離心鑄造制復合輥及其制造方法
【專利摘要】本發明提供一種離心鑄造制復合輥，其是利用離心鑄造法形成的外層與由球墨鑄鐵構成的內層熔接一體化而成的離心鑄造制復合輥，所述外層由以下的Fe基合金構成，所述Fe基合金具有以質量基準計至少含有Cr:0.8?3.0%、Mo:1.5?6.0%和V:1.8?5.5%的化學組成，且金屬組織中的石墨面積率為0.3?10%，所述內層具有熔接于所述外層的芯部、和由所述芯部的兩端一體地延伸出的軸部，兩軸部端部的Cr、Mo和V的合計量均為0.15?2.0質量％，且在一側軸部與另一側軸部之間Cr、Mo和V的合計量之差為0.2質量％以上。
【專利說明】離心鑄造制復合輥及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有利用離心鑄造法形成的外層與強韌的內層熔接一體化而成的復合結構的離心鑄造制復合棍及其制造方法。
【背景技術】
[0002]如圖1和圖2所示，熱軋用復合輥10由以下構成:與軋制材接觸的外層1、以及熔接于外層I的內面且與外層I不同的材質的內層2。內層2由以下構成:熔接于外層I的芯部21、以及由芯部21 —體地向兩側延伸的驅動側軸部22和從動側軸部23。在驅動側軸部22的端部，一體地設置有用于驅動扭矩傳遞的聯軸器部24。另外，在從動側軸部23的端部，一體地設置有在復合輥10的操作等中必要的凸狀部25。聯軸器部24具有端面24a、以及與驅動單元(未圖示)契合的一對平坦的缺口面24b、24b，凸狀部25具有端面25a。在驅動側軸部22和從動側軸部23，為了形成軸承部、頸部等而必須實施機械加工。
[0003]作為這樣的熱軋用復合輥10，廣泛使用具有耐磨損性及耐事故性優異的離心鑄造制外層I與由強韌的球墨鑄鐵構成的內層2熔接一體化而成的復合結構的復合輥。在熱軋用輥10中，若因與軋制材的接觸產生的熱負荷和機械負荷而在外層I的表層部發生的磨損和粗糙等損傷發生進展，則軋制材的表面品質劣化。磨損和粗糙發生進展的復合輥10替換成外層表面沒有損傷的復合輥10，由軋機拆下的復合輥10的外層I經過再研磨而除去損傷部。再研磨后的復合輥10再次組裝入軋機，供于軋制。若頻繁地進行這樣的復合輥10的替換，則由于不得不經常中斷軋制，而阻礙生產率。
[0004]為了盡量減少軋制的中斷，需要提高與軋制材接觸的外層I的耐磨損性。若隨著外層I的耐磨損性提高而復合輥10的耐用壽命延長，則連接于扭矩傳遞用連接器的聯軸器部24的耐磨損性的提高也變得重要。若聯軸器部24顯著損耗，則即使外層I未磨損，也不能使用復合輥10。
[0005]作為提高了聯軸器部的耐磨損性的熱軋用復合輥，日本特開平6-304612號公開了如下的熱軋用復合輥，在具有由高速工具鋼構成的外層、以及由C:0.2?1.2重量％的碳鋼或低合金鋼構成的內層及軸部的熱軋用復合輥中，以重量基準計，含有C:2.5?3.5%,S1:1.6 ?2.8%、Mn:0.3 ?0.6%、P < 0.05%、S < 0.03%、Ni < 0.5%、Cr < 0.2%、Mo< 0.5%和Mg:0.02?0.05%，余量由Fe和他不可避免的成分構成，由石墨面積率為5?15%的球狀石墨鑄鐵構成的聯軸器部鑄接于軸部的端部。但是，該聯軸器部的耐磨損性尚不充分。而且，為了在軸部的端部鑄接聯軸器部，還有在二者的接合邊界容易發生異物絞入等鑄造缺陷的問題。此外，由于需要對鑄接的部位進行平削加工，或在鑄接部的周圍設置鑄模，或熔解和鑄造與內層不同的聯軸器部用球狀石墨鑄鐵的工序，還存在制造成本增高的問題。
[0006]另外，若用相同硬質材料形成驅動側軸部22和從動側軸部23，則不需要與驅動側軸部22同等程度硬度的從動側軸部23過度變硬，存在加工性劣化的問題。
【發明內容】
[0007]發明所要解決的課題
[0008]所以，本發明的目的在于提供在保持從動側軸部的加工性的狀態下改善了驅動側軸部的耐損耗性的離心鑄造制復合棍及其制造方法。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]鑒于上述目的而經過深入研究的結果是，本發明人等發現，(a)在利用離心鑄造法形成外層后，若適當地控制澆注至靜置鑄造用鑄模內的內層用熔液的液面的上升速度，則可以使外層中的Cr、Mo和V，或Cr、Mo、V和Nb向驅動側軸部比向從動側軸部混入更多，由此能使驅動側軸部比從動側軸部更高硬度；以及(b)高硬度的驅動側軸部具有優異的耐損耗性，非過硬的從動側軸部具有良好的加工性，由此想到本發明。
[0011]本發明的第一離心鑄造制復合輥的特征在于，利用離心鑄造法形成的外層與由球墨鑄鐵構成的內層熔接一體化，
[0012]所述外層由以下的Fe基合金構成，所述Fe基合金具有以質量基準計至少含有Cr:
0.8?3.0%、Mo:1.5?6.0%和V:1.8?5.5%的化學組成，且金屬組織中的石墨面積率為 0.3 ?10%,
[0013]所述內層具有熔接于所述外層的芯部、和由所述芯部的兩端一體地延伸出的軸部，
