JPH105824A - 超硬合金製複合ロール - Google Patents
超硬合金製複合ロールInfo
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- JPH105824A JPH105824A JP15865996A JP15865996A JPH105824A JP H105824 A JPH105824 A JP H105824A JP 15865996 A JP15865996 A JP 15865996A JP 15865996 A JP15865996 A JP 15865996A JP H105824 A JPH105824 A JP H105824A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐亀裂性、耐割損性を向上させると共に、耐
摩耗性、耐肌荒れ性に優れた熱間圧延機用の超硬合金製
複合ロールを提供する。 【解決手段】 溶製の鋼系材からなる軸材の外周に、周
期律表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、窒化物及び
炭窒化物の硬質粒子の少なくとも１種または２種以上を
６０〜９０重量％と、残部実質的にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｃｒ、Ｍｏ及びＷの少なくとも１種または２種以上の金
属粉末とからなる混合粉末を焼結すると同時に拡散接合
させた超硬合金製の外層の表面に１００ＭＰａ以上の円
周方向の圧縮残留応力を有することを特徴とする超硬合
金製複合ロール。
摩耗性、耐肌荒れ性に優れた熱間圧延機用の超硬合金製
複合ロールを提供する。 【解決手段】 溶製の鋼系材からなる軸材の外周に、周
期律表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、窒化物及び
炭窒化物の硬質粒子の少なくとも１種または２種以上を
６０〜９０重量％と、残部実質的にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｃｒ、Ｍｏ及びＷの少なくとも１種または２種以上の金
属粉末とからなる混合粉末を焼結すると同時に拡散接合
させた超硬合金製の外層の表面に１００ＭＰａ以上の円
周方向の圧縮残留応力を有することを特徴とする超硬合
金製複合ロール。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金製の外層
を有する超硬合金製複合ロールに関する。
を有する超硬合金製複合ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
りＷＣ−Ｃｏ系等の超硬合金が熱間圧延機用ロール材と
して用いられている。超硬合金は他のロール材である鋳
鋼や工具鋼に比べて高価であるため、圧延時に被圧延材
と直接接触し、耐摩耗性の要求される部分のみに使われ
るのが考えられる。また、超硬合金製の中空のスリーブ
を作り、このスリーブを金属製軸材に嵌合する構造のロ
ールがある。
りＷＣ−Ｃｏ系等の超硬合金が熱間圧延機用ロール材と
して用いられている。超硬合金は他のロール材である鋳
鋼や工具鋼に比べて高価であるため、圧延時に被圧延材
と直接接触し、耐摩耗性の要求される部分のみに使われ
るのが考えられる。また、超硬合金製の中空のスリーブ
を作り、このスリーブを金属製軸材に嵌合する構造のロ
ールがある。
【０００３】超硬合金は硬くて耐摩耗性に優れ、圧縮応
力に対しては強いが、衝撃や引張応力に対しては弱いと
いう問題がある。このため、従来の金属製スリーブに対
して行われていた焼嵌め、冷嵌め、圧入等の嵌合方法を
そのまま適用することができない。すなわち、超硬合金
製スリーブは弾性係数が大きく、変形能に乏しいため、
嵌合面に僅かな凹凸があったりすると、嵌合によって局
部的に過大な引張応力が発生し、超硬合金製スリーブの
破壊強度を超え、スリーブが割れやすいという問題があ
る。
力に対しては強いが、衝撃や引張応力に対しては弱いと
いう問題がある。このため、従来の金属製スリーブに対
して行われていた焼嵌め、冷嵌め、圧入等の嵌合方法を
そのまま適用することができない。すなわち、超硬合金
製スリーブは弾性係数が大きく、変形能に乏しいため、
嵌合面に僅かな凹凸があったりすると、嵌合によって局
部的に過大な引張応力が発生し、超硬合金製スリーブの
破壊強度を超え、スリーブが割れやすいという問題があ
る。
