JPH11229069A - 高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材 - Google Patents
高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材Info
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- JPH11229069A JPH11229069A JP3081398A JP3081398A JPH11229069A JP H11229069 A JPH11229069 A JP H11229069A JP 3081398 A JP3081398 A JP 3081398A JP 3081398 A JP3081398 A JP 3081398A JP H11229069 A JPH11229069 A JP H11229069A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間圧延用複合ロールの外層材として使用さ
れるハイス系鋳鉄材について、高温での高硬度を確保
し、熱間圧延時における耐摩耗性の改善を図る。 【解決手段】 本発明のハイス系鋳鉄材は、重量％に
て、重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.０％
未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０％、
Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、ランタノ
イド元素群の中の少なくとも一種を合計量で０.２１〜
２.０％、さらに、Ｎｂ：３.０％以下、Ｔｉ：２.０％
以下、Ｎｉ：３.０％以下、Ｃｏ：５.０％以下のうち少
なくとも一種を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物か
らなる。また、必要に応じて、前記合金成分の他に、Ａ
ｌ：０.０１〜０.５０％、Ｚｒ：０.０１〜０.５０％の
うち少なくとも一種、及び／又はＢ：０.０１〜０.５０
％を含有することができる。
れるハイス系鋳鉄材について、高温での高硬度を確保
し、熱間圧延時における耐摩耗性の改善を図る。 【解決手段】 本発明のハイス系鋳鉄材は、重量％に
て、重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.０％
未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０％、
Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、ランタノ
イド元素群の中の少なくとも一種を合計量で０.２１〜
２.０％、さらに、Ｎｂ：３.０％以下、Ｔｉ：２.０％
以下、Ｎｉ：３.０％以下、Ｃｏ：５.０％以下のうち少
なくとも一種を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物か
らなる。また、必要に応じて、前記合金成分の他に、Ａ
ｌ：０.０１〜０.５０％、Ｚｒ：０.０１〜０.５０％の
うち少なくとも一種、及び／又はＢ：０.０１〜０.５０
％を含有することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温での耐摩耗性
を具え、圧延用複合ロールの外層材として好適なハイス
系鋳鉄材に関する。
を具え、圧延用複合ロールの外層材として好適なハイス
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、従来
より、硬度が高く耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材が
使用されている(特開平３−２１９０４７号等)。
より、硬度が高く耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材が
使用されている(特開平３−２１９０４７号等)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ハイス系鋳鉄材の高硬
度特性は、晶出する炭化物の寄与によるものであるが、
晶出炭化物中、特にＭＣ型炭化物は比重が大きいことか
ら、圧延ロールを遠心鋳造により作製した際、比重差に
より層状偏析を生じ易いという問題がある。この層状偏
析は、ミクロ組織的には、炭化物の多い部分と少ない部
分とが不均一に存在するため、ロール表面は肌荒れ或い
は摩耗に微妙な差異が生じ、それが圧延製品に転写され
て仕上がり表面を悪化させる不都合がある。
度特性は、晶出する炭化物の寄与によるものであるが、
晶出炭化物中、特にＭＣ型炭化物は比重が大きいことか
ら、圧延ロールを遠心鋳造により作製した際、比重差に
より層状偏析を生じ易いという問題がある。この層状偏
析は、ミクロ組織的には、炭化物の多い部分と少ない部
分とが不均一に存在するため、ロール表面は肌荒れ或い
は摩耗に微妙な差異が生じ、それが圧延製品に転写され
