JP3215568B2 - 鋳鋼品の表面硬化材および表面硬化方法 - Google Patents
鋳鋼品の表面硬化材および表面硬化方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳鋼品の表面硬化材お
よび表面硬化方法に係り、特に高い硬度が要求される耐
摩耗部品に好適な鋳鋼品の表面硬化材および表面硬化方
法に関する。
よび表面硬化方法に係り、特に高い硬度が要求される耐
摩耗部品に好適な鋳鋼品の表面硬化材および表面硬化方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋳鋼品等の表面硬化材、鋳型、表
面硬化方法などに関するものとして、次が知られてい
る。低炭素系鋼を使用して所定形状に鋳造し、鋳造後に
浸炭処理を施して鋳鋼品表面の炭素量を増加させ、焼入
れ等により表面硬度を高くする。また、必要に応じて焼
戻しを行い、耐摩耗性を有するとともに、靱性も有する
表面硬化鋳鋼品としている。また、中炭素系鋼を用い、
鋳造後に短時間処理が可能な高周波焼入れを行い、耐摩
耗鋳鋼品とすることも知られている。別の従来技術とし
て、鋳型内の表面に超硬チップをセットし、溶湯を注入
する鋳包み法により、超硬チップを接合するとともに、
極めて高硬度な耐摩耗部品を得ていることが知られてい
る（例えば、特開平２−１８７２５０号公報参照）。ま
た、超硬チップの替わりに超硬合金粉末を用いて、高硬
度にすることも知られている（例えば、特開平３−２８
９７４号公報参照）。
面硬化方法などに関するものとして、次が知られてい
る。低炭素系鋼を使用して所定形状に鋳造し、鋳造後に
浸炭処理を施して鋳鋼品表面の炭素量を増加させ、焼入
れ等により表面硬度を高くする。また、必要に応じて焼
戻しを行い、耐摩耗性を有するとともに、靱性も有する
表面硬化鋳鋼品としている。また、中炭素系鋼を用い、
鋳造後に短時間処理が可能な高周波焼入れを行い、耐摩
耗鋳鋼品とすることも知られている。別の従来技術とし
て、鋳型内の表面に超硬チップをセットし、溶湯を注入
する鋳包み法により、超硬チップを接合するとともに、
極めて高硬度な耐摩耗部品を得ていることが知られてい
る（例えば、特開平２−１８７２５０号公報参照）。ま
た、超硬チップの替わりに超硬合金粉末を用いて、高硬
度にすることも知られている（例えば、特開平３−２８
９７４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題点がある。すなわち、浸炭焼
入れ法では、表面の硬度ＨV が８５０程度と高硬度が可
能であるが、大きい硬化深さ、例えば２ｍｍ程度あるい
はそれ以上の深さが必要な場合は、処理時間が極めて長
く、高価になるという問題がある。また、高周波焼入れ
法では、鋳鋼品形状毎に焼入れコイルを製作する必要が
あり、しかも単純な鋳鋼品形状以外では一定の硬度・硬
度深さを得るのが困難である。超硬チップ鋳包み法で
は、相対的に硬度の低い鋳包み部が摩耗して超硬チップ
が突き出し状態等になると、衝撃的な負荷等により靱性
の低い超硬チップが破損・破壊し、極めて高硬度な超硬
チップを備えている割りには寿命が短い問題がある。ま
た、超硬合金粉末を使用する場合には、破損・破壊を生
じることは少ないものの、部品の所定部分に超硬合金粉
末を含有させるため、鋳型内の表面の所定部に設置する
が、超硬合金粉末の保持方法等が難しく、また多くの工
数を要する問題がある。
来技術には次のような問題点がある。すなわち、浸炭焼
入れ法では、表面の硬度ＨV が８５０程度と高硬度が可
能であるが、大きい硬化深さ、例えば２ｍｍ程度あるい
はそれ以上の深さが必要な場合は、処理時間が極めて長
く、高価になるという問題がある。また、高周波焼入れ
法では、鋳鋼品形状毎に焼入れコイルを製作する必要が
あり、しかも単純な鋳鋼品形状以外では一定の硬度・硬
