耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板及其製造方法
2023-05-14 06:05:51 3
耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板及其製造方法
【專利摘要】本發明提供適合供於建設機械、產業機械等的耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板及其製造方法。具體而言，具有如下組成：以質量%計，含有C：0.20～0.27%、Si：0.05～1.0%、Mn：0.30～0.90%、P、S、Nb：0.005～0.025%、Ti：0.008～0.020%、Al：0.1%以下、N：0.0010～0.0060%，以及Cr、Mo、W、B中的1種或2種以上，根據需要含有Cu、Ni、V、REM、Ca、Mg中的1種或2種以上，DI＊為45以上，餘量由Fe和不可避免的雜質構成，微觀組織是以回火馬氏體為基體相，粒徑以當量圓直徑計為0.01～0.5μm以下的Nb、Ti系析出物以2×102個/mm2以上存在。另外，將具有上述記載的鋼組成的鋼片加熱後，進行熱軋，並進行再加熱淬火或者直接淬火。
【專利說明】耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及適合供於建設機械(construction machine)、產業機械(industrialmachine)、造船(shipbuiding)、鋼管(steel pipe)、土木(civil engineering)、建築等的板厚為 4mm 以上的耐磨損鋼板(abrasion resistant steel plate or steel sheet),特別涉及耐應力腐蝕開裂性(resistance of stress corrosion crack)優異的耐磨損鋼板。
【背景技術】
[0002]在建設機械、產業機械、造船、鋼管、土木、建築等的鋼鐵結構物或機械、裝置等中使用熱軋鋼板時，有時要求鋼板的磨損特性(abrasion resistant property)。磨損是在機械、裝置等的運轉部位，由於鋼材之間，或者與土砂、巖石等不同種類材料的持續接觸而產生並削去鋼材的表層部的現象。
[0003]如果鋼材的耐磨損特性差，則不僅造成機械、裝置的故障，還存在無法維持作為結構物的強度的危險性，所以高頻率的磨損部位的修補、更換是不可避免的。因此，針對被應用於磨損部位的鋼材，強烈要求提高耐磨損特性。
[0004]以往，作為鋼材，為了擁有優異的耐磨損性，通常提高硬度，通過形成馬氏體單相組織(martensite single phase microstructure),從而能夠飛躍性地提高硬度。另外，為了提高馬氏體組織本身的硬度，增加固溶C量(amount of solid solution carbon)是有效的，從而開發出各種耐磨損鋼板(例如，專利文獻I-5)。
[0005]另一方面，對於鋼板，要求耐磨損特性的部位大多露出鐵基體表面，鋼材表面與含有腐蝕性物質的水蒸氣(moisture vapor)、水分(moisture)或油分(oil)等接觸,產生鋼材的腐蝕。
`[0006]例如，在礦石運輸用輸送機(ore conveyer)等礦山機械(mining machinery)中使用耐磨損鋼時，硫化氫(hydrogen sulfide)等腐蝕性物質(corrosive material)與土壤中的水分(moisture in soil)同時存在,另外,在建設機械等中使用耐磨損鋼時,存在柴油發動機(diesel engine)中所含的水分和氧化硫(sulfuric oxide)等,有時都會成為非常嚴苛的腐蝕環境(corrosion environment)。此時,在鋼材表面的腐蝕反應(corrosionreaction)中,鐵因陽極反應(anode reaction)而生成氧化物(鐵鏽),另一方面，因水分的陰極反應(cathode reaction)而生成氫。
