JPH09263873A - 耐摩耗性にすぐれる黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材 - Google Patents

耐摩耗性にすぐれる黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材

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JPH09263873A
JPH09263873A JP7587096A JP7587096A JPH09263873A JP H09263873 A JPH09263873 A JP H09263873A JP 7587096 A JP7587096 A JP 7587096A JP 7587096 A JP7587096 A JP 7587096A JP H09263873 A JPH09263873 A JP H09263873A
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JP
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cast iron
graphite
wear resistance
iron material
high speed
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JP7587096A
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Yutaka Tsujimoto
豊 辻本
Akitoshi Okabayashi
昭利 岡林
Takeru Morikawa
長 森川
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延用複合ロールの外層材として使用される
黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材について、耐摩耗性の向上を図
る。 【解決手段】 本発明のハイス系鋳鉄材は、重量%に
て、C:2.0〜3.6%、Si:1.5〜3.5%、M
n:0.1〜2.0%、Ni:0.1〜10.0%、Cr:
2.0〜7.0%、Mo:0.1〜5.0%、W:0.1〜
5.0%、Ta:0.1〜3.0%、V、Nbの一種又は
二種を合計量で1.5〜5.0%、残部実質的にFeから
なり、必要に応じて、Co:10.0%以下を含めるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延用複合ロール
の外層材として好適な黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材に関す
る。
【0002】
【従来の技術】圧延用複合ロールの外層材として使用さ
れている従来の黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材は、Cr、M
o、V、Nb、W等の如く複合炭化物を形成する元素を
含有している(例えば、特開平6−256889号公報
参照)。この鋳鉄材は、黒鉛と複合炭化物が晶出した組
織を有しており、黒鉛の作用による低摩擦係数及び良好
な耐焼付性と、炭化物の存在による高耐摩耗性を具備し
ている。しかし、操業条件の苛酷化に伴ない、さらに高
耐摩耗性を備えた材料が要請されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐摩
耗性にすぐれる黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材を提供すること
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材は、重量%にて、
C:2.0〜3.6%、Si:1.5〜3.5%、Mn:
0.1〜2.0%、Ni:0.1〜10.0%、Cr:2.
0〜7.0%、Mo:0.1〜5.0%、W:0.1〜5.
0%、Ta:0.1〜3.0%、V、Nbの一種又は二種
を合計量で1.5〜5.0%、残部実質的にFeからな
る。本発明の鋳鉄材は、Cr、Mo、W、Ta、Nb、
V、Fe及びCが相互に結合した高硬度の複合炭化物が
基地中に存在しており、常温及び高温における硬度が高
く、耐摩耗性にすぐれている。種々の炭化物形成元素の