度深さを得るのが困難である。超硬チップ鋳包み法で
は、相対的に硬度の低い鋳包み部が摩耗して超硬チップ
が突き出し状態等になると、衝撃的な負荷等により靱性
の低い超硬チップが破損・破壊し、極めて高硬度な超硬
チップを備えている割りには寿命が短い問題がある。ま
た、超硬合金粉末を使用する場合には、破損・破壊を生
じることは少ないものの、部品の所定部分に超硬合金粉
末を含有させるため、鋳型内の表面の所定部に設置する
が、超硬合金粉末の保持方法等が難しく、また多くの工
数を要する問題がある。
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、部品表面に安定した硬化層の形成を可能とすること
で、良好な耐摩耗性と靱性とを兼ね備え、さらには安価
な鋳鋼品を提供することを目的とする。
し、部品表面に安定した硬化層の形成を可能とすること
で、良好な耐摩耗性と靱性とを兼ね備え、さらには安価
な鋳鋼品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る鋳鋼品の表面硬化材において、第１発
明は、黒鉛粉末と、炭化物と金属粉末とより選ばれる少
なくとも一と、からなる混合物である。
め、本発明に係る鋳鋼品の表面硬化材において、第１発
明は、黒鉛粉末と、炭化物と金属粉末とより選ばれる少
なくとも一と、からなる混合物である。
【０００６】本発明に係る鋳鋼品の表面硬化方法におい
て、第２発明は、黒鉛粉末と、炭化物と金属粉末とより
選ばれる少なくとも一と、からなる混合物を含有した表
面硬化材を作製し、前記鋳型内面に塗布し、低炭素鋼を
注入し、前記溶湯に前記表面硬化材を拡散させ、凝固さ
せ、鋳鋼品表層に硬化層を作製したことを特徴とする。
第３発明は、第２発明において、前記炭化物は、タング
ステン炭化物、チタン炭化物、ホウ素炭化物、クロム炭
化物、バナジウム炭化物、シリコン炭化物、モリブデン
炭化物より選ばれる少なくとも一の炭化物である。第４
発明は、第２発明乃至第３発明において、前記凝固後、
表面硬化熱処理を施した。発明に係わる鋳鋼品の表面硬
化材および表面硬化方法は、以上の構成とした。
て、第２発明は、黒鉛粉末と、炭化物と金属粉末とより
選ばれる少なくとも一と、からなる混合物を含有した表
面硬化材を作製し、前記鋳型内面に塗布し、低炭素鋼を
注入し、前記溶湯に前記表面硬化材を拡散させ、凝固さ
せ、鋳鋼品表層に硬化層を作製したことを特徴とする。
第３発明は、第２発明において、前記炭化物は、タング
ステン炭化物、チタン炭化物、ホウ素炭化物、クロム炭
化物、バナジウム炭化物、シリコン炭化物、モリブデン
炭化物より選ばれる少なくとも一の炭化物である。第４
発明は、第２発明乃至第３発明において、前記凝固後、
表面硬化熱処理を施した。発明に係わる鋳鋼品の表面硬
化材および表面硬化方法は、以上の構成とした。
【０００７】
【作用】上記構成による本発明の作用を説明する。第１
発明に係る鋳鋼品の表面硬化材は、黒鉛粉末と、炭化物
と金属粉末とより選ばれる少なくとも一と、からなる混
合物である。溶液で溶かした表面硬化材を鋳型に塗布し
たときには、炭化物又は金属粉末に比較して軽い黒鉛粉
末は、炭化物や金属粉末の表面にあり炭化物や金属粉末
を溶湯の一時的な流れから保護するように被っている。
鋳型に注湯されたとき黒鉛粉末は溶湯に溶け込み急速に
溶湯内部に拡散する。一方、炭化物又は金属粉末も溶湯
に晒され、一部は溶湯に固溶しつつ溶湯内部に拡散する
が鋳型内面表層にも残り、その場所で溶湯と反応するの
で凝固後、製品の表層は常に確実に高硬度、高靭性とな
る。
発明に係る鋳鋼品の表面硬化材は、黒鉛粉末と、炭化物
と金属粉末とより選ばれる少なくとも一と、からなる混
合物である。溶液で溶かした表面硬化材を鋳型に塗布し
たときには、炭化物又は金属粉末に比較して軽い黒鉛粉
末は、炭化物や金属粉末の表面にあり炭化物や金属粉末
