JPH05222512A - オーステナイト系ステンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方法とその応用 - Google Patents
オーステナイト系ステンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方法とその応用Info
- Publication number
- JPH05222512A JPH05222512A JP22625191A JP22625191A JPH05222512A JP H05222512 A JPH05222512 A JP H05222512A JP 22625191 A JP22625191 A JP 22625191A JP 22625191 A JP22625191 A JP 22625191A JP H05222512 A JPH05222512 A JP H05222512A
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- nitriding
- stainless steel
- austenitic stainless
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- wear
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粒子を微粉砕する粉砕機において使用される
各種粉砕機用部材、その他一般産業機器において高度の
耐摩耗性を要求される部材の適当な材料とその処理方法
を提供する。 【構成】 オーステナイト系ステンレス鋼の表面に窒素
を浸透させて表面を硬化させる窒化の通常温度領域50
0〜550℃とは異なる高温領域650〜800℃で行
なう高温窒化方法と、該方法で処理されたオーステナイ
ト系ステンレス鋼製の粉砕機部材。
各種粉砕機用部材、その他一般産業機器において高度の
耐摩耗性を要求される部材の適当な材料とその処理方法
を提供する。 【構成】 オーステナイト系ステンレス鋼の表面に窒素
を浸透させて表面を硬化させる窒化の通常温度領域50
0〜550℃とは異なる高温領域650〜800℃で行
なう高温窒化方法と、該方法で処理されたオーステナイ
ト系ステンレス鋼製の粉砕機部材。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方
法とその応用に関するもので、更に詳しくは粒子を微粉
砕する粉砕機において使用される内張機、撹拌用デイス
ク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブ、スラリー
とメデイアの分離機構などの粉砕機用部材、その他一般
産業機器において使用されるオーステナイト系ステンレ
ス鋼製部材で高度の耐摩耗性を要求されるものの有効な
窒化処理方法に関するものである。
ンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方
法とその応用に関するもので、更に詳しくは粒子を微粉
砕する粉砕機において使用される内張機、撹拌用デイス
ク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブ、スラリー
とメデイアの分離機構などの粉砕機用部材、その他一般
産業機器において使用されるオーステナイト系ステンレ
ス鋼製部材で高度の耐摩耗性を要求されるものの有効な
窒化処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在微粉砕機としては、ボールミル、サ
ンドグラインダー、ウルトラビスコミル、アトライタ
ー、ハンマーミル、振動ミル、ジェットミル、ロッドミ
ル、ローラーミルなど各種のものが広く使用されてい
る。これらの微粉砕機は、ボール、ロール等の粉砕媒体
(メデイア)を使用して主として摩擦及び衝撃圧壊力に
より粉砕を行なう装置、及び粒子を高速運動させて、そ
の衝撃及び圧壊力により粉砕を行なう装置に大別され
る。
ンドグラインダー、ウルトラビスコミル、アトライタ
ー、ハンマーミル、振動ミル、ジェットミル、ロッドミ
ル、ローラーミルなど各種のものが広く使用されてい
る。これらの微粉砕機は、ボール、ロール等の粉砕媒体
(メデイア)を使用して主として摩擦及び衝撃圧壊力に
より粉砕を行なう装置、及び粒子を高速運動させて、そ
の衝撃及び圧壊力により粉砕を行なう装置に大別され
る。
【0003】従来、これら微粉砕機の内張機、撹拌用デ
イスク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブその他
摩耗しやすい部材には、粉砕すべき対象物の種類に応じ
て、スイール、硬質クロームメッキ、ゴム、プラスチッ
ク、アルミナ、ジルコニア等が使用されている。
イスク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブその他
摩耗しやすい部材には、粉砕すべき対象物の種類に応じ
て、スイール、硬質クロームメッキ、ゴム、プラスチッ
