JPS59143048A - 耐摩耗・耐焼付・耐スリツプ性合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐摩耗・耐焼付・耐スリップ性に優ｆ′した
合金に関し、特に高温酸化、水蒸気酸化等の腐食環境下
、あるいはスベリが生じゃすい環境下等で使用１ｆＬる
金属製品搬送用ロール材、圧延ロール材等として好適に
使用さルる上記合金に関する。

高温や水蒸気状態で使用さｎ、かつ異常時にスベリ等が
発生する金属製品搬送用ロールにおいては、主にクロム
（鋳）鋼が使用さｎているが、腐食酸化による摩耗が激
しいため、初期の低炭素低クロム（鋳）鋼から高クロム
（鋳）鋼へと移行した。しかし、高クロム化すると酸化
被膜の浮石が薄くなることから、比較的容易に被膜が破
壊さｎ、ロールと製品の間に金属接触ケ生じ焼付きが発
生し７ている。したがって、現状では焼付き防止に重点
を置き、再度低炭素低クロム（鋳）鋼の耐焼付き眼内上
をねらった鋼種ないしは高クロム鋳鉄が使用さ牡ている
が、当然のことながら水冷時の腐食や使用時の酸化、摩
耗による寿命低下が生じている。

上記の現状から、高速製造ラインの苛酷化と長期安定使
用の目的から腐食酸化による摩耗速度を遅く踵かつ焼付
きの生じないロールが要求さｎている。

本発明は、この要求に応えるべくなさ′ｉ″′したもの
で、耐摩耗・耐焼付・耐スリップ性に優ｎた合金全提供
するものである。

すなわち本発明は、ＯＯ，５〜２重量％、５ｉ（１重１
ｔ％、Ｍｎ（１，５正量％、ｃｒ４〜１７重量チ、Ｍ○
α５〜２重量係、■α５〜５重量％およびＴ　１＋　Ｎ
　ｂｐ　Ｔ　ａ、　ｗ、　Ｚ　ｒ　　の一種又は二種以
上を合計で０５〜２重量係含み、残部がＦｅ　および不
可避不純物からなる耐摩耗・耐焼付・耐スリツプ性合金
に関するものである。

本発明合金は、高温酸化、水蒸気酸化等の腐食環境、又
はスベ１４−ｉ生じやすく焼付きの発生しやすい環境、
あるいはこ几らの両者を有する環境で使用さ扛る金属製
品搬送用ロール材や圧延ロール材等として特に優扛てい
る。

本発明のアイテアとして新しい点は、本発明合金をロー
ル材としてとらえた場合、腐食酸化による摩耗速度を遅
らせるために中クロム化等のロールの金属成分及び炭素
の調整を行った点にある。本発明台金溶湯全金型遠心鋳
造により極力鉄−クロ゛ム炭化物の晶出を少なくし、後
工程で高周波熱処理により鉄−クロム炭化物を均一微細
に析出させｎば、耐摩耗、耐焼付性全有したロールを得
ることができるのである。

１ず初めに本発明合金成分は、Ｃ００６〜２　ｗｔ％。

Ｓｉ＜　　１ｗｔ％、Ｍｎ≦１．５　ｗ　ｔ％、Ｏｒ４
〜１７ｗｔ％、Ｍ。

０、５〜２　ｗｔ％、Ｖ　Ｏ，５〜５　ｗｔ％　ｆ含み
、さら［Ｔｉ。

Ｎｂ、　Ｗ、　Ｚｒの一種もしくは二種以上全０５〜２
ｗｔ％の範囲内で含み、残部がＦｅ　および不可避的不
純物である。以上の取分限定理由は次の通りである。

Ｃは、炭化物の調整ケ塔え、１ｌＵ１′摩耗、耐焼付性
全付与するため少なくとも０．３ｗｔ係全必要とするが
、２ｗｔ係？越えると炭化物のネットワークが形ｆｉ　
”Ｇ　ｎ　ロールの機械的性質が低下するので、０６〜
２　ｗｔ％の飾、囲に限定した。

５ｉｉｄ、耐酸化性に寄与するものであるが、１ｗｔ係
を趣えると内部酸化等の現象？生じ、ｏ　−ル表面の酸
化物層の均一な生成と脱落？限外するのでｉＷｔ係以下
とした。

Ｍｎは、き有量が１．５　ｖｔ％ゲ越えるとロール鋳塊
の高温変形能？著しく劣化させるので１．５ｗｔ係以下
とした。

０ｒｉｄ、　ｉ′Ｉ摩耗性、耐酸化性全向上はせ、かつ
炭化物を安定化感せるのに有効な成分であり、炭化物量
全必要量分布きせるためには４　ｗｔ％以上を必要とす
るが、１７　ｗｔ％ｆｆｉ越えると制酸化性に差程効果
が無くなり機械的性質も低下するため、４〜１７ｗｔチ
とした。

Ｍｏ１ｊ、高温における組織全安定化させるために０．
５ｗｔ係以上？必要とし、Ｚ　ｗｔ係を越えると効果が
薄ｎ高温変形能を阻害するので、０．５〜２　ｗｔ％の
範囲に限定した。

■は、炭化物とし、て耐焼付性や高温強度に対１〜て効
果があるため、最低０．５　ｗｔ％會必要とし、５　ｗ
ｔ％ｉ越えると晶出炭化物が多くなり機械的性質全低下
妊せるため、ｏ５〜５　ｗｔ係の範囲に限定した。

Ｔｉ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｗ、　Ｚｒｆ−ｊ、、炭化物
の微細化及び球状化に効果があり、かつ高温強度？上昇
式せる元素で、０．５　ｗｔ％以下ではその効果が小ざ
く、２　ｗｔ％全越えると他のＯｒ、Ｖなどの炭化物の
微細化作用及び各々の炭化物の形成による機械的性質の
向上もみら几なくなるため、いずｎか一種又は二種以上
の会計が０．５〜２　ｗｔ％の範囲に限定した。

以上の本発明合金によりロール外表面するには、まず、
溶製炉で合金成分を調整した溶湯全金型遠心鋳造により
ロール形状にし、ロール内面の靭性を確保するため焼戻
しを行う。この後、ロールの研削全行い、高周波熱処理
によりロール外表面の組織の調整をし、焼戻しにより炭
化物の調整を行えばよいのである。

以下、各工程について説明する。

金型遠心鋳造は、極力Ｆｅ・Ｏｒ系のネットワーク状の
炭化物全品出させないように行うものである。次いでロ
ール内面の炭化物も含めた組織調整のために焼戻し、を
行う。この焼戻し温度範。

囲は、Ｍ３０系（含ε−炭化物）の炭化物が分解し、析
出炭化物としては安定で大きなサイズ？有するＭ２Ｏ３
型の炭化物が生成り、やすい下限価である６００℃から
、析出炭化物によって脆化し硬化し始める温度８００℃
までの範囲とする。

しかる後、高周波熱処理を行う。この高周波熱処理は、
耐摩耗性のためのロール外表面硬式と耐焼付性のための
炭化物の調整のために行わｆｌ、　ｌ）。該熱処理時の
加熱温度としては、微細炭化物の杓固溶が始する８００
℃以上で、オーステナイト粒が粗大化を始め機械的性質
全低下芒せる１１００℃以下が望捷しい。

高周波熱処理後の焼戻しは、ロール外表面の炭化物を含
めた組織と硬さの調整のために行わｆ、温度範囲は前述
の焼戻しの場合と同様で、この温度範囲内でロール外表
面の硬をと炭化物の均一分布と面積率全考慮した温度が
上記化学成分内で選択芒ｎ、一般には６００〜８００℃
のわ１囲である。なお、Ｉ：エール外表面での炭化物の
分イｌ］Ｖｃ関しては、耐焼付、劇摩耗の効果を得るた
めには、実測の炭化物の面積率とＬ７て表示すると、５
チ以上の領域に轟り、配スベリ性や機械的性質を渚旋、
フると３５係以下とすることが望ましい。また、粒径が
太きく、均一な酸化脱落をはまたげ、大きな粒子間距離
？有する晶出炭化物は、耐焼付性に対して効果が小さく
、更に、機械的性質の低下も考慮すると少ない方が良い
。一方、粒子間距離が小て〈耐焼付性、機械的性質に効
果ある析出炭化物は面積率で２チ以上存在することが望
せしい。

第１表は、その比較結果を示し−たものである。

′１．た、−例としてロール材中に炭化物が分布した代
表組織？第１〜４図に示した。第１図は第１表中の本発
明材（１）の金属組織の断面図で、ｉｏ。

倍の顕微鏡写真、第２図も同本発明わ（１）の金属組織
の断面図で、４００倍の顕微鏡写真、第６図は従来材で
ある高■鋳６Ｄｈｊの金属組織の断面図で、４００倍の
鵡微鏡５写真、第４し１げ従来材である高Ｏｒ鋳部Ｃの
金属組部；の断面図で、４００倍の珈微鋭写真である。

更に、異材のロール軸への取り付けにあたっては、本発
明合金製ロールが炭化物分布系で溶接割ｆが生じ易い材
料であるため、又継手強度維持のため、１ずロールシェ
ル側に１４１基ないし１Ｎｉ−Ｏｒ　基或いはオースブ
ナイトステンレス鋼などの肉盛金属中にマルテンザイト
ヲ生しない材料でバタリングを一施した上で、軸と肉盛
層の間で溶接しても前述と同様に溶金部が硬化（脆化）
しない材料で溶接を行うことが望ましい。

以上の不発明合金製ロールは、化♀成分調整でｆ、？処
理を・施すことにより、炭化物が適当な耐酸化告、會有
し、介マトリンクス中に均一に分散〔−でおり、ロール
稼動中の全島−上品との間の金属接触を・小芒くすると
ともに、適当な酸化によって脱落した炭化物が潤滑剤的
効果を示Ｌ１金属接触が無くなるのである。

このように、本発明合金から製造芒几たロールは金属接
触を無くす炭化物粒子や酸化被膜の作用により、耐焼伺
性が飛躍的に向上し、妊らにロール外表面硬さの上昇と
炭化物の分散によシ耐摩耗性が向上する。一方、炭化物
粒子や酸化被膜の脱落に伴い、耐スリップ性も維持でき
る。さらに、前述の効果とは別にマトリックスの耐酸化
性も化学成分範囲内で環境に応じ任意にＯｒ量を選定で
きることから苛酷な腐食環境下でも対応できるロールが
得らｆる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明合金の金属組織の断面図、
第５図および第４図は従来材である高Ｖ鋳鋼および高Ｏ
ｒ鋳鋼の金九組織の断面図である。 後代理人　　内　１）　　明 後代理人　　萩　原　亮　− 第１図 垢、　　２　　ｉ；、Ｈｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ０１３〜２重量係、Ｓｉく１重量％、Ｍｎ　（１，５
   重量％、Ｃｒ４〜１７重−１ｆｔ％、ＭＯＱ、５〜２Ｎ
   量チ、Ｖ　０．５−５重量％およびＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、
   Ｗ、Ｚｒの一種又は二種以上を合計で０．５〜２重量％
   含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる耐摩耗・
   耐焼付・耐スリツプ性合金。