【０００４】そこで、超硬合金製スリーブを金属製軸材
に嵌合する方法として種々提案されている。例えば特開
昭６０−８３７０８号には、内周部より外周部が漸次厚
肉に形成されたスペーサを加熱して膨張せしめた状態
で、超硬合金製スリーブ及びディスクスプリングと共に
軸材に装入して、固定部材の間に挟み込み、スペーサの
冷却収縮によりディスクスプリングに大きい側圧を発生
させて、スリーブの側面を押圧固定する方法が開示され
ている。しかしながら、このような嵌合方法はスペー
サ、固定部材等の部材点数が多く組立構造が複雑である
という問題がある。
に嵌合する方法として種々提案されている。例えば特開
昭６０−８３７０８号には、内周部より外周部が漸次厚
肉に形成されたスペーサを加熱して膨張せしめた状態
で、超硬合金製スリーブ及びディスクスプリングと共に
軸材に装入して、固定部材の間に挟み込み、スペーサの
冷却収縮によりディスクスプリングに大きい側圧を発生
させて、スリーブの側面を押圧固定する方法が開示され
ている。しかしながら、このような嵌合方法はスペー
サ、固定部材等の部材点数が多く組立構造が複雑である
という問題がある。
【０００５】また、従来の超硬合金製複合ロールとし
て、超硬合金リングとその内側の鋼製リングとの間にろ
う材を入れて加熱ろう付けしたものや、鋼製リングの外
周に超硬合金を鋳包み法により溶着させたものがある。
しかしながら、前者のろう付け法ではろう付け層の高温
での疲労強度が弱く、圧延使用中に剥離等が発生すると
いう問題がある。また、後者の鋳包み法ではその製造法
の限界から高い耐摩耗性を得ることができないという問
題がある。
て、超硬合金リングとその内側の鋼製リングとの間にろ
う材を入れて加熱ろう付けしたものや、鋼製リングの外
周に超硬合金を鋳包み法により溶着させたものがある。
しかしながら、前者のろう付け法ではろう付け層の高温
での疲労強度が弱く、圧延使用中に剥離等が発生すると
いう問題がある。また、後者の鋳包み法ではその製造法
の限界から高い耐摩耗性を得ることができないという問
題がある。
【０００６】本発明の目的は、このような問題点に鑑み
てなされたもので、溶製の鋼系材からなる軸材の外周
に、焼結法を用いて外層材用の超硬合金の混合粉末を焼
結すると同時に拡散接合させて、外層表面に適正な圧縮
残留応力を付与することにより、耐亀裂性、耐割損性を
向上させると共に、耐摩耗性、耐肌荒れ性に優れた熱間
圧延機用の超硬合金製複合ロールを提供することであ
る。
てなされたもので、溶製の鋼系材からなる軸材の外周
に、焼結法を用いて外層材用の超硬合金の混合粉末を焼
結すると同時に拡散接合させて、外層表面に適正な圧縮
残留応力を付与することにより、耐亀裂性、耐割損性を
向上させると共に、耐摩耗性、耐肌荒れ性に優れた熱間
圧延機用の超硬合金製複合ロールを提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の超硬合金製複合
ロールは、溶製の鋼系材からなる軸材の外周に、周期律
表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、窒化物及び炭窒
化物の硬質粒子の少なくとも１種または２種以上を６０
〜９０重量％と、残部実質的にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ及びＷの少なくとも１種または２種以上の金属
粉末とからなる混合粉末を焼結すると同時に拡散接合さ
せた超硬合金製の外層の表面に１００ＭＰａ以上の円周
方向の圧縮残留応力を有することを特徴とする。
ロールは、溶製の鋼系材からなる軸材の外周に、周期律
表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、窒化物及び炭窒
化物の硬質粒子の少なくとも１種または２種以上を６０
〜９０重量％と、残部実質的にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ及びＷの少なくとも１種または２種以上の金属
粉末とからなる混合粉末を焼結すると同時に拡散接合さ
せた超硬合金製の外層の表面に１００ＭＰａ以上の円周
方向の圧縮残留応力を有することを特徴とする。
【０００８】本発明の超硬合金製複合ロールにおいて、
前記硬質粒子はＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ及びＶＣ
からなる群から選ばれた少なくとも１種または２種以上
である。また、前記金属粉末はさらにＣｒ3Ｓｉ、Ｃｒ