[0007]通過腐蝕反應生成的氫侵入像耐磨損鋼這樣的高硬度馬氏體組織的鋼材中時，鋼材極度脆化，在彎曲加工(bending work)、焊接等的殘餘應力(welding residual stress)或使用環境(environment of usage)中的負荷應力(applied stress)的存在下,產生開裂(crack)。其為應力腐蝕開裂(stress corrosion crack),對於用於機械、裝置等的鋼材,從運轉的安全性的觀點出發，耐磨損性不言自喻，耐應力腐蝕開裂性優異也是重要的。
[0008]專利文獻1:日本特開平5-51691號公報
[0009]專利文獻2:日本特開平8-295990號公報
[0010]專利文獻3:日本特開2002-115024號公報[0011]專利文獻4:日本特開2002-80930號公報
[0012]專利文獻5:日本特開2004-162120號公報
[0013]非專利文獻1:日本學術振興會大129委員會(日本材料強度學會，1985)基準的應力腐蝕開裂標準試驗法
【發明內容】
[0014]然而，專利文獻I-5等中提出的耐磨損鋼以具備母材韌性、耐延遲斷裂特性(以上，專利文獻1、3、4)、焊接性、焊接部的耐磨損性、結露腐蝕環境中的耐腐蝕性(以上，專利文獻5)為目的，因此，用非專利文獻I記載的應力腐蝕開裂標準試驗法時，沒有達到優異的耐應力腐蝕開裂性和耐磨損性的兼備。
[0015]因此,本發明的目的在於提供在不引起生產率(productivity)降低和製造成本(production cost)增加的情況下,經濟性(economic efficiency)優異、耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板及其製造方法。
[0016]本發明人等為了實現上述課題，以耐磨損鋼板為對象，為了確保優異的耐應力腐蝕開裂性能，對鋼板的化學成分、製造方法以及決定微觀組織(microstructure)的各種要因進行深入研究，得到了以下見解。
[0017]1.為了確保優異的耐磨損特性,必須確保高硬度(high hardness),但過度高硬度化會使耐應力腐蝕開裂性顯著降低，因此，重要的是嚴格控制硬度範圍。進而，為了提高耐應力腐蝕開裂性，有效的是在鋼板中將滲碳體(cementite)作為擴散性氫(diffusiblehydrogen)的捕獲點(trap site)分散。因此，重要的是嚴格控制以C為主的鋼板的化學組成，並以鋼板的基體組織為回火馬氏體。
[0018]回火馬氏體組織中 的Nb、Ti的碳化物、氮化物以及複合碳氮化物(complexcarbonitride)通過適當控制其分散狀態(dispersion state),從而作為因鋼材的腐蝕反應而生成的擴散性氫的捕獲點發揮作用，具有抑制氫脆開裂(hydrogen embrittlementcracking)的效果。
[0019]軋制、熱處理以及冷卻條件等對回火馬氏體組織中的Nb、Ti的碳化物、氮化物以及複合碳氮化物的分散狀態造成影響，重要的是控制這些製造條件。由此，能夠抑制在腐蝕環境下的結晶晶界斷裂，有效防止應力腐蝕開裂。
[0020]2.此外，為了有效抑制回火馬氏體組織(tempered martensite microstructure)的結晶晶界斷裂(grain boundary fracture),提高結晶晶界強度(grain boundarystrength)的對策是有效的,必須在減少P等雜質元素的同時控制Mn的成分範圍。Mn具有提高淬透性(harde nability)的效果,有助於提高耐磨損性,另一方面，是在鋼片的凝固過程(solidification process)中，容易與P—起共偏析(co-segregation)的元素，使微觀偏析部的結晶晶界強度降低。
[0021]另外，為了有效抑制結晶晶界斷裂，使晶粒微細化是有效的，具有抑制晶粒生長的釘扎效應(pinning effect)的微小的夾雜物(inclusion)的分散是有效的。因此,有效的是添加Nb和Ti而使碳氮化物在鋼中分散。
