JPH03150334A

JPH03150334A - 耐摩耗合金鋳鉄

Info

Publication number: JPH03150334A
Application number: JP28733289A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Togawa; 戸川　勉; Kiyoshi Arai; 荒井　澂
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 1989-11-06
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1991-06-26
Also published as: JPH0541691B2

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】のこの発明は、硬さが口２クウェル硬さ（ＨｌＣ）で６２以上を示す耐摩耗性にすぐれた耐摩耗
合金鋳鉄に関するものである。

ｌ米史荻恵従来、例えば化学成分が重量比で０２．５％。

Ｃｒ！Ｌ・％、　Ｎｉｐ−６８％、　Ｍｏ０．４１％で
硬さＨＲＣ５７〜Ｇｏ、衝撃値０．２・〜０．２４％ｋ
ｇ　ｍ　／　ｃｄを保有する高クロム鋳鉄（耐摩耗合金
鋳鉄）が各種岩石、鉱石、石炭などの破砕機や粉砕ミル
。

製鉄機械部品、浚渫船用部品などに一般に広く使眉され
ている。

また最近では、前記部品の保守点検軽減策としてさらに
耐摩耗性のすぐれた耐摩耗合金鋳鉄の開発が必要とされ
ている。

一般に耐摩耗合金鋳鉄の耐摩耗性は、硬さとの相関関係
が強く、高硬度材はど耐摩耗性が優れている。

が　　しよ　　　るそのため、従来から高クロム鋳鉄では硬さを高めるべく
化学成分面での検討が多くなされてきた。例えば前記従
来材のＣやＭ０の含有％を高め、Ｎｉに換えてＷを含有
させ硬さを高めるような方策が講じられているが、この
ような方策では割れが発生したり、欠落が生じたりなど
して実用上での使用寿命が短いという問題点があった。

すなわち、前記寿命に起因するところは、一般に硬さを
高めるとその反面靭性が低下するためであり、このよう
に耐摩耗合金鋳鉄の耐摩耗性は硬さのみに依存するので
はなく。

靭性にも左右されるところにある。

そこで、この発明は、前記のような問題点を解決し、耐
摩耗合金鋳鉄の耐摩耗性改善でネックとなっていた硬化
に伴う脆化を防止し、かつ耐摩耗性の改善を図って、耐
摩耗用部品の寿命延長を図ることを目的とするものであ
る。

るための前記目的を達成するため、この発明に係る耐摩耗合金鋳
鉄は、化学成分が重量比でＣ２゜７〜３．５％、　Ｓｉ
ｎ−２〜１．０％、　ＭｎＯ，Ｓ〜１．Ｓ％。

Ｃｒ２７〜３４％、　ＭｏＯ，５〜２．０％、　ＷＯ−
５〜２．０％。

８０．１％以下、残部が実質的にＦｅおよび不可避不純
物であるＰＯ，１％以下、Ｓ０．１％以下からなる高ク
ロム鋳鉄を、９５０−１１００℃で加熱保持した後に焼
入処理し、２００〜５００℃にて焼戻すことにより、硬
さがＨＲＣ６２以上およびシャルピー衝撃値が０．２３
以上であることを特徴とする特走−一一里前記組成および熱処理を行うことによって靭性を高め、
同時に耐摩耗性を低減させないような炭化物および基地
組織に調整し、従来材に比べ大巾な寿命改善を達成でき
る。

以下に合金成分および熱処理条件を前記範囲に限定した
理由を述べる。

Ｃ：　２．７％未満の場合、晶出および析出する炭化物
量が少なく、耐摩耗性の点で十分でない、また、Ｃが３
．５％を超えると靭性が低下し、鋳造や使用時での割れ
発生の危険性が増大する。したがって、２，７〜３．５
％（好ましい範囲は２．８〜３．２％）とする。

Ｓｉ：主として溶湯の脱酸を目的として添加するが、１
．０％を超えるとトルースタイトを生成し、耐摩耗性を
劣化させ、また靭性面からも好ましくない、また０、２
％を切ると鋳造性を害する。したがって、０．２〜１．
０％（好ましい範囲は０．３〜０．９％）とする。

