專利名稱：軋輥外層材料和離心鑄造的復(fù)合軋輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)同時(shí)具備耐磨損性和耐斷裂性的軋輥外層材料和采用離心鑄造法制造的復(fù)合軋輥。
以往，具有耐磨性的熱軋用軋輥是采用由外層和內(nèi)層組成的復(fù)合輥，外層材料使用使?jié)B碳體系的碳化物結(jié)晶的高Cr鑄鐵、或Ni-grain鐵鐵作為外層材料，內(nèi)層材料使用具有優(yōu)良韌性的灰口鑄鐵、或可鍛鑄鐵，且用離心鑄造法制造。
然而，根據(jù)苛刻的軋制條件以及要求提高軋制的工藝性等，要求提供具有更好的耐磨損性和耐斷裂性的軋輥。
在此情況下，例如日本的專利文獻(xiàn)特開(kāi)昭60-124407號(hào)、特開(kāi)昭61-177355號(hào)公報(bào)提出了采用高V鑄鐵可作為傳統(tǒng)的離心鑄造軋輥的外層材料。
然而，采用高V鑄鐵作為離心鑄造軋輥的外層材料的軋輥所存在的問(wèn)題是，比重小的V碳化物因離心分離而偏析，使得在軋輥外層內(nèi)的特性沿厚度方向不均勻。此傾向在外層較厚的大型軋輥上表現(xiàn)尤為突出，而且作為實(shí)用軋輥不耐用。
此外，在特開(kāi)始58-87249號(hào)、特開(kāi)平1-96355號(hào)公報(bào)上提出采用類似高速鋼的高合金化鑄鋼、或鑄鐵的軋輥。然而，特開(kāi)昭58-87249號(hào)公報(bào)是以鑲嵌或組裝輥為對(duì)象，存在軋制中產(chǎn)生外層和軸芯材料間滑動(dòng)的問(wèn)題。此外，由于特開(kāi)平1-96355號(hào)公報(bào)給出的特殊的鑄造加堆焊法等，僅適用于離心鑄造法以外的特殊的制造方法，因而存在生產(chǎn)工藝性、經(jīng)濟(jì)性方面的問(wèn)題。
也就是，在進(jìn)行軋輥制造時(shí)，通過(guò)使軋輥外層含有較多的V能顯著提高耐磨損性，然而考慮在制造復(fù)合軋輥時(shí)，在一般采用生產(chǎn)工藝性和經(jīng)濟(jì)性最好的離心鑄造法的場(chǎng)合，存在因產(chǎn)生來(lái)源于離心分離的碳化物偏析而不能得到均勻的規(guī)定特性的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明以通過(guò)使形成外層的合金成分適當(dāng)化、和對(duì)碳化物組成進(jìn)行限定，即使采用生產(chǎn)工藝性和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良的離心鑄造法，也使不發(fā)生偏析等，提供耐磨損性和耐斷裂性均勻的軋輥外層材料和離心鑄造的復(fù)合軋輥為目的。
根據(jù)本發(fā)明的軋輥外層材料是由其中含有C1.5～3.5%，Si1.5%以下，Mn1.2以下，Cr5.5～1.20%，Mo2.0～8.0%，V3.0～10.0%，Nb0.6～7.0%，且滿足下式(1)和(2)。
V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%)……(1)0.2≤Nb/V≤0.8……(2)而其余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
此外，根據(jù)本發(fā)明的軋輥外層材料可含有C1.5～3.5%，Si1.5%以下，Mn1.2%以下，Cr5.5～1.20%，Mo2.0～8.0%，V3.0～10.0%，Nb0.6～7.0%，還含有Ni5.5%以下，Co10.0%以下的一種或兩種以上，且滿足下式(1)和(2)V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%)……(1)0.2≤Nb/V≤0.8……(2)其余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
根據(jù)本發(fā)明的軋輥外層材料還可以包含C1.5～3.5%，Si1.5%以下，Mn1.2%以下，Cr5.5～12.0%，Mo2.0～8.0%，V3.0～10.0%，Nb0.6～7.0%，還包含Cu2.0%以下，W1.0%以下，Ti2.0%以下，Zr2.0以下，B0.1%以下的一種或兩種以上，且滿足下式(1)和(2)，V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%)……(1)0.2≤Nb/V≤0.8……(2)
