JPH0647688B2 - 耐摩耗円柱状部材の製造方法 - Google Patents
耐摩耗円柱状部材の製造方法Info
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- JPH0647688B2 JPH0647688B2 JP60028029A JP2802985A JPH0647688B2 JP H0647688 B2 JPH0647688 B2 JP H0647688B2 JP 60028029 A JP60028029 A JP 60028029A JP 2802985 A JP2802985 A JP 2802985A JP H0647688 B2 JPH0647688 B2 JP H0647688B2
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- annular
- metal
- powder
- sintered alloy
- wear
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼材圧延用ロール、シリンダーピストンロッ
ド等、表面に耐摩耗性が要求される円柱状部材の製造方
法に関する。
ド等、表面に耐摩耗性が要求される円柱状部材の製造方
法に関する。
耐摩耗部材、例えば鋼材圧延用ロールは、その周面に当
接する被圧延鋼材との摩耗に耐える摩耗抵抗を有するこ
とが必要であるが、その耐摩耗性は、必ずしもロールの
胴部全長にわたって要求されるわけでなく、被圧延鋼材
が当接する領域の表層部のみ所定の耐摩耗性を有してい
れば十分である。例えば、ロールの胴部中央領域のみ耐
摩耗性が要求されるような場合は、第４図に示すよう
に、中央領域の表層部（Ａ）のみを耐摩耗材料で構成
し、他の部分（Ｂ）には、安価な材料、または所要の特
性（例えば、強度・靭性等）を有する材料を適用するこ
とが好ましい。
接する被圧延鋼材との摩耗に耐える摩耗抵抗を有するこ
とが必要であるが、その耐摩耗性は、必ずしもロールの
胴部全長にわたって要求されるわけでなく、被圧延鋼材
が当接する領域の表層部のみ所定の耐摩耗性を有してい
れば十分である。例えば、ロールの胴部中央領域のみ耐
摩耗性が要求されるような場合は、第４図に示すよう
に、中央領域の表層部（Ａ）のみを耐摩耗材料で構成
し、他の部分（Ｂ）には、安価な材料、または所要の特
性（例えば、強度・靭性等）を有する材料を適用するこ
とが好ましい。
このような異種材料の組合わせになる耐摩耗部材の製造
方法としては、それぞれ所定の材料からなる複数個の部
品を準備し、これらを溶接により所定の形状に組み立て
る方法、あるいは、部材の所要の個所に凹陥部を形成し
ておき、その内部に耐摩耗材料を溶射し充填する方法等
が考えられる。
方法としては、それぞれ所定の材料からなる複数個の部
品を準備し、これらを溶接により所定の形状に組み立て
る方法、あるいは、部材の所要の個所に凹陥部を形成し
ておき、その内部に耐摩耗材料を溶射し充填する方法等
が考えられる。
しかしながら、複数の部品を溶接接合して所定の形状に
組み立てる方法は工程が煩瑣であり、また、溶接部に母
材の材質変化が生じるので、圧延ロール等，高荷重・衝
撃が反復作用する構造材料の製造法としては必ずしも適
切でない。一方、溶射方法は、比較的薄い被覆層を形成
するのに適してはいるが、厚肉層（例えば、約５mm以
上）を形成することは容易でなく、また、溶射により形
成された層（溶射層）は基材との結合力が弱いため、圧
延用ロール等としての使用において剥離し易く、実用に
耐えるものとは言い難い。
組み立てる方法は工程が煩瑣であり、また、溶接部に母
材の材質変化が生じるので、圧延ロール等，高荷重・衝
撃が反復作用する構造材料の製造法としては必ずしも適
切でない。一方、溶射方法は、比較的薄い被覆層を形成
するのに適してはいるが、厚肉層（例えば、約５mm以
上）を形成することは容易でなく、また、溶射により形
成された層（溶射層）は基材との結合力が弱いため、圧
延用ロール等としての使用において剥離し易く、実用に
耐えるものとは言い難い。
なお、別法として、材種の異なる複数の合金粉末を焼結
原料とし、圧縮成形用金型（ラバープレス用金型等）内
に、所望の層形状をなすように粉末を充填して圧縮緻密
化し、成形された圧粉体を金型から取り出し、焼結処理
