JP2686499B2 - Manufacturing method of iron-based ceramic materials - Google Patents

Manufacturing method of iron-based ceramic materials

Info

Publication number
JP2686499B2
JP2686499B2 JP63152578A JP15257888A JP2686499B2 JP 2686499 B2 JP2686499 B2 JP 2686499B2 JP 63152578 A JP63152578 A JP 63152578A JP 15257888 A JP15257888 A JP 15257888A JP 2686499 B2 JP2686499 B2 JP 2686499B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
iron
carbon
chromium
amount
graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63152578A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01319622A (en
Inventor
豊 川野
正和 神者
直哉 井ノ山
誠 沢田
清介 菅原
Original Assignee
豊 川野
株式会社三共合金鋳造所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 豊 川野, 株式会社三共合金鋳造所 filed Critical 豊 川野
Priority to JP63152578A priority Critical patent/JP2686499B2/en
Publication of JPH01319622A publication Critical patent/JPH01319622A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2686499B2 publication Critical patent/JP2686499B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は耐火物等として使用することのできるセラミ
ック材料の製法に関する。
The present invention relates to a method for producing a ceramic material that can be used as a refractory or the like.

[従来技術] 耐熱性、耐摩耗性を有するセラミック材料として、ア
ルミナ等の酸化物をはじめ各種の炭化物、ホウ化物、ケ
イ化物を主成分とする材料が広く使用されている。
[Prior Art] As a ceramic material having heat resistance and abrasion resistance, materials mainly composed of various carbides, borides, and silicides, including oxides such as alumina, are widely used.

[発明が解決しようとする課題] 従来のセラミック材料は、いずれもすぐれた耐熱性や
耐摩耗性を有しているが、一般に原料が高価であり、製
造コストも高いものとなっていた。また、従来のセラミ
ックスは、一旦使用したものを再生使用することは殆ん
ど不可能であった。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventional ceramic materials all have excellent heat resistance and abrasion resistance, but generally the raw materials are expensive and the production cost is high. In addition, it has been almost impossible to recycle the conventional ceramics once used.

このような問題点を解決するものとして、本件特許出
願人は高炭素の鉄系セラミック材料を発明し既に特許出
願している(特願昭63−26195号)。本発明は、この材
料の強度を高め、さらに実用的にすぐれたものとするこ
とを目的としている。
In order to solve such a problem, the applicant of the present invention has invented a high carbon iron-based ceramic material and has already applied for a patent (Japanese Patent Application No. 63-26195). It is an object of the present invention to increase the strength of this material and make it practically superior.

[課題を解決するための手段] 本発明にかかる鉄系セラミック材料の製法は、鉄を主
成分とし、必須成分として重量比で4.3%以上6.7%以下
の炭素と、4.5%以上25%以下のクロムと、4%以上の1
0%以下のバナジウムとを含有する。溶湯にセリウム、
ミッシュメタル、カルシウムおよびカルシウムシリコン
からなる黒鉛球状化剤の群のうちの1種または2種以上
を添加した後鋳造することを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] The method for manufacturing an iron-based ceramic material according to the present invention is mainly composed of iron, and contains 4.3% or more and 6.7% or less of carbon as an essential component and 4.5% or more and 25% or less by weight ratio. Chrome and 4% or more 1
It contains 0% or less vanadium. Cerium in the melt,
It is characterized in that it is cast after adding one or more of the group of graphite spheroidizing agents consisting of misch metal, calcium and calcium silicon.

従来、鉄と炭素の合金で工業的に利用されていたのは
専ら炭素量が4.3%以下のものであり、これよりも炭素
の多いものは使われていなかった。また、鉄−炭素系の
合金において黒鉛を多量に晶出させることなく炭素量を
4%以上とすることはきわめて困難であり、工業的には
殆んど不可能であった。
Conventionally, iron-carbon alloys were industrially used only for carbon contents of 4.3% or less, and those with more carbon than this were not used. Further, in an iron-carbon alloy, it is extremely difficult to increase the carbon content to 4% or more without crystallizing a large amount of graphite, and it was almost impossible industrially.

