JPH042650B2 - - Google Patents

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JPH042650B2
JPH042650B2 JP13729983A JP13729983A JPH042650B2 JP H042650 B2 JPH042650 B2 JP H042650B2 JP 13729983 A JP13729983 A JP 13729983A JP 13729983 A JP13729983 A JP 13729983A JP H042650 B2 JPH042650 B2 JP H042650B2
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chilled
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JP13729983A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/38Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は熱間圧延ロールの如く、その使用層が
耐摩耗性を要求される合金チルドロールにおい
て、その使用層に対し特定の熱処理を施すことに
より、更に耐摩耗性の向上を企図したものに関す
る。 熱間圧延用ロールの使用層(以下本発明でいう
使用層とは複合ロールの外層、単本ロールの外
層、組立ロールのスリーブ層を指称する)におけ
る耐摩耗性は、炭化物と基地の双方によつて決定
され、原則として前記双方が共に高硬度である程
耐摩耗性が向上する。 炭化物については、従来はセメンタイト、もし
くはCr複炭化物が使用されていたが、最近はよ
り高硬度化を計るために、WやVの炭化物を有す
る材質を本出願人は先に特願昭56−83283号、特
願昭57−134045号として提案した。 一方基地については、高硬度化という点から、
マルテンサイトが最も良好であると判断される
が、一般に均一なマルテンサイト基地を得ること
は困難であり、一部パーライトとなつたり、また
残留オーステナイトが残存したりする傾向があ
る。 従つて炭化物が高硬度であつても、基地が低硬
度のパーライトを有し、もしくは、未変態組織の
残留オーステナイトが残存している場合は目的と
する耐摩耗性が得られない。 本発明は、高硬度化をすでに達成できた従前チ
ルドロール材(特願昭56−83283号、特願昭57−
134045号)に、更に高硬度均一なマルテンサイト
の基地を有せしめ、一層耐摩耗性の優れたものを
提供する目的でなされたものである。すなわち、
本発明は、上記の従前のものに特定の熱処理を施
すことにより、その目的を達成できたものであ
り、本発明の特徴とするところは、ロール使用層
に化学成分が重量%で、 C;3.0〜4.2% Si;0.1〜2.0% Mn;0.3〜2.0% P;0.01〜0.5%以下 S;0.1%以下 Ni;0.2〜4.0% Cr;0.2〜18.0% Mo;0.1〜6.0% W;2.0〜10.0% Co;0.2〜5.0% 残部Feおよび不純物からなる合金チルドを使
用し、該チルド材を昇温して850〜1100℃の温度
に保持した後、100〜1000℃/Hrの冷却速度で冷
却し、次いで400〜560℃の温度で1〜50Hrを保
持する熱処理を行なう点にあり、更に他の特徴
は、前記化学成分中に3.0%以下のVが含まれて
いる点にある。 以下本発明について詳細に説明する。 本発明のロール使用層に使用する合金チルド材
を構成する合金化学成分及びその限定理由につい
て述べる。 C;3.0〜4.2% Cは基地に溶け込み、基地のマルテンサイトを
硬くする一方、炭化物を形成する。3.0%未満で
は炭化物量が少くなり、耐摩耗性に劣る。一方
4.2%を越えると、初晶の炭化物が晶出して脆く
なり、また耐摩耗性も劣化する。 Si;0.1〜2.0% Siは溶湯の脱酸効果があり、また鋳造性を良く
する。0.1%未満ではその効果は期待されず、ま
た実際上、0.1%以下に下げることは困難である。
しかし2.0%を越えると、フエライト中に溶け込
み、材質を脆くするため好ましくない。 Mn;0.3〜2.0% MnはSの害を除くとともに、材質の焼入れ性
を向上する。0.3%未満ではその効果は期待され
ず、また2.0%を越えると、材質の靭性低下を招
くため好ましくない。 P;0.01〜0.5% Pは一般には不純元素として知られているが、
耐焼付性を向上させる効果がある。この耐焼付性
向上のためには、0.5%で充分であり、それ以上
の含有は材質を脆くするため好ましくない。Pは
低い程材質の強靭性を増すが(反面耐焼付性は低
下するが)、0.01%未満とすることは経済面で不
利となる。 S;0.1%以下 Sは不純元素であり、材質の強靭性を劣化させ
るため0.1%以下とする。なお0.005%以下とする
ことはコスト面で不利であり、またMnにより
0.005%以下のSの害は除去される。 Ni;0.2〜4.0% Niは焼入性を増す元素であり、均一なマルテ
ンサイト基地を得るために必要である。その必要
性から0.2%以上とし、また、一方4.0%を越える
