JPS61182862A - 耐摩耗複合鋳物の製造方法 - Google Patents
耐摩耗複合鋳物の製造方法Info
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- JPS61182862A JPS61182862A JP2402585A JP2402585A JPS61182862A JP S61182862 A JPS61182862 A JP S61182862A JP 2402585 A JP2402585 A JP 2402585A JP 2402585 A JP2402585 A JP 2402585A JP S61182862 A JPS61182862 A JP S61182862A
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- centrifugal
- crystallized
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、基地中に塊状晶出タングステン炭化物が緻密
に分散した複合組織を外層部に有する耐摩耗性にすぐれ
た鋳物の製造方法に関する。
に分散した複合組織を外層部に有する耐摩耗性にすぐれ
た鋳物の製造方法に関する。
タングステン（Ｗ）を含有する鉄系合金溶湯を高温鋳型
内で緩慢な冷却速度で冷却させると、溶湯中に初晶とし
て塊状タングステン炭化物（ＷＣ）が晶出する。この塊
状ＷＣ炭化物は溶湯より比重が大きく （約１５．７７
）、かつ硬度はＨｖ２４００と、極めて硬質である。
内で緩慢な冷却速度で冷却させると、溶湯中に初晶とし
て塊状タングステン炭化物（ＷＣ）が晶出する。この塊
状ＷＣ炭化物は溶湯より比重が大きく （約１５．７７
）、かつ硬度はＨｖ２４００と、極めて硬質である。
このＷ含有鉄系合金溶湯を、高温鋳型からなる遠心力鋳
造用鋳型内に鋳込み、晶出する塊状ＷＣ炭化物を、溶湯
との比重差により溶湯中を遠心移行させれば、第３図に
示すように、鉄系合金基地（Ｍ）中に塊状ＷＣ炭化物（
Ｐ）が緻密に分散している複合組織からなる外層（ａ）
と、その内側の実質的に塊状ＷＣ炭化物が遠心分離され
た鉄系合金からなる内層（ｂ）との二層構造を有する中
空筒状鋳物が得られる。
造用鋳型内に鋳込み、晶出する塊状ＷＣ炭化物を、溶湯
との比重差により溶湯中を遠心移行させれば、第３図に
示すように、鉄系合金基地（Ｍ）中に塊状ＷＣ炭化物（
Ｐ）が緻密に分散している複合組織からなる外層（ａ）
と、その内側の実質的に塊状ＷＣ炭化物が遠心分離され
た鉄系合金からなる内層（ｂ）との二層構造を有する中
空筒状鋳物が得られる。
この鋳物は、外周面の摩耗抵抗が極めて高く、しかも強
度・靭性にすぐれているので、摩耗と高荷重・衝撃をう
ける部材、例えば圧延用ロール等として好適である。
度・靭性にすぐれているので、摩耗と高荷重・衝撃をう
ける部材、例えば圧延用ロール等として好適である。
上記遠心力鋳造により得られる鋳物の外層（複合組織を
有する層）は比較的薄い。これは、溶湯中におけるＷと
Ｃの比重差が極めて大きく遠心力の作用下に成分偏析（
比重分離）が生じるために、溶湯の成分組成に見合うＷ
ｃ炭化物の晶出をみないまま凝固してしまうこと、およ
びＷｃ炭化物の溶湯との比重差が大きいために、Ｗｃ炭
化物が外周領域に遠心移行し過ぎること、等によると考
えられる。このため、層厚の厚い複合組織からなる外層
を有する鋳物を得ることは極めて困難である。
有する層）は比較的薄い。これは、溶湯中におけるＷと
Ｃの比重差が極めて大きく遠心力の作用下に成分偏析（
比重分離）が生じるために、溶湯の成分組成に見合うＷ
ｃ炭化物の晶出をみないまま凝固してしまうこと、およ
びＷｃ炭化物の溶湯との比重差が大きいために、Ｗｃ炭
化物が外周領域に遠心移行し過ぎること、等によると考
えられる。このため、層厚の厚い複合組織からなる外層
を有する鋳物を得ることは極めて困難である。
しかるに、鋳物の用途・使用条件によっては、層厚の厚
い外層を有する鋳物が要求される。また、耐摩耗性の点
から、外層の複合組織は、晶出Ｗｃ炭化物が緻密に分布
していること、即ち組織中に占める晶出Ｗｃ炭化物の比
率（以下、「充填率」とも言う）が高いことが望ましい
。
い外層を有する鋳物が要求される。また、耐摩耗性の点
から、外層の複合組織は、晶出Ｗｃ炭化物が緻密に分布
していること、即ち組織中に占める晶出Ｗｃ炭化物の比