て仕上がり表面を悪化させる不都合がある。
【０００４】また、ハイス系鋳鉄材の鋳造後のミクロ組
織は基地と晶出炭化物からなり、基地の大部分は初晶オ
ーステナイトとして晶出する。この基地部分はその後の
熱処理により二次炭化物を析出するものの、析出量が少
なくかつ微細であるため、熱間圧延時、高温にさらされ
ると硬度が低下し、基地部分が優先的に摩耗及び降伏す
る問題があった。
織は基地と晶出炭化物からなり、基地の大部分は初晶オ
ーステナイトとして晶出する。この基地部分はその後の
熱処理により二次炭化物を析出するものの、析出量が少
なくかつ微細であるため、熱間圧延時、高温にさらされ
ると硬度が低下し、基地部分が優先的に摩耗及び降伏す
る問題があった。
【０００５】本発明の目的は、遠心鋳造時における層状
偏析の発生を抑制すると共に、高温でも高硬度を具え、
熱間圧延時にすぐれた耐摩耗性を発揮するハイス系鋳鉄
材を提供することである。
偏析の発生を抑制すると共に、高温でも高硬度を具え、
熱間圧延時にすぐれた耐摩耗性を発揮するハイス系鋳鉄
材を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載した本発明のハイス系鋳鉄材は、重
量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.０％未満、
Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０％、Ｍｏ：
２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、さらに、Ｎｂ：
３.０％以下及び／又はＴｉ：２.０％以下と、ランタノ
イド元素群の中の少なくとも一種を合計量で０.２１〜
２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からな
る。
め、請求項１に記載した本発明のハイス系鋳鉄材は、重
量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.０％未満、
Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０％、Ｍｏ：
２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、さらに、Ｎｂ：
３.０％以下及び／又はＴｉ：２.０％以下と、ランタノ
イド元素群の中の少なくとも一種を合計量で０.２１〜
２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からな
る。
【０００７】請求項２に記載した本発明のハイス系鋳鉄
材は、重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.０
％未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０
％、Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、さら
に、Ｎｉ：３.０％以下及び／又はＣｏ：５.０％以下
と、ランタノイド元素群の中の少なくとも一種を合計量
で０.２１〜２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純
物からなる。
材は、重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.０
％未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０
％、Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、さら
に、Ｎｉ：３.０％以下及び／又はＣｏ：５.０％以下
と、ランタノイド元素群の中の少なくとも一種を合計量
で０.２１〜２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純
物からなる。
【０００８】請求項３に記載された本発明のハイス系鋳
鉄材は、重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.
０％未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０
％、Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、さら
に、Ｎｂ：３.０％以下／又はＴｉ：２.０％以下と、Ｎ
ｉ：３.０％以下及び／又はＣｏ：５.０％以下と、ラン
タノイド元素群の中の少なくとも一種を合計量で０.２
１〜２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物から
なる。
鉄材は、重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓｉ：１.
０％未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜１０.０