本発明者の1人である川野は、従来工業的に利用され
ていなかった高炭素域に注目し、種々研究を行なった結
果、これら高炭素域で耐熱性、耐摩耗性にすぐれた実用
的なセラミックスが得られることを見出して前述の如く
特許出願しているが、本件発明は高炭素域の鉄系セラミ
ック材料において晶出する黒鉛を球状化することによ
り、さらに強度を向上させるものである。以下、これに
ついて詳細に説明する。
Kawano, who is one of the inventors of the present invention, paid attention to the high carbon region which has not been industrially used in the past, and as a result of various researches, practically excellent in heat resistance and wear resistance in these high carbon regions. As mentioned above, the inventors have applied for a patent as described above. However, the present invention further improves the strength by spheroidizing the graphite crystallized in the iron-based ceramic material in the high carbon region. . Hereinafter, this will be described in detail.

先ず、鉄−炭素系において多量の黒鉛を晶出すること
なく結合炭素量を増加させる方法が問題となるが、この
問題は適当なセメンタイト安定化元素例えばクロム(C
r)を添加することによって解決されることがわかっ
た。その理由としは、クロムは熱力学的に炭素(C)の
活量を低下させるので、炭素量が多くなっても黒鉛とし
て晶出しにくくなることが考えられる。
First, a method of increasing the amount of bound carbon without crystallizing a large amount of graphite in an iron-carbon system is problematic. This problem is caused by an appropriate cementite stabilizing element such as chromium (C
It was found that the addition of r) solved the problem. The reason for this is that chromium thermodynamically lowers the activity of carbon (C), and thus it is considered that even if the amount of carbon increases, it is difficult to crystallize as graphite.

本発明に係るセラミック材料は、上述の如く鉄を主成
分とし、必須成分として炭素、クロム、バナジウムを含
有するものであり、これに用途等に応じて他の元素が添
加される。上記炭素量の範囲すなわち炭素量4.3%(重
量%、以下同じ)〜6.7%では炭素量が多いほどセメン
タイトの量が多くなる。逆に炭素量が少なくなるほどレ
ーデブライト量が多くなる。鉄−炭素系において、理論
的には炭素量が4.3%のとき全部がレーデブライトとな
る。6.7%のとき全部がセメンタイトとなる。また、炭
素量5.5%ではセメンタイト量とレーデブライト量の比
が、重量比でも体積比でもほぼ50:50となる。炭素量の
より好ましい範囲は4.8〜5.8%である。この範囲では主
としてセメンタイトとレーデブライトの混合組織、又は
レーデブライトと2相の混合組織となる。
As described above, the ceramic material according to the present invention contains iron as a main component, and carbon, chromium, and vanadium as essential components, and other elements are added to this, depending on the application. In the above carbon amount range, that is, in the carbon amount of 4.3% (% by weight, the same applies hereinafter) to 6.7%, the amount of cementite increases as the amount of carbon increases. On the contrary, the smaller the carbon content, the larger the amount of ledeburite. In the iron-carbon system, theoretically, when the carbon content is 4.3%, all of them are ledeburite. At 6.7%, everything becomes cementite. When the carbon content is 5.5%, the ratio between the cementite content and the redeburite content is about 50:50 in terms of both weight ratio and volume ratio. The more preferable range of the amount of carbon is 4.8 to 5.8%. Within this range, a mixed structure of cementite and ledeburite or a mixed structure of ledeburite and two phases is mainly formed.

黒鉛の晶出量は、1.0%以下なら実用上許容され、0.2
〜0.6%にするのが特に好ましい。なお、用途によって
は黒鉛の量がこれより若干多くてもよい。また、晶出す
る黒鉛を球状化することが強度発現上必要であるので、
注湯に先だって後述の黒鉛球状化剤を添加する。
If the crystallized amount of graphite is 1.0% or less, it is practically acceptable.
It is particularly preferable that the content be ˜0.6%. Note that the amount of graphite may be slightly larger than this depending on the application. In addition, since it is necessary to make the crystallized graphite spherical, for strength development,
Prior to pouring, the graphite spheroidizing agent described below is added.

上記炭素、クロム及びバナジウム以外の添加物とし
て、球状化剤の他に、前述の如く必要に応じて他の元
素、例えばモリブテン(Mo)、タングステン(W)、マ
ンガン(Mn)、ホウ素(B)等の1種または2種以上を
添加することができる。これらはいずれもセメンタイト
の安定化元素であり、炭素が黒鉛として晶出することを
防止するのみならず、硬度並びに強度を向上させる。
As an additive other than the above-mentioned carbon, chromium and vanadium, in addition to the spheroidizing agent, other elements such as molybdenum (Mo), tungsten (W), manganese (Mn), boron (B) as necessary as described above. 1 type or 2 types or more of these can be added. All of these are cementite stabilizing elements, and not only prevent carbon from crystallizing as graphite, but also improve hardness and strength.