を溶湯の一時的な流れから保護するように被っている。
鋳型に注湯されたとき黒鉛粉末は溶湯に溶け込み急速に
溶湯内部に拡散する。一方、炭化物又は金属粉末も溶湯
に晒され、一部は溶湯に固溶しつつ溶湯内部に拡散する
が鋳型内面表層にも残り、その場所で溶湯と反応するの
で凝固後、製品の表層は常に確実に高硬度、高靭性とな
る。
【０００８】第３発明に係わる鋳鋼品の表面硬化方法で
は、前記炭化物は、他金属とも化合物を作り硬化能が著
しくより高硬度とするタングステン炭化物又はチタン炭
化物又はシリコン炭化物、硬さ・強靭性を向上させるホ
ウ素炭化物又はクロム炭化物、鋼の組織を微細化する働
きがあるバナジウム炭化物、焼入れ性を向上させるモリ
ブデン炭化物より選ばれる少なくとも一の炭化物とする
ので溶湯と反応し凝固後高硬度、高靭性の製品表面が得
られる第４発明に係わる鋳鋼品の表面硬化方法では、溶
湯が凝固後、表面硬化熱処理を施すので、さらに製品表
面が高硬度になり耐摩耗性のある鋳鋼品が得られる。
は、前記炭化物は、他金属とも化合物を作り硬化能が著
しくより高硬度とするタングステン炭化物又はチタン炭
化物又はシリコン炭化物、硬さ・強靭性を向上させるホ
ウ素炭化物又はクロム炭化物、鋼の組織を微細化する働
きがあるバナジウム炭化物、焼入れ性を向上させるモリ
ブデン炭化物より選ばれる少なくとも一の炭化物とする
ので溶湯と反応し凝固後高硬度、高靭性の製品表面が得
られる第４発明に係わる鋳鋼品の表面硬化方法では、溶
湯が凝固後、表面硬化熱処理を施すので、さらに製品表
面が高硬度になり耐摩耗性のある鋳鋼品が得られる。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明に係る鋳鋼品の表面硬化材お
よび表面硬化方法の実施例につき、図面を参照しつつ詳
述する。本発明の鋳鋼品は、鋳鋼品表面部の全部あるい
は一部が高硬度で、内部が相対的に低硬度であるので、
耐摩耗性と靱性とを共に要求される部品に適用可能であ
る。したがって、掘削機械の刃部、歯車、内燃機関のコ
ンロッド等々適用できるが、実施例では適用例として掘
削機械の刃部を対象として説明する。図１に掘削機械の
バケットの主要部の斜視図、図２に図１のツースの断面
図を示す。掘削機械の一つである油圧ショベル等の建設
機械の作業機（図示せず）の先端に具備されるバケット
１は、バケット本体２の先端部に取り付け部材３を複数
備え、刃部となる複数のツース５がピン４を介して取り
付け部材３に装着されている。かかる構成において、土
砂等の掘削時にツース５の表面部５ａは耐摩耗性が要求
され、さらに、負荷の大きい掘削において、ツース５は
更なる耐摩耗性と靱性が要求される。
よび表面硬化方法の実施例につき、図面を参照しつつ詳
述する。本発明の鋳鋼品は、鋳鋼品表面部の全部あるい
は一部が高硬度で、内部が相対的に低硬度であるので、
耐摩耗性と靱性とを共に要求される部品に適用可能であ
る。したがって、掘削機械の刃部、歯車、内燃機関のコ
ンロッド等々適用できるが、実施例では適用例として掘
削機械の刃部を対象として説明する。図１に掘削機械の
バケットの主要部の斜視図、図２に図１のツースの断面
図を示す。掘削機械の一つである油圧ショベル等の建設
機械の作業機（図示せず）の先端に具備されるバケット
１は、バケット本体２の先端部に取り付け部材３を複数
備え、刃部となる複数のツース５がピン４を介して取り
付け部材３に装着されている。かかる構成において、土
砂等の掘削時にツース５の表面部５ａは耐摩耗性が要求
され、さらに、負荷の大きい掘削において、ツース５は
更なる耐摩耗性と靱性が要求される。
【００１０】（実施例１） 図３に、本実施例に係る鋳型の断面を説明する図を示
す。鋳鋼品であるツース５（図１参照）の鋳込み用鋳型
１０は、鋳型１１、１２から構成され、ツース５用の空
隙部１３を形成している。この鋳型１１は、湯口１６を
備えるとともに、ツース５の凹部用の中子１４を備えて
いる。また、この鋳型１０には、内面表面部に表面硬化
材を含有する表面硬化材部１５（図中、二点鎖線より空
隙部１３側）が形成されている。この表面硬化材部１５
の形成手順概要は以下の通りである。まず、砂型、ＣＯ
2 型、時効性型など一般鋳造用鋳型１１、１２を造型す
る。一方、黒鉛粉末とタングステン炭化物粉との混合物
からなる表面硬化材に、メタノール若しくは水等の溶剤
を加え、濃度が３０〜１００ボーメ程度の溶液とする。
この溶液を刷毛塗り、スプレー等で鋳型１１、１２表面
に塗布する。次に、熱風、メタノール着火等により溶剤
を乾燥させ、表面硬化材部１５を形成させる。この表面
硬化材部１５の厚さは必要に応じて選定されるが、好ま
しくは、その厚さは０．１〜１ｍｍ程度である。
す。鋳鋼品であるツース５（図１参照）の鋳込み用鋳型
１０は、鋳型１１、１２から構成され、ツース５用の空
隙部１３を形成している。この鋳型１１は、湯口１６を
備えるとともに、ツース５の凹部用の中子１４を備えて
いる。また、この鋳型１０には、内面表面部に表面硬化
材を含有する表面硬化材部１５（図中、二点鎖線より空
隙部１３側）が形成されている。この表面硬化材部１５
の形成手順概要は以下の通りである。まず、砂型、ＣＯ
2 型、時効性型など一般鋳造用鋳型１１、１２を造型す
る。一方、黒鉛粉末とタングステン炭化物粉との混合物
からなる表面硬化材に、メタノール若しくは水等の溶剤
を加え、濃度が３０〜１００ボーメ程度の溶液とする。
この溶液を刷毛塗り、スプレー等で鋳型１１、１２表面
に塗布する。次に、熱風、メタノール着火等により溶剤
を乾燥させ、表面硬化材部１５を形成させる。この表面
硬化材部１５の厚さは必要に応じて選定されるが、好ま
しくは、その厚さは０．１〜１ｍｍ程度である。
【００１１】かかる構成の鋳型１０を使用し、湯口１６
より鋳鋼溶湯を注入する。この鋳鋼は一般的組成でよ
く、炭素量が０．２〜０．４％程度の低炭素系鋼、例え
ばＳＣＭ１が使用され、注入温度は１５００〜１６５０
℃程度である。注入後、溶湯は表面硬化材部１５と接す
るが、黒鉛粉末は溶湯と反応して溶け込み、急速に溶湯
内部に拡散する。一方、タングステン炭化物粉もその表
面の一部を溶湯に固溶しつつ、溶湯内部に拡散する。こ
れら拡散は溶湯の冷却・凝固によりほぼ完了し、鋳鋼製
ツース５が得られる。なお、凝固後、必要に応じてツー
ス５の全体或いは一部を空冷、水冷等強制冷却してもよ
い。
より鋳鋼溶湯を注入する。この鋳鋼は一般的組成でよ
く、炭素量が０．２〜０．４％程度の低炭素系鋼、例え
ばＳＣＭ１が使用され、注入温度は１５００〜１６５０
℃程度である。注入後、溶湯は表面硬化材部１５と接す
るが、黒鉛粉末は溶湯と反応して溶け込み、急速に溶湯
内部に拡散する。一方、タングステン炭化物粉もその表
面の一部を溶湯に固溶しつつ、溶湯内部に拡散する。こ
れら拡散は溶湯の冷却・凝固によりほぼ完了し、鋳鋼製
ツース５が得られる。なお、凝固後、必要に応じてツー
ス５の全体或いは一部を空冷、水冷等強制冷却してもよ
い。
【００１２】本実施例で得られたツース５表面からの炭
素量変化を図４に示す。この炭素量は、ツース５断面部
をＥＰＭＡで分析し、データより推定炭素量を模式的に
図示したものである。図より明らかなように、ツース５
表面部の炭素量は高く、ツース５内部の母材炭素量ＣM
に比して、距離Ｌ1 〜距離Ｌ2 間では炭素量Ｃ2 分高
く、表面〜距離Ｌ1 間ではさらに炭素量Ｃ1 分高炭素で
ある。この炭素量Ｃ2 は黒鉛粉末の固溶拡散による炭素
量増加、炭素量Ｃ1 は表面近くの黒鉛粉末の高濃度固溶
と拡散したタングステン炭化物粉の炭素とによる増加量
と推定される。以上のように、ツース５の表面部は高炭
素量となり、凝固後の表面部の硬度は高くなる。凝固
後、強制冷却すると、より硬度は上昇する。さらに、表
