TWI741145B - 輥軋用複合輥及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的輥軋用複合輥，其具有分別地將外層、中間層及內層熔接成一體化而成的構造，該外層和中間層是由被離心鑄造的鐵基合金所構成，該內層是由延性鑄鐵所構成；外層，具有下述組成：以質量為基準，含有1～3%的碳、0.3～3%的矽、0.1～3%的錳、0.5～5%的鎳、1～7%的鉻、2.2～8%的鉬、4～7%的釩、0.005～0.15%的氮、及0.05～0.2%的硼，且剩餘部分是由鐵和不可避免的雜質所構成；中間層，含有0.025～0.15質量%的硼，中間層的硼含量是外層的硼含量的40～80%，中間層的鉻、鉬、釩、鈮及鎢的合計含量是外層的鉻、鉬、釩、鈮及鎢的合計含量的40～90%。

Description

輥軋用複合輥及其製造方法
本發明關於一種輥軋用複合輥，其外層和內層良好地熔接成一體化，具有優異的耐磨耗性、耐熔執性及耐表面粗化性，而適合用於容易發生熔執之熱軋薄板精軋機的後階段軋台及異周速輥軋型鋼軋台等。
利用具有粗軋機和精軋機之熱軋板條機(hot strip mill)，將利用連續鑄造等製造而成的厚度數百mm(毫米)的加熱扁鋼胚(slab)，輥軋成厚度數～數十mm的鋼板。精軋機，通常是將5～7個軋台的四重式軋機串聯地配置而成。當使用7個軋台的精軋機時，從第一軋台直到第三軋台稱為前階段軋台，從第四軋台直到第七軋台稱為後階段軋台。在這種熱軋板條機中使用的工作輥，是由與熱軋薄板接觸的外層、及與外層的內面熔接成一體化的內層所構成，並利用離心鑄造法來形成外層之後，藉由澆鑄內層用的熔融金屬來製造。
近年來，提升熱軋鋼板的板厚精度和表面品質的要求越來越高，而謀求一種具有高耐磨耗性的輥軋用輥，所以在製造薄鋼板之熱精軋機的前階段中使用高速鋼軋輥(high speed steel roll)。但是，在熱精軋機的後階段，先前主要是使用高合金晶粒鑄鐵軋輥(high alloy grain cast roll)，其遭遇絞入事故的機率高，所謂的絞入事故是當輥軋材料在軋台間移動時重疊而被咬入上下軋輥間的事故。
因為在這種絞入事故中，輥軋材料會熔執在軋輥外層的表面上，所以過大的熱負載和機械負載會作用在軋輥外層的表面上並使其產生破裂。如果不管破裂而繼續使用軋輥，則使得破裂擴大並造成被稱為軋輥折損和剝落(spalling)等之軋輥破損。當絞入(咬入卡住)事故發生時，必須磨削軋輥表面以除去破裂處，所以如果破裂越深，軋輥的損失也變大並造成軋輥成本增加。自軋輥表面將破裂處磨削除去被稱為「修正磨削」。因此，期望一種耐熔執性優異的軋輥用外層、及具有此種外層之輥軋用複合輥，該耐熔執性是指即便發生輥軋事故時，破裂所造成的損傷也不大。
為了對應這種期望，日本特開2005-264322號公報，揭露一種耐熔執性優異的熱軋用輥外層材料，以質量%為基準計，具有由下述構成的組成：含有1.8～3.5%的碳、0.2～2%的矽、0.2～2%的錳、4～15%的鉻、2～10%的鉬、3～10%的釩、0.1～0.6%的磷、及0.05～0.5%的硼，且剩餘部分是鐵和不可避免的雜質。在日本特開2005-264322號公報中，記載：藉由含有適當量的磷和硼之輥組成，使得低熔點共晶化合物相被形成而顯著地提升熱軋用輥的耐熔執性，並且耐磨耗性和耐表面粗化性也沒有惡化。又，在日本特開2005-264322號公報中，記載：也可以在上述組成的外層與由球狀石墨鑄鐵構成的內層之間，設置由石墨鋼或高碳鋼構成的中間層。然而，可知其利用離心鑄造法來形成外層之後，當澆鑄中間層熔融金屬並使外層與中間層接合而再凝固時，會有容易在邊界附近產生縮孔(shrinkage cavity)的問題。
國際公開第2015/045985號公報，揭露一種離心鑄造製熱軋用複合輥，其外層，以質量為基準，具有由下述構成的化學組成：含有1.6～3%的碳(C)、0.3～2.5%的矽(Si)、0.3～2.5%的錳(Mn)、0.1～5%的鎳(Ni)、2.8～7%的鉻(Cr)、1.8～6%的鉬(Mo)、3.3～6.5%的釩(V)、及0.02～0.12%的硼(B)，且剩餘部分是鐵(Fe)和不可避免的雜質；並且，滿足藉由Cr/(Mo+0.5W)≧-2/3[C-0.2(V+1.19Nb)]+11/6的算式(1)表示的關係(但是，當不含有任意成分的鎢(W)和鈮(Nb)時，則W=0及Nb=0)，且以面積率為基準，含有1～15%的金屬碳化物(MC碳化物)、0.5～20%的碳硼化物、及1～25%的鉻(Cr)系碳化物。此複合輥，藉由硼的添加而形成的碳硼化物的潤滑作用，能夠發揮優異的耐熔執性，所以兼具耐磨耗性、耐熔執性及耐表面粗化性。當製造國際公開第2015/045985號公報的輥軋用複合輥時，為了在將內層用熔融金屬澆鑄在外層內時避免於邊界產生微孔(micro cavity)缺陷，而將外層的至少輥軋有效直徑內的再加熱溫度控制在500～1100℃。但是，已知當澆鑄內層用熔融金屬時，會有不容易以滿足外層的輥軋有效直徑內的再加熱溫度的方式來控制製造步驟的問題。
日本專利第3458357號公報，揭露一種複合輥，其由外層、中間層及內層所構成，該外層利用耐磨耗鑄鐵材料來形成，該中間層被熔接在前述外層的內周面上、該內層被熔接在前述中間層的內周面上；前述外層和中間層是被離心鑄造而成；前述外層，以重量%為基準計，具有由下述構成的化學組成：1.0～3.0%的碳、0.1～2.0%的矽、0.1～2.0%的錳、0.1～4.5%的鎳、3.0～10.0%的C鉻、0.1～9.0%的鉬、1.5～10.0%的鎢、其中一種或二種的總計是3.0～10.0%的釩和鈮、0.5～10.0%的鈷、及0.01～0.50%的硼，且剩餘部分具有實質上是鐵，其中，楊氏模量是21000～23000 kgf/mm2 ；前述中間層，以重量%為基準，具有由下述構成的化學組成：1.0～2.5%的碳、0.2～3.0%的矽、0.2～1.5%的錳、4.0%以下的鎳、4.0%以下的鉻、4.0%以下的鉬、及總計是12%以下的鎢、釩、鈮、硼，且剩餘部分實質上是鐵及自外層混入的鈷，且層厚是25～30mm，楊氏模量是20000～23000 kgf/mm2 ；前述內層是利用片狀石墨鑄鐵、球狀石墨鑄鐵或石墨鋼來形成。此複合輥，利用具有特定的化學組成的特殊鑄鐵材料來形成外層，而存在有MC型、M7 C3 型、M6 C型、M2 C型等的高硬度複合碳化物，所以其耐磨耗性飛躍式地提升。然而，日本專利第3458357號公報記載的複合輥，已知其利用離心鑄造法來形成外層之後，當澆鑄中間層熔融金屬並使外層和中間層接合而再凝固時，會有容易在邊界附近產生縮孔的問題。
[發明所欲解決的問題] 因此，本發明的目的在於提供一種輥軋用複合輥及其製造方法，該輥軋用複合輥的外層和內層良好地熔接成一體化，並具備優異的耐磨耗性、耐熔執性及耐表面粗化性。
[解決問題的技術手段] 針對具有外層和內層之輥軋用複合輥，該外層是由具有耐磨耗性、耐熔執性及耐表面粗化性的鐵基合金所構成，該內層是由延性鑄鐵所構成，為了防止在外層與內層的邊界部產生縮孔，深入地探討在外層與內層之間形成中間層的技術，本發明人發現能夠藉由調節中間層用熔融金屬的澆鑄溫度與外層的內面溫度，來防止在外層與內層之間產生縮孔，以得到熔接成一體化(金屬接合)的複合輥，從而完成本發明。
本發明的輥軋用複合輥，具有分別地將外層、中間層及內層熔接成一體化而成的構造，該外層和中間層是由被離心鑄造的鐵基合金所構成，該內層是由延性鑄鐵所構成，該輥軋用複合輥的特徵在於： 前述外層，具有下述構成：以質量為基準，含有1～3%的C(碳)、0.3～3%的Si(矽)、0.1～3%的Mn(錳)、0.5～5%的Ni(鎳)、1～7%的Cr(鉻)、2.2～8%的Mo(鉬)、4～7%的V(釩)、0.005～0.15%的N(氮)、及0.05～0.2%的B(硼)，且剩餘部分具有由Fe(鐵)和不可避免的雜質所構成； 前述中間層，含有0.025～0.15質量%的B， 前述中間層的B含量是前述外層的B含量的40～80%， 前述中間層的碳化物形成元素的合計含量是前述外層的碳化物形成元素的合計含量的40～90%。
較佳是，前述外層進一步含有0.1～3質量%的Nb(鈮)及/或0.1～5質量%的W(鎢)。
較佳是，前述外層，以質量為基準，進一步含有從由0.1～10%的Co(鈷)、0.01～0.5%的Zr(鋯)、0.005～0.5%的Ti(鈦)、及0.001～0.5%的Al(鋁)所組成之群組中選出的至少一種。
本發明的方法，是製造上述輥軋用複合輥的方法，其特徵在於具有下述步驟： (1)利用旋轉的離心鑄造用圓筒狀鑄模來離心鑄造出前述外層； (2)在前述外層的內面溫度是前述外層用熔融金屬的凝固完成溫度以上的時間內，將具有中間層的凝固開始溫度+110℃以上的溫度之中間層用熔融金屬，澆鑄到前述外層的空腔內，來離心鑄造前述中間層； (3)在前述中間層凝固之後，藉由將內層用延性鑄鐵熔融金屬，澆鑄到前述中間層的空腔內來形成前述內層。
[發明的效果] 本發明的輥軋用複合輥，能夠藉由(a)適當地調節在外層與內層之間形成的中間層的組成，且(b)調節當澆鑄中間層用熔融金屬時的外層的內面溫度及中間層用熔融金屬的溫度而得到，其外層、中間層及內層的任一層之間的密接性都良好，能夠在這些層的邊界附近，特別是在外層與中間層的邊界附近防止縮孔的產生且具有優異的耐磨耗性、耐熔執性及耐表面粗化性。
雖然以下詳細地說明本發明的實施形態，但是本發明不受限於這些實施形態，只要在不脫離本發明的技術思想的範圍內也可以進行各種變更。如果沒有特別註明，當僅記載「%」時是指「質量%」。
[1]輥軋用複合輥 如第1圖所示，本發明的輥軋用複合輥，是由外層1、中間層2及內層3所構成，該外層1是由被離心鑄造的鐵基合金所構成，該中間層2是在外層1的內側且由被離心鑄造的鐵基合金所構成，該內層3是在中間層2的內側且被靜置鑄造而成。
(A)外層 由被離心鑄造的鐵基合金所構成的外層，具有下述組成：以質量為基準，含有1～3%的C、0.3～3%的Si、0.1～3%的Mn、0.5～5%的Ni、1～7%的Cr、2.2～8%的Mo、4～7%的V、0.005～0.15%的N、及0.05～0.2%的B，且剩餘部分實質上是由Fe和不可避免的雜質所構成。外層也可以進一步含有0.1～3%的Nb及/或0.1～5%的W。外層也可以進一步，以質量為基準含有0.1～3%的Nb及/或0.1～5%的W。外層也可以進一步以質量為基準，含有從由0.1～10%的Co、0.01～0.5%的Zr、0.005～0.5%的Ti、及0.001～0.5%的Al所組成之群組中選出的至少一種。
(1)必須元素 (a)碳(C)：1～3質量% C能夠與V、Cr及Mo(當含有Nb及/或W時，也能夠與Nb及/或W)結合並產生硬質碳化物，而有益於外層的耐磨耗性的提升。如果C未滿1質量%，則硬質碳化物的晶化量太少而不能夠賦予外層充分的耐磨耗性。另一方面，如果C超過3質量%，則過多的碳化物的晶化會造成外層的韌性降低而使耐破裂性降低，由於輥軋造成的破裂變深而導致修正磨削時的軋輥損失增加。C的含量的下限較佳是1.5質量%，更佳是1.7質量%。又，C的含量的上限較佳是2.9質量%，更佳是2.8質量%。
(b)Si(矽)：0.3～3質量% Si能夠藉由熔融金屬的脫氧來減少氧化物的缺陷，並且固熔在基體中而使得耐熔執性提升，進一步具有提升熔融金屬的流動性而防止發生鑄造缺陷的作用。如果Si未滿0.3質量%，則熔融金屬的脫氧作用不充分，熔融金屬的流動性也不足，而使得缺陷發生率高。另一方面，如果Si超過3質量%，則使得合金基體脆化而造成外層的韌性降低。Si含量的下限較佳是0.4質量%，更佳是0.5質量%。Si含量的上限較佳是2.7質量%，更佳是2.5質量%。
(c)Mn(錳)：0.1～3質量% Mn除了熔融金屬的脫氧作用以外，還具有將S固定成MnS的作用。MnS具有潤滑作用並具有防止輥軋材料發生熔執的效果，所以較佳是含有需要量(適量)的MnS。如果Mn未滿0.1質量%，則其添加效果不充分。另一方面，即便Mn超過3質量%，也不能夠得到進一步的效果。Mn的含量的下限較佳是0.3質量%。Mn的含量的上限較佳是2.4質量%，更佳是1.8質量%。
(d)Ni(鎳)：0.5～5質量% Ni具有提升基體的淬火性(hardenability，硬化性)的作用，所以當製作大型的複合輥時如果添加Ni，則能夠防止在冷卻中產生波來鐵(pearlite)而提升外層的硬度。如果Ni未滿0.5質量%則其添加效果不充分，如果超過5質量%則沃斯田鐵(austenite)太過穩定化而難以提升硬度。Ni的含量的下限較佳是1.0質量%，更佳是1.5質量%，進一步更佳2.0質量%。Ni含量的上限較佳是4.5質量%，更佳是4.0質量%，進一步更佳3.5質量%。
(e)Cr(鉻)：1～7質量% Cr能夠使基體成為變韌鐵(bainite)或麻田散鐵(martensite)而保持硬度，對於維持耐磨耗性是一種有效的元素。如果Cr未滿1質量%，則其效果不充分，如果Cr超過7質量%，則基體組織的韌性會降低。Cr的含量的下限較佳是1.5質量%，更佳是2.5質量%。Cr含量的上限較佳是6.8質量%。
(f)Mo(鉬)：2.2～8質量% Mo能夠與C結合而形成硬質碳化物(M6 C、M2 C)而增加外層的硬度，並且提升基體的淬火性。如果Mo未滿2.2質量%，則特別是硬質碳化物的形成不充分而造成這些效果不充分。另一方面，如果Mo超過8質量%，則外層的韌性會降低。Mo含量的下限較佳是2.4質量%，更佳是2.6質量%。Mo含量的上限較佳是7.8質量%，更佳是7.6質量%。
(g)V(釩)：4～7質量% V是能夠與C結合而產生硬質的MC碳化物之元素。MC碳化物具有2500～3000的維氏硬度HV，是碳化物之中最硬的。如果V未滿4質量%，則其添加效果不充分。另一方面，如果V超過7質量%，則比重輕的MC碳化物會因為離心鑄造中的離心力而集中在外層的內側，不僅使得MC碳化物的半徑方向偏析(segregation)的情況嚴重，也使得MC碳化物粗大化並造成合金組織變粗，當輥軋時容易產生表面粗化。V含量的下限較佳是4.1質量%，更佳是4.2質量%。V含量的上限較佳是6.9質量%，更佳是6.8質量%。
(h)N(氮)：0.005～0.15質量% N具有使碳化物細微化的效果，但是如果超過0.15質量%則會使得外層脆化。N含量的上限較佳是0.1質量%。為了得到充分的碳化物細微化效果，N含量的下限較佳是0.005質量%，更佳是0.01質量%。
(i)B(硼)：0.05～0.2質量% B固熔在碳化物中，並且形成具有潤滑作用的碳硼化物，而提昇耐熔執性。碳硼化物的潤滑作用特別會在高溫中顯著地發揮，所以能夠有效地防止熱軋材料發生咬入時造成的熔執。如果B未滿0.05質量%，則不能夠得到充分的潤滑作用。另一方面，如果B超過0.2質量%，則會使得外層脆化。B的含量的下限較佳是0.06質量%，更佳是0.07質量%。又，B含量的上限較佳是0.15質量%，更佳是0.1質量%。
(2)任意元素 外層也可以進一步含有0.1～3質量%的Nb及/或0.1～5質量%的W。外層，以質量為基準，能夠進一步含有從由0.1～10%的Co、0.01～0.5%的Zr、0.005～0.5%的Ti、及0.001～0.5%的Al所組成之群組中選出至少一種。外層也可以進一步含有0.3質量%以下的S。
(a)Nb(鈮)：0.1～3質量% 與V同樣，Nb也能夠與C結合而產生硬質MC碳化物。Nb藉由與V和Mo的複合添加而能夠固熔在MC碳化物中而強化MC碳化物，而提升外層的耐磨耗性。因為相較於VC系的MC碳化物，NbC系的MC碳化物與熔融金屬的比重差值較小，所以能夠減輕MC碳化物的偏析。Nb含量的下限較佳是0.2質量%。Nb含量的上限較佳是2.9質量%，更佳是2.8質量%。
(b)W(鎢)：0.1～5質量% W能夠與C結合而形成硬質的M6 C等的硬質碳化物，而有益於提升外層的耐磨耗性。又，W也會固熔於MC碳化物中而增加其比重，而具有減輕偏析的作用。但是，如果W超過5質量%，則M6 C碳化物變多而使得組織變得不均質(heterogeneity)，而成為表面粗化的原因。因此，當添加W時必須設為5質量%以下。另一方面，如果W未滿0.1質量%，則其添加效果不充分。W的含量的上限較佳是4質量%，更佳是3質量%。
(c)Co(鈷)：0.1～10質量% Co固熔在基體中而增加基體在熱加工時的硬度，而具有改善耐磨耗性和耐表面粗化性的效果。當Co未滿0.1質量%時則幾乎沒有添加效果，又當超過10質量%時則效果不能夠得到進一步的提升。Co含量的下限較佳是1質量%，又Co含量的上限較佳是7質量%，更佳是6質量%，進一步更佳是5質量%，最佳是3質量%。