必須元素であるクロム(Cr)は90%程度までセメンタ
イト中に溶解する元素であり、セメンタイト化に特に効
果的な元素である。これが少ないとセメンタイトができ
にくいのみならず、得られるセラミックスの高温での安
定性が悪くなる。逆にクロムの添加量が多すぎると製品
が脆くなるとともに、原料コストが高くなる。クロムの
好ましい添加量は0.1〜40%であり、0.1〜25%とするの
がより好ましく、7±2%とするのが特に好ましい。
Chromium (Cr), which is an essential element, is an element that dissolves in cementite up to about 90%, and is an element that is particularly effective in forming cementite. If the amount is small, not only is it difficult to form cementite, but also the stability of the obtained ceramics at high temperatures is deteriorated. Conversely, if the added amount of chromium is too large, the product becomes brittle and the raw material cost increases. The preferable amount of chromium added is 0.1 to 40%, more preferably 0.1 to 25%, and particularly preferably 7 ± 2%.

モリブデン(Mo)は高温であらかじめMoCを生成する
ためセメンタイト中に溶解しにくく、初晶セメンタイト
とレーデブライトの界面に晶出する傾向のある元素で、
単独ではクロムを単独で添加した場合とあまり差がない
が、クロムと共に添加した場合は室温および1000℃以下
の高温における硬度を上昇させ、耐摩耗性および高温強
度を著しく増加させる。高温強度を増加させるので、高
温(例えば1100℃)での塑性加工に対しては多量のモリ
ブデンの添加は好ましくないと考えられる。モリブデン
の好ましい添加量は0〜10%であり、0〜5.0%とする
のがより好ましく、0.1〜4%とするのがさらに好まし
い。上記範囲中、モリブデン添加量が少なくなると耐摩
耗性、高温強度、耐蝕性が減少する傾向があり、多くな
りすぎると原料コストが高くなるとともに、靫性を劣化
させる傾向がある。
Molybdenum (Mo) is an element that is difficult to dissolve in cementite because it forms MoC at high temperature in advance, and tends to crystallize at the interface between primary crystallite and reedebrite.
When added alone, it is not much different from the case where chromium is added alone, but when added together with chromium, it increases the hardness at room temperature and high temperatures of 1000 ° C or less, and significantly increases wear resistance and high temperature strength. It is considered that addition of a large amount of molybdenum is not preferable for plastic working at high temperature (for example, 1100 ° C.) because it increases high temperature strength. The preferable addition amount of molybdenum is 0 to 10%, more preferably 0 to 5.0%, and further preferably 0.1 to 4%. In the above range, when the amount of molybdenum is small, the abrasion resistance, high-temperature strength and corrosion resistance tend to decrease. When the amount is too large, the raw material cost increases and the ligature tends to deteriorate.

バナジウム(V)はセメンタイトによく溶ける元素
で、単独ではクロム単独の場合と殆んど差がなく、しか
も場合によっては黒鉛を少量晶出させる傾向がある。製
品中に黒鉛が晶出すると、耐摩耗性と強度を低下させる
ほか、黒鉛と鉄の界面が浸され易いため耐蝕性が低下す
る。クロムと共同ではセメンタイトの形状を改善し結晶
の針状ないし粒状化を促進する。バナジウムの好ましい
範囲は4〜10%、さらに好ましくは7±2%であり、こ
の範囲内でバナジウムの量が少なければ耐摩耗性、耐蝕
性、高温強度が低下する傾向があり、多くなると原料コ
ストが上昇する。なお、靫性はバナジウムが多い方が向
上する傾向がある。
Vanadium (V) is an element that dissolves well in cementite, and when used alone, it has almost no difference from that of chromium alone, and in some cases, it tends to crystallize a small amount of graphite. If graphite crystallizes in the product, not only wear resistance and strength decrease, but also the interface between graphite and iron is easily immersed, so that corrosion resistance decreases. Together with chromium, it improves the shape of cementite and promotes acicular or granular crystal formation. The preferred range of vanadium is 4 to 10%, more preferably 7 ± 2%. If the amount of vanadium is small within this range, the wear resistance, corrosion resistance and high temperature strength tend to decrease, and if it is large, the raw material cost increases. Rises. In addition, the ligature tends to be improved when the amount of vanadium is large.