する方法（特開昭54-32109号公報）も提案されている。
しかし、複数の材種の合金粉末を所望の層形状をなすよ
うに充填することは容易でなく、充填形成した粉末層の
積層境界面の乱れや破壊を生じることがあり、そのよう
な場合には、得られる焼結製品の品質が損なわれる等の
難点がある。
原料とし、圧縮成形用金型（ラバープレス用金型等）内
に、所望の層形状をなすように粉末を充填して圧縮緻密
化し、成形された圧粉体を金型から取り出し、焼結処理
する方法（特開昭54-32109号公報）も提案されている。
しかし、複数の材種の合金粉末を所望の層形状をなすよ
うに充填することは容易でなく、充填形成した粉末層の
積層境界面の乱れや破壊を生じることがあり、そのよう
な場合には、得られる焼結製品の品質が損なわれる等の
難点がある。
本発明は、異種材料の組合せになる耐摩耗部材の製造に
関する上記問題を解消し、所望の表面領域にのみ選択的
に耐摩耗層有する、圧延用ロール等の耐摩耗用途に有用
な円柱状部材の新規な製造方法を提供するものである。
関する上記問題を解消し、所望の表面領域にのみ選択的
に耐摩耗層有する、圧延用ロール等の耐摩耗用途に有用
な円柱状部材の新規な製造方法を提供するものである。
本発明は、軸方向の１もしくは複数の領域に、周面を一
周する耐摩耗性焼結合金からなる環帯部(A)を有する耐
摩耗円柱状部材の製造方法であって、 一端側に環状突起部(11)が形成された段差付き金属円柱
体(1)を、その環状突起部(11)を下に向けて直立に設置
すると共に、金属円柱体(1)の他端側に達する胴長と環
状突起部(11)に嵌合する口径とを有する金属管(a)をキ
ャニング材とし、環状突起部(11)に嵌着することによ
り、金属円柱体(1)の胴部周面の回りに環状空隙(S)を画
成し、 該環状空隙(S)内に、焼結合金からなる環帯部(A)を形成
するための焼結合金原料粉末（Ｐｗ）として、タングス
テン炭化物粉末を含むＣｏ基合金粉末またはＮｉ基合金
粉末を充填し、粉末充填層を脱気しつつ、粉末充填層の
上に、環状空隙(S)に嵌合する断面形状を有する金属環
体(3)を嵌入する操作を、１回もしくは複数回反復する
ことにより環状空隙(S)内を満たした後、環状空隙(S)を
密封し、 ついで熱間静水圧加圧焼結処理に付して焼結合金原料粉
末（Ｐｗ）を焼結せしめると共に、形成される焼結合金
からなる環帯部(A)と円柱体(1)と金属環体(3)との互い
の接触界面を融着結合せしめ、しかるのち金属管(a)を
機械加工により除去することを特徴としている。
周する耐摩耗性焼結合金からなる環帯部(A)を有する耐
摩耗円柱状部材の製造方法であって、 一端側に環状突起部(11)が形成された段差付き金属円柱
体(1)を、その環状突起部(11)を下に向けて直立に設置
すると共に、金属円柱体(1)の他端側に達する胴長と環
状突起部(11)に嵌合する口径とを有する金属管(a)をキ
ャニング材とし、環状突起部(11)に嵌着することによ
り、金属円柱体(1)の胴部周面の回りに環状空隙(S)を画
成し、 該環状空隙(S)内に、焼結合金からなる環帯部(A)を形成
するための焼結合金原料粉末（Ｐｗ）として、タングス
テン炭化物粉末を含むＣｏ基合金粉末またはＮｉ基合金
粉末を充填し、粉末充填層を脱気しつつ、粉末充填層の
上に、環状空隙(S)に嵌合する断面形状を有する金属環
体(3)を嵌入する操作を、１回もしくは複数回反復する
ことにより環状空隙(S)内を満たした後、環状空隙(S)を
密封し、 ついで熱間静水圧加圧焼結処理に付して焼結合金原料粉
末（Ｐｗ）を焼結せしめると共に、形成される焼結合金
からなる環帯部(A)と円柱体(1)と金属環体(3)との互い
の接触界面を融着結合せしめ、しかるのち金属管(a)を
機械加工により除去することを特徴としている。
金属円柱体(1)（以下「円柱基体」ともいう）および金
属環体(3)と、合金粉末（Ｐｗ）を、金属管(a)でキャニ
ングして熱間静圧加圧焼結処理する本発明方法は、複数
の部品同士を突き合わせて突き合わせ部の一つひとつを
接合して所望形状に組み立てる溶接法のような、煩瑣で
非能率な工程を必要とせず、かつ溶接施工に付随する局
部的な材質劣化をきたすこともない。
属環体(3)と、合金粉末（Ｐｗ）を、金属管(a)でキャニ
ングして熱間静圧加圧焼結処理する本発明方法は、複数
の部品同士を突き合わせて突き合わせ部の一つひとつを