ク、アルミナ、ジルコニア等が使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記材料は一般に摩耗
しやすいため、部材の寿命が短かく、しばしば部材の変
換を必要としている。また部材の摩耗により、被砕物中
に摩耗粉が混入することが多く、この混入摩耗粉の分離
が困難なため、製品純度の点で大きな障害となってい
る。従ってスチールを使用する場合は脱鉄工程を設けた
り、ジルコニアの粉砕を行なう場合にはジルコニア部材
を使用したり、後工程に対して若干量の摩耗粉の混入が
許容される材料(ゴム、プラスチック等)による部材を
使用する等の工夫がなされている。しかしながら、微粉
砕工程で混入する被砕物中の微量成分が被砕物の物性、
品質管理、信頼性等に大きな影響を及ぼすことが明らか
である。
しやすいため、部材の寿命が短かく、しばしば部材の変
換を必要としている。また部材の摩耗により、被砕物中
に摩耗粉が混入することが多く、この混入摩耗粉の分離
が困難なため、製品純度の点で大きな障害となってい
る。従ってスチールを使用する場合は脱鉄工程を設けた
り、ジルコニアの粉砕を行なう場合にはジルコニア部材
を使用したり、後工程に対して若干量の摩耗粉の混入が
許容される材料(ゴム、プラスチック等)による部材を
使用する等の工夫がなされている。しかしながら、微粉
砕工程で混入する被砕物中の微量成分が被砕物の物性、
品質管理、信頼性等に大きな影響を及ぼすことが明らか
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、これらの問題
点に着目してなされたもので、微粉砕機において摩耗さ
れにくい部材を得るべく、種々な研究を重ねた。即ち表
面硬度と耐摩耗性、表面硬化処理方法と耐摩耗性、母材
と表面硬化処理の関係などについて各種の実験を行なっ
た結果、オーステナイト系ステンレス鋼を、鉄鋼に対す
る窒化の通常温度領域とは異なる高温領域での窒化処理
を施すとき極めて耐摩耗効果を増すことが判明した。
点に着目してなされたもので、微粉砕機において摩耗さ
れにくい部材を得るべく、種々な研究を重ねた。即ち表
面硬度と耐摩耗性、表面硬化処理方法と耐摩耗性、母材
と表面硬化処理の関係などについて各種の実験を行なっ
た結果、オーステナイト系ステンレス鋼を、鉄鋼に対す
る窒化の通常温度領域とは異なる高温領域での窒化処理
を施すとき極めて耐摩耗効果を増すことが判明した。
【0006】本発明における摩耗試験はピンドラム型サ
ンドグラインダー(図1)、及びピン付デイスク型サン
ドグラインダー(図2,3)を使用した。サンドグライ
ンダーには球径1.0〜1.5mmのガラスビーズを7
0%充填し、連続的に水を流入せしめた中で、ピンドラ
ム、ピン付デイスクを高速回転させ、経時変化による重
量損失量を測定した。その結果、表面硬度と耐摩耗性の
関係は図4に示す通り硬度の影響があまりないことが明
らかとなった。
ンドグラインダー(図1)、及びピン付デイスク型サン
ドグラインダー(図2,3)を使用した。サンドグライ
ンダーには球径1.0〜1.5mmのガラスビーズを7
0%充填し、連続的に水を流入せしめた中で、ピンドラ
ム、ピン付デイスクを高速回転させ、経時変化による重
量損失量を測定した。その結果、表面硬度と耐摩耗性の
関係は図4に示す通り硬度の影響があまりないことが明
らかとなった。
【0007】表面硬化処理方法と耐摩耗性、母材と表面
硬化処理の関係は図4で明らかなように、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の高温窒化が極めて効果的であった。
硬化処理の関係は図4で明らかなように、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の高温窒化が極めて効果的であった。
【0008】本発明はこうしたことから、鉄鋼の通常窒
化温度である500〜550℃とは異なる650〜80
0℃の高温領域でオーステナイト系ステンレス鋼を窒化
することを特徴とするものである。
化温度である500〜550℃とは異なる650〜80
0℃の高温領域でオーステナイト系ステンレス鋼を窒化
することを特徴とするものである。
【0009】なお、本発明における高温の窒化処理が従
来の低温処理に比べて耐摩耗性(耐エロージョン性)が
良いという理由については次のことが考えられる。
来の低温処理に比べて耐摩耗性(耐エロージョン性)が
良いという理由については次のことが考えられる。
【0010】(1)表面層(硬化層)を構成している組
織が従来の低温処理と異なっている。すなわち、従来の
低温処理では硬化層はCrN窒化物だけで構成されてい
るのに対し、本発明の高温処理ではCrNのほかに多量
のγ(ガンマ)相を含んでいる。このため硬度は低くな
るが、靭性が著しく向上し、この靭性の向上が耐摩耗性
の向上へつながっていると考えられる。
織が従来の低温処理と異なっている。すなわち、従来の
低温処理では硬化層はCrN窒化物だけで構成されてい
るのに対し、本発明の高温処理ではCrNのほかに多量
のγ(ガンマ)相を含んでいる。このため硬度は低くな
るが、靭性が著しく向上し、この靭性の向上が耐摩耗性
の向上へつながっていると考えられる。
