JP2797048B2 - 耐溶湯溶損材料 - Google Patents
耐溶湯溶損材料Info
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- JP2797048B2 JP2797048B2 JP4280520A JP28052092A JP2797048B2 JP 2797048 B2 JP2797048 B2 JP 2797048B2 JP 4280520 A JP4280520 A JP 4280520A JP 28052092 A JP28052092 A JP 28052092A JP 2797048 B2 JP2797048 B2 JP 2797048B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高温のアルミニウム
その他の溶湯に接触して侵食され難い材料に関する。
その他の溶湯に接触して侵食され難い材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミニウム溶湯の鋳造用金型材
料としては、ＳＫＤ６１系などの熱間工具鋼材料や、そ
の表面を窒化処理した材料が広く使用されている。また
特殊な箇所には、ＳＫＤ６１系などの材料にＳＵＳ４４
０Ｃ系などを肉盛りすることも行なわれている。更に、
近年は超硬合金やセラミックス等の耐熱材料も使用され
始めている。
料としては、ＳＫＤ６１系などの熱間工具鋼材料や、そ
の表面を窒化処理した材料が広く使用されている。また
特殊な箇所には、ＳＫＤ６１系などの材料にＳＵＳ４４
０Ｃ系などを肉盛りすることも行なわれている。更に、
近年は超硬合金やセラミックス等の耐熱材料も使用され
始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム系溶湯用
の鋳型に広く使用されている熱間工具鋼ＳＫＤ６１系材
料や、その表面に窒化処理を施した材料は、高温のアル
ミニウム溶湯と接触する部分が十分溶損に耐えることが
できなかった。これに加え、最近は自動車部品等の軽量
化のためにアルミニウム部品の需要が増加し、これらは
大型で複雑な形状のものが多いために、アルミニウム溶
湯の温度が高温化し、鋳型の溶湯による侵食が一層増大
する傾向にある。
の鋳型に広く使用されている熱間工具鋼ＳＫＤ６１系材
料や、その表面に窒化処理を施した材料は、高温のアル
ミニウム溶湯と接触する部分が十分溶損に耐えることが
できなかった。これに加え、最近は自動車部品等の軽量
化のためにアルミニウム部品の需要が増加し、これらは
大型で複雑な形状のものが多いために、アルミニウム溶
湯の温度が高温化し、鋳型の溶湯による侵食が一層増大
する傾向にある。
【０００４】そのために、最近は肉盛材や各種の表面処
理などが使用され始めたが、高温アルミニウム溶湯に対
する対溶損性は十分ではなかった。また新しい材料とし
て使用され始めたセラミックスは、現在のところ加工が
困難で、かつ壊れ易く、高価である。本発明は、アルミ
ニウムその他の溶湯に対する対溶損性が優れ、かつ切削
加工等も支障なく行なうことができる材料を実現しよう
とするものである。
理などが使用され始めたが、高温アルミニウム溶湯に対
する対溶損性は十分ではなかった。また新しい材料とし
て使用され始めたセラミックスは、現在のところ加工が
困難で、かつ壊れ易く、高価である。本発明は、アルミ
ニウムその他の溶湯に対する対溶損性が優れ、かつ切削
加工等も支障なく行なうことができる材料を実現しよう
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の耐アルミニウム
溶損材料は、鋼材粉末と、硬質無機化合物粒子とを１２
００℃以下の温度で粉末冶金法によって成形加工したも
のである。
溶損材料は、鋼材粉末と、硬質無機化合物粒子とを１２
００℃以下の温度で粉末冶金法によって成形加工したも
のである。
【０００６】上記硬質無機化合物には炭化物、窒化物、
ほう化物、酸化物等が適当であり、例えばＴｉＮ、Ｗ
Ｎ、ＶＮ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＶＣ、Ａｌ2 Ｏ3 などが挙げ
られる。本発明では、これらの粉末の一種類または複数
種類の混合物で、平均粒径が３００μｍ以下のものを使
用する。
ほう化物、酸化物等が適当であり、例えばＴｉＮ、Ｗ
Ｎ、ＶＮ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＶＣ、Ａｌ2 Ｏ3 などが挙げ
られる。本発明では、これらの粉末の一種類または複数
種類の混合物で、平均粒径が３００μｍ以下のものを使
用する。
【０００７】上記粉末用の鋼材は、０．５ｗｔ％未満の
Ｃと、合計量が１５％以下のＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ等の炭
化物形成元素と、それぞれが０または３％以下のＳｉ、
Ｍｎ及びＮｉと、残部を構成するＦｅ及び不可避不純物