接合して所望形状に組み立てる溶接法のような、煩瑣で
非能率な工程を必要とせず、かつ溶接施工に付随する局
部的な材質劣化をきたすこともない。
その焼結工程で形成される環帯部(A)は、Ｃｏ基または
Ｎｉ基合金にタングステン炭化物粒子が混在した組織を
有することにより、きわめて高い高度と耐毛性を帯有し
ている。
Ｎｉ基合金にタングステン炭化物粒子が混在した組織を
有することにより、きわめて高い高度と耐毛性を帯有し
ている。
また、溶射施工による方法と異なって、形成される耐摩
耗性焼結合金の環帯部(A)の層厚は、金属円柱体の環状
突起部(11)の段差の高低により厚薄任意に調整すること
ができ、しかも焼結工程（熱間静水圧加圧焼結）での高
加圧力の作用により、形成される焼結合金の環帯部(A)
と金属円柱体(1)と金属環体(3)の相互の接触界面には強
固な融着結合関係が形成され、従って圧延用ロール等の
高荷重・衝撃の反復作用する構造用部材としての信頼性
が付与される。
耗性焼結合金の環帯部(A)の層厚は、金属円柱体の環状
突起部(11)の段差の高低により厚薄任意に調整すること
ができ、しかも焼結工程（熱間静水圧加圧焼結）での高
加圧力の作用により、形成される焼結合金の環帯部(A)
と金属円柱体(1)と金属環体(3)の相互の接触界面には強
固な融着結合関係が形成され、従って圧延用ロール等の
高荷重・衝撃の反復作用する構造用部材としての信頼性
が付与される。
更に、製品の全体を合金粉末を原料として製造する方法
におけるような、合金粉末充填操作の困難や、得られる
製品の異材種同士の層界面の乱れはなく、金属円柱体
(1)や金属環体(3)の表面に沿って相互の融着結合関係が
形成された健全な積層構造が確保される。
におけるような、合金粉末充填操作の困難や、得られる
製品の異材種同士の層界面の乱れはなく、金属円柱体
(1)や金属環体(3)の表面に沿って相互の融着結合関係が
形成された健全な積層構造が確保される。
本発明方法を図面により説明すると、第１図において、
(1)は基体である金属円柱体、(11)はその一端部に形成
されている環状突起部である。この例においては環状突
起部(11)は基体(1)の外側に突出しており、その段差部
(12)から他端に到る胴部(13)は環状突起部(11)の段差分
だけ小さい外径を有している。
(1)は基体である金属円柱体、(11)はその一端部に形成
されている環状突起部である。この例においては環状突
起部(11)は基体(1)の外側に突出しており、その段差部
(12)から他端に到る胴部(13)は環状突起部(11)の段差分
だけ小さい外径を有している。
（ａ）は円柱基体(1)の環状突起部(11)の外面に嵌着さ
れた金属管であり、円柱基体(1)の環状突起部(11)から
他端部（頂部）に到る胴長を有し、円柱基体(1)の胴部
周面のまわりに環状空隙（ｓ）を画成している。環状空
隙（ｓ）内には耐摩耗性を有する焼結合金からなる環帯
部を形成するための焼結合金原料粉末（Ｐｗ）が充填さ
れる。すなわち、円柱基体(1)に嵌装される金属管
（ａ）は、焼結合金原料粉末を円柱基体(1)の胴部周面
に保持せしめるためのキャニング材としての役目を有す
る。
れた金属管であり、円柱基体(1)の環状突起部(11)から
他端部（頂部）に到る胴長を有し、円柱基体(1)の胴部
周面のまわりに環状空隙（ｓ）を画成している。環状空
隙（ｓ）内には耐摩耗性を有する焼結合金からなる環帯
部を形成するための焼結合金原料粉末（Ｐｗ）が充填さ
れる。すなわち、円柱基体(1)に嵌装される金属管
（ａ）は、焼結合金原料粉末を円柱基体(1)の胴部周面
に保持せしめるためのキャニング材としての役目を有す
る。
本発明方法によれば、まず第１図〔Ｉ〕に示すように円
柱基体(1)を、環状突起部(11)を下にして立設すると共
に、環状突起部(11)に金属管（ａ）を嵌着して環状空隙
（ｓ）を画成する。その環状空隙（ｓ）内に上端開口部
(14)から焼結合金原料粉末（Ｐｗ）を所定の量だけ投与
充填し、脱気しながら、その原料粉末層の上部に、同図
〔II〕に示すように、環状空隙にほぼ一致する環状断面
を有する金属環体(3)を嵌め込むことにより環状空隙
（ｓ）の全体を満たし、ついでその上端開口部における
金属環体(3)と円柱基体(1)および金属管（ａ）との間の
目地を溶接（ｃ）により封止する。必要ならば、円柱基
