JPH02101154A

JPH02101154A - 破砕機用耐摩耗部品

Info

Publication number: JPH02101154A
Application number: JP25233888A
Authority: JP
Inventors: Hiyoue Asano; 苧野　兵衛; Akira Tamura; 田村　朗
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1990-04-12
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPH076051B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は表面に表面硬化層を備えた耐摩耗性に優れた破
砕機用耐摩耗部品に関する。

〔従来の技術〕

破砕機用耐摩耗部品、例えば破砕要素などは苛酷な破砕
作用のもとて衝撃荷重を受け、摩耗の進展をもたらすの
で耐摩耗飼料などが用いられている。

一方、耐摩耗性を増大させ、強度を向上させるために材
料の表面硬化法が利用されており、これらの方法のうち
で浸炭硬化法などが普及し、自動車部品、土木掘削用ビ
ット、各種建設機械用摩耗部分などの機械部品に多用さ
れている。

浸炭硬化処理法では、浸炭材のカーボンポテンシャルを
調節し、部品の表面炭素量をはゾ０．８〜１．００％と
なるように浸入固溶させ、その後焼入れによってその表
層部を硬いマルテンサイト組織にするようにしている。

最近では浸炭硬化処理法の改良として、高温のオーステ
ナイトの状態で、さらに、高いカーボンポテンシャルの
雰囲気中で、鋼中にＣを浸入固溶させ、硬くて微細な球
状の炭化物を生成させる過剰浸炭処理法が発展したきた
（例えば、特開昭５２−１４０４３５号公報、特開昭６
１−１０４０８５号公報など）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の浸炭処理を行った部品では、
技術上、次のような問題があった。

１）Ｃ「元素の含有量が少く、また、Ｔｉ、Ｚｒ。

Ｖ、Ｂ、Ｎｂの添加がないため、鋼の耐摩耗性、耐衝撃
性が充分でない。

２）焼入層は厚さが薄く、厚い場合でも３ｍｍ程度であ
るため、破砕機用耐摩耗部品の場合では部品の０部にま
で摩耗が進展すると、摩耗速度が急進し、部品の耐久性
を低下させるにいたる。

３）ガス浸炭炉による浸炭処理を行う場合、浸炭温度が
低いため、浸炭速度を増大させることかできず、処理時
間を遅延させてしまう。

４）部品が鋳造品である場合には、部品の鋳肌が存在し
て炭素が内部に浸炭し難い。

本発明はこのような従来の問題を解決するものであり、
表面に真空浸炭法を用いて、高温にて高濃度浸炭処理を
行い、浸炭硬化層に硬い球状微細炭化物を分散析出させ
た表面硬化層を備えた耐摩耗性、耐衝撃性に優れた破砕
機用耐摩耗部品を提ｆ共することを目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、重量％で、Ｃ：　
０．２０〜０．４０％、Ｓ　Ｉ　　：　１．００〜２．
００％、Ｍｎ二〇、４０〜１．．ＩＯ％、Ｃｒ：２．０
０〜４．５０％、Ｍｏ　：　　０．１〜０．５％、残部
をＦｅおよび不純物よりなる化学成分を有し、又は、上
記基本成分に対し、ＴｌＺｒ、Ｖ、Ｂ、Ｎｂから選ばれ
る１種又は２挿具上席の総Ｍ　Ｏ，５％以下を添加し、
カーボンポテンシャル１．０％以上の雰囲気中で９５０
〜１１００℃の温度範囲にて浸炭処理を行い、浸炭硬化
層に球状微細炭化物を分散析出させた表面硬化層を備え
ようにしたものである。

〔作　　用〕

本発明による破砕機用耐摩耗部品を構成する素材の成分
範囲の限定理由について説明する。

Ｃ：　０．２０〜０．４０％Ｃは部品の０部における強度を確保するために０．２０
％以上を含有させる。しかし、高くなると浸炭性雰囲気
のカーボンポテンシャルと素材中のＣとの濃度差が低く
なって、浸炭しにくくなり、また０部か脆くなるため０
．４０％以下とした。

Ｓｉ：１．００〜２．００％Ｓｉは浸炭阻害作用かあり、Ｃｒ、Ｍｏが含有される場
合には含有が多くても浸炭可能であるが、２．０％以上
とした。

また、溶製時の脱酸剤に加えられて残存し、１．００％
以下で靭性の低下をもたらす。したがって１．００％以
上とした。

Ｍｎ　　：　０．４０−１．１０％Ｍｎは溶製時の脱酸剤として加えられて残存し、添加量
を多くすると焼入効果を増大し、焼入れひずみを助長す
るので、１．１０％以下とした。焼入効果が得られるた
めに０．４０％以上とした。

Ｃｒ　：　２．００〜４．５０％Ｃｒは浸炭時に炭化物を析出し、表面硬さを上昇させる
元素であり、このため２，００％以上添加する必要があ
る。しかし、添加量を多くすると焼入割れなどを発生す
るので上限を４，５０％とした。

Ｍｏ　：　０．１０〜０．５０％Ｍｏは炭化物を析出し、０．５０％以下ではＭｏの量が
多くなる程、焼入効果を増大するので、０．１０％以上
添加し、上限を０．５０％とした。

Ｔｉ　、Ｚｒ、Ｖ、Ｂ、Ｎｂから選ばれる１種又は２種
以上の総量０．５０％以下前記の元素から選ばれる１種又は２種以上を総量で０．
０３％以上添加することにより衝撃値の低下を阻止する
こととした。しかし、添加量が０．５０％を越えると靭
性に悪影響を及はすので０．５０％以下と１７だ。上記
の素材を用いて、表面を９５０〜１１００°Ｃの温度範
囲にて高温浸炭することにより、Ｃの鋼中への拡散を著
しく進行させるので浸炭時間を短縮できるとともに省エ
ネルギーとすることができる。また、浸炭材のカーボン
ポテンシャルを１．０％以上の雰囲気に調節し、真空浸
炭法を用いるなとして、加熱にさいしての高温度におけ
る鋼の表面の活性化を行わせ、部品の表面炭素量２．０
〜３．０％とすることにより、残留オーステナイト量の
増大を軽減し、炭化物を微細に分散析出させる。生成す
る炭化物の種類は、主として（Ｃｒ　、Ｆ　ｃ）ａ　Ｃ
であり、高い硬さを有している。

」−記において、浸炭処理にさいし、冷却加熱を繰返え
ず熱ザイクルにより、炭化物の生成と球状化を促進する
とともに結晶粒の微細化をはかることができる。さらに
、−度冷却した後焼入温度８４０〜９６０℃にて焼入れ
を行い、マルテンサイトや旧オーステナイト粒が粗大と
なることを防いでおり、次いで、適当な焼戻温度２００
〜４００℃で焼戻しすることにより、残留オーステナイ
ト量を減少させている。

かくして、浸炭硬化層に球状微細炭化物を分散析出した
表面硬化層を備えた耐摩耗性、耐衝撃性に優れた破砕機
用耐摩耗部品を得ることができる。

さらに、Ｃｒ、Ｍｏを多量に含有する鋼に比して、安価
とすることができるのみならず、過剰な焼入性を回避す
ることができるので材料の焼割れ防止を行うことができ
る。

〔実　施　例〕

以下、本発明を実施例に基いて説明する。

第１表に示す化学成分の鋼を溶製したのち、破砕摩耗試
験片を作製した。次いで、各破砕摩耗試験片に対して第
２表に示す条件で浸炭処理を行い、浸炭層硬さおよび破
砕摩耗試験機による摩耗原単位の結果が得られた。

メロ表第１表において本発明Ａの試料を基本成分とし、試料Ｂ
においては■添加の効果、試料ＣにおいてはＶおよびＴ
ｉ添加の効果を検討し、また、試料りにおいては低Ｓ１
の影響を検討し、さらに、比較例として試料Ｅにおいて
はＭ　ｎ鋼、試料Ｆにおいては高クロム鉄との差異を検
討した。

第１図は第２表の賦香Ｎ０１１についての浸炭処理およ
び熱処理の熱サイクルを示し、浸炭処理において、１０
４０℃の浸炭温度にて浸炭し、その温度から５００°Ｃ
以下の低い温度に急冷し、さらに上記温度まで加熱する
ことを繰返し炭化物の生成と球状化を促進させた。引続
き、焼入れおよび焼戻しを行った。焼戻し温度は３５０
°Ｃとしており、残留オーステナイトの低減をはかった
。

第２図は第２表の賦香Ｎ０１１についての、熱処理後に
おける試料断面のビッカース硬度による硬さ分布を示し
、表面硬さＨｖ　：　　８５０まての深さである有効映
化層深さは、２．２ｍｍであった。なお、その他の賦香
の硬さ分布については図示することを省略した。

第３図は第２図と同様に、賦香Ｎｏ、　１についての熱
処理後における組織写真を示し、表層部および６部につ
いて炭化物の分布状態を示しており、表層部においては
球状微細炭化物が分散析出されていることが判明した。

なお、その他の賦香の組織写真については図示すること
を省略した。

第２表において、賦香Ｎｏ、　６のごとく低Ｓｉとした
場合には硬化層深さは深くなり、賦香Ｎｏ、３．４およ
び５のごと（Ｖ、Ｔｉなどの元素を添加した場合には高
い表層硬さが得られたが、硬さ分４ｉ試験により硬化層
深さが浅いことが判明した。

賦香Ｎｏ、　１および２において、浸炭温度９５０℃と
した場合にはまた充分な硬化層深さが得られなかったが
、１０４０°Ｃとすることによって試料Ａに関し、満足
すべき、硬化層深さと硬さが得られることが判明した。

破砕摩耗試験機は、衝撃破砕機の構造を有し、破砕摩耗
試験片を打撃子とし、周速３０ｍ／ｓ、破砕間隙１５ｍ
１のもとで、粒度２０−０５の硬砂岩を基準４イ料とし
て、３００ｋｇを破砕処理するものであり、処理前後に
おける破砕摩耗試験機の重量差を用いて摩耗原単位（ｇ
　／　ｔｏｎ）としている。表示数値が少い程、耐１ヂ
耗性が高くなることを示している。

第２表において、本発明の試料Ａは、既存の耐摩耗ヰ」
料である試料Ｆとはゾ同等な耐摩耗性が得られており、
また同様に試料Ｅと比較して、高い耐摩耗性をボしてい
る。

さらに、賦香Ｎｏ、′３．４．　５．　６と比較して高
い耐摩耗性を発揮しうることか判明した。

次に、破砕機用耐摩耗部品の表面にわたって格子状の突
起部又は渦部を微細に形成した後、浸炭硬化を行うよう
にさせると、浸炭硬化層の体積率を増大させるようにな
るので、破砕機用耐摩耗部品の使用にあたり、その耐用
寿命を延長させることができる。

〔発明の効果〕

本発明は上記実施例より明らかなように鋼の組成を選定
し、高温にて浸炭処理を行い、浸炭硬化層に硬い球状微
細炭化物を分散析出した耐摩耗性および同動性を有する
優れた破砕機用耐摩耗部品を提供することができる。

さらに耐摩耗部品の表面形状を変化させて浸炭硬化層を
増大するように有効に利用することにより、耐用寿命を
延長させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による化学成分を有する試料についての
浸炭処理および熱処理の熱サイクルの説明図、第２図は
この場合の試料断面の硬さ分布曲線、第３図はこの場合
の試料の表層部および６部の組織写真を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：１
．００〜２．００％、Ｍｎ：０．４０〜１．１０％、Ｃ
ｒ：２．００〜４．５０％、Ｍｏ：０．１〜０．５％、
残部をＦｅおよび不純物よりなる化学成分を有し、表面
にカーボンポテンシャル１．０％以上の雰囲気中で９５
０〜１１００℃の温度範囲にて浸炭処理を行い、浸炭硬
化層に球状微細炭化物を分散析出させた表面硬化層を備
えたことを特徴とする破砕機用耐摩耗部品。
（２）重量％で、Ｃ：０．２０〜０．４０％、Ｓｉ：１
．００〜２．００％、Ｍｎ：０．４０〜１．１０％、Ｃ
ｒ：２．００〜４．５０％、Ｍｏ：０．１〜０．５％、
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｂ，Ｎｂから選ばれる１種又は２種以
上の総量０．５％以下、残部をＦｅおよび不純物よりな
る化学成分を有し、表面にカーボンポテンシャル１．０
％以上の雰囲気中で９５０〜１１００℃の温度範囲にて
浸炭処理を行い、浸炭硬化層に球状微細炭化物を分散析
出させた表面硬化層を備えたことを特徴とする破砕機用
耐摩耗部品。
（３）破砕機用耐摩耗部品の表面に格子状の突起部又は
溝部を形成して浸炭硬化させた表面硬化層を備えたこと
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の破砕機用耐摩
耗部品。