[0022]本發明是在得到的見解的基礎上進一步進行研究而作出的，即，本發明如下:
[0023]1.一種耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板，其特徵在於，具有如下組成:[0024]以質量％計，含有以下成分中的I種或2種以上:
[0025]C:0.20 -0.27%,
[0026]Si:0.05 -1.0%,
[0027]Mn:0.30 -0.90%
[0028]P:0.010% 以下，
[0029]S:0.005% 以下，
[0030]Nb:0.005 -0.025%,
[0031]T1:0.008 -0.020%,
[0032]Al:0.1% 以下，
[0033]N:0.0010 -0.0060%,以及
[0034]Cr:0.05 -1.5%,
[0035]Mo:0.05 -1.0%,
[0036]W:0.05 -1.0%,
[0037]B:0.0003 -0.0030%,`[0038](I)式表示的淬透性指數(hardenability index) DI *為45以上,餘量由Fe和不可避免的雜質構成，
[0039]微觀組織是以回火馬氏體為基體相，粒徑以當量圓直徑計為0.01-0.5μπι的含有Nb和Ti中的I種或2種的碳化物、氮化物或碳氮化物以2Χ IO2個/mm2以上存在；
[0040]DI * = 33.85X (0.1XO0 5X (0.7XSi + 1)X (3.33XMn + 1)X (0.35XCu +1)X (0.36ΧΝ? + 1)X (2.16XCr + 1)X (3XMo + 1)X (1.75XV + 1)X (1.5XW +I).....(I)
[0041]其中，各合金兀素表不含量(質量％)，不含有時設為O。
[0042]2.如I所述的耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板，其特徵在於，在鋼組成中，以質量％計，進一步含有以下成分中的I種或2種以上:
[0043]Cu:1.5% 以下，
[0044]Ni:2.0% 以下，
[0045]V:0.1% 以下。
[0046]3.如I或2所述的耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板，其特徵在於，鋼組成中，以質量％計，進一步含有以下成分中的I種或2種以上:
[0047]REM:0.008% 以下，
[0048]Ca:0.005% 以下，
[0049]Mg:0.005% 以下。
[0050]4.如I-3中任一項所述的耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板，其特徵在於，回火馬氏體的平均結晶粒徑以當量圓直徑計為15 μ m以下。
[0051]5.如I-4中任一項所述的耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板，其特徵在於，表面硬度以布氏硬度計為400-520HBW10/3000。
[0052]6.一種耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板的製造方法，其特徵在於，將具有I-3中任一項所述的鋼組成的鋼片加熱至1000°C-1200°C後，進行熱軋，冷卻後，再加熱至Ac3-950°C，進行淬火。[0053]7.一種耐應力腐蝕開裂性優異的耐磨損鋼板，其特徵在於，將具有I-3中的任一項所述的鋼組成的鋼片加熱至1000°c-1200°c後，在850°C以上的溫度區域進行熱軋，熱軋結束後，立即從Ar3-950°C的溫度進行淬火。
[0054]應予說明，在本發明中，對於回火馬氏體的平均結晶粒徑，由於回火馬氏體為原奧氏體粒，因而以原奧氏體粒徑的當量圓直徑求出平均結晶粒徑。
[0055]根據本發明，在不引起生產率降低和製造成本增加的情況下，得到具有優異的耐應力腐蝕開裂性的耐磨損鋼板，大大有助於提高鋼結構物的安全性、壽命，在產業上起到顯著的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1是表示P含量為0.007-0.009%的耐磨損鋼(以布氏硬度計為450-500HBW10/3000的耐磨損鋼)的耐應力腐蝕開裂特性(KISCC)與Mn量的關係的圖。