体(1)の環状突起部(11)における金属管（ａ）との目地
に対しても予め溶接（ｃ）を施して封止しておく。次
に、これを熱間静水圧焼結に付し、円柱基体(1)の内
面、金属管（ａ）の外面、および上下両端面側からの高
圧力の作用下に、環状空隙内の焼結原料粉末（Ｐｗ）を
焼結せしめると共に、円柱基体(1)、金属環体(3)および
形成される焼結合金を互いの接触面間で融着一体化せし
める。しかるのち、これを焼結装置から取り出し、キャ
ニング材として使用された金属管（ａ）を機械加工によ
り除去すれば、第４図に示すように、胴部中央領域の周
方向に一巡する焼結合金からなる環帯部（Ａ）を有する
製品が得られる。なお、熱間静水圧加圧焼結後、金属部
分（円柱基体、金属環体）の材質調整のための熱処理が
必要であれば、機械加工に先立って適宜行えばよい。
柱基体(1)を、環状突起部(11)を下にして立設すると共
に、環状突起部(11)に金属管（ａ）を嵌着して環状空隙
（ｓ）を画成する。その環状空隙（ｓ）内に上端開口部
(14)から焼結合金原料粉末（Ｐｗ）を所定の量だけ投与
充填し、脱気しながら、その原料粉末層の上部に、同図
〔II〕に示すように、環状空隙にほぼ一致する環状断面
を有する金属環体(3)を嵌め込むことにより環状空隙
（ｓ）の全体を満たし、ついでその上端開口部における
金属環体(3)と円柱基体(1)および金属管（ａ）との間の
目地を溶接（ｃ）により封止する。必要ならば、円柱基
体(1)の環状突起部(11)における金属管（ａ）との目地
に対しても予め溶接（ｃ）を施して封止しておく。次
に、これを熱間静水圧焼結に付し、円柱基体(1)の内
面、金属管（ａ）の外面、および上下両端面側からの高
圧力の作用下に、環状空隙内の焼結原料粉末（Ｐｗ）を
焼結せしめると共に、円柱基体(1)、金属環体(3)および
形成される焼結合金を互いの接触面間で融着一体化せし
める。しかるのち、これを焼結装置から取り出し、キャ
ニング材として使用された金属管（ａ）を機械加工によ
り除去すれば、第４図に示すように、胴部中央領域の周
方向に一巡する焼結合金からなる環帯部（Ａ）を有する
製品が得られる。なお、熱間静水圧加圧焼結後、金属部
分（円柱基体、金属環体）の材質調整のための熱処理が
必要であれば、機械加工に先立って適宜行えばよい。
上記製造工程において、円柱基体(1)のまわりの環状空
隙（ｓ）内へ焼結原料粉末（Ｐｗ）の充填と金属環体
(3)の嵌入操作を必要な回数だけ繰り返して、第２図に
示すように焼結原料粉末（Ｐｗ）と金属環体(3)とを多
段に積層すれば、その積層数に応じて複数の焼結合金か
らなる環帯部（Ａ）を有する製品を得ることができる。
隙（ｓ）内へ焼結原料粉末（Ｐｗ）の充填と金属環体
(3)の嵌入操作を必要な回数だけ繰り返して、第２図に
示すように焼結原料粉末（Ｐｗ）と金属環体(3)とを多
段に積層すれば、その積層数に応じて複数の焼結合金か
らなる環帯部（Ａ）を有する製品を得ることができる。
また、内面に耐摩耗性が要求される部材を製造する場合
は、第３図に示すように、内面側に環状突起部(11)が形
成されている段差付き中空円柱基体(1)を使用し、その
環状突起部(11)に金属管（ａ）を内嵌することにより、
基体(1)の胴部内周面側に環状空隙（ｓ）を形成する以
外は、前記と同じ要領で、環状空隙（ｓ）内への焼結原
料粉末（Ｐｗ）の充填と、金属環体(3)の嵌入の各操
作、並びに焼結およびその後の機械加工を実施すれば、
内面に環帯部（Ａ）を有する製品を得ることができる。
は、第３図に示すように、内面側に環状突起部(11)が形
成されている段差付き中空円柱基体(1)を使用し、その
環状突起部(11)に金属管（ａ）を内嵌することにより、
基体(1)の胴部内周面側に環状空隙（ｓ）を形成する以
外は、前記と同じ要領で、環状空隙（ｓ）内への焼結原
料粉末（Ｐｗ）の充填と、金属環体(3)の嵌入の各操
作、並びに焼結およびその後の機械加工を実施すれば、
内面に環帯部（Ａ）を有する製品を得ることができる。
本発明に使用される円柱基体(1)の材質は、目的とする
製品の用途・使用条件により任意に選ばれる。圧延用ロ
ールを目的とする場合には、例えば鋼、ダクタイル鋳鉄
等が用いられる。なお、円柱基体(1)の環状突起部(11)
と胴部(13)とは必ずしも一体成形されたものである必要
はなく、前記金属環体(3)を使用することにより形成し
てもよい。また、円柱基体(1)は中空体のほか中実体が
