JPS6328843A - 圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材 - Google Patents

圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材

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JPS6328843A
JPS6328843A JP17308786A JP17308786A JPS6328843A JP S6328843 A JPS6328843 A JP S6328843A JP 17308786 A JP17308786 A JP 17308786A JP 17308786 A JP17308786 A JP 17308786A JP S6328843 A JPS6328843 A JP S6328843A
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JP
Japan
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cast iron
less
iron material
screw
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JP17308786A
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Michio Haga
芳賀 道穂
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば籾殻などの圧縮成形機に用いるスクリ
ュー材として好適な合金鋳鉄材に濶する。
〔従来の技術〕
籾殻は玄米収穫量の約25%、全国規模で年間約300
万トンの発生量がある。しかし、比重が極めて小さいの
で集荷が困難であり、かつそれ自体シリカ、セルロース
及びリグニンの強固な結合体であるために、完全に粉末
化するには設備費・動力費等のコストがかかりすぎ、は
とんど有効に利用されていないのが現状である。
最近、そのような籾殻を有効利用するために籾殻を圧縮
成形する方法が実用化され、そのために圧縮成形機が利
用されている。圧縮成形機は基本的には約300℃に加
熱されたシリンダー内をスクリューが回転する構造を有
し、シリンダーとスクリューとの間に導入された籾殻は
スクリューの回転により前進しながら圧縮・らい潰され
る。
このように圧縮成形機のスクリューは圧縮・らい潰作業
中、約600℃の温度に昇温し強い応力を受けるととも
に激しい摩擦状態におかれる。従って、スクリューは高
い機械的強度(靭性等)とともに高い耐摩耗性を有する
ことが要求される。
このために、従来は、籾殻用圧縮成形機のスクリュー材
として、S K D 11またはS K D 61のよ
うな金型用鋼が用いられている。S K D 11は重
量比で、C1,4〜1.6%、Si  0.4%以下、
Mn016%以下、P 0.03%以下、S 0.03
%以下、Cr11.0〜13.0%、Mo 0.8〜1
.2%、V0.2〜0.5%、残部が実質的にFeから
なる組成を有し、5KD61は重量比で、C0,32〜
0.42%、Si 0.8〜1.2%、Mn 0.5%
以下、P 0.03%以下、S 0.03%以下、Cr
 4.5〜5.5%、Mo 1.0〜1.5%、VQ、
8〜1.2%、残部が実質的にFeからなる組成を有す
る。
また、これらの金型用鋼を母材として、CVD(TiC
の化学蒸着)、自溶性合金溶射あるいはW C溶射など
の表面硬化処理を施したものも使用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、表面硬化処理をしない金型用鋼の場合、極めて
短時間にねじ山が摩耗してしまい、使用不可能となる。
また、金型用鋼にCVD、自溶性合金溶射あるいはWC
C溶射どの表面硬化処理を施したものは、表面硬化層が
10μmから最大でも1mmの厚さしかないので、約5
時間程度で表面硬化層が剥離してしまう。また局部摩耗
も著しい。そのためにこれらのスクリュー材は実用上の
観点からは不十分なものであった。
従って、本発明の目的は上記欠点のない圧縮成形機スク
リュー用合金鋳鉄材を提供することである。
さらに本発明の目的は、CVD、自溶性合金溶射あるい
はWC溶射等の表面硬化処理を施すことなく十分な耐摩
耗性を有する圧縮成形機スクリュー用合金鋳鉄材を提供
することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者は、上記問題点に鑑み鋭意研究の結果、マトリ
ックス中に硬度の著しく高い粒状バナジウム炭化物を均
一に分散させることにより合金鋳鉄材の耐摩耗性を著し
く向上することができることを発見し、本発明に想到し
た。
すなわち、本発明の一実施例の圧縮成形機スクリュー用
合金鋳鉄材は、基本的には重量比でC2,5〜3.8%
、Si 0.3〜2.0%、Mn 0.3〜1.0%、
Cr 3.5〜6.5%、Mo 0.5〜5.0%、W
0.5〜8.0%、V5.0〜15.0%、P 0.2
%以下、80.1%以下、残部が実質的にFeからなり
、かつ800℃〜1100℃に加熱後空冷処理し、20
0℃〜6(10℃に焼戻すことにより硬さ(HRC)が
60〜75であることを特徴とする。
また本発明の第二の実施例の圧縮成形機スクリュー用合
金鋳鉄材は、化学成分が重量比で02.5−3.13%
、Si O4〜2.0%、Mn 0.3〜1.0%、C
r  3.5〜6.5%、Mo  0.5〜5.0%、
W0.5〜LO%、75.0〜15.0%、P0.2%
以下、S0.1%以下、Nb 5.0%以下、Co 1
0.0%以下、Ti 0.5%以下、残部が実質的にF
eからなり、かつ800℃〜1100℃に加熱後空冷処
理し、200℃〜600℃にて焼戻すことにより硬さ(
HRC)が60〜75であることを特徴とする。
これらにより、本発明の材質は硬質VC炭化物を塊状に
分布したものであるので、使用中に発生する強い応力に
耐える強靭性を有するとともに耐摩耗性を有するもので
ある。そして、特殊な表面処理等は必要とせず、簡便な
鋳造技術及び熱処理技術を用いてスクリュー材となし得
るのである。
合金成分の含有量を上記範囲に限定する理由は次の通り
である。
C:2.5重量%未満の場合、晶出する炭化物の量が少
なく、耐摩耗性の点で十分でない。またCが3.8重量
tを超えて高くなると使用時の靭性が劣化する。このた
め2.5〜3.8重量%の範囲とする。好ましい範囲は
2.7〜3.4重量%である。
Si:おちに溶湯の脱酸を目的として添加するが、0.
3重量%未満ではその効果が少なく、また2、0重量%
を超えるとその効果が飽和するとともに、材質の靭性が
低下する。従って、0.3〜2.0重量%とする。好ま
しい範囲は0.5〜1.5重量%である。
Mn:材質を硬化して耐摩耗性向上に効果があると同時
に脱酸効果もある。0.3重量%未満ではその効果が少
なく、1.0重量%以上では残留オーステナイトが増加
して、硬化しなくなる。従って、その添加量は0.3〜
1.0重量%とする。好ましい範囲は0.5〜0.9重
量%である。
Cr:所定の焼入れ硬度を保ち、耐摩耗性を維持するた
めには3.5〜6.5重量%の含有量が必要である。し
かし6.5重量%を超えるとCr炭化物が晶出してきて
靭性の点で適当でない。好ましい範囲は4.0〜5.5
重量%である。
Mo:材質を硬化させるとともにMoを含んだ硬質炭化
物を形成するのに必要である。しかし0.5重量%未満
ではその効果が少なく、また5、0重量%を超えるとM
sC炭化物が析出することになる。
このM、C炭化物はバナジウム炭化物に比較して硬度が
低く、バナジウム炭化物き混合した組織形態になると、
塊状のバナジウム炭化物の形態がくずれ、靭性が低下す
るとともに摩耗を促進する。このためにMOの含有量は
0.5〜5.0重量%とする。好ましい範囲は0.8〜
3.0重量%である。
W:高温硬度を維持するための必須成分であるが、0.
5雪景%未満では、その効果が小さく、8.0重量%を
超えるとM2CあるいはMsCが析出しやすく、耐摩耗
性が十分でなくなるので、それ以下に抑える必要がある
。また8、0重量%を超えると、塊状の均一なバナジウ
ム炭化物の形態がくずれ、摩耗が大きくなる。このため
Wの含有量は0.5%〜8.0重量%とする。好ましい
範囲は0.8〜6.0重量%である。
V:5,0〜15.0重量%の範囲のとき2.5〜3.
8重量%の範囲のCとバランスがとれ、粒状のバナジウ
ム炭化物のみが均一微細に分散晶出した組織形態となる
。このためにVは5.0〜15.0重量%の範囲にする
必要がある。好ましい範囲は8.0〜12.0重量%で
ある。
さらに高い耐摩耗性が要求される場合、本発明ではさら
にWb、 C0. Tiを添加するが、これらの元素の
限定理由は次の通りである。
Nb: Nbは炭化物を形成して耐摩耗性を向上させる
と同時に、■と同様に塊状の炭化物を微細均一に晶出さ
せる効果がある。5.0重量%を超えると溶解が困難に
なると同時に、5重量%以下で十分に有効である。
Co: Coは高温での硬さを確保して、耐摩耗性向上
に効果があるが、過剰の場合は効果が飽和するので、1
0.0tffi%以下とする。
Ti:炭化物を微細化するのに効果があるが、過剰の場
合は効果が飽和するので0.5重量%以下とする。
本発明の合金は鋳放し状態では残留オーステナイトが多
く、そのまま使用するのでは、籾殻圧縮成形機のスクリ
ュー材用としては軟質で耐摩耗性に劣る。このため80
06C−1100℃から空冷し、さらに200℃〜60
0℃で1回以上の焼戻しを行う。焼入れ温度を800℃
未満にすると基地中への合金のとけ込みが不十分であり
、焼入れ効果がない。焼入れ上限温度は高いほど好まし
いが、1150℃より高くすると溶融が起り始めるので
安全をみて1100℃とする。また焼戻し温度が200
℃未満の場合、オーステナイトのマルテンサイトあるい
はベイナイトへの変態が十分でない。また600℃より
高くなるといわゆる過時効になり、基地組織の軟化が生
じる。本発明の合金は合金量が多く、残留オーステナイ
トの分解がむずかしい。このため焼戻し温度は200℃
〜600℃で1回以上実施するのが望ましい。
このようにして得られる本発明の合金鋳鉄材の硬さはH
RC60〜75に達する。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について説明する。
第1表に示す成分組成を有する合金鋳鉄材を高周波溶解
炉にて1600℃で溶解し、スクリュー鋳型用砂型に鋳
込み、常温まで冷却の後1050℃から空冷し、さらに
550℃で焼戻しを3回実施し、供試材を得た。この供
試材と従来の未処理5KD61とCV D (T iC
の化学蒸着)およびW C溶射を行ったものとの比較結
果を第2表に示す。本データは籾殻圧縮成形機スクリュ
ーでの実験結果である。
第  2  表 第2表の実験結果から本発明の合金鋳鉄材が、5KD6
1の金型鋼あるいはCVDおよびWC溶肘の表面便化材
よりも約4倍以上の耐久性のあることがわかる。
次に、本発明の供試材1のミクロ組織を示す700倍の
SEM写真を添付第1図に示す。同写真中黒く見える塊
状のものがバナジウム炭化物であり、組織全体にわたり
均一に分布している。このバナジウム炭化物の硬さはH
v2800にも達し、また基地内部にも微細な二次炭化
物が析出している。
焼入れ一焼戻し熱処理により、基地も針状のマルテンサ
イトおよびベイナイト組織に交響しており、全体硬度は
HRC63に達している。
これらの組織要素および硬度が第2表に示す性能の差と
なって表われている。
〔発明の効果〕
以上詳述した通り、本発明の合金鋳鉄材は粒状の微細炭
化バナジウムが均一に分散した組織となっており、著し
く高い耐摩耗性を有する。
このためCVDやWC溶射等の表面処理をする必要がな
い。このように高い耐摩耗性を有する合金鋳鉄材は籾殻
等の圧縮成形に用いるスクリュー材として極めて有用で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の供試材1のS E iVi写真(70
0倍)である。 手  わモ  ネ「11   正  書  (方式)%
式% 1 事件の表示                  
   姿与\昭和61年特許願第173087号 2 発明の名称 圧縮成形機スクリュー用合金詩鉄材 3 補正をする者 事件との関係  ′F?I許出願人 名 称     日立金属株式会社 4代哩人 住所 東京都新宿区下宮比町15番地 飯田橋ハイタウン220号 i′Kf和61年9月30日(発送日)第14頁第18
行乃至第19行の「第1図は本発明の供試材1のSEM
写真(700倍)である。」を「第1図は本発明の供試
材1の全屈組織のSE〜1写真(700侶)である。」
と訂正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)化学成分が重量比でC2.5〜3.8%、Si0
    .3〜2.0%、Mn0.3〜1.0%、Cr3.5〜
    6.5%、Mo0.5〜5.0%、W0.5〜8.0%
    、V5.0〜15.0%、P0.2%以下、S0.1%
    以下、残部が実質的にFeからなり、かつ800℃〜1
    100℃に加熱後空冷処理し、200℃〜600℃にて
    焼戻すことにより硬さ(HRC)が60〜75であるこ
    とを特徴とする圧縮成形機スクリュー用合金鋳鉄材。
  2. (2)化学成分が重量比でC2.5〜3.8%、Si0
    .3〜2.0%、Mn0.3〜1.0%、Cr3.5〜
    6.5%、Mo0.5〜5.0%、W0.5〜8.0%
    、V5.0〜15.0%、P0.2%以下、S0.1%
    以下、Nb5.0%以下、Co10.0%以下、Ti0
    .5%以下、残部が実質的にFeからなり、かつ800
    ℃〜1100℃に加熱後空冷処理し、200℃〜600
    ℃にて焼戻すことにより硬さ(HRC)が60〜75で
    あることを特徴とする圧縮成形機スクリュー用合金鋳鉄
    材。
JP17308786A 1986-07-23 1986-07-23 圧縮成形機スクリユ−用合金鋳鉄材 Pending JPS6328843A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0288745A (ja) * 1988-09-27 1990-03-28 Nippon Steel Corp 熱間圧延用ロール材

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6137949A (ja) * 1984-07-30 1986-02-22 Hitachi Metals Ltd 耐肌荒性、耐摩耗性に優れた合金鋳鉄材
JPS6144154A (ja) * 1984-08-07 1986-03-03 Hitachi Metals Ltd スリーブ及びプランジヤ用合金鋳鉄

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