[0057]圖2是表示Mn含量為0.5-0.7%的耐磨損鋼(以布氏硬度計為450-500HBW10/3000的耐磨損鋼)的耐應力腐蝕開裂特性(KISCC)與P量的關係的圖。
[0058]圖3是表示應力腐蝕開裂標準試驗中使用的試驗片形狀的圖。
[0059]圖4是表示使用圖3所示的試驗片的試驗機的構成的圖。
【具體實施方式】
[0060][微觀組織][0061]在本發明中，將鋼板的微觀組織的基體相作為回火馬氏體，進而規定微觀組織中的含有Nb和Ti中的I種或2種的碳化物、氮化物或者碳氮化物(以下，Nb、Ti系析出物)的存在狀態。
[0062]Nb、Ti系析出物的粒徑以當量圓直徑計為0.01-0.5 μ m。如果小於0.01 μ m，則不僅作為擴散性氫的捕獲點而抑制氫脆開裂的效果飽和，而且在實際製造中為了控制到小於0.01 μ m，製造負荷極度增大，製造成本上升。另一方面，如果超過0.5 μ m，則得不到抑制熱軋和熱處理時的晶粒的粗大化的效果，以及作為擴散性氫的捕獲點而抑制氫脆開裂的效果。
[0063]如果上述粒徑的Nb、Ti系析出物在微觀組織中少於2 X IO2個/mm2，則得不到抑制熱軋和熱處理時的晶粒的粗大化的效果，以及作為擴散性氫的捕獲點而抑制氫脆開裂的效果，因此設為2X IO2個/mm2以上。
[0064]在本發明中，進一步提高耐應力腐蝕開裂性時，除上述之外，使鋼板的微觀組織的基體相(base phase or main phase)為平均結晶粒徑以當量圓直徑計為15 μ m以下的回火馬氏體。為了具有鋼板的耐磨損特性，必須形成回火馬氏體組織。但是，如果回火馬氏體的平均結晶粒徑以當量圓直徑計超過15 μ m，則耐應力腐蝕開裂性劣化。因此，優選將回火馬氏體的平均結晶粒徑設為15 μ m以下。
[0065]應予說明，如果母相中除回火馬氏體之外，還混雜有貝氏體(bainite)、珠光體(pearlite)和鐵素體(ferrite)等組織，則硬度降低，耐磨損性降低，所以這些組織的面積ItCarea ratio)越少越好,混雜時,優選以面積比計為5%以下。
[0066]另一方面，如果混雜有馬氏體，則耐應力腐蝕開裂性降低，所以馬氏體越少越好，以面積比計為10%以下時，可以忽略其影響，所以可以含有。
[0067]另外，表面硬度以布氏硬度(Brinell hardness)計小於400HBW10/3000時，作為耐磨損鋼的壽命縮短，另一方面，如果超過520HBW10/3000，則耐應力腐蝕開裂性顯著劣化，所以優選使表面硬度以布氏硬度計為400-520HBW10/3000的範圍。
[0068][成分組成]
[0069]在本發明中，為了確保優異的耐應力腐蝕開裂性，規定鋼板的成分組成。應予說明，在說明中，％為質量％。
[0070]C:0.20 -0.27%
[0071]C是對於提高馬氏體的硬度、確保優異的耐磨損性而言重要的元素，為了提高該效果，必須含有0.20%以上。另一方面，如果含量超過0.27%，則馬氏體的硬度過度升高，耐應力腐蝕開裂性降低。因此，限定在0.20-0.27%的範圍。優選為0.21-0.26%。
[0072]Si:0.05 -1.0%
[0073]Si作為脫氧劑(deoxidizing agent)發揮作用，不僅在制鋼上需要,還具有固溶在鋼中通過固溶強化(solid solution strengthening)使鋼板高硬度化的效果。為了得到這樣的效果，必須含有0.05%以上。另一方面，如果含量超過1.0%，則焊接性(weldability)劣化，所以限定在0.05-1.0%的範圍。優選為0.07-0.5%。
[0074]Mn:0.30 -0.90%
