JP5753430B2 - High chrome cast iron - Google Patents
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Description
この発明は、高クロム鋳鉄に関するものである。 The present invention relates to high chromium cast iron.
従来、マンガン(Mn)の含有量が0.5重量%〜1.5重量%であり、モリブデン(Mo)の含有量が0.5重量%〜2.0重量%である耐摩耗合金鋳鉄が知られている(特許文献1)。 Conventionally, a wear-resistant alloy cast iron having a manganese (Mn) content of 0.5 wt% to 1.5 wt% and a molybdenum (Mo) content of 0.5 wt% to 2.0 wt% is provided. Known (Patent Document 1).
また、Mnの含有量が0.5重量%〜2.5重量%であり、Moの含有量が0重量%〜7重量%である高クロム鋳鉄鋳物の製造方法が知られている(特許文献2)。 Further, a method for producing a high chromium cast iron casting in which the Mn content is 0.5 wt% to 2.5 wt% and the Mo content is 0 wt% to 7 wt% is known (Patent Document). 2).
この高クロム鋳鉄鋳物の製造方法は、0.5重量%〜2.5重量%のMnと0重量%〜7重量%のMoとを含む高クロム鋳鉄を900〜1100℃で加熱し、300〜600℃まで衝撃風で冷却し、その後、更に自然冷却する方法である。 The method for producing the high chromium cast iron casting comprises heating high chromium cast iron containing 0.5 wt% to 2.5 wt% Mn and 0 wt% to 7 wt% Mo at 900 to 1100 ° C. This is a method of cooling to 600 ° C. with impact air and then further naturally cooling.
しかし、従来の耐摩耗合金鋳鉄または高クロム鋳鉄では、大型鋳物の肉厚中心の焼入れ時の冷却速度が遅くなり、硬さが低下することによって耐摩耗性が低下するという問題がある。 However, the conventional wear-resistant alloy cast iron or high-chromium cast iron has a problem that the cooling rate at the time of quenching at the thickness center of the large-sized casting is slowed down and the wear resistance is lowered due to a decrease in hardness.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐摩耗性を向上できる高クロム鋳鉄を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a high chromium cast iron capable of improving the wear resistance.
この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、マンガンの含有量が2.15重量%〜3.5重量%である。 The high chromium cast iron according to the embodiment of the present invention has a manganese content of 2.15 wt% to 3.5 wt%.
この発明の実施の形態によれば、高クロム鋳鉄は、マンガンの含有量が2.15重量%〜3.5重量%である。その結果、高クロム鋳鉄の焼入れ時の冷却時間が207分から828分と大きく異なっても、高クロム鋳鉄の硬さは、61HRC以上になる。即ち、焼きが入り難い冷却時間を要する場合であっても、高クロム鋳鉄の硬さは、61HRC以上になる。 According to the embodiment of the present invention, the high chromium cast iron has a manganese content of 2.15 wt% to 3.5 wt%. As a result, even if the cooling time during quenching of the high chromium cast iron is greatly different from 207 minutes to 828 minutes, the hardness of the high chromium cast iron is 61 HRC or more. That is, even if it takes a cooling time that is difficult to burn, the high chromium cast iron has a hardness of 61 HRC or more.
従って、高クロム鋳鉄の耐摩耗性を向上できる。 Therefore, the wear resistance of the high chromium cast iron can be improved.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、炭素(C)、シリコン(Si)、マンガン(Mn)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、リン(P)およびイオウ(S)を含み、マンガン(Mn)の含有量が2.15重量%〜3.5重量%である。 The high chromium cast iron according to the embodiment of the present invention includes carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), chromium (Cr), nickel (Ni), molybdenum (Mo), copper (Cu), vanadium (V ), Niobium (Nb), phosphorus (P) and sulfur (S), and the content of manganese (Mn) is 2.15 wt% to 3.5 wt%.
この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、2.15重量%〜3.5重量%のMnを含む結果、高クロム鋳鉄の厚み方向の各部位において、焼入れ時の冷却時間が207分、414分および828分と大きく異なっても、高クロム鋳鉄の厚み方向の各部位における硬さが基準値以上の値を有する。そして、基準値は、摩耗の加速度的な進行を防止できる最小値である61HRCである。 The high chromium cast iron according to the embodiment of the present invention contains 2.15 wt% to 3.5 wt% of Mn. As a result, the cooling time during quenching is 207 minutes in each part in the thickness direction of the high chromium cast iron. Even if it differs greatly from the minute and 828 minutes, the hardness in each part in the thickness direction of the high chromium cast iron has a value equal to or higher than the reference value. And a reference value is 61HRC which is the minimum value which can prevent the acceleration | stimulation progress of wear.
高クロム鋳鉄の硬さを測定する実験方法について説明する。図1は、高クロム鋳鉄の試験片を示す斜視図である。図1を参照して、試験片10は、40mm×30mm×20mmの大きさを有する。
An experimental method for measuring the hardness of high chromium cast iron will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a test piece of high chromium cast iron. With reference to FIG. 1, the
Mnの含有量が異なる平板状の高クロム鋳鉄から試験片10を切り出し、全ての試験片10について焼入れを行なう。
そして、焼入れ後、破線で試験片10を切断し、部位aの硬さを測定する。
And after hardening, the
図2は、焼入れ時の温度と時間との関係を示すチャートである。図2において、縦軸は、温度を表し、横軸は、時間を表す。 FIG. 2 is a chart showing the relationship between temperature and time during quenching. In FIG. 2, the vertical axis represents temperature and the horizontal axis represents time.
図2を参照して、試験片10は、炉床昇降式高温炉(丸祥電気製)に入れられ、100℃/hの昇温レートで室温から1000℃に昇温され、その後、3.2時間、1000℃で熱処理される。
Referring to FIG. 2,
そして、試験片10は、t分間で1000℃から300℃に冷却される。その後、試験片10は、炉床昇降式高温炉の電源がオフされた状態で炉床昇降式高温炉内で100℃以下の温度まで自然冷却され、炉床昇降式高温炉から取り出される。これによって、焼入れが終了する。
And the
なお、試験片10の温度は、試験片10に熱電対を溶接して測定された温度である。
The temperature of the
試験片10を1000℃から300℃まで冷却する冷却時間tは、次のように決定された。
The cooling time t for cooling the
仮に、975℃から300℃までの冷却時間を200分とすると、冷却速度は、(975−300)/200=3.375(℃/分)である。従って、1℃冷却するために要する時間は、200/(975−300)=0.296(分/℃)である。 If the cooling time from 975 ° C. to 300 ° C. is 200 minutes, the cooling rate is (975-300) /200=3.375 (° C./min). Therefore, the time required for cooling at 1 ° C. is 200 / (975-300) = 0.296 (min / ° C.).
その結果、1000℃から300℃まで同じ速度で冷却するとすれば、冷却時間は、0.296×(1000−300)=207(分)である。 As a result, if cooling is performed at the same rate from 1000 ° C. to 300 ° C., the cooling time is 0.296 × (1000−300) = 207 (minutes).
肉厚が厚い製品(竪型破砕機のタイヤおよびテーブル等)の場合、製品の表面では早く冷却されるが、製品の肉厚中心部に近づくほど、遅く冷却される。このように、厚み方向の位置により、冷却速度が異なるため、製品の表面の冷却速度をV、肉厚中心の冷却速度をV/4、表面と肉厚中心の中心の冷却速度をV/2と仮定した。これらの冷却速度に対応して、冷却時間を207分、828分(=207分×4)、および414分(=207分×2)に各々設定した試験片10を製作した。
In the case of a product having a large wall thickness (such as a vertical crusher tire and a table), the product is cooled quickly on the surface of the product. Thus, the cooling rate varies depending on the position in the thickness direction. Therefore, the cooling rate of the surface of the product is V, the cooling rate of the center of the thickness is V / 4, and the cooling rate of the center of the surface and the center of the thickness is V / 2. Assumed. Corresponding to these cooling rates,
一般的に、焼入れの冷却速度が早い方が焼きが入り易くなり、焼入れの冷却速度が遅くなると焼きが入り難くなり、硬さが低下する。 Generally, the faster the quenching cooling rate, the easier the quenching, and the slower the quenching cooling rate, the harder the quenching and the lower the hardness.
従って、焼入れの冷却時間が変わっても、試験片10の厚み方向において硬さを一定値以上に維持できれば、試験片10全体として耐摩耗性を有することになる。
Therefore, even if the quenching cooling time changes, if the hardness in the thickness direction of the
図3は、図1に示す試験片10の側面図である。図3を参照して、焼入れ後の硬さは、ロックウェル硬さ試験機を用いて、試験片10のb,c,d,e,f,g,hの7点において測定された。そして、7点の間隔は、5mmに設定された。
FIG. 3 is a side view of the
7点について硬さを測定し、その7点の硬さの平均値を1つの試験片の硬さとした。 The hardness was measured for 7 points, and the average value of the 7 points was taken as the hardness of one test piece.
図4は、高クロム鋳鉄の硬さとMnの含有量との関係を示す図である。図4において、縦軸は、高クロム鋳鉄の硬さを表し、横軸は、Mnの含有量を表す。また、曲線k1は、焼入れ時の冷却時間が207分の試験片の硬さとMnの含有量との関係を示し、曲線k2は、焼入れ時の冷却時間が414分の試験片の硬さとMnの含有量との関係を示し、曲線k3は、焼入れ時の冷却時間が828分の試験片の硬さとMnの含有量との関係を示す。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the hardness of high chromium cast iron and the Mn content. In FIG. 4, the vertical axis represents the hardness of the high chromium cast iron, and the horizontal axis represents the Mn content. Curve k1 shows the relationship between the hardness of the test piece with a cooling time of 207 minutes at quenching and the content of Mn, and curve k2 shows the hardness of the test piece with a cooling time of 414 minutes at quenching and the Mn content. The relationship with the content is shown, and the curve k3 shows the relationship between the hardness of the test piece with a cooling time of 828 minutes during quenching and the content of Mn.
図4を参照して、Mnの含有量が2.15重量%〜3.5重量%であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、焼入れ時の冷却時間が207分、414分および828分の部位の全てにおいて、61HRC以上になる。 Referring to FIG. 4, when the Mn content is 2.15 wt% to 3.5 wt%, the hardness of the high chromium cast iron is that the cooling time during quenching is 207 minutes, 414 minutes, and 828 minutes. It becomes 61HRC or more in all the parts.
一方、Mnの含有量が2.15重量%よりも少ない領域では、高クロム鋳鉄の硬さは、焼入れ時の冷却時間が長くなるに従って低下する傾向にあり、焼入れ時の冷却時間が828分では、高クロム鋳鉄の硬さは、61HRCよりも大幅に低下する。 On the other hand, in the region where the Mn content is less than 2.15% by weight, the hardness of the high chromium cast iron tends to decrease as the cooling time at the time of quenching becomes longer, and the cooling time at the time of quenching is 828 minutes. The hardness of the high chromium cast iron is significantly lower than that of 61HRC.
また、Mnの含有量が3.5重量%よりも多い領域では、全ての冷却時間の試験片の硬さは低下する。 Moreover, in the region where the Mn content is more than 3.5% by weight, the hardness of the test piece for all the cooling times decreases.
そして、61HRCの硬さは、上述したように、摩耗の加速度的な進行を防止できる最小値である。 And the hardness of 61HRC is the minimum value which can prevent the acceleration | stimulation progress of wear as mentioned above.
その結果、Mnの含有量が2.15重量%〜3.5重量%であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、厚み方向において、冷却時間が207分、414分および828分と大きく異なる各部位において、摩耗の加速度的な進行を防止できる基準値以上の値を有する。 As a result, when the Mn content is 2.15 wt% to 3.5 wt%, the hardness of the high chromium cast iron is significantly different from the cooling time of 207 minutes, 414 minutes, and 828 minutes in the thickness direction. The part has a value that is equal to or higher than a reference value that can prevent accelerated progress of wear.
従って、2.15重量%〜3.5重量%のMnを含む高クロム鋳鉄において、耐摩耗性を向上できる。 Therefore, wear resistance can be improved in high chromium cast iron containing 2.15 wt% to 3.5 wt% Mn.
また、Mnの含有量が3.13%であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、62〜63HRCの範囲の値を取り、最もばらつきが小さい。 Further, when the Mn content is 3.13%, the hardness of the high chromium cast iron takes a value in the range of 62 to 63 HRC, and the variation is the smallest.
更に、Mnの含有量が3.3重量%であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、63〜64HRCの範囲の値を取り、最も硬くなる。 Furthermore, when the Mn content is 3.3% by weight, the hardness of the high chromium cast iron takes a value in the range of 63 to 64 HRC and becomes the hardest.
従って、Mnの含有量は、好ましくは、3.13重量%〜3.3重量%に設定される。 Therefore, the Mn content is preferably set to 3.13% to 3.3% by weight.
Mnの含有量が0.59重量%、2.15重量%、2.45重量%、3.13重量%、3.29重量%、3.55重量%および4.02重量%である高クロム鋳鉄の各成分の含有量を表1に示す。 High chromium with Mn content of 0.59 wt%, 2.15 wt%, 2.45 wt%, 3.13 wt%, 3.29 wt%, 3.55 wt% and 4.02 wt% Table 1 shows the content of each component of cast iron.
表1からわかるように、Mnの含有量が0.59重量%から4.02重量%へと変化している。従って、Mnの含有量を変化させて、Mnの含有量を2.15重量%〜3.5重量%の範囲に設定することによって、焼入れ時の冷却時間が828分と長くなっても(即ち、冷却速度が遅くなって、焼きが入り難くなっても)、高クロム鋳鉄の硬さは、高クロム鋳鉄の厚み方向において61HRC以上に維持される。 As can be seen from Table 1, the Mn content is changed from 0.59 wt% to 4.02 wt%. Therefore, by changing the Mn content and setting the Mn content in the range of 2.15 wt% to 3.5 wt%, the cooling time during quenching becomes as long as 828 minutes (ie, The hardness of the high chromium cast iron is maintained at 61 HRC or more in the thickness direction of the high chromium cast iron.
このように、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、焼入れ時の冷却時間が長くなっても(即ち、冷却速度が遅くなって、焼きが入り難くなっても)、硬さを基準値(=61HRC)以上に維持するために効果的なMnの含有量を2.15重量%〜3.5重量%の範囲、好ましくは、3.13重量%〜3.3重量%の範囲に設定することを特徴とする。その結果、高クロム鋳鉄の耐摩耗性を向上できる。 As described above, the high chromium cast iron according to the embodiment of the present invention has the hardness as a reference value even if the cooling time at the time of quenching becomes long (that is, the cooling rate becomes slow and quenching becomes difficult). (= 61HRC) The Mn content effective for maintaining the above is set in the range of 2.15 wt% to 3.5 wt%, preferably in the range of 3.13 wt% to 3.3 wt%. It is characterized by doing. As a result, the wear resistance of the high chromium cast iron can be improved.
上述したように、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、含有量が2.15重量%〜3.5重量%であるMnを含むので、焼入れ時の冷却時間が207分、414分および828分と大きく異なっても61HRC以上の硬さを有する。 As described above, the high chromium cast iron according to the embodiment of the present invention contains Mn having a content of 2.15 wt% to 3.5 wt%, so that the cooling time during quenching is 207 minutes, 414 minutes, and Even if it is greatly different from 828 minutes, it has a hardness of 61 HRC or more.
従って、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、耐摩耗性が要求される製品に用いられ、具体的には、粉砕機、粉砕機の打撃板、衝突板、およびライナに好適であり、特に、堅型粉砕機のテーブルライナ、およびローラータイヤに好適である、また、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、鉄鋼関連の圧延ロール等に好適に使用される。 Therefore, the high chromium cast iron according to the embodiment of the present invention is used for products that require wear resistance, and is specifically suitable for a pulverizer, a smashing plate, a collision plate, and a liner, Particularly, the high chromium cast iron according to the embodiment of the present invention is suitably used for a steel-related rolling roll or the like.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、高クロム鋳鉄に適用される。 The present invention is applied to high chromium cast iron.
10 試験片。 10 Test piece.
Claims (2)
0.28重量%〜0.45重量%のSiと、
16.3重量%〜17.4重量%のCrと、
0.89重量%〜0.92重量%のNiと、
1.98重量%〜2.06重量%のMoと、
0.22重量%〜0.26重量%のCuと、
0.094重量%〜0.11重量%のVと、
1.49重量%〜1.54重量%のNbと、
0.007重量%〜0.014重量%のPと、
0.004重量%〜0.005重量%のSと、
2.15重量%〜3.5重量%のMnとを含み、
残部が鉄である、高クロム鋳鉄。 2.928 wt% to 3.08 wt% C;
0.28 wt% to 0.45 wt% Si;
16.3% to 17.4% by weight of Cr,
0.89 wt% to 0.92 wt% Ni;
1.98 wt% to 2.06 wt% Mo;
0.22 wt% to 0.26 wt% Cu;
0.094 wt% to 0.11 wt% V;
1.49 wt% to 1.54 wt% Nb;
0.007 wt% to 0.014 wt% P;
0.004 wt% to 0.005 wt% S;
2 . 15 wt% to 3.5 wt% Mn,
High chromium cast iron with the balance being iron .
The high chromium cast iron according to claim 1, wherein the Mn content is 3.13% to 3.3% by weight.
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