Ｓｉ及びＣｒＳｉ2の少なくとも１種または２種以上か
らなるＣｒ−Ｓｉ化合物を０．１〜３．０重量％含有す
るのが望ましい。
前記硬質粒子はＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ及びＶＣ
からなる群から選ばれた少なくとも１種または２種以上
である。また、前記金属粉末はさらにＣｒ3Ｓｉ、Ｃｒ
Ｓｉ及びＣｒＳｉ2の少なくとも１種または２種以上か
らなるＣｒ−Ｓｉ化合物を０．１〜３．０重量％含有す
るのが望ましい。
【０００９】また前記軸材は２００〜６００℃でベーナ
イト変態、もしくは２００〜８５０℃でパーライト及び
ベーナイト変態を起こす鋳鋼、鍛鋼、黒鉛鋳鋼、炭素鋼
及び合金炭素鋼のいずれかからなる。また前記軸材と超
硬合金製の外層との接合境界部に０．０１〜５ｍｍ厚さ
の傾斜合金層を形成するのが望ましい。
イト変態、もしくは２００〜８５０℃でパーライト及び
ベーナイト変態を起こす鋳鋼、鍛鋼、黒鉛鋳鋼、炭素鋼
及び合金炭素鋼のいずれかからなる。また前記軸材と超
硬合金製の外層との接合境界部に０．０１〜５ｍｍ厚さ
の傾斜合金層を形成するのが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の超硬合金製複合ロールの
外層は、周期律表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、
窒化物及び炭窒化物の硬質粒子の少なくとも１種または
２種以上を６０〜９０重量％と、残部実質的にＦｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷの少なくとも１種または２
種以上の金属粉末との混合粉末を焼結してなる。
外層は、周期律表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、
窒化物及び炭窒化物の硬質粒子の少なくとも１種または
２種以上を６０〜９０重量％と、残部実質的にＦｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷの少なくとも１種または２
種以上の金属粉末との混合粉末を焼結してなる。
【００１１】所望に応じてこの混合粉末にＣｒ3Ｓｉ、
ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉ2等のＣｒ−Ｓｉ化合物粉末を含有
させることにより靭性及び耐酸化性を向上できる。
ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉ2等のＣｒ−Ｓｉ化合物粉末を含有
させることにより靭性及び耐酸化性を向上できる。
【００１２】超硬合金製複合ロールの軸材は、鋳鋼、鍛
鋼、黒鉛鋳鋼、炭素鋼、合金炭素鋼などの溶製の鋼系材
からなる。軸材に靭性のある鋼系材を用いることによ
り、外層を形成する超硬合金の脆性を補うことができ
る。軸材の好ましい組成は、重量％でＣ：０．１〜２．
０、Ｓｉ：０．２〜１．２、Ｎｉ：０．１〜５．０、Ｃ
ｒ：０．１〜２．０、Ｍｏ：０．１〜３．０、残部実質
的にＦｅである。Ｃが２．０％を超えると炭化物量又は
黒鉛量が過剰になるので、軸材として必要な引張強度、
靭性などが確保できない。また、Ｃが０．１％未満のと
きは軟弱すぎるので必要な強度が確保できない。このよ
うな鋼系材としてＳＣＭ鋼、ＳＮＣＭ鋼、ＳＮＣ鋼等が
挙げられる。
鋼、黒鉛鋳鋼、炭素鋼、合金炭素鋼などの溶製の鋼系材
からなる。軸材に靭性のある鋼系材を用いることによ
り、外層を形成する超硬合金の脆性を補うことができ
る。軸材の好ましい組成は、重量％でＣ：０．１〜２．
０、Ｓｉ：０．２〜１．２、Ｎｉ：０．１〜５．０、Ｃ
ｒ：０．１〜２．０、Ｍｏ：０．１〜３．０、残部実質
的にＦｅである。Ｃが２．０％を超えると炭化物量又は
黒鉛量が過剰になるので、軸材として必要な引張強度、
靭性などが確保できない。また、Ｃが０．１％未満のと
きは軟弱すぎるので必要な強度が確保できない。このよ
うな鋼系材としてＳＣＭ鋼、ＳＮＣＭ鋼、ＳＮＣ鋼等が
挙げられる。
【００１３】超硬合金製複合ロールは、上記混合粉末を
軸材の外周に真空焼結法等の焼結法により拡散接合させ
ることにより形成される。
軸材の外周に真空焼結法等の焼結法により拡散接合させ
ることにより形成される。
【００１４】外層の超硬合金材の熱膨張率は、軸材の鋼
系材の熱膨張率の約１／２〜１／３であるため、焼結の
降温過程で両材層間に熱応力が発生し、この熱応力が各
