JPH0112828B2

JPH0112828B2 -

Info

Publication number: JPH0112828B2
Application number: JP56008893A
Authority: JP
Inventors: Suhorongu Marute; Ramukubisuto Rarusu
Original assignee: AKUSERU JONSON ENG AB
Current assignee: AKUSERU JONSON ENG AB
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1989-03-02
Also published as: GB2072219A; SE420105B; GB2072219B; US4342588A; DE3101701C2; DE3101701A1; SE8000624L; JPS56142848A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は炭化物生成元素であるチタン及びクロ
ームを含有する耐摩耗性鋳鉄に関するものであ
る。チタン及びクロームの炭化物を含んでいる鋼
及び鋳鉄は高い硬度、なかんずく高い耐摩耗性を
得ることができることが知られている。従つて、
スウエーデン国特許第7504056―８号にはそれに
記載されている最大寸法を備えたチタン炭化物粒
子を含んでいる研摩デイスクのための合金鋼が開
示されており、当該鋼は高い耐摩耗性を有してい
る。しかしながらチタンを含有する合金鋼及び鋳
鉄において存在する問題点は、特に高炭素含有量
において炭化物粒子が容易に凝集して網状チタン
炭化物となり脆性を生じてしまうということであ
る。本発明によれば、3.1〜3.7％の範囲内の炭素含
有量を有する鋳鉄において幾つかの合金元素が比
較的狭い限度内に保持されれば、前記問題は解決
出来、極めて良好な耐摩耗性を備えた合金が得ら
れることが証明された。加うるに、最適の高耐摩
耗性を得るためにはある合金元素は他の合金元素
に対して所定の関係で存在していなければならな
い。前記耐摩耗性を得るのに必要とされる本発明
の特徴は特許請求の範囲に述べられている。以下付図を参照して本発明のより詳細な説明を
行なう。本発明の鋳鉄は重量％であらわして以下の組成
を有している。Ｃ 3.1〜3.7 Si 0.4〜3.0 Mn 0.4〜2.5 Cr 1〜 7 Al 0.3〜2.0 Ti 2.5〜4.5 更に、本発明の鋳鉄は上記組成に加えてニツケ
ルを５％以下含有することができる。本発明の鋳鉄の最も特徴とするところはチタン
含有量が2.5〜4.5％と狭い範囲にあることであ
る。チタン含有量が2.5％以下になると、耐摩耗
性が悪化する一方、チタン含有量が4.5％以上に
なると、多分高い鋳造温度が必要とされることが
原因して炭化物が凝集して網状炭化物の生成が大
きくなり過ぎ、靭性が急激に低下する。このよう
にチタンの含有量範囲を狭くしなければならない
のは、炭素含有量の範囲もせいぜい3.1〜3.7％と
狭い限度内に維持される事実にも大いに因つてお
り、この炭素含有量の範囲も又炭化物生成をコン
トロールするために必要であることが証明されて
いる。チタン含有量を除いて、各合金元素の含有量が
前述の組成範囲内でほぼ一定な８種類の鋳鉄の試
料が作られた。これら試料１〜８の組成が下記の
表に示されている。

