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阅读:913发布:2020-05-12

专利汇可以提供专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于通过最佳化包括微量成分的含有量在内的化学组成,提供一种原料成本便宜且丸的形状均匀、金属组织、硬度的偏差较小并且 喷丸 清理能 力 稳定的低 碳 铸 钢 丸。本发明提供一种低碳铸钢丸,其特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以 质量 %计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成。,下面是专利的具体信息内容。

1.一种低丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
2.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.13%~0.22%、Si:0.15%~
0.25%、Mn:0.5%~0.90%、Cr:0.4%~0.8%、P:0.03%以下、S:0.03%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
3.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~
520。
4.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
5.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
6.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、Al:0.04%~0.12%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
7.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、Al:0.04%~0.12%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
8.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、B:0.001%~0.05%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
9.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、Al:0.04%~0.12%、B:0.001%~0.05%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
10.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由V、Nb以及Ti构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.05%~0.5%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。
11.一种低碳铸钢丸,其特征在于,
该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、Al:0.04%~0.12%、B:0.001%~0.05%、从由V、Nb以及Ti构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.05%~0.5%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,所述低碳铸钢丸是以贝氏体为主体的金属组织,且丸的形状均匀,维氏硬度为400~520。

说明书全文

技术领域

[0001] 本发明涉及一种碳铸钢丸。更加详细地说,本发明涉及一种丸的形状均匀、金属组织与硬度的偏差较小且喷丸清理能稳定的低碳铸钢丸。

背景技术

[0002] 以往,铸钢丸应用于广泛的用途。以铸件的清砂为首,将铸钢丸主要应用于系金属材料的毛刺去除、附着物去除、化膜去除等广泛的用途。
[0003] 铸钢丸大体上分为高碳铸钢丸和低碳铸钢丸,并对其化学组成以及质量实行了标准化,例如日本是在JIS Z0311(2004年)中有规定。
[0004] 由于高碳铸钢丸含有0.80%~1.2%的C,能够提高淬火硬度,因此能够对其进行机械性粉碎而制造碎金属。由于碎金属大量应用在用于切断大理石等石材的大型排锯等中,因此高碳铸钢丸具有能够符合碎金属的需要的优点。由此,高碳铸钢丸在世界范围内最为普及。
[0005] 另一方面,低碳铸钢丸含有0.08%~0.20%的C,为了提高淬火性而将Mn较高地设定为0.35%~1.5%,从而具有在利用喷(water jet)、离心力等粉碎熔融金属而制造丸粒的阶段中形成以贝氏体为主体的金属组织的这一特点,能够获得Hv390~520左右(维氏硬度)的硬度。因此,低碳铸钢丸具有不需要像高碳铸钢丸那样实施淬火、回火的热处理这样的优点。另外,在高碳铸钢丸的情况下,在利用喷水、离心力等粉碎熔融金属而制造丸粒的阶段,丸粒易于产生裂纹(淬火裂纹),但由于在低碳铸钢丸的情况下难以产生裂纹,因此该低碳铸钢丸被公认为耐久性优良。
[0006] 低碳铸钢丸如上所述那样具有不需要实施热处理的优点,但与此相对,其较大地依赖于化学组成。但是,标准中所规定的化学组成的范围极广。在JIS Z0311(2004年)中,以质量%计,化学组成为以下范围。C:0.08~0.20、Si:0.10~2.0、Mn:0.35~1.5、P:0.05以下、S:0.05以下。
[0007] 另外,在中国的GB/T 18838.4(2008年)中,与JIS Z0311相同地对化学组成的范围实行了标准化。
[0008] 通常,对铸钢的淬火性影响最大的元素是C,随着C%的增加,淬火性以及淬火硬度上升。但是,由于在低碳铸钢丸中C%较低,因此出于提高淬火性的目的,取代C而较高地设定Mn、Si。然而,由于Mn、Si都是与氧的化合力极强的元素,熔融金属易于氧化,因此存在有如下问题,即,丸的形状较差,形成大致球形以外的纺锤形、棒状这样的非球状颗粒的比例较高,进而使喷丸清理能力不稳定。
[0009] 作为改良了低碳铸钢丸的化学组成的现有技术,提出有添加了Ni的以下化学组成(专利文献1)。
[0010] C:0.15~0.30、Si:0.30~0.80、Mn:0.40~1.0、Ni:0.80~1.20。
[0011] 专利文献1的化学组成减少了作为易于氧化的元素的Si及Mn的添加量,并且新添加了Ni,从而推断出该化学组成确保了淬火性。
[0012] 专利文献1:美国专利第2670281号公报
[0013] 在具有JIS Z0311(2004年)中所规定的化学组成的低碳铸钢丸中,为了提高淬火性而较高地设定Mn、Si,但是由于Mn、Si都是与氧的化合性极强的合金元素,熔融金属易于氧化,因此存在有如下问题,即,丸的形状较差,形成大致球形以外的纺锤形、棒状这样的非球状颗粒的比例较高。
[0014] 在专利文献1中,添加了0.80%~1.20%的Ni,但是Ni为价格相对较高的合金元素,从而存在有导致原料成本上升这样的问题。另外,虽然在专利文献1中记载有获得了HRC(洛氏硬度)45的硬度和优良的耐久性,但是并没有对丸的形状、金属组织进行记载,其详细情况不明。