[0075]Mn具有增加鋼的淬透性(hardenability)的效果，為了確保母材的硬度，必須為0.30%以上。另一方面，如果含量超過0.90%，則不僅母材的韌性(toughness)、延性(ductility)以及焊接性劣 化,還助長P的晶界偏析(intergranular segregation),助長耐應力腐蝕開裂的發生。圖1是P含量為0.007-0.009%的耐磨損鋼(以布氏硬度計為450-500HBW10/3000的耐磨損鋼)的耐應力腐蝕開裂特性(KISCC)與Mn量的關係。實驗方法與後述的實施例相同，而Mn量越增加，則KISCC值越降低，即耐應力腐蝕開裂特性越降低。因此，Mn含量限定在0.30-0.90%的範圍。優選為0.35-0.85%。
[0076]P:0.010% 以下
[0077]如果P含量超過0.010%，則在晶界偏析，成為耐應力腐蝕開裂發生的起點。圖2是Mn含量為0.5-0.7%的耐磨損鋼(以布氏硬度計為450-500HBW10/3000的耐磨損鋼)的耐應力腐蝕開裂特性(KISCC)與P量的關係。可知P量越增加，則KISCC值越降低。因此，P含量以0.010%為上限，優選儘可能減少。優選為0.085%以下。
[0078]S:0.005% 以下
[0079]由於S使母材的低溫韌性、延性劣化，所以優選以0.005%為上限進行減少。優選為0.003%以下，更優選為0.002%以下。
[0080]Nb:0.005 -0.025%
[0081]Nb作為碳氮化物析出，使母材和焊接熱影響部(weld heat-affected zone)的微觀組織微細化，並且不僅固定固溶N (solute N)而改善韌性，而且生成的碳氮化物在擴散性氫的捕獲點有效，是兼具應力腐蝕開裂抑制的效果的重要元素。為了得到這樣的效果，必須含有0.005%以上。另一方面，如果含量超過0.025%，則粗大的碳氮化物析出，成為斷裂的起點(origin of the fracture)0 因此，限定在 0.005 -0.025% 的範圍。
[0082]Ti:0.008 -0.020%[0083]Ti與氮化物或Nb —起形成碳氮化物，具有抑制晶粒的粗大化的效果，並且具有抑制因固溶N的減少所致的韌性的劣化的效果。進而，生成的碳氮化物作為擴散性氫的捕獲點有效，是兼具應力腐蝕開裂抑制的效果的重要元素。為了得到這樣的效果，必須含有0.008%以上。另一方面，如果含量超過0.020%,則析出物粗大化而使母材的韌性劣化。因此，限定在0.005-0.020%的範圍。
[0084]Al:0.1% 以下
[0085]Al作為脫氧劑發揮作用，在鋼板的鋼液的脫氧工藝(deoxidizing process)中最常使用。另外，通過 固定鋼中的固溶N而形成A1N，從而具有抑制晶粒的粗大化的效果，並且具有抑制因固溶N的減少所致的韌性劣化的效果。另一方面，如果含量超過0.1%，則在焊接時混入到焊接金屬部(weld metal),使焊接金屬的韌性劣化,所以限定在0.1%以下。優選為0.08%以下。
[0086]N:0.0010 -0.0060%
[0087]N與Ti和Nb鍵合，作為氮化物或碳氮化物析出，具有抑制熱軋和熱處理時的晶粒的粗大化的效果，以及作為擴散性氫的捕獲點而抑制氫脆開裂的效果。為了具有這樣的效果，必須含有0.0010%以上的N。另一方面，如果含量超過0.0060%,則固溶N量增加，韌性顯著降低。因此，N限定在0.0010-0.0060%ο
[0088]Cr、Mo、W和B中的I種或2種以上
[0089]Cr:0.05 -1.5%
[0090]Cr是增加鋼的淬透性而對母材的高硬度化有效的元素。為了具有這樣的效果，必須添加0.05%以上。另一方面，如果含量超過1.5%，則母材韌性和耐焊接開裂性(weldcrack resistance)降低。因此，限定在0.05-1.5%的範圍。
[0091]Mo:0.05 -1.0%
[0092]Mo是顯著增加淬透性而對母材的高硬度化有效的元素。為了得到這樣的效果，優選設為0.05%以上，但如果超過1.0%，則對母材韌性、延性以及耐焊接開裂性造成負面影響，因此設為1.0%以下。
[0093]W:0.05 -1.0%
[0094]W是顯著增加淬透性而對母材的高硬度化有效的元素。為了得到這樣的效果，優選設為0.05%以上，但如果超過1.0%，則對母材韌性、延性以及耐焊接開裂性造成負面影響，因此設為1.0%以下。