【表】上記試料１〜８について一連の摩耗試験が行わ
れ、その結果は第１図に示されている。摩耗試験
はモルタル粉砕機（mortar grinder）―こので
中で種々の研摩材（即ち、鋭いかどを有する破砕
れた花崗岩、赤鉄鉱、黄鉄鉱の如き硬い材料）が
粉砕される―を用いて行われた。このモルタル粉
砕機は前記研摩材を収容している耐摩耗性めのう
鉢と上記表中に示される組成を有する各鋳鉄で作
られているモルタル（白）とから成つていて、こ
のモルタルが20〜40rpmの速度で60分にわたつて
回転され、その後モルタルの回転を停止し回転前
後のモルタルの重量差に基いて第１図に示される
重量減少が測定された。この摩耗試験において生
ずる摩耗は純粋なアブレシブ摩耗であつた。上記
摩耗試験によると、耐摩耗性及び脆性破壊の性質
はそれぞれ実用上最大約４％チタンで限界を与え
ることが判明した。好ましくは、チタン含有量は
3.7〜4.2％とするべきである。第１図は行なわれ
た摩耗試験において、摩耗がチタン含有量に従つ
て減少して行くのを示しているが、この試験にお
いては摩耗減量は単位表面当りの重量減少として
測定されている。試験結果のばらつきは多分、成
分のばらつきと凝固条件のばらつきのためであ
る。脆性破壊は第１図において点線で示す4.5％
チタンを超えたチタン含有量において生ずる。特
に１Kg以上の重量の鋳鉄片については、チタン含
有量が4.5％以上になると延性が許容出来ない程
度に劣化する。好ましい合金組成においてもしもケイ素含有量
を0.4〜2.7％の範囲内に保持出来れば最適の高耐
摩耗性が得られる。好ましくは、炭素（Ｃ）とケ
イ素（Si）の関係は重量％であらわして、Ｃ＝−0.27Si＋（3.73±0.1）なる式に従うのが
良い。その理由は、この炭素―ケイ素範囲内にお
いて黒鉛化が最小であることが判明したからであ
り、この黒鉛化は摩耗特性にとつてこの上なく重
大なものである。遊離黒鉛の分離は観察すること
が出来、その分離の程度は顕微鏡で測定すること
が出来る。単位表面当りの黒鉛粒子乃至フレーク
の数をカウントすること、及びそれらのサイズの
判定におけるカウントにより、黒鉛化の程度に関
する評価を得ることが出来る。そのような評価を
摩耗試験と結び付けた結果により前述のケイ素に
対する成分限界が得られる。これらの限界並びに
本鋳鉄の好ましい組成に従う炭素―ケイ素の関係
が第２図に示されている。線ABは炭素含有量の
上限を示しており、線DCは炭素含有量の下限を
示している。領域AEFGHは前述の式に従う好ま
しい炭素―ケイ素関係を示している。本鋳鉄にニツケルを添加した場合にも改良され
た摩耗特性を得ることが出来る。しかしながら、
ニツケルの含有量は５％を超えてはならない。と
いうのはニツケル含有量が５％を超えると、とり
わけニツケルはケイ素と同様に但しかなり低い程
度で黒鉛化を促進するという事実に因つて耐摩耗
性が著しく劣化するからである。従つて2.0〜3.0
％のケイ素含有量に対しては、ニツケル含有量は
更に制限されるべきである。好ましい合金組成に
おいては、2.0〜3.0％のケイ素含有量範囲でのニ
ツケル含有量は次式によつて制限される。 Ni≦−5.0 Si＋15.0 上記ニツケル含有量に対する限界は、ニツケル
をケイ素の関数として示す第３図に示されてい
る。残りの合金元素について言えば、クロームはチ
タンと並んで炭化物生成元素である。クローム炭
化物はチタン炭化物ほど硬質ではないが、高い耐
摩耗性を得るのにチタン炭化物を補完している。
１〜７％のクローム含有量は高い耐摩耗性に効果
的に寄与することが証明されている。好ましくは
２〜４％のクローム含有量が最も良い結果を与え
るように思われる。本発明の鋳鉄にとつてアルミニウムは高密度化
剤として必要である。アルミニウムを溶湯に添加
して混ぜ合わせると、下記の反応 2Al₂O₃＋2Ti＋2C→2TiO₂＋4Al＋2CO が妨害される。上記反応式においてAl₂O₃は炉又
は取鍋のライニングから由来するものであり、
Ti及びＣは溶湯中に溶け込んでいる合金元素で
ある。COガスが発生すると鋳鉄中に細孔が生成
する。Alを添加することによつて上記反応が防
止されて細孔の生成が防がれその結果鋳鉄を高密
度化することができる。この効果を得るために少
くとも0.3％好ましくは少くとも0.8％のアルミニ
ウム含有量が必要である。しかし、2.0％以上の
アルミニウムは焼入れ硬化性に悪い影響を及ぼ
す。更に、周知の理由でマンガンの含有量は少く
とも0.4％とすべきであるが、2.5％以上になると
焼入れ硬化性に悪い影響を及ぼす。リン及び硫黄
の含有量はそれぞれ0.3％以下とするべきである。鋳鉄及び鋼の溶湯においてモリブデンはチタン
炭化物に対する良好な濡れ性を与えることは周知
である。しかしながら、本発明の鋳鉄におけるモ
リブデン添加は耐摩耗性を増大させるものではな
いことが判明した。最後に、本発明の鋳鉄によれば比較的低い合金
元素含有量により極めて高い耐摩耗性を得ること
が出来ることに注目すべきである。このことは、
合金元素の価格が常に増大している時代において
大きな経済的意義を備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩耗試験におけるチタン含有量と摩耗
量の関係を示す図、第２図は本発明の鋳鉄の好ま
しい組成における炭素とケイ素の関係を示す図、
第３図はケイ素の含有量に対するニツケルの含有
量限界を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１耐摩耗性鋳鉄において、当該鋳鉄は3.1〜3.7
％の炭素と、0.4〜3.0％のケイ素と、0.4〜2.5％
のマンガンと、１〜７％のクロームと、0.3〜2.0
％のアルミニウムと、2.5〜4.5のチタンとを含む
ことを特徴とする鋳鉄。２特許請求の範囲第１項に記載の鋳鉄におい
て、前記チタン含有量が3.7〜4.2％であることを
特徴とする鋳鉄。３特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の鋳
鉄において、前記ケイ素含有量が0.4〜2.7％であ
ることを特徴とする鋳鉄。４特許請求の範囲第３項に記載の鋳鉄におい
て、前記ケイ素含有量はＣ及びSiをそれぞれ炭素
及びケイ素の重量％であらわした時に、Ｃ＝−0.27Si＋（3.73±0.1）なる式より決定され
ることを特徴とする鋳鉄。５特許請求の範囲第１項から第４項迄のいづれ
か一項に記載の鋳鉄において、前記クローム含有
量が２〜４％であることを特徴とする鋳鉄。６特許請求の範囲第１項から第５項迄のいづれ
か一項に記載の鋳鉄において、前記アルミニウム
含有量が最小0.8％であることを特徴とする鋳鉄。７耐摩耗性鋳鉄において、当該鋳鉄は3.1〜3.7
％の炭素と、0.4〜3.0％のケイ素と、0.4〜2.5％
のマンガンと、１〜７％のクロームと、0.3〜2.0
％のアルミニウムと、2.5〜4.5％のチタンと、５
％以下のニツケルとを含むことを特徴とする鋳
鉄。８特許請求の範囲第７項に記載の鋳鉄におい
て、Ni及びSiをそれぞれニツケル及びケイ素の
重量％であらわした時に、2.0〜3.0％の範囲のケ
イ素含有量に対しての前記ニツケル含有量はNi
≦−5.0Si＋15.0なる式により決定されることを特
徴とする鋳鉄。