專利名稱：熱軋設備用輥及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及熱軋設備用輥及其制造方法，具體而言，涉及熱軋的卷取設備的夾送輥、外卷輥等(以下也將它們總稱為“卷取設備用輥”)中使用的耐沖擊損傷性、耐熱沖擊性、耐磨耗性和鋼板通板性優(yōu)異的輥及其制造方法。
背景技術(shù)：
熱軋的卷取設備中使用的夾送輥、外卷輥(有時也稱為助卷輥)等卷取設備用輥，在受到由于與900°C 500°C的高溫下進入到卷取設備中的鋼板碰撞所導致的沖擊載荷、由于與上述鋼板接觸所導致的滑動或升溫、或者由于冷卻水所導致的冷卻或腐蝕等的非?？量痰沫h(huán)境下使用，因此耐沖擊損傷性、耐熱沖擊性、耐磨耗性、耐腐蝕性優(yōu)異是必要的。以往，上述輥使用硬化堆焊輥、焊補輥、鍛鋼輥等，但是均在耐沖擊損傷性、耐磨耗性等方面存在問題。因此，作為解決上述問題的技術(shù)，日本特公昭63-032543號公報中提出了一種輥，通過對鐵系輥的圓筒部表面進行硬化堆焊，進而在其上堆焊自熔合金噴鍍層，將母材的硬度和堆焊層與自熔合金噴鍍層的硬度控制在適當范圍內(nèi)，由此耐散裂性、耐磨耗 性得到改善。另外，日本特開平08-121464號公報中提出了一種熱軋工廠卷取機用輥，通過在鐵系輥的圓筒部表面形成Hs50以上硬度的硬化堆焊層，進而在其上形成Hs50以上硬度的自熔硬化合金噴鍍層而成。但是，這些輥從輥性能方面考慮時，耐磨耗性的提高存在限度，另外，與通板材的輸送性相關的噴鍍層表面的摩擦系數(shù)低，對于進行順利的通板來說存在困難。因此，作為解決上述耐磨耗性和鋼板通板性問題的技術(shù)，日本特開平09-067054號公報中提出了一種熱軋工廠卷取設備用輥，通過在輥的圓筒部表面形成基底硬化堆焊層，進而在其上形成厚度O. 5mm以上的碳化物顆粒分散形自熔合金噴鍍層，由此耐磨耗性和鋼板通板性得到改善。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的輥由于使用低碳系或低合金系的焊接性良好的鐵系原材料作為輥基材，在為了增加被覆在輥表面的噴鍍層的密度或者提高密合性而進行的再熔融處理(以下也稱為熔合處理)中，加熱到900 1300°C的溫度時，輥基材軟化，肖氏硬度HS會降低到30以下。其結(jié)果，將上述輥用于熱軋機的卷取設備時，由于鋼板前端與輥碰撞時受到的沖擊載荷等，輥基材自身產(chǎn)生凹陷等變形損傷，由此存在噴鍍到表層上的覆膜產(chǎn)生剝離而輥壽命顯著降低的問題。對于這種問題，上述現(xiàn)有技術(shù)中，作為自熔合金噴鍍覆膜的基底處理進行了硬化堆焊來降低基材的硬度降低的影響。但是，由于硬化堆焊的厚度薄，不能完全解決上述問題。另外，上述硬化堆焊由于為含有大量Cr的成分體系，因此熔合處理中容易在自熔合金覆膜與硬化堆焊的邊界產(chǎn)生硬而脆的Cr碳化物相或Cr硼化物相，另外焊縫層間產(chǎn)生成分偏析、組織變化，因此有時引起密合力的降低。進而，進行堆焊時，在其上噴鍍自熔性合金之前有必要對堆焊后的表面進行研磨，因此還存在制造成本升高的問題。本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題而提出的，其目的在于，廉價地提供輥基材為高硬度、不易受到凹陷等變形損傷，而且被覆在輥基材表面的噴鍍覆膜在覆膜密合性、耐磨耗性、鋼板通板性方面優(yōu)異的、適用于熱軋設備的輥，并且提供其有利的制造方法。_9] 用于解決問題的方案發(fā)明人等為了解決上述問題而重復進行了深入地研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過對成分組成進行最優(yōu)化的鋼制輥基材的表面直接噴鍍含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金后，在非氧化性氣氛下實施再熔合處理(熔合處理)，從而在輥基材與自熔合金噴鍍覆膜之間形成厚度厚的擴散層，同時將上述熔合處理后的輥基材的硬度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，由此可以得到耐沖擊損傷性、耐磨耗性、覆膜密合性、鋼板通板性均優(yōu)異的熱軋設備用輥，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明的熱軋設備用輥，其是在肖氏硬度HS為35 60的鋼制輥基材的表面 覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金的噴鍍覆膜，在上述自熔合金噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30 200 μ m的擴散層而成的。