[0014]兩軸部端部的Cr、Mo和V的合計量均為0.15?2.0質量％，且在一側軸部與另一側軸部之間Cr、Mo和V的合計量之差為0.2質量％以上。
[0015]第一離心鑄造制復合輥的外層優選以質量基準計還含有C:2.5?3.7%、S1:
1.2 ?3.0%,Μη:0.2 ?1.5%和 N1:3.0 ?5.0%。
[0016]本發明的第二離心鑄造制復合輥的特征在于，利用離心鑄造法形成的外層與由球墨鑄鐵構成的內層熔接一體化，
[0017]所述外層由以下的Fe基合金構成，所述Fe基合金具有以質量基準計至少含有Cr:
0.8?3.0%、Mo:1.5?6.0%、以及V和Nb:合計為1.8?5.5%的化學組成，且金屬組織中的石墨面積率為0.3?10%，
[0018]所述內層具有熔接于所述外層的芯部、和由所述芯部的兩端一體地延伸出的軸部，
[0019]兩軸部端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量為0.15?2.0質量％，且在一側軸部與另一側軸部之間Cr、Mo、V和Nb的合計量之差為0.2質量％以上。
[0020]第二離心鑄造制復合輥的外層優選以質量基準計還含有C:2.5?3.7%、S1:
1.2 ?3.0%,Μη:0.2 ?1.5%和 N1:3.0 ?5.0%。
[0021]第一和第二離心鑄造制復合輥的外層以質量基準計還可以含有W:0.1?5.0 %、T1:0.003 ?5.0%、B:0.001 ?0.5%, Al:0.01 ?2.0%, Zr:0.01 ?0.5%和 Co:0.1 ?10%中的至少一種。
[0022]本發明的離心鑄造制復合輥的制造方法的特征在于，其具有以下工序:(1)用旋轉的離心鑄造用圓筒狀鑄模離心鑄造所述外層，(2)將具有所述外層的所述圓筒狀鑄模立起，在其上下端分別設置與所述外層連通的上模和下模，構成靜置鑄造用鑄模，(3)向由所述上模、所述外層和所述下模構成的型腔澆鑄所述內層用的熔液的工序，所述上模內的熔液面的上升速度為10mm/秒以下，且小于所述下模和所述外層內的熔液面的上升速度。
[0023]發明效果
[0024]在本發明的離心鑄造制復合輥中，由于外層中的Cr、Mo和V，或Cr、Mo、V和Nb向具有聯軸器部的驅動側軸部比向從動側軸部混入更多，驅動側軸部足夠硬且具有優異的耐損耗性，從動側軸部不會過硬，機械加工容易。因此，本發明的離心鑄造制復合輥兼具大幅改善的耐用壽命和良好的加工性。由于具有這樣的特征的本發明的離心鑄造制復合輥可以通過控制在形成外層后澆注的內層用熔液的液面的上升速度而獲得，該制造方法是高效的，有助于離心鑄造制復合輥的制造成本的大幅降低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是表示熱軋用復合輥的示意剖視圖。
[0026]圖2是表示圖1的熱軋用復合輥的聯軸器部側的部分側視圖。
[0027]圖3(a)是表示用于本發明的離心鑄造制復合輥的制造的鑄模的一例的分解剖視圖。
[0028]圖3(b)是表示用于本發明的離心鑄造制復合輥的制造的鑄模的一例的剖視圖。
[0029]圖4是表示用于本發明的離心鑄造制復合輥的制造的鑄模的另一例的剖視圖。
[0030]圖5是表示外層基底中的Si的固溶量與破壞韌性值(KlC)的關系的圖表。
【具體實施方式】
[0031]以下詳細說明本發明的實施方式，但本發明并不限于此，可以在不脫離本發明的技術思想的范圍內進行各種變更。如果沒有特別說明，僅記為“ ％ ”時表示“質量％ ”。
[0032]本發明的第一和第二離心鑄造制復合輥均具有圖1所示的結構。第一離心鑄造制復合輥與第二離心鑄造制復合輥的不同點僅是外層的組成。即，第一離心鑄造制復合輥的外層中的V在第二離心鑄造制復合輥的外層中變成(V+Nb)。所以，首先對第一離心鑄造制復合輥的外層組成進行說明，對于第二離心鑄造制復合輥的外層組成僅說明上述不同點。
[0033][I]離心鑄造制復合輥
[0034]⑷外層
[0035](I)第一離心鑄造制復合輥的外層的組成
[0036]第一離心鑄造制復合棍的外層由以下的Fe基合金構成,所述Fe基合金具有以質量基準計至少含有Cr:0.8?3.0%、Mo:1.5?6.0%和V:1.8?5.5%的化學組成，且金屬組織中的石墨面積率為0.3?10%。優選該外層以質量基準計還含有C:2.5?3.7%、S1:1.2 ?3.0%,Μη:0.2 ?1.5%和 N1:3.0 ?5.0%。
[0037](a) Cr:0.8 ?3.0 質量％
[0038]Cr是對于使基底形成貝氏體或馬氏體而保持硬度、保持耐磨損性有效的元素。若Cr低于0.8質量％，則熔入內層的量不足，聯軸器部的耐損耗性不充分。另一方面，若Cr超過3.0質量％，則阻礙石墨的結晶，基底組織的韌性降低。Cr含量的上限優選為2.5質量％，更優選為2.1質量％。
[0039](b)Mo:1.5 ?6.0 質量％