[0095]B:0.0003 -0.0030%
[0096]B是微量添加時顯著增加淬透性而對母材的高硬度化有效的元素。為了得到這樣的效果，優選設為0.0003%以上，但如果超過0.0030%，則對母材韌性、延性以及耐焊接開裂性造成負面影響，因此設為0.0030%以下。
[0097]DI * = 33.85X (0.1XO0 5X (0.7XSi + 1)X (3.33XMn + 1)X (0.35XCu +1)X (0.36ΧΝ? + 1)X (2.16XCr + 1)X (3XMo + 1)X (1.75XV + 1)X (1.5XW +I)
[0098]其中，各合金兀素表不含量(質量％)，不含有時設為O。
[0099]以母材的基體組織為回火馬氏體，為了提高耐磨損性，重要的是使上式中規定的DI *滿足45以上。DI *小於45時，從板厚表層的淬透深度小於10mm，作為耐磨損鋼的壽命縮短，因此設為45以上。
[0100]以上是本發明的基本成分組成，餘量為Fe和不可避免的雜質，在本發明中，為了提聞強度特性，可以進一步含有Cu、N1、V中的I種或2種以上。Cu、N1、V均為有助於提聞鋼的強度的元素，可根據所希望的強度而適當含有。
[0101]含有Cu時,如果超過1.5%,貝u產生熱脆性(hot brittleness)而使鋼板的表面性狀(surface property)劣化，因此設為1.5%以下。
[0102]含有Ni時，如果超過2.0%，則效果飽和，經濟上不利，因此設為2.0%以下。含有V時，如果超過0.1%，則使母材韌性和延性劣化，因此設為0.1%以下。
[0103]在本發明中，為了提高韌性，可以進一步含有REM、Ca、Mg中的I種或2種以上。REM、Ca以及Mg均有助於韌性提高，根據所希望的特性進行選擇並含有。
[0104]含有REM時，優選為0.002%以上，但即使超過0.008%，效果也會飽和，因此以
0.008%為上限。含有Ca時，優選為0.0005%以上，但即使超過0.005%，效果也會飽和，因此以0.005%為上限。含有Mg時，優選為0.001%以上，但即使超過0.005%，效果也會飽和，因此以0.005%為上限。
[0105][製造條件]
[0106]在說明中，與溫度相關的「。C 」表示是指在板厚的1/2位置處的溫度。
[0107]對於本發明的耐磨損鋼板,優選用公知的熔煉方法(steelmaiking process)熔煉上述組成的鋼液(molten steel),利用連續鑄造法(continuous casting)或鑄錠(ingotcasting)-開還法(blooming method),製成規定尺寸的板還(slab)等鋼還料。
`[0108]接著，將得到的鋼坯料再加熱至1000-1200°C後，進行熱軋，製成所希望的板厚的鋼板。再加熱溫度小於1000°c時,熱軋的變形阻力(deformation resistance)變高,無法取得很大的每道次壓下率(量)(rolling reduction)，所以軋制道次數增加，導致軋制效率(rolling efficiency)降低，並且有時無法壓焊鋼還料(板還)中的鑄造缺陷(castdefect)。
[0109]另一方面，如果再加熱溫度超過1200°C，則因加熱時的氧化皮(scale)而容易產生表面劃傷(surface scratch),增大軋制後的修整(repair)負擔。因此,鋼還料的再加熱溫度為1000-1200°C的範圍。進行直送軋制時，鋼坯料在1000-1200°C下開始熱軋。熱軋時的軋制條件沒有特別規定。
[0110]熱軋後為了實現鋼板內的溫度的均勻化、抑制特性的波動(characteristicvariation)，熱軋後，空冷，然後進行再加熱處理。鋼板必須在再加熱處理之間完成向鐵素體、貝氏體、或者馬氏體的轉化，再加熱熱處理前，鋼板溫度冷卻至300°C以下，優選200°C以下，更優選100°C以下。冷卻後進行再加熱處理，但在再加熱溫度為Ac3以下時組織中混雜有鐵素體，硬度降低。另一方面，如果超過950°C，則晶粒粗大化，韌性和耐應力腐蝕開裂性降低，因此設為Ac3-950°C。Ac3 (°C )例如可以利用下式求出。