％、Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０％、さら
に、Ｎｂ：３.０％以下／又はＴｉ：２.０％以下と、Ｎ
ｉ：３.０％以下及び／又はＣｏ：５.０％以下と、ラン
タノイド元素群の中の少なくとも一種を合計量で０.２
１〜２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物から
なる。
【０００９】本発明のハイス系鋳鉄材は、必要に応じ
て、前記合金成分の他に、Ａｌ：０.０１〜０.５０％、
Ｚｒ：０.０１〜０.５０％のうち一種又は二種、及び／
又はＢ：０.０１〜０.５０％を含有することができる。
て、前記合金成分の他に、Ａｌ：０.０１〜０.５０％、
Ｚｒ：０.０１〜０.５０％のうち一種又は二種、及び／
又はＢ：０.０１〜０.５０％を含有することができる。
【００１０】
【作用】本発明のハイス系鋳鉄材は、Ｃと、Ｃｒ、Ｍ
ｏ、Ｖ、Ｆｅ、さらにはＮｂ、Ｔｉとが相互に結合した
高硬度の複合炭化物が晶出しており、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。また、Ｎ
ｉ、Ｃｏを含有することにより、基地が強化され強靱性
にすぐれている。
ｏ、Ｖ、Ｆｅ、さらにはＮｂ、Ｔｉとが相互に結合した
高硬度の複合炭化物が晶出しており、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。また、Ｎ
ｉ、Ｃｏを含有することにより、基地が強化され強靱性
にすぐれている。
【００１１】本発明の鋳鉄材に含まれるランタノイド元
素は、溶湯の粘性を高める作用があり、液相中に晶出し
た比重の大きいＭＣ型炭化物が遠心力鋳造中に溶湯中を
移動するのを抑制する。この結果、遠心鋳造時における
層状偏析の発生は抑制される。ランタノイド元素はま
た、晶出炭化物の量を増やし、結果的に初晶オーステナ
イト量を低減する作用がある。この作用により、炭化物
晶出量が増加して高硬度が得られ、しかも、初晶オース
テナイト量が低減されるので高温での硬度低下が小さ
く、高温で高硬度を確保することができる。従って、熱
間圧延ロールの外層材として用いられたとき、高温です
ぐれた耐摩耗性を発揮する。
素は、溶湯の粘性を高める作用があり、液相中に晶出し
た比重の大きいＭＣ型炭化物が遠心力鋳造中に溶湯中を
移動するのを抑制する。この結果、遠心鋳造時における
層状偏析の発生は抑制される。ランタノイド元素はま
た、晶出炭化物の量を増やし、結果的に初晶オーステナ
イト量を低減する作用がある。この作用により、炭化物
晶出量が増加して高硬度が得られ、しかも、初晶オース
テナイト量が低減されるので高温での硬度低下が小さ
く、高温で高硬度を確保することができる。従って、熱
間圧延ロールの外層材として用いられたとき、高温です
ぐれた耐摩耗性を発揮する。
【００１２】
【成分限定理由の説明】Ｃ：１.６〜３.０％ Ｃは、主としてＦｅ及びＣｒと結合してＭ7Ｃ3型の高硬
度複合炭化物を形成すると共に、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ
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。Ｃの含有量が１.６％に満たな
いと炭化物量が少なくなる一方、含有量が３.０％を超
えると炭化物量が過多となり、材質が脆くなる傾向があ
るため、Ｃの含有量は、１.６〜３.０％に規定する。
度複合炭化物を形成すると共に、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ
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。Ｃの含有量が１.６％に満たな
いと炭化物量が少なくなる一方、含有量が３.０％を超
えると炭化物量が過多となり、材質が脆くなる傾向があ
るため、Ｃの含有量は、１.６〜３.０％に規定する。
【００１３】Ｓｉ：１.０％未満 Ｓｉは、湯流れ性を確保するために必要な元素である。
含有量が１.０％以上になると黒鉛を晶出し、黒鉛を起
点とする摩耗を生じ易くなる。このため、含有量は１.
０％未満に規定する。
含有量が１.０％以上になると黒鉛を晶出し、黒鉛を起
点とする摩耗を生じ易くなる。このため、含有量は１.
０％未満に規定する。
【００１４】Ｍｎ：１.２％以下 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靭性の低下
を招くため、含有量の上限を１.２％に規定する。
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靭性の低下
を招くため、含有量の上限を１.２％に規定する。
【００１５】Ｃｒ：１.５〜１０.０％ Ｃｒは、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉなどと共にＣと結
合して、高硬度複合炭化物を形成し耐摩耗性の向上に寄
与する。また、一部は基地中に固溶して焼入れ性及び耐