[0040]Mo與C鍵合形成硬質碳化物(M6C、M2C)，增加外層的硬度，并提高基底的淬透性。另外，Mo與V和Nb —起生成強韌且硬質的MC碳化物，提高耐磨損性。而且，Mo在合金熔液的凝固過程中增加殘留共晶熔液的比重，防止初晶Y相的離心分離，抑制貝氏體和/或馬氏體的枝晶的斑點狀偏析的出現。若Mo低于1.5質量％，則熔入內層的量不足，聯軸器部的耐損耗性不充分。另一方面，若Mo超過6.0質量％，則外層的韌性劣化，另外，白口化傾向增強，阻礙石墨的結晶。Mo含量的下限優選為2.0質量％，更優選為2.5質量％，最優選為3.0質量％。Mo含量的上限優選為5.5質量％，更優選為5.0質量％，最優選為4.5質量％。
[0041](c)V:1.8 ?5.5 質量％
[0042]V是與C鍵合而生成硬質的MC碳化物的元素。該MC碳化物具有2500?3000的維氏硬度Hv，在碳化物中最硬。若V低于1.8質量％，則不僅MC碳化物的析出量不充分，熔入內層的量不足，因而聯軸器部的耐損耗性不充分。另一方面，若V超過5.5質量％，則t匕重輕的MC碳化物由于離心鑄造中的離心力而在外層的內側稠化，不僅MC碳化物的半徑方向偏析變得顯著，而且MC碳化物粗大化而合金組織變粗，在軋制時容易發生粗糙。V含量的下限優選為2.0質量％,更優選為2.2質量％,最優選為2.4質量％。V含量的上限優選為5.0質量％，更優選為4.5質量％，最優選為4.0質量％。
[0043](d) Cr、Mo和V的合計量
[0044]軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量在兩側的軸部均為0.15?2.0質量％，一側軸部的Cr、Mo和V的合計量與另一側軸部的Cr、Mo和V的合計量之差為0.2質量％以上。通過將外層的Cr,Mo和V含量設為Cr:0.8?3.0%,Mo:1.5?6.0%,V:1.8?5.5%，調整內層材的球墨鑄鐵的澆注條件，使外層的Cr、Mo和V這樣的碳化物形成元素特定量地混入內層，從而使由內層材構成的軸部的基底組織固溶強化，并且形成碳化物，且軸部硬化。若軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量在兩側的軸部均低于0.15質量％，則聯軸器部的耐損耗性變得不充分。若超過2.0質量％，則生成的碳化物變得過多，因而存在變脆而軸部破損的風險。更優選軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量在兩側的軸部均為0.2?1.8質量％。從軸部的端面或距軸部的端面沿輥軸方向10mm以內的范圍采集試樣，通過化學分析算出軸部的端部的Cr、Mo和V的含量。另外，對于軸部而言，為了進一步改善耐磨損性等，可以使其含有 Cu:0.1 ?1.0%、P:0.03 ?0.l%、N1:0.5 ?2.5%、Mn:0.5 ?1.5%中的 I 種以上。
[0045]將一側軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量與另一側軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量之差設為0.2質量％以上。將軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量相對較多、即外層中的碳化物形成元素的Cr、Mo和V混入內層的量與另一側軸部相比較多的軸部設為形成聯軸器部的驅動側軸部，由此能夠提高聯軸器部的耐損耗性。相反,通過將軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量相對較少、即外層中的碳化物形成元素的Cr、Mo和V混入內層的量與另一側軸部相比較少的軸部設為不設置聯軸器部的從動側軸部，能夠形成從動側軸部與驅動側軸部相比不堅硬且比驅動側軸部容易加工的軸部。更優選一側軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量與另一側軸部的端部的Cr、Mo和V的合計量之差為0.25質量％以上。
[0046](2)第二離心鑄造制復合輥的外層的組成
[0047]第二離心鑄造制復合棍的外層由以下的Fe基合金構成,所述Fe基合金具有以質量基準計至少含有Cr:0.8?3.0%、Mo:1.5?6.0%、以及V和Nb:合計為1.8?5.5%(除去Nb為0%的情況。)的化學組成，且金屬組織中的石墨面積率為0.3?10%。該外層優選以質量基準計還含有C:2.5?3.7%,S1:1.2?3.0%,Μη:0.2?1.5%和N1:3.0?5.0 %。第二離心鑄造制復合輥的外層的化學組成僅在使用V和Nb的合計量的方面與第一離心鑄造制復合輥的外層的化學組成不同。因此，以下僅對V和Nb的合計量進行詳述。
[0048](a) V和Nb:合計為1.8?5.5質量％