[0111]Ac3 = 854-180C + 44S1-14Mn_17.8Ni_l.7Cr
[0112](其中，C、S1、Mn、N1、Cr:各合金元素的含量(質量％))
[0113]只要鋼板內的溫度均勻，再加熱的保持時間(holding time)可以為短時間。另一方面，如果成為長時間，則晶粒粗大化，韌性和耐應力腐蝕開裂性降低，所以優選I小時以內。應予說明，熱軋後再加熱時的熱軋的結束溫度沒有特別規定。[0114]再加熱後，進行淬火(RQ)。淬火後，在要使鋼板內的特性進一步均勻化，並且提高耐應力腐蝕開裂性時，可以再加熱至100-300°C後回火(tempering)。如果回火溫度(tempering temperature)超過300°C,貝U硬度的降低變大，耐磨損性降低，並且生成的滲碳體粗大化，得不到作為擴散性氫的捕獲點的效果。
[0115]另一方面，回火溫度小於100°C時，得不到上述效果。只要鋼板內的溫度均勻，保持時間可以為短時間。另一方面，如果保持時間為長時間，則生成的滲碳體粗大化，作為擴散性氫的捕獲點的效果降低，因此優選I小時以內。
[0116]熱軋後，不實施再加熱處理時，使軋制結束溫度為Ar3-950°C，軋制結束後，可以立即進行淬火(DQ)。如果淬火的開始溫度(與軋制結束溫度大致相同)小於Ar3，則鐵素體混入組織中，硬度降低，另一方面，如果達到950°C以上，則晶粒粗大化，韌性和耐應力腐蝕開裂性降低，因此設為Ar3-950°C。應予說明，Ar3點例如可以用下式求出。
[0117]Ar3 = 868-396C + 25S1-68Mn-21Cu-36N1-25Cr_30Mo (其中，C、S1、Mn、Cu、N1、Cr,Mo:各合金元素的含量(質量％))淬火後，進行回火處理的情況，與熱軋後進行再加熱的情況相同。
[0118]實施例
[0119]用轉爐(steel converter)-鋼包精煉(ladle refining)-連續鑄造法,將調製成表1-1和表1-2所不的各種成分組成的鋼板還(steel slab)加熱至950-1250°C後，實施熱軋，對一部分鋼板在軋制後立即進行淬火(DQ)，對其它鋼板在軋制後進行空冷，再加熱後進行淬火(RQ)。
[0120]按照下述要點對得到的鋼板實施微觀組織調查、表面硬度測定、母材韌性、應力腐蝕開裂性試驗。
[0121]微觀組織調查是如下進行的，即，對得到的各鋼板的板厚l/4t部的與軋制方向平行的剖面，採集微觀組織觀察 用樣本，進行硝酸乙醇腐蝕(nital corrosion treatment)後，用500倍的光學顯微鏡(optical microscope)拍攝組織並進行評價。
[0122]另外，回火馬氏體的平均結晶粒徑的評價是如下進行的，即，對各鋼板的板厚l/4t部的與軋制方向平行的剖面,進行苦味酸腐蝕(picric acid corrosion treatment)後，用光學顯微鏡以500倍拍攝5個視野後，使用圖像解析裝置(image analyzationequipment)0應予說明，就回火馬氏體的平均結晶粒徑而言，由於回火馬氏體結晶粒徑與原奧氏體粒徑相同，所以用原奧氏體粒徑的當量圓直徑求出平均結晶粒徑。
[0123]此外，回火馬氏體組織中的Nb、Ti系析出物的個數密度的調查是如下進行的，對各鋼板的板厚l/4t部的與軋制方向平行的剖面,用透射式電子顯微鏡(transmissionelectron microscope)以10個視野進行50000倍的拍攝,調查Nb、Ti系析出物的個數。
[0124]表面硬度的測定是基於JIS Z2243 (1998)，測定表層下的表面硬度(除去表層的氧化皮後測定的表面的硬度)。測定使用IOmm的鶴硬球(tungsten hard ball),負荷為3000kgfο