【0011】(2)CrN相自体の内部ひずみも本発明
処理の方が低く、靭性が高いと考えられる。
処理の方が低く、靭性が高いと考えられる。
【0012】(3)硬化層全体の厚さが低温処理に比べ
て著しく大きい。
て著しく大きい。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0014】実施例1 ピンドラム型サンドグラインダーのピンを異なる材質、
異なる表面硬化処理を行なって摩耗試験を行なった。材
質と表面処理の関係を表1に示す。
異なる表面硬化処理を行なって摩耗試験を行なった。材
質と表面処理の関係を表1に示す。
【0015】 表 1 材 質 表面硬化処理 処理条件 硬 度 SUS304 硬質クロムメッキ 200ミクロン Hv 1116 SUS304 ガス窒化 750℃×20h Hv 479 SUS304 ガス窒化 750℃×20h Hv 759 530℃×100h SUS304 ガス窒化 900℃×10h Hv 612 500℃×100h SUS430F ガス窒化 530℃×100h Hv 731 SUS440C 未処理 Hv 672 SUS440C ガス窒化 530℃×100h Hv 982 SUS630 ガス窒化 530℃×100h Hv 959 SUS630 ガス窒化 900℃×10h Hv 975 500℃×100h Ferro Titamit Hv 1061 MS Alloy Hv 1159 摩耗試験時間と摩耗量の関係は図5,6,7の通りであ
る。図5はSuS304(オーステナイト系ステンレス
鋼)750℃×20hの窒化を行い、更に530℃×1
00hの窒化処理、SuS630(析出硬化系ステンレ
ス鋼)を530℃×100hの窒化処理、SuS440
C(マルテンサイト系ステンレス鋼)を未処理、SuS
304を硬質クロムメッキ処理したものに対する試験時
間と摩耗量の関係を示す。
る。図5はSuS304(オーステナイト系ステンレス
鋼)750℃×20hの窒化を行い、更に530℃×1
00hの窒化処理、SuS630(析出硬化系ステンレ
ス鋼)を530℃×100hの窒化処理、SuS440
C(マルテンサイト系ステンレス鋼)を未処理、SuS
304を硬質クロムメッキ処理したものに対する試験時
間と摩耗量の関係を示す。
【0016】図6は超硬、SuS304を900℃×1
0hの窒化を行ない、更に500℃×100hの窒化処
理、SuS630を900℃×10hの窒化を行ない更
に500℃×100hの窒化処理、SuS430F(フ
ェライト系ステンレス鋼)を530℃×100hで窒化
処理したものに対する試験時間と摩耗量の関係を示す。
0hの窒化を行ない、更に500℃×100hの窒化処
理、SuS630を900℃×10hの窒化を行ない更
に500℃×100hの窒化処理、SuS430F(フ
ェライト系ステンレス鋼)を530℃×100hで窒化
処理したものに対する試験時間と摩耗量の関係を示す。
【0017】図7はSuS340を750℃×20hの
窒化処理、超硬、FerroTitanit、SuS4
40を530℃×100hの窒化処理したものに対する
試験時間と摩耗量の関係を示す。
窒化処理、超硬、FerroTitanit、SuS4
40を530℃×100hの窒化処理したものに対する
試験時間と摩耗量の関係を示す。
【0018】この結果、オーステナイト系ステンレス鋼
の高温領域での窒化が耐摩耗性にすぐれていることが明
瞭である。
の高温領域での窒化が耐摩耗性にすぐれていることが明
瞭である。
【0019】実施例2 ピン付デイスク型サンドグラインダーのデイスクを異な
る材質、異なる表面硬化処理を行なって摩耗試験を行な
った。材質と表面処理の関係を表2に示す。
る材質、異なる表面硬化処理を行なって摩耗試験を行な
った。材質と表面処理の関係を表2に示す。
【0020】 表 2 材 質 表面硬化処理 仕 様 SUS304 硬質クロムメッキ 200ミクロン SUS304 ガス窒化 550℃×8h SUS304 ガス窒化 750℃×15h SUS440C 焼入れ焼戻し 980℃ 試験時間と摩耗量の関係は図8の通りである。
【0021】この結果、オーステナイト系ステンレス鋼
は通常の窒化温度と異なる高温領域での窒化処理が極め
て耐摩耗性にすぐれていることが明らかである。
は通常の窒化温度と異なる高温領域での窒化処理が極め
て耐摩耗性にすぐれていることが明らかである。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、オーステナイト系ステ
ンレス鋼を通常の窒化温度領域と異なる高い温度域にお
いて窒化を行うことにより耐摩耗性を大いに向上させ、
すぐれた微粉砕機の部材を提供することができる。
ンレス鋼を通常の窒化温度領域と異なる高い温度域にお
いて窒化を行うことにより耐摩耗性を大いに向上させ、
すぐれた微粉砕機の部材を提供することができる。
【図1】 ピンドラム型サンドグラインダーの側面図で
ある。
ある。
【図2】 ピン付デイスク型サンドグラインダーの側面
図である。
図である。
【図3】 ピン付デイスクの斜視図である。
【図4】 各鋼種100h試験後の摩耗量(重量損失
率)の図である。
率)の図である。
【図5】 試験時間と摩耗量(重量損失率)の関係図で
ある。
ある。
【図6】 試験時間と摩耗量(重量損失率)の関係図で
ある。
ある。
【図7】 試験時間と摩耗量(重量損失率)の関係図で
ある。
ある。
【図8】 デイスクの平均摩耗量と試験時間の関係図で
ある。
ある。
1 ピン 2 ピン付デイスク 3 水 M モータ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方
法とその応用に関するもので、更に詳しくは粒子を微粉
砕する粉砕機において使用される内張材、撹拌用デイス
ク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブ、スラリー
とメデイアの分離機構などの粉砕機用部材、その他一般
産業機器において使用されるオーステナイト系ステンレ
ス鋼製部材で高度の耐摩耗性を要求されるものの有効な
窒化処理方法に関するものである。
ンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方
法とその応用に関するもので、更に詳しくは粒子を微粉
砕する粉砕機において使用される内張材、撹拌用デイス
ク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブ、スラリー
とメデイアの分離機構などの粉砕機用部材、その他一般
産業機器において使用されるオーステナイト系ステンレ
ス鋼製部材で高度の耐摩耗性を要求されるものの有効な
窒化処理方法に関するものである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】従来、これら微粉砕機の内張材、撹拌用デ
イスク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブその他
摩耗しやすい部材には、粉砕すべき対象物の種類に応じ
て、スチール、硬質クロームメッキ、ゴム、プラスチッ
ク、アルミナ、ジルコニア等が使用されている。
イスク又はピン、シャフト又はシャフトスリーブその他
摩耗しやすい部材には、粉砕すべき対象物の種類に応じ
て、スチール、硬質クロームメッキ、ゴム、プラスチッ
ク、アルミナ、ジルコニア等が使用されている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記材料は一般に摩耗
しやすいため、部材の寿命が短かく、しばしば部材の交
換を必要としている。また部材の摩耗により、被砕物中
に摩耗粉が混入することが多く、この混入摩耗粉の分離
が困難なため、製品純度の点で大きな障害となってい
る。従ってスチールを使用する場合は脱鉄工程を設けた
り、ジルコニアの粉砕を行なう場合にはジルコニア部材
を使用したり、後工程に対して若干量の摩耗粉の混入が
許容される材料(ゴム、プラスチック等)による部材を
使用する等の工夫がなされている。しかしながら、微粉
砕工程で混入する被砕物中の微量成分が被砕物の物性、
品質管理、信頼性等に大きな影響を及ぼすことが明らか
である。
しやすいため、部材の寿命が短かく、しばしば部材の交
換を必要としている。また部材の摩耗により、被砕物中
に摩耗粉が混入することが多く、この混入摩耗粉の分離
が困難なため、製品純度の点で大きな障害となってい
る。従ってスチールを使用する場合は脱鉄工程を設けた
り、ジルコニアの粉砕を行なう場合にはジルコニア部材
を使用したり、後工程に対して若干量の摩耗粉の混入が
許容される材料(ゴム、プラスチック等)による部材を
使用する等の工夫がなされている。しかしながら、微粉
砕工程で混入する被砕物中の微量成分が被砕物の物性、
品質管理、信頼性等に大きな影響を及ぼすことが明らか
である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】 表 1 材 質 表面硬化処理 処理条件 硬 度 SUS304 硬質クロムメッキ 200ミクロン Hv 1116 SUS304 ガス窒化 750℃×20h Hv 479 SUS304 ガス窒化 750℃×20h Hv 759 530℃×100h SUS304 ガス窒化 900℃×10h Hv 612 500℃×100h SUS430F ガス窒化 530℃×100h Hv 731 SUS440C 未処理 Hv 672 SUS440C ガス窒化 530℃×100h Hv 982 SUS630 ガス窒化 530℃×100h Hv 959 SUS630 ガス窒化 900℃×10h Hv 975 500℃×100h Ferro Titanit Hv 1061 MS Alloy Hv 1159 摩耗試験時間と摩耗量の関係は図5,6,7の通りであ
る。図5はSuS304(オーステナイト系ステンレス
鋼)750℃×20hの窒化を行い、更に530℃×1
00hの窒化処理、SuS630(析出硬化系ステンレ
ス鋼)を530℃×100hの窒化処理、SuS440
C(マルテンサイト系ステンレス鋼)を未処理、SuS
304を硬質クロムメッキ処理したものに対する試験時
間と摩耗量の関係を示す。
る。図5はSuS304(オーステナイト系ステンレス
鋼)750℃×20hの窒化を行い、更に530℃×1
00hの窒化処理、SuS630(析出硬化系ステンレ
ス鋼)を530℃×100hの窒化処理、SuS440
C(マルテンサイト系ステンレス鋼)を未処理、SuS
304を硬質クロムメッキ処理したものに対する試験時
間と摩耗量の関係を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 オーステナイト系ステンレス鋼の表面に
窒素を浸透させて表面を硬化させる窒化の通常温度領域
500〜550℃とは異なる高温領域650〜800℃
で行なうことを特徴とするオーステナイト系ステンレス
鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方法。 - 【請求項2】 鉄鋼の表面に窒素を浸透させて表面を硬
化させる窒化の通常温度領域500〜550℃とは異な
る高温領域650〜800℃で窒化処理されたオーステ
ナイト系ステンレス鋼製の粉砕機部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22625191A JPH05222512A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | オーステナイト系ステンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方法とその応用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22625191A JPH05222512A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | オーステナイト系ステンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方法とその応用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05222512A true JPH05222512A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=16842267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22625191A Pending JPH05222512A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | オーステナイト系ステンレス鋼における耐摩耗性を向上させた高温窒化処理方法とその応用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05222512A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5503687A (en) * | 1993-10-05 | 1996-04-02 | Berns; Hans | Nitrogen enrichment of surface and near surface regions to produce a high-strength austenitic surface layer in stainless steels |
CN101942632A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-01-12 | 南京工业职业技术学院 | 00Ni18Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺 |
WO2024154725A1 (ja) * | 2023-01-16 | 2024-07-25 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼材 |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP22625191A patent/JPH05222512A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5503687A (en) * | 1993-10-05 | 1996-04-02 | Berns; Hans | Nitrogen enrichment of surface and near surface regions to produce a high-strength austenitic surface layer in stainless steels |
CN101942632A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-01-12 | 南京工业职业技术学院 | 00Ni18Co8Mo5AlTi高强度马氏体时效钢的气体渗氮工艺 |
WO2024154725A1 (ja) * | 2023-01-16 | 2024-07-25 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼材 |
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