とよりなり、これをアトマイズ法により粉末化し、最大
粒径１０００μｍで平均粒径が２００μｍ以下の粒子を
選別して使用する。
Ｃと、合計量が１５％以下のＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ等の炭
化物形成元素と、それぞれが０または３％以下のＳｉ、
Ｍｎ及びＮｉと、残部を構成するＦｅ及び不可避不純物
とよりなり、これをアトマイズ法により粉末化し、最大
粒径１０００μｍで平均粒径が２００μｍ以下の粒子を
選別して使用する。
【０００８】
【作用】このようにして得た材料で作った鋳型は、硬質
無機化合物粒子が持つ卓越した耐磨耗性とにより、アル
ミニウム等の高温溶湯の流れに接触しても欠落や磨耗が
少なく、かつ熱衝撃による破損が少なく、しかも鋳型の
切削加工等は可能である。
無機化合物粒子が持つ卓越した耐磨耗性とにより、アル
ミニウム等の高温溶湯の流れに接触しても欠落や磨耗が
少なく、かつ熱衝撃による破損が少なく、しかも鋳型の
切削加工等は可能である。
【０００９】ここで、原料となる硬質無機化合物粒子の
平均粒径は、大き過ぎると材料の切削加工を困難にした
り、寸法の精緻な鋳型の製作を困難にしたりするばかり
でなく、材料が欠け易くなるため、３００μｍ以下とす
る。
平均粒径は、大き過ぎると材料の切削加工を困難にした
り、寸法の精緻な鋳型の製作を困難にしたりするばかり
でなく、材料が欠け易くなるため、３００μｍ以下とす
る。
【００１０】また、同じく原料となる熱間加工用工具鋼
の粉末の平均粒径も、小さい方が得られた材料中の結晶
の成長を抑制して高い靱性を発揮し、かつ硬質無機化合
物粒子の分布を均一に出来るので有利であるから、２０
０μm 以下とし、かつ最大粒径は１０００μｍとする。
の粉末の平均粒径も、小さい方が得られた材料中の結晶
の成長を抑制して高い靱性を発揮し、かつ硬質無機化合
物粒子の分布を均一に出来るので有利であるから、２０
０μm 以下とし、かつ最大粒径は１０００μｍとする。
【００１１】材料全体の中で硬質無機化合物粒子が占め
る比率は、図１に示すようにアルミニウム等の高温溶湯
との接触による材料の溶損率に関係し、硬質無機化合物
粒子量がＯｗｔ％のものに較べて１０ｗｔ％のもので溶
損体積率は３０％以下に減り、２０ｗｔ％のもので溶損
体積率は１０％以下にまで減るが、５０ｗｔ％以上では
溶損体積率は増加せず横ばいとなる。これに加えて、硬
質無機化合物が占める割合が増えるにつれて材料の諸特
性が低下し、かつ切削加工が困難になる。従って、硬質
無機化合物粒子が占める比率は１０〜５０ｗｔ％とす
る。
る比率は、図１に示すようにアルミニウム等の高温溶湯
との接触による材料の溶損率に関係し、硬質無機化合物
粒子量がＯｗｔ％のものに較べて１０ｗｔ％のもので溶
損体積率は３０％以下に減り、２０ｗｔ％のもので溶損
体積率は１０％以下にまで減るが、５０ｗｔ％以上では
溶損体積率は増加せず横ばいとなる。これに加えて、硬
質無機化合物が占める割合が増えるにつれて材料の諸特
性が低下し、かつ切削加工が困難になる。従って、硬質
無機化合物粒子が占める比率は１０〜５０ｗｔ％とす
る。
【００１２】材料の粉末冶金法による成形加工温度は、
高過ぎると硬質無機化合物粒子中から鋼中へＣやＮなど
が拡散して材料の特性を著るしく劣化させるので、成形
加工は１２００℃以下で行うことが必要である。
高過ぎると硬質無機化合物粒子中から鋼中へＣやＮなど
が拡散して材料の特性を著るしく劣化させるので、成形
加工は１２００℃以下で行うことが必要である。
【００１３】Ｃは、優れた焼入れ性、焼戻し硬さ及び高
温硬さを維持し、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｒなどの成分と結合
して炭化物を作る。しかし、多過ぎると材料の靭性が低
下し、特に熱衝撃による割れが発生するので、上限は
０．５ｗｔ％を越えない。
温硬さを維持し、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｒなどの成分と結合
して炭化物を作る。しかし、多過ぎると材料の靭性が低
下し、特に熱衝撃による割れが発生するので、上限は
０．５ｗｔ％を越えない。
【００１４】Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ等の炭化物生成元素
は、材料の高温強度を維持するために添加するが、添加
量が多過ぎると靱性を低下させるので、合計量を１５ｗ
ｔ％以下とする。
は、材料の高温強度を維持するために添加するが、添加
量が多過ぎると靱性を低下させるので、合計量を１５ｗ
ｔ％以下とする。
【００１５】Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉは一般に靱性を高めるた
めに添加されるが、多過ぎると逆に靱性を低下させた
り、被削性を劣化させたりするので、それぞれ上限を３
ｗｔ％とする。