摩耗性を改善する。含有量が１.５％に満たないとその
効果が少なく、一方１０.０％を超えると複合炭化物の
晶出量が多くなりすぎて、耐熱性を劣化させる。このた
め、含有量は１.５〜１０.０％に規定する。
合して、高硬度複合炭化物を形成し耐摩耗性の向上に寄
与する。また、一部は基地中に固溶して焼入れ性及び耐
摩耗性を改善する。含有量が１.５％に満たないとその
効果が少なく、一方１０.０％を超えると複合炭化物の
晶出量が多くなりすぎて、耐熱性を劣化させる。このた
め、含有量は１.５〜１０.０％に規定する。
【００１６】Ｍｏ：２.０〜８.０％ Ｍｏは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂなどと共に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。しかし、２.０％に満たないとその効果を十
分に得られず、一方、８.０％を超えると、複合炭化物
の晶出量が多くなりすぎて炭化物が偏析を起こし易くな
り好ましくない。このため、含有量は、２.０〜８.０％
に規定する。
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。しかし、２.０％に満たないとその効果を十
分に得られず、一方、８.０％を超えると、複合炭化物
の晶出量が多くなりすぎて炭化物が偏析を起こし易くな
り好ましくない。このため、含有量は、２.０〜８.０％
に規定する。
【００１７】Ｖ：２.０〜８.０％ Ｖは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏなどと共にＣと容易に結合し
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するから、基地の塑
性変形を抑制し、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、少なくとも２.０％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るため、上限は８.０％に規定す
る。
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するから、基地の塑
性変形を抑制し、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、少なくとも２.０％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るため、上限は８.０％に規定す
る。
【００１８】 Ｎｂ：３.０％以下及び／又はＴｉ：２.０％以下Ｎｂ及
びＴｉは、Ｖと同様に、Ｃと容易に結合してＭＣ型炭化
物を形成し、常温及び高温硬度を高めて耐摩耗性の向上
に寄与するので、Ｖと共に添加することが望ましい。し
かし、添加量が多すぎると溶解が困難になるため、上限
はそれぞれ３.０％以下、２.０％以下とする。
びＴｉは、Ｖと同様に、Ｃと容易に結合してＭＣ型炭化
物を形成し、常温及び高温硬度を高めて耐摩耗性の向上
に寄与するので、Ｖと共に添加することが望ましい。し
かし、添加量が多すぎると溶解が困難になるため、上限
はそれぞれ３.０％以下、２.０％以下とする。
【００１９】Ｎｉ：３.０％以下及び／又はＣｏ：５.０
％以下 Ｎｉ、Ｃｏは、基地に固溶して強靱性を増す。更にＣｏ
は高温硬度をも高めて耐摩耗性の向上に寄与する。ま
た、炭化物生成元素のオーステナイト中への固溶量を増
大させて、基地の硬度と焼戻し抵抗を増大させる効果が
あるため、含有させることが望ましい。一方、あまりに
多く含有すると残留オーステナイトが増加し、後の熱処
理で強靱組織を得ることが困難になる。このため、含有
量の上限は、それぞれ３.０％以下及び５.０％以下とす
る。
％以下 Ｎｉ、Ｃｏは、基地に固溶して強靱性を増す。更にＣｏ
は高温硬度をも高めて耐摩耗性の向上に寄与する。ま
た、炭化物生成元素のオーステナイト中への固溶量を増
大させて、基地の硬度と焼戻し抵抗を増大させる効果が
あるため、含有させることが望ましい。一方、あまりに
多く含有すると残留オーステナイトが増加し、後の熱処
理で強靱組織を得ることが困難になる。このため、含有
量の上限は、それぞれ３.０％以下及び５.０％以下とす
る。
【００２０】ランタノイド元素：少なくとも一種を合計
量で０.２１〜２.０％ ランタノイド元素とは、原子番号５７から７１までの１
５種類の希土類元素、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕを意味し、各元素は外側の電子配置が類似して
おり、互いによく似た性質を有している。Ｌａ、Ｃｅ、
Ｎｄ、Ｐｒなどのランタノイド元素は、初晶オーステナ
イト中でのＭＣ型炭化物の晶出量を減らす一方、共晶領
域でのＭＣ型炭化物の量を増やす働きがあり、特に高温
での硬度を高める作用があり、高温での耐摩耗性を向上
させる。これらの効果を発揮させるために、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、Ｐｒなどのランタノイド元素は、少なくとも