发明内容

[0015] 本发明的目的在于通过最佳化包括微量成分的含有量在内的化学组成,提供一种原料成本便宜且丸的形状均匀、金属组织、硬度的偏差较小并且喷丸清理能力稳定的低碳铸钢丸。
[0016] 本发明是为了达成上述目的而做成的,发现较低地设定Si、Mn的添加量并且适量地添加Cr对于达成上述目的是极其有效的,从而完成了本发明。
[0017] 本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe及不可避免的杂质构成(技术方案1)。
[0018] 另外,更优选的是,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.13%~0.22%、Si:0.15%~0.25%、Mn:0.5%~0.90%、Cr:0.4%~0.8%、P:0.03%以下、S:0.03%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案2)。
[0019] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案3)。
[0020] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案4)。
[0021] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案5)。
[0022] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、Al:0.04%~0.12%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案6)。
[0023] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、Al:0.04%~0.12%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案7)。
[0024] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、B:0.001%~0.05%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案8)。
[0025] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、Al:0.04%~0.12%、B:0.001%~0.05%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案9)。
[0026] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由V、Nb以及Ti构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.05%~0.5%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案10)。
[0027] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、从由Ni及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%、Mo:0.10%~0.30%、Al:0.04%~0.12%、B:0.001%~0.05%、从由V、Nb以及Ti构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.05%~0.5%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成(技术方案11)。
[0028] 本发明的低碳铸钢丸的特征在于,(1)该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,含有C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.4%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成。
[0029] 另外,更优选的是,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,(2)该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,含有C:0.13%~0.22%、Si:0.15%~0.25%、Mn:0.5%~0.9%、Cr:0.4%~0.8%、P:0.03%以下、S:0.03%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成。
[0030] 本发明还涉及,(3)一种上述(1)或(2)所述的低碳铸钢丸,以质量%计,该低碳铸钢丸以单独或合计含有Ni和Cu:0.4%~1.0%。
[0031] 本发明还涉及,(4)一种上述(1)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有Mo:0.10%~0.30%。
[0032] 本发明还涉及,(5)一种上述(2)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有Mo:0.10%~0.30%。
[0033] 本发明还涉及,(6)一种上述(3)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有Mo:0.10%~0.30%。
[0034] 本发明还涉及,(7)一种上述(1)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有Al:0.04%~0.12%。
[0035] 本发明还涉及,(8)一种上述(2)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有Al:0.04%~0.12%。
[0036] 本发明还涉及,(9)一种上述(3)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有Al:0.04%~0.12%。
[0037] 本发明还涉及,(10)一种上述(4)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有Al:0.04%~0.12%。
[0038] 本发明还涉及,(11)一种上述(1)、(2)、(4)~(10)中任一项所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有B:0.001%~0.05%。
[0039] 本发明还涉及,(12)一种上述(1)、(2)、(4)~(10)中任一项所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有V、Nb以及Ti中一种以上元素的合计为0.05%~0.5%。
[0040] 本发明还涉及,(13)一种上述(11)所述的低碳铸钢丸,该低碳铸钢丸以质量%计,含有V、Nb以及Ti中一种以上元素的合计为0.05%~0.5%。
[0041] 另外,本发明的低碳铸钢丸的特征在于,在利用喷水、离心力等粉碎熔融金属而制造丸粒的阶段形成有以贝氏体为主体的金属组织,从而获得Hv400~520左右(维氏硬度)的硬度。因此,低碳铸钢丸不需要像高碳铸钢丸那样实施淬火、回火的热处理,通过以130℃~280℃左右的低温实施回火处理,能够去除在制造丸粒的阶段产生的残留应力,或者进行金属组织、硬度的微调整。
[0042] 根据本发明,该低碳铸钢丸为如下化学组成:以质量%计,C:0.1%~0.25%、Si:0.1%~0.3%、Mn:0.40%~1.0%、Cr:0.3%~1.0%、P:0.05%以下、S:0.05%以下,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成,较低地设定若含有量较多则具有使丸的形状劣化的倾向的Si、Mn的含有量,并且适量添加提高淬火性的效果较高的Cr,谋求C、Si、Mn、Cr的含有量的最佳化,从而能够提供一种丸的形状均匀、金属组织、硬度的偏差较小且喷丸清理能力稳定的低碳铸钢丸。
[0043] 在本发明中,在C的含有量不足0.1%的情况下硬度变得不足Hv400,使喷丸清理能力降低,若C的含有量超过0.25%则会在以贝氏体为主体的金属组织中氏体增加,需要进行回火,因此将C的含有量设在0.1%~0.25%的范围内。
[0044] 另外,在Si的含有量不足0.1%的情况下,熔融金属的脱氧效果不充分而使内部缺陷(孔隙)增加,若Si的含有量超过0.3%则丸的形状会逐渐劣化,因此将Si的含有量设在0.1%~0.3%的范围内。
[0045] 而且,在Mn的含有量不足0.40%的情况下,淬火性不充分而使丸的一部分含有柔软的珠光体组织,因此使硬度不足Hv400,若Mn的含有量超过1.0%则丸的形状急剧劣化,因此将Mn的含有量设在0.40%~1.0%的范围内。
[0046] 除此以外,将Cr的含有量设定为稍微低于Si和Mn的含有量,以弥补降低的淬火性为目的对Cr的含有量进行了调查,其结果,在Cr的含有量不足0.3%的情况下,提高淬火性的效果不充分,因此混入有硬度不足Hv400的丸,若Cr的含有量超过1.0%则在金属组织中形成Cr的碳化物而使韧性降低,因此将Cr的含有量设在0.3%~1.0%的范围内。
[0047] 另外,P和S都是使钢的韧性降低的有害元素,需要将其含有量抑制在0.05%以下。
[0048] 另外,为了进一步稳定上述那样的丸的质量,优选的是,该低碳铸钢丸具有如下化学组成:以质量%计,仅由C:0.13%~0.22%、Si:0.15%~0.25%、Mn:0.50%~0.9%、Cr:0.4%~0.8%、P:0.03%以下、S:0.03%以下构成,剩余部分仅由Fe以及不可避免的杂质构成。
[0049] 本发明除预定比例的C、Si、Mn、Cr、P、S以外,还能含有Ni、Cu、Mo、Al、B、V、Nb以及Ti中的一种以上元素。
[0050] 在本发明中,低碳铸钢丸以质量%计,含有从由Ni以及Cu构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.4%~1.0%,从而能够在不使丸的形状劣化的情况下提高淬火性,并且改善韧性。虽然由添加Ni及Cu所带来的提高淬火性的效果并不如Cr那样显著,但是由于Ni及Cu是难以氧化的合金元素,因此确认到了其不会对丸的形状造成不良影响。在Ni和Cu的单独或合计的含有量不足0.4%的情况下效果不充分,若Ni和Cu的含有量超过1.0%则会降低改善韧性的效果,因此将Ni和Cu的单独或合计的含有量设在0.4%~1.0%的范围内。
[0051] 另外,在本发明中,低碳铸钢丸以质量%计,含有Mo:0.10%~0.30%,从而能够进一步减少金属组织、硬度的偏差,能够使质量稳定。Mo是仅次于Mn可高效地提高钢的淬火性的有用的合金元素,但是由于从经济方面来说Mo的价格较高,在Mo的含有量不足0.10%的情况下,效果不充分,若Mo的含有量超过0.30%则仅获得成本上升的效果,因此将Mo的含有量设在0.10%~0.30%的范围内。
[0052] 另外,在本发明中,低碳铸钢丸以质量%计,含有Al:0.04%~0.12%,从而能够发挥由Al带来的适度的脱氧效果,若改善丸的形状则能够同时降低内部缺陷(孔隙)。在Al的含有量不足0.04%的情况下,改善形状的效果不充分,若Al的含有量超过0.12%则使形状劣化,因此将Al的含有量设在上述的范围内。
[0053] 另外,在本发明中,低碳铸钢丸以质量%计,含有B:0.001%~0.05%,从而提高淬火性,并且使金属组织微细化而改善韧性。在B的含有量不足0.001%的情况下,效果不充分,若B的含有量超过0.05%则韧性略有降低,因此将B的含有量设在0.001%~0.05%的范围内。
[0054] 另外,在本发明中,低碳铸钢丸以质量%计,含有从由V、Nb以及Ti构成的组中选出的一种以上元素的合计为0.05%~0.5%,从而能够使晶粒微细化而改善韧性。当上述元素的含有量不足0.05%的情况下效果不充分,若上述元素的含有量超过0.5%则上述的元素形成碳化物而使韧性降低,因此将上述元素的含有量设在0.05%~0.5%的范围内。附图说明
[0055] 图1是表示本发明的低碳铸钢丸(实施例)与作为比较例的低碳铸钢丸的平均硬度、硬度的偏差范围(最大值~最小值)的图。

具体实施方式

[0056] 以下,说明为了确认本发明的效果而进行的试验例(实施例·比较例)。
[0057] 试验例1
[0058] 在本试验例中,为了调查C、Si、Mn、Cr、P、S、Ni以及Cu、Mo的影响,以钢屑、Fe—Si、Fe—Mn、Fe—Cr、Fe—Mo、电解Ni、纯屑(电线)、增碳剂(日文:加炭材)等为原材料,以形成期望成分的方式对原料配比进行调整,并使用以铁换算的熔融量100kg的实验用高频熔化炉来进行熔化。
[0059] 将熔化温度设为1650℃~1680℃,利用水喷散法制作丸。使获得的丸干燥之后对其进行筛分,取出Φ1mm(穿过1.18mm的筛子而残留在1.00mm的筛子中的丸)尺寸的丸,评价其质量等。其结果表示在表1中。
[0060] 表1
[0061]
[0062] 利用JIS—Z0311中所规定的方法测量孔隙率、非球状颗粒率、硬度。即,孔隙率是求出的如下丸颗粒的比例,即,当将丸颗粒埋入到树脂中并进行研磨,而后在利用放大镜对颗粒截面进行观察时,孔隙所占的面积是该丸颗粒的截面积的10%以上的丸颗粒的比例。将所观察的丸颗粒的数量设为100。
[0063] 非球状颗粒率是求出的如下颗粒的比例,即,当将丸颗粒在玻璃平板上散开而利用放大镜对丸颗粒进行观察时,丸颗粒的长径是短径的2倍以上的颗粒的比例。将所观察的丸颗粒的数量设为100。
[0064] 硬度是将丸颗粒埋入到树脂中并进行研磨而测量出的颗粒截面的维氏硬度。将试验负载设为9.8N,将负载负荷时间设为12秒,求出有效的20个测量值的平均值。另外,在表1中,括号内表示测量值的最小值~最大值,并且在图1中,将硬度的偏差进行图表表示。
[0065] 关于丸的寿命,进行了SAE(Society of Automotive Engineers,Inc.)J—445中所规定的冲击破碎试验。即,将上述Φ1mm的丸100g投入到试验装置内,使该丸以60m/s的速度与耐磨损铸铁制的靶反复碰撞,在每经过一定的碰撞次数后筛除(使用0.3mm的筛子)破碎的丸,并且测量残留丸的重量,将试验进行至残留丸是最初的30%以下。
[0066] 将对表示由该试验获得的碰撞次数与残留丸重量比例之间关系的曲线进行积分而求出的数值作为寿命值。另外,表1所示的寿命比是以将实施例1的寿命值设为100的情况的比率来进行表示的,其表示为寿命比的值越大耐久性越好且韧性越高。
[0067] 关于化学组成,利用发射光谱仪(日文:発光分光分析法)(ICP、岛津制作所制造、型号ICPS—7500)对试制的丸自身的成分进行分析。
[0068] 在将丸颗粒埋入到树脂中并进行研磨之后,利用硝酸乙醇腐蚀液(2%硝酸乙醇溶液)进行蚀刻,使用金属显微镜观察丸的金属组织。
[0069] 表1的实施例1~实施例2表示技术方案1的化学组成。与作为以往的低碳铸钢丸的比较例1~比较例2(不含有Cr的化学组成)相比,实施例1~实施例2孔隙率降低大约1/2,非球状颗粒率变为比较例1~比较例2的大约1/3~1/4,该低碳铸钢丸的形状显著地得到改善,并且寿命比也提高了大约11%~13%。
[0070] 与比较例1~比较例2(贝氏体状组织)相比,实施例1~实施例2的金属组织(贝氏体状组织)整体微细且均匀,并确认到了通过含有Cr而淬火性以及金属组织得到了改善。另外,确认到了如下倾向,即,若如比较例1那样Mn超过1%则非球状颗粒率增加,若如比较例2那样Si超过0.5%则与Mn相同地非球状颗粒率增加。
[0071] 比较例3~比较例7表示以使Si、Mn、Cr的含有量偏离技术方案1的化学组成的范围的方式调整了化学组成情况下的结果。其中,在Si的含有量超过了作为上限值的0.3%的比较例3中,使非球状颗粒率超过5%,寿命比也降低。
[0072] 另外,在Mn的含有量不足下限值的0.4%即比较例4中,与实施例1~实施例2相比孔隙率增加,并且硬度降低。其原因可考虑为,由于Mn的含有量过少,因此使脱氧效果、淬火性降低。
[0073] 在Mn的含有量超过了上限值的1.0%的比较例5中,与比较例1相同,使非球状颗粒率增加,寿命比降低。
[0074] 另外,在Cr的含有量不足下限值的0.3%即比较例6中,通过将Si与Mn的含有量设定在适当的范围内,与实施例1~实施例2相比空隙率以及非球状颗粒率处于同一水平,但是硬度降低,并且硬度的偏差增大,从而寿命比降低。另外,在Cr的含有量超过了上限值的1.0%的比较例7中,硬度稍微增高而寿命比降低。可认为,若Cr的含有量过少则淬火性不足,若Cr的含有量过多则形成碳化物而使韧性降低。
[0075] 比较例3~比较例7的金属组织是贝氏体状组织。
[0076] 实施例3表示技术方案1或技术方案2的化学组成。在技术方案2中,为了使丸的质量稳定化,将Si、Mn、Cr的含有量设定在更加狭窄的范围内。与实施例1~实施例2相比,实施例3的孔隙率、非球状颗粒率、寿命比都略有改善。另外,关于P和S,由于只要使用通常能够得到的钢屑等原材料就能够将P和S的含有量降到0.03%以下,因此干脆省略了以使P和S的含有量为0.03%~0.05%的方式调整化学组成来进行比较的试验。实施例3的金属组织是贝氏体状组织。
[0077] 实施例4~实施例6表示技术方案3的化学组成。上述实施例表示单独或同时添加了Ni与Cu情况下的结果,与实施例1~实施例3相比其孔隙率和硬度处于同一水平,但是非球状颗粒率略有改善,并且寿命比提高了5%左右。实施例4~实施例6的金属组织是贝氏体状组织。
[0078] 另一方面,在Ni与Cu的合计含有量不足0.4%的比较例8中,与实施例1~实施例3相比,未确认到提高寿命比的效果,Ni与Cu的合计含有量超过了1.0%的比较例9也未确认到提高寿命比的效果。
[0079] 在比较例9中,虽然未能确认未提高寿命比的原因,但是与Cr相比Ni、Cu是价格较高的元素,能够以1.0%以下的含有量获得充分的效果。比较例8~比较例9的金属组织是贝氏体状组织。
[0080] 实施例7表示技术方案4的化学组成。该实施例表示添加了Mo情况下的结果,其与单独或同时添加了Ni与Cu的情况相比,使寿命比增高,硬度也升高Hv10左右,并且硬度的偏差减小(图1)。实施例7的金属组织是贝氏体状组织。
[0081] Mo是仅次于Mn高效地提高钢的淬火性的元素,并使金属组织进一步微细且均匀。另一方面,在Mo的含有量不足0.10%的比较例10中,未确认到硬度、寿命比的变化,在Mo的含有量超过了0.30%的比较例11中,硬度进一步提高,但是与此相对,寿命比降低。比较例
10~11的金属组织是贝氏体状组织。
[0082] 实施例8表示技术方案5的化学组成。实施例8表示同时添加了Ni和Cu并且添加了Mo情况下的结果。与实施例4~实施例6相比,寿命比较高且变硬,也减小了硬度的偏差。实施例8的金属组织是贝氏体状组织。
[0083] 试验例2
[0084] 在本试验例中,为了调查Al、B、V和Nb以及Ti的影响,以钢屑、Fe—Si、Fe—Mn、Fe—Cr、Fe—Mo、Fe—B、Fe—V、Fe—Nb、Fe—Ti、电解Ni、纯铜屑(电线)、增碳剂、纯Al等为原材料,以形成期望的成分的方式对原料配比进行调整,使用以铁换算的熔融量100kg的实验用高频熔化炉进行熔化。
[0085] 将熔化温度设为1650℃~1680℃,利用水喷散法制作丸。使获得的丸干燥之后对其进行筛分,取出Φ1mm(穿过1.18mm的筛子而残留在1.00mm的筛子中的丸)尺寸的丸,评价其质量等。其结果表示在表2中,并且在图1中,将硬度的偏差进行图表表示。
[0086] 表2
[0087]
[0088] 另外,评价方法与试验例1相同,但是由于在试验例1中存在有在非球状颗粒率较高的情况下孔隙率也增高的倾向,因此在试验例2中,作为评价项目省略了孔隙率。
[0089] 表2的实施例9~实施例10表示添加了Al情况下的结果。实施例9表示技术方案6的化学组成。实施例10表示技术方案7的化学组成。在表2中,实施例9~实施例10的非球状颗粒率降低至2%以下,确认到了改善形状的效果。实施例9~实施例10的金属组织是贝氏体状组织。另一方面,在Al的含有量不足0.04%的比较例12中,未确认到改善形状的效果,在Al的含有量超过了0.12%的比较例13中,相反地使形状劣化。Al是强力的脱氧元素,适当的含有量会发挥改善丸形状的效果,但是若Al的含有量过多,则会在熔融金属表面上形成氧化膜,可推断为相反地使形状劣化。比较例12~比较例13的金属组织是贝氏体状组织。
[0090] 实施例11~实施例12表示添加了B情况下的结果。实施例11表示技术方案8的化学组成。实施例12表示技术方案9的化学组成。添加B对于非球状颗粒率几乎没有影响,但是会稍微提高寿命比。实施例11~实施例12的金属组织是贝氏体状组织。另一方面,在B的含有量超过0.05%的比较例14中,寿命比略有下降。B是以微量的含有量使钢的韧性提高的元素,且B是价格相对较高的元素,能够以0.05%以下的含有量获得充分的效果。比较例14的金属组织是贝氏体状组织。
[0091] 实施例13~实施例15表示添加了从由V、Nb以及Ti构成的组中选出的一种以上的元素情况下的结果。实施例13及实施例14表示技术方案10的化学组成。实施例15表示技术方案11的化学组成。在上述实施例中,使寿命比及硬度略有提高,并且硬度的偏差降为最小(图1)。实施例13~实施例15的金属组织是贝氏体状组织。另一方面,在从由V、Nb以及Ti构成的组中选出的一种以上元素的含有量超过了0.5%的比较例15中,使寿命比降低。在本发明的实施例中,实施例13~实施例15的金属组织是最为微细均匀的,确认到了V、Nb以及Ti对金属组织的微细化最为有效,但是若V、Nb以及Ti的含有量过多,则会在晶界上形成碳化物,从而推断为使韧性降低且使寿命比降低。比较例15的金属组织是贝氏体状组织。
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