と、マルテンサイト変態点が低温になり過ぎ残留
オーステナイトが残存し易くなる。 Cr;0.2〜18.0% Crは基地の焼入性を増すとともに炭化物を硬
くする。また多量に含有させれば、共晶点を低C
%側に移行させ、偏析の減少、炭化物の微細化が
計られる。以上の理由から0.2%以上とし、また
上限は(FeCr)23C6炭化物が生成しないための条
件として18.0%以下とする。 Mo;0.1〜6.0% Moはマルテンサイト変態温度をあまり変化さ
せずに焼入性を向上させる特性を持つている。
0.1%未満ではこの効果は得られず、また6.0%を
越えるとNiと同様に残留オーステナイトを残存
し易くなる。また6.0%を越えるとMo炭化物量が
増加して脆くなり、またコスト面でも不利になる
点が挙げられる。 W;2.0〜10.0% Wは主として炭化物を形成する。この炭化物は
極めて高硬度であり、高温時の耐摩耗性向上に有
効である。2.0%未満ではW炭化物量が少く効果
が少い。一方10.0%を越えると、材質の靭性を劣
化し、耐ヒートクラツク性が減じるため好ましく
ない。なお、特に遠心力鋳造によつて製造する場
合には、Wが比重差によつて偏析し易いが、その
場合前記したCrが偏析防止に有効である。 Co;0.2〜5.0% Coの本材質における与える特徴はマルテンサ
イト変態温度を上昇させることにある。また高温
における組織の安定性を増す。このような目的を
達成するには0.2%以上必要であるが、5.0%を越
えても効果は飽和する。 V;3.0%以下 Vは高硬度の炭化物を形成する他に、Wを含ん
だ複炭化物の形状を塊状に改変する効果があり、
材質の強靭性を改善し、耐クラツク性を向上させ
る。そのためV添加により材質は改良されるた
め、含有させる方が望ましいが、その場合3.0%
を越えても効果は飽和するため、3.0%以下とす
る。 次に本発明で実施する熱処理手段について説明
する。 第1図は本発明に係る熱処理の熱曲線を示した
ものである。同図においてAはオーステナイト
化、および炭化物の析出化を目的としたものであ
る。 従来は組織安定化、歪取りを目的とした低温熱
処理(550℃以下)が行われていたが、この低温
熱処理では未変態組織が残存し易い。この理由は
基地中の合金元素の不均一による、局部的にマル
テンサイト変態点の低い部分が存在するためであ
る。そこで残留オーステナイトの変態を目的とし
て、例えば600℃の熱処理を施した場合には、既
に生成していたマルテンサイトが焼戻され、硬度
の低下を来す。本発明では合金元素の濃化された
部分において、炭化物を析出させることによつて
オーステナイトの合金含有量を低下させるととも
に、オーステナイトを均一にすることを目的とし
て、オーステナイト域まで昇温して850〜1000℃
の温度に保持するのである。ここで前記の保持温
度に限定した理由は次の通りである。 例えば後記する試料2の材質の場合、保持温度
とマルテンサイト変態開始点(以下Ms点と称す)
は下記の通り変化する。 (保持温度) (Ms)点 800℃ 230℃ 850〃 190〃 900〃 170〃 950〃 130〃 1000〃 110〃 1050〃 90〃 1100〃 60〃 1150〃 10〃 上記によれば、800℃ではMs点は190℃と高い
が、オーステナイト量は少いため硬度が低くな
る。一方1150℃になればMs点が下がり過ぎて残
留オーステナイトが残り易くなる。従つてAの温
度は本発明の使用材成分のものにあつては850〜
1100℃が適切である。なお保持時間は10分〜10時
間が適切である。 第1図のBはパーライト変態を抑えるだけの冷
却速度を与えてやればよく、試料2の材質の場合
150℃/Hr以上で充分である。一般的には本発明
使用材質にあつては100℃/Hr〜1000℃/Hrの
範囲がパーライト変態を抑える必要性と、作業上
の問題点から適切である。 第1図のCについては、後記のD以下の温度と
する必要がある。この際、常温付近まで低下させ
た場合、材質上の問題はないが割れ不良を発生し
易くなるため、D直下の温度に止める方が望まし
い。 第1図のDは特に重要である。このDは硬度低
下をきたすパーライト変態を目的とするものでは
ないため560℃以下とする必要がある。試料2の
材質によれば、Dの保持温度、時間によつてMs
点は下記の通り変化する。 (保時温度・時間) (Ms点) 560℃×5Hr 270℃ 500℃×50Hr 290℃ 500℃×12Hr 230℃ 500℃×1Hr 210℃ 450℃×8Hr 190℃ 400℃×15Hr 155℃ 350℃×7Hr 110℃ (註)オーステナイト化、冷却条件;950℃×
4Hr、300℃/Hr Ms点が上昇することは、割れ防止、残留オー
ステナイト防止の点から有利であり、上記試験結
果からDの保持温度範囲は400〜560℃が適切であ
る。又保持時間は作業上の問題、つまり長過ぎる
とコスト面で不利であり、また上記試験結果から
1〜50Hrが好ましい。 以上第1図のA〜Dの熱曲線によつて、材質の
特性は決定されるが、ロールとしての残留応力の
問題、また組織の安定化の点から、更に第1図の
Eに示す歪取り熱処理(例えば保持温度300〜560