[0049]與V同樣，Nb也與C鍵合生成硬質MC碳化物。通過Nb與V及Mo的復合添加，在MC碳化物中固溶并強化MC碳化物，提高外層的耐磨損性。NbC系的MC碳化物與VC系的MC碳化物相比，與熔液密度之差小，減輕MC碳化物的偏析。此外，Nb在合金熔液的凝固過程中增加殘留共晶熔液的比重，防止初晶Y相的離心分離，抑制由奧氏體相變的枝晶狀的貝氏體和/或馬氏體呈斑點狀偏析。若V和Nb的合計量低于1.8質量％，則熔入內層的量不足，聯軸器部的耐損耗性不充分。另一方面，若V和Nb的合計量超過5.5質量％，則白口化傾向變強，阻礙石墨的結晶。
[0050]V和Nb的合計量的下限優選為2.0質量％ ,更優選為2.2質量％ ,最優選為2.4質量％。V含量的上限優選為5.0質量％，更優選為4.5質量％，最優選為4.0質量％。特別是，Nb的含量的下限優選為0.2質量％,更優選為0.3質量％,最優選為0.5質量％。Nb的含量的上限優選為1.5質量％,更優選為1.3質量％,最優選為1.2質量％。
[0051](3)在第一和第二離心鑄造制復合輥的外層共同的組成
[0052](a) C: 2.5 ?3.7 質量 ％
[0053]C與V、Nb、Cr、Mo和W鍵合生成硬質碳化物,有助于提高外層的耐磨損性。另外，C在S1、Ni和Ti的石墨化促進元素的作用下在組織中作為石墨結晶，由此對外層賦予防燒結性，并提高外層的韌性。若C低于2.5質量％，則不僅石墨的結晶不充分，而且硬質碳化物的結晶量過少而不能對外層賦予充分的耐磨損性。此外，若C低于2.5質量％，則由于從奧氏體結晶到共晶碳化物結晶的溫度差大，奧氏體在離心力的作用下向外周側移動，在外層內部的熔液中，碳容易稠化。其結果是，在碳稠化熔液中不容易引起奧氏體的粗大枝晶的發生和生長。奧氏體的枝晶相變為貝氏體和/或馬氏體，成為粗大的斑點狀偏析。
[0054]另一方面，若C超過3.7質量％，則石墨的結晶量變得過剩，并且其形狀也變成帶狀，外層的強度降低。另外，由于過剩的碳化物，外層的韌性降低，耐斷裂性降低，因而由于軋制導致的裂縫變深，輥損失增加。C的含量的下限優選為2.55質量％，更優選為2.65質量％。另外，C的含量的上限優選為3.6質量％，更優選為3.5質量％，最優選為3.4質量％。
[0055](b) S1: 1.2 ?3.0 質量％
[0056]Si具有通過熔液的脫氧減少氧化物的缺陷、并助長石墨結晶的作用，有助于耐燒粘性和龜裂的進展的抑制。若Si低于1.2質量％，則熔液的脫氧作用不充分，石墨也不充分。另一方面，若Si超過3.0質量則合金基底脆化,外層的韌性降低。合金基底的脆化尤其在基底中的Si濃度為3.2質量％以上時發生。
[0057]Si含量的下限優選為1.4質量％,更優選為1.5質量％。Si含量的上限優選為
2.8質量％,更優選為2.7質量％,最優選為2.5質量％。另外,Si含量如下所述,優選與其它元素滿足式(I)的條件。
[0058](c)Mn:0.2 ?1.5 質量％
[0059]Mn除了具有熔液的脫氧作用之外，還具有將作為雜質的S固定為MnS的作用。若Mn低于0.2質量％，則這些效果不充分。另一方面，即使Mn超過1.5質量％也不能得到進一步的效果。Mn的含量的下限優選為0.3質量％,更優選為0.4質量％,最優選為0.5質量％。Mn的含量的上限優選為1.4質量％,更優選為1.3質量％,最優選為1.2質量％。
[0060](d) N1: 3.0 ?5.0 質量 ％
[0061]Ni具有使石墨結晶的作用，提高基底組織的淬透性。因此，通過在鑄造后調整在鑄模內的冷卻速度，可以在不發生珠光體相變的情況下發生貝氏體或馬氏體相變。若Ni低于
3.0質量％，則不能充分得到該作用。另一方面，若Ni超過5.0質量％，則奧氏體過于穩定化，不容易相變成貝氏體或馬氏體。Ni的含量的下限優選為3.2質量％，更優選為3.4質量％，最優選為3.6質量％。Ni的含量的上限優選為4.9質量％,更優選為4.8質量％,最優選為4.7質量％。
[0062](4)任意組成
[0063]本發明的離心鑄造制復合軋制輥的外層除了上述必需組成要件之外，可以含有至少一種下述的元素。
[0064](a)W:0.1 ?5.0 質量％
[0065]W與C鍵合生成硬質的M6C和M2C的碳化物，有助于外層的耐磨損性提高。另外在MC碳化物中也固溶而增加其比重，具有減輕偏析的作用。但是，若W超過5.0質量％，則增重熔液的比重，因而碳化物偏析容易發生。因此，添加W時，其優選含量為5.0質量％以下。另一方面，若W低于0.1質量％，則其添加效果不充分。W的含量的上限優選為4.5質量％，更優選為4.0質量％,最優選為3.0質量％。另外，為了得到充分的添加效果，W的含量的下限更優選為0.1質量％。
[0066](b)Mo和W:合計為1.5?6.0質量％