材層の強度を上回ると破壊に至る。この破壊を防止する
ために、軸材として、２００〜６００℃でベーナイト変
態、もしくは２００〜８５０℃でパーライト＋ベーナイ
ト変態を起こす鋼系材が好ましい。このような軸材を用
いることにより、内外層間の収縮差が小さくなり破壊が
起こらなくなる。
系材の熱膨張率の約１／２〜１／３であるため、焼結の
降温過程で両材層間に熱応力が発生し、この熱応力が各
材層の強度を上回ると破壊に至る。この破壊を防止する
ために、軸材として、２００〜６００℃でベーナイト変
態、もしくは２００〜８５０℃でパーライト＋ベーナイ
ト変態を起こす鋼系材が好ましい。このような軸材を用
いることにより、内外層間の収縮差が小さくなり破壊が
起こらなくなる。
【００１５】本発明の複合ロールでは、拡散接合により
超硬合金の外層表面に１００ＭＰａ以上の円周方向の圧
縮残留応力を付与させる。好ましくは２００ＭＰａ以上
を付与させるのがよい。超硬合金の外層表面に１００Ｍ
Ｐａ以上の円周方向の圧縮残留応力を付与させると、異
常圧延等により表面に引張応力が作用して亀裂が発生す
るような事態に遭遇しても、この圧縮残留応力により打
ち消されるので、割れや亀裂の進展が阻止される。圧縮
残留応力が１００ＭＰａ未満のときは、この効果が十分
に得られない。
超硬合金の外層表面に１００ＭＰａ以上の円周方向の圧
縮残留応力を付与させる。好ましくは２００ＭＰａ以上
を付与させるのがよい。超硬合金の外層表面に１００Ｍ
Ｐａ以上の円周方向の圧縮残留応力を付与させると、異
常圧延等により表面に引張応力が作用して亀裂が発生す
るような事態に遭遇しても、この圧縮残留応力により打
ち消されるので、割れや亀裂の進展が阻止される。圧縮
残留応力が１００ＭＰａ未満のときは、この効果が十分
に得られない。
【００１６】外層を形成する超硬合金の硬質相として、
周期律表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、窒化物及
び炭窒化物の硬質粒子の少なくとも１種または２種以上
の粉末を用いる。なかでも、炭化物であるＷＣ、Ｔｉ
Ｃ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＶＣ等の硬質粒子を用いるのが好
ましく、特にＷＣが好ましい。これらの硬質粒子は、外
層の基質となるもので、多いほど耐摩耗性に寄与する。
硬質粒子の配合量が６０重量％未満では耐摩耗性が不十
分となり、耐肌荒れ性が不足する。また、９０重量％を
超えると破壊靭性が低下する。従って、硬質粒子の配合
量は６０〜９０重量％とする。
周期律表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、窒化物及
び炭窒化物の硬質粒子の少なくとも１種または２種以上
の粉末を用いる。なかでも、炭化物であるＷＣ、Ｔｉ
Ｃ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＶＣ等の硬質粒子を用いるのが好
ましく、特にＷＣが好ましい。これらの硬質粒子は、外
層の基質となるもので、多いほど耐摩耗性に寄与する。
硬質粒子の配合量が６０重量％未満では耐摩耗性が不十
分となり、耐肌荒れ性が不足する。また、９０重量％を
超えると破壊靭性が低下する。従って、硬質粒子の配合
量は６０〜９０重量％とする。
【００１７】ＷＣ等の硬質粒子の平均粒径は１〜１０μ
ｍとするのが好ましい。硬質粒子の平均粒径が１μｍ未
満であると、外層の破壊靭性が著しく低下する。また、
１０μｍを超えると抗折強度が低下する。外層に高靭
性、高強度及び優れた耐摩耗性を付与するため、硬質粒
子の平均粒径は３〜７μｍとするのがより好ましい。ま
た、硬質粒子を十分に均粒化することにより、外層の耐
肌荒れ性及び靭性を向上させることができる。
ｍとするのが好ましい。硬質粒子の平均粒径が１μｍ未
満であると、外層の破壊靭性が著しく低下する。また、
１０μｍを超えると抗折強度が低下する。外層に高靭
性、高強度及び優れた耐摩耗性を付与するため、硬質粒
子の平均粒径は３〜７μｍとするのがより好ましい。ま
た、硬質粒子を十分に均粒化することにより、外層の耐
肌荒れ性及び靭性を向上させることができる。
【００１８】外層を形成する超硬合金の結合相として、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの金属は、固溶
体の結合相を形成し、外層を強化する。これらの金属粉
末はそれぞれ単独で添加してもよいが、複合添加するの
が好ましい。金属粉末が１０重量％未満では結合相が不
十分である。また、４０重量％を超えると、外層は極端
に硬度が低下するとともに、耐摩耗性が劣化する。従っ
て、結合相を形成する金属粉末の配合量は１０〜４０重
量％とする。より好ましい金属粉末の配合量は１５〜２
５重量％である。
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの金属は、固溶
体の結合相を形成し、外層を強化する。これらの金属粉
末はそれぞれ単独で添加してもよいが、複合添加するの
が好ましい。金属粉末が１０重量％未満では結合相が不
十分である。また、４０重量％を超えると、外層は極端
に硬度が低下するとともに、耐摩耗性が劣化する。従っ
て、結合相を形成する金属粉末の配合量は１０〜４０重
量％とする。より好ましい金属粉末の配合量は１５〜２
５重量％である。
【００１９】上記金属粉末にさらにＣｒ−Ｓｉ化合物粉
末を添加することができる。Ｃｒ−Ｓｉ化合物として
は、Ｃｒ3Ｓｉ、ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉ2等が好ましい。Ｃ
ｒ−Ｓｉ化合物粉末は外層の破壊靭性及び耐酸化性を向
上させる作用を有する。焼結過程で結合相に固溶したＣ
ｒ−Ｓｉ化合物は冷却過程で硬質相と結合相との界面に
析出するので、二相間の界面エネルギーは上昇し、圧延
負荷により発生するクラックの進展を抑制するとともに
機械的強度を向上させる。さらに、密着性のあるＣｒ2
Ｏ3粒子とＳｉＯ2粒子を形成して多硬質酸化層の成長を
抑制する。このような作用により、Ｃｒ−Ｓｉ化合物を
含有する外層は靭性及び耐酸化性を向上できる。
末を添加することができる。Ｃｒ−Ｓｉ化合物として
は、Ｃｒ3Ｓｉ、ＣｒＳｉ、ＣｒＳｉ2等が好ましい。Ｃ
ｒ−Ｓｉ化合物粉末は外層の破壊靭性及び耐酸化性を向
上させる作用を有する。焼結過程で結合相に固溶したＣ
ｒ−Ｓｉ化合物は冷却過程で硬質相と結合相との界面に
析出するので、二相間の界面エネルギーは上昇し、圧延
負荷により発生するクラックの進展を抑制するとともに
機械的強度を向上させる。さらに、密着性のあるＣｒ2
Ｏ3粒子とＳｉＯ2粒子を形成して多硬質酸化層の成長を
抑制する。このような作用により、Ｃｒ−Ｓｉ化合物を
含有する外層は靭性及び耐酸化性を向上できる。
【００２０】Ｃｒ−Ｓｉ化合物粉末の配合量が０．１重
量％未満では上記効果が十分に得られず、また３．０重
量％を超えるとＭ6Ｃ相（Ｗ3Ｃｏ3Ｃ）が析出して靭性
が低下する。より好ましいＣｒ−Ｓｉ化合物粉末の配合
量は０．５〜１．０重量％である。
量％未満では上記効果が十分に得られず、また３．０重
量％を超えるとＭ6Ｃ相（Ｗ3Ｃｏ3Ｃ）が析出して靭性
が低下する。より好ましいＣｒ−Ｓｉ化合物粉末の配合
量は０．５〜１．０重量％である。
【００２１】上記配合比の各成分の粉末を、例えばボー
ルミル等を用いて混合し、乾燥した後分級して混合粉末
を作製する。次いで、溶製の鋼系材からなる軸材の外周
に混合粉末を充填配備し真空焼結等により焼結する。焼
結温度は混合粉末の液相出現温度＋１００℃から液相出
現温度−１００℃の温度範囲であるのが好ましい。混合
粉末の液相出現温度は組成により多少異なるが、１２５
０〜１３５０℃である。焼結時間は１〜５時間とするの
が好ましい。
ルミル等を用いて混合し、乾燥した後分級して混合粉末
を作製する。次いで、溶製の鋼系材からなる軸材の外周
に混合粉末を充填配備し真空焼結等により焼結する。焼
結温度は混合粉末の液相出現温度＋１００℃から液相出
現温度−１００℃の温度範囲であるのが好ましい。混合
粉末の液相出現温度は組成により多少異なるが、１２５
０〜１３５０℃である。焼結時間は１〜５時間とするの
が好ましい。
【００２２】また、軸材の外周面に、外層の超硬合金よ
りは熱膨張係数が軸材に近づくように、硬質粒子及び結
合相の組成を変えた超硬合金の混合粉末を、ペースト状
に塗布する等して、０．０１〜５ｍｍ厚さで傾斜合金層
を成形するのが好ましい。
りは熱膨張係数が軸材に近づくように、硬質粒子及び結
合相の組成を変えた超硬合金の混合粉末を、ペースト状
に塗布する等して、０．０１〜５ｍｍ厚さで傾斜合金層
を成形するのが好ましい。
【００２３】
（実施例１）平均粒径がそれぞれ５μｍのＷＣ粉末、１
μｍのＣｏ粉末、１μｍのＮｉ粉末、１μｍのＣｒ粉
末、１μｍのＣｒＳｉ2粉末を表１に示す割合（重量
％）で配合し、ボールミルで２０時間、混合した後、乾
燥した。次いで、表１に示す焼結温度で２時間焼結を行
い、超硬合金製の試験片を製作した。
μｍのＣｏ粉末、１μｍのＮｉ粉末、１μｍのＣｒ粉
末、１μｍのＣｒＳｉ2粉末を表１に示す割合（重量
％）で配合し、ボールミルで２０時間、混合した後、乾
燥した。次いで、表１に示す焼結温度で２時間焼結を行
い、超硬合金製の試験片を製作した。
【００２４】
【００２５】得られた各試験片について、クラック抵抗
試験、酸化試験、抗折試験、硬度試験、破壊靭性試験
（Ｋ1C）を行った。これらの試験結果を表２に示す。
試験、酸化試験、抗折試験、硬度試験、破壊靭性試験
（Ｋ1C）を行った。これらの試験結果を表２に示す。
【００２６】クラック抵抗試験 平均粒径３μｍ及び１μｍのダイヤモンド砥粒を用いて
鏡面研磨した試験片の表面に、ビッカース圧子により荷
重１．４７ｋＮで圧痕を５箇所打ち、圧痕端から延びた
クラック長さ（ｍｍ）を測定し、荷重（ｋＮ）／クラッ
ク長さ（ｍｍ）の値をクラック抵抗（ＭＮ／ｍ）とし
た。
鏡面研磨した試験片の表面に、ビッカース圧子により荷
重１．４７ｋＮで圧痕を５箇所打ち、圧痕端から延びた
クラック長さ（ｍｍ）を測定し、荷重（ｋＮ）／クラッ
ク長さ（ｍｍ）の値をクラック抵抗（ＭＮ／ｍ）とし
た。
【００２７】酸化試験 各試験片（13.5ｍｍ×13.5ｍｍ×4.6ｍｍ）について、
８００℃で１時間、酸化処理を行い、酸化減量（ｍｇ／
ｃｍ2・ｈ）を測定した。ここで酸化減量とは、加熱保持
により形成された酸化物層を除去し、試験片の重量減少
値を求め、これを単位面積で割った値である。酸化減量
値が小さいほど耐酸化性がよいことを示す。
８００℃で１時間、酸化処理を行い、酸化減量（ｍｇ／
ｃｍ2・ｈ）を測定した。ここで酸化減量とは、加熱保持
により形成された酸化物層を除去し、試験片の重量減少
値を求め、これを単位面積で割った値である。酸化減量
値が小さいほど耐酸化性がよいことを示す。
【００２８】抗折試験 各試験片（4ｍｍ×8ｍｍ×30ｍｍ）に支点間距離２５ｍ
ｍの４点曲げ試験を行った。
ｍの４点曲げ試験を行った。
【００２９】硬度試験 鏡面研磨した各試験片に、ビッカース圧子を荷重２９４
Ｎで圧痕を３箇所打ち、圧痕長さを測定した。
Ｎで圧痕を３箇所打ち、圧痕長さを測定した。
【００３０】破壊靭性試験（Ｋ1C） 破壊靭性値Ｋ1CはＳＥＰＢ法より求めた。
【００３１】
【００３２】表２から、本発明の超硬合金はクラック抵
抗、耐酸化性、抗折力、破壊靭性値（Ｋ1C）のいずれも
良好であった。また、超硬合金中のＷＣ粒子をＳＥＭで
観察した結果、実施例の試験片ではＷＣ粒子は鋭い角を
持たなかったが、比較例の試験片ではＷＣ粒子は鋭い角
を有するように成長していた。
抗、耐酸化性、抗折力、破壊靭性値（Ｋ1C）のいずれも
良好であった。また、超硬合金中のＷＣ粒子をＳＥＭで
観察した結果、実施例の試験片ではＷＣ粒子は鋭い角を
持たなかったが、比較例の試験片ではＷＣ粒子は鋭い角
を有するように成長していた。
【００３３】（実施例２）ＳＮＣＭ鋼からなる外径２０
０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの軸材の外周に、平均粒径５
μｍのＷＣ粉末８５重量％、１μｍのＣｏ粉末９重量
％、１μｍのＮｉ粉末５．５重量％、１μｍのＣｒＳｉ
2粉末０．５重量％からなる混合粉末を充填配備した。
次に、温度１２３０℃、１時間の条件で焼結し、外径３
３０ｍｍ、長さ５００ｍｍの超硬合金製の外層を有する
本発明の超硬合金製複合ロールを得た。
０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの軸材の外周に、平均粒径５
μｍのＷＣ粉末８５重量％、１μｍのＣｏ粉末９重量
％、１μｍのＮｉ粉末５．５重量％、１μｍのＣｒＳｉ
2粉末０．５重量％からなる混合粉末を充填配備した。
次に、温度１２３０℃、１時間の条件で焼結し、外径３
３０ｍｍ、長さ５００ｍｍの超硬合金製の外層を有する
本発明の超硬合金製複合ロールを得た。
【００３４】得られた複合ロールについて、超硬合金の
外層表面に歪ゲージを貼付け後、その部分を40ｍｍ×40
ｍｍ×40ｍｍのブロックに切断して、開放法により外層
表面に作用している円周方向の圧縮残留応力を測定し
た。結果、２００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を示し、十
分な耐亀裂性を有していることを確認できた。
外層表面に歪ゲージを貼付け後、その部分を40ｍｍ×40
ｍｍ×40ｍｍのブロックに切断して、開放法により外層
表面に作用している円周方向の圧縮残留応力を測定し
た。結果、２００ＭＰａ以上の圧縮残留応力を示し、十
分な耐亀裂性を有していることを確認できた。
【００３５】また、外層と軸材との境界部の接合状態を
超音波法により検査したところ、外層は軸材に強固に拡
散接合されており、接合不良及びクラックは全く認めら
れなかった。本発明の超硬合金製複合ロールは、熱間薄
板圧延機用ロール、熱間条鋼圧延機用ロールに用いるの
に適し、これらの圧延に使用したところ、優れた耐摩耗
性、耐肌荒れ性、耐亀裂性、耐割損性を有することが分
かった。
超音波法により検査したところ、外層は軸材に強固に拡
散接合されており、接合不良及びクラックは全く認めら
れなかった。本発明の超硬合金製複合ロールは、熱間薄
板圧延機用ロール、熱間条鋼圧延機用ロールに用いるの
に適し、これらの圧延に使用したところ、優れた耐摩耗
性、耐肌荒れ性、耐亀裂性、耐割損性を有することが分
かった。
【００３６】
【発明の効果】本発明の超硬合金製複合ロールは、外層
が軸材に焼結と同時に拡散接合されているので、外層表
面に適正な圧縮残留応力を付与でき、耐亀裂性、耐割損
性に優れている。このため高温かつ高荷重下で使用され
る熱間圧延用ロールに用いる場合に優れた性能を発揮す
ることができる。
が軸材に焼結と同時に拡散接合されているので、外層表
面に適正な圧縮残留応力を付与でき、耐亀裂性、耐割損
性に優れている。このため高温かつ高荷重下で使用され
る熱間圧延用ロールに用いる場合に優れた性能を発揮す
ることができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２２Ｆ 7/08 Ｂ２２Ｆ 7/08 Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】 溶製の鋼系材からなる軸材の外周に、周
期律表のＩＶａ〜ＶＩａ族の元素の炭化物、窒化物及び
炭窒化物の硬質粒子の少なくとも１種または２種以上を
６０〜９０重量％と、残部実質的にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｃｒ、Ｍｏ及びＷの少なくとも１種または２種以上の金
属粉末とからなる混合粉末を焼結すると同時に拡散接合
させた超硬合金製の外層の表面に１００ＭＰａ以上の円
周方向の圧縮残留応力を有することを特徴とする超硬合
金製複合ロール。 - 【請求項２】 前記硬質粒子がＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、
ＮｂＣ及びＶＣからなる群から選ばれた少なくとも１種
または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載
の超硬合金製複合ロール。 - 【請求項３】 前記金属粉末がさらにＣｒ3Ｓｉ、Ｃｒ
Ｓｉ及びＣｒＳｉ2の少なくとも１種または２種以上か
らなるＣｒ−Ｓｉ化合物を０．１〜３．０重量％含有す
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の超硬合金製
複合ロール。 - 【請求項４】 前記軸材が２００〜６００℃でベーナイ
ト変態、もしくは２００〜８５０℃でパーライト及びベ
ーナイト変態を起こす鋳鋼、鍛鋼、黒鉛鋳鋼、炭素鋼及
び合金炭素鋼のいずれかからなることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の超硬合金製複合ロール。 - 【請求項５】 前記軸材と前記外層との接合境界部に
０．０１〜５ｍｍ厚さの傾斜合金層を形成することを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の超硬合金製複
合ロール。 - 【請求項６】 熱間薄板圧延機用ロールに用いられるこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の超硬合
金製複合ロール。 - 【請求項７】 条鋼及び平鋼等の熱間圧延機用ロールに
用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
