JP2003183766A - 熱間加工用工具材 - Google Patents
熱間加工用工具材Info
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- JP2003183766A JP2003183766A JP2001380361A JP2001380361A JP2003183766A JP 2003183766 A JP2003183766 A JP 2003183766A JP 2001380361 A JP2001380361 A JP 2001380361A JP 2001380361 A JP2001380361 A JP 2001380361A JP 2003183766 A JP2003183766 A JP 2003183766A
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- hot working
- wear resistance
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間加工用工具として、耐摩耗性および耐熱
亀裂性を改善することにより、製品品質、作業率の向上
と工具材原単位の低減を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓ
ｉ：０．３〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：２．０〜１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、
Ｖ：２．０〜１５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％、
残部Ｆｅおよび不可避不純物よりなる組成にＭｇ、Ｃ
ａ、Ｃｅの少なくとも１種類以上を０．００１〜０．２
％添加し、好ましくは、さらにＴｉ、Ｚｒの少なくとも
１種類以上を０．０１〜２．０％あるいはＢを０．００
２〜０．０２％添加することにより、炭化物の微細均一
化が可能となり、耐摩耗性、耐熱亀裂性に優れた熱間加
工用工具材を提供できる。
亀裂性を改善することにより、製品品質、作業率の向上
と工具材原単位の低減を提供する。 【解決手段】 質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓ
ｉ：０．３〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：２．０〜１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、
Ｖ：２．０〜１５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％、
残部Ｆｅおよび不可避不純物よりなる組成にＭｇ、Ｃ
ａ、Ｃｅの少なくとも１種類以上を０．００１〜０．２
％添加し、好ましくは、さらにＴｉ、Ｚｒの少なくとも
１種類以上を０．０１〜２．０％あるいはＢを０．００
２〜０．０２％添加することにより、炭化物の微細均一
化が可能となり、耐摩耗性、耐熱亀裂性に優れた熱間加
工用工具材を提供できる。
Description
【０００１】
【本発明の属する技術分野】本発明は、耐磨耗性、耐熱
亀裂性に優れた熱間加工用工具材、代表的には熱間圧延
用ロール材に関する。
亀裂性に優れた熱間加工用工具材、代表的には熱間圧延
用ロール材に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の高負荷，高熱負荷操業に従い，熱
間圧延用工具材としては、高温度における耐摩耗性、耐
熱亀裂性が強く要求される。これまで熱間加工用工具
材、例えば、熱間圧延ロールとしては、主にアダマイト
材や合金グレン材等が使用されてきたが、最近では，Ｃ
ｒを１５〜２０％程度含有した高Ｃｒ鋳鉄材が開発さ
れ、その良好な耐摩耗性により急速に適用が拡大されて
いる。さらに、高Ｃｒ鋳鉄よりも耐摩耗性にすぐれるハ
イス材のロールも出現しつつある。しかし、これらのロ
ール材は非常に硬い炭化物を晶出，析出させており、耐
摩耗性は優れるものの耐熱亀裂性が劣る問題を有してお
り、ロール寿命は、この亀裂進展度によってほぼ決定付
けられる。ロール寿命を伸ばすためには耐摩耗性を犠牲
にすることなく、亀裂の進展を如何に抑制するかが重要
である。また、耐摩耗性を確保するには、硬質の炭化物
以外に酸化物等の晶出を利用する方法が考えられるが、
アルミナをはじめ酸化物はその晶出の形状、分布が悪
く、逆に特性を悪化するため、通常、極力抑制される。
しかし、本願はＡｌを積極的に添加し、Ａｌ添加後、Ｍ
ｇ、Ｃａ、もしくはＣｅに加えＴｉ，Ｚｒのいずれか１