[0067]與Mo同樣，W也與C鍵合生成硬質碳化物(M6C、M2C)，增加外層的硬度，并且提高基底的淬透性。另外，Mo和W與V和Nb —起生成強韌且硬質的MC碳化物，提高耐磨損性。而且，Mo和W在合金熔液的凝固過程中增加殘留共晶熔液的比重，防止初晶Y相的離心分離，抑制貝氏體和/或馬氏體的枝晶的斑點狀偏析的出現。
[0068]若Mo和W的合計量低于1.5質量％，則熔入內層的量不足，聯軸器部的耐損耗性不充分。另一方面，若Mo和W的合計量超過6.0質量％，則外層的韌性劣化，另外白口化傾向增強，阻礙石墨的結晶。Mo和W的合計量的下限優選為2.0質量％，更優選為2.5質量％，最優選為3.0質量％。Mo和W的合計量的上限優選為5.5質量％，更優選為5.0質量％，最優選為4.5質量％。
[0069](c) T1:0.003 ?5.0 質量％
[0070]Ti與作為石墨化阻礙元素的N和O鍵合，形成氧化物或氮化物。Ti的氧化物或氮化物在熔液中懸濁而成為核，使MC碳化物微細化和均質化。但是，若Ti超過5.0質量％，則熔液的粘性增加，鑄造缺陷容易發生。因此，在添加Ti時，其優選含量為5.0質量％以下。另一方面，若Ti低于0.003質量％，則其添加效果不充分。Ti的含量的下限優選為0.005質量％。Ti的含量的上限更優選為3.0質量％,最優選為1.0質量％。
[0071](d) Al:0.01 ?2.0 質量％
[0072]Al與作為石墨化阻礙元素的N和O鍵合，形成氧化物或氮化物，其在熔液中懸濁而成為核，使MC碳化物微細均勻地結晶。但是，若Al超過2.0質量％，則外層變脆，招致機械性質的劣化。因此，Al的優選含量為0.2質量％以下。另一方面,若Al的含量低于0.0l質量％，則其添加效果不充分。Al的含量的上限更優選為1.5質量％,最優選為1.0質量％。
[0073](e)Zr:0.01 ?0.5 質量％
[0074]Zr與C鍵合生成MC碳化物，提高外層的耐磨損性。另外，由于使在熔液中生成的Zr氧化物作為結晶核發揮作用，凝固組織變得微細。另外，使MC碳化物的比重增加而防止偏析。但是，若Zr超過0.5質量％，則生成夾雜物而不優選。因此，Zr的含量優選為0.5質量％以下。另一方面，若Zr低于0.01質量％，則其添加效果不充分。Zr的含量的上限優選為0.3質量％,更優選為0.2質量％,最優選為0.1質量％。
[0075](f)B:0.001 ?0.5 質量％
[0076]B具有使碳化物微細化的作用。另外，微量的B有助于石墨的結晶。但是，若B超過0.5質量％，則白口化效果增強而石墨不容易結晶。因此，B的含量優選為0.5質量％以下。另一方面，若B低于0.001質量％，其添加效果不充分。B的含量的上限優選為0.3質量％，更優選為0.1質量％,最優選為0.05質量％。
[0077](g)Co:0.1 ?10.0 質量％
[0078]Co是對基底組織的強化有效的兀素。另外，Co使石墨容易結晶。但是，若Co超過10質量則外層的韌性降低。因此,Co的含量優選為10質量％以下。另一方面,若Co低于0.1質量％，則其添加效果不充分。Co的含量的上限優選為8.0質量％，更優選為6.0質量％，最優選為4.0質量％。
[0079](5)優選組成關系
[0080](a)Nb/V:0.1 ?0.7、Mo/V:0.7 ?2.5 和 V+l.2Nb:2.5 ?5.5
[0081]由于V、Nb和Mo均具有增加在耐磨損性方面必需的硬質MC碳化物的作用，有必要使這些元素的合計添加量為規定的水平以上。另外，V是降低熔液的比重的元素，與此相對，Nb和Mo是增加熔液的比重的元素。因此，若Nb和Mo含量相對于V不平衡，熔液的比重與奧氏體的比重之差變大，由于離心力帶來的奧氏體向外層側移動而碳顯著地稠化，其結果是奧氏體的枝晶容易偏析。
[0082]因此，將Nb/V的質量比設為0.1?0.7，將Mo/V的質量比設為0.7?2.5，并將V+l.2Nb設為2.5?5.5質量％。若Nb/V、Mo/V和V+l.2Nb在這些范圍內，則在以V為主體的碳化物中混入適量的Nb和Mo而碳化物變重，碳化物的分散均勻化，由此可以防止貝氏體和/或馬氏體的枝晶的斑點狀偏析的發生。特別是若V+l.2Nb超過5.5%，則過剩地結晶的比重小的MC碳化物在離心鑄造過程中在外層的內側稠化，阻礙與內層的熔接。
[0083]Nb/V的質量比的下限優選為0.12，更優選為0.14，最優選為0.18。Nb/V的質量比的上限優選為0.6，更優選為0.55，最優選為0.5。
[0084]Mo/V的質量比的下限優選為0.75，更優選為0.8，最優選為0.85。Mo/V的質量比的上限優選為2.2，更優選為1.95，最優選為1.75。
[0085]V+l.2Nb的下限優選為2.6質量％，更優選為2.7質量％，最優選為2.8質量％。V+l.2Nb的上限優選為5.35質量％，更優選為5.2質量％，最優選為5.0質量％。
[0086](b)Mo/Cr: 1.7 ?5.0
[0087]優選Mo/Cr的質量比在1.7?5.0的范圍內。若Mo/Cr的質量比低于1.7，則Mo含量相對于Cr含量不充分，以Mo為主體的碳化物粒子的面積率降低。另一方面，若Mo/Cr的質量比超過5.0,則以Mo為主體的碳化物變多，該碳化物粗大化因而破壞韌性低劣。因此，Mo/Cr的質量比優選1.7?5.0。Mo/Cr的質量比的下限更優選為1.8。Mo/Cr的質量比的上限更優選為4.7，最優選為4.5。
[0088](C)Si ( 3.2/[0.283 (C-0.2V-0.13Nb)+0.62]...(I)
[0089]為了改善耐事故性，例如在扁鋼熱軋機的后段用工作輥的情況下，需要將輥外層的破壞韌性值設為18.5MPa.m1/2以上。因此基底必須具有充分韌性。深入研究的結果發現，基底的破壞韌性值在基底中的Si固溶量超過3.2%時急劇降低。圖5表示基底中的Si固溶量與破壞韌性值的關系。若Si固溶量為3.2%以下，則破壞韌性值基本在22MPa.m1/2以上，但若Si固溶量超過3.2%，則降低到18.5MPa*m1/2以下。對于限制基底中的Si固溶量的合金組成經過深入研究的結果發現，為了使基底中的Si固溶量為3.2%以下，必須滿足 Si 彡 3.2/[0.283 (C-0.2V-0.13Nb)+0.62]的條件。
[0090](d) (C-0.2V-0.13Nb) + (Cr+Mo+0.5ff) ^ 9.5...(2)
[0091]在含有V、Nb、Cr、Mo和W的鑄鐵的凝固過程中，首先在V和Nb的粒狀的MC碳化物結晶后，Cr、Mo和W在液相中稠化，作為M2C、M6C, M7C3> M23C6, M3C等網絡狀的共晶碳化物結晶。外層的破壞韌性值很大程度上依賴于碳化物的量和形狀，特別是若網絡狀的共晶碳化物多或粗大，則破壞韌性值顯著降低。在C相對于形成MC碳化物的V和Nb過剩、且在凝固過程中在液相中稠化的Cr、Mo和W過剩的情況下，形成粗大碳化物，外層的破壞韌性值降低。C是否相對于V和Nb過剩，通過(C-0.2V-0.13Nb) 一項判定，Cr、Mo和W是否過剩通過(Cr+Mo+0.5W) 一項判定。深入研究的結果發現，為了使破壞韌性值不降低的組成條件是滿足(C-0.2V-0.13Nb) +(Cr+Mo+0.5W)彡 9.5。為了使破壞韌性值為 18.5MPa *m1/2 以上，必須使左邊的值為9.5以下。
[0092](e) 1.5 彡 Mo+0.5ff ^ 5.5...(3)
[0093]Mo和W具有形成M2C或M6C的硬質碳化物的作用。Mo的作用是W的作用的2倍，因此，Mo和W的合計量可以用(Mo+0.5W)表示。由于(Mo+0.5W)形成M2C、M6C的碳化物并提高耐磨損性，因此必須是1.5質量％以上，但若過多，則網絡狀的共晶碳化物變多，因此必須是5.5質量％以下。
[0094](6)第一和第二離心鑄造制復合輥的外層組織
[0095]在第一和第二離心鑄造制復合輥中的任意一個中，外層組織均具有基底、石墨、滲碳體、MC碳化物和MC碳化物以外的碳化物(M2C、M6C等)。在第一和第二離心鑄造制復合輥中的任意一個中，外層的金屬組織中的石墨的面積率均為0.3?10%。若石墨的面積率低于0.3%，則外層的耐磨損性和防燒結性不充分。另一方面，若石墨的面積率超過10%，則機械性質顯著降低。石墨的面積率優選為0.5?8%，更優選為I?7%。
[0096](B)內層
[0097](I)碳化物形成元素的分布
[0098]如圖1和圖2所示，內層2具有:熔接于外層I的芯部21、以及由芯部21的兩端一體地延伸出的驅動側軸部22和從動側軸部23。對于從外層I向內層2的“Cr、Mo、V和Nb”的擴散，在第一離心鑄造制復合輥的情況下，由于Nb的含量為零，所以表示“Cr、Mo和V”的擴散。因此，在以下的說明中不區分第一和第二離心鑄造制復合輥，僅稱為本發明的離心鑄造制復合棍。
[0099]在制造本發明的離心鑄造制復合輥時，若在利用離心鑄造法形成的外層的凝固途中或凝固后，將成為內層2的球墨鑄鐵的熔液在規定的澆注條件下澆鑄，則外層I的內面再熔解而碳化物形成元素(Cr、Mo、V和Nb)以規定的比例混入內層2，驅動側軸部22和從動側軸部23的基底組織被固溶強化，并且由于形成碳化物而高硬度化。在本發明中，必須使驅動側軸部22和從動側軸部23端部的Cr、Mo和V的合計含量均為0.15?2.0質量％，且在一個驅動側軸部22與另一從動側軸部23之間Cr、Mo和V的合計含量之差為0.2質量％以上。在此，“驅動側軸部22的端部”是指，距端面24a為10mm以內的范圍。另外，“從動側軸部23的端部”是指，距端面25a為10mm以內的范圍。通過化學分析從上述范圍內的驅動側軸部22和從動側軸部23采集的試樣，求出Cr、Mo、V和Nb的含量。
[0100]若兩軸部22、23端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量低于0.15質量％，則聯軸器部24的耐損耗性不充分。另一方面，若Cr、Mo、V和Nb的合計量超過2.0質量％，則生成的碳化物變得過多，因而兩軸部22、23變脆。更優選兩軸部22、23的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量為0.2?1.8質量％。