本發(fā)明的熱軋設備用輥的輥基材的特征在于，其由Cr為O. 9 3. 2質(zhì)量％且下述(I)式定義的碳當量Ceq為O. 45 1. 65質(zhì)量％的鋼形成。碳當量Ceq (質(zhì)量 ％) =C + Si/24 + Mn/6 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14 (I)其中，上述式中的各元素符號表示該元素的含量(質(zhì)量％)。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的自熔合金的噴鍍覆膜的特征在于，其由在JISH8303中規(guī)定的Ni自熔合金MSFNi I 5中的任意一種中含有WC顆粒而成的合金、或者JISH8303中規(guī)定的碳化鎢自熔合金MSFWC2 4中的任意一種形成。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的特征在于，其為卷取設備用輥。另外，本發(fā)明提供一種熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，在鋼制輥基材的表面覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金的噴鍍覆膜后，在非氧化性氣氛下實施熔合處理而在上述噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30 200 μ m的擴散層，進行冷卻，使輥基材的硬度按肖氏硬度HS計為35 60。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法的特征在于，輥基材使用Cr為O. 9 3. 2質(zhì)量％且下述(I)式定義的碳當量Ceq為O. 45 1. 65質(zhì)量％的鋼。碳當量Ceq (質(zhì)量 ％) =C+ Si/24+ Mn/6+ Ni/40+ Cr/5+ Mo/4 +V/14 (I)其中，上述式中的各元素符號表示該元素的含量(質(zhì)量％)。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法的特征在于，使用在JIS H8303中規(guī)定的Ni自熔合金MSFNil 5中的任意一種中含有WC顆粒而成的合金、或者JIS H8303中規(guī)定的碳化鎢自熔合金MSFWC2 4中的任意一種形成上述自熔合金的噴鍍覆膜。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法的特征在于，在形成由Ar氣體、He氣體和N2氣體中的任意一種或兩種以上的混合氣體構(gòu)成的非活性氣體氣氛或上述非活性氣體的減壓氣氛、或者真空氣氛的熱處理爐內(nèi)進行熔合處理。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法的特征在于，熔合處理后，對爐內(nèi)的氣氛氣體的壓力、溫度和流量中的任意一種以上進行調(diào)整而控制冷卻速度來進行冷卻。
另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法的特征在于，進行熔合處理、冷卻后，進一步進行熱處理。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法的特征在于，使用粉末式火焰噴鍍法、等離子體噴鍍法和高速氣體火焰噴鍍法(HVOF)中的任意一種方法進行自熔合金噴鍍覆膜的噴鍍。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法的特征在于，使自熔合金噴鍍覆膜的厚度按熔合處理前的厚度計為O. 5 5. 0mm。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于輥基材的硬度高且形成在其表面的含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金噴鍍覆膜的覆膜密合性可以得到大幅改善，因此可以廉價地提供耐沖擊損傷性、耐磨耗性、鋼板通板性、耐腐蝕性等全部方面均優(yōu)異的熱軋設備用輥。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥，由于可以顯著延長輥壽命，產(chǎn)業(yè)上發(fā)揮的效果極大。


圖1為對實施例1的落球試驗中使用的試驗裝置進行說明的圖。圖2為熔合處理中形成在輥基材與自熔合金噴鍍覆膜之間的擴散層的截面照片的一例，(a)為以往的在大氣中進行熔合處理的例子，(b)為在非氧化性氣氛下進行熔合處理的例子。圖3為表示利用EPMA對熔合處理中形成在輥基材與自熔合金噴鍍覆膜之間的擴散層的截面進行線性分析得到的結(jié)果的一例的圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的實施方式進行說明。首先，本發(fā)明的熱軋設備用輥有必要是在肖氏硬度HS為35 60的鋼制輥基材的表面覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的Ni自熔合金的噴鍍覆膜，在上述自熔合金噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30 200 μ m的擴散層而成的。其中，上述鋼制輥基材的硬度按肖氏硬度HS計限定在35 60范圍內(nèi)的理由在于小于HS35時，由于棍基材過于軟質(zhì),例如用于熱軋機的卷取設備時，由于因與鋼板碰撞所導致的沖擊載荷、咬入鋼板時的壓力而輥基材自身局部產(chǎn)生凹陷等變形，其結(jié)果覆蓋在輥基材表面的噴鍍覆膜產(chǎn)生剝離。另一方面，若超過HS60，則輥基材(鋼)的顯微組織中的馬氏體等相變組織的比例增加，因此由于相變帶來的體積膨脹，在與覆蓋在輥基材表面的噴鍍覆膜之間產(chǎn)生內(nèi)部應力而覆膜容易產(chǎn)生裂紋或產(chǎn)生剝離。需要說明的是，上述鋼制輥基材的硬度優(yōu)選按HS計處于35 45的范圍內(nèi)。另外，構(gòu)成本發(fā)明輥中上述輥基材的鋼優(yōu)選Cr為O. 9 3. 2質(zhì)量％。這是由于Cr為提高耐氧化性的元素，小于O. 9質(zhì)量％時，在噴鍍前的預熱時在基材表面形成氧化覆膜，因此阻礙后述噴鍍后的熔合處理中的擴散層的形成，導致覆膜的密合性降低。另一方面，若Cr超過3. 2質(zhì)量％，則由于熔合處理而在輥基材與自熔合金噴鍍覆膜的邊界形成硬而脆的Cr碳化物相、Cr硼化物相，從而覆膜的密合性降低。需要說明的是，Cr也為提高耐腐蝕性的元素，另外，從熔合處理后的冷卻中確保適當?shù)拇慊鹦?、穩(wěn)定地確保輥基材的適當硬度的觀點考慮，優(yōu)選含量處于O. 9 2. 4質(zhì)量％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選處于O. 9 1. 6質(zhì)量％的范圍內(nèi)。作為滿足上述Cr含量的鋼，可列舉出例如JIS G4053中規(guī)定的“機械結(jié)構(gòu)用合金鋼鋼材”、JIS G4805中規(guī)定的“高碳鉻軸承鋼鋼材”、規(guī)定于JIS G4404中的“合金工具鋼鋼材”中規(guī)定的SKD5等。進而，本發(fā)明中的上述鋼制輥基材，在上述Cr含量的基礎上優(yōu)選下述(I)式定義的碳當量Ceq處于O. 45 1. 65質(zhì)量％的范圍內(nèi)，
碳當量Ceq (質(zhì)量 ％) =C+ Si/24+ Mn/6+ Ni/40+ Cr/5+ Mo/4 +V/14 (I)其中，上述式中的各元素符號表示該元素的含量(質(zhì)量％)。這是由于在此上述(I)式為將成分元素對鋼的淬火性的影響換算為碳的影響度來表不的碳當量的通式，Ceq小于O. 45質(zhì)量％時，熔合處理后的冷卻、熱處理中難以使棍基材的硬度為肖氏硬度HS35以上。另一方面，若Ceq超過1. 65質(zhì)量％則相反地淬火性過高，熔合處理后的冷卻、熱處理中輥基材的硬度有可能超過HS60。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥有必要是在上述鋼制輥基材的表面覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的Ni自熔合金而成的。其中，作為上述Ni自熔合金，若為JIS H8303中規(guī)定的鎳自熔合金SFNil 5中的任意一種則可以合適地使用。另外，使上述Ni自熔合金含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的目的在于，改善噴鍍覆膜的耐磨耗性，同時提高與鋼板的摩擦系數(shù)而提高鋼板的通板性。其中，作為上述自熔合金中含有的硬質(zhì)陶瓷顆粒，可以使用選自WC、Cr3C2、NbC、VC、MoC、TiC和SiC等碳化物，或者將這些碳化物顆粒用Co等粘合劑金屬燒結(jié)后粉碎而成的顆粒等中的一種或兩種以上，其中，WC的顆粒和以Co等作為粘合劑將WC的粉末燒結(jié)并粉碎而成的顆粒(以下也將它們總稱為“WC顆?！?，從確保耐磨耗性的觀點考慮可以優(yōu)選使用。需要說明的是，本發(fā)明中，替代上述自熔合金，還可以使用同樣在JIS H8303中規(guī)定的在Ni自熔合金中含有20 80質(zhì)量％WC顆粒而成的碳化鎢自熔合金(MSFWC2 4)中的任意一種。另外，本發(fā)明的熱軋設備用輥有必要在上述自熔合金噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30 200 μ m的擴散層。這是由于上述擴散層的厚度小于30 μ m時，原子的擴散不充分，因此噴鍍覆膜的致密化、覆膜的密合性的改善效果不充分。另一方面，若上述擴散層的厚度超過200 μ m，則形成在覆膜與基材邊界部的脆的Cr碳化物層、Cr硼化物層極度發(fā)達，密合力反而降低。需要說明的是，上述擴散層的優(yōu)選的厚度處于30 ΙΟΟμπι的范圍內(nèi)。接著對本發(fā)明的熱軋設備用輥的制造方法進行說明。本發(fā)明的熱軋設備用輥可以如下制造在鋼制輥基材的表面覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的Ni自熔合金的噴鍍覆膜后，在非氧化性氣氛下實施熔合處理，在上述噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30 200 μ m的擴散層后，進行冷卻，或者進一步進行熱處理，將輥基材的硬度按肖氏硬度HS計控制在35 60的范圍內(nèi)，由此可以制造本發(fā)明的熱軋設備用輥。在此，對于本發(fā)明的熱軋設備用輥的輥基材中使用的鋼而言，若為Cr處于O. 45 3. 2質(zhì)量％的范圍內(nèi)且上述(I)式定義的碳當量Ceq處于O. 45 1. 65質(zhì)量％的范圍內(nèi)的鋼即可，另外，對于輥基材的制造方法，例如可以為對軋制材進行加工而成的輥基材、進行鍛造而制造的輥基材、進行離心鑄造而制造的輥基材等中的任意一種而沒有特別限定。另外，噴鍍覆蓋在上述輥基材的表面的自熔合金若為含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金則沒有特別限定，其中，可以適宜使用在上述Jis H8303中規(guī)定的鎳自熔合金(SFNil 5)中含有硬質(zhì)陶瓷顆粒而成的合金或者同樣在JIS H8303中規(guī)定的含有WC的鎳自熔合金(MSFWC2 4)。另外，對于自熔合金中含有的硬質(zhì)陶瓷顆粒沒有特別限制，例如可以使用WC、Cr3C2, NbC, VC、MoC, TiC和SiC等碳化物，或者這些碳化物顆粒復合而成的碳化物顆粒等，其中，可以適宜使用WC顆粒。需要說明的是，優(yōu)選上述硬質(zhì)陶瓷顆粒的大小為3 300 μ m的粒狀或片狀的硬質(zhì)陶瓷顆粒。這是由于小于3μπι時，難以均勻地分散到熔敷金屬內(nèi)，同時與鋼板的摩擦系數(shù)減小而鋼板通板性降低。另一方面，若超過300 μ m則容易以該顆粒為起點而產(chǎn)生覆膜破 壞。另外，作為自熔合金中含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的量，優(yōu)選處于3 60質(zhì)量％的范圍內(nèi)。這是由于含量小于3質(zhì)量％時，得不到硬質(zhì)陶瓷顆粒的添加效果，另一方面，若超過60質(zhì)量％，則添加效果飽和，導致原材料成本升高并且噴鍍覆膜的韌性降低。需要說明的是，對于噴鍍上述自熔合金的方法而言，若為自熔合金的噴鍍中通常使用的方法則沒有特別限制，例如若為粉末式火焰噴鍍法、等離子體噴鍍法和高速氣體火焰噴鍍法(HVOF)中的任意一種方法則可以合適地使用。另外，上述自熔合金的噴鍍覆膜的厚度優(yōu)選在后述熔合處理前的狀態(tài)下處于O. 5 5. Omm的范圍內(nèi)。這是由于厚度小于O. 5mm時，覆膜厚度過薄而不能得到噴鍍覆膜的效果。另一方面，若超過5. 0mm，則熔合處理后的冷卻或此后的熱處理中產(chǎn)生的噴鍍覆膜內(nèi)的殘留應力升高，覆膜產(chǎn)生剝離、裂紋。更優(yōu)選噴鍍覆膜的厚度處于2. 5 3. 5mm的范圍內(nèi)。然后，有必要對如上述那樣在輥基材的表面直接形成自熔合金的噴鍍覆膜而成的輥實施熔合處理(再熔融處理)，從而減少噴鍍覆膜內(nèi)的氣孔，實現(xiàn)致密化，同時在輥基材與噴鍍覆膜之間形成厚度為30 μ m以上的擴散層，從而形成密合力高的噴鍍覆膜。為此，上述熔合處理優(yōu)選在非氧化性氣氛下、在1000 1100°C的溫度下實施30 240分鐘的伴隨有再熔融的熱處理。熔合處理在非氧化性氣氛下進行的理由如以下所述。自熔合金噴鍍覆膜的熔合處理通常在大氣中利用火焰燃燒器加熱到900 1200°C的溫度來進行。但是該方法中，由于氧侵入到自熔合金的噴鍍層的內(nèi)部，在噴鍍后顆粒的表面形成氧化覆膜，因此原子的擴散得到抑制，噴鍍覆膜的致密化受到阻礙、或者形成在輥基材與噴鍍覆膜之間的擴散層的生長受到阻礙。其結(jié)果，形成在自熔合金和輥基材之間的擴散層的厚度充其量為15 μ m左右，通常最大也不足30 μ m。因此，利用以往的方法進行了熔合處理的噴鍍覆膜存在密合力低、容易產(chǎn)生剝離等缺點。因此，本發(fā)明中為了避免上述弊病而在非氧化性氣氛下進行熔合處理。由此，能夠防止噴鍍覆膜內(nèi)部的氧化，因此噴鍍覆膜的致密化得到促進，進而，形成在輥基材與噴鍍覆膜之間的擴散層的生長得到促進，其結(jié)果可以容易地得到利用以往的熔合處理時不能實現(xiàn)的30 μ m以上的擴散層，從而可以形成密合力優(yōu)異、不易產(chǎn)生剝離的噴鍍覆膜層。作為上述那樣在非氧化性氣氛下進行熔合處理的方法，優(yōu)選為將被覆了噴鍍覆膜的輥整體裝入到爐內(nèi)可以形成非氧化性氣氛的熱處理爐，例如爐內(nèi)可以形成非活性氣體氣氛或上述非活性氣體的減壓氣氛、或者真空氣氛的熱處理爐中，在該爐內(nèi)實施上述規(guī)定的溫度X時間的熔合處理的方法。需要說明的是，作為上述非活性氣體，優(yōu)選為Ar氣體、He氣體和N2氣體中的任意一種或兩種以上的混合氣體，但是從成本方面考慮最優(yōu)選為N2氣體。需要說明的是，上述非氧化性氣氛下進行的熔合處理優(yōu)選在1000 IlOO0C X 30 240分鐘的條件下進行的理由在于熔合溫度低于1000°C或少于30分鐘時，原子的擴散不充分，不能得到300 μ m以上的擴散層，另一方面，超過1100°C或超過240分鐘時，形成過熔合，得不到充分的覆膜硬度，擴散層超過200 μ m,形成在覆膜與基材的邊界部的脆的Cr碳化物相、Cr硼化物相極度發(fā)達，密合力反而降低或?qū)е轮圃斐杀旧摺?
此后，對于實施了上述熔合處理的輥，根據(jù)輥基材的Ceq的值控制冷卻速度來進行冷卻，將輥基材的硬度控制在按肖氏硬度HS計35 60的范圍內(nèi)。需要說明的是，關于上述冷卻速度的控制，可以通過對導入到熔合處理后的熱處理爐內(nèi)的氣氛氣體的壓力進行調(diào)整而改變氣氛氣體的熱傳導率、或者改變導入到爐內(nèi)/由爐內(nèi)排出的氣氛氣體的流量、溫度來進行。需要說明的是，通過上述熔合處理后的冷卻可以將輥基材的硬度控制在按肖氏硬度HS計35 60范圍內(nèi)的理由在于本發(fā)明的輥基材由于為含有O. 9質(zhì)量％以上的Cr且Ceq為O. 45質(zhì)量％以上的鋼，因此除了固熔硬化做出貢獻之外，通過熔合處理后的冷卻時產(chǎn)生淬火、并形成馬氏體相、貝氏體相等低溫相變相而實現(xiàn)的相變硬化做出貢獻，通過冷卻中析出Cr碳化物、Cr硼化物等而實現(xiàn)的析出硬化等做出貢獻。需要說明的是，如上所述僅通過熔合處理后的冷卻就可以確保所希望的硬度，但是還可以在上述冷卻后進一步實施熱處理來確保所希望的硬度。上述熱處理可以使用與熔合處理相同的爐來進行，但是想要進一步提高冷卻速度來進行冷卻的情況、想要以更好的精度控制冷卻速度的情況等時，還可以使用其它熱處理方法來進行。此時，由于致密化和擴散層的形成已經(jīng)完成，因此優(yōu)選加熱溫度處于800 1100°C的范圍內(nèi)，然后控制在得到所希望硬度的速度來進行冷卻。另外，熱處理氣氛還可以在大氣氣氛中進行。因此，還可以不使用熱處理爐而與以往的熔合處理同樣地在大氣中進行燃燒器加熱來進行。對于通過上述本發(fā)明的方法制造的熱軋設備用輥而言，由于耐沖擊損傷性、耐磨耗性、鋼板通板性優(yōu)異，將上述輥用于熱軋機的卷取設備的夾送輥或外卷輥(助卷輥)等卷取設備用輥時，可以大幅延長輥壽命。實施例1使用Cr含量和C當量Ceq不同的表I所示成分組成的各種鋼材，制作外徑I OOm m φ、內(nèi)徑5 O m m φ 、長度IOOmm的環(huán)狀試驗片。接著,在該試驗片的外周表面,使用粉末式火焰噴鍍法噴鍍混入有30質(zhì)量％粒徑為45 125 μ m的WC顆粒(WC_12Co燒結(jié)粉碎粉末)的Ni自熔合金，形成厚度3mm的自熔合金噴鍍覆膜。但是，對于一部分試驗片，在噴鍍自熔合金之前的基底上設置厚度為IOmm的硬化堆焊層或者形成僅Ni自熔合金而不含有WC顆粒的覆膜作為比較例。上述覆膜形成中使用的自熔合金和硬化堆焊成分如表2所/Jn ο接著，對上述噴鍍覆膜形成后的試驗片在形成減壓至20托(torr)的氮氣的非氧化性氣氛的熱處理爐中實施1000°c X60分鐘熔合處理后，對液氮氣化而成的氮氣進行控制并將其導入到爐內(nèi)，從上述處理溫度冷卻至300°C (爐冷)。此時，對于一部分試驗片，增加上述氮氣的流量而加快冷卻速度(急速爐冷)，或者上述熔合處理后在另外的大氣氣氛爐中實施900°C X 30分鐘的熱處理后急速爐冷。進而，對于其它一部分的試驗片，在大氣中進行燃燒器加熱，實施1000°C X20分鐘的熔合處理后，在大氣中進行自然冷卻處理。對上述環(huán)狀試驗片實施的處理條件一并示于表3中。表I
~^化學成分~^量％)_
Ik 基材__q__S1.__Mn Cr Mo__Y__Fe__Ceq
A ' 0,47 0.20 ~~0~80 二 ―― — BalT O. 61 —B 0.13~ O. 15 0,600,15 一― Bal. 0了45 —
一C 0.33 0.15 -一~0.60 θΓθ O. 15 - ~~Bal. O. 65P 0.30~~ 0.30 0.40 3.2 — 0.4 ~^aI7 ~1. 05E 0.98~ 0.18 一 ~L3~ — ~ 一 Bal. ~1725~
F LW — O. 70 ~ 1,15 ~1,2~ 0.25 —Ba!.1. 62 一G I 0.35 0.80 1—0.25 j 4.8 1.0 [ 0.8 I Bal. Τθ9~表2
~栗_、Lj化畢成分(聲量幻:
覆膜材料 —Ni I Cr B~| Si~|~C .Fe I Mn I Mo I Cu I ffC —
硬化堆焊合金 I· O 13.0 一 0.3 0.24 Bal. 1.1 0.6 一__—
Ni 自熔荅金—lBal. 16.2 ~3A 40 0.6 3.5— — 3.0~ 2.8 一一
^()自熔合金 Bal. 11.8 2.5 2 9 丨—θΧ ~2.8| 一30.0表權(quán)利要求
1.一種熱軋設備用輥，其是在肖氏硬度HS為35 60的鋼制輥基材的表面覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金的噴鍍覆膜，在所述自熔合金噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30 200 ii m的擴散層而成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋設備用輥，其特征在于，所述輥基材由Cr為0.9 3. 2質(zhì)量％且下述(I)式定義的碳當量Ceq為0. 45 1. 65質(zhì)量％的鋼形成， 碳當量 Ceq (質(zhì)量 ％) =C + Si/24 + Mn/6 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14 (I) 其中，上述式中的各元素符號表示該元素的含量(質(zhì)量％)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱軋設備用輥，其特征在于，所述自熔合金的噴鍍覆膜由在JIS H8303中規(guī)定的Ni自熔合金MSFNil 5中的任意一種中含有WC顆粒而成的合金、或者JISH8303中規(guī)定的碳化鎢自熔合金MSFWC2 4中的任意一種形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的熱軋設備用輥，其特征在于，所述熱軋設備用輥為卷取設備用輥。
5.一種熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，在鋼制輥基材的表面覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金的噴鍍覆膜后，在非氧化性氣氛下實施熔合處理而在所述噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30 200 y m的擴散層，進行冷卻，使輥基材的硬度按肖氏硬度HS計為35 60。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，所述輥基材使用Cr為0.9 3.2質(zhì)量％且下述(I)式定義的碳當量Ceq為0. 45 1. 65質(zhì)量％的鋼， 碳當量 Ceq (質(zhì)量 ％) =C + Si/24 + Mn/6 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14 (I) 其中，上述式中的各元素符號表示該元素的含量(質(zhì)量％)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，使用在JISH8303中規(guī)定的Ni自熔合金MSFNil 5中的任意一種中含有WC顆粒而成的合金、或者JISH8303中規(guī)定的碳化鎢自熔合金MSFWC2 4中的任意一種形成所述自熔合金的噴鍍覆膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項所述的熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，在形成由Ar氣體、He氣體和N2氣體中的任意一種或兩種以上的混合氣體構(gòu)成的非活性氣體氣氛或所述非活性氣體的減壓氣氛、或者真空氣氛的熱處理爐內(nèi)進行所述熔合處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求5 8中任一項所述的熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，所述熔合處理后，對爐內(nèi)的氣氛氣體的壓力、溫度和流量中的任意一種以上進行調(diào)整而控制冷卻速度來進行冷卻。
10.根據(jù)權(quán)利要求5 9中任一項所述的熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，進行所述熔合處理、冷卻后，進一步進行熱處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求5 10中任一項所述的熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，使用粉末式火焰噴鍍法、等離子體噴鍍法和高速氣體火焰噴鍍法(HVOF)中的任意一種方法進行所述自熔合金噴鍍覆膜的噴鍍。
12.根據(jù)權(quán)利要求5 11中任一項所述的熱軋設備用輥的制造方法，其特征在于，使所述自熔合金噴鍍覆膜的厚度按熔合處理前的厚度計為0. 5 5. 0mm。
全文摘要
廉價地提供輥基材為高硬度、不易受到凹陷等變形損傷、而且被覆在輥基材表面的噴鍍覆膜在覆膜密合性、耐磨耗性、鋼板通板性方面優(yōu)異的、適用于熱軋設備的輥，并且提供其有利的制造方法。作為其解決方案，優(yōu)選在使用Cr為0.9～3.2質(zhì)量%且下述(1)式定義的碳當量Ceq為0.45～1.65質(zhì)量%的鋼而成的輥基材的表面覆蓋含有硬質(zhì)陶瓷顆粒的自熔合金的噴鍍覆膜后，在非氧化性氣氛下實施熔合處理而在上述噴鍍覆膜與輥基材之間形成厚度為30～200μm的擴散層后，進行冷卻或熱處理，使輥基材的硬度按肖氏硬度HS計為35～60。
文檔編號C23C4/18GK103025908SQ201080068188
公開日2013年4月3日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者安尾典之, 宮島生欣, 洪明洙 申請人:東華隆株式會社, 洪明洙