面側は高硬度のタングステン炭化物が分散しているの
で、さらに高硬度となる。したがって、表面は硬度が高
く耐摩耗性を有し、内部は相対的に低硬度の母材であ
り、靱性も兼ね備えた表面硬化鋳鋼品となる。
素量変化を図４に示す。この炭素量は、ツース５断面部
をＥＰＭＡで分析し、データより推定炭素量を模式的に
図示したものである。図より明らかなように、ツース５
表面部の炭素量は高く、ツース５内部の母材炭素量ＣM
に比して、距離Ｌ1 〜距離Ｌ2 間では炭素量Ｃ2 分高
く、表面〜距離Ｌ1 間ではさらに炭素量Ｃ1 分高炭素で
ある。この炭素量Ｃ2 は黒鉛粉末の固溶拡散による炭素
量増加、炭素量Ｃ1 は表面近くの黒鉛粉末の高濃度固溶
と拡散したタングステン炭化物粉の炭素とによる増加量
と推定される。以上のように、ツース５の表面部は高炭
素量となり、凝固後の表面部の硬度は高くなる。凝固
後、強制冷却すると、より硬度は上昇する。さらに、表
面側は高硬度のタングステン炭化物が分散しているの
で、さらに高硬度となる。したがって、表面は硬度が高
く耐摩耗性を有し、内部は相対的に低硬度の母材であ
り、靱性も兼ね備えた表面硬化鋳鋼品となる。
【００１３】さらに、より高負荷掘削用のツース５で
は、上記鋳造後、表面硬化熱処理を施した。この熱処理
は焼入れ焼戻し等一般的熱処理が適用可能であるが、本
実施例では８５０〜９５０℃に加熱後、油焼入れを行
い、１５０〜２００℃で焼戻し後急冷した。なお、この
焼戻し工程は、省略しても良い。これにより得られたツ
ース５について、ビッカース硬度計測定による断面の硬
度分布を図５に、断面の表面部の組織を図６に示す。図
５より明らかなように、本発明では表面硬度が高く、硬
化層深さも約３ｍｍと大きい。硬化層の組織（図６参
照）は、マルテンサイトを主体としており、表面から２
ｍｍ程度までの表面側にはタングステン炭化物の分散が
観察される。したがって、より高硬度で耐摩耗性が高
く、靱性も有している。なお、本実施例では硬化材とし
て黒鉛粉末とタングステン炭化物粉との混合物を使用し
たが、炭化物粉としてチタン炭化物、ホウ素炭化物、ク
ロム炭化物、バナジウム炭化物、シリコン炭化物、モリ
ブデン炭化物等の炭化物を一種類以上用いても、同様に
硬化層が得られ、有効である。
は、上記鋳造後、表面硬化熱処理を施した。この熱処理
は焼入れ焼戻し等一般的熱処理が適用可能であるが、本
実施例では８５０〜９５０℃に加熱後、油焼入れを行
い、１５０〜２００℃で焼戻し後急冷した。なお、この
焼戻し工程は、省略しても良い。これにより得られたツ
ース５について、ビッカース硬度計測定による断面の硬
度分布を図５に、断面の表面部の組織を図６に示す。図
５より明らかなように、本発明では表面硬度が高く、硬
化層深さも約３ｍｍと大きい。硬化層の組織（図６参
照）は、マルテンサイトを主体としており、表面から２
ｍｍ程度までの表面側にはタングステン炭化物の分散が
観察される。したがって、より高硬度で耐摩耗性が高
く、靱性も有している。なお、本実施例では硬化材とし
て黒鉛粉末とタングステン炭化物粉との混合物を使用し
たが、炭化物粉としてチタン炭化物、ホウ素炭化物、ク
ロム炭化物、バナジウム炭化物、シリコン炭化物、モリ
ブデン炭化物等の炭化物を一種類以上用いても、同様に
硬化層が得られ、有効である。
【００１４】（実施例２） 本実施例は、実施例１と異なる主要な点は、表面硬化材
部を造型工程で形成することである。図７に、造型工程
の鋳型断面の説明図を示す。鋳型２０の造型概要は次の
通りである。表面硬化材となる黒鉛粉末、鋳物砂および
アルミナ粉末に水ガラス加え混合物とし、この水ガラス
混合物を鋳造用模型２１の表面に当て表面硬化材部２２
を形成し、さらに表面硬化材部２２の上に通常の鋳物砂
部２３を形成し、ＣＯ2 を吹き込み表面硬化材部２２を
硬化させる。かかる構成の鋳型２０に、実施例１と同様
に鋳鋼溶湯を注入する。溶湯と接する表面硬化材部２２