中で、特に、Taを含有したことに最大の特徴を有して
おり、Taは高硬度のMC型炭化物を形成するが、一部
は基地中に固溶してその二次硬化作用により耐摩耗性が
飛躍的に向上する。本発明の鋳鉄材は、組織中に黒鉛を
面積率で0.1〜7%晶出しており、この黒鉛の作用に
より、衝撃荷重が緩和されると共にクラックの進展が阻
止され、また摩擦係数の低減や耐焼付性が向上する。
【0005】本発明の鋳鉄材は、必要に応じて、Co:
10.0%以下を含むことができる。Coの含有によ
り、基地が強化される。
【0006】
【成分限定理由の説明】
C:2.0〜3.6% Cは、主としてFe及びCrと結合してM73型の高硬
度複合炭化物を形成すると共に、Mo、V、Nb、Wな
どと結合して、MC型、M6C型、M2C型等の高硬度複
合炭化物を形成する。また、後述の黒鉛化促進元素であ
るSiの作用により、また熱処理により微細な黒鉛とな
って組織中に晶出・析出する。2.0%に満たないと炭
化物量が減少すると共に好適な黒鉛量が得られなくな
り、一方含有量が3.6%を超えると炭化物量及び黒鉛
量が過多となり、材質が脆くなるため、Cの含有量は、
2.0〜3.6%に規定する。
【0007】Si:1.5〜3.5% Siは、湯流れ性の確保及び黒鉛を晶出・析出させるた
めに必要な元素である。含有量が1.5%に満たない
と、所望の効果が得られない。一方、3.5%を超える
と黒鉛量が過多となり、黒鉛を起点とする摩耗が著しく
なる虞れがある。このため、含有量は1.5〜3.5%に
規定する。なお、黒鉛の晶出を促進するには、鋳込み前
のSi量を上記成分範囲よりも少なめにしておいて、鋳
込み時に接種を行ない、最終製品の成分で上記範囲内に
調整するのが好ましい。
【0008】Mn:0.1〜2.0% Mnは、硬化能を増す働きがある。また、Sと結合して
MnSを生成し、Sによる脆化を防止するのに有効な元
素である。一方、含有量が多くなりすぎると靱性の低下
を招くため、含有量は0.1〜2.0%に規定する。
【0009】Ni:0.1〜10.0% Niは、基地組織の改良と黒鉛を晶出・析出させる目的
で添加する。含有量が0.1%に満たないとその効果は
少ない。一方、10.0%を超えると、Siの場合と同
様、黒鉛が過多となり、また、残留オーステナイトが増
加して、後の熱処理によって強靭組織を得ることが難し
くなり、耐摩耗性が劣化する。このため、含有量は、
0.1〜10.0%に規定する。
【0010】Cr:2.0〜7.0% Crは、Fe、Mo、Nb、Wなどと共にCと結合し
て、高硬度複合炭化物を形成し高温における耐摩耗性の
向上に寄与する。含有量が2.0%に満たないとその効
果が少なく、一方7.0%を超えると好適な黒鉛量を得
ることが困難となる。このため、含有量は2.0〜7.0
%に規定する。
【0011】Mo:0.1〜5.0% Moは、Fe、Cr、Nb、Wと共にCと結合して、主
としてM7C型、M6C型、M2C型の複合炭化物を形成
し、常温及び高温硬度を高めて耐摩耗性の向上に寄与す
る。このため、少なくとも0.1%以上含有させる。一
方、あまりに多く含有すると、所定の黒鉛量を得ること
が困難になる。このため、上限は5.0%に規定する。
なお、Moは後記するWに比較して、少量添加でその効
果を発揮する特徴がある。
【0012】W:0.1〜5.0% Wも同様に、Fe、Cr、Mo、Nbと共にCと結合し
て、複合炭化物を形成し、常温及び高温硬度を高めて耐
摩耗性の向上に寄与する。このため、少なくとも0.1
%以上含有させる。一方、あまりに多く含有すると、所
定の黒鉛量を得ることが困難になる。このため、上限は
5.0%に規定する。
【0013】Ta:0.1〜3.0% Taは、Cと結合して、高硬度のMC型炭化物を形成す
ると共に、一部は基地中に固溶し、二次硬化能を増大さ
せて硬度を高め、耐摩耗性の向上に寄与する。含有量が
0.1%に満たないとこれらの効果が十分でなく、ま
た、3.0%を超えて含有しても対応する効果が得られ
ず、好適な黒鉛量を得ることが困難になる。このため、
含有量は0.1〜3.0%に規定する。
【0014】V、Nb:一種又は二種を合計量で1.5
〜5.0% VとNbは、Fe、Cr、Mo、Wと共にCと結合し
て、主としてMC型の炭化物を形成し、常温及び高温硬
度を高めて耐摩耗性の向上に寄与する。また、このMC
型炭化物は、厚さ方向に枝状に生成し、基地の塑性変形
を抑制するから、機械的性質、さらには耐クラック性の
向上にも寄与する。このため、V及び/又はNbを1.