０.２１％(複数種類を含有するときは合計量で)以上含
有させるものとするが、０.２５％以上がより望まし
く、０.３％以上がさらに望ましい。しかし、含有量が
あまり多くなると、介在物が増えて材料の清浄度が低下
し、鋳造欠陥の原因となる虞れがある。このため、上限
は２.０％(複数種類を含有するときは合計量で)に規定
するが、清浄度の点からは１.８％以下がより望まし
く、１.６％以下がさらに望ましい。ところで、鋳鉄材
の溶製に際しては、ランタノイド元素の原料として、通
常はミッシュメタルが使用される。ミッシュメタルを使
用する場合、ランタノイド元素は、ＣｅとＬａが約６０
〜８０％を占め、残部にはＮｄ、Ｐｒを含む他、微量の
Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂなどが含まれる。なお、
ランタノイド元素は溶湯の粘性を高める効果もある。圧
延用複合ロールを鋳造する場合、一般的には遠心力鋳造
を用いて行われるが、溶湯中の粘性が高くなると、遠心
分離による重量偏析が少なくなるため、ロールの外層表
面側での層状偏析が軽減される利点を有する。
量で０.２１〜２.０％ ランタノイド元素とは、原子番号５７から７１までの１
５種類の希土類元素、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕを意味し、各元素は外側の電子配置が類似して
おり、互いによく似た性質を有している。Ｌａ、Ｃｅ、
Ｎｄ、Ｐｒなどのランタノイド元素は、初晶オーステナ
イト中でのＭＣ型炭化物の晶出量を減らす一方、共晶領
域でのＭＣ型炭化物の量を増やす働きがあり、特に高温
での硬度を高める作用があり、高温での耐摩耗性を向上
させる。これらの効果を発揮させるために、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、Ｐｒなどのランタノイド元素は、少なくとも
０.２１％(複数種類を含有するときは合計量で)以上含
有させるものとするが、０.２５％以上がより望まし
く、０.３％以上がさらに望ましい。しかし、含有量が
あまり多くなると、介在物が増えて材料の清浄度が低下
し、鋳造欠陥の原因となる虞れがある。このため、上限
は２.０％(複数種類を含有するときは合計量で)に規定
するが、清浄度の点からは１.８％以下がより望まし
く、１.６％以下がさらに望ましい。ところで、鋳鉄材
の溶製に際しては、ランタノイド元素の原料として、通
常はミッシュメタルが使用される。ミッシュメタルを使
用する場合、ランタノイド元素は、ＣｅとＬａが約６０
〜８０％を占め、残部にはＮｄ、Ｐｒを含む他、微量の
Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂなどが含まれる。なお、
ランタノイド元素は溶湯の粘性を高める効果もある。圧
延用複合ロールを鋳造する場合、一般的には遠心力鋳造
を用いて行われるが、溶湯中の粘性が高くなると、遠心
分離による重量偏析が少なくなるため、ロールの外層表
面側での層状偏析が軽減される利点を有する。
【００２１】Ａｌ、Ｚｒ：各々０.０１〜０.５０％ Ａｌ、Ｚｒは、溶湯中で酸化物を生成して、溶湯中の酸
素含有量を低下させ、製品の健全性を向上させると共
に、生成した酸化物が結晶核として作用するために凝固
組織の微細化に効果がある。このため、必要に応じて、
含有することが望ましい。各元素は、含有量が０.０１
％に満たないと、その効果は十分でなく、一方、０.５
０％を超えて含有すると介在物となって残留し、好まし
くない。なお、Ａｌ、Ｚｒの添加は、前述のように主と
して鋳造組織の微細化による耐摩耗性改善のために添加
されるものであり、単に脱ガスを目的として添加される
ものではない。
素含有量を低下させ、製品の健全性を向上させると共
に、生成した酸化物が結晶核として作用するために凝固
組織の微細化に効果がある。このため、必要に応じて、
含有することが望ましい。各元素は、含有量が０.０１
％に満たないと、その効果は十分でなく、一方、０.５
０％を超えて含有すると介在物となって残留し、好まし
くない。なお、Ａｌ、Ｚｒの添加は、前述のように主と
して鋳造組織の微細化による耐摩耗性改善のために添加
されるものであり、単に脱ガスを目的として添加される
ものではない。
【００２２】Ｂ：０.０１〜０.５０％ Ｂは、溶湯中の酸素と結合して脱酸効果を示す。その
他、生成した酸化物を核とする凝固組織の微細化効果、
及び基地中に溶け込んだＢによる焼入れ性の改善効果を
有する。圧延ロールのような大質量の鋳物の場合、冷却
温度を速くすることが困難な場合があるが、Ｂの添加に
より、焼入れ性の増大により良好な焼入れ組織を得易く
なる。このため、必要に応じて含有させるものとする
が、含有量が０.０１％に満たないとその効果が十分で
なく、一方０.５０％を超えると材質が脆くなり好まし
くない。
他、生成した酸化物を核とする凝固組織の微細化効果、
及び基地中に溶け込んだＢによる焼入れ性の改善効果を
有する。圧延ロールのような大質量の鋳物の場合、冷却
温度を速くすることが困難な場合があるが、Ｂの添加に