より黒鉛粉末が溶湯と反応して溶け込み、急速に溶湯内
部に拡散する。この拡散する深さは実施例１より大き
い。この理由は明らかではないが、アルミナによる溶湯
表面の保温性向上、あるいは、アルミナにより溶湯表面
が清浄化され、炭素の拡散が維持される等起因すると推
察される。
部を造型工程で形成することである。図７に、造型工程
の鋳型断面の説明図を示す。鋳型２０の造型概要は次の
通りである。表面硬化材となる黒鉛粉末、鋳物砂および
アルミナ粉末に水ガラス加え混合物とし、この水ガラス
混合物を鋳造用模型２１の表面に当て表面硬化材部２２
を形成し、さらに表面硬化材部２２の上に通常の鋳物砂
部２３を形成し、ＣＯ2 を吹き込み表面硬化材部２２を
硬化させる。かかる構成の鋳型２０に、実施例１と同様
に鋳鋼溶湯を注入する。溶湯と接する表面硬化材部２２
より黒鉛粉末が溶湯と反応して溶け込み、急速に溶湯内
部に拡散する。この拡散する深さは実施例１より大き
い。この理由は明らかではないが、アルミナによる溶湯
表面の保温性向上、あるいは、アルミナにより溶湯表面
が清浄化され、炭素の拡散が維持される等起因すると推
察される。
【００１５】図８に、凝固後の鋳鋼品の表面からの炭素
量変化示す。概略は図４と同様なパターンとなるが、表
面硬化材が黒鉛粉末のみでも距離Ｌ3 までの炭素量は極
めて高く、距離Ｌ3 〜距離Ｌ4 まで炭素量が高く、しか
も距離Ｌ4 は実施例１より大きい。本実施例によって
も、表面部は高炭素であり、耐摩耗性と靱性が得られ
る。更に、実施例１と同様に焼入れ・焼戻しを施した鋳
鋼品断面の硬度分布を図９に示す。図から明らかなよう
に、硬化深さは約５ｍｍと深く、より長寿命な耐摩耗性
が得られる。また、アルミナ粉末は溶湯との反応が極め
て少ないので、鋳鋼品表面も良好である。本実施例の応
用例として、アルミナ粉末の代わりに、アルミニウム粉
末と酸化剤との混合物を使用しても良い。この場合は、
注入される溶湯の熱により、アルミニウム粉末と酸化剤
との酸化反応により発熱し、溶湯表面の保温性を向上す
るとともに、反応により生成するアルミナが上記実施例
と同様に作用すると推察され、同様な効果が得られる。
量変化示す。概略は図４と同様なパターンとなるが、表
面硬化材が黒鉛粉末のみでも距離Ｌ3 までの炭素量は極
めて高く、距離Ｌ3 〜距離Ｌ4 まで炭素量が高く、しか
も距離Ｌ4 は実施例１より大きい。本実施例によって
も、表面部は高炭素であり、耐摩耗性と靱性が得られ
る。更に、実施例１と同様に焼入れ・焼戻しを施した鋳
鋼品断面の硬度分布を図９に示す。図から明らかなよう
に、硬化深さは約５ｍｍと深く、より長寿命な耐摩耗性
が得られる。また、アルミナ粉末は溶湯との反応が極め
て少ないので、鋳鋼品表面も良好である。本実施例の応
用例として、アルミナ粉末の代わりに、アルミニウム粉
末と酸化剤との混合物を使用しても良い。この場合は、
注入される溶湯の熱により、アルミニウム粉末と酸化剤
との酸化反応により発熱し、溶湯表面の保温性を向上す
るとともに、反応により生成するアルミナが上記実施例
と同様に作用すると推察され、同様な効果が得られる。
【００１６】以上、本発明に係る実施例を詳述したが、
実施例に限定されるものではない。表面硬化材は、タン
グステン炭化物、チタン炭化物、ホウ素炭化物、クロム
炭化物、バナジウム炭化物、シリコン炭化物、モリブデ
ン炭化物より選ばれる炭化物と黒鉛粉末との混合物、さ
らには金属粉等を添加したものでよい。
実施例に限定されるものではない。表面硬化材は、タン
グステン炭化物、チタン炭化物、ホウ素炭化物、クロム
炭化物、バナジウム炭化物、シリコン炭化物、モリブデ
ン炭化物より選ばれる炭化物と黒鉛粉末との混合物、さ
らには金属粉等を添加したものでよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。鋳
型表面の近傍に黒鉛粉末を含む表面硬化材部を形成し、
注入される鋳鋼溶湯を注入することで、黒鉛粉末は溶け
込みつつ急速に溶湯内部に拡散し、鋳鋼品表面が高炭素
となると共に、炭化物等は一部溶湯に固溶しつつも内部
に拡散し硬質粒子として分散するので、高硬度で良好な
耐摩耗性を有するとともに、靱性も兼ね備えた鋳鋼品が
得られる。表面硬化材部の形成方法により、鋳鋼品の表
面硬化深さが必要に応じてえられ、硬化深さを大きくす
る場合は、高負荷使用のもとで長寿命が要求される耐摩
耗部品にも対応可能である。また、表面硬化材を鋳型表
面に塗布するだけでも表面硬化材部が得られ、安価に表
面硬化部品が得られる。さらに、必要に応じた表面硬化
熱処理を施すことで、より高硬度な鋳鋼品が得られる。
表面硬化材部にアルミナ粉を含有させることで、鋳鋼表
面品質の向上も可能である。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。鋳
型表面の近傍に黒鉛粉末を含む表面硬化材部を形成し、
注入される鋳鋼溶湯を注入することで、黒鉛粉末は溶け
込みつつ急速に溶湯内部に拡散し、鋳鋼品表面が高炭素
となると共に、炭化物等は一部溶湯に固溶しつつも内部
に拡散し硬質粒子として分散するので、高硬度で良好な
耐摩耗性を有するとともに、靱性も兼ね備えた鋳鋼品が
得られる。表面硬化材部の形成方法により、鋳鋼品の表
面硬化深さが必要に応じてえられ、硬化深さを大きくす
る場合は、高負荷使用のもとで長寿命が要求される耐摩
耗部品にも対応可能である。また、表面硬化材を鋳型表
面に塗布するだけでも表面硬化材部が得られ、安価に表
面硬化部品が得られる。さらに、必要に応じた表面硬化
熱処理を施すことで、より高硬度な鋳鋼品が得られる。
表面硬化材部にアルミナ粉を含有させることで、鋳鋼表
面品質の向上も可能である。
【図１】本発明に係る適用例である掘削機械のバケット
の主要部の斜視図である。
の主要部の斜視図である。
【図２】図１のツースの断面図である。
【図３】実施例１に係る鋳型の断面を説明する図であ
る。
る。
【図４】実施例１に係る鋳鋼品表面からの炭素量変化を
表す図である。
表す図である。
【図５】実施例１に係る鋳鋼品断面の硬度分布を表す図
である。
である。
【図６】実施例１に係る鋳鋼品断面の表面部の組織を示
す図である。
す図である。
【図７】実施例２に係る造型工程の鋳型の断面を説明す
る図である。
る図である。
【図８】実施例２に係る鋳鋼品表面からの炭素量変化を
表す図である。
表す図である。
【図９】実施例２に係る鋳鋼品断面の硬度分布を表す図
である。
である。
５ ツース、１１、１２ 鋳型、１３ 空隙部、１５、
２２ 表面硬化材部、２１ 鋳造用模型。
２２ 表面硬化材部、２１ 鋳造用模型。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−14118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−10058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−145429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−100838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−100839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−100840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−41646（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−18166（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 27/18 B22C 3/00 B22C 9/02 103 B22D 19/08 B22D 27/20
