JPS6029423A - 耐摩耗性に優れる合金チルドロ−ルの製法 - Google Patents

耐摩耗性に優れる合金チルドロ−ルの製法

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JPS6029423A
JPS6029423A JP13729983A JP13729983A JPS6029423A JP S6029423 A JPS6029423 A JP S6029423A JP 13729983 A JP13729983 A JP 13729983A JP 13729983 A JP13729983 A JP 13729983A JP S6029423 A JPS6029423 A JP S6029423A
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chilled
wear resistance
less
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Masahiro Fukuda
昌弘 福田
Akitoshi Okabayashi
昭利 岡林
Akinari Kitaoka
北岡 昭成
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Kubota Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/38Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies

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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

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】 本発明は熱間圧延ロールの如く、その使用層が耐摩耗性
を要求される合金チルドロールにおいて、その使用層に
対し特定の熱処理を施すことによシ、更に耐摩耗性の向
上を企図したものに関する。
熱間圧延用ロールの使用M(以下本発明でいう使用層と
は複合ロールの外層、草本ロールの外層、組立ロールの
スリーブ層を相称する)における耐摩耗性は、炭化物と
基地の双方によって決定され、原則として前記双方が共
に高硬度である程耐摩耗性が向上する。
炭化物については、従来はセメンタイト、もしくはOr
複炭化物が使用されていたが、最近はより高硬度化を計
るために、WやVの炭化物を有する材質を本出願人は先
に特願昭56−83283号、特願昭57−15404
5号として提案した。
一方基地については、高硬度化という点から、マルテン
サイトが最も良好であると判断されるが、一般に均一々
マルテンサイト基地を得ることは困難であシ、一部パー
ライトとなったシ、また残留オーステナイトが残存した
シする傾向がある。
従って炭化物が高硬度であっても、基地が低硬度のパー
ライトを有し、もしくは、未変態組織の残留オーステナ
イトが残存している場合は目的とする耐摩耗性が得られ
ない。
本発明は、高硬度化をすでに達成できた従前チルドロー
ル材(特願昭56−83283号、特願昭57−134
045号)に、更に高硬度均一なマルテンサイトの基地
を有せしめ、一層耐摩耗性の優れたものを提供する目的
でなされたものである。すなわち。
本発明は、上記の従前のものに特定の熱処理を施すこと
によシ、その目的を達成できたものであり、本発明の特
徴とするところは、ロール使用層に化学成分が重量%で
、 Ci5.0〜4.2% 8ii 0.1〜2.0% 施;0.3〜2.0% P;0.01〜0.5%以下 S;0.1%以下 Ni; 0.2〜4.0% Or; 0.2〜18.0% Mo; Q、1〜6.0% W;2.0〜10.0% Co; 0.2〜5.0% 残部Feおよび不純物からなる合金チルドを使用し、該
チルド材を昇温して850〜110口00の温度に保持
した後、100〜1000°0/Ilrの冷却速度で冷
却し、次いで400〜560°0の温度で1〜5QIi
rを保持する熱処理を行なう点rあシ、更に他の特徴は