(e)Zr(鋯)：0.01～0.5質量% 與V和Nb同樣，Zr能夠與C結合而產生MC碳化物而提升耐磨耗性。又，Zr能夠在熔融金屬中產生氧化物，此氧化物作為結晶核而發揮作用，所以使得凝固組織變得細緻。進一步，Zr使得MC碳化物的比重增加而具有防止偏析的效果。為了得到此效果，Zr的添加量較佳是0.01質量%以上。但是，如果Zr超過0.5質量%，則會變成夾雜物(inclusion)而不佳。Zr含量的上限更佳是0.3質量%。又，為了得到充分的添加效果，Zr的含量的下限更佳是0.02質量%。
(e)Ti(鈦)：0.005～0.5質量% Ti能夠與C和N結合而形成TiC、TiN或TiCN這些硬質的粒狀化合物。這些硬質的粒狀化合物能夠變成MC碳化物的核，所以具有MC碳化物的均質分散效果，而有益於耐磨耗性和耐表面粗化性的提升。為了得到此效果，Ti的添加量較佳是0.005質量%以上。但是，如果Ti含量超過0.5質量%，則熔融金屬的黏性會增加而容易產生鑄造缺陷。Ti含量的上限更佳是0.3質量%，最佳是0.2質量%。又，為了得到充分的添加效果，Ti含量的下限更佳是0.01質量%。
(f)Al(鋁)：0.001～0.5質量% Al與氧的親和性高，所以作為脫氧劑而作用。又，Al與N和O結合所形成的氧化物、氮化物、氧氮化物等，能夠變成在熔融金屬中懸浮(suspension)的核，使得MC碳化物以細微和均質的方式晶化。但是，如果Al超過0.5質量%則外層會脆化。又，如果Al未滿0.001質量%則其效果不充分。Al含量的上限更佳是0.3質量%，最佳是0.2質量%。又，為了得到充分的添加效果，Al的含量的下限更佳是0.01質量%。
(g)S(硫)：0.3質量%以下 當利用如前述的MnS的潤滑性時，也可以含有0.3質量%以下的S。但是當S超過0.3質量%時則會引起外層的脆化。S含量的上限較佳是0.2質量%，更佳是0.15質量%。S含量的下限較佳是0.05質量%以上。
(3)不可避免的雜質 外層組成的剩餘部分實質上是由Fe和不可避免的雜質所構成。不可避免的雜質當中，P(磷)會招致機械性質的劣化，所以較佳是盡量少。具體來說，P的含量較佳是0.1質量%以下。作為其他不可避免的雜質，也可以在不會損害外層的特性的範圍中含有Cu(銅)、Sb(銻)、Te(碲)、Ce(鈰)等元素。為了確保外層的優異的耐磨耗性和耐事故性，不可避免的雜質的合計量較佳是0.7質量%以下。
(4)組織 外層的組織，是由(a)MC碳化物、(b)M2 C和M6 C這類的以Mo為主體之碳化物(Mo系碳化物)或M7 C3 和M23 C6 這類的以Cr為主體之碳化物(Cr系碳化物)、(c)碳硼化物、以及(d)基體所構成。碳硼化物具有一般的M(C、B)的組成。其中，金屬M主要是Fe、Cr、Mo、V、Nb及W的至少一種，金屬M、C及B的比率依據組成而改變。較佳是本發明的外層組織中不存在有石墨。本發明的輥軋用複合輥的外層，具有硬質的MC碳化物、Mo系碳化物或Cr系碳化物，所以其耐磨耗性優異，且因為含有碳硼化物所以其耐熔執性優異。
(B)內層 本發明的輥軋用複合輥的內層，是藉由強韌性優異的延性鑄鐵(也被稱為「球狀石墨鑄鐵」)而形成。強韌的延性鑄鐵的較佳組成，以質量為基準，含有2.5～4%的C、1.5～3.1%的Si、0.2～1%的Mn、0.4～5%的Ni、0.01～1.5%的Cr、0.1～1%的Mo、0.02～0.08%的Mg、0.1%以下的P、及0.1%以下的S，且剩餘部分實質上是由Fe和不可避免的雜質所構成。在內層中使用延性鑄鐵，能夠防止由於在精軋台中的輥軋負載而造成複合輥的破損。
(C)中間層 本發明的輥軋用複合輥，為了抑制在外層和內層中的成分混入彼此之中，而在兩者的邊界具備由被離心鑄造的鐵基合金所構成的中間層。中間層具有與外層類似的組成，為了防止在與外層和與內層的邊界附近產生縮孔，並使與外層和與內層的密接性良好，而具有以下特徵。 (a)中間層含有0.025～0.15質量%的B， (b)中間層的B含量是外層的B含量的40～80%， (c)中間層的碳化物形成元素的合計含量是外層的碳化物形成元素的合計含量的40～90%。
在外層中存在有0.05～0.2質量%的B而形成碳硼化物。因為碳硼化物的熔點比較低，所以使得凝固完成溫度降低。當將中間層用熔融金屬澆鑄到外層的內面時，如果中間層用熔融金屬的凝固完成溫度比外層用熔融金屬的凝固完成溫度高太多，則中間層會比外層更快完成凝固而可能會在邊界附近產生縮孔，為了藉由降低中間層的凝固完成溫度，以相較於外層的凝固完成來延遲中間層的凝固完成，而防止在邊界附近產生縮孔，所以在本發明中將中間層的B含量設成外層的B含量的40～80%，並將中間層的B含量設成0.025～0.15質量%。其中，如果中間層的B含量超過0.15質量%，則與內層延性鑄鐵接合時混入到內層中的B混入量太多，而阻礙延性鑄鐵的石墨化而造成內層的脆化。又，如果中間層的B含量超過外層的B含量的80%，則在外層與中間層的邊界附近產生的缺陷的改善程度飽和(不能夠進一步提升)。為了避免會阻礙內層的石墨化之B過度地混入到內層中，所以將中間層的B含量的上限設成外層的80%。
中間層的B含量的下限，較佳是0.027質量%，更佳是0.028質量%。又，中間層的B含量的上限，較佳是0.1質量%，更佳是0.06質量%。中間層的B含量，較佳是外層的B含量的45%以上，更佳是50%以上。又，中間層的B含量，較佳是外層的B含量的75%以下，更佳是70%以下。