より、焼入れ性の増大により良好な焼入れ組織を得易く
なる。このため、必要に応じて含有させるものとする
が、含有量が０.０１％に満たないとその効果が十分で
なく、一方０.５０％を超えると材質が脆くなり好まし
くない。
【００２３】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からな
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。
有し、残部はＦｅ及び不可避的に混入する不純物からな
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。
【００２４】なお、本発明の鋳鉄材は、この種鋳鉄材で
一般的に使用されるＷを含有していない。Ｗは、炭化物
を形成し、硬度を高めて耐摩耗性の向上に寄与するが、
一方、ロールとしての使用時、ロール表面に黒皮と呼ば
れる酸化鉄を生成し易くする傾向がある。この黒皮がロ
ール表面に付着すると、ロール表面の肌荒れ性が悪くな
る。このため、本発明の鋳鉄材では、Ｗを積極的に使用
しないようにしている。
一般的に使用されるＷを含有していない。Ｗは、炭化物
を形成し、硬度を高めて耐摩耗性の向上に寄与するが、
一方、ロールとしての使用時、ロール表面に黒皮と呼ば
れる酸化鉄を生成し易くする傾向がある。この黒皮がロ
ール表面に付着すると、ロール表面の肌荒れ性が悪くな
る。このため、本発明の鋳鉄材では、Ｗを積極的に使用
しないようにしている。
【００２５】
【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、
黒鉛鋼等の強靱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。また、遠心力鋳造法
以外にも、公知の連続肉盛溶接法(Continuous Pouring
Process)を用いることもできる。
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、
黒鉛鋼等の強靱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。また、遠心力鋳造法
以外にも、公知の連続肉盛溶接法(Continuous Pouring
Process)を用いることもできる。
【００２６】本発明のハイス系鋳鉄材を外層に用いた圧
延用複合ロールの場合、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。
延用複合ロールの場合、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。
【００２７】
【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。表１中、供試No.１〜No.１２は本発明の実施
例であり、No.１〜No.３は請求項１、No.４〜No.６は請
求項２、No.７は請求項３、No.８〜No.１０は請求項
４、No.１１及びNo.１２は請求項５に対応する実施例で
ある。また、No.２１はＣｅ、Ｌａを全く含まない比較
例、No.２２はＣｅとＬａの含有量が本発明の規定より
も少ない比較例である。なお、本発明の実施例中、Ｐ
ｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂを含有するものがあるが、
その量は極く微量であるため、測定対象から除外してい
る。
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。表１中、供試No.１〜No.１２は本発明の実施
例であり、No.１〜No.３は請求項１、No.４〜No.６は請
求項２、No.７は請求項３、No.８〜No.１０は請求項
４、No.１１及びNo.１２は請求項５に対応する実施例で
ある。また、No.２１はＣｅ、Ｌａを全く含まない比較
例、No.２２はＣｅとＬａの含有量が本発明の規定より
も少ない比較例である。なお、本発明の実施例中、Ｐ
ｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂを含有するものがあるが、
その量は極く微量であるため、測定対象から除外してい
る。
【００２８】次に、各試料を１１００℃で１時間保持し
た後、強制空冷により焼入れし、その後５４０℃で１０
時間の熱処理を３回繰り返した後、ビッカース硬度計で
表面硬度を測定した。次に、各試料を再び５００℃の温
度に加熱し、５００℃の温度で表面硬度を測定した。供
試材の合金化学成分及び硬度測定結果を表１に示す。
た後、強制空冷により焼入れし、その後５４０℃で１０
時間の熱処理を３回繰り返した後、ビッカース硬度計で
表面硬度を測定した。次に、各試料を再び５００℃の温
度に加熱し、５００℃の温度で表面硬度を測定した。供
試材の合金化学成分及び硬度測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１の結果から明らかなように、本発明の
供試材No.１〜No.１２は、比較例の供試材No.２１〜No.
