JPH02250939A - 耐アブレージョン複合鋳造体およびその製造方法 - Google Patents
耐アブレージョン複合鋳造体およびその製造方法Info
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- JPH02250939A JPH02250939A JP7104889A JP7104889A JPH02250939A JP H02250939 A JPH02250939 A JP H02250939A JP 7104889 A JP7104889 A JP 7104889A JP 7104889 A JP7104889 A JP 7104889A JP H02250939 A JPH02250939 A JP H02250939A
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Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
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]
本願発明は激しい摩耗条件、とくに摩耗粒子が表面に衝
突したり擦過流動するアブレージヨン摩耗に強い耐性を
有する耐摩耗体に係る技術である。
突したり擦過流動するアブレージヨン摩耗に強い耐性を
有する耐摩耗体に係る技術である。
[従来の技術]
従来、機械装置に取付けられ激しい摩耗条件に濃される
箇所には、それ自体が耐摩耗性の高い材料、たとえば1
2%MrllQ(ハツトフィールド鋼)や27%Cr鋳
鉄などで部材を製作して対応してきた。
箇所には、それ自体が耐摩耗性の高い材料、たとえば1
2%MrllQ(ハツトフィールド鋼)や27%Cr鋳
鉄などで部材を製作して対応してきた。
しかし、使用者側は機械装置がより長時間連続して稼動
に耐えることを求め、より優れた耐摩耗部品の開発が進
められてきた。その有力な手段として複合体の発表を幾
つか見ることができるが、その典型例として「焼結炭化
物合金と鋳鉄からなる複合体」 (特公昭60−110
96号公報)が挙げられる。
に耐えることを求め、より優れた耐摩耗部品の開発が進
められてきた。その有力な手段として複合体の発表を幾
つか見ることができるが、その典型例として「焼結炭化
物合金と鋳鉄からなる複合体」 (特公昭60−110
96号公報)が挙げられる。
この技術は焼結炭化物合金と鋳鉄よりなる複合体よりな
るが、その特徴とするところは鋳鉄それ自体は低い耐摩
耗性および硬度を有する黒鉛鋳鉄で炭素当量を2.5乃
至6.0に調整したことと、両者の間に中間合金相また
は転移帯域が形成されており、かつ焼結炭化物合金の2
0〜80%が転移帯域にあることである。この複合体の
R適の使用条件として数件の実施例を挙げているが、石
炭微粉砕機のライナ、3インチさく岩槻用ビット体又は
ビットの把持体、常温頭造ダイなどに実施して、従来の
硬マルテンサイト鋳鉄、マンガン鋼などの耐摩耗材や、
高品質耐疲れ性鋼製の把持体を有する従来品のビット又
は鋼製ビット自体、又はボールベアリング鋼よりなる従
来品のダイに比べてそれぞれ顕著な優位性を示した。
るが、その特徴とするところは鋳鉄それ自体は低い耐摩
耗性および硬度を有する黒鉛鋳鉄で炭素当量を2.5乃
至6.0に調整したことと、両者の間に中間合金相また
は転移帯域が形成されており、かつ焼結炭化物合金の2
0〜80%が転移帯域にあることである。この複合体の
R適の使用条件として数件の実施例を挙げているが、石
炭微粉砕機のライナ、3インチさく岩槻用ビット体又は
ビットの把持体、常温頭造ダイなどに実施して、従来の
硬マルテンサイト鋳鉄、マンガン鋼などの耐摩耗材や、
高品質耐疲れ性鋼製の把持体を有する従来品のビット又
は鋼製ビット自体、又はボールベアリング鋼よりなる従
来品のダイに比べてそれぞれ顕著な優位性を示した。
しかしながら超硬性である焼結炭化物合金が摩耗に濃さ
れる全表面を完全に被覆することは不可能であり、表面
に浸透した鋳鉄が黒鉛系であるときは、その低硬度、低
耐摩耗性のために使用条件によってはむしろ劣性化の方
向へ導く危険の懸念があり、硬質の粉粒体による表面の
引掻き、衝突。
れる全表面を完全に被覆することは不可能であり、表面
に浸透した鋳鉄が黒鉛系であるときは、その低硬度、低
耐摩耗性のために使用条件によってはむしろ劣性化の方
向へ導く危険の懸念があり、硬質の粉粒体による表面の