其余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
根據(jù)本發(fā)明的軋輥外層材料還可以包含C1.5～3.5%，Si1.5%以下，Mn1.2%以下，Cr5.5～12.0%，Mo2.0～8.0%，V3.0～10.0%，Nb0.6～7.0%，還包含Ni5.5%以下，Co10.0%以下的一種或兩種以上，以及Cu2.0%以下，W1.0%以下，Ti2.0%以下，Zr2.0%以下，B0.1%以下的一種或兩種以上，且滿足下式(1)和(2)。
V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%)……(1)0.2≤Nb/V≤0.8……(2)其余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
根據(jù)本發(fā)明的離心鑄造的復(fù)合軋輥，分別由上述各段敘述的外層材料和與其熔接成一體的普通鑄鐵成可鍛鑄鐵的軸材料組成。
根據(jù)本發(fā)明的離心鑄造的復(fù)合軋輥，其特征在于在上述復(fù)合軋輥的外層材料和軸芯材料間具有中間層，通過(guò)該中間層使外層材料和軸芯材料熔接成一體。
以下對(duì)本發(fā)明中的合金元素含量的限定理由以及對(duì)有關(guān)V，Nb，和C量的規(guī)定式進(jìn)行說(shuō)明。
關(guān)于C1.5～3.5%由于C是形成為提高軋輥外層材料耐磨損性的硬的碳化物的必需元素，1.5%以上是必要的，當(dāng)超過(guò)3.5%時(shí)，使耐斷裂性明顯下降，其上限為3.5%。
關(guān)于Si1.5%以下，Si為脫氧劑，也是為確保鑄造性而添加的必要元素，當(dāng)超過(guò)1.5%時(shí)，使耐斷裂性下降，規(guī)定上限為1.5%。
關(guān)于Mn1.2%以下。
Mn也是為了和上述Si的同樣目的的必要元素，當(dāng)超過(guò)1.2%時(shí)使耐斷裂性下降，故最好不要達(dá)到上限1.2%。
關(guān)于Cr5.5～12.0%。
為了形成碳化物，提高耐磨損性，Cr是必要元素，可添加5.5%以上，當(dāng)超12.0%時(shí)，由于在添加作為本發(fā)明對(duì)象的V、Nb的場(chǎng)合，使耐磨損性惡化，故上限定為12.0%。
關(guān)于Mo2.0～8.0%。
Mo和Cr同樣為形成碳化物，能有效提高耐磨損性的同時(shí)，由于對(duì)提高基體的淬火性和提高回火時(shí)的軟化阻力、以及對(duì)強(qiáng)化基體組織有效，因此有必要添加2.0以上，當(dāng)超過(guò)8.0%時(shí)，使耐斷裂性下降，故上限為8.0%。
關(guān)于Ni5.5%以下，Co10.0%以下。
Ni是為提高淬火性、強(qiáng)化基體組織而添加的元素，當(dāng)超過(guò)5.5%時(shí)，由于存在殘留的r相等形成不穩(wěn)定組織，因此最好不要達(dá)到上限5.5%。
添加Co是為使組織在高濕下穩(wěn)定，然而當(dāng)超過(guò)10.0%時(shí)，由于使耐熱性提高效果達(dá)到飽和，從經(jīng)濟(jì)性考慮，上限定為10.0%。
關(guān)于Cu2.0%以下，W1.0%以下。
Cu、W都是為強(qiáng)化基體組織和為提高高溫硬度的添加元素，然而當(dāng)Cu的添加量超過(guò)2.0%時(shí)，則使軋輥表面性狀惡化的同時(shí)，還使耐磨損性和耐斷裂性下降，所以上限為2.0%。W是比重大的元素，由于當(dāng)添加過(guò)量會(huì)助長(zhǎng)因離心分離作用而使V系碳化物偏析，所以上限為1.0%。
關(guān)于Ti2.0%以下，Zr2.0%以下，B0.1%以下。
Ti、Zr和B都是為抑制生成粗大的共晶碳化物、提高耐磨損性和耐斷裂性的添加元素，然而當(dāng)添加Ti和Zr超過(guò)2.0%時(shí)，使V，Nb復(fù)合碳化物的形狀惡化，反過(guò)來(lái)使耐磨損性下降，所以上限為2.0%。當(dāng)B的添加量超過(guò)0.1%時(shí)，因產(chǎn)生晶界偏析，使耐斷裂性下降，所以上限為0.1%。