Claims (4)
- 【請求項１】 溶湯注入時に前記溶湯内部に拡散する黒
鉛粉末と、炭化物と金属粉末とより選ばれる少なくとも
一と、からなる混合物であることを特徴とする鋳鋼品の
表面硬化材。 - 【請求項２】 黒鉛粉末と、炭化物と金属粉末とより選
ばれる少なくとも一と、からなる混合物を含有した表面
硬化材を作製し、鋳型内面に塗布し、低炭素鋼を注入
し、溶湯に前記表面硬化材を拡散させ、凝固させ、鋳鋼
品表層に硬化層を作製したことを特徴とする鋳鋼品の表
面硬化方法。 - 【請求項３】 前記炭化物は、タングステン炭化物、チ
タン炭化物、ホウ素炭化物、クロム炭化物、バナジウム
炭化物、シリコン炭化物、モリブデン炭化物より選ばれ
る少なくとも一の炭化物であることを特徴とする請求項
２記載の鋳鋼品の表面硬化方法。 - 【請求項４】 前記凝固後、表面硬化熱処理を施したこ
とを特徴とする請求項２又は３記載の鋳鋼品の表面硬化
方法。
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|---|---|---|---|
| JP03423194A JP3215568B2 (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 鋳鋼品の表面硬化材および表面硬化方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03423194A JP3215568B2 (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 鋳鋼品の表面硬化材および表面硬化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07214288A JPH07214288A (ja) | 1995-08-15 |
| JP3215568B2 true JP3215568B2 (ja) | 2001-10-09 |
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ID=12408381
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| JP03423194A Expired - Fee Related JP3215568B2 (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 鋳鋼品の表面硬化材および表面硬化方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215568B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102216384B1 (ko) * | 2019-06-25 | 2021-02-16 | 김대중 | 전자담배 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN102274923B (zh) * | 2011-08-04 | 2013-08-28 | 广东新劲刚新材料科技股份有限公司 | 一种铸件表面原位合成碳化钨基硬质合金涂层的方法 |
-
1994
- 1994-02-08 JP JP03423194A patent/JP3215568B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07214288A (ja) | 1995-08-15 |
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