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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023160133
(43)【公開日】2023-11-02
(54)【発明の名称】高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法
(51)【国際特許分類】
C21D 5/00 20060101AFI20231026BHJP
C22C 37/06 20060101ALI20231026BHJP
C22C 37/08 20060101ALI20231026BHJP
C21D 1/32 20060101ALI20231026BHJP
C21D 1/18 20060101ALI20231026BHJP
【ＦＩ】
C21D5/00 Z
C22C37/06 Z
C22C37/08 Z
C21D1/32
C21D1/18 X
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022070265
(22)【出願日】2022-04-21
(71)【出願人】
【識別番号】000165974
【氏名又は名称】古河機械金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110928
【弁理士】
【氏名又は名称】速水 進治
(72)【発明者】
【氏名】上田 博之
(72)【発明者】
【氏名】太田 和行
(72)【発明者】
【氏名】郭 俊清
(57)【要約】
【課題】高クロム鋳鉄の熱処理後のロックウェル硬度ＨＲＣを４０以下とし、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法を提供すること。
【解決手段】本発明の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法は、重量％で、Ｃを２．１％以上４．０％以下、かつ、Ｃｒを３０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、前記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、前記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、前記加熱工程と前記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であり、当該軟化熱処理方法による熱処理後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法は、重量％で、Ｃを２．１％以上４．０％以下、かつ、Ｃｒを３０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、前記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、前記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、前記加熱工程と前記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であり、当該軟化熱処理方法による熱処理後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
重量％で、Ｃを２．１％以上４．０％以下、かつ、Ｃｒを３０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
前記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、
前記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
前記加熱工程と前記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であり、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
前記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、
前記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
前記加熱工程と前記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であり、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【請求項2】
重量％で、Ｃを４．０％以上７．０％以下、かつ、Ｃｒを２０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
前記高クロム鋳鉄を９００℃以上１１００℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する一次加熱工程と、
前記一次加熱工程の後に、前記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間でさらに加熱保持する二次加熱工程と、
前記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
前記高クロム鋳鉄を９００℃以上１１００℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する一次加熱工程と、
前記一次加熱工程の後に、前記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間でさらに加熱保持する二次加熱工程と、
前記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
前記高クロム鋳鉄が、重量％でＳｉを０％以上２．０％以下、Ｍｎを０％以上５．０％以下、Ｆｅを４０．０％以上７７．９％以下、および不可避の不純物を０％以上０．１％以下の範囲でさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
前記高クロム鋳鉄が、重量％でＳｉを０％以上２．０％以下、Ｍｎを０％以上５．０％以下、Ｆｅを４０．０％以上７７．９％以下、および不可避の不純物を０％以上０．１％以下の範囲でさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【請求項4】
請求項１または２に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
前記高クロム鋳鉄が、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、希土類元素からなる群より選択される１種または２種以上の元素をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
前記高クロム鋳鉄が、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、希土類元素からなる群より選択される１種または２種以上の元素をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【請求項5】
請求項１または２に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
前記徐冷工程の後に、
前記高クロム鋳鉄を加工する加工工程と、
前記加工工程の後、前記高クロム鋳鉄を８５０℃以上１２００℃以下の炉内温度、かつ１時間以上１２時間以下の保持時間で加熱保持した後、５０℃／分以上の冷却速度で冷却することで、焼入れを行う焼入工程と、
をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
前記徐冷工程の後に、
前記高クロム鋳鉄を加工する加工工程と、
前記加工工程の後、前記高クロム鋳鉄を８５０℃以上１２００℃以下の炉内温度、かつ１時間以上１２時間以下の保持時間で加熱保持した後、５０℃／分以上の冷却速度で冷却することで、焼入れを行う焼入工程と、
をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【請求項6】
請求項５に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
前記焼入工程の後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが５５以上である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