タングステン(W)は単独ではクロムとほぼ同様の効
果を示し、クロムと共同ではモリブデンの場合と同様な
傾向を示す。タングステンの好ましい範囲は0〜10%、
より好ましくは0〜3.0%、さらに好ましくは2±0.5%
前後であり、少ないほど耐摩耗性、耐蝕性、高温強度が
低下する傾向があり、多いほど原料コストが高くなり、
靫性を劣化させる傾向を示す。
Tungsten (W) alone has almost the same effect as chromium, and cooperates with chromium in a similar tendency to molybdenum. The preferred range of tungsten is 0-10%,
More preferably 0 to 3.0%, further preferably 2 ± 0.5%
Before and after, the smaller the amount, the lower the abrasion resistance, corrosion resistance and high-temperature strength tend to be.
Shows a tendency to degrade ligability.

マンガン(Mn)は60%程度セメンタイト中に溶解する
元素で、単独添加ではクロムとほぼ同じ傾向を示すが、
耐蝕性はクロムよりも劣るようである。クロムと共同で
は、前記モリブデン、バナジウム、タングステン等と同
様の傾向を示すが、これらほど顕著ではない。マンガン
の好ましい添加量は0〜10%、より好ましくは0〜5.0
%、さらに好ましくは0〜1.5%である。この範囲内に
おいてマンガンが少ない場合の傾向はクロムの場合とほ
ぼ似ているが、クロムほど傾向が顕著ではない。また、
マンガンが多くなるほど脆くなり、耐蝕性および耐酸化
性が劣化する傾向がある。
Manganese (Mn) is an element that dissolves in cementite by about 60%, and when added alone, it shows almost the same tendency as chromium,
Corrosion resistance seems to be inferior to chromium. In cooperation with chromium, it shows the same tendency as molybdenum, vanadium, tungsten, etc., but it is not so remarkable. The preferred amount of manganese added is 0 to 10%, more preferably 0 to 5.0.
%, And more preferably 0 to 1.5%. When the manganese content is low within this range, the tendency is almost similar to that of chromium, but the tendency is not so remarkable as that of chromium. Also,
The more manganese, the more brittle and the corrosion resistance and oxidation resistance tend to deteriorate.

ホウ素(B)は、単独添加ではあまり効果は期待でき
ず、逆に製品が硬くなりすぎるというおそれがあるが、
クロムと共同ではセメンタイトの結晶を微細化し、靫性
を向上させる効果がある。クロムだけではなく、例えば
クロムとモリブデン、クロムとバナジウム等と共に添加
する場合も同様である。ホウ素の好ましい添加量は、0
〜1.0%、より好ましくは0〜0.5%、さらに好ましくは
0.1±0.05%であり、少なすぎると結晶微細化作用が充
分ではなく、多すぎるときわめて脆くなる。
Boron (B) cannot be expected to be effective when added alone, and on the contrary, the product may be too hard.
Together with chrome, it has the effect of refining the cementite crystals and improving the durability. The same applies to the case where not only chromium but also chromium and molybdenum and chromium and vanadium are added together. The preferred addition amount of boron is 0
~ 1.0%, more preferably 0-0.5%, even more preferably
It is 0.1 ± 0.05%, and if it is too small, the grain refining effect is insufficient, and if it is too large, it becomes extremely brittle.

なお、場合によっては、微細化又は黒鉛晶出防止用の
元素として、0.1%以下のTe又はBiを使用することがで
きる。また、これらの添加元素の他にセメンタイトの安
定化を阻害しない他の元素、例えばレニウム(Re)、ニ
オブ(Nb)、タンタル(Ta)、テクネチウム(Tc)等を
添加してもよい。さらに、実用上支障をきたさない程度
であれば、他の元素を含有してもよく、さらには不可避
的に混入する不純物や前述の如く少量の黒鉛が存在して
もよい。なお鋳造・熱間割れ防止のため燐(P)を0.3
±0.2%添加する方が好ましい。
Depending on the case, 0.1% or less of Te or Bi can be used as an element for refining or preventing crystallization of graphite. Further, in addition to these additional elements, other elements that do not inhibit the stabilization of cementite, such as rhenium (Re), niobium (Nb), tantalum (Ta), and technetium (Tc) may be added. Further, other elements may be contained as long as they do not hinder practical use, and impurities that are unavoidably mixed and small amounts of graphite as described above may be present. To prevent casting and hot cracking, add phosphorus (P) to 0.3
It is preferable to add ± 0.2%.