℃保持時間2〜20Hr)を付加する事が望ましい。 次に本発明の実施例を比較例と共に挙げる。 実施例 Γロール寸法(胴部);420φ×700 Γ鋳造法;横型遠心力鋳造(内層;強靭鋳鉄) Γ化学組成(重量%、残部Feおよび不純物、外
層のみ)
【表】 Γ熱処理 (A);950℃×4Hr (B);400℃/Hr (D);500℃×20Hr (E);520℃×15Hr Γ硬度(Hs)(胴表面) 試料1 試料2 Hs 88.2 92.0 Γ顕微鏡組織(試料2による) 第2図(×50) 第3図(×400) 比較例 (特願昭57−134045) ロール寸法、鋳造法、化学組成は実施例と同
じ。 Γ熱処理 520℃×10Hr (歪取り熱処理;実施例のEに相当) Γ硬度(Hs)(胴表面) 試料1 試料2 Hs 84.5 88.2 Γ顕微鏡組織(試料2による) 第4図(×50) 第5図(×400) 上記実施例と比較例を検討した結果次のこと
が判つた。 両者材質の化学組成が同一であつても、比較
例の場合、低温の歪取り熱処理のみであるの
で、第4,5図の顕微鏡写真でも明らかなよう
に、オーステナイトが不均一であり、どうして
も残留オーステナイトが残り易い。その結果、
低硬度となり、また圧延使用時に残留オーステ
ナイトが変態し、摩耗、肌荒れが発生し易くな
つた。また、残留オーステナイトの変態(圧延
時の熱負荷、気温の変化により)により、使用
途中に割損事故の生ずることがあつた。これに
対し実施例の方は、第2、第3図の顕微鏡写真
でも明らかなように、オーステナイトの均質化
が行なわれ、全体の均等な変態が起り、残留オ
ーステナイトをほとんど無くすことができた
(ただしMs点の上昇を目的とした恒温処理、つ
まりDが必要である。)その結果、硬度の上昇
が前記比較例と対比しても明らかであり、ま
た、対摩耗性、耐肌荒性も改善された。 なお、実施例及び比較例のロールを数セツト
使用中であるが、耐用寿命は実施例の方が平均
1.8倍大であることが判明している。 以上のように、本発明はロール使用層に特定
の化学成分を有する合金チルド材に対し、昇温
して850℃〜1100℃の温度に保持した後、100〜
1000℃/Hrの冷却速度で冷却し、次いで400〜
560℃の温度で1〜50Hr保持するという特定の
熱処理を行うことにより、従前の特願昭56−
83283号や、特願昭57−134045号などに比し、
更に高硬度均一なマルテンサイトの基地を有せ
しめ、一層耐摩耗性の優れたものを提供する事
が出来、その圧延性能並びに使用寿命に極めて
大きな改善効果を得ることができた。 なお、本発明のロール使用層は冒頭で定義し
た通りであるが、特に複合ロールの外層とした
場合についてのロール実施例について説明を付
加すると、該外層の形成は横型、傾斜、垂直の
何れの遠心力鋳造によるも可能であるが、偏析
防止という点からは垂直遠心力鋳造が最も好し
い。又内層材質としては、FC、DCI、黒鉛鋼、
鋳鋼のいずれでも可能であるが、比較的荷重の
軽いスタンドであるため、通常はFCで良い。
又遠心力鋳造では外層材質が内層に溶け込むこ
とによつて、内層材質の強靭性が劣化する傾向
があるため、外層と内層との間に中間層を設け
ればより健全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る熱処理の熱曲線、第2
図、第3図は本発明によるロール使用層の顕微
鏡写真、第4図、第5図は同比較例の同写真で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ロール使用層に化学成分が重量%で、 C;3.0〜4.2% Si;0.1〜2.0% Mn;0.3〜2.0% P;0.01〜0.5%以下 S;0.1%以下 Ni;0.2〜4.0% Cr;0.2〜18.0% Mo;0.1〜6.0% W;2.0〜10.0% Co;0.2〜5.0% 残部Feおよび不純物からなる合金チルドを使
    用し、該チルド材を昇温して850〜1100℃の温度
    に保持した後、100〜1000℃/Hrの冷却速度で冷
    却し、次いで400〜560℃の温度で1〜50Hrを保
    持する熱処理を行うことを特徴とする耐摩耗性に
    優れる合金チルドロールの製法。 2 ロール使用層に化学成分が重量%で、 C;3.0〜4.2% Si;0.1〜2.0% Mn;0.3〜2.0% P;0.01〜0.5%以下 S;0.1%以下 Ni;0.2〜4.0% Cr;0.2〜18.0% Mo;0.1〜6.0% W;2.0〜10.0% Co;0.2〜5.0% V;3.0%以下 残部Feおよび不純物からなる合金チルドを使
    用し、該チルド材を昇温して850〜1100℃の温度
    に保持した後、100〜1000℃/Hrの冷却速度で冷
    却し、次いで400〜560℃の温度で1〜50Hrを保
    持する熱処理を行うことを特徴とする耐摩耗性に
    優れる合金チルドロールの製法。
JP13729983A 1983-07-26 1983-07-26 耐摩耗性に優れる合金チルドロ−ルの製法 Granted JPS6029423A (ja)

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