種以上を添加すれば相乗効果により、より一層の炭化物
及び組織の微細均一化効果を引き出すことができること
を見出した。さらに、Ｂを上記組成に添加することによ
り一層の炭化物の微細化及び組織の結晶粒の微細化を図
ることができることを見出し本願の発明にいたった。こ
の炭化物の微細均一化により耐熱亀裂性を改善したもの
である。
間圧延用工具材としては、高温度における耐摩耗性、耐
熱亀裂性が強く要求される。これまで熱間加工用工具
材、例えば、熱間圧延ロールとしては、主にアダマイト
材や合金グレン材等が使用されてきたが、最近では，Ｃ
ｒを１５〜２０％程度含有した高Ｃｒ鋳鉄材が開発さ
れ、その良好な耐摩耗性により急速に適用が拡大されて
いる。さらに、高Ｃｒ鋳鉄よりも耐摩耗性にすぐれるハ
イス材のロールも出現しつつある。しかし、これらのロ
ール材は非常に硬い炭化物を晶出，析出させており、耐
摩耗性は優れるものの耐熱亀裂性が劣る問題を有してお
り、ロール寿命は、この亀裂進展度によってほぼ決定付
けられる。ロール寿命を伸ばすためには耐摩耗性を犠牲
にすることなく、亀裂の進展を如何に抑制するかが重要
である。また、耐摩耗性を確保するには、硬質の炭化物
以外に酸化物等の晶出を利用する方法が考えられるが、
アルミナをはじめ酸化物はその晶出の形状、分布が悪
く、逆に特性を悪化するため、通常、極力抑制される。
しかし、本願はＡｌを積極的に添加し、Ａｌ添加後、Ｍ
ｇ、Ｃａ、もしくはＣｅに加えＴｉ，Ｚｒのいずれか１
種以上を添加すれば相乗効果により、より一層の炭化物
及び組織の微細均一化効果を引き出すことができること
を見出した。さらに、Ｂを上記組成に添加することによ
り一層の炭化物の微細化及び組織の結晶粒の微細化を図
ることができることを見出し本願の発明にいたった。こ
の炭化物の微細均一化により耐熱亀裂性を改善したもの
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、耐摩耗性を改
善するには、組織中に硬い炭化物を沢山晶析出させるこ
とが望ましい。しかし、遠心鋳造法等をはじめとする溶
湯から直接製造する場合は凝固速度が遅いこともあり、
炭化物の粗大化や偏析を伴い易い。これら、高硬度炭化
物及びその粗大化により、耐熱亀裂性が阻害される。本
発明は、このような点に鑑みなされたものであり、耐摩
耗性に優れるとともに耐熱亀裂性を改善した熱間加工用
工具材を提供することを課題とする。
善するには、組織中に硬い炭化物を沢山晶析出させるこ
とが望ましい。しかし、遠心鋳造法等をはじめとする溶
湯から直接製造する場合は凝固速度が遅いこともあり、
炭化物の粗大化や偏析を伴い易い。これら、高硬度炭化
物及びその粗大化により、耐熱亀裂性が阻害される。本
発明は、このような点に鑑みなされたものであり、耐摩
耗性に優れるとともに耐熱亀裂性を改善した熱間加工用
工具材を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に関し
て鋭意研究を行った結果、以下に記述する構成によって
課題を解決できることを見いだした。
て鋭意研究を行った結果、以下に記述する構成によって
課題を解決できることを見いだした。
【０００５】（１）質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、
Ｓｉ：０．３〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：２．０〜１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、
Ｖ：２．０〜１５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％
に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの少なくとも１種類以上を０．０
０１〜０．２％含有し残部Ｆｅおよび不可避不純物より
なることを特徴とする熱間加工用工具材。 （２）質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３
〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜
１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、Ｖ：２．０〜１
５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％に、Ｔｉ、Ｚｒを
少なくとも１種類以上を０．０１〜２．０％含有したこ
とを特徴とする熱間加工用工具材。 （３）質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３
〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜
１０．０％、Ｍｏ：０．５〜６．０％、Ｖ：２．０〜１
５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％に、Ｔｉ、Ｚｒを
少なくとも１種類以上を重量％で０．０１〜２．０％含
有し、更に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの少なくとも１種類以上
を０．００１〜０．２％含有し残部Ｆｅおよび不可避不
純物よりなることを特徴とする熱間加工用工具材。 （４）更に、質量％で、Ｂを０．００２〜０．０２％含
有することを特徴とする上記（１）〜（３）に記載の熱
間加工用工具材。 （５）質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３
〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜
１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、Ｖ：２．０〜１
５．０％、更に、Ａｌ：０．０５〜２．０％を添加し、
アルミナを生成したあと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの１種類以
上、および／またはＴｉ、Ｚrの１種類以上を添加する
ことにより、アルミナを微細に晶出させると同時に炭化
物の偏析を強力防止し、炭化物を微細に析出させること
を特徴とする熱間加工用工具材の製造方法。
Ｓｉ：０．３〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ：２．０〜１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、
Ｖ：２．０〜１５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％
に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの少なくとも１種類以上を０．０
０１〜０．２％含有し残部Ｆｅおよび不可避不純物より
なることを特徴とする熱間加工用工具材。 （２）質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３
〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜
１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、Ｖ：２．０〜１
５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％に、Ｔｉ、Ｚｒを
少なくとも１種類以上を０．０１〜２．０％含有したこ
とを特徴とする熱間加工用工具材。 （３）質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３
〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜
１０．０％、Ｍｏ：０．５〜６．０％、Ｖ：２．０〜１
５．０％、Ａｌ：０．０５〜２．０％に、Ｔｉ、Ｚｒを
少なくとも１種類以上を重量％で０．０１〜２．０％含
有し、更に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの少なくとも１種類以上
を０．００１〜０．２％含有し残部Ｆｅおよび不可避不
純物よりなることを特徴とする熱間加工用工具材。 （４）更に、質量％で、Ｂを０．００２〜０．０２％含
有することを特徴とする上記（１）〜（３）に記載の熱
間加工用工具材。 （５）質量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３
〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜
１０．０％、Ｍｏ：０．５〜７．０％、Ｖ：２．０〜１
５．０％、更に、Ａｌ：０．０５〜２．０％を添加し、
アルミナを生成したあと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの１種類以
上、および／またはＴｉ、Ｚrの１種類以上を添加する
ことにより、アルミナを微細に晶出させると同時に炭化
物の偏析を強力防止し、炭化物を微細に析出させること
を特徴とする熱間加工用工具材の製造方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明による熱間加工用工