記載の超硬合金製複合ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15865996A JP3690618B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 超硬合金製複合ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15865996A JP3690618B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 超硬合金製複合ロール |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005135741A Division JP2005297068A (ja) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | 超硬合金製複合ロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH105824A true JPH105824A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3690618B2 JP3690618B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=15676551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15865996A Expired - Lifetime JP3690618B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 超硬合金製複合ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3690618B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001087508A1 (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Kawasaki Steel Corporation | Composite roll of cemented carbide, and steel hot-rolling method using the same |
| CN100402169C (zh) * | 2005-07-04 | 2008-07-16 | 丁红兵 | 复合导卫辊 |
| EP3677354A4 (en) * | 2018-01-31 | 2020-11-04 | Hitachi Metals, Ltd. | CEMENTED CARBIDE COMPOSITE ROLLER |
-
1996
- 1996-06-19 JP JP15865996A patent/JP3690618B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001087508A1 (en) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Kawasaki Steel Corporation | Composite roll of cemented carbide, and steel hot-rolling method using the same |
| CN100402169C (zh) * | 2005-07-04 | 2008-07-16 | 丁红兵 | 复合导卫辊 |
| EP3677354A4 (en) * | 2018-01-31 | 2020-11-04 | Hitachi Metals, Ltd. | CEMENTED CARBIDE COMPOSITE ROLLER |
| JPWO2019151379A1 (ja) * | 2018-01-31 | 2021-01-28 | 日立金属株式会社 | 超硬合金製複合ロール |
| US11045849B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-06-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Composite cemented carbide roll |
| TWI787447B (zh) * | 2018-01-31 | 2022-12-21 | 日商日立金屬股份有限公司 | 超硬合金製複合輥 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3690618B2 (ja) | 2005-08-31 |
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