[0125]從各鋼板的板厚1/4位置的與軋制方向垂直的方向，基於JIS Z2202 (1998年)的規定，採集夏比V缺口試驗片(V notch test specimen)，基於JIS Z2242 (1998年)的規定，對各鋼板實施3個夏比衝擊試驗(Charpy impact test),求出-20°C時的吸收能量,評價母材韌性。將3個吸收能量(vE_2CI)的平均值為30J以上評價為母材韌性優異(本發明範圍內)。
[0126]應力腐蝕開裂性試驗是基於日本學術振興會大129委員會(日本材料強度學會，1985)基準的應力腐蝕開裂標準試驗法實施的。將試驗片形狀示於圖3，將試驗機形狀示於圖4。試驗條件為試驗溶液:3.5%NaCl、pH:6.7-7.0、試驗溫度:30°C、最大試驗時間:500小時，求出應力腐蝕開裂性的門濫應力強度因子(threshold stress intensity factor)KISCC。將表面硬度為400-520HBW10/3000，母材韌性為30J以上，且Kisee為100kgf/mm 3/2以上作為本發明的目標性能。
[0127]將供試鋼板的製造條件和上述試驗結果示於表2-1-表2-4。確認了本發明例(N0.1、4-12)滿足上述目標性能，但比較例(Nol、2、13-28)的表面硬度、母材韌性、以及耐應力腐蝕開裂性中的任一個或者其中多個無法滿足目標性能。
[0128]表 1-1
【權利要求】
1.一種耐磨損鋼板，具有如下組成: 以質量％計，含有以下成分中的I種或2種以上:
C:0.20 -0.27%，
S1:0.05 -1.0%，
Mn:0.30 -0.90%，
P:0.010% 以下，
S:0.005% 以下，
Nb:0.005 -0.025%，
T1:0.008 -0.020%，
Al:0.1% 以下，
N:0.0010 -0.0060%，以及
Cr:0.05 -1.5%，
Mo:0.05 -1.0%，
W:0.05 -1.0%，
B:0.0003 -0.0030%， Cl)式表示的DI *為45以上， 餘量由Fe和不可避免的雜質構成； 微觀組織是以回火馬氏體為基體相，粒徑以當量圓直徑計為0.01-0.5μπι且含有Nb和Ti中的I種或2種的碳化物、氮化物或碳氮化物以2Χ IO2個/mm2以上存在； DI*= 33.85X (0.1XO0 5X (0.7XSi + I) X (3.33XMn + I) X (0.35XCu +1)X (0.36ΧΝ? + 1)X (2.16XCr + 1)X (3XMo + 1)X (1.75XV + 1)X (1.5XW +I).....(I) 其中，各合金兀素表不含量(質量％)，不含有時設為O。
2.根據權利要求1所述的耐磨損鋼板，其中，在鋼組成中，以質量％計，進一步含有以下成分中的I種或2種以上:
Cu:1.5% 以下，
N1:2.0% 以下，
V:0.1% 以下。
3.根據權利要求1或2所述的耐磨損鋼板，其中，在鋼組成中，以質量％計，進一步含有以下成分中的I種或2種以上:
REM:0.008% 以下，
Ca:0.005% 以下，
Mg:0.005% 以下。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的耐磨損鋼板，其中，回火馬氏體的平均結晶粒徑以當量圓直徑計為15 μ m以下。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的耐磨損鋼板，其中，表面硬度以布氏硬度計為400 -520HBW10/3000。
6.一種耐磨損鋼板的製造方法，將具有權利要求1-3中任一項所述的鋼組成的鋼片加熱至1000°C-1200°C後，進行熱軋，冷卻後，再加熱至Ac3-950°C，進行淬火。
7.一種耐磨損鋼板的製造方法，將具有權利要求1-3中任一項所述的鋼組成的鋼片加熱至1000°c-1200°c後，在850°C以上的溫度區域進行熱軋，熱軋結束後，立即從Ar3-950°C的溫度進行淬火 。
【文檔編號】C21D8/02GK103459635SQ201280015444
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月28日 優先權日:2011年3月29日
【發明者】植田圭治, 室田康宏, 石川信行 申請人:傑富意鋼鐵株式會社