中間層的碳化物形成元素的合計含量是外層的碳化物形成元素的合計含量的40～90%。在本發明中，外層和中間層的碳化物形成元素是Cr、Mo、V、Nb及W。相較於B，碳化物形成元素對於中間層的凝固完成溫度的影響較小，但是如果中間層的碳化物形成元素的合計含量未滿外層的碳化物形成元素的合計含量的40%，則外層和中間層的凝固完成溫度的差值太大，而在邊界和其附近的凝固可能會變成不連續而產生縮孔。另一方面，如果中間層的碳化物形成元素的合計含量超過外層的碳化物形成元素的合計含量的90%，則混入到延性鑄鐵製內層的這些元素的混入量太多，而會阻礙延性鑄鐵的石墨化而使得內層的強度降低。中間層的碳化物形成元素的合計含量，較佳是外層的碳化物形成元素的合計含量的45%以上。又，中間層的碳化物形成元素的合計含量，較佳是外層的碳化物形成元素的合計含量的70%以下，更佳是60%以下。
針對各種碳化物形成元素，中間層/外層的含量的比率，較佳是40～100%。亦即，中間層中的Cr、Mo、V、Nb及W的各個含量，較佳是外層中的Cr、Mo、V、Nb及W的各個含量的40～100%。如果中間層中的Cr、Mo、V、Nb及W的各個含量未滿外層中的Cr、Mo、V、Nb及W的各個含量的40%，則中間層的碳化物形成元素的合計量容易未滿外層的碳化物形成元素的合計量的40%。另一方面，如果中間層中的Cr、Mo、V、Nb及W的各個含量超過外層中的Cr、Mo、V、Nb及W的各個含量的100%，則中間層的碳化物形成元素的合計量容易超過外層的碳化物形成元素的合計量的90%。即便中間層的碳化物形成元素的任一種的含量是外層的碳化物形成元素的任一種的含量的100%，只要滿足中間層的碳化物形成元素的合計量是外層的碳化物形成元素的合計量的90%以下的條件，則能夠使外層與中間層的凝固完成溫度的差值變小。
滿足上述條件之中間層的較佳的組成，以質量為基準，含有1.5～3.5%的C、0.3～3.0%的Si、0.1～2.5%的Mn、0.1～5%的Ni、0.4～7%的Cr、0.4～6%的Mo、0.15～5%的V、及0.025～0.15%且是外層的B含量的40～80%的B，合計含量是外層的碳化物形成元素的合計含量的40～90%的碳化物形成元素，且剩餘部分是由Fe和不可避免的雜質所構成。中間層也可以進一步含有0～2.5質量%的Nb及/或0～4質量%的W。如下述所示般關注特定的元素(B)，來測定中間層的上述組成。
因為中間層與外層和與內層熔接成一體化，所以外層與中間層的邊界、及中間層與內層的邊界不明確。於是，關注特定的元素(例如，B)，自外層朝向內層以2～5mm的間距來採取分析用試驗片，並藉由ICP(感應耦合電漿，Inductively Coupled Plasma)發光分析法來測定B的濃度。第2圖是相對於自輥表面起算的深度之以B的濃度作圖(plot)而成的圖表。自第2圖可明確得知，B的濃度分佈，在外層與中間層的邊界區域、及中間層與內層的邊界區域，分別地具有反曲點A1、A2，所以將兩個反曲點A1、A2之間定義為中間層，將兩個反曲點A1、A2的中點Am的B的濃度設為中間層的B的濃度。
中間層的厚度較佳是10～30mm。為了具有使外層相對於延性鑄鐵製內層之凝固完成溫度的變化小的效果，所以較佳是中間層具有10mm的厚度，該外層包含硬質碳化物。如果中間層未滿10mm，則凝固完成溫度的降低效果不充分而可能不能夠確實地防止缺陷的產生。另一方面，因為中間層含有許多碳化物形成元素而比延性鑄鐵製內層更脆弱，所以如果中間層太厚而使得內層的比例相對地變低，則會增加軋輥折損的危險性。因此，中間層的厚度較佳是30mm以下。中間層的厚度的下限，更佳是12mm，進一步更佳是15mm。中間層的厚度的上限，更佳是28mm，進一步更佳是25mm。
[2]輥軋用複合輥的製造方法 本發明的離心鑄造製熱軋用複合輥，是藉由下述步驟來製造：(1)利用旋轉的離心鑄造用圓筒狀鑄模，將以成為上述外層組成的方式調製而成的外層用熔融金屬加以離心鑄造；(2)在外層的內面溫度是外層的凝固完成溫度以上的時間內，將具有中間層的凝固開始溫度+110℃以上的溫度之中間層用熔融金屬，澆鑄到外層的空腔內，來離心鑄造前述中間層；(3)在中間層凝固之後，立起具有外層和中間層之圓筒狀鑄模，並在其上端和下端設置上部鑄模和下部鑄模，以構成靜置鑄造用鑄模；(4)將內層用延性鑄鐵熔融金屬，澆鑄到由前述上部鑄模、具有前述外層和中間層之圓筒狀鑄模及前述下部鑄模所構成的中空部(空腔)。另外，也可以將圓筒狀鑄模、及上部鑄模和下部鑄模被預先設置成一體之鑄模，設為靜置鑄造用鑄模，在該圓筒狀鑄模中形成有外層和中間層，在該上部鑄模和下部鑄模中用以形成內層。
(A)外層的形成 (1)澆鑄溫度 外層用熔融金屬的澆鑄溫度，較佳是在Ts+30℃～Ts+150℃(其中，Ts是沃斯田鐵的晶化開始溫度)的範圍內。如果澆鑄溫度比Ts+30℃更低，則已澆鑄的熔融金屬的凝固太快，會在藉由離心力來分離細微的夾雜物等異物之前凝固，所以容易殘存有異物缺陷。另一方面，如果澆鑄溫度比Ts+150℃更高，則共晶碳化物密集的區域被形成層狀。澆鑄溫度的下限更佳是Ts+50℃。澆鑄溫度的上限更佳是Ts+120℃。另外，沃斯田鐵的晶化開始溫度Ts，是藉由示差熱分析裝置的測定而得的凝固發熱的開始溫度。通常，自盛桶(ladle)經由漏斗、熔融金屬澆鑄噴口等、或者自餵槽(tundish)經由熔融金屬澆鑄噴口等，被澆鑄到離心鑄造用金屬鑄模內，所以在本發明中的澆鑄溫度是指在盛桶或餵槽內的熔融金屬的溫度。
(2)離心力 當利用離心鑄造用金屬鑄模來鑄造外層時的離心力，以重力倍數是60～200G的範圍內。如果重力倍數未滿60G，則外層熔融金屬的旋繞性不足。另一方面，如果重力倍數超過200G，則離心分離容易產生顯著的偏析。重力倍數(G No.)，是藉由G No.=N×N×D/1790000的算式而求得，[其中，N是金屬鑄模的每分鐘旋轉數(rpm)，D是金屬鑄模的內徑(相當於外層的外周面)(mm)]。
(3)離心鑄造用鑄模 如第3圖(a)所示，用以離心鑄造外層1和中間層2之圓筒狀鑄模30，是由圓筒狀金屬鑄模31、被塗佈在圓筒狀金屬鑄模31的內周面上之塗模層32、及被設置在圓筒狀金屬鑄模31的上開口部和下開口部之砂模33所構成，圓筒狀鑄模30內的中間層2的內側，成為用以形成內層3之空腔(模穴)60a。離心鑄造也可以是水平型、傾斜型、或垂直型的任一種。
(4)塗模劑 為了防止外層1熔執在圓筒狀金屬鑄模31上，較佳是在圓筒狀金屬鑄模31的內面上塗佈以氧化矽、氧化鋁、氧化鎂或鋯石作為主體之塗模劑，來形成厚度0.5～5mm的塗模層32。如果塗模層32比5mm更厚，則熔融金屬的冷卻過慢而使得液相的存在時間變長，所以容易引起離心分離而容易產生偏析。另一方面，如果塗模層32比0.5mm更薄，則防止外層1熔執在圓筒狀金屬鑄模31上的效果不充分。塗模層32較佳的厚度是0.5～4mm。
(B)中間層的形成 在已澆鑄的外層1的內面溫度是外層1的凝固完成溫度以上的時間內，將具有中間層的凝固開始溫度+110℃以上的溫度之中間層用熔融金屬，澆鑄到外層的空腔內。在外層1的內面尚未完全凝固的狀態下，澆鑄熔融狀態(凝固開始溫度+110℃以上)的中間層熔融金屬，所以兩者擴散並凝固而得到滿足下列條件的中間層2：(a)中間層2含有0.025～0.15質量%的B，(b)中間層2的B含量是外層1的B含量的40～80%，(c)中間層2的碳化物形成元素的合計含量是外層1的碳化物形成元素的合計含量的40～90%。藉此，防止在外層與中間層的邊界產生縮孔，而使外層1和中間層2熔接成一體化。
如果已澆鑄的外層1的內面溫度未滿外層1的凝固完成溫度，則中間層熔融金屬的熱量造成的外層內面的再熔融量不充分，所以外層1和中間層2的擴散不充分而不能夠得到滿足上述條件的中間層。又，如果中間層熔融金屬的溫度未滿凝固開始溫度+110℃，則同樣地，中間層熔融金屬的熱量造成的外層內面的再熔融量不充分，所以外層1和中間層2的擴散不充分而不能夠得到滿足上述條件的中間層。如果外層1的內面溫度，在外層1的凝固完成溫度+250℃以下，則不會使外層過分地熔融，能夠確保規定的外層厚度而較佳。又，如果將中間層熔融金屬的澆鑄溫度，設為凝固開始溫度+280℃以下，則不會使外層過分地熔融，能夠確保規定的外層厚度而較佳。中間層熔融金屬的澆鑄溫度較佳是設為凝固開始溫度+120℃以上。又，中間層熔融金屬的澆鑄溫度較佳是設為凝固開始溫度+250℃以下。
外層用熔融金屬的凝固完成溫度，是當外層1完全地成為固相時的溫度，相當於構成外層1之熔點最低的部分(例如碳硼化物)的凝固溫度。又，中間層的凝固開始溫度，是在中間層熔融金屬中產生初晶(例如，初晶沃斯田鐵)時的溫度。能夠使用示差熱分析裝置，來測定外層用熔融金屬的凝固完成溫度和中間層的凝固開始溫度。
中間層用熔融金屬的較佳組成，以質量為基準，含有1.5～3.7%的C、0.3～3.0%的Si、0.1～2.5%的Mn、0.1～2.0%的Ni、0.1～5.0%的Cr、0～2.0%的Mo、0～2.0%的V、及0～0.1%的B，且剩餘部分是由Fe和不可避免的雜質所構成。中間層用熔融金屬也可以含有0～1.0質量%的Nb及/或0～2.0質量%的W。
(C)內層的形成 如第3圖(a)和第3圖(b)所示，靜置鑄造用鑄模100，是由具有外層1和中間層2之離心鑄造用圓筒狀鑄模30、及被設置在其上端和下端之上部鑄模40和下部鑄模50所構成。上部鑄模40，是由圓筒狀金屬鑄模41、及形成在該圓筒狀金屬鑄模41的內部之砂模42所構成。下部鑄模50，是由圓筒狀金屬鑄模51、及形成在該圓筒狀金屬鑄模51的內部之砂模52所構成。上部鑄模40具有用以形成中間層2的一端部之空腔60b，下部鑄模50具有用以形成中間層2的另一端部之空腔60c。在下部鑄模50設置用以保持內層用熔融金屬之底板53。
在下部鑄模50之上，立起並設置已離心鑄造有外層1和中間層2之圓筒狀鑄模30，並在圓筒狀鑄模30之上設置上部鑄模40，以組裝內層2形成用的靜置鑄造用鑄模100。藉此，中間層2內的空腔60a，與上部鑄模40的空腔60b和下部鑄模50的空腔60c連通而構成空腔60，以一體地形成整個內層3。
自上部鑄模40的上方開口部43，將內層3用的延性鑄鐵熔融金屬澆鑄到空腔60中。延性鑄鐵熔融金屬的較佳組成，以質量為基準，含有2.5～4%的C、1.5～3.1%的Si、0.2～1%的Mn、0.4～5%的Ni、0.01～1.5%的Cr、0.1～1%的Mo、0.02～0.08%的Mg、0.1%以下的P、及0.1%的S，且剩餘部分實質上是由Fe和不可避免的雜質所構成。在中間層2的內面再熔融之後，內層3才會凝固，所以兩者良好地熔接成一體化(金屬接合)。
如第2圖所示，在外層與中間層的邊界部、及中間層與內層的邊界部，會發生各種元素的相互擴散，所以已凝固的中間層的組成，與其熔融金屬組成不同而具有自內層直到外層的梯度。
(D)熱處理 在內層3的鑄造後，如果有需要則施行淬火處理，並實施1次以上的退火處理。退火溫度較佳是480～580℃。
藉由以下實施例來更詳細地說明本發明，但是本發明不受限於這些實施例。
[實施例1～3] (1)複合輥的製造 將如表1所示的組成(剩餘部分是由Fe和不可避免的雜質)的各外層熔融金屬，以1410℃澆鑄在高速旋轉的內徑650mm和長度3000mm的離心鑄造用圓筒狀鑄模30中的方式進行離心鑄造。在表2中表示上述組成的外層用熔融金屬的凝固完成溫度。在外層內面的凝固完成之前，當外層內面的溫度(助熔層表面的溫度)是1200℃時，將如表1所示的組成(剩餘部分是由Fe和不可避免的雜質)的各中間層熔融金屬，以如表2所示的澆鑄溫度澆鑄在外層內的空腔60a中的方式進行離心鑄造。在表2中一起表示上述組成的中間層用熔融金屬的凝固開始溫度。
中空狀中間層凝固之後，停止離心鑄造用圓筒狀鑄模30的旋轉，在圓筒狀鑄模30的上端和下端分別地設置上部鑄模40(長度2000mm)和下部鑄模50(長度1500mm)以構成靜置鑄造用鑄模100。將如表1所示的組成(剩餘部分是由Fe和不可避免的雜質)的各內層用延性鑄鐵熔融金屬，以1423℃澆鑄在此靜置鑄造用鑄模100的空腔60中的方式進行靜置鑄造。內層的凝固完成之後，將靜置鑄造用鑄模100解體，取出所得到的複合輥並以525℃來實行10小時的退火處理。
藉由超音波探傷檢測來檢查所得到的複合輥的結果，能夠確認在外層、中間層及內層的邊界部沒有縮孔而健全地熔接。
自外層朝向內層以5mm間距來採取分析用試驗片，並藉由ICP(感應耦合電漿，Inductively Coupled Plasma)發光分析法來測定B的濃度，以求得B的濃度分佈。在B的濃度分佈的反曲點A1、A2的中點Am，測定成分元素(C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、Nb、W及B)的濃度並設為中間層的成分元素濃度。又，在外層的可使用區域內(自外層的表面直到廢棄直徑為止的區域)的中央，測定成分元素(C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V、Nb、W及B)的濃度並設為外層的成分元素濃度。關注B的濃度分佈而求得的外層的平均厚度是65mm，中空狀中間層的平均厚度是22mm。
[比較例1] 除了(a)使用具有如表1所示的組成之外層用熔融金屬、中間層用熔融金屬及內層用延性鑄鐵熔融金屬，及(b)將當澆鑄中間層用熔融金屬時的外層內面的溫度設為1080℃、將中間層用熔融金屬的澆鑄溫度設為1560℃以外，藉由與實施例1相同的方法來製造複合輥。藉由與實施例1相同的方法來測定在外層和中間層中的成分元素的濃度。超音波探傷檢測的結果，可知在外層與中間層的邊界部產生縮孔。
[比較例2] 除了(a)使用具有如表1所示的組成之外層用熔融金屬、中間層用熔融金屬及內層用延性鑄鐵熔融金屬，及(b)將中間層用熔融金屬的澆鑄溫度設為1400℃以外，藉由與實施例1相同的方法來製造複合輥。藉由與實施例1相同的方法來測定在外層和中間層中的成分元素的濃度。超音波探傷檢測的結果，可知在外層與中間層的邊界部產生縮孔。
針對實施例1～3及比較例1和2，在表1中表示外層和中間層中的成分元素的濃度；在表2中表示：複合輥的製造條件；中間層與外層的B含量的比率、及Cr、Mo、V、Nb及W的合記含量的比率；以及，外層與中間層的邊界部有無缺陷。
[表1-1]
Figure 107104542-A0304-0001
[表1-2]
Figure 107104542-A0304-0002
 附註：(1)剩餘部分包含不可避免的雜質。
[表2]
Figure 107104542-A0304-0003
 附註：(1)中間層的B含量/外層的B含量的比率(%)。 (2)中間層的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量/外層的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量的比率(%)。 (3)當澆鑄中間層用熔融金屬時的外層內面的溫度。 (4)縮孔。
根據表1可明確得知，在實施例1～3中，即便中間層用熔融金屬中的B含量是0.01質量%，在凝固後的中間層中的B含量，分別是0.04質量%(實施例1)、0.05質量%(實施例2)及0.034質量%(實施例3)而變多；又，即便中間層用熔融金屬中的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量，分別是0.38質量%(實施例1)、0.33質量%(實施例2)及0.62質量%(實施例3)，在凝固後的中間層中的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量，分別7.22質量%(實施例1)、7.48質量%(實施例2)及7.24質量%(實施例3)而變多。其結果，在實施例1～3中的任一種複合輥都滿足下列條件：(a)中間層含有0.025～0.15質量%的B，(b)中間層的B含量是外層的B含量的40～80%，且(c)中間層的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量是外層的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量的40～90%。這是因為在外層的內面溫度是外層用熔融金屬的凝固完成溫度以上的期間，將具有中間層的凝固開始溫度+110℃以上的溫度之中間層用熔融金屬，澆鑄到外層的空腔內，使得外層內面適當地再熔融而造成外層中的B、Cr、Mo、V、Nb及W混入中間層用熔融金屬中，這表示外層與中間層良好地熔接成一體化(金屬接合)。因此，實施例1～3中的任一種複合輥，在外層與中間層的邊界部都沒有縮孔等的缺陷。
相對於此，即便使用與實施例1～3幾乎相同的中間層用熔融金屬，在比較例1和2中，任一者的凝固後的中間層的B含量都是0.02質量%而較少，又，Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量也分別是3.60質量%(比較例1)和3.25質量%(比較例2)而較少。因此，中間層的B含量是外層的B含量的25%(比較例1和比較例2)，且中間層的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量，分別是外層的Cr、Mo、V、Nb及W的合計含量的23.3%(比較例1)及21.1%(比較例2)，任一者都沒有滿足上述條件(a)~(c)。這是因為當外層的內面溫度比外層用熔融金屬的凝固完成溫度更低時，澆鑄中間層用熔融金屬，使得外層內面沒有適當地再熔融而造成外層中的B、Cr、Mo、V、Nb及W沒有充分地混入中間層用熔融金屬中。又，在比較例2中，中間層用熔融金屬的澆鑄溫度比中間層用熔融金屬的凝固開始溫度+110℃更低，所以使得外層內面沒有適當地再熔融而造成外層中的B、Cr、Mo、V、Nb及W沒有充分地混入中間層用熔融金屬中。因此，在比較例1和比較例2中，外層與中間層沒有良好地熔接成一體化(金屬接合)而在外層與中間層的邊界部產生縮孔。
從在實施例1~3、及比較例1和比較例2中製造的複合輥的外層，切出套筒形狀的試驗用輥(外徑60mm、內徑40mm及寬度40mm)，使用如第4圖所示的輥軋磨耗試驗機200來評價各試驗用輥的耐磨耗性。輥軋磨耗試驗機200，具備：輥軋機211；組裝在輥軋機211中的試驗用輥212、213；使輥軋材料218預熱之加熱爐214；使輥軋材料218冷卻之冷卻水槽215；在輥軋中施予固定張力之捲取機216；及，調整張力之控制器217。實行磨耗試驗(輥軋)之輥軋磨耗條件如下。輥軋後，當藉由探針式表面粗度計來測定在試驗用輥的表面上產生的磨耗的深度來評價各試驗用輥的耐磨耗性時，可知在實施例1～3、及比較例1和比較例2中的全部的試驗材料，其耐磨耗性都良好，是在實用上沒有問題的水準。 輥軋材料：SUS304 壓下率：25% 輥軋速度：150m/分鐘 輥軋材料的溫度：900℃ 輥軋距離：300m/次 軋輥冷卻：水冷 軋輥數：四重式
從在實施例1～3、及比較例1和比較例2中製造的複合輥的外層，切出試驗片(30mm×25mm×25mm)，使用如第5圖所示的摩擦熱衝擊試驗機300來評價各試驗片的耐熔執性。摩擦熱衝擊試驗機300，其藉由重物302掉落至齒條(rack)301上而使得小齒輪(pinion)303轉動，並使咬入材料305強力地接觸試驗片304。當藉由熔執面積率來評價熔執程度時，可知在實施例1～3、及比較例1和比較例2中的全部的試驗材料，都沒有觀察到熔執，是在實用上沒有問題的水準。
1‧‧‧外層2‧‧‧中間層3‧‧‧內層10‧‧‧複合輥30‧‧‧圓筒狀鑄模31、41、51‧‧‧圓筒狀金屬鑄模32‧‧‧塗模層33、42、52‧‧‧砂模40‧‧‧上部鑄模42‧‧‧砂模43‧‧‧上方開口部50‧‧‧下部鑄模53‧‧‧底板60、60a、60b、60c‧‧‧空腔100‧‧‧靜置鑄造用鑄模200‧‧‧輥軋磨耗試驗機211‧‧‧輥軋機212、213‧‧‧試驗用輥214‧‧‧加熱爐215‧‧‧冷卻水槽216‧‧‧捲取機217‧‧‧控制器218‧‧‧輥軋材料300‧‧‧摩擦熱衝擊試驗機301‧‧‧齒條302‧‧‧重物303‧‧‧小齒輪304‧‧‧試驗片305‧‧‧咬入材料
第1圖是表示本發明的輥軋用複合輥的概略剖面圖。 第2圖是表示自外層朝向內層的硼的濃度分佈的圖表。 第3圖(a)是表示本發明的輥軋用複合輥的製造所使用的鑄模的一例的分解剖面圖。 第3圖(b)是表示本發明的輥軋用複合輥的製造所使用的鑄模的一例的剖面圖。 第4圖是表示輥軋磨耗試驗機的概略圖。 第5圖是表示摩擦熱衝擊試驗機的概略圖。
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Claims (4)

  1. 一種輥軋用複合輥，其具有分別地將外層、中間層及內層熔接成一體化而成的構造，該外層和中間層是由被離心鑄造的鐵基合金所構成，該內層是由延性鑄鐵所構成，該輥軋用複合輥的特徵在於：前述外層，具有下述組成：以質量為基準，含有1~3%的碳、0.3~3%的矽、0.1~3%的錳、0.5~5%的鎳、1~7%的鉻、2.2~8%的鉬、4~7%的釩、0.005~0.15%的氮、及0.05~0.2%的硼，且剩餘部分是由鐵和不可避免的雜質所構成；前述中間層，含有0.025~0.15質量%的硼，前述中間層的硼含量(質量%)是前述外層的硼含量(質量%)的40~80%，前述中間層的碳化物形成元素的合計含量(質量%)是前述外層的碳化物形成元素的合計含量(質量%)的45~90%，前述外層和前述中間層的碳化物形成元素是Cr、Mo、V、Nb及W。
  2. 如請求項1所述之輥軋用複合輥，其中，前述外層進一步含有0.1~3質量%的鈮及/或0.1~5質量%的鎢。
  3. 如請求項1或2所述之輥軋用複合輥，其中，前述外層，以質量為基準，進一步含有從由0.1~10%的鈷、0.01~0.5%的鋯、0.005~0.5%的鈦、及0.001~0.5%的鋁所組成之群組中選出的至少一種。
  4. 一種輥軋用複合輥的製造方法，是請求項1或2所述之輥軋用複合輥的方法，該製造方法的特徵在於具有下述步驟：(1)利用旋轉的離心鑄造用圓筒狀鑄模來離心鑄造出前述外層；(2)在前述外層的內面溫度是前述外層用熔融金屬的凝固完成溫度以上的時間內，將具有中間層的凝固開始溫度+110℃以上的溫度之中間層用熔融金屬，澆鑄到前述外層的空腔內，來離心鑄造前述中間層；(3)在前述中間層凝固之後，藉由將內層用延性鑄鐵熔融金屬，澆鑄到前述中間層的空腔內來形成前述內層。
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