具材について詳細に説明する。本発明の熱間加工用工具
材を、上記のような組成に限定した理由をまず説明す
る。
具材について詳細に説明する。本発明の熱間加工用工具
材を、上記のような組成に限定した理由をまず説明す
る。
【０００７】Ｃの含有量を１．０から３．０％としたの
は、ＣはＣｒ、Ｖ、Ｍｏと化合し，硬度の高いＭＣ型、
Ｍ2Ｃ型、Ｍ7Ｃ3型の炭化物を析出させ耐摩耗性を向上
させる。下限の１．０％は、それ未満の添加では炭化物
量が少なく充分な耐摩耗性が得られない。上限の３．０
％は、これを越える添加では炭化物が多すぎて靭性が低
下するため望ましくないからである。
は、ＣはＣｒ、Ｖ、Ｍｏと化合し，硬度の高いＭＣ型、
Ｍ2Ｃ型、Ｍ7Ｃ3型の炭化物を析出させ耐摩耗性を向上
させる。下限の１．０％は、それ未満の添加では炭化物
量が少なく充分な耐摩耗性が得られない。上限の３．０
％は、これを越える添加では炭化物が多すぎて靭性が低
下するため望ましくないからである。
【０００８】Ｓｉの含有量を０．３〜２．０％としたの
は、良好な鋳造性を得るためであり、通常０．３〜２．
０％の範囲添加する。Ｍｎの含有量を０．１〜２．０％
としたのは、溶湯の脱酸、脱硫のためであり、通常０．
１〜２．０％の範囲添加する。
は、良好な鋳造性を得るためであり、通常０．３〜２．
０％の範囲添加する。Ｍｎの含有量を０．１〜２．０％
としたのは、溶湯の脱酸、脱硫のためであり、通常０．
１〜２．０％の範囲添加する。
【０００９】Ｃｒの含有量を２．０〜１０．０％とした
のは、ＣｒはＣと炭化物を生成しやすく耐摩耗性を向上
すること、および一部マトリックス中に固溶して焼入れ
性を向上することから耐摩耗性を改善するためである。
Ｃｒは２．０％以上添加しないとその効果を充分に発揮
しないことから、下限を２．０％とした。また、１０．
０％を越えて添加すると炭化物が粗大化しやすく耐熱亀
裂特性が悪くなることから、上限を１０．０％とした。
のは、ＣｒはＣと炭化物を生成しやすく耐摩耗性を向上
すること、および一部マトリックス中に固溶して焼入れ
性を向上することから耐摩耗性を改善するためである。
Ｃｒは２．０％以上添加しないとその効果を充分に発揮
しないことから、下限を２．０％とした。また、１０．
０％を越えて添加すると炭化物が粗大化しやすく耐熱亀
裂特性が悪くなることから、上限を１０．０％とした。
【００１０】Ｍｏの含有量を０．５〜７．０％以下とし
たのは、Ｃと化合してＭ2Ｃ，Ｍ6Ｃ型炭化物を生成する
とともに、マトリックス中に固溶して基地を強化し、耐
摩耗性や高温硬度を向上する。Ｍｏが下限未満では炭化
物量の晶出および基地中へ固溶するＭｏ量がほとんどな
く、充分な耐摩耗性および高温強度が確保できなくなる
ため、下限を０．５％とした。一方、Ｍｏが多くなると
ネット状の複合炭化物（Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆｅ等を含有した
炭化物）が増加し、靭性及び耐熱亀裂特性が低下する。
また、Ｃｒ、Ｖ等とのＣ含有量のバランス上、上限を
７．０％とした。
たのは、Ｃと化合してＭ2Ｃ，Ｍ6Ｃ型炭化物を生成する
とともに、マトリックス中に固溶して基地を強化し、耐
摩耗性や高温硬度を向上する。Ｍｏが下限未満では炭化
物量の晶出および基地中へ固溶するＭｏ量がほとんどな
く、充分な耐摩耗性および高温強度が確保できなくなる
ため、下限を０．５％とした。一方、Ｍｏが多くなると
ネット状の複合炭化物（Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆｅ等を含有した
炭化物）が増加し、靭性及び耐熱亀裂特性が低下する。
また、Ｃｒ、Ｖ等とのＣ含有量のバランス上、上限を
７．０％とした。
【００１１】Ｖの含有は、ＣとＭＣ型の非常に高硬度の
炭化物を生成し、初晶として生成するため耐摩耗性への
影響が大きい元素である。下限を２．０％としたのは、
これ未満ではＶＣの晶出が極めて少なく耐摩耗性が充分
でなく、上限を１５．０％としたのは、これを越えると
ＶＣ炭化物が粗大化するとともに均一に生成しにくくな
るからである。よって上限を１５．０％とした。
炭化物を生成し、初晶として生成するため耐摩耗性への
影響が大きい元素である。下限を２．０％としたのは、
これ未満ではＶＣの晶出が極めて少なく耐摩耗性が充分
でなく、上限を１５．０％としたのは、これを越えると
ＶＣ炭化物が粗大化するとともに均一に生成しにくくな
るからである。よって上限を１５．０％とした。
【００１２】発明者らは鋭意研究を行った結果、上記組
成材にＡｌを添加し、アルミナを生成した後、さらにＭ
ｇ、ＣａもしくはＣｅの１種類以上を添加することによ
り、あるいはＴｉもしくはＺｒの１種類以上を添加する
ことにより、アルミナが微細に晶出すると同時に炭化物