２２と比べて、特に５００℃の温度で高い硬度を具えて
いることがわかる。これは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ及び
／又はＴｉ等の高硬度複合炭化物形成元素とＬａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、Ｐｒなどのランタノイド元素の含有による相
乗効果により、高硬度複合炭化物の共晶領域が増大した
こと、初晶オーステナイト量の低減により高温での硬度
低下が少なく抑えられたことによるものと推察される。
高温における高硬度を具えた鋳鉄材は、熱間圧延用複合
ロールの外層材として使用されたとき、ロール表面は高
温圧延材との接触による摩耗抵抗性が大きく、すぐれた
耐摩耗性を発揮する。
供試材No.１〜No.１２は、比較例の供試材No.２１〜No.
２２と比べて、特に５００℃の温度で高い硬度を具えて
いることがわかる。これは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ及び
／又はＴｉ等の高硬度複合炭化物形成元素とＬａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、Ｐｒなどのランタノイド元素の含有による相
乗効果により、高硬度複合炭化物の共晶領域が増大した
こと、初晶オーステナイト量の低減により高温での硬度
低下が少なく抑えられたことによるものと推察される。
高温における高硬度を具えた鋳鉄材は、熱間圧延用複合
ロールの外層材として使用されたとき、ロール表面は高
温圧延材との接触による摩耗抵抗性が大きく、すぐれた
耐摩耗性を発揮する。
【００３１】
【発明の効果】本発明のハイス系鋳鉄材は、高温におい
て高い硬度を具えている。従って、外層に本発明の鋳鉄
材を用いたロールは、熱間圧延に際して、非常にすぐれ
た耐摩耗性を発揮する。また、本発明のハイス系鋳鉄材
は、遠心鋳造時における層状偏析の発生は抑制されるた
め、本発明の鋳鉄材を用いた熱間圧延ロールは、圧延量
が増大してもロール表面に層状偏析による模様が生じな
い。このため、１回のロール組込み当たりの圧延量を増
加でき、圧延の生産性向上が達成できる。
て高い硬度を具えている。従って、外層に本発明の鋳鉄
材を用いたロールは、熱間圧延に際して、非常にすぐれ
た耐摩耗性を発揮する。また、本発明のハイス系鋳鉄材
は、遠心鋳造時における層状偏析の発生は抑制されるた
め、本発明の鋳鉄材を用いた熱間圧延ロールは、圧延量
が増大してもロール表面に層状偏析による模様が生じな
い。このため、１回のロール組込み当たりの圧延量を増
加でき、圧延の生産性向上が達成できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 馨 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社ク ボタ尼崎工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓ
ｉ：１.０％未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜
１０.０％、Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０
％、さらに、Ｎｂ：３.０％以下及び／又はＴｉ：２.０
％以下、ランタノイド元素群の中の少なくとも一種を合
計量で０.２１〜２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の
不純物からなり、高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系
鋳鉄材。 - 【請求項２】 重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓ
ｉ：１.０％未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜
１０.０％、Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０
％、さらに、Ｎｉ：３.０％以下及び／又はＣｏ：５.０
％以下、ランタノイド元素群の中の少なくとも一種を合
計量で０.２１〜２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の
不純物からなり、高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系
鋳鉄材。 - 【請求項３】 重量％にて、Ｃ：１.６〜３.０％、Ｓ
ｉ：１.０％未満、Ｍｎ：１.２％以下、Ｃｒ：１.５〜
１０.０％、Ｍｏ：２.０〜８.０％、Ｖ：２.０〜８.０
％、さらに、Ｎｂ：３.０％以下及び／又はＴｉ：２.０
％以下、Ｎｉ：３.０％以下及び／又はＣｏ：５.０％以
下、ランタノイド元素群の中の少なくとも一種を合計量
で０.２１〜２.０％含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純
物からなり、高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄
材。 - 【請求項４】 Ａｌ：０.０１〜０.５０％及び／又はＺ
ｒ：０.０１〜０.５０％を含有している請求項１乃至３
の何れかに記載のハイス系鋳鉄材。 - 【請求項５】 Ｂ：０.０１〜０.５０％を含有している
請求項１乃至４の何れかに記載のハイス系鋳鉄材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03081398A JP3751433B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03081398A JP3751433B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229069A true JPH11229069A (ja) | 1999-08-24 |
| JP3751433B2 JP3751433B2 (ja) | 2006-03-01 |