5%以上含有させる。一方、あまりに多く含有すると、
炭化物が偏析を起こし易くなり、所定の黒鉛量を得るこ
とが難しくなる。このため、V及び/又はNbの上限は
5.0%に規定する。
【0015】Co:10.0%以下 本発明の鋳鉄材は、必要に応じてCoを含有することが
できる。Coは、基地を改善する上で大きな効果があ
る。CoはCの拡散を抑制する特殊な作用があり、炭化
物形成には無関係に基地に固溶して強靭性を増すと共
に、硬度を高めて耐摩耗性の向上に寄与する。また、C
oは炭化物生成元素のオーステナイト中への固溶量を増
大させるため、基地の硬度と焼戻し抵抗が増大する。し
かし、10.0%を超えて含有してもその効果は飽和
し、経済的に不利である。このため、必要に応じて含有
させる場合でも、上限は10.0%とする。
【0016】本発明のハイス系鋳鉄材は上記成分を含有
し、残部はFe及び不可避的に混入する不純物で形成さ
れる。例えば、P、Sは原料より不可避的に混入する
が、材質を脆くするので少ない程好ましく、P:0.2
%以下、S:0.1%以下にするのがよい。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明のハイス系鋳鉄材は、外層
が中実状内層又は円筒状内層に、溶着又は焼き嵌めされ
た二層複合ロール、あるいは外層と内層との間に中間層
を鋳造形成した三層複合ロールの外層材として好適に使
用される。内層材として、高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、
黒鉛鋼等の強靭性を有する材料が使用され、中間層材と
してアダマイト材が使用される。中実複合ロールは、金
型遠心力鋳造法により外層、必要に応じて中間層を鋳造
した後、その内部に内層が静置鋳造することにより作製
できる。スリーブ状のロールの場合、内層も遠心力鋳造
により作製される。遠心力鋳造法には、金型の回転軸が
水平方向の横型、斜め方向の傾斜型、鉛直方向の縦型の
各種の方法を用いることができる。
【0018】本発明のハイス系鋳鉄材を外層に用いた複
合ロールの場合、鋳造後、外層に所定の熱処理が施され
る。例えば、オーステナイト化温度から650〜400
℃までの温度域を100℃/Hr以上の冷却速度で急冷
し、良好な焼入れ組織を得た後、500〜600℃の温
度で1回乃至数回の焼戻しが行なわれる。
【0019】
【実施例】高周波誘導溶解炉にて、表1に示す各種成分
組成の合金溶湯を溶製し、遠心力鋳造に付して供試用の
中空円筒体を得た。遠心力鋳造時の金型回転数はGナン
バーが140、鋳込み温度は1355℃であり、 得ら
れた供試材は外径240mm、内径140mm、長さ200
mmである。次に、各供試材を1050℃で1時間加熱
し、500℃/Hrの冷却速度で焼入れし、520℃で
10時間の焼戻しを3回繰り返した。表1中、供試No.
1〜No.3は、本発明の実施例、No.4はTaを含まない
比較例である。
【0020】各供試材について、ショア硬度の測定を行
なった。測定は、各試料につき、5箇所を測定し、その
平均を求めた。試験結果を表2に示す。
【0021】各供試材より組織観察用の試験片を採取
し、ミクロ組織を顕微鏡観察し、晶出黒鉛の面積率を測
定した。その結果を表2に示す。
【0022】各供試材から板状試験片(30×50×1
0mm)を採取し、理研−大越式迅速摩耗試験機により耐
摩耗性を調べた。この試験法は、固定試験片に回転輪を
押し付け、試験片表面に生じた摩耗痕の深さ・幅等から
比摩耗量(mm2/kgf)を測定し、摩耗抵抗性を評価するも
のである。試験条件は次の通りである。 回転輪材質:SUJ−2(HRC59〜61) 初期荷重 :19kgf すべり速度:3.8m/秒 すべり距離:400m 試験結果を表2に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】表2の結果から明らかなように、本発明の
供試No.1〜No.3は、比較例の供試No.4に比べて、高
い硬度を有しており、比摩耗量が極めて少なく、耐摩耗
性にすぐれることがわかる。また、適量の黒鉛を晶出し
ており、耐焼付性の点でも良好である。
【0026】
【発明の効果】本発明の黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材を外層
として用いた複合ロールは、圧延に際して、非常にすぐ
れた耐摩耗性を発揮し、熱間圧延あるいは冷間圧延用の
圧延用複合ロールの外層材として好適である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%にて、C:2.0〜3.6%、S
    i:1.5〜3.5%、Mn:0.1〜2.0%、Ni:
    0.1〜10.0%、Cr:2.0〜7.0%、Mo:0.
    1〜5.0%、W:0.1〜5.0%、Ta:0.1〜3.
    0%、V、Nbの一種又は二種を合計量で1.5〜5.0
    %、残部実質的にFeからなり、耐摩耗性にすぐれる黒
    鉛晶出ハイス系鋳鉄材。
  2. 【請求項2】 Co:10.0%以下を含有している請
    求項1に記載の黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材。
JP7587096A 1996-03-29 1996-03-29 耐摩耗性にすぐれる黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材 Withdrawn JPH09263873A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103757527A (zh) * 2013-12-13 2014-04-30 芜湖金鹰机械科技开发有限公司 一种耐磨中铬多元合金铸球材料及其制备方法
CN111485164A (zh) * 2020-06-08 2020-08-04 马鞍山常裕机械设备有限公司 一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法

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