つぎに、黒鉛球状化剤について述べれば、このセラミ
ック材料で晶出する黒鉛を球状化するには、セリウム
(Ce)、ミッシュメタル(Mishmetal)、カルシウム(C
a)およびカルシウムシリコン(CaSi)のうちの1種又
は2種以上を溶湯に添加するのが有効であった。ミッシ
ュメタルは天然に産出するるセリウムとランタン(La)
の比較的安価な合金であり、セリウムの含有量が大体40
〜90%程度である。また、カルシウムシリコンはカルシ
ウムの含有量が30〜35%程度であり残部はほぼシリコン
である。
Next, regarding the graphite spheroidizing agent, cerium (Ce), misch metal (Mishmetal), calcium (C
It was effective to add one or more of a) and calcium silicon (CaSi) to the molten metal. Misch metal is a naturally occurring cerium and lantern (La)
Is a relatively inexpensive alloy with a cerium content of approximately 40
It is about 90%. Calcium silicon has a calcium content of about 30 to 35%, and the balance is substantially silicon.

これらの黒鉛球状化剤の添加量については、セリウム
の場合は0.005〜1.0%とするのが好ましく、0.4〜0.8%
とするのがさらに好ましかった。ミッシュメタルの好ま
しい添加量もセリウムと同様である。これは、セリウム
と同じ稀有元素である4ランタン(La)にもセリウムと
同様な効果があるためであると考えられる。セリウムは
水素(H2)を吸蔵しており、これを溶湯に添加したとき
にこの水素ガスを気泡として放出するので、この気泡の
中に黒鉛が球状に晶出するのであろうと考えられる。ま
た、カルシウムシリコンの添加量は0.6〜1.2%とするの
が好ましかった。カルシウム単体で添加する場合は上記
カルシウムシリコン中のカルシウム含有量に見合うだけ
の量を添加すればよい。しかしながら、カルシウム単体
で添加するよりも、カルシウムシリコンの形で添加する
方が好ましかった。溶湯中にカルシウムの気泡を発生さ
せるためには、沸点が高く溶鉄にとけにくいカルシウム
の方が効果的である。
The addition amount of these graphite spheroidizing agents is preferably 0.005 to 1.0% in the case of cerium, and 0.4 to 0.8%.
Was even better. The preferable addition amount of the misch metal is the same as that of the cerium. It is considered that this is because 4-lanthanum (La), which is a rare element similar to cerium, has the same effect as cerium. Cerium occludes hydrogen (H 2 ), and when it is added to the molten metal, this hydrogen gas is released as bubbles, so it is thought that graphite will crystallize in the bubbles in these bubbles. It was also preferable that the amount of calcium silicon added was 0.6 to 1.2%. In the case of adding calcium alone, an amount corresponding to the calcium content in the calcium silicon may be added. However, it was preferable to add calcium silicon in the form of calcium silicon rather than calcium alone. In order to generate bubbles of calcium in the molten metal, it is more effective to use calcium, which has a high boiling point and is less soluble in molten iron.

前述の如く、これら黒鉛球状化剤は単独で又は2種以
上を組合わせて添加することができる。このうち、セリ
ウムを含むものとカルシウムを含むものとを組合わせて
添加するのがより好ましく、なかではミッシュメタルと
カルシウムシリコンの組合せが最も効果的であった。
As described above, these graphite spheroidizing agents can be added alone or in combination of two or more. Of these, it is more preferable to add a combination of one containing cerium and one containing calcium, and among them, the combination of misch metal and calcium silicon was most effective.

これら黒鉛球状化剤は、例えば粒状のものを紙につつ
んでホスホライザーで1700℃以上の溶湯中に速やかに添
加する。このとき、添加した球状化剤が蒸発するので、
手早く鋳造するのが好ましい。得られた鉄系セラミック
材料には、少量の球状化黒鉛が晶出するが、この球状化
黒鉛の周囲には薄いFeの層が形成されるので、ここでク
ラックの伝播が阻止される結果強度が向上するのであろ
うと推測される。
These graphite spheroidizing agents are, for example, wrapped in a granular form and wrapped in paper, and rapidly added to the molten metal at 1700 ° C. or higher by a phosphorizer. At this time, the added spheroidizing agent evaporates,
It is preferred to cast quickly. A small amount of spheroidized graphite crystallizes in the obtained iron-based ceramic material, but a thin layer of Fe is formed around the spheroidized graphite. It is speculated that this will improve.

