JPH0625800A - 高強度・耐摩耗性材料 - Google Patents

高強度・耐摩耗性材料

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JPH0625800A
JPH0625800A JP17833292A JP17833292A JPH0625800A JP H0625800 A JPH0625800 A JP H0625800A JP 17833292 A JP17833292 A JP 17833292A JP 17833292 A JP17833292 A JP 17833292A JP H0625800 A JPH0625800 A JP H0625800A
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JP
Japan
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atomic
carbide
strength
intermetallic compound
matrix
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JP17833292A
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English (en)
Inventor
Kozo Ozaki
崎 公 造 尾
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温における強度に優れおよび/または耐摩
耗性に優れていることが要求される金型やロールなどの
素材として好適な材料を提供する。 【構成】 A1:25〜50原子%を含み、必要に応じ
てCr:5原子%以下,B:0.1原子%以下のうちの
1種または2種を含むFe−Al系金属間化合物をベー
スとし且つ結晶型としてB2型規制相を持つマトリック
ス中に、炭化物形成元素と炭素とが、0.1原子%<C
<Zr+Nb+V+W+Mo<10原子%の範囲で含有
していて炭化物が分散している高強度・耐摩耗性材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度および/または
耐摩耗性が要求される部品ないしは製品、とくに高温域
において高強度および/または耐摩耗性が要求される部
品ないしは製品の素材として好適に利用され、例えば、
一般の熱間工具鋼(JIS SKD61等)では対応で
きないような700℃以上の高温域において強度および
耐摩耗性が要求される金型材料や、ロール材料として好
適に利用される高強度・耐摩耗性材料に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、高温で使用される金型の素材とし
ては、インコネル系統のものが中心として採用されてお
り、さらに耐摩耗性が要求される場合には超硬工具など
が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インコ
ネル系統のものや超硬工具では、いずれも加工が困難で
あると共に、コストが高いものにつくという問題点があ
る。
【0004】また、恒温鍛造型の素材としては、Mo金
属が採用されることもあるが、無酸化雰囲気でないと使
用することができないという問題点があり、これらの問
題点を解決することが課題となっていた。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、インコネル系統や超硬合金
に比べて加工性が良好であると共に、コストが低く、し
かも高温において高強度でかつ耐摩耗性に優れている高
強度・耐摩耗性材料を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる高強度・
耐摩耗性材料は、Al:25〜50原子%、および必要
に応じてはCr:5原子%以下,B:0.1原子%以下
のうちの1種または2種を含むFe−Al系金属間化合
物をベースとし且つ結晶型としてB2型規制相を持つマ
トリックス中に、炭化物形成元素と炭素とが、 0.1原子%<C<Zr+Nb+V+W+Mo<10原
子% の範囲で含有していて炭化物が分散している材料構成と
したことを特徴としており、このような高強度・耐摩耗
性材料に係わる発明の構成をもって前述した従来の課題
を解決するための手段としている。
【0007】本発明に係わる高強度・耐摩耗性材料にお
いては、炭素がすべて残らず炭化物を形成していてマト
リックス中に分散している材料構成とすることが必要に
応じて望ましく、また、炭化物の形成に対して余剰の炭
化物形成元素が固溶強化元素としてマトリックス中に固
溶している材料構成とすることが必要に応じて望まし
い。
【0008】本発明に係わる高強度・耐摩耗性材料にお
いては、マトリックスが、Al:25〜50原子%を含
み、必要に応じてCr:5原子%以下,B:0.1原子
%以下のうちの1種または2種を含むFe−Al系金属
間化合物をベースとし且つ結晶型としてB2型規制相を
持つものであり、Al含有量を25〜50原子%とする
ことによって、熱処理を含めて、結晶型がB2型規制相
を持つ金属間化合物をベースとするマトリックスを得る
ことが可能となり、このようなB2型金属間化合物のマ
トリックスとすることによって、本来の耐酸化性を十分
に活かした高強度材料とすることが可能となる。
【0009】また、金属間化合物は一般に粒界強度が弱
いので、粒界強度強化のために、粒界強化元素としてC
r,Bのうちの1種または2種を添加することも必要に
応じて望ましい。
【0010】このとき、Cr含有量を2〜5原子%とす
ることによって、より優れた靭性向上効果を得ることが
可能であるが、5原子%を超えると靭性向上の効果は小
さいので、Crを含有させるとしても5原子%以下とす
るのがよい。
【0011】また、B含有量が0.1原子%を超えると