[0101]將一側軸部的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量與另一側軸部的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量之差設為0.2質量％以上。通過將Cr、Mo、V和Nb的合計量多(從外層I向內層2的碳化物形成元素的混入量多)的軸部設為具有聯軸器部24的驅動側軸部22，能夠提高聯軸器部24的耐損耗性。另外，通過將Cr、Mo、V和Nb的合計量少(從外層I向內層2的碳化物形成元素的混入量少)的軸部設為從動側軸部23，從動側軸部23不比驅動側軸部22堅硬，變得容易加工。優選上述合計量之差為0.25質量％以上。
[0102](2)內層用球墨鑄鐵的組成
[0103]在最終制品的復合輥中，內層用球墨鑄鐵除上述Cr、Mo、V和Nb以外，以質量基準計，含有 C:2.3 ?3.6%,S1:1.5 ?3.5%,Mn:0.2 ?2.0%和 N1:0.3 ?2.0%。除這些元素以外，可以含有0.1%以下的作為脫氧劑使用的41、0.5%以下的用于提高硬度的(:11、511、As或Sb、以及0.2%以下的由助熔劑或耐火材混入的B、Ca、Na或Zr。另外，作為雜質，可以含有S、P、N和O合計為合計約0.1 %以下。內層用球墨鑄鐵的優選化學組成是:以質量基準計為 C:2.3 ?3.6%、S1:1.5 ?3.5%、Mn:0.2 ?2.0%、N1:0.3 ?2.0%、Cr:0.05 ?
1.0 %、Mo:0.05 ?1.0 %、W:0 ?0.7 %、V:0.05 ?1.0 %、Nb:0 ?0，7 % 和 Mg:0.01 ?
0.08%，余量實質上為Fe和不可避免的雜質。
[0104](C)中間層
[0105]本發明中，在內層2的鑄造時利用了使外層I的Cr、Mo、V和Nb混入驅動側軸部22和從動側軸部23，也可以根據需要在外層I與內層2之間設置中間層。中間層的優選化學組成是:以質量基準計為C:2.3?3.6%,S1:0.7?3.5%,Mn:0.2?2.0%,N1:0.5?
5.0%Xr:0.8 ?3.0%,Mo:0.1 ?3.0%,ff:0 ?3.0%,V:0.1 ?3.0%和 Nb:0 ?3.0%,余量實質上為Fe和不可避免的雜質。
[0106]若澆鑄中間層的熔液，則外層I的內面再熔解而混入中間層，因此在中間層中也混入Cr、Mo、V和Nb。由于在內層2的鑄造時中間層的內面再熔解，因此由外層I向中間層混入的Cr、Mo、V和Nb混入內層。因此，即使形成中間層，也可以同樣地得到本發明的效果。為了切實地進行從外層I向內層2的Cr、Mo、V和Nb的移動，優選將中間層的平均厚度設為I?70mm,更優選設為3?50_。
[0107][2]離心鑄造制復合輥的制造方法
[0108]圖3(a)和圖3(b)表示用于在用離心鑄造用圓筒狀鑄模30離心鑄造外層I后鑄造內層2的靜置鑄造用鑄模的一例。靜置鑄造用鑄模100由在內面具有外層I的圓筒狀鑄模30、以及在其上下端設置的上模40和下模50構成。圓筒狀鑄模30內的外層I的內面具有用于形成內層2的芯部21的型腔60a，上模40具有用于形成內層2的從動側軸部23的型腔60b，下模50具有用于形成內層2的驅動側軸部22的型腔60c。離心鑄造法可以是水平型、傾斜型或垂直型中的任一種。
[0109]若在圓筒狀鑄模30的上下組裝上模40和下模50,貝U夕卜層I內的型腔60a與上模40的型腔60b和下模50的型腔60c連通，構成一體地形成內層I整體的型腔60。圓筒狀鑄模30內的31和33是砂型。另外，上模40內的42和下模50內的52分別是砂型。需要說明的是，下模50設有用于保持內層用熔液的底板53。
[0110]如圖3(a)及圖3(b)所示，在驅動側軸部22形成用的下模50上，將離心鑄造有外層I的圓筒狀鑄模30立起而設置，在圓筒狀鑄模30上設置從動側軸部23形成用的上模40，構成內層2形成用的靜置鑄造用鑄模100。
[0111]在靜置鑄造用鑄模100中，在利用離心鑄造法形成的外層的凝固途中或凝固后，隨著內層2用的球墨鑄鐵熔液從上模40的上方開口部43注入至型腔60內，型腔60內的熔液的液面由下模50逐漸上升至上模40，一體地鑄造成由驅動側軸部22、芯部21和從動側軸部23構成的內層2。此時，因熔液的熱量而外層I的內面部再熔解，外層I中的Cr、Mo、V和Nb混入內層2。
[0112]在本發明的方法中，將從動側軸部23形成用的上模30內的熔液面的上升速度設為10mm/秒以下，并使其小于驅動側軸部22形成用的下模40和芯部21形成用的圓筒狀鑄模30(外層I)內的熔液面的上升速度。由此，在到芯部21為止的澆注中，從再熔解后的外層I出來的Cr、Mo、V和Nb在驅動側軸部22和芯部21中停留在規定的程度，抑制混入在上模40形成的從動側軸部23。
