JPS5839906B2 - 熱間線材用ロ−ル - Google Patents
熱間線材用ロ−ルInfo
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- JPS5839906B2 JPS5839906B2 JP48078473A JP7847373A JPS5839906B2 JP S5839906 B2 JPS5839906 B2 JP S5839906B2 JP 48078473 A JP48078473 A JP 48078473A JP 7847373 A JP7847373 A JP 7847373A JP S5839906 B2 JPS5839906 B2 JP S5839906B2
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- Japan
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- roll
- phase
- binder phase
- cemented carbide
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱間線材用ロールに係り、更に詳細にはニッケ
ル(Ni)、コバルト(co)およびクロム(Cr)か
ら成る合金結合相を有する超硬合金製の熱間線材用ロー
ルに係る。
ル(Ni)、コバルト(co)およびクロム(Cr)か
ら成る合金結合相を有する超硬合金製の熱間線材用ロー
ルに係る。
近年、熱間線材の圧延およびガイド用ロールに超硬合金
製のロールが多く用いられるようになってきた。
製のロールが多く用いられるようになってきた。
これは超硬合金の常温および熱間における高い硬度や剛
性の高さ、また仕上面精度の良さなどの特徴により、従
来の鋳物ロールに較べて摩耗や表面の肌荒れによるロー
ルの寿命を大巾に向上させ得るからである。
性の高さ、また仕上面精度の良さなどの特徴により、従
来の鋳物ロールに較べて摩耗や表面の肌荒れによるロー
ルの寿命を大巾に向上させ得るからである。
超硬合金は公知の如く、主としてWC(タングステンカ
ーバイド)をCo (コバルト)、Niにニッケル)、
Fe(鉄)等の鉄族金属で結合した焼結合金であり、W
CのほかにTi (チタン)。
ーバイド)をCo (コバルト)、Niにニッケル)、
Fe(鉄)等の鉄族金属で結合した焼結合金であり、W
CのほかにTi (チタン)。
Ta (タルタン)、Nbにオブ)等の炭化物を含有す
ることもしばしばある。
ることもしばしばある。
ロール用の超硬合金としては靭性を重視した高い抗折力
を持つ材質を用いる必要性から1〜5μの比較的粒度の
大きいWCを10〜30wtのCoで結合し、Ti
。
を持つ材質を用いる必要性から1〜5μの比較的粒度の
大きいWCを10〜30wtのCoで結合し、Ti
。
Ta、Nb等の炭化物は全く含まないか或は数%以下し
か含んでいない組成が主流となっているが、その結合相
については現在までのところCo以外の金属はほとんど
用いられていない。
か含んでいない組成が主流となっているが、その結合相
については現在までのところCo以外の金属はほとんど
用いられていない。
熱間線材用超硬合金ロールは、その優れた硬さにより馴
摩耗性という点では満足すべき性能ではあるがその硬さ
のために生じる脆さのために、たとえばロールのカリバ
ー面に実用時に無数の微細な亀裂を発生させ、いわゆる
表面肌荒れを起し易い。
摩耗性という点では満足すべき性能ではあるがその硬さ
のために生じる脆さのために、たとえばロールのカリバ
ー面に実用時に無数の微細な亀裂を発生させ、いわゆる
表面肌荒れを起し易い。
この肌荒れは被加工材すなわち線材の表面にプリントさ
れ製品の表面品位を著しく損ねる原因となる。
れ製品の表面品位を著しく損ねる原因となる。
したがって本発明は表面に生じる微細な亀裂を防止し表
面肌荒れを極力防止して、銅版荒性の優れた熱間線材用
ロールを提供することを目的とするものである。
面肌荒れを極力防止して、銅版荒性の優れた熱間線材用
ロールを提供することを目的とするものである。
超硬合金の製造方法は一般的にはCoおよびWC等の粉
末を目的とする組成を調合した後、たとえばボールミル
等の手段により粉砕混合し、しかる後にこの混合粉末を
所望する形状に合わせて、圧延成形後、この成型体を1
350〜1500℃にて焼結するもので、本発明のロー
ルも製造方法は従来から一般的に行なわれている方法と
伺ら変らない。
末を目的とする組成を調合した後、たとえばボールミル
等の手段により粉砕混合し、しかる後にこの混合粉末を
所望する形状に合わせて、圧延成形後、この成型体を1
350〜1500℃にて焼結するもので、本発明のロー
ルも製造方法は従来から一般的に行なわれている方法と
伺ら変らない。
本発明による熱間線材用ロールは、1μから5μの平均
粒径を持つWC,TiC,TaC,NbCの硬質炭化物
相(但し、TiC,TaC,NbCは総量で10重量φ
以下とする)と、総量で12重重量式ら30重量饅のN
iおよびCoおよびCrの三元合金結合相とからなり、
該結合相中のCrがNiおよびCoの和に対して、0.
30以下で、かつ、全結合相に対して0.05以上であ
り、更にNiが、NiとCo との和に対して、0.
33〜0.90であり、かつ分極電位が冷却一般工業用
水に対し0.3V以上であることを特徴とする超硬合金
からなっている。
粒径を持つWC,TiC,TaC,NbCの硬質炭化物
相(但し、TiC,TaC,NbCは総量で10重量φ
以下とする)と、総量で12重重量式ら30重量饅のN
iおよびCoおよびCrの三元合金結合相とからなり、
該結合相中のCrがNiおよびCoの和に対して、0.
30以下で、かつ、全結合相に対して0.05以上であ
り、更にNiが、NiとCo との和に対して、0.
33〜0.90であり、かつ分極電位が冷却一般工業用
水に対し0.3V以上であることを特徴とする超硬合金
からなっている。
以下図面を参照してロール表面に肌荒れの発生する原因
および本発明の実施例について説明する。
および本発明の実施例について説明する。
ロールの使用される条件は極めて苛酷で、たとえば線材
の温度900〜1100℃、圧延速度10〜6Qm/s
ec、圧延圧力10〜40kg/−にて高圧水による強
制冷却を受ける。
の温度900〜1100℃、圧延速度10〜6Qm/s
ec、圧延圧力10〜40kg/−にて高圧水による強
制冷却を受ける。
従ってたとえば圧延ロールのカリバ一部分は極めて短か
いサイクルで急熱急冷されることによる熱応力および圧
延応力による機械的な応力とを繰返し受けた状態にて使
用される。
いサイクルで急熱急冷されることによる熱応力および圧
延応力による機械的な応力とを繰返し受けた状態にて使
用される。
一方ロール表面に肌荒れの発生する過程は極めて複雑で
あるが、大略は次の通りである。
あるが、大略は次の通りである。
使用前のロール表面はダイヤモンド゛砥石により平滑に
研削されているので凸凹は2〜3μ以下になっている。
研削されているので凸凹は2〜3μ以下になっている。
圧延等の加工の初期においてあられれる表面の肌荒れは
深さ10〜20μ、巾20〜30μ程度の塊状片の脱離
の跡として始まるのがふつうである。
深さ10〜20μ、巾20〜30μ程度の塊状片の脱離
の跡として始まるのがふつうである。
すなわち第1図1に示すような微細な亀裂が表面下5〜
20μの深さで表面と平行に発生し、これが発達して塊
状片の脱落となる。
20μの深さで表面と平行に発生し、これが発達して塊
状片の脱落となる。
この結果2を頂部、3を底部とするゆるやかな表面肌荒
れが形成される。
れが形成される。
また塊状片の脱落にはよらず、表面に直角に発生した微
細亀裂によっても前記同様の肌荒れを発生することも多
い。
細亀裂によっても前記同様の肌荒れを発生することも多
い。
すなわち第2図4に示す微細な亀裂が表面に発生し亀裂
の開口部5付近が摩耗あるいは欠落して第1図の如きゆ
るやかな表面肌荒れになっていく。
の開口部5付近が摩耗あるいは欠落して第1図の如きゆ
るやかな表面肌荒れになっていく。
このような初期肌荒れがしばらく続くうちに本格的な肌
荒れの発生が開始する。
荒れの発生が開始する。
まず表面より直角に発生した亀裂のうちのいくつかは更
に成長して50〜100μの深さにまで至り、もはや、
前記の如きゆるやかな肌荒れには戻れないような状態に
変化する。
に成長して50〜100μの深さにまで至り、もはや、
前記の如きゆるやかな肌荒れには戻れないような状態に
変化する。
このような状態の一例を第3図に示す、亀裂入口は内部
に向って6の如くくさび状に入り、くさびの先端から更
に深く7の如き亀裂が存在する。
に向って6の如くくさび状に入り、くさびの先端から更
に深く7の如き亀裂が存在する。
くさび状の亀裂の開口部には多くの場合8の如き被加工
材である鋼の破片又はスケールが挟在中となって存在し
ている。
材である鋼の破片又はスケールが挟在中となって存在し
ている。
この時期に加工された線材の表面層は、ロールの亀裂の
中に圧入され、また、ロールから離れる際に引抜かれて
いる。
中に圧入され、また、ロールから離れる際に引抜かれて
いる。
すなわちくさび状亀裂の開口は被加工材が圧入、離脱を
繰返すことによるものである。
繰返すことによるものである。
また一方、加工時にロールに加わる圧力が局部的に大き
な部分では大きな塊状片の脱落あるいは小さな脱落の集
中により、第4図に例示するような大きなくぼみを生ず
る。
な部分では大きな塊状片の脱落あるいは小さな脱落の集
中により、第4図に例示するような大きなくぼみを生ず
る。
この大きなくぼみの隅部9あるいは、これに近いところ
から表面にほぼ直角に10の如き亀裂が発生しているこ
とが多く、この亀裂は、そのまま進行すると共に塊状片
の脱落を促進せしめ、加工初期におけるゆるやかな肌荒
れとは様相を異にした激しい表面肌荒れを生ずる。
から表面にほぼ直角に10の如き亀裂が発生しているこ
とが多く、この亀裂は、そのまま進行すると共に塊状片
の脱落を促進せしめ、加工初期におけるゆるやかな肌荒
れとは様相を異にした激しい表面肌荒れを生ずる。
また、この表面と直角に成長した亀裂は、ロールのカリ
バーの方向とは直角および平行にあられれるために、そ
れらの亀裂が結合して外観上は網目状に存在するように
なる。
バーの方向とは直角および平行にあられれるために、そ
れらの亀裂が結合して外観上は網目状に存在するように
なる。
次に圧延終期すなわちロールを再研磨する必要がある時
期には亀裂の間隙は、更に拡げられ第5図に示すような
亀裂内部の方が入口部すなわち表面に近い部分よりも間
隙が広い11のようなものがあられれてくる。
期には亀裂の間隙は、更に拡げられ第5図に示すような
亀裂内部の方が入口部すなわち表面に近い部分よりも間
隙が広い11のようなものがあられれてくる。
亀裂内部の亀裂表面組織をみるとWC−C,oの合金組
織Co相が消失してしまった部分12が発見できる。
織Co相が消失してしまった部分12が発見できる。
また第6図に示すように亀裂内部の間隙が入口部の間隙
よりも広くはなくても、亀裂底部にCo相が消失してW
C粒子のみが残存しているような部分13を見出すこと
も多い。
よりも広くはなくても、亀裂底部にCo相が消失してW
C粒子のみが残存しているような部分13を見出すこと
も多い。
残存WC粒子はわずかに残ったCo相により保持されて
いて、このような部分12あるいは13は次第に表面に
平行に進展してついには亀裂の網目によって囲まれた部
分14の脱落にまで発達し、第7図の15に示す如き表
面のピッティングとなる。
いて、このような部分12あるいは13は次第に表面に
平行に進展してついには亀裂の網目によって囲まれた部
分14の脱落にまで発達し、第7図の15に示す如き表
面のピッティングとなる。
このピッティングの大きさは200μ×200μ程度で
その深さは、100μ程度であることが多く、これが
被加工品である線材表面の品位を低下させる原因となる
。
その深さは、100μ程度であることが多く、これが
被加工品である線材表面の品位を低下させる原因となる
。
ここで第5図に示した開口部よりも内部の方が広い亀裂
の発生原因を考察すると、被加工材である線材の表面積
がこの亀裂の中に完全に充満するほど圧入され再び引抜
かれると考えることは甚しく困難であり、また、第6図
に示した表面に平行な亀裂の進展およびCo相消失の原
因としてロール表面に直角に入った亀裂の底部まで線材
表面層が圧入され、それが引抜かれる際にCo相のみを
選択的に凝着などの機械的な要因により持去ったと考え
ることも困難である。
の発生原因を考察すると、被加工材である線材の表面積
がこの亀裂の中に完全に充満するほど圧入され再び引抜
かれると考えることは甚しく困難であり、また、第6図
に示した表面に平行な亀裂の進展およびCo相消失の原
因としてロール表面に直角に入った亀裂の底部まで線材
表面層が圧入され、それが引抜かれる際にCo相のみを
選択的に凝着などの機械的な要因により持去ったと考え
ることも困難である。
すなわち、このような現象の原因としては、機械的な要
因以外の要因も考えなければならない。
因以外の要因も考えなければならない。
次に、前述した成長していく亀裂の伝播径路を観察する
と第8図に示すようにWC粒子とCo相の粒界16を選
択的に進んでいる場合が多い。
と第8図に示すようにWC粒子とCo相の粒界16を選
択的に進んでいる場合が多い。
これは引張破壊などで亀裂が伝播する場合には、WC粒
子を貫いて進むことが多い現象とは対照的である。
子を貫いて進むことが多い現象とは対照的である。
すなわち、ロールの表面肌荒れに大きな要因となる亀裂
の成長を防止し、耐肌荒性の優れたロールを得るには炭
化物粒子と結合相との界面を強化し、亀裂の進展を阻む
ことがひとつの必要条件である。
の成長を防止し、耐肌荒性の優れたロールを得るには炭
化物粒子と結合相との界面を強化し、亀裂の進展を阻む
ことがひとつの必要条件である。
ロールの使用条件は前述した如くであるが、その際に用
いる冷却水はポンプによって加圧されており、さらに被
加工材である線材によって、引込まれてロール表面に存
在する亀裂内部に容易に侵入する。
いる冷却水はポンプによって加圧されており、さらに被
加工材である線材によって、引込まれてロール表面に存
在する亀裂内部に容易に侵入する。
また赤熱した線材により冷却水の一部は過熱蒸気となっ
て亀裂内部に侵入する。
て亀裂内部に侵入する。
ここに用いられる冷却水はほとんど例外なしに工業用水
であり、不純物が多く含まれた水質である。
であり、不純物が多く含まれた水質である。
その不純物の内容としては、SO,−、C1−+。NO
3−″″などの酸根も含まれている。
3−″″などの酸根も含まれている。
これらの酸根は周知の如く、正の電荷を帯びる金属と結
んで水溶性のある金属塩となり易い傾向があるうえに、
本来は電気に対して良好な伝導体ではない水を容易に良
好な伝導体に変えてしまう。
んで水溶性のある金属塩となり易い傾向があるうえに、
本来は電気に対して良好な伝導体ではない水を容易に良
好な伝導体に変えてしまう。
ところで一方、超硬合金はWCなどの炭化物相とCoな
との金属結合相とからなっており、この炭化物と金属と
の標準電位には大きな差があることもよく知られている
。
との金属結合相とからなっており、この炭化物と金属と
の標準電位には大きな差があることもよく知られている
。
また、炭化物および金属はもちろん電気の良好な伝導体
である。
である。
このように良好な電気伝導体でありながら、標準電位に
大きな差がある物質が隣接して存在し、しかもその周囲
に電子およびイオンが自由に動くことのできる環境下で
は周知の如く局部電池と称す小さな電池が無数に形成さ
れ第9図に図式的な断面図によって示す如<WC相20
とCo相21の間で電位が生じ常温、常圧の条件下でも
Coなとの金属イオンが溶出し超硬合金の結合相が失わ
れていく。
大きな差がある物質が隣接して存在し、しかもその周囲
に電子およびイオンが自由に動くことのできる環境下で
は周知の如く局部電池と称す小さな電池が無数に形成さ
れ第9図に図式的な断面図によって示す如<WC相20
とCo相21の間で電位が生じ常温、常圧の条件下でも
Coなとの金属イオンが溶出し超硬合金の結合相が失わ
れていく。
これはいわゆる湿式腐食と呼ばれる現象である。
また一方、超硬合金ロールは、その製造研磨などの工程
によって生ずる残留応力および、線材加工などの使用時
に生ずる機械的な応力を受けていて、それらの圧力は総
合すると数百kg/−にも及ぶものである。
によって生ずる残留応力および、線材加工などの使用時
に生ずる機械的な応力を受けていて、それらの圧力は総
合すると数百kg/−にも及ぶものである。
また赤熱した被加工材により冷却水およびロールの表面
も加熱された状態となる。
も加熱された状態となる。
このように温度圧力の高い条件下では更に激しく進行す
ることもよく知られている。
ることもよく知られている。
また使用されるロールの表面部分を微視的に観察すると
回転して使用されるロールのある点ではその点が被加工
物と接触し、加工をしていくたびごとに、応力を受ける
ことになる。
回転して使用されるロールのある点ではその点が被加工
物と接触し、加工をしていくたびごとに、応力を受ける
ことになる。
このように腐食環境下にあって繰返し応力を受けると腐
食の進行が促進されると共に材料の疲労強度が著しく低
下して腐食疲労と呼ばれる現象をおこすこともよく知ら
れた事実である。
食の進行が促進されると共に材料の疲労強度が著しく低
下して腐食疲労と呼ばれる現象をおこすこともよく知ら
れた事実である。
耐肌荒性の優れた超硬合金ロールを得るには、前述の亀
裂の成長を防止すると共に、このような腐食を防ぎ疲労
強度の高い材質が開発される必要がある。
裂の成長を防止すると共に、このような腐食を防ぎ疲労
強度の高い材質が開発される必要がある。
亀裂の成長を阻止するためには、前述の如く、炭化物と
結合相との粒界を強化することが重要なポイントであり
、結合相の腐食を防止するためには、次のような三つの
改良が考えられる。
結合相との粒界を強化することが重要なポイントであり
、結合相の腐食を防止するためには、次のような三つの
改良が考えられる。
すなわち、電位の低い結合相の電位を極力高め局部電池
の形成をなくすか、結合相表面に不溶性の膜を形成させ
て不働態化を図るか、それともたとえば油などにより、
表面層に保護被膜を作るかである。
の形成をなくすか、結合相表面に不溶性の膜を形成させ
て不働態化を図るか、それともたとえば油などにより、
表面層に保護被膜を作るかである。
油により保護被膜を作り肌荒れを遅延することの効果は
、たとえば熱間圧延に用いるロールで線材噛込み部分に
冷却水にかえて潤滑油を吹きつけてやることによって立
証される。
、たとえば熱間圧延に用いるロールで線材噛込み部分に
冷却水にかえて潤滑油を吹きつけてやることによって立
証される。
潤滑油を用いることの効果は、摩耗係数の低減と共に腐
食防止の効果があると考えられる。
食防止の効果があると考えられる。
次に結合相の電位を高くしで、その耐食性を高めようと
する試みは、たとえば標準電位の高い貴金属を結合相と
することなどの手段により、可能性はあるが、高価な貴
金属を用いることは工業的に困難であるばかりか、これ
らの金属あるいは合金を結合相とし、かつ残留孔のない
機械的強度の十分な超硬合金を得ることが非常に困難で
あるということで、はとんど実現は不可能である。
する試みは、たとえば標準電位の高い貴金属を結合相と
することなどの手段により、可能性はあるが、高価な貴
金属を用いることは工業的に困難であるばかりか、これ
らの金属あるいは合金を結合相とし、かつ残留孔のない
機械的強度の十分な超硬合金を得ることが非常に困難で
あるということで、はとんど実現は不可能である。
しかしながら、結合相を従来の如きCo単相とせず、合
金化した結合相とすることにより、標準電位も高く、か
つ、不働態化させることは、実現不可能なことではなか
った。
金化した結合相とすることにより、標準電位も高く、か
つ、不働態化させることは、実現不可能なことではなか
った。
発明者は、実験の結果、W、Ti、Ta、Nb等の炭化
物をNiおよびCoからなる合金に、更に、少量のCr
を添加した合金結合相によって結合した。
物をNiおよびCoからなる合金に、更に、少量のCr
を添加した合金結合相によって結合した。
超硬合金より作ったロールでは、前述の如き過程を経て
生ずる肌荒れを防ぎ目的とする高品質の線材を供するこ
とが出来ることを見出した。
生ずる肌荒れを防ぎ目的とする高品質の線材を供するこ
とが出来ることを見出した。
本発明は結合相の電位を高め、炭化物相との電位差によ
って生ずる局部電池の形成を阻止する一方、結合相その
ものを不働態化させてしまうことにより使用中に接する
冷却水によっておこる結合相の腐食を防止すると共に、
残留孔のない優れた機械的強度を有する熱間線材用超硬
合金ロールに関するものである。
って生ずる局部電池の形成を阻止する一方、結合相その
ものを不働態化させてしまうことにより使用中に接する
冷却水によっておこる結合相の腐食を防止すると共に、
残留孔のない優れた機械的強度を有する熱間線材用超硬
合金ロールに関するものである。
まず超硬合金の最も主要な組成である硬質化合物は、W
Cである。
Cである。
本発明における硬質化合物も同様にWCである。
これはWCを主体とした超硬合金はヤング率が大きく剛
性が高いことによると共に、比重も大きくロールとして
必要な重さおよび強度が得られ易いといった、機械的な
特性によるものであるが、このWCの一部をTiC,T
aC,NbCなとの硬質化合物に置き換えても、本発明
の目的は、何ら阻害されるものではない。
性が高いことによると共に、比重も大きくロールとして
必要な重さおよび強度が得られ易いといった、機械的な
特性によるものであるが、このWCの一部をTiC,T
aC,NbCなとの硬質化合物に置き換えても、本発明
の目的は、何ら阻害されるものではない。
但し、これらTiC,TaC,NbCの含有量が多すぎ
ると強度が低下し熱間線材ロール材料として不適当にな
るのでTiC,TaC,NbCは総量で10重量φ以下
とする。
ると強度が低下し熱間線材ロール材料として不適当にな
るのでTiC,TaC,NbCは総量で10重量φ以下
とする。
次に結合相は総量で12重量係以下であってはならない
し、30重重量風上であってはならない。
し、30重重量風上であってはならない。
これは第10図にデーターを示す如く、結合相総量が1
2重量φ以下のときには得られるロールの硬度は必要以
上に高く、ために生ずる脆さのために機械的強度の代表
値である抗折力が低く発生した亀裂が極めて容易に成長
し、使用上好ましからざる結果となる。
2重量φ以下のときには得られるロールの硬度は必要以
上に高く、ために生ずる脆さのために機械的強度の代表
値である抗折力が低く発生した亀裂が極めて容易に成長
し、使用上好ましからざる結果となる。
また結合相の総量が30重量係以上となるときは、硬度
が低く摩耗によって生ずる肌荒れが太きいばかりか、使
用時に受ける応力によって著しい塑性変形を生じて、か
えってロールの破壊に到るほどの亀裂の成長をおこし易
い。
が低く摩耗によって生ずる肌荒れが太きいばかりか、使
用時に受ける応力によって著しい塑性変形を生じて、か
えってロールの破壊に到るほどの亀裂の成長をおこし易
い。
また同様に第10図に示す如く本発明の超硬合金ロール
では、従来からのCoのみを結合相とした超硬合金に比
較して、同一炭化物重量であっても、硬度が低い。
では、従来からのCoのみを結合相とした超硬合金に比
較して、同一炭化物重量であっても、硬度が低い。
これは一般に高い硬度を要求する超硬合金には、矛盾し
た方向のように考えられるが、実は結合相が高い靭性を
有し、かつ、炭化物相との強固な結合により大きな応力
に副え亀裂発生を抑制し、また発生した亀裂の成長を阻
止するという点で極めて重要な意義をもつものである。
た方向のように考えられるが、実は結合相が高い靭性を
有し、かつ、炭化物相との強固な結合により大きな応力
に副え亀裂発生を抑制し、また発生した亀裂の成長を阻
止するという点で極めて重要な意義をもつものである。
ここでNiおよびCoからなる結合相に、更にCrを添
加することが、ロール表面の銅版荒れ性を一層改善する
点で有効である。
加することが、ロール表面の銅版荒れ性を一層改善する
点で有効である。
これはCrが優秀な耐蝕性を有していて、この添加によ
り、結合相の耐蝕強度が著しく改善されることによるも
のであるが、周知の如<Crは炭素と結んで炭化物とな
り易い傾向が強い。
り、結合相の耐蝕強度が著しく改善されることによるも
のであるが、周知の如<Crは炭素と結んで炭化物とな
り易い傾向が強い。
G炭化物となってしまった場合には、結合相中への固溶
割合が少なくなり、目的とする結合相の強化が達成でき
ないばかりか、機械的な強度も低下し、本発明の目的を
満足することはできない。
割合が少なくなり、目的とする結合相の強化が達成でき
ないばかりか、機械的な強度も低下し、本発明の目的を
満足することはできない。
それ数本発明を達成するためには、ロール製造の全工程
において、炭素量の調整を十分にやらなければならない
ことは当然のことである。
において、炭素量の調整を十分にやらなければならない
ことは当然のことである。
しかしながらCrの添加量がNiおよびCoの和に対す
る比が0.30を越えるときには炭素量の調整が困難に
なりCrの一部は炭化物となって強度を低下させるばか
りか、通常の焼結法によって残留孔の少ない製品を得る
ことが困難になるために好ましくない。
る比が0.30を越えるときには炭素量の調整が困難に
なりCrの一部は炭化物となって強度を低下させるばか
りか、通常の焼結法によって残留孔の少ない製品を得る
ことが困難になるために好ましくない。
それ故に、本発明において、添加するCr量は、9重量
φ以下であり、かつ、NiおよびCoの和に対して、0
.30以下であることが必要である。
φ以下であり、かつ、NiおよびCoの和に対して、0
.30以下であることが必要である。
しかしながら、結合相中に固着したCrは、冷却水と接
した結合相表面に緻密な酸化物被膜を形成し、いわゆる
不働態化をおこして耐蝕性を向上させるという重要な働
きを持つものであるから、添加するCrの量が少な過ぎ
る場合には、本発明の目的は十分に達成できなくなって
しまう。
した結合相表面に緻密な酸化物被膜を形成し、いわゆる
不働態化をおこして耐蝕性を向上させるという重要な働
きを持つものであるから、添加するCrの量が少な過ぎ
る場合には、本発明の目的は十分に達成できなくなって
しまう。
それ故、添加するCrの量は結合相総量、すなわち、N
iおよびCo、それにCrの総和に対して0.05以上
であることが必要である。
iおよびCo、それにCrの総和に対して0.05以上
であることが必要である。
次に、超硬合金の特性に重要な影響を及ぼす硬質炭化物
粒子の大きさは、本発明のロールにおいても同様に重要
なポイントのひとつである。
粒子の大きさは、本発明のロールにおいても同様に重要
なポイントのひとつである。
すなわち第11図に示す如く、粒子の大きさが1μより
も小さい場合には硬質炭化物粒子同志の間隔、すなわち
結合相の厚さが小さくなり、このため同一結合相の量で
も硬度は上昇するが靭性が低下し、このため亀裂を生じ
易くロールの寿命は低下する。
も小さい場合には硬質炭化物粒子同志の間隔、すなわち
結合相の厚さが小さくなり、このため同一結合相の量で
も硬度は上昇するが靭性が低下し、このため亀裂を生じ
易くロールの寿命は低下する。
逆に粒子の大きさが5μよりも大きい場合には結合相の
厚さが大きくなりすぎることにより硬度が低下し過ぎる
と共に小さな応力でも容易に大きな塑性変形を生じロー
ルの寿命は非常に短かくなる。
厚さが大きくなりすぎることにより硬度が低下し過ぎる
と共に小さな応力でも容易に大きな塑性変形を生じロー
ルの寿命は非常に短かくなる。
更にロールの銅版荒性において重要な作用をもつ結合相
の耐蝕性は、先述のCrの添加による不働態化はひとつ
の効果ではあるが、前述の如く、苛酷な条件下で使用さ
れる口しルにおいては、Crの添加だけでは不十分であ
る。
の耐蝕性は、先述のCrの添加による不働態化はひとつ
の効果ではあるが、前述の如く、苛酷な条件下で使用さ
れる口しルにおいては、Crの添加だけでは不十分であ
る。
すなわち、結合相がCo又はNiだけで、それにCrの
みが合金化されているものでは、本発明の目的は達成で
きない。
みが合金化されているものでは、本発明の目的は達成で
きない。
結合相がある範囲のNiおよびCoの合金からなり、そ
れにCrが添加されている場合にのみ、本発明の目的は
達成させる。
れにCrが添加されている場合にのみ、本発明の目的は
達成させる。
この結合相の而」軸性について第12図に示したデータ
ーかられかる如く、coあるいはNiの単一金属にCr
を加えた結合相では、また、CoとNiとの比率がある
範囲から離れている合金にCrを加えただけの結合相で
は、急激な曲線の立上り開始、すなわち、大きな電流の
流れ始めるいわゆる分極電位は、まだ低く、耐蝕性は、
十分に改善されたとは言えない。
ーかられかる如く、coあるいはNiの単一金属にCr
を加えた結合相では、また、CoとNiとの比率がある
範囲から離れている合金にCrを加えただけの結合相で
は、急激な曲線の立上り開始、すなわち、大きな電流の
流れ始めるいわゆる分極電位は、まだ低く、耐蝕性は、
十分に改善されたとは言えない。
ここで、Crを加えた合金では一度立上りかけた曲線が
再び横軸と平行になる過程がある。
再び横軸と平行になる過程がある。
これが不働態化の過程を示すものである。
ここで結合相中のCoとNiとの比は、第13図に示す
如く、たとえば、全結合相量を20重重量%添加するC
r量を、1重量%とした場合を例として説明すると、結
合相中のNiの含有量がNiおよびCoとの和に対して
0.33よりも大きい場合には、分極電位が安定位に急
激に大きくなり、耐蝕性が著しく改善され、得られるロ
ールの性能は極めて優れたものとなる。
如く、たとえば、全結合相量を20重重量%添加するC
r量を、1重量%とした場合を例として説明すると、結
合相中のNiの含有量がNiおよびCoとの和に対して
0.33よりも大きい場合には、分極電位が安定位に急
激に大きくなり、耐蝕性が著しく改善され、得られるロ
ールの性能は極めて優れたものとなる。
しかしながら、結合相中のNiの含有量が大きくなりす
ぎて、前記の値が0.9以上となったときには、逆に急
激な曲線の立上り開始の電圧は低くなり耐蝕性はかえっ
ておとろえてくるために、得られるロールの性能は不満
足なものとなってしまう。
ぎて、前記の値が0.9以上となったときには、逆に急
激な曲線の立上り開始の電圧は低くなり耐蝕性はかえっ
ておとろえてくるために、得られるロールの性能は不満
足なものとなってしまう。
これは、第13図中に示した、co−Ni合金のデータ
ーかられかる如く、ある範囲にて、それぞれの単一金属
よりも高い電位が得られることによるものである。
ーかられかる如く、ある範囲にて、それぞれの単一金属
よりも高い電位が得られることによるものである。
以下実施例により更に詳しく説明する。
実施例 1
平均粒径2.5μのWC粉末にNi粉末13重量%、C
o粉末6重量%、Cr粉末1.5重量%を加え、ボール
ミルで充分混合して得た100kgの粉末にカンファー
を1 kg添加し、この混合物を1ttrn/crAの
圧力をかけて底型した後、1380°Cの温度で真空焼
結して、直径160mm、厚さ70mmの圧延用ロール
を作った。
o粉末6重量%、Cr粉末1.5重量%を加え、ボール
ミルで充分混合して得た100kgの粉末にカンファー
を1 kg添加し、この混合物を1ttrn/crAの
圧力をかけて底型した後、1380°Cの温度で真空焼
結して、直径160mm、厚さ70mmの圧延用ロール
を作った。
このロールを用いて鋼線を熱間圧延したところ、従来か
らのCoのみを結合相とした超硬合金ロールでは表面に
生ずる肌荒れのためにせいぜい1200tEn程度の圧
延しか出来なかったところで2000元の圧延が可能と
なった。
らのCoのみを結合相とした超硬合金ロールでは表面に
生ずる肌荒れのためにせいぜい1200tEn程度の圧
延しか出来なかったところで2000元の圧延が可能と
なった。
このときの超硬合金の硬度はHROで80.8、抗折力
は295 kg/−で分極電位は酸根濃度804−−1
65ppm、Cl−30ppm、NO310ppm p
H8,5なる冷却水に対して0.98Vであった。
は295 kg/−で分極電位は酸根濃度804−−1
65ppm、Cl−30ppm、NO310ppm p
H8,5なる冷却水に対して0.98Vであった。
実施例 2
WCの粒径を3.8μとし、Crを1.0重量%とした
以外は、実施例1と同時に圧延ロールを作った。
以外は、実施例1と同時に圧延ロールを作った。
このロールではやはり同様に2,300mの圧延が出来
た。
た。
このときの超硬合金はHRO硬度81、O抗折力305
kg/扉dで、分極電位は0.92■であった。
kg/扉dで、分極電位は0.92■であった。
実施例 3
実施例2で得た混合粉末から、直径45山、厚さ25關
のガイドロールを作り、これを鋼線熱間圧延の際のガイ
ドに用いたところ従来のCoのみを結合相とした超硬合
金のガイドロールでは肌荒れのため2,500m程度の
寿命となっていた箇所で4,800mまでの使用に剛え
ることが出来た。
のガイドロールを作り、これを鋼線熱間圧延の際のガイ
ドに用いたところ従来のCoのみを結合相とした超硬合
金のガイドロールでは肌荒れのため2,500m程度の
寿命となっていた箇所で4,800mまでの使用に剛え
ることが出来た。
実施例 4
実施例1および2で得た圧延ロールを、従来のCoのみ
を結合相としたロールと、圧延加工の途中において観察
比較した。
を結合相としたロールと、圧延加工の途中において観察
比較した。
第14図は、Coのみを結合相とし、結合相重量が20
重重量%あるロールの1200ttIrLまで圧延した
後の表面肌荒れ観察結果であり、第15図および第16
図はそれぞれ、実施例1および2で得たロールの1,5
00t0rLまで圧延した後の表面肌荒れ観察結果であ
る。
重重量%あるロールの1200ttIrLまで圧延した
後の表面肌荒れ観察結果であり、第15図および第16
図はそれぞれ、実施例1および2で得たロールの1,5
00t0rLまで圧延した後の表面肌荒れ観察結果であ
る。
Coのみを結合相とした第14図では亀裂開口部17の
開きが大きく、かつピッティング15が多く観察できる
が本発明のロールでは第15図および第16図のいずれ
においても亀裂の開きは小さく、ピッティングも見出す
ことができない。
開きが大きく、かつピッティング15が多く観察できる
が本発明のロールでは第15図および第16図のいずれ
においても亀裂の開きは小さく、ピッティングも見出す
ことができない。
また、断面を観察したところCoのみを結合相としたロ
ールでしばしば観察された第5図の如き内部が広がった
亀裂は全く出来ておらず、結合相の消**失という現象
も生じていなかった。
ールでしばしば観察された第5図の如き内部が広がった
亀裂は全く出来ておらず、結合相の消**失という現象
も生じていなかった。
また、第4図10に示した如き亀裂はCoのみを結合相
としたロールでは平均長さ150μのものであったのに
対し、実施例1のロールでは平均長さ80μ、実施例2
のロールでは95μであった。
としたロールでは平均長さ150μのものであったのに
対し、実施例1のロールでは平均長さ80μ、実施例2
のロールでは95μであった。
実施例 5
平均粒度5μのWC粉末に5μのTiC,2μのTaC
,3pのNbC粉末を82係用い、Ni粉末)Co粉末
Cr粉末総量18係を加え、表1に示す合金組成のモル
ガンロールを試作した。
,3pのNbC粉末を82係用い、Ni粉末)Co粉末
Cr粉末総量18係を加え、表1に示す合金組成のモル
ガンロールを試作した。
圧延量は結合相がCo −N i −Crの三元系の合
金が良い実績を示した。
金が良い実績を示した。
また分極電位は三元系のものは0.3V以上であり、工
業用水に対する耐食性に優れていることがわかった。
業用水に対する耐食性に優れていることがわかった。
以上のように本発明のロールは線材の熱間圧延ロール、
カイトロール、ピンチロールナと、熱間で、かつ不純物
を含む冷却水を用いて線材を加工する分野ですぐれた性
能を発揮するが被加工材が線材のみでなく、たとえば板
材などでも同様の条件で使用されるならばやはりすぐれ
た性能を示すものである。
カイトロール、ピンチロールナと、熱間で、かつ不純物
を含む冷却水を用いて線材を加工する分野ですぐれた性
能を発揮するが被加工材が線材のみでなく、たとえば板
材などでも同様の条件で使用されるならばやはりすぐれ
た性能を示すものである。
第1図AおよびBから第6図AおよびBは使用途中の熱
間線材用ロールの断面を観察した写真およびその説明図
であってロールの表面に生ずる肌荒れの過程を説明する
図、第7図AおよびBは激しい肌荒れにより寿命となっ
たロールの表面を観察した写真およびその説明図、第8
図AおよびB亀裂の伝播径路を示す写真およびその説明
図、第9図は超硬合金の結合相におこる腐食現象を解説
する図、第10図は本発明の合金材質と従来からの超硬
合金との機械的特性を示すグラフ図、第11図は硬質炭
化物の粒径と得られたロールの寿命との関係を示すグラ
フ図、第12図は得られた超硬合金の結合相の面4蝕性
を示す分極曲線図、第13図はその分極電位と結合相の
組成との関係を示すグラフ図、第14図から第16図は
従来からのCoのみを結合相としたロールと本発明によ
るロールとの実用上の性能を銅版荒れ性という点から比
較した写真である。 なお、第10図において、−0−は従来からのCOを結
合相とする超硬合金を、・・・・・・は本発明になるN
i+Coを結合相としN i /N i +Co 同、
75なる超硬合金を、−・−ム−・−は本発明になるN
i +Coを結合相としNi/Ni+Co=0.75
゜Cr=1.0咎なる超硬合金である。 また、第13図はso、−一=65ppm、cl−=
78 ppm 、No3−= 10 ppm 、pH=
8.5なる冷却水を用いた場合の結果である。
間線材用ロールの断面を観察した写真およびその説明図
であってロールの表面に生ずる肌荒れの過程を説明する
図、第7図AおよびBは激しい肌荒れにより寿命となっ
たロールの表面を観察した写真およびその説明図、第8
図AおよびB亀裂の伝播径路を示す写真およびその説明
図、第9図は超硬合金の結合相におこる腐食現象を解説
する図、第10図は本発明の合金材質と従来からの超硬
合金との機械的特性を示すグラフ図、第11図は硬質炭
化物の粒径と得られたロールの寿命との関係を示すグラ
フ図、第12図は得られた超硬合金の結合相の面4蝕性
を示す分極曲線図、第13図はその分極電位と結合相の
組成との関係を示すグラフ図、第14図から第16図は
従来からのCoのみを結合相としたロールと本発明によ
るロールとの実用上の性能を銅版荒れ性という点から比
較した写真である。 なお、第10図において、−0−は従来からのCOを結
合相とする超硬合金を、・・・・・・は本発明になるN
i+Coを結合相としN i /N i +Co 同、
75なる超硬合金を、−・−ム−・−は本発明になるN
i +Coを結合相としNi/Ni+Co=0.75
゜Cr=1.0咎なる超硬合金である。 また、第13図はso、−一=65ppm、cl−=