前記焼入工程の後の前記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが５５以上である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【請求項7】
請求項５に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
前記焼入工程の後の前記高クロム鋳鉄は、ポンプの部品または破砕機の部品である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
前記焼入工程の後の前記高クロム鋳鉄は、ポンプの部品または破砕機の部品である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高クロム鋳鉄は耐摩耗性材料として使われ、その主要構成元素が鉄（Ｆｅ）、カーボン（Ｃ）、及びクロム（Ｃｒ）である。高クロム鋳鉄は、Ｃ及びＣｒの含有量が増加するにつれて耐摩耗性が向上するが、機械加工性が悪くなる。高クロム鋳鉄の機械加工性を左右する要素の一つはその硬度であり、硬度が低いほど機械加工性が良い。高クロム鋳鉄の機械加工性を向上するために、硬度を低下させるための熱処理、即ち軟化熱処理が求められる。
【0003】
Ｃｒ含有量およびＣ含有量の低い高クロム鋳鉄に関しては、例えば熱処理の条件が非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Ｐ．Ｏｒｔｅｇａ－Ｃｕｂｉｌｌｏｓ ｅｔ．ａｌ，Ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｗｈｉｔｅ ｃａｓｔ ｉｒｏｎ ｆｏｒ ｃｏａｌ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｒｏｌｌｓ；Ｒｅｖｉｓｔａ Ｆａｃｕｌｔａｄ ｄｅ Ｉｎｇｅｎｉｅｒｉａ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｄａｄ ｄｅ Ａｎｔｉｏｑｕｉａ， Ｎｏ．７６ ｐｐ．１３４－１４２，２０１５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
高クロム鋳鉄の耐摩耗性・耐食性を向上させるためには、Ｃ、Ｃｒの含有量を上げる必要がある。しかし、Ｃｒ含有量及びＣ含有量の少なくとも一方を高くすると、既知の熱処理条件では軟化熱処理を行えなかった。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、Ｃｒ含有量及びＣ含有量の少なくとも一方がある程度高い高クロム鋳鉄において、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる軟化熱処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、高クロム鋳鉄の熱処理後のロックウェル硬度ＨＲＣを４０以下とし、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法を提供するために鋭意検討した。その結果、特定の炉内温度で特定の時間熱処理することによって、高クロム鋳鉄の熱処理後のロックウェル硬度ＨＲＣを４０以下とし、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができることを見出し、本発明に至った。
【0008】
すなわち、本発明によれば、
以下の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法が提供される。
以下の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法が提供される。
【0009】
［１］
重量％で、Ｃを２．１％以上４．０％以下、かつ、Ｃｒを３０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、
上記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
上記加熱工程と上記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であり、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［２］
重量％で、Ｃを４．０％以上７．０％以下、かつ、Ｃｒを２０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄を９００℃以上１１００℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する一次加熱工程と、
上記一次加熱工程の後に、上記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間でさらに加熱保持する二次加熱工程と、
上記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［３］
上記［１］または［２］に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄が、重量％でＳｉを０％以上２．０％以下、Ｍｎを０％以上５．０％以下、Ｆｅを４０．０％以上７７．９％以下、および不可避の不純物を０％以上０．１％以下の範囲でさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［４］
上記［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄が、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、希土類元素からなる群より選択される１種または２種以上の元素をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［５］
上記［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記徐冷工程の後に、
上記高クロム鋳鉄を加工する加工工程と、
上記加工工程の後、上記高クロム鋳鉄を８５０℃以上１２００℃以下の炉内温度、かつ１時間以上１２時間以下の保持時間で加熱保持した後、５０℃／分以上の冷却速度で冷却することで、焼入れを行う焼入工程と、
をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［６］
上記［５］に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記焼入工程の後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが５５以上である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［７］
上記［５］または［６］に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記焼入工程の後の上記高クロム鋳鉄は、ポンプの部品または破砕機の部品である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
重量％で、Ｃを２．１％以上４．０％以下、かつ、Ｃｒを３０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、
上記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
上記加熱工程と上記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であり、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［２］
重量％で、Ｃを４．０％以上７．０％以下、かつ、Ｃｒを２０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄を９００℃以上１１００℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する一次加熱工程と、
上記一次加熱工程の後に、上記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間でさらに加熱保持する二次加熱工程と、
上記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、