Ｍｎ：溶湯の脱酸効果を得るために◎、５％以上は必要
であるが、１．５％を超えると残留オーステナイトが増
え、硬さの低下をまねく。

したがって、０．５〜１，５％（好ましい範囲は０．５
〜１．２％）とする。

Ｃｒ：２７％未満では形成されるクロム炭化物量が少な
くなって耐摩耗性が劣り、３４％を超えると靭性が低下
し割れ易くなる。したがって、２７〜３４％（好ましい
範囲は２８〜３２％）とする。

ＭＯ：冷却速度の遅くなる肉厚品においてトルースタイ
トの生成を抑制するために０．５％以上は必要で、また
Ｍｏを含んだ硬質炭化物を形成し耐摩耗性改養に効果が
ある。しかし、２．０％を超えてもこれら効果を高める
作用に乏しく、経済的に不利である。したがって、０．
５〜２．０％（好ましい範囲は０．５〜１．５％）とす
る。

Ｗ：硬さを高めるのに必須の成分で、０．５％以上は必
要とするが、２．０％を超えると靭性を劣化させる。し
たがって、０．５〜２．０％（好ましい範囲は０．５〜
１．５％）とする。Ｂ：耐摩耗性改蓄に有効であるが、
０．１％を超えると靭性を大巾に劣化させる。したがっ
て、０．０２〜０．１％（好ましい範囲は０，０２〜０
．０５％−）とする。

次に、熱処理条件として焼入温度は９５０℃未満では２
次析出炭化物が少なく、硬さが低下し、１２００℃を超
えると残留オーステナイト量が増え耐摩耗性を劣化させ
る。したがって、焼入温度は９５０〜１１００℃とする
−一方、焼戻温度は２００℃未満では焼入のままのもの
と靭性レベルが変わらず効果がなく、５００℃を超える
と硬さを大巾に低下させて耐摩耗性を劣化させる。した
がって、焼戻温度は２００〜５００℃とする。

このようにして得られる耐摩耗合金鋳鉄は硬さＨＲＣ６
２以上に達し、靭性も改養され。

耐摩耗性の向上が得られる。

ス」Ｌ透以下に、この発明を実施例によって説明する。

ルｌし−−Ｆ第１表にこの発明の実施例ならびに対比のための比較材
の化学成分と熱処理を例示し、さらにそれらの各々にお
ける硬度測定（８１Ｃ）、摩耗試験、衝撃試験の結果を明記する。

前記の各供試材は、高周波溶解炉にて１６５０℃で溶解
し、ＣＯ２鋳型である８０■厚さのＹブロックに鋳込み
、常温まで冷却した後、焼入（比較材）または焼入・焼
戻しく４５０Ｃ保持後に空冷：本発明材）の熱処理を施
したものである。比較材は前記した従来材の改良材とし
て硬度を高めた材質のものを採用した。

また、表中における耐摩耗倍数は摩耗形態の異なる引掻
摩耗と衝撃摩耗についてそれぞれ求めたものであり、引
掻摩耗は３号珪砂中を周速０．Ｉｓ／ｓｓｃｘ６４Ｈｒ
、衝撃摩耗は約２ｏ閤φの石英斑岩中を周速１４ｍ／ｓ
ｅｃＸ２０分にて乾式の摩耗試験を行い、同時試験した
基準材（５５４１）の摩耗量と比較し、基準材の摩耗量
を１とした時の倍数で示した。

（以下余白）前記試験結果によれば、本発明材は比較材に比して、硬
さの点においては同等の高硬度を保有し、衝撃値におい
ては３３．５％アップしたものが得られ、前記した従来
材の硬さを高めることによって靭性が低下する点が改良
されていることがわかる。さらに、耐摩耗性においても
引掻摩耗形態では１４５倍、衝撃摩耗形態では１．６８
倍の優位をもち、優れた耐摩耗性を具備するものである
ことがわかる。

し　　　　ース第２表は前記本発明材１と同一成分のＹブロックを用い
ての熱処理と機械的性質および耐摩耗性の関係を調べた
結果である。各種試験内容は引張り試験を追加したほか
は第１表に準するものである。

熱処理としては、比較材と対比するための焼入のままを
含め、焼入後における２５０℃焼戻し、４５０℃焼戻し
、５５０℃焼戻しを施した。

９４２８（：”＊”＠＃ｔ＾ｒ７） ■ｌ　　　　　１　　機械的性質　耐摩耗倍数ＧｔＳＳ
４１）　ｌ前記試験結果によれば、本発明材においては
、ＮｎＡの焼入のままでも比較材に比べてＢの添加など
化学成分の相違から衝撃値および耐摩耗倍数において若
干の上昇が認められるが、ｌＪｎＢの２５０℃戻し、＆
Ｃの４５０℃戻しのように高レベル値が得られるもので
ない、また。

ＮｎＤのように焼戻し温度が高くなり５５０℃戻しとも
なると、硬度、耐摩耗倍数が著しく低下することを示唆
している。

したがって、本発明材においての焼戻し温度としては２
００〜５００℃が好ましいとするものである。

ス」七１各１一次に、以上の確性テストを行った同等品を実地に使用し
た結果を第３表に例示する。

実地箇所はシールド工事に使うスラリーポンプの耐摩耗
部品としてであり、該部品のうち最も摩耗の激しいフロ
ントライナー（外径３５０■Ｘ内径ＩＳＯｍ＋Ｘ肉厚３
◎■）に適用した。

スラリー性状は５１０２約６０％、粒径５■アンダーの
ものである。

（以下余白）怠　　　　枕　　　　、ｊ　　　　　ｊ派　　　＋　　
　　　　　１１−１　　　　口　　ト１１　　　「川　
　ｇｌ　　　＝１１１−１−Ｉ−１１１１ｈ　　　尊　ｌ第３表に示すように、実地使用においての本発明材は、
靭性を加味した従来材に比し、硬度が高いにもかかわら
ず同等またはそれ以上の衝撃値を有することから、使用
中、使用後での割れや欠落の様子は全く認められなかっ
た。また。この実地使用での摩耗の度合は、従来材の１
時間当り２８．５　ｇの摩耗減量に対しＩｓ、３ｇの摩
耗減量で済むことから、約１．８６倍の耐摩耗性の向上
を持つことが実証された。

又五互羞釆この発明では前記のような高クロム鋳鉄、すなわちＣ２
，７〜３．５％、ＳｉＯ−２〜１．０％、Ｍｎ０．５〜
１．５％、　Ｃｒ２７〜３４％、Ｍｏ０．５〜２．０％
、ＷＯ，Ｓ〜２．０％、Ｂ０．１％以下、残部が実質的
にＦｅおよび不可避不純物であるＰ０．１％以下、Ｓｏ
−１％以下からなる合金鋳鉄を、９５Ｇ−１１００℃で
加熱保持した後に焼入処理し、２００〜５００℃にて焼
戻すことにより、衝撃値が従来材と同等もしくは０．２
３ｋｇｍ／ａｄ以上、硬さが従来材の硬度を高めたもの
と同等のＨＲＣ６２以上の財力を保有する合金鋳鉄を得
ることができるため、耐摩耗性に寄与する硬度を高める
と靭性が低下するという懸念を払拭することができて、
実地使用に際して引掻摩耗形態、衝撃摩耗形態に拘らず
割れや欠落を危惧することなく、耐摩耗用部品等に採用
することができる。

また、耐摩耗性においても、硬度を高めた従来材よりも
引掻摩耗と衝撃摩耗の両面で優位性をもつものとするこ
とができるため、前記した実地使用結果でも明らかなよ
うに、従来材の摩耗減量を大巾に改善することができ、
耐摩耗用部品の寿命延長を大きく図ることができ得るな
どの効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

１、化学成分が重量比でＣ２．７〜３．５％、Ｓｉ０．
２〜１．０％、Ｍｎ０．５〜１．５％、Ｃｒ２７〜３４
％、Ｍｏ０．５〜２．０％、Ｗ０．５〜２．０％、Ｂ０
．１％以下、残部が実質的にＦｅおよび不可避不純物で
あるＰ０．１％以下、Ｓ０．１％以下からなる高クロム
鋳鉄を、９５０〜１１００℃で加熱保持した後に焼入処
理し、２００〜５００℃にて焼戻すことにより、硬さが
ＨＲＣ６２以上およびシャルピー衝撃値が０．２３以上
であることを特徴とする耐摩耗合金鋳鉄。