JPH0541691B2

JPH0541691B2 -

Info

Publication number: JPH0541691B2
Application number: JP28733289A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Togawa; Kyoshi Arai
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 1989-11-06
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1993-06-24
Also published as: JPH03150334A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野この発明は、硬さがロツクウエル硬さ（HRC）
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。従来の技術従来、例えば化学成分が重量比でC2.5％、
Cr26.0％、Ni0.68％、Mo0.42％で硬さHRC57〜
60、衝撃値0.20〜0.24Kgｍ／cm²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用されている。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、高硬度材ほど耐摩耗性が優れて
いる。発明が解決しようとする課題そのため、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Mo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つた。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ツクと
なつていた硬化に伴う脆化を防止し、かつ耐摩耗
性の改善を図つて、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。課題を解決するための手段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％、
Si0.2〜1.0％、Mn0.5〜1.5％、Cr27〜34％、
Mo0.5〜2.0％、W0.5〜2.0％、B0.02〜0.1％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で、
硬さがHRC62以上およびシヤルピー衝撃値が
0.23以上であることを特徴とする。作用前記組成および熱処理を行うことによつて靭性
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
たがつて、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。
したがつて、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0.5％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。したがつ
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
少なくなつて耐摩耗性が劣り、34％を超えると
靭性が低下し割れ易くなる。したがつて、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
耐摩耗性改善に効果がある。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。したがつて。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。したがつて、0.5〜2.0％（好ましい範
囲は0.5〜1.5％）とする。Ｂ：焼入性向上による硬度上昇とマトリツクスを
微細化させ耐摩耗性改善に有効で、0.1％を超
えると結晶粒が粗大化し耐摩耗性の低下と共に
靭性を大幅に劣化させる。0.02％以下では焼入
性向上とマトリツクスの微細化を促進しない。
したがつて、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、
1100℃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。したがつて、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。したがつて、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
HRC62以上に達し、靭性も改善され、耐摩耗性
の向上が得られる。実施例以下に、この発明を実施例によつて説明する。比較テスト第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（HRC）、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80mm厚さのＹブロツクに
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（450℃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0.1
ｍ／sec×64Hr、衝撃摩耗は約20mmφの石英斑岩
中を周速14ｍ／sec×20分にて乾式の摩耗試験を
行い、同時試験した基準材（SS41）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。

【表】

【表】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％アツプしたものが得
られ、前記した従来材の硬さを高めることによつ
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1.25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。焼戻し確性テスト第２表は前記本発明材１と同一成分のＹブロツ
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表に準ずるものであ
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。

【表】前記試験結果によれば、本発明材においては、
No.Ａ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、No.Ｂの250℃
戻し、No.Ｃの450℃戻しのように高レベル値が得
られるものではない。また、No.Ｄ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。したがつて、本発明材においての焼戻し温度と
しては200〜500℃が好ましいとするものである。実地テスト次に、以上の確性テストを行つた同等品を実地
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350mm×内径
150mm×肉厚30mm）に適用した。スラリー性状はSiO₂約60％、粒径５mmアンダ
ーのものである。

【表】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つた。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15.3ｇ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。発明の効果この発明では前記のように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％、B0.02〜
0.1％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
ム鋳鉄で、硬さがHRC62以上およびシヤルピー
衝撃値が0.23以上の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％、B0.02〜0.1％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で、硬さがHRC62
以上およびシヤルピー衝撃値が0.23以上であるこ
とを特徴とする耐摩耗合金鋳鉄。