当該軟化熱処理方法による熱処理後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［３］
上記［１］または［２］に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄が、重量％でＳｉを０％以上２．０％以下、Ｍｎを０％以上５．０％以下、Ｆｅを４０．０％以上７７．９％以下、および不可避の不純物を０％以上０．１％以下の範囲でさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［４］
上記［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記高クロム鋳鉄が、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、希土類元素からなる群より選択される１種または２種以上の元素をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［５］
上記［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記徐冷工程の後に、
上記高クロム鋳鉄を加工する加工工程と、
上記加工工程の後、上記高クロム鋳鉄を８５０℃以上１２００℃以下の炉内温度、かつ１時間以上１２時間以下の保持時間で加熱保持した後、５０℃／分以上の冷却速度で冷却することで、焼入れを行う焼入工程と、
をさらに含む、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［６］
上記［５］に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記焼入工程の後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが５５以上である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
［７］
上記［５］または［６］に記載の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、
上記焼入工程の後の上記高クロム鋳鉄は、ポンプの部品または破砕機の部品である、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、高クロム鋳鉄の熱処理後のロックウェル硬度をＨＲＣ４０以下とし、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる、高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】加熱工程および徐冷工程における熱処理の温度と時間との関係を示す図である。
【図2】加熱工程および徐冷工程における熱処理の温度と時間との関係を示す図である。
【図3】焼入工程における熱処理の温度と時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。なお、文中の数字の間にある「～」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
【0013】
本実施形態における高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法は、重量％で、Ｃを２．１％以上４．０％以下、かつ、Ｃｒを３０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、上記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、上記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、上記加熱工程と上記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上である。そして、当該軟化熱処理方法による熱処理後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下である。
図１に本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法における加熱工程および徐冷工程の温度と時間との関係を示す。
図１に本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法における加熱工程および徐冷工程の温度と時間との関係を示す。
【0014】
上述のように、Ｃｒ含有量３０．０重量％以上、またはＣ含有量２．１重量％以上の高クロム鋳鉄は、従来の条件で熱処理を行った場合には、ロックウェル硬度ＨＲＣが通常４０以上となり、機械加工しにくいという課題があった。本実施形態における高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法は、高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する加熱工程と、上記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含み、上記加熱工程と上記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であることによって、高クロム鋳鉄の熱処理後のロックウェル硬度ＨＲＣは４０以下に低下するため、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
【0015】
この理由は定かではないが、高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持することによって、高クロム鋳鉄におけるフェライト相に含まれるカーボンが析出したためと考えられる。それにより、クロムを含有することによる耐摩耗性・耐食性の向上と、機械加工性を両立させることができる。
【0016】
本実施形態における高クロム鋳鉄の組成は、製造時における原料配合比でもよいし、製造後の成分分析により測定される組成でもよい。成分分析法としては、公知の分析法を使用することができ、例えばエネルギー分散形Ｘ線分光分析（ＳＥＭ－ＥＤＳ）、発光分光分析（ＯＥＳ）、誘導結合プラズマ分析（ＩＣＰ）等が挙げられる。
【0017】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記加熱工程における炉内温度は７００℃以上７５０℃以下であるが、好ましくは７１０℃以上７５０℃以下であり、さらに好ましくは７２０℃以上７５０℃以下である。炉内温度を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
【0018】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記加熱工程における保持時間の下限値は１０時間以上であるが、好ましくは１２時間以上であり、より好ましくは１５時間以上である。保持時間の下限値が上記下限値以上であることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
また、上記保持時間の上限値は、好ましくは４８時間以下であり、より好ましくは３６時間以下であり、さらに好ましくは２４時間以下である。保持時間の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の生産性向上をより好適にすることができる。
また、上記保持時間の上限値は、好ましくは４８時間以下であり、より好ましくは３６時間以下であり、さらに好ましくは２４時間以下である。保持時間の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の生産性向上をより好適にすることができる。
【0019】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記徐冷工程における高クロム鋳鉄の冷却速度は１００℃／時間以下であるが、好ましくは５０℃／時間以下である、より好ましくは３０℃／時間以下である。冷却速度の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性をより好適にすることができる。
また、上記冷却速度の下限値は特に限定されないが、例えば５℃／時間以上でもよいし、１０℃／時間以上でもよいし、２０℃／時間以上でもよい。
このときの冷却方法としては特に限定されず、公知の冷却方法を用いることができるが、好ましくは炉内徐冷である。
