[发明专利]耐疲劳裂纹性优异的高Cr铸铁及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐疲劳裂纹性优异的高Cr铸铁及其制造方法，其适用于耐磨损衬套(liner)，和圆锥破碎机(cone crusher)、颚式粉碎机(jawcrusher)等的岩石的粉碎机，或钢材的运输辊等的耐磨损构件。

背景技术

以前，在用于破碎机等的耐磨损构件中，具有耐磨损性的高Cr铸铁多被采用。近年来，要求此破碎机的处理能力的提高，破碎机的大型化、破碎压力的高压化被推进。为此，强烈要求能够适应这样的使用条件的严酷化，耐磨损性和韧性更优异的高Cr铸铁。

一直以来，为了提高高Cr铸铁的耐磨损性，提出了各种的技术。例如，提出了通过在高Cr铸铁中添加Ti和V，由高Cr铸铁主要析出的M₇C₃型碳化物以外使高硬度的MC型碳化物(TiC和VC等)分散，由此，使耐磨损性提高，达到900～940Hv级(参照专利文献1、2)。另外，出于同样的宗旨，还提出复合添加Nb和V(参照专利文献3)。此外，还提出对高Cr铸铁的整体硬度造成重大影响的碳化物量和基材中的合金元素固溶量进行三维的规定，以提高硬度，达到800～940Hv级(参照专利文献4)。

此外还提出，作为轧制用辊和切削工具等的用途，不过是着眼于铸铁的凝固时所形成的碳化物的形态，在添加3～10％的V的基础上，在基材组织、与作为所形成的一次碳化物的MC型碳化物和M₇C₃型碳化物的界面，形成平均粒度为3μm以下的细微的M₆C型碳化物，从而得到高硬度的技术(参照专利文献5)。另外，在轧制用辊的用途中，还提出了除M₇C₃型碳化物之外，使M₂₃C₆型碳化物分散，而提高韧性的技术(参照专利文献6)。

这些被提出的高Cr铸铁，基本上是使硬度最大限度提高，通过高硬度化优化耐磨损性的方向，而没有使铸铁自身的韧性提高。

另一方面，耐磨损构件在压缩或拉伸应力作用的条件下被使用的情况较多，在使用中存在由于疲劳而裂纹扩展从而破坏这样的问题。针对于此问题，在上述现有的、通过高硬度化使耐磨损性提高的技术中，对于这样的疲劳裂纹的防止不充分。

在如此反复拉伸应力发生这样的使用环境下，出于防止由疲劳龟裂所致的脆性破坏这样的观点的技术，一直以来也曾被提出。该技术是使Cr、C、Mn和Mo以满足特定的关系的方式而含有，并且，控制构件内部和外部的马氏体相变温度，降低通常发生于淬火的构件表面的拉伸残留应力，从而抑制来自铸造缺陷的疲劳龟裂的扩展(参照专利文献7)。

【专利文献1】特开平2-115343号公报(权利要求的范围)

【专利文献2】特公平4-56102号公报(权利要求的范围)

【专利文献3】特公昭60-51548号公报(权利要求的范围)

【专利文献4】特开2001-247929号公报(权利要求的范围)

【专利文献5】特开2001-316754号公报(权利要求的范围)

【专利文献6】特开昭63-121635号公报(权利要求的范围)

【专利文献7】特开平11-229071号公报(权利要求的范围)

但是，即使是所述专利文献7，在反复拉伸应力发生这样的使用环境下，对于防止由疲劳龟裂扩展所致的脆性破坏也不充分。这不仅是由于破碎机的更大型化，破碎压力的更高压力化推进，要求更高硬度化，也源于由疲劳龟裂扩展所致的脆性破坏条件变得恶劣。例如，相对于所述专利文献7的高Cr铸铁的硬度730～820Hv级，所要求的高硬度化成为超过800～900Hv级。因此，如此的高硬度要求韧性和耐疲劳裂纹性均优异的高Cr铸铁。

发明内容

本发明鉴于这类问题，其目的在于，提供一种耐疲劳裂纹性优异的高Cr铸铁及其制造方法，其为高硬度，在反复拉伸应力发生这样的使用环境下，也能够防止由疲劳龟裂扩展所致的脆性破坏。

这了达成此目的，本发明的耐疲劳裂纹性优异的高Cr铸铁的要旨是具有如下组成：以质量％计，含有：

C：2.5～3.5％；

Si：0.2～1.0％；

Mn：0.6～2.0％；

Cr：13～22％；

Mo：1.0～3.0％；

N：0.01～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质，

所述铸铁成分满足下式(1)和(2)：

[Cr]/[C]＝4.5～6.5    -(1)

[Mn]×[Mo]＝1.8～2.5  -(2)