關(guān)于V3.0～10.0%，Nb0.6～7.0%。
V和Nb是本發(fā)明中最重要的必要元素，復(fù)合添加這些元素和對(duì)其含量的限制條件是本發(fā)明的最大特征。
V是為形成對(duì)提高耐磨損性最有效的硬的MC或M4C3碳化物的必需元素，為了發(fā)揮此效果，添加量必需為3.0%以上，當(dāng)超過(guò)10.0%時(shí)，使耐斷裂性下降和產(chǎn)生制造上的問(wèn)題，所以上限為10.0%。
Nb也是和V同樣能形成對(duì)提高耐磨損性有效的硬的MC碳化物，但是單獨(dú)添加時(shí)不僅形成粗大的塊狀碳化物，得不到應(yīng)有效果，而且耐斷裂性成問(wèn)題。
因此把對(duì)在復(fù)合添加V和Nb時(shí)和涉及母材硬度的C量的關(guān)系、以及起因于離心鑄造的環(huán)狀材料的碳化物分布的外層、內(nèi)層間的耐磨損比、熱沖擊試驗(yàn)中的裂紋最大深度和Nb、V的含量比Nb/V的關(guān)系的研究結(jié)果，分別表示在

圖1-4，以及圖5～8中。
從圖1～4可知，為了使作為耐磨損的熱軋輥獲得必要的硬度Hs為75以上，滿足下式是必要的。
V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%)此外，圖1的實(shí)驗(yàn)是使用把內(nèi)含Si0.5%，Mn0.5%，Cr6.8%，Mo3.2%，使C、V和Nb變化的熔融金屬鑄造成25mmY-區(qū)段進(jìn)行經(jīng)過(guò)1000℃正火處理、550℃回火處理的試料。第圖2的實(shí)驗(yàn)是使用含有Si0.5%、Mn0.5%、Ni2.7%、Cr7.2%、Mo3.5%、使C、V、Nb變化的熔融金屬鑄造成25mmY-區(qū)段進(jìn)行1000℃正火處理、550℃回火處理的試料。圖3的試驗(yàn)是使用把內(nèi)含Si0.4%，Mn0.4%，Ni1.5%，Cr5.7%，Mo2.8%，Co3.2%，使C、V和Nb變化的熔融金屬鑄造成25mmY-區(qū)段進(jìn)行1050℃正火處理，550℃回火處理后的試料，圖4的實(shí)驗(yàn)是使用把內(nèi)含Si0.3%，Mn0.4%，Cr6.0%，Mo3.2%，Co4.1%，使C、V、Nb變化的熔融金屬鑄造成25mmY-區(qū)段進(jìn)行1050℃淬火處理、550℃回火處理的試料。
此外，從圖5～圖8可知，在應(yīng)用離心鑄造法進(jìn)行制造的場(chǎng)合也能得到均勻的外層材料、且不損害耐斷裂性，故有必要滿足下式0.2≤Nb/V≤0.8此外，在圖5-8中，“磨損比”(內(nèi)層/外層)是指從環(huán)形材料內(nèi)層采取的試驗(yàn)片的磨損量(Iw)和從外側(cè)采取的試驗(yàn)片的磨損量(Ow)的比(Iw/Ow)，“熱沖擊裂紋最大深度”是指在熱沖擊試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的裂紋的最大深度。
此外，在圖5的試驗(yàn)是使用把內(nèi)含C2.5%，Si0.5%，Mn0.5%，Cr6.5%，Mo3.5%，V5.4%，Nb0～8.0%熔融金屬進(jìn)行離心鑄造(140G)而成的壁厚100mm的樣品環(huán)進(jìn)行1000℃正火處理、550℃回火處理的試料，圖6的試驗(yàn)是使用把內(nèi)含C2.7%，Si0.6%，Mn0.5%，Ni3.2%，Cr7.4%，Mo3.7%，V5.8%，Nb0～7.5%，的熔融金屬進(jìn)行離心鑄造(140G)而成的壁厚100mm的樣品環(huán)進(jìn)行1000℃正水處理、550℃回火處理的試料，圖7的試驗(yàn)是使用把內(nèi)含C2.3%，Si0.4%，Mn0.5%，Ni0.5%，Cr5.5%，Mo3.2%，V5.4%，Co5.2%，Nb0～7.2%的熔融金屬進(jìn)行離心鑄造(140G)而成的壁厚100mm的樣品環(huán)進(jìn)行1050℃正火處理、550℃回火處理的試料，圖8的試驗(yàn)是使用把內(nèi)含C2.2%，Si0.3%，Mn0.4%，Cr6.0%，Mo3.2%，V5.1%，Co4.1%，Nb0～6.0%的熔融金屬進(jìn)行離心鑄造(140G)而成壁厚100mm的樣品環(huán)，進(jìn)行1050℃淬水處理、550℃回火處理的試料。
而且，磨損試驗(yàn)是采φ190×15的對(duì)手材料和φ50×10的試驗(yàn)材料的兩圓板間的滑動(dòng)磨損方式，將對(duì)手材料加熱至800℃，在用荷重100kgf壓接的狀態(tài)下，讓試驗(yàn)材料以800rpm進(jìn)行回轉(zhuǎn)，并以3.9%滑差率經(jīng)120分鐘后，進(jìn)行因磨損減少量的測(cè)定。
此外，熱沖擊試驗(yàn)是把55×40×15的板狀試驗(yàn)片壓接在按1200rpm進(jìn)行回轉(zhuǎn)的軋輥上的方式，在荷重150kgf、接觸時(shí)間15秒的條件進(jìn)行，并對(duì)試驗(yàn)片上產(chǎn)生裂紋的長(zhǎng)度進(jìn)行了測(cè)定。
此外，作為本發(fā)明軋輥材料實(shí)行的熱處理?xiàng)l件是，在1000～1150℃之間形成奧氏體化后，控制冷卻，以使冷卻后的組織成為貝氏體。因此，冷卻條件因作為對(duì)象的軋輥材料的組成、形狀和尺寸不同而各異。在上述圖1-4和圖5-8的試驗(yàn)中，因被處理材料的尺寸小，因此正火(奧氏體化后空氣中冷卻)和淬火(奧氏體化后急冷)兩種處理都可以實(shí)行。此外，還回火是在500～600℃范圍內(nèi)選擇最佳條件而實(shí)施的。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明。
圖1表示復(fù)合添加量V和Nb以及C量影響母材硬度的線圖，圖2表示復(fù)合添加量V和Nb以及C量影響母材硬度的線圖，圖3表示復(fù)合添加量V和Nb以及C量影響母材硬度的線圖，圖4表示復(fù)合添加量V和Nb以及C量影響母材硬度的線圖，圖5表示起因于離心鑄造的環(huán)形材料的碳化物分布的外層和內(nèi)層間的熱磨損比以及對(duì)熱沖擊試驗(yàn)中最大深度的Nb和V的含有量比Nb/V的影響的線圖，圖6表示起因于離心鑄造的環(huán)形材料的碳化物分布的外層和內(nèi)層間的熱磨損比以及對(duì)熱沖擊試驗(yàn)中最大裂紋深度的Nb和V含有量比Nb/V的影響的線圖，圖7表示起因于離心鑄造的環(huán)形材料的碳化物分布的外層和內(nèi)層間的熱磨損、以及對(duì)熱沖擊試驗(yàn)中最大裂紋深度的Nb和V含有量比Nb/V的影響的線圖，圖8表示起因于離心鑄造的環(huán)形材料的碳化物分布的外層和內(nèi)層間的熱磨損比以及對(duì)熱沖擊試驗(yàn)中最大裂紋深度的Nb和V含有量比Nb/V的影響的線圖，
圖9是關(guān)于實(shí)施例7的復(fù)合輥的縱剖面圖，圖10表示把在實(shí)施例6和7中用實(shí)際機(jī)器熱軋制造的復(fù)合輥的軋制結(jié)果和傳統(tǒng)輥進(jìn)行相應(yīng)比較的線圖(φ表示每mm軋輥直徑的軋制量)。
實(shí)施例實(shí)施例1把表1中表示的化學(xué)組成的熔融金屬(本發(fā)明材料B-F，R、S，對(duì)照材料A、G-Q)，采用離心鑄造法(140G)進(jìn)行鑄造，試制成厚100mm的樣品環(huán)，然后進(jìn)行肖氏硬度，熱磨損和熱沖擊試驗(yàn)。
進(jìn)行磨損試驗(yàn)是分別從環(huán)形材料的內(nèi)層和外層采取φ50×10的試驗(yàn)片，用和上述條件相同的方法進(jìn)行。
進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)是從環(huán)形材料的外層采取上述的板狀試驗(yàn)片，用同一的條件進(jìn)行。
將這些磨損試驗(yàn)和熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果表示在表2中，根據(jù)表2能看出，本發(fā)明材料和傳統(tǒng)的材料Ni-grain(材料A)相比，硬度上大致相同，然而耐磨損性和耐斷裂性都有顯著提高。
此外，由于對(duì)照材料G～Q離開(kāi)本發(fā)明的限定，所以材料G因碳化物的偏析，使外層耐磨損性下降，對(duì)于材料H來(lái)說(shuō)，不僅硬度不足，耐斷裂性也下降。材料I的硬度不足，而且因碳化物偏析，使外層的耐磨損性下降。材料J的硬度不足。此外，材料K因含C量過(guò)多而使其耐斷裂性下降，材料L因含Si量過(guò)多而使耐斷裂性低下，材料M因含Mn量過(guò)多而使耐斷裂性下降，材料N因含Cr量過(guò)多而使磨損性及耐斷裂性下降，材料O因含Mo量過(guò)多而使耐斷裂性下降，材料P因含V量不足而使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料Q因含V量過(guò)多而使耐斷裂性下降。
實(shí)施例2.
把表3所示化學(xué)組成的熔融金屬(本發(fā)明材料B～F，S、T、U、V、對(duì)照材料A、G～R)采用離心鑄造法(140G)進(jìn)行鑄造，試制成厚100mm的樣品環(huán)，然后進(jìn)行肖氏硬度、熱磨損以及熱沖擊試驗(yàn)。
磨損試驗(yàn)是分別從環(huán)形材料的內(nèi)層和外層采取φ50×10的試驗(yàn)片，用和上述條件相同的方法進(jìn)行。
熱沖擊試驗(yàn)是從環(huán)形材料的外層采取上述的板狀試驗(yàn)片，用相同的條件進(jìn)行。
把這些磨損試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)的結(jié)果表示在表4上。根據(jù)表4可以看出，本發(fā)明材料和傳統(tǒng)的材料Ni-grain(材料A)比較，硬度上大致相同，然而在耐磨損性和耐斷裂性上都有顯著提高。此外，由于對(duì)照材料G～J離開(kāi)本發(fā)明的限定，所以材料G、J的硬度不足，材料H因存在碳化物偏析，使外層的耐磨損性下降，材料I的耐斷裂性下降。此外，若從對(duì)照材料K～R來(lái)看，材料K因C量過(guò)多而使其耐斷裂性下降，材料L因Si量過(guò)多而使其耐斷裂性下降，材料M因Mn量過(guò)多而使其耐斷裂性下降，材料N因Ni量過(guò)多而使其硬度、耐磨損性、耐斷裂性都下降，材料O因Cr量過(guò)多，而使其耐磨損性、耐斷裂性下降，材料P因Mo量過(guò)多而使耐斷裂性下降，材料Q因V量不足而使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料R因V量過(guò)多而使耐斷裂性下降。
實(shí)施例3把表5表示的化學(xué)組成的熔融金屬(本發(fā)明材料B～F，對(duì)照材料A、G～R)，采用離心鑄造進(jìn)行鑄造，試制成厚100mm的樣品環(huán)，進(jìn)行肖氏硬度、熱磨損和熱沖擊試驗(yàn)。
磨損試驗(yàn)是分別從環(huán)形材料的內(nèi)層和外層采取φ50×10的試驗(yàn)片，用和上述條件相同的方法進(jìn)行。
熱沖擊試驗(yàn)是從環(huán)形材料的外層采取上述的板狀試驗(yàn)片，用相同的條件進(jìn)行。
把這些磨損試驗(yàn)和熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果表示在表6上。根據(jù)表6可以看出，本發(fā)明材料和傳統(tǒng)材料Ni-grain(材料A)相比，硬度大致相同，而在耐磨損性和耐斷裂性上都有顯著提高。
此外，由于對(duì)照材料G～R離開(kāi)本發(fā)明的限定，所以材料G因C量低，而使硬度不足，且因存在碳化物偏析，使外層耐損性下降，材料H因存在碳化物偏析使外層耐磨損性下降，材料I的耐斷裂性下降，材料J的硬度不足。此外，材料K因C量過(guò)多使耐斷裂性下降，材料L因Si量過(guò)多使耐斷裂性下降，材料M因Mn量過(guò)多使耐斷裂性下降，材料N因Ni量過(guò)多，使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料O因Cr量過(guò)多，使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料P因Mo量過(guò)多，使耐斷裂性下降，材料Q因V量不足，使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料R因V量過(guò)多，使耐斷裂性下降。
實(shí)施例4把表7表示的化學(xué)組成的熔融金屬(本發(fā)明材料B～E，Q、對(duì)照材料A、F～P)采用離心鑄造進(jìn)行鑄造，試制成厚100mm的樣品環(huán)，然后進(jìn)行肖氏硬度，熱磨損和熱沖擊試驗(yàn)。
磨損試驗(yàn)是分別從環(huán)形材料的內(nèi)層和外層采用φ50×10的試驗(yàn)片，用和上述條件相同的方法進(jìn)行。
熱沖擊試驗(yàn)是從環(huán)形材料外層采取上述的板狀試驗(yàn)片，用相同的條件進(jìn)行。
把這些磨損試驗(yàn)和熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果表示在表8上。根據(jù)表8可以看出本發(fā)明材料和傳統(tǒng)的材料Ni-grain(材料A)比較，硬度大致相同，而在耐磨損性、耐斷裂性上都有顯著提高。
此外，由于對(duì)照材料F～P離開(kāi)本發(fā)明的限度，材料F因C量低，使硬度不足的同時(shí)，因存在碳化物偏析，使外層的耐磨損性下降，材料G因存在碳化物偏析，使外層耐磨損性下降，材料H的耐斷裂性下降，材料I的硬度不足。此外，材料J因C量過(guò)多，使耐斷裂性下降，材料K因Si量過(guò)多，使耐斷裂性下降，材料L因Mn量過(guò)多，使耐斷裂性下降，材料M因Cr量過(guò)多，使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料N因Mo量過(guò)多，使耐斷裂性下降，材料O因V量不足，使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料P因V量過(guò)多，使耐斷裂性下降。
實(shí)施例5把表9上表示的化學(xué)組成的熔融金屬，采用離心鑄造進(jìn)行鑄造，試制成厚100mm的樣品環(huán)，然后進(jìn)行肖氏硬度、熱磨損及熱沖擊試驗(yàn)。
磨損試驗(yàn)是分別從環(huán)形材料的內(nèi)層、外層采取φ50×10的試驗(yàn)片，用和上述條件相同的方法進(jìn)行。
熱沖擊試驗(yàn)是從環(huán)形材料外層采用上述的板狀試驗(yàn)片，用相同的條件進(jìn)行。
把這些磨損試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)結(jié)果表示在表10上。根據(jù)表10可以看出，本發(fā)明材料和傳統(tǒng)材料Ni-grain(材料A)比較，硬度大致相同，而在耐磨損性、耐斷裂性上都有顯著提高。
此外，由于對(duì)照材料K5～N5離開(kāi)本發(fā)明的限定，所以材料K5因Cu量過(guò)多，使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料L5因W量過(guò)多，和因存在碳化物偏析，使外層耐磨損性下降，材料M5因Ti和B量過(guò)多，使耐磨損性、耐斷裂性下降，材料N5因Zr量過(guò)多，使耐磨損性下降。
實(shí)施例6按以下工序制成具有表11所示組成的外層和內(nèi)層、筒徑670mm，筒長(zhǎng)1450mm的復(fù)合輥。使外層材料在低頻熔化爐內(nèi)熔融，把此外層材料在熔融狀態(tài)下在1490℃鑄入以140G的離心力回轉(zhuǎn)的鑄造用鑄模內(nèi)，且形成厚度為75mm。在鑄入外層材料的20分鐘以后，停止鑄模轉(zhuǎn)動(dòng)，并使鑄模直立，在鑄入外層材料的35分鐘后，在1420℃下把熔融的內(nèi)層材料鑄入。冷卻至室溫后，拆除鑄模，進(jìn)行粗加工后，進(jìn)行1050℃開(kāi)始的淬火，和其后的550°回火的熱處理。在熱處理后，進(jìn)行超聲波探傷等的檢查，得到健全和無(wú)缺陷的軋輥、精加工后外層厚度為45mm、表面硬度為肖氏硬度78～82。
上述復(fù)合軋輥在帶鋼熱軋機(jī)精加工臺(tái)上實(shí)際使用的結(jié)果如表10所示，它大大超過(guò)傳統(tǒng)的Ni-grain鑄鐵輥的使用成績(jī)。而且，在軋輥表面也不存在粗糙等問(wèn)題，結(jié)果令人滿意。