用いられることもある。
製品の用途・使用条件により任意に選ばれる。圧延用ロ
ールを目的とする場合には、例えば鋼、ダクタイル鋳鉄
等が用いられる。なお、円柱基体(1)の環状突起部(11)
と胴部(13)とは必ずしも一体成形されたものである必要
はなく、前記金属環体(3)を使用することにより形成し
てもよい。また、円柱基体(1)は中空体のほか中実体が
用いられることもある。
円柱基体(1)に嵌装される金属環体(3)の材質は一般的に
は円柱基体と同材質であるが、目的とする製品の用途・
使用条件により他の材質を使用してよい。
は円柱基体と同材質であるが、目的とする製品の用途・
使用条件により他の材質を使用してよい。
上記円柱基体(1)および金属環体(3)は熱間静水圧加圧焼
結において、それらの接触面での融着一体化および形成
される焼結合金との融着一体化を妨げないように表面の
スケール、その他の異物を除去し清浄面にしておくこと
が望ましい。
結において、それらの接触面での融着一体化および形成
される焼結合金との融着一体化を妨げないように表面の
スケール、その他の異物を除去し清浄面にしておくこと
が望ましい。
焼結合金原料粉末は、耐摩耗性の点から、タングステン
炭化物粉末が５〜80％配合されたＣｏ基合金、またはＮ
ｉ基合金粉末混合物が好ましく用いられる。タングステ
ン炭化物は、硬度、濡れ性、焼結性等の点から、Ｃｏを
５〜20％含有するＷＣ粉末が特に好ましく、またＣｏ基
合金粉末の好ましい例として、Ｍｏ：25〜30％、Ｃｒ：
15〜20％、Ｓｉ：５％以下を含有するものが挙げられ、
Ｎｉ基合金粉末の好ましい例としては、Ｍｏ：30〜35
％、Ｃｒ：15〜20％、Ｓｉ：3.5％以下を含むもの、ま
たはＣｒ：10〜20％、Ｂ：2.0〜4.0％、Ｓｉ：2.0〜5.0
％、Ｃ：0.1〜1.0％を含有するものが挙げられる。
炭化物粉末が５〜80％配合されたＣｏ基合金、またはＮ
ｉ基合金粉末混合物が好ましく用いられる。タングステ
ン炭化物は、硬度、濡れ性、焼結性等の点から、Ｃｏを
５〜20％含有するＷＣ粉末が特に好ましく、またＣｏ基
合金粉末の好ましい例として、Ｍｏ：25〜30％、Ｃｒ：
15〜20％、Ｓｉ：５％以下を含有するものが挙げられ、
Ｎｉ基合金粉末の好ましい例としては、Ｍｏ：30〜35
％、Ｃｒ：15〜20％、Ｓｉ：3.5％以下を含むもの、ま
たはＣｒ：10〜20％、Ｂ：2.0〜4.0％、Ｓｉ：2.0〜5.0
％、Ｃ：0.1〜1.0％を含有するものが挙げられる。
これらの焼結原料粉末混合物を用いて形成される焼結合
金からなる環帯部は、耐摩耗性に富むと共に、耐食性に
もすぐれ、また強度・靭性・耐熱衝撃性をもそなえてい
る。
金からなる環帯部は、耐摩耗性に富むと共に、耐食性に
もすぐれ、また強度・靭性・耐熱衝撃性をもそなえてい
る。
熱間静水圧加圧焼結は、好ましくは、加圧力：900kgf／
cm2以上、温度：1000℃以上にて行われる。熱間静水圧
加圧焼結を適用するのは、形成される焼結合金からなる
環帯部を緻密で耐摩耗性や強度・靭性等にすぐれたもの
とし、かつ円柱基体や金属環帯を圧縮・緻密化し、併せ
てこれら相互の接触面間の融着結合を完全ならしめるた
めである。加圧力を900kgf／cm2以上、温度を1000℃以
上とするのは、上記の加圧焼結結果を確保するためであ
る。温度の上限は特に規定しないが、融点より低い温度
に制限されることは言うまでもない。加圧力の上限は規
定しないが、2000kgf／cm2をこえる加圧力を作用させる
必要は特にない。
cm2以上、温度：1000℃以上にて行われる。熱間静水圧
加圧焼結を適用するのは、形成される焼結合金からなる
環帯部を緻密で耐摩耗性や強度・靭性等にすぐれたもの
とし、かつ円柱基体や金属環帯を圧縮・緻密化し、併せ
てこれら相互の接触面間の融着結合を完全ならしめるた
めである。加圧力を900kgf／cm2以上、温度を1000℃以
上とするのは、上記の加圧焼結結果を確保するためであ
る。温度の上限は特に規定しないが、融点より低い温度
に制限されることは言うまでもない。加圧力の上限は規
定しないが、2000kgf／cm2をこえる加圧力を作用させる
必要は特にない。
本発明の耐摩耗部材の焼結合金からなる環帯部（Ａ）の
肉厚は、目的とする耐摩耗部材の用途・使用条件等によ
り適宜決められるが、ロール類では例えば10mm以上とす