この鉄系セラミック材料は、1000℃以下の温度で使用
される耐火物、機械部品、構造材料等として好適に使用
される。また、室温や高温における硬度が高いので、耐
摩耗性を有する部品や構造物の材料として使用すること
もできる。
This iron-based ceramic material is preferably used as a refractory, a mechanical part, a structural material, etc., which is used at a temperature of 1000 ° C. or lower. Further, since it has high hardness at room temperature or high temperature, it can be used as a material for parts and structures having wear resistance.

この鉄系セラミック材料は、鉄と黒鉛と添加元素(又
はその化合物)を原料として、鍛造法によって比較的容
易に製造することができる。主たる原料が鉄と炭素とク
ロムであるから、原料の入手が容易で原料コストも安価
である。また、組織的には鉄と炭素の化合物で構成され
るので、例えば高温で酸素を吹きつける等の方法によっ
て使用済のものから鉄を容易に回収し、再生使用するこ
とができる。製造工程や回収工程における公害発生のお
それも少ない。
This iron-based ceramic material can be relatively easily manufactured by a forging method using iron, graphite, and an additional element (or a compound thereof) as raw materials. Since the main raw materials are iron, carbon and chromium, the raw materials are easily available and the raw material cost is low. Further, since it is structurally composed of a compound of iron and carbon, iron can be easily recovered from the used one by a method such as blowing oxygen at a high temperature and can be recycled. There is little risk of pollution in the manufacturing process and recovery process.

[実施例] つぎに、本発明の実施例について説明する。[Example] Next, an example of the present invention will be described.

第1表に示す原料を用いて公知の鍛造法により種々の
配合のテストピースを製作した。試作用として使用した
遠心鍛造装置の例を第1図に示す。この鍛造装置1は回
転軸2に水平方向に突設した一方の支持部材3にるつぼ
4と鋳型5が支持されており、両者の間には耐火性リン
グ6が介装されている。るつぼ4の外周部には高周波誘
導加熱用のコイル7が捲回され、るつぼ4の上部開口部
は石英ドーム8によって覆蓋されている。るつぼ4の内
部には外部からのアルゴンガスが回転軸2の芯部を通っ
て供給される。回転軸2に突設した他方の支持部材9に
はカウンターウェイト10が取り付けられている。回転軸
2はモータ11によって回転駆動され、るつぼ4内で溶解
した原料が遠心鋳造される。試料重量は約40gである。
Using the raw materials shown in Table 1, test pieces of various compositions were manufactured by a known forging method. An example of a centrifugal forging device used for trial production is shown in FIG. In this forging device 1, a crucible 4 and a mold 5 are supported by one supporting member 3 provided on a rotary shaft 2 so as to project in the horizontal direction, and a refractory ring 6 is interposed between the two. A coil 7 for high frequency induction heating is wound around the outer periphery of the crucible 4, and the upper opening of the crucible 4 is covered with a quartz dome 8. Argon gas from the outside is supplied into the crucible 4 through the core of the rotary shaft 2. A counterweight 10 is attached to the other support member 9 protruding from the rotating shaft 2. The rotating shaft 2 is rotationally driven by a motor 11, and the raw material melted in the crucible 4 is centrifugally cast. The sample weight is about 40 g.

第2図および第3図は使用可能な金型の例をあらわす
もので、第2図は鉄および陶製鋳型を、第3図は銅−ク
ロム合金製の遠心鋳造用金型をそれぞれあらわす。本実
施例では第2図の金型は使用しなかった。また、第3図
においてAは44mm,Bは24mm,Cは10mm,Dは54mm,Eは20mm,F
は70mm、Gは53mmであった。なお、鋳造上部にセラミッ
クフォームを使用することができる。
2 and 3 show examples of molds that can be used. FIG. 2 shows iron and ceramic molds, and FIG. 3 shows copper-chromium alloy centrifugal casting molds. In this embodiment, the mold shown in FIG. 2 was not used. Also in Fig. 3, A is 44 mm, B is 24 mm, C is 10 mm, D is 54 mm, E is 20 mm, F
Was 70 mm and G was 53 mm. A ceramic foam may be used on the upper part of the casting.