實(shí)施例7按以下工序制成具有表12所示組成的外層、中間層和內(nèi)層，和如圖9所示的筒徑為670mm，筒長(zhǎng)為1450mm的復(fù)合輥。使外層材料在低頻熔化爐內(nèi)熔融，將此熔融的外層材料在1490℃下鑄入以140G的離心力回轉(zhuǎn)的離心鑄造用鑄模內(nèi)，其厚度為75mm。在外層材料凝固后不久，在1490℃下鑄入熔融的中間層材料，其厚度為40mm。在此中間層完全凝固后，停止鑄?；剞D(zhuǎn)，使鑄模豎立，在鑄入外層材料40分鐘后，在1450℃下鑄入內(nèi)層材料。冷卻至室溫后，拆除鑄模，進(jìn)行粗加工后，進(jìn)行從1050℃的淬火，其后的550°回火的熱處理。在熱處理后進(jìn)行超聲波探傷等檢查，獲得在外層和中間層的交界處以及中間層和內(nèi)層的交界處都不沒(méi)有缺陷，內(nèi)部性能健全的軋輥、精加工后的外層厚度為45mm、表面硬度為肖氏硬度78～82。
上述復(fù)合輥在帶鋼熱軋機(jī)精加工臺(tái)上實(shí)際使用的結(jié)果如表10所示，大大超過(guò)傳統(tǒng)的Ni-grain鑄鐵輥的使用成績(jī)。而且軋輥表面也沒(méi)有粗糙等問(wèn)題，結(jié)果令人滿意。
因此，如上所述，根據(jù)本發(fā)明即使采用生產(chǎn)性、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良的離心鑄造法，也能獲得不發(fā)生偏析等的耐磨損性和耐斷裂性優(yōu)良的復(fù)合軋輥。
表1
表3
表6
表7
表9
表10
表1權(quán)利要求
1.軋輥外層材料，內(nèi)含C1.5～3.5%，Si1.5～%以下，Mn1.2%以下，Cr5.5～12.0%，Mn2.0～8.0%，V3.0～10.0%，Nb0.6～7.0%，其特征在于，需滿足下述式(1)和(2)，V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%)……(1)0.2≤Nb/V≤0.8……(2)其余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于該材料還包含Ni5.5%以下，Co10.0%以下中的一種或兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于該材料還包含Cu2.0%以下，W1.0%以下，Ti2.0%以下，Zr2.0%以下，B0.1以下中的一種或兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于該材料還包含Ni5.5%以下，Co10.0%以下中的一種或兩種以上，以及Cu2.0%以下，W1.0%以下，Ti2.0%以下，Zr2.0%以下，B0.1以下中的一種或兩種以上。
5.離心鑄造的復(fù)合軋輥，由如上述權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的外層材料，和與該外層材料熔接成一體的由普通鑄鐵或或鍛鑄鐵制的軸芯材料組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軋輥，其特征在于在所述外層材料和軸芯材料間具有中間層，通過(guò)該中間層使所述外層材料和軸芯材料熔接成一體。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)軋輥的外層材料和具有該外層材料的離心鑄造的復(fù)合軋輥，該軋輥外層材料包含1.5～3.5％，Si1.5～％以下，Mn1.2％以下，Cr5.5～12.0％，Mo2.0～8.0％，V3.0～10.0％，Nb0.6～7.0％，且需滿足下式要求V+1.8Nb≤7.5C-6.0(％)……(1)0.2≤Nb/V≤0.8……(2)其余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)，具有能采用離心鑄造方法鑄造、耐磨損性和耐斷裂性均良好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/36GK1070433SQ9210369
公開(kāi)日1993年3月31日 申請(qǐng)日期1992年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月12日
發(fā)明者片岡義弘 申請(qǐng)人:川崎制鐵株式會(huì)社