るとよい。その層厚は、円柱基体(1)の環状突起部(11)
の段差により任意に調整することができる。もっとも、
熱間静水圧加圧焼結での被処理体の収縮量(12〜25％程
度）を考慮すべきは言うまでもない。
肉厚は、目的とする耐摩耗部材の用途・使用条件等によ
り適宜決められるが、ロール類では例えば10mm以上とす
るとよい。その層厚は、円柱基体(1)の環状突起部(11)
の段差により任意に調整することができる。もっとも、
熱間静水圧加圧焼結での被処理体の収縮量(12〜25％程
度）を考慮すべきは言うまでもない。
なお、環帯部（Ａ）をなす焼結合金とそれ以外の金属部
との熱膨張率の差が大きく、実使用時の加熱冷却の繰り
返しにより環帯部（Ａ）に剥離が生じるおそれがある場
合には、熱膨張率の差を緩和するために、両者の中間の
熱膨張率を有する物質からなる層（例えば、ジルコニア
系焼結合金層）を中間層として設けるとよい。中間層の
肉厚は１mm程度が適当である。このような中間層を有す
る多層構造体を形成するには、円柱基体(1)にキャニン
グ材としての金属管（ａ）を嵌装するに先立って、円柱
基体(1)の胴部(13)周面の所要の個所に、例えば溶射法
により中間層を形成しておき、その後に金属管（ａ）を
嵌装し、焼結原料粉末の充填および金属環体(3)の嵌装
（必要なら、焼結原料粉末と接する端面にも溶射を施し
ておく）を行って熱間静水圧焼結を実施すればよい。な
お、中間層は溶射のままの状態では多孔質であるが、熱
間静水圧加圧焼結により緻密化し、環帯部（焼結合金）
および金属部と十分に融着結合する。
との熱膨張率の差が大きく、実使用時の加熱冷却の繰り
返しにより環帯部（Ａ）に剥離が生じるおそれがある場
合には、熱膨張率の差を緩和するために、両者の中間の
熱膨張率を有する物質からなる層（例えば、ジルコニア
系焼結合金層）を中間層として設けるとよい。中間層の
肉厚は１mm程度が適当である。このような中間層を有す
る多層構造体を形成するには、円柱基体(1)にキャニン
グ材としての金属管（ａ）を嵌装するに先立って、円柱
基体(1)の胴部(13)周面の所要の個所に、例えば溶射法
により中間層を形成しておき、その後に金属管（ａ）を
嵌装し、焼結原料粉末の充填および金属環体(3)の嵌装
（必要なら、焼結原料粉末と接する端面にも溶射を施し
ておく）を行って熱間静水圧焼結を実施すればよい。な
お、中間層は溶射のままの状態では多孔質であるが、熱
間静水圧加圧焼結により緻密化し、環帯部（焼結合金）
および金属部と十分に融着結合する。
本発明により得られる耐摩耗部材は、その用途により必
要に応じて環帯部に機械加工が加えられる。例えば、カ
リバー付き圧延用ロールとして使用する場合には、環帯
部（Ａ）に所望の溝形状を有するカリバーが周方向に形
成される。
要に応じて環帯部に機械加工が加えられる。例えば、カ
リバー付き圧延用ロールとして使用する場合には、環帯
部（Ａ）に所望の溝形状を有するカリバーが周方向に形
成される。
第１図に示すように、外面に段差部(12)を有する円柱基
体(1)の環状突起部(11)に金属管（ａ）を嵌着し、環状
空隙（ｓ）内に、焼結合金原料粉末（Ｐｗ）を充填し、
真空脱気下に、その上部に金属環体(3)を嵌入して封止
する。熱間静水圧加圧焼結の後、機械加工を加えて第４
図に示すように、胴部中央領域の周面に焼結合金からな
る環帯部（Ａ）を有する３種の製品（Ｉ）、（II）およ
び（III）を得た。
体(1)の環状突起部(11)に金属管（ａ）を嵌着し、環状
空隙（ｓ）内に、焼結合金原料粉末（Ｐｗ）を充填し、
真空脱気下に、その上部に金属環体(3)を嵌入して封止
する。熱間静水圧加圧焼結の後、機械加工を加えて第４
図に示すように、胴部中央領域の周面に焼結合金からな
る環帯部（Ａ）を有する３種の製品（Ｉ）、（II）およ
び（III）を得た。
製造条件および製品性状は次のとおりである。
〔Ｉ〕円柱基体 (1)材質：高張力鋼（ハイテン50) (2)全長250mm、内径：200mm、環状突起部の肉厚・長
さ：65mm・50mm、胴部の肉厚・長さ：35mm・200mm。
さ：65mm・50mm、胴部の肉厚・長さ：35mm・200mm。
〔II〕金属環体 (1)材質：高張力鋼（ハイテン50) (2)肉厚・長さ：30mm・50mm 〔III〕金属管 (1)材質：軟鋼 (2)肉厚・長さ：1.2mm・250mm 〔IV〕焼結原料粉末 (1)製品（Ｉ）：タングステン炭化物粒子とＣｏ基合金