の偏析を強力に防止し、炭化物自身、特にＭＣ炭化物を
微細に析出させること、および共晶炭化物粗大化を抑制
することを見出した。その結果、靭性及び熱亀裂特性を
改善できる。
成材にＡｌを添加し、アルミナを生成した後、さらにＭ
ｇ、ＣａもしくはＣｅの１種類以上を添加することによ
り、あるいはＴｉもしくはＺｒの１種類以上を添加する
ことにより、アルミナが微細に晶出すると同時に炭化物
の偏析を強力に防止し、炭化物自身、特にＭＣ炭化物を
微細に析出させること、および共晶炭化物粗大化を抑制
することを見出した。その結果、靭性及び熱亀裂特性を
改善できる。
【００１３】この場合、Ａｌの含有量は０．０５〜２％
が良く、下限未満では炭化物の微細晶出効果が十分でな
く、上限を越えると、アルミナの量が増え、その微細晶
出を阻害する。添加の方法としてはＡｌ合金の形で投入
或いは脱酸材として添加しても良い。
が良く、下限未満では炭化物の微細晶出効果が十分でな
く、上限を越えると、アルミナの量が増え、その微細晶
出を阻害する。添加の方法としてはＡｌ合金の形で投入
或いは脱酸材として添加しても良い。
【００１４】Ｍｇ、ＣａもしくはＣｅは、含有量が０．
００１％未満ではその効果が充分でなく、入れすぎると
溶湯の攪拌が激しくなり、ガス等を巻き込みやすくなる
ことから０．２％を越える含有は好ましくない。最終的
には、炭化物の量により、添加量は調節すればよい。Ｍ
ｇ、ＣａもしくはＣｅの添加は、接種と同様に処理すれ
ばよい。これらの添加はそれぞれ単独でもよいが、Ｍｇ
−Ｓｉ−Ｆｅ合金、Ｃａ−Ｓｉ合金、Ｍｇ−Ｎｉ合金等
の形で添加しても良い。
００１％未満ではその効果が充分でなく、入れすぎると
溶湯の攪拌が激しくなり、ガス等を巻き込みやすくなる
ことから０．２％を越える含有は好ましくない。最終的
には、炭化物の量により、添加量は調節すればよい。Ｍ
ｇ、ＣａもしくはＣｅの添加は、接種と同様に処理すれ
ばよい。これらの添加はそれぞれ単独でもよいが、Ｍｇ
−Ｓｉ−Ｆｅ合金、Ｃａ−Ｓｉ合金、Ｍｇ−Ｎｉ合金等
の形で添加しても良い。
【００１５】一方、ＴｉあるいはＺｒの含有量が０．０
１％未満ではその効果は充分でなく、また、２．０％を
超えて添加すると溶湯と激しく反応するため、上限は
２．０％とした。Ｔｉ、Ｚｒは同様な効果を有してお
り、ＴｉとＺｒを併用しても同様な効果を得ることがで
き、その場合は両者の合計重量％は０．０１〜２．０％
となる。Ｔｉ，Ｚｒの添加法としては、合金或いは脱酸
剤として添加すれば合理的である。
１％未満ではその効果は充分でなく、また、２．０％を
超えて添加すると溶湯と激しく反応するため、上限は
２．０％とした。Ｔｉ、Ｚｒは同様な効果を有してお
り、ＴｉとＺｒを併用しても同様な効果を得ることがで
き、その場合は両者の合計重量％は０．０１〜２．０％
となる。Ｔｉ，Ｚｒの添加法としては、合金或いは脱酸
剤として添加すれば合理的である。
【００１６】発明者らは、さらに検討を重ねた結果、Ａ
ｌ添加後、Ｍｇ、ＣａもしくはＣｅに加え、Ｔｉ、Ｚｒ
のいずれか１種以上を添加すれば、相乗効果により、よ
り一層の炭化物及び組織の微細均一化効果を引き出すこ
とができることを見出した。
ｌ添加後、Ｍｇ、ＣａもしくはＣｅに加え、Ｔｉ、Ｚｒ
のいずれか１種以上を添加すれば、相乗効果により、よ
り一層の炭化物及び組織の微細均一化効果を引き出すこ
とができることを見出した。
【００１７】さらに、Ｂを上記組成に添加するとより一
層の炭化物の微細化および組織の結晶粒の微細化をはか
ることができる。Ｂの添加は０．００２％未満では充分
な効果を発揮できず、多すぎると材質的に脆くなるため
０．０２％で充分である。
層の炭化物の微細化および組織の結晶粒の微細化をはか
ることができる。Ｂの添加は０．００２％未満では充分
な効果を発揮できず、多すぎると材質的に脆くなるため
０．０２％で充分である。
【００１８】上記記載組成以外に、より一層の焼入れ性
の向上をはかるため質量％で５％以下のＮｉを、圧延使
用中の焼戻し抵抗を向上する意味でＣｏを質量％で１０
％以下の範囲内で添加してもよい。特許請求項で記載し
た不可避不純物元素はＰ、Ｓ等である。
の向上をはかるため質量％で５％以下のＮｉを、圧延使
用中の焼戻し抵抗を向上する意味でＣｏを質量％で１０
％以下の範囲内で添加してもよい。特許請求項で記載し
た不可避不純物元素はＰ、Ｓ等である。
【００１９】なお、本発明の熱間加工用工具材をロール
に適用する場合に、ロールの製造にあたっては、熱処理
等により硬度としてはＨｓ８０〜９０に調節して耐摩耗
性の維持をはかるため、その強度上、内部に高靭性材を
有する複合ロールとなる。外層の製造法としては、質量
％でＣ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜１０．０％、
Ｍｏ：０．５〜７．０％、Ｖ：２．０〜１５．０％、更
にＡｌ：０．０５〜２．０％を添加し、アルミナを生成
したあと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの１種類以上、あるいは／
またはＴｉ、Ｚrの１種類以上を添加することにより、
アルミナを微細に晶出させると同時に炭化物の偏析を強
力防止し、炭化物を微細に析出させる。製造方法として
は、ＣＰＣ法（連続溶湯鋳掛け法）や遠心鋳造法等を利
用すればよい．該熱間加工用工具は、加工に供する部分
を鋳造法により一体物或いはクラッドとして形成するこ
とにより得ることができる。製造方法としては、圧延用
ロールを例に説明すると、遠心力を利用しながら溶湯を
供給、凝固させる遠心鋳造法（傾斜型、縦型方式があ
る）で一体ロール及びスリーブロールとして製造でき
る。また、高靭性の中軸の周りに溶湯を順次鋳込みなが
ら冷却させる連続溶湯鋳掛法（ＣＰＣ：Continuous Pou
ring process for Cladding）により複合ロールとして
製造したり、溶融スラグ中で再溶融凝固させるＥＳＲ
（Electro-slag Re-melting）等によりスリーブロール
として製造することができる。また、本発明の熱間加工
用工具材は、シームレス鋼管圧延のプラグや、熱間押出
し用のマンドレルやダイス、熱間鍛造用金型等にも適用
可能である。
に適用する場合に、ロールの製造にあたっては、熱処理
等により硬度としてはＨｓ８０〜９０に調節して耐摩耗
性の維持をはかるため、その強度上、内部に高靭性材を
有する複合ロールとなる。外層の製造法としては、質量
％でＣ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜１０．０％、
Ｍｏ：０．５〜７．０％、Ｖ：２．０〜１５．０％、更
にＡｌ：０．０５〜２．０％を添加し、アルミナを生成
したあと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの１種類以上、あるいは／
またはＴｉ、Ｚrの１種類以上を添加することにより、
アルミナを微細に晶出させると同時に炭化物の偏析を強
力防止し、炭化物を微細に析出させる。製造方法として
は、ＣＰＣ法（連続溶湯鋳掛け法）や遠心鋳造法等を利
用すればよい．該熱間加工用工具は、加工に供する部分
を鋳造法により一体物或いはクラッドとして形成するこ
とにより得ることができる。製造方法としては、圧延用
ロールを例に説明すると、遠心力を利用しながら溶湯を
供給、凝固させる遠心鋳造法（傾斜型、縦型方式があ
る）で一体ロール及びスリーブロールとして製造でき
る。また、高靭性の中軸の周りに溶湯を順次鋳込みなが
ら冷却させる連続溶湯鋳掛法（ＣＰＣ：Continuous Pou
ring process for Cladding）により複合ロールとして
製造したり、溶融スラグ中で再溶融凝固させるＥＳＲ
（Electro-slag Re-melting）等によりスリーブロール
として製造することができる。また、本発明の熱間加工
用工具材は、シームレス鋼管圧延のプラグや、熱間押出
し用のマンドレルやダイス、熱間鍛造用金型等にも適用
可能である。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例として表１に示す成分の合金
グレンロール材、一般的なハイス材、本発明によるロー
ル材について熱間摩耗試験および熱亀裂試験を行なっ
た。熱間摩耗試験は、第１図に示すような転動摩耗試験
機により行い、圧延材に相当する加熱片２の温度は、８
５０℃で、またディスク間の接触応力は約３０ｋｇｆ／
ｍｍ2で、ディスク間のすべりは１１％にて行なった。
一方、熱亀裂試験は、直径２５ｍｍ×長さ２５ｍｍの円
柱ブロックを４００〜７００℃の温度で１５分加熱後、
どぶ漬水冷を行い、クラックが発生した温度で比較し
た。温度間隔は２５℃毎に行った。
グレンロール材、一般的なハイス材、本発明によるロー
ル材について熱間摩耗試験および熱亀裂試験を行なっ
た。熱間摩耗試験は、第１図に示すような転動摩耗試験
機により行い、圧延材に相当する加熱片２の温度は、８
５０℃で、またディスク間の接触応力は約３０ｋｇｆ／
ｍｍ2で、ディスク間のすべりは１１％にて行なった。
一方、熱亀裂試験は、直径２５ｍｍ×長さ２５ｍｍの円
柱ブロックを４００〜７００℃の温度で１５分加熱後、
どぶ漬水冷を行い、クラックが発生した温度で比較し
た。温度間隔は２５℃毎に行った。
【００２１】
【表１】
【００２２】表２に各試験による各ロール材の特性評価
結果を示した。耐摩耗性と耐熱衝撃性の評価はハイス材
を１とした時の摩耗量比、クラック発生温度比で示し
た。いずれも数値が大きいほど、耐摩耗、耐熱衝撃性が
高いことを示す。なお、耐摩耗性はハイス比１．２以上
を効果有りとした。
結果を示した。耐摩耗性と耐熱衝撃性の評価はハイス材
を１とした時の摩耗量比、クラック発生温度比で示し
た。いずれも数値が大きいほど、耐摩耗、耐熱衝撃性が
高いことを示す。なお、耐摩耗性はハイス比１．２以上
を効果有りとした。
【表２】
【００２３】比較例16はＭgが、18はＣeが下限をきって
いるので現用のハイス材とほとんど性能が変わらず耐摩
耗性、耐亀裂性の改善がみられない。比較例17は、Ｃa
が、19はＭgとＴiが下限をきっているので、耐摩耗性が
現用ハイス材より劣る。比較例20は、Ｃａ、Ｃe、Ｚrが
下限をきっているので、若干の耐摩耗性、耐亀裂性向上
効果がみられるが、十分な効果とは判断しなかった。表
２より、本発明材は現状材より耐摩耗性・耐熱衝撃性が
大幅に優れることが判る。
いるので現用のハイス材とほとんど性能が変わらず耐摩
耗性、耐亀裂性の改善がみられない。比較例17は、Ｃa
が、19はＭgとＴiが下限をきっているので、耐摩耗性が
現用ハイス材より劣る。比較例20は、Ｃａ、Ｃe、Ｚrが
下限をきっているので、若干の耐摩耗性、耐亀裂性向上
効果がみられるが、十分な効果とは判断しなかった。表
２より、本発明材は現状材より耐摩耗性・耐熱衝撃性が
大幅に優れることが判る。
【００２４】
【発明の効果】上記本発明の組成よりなる熱間加工用工
具材を使用することにより、耐摩耗性および炭化物の微
細分布による熱亀裂性の向上が可能となり、長寿命化を
はかることができる。そして、製品品質の向上、作業率
の向上、ロール等の工具原単位の向上等、その効果は大
きい。特に、本発明は熱間圧延用ロール材に最適な材料
であるといえる。
具材を使用することにより、耐摩耗性および炭化物の微
細分布による熱亀裂性の向上が可能となり、長寿命化を
はかることができる。そして、製品品質の向上、作業率
の向上、ロール等の工具原単位の向上等、その効果は大
きい。特に、本発明は熱間圧延用ロール材に最適な材料
であるといえる。
【図１】各種ロール材の熱間における摩耗量を評価する
試験機の構成を示す図である。 １--- 加熱コイル ２--- 加熱片(圧延材相当) ３--- 試験片(ロール材相当)
試験機の構成を示す図である。 １--- 加熱コイル ２--- 加熱片(圧延材相当) ３--- 試験片(ロール材相当)
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｃ２２Ｃ 37/00 Ａ
Ｂ
37/06 37/06
38/00 ３０１ 38/00 ３０１Ｌ
３０２ ３０２Ｚ
38/38 38/38
(72)発明者 宮武 昌幸
愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株
式会社名古屋製鐵所内
(72)発明者 坂部 健太
愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株
式会社名古屋製鐵所内
Ｆターム(参考） 4E016 AA03 CA08 EA03
Claims (5)
- 【請求項１】質量％で、 Ｃ ：１．０〜３．０％、 Ｓｉ：０．３〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：２．０〜１０．０％、 Ｍｏ：０．５〜７．０％、 Ｖ：２．０〜１５．０％、 Ａｌ：０．０５〜２．０％、 更に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅ、の少なくとも１種類以上を
０．００１〜０．２％含有し残部Ｆｅおよび不可避不純
物よりなることを特徴とする熱間加工用工具材。 - 【請求項２】質量％で、 Ｃ：１．０〜３．０％、 Ｓｉ：０．３〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：２．０〜１０．０％、 Ｍｏ：０．５〜７．０％、 Ｖ：２．０〜１５．０％、 Ａｌ：０．０５〜２．０％、 更に、Ｔｉ、Ｚｒの少なくとも１種類以上を０．０１〜
２．０％含有し残部Ｆｅおよび不可避不純物よりなるこ
とを特徴とする熱間加工用工具材。 - 【請求項３】質量％で、 Ｃ：１．０〜３．０％、 Ｓｉ：０．３〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：２．０〜１０．０％、 Ｍｏ：０．５〜７．０％、 Ｖ：２．０〜１５．０％、 Ａｌ：０．０５〜２．０％、 更に、Ｔｉ、Ｚｒを少なくとも１種類以上を重量％で
０．０１〜２．０％含有し、 更に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの少なくとも１種類以上を０．
００１〜０．２％含有し残部Ｆｅおよび不可避不純物よ
りなることを特徴とする熱間加工用工具材。 - 【請求項４】更に、質量％で、Ｂを０．００２〜０．０
２％含有する請求項１乃至請求項３に記載の熱間加工用
工具材。 - 【請求項５】質量％で、 Ｃ：１．０〜３．０％、 Ｓｉ：０．３〜２．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：２．０〜１０．０％、 Ｍｏ：０．５〜７．０％、 Ｖ：２．０〜１５．０％、 更に、Ａｌ：０．０５〜２．０％を添加し、アルミナを
生成したあと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｅの１種類以上、および
／またはＴｉ、Ｚrの１種類以上を添加することによ
り、アルミナを微細に晶出させると同時に炭化物の偏析
を防止し、炭化物を微細に析出させることを特徴とする
熱間加工用工具材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380361A JP2003183766A (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | 熱間加工用工具材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001380361A JP2003183766A (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | 熱間加工用工具材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003183766A true JP2003183766A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27591445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001380361A Pending JP2003183766A (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | 熱間加工用工具材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003183766A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104032203A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-10 | 安徽省宁国新宁装备制造科技发展有限公司 | 一种新型高铬磨球的生产工艺 |
| CN105908065A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-31 | 曾松盛 | 一种VCp增强中锰耐磨合金材料、制备方法及耐磨零部件 |
| CN106191646A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种高品质气缸套及其制备方法和铁合金 |
| CN106282775A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种高强度气缸套及其制备方法和铁合金 |
-
2001
- 2001-12-13 JP JP2001380361A patent/JP2003183766A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104032203A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-10 | 安徽省宁国新宁装备制造科技发展有限公司 | 一种新型高铬磨球的生产工艺 |
| CN105908065A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-31 | 曾松盛 | 一种VCp增强中锰耐磨合金材料、制备方法及耐磨零部件 |
| CN105908065B (zh) * | 2016-05-11 | 2017-12-22 | 曾松盛 | 一种VCp增强中锰耐磨合金材料、制备方法及耐磨零部件 |
| CN106191646A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种高品质气缸套及其制备方法和铁合金 |
| CN106282775A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种高强度气缸套及其制备方法和铁合金 |
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