特許 5753430 高クロム鋳鉄

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5753430

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】高クロム鋳鉄

(51)【国際特許分類】

   C22C 37/06 20060101AFI20150702BHJP

   C22C 37/08 20060101ALI20150702BHJP

   C21D 5/00 20060101ALN20150702BHJP

【ＦＩ】

   C22C37/06 Z

   C22C37/08 Z

   !C21D5/00 Z

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2011-87659(P2011-87659)

(22)【出願日】2011年4月11日

(65)【公開番号】特開2012-219346(P2012-219346A)

(43)【公開日】2012年11月12日

【審査請求日】2014年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100112715

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100125704

【弁理士】

【氏名又は名称】坂根 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100120662

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 桂子

(72)【発明者】

【氏名】松野 進

【審査官】 静野 朋季

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５１−０６１４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−００３９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０６５１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１２１６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０６０８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０８９４５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３７／００−３７／１０

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２．９２８重量％〜３．０８重量％のＣと、
０．２８重量％〜０．４５重量％のＳｉと、
１６．３重量％〜１７．４重量％のＣｒと、
０．８９重量％〜０．９２重量％のＮｉと、
１．９８重量％〜２．０６重量％のＭｏと、
０．２２重量％〜０．２６重量％のＣｕと、
０．０９４重量％〜０．１１重量％のＶと、
１．４９重量％〜１．５４重量％のＮｂと、
０．００７重量％〜０．０１４重量％のＰと、
０．００４重量％〜０．００５重量％のＳと、
２．１５重量％〜３．５重量％のＭｎとを含み、
残部が鉄である、高クロム鋳鉄。

【請求項2】

前記Ｍｎの含有量は、３．１３重量％〜３．３重量％である、請求項１に記載の高クロム鋳鉄。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、高クロム鋳鉄に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．５重量％〜１．５重量％であり、モリブデン（Ｍｏ）の含有量が０．５重量％〜２．０重量％である耐摩耗合金鋳鉄が知られている（特許文献１）。

【0003】

また、Ｍｎの含有量が０．５重量％〜２．５重量％であり、Ｍｏの含有量が０重量％〜７重量％である高クロム鋳鉄鋳物の製造方法が知られている（特許文献２）。

【0004】

この高クロム鋳鉄鋳物の製造方法は、０．５重量％〜２．５重量％のＭｎと０重量％〜７重量％のＭｏとを含む高クロム鋳鉄を９００〜１１００℃で加熱し、３００〜６００℃まで衝撃風で冷却し、その後、更に自然冷却する方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特公平０５−０４１６９１号公報

【特許文献1】特開２００２−２９４３８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、従来の耐摩耗合金鋳鉄または高クロム鋳鉄では、大型鋳物の肉厚中心の焼入れ時の冷却速度が遅くなり、硬さが低下することによって耐摩耗性が低下するという問題がある。

【0007】

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐摩耗性を向上できる高クロム鋳鉄を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、マンガンの含有量が２．１５重量％〜３．５重量％である。

【発明の効果】

【0009】

この発明の実施の形態によれば、高クロム鋳鉄は、マンガンの含有量が２．１５重量％〜３．５重量％である。その結果、高クロム鋳鉄の焼入れ時の冷却時間が２０７分から８２８分と大きく異なっても、高クロム鋳鉄の硬さは、６１ＨＲＣ以上になる。即ち、焼きが入り難い冷却時間を要する場合であっても、高クロム鋳鉄の硬さは、６１ＨＲＣ以上になる。

【0010】

従って、高クロム鋳鉄の耐摩耗性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】高クロム鋳鉄の試験片を示す斜視図である。

【図2】焼入れ時の温度と時間との関係を示すチャートである。

【図3】図１に示す試験片の側面図である。

【図4】高クロム鋳鉄の硬さとＭｎの含有量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0013】

この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、リン（Ｐ）およびイオウ（Ｓ）を含み、マンガン（Ｍｎ）の含有量が２．１５重量％〜３．５重量％である。