引掻き、衝突。
擦過流動のために侵されるアブレージヨン摩耗に対して
はこの懸念がさらに強い。
はこの懸念がさらに強い。
出願人自身はこの問題を解決するために「耐アブレージ
ヨン複合鋳造体及びその製造方法」 (特願昭62−2
’15815号)を先に提案した。先願の要旨は焼結炭
化物合金の細片の背後を所望の形状を形成する白銑組織
の鋳鉄で構成することによって黒鉛組織に基く摩耗上の
弱点を克服するところにあり、組織を白銑化するための
具体的手段としては、炭素含量の等量乃至12倍のクロ
ーム倉出を特定したちである。
ヨン複合鋳造体及びその製造方法」 (特願昭62−2
’15815号)を先に提案した。先願の要旨は焼結炭
化物合金の細片の背後を所望の形状を形成する白銑組織
の鋳鉄で構成することによって黒鉛組織に基く摩耗上の
弱点を克服するところにあり、組織を白銑化するための
具体的手段としては、炭素含量の等量乃至12倍のクロ
ーム倉出を特定したちである。
[発明が解決しようとする課題]
本願発明は前記特願昭62−215815号に提示した
発明を基本としてざらに耐摩耗性の強化を図ったもので
ある。したがって技術的思想はこれと軌を−とするが、
ざらに硬度の向上と母相(基地)の強化を求めて合金成
分の新たな添加と、これに伴なう最適の製造条件を見出
すことを発明の目的とする。
発明を基本としてざらに耐摩耗性の強化を図ったもので
ある。したがって技術的思想はこれと軌を−とするが、
ざらに硬度の向上と母相(基地)の強化を求めて合金成
分の新たな添加と、これに伴なう最適の製造条件を見出
すことを発明の目的とする。
[課題を解決するための手段]
本願発明に係る耐アブレージヨン複合鋳造体は、白銑組
織の鋳鉄が、炭素含量2.0乃至4.5%であるのに対
し、クロームおよびその伯炭化物形成元素の含量総和が
炭素含量と1乃至18倍の比率で形成する複合炭化物を
主体とすることを特定し、さらにこれに関連して10%
までのニッケル、15%までのモリブデン、5%までの
銅の何れかを単独で、またはこれらを組合せて最高15
%を超えない範囲で加え、母相を強化することも付加し
た。
織の鋳鉄が、炭素含量2.0乃至4.5%であるのに対
し、クロームおよびその伯炭化物形成元素の含量総和が
炭素含量と1乃至18倍の比率で形成する複合炭化物を
主体とすることを特定し、さらにこれに関連して10%
までのニッケル、15%までのモリブデン、5%までの
銅の何れかを単独で、またはこれらを組合せて最高15
%を超えない範囲で加え、母相を強化することも付加し
た。
また、焼結炭化物合金の細片は破砕体、粒状体または圧
縮成形体の何れか又はその混合よりなり、かつ全量の少
くとも70%が2〜20mmの粒径よりなること、およ
びこれを素材として複合体を製造するに当って(訳層厚
Tcmの焼結炭化物合金層へ、凝固後の組織が白銑であ
る鋳鉄を、自己の融点より50T℃乃至180 (1,
75+T)℃高温の融溶状態より注湯するという特徴も
同時に開示した。
縮成形体の何れか又はその混合よりなり、かつ全量の少
くとも70%が2〜20mmの粒径よりなること、およ
びこれを素材として複合体を製造するに当って(訳層厚
Tcmの焼結炭化物合金層へ、凝固後の組織が白銑であ
る鋳鉄を、自己の融点より50T℃乃至180 (1,
75+T)℃高温の融溶状態より注湯するという特徴も
同時に開示した。
[作用コ
白銑組織の鋳鉄は黒鉛鋳鉄に比べ、炭化鉄、マルテンサ
イトよりなるきわめて高硬度の材料であるが、耐摩耗性
をざらに向上させるためには合金元素、最も普通にはC
rを添加して溶解し凝固後の組織として鉄・クロム系の
複合炭化物をマトリックス(母相)上に析出させ、かつ
マトリックス自体の硬度をも高めるのが周知である。
イトよりなるきわめて高硬度の材料であるが、耐摩耗性
をざらに向上させるためには合金元素、最も普通にはC
rを添加して溶解し凝固後の組織として鉄・クロム系の
複合炭化物をマトリックス(母相)上に析出させ、かつ
マトリックス自体の硬度をも高めるのが周知である。
さらに高硬度の析出炭化物を得るためにバナジウム、タ
ングステン、タンタルチタンおよびニオブのいずれか、
またはこれらのいくつかの組合せの添加はより一層の耐
摩耗性の改善に有効である。
ングステン、タンタルチタンおよびニオブのいずれか、
またはこれらのいくつかの組合せの添加はより一層の耐
摩耗性の改善に有効である。
しかし本願として最も好ましい範囲はCff1を2.0
%から4.5%の間において(Cr + V +W+T