また、上記冷却速度の下限値は特に限定されないが、例えば５℃／時間以上でもよいし、１０℃／時間以上でもよいし、２０℃／時間以上でもよい。
このときの冷却方法としては特に限定されず、公知の冷却方法を用いることができるが、好ましくは炉内徐冷である。
【0020】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記加熱工程と上記徐冷工程における所要時間の合計が２０時間以上であるが、好ましくは２５時間以上であり、さらに好ましくは３０時間以上である。上記加熱工程と上記徐冷工程における所要時間の合計が上記下限値以上であることにより、高クロム鋳鉄の硬度が低下し、機械加工性を向上させることができる。
また、上記所要時間の合計の上限値は特に限定されないが、例えば６０時間以下でもよいし、５０時間以下でもよいし、４０時間以下でもよい。
また、上記所要時間の合計の上限値は特に限定されないが、例えば６０時間以下でもよいし、５０時間以下でもよいし、４０時間以下でもよい。
【0021】
また、本実施形態における高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法は、重量％で、Ｃを４．０％以上７．０％以下、かつ、Ｃｒを２０．０％以上４０．０％以下の範囲で含む高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法であって、上記高クロム鋳鉄を９００℃以上１１００℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持する一次加熱工程と、上記一次加熱工程の後に、上記高クロム鋳鉄を７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間でさらに加熱保持する二次加熱工程と、上記高クロム鋳鉄を１００℃／時間以下の冷却速度で６００℃の炉内温度まで徐冷する徐冷工程と、を含む。当該軟化熱処理方法による熱処理後の上記高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣは４０以下である。これにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
図２に本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法における加熱工程および徐冷工程の温度と時間との関係を示す。
図２に本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法における加熱工程および徐冷工程の温度と時間との関係を示す。
【0022】
この理由は定かではないが、一次加熱工程として、高クロム鋳鉄を９００℃以上１１００℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持することによって、オーステナイト相に含まれるカーボンが析出する。その後、二次加熱工程として、７００℃以上７５０℃以下の炉内温度、かつ１０時間以上の保持時間で加熱保持することによって、高クロム鋳鉄におけるフェライト相に含まれるカーボンが析出したためと考えられる。それにより、上記高クロム鋳鉄の硬度を低下させ、機械加工性を向上させることができる。
【0023】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記一次加熱工程における炉内温度は９００℃以上１１００℃以下であるが、好ましくは９５０℃以上１１００℃以下であり、さらに好ましくは９５０℃以上１０５０℃以下である。炉内温度を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
【0024】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記一次加熱工程から上記二次加熱工程に移行する際の冷却速度の上限値は、好ましくは１００℃／時間以下であり、より好ましくは５０℃／時間以下である、さらに好ましくは３０℃／時間以下である。冷却速度の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
また、上記一次加熱工程から上記二次加熱工程に移行する際の冷却速度の下限値は特に限定されないが、例えば、５℃／時間以上であり、１０℃／時間以上であり、１５℃／時間以上である。
また、上記一次加熱工程から上記二次加熱工程に移行する際の冷却速度の下限値は特に限定されないが、例えば、５℃／時間以上であり、１０℃／時間以上であり、１５℃／時間以上である。
【0025】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記二次加熱工程における炉内温度は７００℃以上７５０℃以下であるが、好ましくは７１０℃以上７５０℃以下であり、さらに好ましくは７２０℃以上７５０℃以下である。炉内温度を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
【0026】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記一次加熱工程および二次加熱工程における保持時間の下限値はともに１０時間以上であるが、好ましくは１２時間以上であり、より好ましくは１５時間以上である。保持時間の下限値が上記下限値以上であることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
また、上記保持時間の上限値は、好ましくは４８時間以下であり、より好ましくは３６時間以下であり、さらに好ましくは２４時間以下である。保持時間の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性および生産性をより好適にすることができる。
また、上記保持時間の上限値は、好ましくは４８時間以下であり、より好ましくは３６時間以下であり、さらに好ましくは２４時間以下である。保持時間の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性および生産性をより好適にすることができる。
【0027】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記徐冷工程における高クロム鋳鉄の冷却速度は１００℃／時間以下であるが、好ましくは５０℃／時間以下であり、より好ましくは３０℃／時間以下である。冷却速度の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の機械加工性を向上させることができる。
また、上記冷却速度の下限値は特に限定されないが、例えば５℃／時間以上でもよいし、１０℃／時間以上でもよいし、２０℃／時間以上でもよい。
このときの冷却方法としては特に限定されず、公知の冷却方法を用いることができるが、好ましくは炉内徐冷である。
また、上記冷却速度の下限値は特に限定されないが、例えば５℃／時間以上でもよいし、１０℃／時間以上でもよいし、２０℃／時間以上でもよい。
このときの冷却方法としては特に限定されず、公知の冷却方法を用いることができるが、好ましくは炉内徐冷である。
【0028】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記高クロム鋳鉄が、重量％でＳｉを０％以上２．０％以下、Ｍｎを０％以上５．０％以下、Ｆｅを４０．０％以上７７．９％以下、および不可避の不純物を０％以上０．１％以下の範囲でさらに含むことが好ましい。
これらの含有量は、本実施形態に係る高クロム鋳鉄の用途によって、適宜決定することができる。
これらの含有量は、本実施形態に係る高クロム鋳鉄の用途によって、適宜決定することができる。
【0029】
以下、各成分について詳細に説明する。
【0030】
Ｓｉ：０％以上２．０％以下（重量％）
Ｓｉは、高クロム鋳鉄の溶湯の流動性を改善し、溶製時に脱酸剤として作用する元素である。そのため、Ｓｉ含有量は、重量％で好ましくは０％以上２．０％以下であり、より好ましくは０．２％以上１．５％以下であり、さらに好ましくは０．３％以上１．０％以下である。Ｓｉ含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄を焼入れした際に生成するマルテンサイト相の強度を高めることができる。
Ｓｉは、高クロム鋳鉄の溶湯の流動性を改善し、溶製時に脱酸剤として作用する元素である。そのため、Ｓｉ含有量は、重量％で好ましくは０％以上２．０％以下であり、より好ましくは０．２％以上１．５％以下であり、さらに好ましくは０．３％以上１．０％以下である。Ｓｉ含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄を焼入れした際に生成するマルテンサイト相の強度を高めることができる。
