[发明专利]钢材及其制造方法

说明书

本发明提供一种钢材及其制造方法。该钢材具有如下的成分组成和组织，所述成分组成以质量％计，含有C：0.10％～2.50％、Mn：8.0％～45.0％、P：0.300％以下、S：0.1000％以下、Ti：0.10％～5.00％、Al：0.001％～5.000％、N：0.5000％以下、O：0.1000％以下，并且以满足25([C]－12.01[Ti]/47.87)+[Mn]≥25(这里，[C]、[Ti]、[Mn]：各元素的含量(质量％))的方式含有C、Ti、Mn，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，所述组织以面积率计含有90％以上的奥氏体相、0.2％以上的Ti碳化物。这样的组织通过在将上述成分组成的钢材加热到950℃以上的温度之后，在从900℃到500℃之间的温度区域以超过1℃/s的冷却速度进行冷却而得到。由此，成为耐磨损性优异的钢材。应予说明，通过将奥氏体相的硬度调整为200HV以上，从而耐冲击磨损性显著提高。

技术领域

本发明涉及一种钢材及其制造方法，特别是涉及奥氏体系钢材的耐磨损性的提高。

背景技术

建设、土木、矿业等领域中使用的例如动力挖掘机、推土机、料斗、斗式输送机、岩石粉碎装置等工业机械、搬运设备暴露于由岩石、沙石、矿石等带来的滑动磨损、冲击磨损等磨损。因此，从机械、设备等寿命提高的观点来看，对工业机械、搬运设备等部件要求耐磨损性优异。

钢材的耐磨损性伴随着钢材硬度的增加而提高。钢组织中，奥氏体相在施加应变时的硬化量、即加工硬化性大。因此，奥氏体系钢材例如在收到岩石碰撞那样的冲击力的冲击磨损环境下，在使用中在磨损面附近进行硬化，示出非常优异的耐磨损性。另外，奥氏体相与铁素体相、马氏体相等组织相比延展性、韧性良好。因此，例如如哈德菲尔德(Hadfield)钢那样因高锰含量而得到奥氏体组织的奥氏体系钢材被广泛地用作便宜的耐磨损钢材。

例如，专利文献1中记载了“耐磨损奥氏体系钢材及其制造方法”。专利文献1所记载的技术是以重量％计满足锰(Mn)：15～25％、碳(C)：0.8～1.8％、0.7C-0.56(％)≤Cu≤5％的铜(Cu)、剩余部分由Fe和其他不可避免的杂质构成，－40℃下的夏比冲击值为100J以上的焊接热影响部的韧性优异的耐磨损奥氏体系钢材。根据专利文献1所述的技术，通过高锰含量而稳定地得到奥氏体组织，还能够抑制焊接后的热影响部的碳化物的生成，能够防止焊接热影响部的韧性降低。

另外，专利文献2中记载了“耐磨损奥氏体系钢材以及其制造方法”。专利文献2所记载的耐磨损奥氏体系钢材是延展性优异的耐磨损奥氏体系钢体，以重量％计含有满足8～15％的锰(Mn)、23％33.5C－Mn≤37％的关系的碳(C)、满足1.6C－1.4(％)≤Cu≤5％的铜(Cu)，剩余部分由Fe和其他不可避免的杂质构成，以碳化物的面积分率计为10％以下。根据专利文献2所记载的技术，通过高锰含量稳定地得到奥氏体组织，而且还能够抑制钢材内部的碳化物的形成，能够防止钢材的韧性降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5879448号公报

专利文献2：日本专利第6014682号公报。

发明内容

然而，专利文献1、2所记载的奥氏体系钢材中，未对钢材施加冲击力，例如如沙石摩擦钢材表面的磨损形态、即滑动磨损这样的磨损形态中，在钢材表面未形成大硬化层，因此得不到耐磨损性的显著提高。

本发明鉴于该现有技术的问题，目的在于提供一种耐磨损性优异的奥氏体系钢材及其制造方法。这里“耐磨损性优异”是指兼具优异的耐滑动磨损性和优异的耐冲击磨损性，“钢材”是指包括板状的钢板(板材)、棒状的棒钢(棒材)、线状的线材、各种截面形状的型钢。