Family
ID=12314142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03081398A Expired - Fee Related JP3751433B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高温での耐摩耗性にすぐれるハイス系鋳鉄材 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3751433B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002161331A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-06-04 | Nippon Steel Corp | 遠心鋳造製圧延用複合ロールの外層材 |
| CN101851725A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-10-06 | 燕山大学 | 改善镍硬化型无限冷硬铸铁中碳化物形态的合金及制法 |
| WO2013057914A1 (ja) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐疲労性に優れた熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール |
| JP2013170283A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Jfe Steel Corp | 耐疲労性に優れた熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール |
| CN103695811A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-04-02 | 金陵科技学院 | 一种合金 |
| CN103820732A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-05-28 | 江苏新亚特钢锻造有限公司 | 一种用于轧辊再制造的颗粒增强铬硼铁基耐磨复合材料及其制备工艺 |
| CN104084258A (zh) * | 2014-07-12 | 2014-10-08 | 吉林大学 | 一种具有多材料耦合结构的耐磨、抗疲劳挤压辊 |
| CN106282756A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 合肥东方节能科技股份有限公司 | 一种精轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法 |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP03081398A patent/JP3751433B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002161331A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-06-04 | Nippon Steel Corp | 遠心鋳造製圧延用複合ロールの外層材 |
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| WO2013057914A1 (ja) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐疲労性に優れた熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール |
| US9975158B2 (en) | 2011-10-19 | 2018-05-22 | Jfe Steel Corporation | Roll surface layer material for hot rolling with excellent fatigue resistance produced by centrifugal casting, and composite roll for hot rolling produced through centrifugal casting |
| JP2013170283A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Jfe Steel Corp | 耐疲労性に優れた熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール |
| CN103695811A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-04-02 | 金陵科技学院 | 一种合金 |
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| CN104084258A (zh) * | 2014-07-12 | 2014-10-08 | 吉林大学 | 一种具有多材料耦合结构的耐磨、抗疲劳挤压辊 |
| CN106282756A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 合肥东方节能科技股份有限公司 | 一种精轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法 |
| CN106282756B (zh) * | 2016-08-16 | 2018-02-27 | 合肥东方节能科技股份有限公司 | 一种精轧机导辊用高温耐磨合金材料及其制备方法 |
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|---|---|
| JP3751433B2 (ja) | 2006-03-01 |
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