得られたテストピースの顕微鏡組織を第4図に示す。
倍率は各写真の下側に表示されている。組成の分析値
は、C5.78%、Si0.5%、Cr4.46%、V6.55%、Ni6.97
%、Mo0.98%、P0.3%、B0.1%であった。この写真中、
白いのはセメンタイト(Fe3C)であり、灰色のものはレ
ーデブライトである。これらの組織中に球状化した黒鉛
(黒色)が少量晶出していることがわかる。セメンタイ
ト針状結晶の直径は50μm以下であるのが好ましく、20
μm以下であるのが一層好ましい。このような針状結晶
の晶出方向を一定に揃えることにより、高強度が得られ
ることが容易に推察される。また、レーデブライトはセ
メンタイトに較べて靫性が高く、セメンタイトを微細化
することにより強度が向上する。
The microscopic structure of the obtained test piece is shown in FIG.
The magnification is displayed below each photo. The analysis values of composition are C5.78%, Si0.5%, Cr4.46%, V6.55%, Ni6.97
%, Mo0.98%, P0.3%, B0.1%. In this photo,
The white one is cementite (Fe 3 C) and the gray one is redebrite. It can be seen that a small amount of spheroidized graphite (black) crystallized in these structures. The diameter of the cementite needle crystal is preferably 50 μm or less, 20
More preferably, it is less than or equal to μm. It is easily inferred that high strength can be obtained by making the crystallizing directions of such needle crystals uniform. In addition, redebrite has a higher limb property than cementite, and the strength is improved by making cementite finer.

つぎに組成と強度の関係を調べた結果は第2表の通り
であった。なお、この鉄系セラミック材料は、耐食性に
すぐれており、例えば鉄と炭素とクロム5〜7%を含有
するものは、1:1の塩酸溶液中に20℃で浸漬したときの
減量が96時間で10mg/cm2以下であり、ほぼ18−8ステン
レス鋼に匹敵した。また、耐熱性については、1000℃程
度の高温にさらされる耐火物として使用することが可能
であった。なおバナジウム使用の場合は耐酸性(1:1塩
酸溶液)が劣化するが、Niを6±2%添加すると回復す
る。
Next, the results of examining the relationship between composition and strength are shown in Table 2. This iron-based ceramic material has excellent corrosion resistance. For example, if the iron-based ceramic material contains iron, carbon, and chromium 5 to 7%, the weight loss when immersed in a 1: 1 hydrochloric acid solution at 20 ° C is 96 hours. Was less than 10 mg / cm 2 and was comparable to 18-8 stainless steel. Regarding heat resistance, it was possible to use it as a refractory material exposed to a high temperature of about 1000 ° C. The acid resistance (1: 1 hydrochloric acid solution) deteriorates when vanadium is used, but recovers when Ni is added at 6 ± 2%.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によって得ら
れる鉄系セラミック材料は、1000℃以下の温度での使用
に充分耐える耐火性と高硬度および耐蝕性を具備するも
ので、耐火物、耐摩耗部品等広範囲な分野に使用するこ
とができるものである。また、晶出する黒鉛を球状化す
ることによって強度が向上したので、ある程度の強度を
必要とする構成材料として使用することができる。しか
もこのセラミック材料は、鉄を主成分とするものである
から原料コストが安く、原料の入手も容易である。ま
た、このセラミック材料を構成するセメンタイトとレー
デブライトは、いずれも鉄と炭素の化合物であるから、
一旦使用したものを再生利用することも可能であり、種
々の点で工業的利用価値の高いものである。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the iron-based ceramic material obtained by the present invention has fire resistance, high hardness, and corrosion resistance sufficient to withstand use at a temperature of 1000 ° C or less, It can be used in a wide range of fields such as refractories and wear-resistant parts. Further, since the strength of the crystallized graphite is improved by making it spherical, it can be used as a constituent material that requires a certain level of strength. Moreover, since this ceramic material is mainly composed of iron, the raw material cost is low and the raw material is easily available. In addition, since both cementite and reedbrite that compose this ceramic material are compounds of iron and carbon,
It is also possible to recycle the used product, and it has high industrial utility value in various respects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は鋳造装置の説明図、第2図(a),(b)は使
用した大気溶解用金型の平面図、および側面断面図、第
3図(a),(b),(c)は遠心鋳造用金型の平面
図、正面図、側面図、第4図(a),(b),(c)は
結晶組織をあらわす顕微鏡写真である。 1……遠心鋳造装置、2……回転軸 4……るつぼ、5……鋳型
FIG. 1 is an explanatory view of a casting apparatus, FIGS. 2 (a) and 2 (b) are plan views and side cross-sectional views of a used atmosphere melting mold, and FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c). ) Is a plan view, a front view, a side view of the centrifugal casting mold, and FIGS. 4 (a), (b), and (c) are micrographs showing the crystal structure. 1 ... Centrifugal casting device, 2 ... Rotating shaft 4 ... Crucible, 5 ... Mold