a+Ti+Nb)/Cの比率を1から18の範囲に入
ることを推奨できる。比率が1に満たないときは複合炭
化物の形成が少なきに失しマトリックス硬度が低く黒鉛
の晶出を生じる。またこの比率が12を越えるときは炭
化物形成のためのCが不足し焼結炭化物合金よりCを奪
い両者の界面に脆化相を形成する。
%から4.5%の間において(Cr + V +W+T
a+Ti+Nb)/Cの比率を1から18の範囲に入
ることを推奨できる。比率が1に満たないときは複合炭
化物の形成が少なきに失しマトリックス硬度が低く黒鉛
の晶出を生じる。またこの比率が12を越えるときは炭
化物形成のためのCが不足し焼結炭化物合金よりCを奪
い両者の界面に脆化相を形成する。
Tiのような軽元素添加量が多いときこの比率はFe−
Cr白鋳鉄より小ざくなり、W、Nb。
Cr白鋳鉄より小ざくなり、W、Nb。
Taのような重元素の添加量が多い時はこの比率は大き
くなる。
くなる。
また、適量のNi、Mo、Cuの添加はマトリックスを
安定化し、過剰の2次炭化物の析出を抑制しマトリック
スの硬度低下を防ぐのに有効である。しかしNiは10
%以上、Moは15%以上、Cuは5%以上添加しても
マトリックスの安定性はそれ以上向上しないのでその添
加の上限をそれぞれ10%、15%、5%とした。また
、これらの元素を組合せて添加しても15%以上になれ
ばマトリックスの安定性はそれ以上向上しないのでその
添加上限を15%とした。
安定化し、過剰の2次炭化物の析出を抑制しマトリック
スの硬度低下を防ぐのに有効である。しかしNiは10
%以上、Moは15%以上、Cuは5%以上添加しても
マトリックスの安定性はそれ以上向上しないのでその添
加の上限をそれぞれ10%、15%、5%とした。また
、これらの元素を組合せて添加しても15%以上になれ
ばマトリックスの安定性はそれ以上向上しないのでその
添加上限を15%とした。
また焼結炭化物合金粒子間に形成される狭い空隙に白鋳
鉄溶湯が完全に浸透するためには、注湯湿度は粒子層の
厚さTcmに対し白鋳鉄の凝固点より少なくとも50T
℃以上である必要がある。また過度の焼結炭化物合金の
白鋳鉄への溶解を避けるために、注湯湿度は白鋳鉄の凝
固点より180(1,75+T)℃の範囲でなければな
らない。
鉄溶湯が完全に浸透するためには、注湯湿度は粒子層の
厚さTcmに対し白鋳鉄の凝固点より少なくとも50T
℃以上である必要がある。また過度の焼結炭化物合金の
白鋳鉄への溶解を避けるために、注湯湿度は白鋳鉄の凝
固点より180(1,75+T)℃の範囲でなければな
らない。
粒子の性状については粒径が小さすぎると焼結炭化物合
金間隔が小さくなりすぎ、鋳込温度を上げても粒子間に
白鋳鉄が充分に浸透しない。また温度を上げすぎると焼
結炭化物合金の白鋳鉄中への溶融量が著しく増大する。
金間隔が小さくなりすぎ、鋳込温度を上げても粒子間に
白鋳鉄が充分に浸透しない。また温度を上げすぎると焼
結炭化物合金の白鋳鉄中への溶融量が著しく増大する。
粒径が粗大にすぎると焼結炭化物合金の体積率が低下す
るばかりでなく、粒子間白鋳鉄母材のアブレーシブ粒子
により切削される平均細片間距離が大きくなり耐摩耗性
は劣化する。しかし、本願においては母材の耐摩耗性が
Fe−0r系白鋳鉄に比較し向上するのでざらに大きな
細片の使用が可能となった。したがって2mrA〜20
m粒子が仝休の70%以上となる構成が最適である。
るばかりでなく、粒子間白鋳鉄母材のアブレーシブ粒子
により切削される平均細片間距離が大きくなり耐摩耗性
は劣化する。しかし、本願においては母材の耐摩耗性が
Fe−0r系白鋳鉄に比較し向上するのでざらに大きな
細片の使用が可能となった。したがって2mrA〜20
m粒子が仝休の70%以上となる構成が最適である。
[実施例]
1、製鉄所における焼結鉱運搬コンベヤラインのシュー
トライナーとして(1)2.6%C−26%Cr白鋳鉄
、(2)アルミナ焼結板、(3)10mmの厚さの焼結
炭化物粒子層を有し球状黒鉛鋳鉄を母材とした複合体ラ
イナー(4)6mの厚さの焼結炭化物層を有し2.8%
C−24%CrNi−Moを母材とした複合鋳造体(特
願昭62−215815@)の先行技術をそれぞれ比較
4例とし、これに対しく5)6m厚さの焼結炭化物層を
有し2.8%C−24%Cr−(3,5%W−2,5%
V) −(1゜5%Ni−1%Mo)を母材としたライ
ナーを本願第一実施例として同一条件下で実機使用を行