粉末の混合物(30：70重量比）。粒径44μｍ以下。Ｃｏ
基合金粉末成分組成：Ｍｏ28％、Ｃｒ15％、Ｓｉ２％、
残部Ｃｏ。
粉末の混合物(30：70重量比）。粒径44μｍ以下。Ｃｏ
基合金粉末成分組成：Ｍｏ28％、Ｃｒ15％、Ｓｉ２％、
残部Ｃｏ。
(2)製品（II）：タングステン炭化物粒子とＮｉ基合金
粉末との混合物(35：65重量比）。粒径44μｍ以下。Ｎ
ｉ基合金粉末成分組成：Ｍｏ32％、Ｃｒ15％、Ｓｉ３
％、残部Ｎｉ。
粉末との混合物(35：65重量比）。粒径44μｍ以下。Ｎ
ｉ基合金粉末成分組成：Ｍｏ32％、Ｃｒ15％、Ｓｉ３
％、残部Ｎｉ。
(3)製品（III）：タングステン炭化物粒子とＮｉ基合金
粉末との混合物(25：75重量比）。粒径44μｍ以下。Ｎ
ｉ基合金粉末成分組成：Ｃｒ14％、Ｂ３％、Ｓｉ４％、
Ｃ0.9％、残部Ｎｉ。
粉末との混合物(25：75重量比）。粒径44μｍ以下。Ｎ
ｉ基合金粉末成分組成：Ｃｒ14％、Ｂ３％、Ｓｉ４％、
Ｃ0.9％、残部Ｎｉ。
〔Ｖ〕焼結条件 温度：1050℃、加圧力1000kgf／cm2、保持時間：２Ｈ
ｒ。
ｒ。
〔VI〕製品サイズ（機械加工後） 外径：310mm、内径210mm、全長200mm、環帯部の層厚・
幅：20mm・135mm。
幅：20mm・135mm。
〔VII〕製品性状 (1)環帯部（Ａ）と金属部（Ｂ）との接触面は各製品と
も融着している。
も融着している。
(2)環帯部（Ａ）の硬度および耐摩耗性 製品（Ｉ）：HRC61、製品（II）：HRC60、製品（II
I）：HRC64。
I）：HRC64。
大越式迅速摩耗試験による比摩耗量は次のとおりである
（但し、相手材回転輪：浸炭焼入鋼、すべり速度：3.4
ｍ／秒、すべり距離：200ｍ、最終荷重：17.0kgf）。比
較例としてチルド鋳鉄について同一条件で得られた結果
を併せて示す。
（但し、相手材回転輪：浸炭焼入鋼、すべり速度：3.4
ｍ／秒、すべり距離：200ｍ、最終荷重：17.0kgf）。比
較例としてチルド鋳鉄について同一条件で得られた結果
を併せて示す。
製品（Ｉ）：５×10-8mm2／kgf、製品（II）：６×10-8
mm2／kgf、製品（III）：４×10-8mm2／kgf、チルド鋳
鉄：22×10-8mm2／kgf 〔発明の効果〕 本発明方法によれば、金属円柱体の周面の所望の部分に
タングステン炭化物粒子を含むＣｏ基合金またはＮｉ基
合金焼結合金からなる環帯部を有する円柱状部材を得る
ことができる。環帯部は極めて耐摩耗性が高く、かつ耐
食性にもすぐれている。
mm2／kgf、製品（III）：４×10-8mm2／kgf、チルド鋳
鉄：22×10-8mm2／kgf 〔発明の効果〕 本発明方法によれば、金属円柱体の周面の所望の部分に
タングステン炭化物粒子を含むＣｏ基合金またはＮｉ基
合金焼結合金からなる環帯部を有する円柱状部材を得る
ことができる。環帯部は極めて耐摩耗性が高く、かつ耐
食性にもすぐれている。
本発明により得られる部材は、環帯部およびそれ以外の
金属部分のいずれも緻密であり、しかもその表面で完全
に融着一体化しているので、強度・靭性等にもすぐれて
おり、圧延用ロール等のような高荷重・衝撃が反復作用
する用途にも十分に耐える。むろん、その用途は、ロー
ル類に限られず、マドポンプのピストンロッド、その他
の耐摩耗性が要求される各種装置・機器の構造部材とし
有用なことは言うまでもない。
金属部分のいずれも緻密であり、しかもその表面で完全
に融着一体化しているので、強度・靭性等にもすぐれて
おり、圧延用ロール等のような高荷重・衝撃が反復作用
する用途にも十分に耐える。むろん、その用途は、ロー
ル類に限られず、マドポンプのピストンロッド、その他
の耐摩耗性が要求される各種装置・機器の構造部材とし
有用なことは言うまでもない。
第１図〔Ｉ〕および〔II〕は本発明の実施例を示す縦断
面図、第２図および第３図は本発明の他の実施例の半裁
縦断面図、第４図〔Ｉ〕は本発明により得られる部材の
例を模式的に示す縦断面図、同図〔II〕はＸ−Ｘ断面図
である。 Ａ：環帯部、Ｂ：金属部、Ｐｗ：焼結合金原料粉末、
１；円柱基体、11：環状突起部、３：金属環体、ａ：金
属管（キャニング材）。
面図、第２図および第３図は本発明の他の実施例の半裁
縦断面図、第４図〔Ｉ〕は本発明により得られる部材の