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 清介 大阪府東大阪市御厨南2―5―28 (56)参考文献 特開 昭60−174846(JP,A) 特公 昭59−29100(JP,B2) 特公 昭61−43408(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Seisuke Sugawara 2-5-28, Mikuraminami, Higashi-Osaka City, Osaka Prefecture (56) References JP-A-60-174846 (JP, A) JP-B 59-29100 (JP) , B2) Japanese Patent Publication Sho 61-43408 (JP, B2)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】鉄を主成分とし、必須成分として重量比で
4.3%以上6.7%以下の炭素と、4.5%以上25%以下のク
ロムと、4%以上10%以下のバナジウムとを含有する溶
湯に、セリウム、ミッシュメタル、カルシウムおよびカ
ルシウムシリコンからなる黒鉛球状化剤のうちの1種ま
たは2種以上を添加した後鋳造して所望形状のセラミッ
ク材料を得ることを特徴とする鉄系セラミック材料の製
法。
1. A main component of iron, which is an essential component in a weight ratio.
Graphite spheroidizing agent consisting of cerium, misch metal, calcium and calcium silicon in a molten metal containing 4.3% to 6.7% carbon, 4.5% to 25% chromium and 4% to 10% vanadium A method for producing an iron-based ceramic material, comprising adding one or more of the above and then casting to obtain a ceramic material having a desired shape.
JP63152578A 1988-06-21 1988-06-21 Manufacturing method of iron-based ceramic materials Expired - Fee Related JP2686499B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63152578A JP2686499B2 (en) 1988-06-21 1988-06-21 Manufacturing method of iron-based ceramic materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63152578A JP2686499B2 (en) 1988-06-21 1988-06-21 Manufacturing method of iron-based ceramic materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01319622A JPH01319622A (en) 1989-12-25
JP2686499B2 true JP2686499B2 (en) 1997-12-08

Family

ID=15543530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63152578A Expired - Fee Related JP2686499B2 (en) 1988-06-21 1988-06-21 Manufacturing method of iron-based ceramic materials

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2686499B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929100A (en) * 1982-08-11 1984-02-16 Fuso Kensetsu Kogyo Kk Method and device for drying sludge
JPH0229734B2 (en) * 1984-02-17 1990-07-02 Nippon Steel Corp ATSUNIKUKYUJOKOKUENCHUTETSUIMONOYOGENRYOSENTETSU
JPS6143408A (en) * 1984-08-08 1986-03-03 Hitachi Ltd Winding device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01319622A (en) 1989-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4140555A (en) Nickel-base casting superalloys
US5578144A (en) High-strength, high-ductility cast aluminum alloy and process for producing the same
JPS59107041A (en) Method of rendering strength and ductility to intermetallic compound phase
IE52603B1 (en) Process for the production of amorphous metal alloys based on iron,phosphorus,carbon and chromium
RU2001131418A (en) METHOD FOR PRODUCING AND PROCESSING AN ALLOYED CASTING MATERIAL, CASTING MATERIAL FOR THE WORKING PART OF ROLLS AND A COMBINED ROLL
US4194906A (en) Wear resistant low alloy white cast iron
US4889688A (en) Process of producing nodular cast iron
JP2686499B2 (en) Manufacturing method of iron-based ceramic materials
JP2813760B2 (en) Iron-based ceramic material and its manufacturing method
JP3927347B2 (en) Outer layer material of composite roll for rolling
JP2681125B2 (en) Iron-based ceramic material
JPH0218374B2 (en)
JP2000239779A (en) External layer material for rolling roll made by centrifugal casting, rolling roll and production thereof
JP2002080949A (en) Amorphous iron-group alloy
US2059557A (en) Copper-base alloys
JP2005154826A (en) High-rigidity ingot steel having excellent machinability
JPS58147542A (en) Wear resistant alloy cast iron
JPH09279287A (en) Grain dispersed powdery heat resistant alloy
JPS60177945A (en) Centrifugal casting method of wear resistance casting
JPH02424B2 (en)
JP2006206993A (en) Low thermal-expansion material containing spherical vanadium carbide superior in abrasion resistance, and manufacturing method therefor
JPS6341976B2 (en)
JPS6160858A (en) Wear resistant casting
JPS63125632A (en) High-strength copper alloy having excellent thermal fatigue resistance
JPH0364590B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees