JPH06210434A - 強靱複合材の製造法 - Google Patents
強靱複合材の製造法Info
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- JPH06210434A JPH06210434A JP34393791A JP34393791A JPH06210434A JP H06210434 A JPH06210434 A JP H06210434A JP 34393791 A JP34393791 A JP 34393791A JP 34393791 A JP34393791 A JP 34393791A JP H06210434 A JPH06210434 A JP H06210434A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 中実または中空の母材の周囲に施す肉盛層の
靱性および強度を向上させる。 【構成】 電磁誘導加熱を利用し母材の周囲に所望の材
質の溶湯を注入し溶着、凝固せしめて母材の外周に肉盛
層を形成させた後、鍛錬成形比１．２〜５で熱間鍛造す
る強靱複合材の製造法。
靱性および強度を向上させる。 【構成】 電磁誘導加熱を利用し母材の周囲に所望の材
質の溶湯を注入し溶着、凝固せしめて母材の外周に肉盛
層を形成させた後、鍛錬成形比１．２〜５で熱間鍛造す
る強靱複合材の製造法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強靱複合材の製造法に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】電磁誘導加熱を利用し母材の周囲に所望
の材質の溶湯を注入し、溶着、凝固せしめて母材の外周
に肉盛層を形成させた複合材は必要に応じて熱処理、機
械加工等を行い所望用途、例えばローラー，ロール，工
具等に供して来た。
の材質の溶湯を注入し、溶着、凝固せしめて母材の外周
に肉盛層を形成させた複合材は必要に応じて熱処理、機
械加工等を行い所望用途、例えばローラー，ロール，工
具等に供して来た。
【０００３】上記複合材の母材と肉盛材の組合せは、複
合材に対する要求特性に応じて種々の組合せがなされて
いるが、通常母材は比較的靱性の高い炭素鋼，低合金鋼
が主として用いられている。一方肉盛材はその特性とし
て耐摩耗性が要求される場合が多いため、主として中炭
素ないし高炭素でＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ等の炭化物形成元
素を合金成分として含有する低合金鋼，高合金鋼および
合金鋳鉄等が他の要求特性を勘案し選ばれ使用される
が、これらの材料は鋳造，凝固のままの状態において結
晶粒界および粒内に炭化物が分布する金属組織を有して
いる。
合材に対する要求特性に応じて種々の組合せがなされて
いるが、通常母材は比較的靱性の高い炭素鋼，低合金鋼
が主として用いられている。一方肉盛材はその特性とし
て耐摩耗性が要求される場合が多いため、主として中炭
素ないし高炭素でＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ等の炭化物形成元
素を合金成分として含有する低合金鋼，高合金鋼および
合金鋳鉄等が他の要求特性を勘案し選ばれ使用される
が、これらの材料は鋳造，凝固のままの状態において結
晶粒界および粒内に炭化物が分布する金属組織を有して
いる。
【０００４】上記肉盛材は低靱性であることは免れず、
特に衝撃的な力が加わる様な用途に対しては靱性が不十
分であり、また近年使用条件の苛酷化に伴い、より高強
度で高靱性の肉盛層を有する複合材に対する要求が強く
なっている。
特に衝撃的な力が加わる様な用途に対しては靱性が不十
分であり、また近年使用条件の苛酷化に伴い、より高強
度で高靱性の肉盛層を有する複合材に対する要求が強く
なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の複合材の製造法においては肉盛層に靱性が
不足するという点である。
点は、従来の複合材の製造法においては肉盛層に靱性が
不足するという点である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、電磁誘導加熱
を利用し母材の周囲に所望の材質の溶湯を注入し溶着、
凝固せしめて母材の外周に肉盛層を形成させた後、極め
て軽度の熱間鍛造を加えることを最も主要な特徴とす
る。このことにより肉盛層の靱性および強度を著しく向
上させることができる。
を利用し母材の周囲に所望の材質の溶湯を注入し溶着、
凝固せしめて母材の外周に肉盛層を形成させた後、極め
て軽度の熱間鍛造を加えることを最も主要な特徴とす
る。このことにより肉盛層の靱性および強度を著しく向
上させることができる。
【０００７】即ち、一般に上記の様な中炭素ないし高炭
素含有の低合金鋼，高合金鋼および合金鋳鉄等の鋳造，
凝固のままの金属組織は結晶粒界にネット状炭化物が存
在し、このネット状炭化物が靱性を著しく低下せしめる
と共に、硬さが高いにも拘らず強度が低い原因とされて
いる。またこのネット状炭化物は熱処理のみで破壊せし
め均一に分散させることは不可能で大きな熱間塑性加工
によりはじめて破壊される。
素含有の低合金鋼，高合金鋼および合金鋳鉄等の鋳造，
凝固のままの金属組織は結晶粒界にネット状炭化物が存
在し、このネット状炭化物が靱性を著しく低下せしめる
と共に、硬さが高いにも拘らず強度が低い原因とされて
いる。またこのネット状炭化物は熱処理のみで破壊せし
め均一に分散させることは不可能で大きな熱間塑性加工
によりはじめて破壊される。
【０００８】例えば通常の鋼塊を熱間鍛造する場合、安
定した鍛造効果を得るには４以上の鍛錬成形比が必要と
されるが、ネット状炭化物の存在形態によっては更に大
きい鍛錬成形比が必要で、丸善出版の「鋼の熱処理」に
も記載されている様に高速度鋼などは鍛錬成形比が１２
になってもネット状炭化物は十分に破壊しきれず、強度
もなお向上する途上にある。
定した鍛造効果を得るには４以上の鍛錬成形比が必要と
されるが、ネット状炭化物の存在形態によっては更に大
きい鍛錬成形比が必要で、丸善出版の「鋼の熱処理」に
も記載されている様に高速度鋼などは鍛錬成形比が１２
になってもネット状炭化物は十分に破壊しきれず、強度
もなお向上する途上にある。
【０００９】しかるに電磁誘導加熱を利用し、母材の周
囲に所望の材質の溶湯を注入し溶着，凝固せしめて母材
の外周に肉盛層を形成させた複合材を熱間鍛造する場合
には上記の様な肉盛材料であっても、極めて小さい鍛錬
成形比で靱性，強度が著しく向上することを見出した。
通常の鋼塊を熱間鍛造する場合においては考えられない
極く軽度の熱間鍛造で靱性および強度が著しく向上する
理由について詳細に調査した結果、本発明法による場
合、肉盛層の鋳造のままの金属組織は凝固時にモールド
からの強い冷却と低温の母材からの抜熱，冷却により急
速に凝固，冷却するため、均一微細な金属組織を有し、
またネット状炭化物も大きく発達しないため、その後の
熱間鍛造においてネット状炭化物が容易に破壊し、均一
分散するため極めて小さい鍛錬成形比で靱性および強度
が向上することが判明した。
囲に所望の材質の溶湯を注入し溶着，凝固せしめて母材
の外周に肉盛層を形成させた複合材を熱間鍛造する場合
には上記の様な肉盛材料であっても、極めて小さい鍛錬
成形比で靱性，強度が著しく向上することを見出した。
通常の鋼塊を熱間鍛造する場合においては考えられない
極く軽度の熱間鍛造で靱性および強度が著しく向上する
理由について詳細に調査した結果、本発明法による場
合、肉盛層の鋳造のままの金属組織は凝固時にモールド
からの強い冷却と低温の母材からの抜熱，冷却により急
速に凝固，冷却するため、均一微細な金属組織を有し、
またネット状炭化物も大きく発達しないため、その後の
熱間鍛造においてネット状炭化物が容易に破壊し、均一
分散するため極めて小さい鍛錬成形比で靱性および強度
が向上することが判明した。
【００１０】次に鍛錬成形比を１．２以上、５以下と限
定した理由は次の通りである。鍛錬成形比を１．２以上
としたのは、１．２未満では熱間鍛造の効果が十分でな
く肉盛層の靱性および強度の向上が殆ど認められないた
め１．２以上とした。また鍛錬成形比を５以下としたの
は本発明法による場合、大部分の肉盛材において鍛錬成
形比２ないし２．５で肉盛層の靱性および強度が最高水
準まで向上し、極めて強固なネット状複合炭化物が存在
する肉盛材でも鍛錬成形比５で十分で、鍛錬成形比５を
越えての鍛錬は必要ないため鍛錬成形比５以下とした。
定した理由は次の通りである。鍛錬成形比を１．２以上
としたのは、１．２未満では熱間鍛造の効果が十分でな
く肉盛層の靱性および強度の向上が殆ど認められないた
め１．２以上とした。また鍛錬成形比を５以下としたの
は本発明法による場合、大部分の肉盛材において鍛錬成
形比２ないし２．５で肉盛層の靱性および強度が最高水
準まで向上し、極めて強固なネット状複合炭化物が存在
する肉盛材でも鍛錬成形比５で十分で、鍛錬成形比５を
越えての鍛錬は必要ないため鍛錬成形比５以下とした。
【００１１】
【作用】本発明では図１に示す様に主電磁誘導加熱コイ
ル１で外包された耐火性加熱型２の下部に、該加熱型と
同軸の内孔を有する黒鉛系緩衝型３を配設し、更にその
下部に同軸の中空式冷却型４を一体的に重ねて組合せモ
ールドを形成する。この組合せモールドの中に中実ある
いは中空の母材５を垂直に挿入する。次いで別途準備し
た外層になる肉盛材の溶湯６を上記母材５と組合せモー
ルドとの間の空隙部７に注入し、母材５を断続的に降下
せしめる。すると溶湯６は母材５表面に溶着し乍ら、上
記黒鉛系緩衝型３および中空式冷却型４によって順次冷
却凝固され肉盛層８が形成される。
ル１で外包された耐火性加熱型２の下部に、該加熱型と
同軸の内孔を有する黒鉛系緩衝型３を配設し、更にその
下部に同軸の中空式冷却型４を一体的に重ねて組合せモ
ールドを形成する。この組合せモールドの中に中実ある
いは中空の母材５を垂直に挿入する。次いで別途準備し
た外層になる肉盛材の溶湯６を上記母材５と組合せモー
ルドとの間の空隙部７に注入し、母材５を断続的に降下
せしめる。すると溶湯６は母材５表面に溶着し乍ら、上
記黒鉛系緩衝型３および中空式冷却型４によって順次冷
却凝固され肉盛層８が形成される。
【００１２】この場合において母材５の外周に、予めケ
イ酸系ガラス粉末で被膜９を形成しておき、前記耐火性
加熱型２の上部に母材５を取囲む如く予熱用電磁誘導加
熱コイル１０を配置し、該コイル１０で母材５を予熱す
ると共に、上記ガラス粉末製被膜９を溶融、焼成させれ
ば母材５表面を清浄化でき外層となる肉盛金属を母材５
に完全に溶着でき、次の熱間鍛造時に母材と肉盛材の境
界から剥離することなく、軽度の鍛造で強靱な外層を有
する複合材を得ることができる。
イ酸系ガラス粉末で被膜９を形成しておき、前記耐火性
加熱型２の上部に母材５を取囲む如く予熱用電磁誘導加
熱コイル１０を配置し、該コイル１０で母材５を予熱す
ると共に、上記ガラス粉末製被膜９を溶融、焼成させれ
ば母材５表面を清浄化でき外層となる肉盛金属を母材５
に完全に溶着でき、次の熱間鍛造時に母材と肉盛材の境
界から剥離することなく、軽度の鍛造で強靱な外層を有
する複合材を得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下本発明をその実施例を示し乍ら詳述す
る。 〈実施例１〉図１に示す如き装置を用いて、母材として
Ｓ３５Ｃ材を、肉盛層となるべき溶湯にはＣ１．８重量
％，Ｃｒ１３．１重量％，Ｖ５．７重量％，Ｍｎ０．８
重量％，Ｓｉ１．３重量％残部鉄および不可避的な不純
物から成る高合金鋳鉄を用い、母材の外周に肉盛層を形
成せしめ、３５０φ×１８００mmの中実複合材としたの
ち、３００mm長さの６個に分割し、鍛錬成形比１．２，
１．５，２，２．５，３，５で熱間鍛造し、８７０℃で
５時間焼鈍し、焼鈍後それぞれを２分割し２分割したも
のの中、それぞれ１個は更に１０２０℃で２０分間保定
後空冷した後２００℃で１時間焼戻した。
る。 〈実施例１〉図１に示す如き装置を用いて、母材として
Ｓ３５Ｃ材を、肉盛層となるべき溶湯にはＣ１．８重量
％，Ｃｒ１３．１重量％，Ｖ５．７重量％，Ｍｎ０．８
重量％，Ｓｉ１．３重量％残部鉄および不可避的な不純
物から成る高合金鋳鉄を用い、母材の外周に肉盛層を形
成せしめ、３５０φ×１８００mmの中実複合材としたの
ち、３００mm長さの６個に分割し、鍛錬成形比１．２，
１．５，２，２．５，３，５で熱間鍛造し、８７０℃で
５時間焼鈍し、焼鈍後それぞれを２分割し２分割したも
のの中、それぞれ１個は更に１０２０℃で２０分間保定
後空冷した後２００℃で１時間焼戻した。
【００１４】この様にして製造した複合材について焼鈍
したものおよび焼鈍後焼入れ焼戻したものにおける肉盛
層の引張特性を図２に示し、無溝シャルピー衝撃試験片
による肉盛層の衝撃値を図３に示し、また比較例として
熱間鍛造をせず熱処理のみを行った従来の製造法による
同種の肉盛層の引張特性および衝撃値をそれぞれ図２お
よび図３に併記した。図２及び図３から極めて軽度の熱
間鍛造を行うことにより、従来材に比べ靱性および強度
が著しく向上した強靱な肉盛層を有する複合材が得られ
たことが判る。
したものおよび焼鈍後焼入れ焼戻したものにおける肉盛
層の引張特性を図２に示し、無溝シャルピー衝撃試験片
による肉盛層の衝撃値を図３に示し、また比較例として
熱間鍛造をせず熱処理のみを行った従来の製造法による
同種の肉盛層の引張特性および衝撃値をそれぞれ図２お
よび図３に併記した。図２及び図３から極めて軽度の熱
間鍛造を行うことにより、従来材に比べ靱性および強度
が著しく向上した強靱な肉盛層を有する複合材が得られ
たことが判る。
【００１５】〈実施例２〉母材をＳＣＭ４４０材とし、
肉盛層となるべき溶湯にはＣ１．５重量％，Ｃｒ４．７
重量％，Ｍｏ５．７重量％，Ｗ６．９重量％，Ｖ２．２
重量％，Ｎｂ４．８重量％，Ｍｎ０．３重量％，Ｓｉ
０．４重量％残部鉄および不可避的不純物から成る高合
金鋼を用い、実施例１と同様の方法で肉盛層を形成せし
め、３６０φ×１５００mmの複合材とし、鍛錬成形比３
で熱間鍛造し、８７０℃で５時間焼鈍し、更に１２２０
℃で５分間保定後焼入れ、５５０℃で１時間の焼戻しを
２回繰返した。
肉盛層となるべき溶湯にはＣ１．５重量％，Ｃｒ４．７
重量％，Ｍｏ５．７重量％，Ｗ６．９重量％，Ｖ２．２
重量％，Ｎｂ４．８重量％，Ｍｎ０．３重量％，Ｓｉ
０．４重量％残部鉄および不可避的不純物から成る高合
金鋼を用い、実施例１と同様の方法で肉盛層を形成せし
め、３６０φ×１５００mmの複合材とし、鍛錬成形比３
で熱間鍛造し、８７０℃で５時間焼鈍し、更に１２２０
℃で５分間保定後焼入れ、５５０℃で１時間の焼戻しを
２回繰返した。
【００１６】この様な方法で製造した複合材における肉
盛層の抗折強度および無溝シャルピー衝撃値を表１に示
し、また熱間鍛造せず同一熱処理を行った従来法による
同種の肉盛層の抗折強度および無溝シャルピー衝撃値を
比較例として表１に併記した。
盛層の抗折強度および無溝シャルピー衝撃値を表１に示
し、また熱間鍛造せず同一熱処理を行った従来法による
同種の肉盛層の抗折強度および無溝シャルピー衝撃値を
比較例として表１に併記した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１より本発明法により製造した複合材の
肉盛層は、従来法によるものと比較してはるかに強靱で
あることが判る。
肉盛層は、従来法によるものと比較してはるかに強靱で
あることが判る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明してきた如く本発明法によれ
ば、従来法に比べ高靱性および高強度の肉盛層を有する
複合材の製造が可能になり、強靱な使用層となる肉盛層
を必要とする部品、部材に対して信頼性の高い複合材を
提供することが可能となる。また本発明法は熱間鍛造の
鍛錬成形比が小さいため鍛造費用も少なくてすみ、強靱
な複合材を安価に提供することができる。
ば、従来法に比べ高靱性および高強度の肉盛層を有する
複合材の製造が可能になり、強靱な使用層となる肉盛層
を必要とする部品、部材に対して信頼性の高い複合材を
提供することが可能となる。また本発明法は熱間鍛造の
鍛錬成形比が小さいため鍛造費用も少なくてすみ、強靱
な複合材を安価に提供することができる。
【図１】本発明法で用いる装置の要部断面図である。
【図２】本発明の実施例によって得られた複合材の肉盛
層の鍛錬成形比と引張特性の関係および従来法による肉
盛層の引張特性を示したグラフである。
層の鍛錬成形比と引張特性の関係および従来法による肉
盛層の引張特性を示したグラフである。
【図３】本発明の実施例によって得られた複合材の肉盛
層の鍛錬成形比と無溝シャルピー衝撃値の関係および従
来法による肉盛層の無溝シャルピー衝撃値を示したグラ
フである。
層の鍛錬成形比と無溝シャルピー衝撃値の関係および従
来法による肉盛層の無溝シャルピー衝撃値を示したグラ
フである。
１ 主電磁誘導加熱コイル ２ 耐火性加熱型 ４ 中空式冷却型 ５ 母材 ６ 溶湯 ８ 肉盛層
Claims (1)
- 【請求項１】 電磁誘導加熱コイルで外包された耐火性
加熱型の下部に、冷却型を内蔵したモールドを一体的に
配置した組合せモールドの中に、中実または中空の母材
を垂直に挿入し、母材と組合せモールドとの間の空隙部
に、別途準備した所望材質の溶湯を注入し、上記母材を
断続的に降下せしめ上記溶湯を母材外表面に溶着させ乍
ら、冷却により凝固せしめて母材の外周に肉盛層を形成
させた複合材を、鍛錬成形比１．２〜５で熱間鍛造する
ことを特徴とする強靱複合材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34393791A JP3255952B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 強靱複合材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34393791A JP3255952B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 強靱複合材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06210434A true JPH06210434A (ja) | 1994-08-02 |
| JP3255952B2 JP3255952B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18365399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34393791A Expired - Fee Related JP3255952B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 強靱複合材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255952B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1102469C (zh) * | 2000-08-11 | 2003-03-05 | 钢铁研究总院 | 复合轧辊的连续铸造装置及其方法 |
| CN112008063A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-01 | 湖南三泰新材料股份有限公司 | 复合坯料的制备方法及制备装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101136775B1 (ko) | 2007-11-21 | 2012-04-19 | 토카이 유니버시티 에듀케이셔널시스템 | 웨브 반송 장치, 웨브 반송 방법 및 웨브 반송 제어 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 매체 |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP34393791A patent/JP3255952B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1102469C (zh) * | 2000-08-11 | 2003-03-05 | 钢铁研究总院 | 复合轧辊的连续铸造装置及其方法 |
| CN112008063A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-01 | 湖南三泰新材料股份有限公司 | 复合坯料的制备方法及制备装置 |
| CN112008063B (zh) * | 2020-08-11 | 2022-02-22 | 湖南三泰新材料股份有限公司 | 复合坯料的制备方法及制备装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3255952B2 (ja) | 2002-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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