率（以下、「充填率」とも言う）が高いことが望ましい
。
外層の層厚が厚い複合鋳物を製造する方法としては、遠
心力を下げ、ＷおよびＣの比重差による成分偏析を緩和
するか、またはＷの含有量の高い溶湯を使用することに
より、Ｗｃ炭化物の晶出量の増加を図ることが考えられ
る。
心力を下げ、ＷおよびＣの比重差による成分偏析を緩和
するか、またはＷの含有量の高い溶湯を使用することに
より、Ｗｃ炭化物の晶出量の増加を図ることが考えられ
る。
しかしながら、遠心力を下げる方法では、Ｗｃ炭化物の
晶出量を増加させることはできても、晶出したＷｃ炭化
物の遠心移行が不十分となるため、外層の複合組織にお
ける晶出Ｗｃ炭化物の充填率が低く、耐摩耗性に不足を
きたすことになる。また、溶湯のＷ含有量を高める方法
では、溶湯が高融点化するため、溶湯の溶製および鋳造
上の困難が増し、また製造コストが増大するという難点
がある。
晶出量を増加させることはできても、晶出したＷｃ炭化
物の遠心移行が不十分となるため、外層の複合組織にお
ける晶出Ｗｃ炭化物の充填率が低く、耐摩耗性に不足を
きたすことになる。また、溶湯のＷ含有量を高める方法
では、溶湯が高融点化するため、溶湯の溶製および鋳造
上の困難が増し、また製造コストが増大するという難点
がある。
本発明は、かかる欠点を伴わずに、層厚が厚く、しかも
晶出タングステン炭化物の充填率の高い外層を存する鋳
物を製造しようとするものである。
晶出タングステン炭化物の充填率の高い外層を存する鋳
物を製造しようとするものである。
本発明の耐摩耗複合鋳物の製造方法は、タングステン（
Ｗ）を含有する鉄系合金溶湯を遠心力鋳造に付して、溶
湯中に初晶として晶出する塊状Ｗｃ炭化物を遠心移行さ
せることにより、鉄系合金基地中に塊状タングステン炭
化物が緻密に分散した複合組織からなる外層を有する鋳
物を製造する方法であって、 鋳型内に鋳込まれた溶湯中に、所定量の初晶Ｗｃ炭化物
が晶出した後、鋳型の遠心回転を開始するようにした点
に特徴を有する。
Ｗ）を含有する鉄系合金溶湯を遠心力鋳造に付して、溶
湯中に初晶として晶出する塊状Ｗｃ炭化物を遠心移行さ
せることにより、鉄系合金基地中に塊状タングステン炭
化物が緻密に分散した複合組織からなる外層を有する鋳
物を製造する方法であって、 鋳型内に鋳込まれた溶湯中に、所定量の初晶Ｗｃ炭化物
が晶出した後、鋳型の遠心回転を開始するようにした点
に特徴を有する。
本発明によれば、Ｗ含有鉄系合金溶湯を遠心力鋳造用鋳
型内に鋳込んだ後、適当な静止時間が与えられるので、
鋳型内の溶湯に含まれるＷ、Ｃの遠心力による成分偏析
はなく、ＷとＣの結合による初晶ＷＣの晶出が促進され
、比較的短時間のうちに十分な量のＷｃ炭化物が晶出す
る。晶出したＷｃ炭化物は、所定の静止時間経過後に開
始される遠心回転に伴って溶湯中を遠心移行し、外層領
域に濃化する。なお、静止時間中に晶出したＷｃ炭化物
は、溶湯中に重力沈降するが、遠心回転時の遠心力によ
り、外層領域の上下方向にほぼ均一な層厚に分布させる
ことができる。
型内に鋳込んだ後、適当な静止時間が与えられるので、
鋳型内の溶湯に含まれるＷ、Ｃの遠心力による成分偏析
はなく、ＷとＣの結合による初晶ＷＣの晶出が促進され
、比較的短時間のうちに十分な量のＷｃ炭化物が晶出す
る。晶出したＷｃ炭化物は、所定の静止時間経過後に開
始される遠心回転に伴って溶湯中を遠心移行し、外層領
域に濃化する。なお、静止時間中に晶出したＷｃ炭化物
は、溶湯中に重力沈降するが、遠心回転時の遠心力によ
り、外層領域の上下方向にほぼ均一な層厚に分布させる
ことができる。
本発明方法における、溶湯鋳込み後の必要な静止時間は
、溶湯成分組成や溶湯の鋳造量、および外層の所望の層
厚や晶出Ｗｃ炭化物の充填率、鋳型の遠心回転速度等に
応じて決定される。一般的には、約１〜３分間の静止に
より、その静止時間に比例して層厚および充填率が増加
した外層が形成される。もっとも、静止時間をあまり長
くすると、溶湯の降温粘稠化により、晶出Ｗｃ炭化物の
十分な遠心移行が妨げられるので注意すべきである。適
正な静止時間は、溶湯鋳込温度や鋳型温度等にもよるが
、通常は約５分程度を上限とするのがよい。
、溶湯成分組成や溶湯の鋳造量、および外層の所望の層
厚や晶出Ｗｃ炭化物の充填率、鋳型の遠心回転速度等に
応じて決定される。一般的には、約１〜３分間の静止に
より、その静止時間に比例して層厚および充填率が増加
した外層が形成される。もっとも、静止時間をあまり長
くすると、溶湯の降温粘稠化により、晶出Ｗｃ炭化物の
十分な遠心移行が妨げられるので注意すべきである。適
正な静止時間は、溶湯鋳込温度や鋳型温度等にもよるが
、通常は約５分程度を上限とするのがよい。
本発明による鋳物の鋳造は、第１図に示すような遠心力
鋳造装置を用いて行うことができる。この鋳造装置は、
セラミックモールド（１）をバックザンド（２）にて枠
体（３）内に固定した高温鋳型を遠心回転台（４）に設
置したものである。セラミックモールド（１）はその内
周面を一巡する鍔状突起（１１）を有し、その突起の下
部空間が鋳物製品形成部である。
鋳造装置を用いて行うことができる。この鋳造装置は、
セラミックモールド（１）をバックザンド（２）にて枠
体（３）内に固定した高温鋳型を遠心回転台（４）に設
置したものである。セラミックモールド（１）はその内
周面を一巡する鍔状突起（１１）を有し、その突起の下
部空間が鋳物製品形成部である。
本発明において、鋳型内の溶湯中に生成したＷＣ炭化物
は、静止時間中に重力沈降するので、第１図に示すよう
に、晶出したＷＣ炭化物の殆ど全量が製品形成部内に捕
捉される。もし、静止時間をおかずに、溶湯の鋳込み当
初から遠心回転を開始すると、溶湯の上層部に晶出した
ＷＣ粒子は、そのまま遠心移行して、第２図に示すよう
に、突起（１１）の上方に散逸し、その分ＷＣ炭化物が
無駄となり、外層の層厚および外層内の充填率が低下す
るが、本発明では、そのような無駄は極めて少ない。ま
た、モールドの突起（１１）は、モールドの内面近傍に
遠心移行して凝集したＷＣ炭化物が、引き続き作用する
遠心力によりモールド内面にそって、製品形成部の上縁
を越えて散逸するのを防止する。
は、静止時間中に重力沈降するので、第１図に示すよう
に、晶出したＷＣ炭化物の殆ど全量が製品形成部内に捕
捉される。もし、静止時間をおかずに、溶湯の鋳込み当
初から遠心回転を開始すると、溶湯の上層部に晶出した
ＷＣ粒子は、そのまま遠心移行して、第２図に示すよう
に、突起（１１）の上方に散逸し、その分ＷＣ炭化物が
無駄となり、外層の層厚および外層内の充填率が低下す
るが、本発明では、そのような無駄は極めて少ない。ま
た、モールドの突起（１１）は、モールドの内面近傍に
遠心移行して凝集したＷＣ炭化物が、引き続き作用する
遠心力によりモールド内面にそって、製品形成部の上縁
を越えて散逸するのを防止する。
なお、高温鋳型は、加熱炉で予熱されて回転台（４）上
に設置される。鋳型の予熱は、鋳型に鋳込まれた溶湯の
急速な降温・粘稠化を回避するための熱補償効果をもた
らす。その予熱温度は約７００℃以上であるのが好まし
い。
に設置される。鋳型の予熱は、鋳型に鋳込まれた溶湯の
急速な降温・粘稠化を回避するための熱補償効果をもた
らす。その予熱温度は約７００℃以上であるのが好まし
い。
本発明の鋳造に使用される鉄系合金溶湯はＣ１Ｓｉおよ
びＷを必須成分元素とする。その好ましい成分組成は次
のとおりである。
びＷを必須成分元素とする。その好ましい成分組成は次
のとおりである。
Ｃ： １．５〜５．０％
ＣはＷＣ炭化物の晶出に不可欠である。含有量が１．５
％に満たないと、塊状のＷＣ炭化物は晶出し難く、Ｍ、
Ｃ炭化物の連続体が晶出し、一方５．０％を越えると、
黒鉛が晶出する。
％に満たないと、塊状のＷＣ炭化物は晶出し難く、Ｍ、
Ｃ炭化物の連続体が晶出し、一方５．０％を越えると、
黒鉛が晶出する。
Ｓｉ：３．５％ 以下
Ｓｔは溶湯の脱酸および鋳造性の改善、並びに凝固過程
における針状タングステン炭化物（このものは鋳物を脆
化させる）の晶出を防止する効果を存する。しかし、含
有量が多くなると、基地が脆化するので、３．５％以下
とする。
における針状タングステン炭化物（このものは鋳物を脆
化させる）の晶出を防止する効果を存する。しかし、含
有量が多くなると、基地が脆化するので、３．５％以下
とする。
Ｗ ： ２５．０〜８０．０％
ＷはＷＣ炭化物の晶出に不可欠の元素である。
基地中にＷＣ炭化物が十分に晶出した組織を形成するに
は、少なくとも２５．０％を必要とする。しかし、８０
．０％をこえると、合金の融点が高く、溶製・鋳造が困
難となるので、８０．０％を上限とする。
は、少なくとも２５．０％を必要とする。しかし、８０
．０％をこえると、合金の融点が高く、溶製・鋳造が困
難となるので、８０．０％を上限とする。
上記各元素のほかに、目的とする鋳物の用途・要求性能
に応じて材料特性を向上させるための種々の元素、例え
ばＭｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ。
に応じて材料特性を向上させるための種々の元素、例え
ばＭｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ。
Ｖ 、Ｔ Ｉ ％ Ｂ ％ Ｃｏ 、Ａ １等の１種ま
たは２種以上の元素をそれぞれ適量含有する鉄系合金を
使用し得ることは言うまでもない。
たは２種以上の元素をそれぞれ適量含有する鉄系合金を
使用し得ることは言うまでもない。
大施拠上
第１図に示すごとき遠心力鋳造により中空円筒状複合鋳
物を得た。鋳造条件は次のとおりである。
物を得た。鋳造条件は次のとおりである。
得られた鋳物の外層層厚および外層内のＷＣ炭化物充填
率を第１表に示す。鋳物（製品部）サイズは、外径２８
０ｍｘ肉厚７０龍×高さ６０鶴である。
率を第１表に示す。鋳物（製品部）サイズは、外径２８
０ｍｘ肉厚７０龍×高さ６０鶴である。
（１）溶湯
Ｃ：４．０、Ｓｔ ：０．５、Ｍｎ：０．４、Ｃｒ：０
．７ 、Ｍｏ ：０．６ 、Ｎ ｉ ：１．５ 、Ｗ：
４０．Ｏ１残部Ｆｅ（ｗｔ％） 溶湯鋳込み温度： １６５０℃ 鋳造量：４０ｋｇ （２）鋳型の予熱温度：９００℃（鋳込み直前のセラミ
ックモールド内面温度） （３）溶湯鋳込み終了後の静止時間：０〜３分（４）遠
心回転：静止時間経過後、回転開始。遠心回転による重
力倍数（Ｇ、 患） ４Ｑ （セラミックモールド内面
上）。
．７ 、Ｍｏ ：０．６ 、Ｎ ｉ ：１．５ 、Ｗ：
４０．Ｏ１残部Ｆｅ（ｗｔ％） 溶湯鋳込み温度： １６５０℃ 鋳造量：４０ｋｇ （２）鋳型の予熱温度：９００℃（鋳込み直前のセラミ
ックモールド内面温度） （３）溶湯鋳込み終了後の静止時間：０〜３分（４）遠
心回転：静止時間経過後、回転開始。遠心回転による重
力倍数（Ｇ、 患） ４Ｑ （セラミックモールド内面
上）。
遠心回転による重力倍数（Ｇ、 Ｐｋ）を１０に設定し
たほかは、実施例１と同じ条件で遠心力鋳造を行い、中
空円筒状鋳物を製造した。鋳物（製品部）サイズは、外
径２８０ｉｍｘ肉厚７０ｆｉ×高さ６ｏ鶴である。鋳造
結果を第２表に示す。
たほかは、実施例１と同じ条件で遠心力鋳造を行い、中
空円筒状鋳物を製造した。鋳物（製品部）サイズは、外
径２８０ｉｍｘ肉厚７０ｆｉ×高さ６ｏ鶴である。鋳造
結果を第２表に示す。
第 ２ 表
各実施例に示されるように、本発明例の鋳物は比較例に
比し、外層（複合組織層）の層厚が厚く、しかも晶出Ｗ
Ｃ炭化物の充填率が高く緻密な組織を有している。
比し、外層（複合組織層）の層厚が厚く、しかも晶出Ｗ
Ｃ炭化物の充填率が高く緻密な組織を有している。
本発明によれば、溶湯の鋳込み後、適当な静止時間をお
くという簡単な措置により、初晶ＷＣ炭化物を十分に晶
出させるとともに、晶出したＷＣ炭化物を外Ｎｍｌ域に
遠心移行させることができる。
くという簡単な措置により、初晶ＷＣ炭化物を十分に晶
出させるとともに、晶出したＷＣ炭化物を外Ｎｍｌ域に
遠心移行させることができる。
本発明により得られる鋳物は、外層（複合組織層）の層
厚が厚く、しかも緻密であるから、耐摩耗性にすぐれて
おり、耐久性も良好であり、圧延用ロール、その他の機
械構造材料として好適である。
厚が厚く、しかも緻密であるから、耐摩耗性にすぐれて
おり、耐久性も良好であり、圧延用ロール、その他の機
械構造材料として好適である。
第１図は本発明による鋳造状況の模式的縦断面図、第２
図は従来法による鋳造状況の模式的縦断面図、第３図は
鋳物の組織を模式的に示す軸方向断面図である。 １：セーラミックモールド、４：遠心回転台、Ｍ：基地
金属、Ｐ：晶出ＷＣ炭化物。
図は従来法による鋳造状況の模式的縦断面図、第３図は
鋳物の組織を模式的に示す軸方向断面図である。 １：セーラミックモールド、４：遠心回転台、Ｍ：基地
金属、Ｐ：晶出ＷＣ炭化物。
Claims (1)
- （１）Ｃ１．５〜５．０％、Ｓｉ３．５％以下およびＷ
２５．０〜８０．０％を含む鉄系合金溶湯を、遠心力鋳
造用鋳型内に鋳込み、冷却過程で該溶湯中に晶出する塊
状タングステン炭化物（ＷＣ）を、溶湯との比重差によ
り溶湯中を遠心移行させることにより、鉄系合金基地中
に塊状タングステン炭化物が緻密に分散させる複合組織
からなる外層を有する中空筒状耐摩耗複合鋳物を製造す
る方法において、鋳型内に鋳込まれた溶湯中に塊状タン
グステン炭化物（ＷＣ）が所定量晶出した後、遠心回転
を開始し、晶出した塊状タングステン炭化物を外層に移
行させることを特徴とする耐摩耗複合鋳物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024025A JPH0688116B2 (ja) | 1985-02-09 | 1985-02-09 | 耐摩耗複合鋳物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024025A JPH0688116B2 (ja) | 1985-02-09 | 1985-02-09 | 耐摩耗複合鋳物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61182862A true JPS61182862A (ja) | 1986-08-15 |
| JPH0688116B2 JPH0688116B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=12126984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60024025A Expired - Lifetime JPH0688116B2 (ja) | 1985-02-09 | 1985-02-09 | 耐摩耗複合鋳物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688116B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018043534A1 (ja) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 圧延用ロール外層材および圧延用複合ロール |
| JP2018039047A (ja) * | 2016-09-02 | 2018-03-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐摩耗性に優れた圧延用ロール外層材および圧延用複合ロール |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60177945A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-11 | Kubota Ltd | 耐摩耗鋳物の遠心力鋳造法 |
-
1985
- 1985-02-09 JP JP60024025A patent/JPH0688116B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60177945A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-11 | Kubota Ltd | 耐摩耗鋳物の遠心力鋳造法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018043534A1 (ja) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 圧延用ロール外層材および圧延用複合ロール |
| JP2018039047A (ja) * | 2016-09-02 | 2018-03-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐摩耗性に優れた圧延用ロール外層材および圧延用複合ロール |
| JP6304466B1 (ja) * | 2016-09-02 | 2018-04-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 圧延用ロール外層材および圧延用複合ロール |
| CN109641251A (zh) * | 2016-09-02 | 2019-04-16 | 杰富意钢铁株式会社 | 轧制用辊外层材料和轧制用复合辊 |
| CN109641251B (zh) * | 2016-09-02 | 2020-12-18 | 杰富意钢铁株式会社 | 轧制用辊外层材料和轧制用复合辊 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0688116B2 (ja) | 1994-11-09 |
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