【0014】

この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、２．１５重量％〜３．５重量％のＭｎを含む結果、高クロム鋳鉄の厚み方向の各部位において、焼入れ時の冷却時間が２０７分、４１４分および８２８分と大きく異なっても、高クロム鋳鉄の厚み方向の各部位における硬さが基準値以上の値を有する。そして、基準値は、摩耗の加速度的な進行を防止できる最小値である６１ＨＲＣである。

【0015】

高クロム鋳鉄の硬さを測定する実験方法について説明する。図１は、高クロム鋳鉄の試験片を示す斜視図である。図１を参照して、試験片１０は、４０ｍｍ×３０ｍｍ×２０ｍｍの大きさを有する。

【0016】

Ｍｎの含有量が異なる平板状の高クロム鋳鉄から試験片１０を切り出し、全ての試験片１０について焼入れを行なう。

【0017】

そして、焼入れ後、破線で試験片１０を切断し、部位ａの硬さを測定する。

【0018】

図２は、焼入れ時の温度と時間との関係を示すチャートである。図２において、縦軸は、温度を表し、横軸は、時間を表す。

【0019】

図２を参照して、試験片１０は、炉床昇降式高温炉（丸祥電気製）に入れられ、１００℃／ｈの昇温レートで室温から１０００℃に昇温され、その後、３．２時間、１０００℃で熱処理される。

【0020】

そして、試験片１０は、ｔ分間で１０００℃から３００℃に冷却される。その後、試験片１０は、炉床昇降式高温炉の電源がオフされた状態で炉床昇降式高温炉内で１００℃以下の温度まで自然冷却され、炉床昇降式高温炉から取り出される。これによって、焼入れが終了する。

【0021】

なお、試験片１０の温度は、試験片１０に熱電対を溶接して測定された温度である。

【0022】

試験片１０を１０００℃から３００℃まで冷却する冷却時間ｔは、次のように決定された。

【0023】

仮に、９７５℃から３００℃までの冷却時間を２００分とすると、冷却速度は、（９７５−３００）／２００＝３．３７５（℃／分）である。従って、１℃冷却するために要する時間は、２００／（９７５−３００）＝０．２９６（分／℃）である。

【0024】

その結果、１０００℃から３００℃まで同じ速度で冷却するとすれば、冷却時間は、０．２９６×（１０００−３００）＝２０７（分）である。

【0025】

肉厚が厚い製品（竪型破砕機のタイヤおよびテーブル等）の場合、製品の表面では早く冷却されるが、製品の肉厚中心部に近づくほど、遅く冷却される。このように、厚み方向の位置により、冷却速度が異なるため、製品の表面の冷却速度をＶ、肉厚中心の冷却速度をＶ／４、表面と肉厚中心の中心の冷却速度をＶ／２と仮定した。これらの冷却速度に対応して、冷却時間を２０７分、８２８分（＝２０７分×４）、および４１４分（＝２０７分×２）に各々設定した試験片１０を製作した。

【0026】

一般的に、焼入れの冷却速度が早い方が焼きが入り易くなり、焼入れの冷却速度が遅くなると焼きが入り難くなり、硬さが低下する。

【0027】

従って、焼入れの冷却時間が変わっても、試験片１０の厚み方向において硬さを一定値以上に維持できれば、試験片１０全体として耐摩耗性を有することになる。

【0028】

図３は、図１に示す試験片１０の側面図である。図３を参照して、焼入れ後の硬さは、ロックウェル硬さ試験機を用いて、試験片１０のｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈの７点において測定された。そして、７点の間隔は、５ｍｍに設定された。

【0029】

７点について硬さを測定し、その７点の硬さの平均値を１つの試験片の硬さとした。

【0030】

図４は、高クロム鋳鉄の硬さとＭｎの含有量との関係を示す図である。図４において、縦軸は、高クロム鋳鉄の硬さを表し、横軸は、Ｍｎの含有量を表す。また、曲線ｋ１は、焼入れ時の冷却時間が２０７分の試験片の硬さとＭｎの含有量との関係を示し、曲線ｋ２は、焼入れ時の冷却時間が４１４分の試験片の硬さとＭｎの含有量との関係を示し、曲線ｋ３は、焼入れ時の冷却時間が８２８分の試験片の硬さとＭｎの含有量との関係を示す。

【0031】

図４を参照して、Ｍｎの含有量が２．１５重量％〜３．５重量％であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、焼入れ時の冷却時間が２０７分、４１４分および８２８分の部位の全てにおいて、６１ＨＲＣ以上になる。

【0032】

一方、Ｍｎの含有量が２．１５重量％よりも少ない領域では、高クロム鋳鉄の硬さは、焼入れ時の冷却時間が長くなるに従って低下する傾向にあり、焼入れ時の冷却時間が８２８分では、高クロム鋳鉄の硬さは、６１ＨＲＣよりも大幅に低下する。

【0033】

また、Ｍｎの含有量が３．５重量％よりも多い領域では、全ての冷却時間の試験片の硬さは低下する。

【0034】

そして、６１ＨＲＣの硬さは、上述したように、摩耗の加速度的な進行を防止できる最小値である。

【0035】

その結果、Ｍｎの含有量が２．１５重量％〜３．５重量％であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、厚み方向において、冷却時間が２０７分、４１４分および８２８分と大きく異なる各部位において、摩耗の加速度的な進行を防止できる基準値以上の値を有する。

【0036】

従って、２．１５重量％〜３．５重量％のＭｎを含む高クロム鋳鉄において、耐摩耗性を向上できる。

【0037】

また、Ｍｎの含有量が３．１３％であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、６２〜６３ＨＲＣの範囲の値を取り、最もばらつきが小さい。

【0038】

更に、Ｍｎの含有量が３．３重量％であるとき、高クロム鋳鉄の硬さは、６３〜６４ＨＲＣの範囲の値を取り、最も硬くなる。

【0039】

従って、Ｍｎの含有量は、好ましくは、３．１３重量％〜３．３重量％に設定される。

【0040】

Ｍｎの含有量が０．５９重量％、２．１５重量％、２．４５重量％、３．１３重量％、３．２９重量％、３．５５重量％および４．０２重量％である高クロム鋳鉄の各成分の含有量を表１に示す。

【0041】

【表1】

【0042】

表１からわかるように、Ｍｎの含有量が０．５９重量％から４．０２重量％へと変化している。従って、Ｍｎの含有量を変化させて、Ｍｎの含有量を２．１５重量％〜３．５重量％の範囲に設定することによって、焼入れ時の冷却時間が８２８分と長くなっても（即ち、冷却速度が遅くなって、焼きが入り難くなっても）、高クロム鋳鉄の硬さは、高クロム鋳鉄の厚み方向において６１ＨＲＣ以上に維持される。

【0043】

このように、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、焼入れ時の冷却時間が長くなっても（即ち、冷却速度が遅くなって、焼きが入り難くなっても）、硬さを基準値（＝６１ＨＲＣ）以上に維持するために効果的なＭｎの含有量を２．１５重量％〜３．５重量％の範囲、好ましくは、３．１３重量％〜３．３重量％の範囲に設定することを特徴とする。その結果、高クロム鋳鉄の耐摩耗性を向上できる。

【0044】

上述したように、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、含有量が２．１５重量％〜３．５重量％であるＭｎを含むので、焼入れ時の冷却時間が２０７分、４１４分および８２８分と大きく異なっても６１ＨＲＣ以上の硬さを有する。

【0045】

従って、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、耐摩耗性が要求される製品に用いられ、具体的には、粉砕機、粉砕機の打撃板、衝突板、およびライナに好適であり、特に、堅型粉砕機のテーブルライナ、およびローラータイヤに好適である、また、この発明の実施の形態による高クロム鋳鉄は、鉄鋼関連の圧延ロール等に好適に使用される。

【0046】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0047】

この発明は、高クロム鋳鉄に適用される。

【符号の説明】

【0048】

１０ 試験片。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】