靭性向上の効果はほぼ変化がなくなるので、Bを含有さ
せるとしても0.1原子%以下とするのがよい。
【0012】さらに、本発明においては、Fe−Al系
金属間化合物の耐摩耗性を向上させるために、マトリッ
クス中に、炭化物形成元素と炭素とが、 0.1原子%<C<Zr+Nb+V+W+Mo<10原
子% の範囲で含有していて1000℃以上まで安定な炭化物
(ZrC,NbC,VC,WC,MoC等)がプレアロ
イとして分散しているものとなしている。
【0013】そして、金属間化合物の耐摩耗性の向上に
有効な炭化物量を得ることができるようにC>0.1原
子%とするのがよく、また、炭素がすべて炭化物を形成
して残留炭素が存在せず、これらの炭化物がマトリック
ス中に分散しているものとするためにC<Zr+Nb+
V+W+Moとなるようにするがよく、炭化物の形成に
対して余剰の炭化物形成元素があるときは、これらの炭
化物形成元素が固溶強化元素(つまり、Feの置換型元
素)としてマトリックス中に固溶しているものとするこ
とにより、強度、とくに高温強度をさらに高めるように
なすのがよい。
【0014】しかし、炭化物形成元素が多すぎるとかえ
って強度および靭性が低下することとなるので、Zr+
Nb+V+W+Mo<10原子%とするのがよい。
【0015】そのほか、SiはAlの代替元素となる
が、多量の添加は金属間化合物自体の特性を変化させる
ので、多量に含有させることは好ましくなく、0.01
原子%程度までは許容される。
【0016】また、Mnは溶製時の脱酸剤としてAlと
共に使用されることがあるが、本発明材料はAlを多量
に含有しているので、Mnを脱酸剤として多量に添加す
る意味合いは少ない。また、特性に与える影響はほとん
ど認められないが、原材料からの混入などを考慮すれば
1.0原子%程度までは許容される。
【0017】さらに、上記以外の炭化物形成元素でとく
にCとの結合力が弱い炭化物形成元素では、炭化物を形
成しない炭素がマトリックス中に固溶して、マトリック
スの高温強度を低下させる原因となるので、制限するこ
とが望ましい。
【0018】そのほか、本発明の要旨と妨げない範囲
で、従来、鉄鋼材料において各々の作用効果が知られて
いる元素を適宜添加しても良い。
【0019】
【発明の作用】本発明に係わるFe−Al系金属間化合
物材料は、Al:25〜50原子%を含有し、より一層
の靭性向上が要求される場合にはCr:5原子%以下,
B:0.1原子%以下のうちの1種または2種を含有す
るFe−Al系金属間化合物をベースとし且つ結晶型と
してB2型規制相を持つマトリックス中に、炭化物形成
元素と炭素とが、0.1原子%<C<Zr+Nb+V+
W+Mo<10原子%の範囲で含有していて炭化物が分
散している構成となっていることから、Fe−Al系B
2型金属間化合物がもつ本来の耐酸化性を十分に活かし
たものとなり、高温での強度に優れたものになると共
に、金属間化合物中に炭化物を分散して存在させている
ことによって、耐摩耗性により一層優れたものとなり、
高温における強度や耐摩耗性により一層優れた材料とし
て提供されるものとなる。
【0020】
【実施例】Alを含有しまた一部についてはCr,Bを
含有したFe−Al系金属間化合物をベースとし且つ結
晶型がB2型規制相を持つマトリックスを得ると共に、
前記マトリックス中に硬質粒子である炭化物をプレアロ
イとして分散させることによって、表1の発明例の欄に
示す化学成分組成のFe−Al系金属間化合物材料を得
た。
【0021】また、比較のために、炭化物を含まない表
1の比較例の欄に示す化学成分組成のFe−Al系金属
間化合物材料を用意した。
【0022】
【表1】
【0023】そして、表1に示したFe−Al系金属間
化合物のうちの一部については耐摩耗性を大越式摩耗試
験によって表2に示す試験条件で評価した。この結果を
図1に示す。
【0024】
【表2】
【0025】図1に示すように、炭化物が分散した本発
明例によるFe−Al系金属間化合物(発明例13,1
5)では、炭化物を含まない比較例のFe−Al系金属
間化合物(比較例1,3)に比べて、比摩耗量がかなり
少なく、耐摩耗性に著しく優れたものであった。
【0026】
【発明の効果】本発明に係わる高強度・耐摩耗性材料
は、Al:25〜50原子%、必要に応じてさらにC
r:5原子%以下,B:0.1原子%以下のうちの1種
または2種を含むFe−Al系金属間化合物をベースと
し且つ結晶型としてB2型規制相を持つマトリックス中
に、炭化物形成元素と炭素とが、0.1原子%<C<Z
r+Nb+V+W+Mo<10原子%の範囲で含有して
いて炭化物が分散している材料構成となっていることか
ら、従来のインコネル系統や超硬合金に比べて加工性が
良好であると共に、コストが低く、高温において強度が
高く、結晶型としてFe−Al系B2型規則相をもつ金
属間化合物本来の耐酸化性を十分に活かすことが可能で
あって酸化雰囲気中での恒温鍛造金型としての用途にも
十分に対応することが可能であり、さらには金属間化合
物中に炭化物を安定して存在させることによって十分に
優れた耐摩耗性を有する材料であることから、熱間用金
型材料や、恒温鍛造用金型材料や、熱間ロール材料など
として好適に利用することが可能であるという著大なる
効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例においてFe−Al系金属間化
合物材料の耐摩耗性を評価した結果を示すグラフであ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】図1に示すように、炭化物が分散した本発
明例によるFe−Al系金属間化合物(発明例13,1
5)では、炭化物を含まない比較例のFe−Al系金属
間化合物(比較例1,3)に比べて、比摩耗量がかなり
少なく、耐摩耗性に著しく優れたものであった。また、
比較例1および発明例13のFe−Al系金属間化合物
についてミクロ組織を調べた結果を図2および図3に示
すが、図2に示すように、炭化物を含まない比較例1の
場合は粒界腐食となっているのに対して、図3に示すよ
うに、炭化物を含む発明例13の場合は炭化物腐食とな
っており、マトリックス中に硬質粒子である炭化物が分
散していて耐摩耗性の向上に寄与することが裏付けられ
た。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図2
【補正方法】追加
【補正内容】
【図2】表1の比較例1のFe−Al系金属間化合物の
ミクロ組織を調べた結果を示す金属組織顕微鏡写真であ
る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】追加
【補正内容】
【図3】表1の発明例13のFe−Al系金属間化合物
のミクロ組織を調べた結果を示す金属組織顕微鏡写真で
ある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】追加
【補正内容】
【図2】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】追加
【補正内容】
【図3】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al:25〜50原子%を含むFe−A
    l系金属間化合物をベースとし且つ結晶型としてB2型
    規制相を持つマトリックス中に、炭化物形成元素と炭素
    とが、 0.1原子%<C<Zr+Nb+V+W+Mo<10原
    子% の範囲で含有していて炭化物が分散していることを特徴
    とする高強度・耐摩耗性材料。
  2. 【請求項2】 Al:25〜50原子%、およびCr:
    5原子%以下,B:0.1原子%以下のうちの1種また
    は2種を含むFe−Al系金属間化合物をベースとし且
    つ結晶型としてB2型規制相を持つマトリックス中に、
    炭化物形成元素と炭素とが、 0.1原子%<C<Zr+Nb+V+W+Mo<10原
    子% の範囲で含有していて炭化物が分散していることを特徴
    とする高強度・耐摩耗性材料。
  3. 【請求項3】 炭素がすべて炭化物を形成していてマト
    リックス中に炭化物として分散している請求項1または
    2に記載の高強度・耐摩耗性材料。
  4. 【請求項4】 炭化物の形成に対して余剰の炭化物形成
    元素が固溶強化元素としてマトリックス中に固溶してい
    る請求項1ないし3のいずれかに記載の高強度・耐摩耗
    性材料。
JP17833292A 1992-07-06 1992-07-06 高強度・耐摩耗性材料 Pending JPH0625800A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0695811A1 (en) 1994-08-05 1996-02-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha High heat-resisting iron-base alloy
WO1999009334A3 (de) * 1997-08-14 1999-04-15 Schwaebische Huettenwerke Gmbh Verbundwerkstoff mit hohem anteil intermetallischer phasen, vorzugsweise für reibkörper
FR2782096A1 (fr) * 1998-08-07 2000-02-11 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un alliage intermetallique fer-aluminium renforce par des dispersoides de ceramique et alliage ainsi obtenu
CN1140379C (zh) * 2001-09-26 2004-03-03 上海康阜实业有限公司 耐高温耐磨蚀的管状焊丝

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EP0695811A1 (en) 1994-08-05 1996-02-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha High heat-resisting iron-base alloy
WO1999009334A3 (de) * 1997-08-14 1999-04-15 Schwaebische Huettenwerke Gmbh Verbundwerkstoff mit hohem anteil intermetallischer phasen, vorzugsweise für reibkörper
FR2782096A1 (fr) * 1998-08-07 2000-02-11 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un alliage intermetallique fer-aluminium renforce par des dispersoides de ceramique et alliage ainsi obtenu
WO2000008222A1 (fr) * 1998-08-07 2000-02-17 Commissariat A L'energie Atomique Procede de fabrication d'un alliage intermetallique fer-aluminium renforce par des dispersoides de ceramique et alliage ainsi obtenu
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