78 ppm 、No3−= 10 ppm 、pH=
8.5なる冷却水を用いた場合の結果である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 11μから5μの平均粒径を持つWCまたは、WCの一
部をTiC,TaC,NbCの1種以上で10重量φ以
下置換した硬質炭化物相(但し、TiC。 TaC,NbCは総量で10重量係以下とする)と、総
量で12重量饅から30重量φのNiおよびcoおよび
Crの三元合金結合相とからなり、該結合相中のCrが
NiおよびCoの和に対して0.30以下で、かつ、全
結合相に対して0.05以上であり、更にNiが、Ni
とCoとの和に対して、0.33から0.90であり、
かつ分極電位が冷却一般工業用水に対し0.3V以上で
あることを特徴とする超硬合金からなる熱間線材用ロー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP48078473A JPS5839906B2 (ja) | 1973-07-13 | 1973-07-13 | 熱間線材用ロ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP48078473A JPS5839906B2 (ja) | 1973-07-13 | 1973-07-13 | 熱間線材用ロ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5027708A JPS5027708A (ja) | 1975-03-22 |
| JPS5839906B2 true JPS5839906B2 (ja) | 1983-09-02 |
Family
ID=13662974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP48078473A Expired JPS5839906B2 (ja) | 1973-07-13 | 1973-07-13 | 熱間線材用ロ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839906B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018043534A1 (ja) | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Jfeスチール株式会社 | 圧延用ロール外層材および圧延用複合ロール |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5346409B2 (ja) * | 1973-06-23 | 1978-12-13 | ||
| JPS5435746B2 (ja) * | 1973-09-25 | 1979-11-05 | ||
| JPS5075511A (ja) * | 1973-11-09 | 1975-06-20 | ||
| JPS50120410A (ja) * | 1974-03-07 | 1975-09-20 | ||
| JPS5952950B2 (ja) * | 1980-03-31 | 1984-12-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 高温特性のすぐれた炭化タングステン基超硬合金 |
| EP0120441B1 (en) * | 1983-03-28 | 1990-09-19 | Kennametal Inc. | Roll for hot forming steel rod |
| US4541687A (en) * | 1983-09-02 | 1985-09-17 | Trw Inc. | Signal processing system and method |
| JPS60125348A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-04 | Hitachi Choko Kk | 工具材料 |
| US4499393A (en) * | 1984-02-15 | 1985-02-12 | Trw Inc. | Surface acoustic wave spectrum analyzer |
| JPS61266550A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Daijietsuto Kogyo Kk | 強靭性焼結硬質合金 |
| WO2008079083A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | Sandvik Intellectual Property Ab | Punch for cold forming operations |
-
1973
- 1973-07-13 JP JP48078473A patent/JPS5839906B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018043534A1 (ja) | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Jfeスチール株式会社 | 圧延用ロール外層材および圧延用複合ロール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5027708A (ja) | 1975-03-22 |
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