めに添加されるが、多過ぎると逆に靱性を低下させた
り、被削性を劣化させたりするので、それぞれ上限を３
ｗｔ％とする。
【００１６】
【実施例】表１に示す各種の鋼をそれぞれガスアトマイ
ズにより粉末化し、平均粒径５４〜１５０μｍ、最大粒
径１０００μｍの粉末原料を得た。これを長さ６６０ｍ
ｍ、外径１４９ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの金属カプセルに
充填し、内部を真空排気して封止し、１１００℃に加熱
して直径６０ｍｍに熱間押出加工した。これらの押出材
より直径３０、長さ１００ｍｍのサンプルをそれぞれ切
出し、１０２０℃で焼入れ、６００℃で焼戻した。
ズにより粉末化し、平均粒径５４〜１５０μｍ、最大粒
径１０００μｍの粉末原料を得た。これを長さ６６０ｍ
ｍ、外径１４９ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの金属カプセルに
充填し、内部を真空排気して封止し、１１００℃に加熱
して直径６０ｍｍに熱間押出加工した。これらの押出材
より直径３０、長さ１００ｍｍのサンプルをそれぞれ切
出し、１０２０℃で焼入れ、６００℃で焼戻した。
【００１７】
【表１】
【００１８】これらのサンプルを、８１０℃±２０℃の
アルミニウム溶湯に１０分間浸漬した後、引上げて２０
分間放冷し、これを１８回（合計浸漬時間は３時間）く
り返し、各サンプルのアルミニウム溶湯による溶損性
（体積減）を求めた結果も、表１に併せて示す。
アルミニウム溶湯に１０分間浸漬した後、引上げて２０
分間放冷し、これを１８回（合計浸漬時間は３時間）く
り返し、各サンプルのアルミニウム溶湯による溶損性
（体積減）を求めた結果も、表１に併せて示す。
【００１９】実施例１乃至５として、表１に示した鋼材
中のＳＫＤ６１、ＳＣＭ４１５、及びＳＮＣ６３１の前
記粉末原料に、表２に示す材質、寸法及び量の硬質無機
化合物粒子を混合し、前記と同手法により熱間押出加工
を行ない、同様な寸法のサンプルを切出し、同様に熱処
理を行った。これらの鋼材は、何れもＣが０．５ｗｔ
％、炭化物形成元素が１５ｗｔ％を越えておらず、硬質
無機化合物粒子の平均粒径は３００μｍ以下でその添加
量は５０ｗｔ％以下である。
中のＳＫＤ６１、ＳＣＭ４１５、及びＳＮＣ６３１の前
記粉末原料に、表２に示す材質、寸法及び量の硬質無機
化合物粒子を混合し、前記と同手法により熱間押出加工
を行ない、同様な寸法のサンプルを切出し、同様に熱処
理を行った。これらの鋼材は、何れもＣが０．５ｗｔ
％、炭化物形成元素が１５ｗｔ％を越えておらず、硬質
無機化合物粒子の平均粒径は３００μｍ以下でその添加
量は５０ｗｔ％以下である。
【００２０】比較例１は、硬質無機化合物粒子の平均粒
径が３００μｍを越える以外は、実施例１と同一のもの
である。比較例２は、硬質無機化合物粒子の添加量が５
０ｗｔ％を越える以外は、実施例３及び４と同一のもの
である。
径が３００μｍを越える以外は、実施例１と同一のもの
である。比較例２は、硬質無機化合物粒子の添加量が５
０ｗｔ％を越える以外は、実施例３及び４と同一のもの
である。
【００２１】比較例３乃至７は、表１中の鋼材ＳＫＨ５
１、ＳＫＨ５７、ＳＰＭ６０、ＳＫＤ１１、ＳＫＳ５の
ガスアトマイズ粉末に表２に示す材質、寸法及び量の硬
質無機化合物粒子を混入したものであり、ガスアトマイ
ズ粉末の寸法、熱間押出加工方法及び熱処理方法は表１
の材料のサンプルの場合と同じである。これらの鋼材
は、何れもＣの量が０．５ｗｔ％を越え、比較例３、４
及び５では炭化物形成元素も１５ｗｔ％を越えている。
１、ＳＫＨ５７、ＳＰＭ６０、ＳＫＤ１１、ＳＫＳ５の
ガスアトマイズ粉末に表２に示す材質、寸法及び量の硬
質無機化合物粒子を混入したものであり、ガスアトマイ
ズ粉末の寸法、熱間押出加工方法及び熱処理方法は表１
の材料のサンプルの場合と同じである。これらの鋼材
は、何れもＣの量が０．５ｗｔ％を越え、比較例３、４
及び５では炭化物形成元素も１５ｗｔ％を越えている。
【００２２】これらの実施例及び比較例のサンプルにつ
いて、前述の鋼材について行ったのと同じ手法でアルミ
ニウム溶湯に対する浸漬試験を行った結果を、表２に併
せて示した。
いて、前述の鋼材について行ったのと同じ手法でアルミ
ニウム溶湯に対する浸漬試験を行った結果を、表２に併
せて示した。
【００２３】この浸漬試験の結果では、実施例のサンプ
ルは何れも欠損や割れを発生せず、体積減は硬質無機化
合物粒子を添加しない同一鋼材に較べて大幅に改善され
ており、本発明の効果を確認することができた。
ルは何れも欠損や割れを発生せず、体積減は硬質無機化
合物粒子を添加しない同一鋼材に較べて大幅に改善され
ており、本発明の効果を確認することができた。
【００２４】比較例１の場合は、溶湯浸漬による体積減
を改善できてはいるが、硬質無機化合物粒子の欠落によ
る細かい欠損が認められた。比較例２の場合は、実施例
４と較べて溶湯浸漬による体積減の改善効果の向上が極
めて少ない反面に、機械的諸強度の低下が大きく現われ
た。比較例３乃至７の場合は、溶湯浸漬による体積減を
改善できてはいるが、サンプルそのものが亀裂を生じ
て、鋳型として使用できないことが判明した。
を改善できてはいるが、硬質無機化合物粒子の欠落によ
る細かい欠損が認められた。比較例２の場合は、実施例
４と較べて溶湯浸漬による体積減の改善効果の向上が極
めて少ない反面に、機械的諸強度の低下が大きく現われ
た。比較例３乃至７の場合は、溶湯浸漬による体積減を
改善できてはいるが、サンプルそのものが亀裂を生じ
て、鋳型として使用できないことが判明した。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、この発明によるときは、
従来鋳型用として用いられていた熱間工具鋼などの熱衝
撃に対する抵抗や切削加工が可能な長所を温存しなが
ら、高温アルミニウム溶湯などによる溶損を大幅に低下
させることができた。
従来鋳型用として用いられていた熱間工具鋼などの熱衝
撃に対する抵抗や切削加工が可能な長所を温存しなが
ら、高温アルミニウム溶湯などによる溶損を大幅に低下
させることができた。
【図１】硬質無機化合物粒子含有量と溶損体積率との関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 33/02 103 C22C 38/00 304 B22F 5/00 B22C 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃを０．５ｗｔ％未満と、炭化物形成元
素を合計１５ｗｔ％以下と、Ｓ１、Ｍｎ、Ｎｉをそれぞ
れ０または３％以下と、残部のＦｅ及び不可避不純物と
からなる鋼の最大粒径が１０００μｍでかつ平均粒径が
２００μｍ以下のアトマイズ粉末に、平均粒径が３００
μｍ以下である硬質無機化合物粒子を全体の１０〜５０
ｗｔ％を混合し、粉末冶金法により１２００℃以下の温
度で成形加工してなる耐溶湯溶損材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280520A JP2797048B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 耐溶湯溶損材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280520A JP2797048B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 耐溶湯溶損材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108198A JPH06108198A (ja) | 1994-04-19 |
| JP2797048B2 true JP2797048B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=17626254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4280520A Expired - Fee Related JP2797048B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 耐溶湯溶損材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2797048B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6409953B2 (ja) * | 2015-09-11 | 2018-10-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 焼結部材原料用合金鋼粉の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0730429B2 (ja) * | 1986-12-16 | 1995-04-05 | 三菱マテリアル株式会社 | 分散強化型焼結合金鋼製ＺｎおよびＺｎ合金ダイカスト用金型 |
| JPH02299740A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-12 | Asahi Glass Co Ltd | 高温溶湯用成形型 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4280520A patent/JP2797048B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06108198A (ja) | 1994-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980602 |
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