JP2004190098A - 熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金 - Google Patents
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Abstract
【課題】摩耗や腐食成分の入った樹脂ペレット製造用押出成形機のスクリュー、その他、摩耗、腐食環境で使用する部品等の用いる熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｍｏ：１０〜３０％、Ｃｒ：（１０〜６４％）−１．５Ｍｏ、Ｂ：０．５〜１．０％、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなり、かつ、硼化物面積率を２０〜４０％としたことを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。また、上記に成分組成にＢ含有Ｎｉ基合金を熱間鍛造、熱間圧延および熱間押出してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
【選択図】 図１
【解決手段】質量％で、Ｍｏ：１０〜３０％、Ｃｒ：（１０〜６４％）−１．５Ｍｏ、Ｂ：０．５〜１．０％、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなり、かつ、硼化物面積率を２０〜４０％としたことを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。また、上記に成分組成にＢ含有Ｎｉ基合金を熱間鍛造、熱間圧延および熱間押出してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩耗や腐食成分の入った樹脂ペレット製造用押出成形機のスクリュー、その他、摩耗、腐食環境で使用する部品等の用いる熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐食、耐摩耗性の両方を必要とする場合、Ｎｉ基合金で硼化物や珪化物を析出させる合金がよく使用されている。例えば、特開平８−１５７９９１号公報（特許文献１）に開示されているように、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ系合金として、特に塩酸耐食性が要求される部材に用いられる塩酸耐食合金として塩酸耐食性に優れた表面硬化用材料として用いられる合金が知られている。
【０００３】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開平８−１５７９９１号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の合金の場合は、塩酸耐食合金として塩酸耐食性に優れた表面硬化用材料として用いられる合金ではあるが、熱間加工性が悪いため一般的には肉盛りや溶射などの表面処理を施す方法でのみ利用され、コストの面で十分なものでなかった。すなわち、熱間加工性を向上させ、加工歩留りを向上させることによる低コスト化を図るには十分でなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、Ｂ含有量を０．５〜１．０％とすることで、熱間加工時に析出する硼化物量を低減させることができ、熱間加工性が飛躍的に向上する。また、肉盛りや溶射などにより得られる鋳造組織と異なり、硼化物が微細に点在するため、耐摩耗性も従来技術以上に優れている熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金を提供するものである。その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｍｏ：１０〜３０％、Ｃｒ：（１０〜６４％）−１．５Ｍｏ、Ｂ：０．５〜１．０％、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなり、かつ、硼化物面積率を２０〜４０％としたことを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
【０００６】
（２）前記（１）に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間鍛造してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
（３）前記（１）に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間圧延してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
（４）前記（１）に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間押出してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成分組成の限定理由について説明する。
Ｍｏ：１０〜３０％
Ｍｏは、マトリックスの耐食性を向上させるに必要な元素であるが、しかし、１０％未満ではその効果が得られず、３０％を超えるとＮｉに溶け込む関係から、その上限を３０％とした。
【０００８】
Ｃｒ：（１０〜６４％）−１．５Ｍｏ％
Ｃｒは、Ｍｏと同様に、マトリックスの耐食性を向上させるに必要な元素であるが、しかし、１０％−１．５Ｍｏ％未満ではその効果が得られず、また、６４％−１．５Ｍｏ％を超えると脆性相が析出してくることから、その上限を６４％−１．５Ｍｏ％とした。
【０００９】
Ｂ：０．５〜１．０％
Ｂは、耐摩耗性を向上させるに必要な元素である。しかし、０．５％未満ではその効果が十分でなく、また、１．０％を超えると熱間での変形能に限界があり、その上限を１．０％とした。
Ｎｉは、基材であり、高い耐食性を得るために必要な元素である。
硼化物面積率を２０〜４０％
硼化物面積率を２０％以上としたのは、耐摩耗性を向上させるためである。しかし、４０％を超えると熱間での変形能に限界があり、その上限を４０％とした。
【００１０】
図１は、本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での鋳造材を示す顕微鏡写真である。図１（ａ）は、４００倍の顕微鏡写真であり、図１（ｂ）は１０００倍の顕微鏡写真である。また、図２は、本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での粉末熱間押出材を示す顕微鏡写真である。図２（ａ）は、４００倍の顕微鏡写真であり、図２（ｂ）は１０００倍の顕微鏡写真である。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示す成分組成のＮｉ基合金を真空誘導溶解炉にて溶解し、合金塊を鋳造した後熱間鍛造にてφ４００×Ｌ１３００ｍｍ、ないし熱間押出しの場合は、出湯温度１５００℃、噴霧圧４ＭＰａにてガスアトマイズ法で作製した粉末を分級した後、φ２１０×Ｌ６９０ｍｍのステンレス容器に上記ガスアトマイズ法で作製したホウ化物析出合金粉末を充填し、脱気し封入しビレットを加熱保持温度で２時間保持し１１００℃で熱間押出した。その後、それぞれの場合の仕上温度を１１４０℃に加熱して、仕上寸法φ９５ｍｍを得る。その結果を表１に示す。表１には各Ｂ含有量での硼化物面積率と加工性、ヒート回数および歩留りを示す。
【００１２】
硼化物面積率については、湿式研磨した後、光学顕微鏡写真で撮影し、視野１００μｍ×１００μｍでの画像解析で評価した。また、加工性については、○：加工中割れなし、×：加工中割れあり、さらに、ヒート回数については、本合金は加工温度範囲が狭く、加工中の温度低下により加工率が低下する。そのため、加工温度以下になった場合は再度加熱をし加工をするという作業を繰り返す必要がある。耐食性は、４０℃、１０％塩酸、弗酸、硫酸および硝酸のそれぞれの水溶液に１０時間浸漬後の腐食減量を１時間当たりに換算し、３００ｍｇ／ｍ2 ／ｈ未満を〇で評価した。また、耐摩耗性は大越式摩耗試験（試験片サイズ：１０×２５×５０ｍｍ）を相手リング：ＳＣＭ：４２０、摩耗試験：４００ｍ、最終荷重６１．８Ｎ、すべり速度：２．４ｍ／ｓの条件で試験を実施した。表１に示すように、Ｂ含有量が１．１０％と高い場合は、硼化物面積率が大きいために、加工性および歩留りが悪いことが分かる。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による合金材料は、量産性に優れる熱間加工により製造することが可能となり、コストダンを図ることができる極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での鋳造材を示す顕微鏡写真である。
【図２】本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での粉末熱間押出し材を示す顕微鏡写真である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩耗や腐食成分の入った樹脂ペレット製造用押出成形機のスクリュー、その他、摩耗、腐食環境で使用する部品等の用いる熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐食、耐摩耗性の両方を必要とする場合、Ｎｉ基合金で硼化物や珪化物を析出させる合金がよく使用されている。例えば、特開平８−１５７９９１号公報（特許文献１）に開示されているように、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ系合金として、特に塩酸耐食性が要求される部材に用いられる塩酸耐食合金として塩酸耐食性に優れた表面硬化用材料として用いられる合金が知られている。
【０００３】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開平８−１５７９９１号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の合金の場合は、塩酸耐食合金として塩酸耐食性に優れた表面硬化用材料として用いられる合金ではあるが、熱間加工性が悪いため一般的には肉盛りや溶射などの表面処理を施す方法でのみ利用され、コストの面で十分なものでなかった。すなわち、熱間加工性を向上させ、加工歩留りを向上させることによる低コスト化を図るには十分でなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、Ｂ含有量を０．５〜１．０％とすることで、熱間加工時に析出する硼化物量を低減させることができ、熱間加工性が飛躍的に向上する。また、肉盛りや溶射などにより得られる鋳造組織と異なり、硼化物が微細に点在するため、耐摩耗性も従来技術以上に優れている熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金を提供するものである。その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｍｏ：１０〜３０％、Ｃｒ：（１０〜６４％）−１．５Ｍｏ、Ｂ：０．５〜１．０％、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなり、かつ、硼化物面積率を２０〜４０％としたことを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
【０００６】
（２）前記（１）に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間鍛造してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
（３）前記（１）に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間圧延してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
（４）前記（１）に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間押出してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成分組成の限定理由について説明する。
Ｍｏ：１０〜３０％
Ｍｏは、マトリックスの耐食性を向上させるに必要な元素であるが、しかし、１０％未満ではその効果が得られず、３０％を超えるとＮｉに溶け込む関係から、その上限を３０％とした。
【０００８】
Ｃｒ：（１０〜６４％）−１．５Ｍｏ％
Ｃｒは、Ｍｏと同様に、マトリックスの耐食性を向上させるに必要な元素であるが、しかし、１０％−１．５Ｍｏ％未満ではその効果が得られず、また、６４％−１．５Ｍｏ％を超えると脆性相が析出してくることから、その上限を６４％−１．５Ｍｏ％とした。
【０００９】
Ｂ：０．５〜１．０％
Ｂは、耐摩耗性を向上させるに必要な元素である。しかし、０．５％未満ではその効果が十分でなく、また、１．０％を超えると熱間での変形能に限界があり、その上限を１．０％とした。
Ｎｉは、基材であり、高い耐食性を得るために必要な元素である。
硼化物面積率を２０〜４０％
硼化物面積率を２０％以上としたのは、耐摩耗性を向上させるためである。しかし、４０％を超えると熱間での変形能に限界があり、その上限を４０％とした。
【００１０】
図１は、本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での鋳造材を示す顕微鏡写真である。図１（ａ）は、４００倍の顕微鏡写真であり、図１（ｂ）は１０００倍の顕微鏡写真である。また、図２は、本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での粉末熱間押出材を示す顕微鏡写真である。図２（ａ）は、４００倍の顕微鏡写真であり、図２（ｂ）は１０００倍の顕微鏡写真である。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示す成分組成のＮｉ基合金を真空誘導溶解炉にて溶解し、合金塊を鋳造した後熱間鍛造にてφ４００×Ｌ１３００ｍｍ、ないし熱間押出しの場合は、出湯温度１５００℃、噴霧圧４ＭＰａにてガスアトマイズ法で作製した粉末を分級した後、φ２１０×Ｌ６９０ｍｍのステンレス容器に上記ガスアトマイズ法で作製したホウ化物析出合金粉末を充填し、脱気し封入しビレットを加熱保持温度で２時間保持し１１００℃で熱間押出した。その後、それぞれの場合の仕上温度を１１４０℃に加熱して、仕上寸法φ９５ｍｍを得る。その結果を表１に示す。表１には各Ｂ含有量での硼化物面積率と加工性、ヒート回数および歩留りを示す。
【００１２】
硼化物面積率については、湿式研磨した後、光学顕微鏡写真で撮影し、視野１００μｍ×１００μｍでの画像解析で評価した。また、加工性については、○：加工中割れなし、×：加工中割れあり、さらに、ヒート回数については、本合金は加工温度範囲が狭く、加工中の温度低下により加工率が低下する。そのため、加工温度以下になった場合は再度加熱をし加工をするという作業を繰り返す必要がある。耐食性は、４０℃、１０％塩酸、弗酸、硫酸および硝酸のそれぞれの水溶液に１０時間浸漬後の腐食減量を１時間当たりに換算し、３００ｍｇ／ｍ2 ／ｈ未満を〇で評価した。また、耐摩耗性は大越式摩耗試験（試験片サイズ：１０×２５×５０ｍｍ）を相手リング：ＳＣＭ：４２０、摩耗試験：４００ｍ、最終荷重６１．８Ｎ、すべり速度：２．４ｍ／ｓの条件で試験を実施した。表１に示すように、Ｂ含有量が１．１０％と高い場合は、硼化物面積率が大きいために、加工性および歩留りが悪いことが分かる。
【００１３】
【表１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による合金材料は、量産性に優れる熱間加工により製造することが可能となり、コストダンを図ることができる極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での鋳造材を示す顕微鏡写真である。
【図２】本発明に係るＮｉＣｒＭｏＢのミクロ組織での粉末熱間押出し材を示す顕微鏡写真である。
Claims (4)
- 質量％で、
Ｍｏ：１０〜３０％、
Ｃｒ：（１０〜６４％）−１．５Ｍｏ％、
Ｂ：０．５〜１．０％、
残部がＮｉおよび不可避的不純物からなり、かつ、硼化物面積率を２０〜４０％としたことを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。 - 請求項１に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間鍛造してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
- 請求項１に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間圧延してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
- 請求項１に記載のＢ含有Ｎｉ基合金を熱間押出してなることを特徴とする熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002360156A JP2004190098A (ja) | 2002-12-12 | 2002-12-12 | 熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002360156A JP2004190098A (ja) | 2002-12-12 | 2002-12-12 | 熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004190098A true JP2004190098A (ja) | 2004-07-08 |
Family
ID=32759304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002360156A Pending JP2004190098A (ja) | 2002-12-12 | 2002-12-12 | 熱間加工性に優れたＢ含有Ｎｉ基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004190098A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012246517A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｎｉ基ホウ化物分散耐食耐摩耗合金 |
-
2002
- 2002-12-12 JP JP2002360156A patent/JP2004190098A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012246517A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｎｉ基ホウ化物分散耐食耐摩耗合金 |
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| A521 | Written amendment |
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|
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