It is preferable that W be contained in an amount of 0.001% or more. More preferably, 0.10% or more of W is contained. However, since excessive addition of W reduces toughness and weldability, the upper limit of the W content is set at 0. 50%, preferably 0.45%.

(Zr:0.0050%以下)
Zr(ジルコニウム)は、炭化物及び窒化物として析出し、鋼の析出強化に寄与する。本発明において、Zr含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには0.0001%以上の含有が好ましい。より好ましくは0.0010%以上のZrを含有させる。一方、0.0050%を超えてZrを含有させると、Zrの炭化物及び窒化物の粗大化を招き、靭性が低下することがあるため、Zr含有量の上限を0.0050%、好ましくは0.0040%とする。
(Zr: 0.0050% or less)
Zr (zirconium) precipitates as carbides and nitrides and contributes to precipitation strengthening of steel. In the present invention, the Zr content may be 0%, but in order to more reliably obtain this effect, the Zr content is preferably 0%. The Zr content is preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0010% or more. On the other hand, if the Zr content exceeds 0.0050%, the Zr carbides and nitrides will become coarse. Since the toughness may decrease, the upper limit of the Zr content is set to 0.0050%, preferably 0.0040%.

(Ca:0.0050%以下)
Ca(カルシウム)は、硫化物の形態制御に有効な元素であり、粗大なMnSの生成を抑制し、靭性の向上に寄与する。本発明において、Ca含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには、0.0001%以上のCaを含有させることが好ましい。より好ましくは0.0010%以上のCaを含有させる。一方、0.0050%を超えてCaを含有させると、靭性が低下することがあるため、Ca含有量の上限は0.0050%とする。より好ましいCa含有量の上限は0.0030%である。
(Ca: 0.0050% or less)
Ca (calcium) is an element effective in controlling the morphology of sulfides, suppressing the formation of coarse MnS, and contributing to improving toughness. In the present invention, the Ca content may be 0%, but In order to obtain this effect more reliably, it is preferable to contain 0.0001% or more of Ca, and more preferably 0.0010% or more of Ca. On the other hand, it is preferable to contain 0.0050% or more of Ca. Since the inclusion of Ca may reduce toughness, the upper limit of the Ca content is set to 0.0050%, and a more preferable upper limit of the Ca content is 0.0030%.

(Mg:0.0050%以下)
Mg(マグネシウム)は、母材靭性や溶接HAZ靭性の向上に寄与する。本発明において、Mg含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには、0.0001%以上のMgを含有させることが好ましい。より好ましくは0.0010%以上のMgを含有させる。一方、0.0050%を超えてMgを含有させると、効果が飽和すること、および靭性が低下することがあるため、Mg含有量の上限は0.0050%、好ましくは0.0040%とする。
(Mg: 0.0050% or less)
Mg (magnesium) contributes to improving the toughness of the base material and the weld HAZ toughness. In the present invention, the Mg content may be 0%, but in order to obtain this effect more reliably, the Mg content is set to 0.0001%. It is preferable to add 0.0010% or more of Mg. More preferably, 0.0010% or more of Mg is added. On the other hand, if the Mg content exceeds 0.0050%, the effect becomes saturated and the toughness decreases. Therefore, the upper limit of the Mg content is set to 0.0050%, preferably 0.0040%.

(REM:0.0050%以下)
REM(希土類元素)は、母材靭性や溶接HAZ靭性の向上に寄与する。本発明において、REM含有量は0%であってもよいが、この効果をより確実に得るためには、0.0001%以上のREMを含有させることが好ましい。より好ましくは0.0010%以上のREMを含有させる。一方、0.0050%を超えてREMを含有させると、効果が飽和することから、REM含有量の上限は0.0050%、好ましくは0.0040%とする。
(REM: 0.0050% or less)
REM (rare earth elements) contribute to improving the toughness of the base material and the weld HAZ toughness. In the present invention, the REM content may be 0%, but in order to obtain this effect more reliably, the REM content is set to 0. It is preferable to contain 0.0001% or more of REM, and more preferably 0.0010% or more of REM. On the other hand, if the REM content exceeds 0.0050%, the effect becomes saturated. The upper limit of the amount is 0.0050%, preferably 0.0040%.

本発明により製造される耐摩耗鋼において、上記元素以外の残部はFe及び不純物からなる。ここで「不純物」とは、耐摩耗鋼を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料をはじめとして、製造工程の種々の要因によって混入する元素であって、本発明により製造される耐摩耗鋼に対して意図的に添加した元素ではないものを意味する。また、「不純物」とは、上で説明した成分以外の元素であって、当該元素特有の作用効果が本発明に係る耐摩耗鋼の特性に影響しないレベルで当該耐摩耗鋼中に含まれる元素をも包含するものである。 In the wear-resistant steel produced according to the present invention, the remainder other than the above elements consists of Fe and impurities. Here, "impurities" refers to elements that are mixed in due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ores and scraps, when the wear-resistant steel is industrially produced, and are not elements that are intentionally added to the wear-resistant steel produced according to the present invention. In addition, "impurities" also include elements other than those described above that are contained in the wear-resistant steel at a level that does not affect the properties of the wear-resistant steel according to the present invention.

熱間圧延を行う前に上記組成を有する鋼片を1000~1350℃に加熱する。鋼片の加熱温度が1000℃未満であると、合金元素を十分に固溶できなくなる場合があるので、下限を1000℃とする。鋼片の加熱温度の下限は、好ましくは1050℃、より好ましくは1100℃とする。一方、鋼片の加熱温度が1350℃よりも高温になると、素材である鋼片の表面のスケールが液体化して製造に支障が出るため、上限は1350℃とする。鋼片の加熱温度の上限は、好ましくは1300℃、より好ましくは1250℃とする。加熱時間は、限定されないが、例えば、30分間~600分間としてもよい。 Before hot rolling, the steel slab having the above composition is heated to 1000-1350°C. If the heating temperature of the steel slab is less than 1000°C, the alloy elements may not be sufficiently dissolved, so the lower limit is set to 1000°C. The lower limit of the heating temperature of the steel slab is preferably 1050°C, more preferably 1100°C. On the other hand, if the heating temperature of the steel slab is higher than 1350°C, the scale on the surface of the steel slab, which is the raw material, will liquefy and interfere with production, so the upper limit is set to 1350°C. The upper limit of the heating temperature of the steel slab is preferably 1300°C, more preferably 1250°C. The heating time is not limited, but may be, for example, 30 minutes to 600 minutes.

尚、この加熱を行う前に、合金元素の固溶や偏析の低減を目的とした1100℃以上、1350℃以下の加熱を適用しても良い。 Before this heating, heating to 1100°C or higher and 1350°C or lower may be applied in order to reduce solid solution and segregation of alloy elements.

(熱間圧延工程)
本発明では、熱間圧延後の旧オーステナイト粒の細粒化と扁平化により、再加熱時のオーステナイト核生成の密度を上げるために、加熱された鋼片を、1000℃以下、825℃超において20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは35%以上の圧下率で熱間圧延を行う。この圧下率が20%を下回ると、熱間圧延後の旧オーステナイト粒の微細化が不十分になり靭性が低下する場合がある。なお、再加熱焼入れ時の過度なオーステナイト粒径の微細化による焼入れ性の低下を防ぐため、1000℃以下、825℃超における圧下率の上限は75%以下とすることが好ましい。また、熱間圧延後及び冷却後に圧下歪を残して、再加熱時のオーステナイト核生成の密度を上げるために、さらに825℃以下、730℃以上(すなわち825℃~熱間圧延終了時の温度まで)において10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上の圧下率で熱間圧延を行う。この圧下率が10%を下回ると、熱間圧延後の旧オーステナイト粒の微細化が不十分になり靭性が低下する場合がある。なお、再加熱焼入れ時の過度なオーステナイト粒径の微細化による焼入れ性の低下を防ぐため、825℃以下、730℃以上における圧下率の上限は80%とすることが好ましい。さらに、この熱間圧延での圧延温度が730℃未満になる、すなわち熱間圧延終了時の温度が730℃未満になると生産性が低下する場合がある。
(Hot rolling process)
In the present invention, in order to increase the density of austenite nucleation during reheating by refining and flattening prior austenite grains after hot rolling, the heated steel slab is hot rolled at a reduction of 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and even more preferably 35% or more at 1000°C or less and over 825°C. If the reduction is less than 20%, prior austenite grains after hot rolling may not be sufficiently refined, resulting in a decrease in toughness. In order to prevent a decrease in hardenability due to excessive refinement of austenite grain size during reheating and quenching, the upper limit of the reduction at 1000°C or less and over 825°C is preferably 75% or less. In addition, in order to leave the reduction strain after hot rolling and cooling and increase the density of austenite nucleation during reheating, hot rolling is further performed at a reduction rate of 10% or more, preferably 15% or more, more preferably 20% or more at 825°C or less and 730°C or more (i.e., from 825°C to the temperature at the end of hot rolling). If this reduction rate is less than 10%, prior austenite grains after hot rolling may not be refined sufficiently, resulting in a decrease in toughness. In addition, in order to prevent a decrease in hardenability due to excessive refinement of austenite grains during reheating and quenching, the upper limit of the reduction rate at 825°C or less and 730°C or more is preferably 80%. Furthermore, if the rolling temperature in this hot rolling is less than 730°C, i.e., if the temperature at the end of hot rolling is less than 730°C, productivity may decrease.

(冷却工程)
次いで、熱間圧延された鋼板を5.0℃/秒以上の平均冷却速度で350℃以下まで冷却する。当該平均冷却速度は、好ましくは6.0℃/秒以上、より好ましくは7.0℃/秒以上である。また、冷却停止温度は、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下である。平均冷却速度が5.0℃/秒未満であると、鋼中の歪量が不十分になるため核生成サイトを十分増加させることができない。また、冷却停止温度が350℃超であっても同じく歪量が不十分になり核生成サイトを十分増加させることができない。5.0℃/秒以上の平均冷却速度で350℃以下まで冷却すれば、熱間圧延工程で鋼中に十分な歪を付与でき核生成サイトを増加させることができる。この結果、次工程である再加熱・焼入れ工程の再加熱の際に、オーステナイトへ逆変態したオーステナイト粒を細粒化することができる。本発明に係る耐摩耗鋼の製造方法では、5.0℃/秒以上の平均冷却速度は、典型的に水冷により達成することができ、放冷では当該平均冷却速度を達成するのは困難である。
(Cooling process)
Next, the hot-rolled steel sheet is cooled to 350°C or less at an average cooling rate of 5.0°C/s or more. The average cooling rate is preferably 6.0°C/s or more, more preferably 7.0°C/s or more. The cooling stop temperature is preferably 300°C or less, more preferably 250°C or less. If the average cooling rate is less than 5.0°C/s, the amount of strain in the steel becomes insufficient, so that the nucleation sites cannot be sufficiently increased. Even if the cooling stop temperature exceeds 350°C, the amount of strain is also insufficient, so that the nucleation sites cannot be sufficiently increased. If the steel sheet is cooled to 350°C or less at an average cooling rate of 5.0°C/s or more, sufficient strain can be imparted to the steel in the hot rolling process, and the nucleation sites can be increased. As a result, the austenite grains that have been reverse-transformed to austenite can be refined during reheating in the next reheating and quenching process. In the manufacturing method of the wear-resistant steel according to the present invention, an average cooling rate of 5.0° C./sec or more can typically be achieved by water cooling, but it is difficult to achieve this average cooling rate by natural cooling.

(再加熱・焼入れ工程)
次に、熱間圧延後に冷却した鋼板を、860℃以上の温度に再加熱して、その後加速冷却することで焼入れする。再加熱温度が860℃未満となると、合金元素の固溶が不十分になり、かつオーステナイト逆変態が100%完了せず焼入れ性が低下する可能性があるので、再加熱温度の下限は860℃とする。再加熱温度は、好ましくは880℃以上、より好ましくは900℃以上である。再加熱温度が高過ぎると、オーステナイト粒の粗大化により焼入れ後の靭性が低下する可能性があるので、再加熱温度の上限は930℃以下が好ましい。焼入れの際の平均冷却速度は5.0℃/秒以上で行うことが、硬度と靭性を確保する上で好ましい。
(Reheating and hardening process)
Next, the steel sheet cooled after hot rolling is reheated to a temperature of 860°C or higher, and then quenched by accelerated cooling. If the reheating temperature is less than 860°C, the solid solution of the alloy elements may be insufficient, and the austenite reverse transformation may not be completed 100%, resulting in a decrease in hardenability, so the lower limit of the reheating temperature is 860°C. The reheating temperature is preferably 880°C or higher, more preferably 900°C or higher. If the reheating temperature is too high, the toughness after quenching may decrease due to coarsening of austenite grains, so the upper limit of the reheating temperature is preferably 930°C or lower. It is preferable to perform the quenching at an average cooling rate of 5.0°C/second or higher in order to ensure hardness and toughness.

本発明に係る耐摩耗鋼の製造方法において得られる耐摩耗鋼の板厚は、特に限定されない。例えば、板厚は、15mm以上、20mm以上、30mm以上、又は40mm以上であり、100mm以下、90mm以下、80mm以下、又は70mm以下であってもよい。本発明によれば、熱間圧延時の温度と圧下率を制御し、圧延後の平均冷却速度を高め、さらに再加熱焼入れの温度を制御することで、板厚にかかわらず、旧オーステナイト粒を適切に微細化し十分な焼入れ性を確保することができる。より具体的には、熱間圧延時の温度と圧下率を制御して熱間圧延を行い、5.0℃/秒以上の平均冷却速度で冷却後、860℃以上の温度で再加熱することで、オーステナイト逆変態の核生成サイトを顕著に増加させることができる。その結果、オーステナイトへの逆変態が完了した後に、鋼材の内部における旧オーステナイト粒をより微細化することが可能となる。この効果は、鋼板の板厚に関係なく得ることができ、例えば従来では難しかった板厚が大きい場合(例えば15mm以上。特に、40mm以上)でも適用できる。耐摩耗鋼の形状を特に限定する必要はないが、鋼板としてもよい。 The thickness of the wear-resistant steel obtained by the manufacturing method of the wear-resistant steel according to the present invention is not particularly limited. For example, the thickness may be 15 mm or more, 20 mm or more, 30 mm or more, or 40 mm or more, and may be 100 mm or less, 90 mm or less, 80 mm or less, or 70 mm or less. According to the present invention, by controlling the temperature and reduction rate during hot rolling, increasing the average cooling rate after rolling, and further controlling the temperature of reheating and quenching, it is possible to appropriately refine the prior austenite grains and ensure sufficient quenchability regardless of the thickness of the plate. More specifically, by controlling the temperature and reduction rate during hot rolling, performing hot rolling, cooling at an average cooling rate of 5.0 ° C./sec or more, and then reheating at a temperature of 860 ° C. or more, it is possible to significantly increase the nucleation sites of austenite reverse transformation. As a result, it is possible to further refine the prior austenite grains inside the steel material after the reverse transformation to austenite is completed. This effect can be obtained regardless of the thickness of the steel plate, and can be applied even when the plate thickness is large (for example, 15 mm or more, particularly 40 mm or more), which was previously difficult to achieve. There is no need to limit the shape of the wear-resistant steel, but it can be a steel plate.

以上の条件で熱間圧延、冷却及び再加熱焼入れされて製造された耐摩耗鋼は、優れた硬度及び低温靭性を有する。具体的には、そのような耐摩耗鋼は、表層のブリネル硬さが360~500となり、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが150J以上となる。また、本発明に係る耐摩耗鋼の製造方法は、高度な製鋼技術を必要とせず、製造負荷低減、工期の短縮を図ることができる。したがって、経済性を損なうことなく、建設機械の信頼性を向上させることができる等、産業上の貢献が極めて顕著である。 Abrasion-resistant steel manufactured under the above conditions through hot rolling, cooling, and reheating and quenching has excellent hardness and low-temperature toughness. Specifically, such abrasion-resistant steel has a Brinell hardness of 360 to 500 at the surface, and an absorbed energy of 150 J or more in a Charpy impact test at a position 1/4 of the way from the surface in the thickness direction at -40°C. Furthermore, the manufacturing method of the abrasion-resistant steel according to the present invention does not require advanced steelmaking technology, and can reduce the manufacturing load and shorten the construction period. Therefore, it makes a significant contribution to industry, such as improving the reliability of construction machinery without compromising economic efficiency.

[耐摩耗鋼の物性]
次に、本発明の製造方法により製造される耐摩耗鋼の組織分率及び旧オーステナイト平均結晶粒径について説明する。通常、板厚の厚い鋼材(鋼板)では、その鋼材の板厚方向における平均的な特性が現れる鋼材の表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置において物性評価がされることが多い。再加熱焼入れ時の平均冷却速度は、鋼板の表層の方が鋼板の表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置より速いため、表層におけるマルテンサイトと下部ベイナイトの合計の面積分率は、鋼材の表面から厚さ方向に1/4の位置におけるそれらの面積分率よりも高くなる傾向にある。したがって、表層における靭性は、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置の靭性より向上する傾向であるため、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における靭性が高ければ、表層における靭性に関して、製品の使用上は問題ない。同様に、表層におけるマルテンサイトと下部ベイナイトの合計の面積分率は、鋼材の表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置におけるそれらの面積分率よりも高いため、表層は硬さがより高くなる傾向にある。したがって、鋼材の表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における組織の50面積%以上がマルテンサイト及び下部ベイナイトの1種又は2種であれば、本発明により製造される耐摩耗鋼において所望の表層のブリネル硬さが担保される。
[Physical properties of wear-resistant steel]
Next, the structure fraction and the average grain size of prior austenite of the wear-resistant steel manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described. Usually, in a thick steel material (steel plate), the physical properties are often evaluated at a position of 1/4 of the thickness from the surface of the steel material in the thickness direction, where the average characteristics of the steel material in the thickness direction appear. Since the average cooling rate during reheating and quenching is faster in the surface layer of the steel plate than at a position of 1/4 of the thickness from the surface of the steel plate in the thickness direction, the total area fraction of martensite and lower bainite in the surface layer tends to be higher than their area fractions at a position of 1/4 of the thickness from the surface of the steel material in the thickness direction. Therefore, since the toughness in the surface layer tends to be higher than that at a position of 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction, if the toughness at a position of 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction is high, there is no problem in using the product with respect to the toughness in the surface layer. Similarly, the total area fraction of martensite and lower bainite in the surface layer is higher than the area fraction of martensite and lower bainite at a position ¼ of the thickness from the surface of the steel material in the thickness direction, so that the surface layer tends to have a higher hardness. Therefore, if 50% or more of the area of the structure at a position ¼ of the thickness from the surface of the steel material is one or both of martensite and lower bainite, the desired Brinell hardness of the surface layer is ensured in the wear-resistant steel produced according to the present invention.

(組織分率)
本発明により製造される耐摩耗鋼は、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における組織の50面積%以上、好ましくは60面積%以上、より好ましくは70面積%以上、さらに好ましくは80面積%以上がマルテンサイト及び下部ベイナイトの1種又は2種となる。マルテンサイトと下部ベイナイトの組織分率の合計が50面積%未満となると、靭性が低下する。また、マルテンサイトと下部ベイナイトの組織分率の合計の上限は、特に限定されず、100面積%以下であればよい。その組織分率の決定は、鋼板の表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置から採取した鋼片をナイタール溶液で腐食させて電子顕微鏡で観察することにより行われる。具体的には、腐食させた鋼片を電子顕微鏡で撮影した画像に、10μm間隔で縦横に20本×20本の直線を引き、その格子点の位置の組織がマルテンサイト、下部ベイナイト、又は上部ベイナイトであるかどうかを判定し、次いで、その判定の結果から、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置におけるマルテンサイトと下部ベイナイトの合計の面積分率(面積%)を算出する。ここで、本明細書において、「上部ベイナイト」は、セメンタイトがラスの界面(ラス間)に存在しているもの、「下部ベイナイト」は、セメンタイトがラスの内部に存在しているものをいう。ラスとは、マルテンサイト変態またはベイナイト変態により旧オーステナイト粒界内に生成される金属組織をいう。
(Tissue fraction)
In the wear-resistant steel produced by the present invention, at least 50 area %, preferably at least 60 area %, more preferably at least 70 area %, and even more preferably at least 80 area % of the structure at a position of 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction is one or both of martensite and lower bainite. If the total structure fraction of martensite and lower bainite is less than 50 area %, the toughness decreases. There is no particular upper limit for the total structure fraction of martensite and lower bainite, and it is sufficient that it is 100 area % or less. The structure fraction is determined by corroding a steel piece taken from a position of 1/4 of the thickness from the surface of the steel plate in the thickness direction with a nital solution and observing it with an electron microscope. Specifically, 20 x 20 straight lines are drawn vertically and horizontally at intervals of 10 μm on an image of a corroded steel piece taken with an electron microscope, and it is determined whether the structure at the lattice point is martensite, lower bainite, or upper bainite. Next, based on the result of the determination, the total area fraction (area %) of martensite and lower bainite at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction is calculated. Here, in this specification, "upper bainite" refers to cementite present at the lath interface (between laths), and "lower bainite" refers to cementite present inside the laths. Lath refers to a metal structure generated within prior austenite grain boundaries by martensitic or bainite transformation.

(旧オーステナイト平均結晶粒径)
本発明の製造方法により製造される耐摩耗鋼は、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における旧オーステナイト平均結晶粒径が5μm以上、15μm以下となる。当該旧オーステナイト平均結晶粒径の上限は、好ましくは14μm、より好ましくは13μm以下である。旧オーステナイト平均結晶粒径が15μmを超えると、靭性が低下する。また、旧オーステナイト平均結晶粒径が5μm未満となると、焼入れ性が低下して強度を担保できなくなる。その組織における旧オーステナイト平均結晶粒径の決定には切断法(JIS G0551:2013)を採用する。具体的には、まず、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置から採取した鋼片をピクリン酸溶液で腐食することで旧オーステナイト粒界を現出させ、光学顕微鏡で撮影する。次いで、撮影した画像に、2mm~10mmの長さの直線(複数に分割されていても良い)を引き、直線が分断する結晶粒界の数を数えることで、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における旧オーステナイト平均結晶粒径を算出する。
(average prior austenite grain size)
The wear-resistant steel manufactured by the manufacturing method of the present invention has an average prior austenite grain size of 5 μm or more and 15 μm or less at a position of 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction. The upper limit of the average prior austenite grain size is preferably 14 μm, more preferably 13 μm or less. If the average prior austenite grain size exceeds 15 μm, the toughness decreases. If the average prior austenite grain size is less than 5 μm, the hardenability decreases and the strength cannot be guaranteed. The cutting method (JIS G0551:2013) is adopted to determine the average prior austenite grain size in the structure. Specifically, first, a steel piece taken from a position of 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction is corroded with a picric acid solution to reveal the prior austenite grain boundaries, and then photographed with an optical microscope. Next, a straight line (which may be divided into multiple parts) having a length of 2 mm to 10 mm is drawn on the captured image, and the number of grain boundaries divided by the straight line is counted to calculate the average prior austenite grain size at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction.

(表層のブリネル硬さ)
鋼の硬度は表層のブリネル硬さで示され、本発明により製造される耐摩耗鋼の表層のブリネル硬さは360~500の範囲に含まれる。「表層のブリネル硬さ」とは、鋼材表面から厚さ方向に1mmの位置で測定した3点のブリネル硬さの平均値である。ブリネル硬さの測定は、JIS Z2243:2008に準拠し、圧子の直径10mmの超硬合金球を用いて3000kgfの試験力で行う(HBW10/3000)。本発明に係る耐摩耗鋼の製造方法において、ブリネル硬さの下限は、好ましくは370以上、より好ましくは380以上、さらに好ましくは390以上、最も好ましくは400以上である。また、ブリネル硬さの上限は、例えば、480、460又は450であってもよい。
(Brinell hardness of surface layer)
The hardness of steel is indicated by the Brinell hardness of the surface layer, and the Brinell hardness of the surface layer of the wear-resistant steel produced according to the present invention is in the range of 360 to 500. The "Brinell hardness of the surface layer" is the average value of the Brinell hardnesses measured at three points 1 mm from the surface of the steel in the thickness direction. The Brinell hardness is measured in accordance with JIS Z2243:2008, using a cemented carbide ball with a diameter of 10 mm as an indenter, with a test force of 3000 kgf (HBW10/3000). In the method for producing wear-resistant steel according to the present invention, the lower limit of the Brinell hardness is preferably 370 or more, more preferably 380 or more, even more preferably 390 or more, and most preferably 400 or more. The upper limit of the Brinell hardness may be, for example, 480, 460, or 450.

(-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギー)
鋼の靭性は、シャルピー衝撃試験の吸収エネルギーで示すことができる。例えば、-40℃でのシャルピー衝撃試験で評価した場合は、本発明により製造される耐摩耗鋼の吸収エネルギーは150J以上、好ましくは160J以上、より好ましくは170J以上、さらに好ましくは180J以上である。シャルピー衝撃試験はJIS Z2242:2005に準拠し、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置から採取したシャルピー試験片を使用して、低温靭性を評価するために-40℃で実施する。
(Absorbed energy in Charpy impact test at -40°C)
The toughness of steel can be indicated by the absorbed energy in a Charpy impact test. For example, when evaluated by a Charpy impact test at -40°C, the absorbed energy of the wear-resistant steel produced by the present invention is 150 J or more, preferably 160 J or more, more preferably 170 J or more, and even more preferably 180 J or more. The Charpy impact test is performed in accordance with JIS Z2242:2005, using a Charpy test piece taken from a position 1/4 of the thickness in the thickness direction from the surface, at -40°C to evaluate low-temperature toughness.

本発明により製造される耐摩耗鋼、すなわち、上述の組成を有し、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における組織の50面積%以上がマルテンサイト及び下部ベイナイトの1種又は2種であり、かつ表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における旧オーステナイト平均結晶粒径が5μm以上、15μm以下である耐摩耗鋼は、150J以上の、-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーを有する。また、厚さの1/4の位置におけるマルテンサイトと下部ベイナイトの組織分率が50面積%以上であるため、再加熱焼入れ時の平均冷却速度の速い表層では360~500のブリネル硬さを有する。 The wear-resistant steel produced by the present invention, i.e., wear-resistant steel having the above-mentioned composition, in which 50% or more of the structure at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction is one or both of martensite and lower bainite, and the average prior austenite grain size at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction is 5 μm or more and 15 μm or less, has an absorbed energy of 150 J or more in a Charpy impact test at -40°C. In addition, since the structure fraction of martensite and lower bainite at a position 1/4 of the thickness is 50% or more by area, the surface layer, which has a fast average cooling rate during reheating and quenching, has a Brinell hardness of 360 to 500.

表1に示す組成を有する鋼を溶製し、連続鋳造により、厚みが240~300mmの鋼片を製造した。鋼の溶製は転炉で行い、一次脱酸し、合金元素を添加して組成を調整し、必要に応じて、真空脱ガス処理を行った。このようにして得られた鋼片を加熱し、熱間圧延を行い、冷却した後に再加熱焼入れを行い、鋼試料を製造した。表1に示した各元素の含有量は、製造後の鋼から採取した試料を化学分析して求めたものである。 Steel having the composition shown in Table 1 was melted and then cast continuously to produce steel billets with a thickness of 240 to 300 mm. The steel was melted in a converter, and the steel was first deoxidized and alloy elements were added to adjust the composition, and vacuum degassing was performed as necessary. The steel billets thus obtained were heated, hot rolled, cooled, and then reheated and quenched to produce steel samples. The content of each element shown in Table 1 was determined by chemical analysis of samples taken from the steel after production.

製造の際の鋼片の加熱温度、熱間圧延等の製造条件、製造した試料の表層のブリネル硬さ、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置におけるマルテンサイト又は下部ベイナイトの組織分率、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における旧オーステナイト平均結晶粒径、及び表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーの値を、それぞれ表1に示す。 The heating temperature of the steel slab during manufacturing, manufacturing conditions such as hot rolling, Brinell hardness of the surface layer of the manufactured sample, the structure fraction of martensite or lower bainite at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction, the average prior austenite grain size at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction, and the absorbed energy value in a Charpy impact test at -40°C at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction are each shown in Table 1.

表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における組織のマルテンサイト又は下部ベイナイトの組織分率は、上述したように、鋼片をナイタール溶液で腐食して電子顕微鏡で観察することにより判定することができる。具体的には、電子顕微鏡で撮影した画像に、10μm間隔で縦横に20本×20本の直線を引き、その格子点の位置の組織がマルテンサイト、下部ベイナイト、又は上部ベイナイトであるかどうかを判定し、マルテンサイトと下部ベイナイトの合計分率を面積%で算出した。上部ベイナイトは、セメンタイトがラスの界面(ラス間)に存在しているもの、下部ベイナイトは、セメンタイトがラスの内部に存在しているものとしてそれぞれの面積率を算出した。 The martensite or lower bainite fraction of the structure at 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction can be determined by corroding the steel piece with a nital solution and observing it with an electron microscope, as described above. Specifically, 20 x 20 straight lines were drawn vertically and horizontally at 10 μm intervals on an image taken with an electron microscope, and it was determined whether the structure at the lattice point was martensite, lower bainite, or upper bainite, and the total fraction of martensite and lower bainite was calculated in area %. The area fraction of upper bainite was calculated assuming that cementite exists at the lath interface (between laths), and that lower bainite was calculated assuming that cementite exists inside the laths.

表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における旧オーステナイト平均結晶粒径は、上述したように、鋼片をピクリン酸溶液で腐食することで旧オーステナイト粒界を現出させ、光学顕微鏡で撮影した画像に、2mm~10mmの長さの直線(複数に分割されていても良い)を引き、直線が分断する結晶粒界の数を数えることで旧オーステナイト平均結晶粒径を算出した。 The average prior austenite grain size at a position 1/4 of the way from the surface in the thickness direction was calculated by corroding the steel piece with a picric acid solution to reveal the prior austenite grain boundaries, drawing a straight line 2 mm to 10 mm long (which may be divided into multiple parts) on an image taken with an optical microscope, and counting the number of grain boundaries divided by the straight line, as described above.

シャルピー衝撃試験は、JIS Z2242:2005に準拠し、-40℃で行った。ブリネル硬さの測定は、JIS Z2243:2008に準拠し、圧子の直径10mmの超硬合金球を用いて3000kgfの試験力で行った(HBW10/3000)。 The Charpy impact test was performed at -40°C in accordance with JIS Z2242:2005. The Brinell hardness was measured in accordance with JIS Z2243:2008 using a cemented carbide ball with a diameter of 10 mm as an indenter at a test force of 3000 kgf (HBW10/3000).

本発明の製造方法により製造される耐摩耗鋼の硬度及び靭性の目標値は、表層のブリネル硬さが360~500、-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが150J以上である。 The target values for hardness and toughness of the wear-resistant steel produced by the manufacturing method of the present invention are a Brinell hardness of the surface layer of 360 to 500 and an absorbed energy of 150 J or more in a Charpy impact test at -40°C.

表2に示すように、本発明例である製造No.1~4、No.6~8、No.10~11、No.14~15、No.17~18、No.21~27は、組成、加熱温度、1000℃以下、825℃超での熱間圧延での圧下率、825℃以下、730℃以上での熱間圧延での圧下率、平均冷却速度、冷却停止温度及び再加熱温度が本発明の範囲を満たしていた。その結果として、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置のマルテンサイト又は下部ベイナイトの組織分率が50面積%以上、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置の旧オーステナイト平均結晶粒径が15μm以下であり、したがって、表層のブリネル硬さが本発明の目標値である360~500の範囲内であり、-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが本発明の目標値である150J以上を満たしていた。 As shown in Table 2, the compositions, heating temperatures, hot rolling reductions at 1000°C or less and over 825°C, hot rolling reductions at 825°C or less and 730°C or more, average cooling rates, cooling stop temperatures, and reheating temperatures of the present invention were within the ranges of the present invention for Production Nos. 1-4, 6-8, 10-11, 14-15, 17-18, and 21-27. As a result, the martensite or lower bainite structure fraction at 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction was 50 area % or more, and the average prior austenite grain size at 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction was 15 μm or less. Therefore, the Brinell hardness of the surface layer was within the range of 360-500, which is the target value of the present invention, and the absorbed energy of the Charpy impact test at -40°C was 150 J or more, which is the target value of the present invention.

一方、表2の製造No.5、No.9、No.12、No.13、No.16、No.19~20、及びNo.28~46は、表層のブリネル硬さ、-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーのいずれか又は両方が、上記の目標を満たさなかった。 On the other hand, in Table 2, Production No. 5, No. 9, No. 12, No. 13, No. 16, No. 19-20, and No. 28-46 did not meet the above targets in either or both of the Brinell hardness of the surface layer and the absorbed energy in the Charpy impact test at -40°C.

製造No.5は圧延後の水冷が無く放冷であったため、平均冷却速度が遅く、旧γ粒径が大きくなっている。その結果、-40℃でのシャルピー吸収エネルギーが98Jと、本発明の目標値より低くなっている。製造No.9も、圧延後の平均冷却速度が遅いので、旧γ粒径が大きなっており、その結果、-40℃でのシャルピー吸収エネルギーが97Jと、本発明の目標値より低い値になっている。 Production No. 5 was allowed to cool naturally without water cooling after rolling, resulting in a slow average cooling rate and a large prior gamma grain size. As a result, the Charpy absorbed energy at -40°C was 98 J, which is lower than the target value of the present invention. Production No. 9 also had a slow average cooling rate after rolling, resulting in a large prior gamma grain size, resulting in a Charpy absorbed energy at -40°C of 97 J, which is lower than the target value of the present invention.

製造No.12は、1000℃以下、825℃超での圧下率が低かったため、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置の旧オーステナイト平均結晶粒径が15μmを超え、それによって-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが目標を満足しなかった例である。 Product No. 12 is an example in which the rolling reduction rate was low at temperatures below 1000°C and above 825°C, so the average prior austenite grain size at 1/4 of the thickness from the surface exceeded 15 μm, and as a result, the absorbed energy in the Charpy impact test at -40°C did not meet the target.

製造No.13は、825℃以下、730℃以上での圧下率が低かったため、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置の旧オーステナイト平均結晶粒径が15μmを超え、それによって-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが目標を満足しなかった例である。 Product No. 13 is an example in which the rolling reduction rate was low at 825°C or less and 730°C or more, so the average prior austenite grain size at 1/4 of the thickness from the surface exceeded 15 μm, and as a result, the absorbed energy in the Charpy impact test at -40°C did not meet the target.

製造No.16は、再加熱温度が860℃未満であったため、焼入れ性が低下し、マルテンサイト又は下部ベイナイトの組織分率が50面積%未満となり、さらに、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置の旧オーステナイト平均結晶粒径が15μmを超え、それによって、表層のブリネル硬さ及び-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが目標を満足しなかった例である。 Product No. 16 was an example in which the reheating temperature was less than 860°C, which resulted in reduced hardenability, a martensite or lower bainite structure fraction of less than 50% by area, and the average prior austenite grain size at 1/4 of the thickness from the surface exceeded 15 μm. As a result, the Brinell hardness of the surface layer and the absorbed energy in the Charpy impact test at -40°C did not meet the targets.

製造No.19は、圧延後の平均冷却速度が遅かったため、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置の旧オーステナイト平均結晶粒径が15μmを超え、それによって-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが目標を満足しなかった例である。 Product No. 19 is an example in which the average cooling rate after rolling was slow, so the average prior austenite grain size at 1/4 of the thickness from the surface exceeded 15 μm, and as a result, the absorbed energy in the Charpy impact test at -40°C did not meet the target.

製造No.20は、冷却停止温度が高かったため、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置の旧オーステナイト平均結晶粒径が15μmを超え、それによって-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが目標を満足しなかった例である。 Product No. 20 is an example in which the cooling stop temperature was high, so the average prior austenite grain size at 1/4 of the thickness from the surface exceeded 15 μm, and as a result, the absorbed energy in the Charpy impact test at -40°C did not meet the target.

製造No.28はC含有量が少なく、表層のブリネル硬さが目標に満たなかった例である。また、製造No.29はC含有量が多く、表層のブリネル硬さ及び-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが目標値に達しなかった例である。製造No.30はSi含有量が多く、製造No.32はMn含有量が多く、製造No.33はP含有量が多く、製造No.34はS含有量が多く、製造No.36はCu含有量が多く、製造No.39はCr含有量が多く、製造No.40はMo含有量が多く、製造No.41はV含有量が多く、製造No.42はNb含有量が多く、製造No.43はTi含有量が多く、製造No.44はAl含有量が多く、製造No.45はN含有量が多く、製造No.46はB含有量が多かったため、いずれの鋼試料においても、-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが目標値に達しなかった例である。製造No.31はMn含有量が少なく、製造No.35はCu含有量が少なく、製造No.37はNi含有量が少なく、製造No.38はCr含有量が少なかったため、いずれの鋼試料においても、表層のブリネル硬さが目標値に達しなかった例である。 Production No. 28 is an example where the C content is low and the Brinell hardness of the surface layer did not reach the target. Production No. 29 is an example where the C content is high and the Brinell hardness of the surface layer and the absorbed energy of the Charpy impact test at -40°C did not reach the target values. Production No. 30 has a high Si content, Production No. 32 has a high Mn content, Production No. 33 has a high P content, Production No. 34 has a high S content, Production No. 36 has a high Cu content, Production No. 39 has a high Cr content, Production No. 40 has a high Mo content, Production No. 41 has a high V content, Production No. 42 has a high Nb content, Production No. 43 has a high Ti content, Production No. 44 has a high Al content, Production No. 45 has a high N content, and Production No. No. 46 had a high B content, so the absorbed energy in the Charpy impact test at -40°C did not reach the target value for any of the steel samples. No. 31 had a low Mn content, No. 35 had a low Cu content, No. 37 had a low Ni content, and No. 38 had a low Cr content, so the Brinell hardness of the surface layer did not reach the target value for any of the steel samples.

Claims (1)

質量%で、
C:0.10~0.30%、
Si:0.01~1.20%、
Mn:0.01~2.00%、
P:0.017%未満、
S:0.010%以下、
Ni:0.01~1.00%、
Cu:0.01~0.70%、
Cr:0.30~1.50%、
Al:0.001~0.100%、
Ti:0.001~0.030%、及び
N:0.0001~0.0070%
を含有し、残部がFe及び不純物からなる組成を有する鋼片を1000~1350℃に加熱する工程、
加熱された鋼片を、1000℃以下、825℃超において20%以上の圧下率で、次いで825℃以下、730℃以上において10%以上の圧下率で熱間圧延する工程、
熱間圧延された鋼板を5.0℃/秒以上の平均冷却速度で350℃以下まで冷却する工程、及び
冷却した鋼板を860℃以上930℃以下に再加熱し、その後平均冷却速度5.0℃/秒以上で焼入れする工程
を含むことを特徴とする、表層のブリネル硬さが360~500、表面から厚さ方向に厚さの1/4の位置における-40℃でのシャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが150J以上の耐摩耗鋼の製造方法。
In mass percent,
C: 0.10-0.30%,
Si: 0.01 to 1.20%,
Mn: 0.01-2.00%,
P: less than 0.017%;
S: 0.010% or less,
Ni: 0.01 to 1.00%,
Cu: 0.01 to 0.70%,
Cr: 0.30-1.50%,
Al: 0.001-0.100%,
Ti: 0.001 to 0.030%, and N: 0.0001 to 0.0070%
and the balance being Fe and impurities, to 1000 to 1350°C;
hot rolling the heated steel slab at 1000°C or less and over 825°C with a reduction of 20% or more, and then hot rolling at 825°C or less and 730°C or more with a reduction of 10% or more;
A method for producing an abrasion-resistant steel having a Brinell hardness of 360 to 500 in a surface layer and an absorbed energy of 150 J or more in a Charpy impact test at -40°C at a position 1/4 of the thickness from the surface in the thickness direction, the method comprising the steps of: cooling a hot-rolled steel plate to 350°C or less at an average cooling rate of 5.0°C/sec or more ; and reheating the cooled steel plate to 860°C to 930°C or less, and then quenching the steel plate at an average cooling rate of 5.0°C/sec or more .
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