【0031】
Ｍｎ：０％以上５．０％以下（重量％）
Ｍｎ含有量は、重量％で好ましくは０％以上５．０％以下であり、より好ましくは０．３％以上３．０％以下であり、さらに好ましくは０．５％以上２．０％以下である。Ｍｎ含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄を焼入れした際に生成するマルテンサイト相の強度を高めることができ、焼入れ成形品の耐食性を向上させることができる。
Ｍｎ含有量は、重量％で好ましくは０％以上５．０％以下であり、より好ましくは０．３％以上３．０％以下であり、さらに好ましくは０．５％以上２．０％以下である。Ｍｎ含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄を焼入れした際に生成するマルテンサイト相の強度を高めることができ、焼入れ成形品の耐食性を向上させることができる。
【0032】
Ｆｅ：４０．０％以上７７．９％以下（重量％）
Ｆｅ含有量は、重量％で好ましくは４０．０％以上７７．９％以下であり、より好ましくは４５．０％以上７７．５％以下であり、さらに好ましくは５０．０％以上７７．０％以下である。Ｆｅ含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の耐摩耗性・耐食性を低下させずに機械加工性を向上させることができる。
Ｆｅ含有量は、重量％で好ましくは４０．０％以上７７．９％以下であり、より好ましくは４５．０％以上７７．５％以下であり、さらに好ましくは５０．０％以上７７．０％以下である。Ｆｅ含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の耐摩耗性・耐食性を低下させずに機械加工性を向上させることができる。
【0033】
不可避の不純物：０％以上０．１％以下（重量％）
不可避の不純物は、高クロム鋳鉄の溶製時における原料に混入している除去しきれない成分を指す。このような不可避の不純物の例としては、Ｐ、Ｓ、Ｂ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｚｎ等が挙げられる。
不可避の不純物の含有量は、重量％で好ましくは０％以上０．１％以下であり、より好ましくは０％以上０．０５％以下であり、さらに好ましくは０％以上０．０１％以下である。不可避の不純物の含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の脆化や耐食性の低下をはじめとする性能の低下を防止することができる。
不可避の不純物は、高クロム鋳鉄の溶製時における原料に混入している除去しきれない成分を指す。このような不可避の不純物の例としては、Ｐ、Ｓ、Ｂ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｚｎ等が挙げられる。
不可避の不純物の含有量は、重量％で好ましくは０％以上０．１％以下であり、より好ましくは０％以上０．０５％以下であり、さらに好ましくは０％以上０．０１％以下である。不可避の不純物の含有量を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の脆化や耐食性の低下をはじめとする性能の低下を防止することができる。
【0034】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記高クロム鋳鉄が、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、希土類元素からなる群より選択される１種または２種以上の元素をさらに含むことが好ましい。本実施形態の高クロム鋳鉄が上記元素を含むことによって、本実施形態の高クロム鋳鉄を用いた焼入れ成形品の耐食性、靭性をさらに好適にすることができるほか、焼入れ成形時における割れを防止することができる。
これらの含有量は、本実施形態に係る高クロム鋳鉄の用途によって、適宜決定することができるが、例えば上記元素の合計が、重量％で０％以上１．０％以下である。
これらの含有量は、本実施形態に係る高クロム鋳鉄の用途によって、適宜決定することができるが、例えば上記元素の合計が、重量％で０％以上１．０％以下である。
【0035】
以上、様々な元素を例示したが、上記に例示された元素以外にも本実施形態の効果を損なわない範囲において異なる元素を加えてもよい。
また、上記様々な元素の組成は、製造時における原料配合比でもよいし、製造後の成分分析により測定される組成でもよい。成分分析としては、公知の分析法を使用することができ、例えばエネルギー分散形Ｘ線分光分析（ＳＥＭ－ＥＤＳ）、発光分光分析（ＯＥＳ）、誘導結合プラズマ分析（ＩＣＰ）等が挙げられる。
また、上記様々な元素の組成は、製造時における原料配合比でもよいし、製造後の成分分析により測定される組成でもよい。成分分析としては、公知の分析法を使用することができ、例えばエネルギー分散形Ｘ線分光分析（ＳＥＭ－ＥＤＳ）、発光分光分析（ＯＥＳ）、誘導結合プラズマ分析（ＩＣＰ）等が挙げられる。
【0036】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記徐冷工程の後に、上記高クロム鋳鉄を加工する加工工程と、上記加工工程の後、上記高クロム鋳鉄を８５０℃以上１２００℃以下の炉内温度、かつ１時間以上１２時間以下の保持時間で加熱保持した後、５０℃／分以上の冷却速度で冷却することで、焼入れを行う焼入工程と、をさらに含むことが好ましい。
【0037】
（加工工程）
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、加工工程では最終的に目的とする形状に高クロム鋳鉄を加工する。加工する方法としては従来公知の方法によって加工することができ、例えば、旋盤加工、フライス加工、穴あけ加工の切削加工、研削加工、研磨加工、放電加工等が挙げられる。
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、加工工程では最終的に目的とする形状に高クロム鋳鉄を加工する。加工する方法としては従来公知の方法によって加工することができ、例えば、旋盤加工、フライス加工、穴あけ加工の切削加工、研削加工、研磨加工、放電加工等が挙げられる。
【0038】
（焼入工程）
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、焼入工程では上記加工工程にて加工を行った高クロム鋳鉄をさらに加熱および冷却を行うことによって、高クロム鋳鉄を硬化させる工程である。焼入工程における温度条件は、図３に示すように、高クロム鋳鉄を８５０℃以上１２００℃以下の炉内温度、かつ１時間以上１２時間以下の保持時間で加熱保持した後、５０℃／分以上の冷却速度で冷却することが好ましい。
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、焼入工程では上記加工工程にて加工を行った高クロム鋳鉄をさらに加熱および冷却を行うことによって、高クロム鋳鉄を硬化させる工程である。焼入工程における温度条件は、図３に示すように、高クロム鋳鉄を８５０℃以上１２００℃以下の炉内温度、かつ１時間以上１２時間以下の保持時間で加熱保持した後、５０℃／分以上の冷却速度で冷却することが好ましい。
【0039】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記焼入工程における炉内温度は好ましくは８５０℃以上１２００℃以下であり、より好ましくは９００℃以上１１５０℃以下であり、さらに好ましくは９５０℃以上１１００℃以下である。炉内温度を上記数値範囲とすることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性を低下させずに硬度を向上させることができる。
【0040】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記焼入工程における保持時間の下限値は好ましくは１時間以上であり、より好ましくは２時間以上であり、さらに好ましくは４時間以上である。保持時間の下限値が上記下限値以上であることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性を低下させずに硬度を向上させることができる。
また、上記保持時間の上限値は、好ましくは１２時間以下であり、より好ましくは１０時間以下であり、さらに好ましくは８時間以下である。保持時間の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性をより好適にすることができる。
また、上記保持時間の上限値は、好ましくは１２時間以下であり、より好ましくは１０時間以下であり、さらに好ましくは８時間以下である。保持時間の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性をより好適にすることができる。
【0041】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記焼入工程における高クロム鋳鉄の冷却速度の下限値は、好ましくは５０℃／分以上であり、より好ましくは６０℃／
分以上であり、さらに好ましくは７０℃／分以上である。冷却速度の下限値が上記下限値以上であることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性を低下させずに硬度を向上させることができる。
また、上記冷却速度の上限値は、好ましくは１５０℃／分以下であり、より好ましく１４０℃／分以下であり、さらに好ましくは１３０℃／分以下である。冷却速度の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性をより好適にすることができる。
このときの冷却方法としては特に限定されず、公知の冷却方法を用いることができるが、好ましくは強制空冷である。
分以上であり、さらに好ましくは７０℃／分以上である。冷却速度の下限値が上記下限値以上であることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性を低下させずに硬度を向上させることができる。
また、上記冷却速度の上限値は、好ましくは１５０℃／分以下であり、より好ましく１４０℃／分以下であり、さらに好ましくは１３０℃／分以下である。冷却速度の上限値が上記上限値以下であることにより、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性をより好適にすることができる。
このときの冷却方法としては特に限定されず、公知の冷却方法を用いることができるが、好ましくは強制空冷である。
【0042】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記焼入工程の後の高クロム鋳鉄のロックウェル硬度ＨＲＣの下限値は、好ましくは５５以上であり、より好ましくは５７以上であり、さらに好ましくは６０以上である。ロックウェル硬度ＨＲＣが上記下限値以上であることによって、高クロム鋳鉄の焼入成形品の耐摩耗性・耐食性をより好適にすることができる。
また、ロックウェル硬度ＨＲＣの上限値は特に限定されないが、例えば、１００以下である。
また、ロックウェル硬度ＨＲＣの上限値は特に限定されないが、例えば、１００以下である。
【0043】
本実施形態の高クロム鋳鉄の軟化熱処理方法において、上記焼入工程の後の高クロム鋳鉄はその特性上、他の部品もしくは液体・固体・液固混合体などの物質と接触しつつ動作するものであることが好ましい。特に、ポンプの部品または破砕機の部品であることが好ましい。
【0044】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【実施例0045】
以下に、本実施形態を、実施例・比較例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【0046】
本実施形態の効果を確認するための、高クロム鋳鉄の溶解、鋳造、熱処理、焼入れおよび硬度測定方法を以下に詳述する。
【0047】
［高クロム鋳鉄の溶解と鋳造］
高周波炉真空溶解炉を用いて、高クロム鋳鉄を溶解した。総重量２．８ｋｇになるように、純度９９．９％（重量％）の原料Ｆｅ、Ｃ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎおよびその他の元素を表１に示す組成比に配合した。その後、配合物をマグネシア坩堝に充填して、アルゴン雰囲気下にて加熱溶解した。溶解後、溶融液体を砂型に鋳造し、縦１４０ｍｍ×横４９ｍｍ×高さ１２ｍｍの高クロム鋳鉄サンプルを作製した。
高周波炉真空溶解炉を用いて、高クロム鋳鉄を溶解した。総重量２．８ｋｇになるように、純度９９．９％（重量％）の原料Ｆｅ、Ｃ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎおよびその他の元素を表１に示す組成比に配合した。その後、配合物をマグネシア坩堝に充填して、アルゴン雰囲気下にて加熱溶解した。溶解後、溶融液体を砂型に鋳造し、縦１４０ｍｍ×横４９ｍｍ×高さ１２ｍｍの高クロム鋳鉄サンプルを作製した。
【0048】
［高クロム鋳鉄の焼鈍し熱処理］
電気炉を使用し、大気雰囲気下で、図１または図２に示す炉内温度プログラムおよび表１に示す温度条件で、上記［高クロム鋳鉄の溶解と鋳造］にて作製した高クロム鋳鉄サンプルを焼鈍し熱処理することで、焼鈍し熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを得た。
電気炉を使用し、大気雰囲気下で、図１または図２に示す炉内温度プログラムおよび表１に示す温度条件で、上記［高クロム鋳鉄の溶解と鋳造］にて作製した高クロム鋳鉄サンプルを焼鈍し熱処理することで、焼鈍し熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを得た。
【0049】
［高クロム鋳鉄の焼入れ熱処理］
上記［高クロム鋳鉄の焼鈍し熱処理］にて作製した焼鈍し熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを、放電加工によって縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ６ｍｍに加工した。その後、電気炉を使用し、大気雰囲気下で、図３に示す温度プログラムおよび表２に示す温度条件で、上記［高クロム鋳鉄の焼鈍し熱処理］にて作製した焼鈍し熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを焼入れ熱処理することで、焼入れ熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを得た。
上記［高クロム鋳鉄の焼鈍し熱処理］にて作製した焼鈍し熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを、放電加工によって縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ６ｍｍに加工した。その後、電気炉を使用し、大気雰囲気下で、図３に示す温度プログラムおよび表２に示す温度条件で、上記［高クロム鋳鉄の焼鈍し熱処理］にて作製した焼鈍し熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを焼入れ熱処理することで、焼入れ熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを得た。
【0050】
［高クロム鋳鉄の硬度測定］
上記［高クロム鋳鉄の焼鈍し熱処理］および［高クロム鋳鉄の焼入れ熱処理］にて作製した焼鈍し熱処理後および焼入れ熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを、研磨によって縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５．５ｍｍのテストピースに加工した。上記テストピースの硬度をロックウェル（ＨＲＣ）硬度試験機にて負荷荷重１５０ｋｇｆ、荷重保持時間１５ｓの条件で９点測定した。９点の測定データのうち、最大および最小の硬度データを除いた７点の平均値をそれぞれのテストピースの硬度データとした。
上記［高クロム鋳鉄の焼鈍し熱処理］および［高クロム鋳鉄の焼入れ熱処理］にて作製した焼鈍し熱処理後および焼入れ熱処理後の高クロム鋳鉄サンプルを、研磨によって縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５．５ｍｍのテストピースに加工した。上記テストピースの硬度をロックウェル（ＨＲＣ）硬度試験機にて負荷荷重１５０ｋｇｆ、荷重保持時間１５ｓの条件で９点測定した。９点の測定データのうち、最大および最小の硬度データを除いた７点の平均値をそれぞれのテストピースの硬度データとした。
【0051】