い、各ライナのか命を同−基準下で記録した。
トライナーとして(1)2.6%C−26%Cr白鋳鉄
、(2)アルミナ焼結板、(3)10mmの厚さの焼結
炭化物粒子層を有し球状黒鉛鋳鉄を母材とした複合体ラ
イナー(4)6mの厚さの焼結炭化物層を有し2.8%
C−24%CrNi−Moを母材とした複合鋳造体(特
願昭62−215815@)の先行技術をそれぞれ比較
4例とし、これに対しく5)6m厚さの焼結炭化物層を
有し2.8%C−24%Cr−(3,5%W−2,5%
V) −(1゜5%Ni−1%Mo)を母材としたライ
ナーを本願第一実施例として同一条件下で実機使用を行
い、各ライナのか命を同−基準下で記録した。
(1) 2.6%−26%Cr 30日白
鋳鉄ライナー (2)アルミナ焼結板ライナー 40日(3)球
状黒鉛母材焼結炭化 150日物複合ライナー (4)先願にかかる複合鋳造体 500日(5)本
願第一実施例 570日2、焼結鉱の破砕
部品であるクラツシングプレートとして(1) 2.7
%C−28%Cr白1、(2)硬化肉盛材を比較二側と
し、これに対しく3)15mの焼結炭化物粒子層を有し
3.0%C−(15%0r−4%V−3%Ti>=(2
%Mo−’1%Cu)を本願第二実施例としてクラツシ
ングプレートとして実機テストを行い、その耐用限度を
記録した。
鋳鉄ライナー (2)アルミナ焼結板ライナー 40日(3)球
状黒鉛母材焼結炭化 150日物複合ライナー (4)先願にかかる複合鋳造体 500日(5)本
願第一実施例 570日2、焼結鉱の破砕
部品であるクラツシングプレートとして(1) 2.7
%C−28%Cr白1、(2)硬化肉盛材を比較二側と
し、これに対しく3)15mの焼結炭化物粒子層を有し
3.0%C−(15%0r−4%V−3%Ti>=(2
%Mo−’1%Cu)を本願第二実施例としてクラツシ
ングプレートとして実機テストを行い、その耐用限度を
記録した。
(1) 2.7%C−28%Cr白鋳鉄 60日(2
)硬化肉盛 45日(3)本願第
二実施例 280日3、製鉄所における高
炉旋回シュート原料落下部のライナとして(1)2.7
%C−28%Cr白鋳鉄および(2)先願鋳造体(15
Mの焼結炭化物粒子層を有し3.2%C−2,5%Cr
−4%Nを母材とする。)を比較二側とし、これに対し
く3)12mmの焼結炭化物粒子層を有し3.2%C=
(22%0r−6%W−2%Ta−2%Nb>−(3%
N i−1%Cu)を母材とするライナーを本願実施第
3例として同一条件下において耐用限度を記録した。
)硬化肉盛 45日(3)本願第
二実施例 280日3、製鉄所における高
炉旋回シュート原料落下部のライナとして(1)2.7
%C−28%Cr白鋳鉄および(2)先願鋳造体(15
Mの焼結炭化物粒子層を有し3.2%C−2,5%Cr
−4%Nを母材とする。)を比較二側とし、これに対し
く3)12mmの焼結炭化物粒子層を有し3.2%C=
(22%0r−6%W−2%Ta−2%Nb>−(3%
N i−1%Cu)を母材とするライナーを本願実施第
3例として同一条件下において耐用限度を記録した。
(1) 2.7%C−28%Cr白鋳鉄 1ケ月(2
)先願に係る複合鋳造体 8ケ月(3)本願第
三実施例 9ケ月[発明の効果] 本願発明の複合鋳造体は以上に述べたとおり、非衝撃性
又は低衝撃性の摩耗、特に硬質の粉粒体(鉱物、石炭、
コークス、砥粒、土砂など)によって表面への引掻き、
摺動、擦過を伴なうアブレージヨン摩耗に対して抜群の
耐性を示現する。本来の超硬合金である焼結炭化物合金
の優れた耐摩耗性を保持しつつ、母材である白銑組織の
鋳鉄の析出炭化物組織の改善により母材の耐摩耗性を大
きく改善することによって、両者の高い耐摩耗性によっ
て表面より容易には減耗進入しないで相互に咬持し合っ
て長期の使用に耐えうる。特に好ましい0%、これに対
応する炭化物形成元素/Cの比率、母相強化元素の適切
な添加、焼結炭化物合金の粒径、好ましい鋳鉄の注湯温
度をそれぞれ留意して複合鋳造体を形成することにより
、実施の3例で紹介したような抜群の耐用年数を得るこ
とができる。
)先願に係る複合鋳造体 8ケ月(3)本願第
三実施例 9ケ月[発明の効果] 本願発明の複合鋳造体は以上に述べたとおり、非衝撃性
又は低衝撃性の摩耗、特に硬質の粉粒体(鉱物、石炭、
コークス、砥粒、土砂など)によって表面への引掻き、
摺動、擦過を伴なうアブレージヨン摩耗に対して抜群の
耐性を示現する。本来の超硬合金である焼結炭化物合金
の優れた耐摩耗性を保持しつつ、母材である白銑組織の
鋳鉄の析出炭化物組織の改善により母材の耐摩耗性を大
きく改善することによって、両者の高い耐摩耗性によっ
て表面より容易には減耗進入しないで相互に咬持し合っ
て長期の使用に耐えうる。特に好ましい0%、これに対
応する炭化物形成元素/Cの比率、母相強化元素の適切
な添加、焼結炭化物合金の粒径、好ましい鋳鉄の注湯温
度をそれぞれ留意して複合鋳造体を形成することにより
、実施の3例で紹介したような抜群の耐用年数を得るこ
とができる。
Claims (4)
- (1)焼結炭化物合金の細片と、これを結合して所望の
形状を形成する白銑組織の鋳鉄よりなる耐アブレージョ
ン複合鋳造体において、白銑組織の鋳鉄が、炭素含量2
.0乃至4.5%であるのに対し、クロームおよび他の
炭化物形成元素の含量総和が炭素含量と1乃至18倍の
比率で形成する複合炭化物を主体とすることを特徴とす
る耐アブレージョン複合鋳造体。 - (2)請求項1において、10%までのニッケル、15
%までのモリブデン、5%までの銅の何れかを単独で、
またはこれらを組合せて最高15%を超えない範囲で加
え、母相を強化したことを特徴とする耐アブレージョン
複合鋳造体。 - (3)焼結炭化物合金の細片が破砕体、粒状体または圧
縮成形体の何れか又はその混合よりなり、かつ全量の少
くとも70%が2〜20mmの粒径よりなる請求項1又
は2記載の耐アブレージョン複合鋳造体。 - (4)層厚Tcmの焼結炭化物合金へ、凝固後の組織が
白銑である鋳鉄を、自己の融点より50T℃乃至180
(1.75+T)℃高温の融溶状態より注湯する耐アブ
レージョン複合鋳造体の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7104889A JPH02250939A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 耐アブレージョン複合鋳造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7104889A JPH02250939A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 耐アブレージョン複合鋳造体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250939A true JPH02250939A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13449249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7104889A Pending JPH02250939A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 耐アブレージョン複合鋳造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02250939A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001049381A (ja) * | 1999-08-10 | 2001-02-20 | Kurimoto Ltd | 耐摩耗合金鋳鉄材 |
| CN106868411A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-06-20 | 芜湖倍思科创园有限公司 | 一种高硬度高冲击韧性的低铬耐磨钢球及其制备方法 |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP7104889A patent/JPH02250939A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001049381A (ja) * | 1999-08-10 | 2001-02-20 | Kurimoto Ltd | 耐摩耗合金鋳鉄材 |
| CN106868411A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-06-20 | 芜湖倍思科创园有限公司 | 一种高硬度高冲击韧性的低铬耐磨钢球及其制备方法 |
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