例を模式的に示す縦断面図、同図〔II〕はＸ−Ｘ断面図
である。 Ａ：環帯部、Ｂ：金属部、Ｐｗ：焼結合金原料粉末、
１；円柱基体、11：環状突起部、３：金属環体、ａ：金
属管（キャニング材）。
Claims (1)
- 【請求項１】軸方向の１もしくは複数の領域に、周面を
一周する耐摩耗性焼結合金からなる環帯部(A)を有する
耐摩耗円柱状部材の製造方法であって、 一端側に環状突起部(11)が形成された段差付き金属円柱
体(1)を、その環状突起部(11)を下に向けて直立に設置
すると共に、金属円柱体(1)の他端側に達する胴長と環
状突起部(11)に嵌合する口径とを有する金属管(a)をキ
ャニング材とし、環状突起部(11)に嵌着することによ
り、金属円柱体(1)の胴部周面の回りに環状空隙(S)を画
成し、 該環状空隙(S)内に、焼結合金からなる環帯部(A)を形成
するための焼結合金原料粉末（Ｐｗ）として、タングス
テン炭化物粉末を含むＣｏ基合金粉末またはＮｉ基合金
粉末を充填し、粉末充填層を脱気しつつ、粉末充填層の
上に、環状空隙(S)に嵌合する断面形状を有する金属環
体(3)を嵌入する操作を、１回もしくは複数回反復する
ことにより環状空隙(S)内を満たした後、環状空隙(S)を
密封し、 ついで熱間静水圧加圧焼結処理に付して焼結合金原料粉
末（Ｐｗ）を焼結せしめると共に、形成される焼結合金
からなる環帯部(A)と円柱体(1)と金属環体(3)との互い
の接触界面を融着結合せしめ、しかるのち金属管(a)を
機械加工により除去することを特徴とする耐摩耗円柱状
部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60028029A JPH0647688B2 (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 耐摩耗円柱状部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60028029A JPH0647688B2 (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 耐摩耗円柱状部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61186407A JPS61186407A (ja) | 1986-08-20 |
| JPH0647688B2 true JPH0647688B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=12237316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60028029A Expired - Lifetime JPH0647688B2 (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 耐摩耗円柱状部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0647688B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63270973A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-08 | Kato Hatsujo Kaisha Ltd | 高摩擦プ−リの製造方法 |
| CN102328073B (zh) * | 2011-07-22 | 2013-09-04 | 浙江一火科技有限公司 | 一种穿鳃水泵钳棘轮销及其制造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035404B2 (ja) * | 1977-08-15 | 1985-08-14 | ダイジヱツト工業株式会社 | 超硬合金製複合物品の製造法 |
-
1985
- 1985-02-14 JP JP60028029A patent/JPH0647688B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61186407A (ja) | 1986-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |