JPS6227553A - 高炭素−高クロム鋼及びその製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は圧延ロール材質とその製造法に係り、特に、ニ
オブ及びバナジウム金含むこと′に％徴とし、強靭性で
高い圧廷圧力に耐え、高硬度で耐摩耗性に優れ、特に、
耐スポーリング性全向上させた、高炭素−高クロム鋼と
その製造方法に関する。

〔発明の背景〕

一般に冷間圧延用作業ロールに要求される性質は耐摩耗
性、耐事故性、耐肌荒れ性、靭性が挙げられる。また、
中間ロールに要求される性質としては靭性、耐スポーリ
ング性並びに耐摩耗性が挙けられる。冷間圧延用作業ロ
ール材質には軸受鋼、工具鋼及び高速度鋼が用いられ、
中間ロール材質には熱間ダイス鋼や一部に工具鋼が使用
されているのが現状でるる。

一方、熱間圧延用ロールに要求される性質としては粗前
段作業ロールでは靭性、耐ファイヤクラック性、耐摩耗
性、耐肌荒れ性が要求される。粗後段作業ロールは耐肌
荒れ性、耐摩耗性、耐ヒートクラツク性、仕上前段作業
ロールでは耐肌荒れ性、耐摩耗性、耐スポーリング性、
耐押しきす性の諸性質が要求される。

その熱間作業ロール材質としては粗前段作業ロール及び
粗後段作業ロールには特殊鋳鋼、アダマイトが使用され
る。また、仕上前段作業ロールはアダマイトロール、仕
上は後段作業ロールには鋳鉄系のニッケルブレーンロー
ルがｆ用されている。

しかしながら、冷間及び熱間用ロールにおいては上述の
性質を同時に満足するロール材質は現状では見当らない
〔昭和５５年５月１５日、丸善（株）発行、日本鉄鋼協
会編「鉄鋼便覧」第麿巻（１）（第５版ン圧延基礎鋼板
参照〕最近は圧延ラインの連続化、圧延＠度の低温化及
び高速圧延等にエリ、ロールも１すます過酷な使用状態
になジつつめる。これに対処するためには耐摩耗性、耐
スポーリング性及び靭性の優れたロール材質が要求式れ
ている。

従来のロールにおいてはヘルツ応力が１００〜１ｓ　ｏ
　ｋｙ／■２程度の荷重で疲労破壊全発生させ、スポー
リングの原因となっている。特に、最近は冷間及び熱間
圧延用ロール材質として高炭素−高クロム鋼材が用いら
れるＬすになって米ているが、鋳造の１１で使用するた
めに、強度的に問題が生じる。特公昭５９−２８６２０
号公報記載のものも、鋳造のままで使用されており、強
度的に不十分であり、過酷な状態下で使用することは非
常に危険であることが明らかである。

〔発明の目的〕

本発明の主目的は金属組織の基地中にクロム、特に、ニ
オブ及びバナジウムの特殊炭化物を晶出させ、特殊炭化
物を鍛造に工り、細粒状に分散させ、２００　Ｖｉ／■
２以上のヘルツ応力に耐えられ、高硬度で耐摩耗性並び
に靭性の向上、特に、耐スポーリング性の優れた高炭素
−高クロム鋼及びその製造方法全提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明全概説すれば、本発明の第１の発明は高炭素−高
クロム鋼に関する発明でろって、必須成分として″Ｍ量
チで炭素２〜五４％、クロム１０〜３０％、ニオブ１〜
１０％、バナジウム６〜１５％全含有する昼炭素−高ク
ロム鋼からなり、初晶炭化物が粒状であり、且つ平均粒
径が５〜２５μｍの鍛造組織を有することを特徴とする
。

また本発明の第２の発明は、上記の高炭素−高クロム鋼
を製造する方法に関する発明でろって、該方法が、鋳塊
全製造する工程、その鋳塊を固相線温度工す６０〜１０
０Ｃ低い温度で拡散処理を施しクロム炭化物の形態を変
化させる工程、及び拡散処理後１０５０〜１０７５℃の
温度範囲における熱間拘束鍛造にエフクロム炭化物全分
断させる工程の各工程を包含すること全特徴とする。

本発明の高炭素−高クロム鋼においては、上記成分以外
に、必要に応じて他の成分を含有させても工く、その例
にはモリブデン、タングステン、ケイ素、マンガン、ニ
ッケル、チタン、コバルト、アルミニウム及びホウ素等
がある。

本発明の高炭素−高クロム鋼における必須成分のうち、
特にニオブ及びバナジウムは炭素の一部と結合して、ニ
オブ及びバナジウム炭化物を形成し、耐摩耗性を著しく
向上させる元素である。しかし、バナジウムを１５％超
含有させると炭素の割合で製造が困難となる。第１図は
液相面における鉄−バナジウム−炭素系状態図でめジ、
Ｗｃ１図からも明らかな二うに初晶として炭化物の晶出
が生じる。この初晶バナジウム炭化物は比重が５．６ｆ
／ｃｍ”と鉄の比重に比べて軽いので浮上し、鋳塊の上
下で鋳造組織が異なるＬうになる。また、晶出したバナ
ジウムは粗大となり、マトリックスからはく離しやすく
なる。このようなことから、バナジウム全１５％超含有
させることは有害と考えられる。一方、ニオブ炭化物は
比重が７．８　ｔ　７ｃｍ”と鉄の比重にほぼ近いため
、ニオブ、バナジウムが固溶して晶出した炭化物は融液
中で浮上及び沈降の恐れがないことが明らかとなった。

しかし、ニオブの単独添加は初晶のニオブ炭化物が粗粒
となって晶出し、靭性が極端に低下することが判明した
。

ニオブ及びバナジウムは炭素と結合させて微細で粒状の
ニオブ及びバナジウム炭化物全面積率で１０〜２１％マ
ルテンサイト基地中に均一に分散させた。筐た、炭素と
クロムの結合により、Ｍ、Ｃ，全面積率で１５〜ｂ 炭化物の面積率が２５〜６５％晶出及び析出させても、
炭化物が転勤疲労時の疲労き裂の起点にならず、旨い圧
延圧力に酎え、ｉｔｓ耗性及び靭性並ひに耐スポーリン
グ性を著しく同上することを特徴としている。更に１本
発明に工って製造された高炭素−高クロム鋼は重ｉ％で
炭素２〜五４％、クロム１０〜５０チ、ニオブ１〜１０
％、バナジウム６〜１５％、モリブデン１へ５％、タン
グステン１〜５％、ケイ素α５へ五〇％、マンガンａ５
〜五〇％の他に靭性の向上及び結晶粒？微細化にするた
め、ニッケル５〜１０％、コバルト５〜１０％、チタン
０５〜１．５％、アルミニウムα５〜２％、ホウ素α０
１〜（１１％を添加した。

また、本発明で製造された妨塊の機械加工性及び研削性
を改善するために、不純物として含まれる元素全重量％
で硫黄及びリンαｏ１〜ＩＩＬ５チ、鉛α０１〜ｔ　０
％、銅（Ｌ　Ｏ１〜１．０％、窒素０．０１〜ＣＬＯ５
％の２種以上ケ組合せて添加した。

以下、炭素、クロム、ニオブ、バナジウム、モリブデン
及びタングステン添加の効果を具体的に示すための化学
！ｆｌ成金第１表に示す。

第１表において、１は従来の高炭素−高クロム鋳鉄で本
発明ニジモリブデンが低く、他の元素のタングステン、
ニオブ及びバナジウムは添加されていない。２は本発明
工りもニオブ及びバナジウムが低い場合である。５〜１
７ｔｉ本発明の組成例でおる。

本発明の最初の工程は試料を高周波溶解炉で浴製し、鋳
込み温度’２１ｓｓｏ℃と一足として鋳型に鋳込み鋳塊
全製造した。鋳込み後の鋳塊は８８０℃×５時間×７７
０℃×１０時間→炉冷の等温焼なましを行った。第２の
工程は固相線温度ニジ６０−％−１００℃低い温度に３
０時間保持後炉冷の拡散処理を行い、炭化物の形態を変
化させた。第３の工程は１０５０〜１０７５℃の温度範
囲で熱間拘束鍛造例えばスェージング、タップ鍛造、サ
ヤ鍛造に工り炭化物を分断する方法で行った。鍛造温度
を１０５０〜１０７５℃の特足範囲とした根拠は１０７
５℃超になると脱炭及び酸化が搬しくなり割れの原因と
なる。１０５０℃未満では変形能が小さいために鍛造が
困難となる。鍛造後は上述の等温焼なましを行い、各試
験片を加工した。各試験片の熱処理は１０００〜１０２
５℃がら油冷し、二次硬化温度の５００℃で１時間保持
後、１〜５回の繰返し操作を行つ次。熱処理硬さ社ロッ
クウェル硬度計（ＨＲＣＪを用いて測足した。

第２表は熱処理硬さ、摩耗試験、曲は試験、熱衝撃試験
及びスポーリング試験結果を示す。

試験片は、いずれも５００℃の温度で１時間保持後空冷
の操作を、５回繰返して行った。

熱処理硬さは第２表第１欄からも明らかな工うに、従来
材の１はＨＲＣ６５，５と硬さについてＦｉ、満足して
いる。本発明エリもニオブ及びバナジウム添加量が低い
組成の２の硬さｆ′１ＨＲＣ６５，０とやや低い硬さと
なっている。本発明材の５〜１７はいずれの材質も）Ｉ
ＲＣｌ、　５．５〜６７．５の非常ｒＣ高い硬さが得ら
れ、ロール仕様硬さを十分に満足している。

第２表第２欄は研摩式摩耗試験による摩耗減量結果を示
す。摩耗方法は回転数６０　Ｏｒｐｍで回転する直径２
００ｍｍのターンテーブル上にエメリーペーパーを張り
、その上に直径１８籠の試験片を荷重８００９で押し付
け、２分２０秒間摩耗させる方法である。試験前後のＮ
量差をもって摩耗量とし１ｒｔＪｅ！耗性の検討を行つ
ｆｃ０従米材の１及び実験材の２Ｆ′ｉ摩耗減ｔが多く
なっている。本発明の５へ１７は摩耗減量が１６〜１０
ｍｙ　　と非常に少なく、耐摩耗性は従来材の２〜＆５
倍となっている。

第２図は、全炭化物（Ｍ７Ｃ３＋ＭＣ）の面積率（％、
横軸Ｊと摩耗減量（ｆ、縦軸）との関係を示すグラフで
あり、第２表全グラフ化したものである。

第３表に、”？ＣＩ及びＭＯ各炭化物の面積率及び第　
　５　　表 本発明の５〜１７は摩耗減量が著しく少なく、耐摩耗性
が向上していることが明らかである。

第２表第５１１及び第４４１１１蛙靭性評価のための静
的−は試験結果を示す。試験片の寸法は厚さ４　ｍ　、
幅ｓ　ｍ　、長さ５５ｍであり、支点間距離４０ｍで中
央１点荷重の曲は冶具を用いて試験し喪。従来材に比較
して本発明材はいずれも優れた靭性を示している。特に
、バナジウム及びニオブが多量に添加されても靭性低下
が少ないことが明らかであり、従来材の１．５倍の値を
示し、たわみ索が大幅に向上することがわかった。

＃！３図の全炭化物の面積率と靭性の関係からも本発明
のものが優れていることが明らかでるる。

すなわち第５因は、全炭化物（Ｍ、Ｃ，＋ＭＯ）の面積
率（％、横軸）と破断荷重（暗、縦軸］との関係を示す
グラフである。第２表第３相全グラフ化したものである
。

第２表第５欄は熱衝撃性試験結果會示す。試験方法とし
ては４２０　ｋｅｇの高岡波訴導加熱を利用したヒート
クラック装ａｒ用い良。試験片は直径２０−１長さ５０
ｍとし、試験片表面にはＰＲ熱を対を浴接し、７００℃
まで８秒間で加熱し、直ちに、水冷する熱サイクルを与
え、目視観察に↓り割れ余生までの繰返し数を測足した
。その結果全グラフ化してｙ４図にも示す。

すなわち第４図は、全炭化物（Ｍ、Ｃ，＋ＭＣ！　）の
面積率（チ、横軸）と耐熱衝撃性（回、縦軸）との関係
金示すグラフである。第２表及び第４図から明らかなよ
うに、本発明材は、従来材に比較して熱衝撃による割れ
発生までの回数が延びており、３２回以上の値を示す。

すなわち本発明材は、いずれも割れ発生までの回数が延
びていることが弔１８Ａした。

第２表の第６欄はスポーリング試験結果全示す。スポー
リング試験は西原式摩耗試験機を使用した。試験荷重は
最大ヘルツ応力上２２０靭Ｚ−とし、すべｔ）率０％、
潤滑油としてタービン油を用いて試験した。試験片は高
い接触応力金与えるため、接触幅２　ｍ　、径５０ｍの
段付試験片と幅８露の円筒試験片の組合せで行った。

従来材の１は５×１０５回でスポーリング金発生した。

２の実験材は６Ｘ１０’回で１＝９やや寿命が延びてい
る。本発明の５〜１７は１０６〜５ＸＩＯ’回でスポー
リングが発生し、寿命が大幅に延びている。これら全グ
ラフ化して第５図に示す。すなわち第５図は全炭化物（
ＭｙＯｓ＋ＭＣ）の面積率（％、横軸２と耐スポーリン
グ性（回、縦軸）との関係ケ示すグラフでおる。第５図
からも明らかなエリに、本発明材は、従来材の１に比較
して約２倍以上の寿命ケもつことが判明した。

以上の結果から明らかなように、圧延用作業ロール材と
して炭素２〜＆４チ、クロム１０〜３０チ、モリブデン
１へ５％、タングステン１〜５％、ニオブ１〜１０％、
バナジウム６〜１５％全添加することに工っで、従来材
ニジ高靭性で高い圧延圧力に耐え、しかも、高硬度で耐
摩耗性が向上し、符に、耐スポーリング性に優れたロー
ル材が得られることが明らかとなった。

以下、各成分の限定理由は次の通りである。

炭素は一部は焼入れに際して基地に浴解し硬さを高める
。残部はクロム、バナジウム、ニオブ、モリブデン及び
タングステンと結合して硬い炭化物を形成し、耐摩耗性
全向上させる。本発明において炭素はクロムと結合して
クロム炭化物（Ｍ７Ｃ３）全形成し、面８ｊ率で１５〜
４２％金晶出して耐摩耗性を高める。更に、バナジウム
及びニオブと結合してバナジウム炭化物、ニオブ炭化物
＜ＭＯ）’ｅ影形成、面積率で１０〜２１チ晶出させ、
耐摩耗性の向上を更に高める。その他、モリブデン及び
タングステンは焼戻し温度が４７５〜５５０℃の二次硬
化温度でＭ、Ｃ炭化物全析出して、耐摩耗性を向上させ
る。２％未満では炭化物全形成する炭素量が少なく、＆
４チ超ではかえって靭性を低下させる。

ケイ素は鉄鋼製錬において普通元素として分類され、鋼
中にるる程度不可避的に含まれる成分でるる。通常は脱
酸の目的で添加される程度でるり、含有量も０４％以下
が一般的である。

鋳鉄系においては［１５〜五〇チ添加されている。

今回の実験においてケイ素添加は焼戻しによる二次硬化
現象全促進する作用にエリ高い硬さが得られることが明
らかになっている。また、耐事故性？考慮して好ましい
量は［１５〜３チが望しい。

マンガンは必らず含まれている元素で特に規定する必要
はないが、通常、添加される量はＯ，Ｓチ以下でめる。

しかし、硫黄と相互Ｋｇ合して硫化マンガン全形成し、
基地に析出きせて研削性の向上に寄与する元素であり、
１５〜５％が好ましい量である。

クロムは炭素と結合してＭ、Ｃ，炭化物上晶出し、この
クロム炭化物が耐摩耗性の向上に寄与する。

その含有量は１０％未満では硬さ及び耐摩耗性に劣り、
５０％超では炭化物の粗大化が顕著となり、強度的にも
問題となる。したがって、クロム含有量は１０〜５０％
にすることが望ましい。

モリブデン及びタングステンはその一部が炭素と結合し
てＭ、Ｃ炭化物全形成し、残部は基地に固浴し、焼戻し
による二次硬化現象で硬さが増加する。更に、熱処理作
業の安定化のために最低１％は必要であり、５％超の添
加ではモリブデン及びタングステン炭化物が網目状とナ
リ、好１しくない。

バナジウムは炭素と結合してバナジウム炭化物を形成し
、耐摩耗性？増すと同時に二次硬化現象で硬さを上昇さ
せる。高い耐摩耗性を得るためには最低６％のバナジウ
ムが必要であり、バナジウム量が１５％？越すと溶解作
条及び鍛造作業が困難となる。

ニオブは一部炭素と結合してニオブ炭化物全生成する。

ニオブ炭化物は硬い炭化物全生成して耐摩耗性を増すと
同時にバナジウムの共存に↓つでバナジウム炭化物の形
Ｂｋ棒状から球状へ変えることに工って靭性の向上が図
れる。

チタンは一部炭素と結合してチタン炭化物を形成し、バ
ナジウム及びクロムと併用して用いると耐摩耗性が更に
工くなる。最適範囲は（Ｌ’５〜１．５チでろジ、１．
５％超となるとスクラッチきすが発生するので好ましく
ない。

ニッケルは鋼の組織を微細化し、オーステナイトにもフ
ェライトにも固溶して基地を強化する。筐た、クロムや
モリブデンと共存して焼入性を増す。好ましい童は５〜
１０％でろシ、１０％を越すとオーステナイトが多くな
り、硬さがなくなる。

コバルトは焼戻し抵抗性を高めるもので好ましいｔは５
〜１０％でおり、特定範囲で十分靭性を＾める。高価な
元素であるので５〜１０％で十分である。

ホウ素は焼入性に寄与する元素でα１％以下で十分であ
る。

アルミニウムは脱酸剤として用いられる元素で結晶粒の
微細化元素でその量は２．０％以下で工く、それ以上で
は鋳造性を悪くする。

リンは微量でも鋼の中に偏在する元、索でるり、焼割れ
、ひずみなどの主原因となる。ま九、脆性全署しく増加
させるので普通は１０５％以下に押えることになってい
る。しかし、（１０１からα５％の範囲であれば機械加
工性を増す。

硫黄はリンと同時に不害元累であるか硫化マンガン、硫
化チタンなどなるべく害の少ない形にするか、α０５チ
以下に押えるべきである。

リンと同様に［１５％以下であればかえってａＪ械加工
性及び切削加工性が増す元素でめる。

窒素はオーステナイＩ−’に強く安定化するなど炭素と
類似している。その量はα０１〜α０５チで十分である
。

銅は組織の微細化に寄与する元素であり、鍛造の際の割
れの原因ともなる。１％以下でろればかえって機械加工
性及び切削性を増す元素である。

鉛は硫化マンガンやその他の介在物と共に凝集する。樹
枝状晶の間に來°まる傾向を持ち、伶加量が多くなると
熱間作業性が悪くなるので、１％以下に押えると切削性
ｔｚくする元素である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明會夾施例にエフ更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に駆足されるものではない。

実施例１ 以下、摩耗部材としての炭素、クロム、ニオブ、バナジ
ウム、モリブデン及びタングステン添加の効果全具体的
に示すための実施例の化学組成を第４表に示す。

第　４　表 １は従来材で高炭素−高クロム鋳鉄である。

２及び５は本発明の組成範囲でめる。本実施例では炭素
２〜３．４％、クロム１０Ｓ５０％、モリブデン１〜５
％、タングステン１〜５％、ノ（ナシクム６へ１５％、
ニオブ１〜１０％、ニッケル５〜１０％、アルミニウム
２％以下、他不純物からなる、釣塊？製造し、固相線温
度以下で拡散処理を施したのち、熱間拘束鍛造で炭化物
を分断した。鍛造後は等温焼なまし全行い、各種試験片
を採取した。熱処理硬さは９７５〜１０５０℃の温度に
１時間保持後油冷を行つ丸焼入れした試験片を５００℃
の温度で１ＦＩ＃間保持後、空冷の操作を５回繰返し行
った場合の硬さをロックウェル硬度計で測定した。残留
オーステナイト偕の測定は５φ×５７ｔの試験片を９７
５〜１０５０℃から焼入れ後、５００℃で５回繰返した
５後の残留オーステナイト量を磁気分析法にＬり測定し
た。

摩耗試験は回転数６０　Ｏｒｐｍで回転する直径２００
賜のターンテーブルに工／　ＩＪ−ペーパー上張り、そ
の上（直径１８．の試験片全荷重８００ｔで押付け、２
分２０秒間摩耗させる方法で行った。

なお、焼入れした試験片は、５００℃の温度で１時間保
持後’２ｉ？の操作を５回繰返して行った。

曲は試験は試験片寸法を厚さ４　ｗａｓ　＠　５　ｍ、
長さ５５ｇであり、支点間距離４０■で中央１点荷重の
曲は冶具を用いて試験した。

焼入れした試験片は上記と同じ処理を行った。

第６図にこれらの試験結果を示す。すなわちｗｒＪ６図
は、焼入温度（℃、横軸）と、摩耗減量（ｔ）、硬さく
　ＨＲＣ）、たわみ量（ｍ）、及び残留オーステナイ）
！（％）（縦軸）との関係を示すグラフである。

ＷＩ６図において焼戻し硬さは、従来材の１では焼入温
度が上昇しても硬さはＨＲＣ！　６４と一定値を示して
いる。本発明材の２及び５はＨＲＣ６６〜６７の高い値
？示している。

残留オーステナイト幇は、従来材の１では焼入温度が上
昇すると童も増加して、１０５０℃では約４０％残留し
ており、オーステナイトの安定化が著しい。本発明材の
２及び５は９７５〜１０００℃で１０％程度でおり、１
０５０℃では約５０チに減少することが明らかである。

摩耗量は従来材の１に比較して耐摩耗性が従来材の１．
５倍でるることが明らかとなった。

靭性評価の友わみ量は炭化物が多いにもかかわらず、従
来材の１Ｌりも良いことがわかった。

以上の結果から明らかな工うに、バナジウム及びニオブ
を特定範囲で添加することに工り、高硬度で耐摩耗性及
びＵ性を向上させるため、優れ穴摩耗部材が得られるこ
とが明らかとなった。

実施例２ 以下、石炭粉砕用ボール及びレース材としての炭素、ク
ロム、ニオブ、バナジウム、モリブデン及びタングステ
ンめ加の効果を具体的に示すための実施例の化学組成を
第５表に示す。

第　５　表 １及び２は従来材で高炭素−高クロム鋳鉄、二・ハード
鋳鉄である。５及び４は本発明の組成範囲である。

本実施例では炭素２〜＆４％、クロム１０〜ＳＯ％、モ
リブデン１〜５％、タングステン１〜５％、バナジウム
６〜１５％、ニオブ１〜１０チ、コバルト５〜１０％、
ニッケル５〜１０％、アルミニウム２％以下、他不純物
からなる、鋳塊を製造し、同相Ｐｉ！温度以下で拡散処
理全施し次後、熱間拘束鍛造で炭化物音分断した。鍛造
後は等温焼なましを行い、各棹試験片を採取し次。熱処
理硬さは９７５へ１０５０℃の温度に１時間保持後油冷
全行った。焼入れした試験片１ｒｓｏｏ℃の温度に１時
間保持後、空冷の操作を５回繰返して行つ次場合の硬さ
をロックウェル硬度計で測定した。

残留オーステナイト］の測定は５φ×５７ｔの試験片を
９７５〜１０５０’Ｃがら焼入後、５００℃で５回繰返
した後の残留オーステナイトｉを磁気分析法に工り測定
した。

摩耗試験は回転数６０　Ｏｒｐｍで回転する直径２００
ｍのターンテーブルにエメリーベーハ＋−＋を張り、そ
の上に１８ｍの試験片全荷Ｍ８００ｆで押付け、２分２
０秒間摩耗させる方法で行った。

曲げ試験は試験片寸法を厚さ４１１１ｍ、幅ＳＷ。

長さ５５１１ＩＩ′ｔ′あり、支点間距＠４０ｍで中央
１点荷重の曲は冶具を用いて試験し念。

いずれの焼入れした試験片も、実施例１と同じ処理音節
した。

その結果を第６表に示す。

第　６　表 熱処理硬さは第６表第１欄からも明らかな工うに、従来
材の１の硬さはＨＲＣ！　６５　金示しているが、２の
二・ハード鋳鉄の硬さはＨＲＣ５６と低くなっている。

これはセメンタイトが晶出するためである。本発明材の
５及び４はいずれもＨＲＣ！　６７．５〜６＆８の非常
に高い硬さが得られている。

ＷＩ、６表第２欄は研摩式摩耗試験による摩耗減量結果
を示す。従来材の１及び２は摩耗減量が多くなっている
が、本発明材の３及び４は１０〜１１ｍＷと摩耗減量が
少なく、従来材の５倍以上の耐摩耗性を示している。

第６表第５＠は曲げ試験結果？示す。従来材に比較して
本発明材はいずれも優れた靭性を示しておす、特に、バ
ナジウム及びニオブが多量に添加されても靭性低下が少
ないことが明らかであり、従来材の１．５倍の値全示し
、たわみ量が大幅に向上することが判明した。

第７表に残留オーステナイト量の測定結果を示す。

第　　７　　表 第７表から、従来材の１及び２は２０％以上のオーステ
ナイト−３１が残留することが明らかである。本発明材
の３及び４は１０〜５０％程度残留するが、従来材の約
１／２となっている。このため稼動中の組織変化を極力
少なくすることができ、稼動中の破損等の事故を少なく
することが可能でめる。

以上の結果から明らかなようにバナジウム及びニオブを
ｔ￥ｆ足範囲で添加することにＬす、高硬度で耐摩耗性
及び靭性並ひに安定した組織を有するため、苛酷な使用
条件に対しても十分に耐えられる石炭粉砕用ボール及び
レース材として最適である。

実施例５ 以下、サンドポンプ用材としての炭素、クロム、ニオブ
、バナジウム、モリブデン及びタングステン添加の効果
を具体的に示すための実施例の化学組成を第８表に示す
。

第　８　表 １及び２は従来材の高炭素−高クロム鋳鉄である。３及
び４は本発明の組成範囲である。

本実施例では、炭素２〜五４％、クロム１０〜３０％、
モリブデン１〜３％、タングステン１〜５％、バナジウ
ム６〜１５％、ニオブ１〜１０％、コバルト５−１−１
０％、ニッケル５〜１０チ、アルミニウム２％以下、他
不純物からなる、鋳塊を製造し、固相線温度以下で拡散
処理を施したのち、熱間拘束鍛造で炭化物を分断した。

鍛造後は等温焼なましを行い、各種試験片を採取した。

熱処理硬さは１０００℃の温度に１時間保持後油冷を行
った。焼入れした試験片を５００℃の温度に１時間保持
、空冷の操作を５回繰返して行った場合の硬さをロック
ウェル硬度計で測足した。

摩耗試験は回転数６０　Ｏｒｐｍで回転する直径２００
ｍのターンテーブルにエメリーペーパーを張り、その上
に１８−の試験片を荷重８００２で押付け、２分２０秒
間摩耗させる方法で行った。

曲げ試験による靭性評価のための試験片寸法は厚さ４箇
、幅５ｍ、長さ５５ｍ！１１　Ｔあり、支点間距離４０
■で中央１点荷重の曲げ冶具を用いて試験し次。

いずれの焼入れした試験片も、実施例１と同じ処理を施
した。

第７図に、熱処理硬さ、摩耗試験、曲げ試験結果を示す
。すなわち第７図は、従来材及び本発明材について、摩
耗域ｔ（ｍｆ）、硬さくＨＲＯ）、破断荷重（ｋり及び
念わ一’）ｆ（Ｗ）を示すグラフである。

熱処理硬さは、従来材１及び２でＨＲＣ６５となってい
るが、本発明材の３及び４では６＆８〜６６．９の高い
硬さが得られ友。

摩耗試験では本発明材は非常に優れた耐摩耗性を示し、
従来材の６倍以上となっている。

他方、曲げ試験では従来材と比較して本発明材はいずれ
も優れた靭性を示している。特に、バナジウム及びニオ
ブが多量に添加されても靭性低下が少ないことが明らか
となり、従来材の１．５倍の値を示し、たわみ量が２倍
と大幅に向上することが判明し友。

以上の結果から、本発明のサンドポンプ用材は従来材に
比較して耐摩耗性及び靭性が著しく優れていることから
、サンドポンプ用材として般適な化学Ｍ成でるる。

〔発明の効果〕

以上説明した工うに、本発明の高炭素−高クロム鋼は、
高硬度で耐摩耗性及び靭性に冨み、更に、尚い出廷圧力
に耐え、特に、耐スポーリング特性を著しく向上した出
廷作業ロール材に適した化学組成である。

【図面の簡単な説明】

第１図は液相面における鉄−バナジウム−炭素系状態図
、第２図は全炭化物の面積率と摩耗減量との関係を示す
グラフ、第３図は全炭化物の面積率と破断荷重との関係
を示すグラフ、第４図は全炭化物の面積率と耐熱衝撃性
との関係を示すグラフ、第５図は全炭化物の面積率と耐
スポーリング性との関係を示すグラフ、第６図は焼入温
度と、摩耗減量、硬さ、たわみ量及び残留オーステナイ
ト童との関係を示すグラフ、第７図は従来材及び本発明
材について摩耗減量、硬さ、破断荷重及びたわみ量を示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、必須成分として重量％で炭素２〜３．４％、クロム
   １０〜３０％、ニオブ１〜１０％、バナジウム６〜１５
   ％を含有する高炭素−高クロム鋼からなり、初晶炭化物
   が粒状であり、且つ平均粒径が５〜２５μｍの鍛造組織
   を有することを特徴とする高炭素−高クロム鋼。 ２、必須成分として重量％で炭素２〜３．４％、クロム
   １０〜３０％、ニオブ１〜１０％、バナジウム６〜１５
   ％を含有する高炭素−高クロム鋼を製造する方法におい
   て、鋳塊を製造する工程、その鋳塊を固相線温度より６
   ０〜１００℃低い温度で拡散処理を施しクロム炭化物の
   形態を変化させる工程、及び拡散処理後１０５０〜１０
   ７５℃の温度範囲における熱間拘束鍛造によりクロム炭
   化物を分断させる工程の各工程を包含することを特徴と
   する高炭素−高クロム鋼の製造方法。