（実施例１）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：１０時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３９．９であった。実施例１では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は２０時間であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：１０時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３９．９であった。実施例１では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は２０時間であった。
【0052】
（比較例１）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４２．７であった。比較例１では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１２時間であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４２．７であった。比較例１では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１２時間であった。
【0053】
（実施例２）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３６．５であった。実施例２では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６４．６であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３６．５であった。実施例２では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６４．６であった。
【0054】
（比較例２）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：２時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４４．１であった。比較例２では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６１．１Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：２時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４４．１であった。比較例２では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
【0055】
（実施例３）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．６Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３８．６であった。実施例３では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６４．１であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．６Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３８．６であった。実施例３では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６４．１であった。
【0056】
（比較例３）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．６Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４３．７であった。比較例３では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．６Ｃ２．７５Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４３．７であった。比較例３では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
【0057】
（実施例４）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．０６Ｃ２．７９Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０Ｎｂ０．５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３７．９であった。実施例４では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６４．６であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．０６Ｃ２．７９Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０Ｎｂ０．５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３７．９であった。実施例４では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６４．６であった。
【0058】
（比較例４）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．０６Ｃ２．７９Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０Ｎｂ０．５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４０．６であった。比較例４では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ５９．０６Ｃ２．７９Ｃｒ３５．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０Ｎｂ０．５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４０．６であった。比較例４では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
【0059】
（実施例５）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６６．１Ｃ２．７５Ｃｒ３０．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３９．７であった。実施例５では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６５．４であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６６．１Ｃ２．７５Ｃｒ３０．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３９．７であった。実施例５では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は３４時間であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：１０５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６５．４であった。
【0060】
（比較例５）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６６．１Ｃ２．７５Ｃｒ３０．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４０．９であった。比較例５では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６６．１Ｃ２．７５Ｃｒ３０．０Ｓｉ０．４Ｍｎ０．７５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４０．９であった。比較例５では、６００℃～７５０℃の炉内温度における所要時間の合計は１０時間であった。
【0061】
（実施例６）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．２Ｃ４．５Ｃｒ２８．０Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、まず炉内温度：９５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて一次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で７５０℃まで徐冷した。その後、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で二次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３８．０であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：９５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６９．１であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．２Ｃ４．５Ｃｒ２８．０Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、まず炉内温度：９５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて一次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で７５０℃まで徐冷した。その後、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で二次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３８．０であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：９５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６９．１であった。
【0062】
（比較例６）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．２Ｃ４．５Ｃｒ２８．０Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４７．５であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．２Ｃ４．５Ｃｒ２８．０Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４７．５であった。
【0063】
（実施例７）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．０Ｃ４．５５Ｃｒ２８．１５Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、まず炉内温度：９５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて一次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で７５０℃まで徐冷した。その後、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で二次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３７．１であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：９５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６７．０であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．０Ｃ４．５５Ｃｒ２８．１５Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、まず炉内温度：９５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて一次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で７５０℃まで徐冷した。その後、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で二次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３７．１であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：９５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６７．０であった。
【0064】
（比較例７）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．０Ｃ４．５５Ｃｒ２８．１５Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４１．５であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６５．０Ｃ４．５５Ｃｒ２８．１５Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４１．５であった。
【0065】
（実施例８）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６３．７Ｃ４．５Ｃｒ２８Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、まず炉内温度：９５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて一次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で７５０℃まで徐冷した。その後、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で二次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３９．８であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：９５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６７．１であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６３．７Ｃ４．５Ｃｒ２８Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、まず炉内温度：９５０℃、保持時間：２４時間の条件で電気炉を用いて一次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で７５０℃まで徐冷した。その後、炉内温度：７５０℃、保持時間：２４時間の条件で二次熱処理し、さらに３０℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは３９．８であった。
その後、再び電気炉を用いて、表２に示すように昇温速度：３５０℃／時間、炉内温度：９５０℃、保持時間：４．５時間の条件で焼入れを行い、３０００～６０００℃／時間の冷却速度で室温まで急冷した。その結果、焼入れ後のロックウェル硬度ＨＲＣは６７．１であった。
【0066】
（比較例８）
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６３．７Ｃ４．５Ｃｒ２８Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４７．２であった。
表１に示すように、高クロム鋳鉄Ｆｅ６３．７Ｃ４．５Ｃｒ２８Ｓｉ０．８Ｍｎ１．５Ｎｉ０．５Ｍｏ１．０（重量％）を、炉内温度：８５０℃、保持時間：４時間の条件で電気炉を用いて熱処理し、さらに１５℃／時間の冷却速度で室温まで徐冷した。その結果、ロックウェル硬度ＨＲＣは４７．２であった。
【0067】
【表1】
【0068】
【表2】
【0069】
本発明の軟化熱処理方法で実施例１～８の高クロム鋳鉄を熱処理した結果、軟化熱処理後の高クロム鋳鉄はロックウェル硬度ＨＲＣが４０以下となり、旋盤加工、フライス加工、穴あけ加工の切削加工、研削加工、研磨加工等の機械加工が可能となった。機械加工完了後の高クロム鋳鉄は、焼入れ熱処理により、ロックウェル硬度ＨＲＣが６０以上となり、優れた耐摩耗性を付与された。
一方、比較例１～８のように、熱処理条件が本実施形態の熱処理条件から逸脱した場合、高クロム鋳鉄を軟化させることができなかった。
一方、比較例１～８のように、熱処理条件が本実施形態の熱処理条件から逸脱した場合、高クロム鋳鉄を軟化させることができなかった。
【図1】
【図2】
【図3】