、前記化学成分中に3.0%以下のVが含まれている点
にある。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明のロール使用層に使用する合金チルド材を構成す
る合金化学成分及びその限定理由について述べる。
0;3.0〜4.2% Cは基地に溶は込み、基地のマルテンサイトを硬くする
一方、炭化物を形成する。5.0%未満では炭化物量が
少くなり、耐摩耗性に劣る。
一方4.2%を越えると、初晶の炭化物が晶出して脆く
なシ、また耐摩耗性も劣化する。
8i; 0.1〜2.0% 81は溶湯の脱酸効果があシ、また鋳造性を良くする。
O,1%未満ではその効果は期待されず、また実際上、
0.1%以下に下げることは困難である。しかし2.0
%を越えると、フェライト中に溶は込み、材質を脆くす
るため好ましくない。
Kn; Q、3〜2.0% Mnは8の害を除くとともに、材質の焼入れ性を向上す
る。0.3%未満ではその効果は期待されず、また2、
0%を越えると、材質の靭性低下を招くため好ましくな
い。
P;0.01〜0.5% Pは一般には不純元素として知られているが、耐焼付性
を向上させる効果がある。この耐焼付性向上、のために
は、0.5%で充分であり、それ以上の含有は材質を脆
くするため好ましくない。
Pは低い程材質の強靭性を増すが(反面耐焼付性は低下
するが)、0.01%未満とすることは経済面で不利と
なる。
9;0.1%以下 Sは不純元素であり、材質の強靭性を劣化させるため0
.1%以下とする。なお0.005%以下とすることは
コスト面で不利であり、また凪により0.005%以下
の8の害は除去される。
Ni;0.2〜4.0% Niは焼入性を増す元素であシ、均一なマルテンサイト
基地を得るために必要である。その必要性から0.2%
以上とし、また、一方4.0%を越えると、マルテンサ
イト変態点が低温になり過ぎ残留オーステナイトが残存
し易くなる。
Cr; 0.2〜18.0% Orは基地の焼入性を増すとともに炭化物を硬くする。
また多量に含有させれば、共晶点を低C%側に移行させ
、偏析の減少、炭化物の微細化が計られる。以上の理由
から0.2%以上とし、寸た上限は(Fear )xq
os 炭化物が生成しないための条件として18.0%
以下とする。
Mo; 0.1〜6.0% MOはマルテンサイト変態温度をあまり変化させずに焼
入性を向上させる特性を持っている。
0.1%未満ではこの効果は得られず、また6、0%を
越えるとNiと同様に残留オーステナイトを残存し易く
する。また6、0%を越えるとMO炭化物量が増加して
脆くなシ、またコスト面でも不利になる点が挙げられる
W;2.0〜10,0% Wは主として炭化物を形成する。この炭化物は極めて高
硬度であ如、高温時の耐摩耗性向上に有効である。2.
0%未満ではW炭化物量が少く効果が少い。一方10.
0%を越えると、材質の靭性を劣化し、耐ヒートクラツ
ク性が減じるため好ましくない。なお、特に遠心力鋳造
によって製造する場合には、Wが比重差によって偏析し
易いが、その場合前記したOrが偏析防止に有効である
Co; 0.2〜5.0% COの本材質における与える特徴はマルテンサイト変態
温度を上昇させることにある。また高温における組織の
安定性を増す。このような目的を達成するには0.2%
以上必要であるが、5.0%を越えても効果は飽和する
V;3.0%以下 ■は高硬度の炭化物を形成する他に、Wを含んだ複炭化
物の形状を塊状に改変する効果があり、材質の強靭性を
改善し、耐クラツク性を向上させる。そのためV添加に
よ多材質は改良されるため、含有させる方が望ましいが
、その場合3.0%を越えても効果は飽和するため、6
.0%以下とする。
次に本発明で実施する熱処理手段について説明する。
第1図は本発明に係る熱処理の熱曲線を示したものであ
る。同図において(菊はオーステナイト化、および炭化
物の析出化を目的としたものである。
従来は組織安定化、歪取シを目的とした低温熱処理(5
50°0以下)が行われていたが、この低温熱処理では
未変態組織が残存し易い。この理由は基地中の合金元素
の不均一による、局部的にマルテンサイト変態点の低い
部分が存在するためである。そこで残留オーステナイト
の変態を目的として、例えば600°0 の熱処理を施
した場合には。
既に生成していたマルテンサイトが焼戻され、硬度の低
下を来す。本発明では合金元素の濃化された部分にbw
で、炭化物を析出させることによってオーステナイトの
合金含有量を低下させるとともに、オーステナイトを均
一にすることを目的として、オーステナイト域まで昇温
して850〜ID0O00の温度に保持するのである。
ここで前記の保持温度に限定した理由は次の通りである
例えば後記する試料2の材質の場合、保持温度とマルテ
ンサイト変態開始点(以下Ms点と称す)は下記の通シ
変化する。
(保持温度) (Ms)点 800°0 230°0 850 // 190 N 900 ’/ 170 tt 950 // f 3 Q // 1000 // 110 tt l 050 // 90 tt l 100 // 60 、。
11501/ 10 // 上記によれば、800°0ではMs点は190°0と高
いが、オーステナイト量は少いため硬度が低くなる。
一方1150°0になればMs点が下がシ過ぎて残留オ
ーステナイトが残)易くなる。従って(萄の温度は本発
明の使用付成分やものにあっては850〜1100°0
が適切である。なお保持時間は10分〜10時間が適切
である。
第1図の(B)はパーライF変鮨を抑えるだけの冷却速
度を与えてやればよく、試料2の材質の場合150°(
J/Hr以上で充分である。一般的には本発明使用材質
にあっては100°0/Hr〜1000°o/I(rの
範囲がパーライト変態を抑える必要性と、作業上の問題
点から適切である。
第1図の(0)については、復配の(D)以下の温度と
する必要がある。この際、常温付近まで低下させた場合
、材質上の問題はないが割れ不良を発生し易くなるため
、(〔直下の温度に止める方が望ましい。
第1図の(D)は特に重要である。この(D)は硬度低
下をきたすパーライト変態を目的とするものではないた
め560°C以下とする必要がある。試料2の材質によ
れば、(D)の保持温度、時間によってMs点は下記の
通り変化する。
(保時温度・時間) (Ms点) 560°OX 5Hr 270°0 500°ax50Hr 290°C 30D’0X12Hr 230°0 500°ox IHr 210°0 450°ox 8Hr 190°0 400°o x 15Hr 155°C350°OX 
7Hr 110°C (註)トス州ト化、冷却条件;950°ox4Hr 、
 300°o/HrMs点が上昇することは、割れ防止
、残留オーステナイト防止の点から有利であり、上記試
験結果から(D)の保持温度範囲は400〜560°0
が適切である。又保持時間は作業上の問題、つまシ長過
ぎるとコスト面で不利であり、また上記試験結果から1
〜50Hrが好ましい。
以上第1図の(4)〜(0)の熱曲線によって、材質の
特性は決定されるが、ロールとしての残留応力の問題、
また組織の安定化の点から、更に第1図の(E)に示す
歪取シ熱処理(例えば保持温度500〜560’0保持
時間2〜20Hr)を付加する事が望ましい。
次に本発明の実施例を比較例と共に挙げる。
〈実施例〉 0ロ一ル寸法(胴部) ; 420φX700!0鋳造
法;横型遠心力鋳造(内層;強靭鋳鉄)0化学組成(重
量%、残部Feおよび不純物・外0熱処理 (A) ; 950°o x 4Hr (B) ; 4
00°O/I(r(D) i 500°OX 20Hr
 (FJ : 520°ox15Hr0(ii!度(H
s)(胴表面) 試料1 試料2 )Is 88.2 92.0 0顕微鏡組織(試料2による) 第2図(xso) 第5図(X400)く比較例〉 (
特願昭57−134045 )ロール寸法、鋳造法、化
学組成は実施例と同じ 0熱処理 520°ox10Hr (歪取り熱処理;実施例の(E)に相当)0硬度(Hs
 ) (胴表面) 試料1 試料2 Hs 84.5 、 88.2 0顕微鏡組織(試料2による) 第4図(xso) 第5図(X400)上記実施例と比
較例を検討した結果次のことが判った。
両者材質の化学組成が同一であっても、比較例の場合、
低温の歪取り熱処理のみであるので、第4.5図の顕微
鏡写真でも明らかなように、オ−ステナイトが不均一で
あル、どうしても残留オーステナイトが残り易い。その
結果、低硬度とな択また圧延使用時に残留オーステナイ
トが変態し、摩耗、肌荒れが発生し易くなった。また、
残留オーステナイトの変態(圧延時の熱負荷、気温の変
化によシ)により、使用途中に割損事故の生ずることが
あった。これに対し実施例の方は、第2、第6図の顕微
鏡写真でも明らかなように、オーステナイトの均質化が
行なわれ、全体の均等な変態が起り、残留オーステナイ
トをitとんど無くすことができた(ただしMs点の上
昇を目的とした恒温処理、つまシ(〔が必要である。)
その結果、硬度の上昇が前記比較例と対比しても明らか
であシ、また、耐摩耗性、耐肌荒性も改善された。
なお、実施例及び比較例のロールを数セット使用中であ
るが、耐用寿命は実施例の方が平均1.8倍大であるこ
とが判明している。
以上のように、本発明はロール使用層に特定の化学成分
を有する合金チルド材に対し、昇温しで850°0〜1
100°0の温度に保持した後、100〜1000°0
/Hrの冷却速度で冷却し、次いで400〜560°C
の温度で1〜5QHr保持するという特定の熱処理を行
うことにより、従前の特願昭56−83283号や、特
願昭57−134045号などに比し、更に高硬度均一
なマルテンサーイトの基地を有せしめ、一層耐摩耗性の
優れたものを提供する事が出来、その圧延性能並びに使
用寿命に極めて大きな改善効果を得ることができた。
なお、本発明のロール使用層は冒頭で定義した通シであ
るが、特に複合ロールの外層とした場合についてのロー
ル実施例について説明を付加すると、該外層の形成は横
型、傾斜、垂直の何れの遠心力鋳造によるも可能である
が、偏析防止という点からは垂直遠心力鋳造が最も好し
い。又内層材質としては、 FC,DCI、黒鉛鋼、鋳
鋼のいずれでも可能であるが、比較的荷重の軽いスタン
ドであるため、通常はFCで良い。又遠心力鋳造では外
層材質が内層に溶は込むことによって、内層材質の強靭
性が劣化する傾向があるため、外層と内層との間に中間
層を設ければよシ健全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る熱処理の熱曲線、第2図。 第3図は本発明によるロール使用層の顕微鏡写真、第4
図、第5図は同比較例の同写真である。 第1図 □B手間Hr 第2図 第3図 第4図 第5図 BO゛ 答C

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ロール使用層に化学成分が重量%で、0;3.0
    〜4.2% Si; D、1〜2.0% 庵;0.3〜2.0% Pio、01〜0.5%以下 s;o、1x以下 Ni; 0.2〜4.0% Or; 0.2〜18.0% 廊;0.1〜6.0% W;2.0〜10.0% Cjo; 0,2〜5.0% 残部Feおよび不純物からなる合金チルドを使用し、該
    チルド材を昇温して850〜1100’0の温度に保持
    した後、100〜I D 000o/Hrの冷却速度で
    冷却し、次イテ400〜560°ooi度−t’ 1〜
    5QHrを保持する熱IjIL洲を行りこ入を縣躬ルナ
    六冊療耗性に優れる合金チルドロールの製法。 2、 ロール使用層に化学成分が重量%で、0;5.0
    〜4.2 X 8i; Q、1〜2.0% 施;0.3〜2.0% P;0.01〜0.5%以下 S;0.1%以下 Ni; 0.2〜4.0% Car; 0−2〜18.0% 胸;0,1〜6.0% W;2.0〜10.0% 伽;0.2〜5.0% V;3.0%以下 残部Feおよび不純物からなる合金チルドを使用し、該
    チルド材を昇温して850〜1100°0の温度に保持
    した後、100〜1000°O/Hrの冷却速度で冷却
    し、次いで400〜56000の温度で1〜50Hrを
    保持する熱処理を行うことを特徴とする耐摩耗性に優れ
    る合金チルドロールの製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62211349A (ja) * 1986-03-10 1987-09-17 Kubota Ltd 耐摩耗性に優れる合金チルドロ−ル材及びその製造方法
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