[0113]若上模40內的熔液面的上升速度超過10mm/秒，則通過基于澆注的熔液的攪拌，下模40和圓筒狀鑄模30內的熔液與上模40內的熔液混合，驅動側軸部22和芯部21內的Cr、Mo、V和Nb混入從動側軸部23的量過分增多。上模40內的熔液面的上升速度優選10?10Omm/秒，更優選20?90mm/秒。
[0114]通過不僅將上模40內的熔液面的上升速度設為10mm/秒以下，還使其小于下模50內的熔液面的上升速度和圓筒狀鑄模30 (外層I)內的熔液面的上升速度，能夠使外層I內的Cr、Mo、V和Nb高效地混入驅動側軸部22和芯部21，并且能夠有效地抑制混入驅動側軸部22和芯部21的Cr、Mo、V和Nb通過熔液的攪拌過度地再混入從動側軸部23。上模40內的熔液面的上升速度優選比下模50內的熔液面的上升速度和圓筒狀鑄模30 (外層I)內的熔液面的上升速度小50?150mm/秒。另外，下模50內的熔液面的上升速度和圓筒狀鑄模30(外層I)內的熔液面的上升速度只要不妨礙澆注則沒有特別限制，但實用上優選100?200mm/秒。下模50內的熔液面的上升速度與圓筒狀鑄模30 (外層I)內的熔液面的上升速度可以相同，另外也可以前者大。在此，上模40內的熔液面的上升速度、下模50內的熔液面的上升速度、和圓筒狀鑄模30 (外層I)內的熔液面的上升速度是各自的平均上升速度。
[0115]如上所述，通過不僅調整外層I中所含Cr、Mo、V和Nb的含量，還調整上模40內的熔液面的上升速度、下模50內的熔液面的上升速度、和圓筒狀鑄模30 (外層I)內的熔液面的上升速度，能夠控制向驅動側軸部22和從動側軸部23的Cr、Mo、V和Nb的混入量。具體來說，在熔液面的上升速度大的下模50形成的驅動側軸部22的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量與在上模40形成的從動側軸部23的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量相比變多，其差為
0.2質量％以上。因此，能夠提高在驅動側軸部22的端部形成的聯軸器部24的耐損耗性。另一方面，對于從動側軸部23而言，由于Cr、Mo、V和Nb的合計量少，因此可以比驅動側軸部22更容易加工。
[0116]本發明中在一側軸部與另一側軸部之間Cr、Mo、V和Nb的含量存在差，特別是按照驅動側軸部與從動側軸部相比成為高硬度的方式對上述元素的含量設差是最合適的，但根據輥的用途和要求性能，也可以使從動側軸部比驅動側軸部高硬度。
[0117]圖4表示用于本發明的方法的鑄模的其他例子。該鑄模110是，外層I及相當于芯部21形成用的圓筒狀鑄模30的部分71、相當于從動側軸部23形成用的上模40的部分72、和相當于驅動側軸部22形成用的下模50的部分73 —體地形成的鑄模。需要說明的是，71a、72a、73a表示砂型。按照這樣，鑄模110兼備離心鑄造用鑄模和靜置鑄造用鑄模。使用鑄模110離心鑄造外層I后，將在內面形成外層I的鑄模110整體立起，從上方開口部74澆注內層2用的球墨鑄鐵熔液。
[0118]形成中間層時，在外層I的內面形成中間層后，在圖3所示鑄模的情況下將圓筒狀鑄模30立起，另外在圖4所示鑄模的情況下將鑄模110立起，從上方開口部澆注內層2用的球墨鑄鐵熔液。
[0119]通過以下的實施例詳細地說明本發明，但本發明并不受這些的限定。
[0120]實施例1?3及比較例I和2
[0121]將圖3(a)所示結構的圓筒狀鑄模30(內徑800mm、長度2500mm)設置于水平型的離心鑄造機，使用表I所示組成的熔液離心鑄造外層I。外層I凝固后，將在內面形成有外層I (厚度:90mm)的圓筒狀鑄模30立起，在驅動側軸部22形成用的中空狀下模50 (內徑600mm、長度1500mm)上垂直設置圓筒狀鑄模30，在圓筒狀鑄模30上垂直設置從動側軸部23形成用的中空狀上模40 (內徑600mm、長度2000mm)，從而構成了圖3 (b)所示靜置鑄造用鑄模100。
[0122]從上方開口部43向靜置鑄造用鑄模100的型腔60澆注表I所示組成的球墨鑄鐵熔液。球墨鑄鐵熔液的液面按驅動側軸部22形成用的下模50、芯部21形成用的圓筒狀鑄模30(外層I)和從動側軸部23形成用的上模40的順序上升。這樣一來，在外層I的內部形成由驅動側軸部22、芯部21和從動側軸部23構成的一體的內層2。
[0123]內層2完全凝固后，將靜置鑄造用鑄模100拆卸并取出復合輥，進行500°C的回火處理。然后，通過機械加工將外層1、驅動側軸部22和從動側軸部23加工成規定的形狀，形成聯軸器部24和凸狀部25。對按這種方式得到的各復合輥進行超聲波檢查的結果是確認到外層I和內層2堅實地熔接。
[0124]實施例4
[0125]在外層I的內面形成表I所示組成的中間層(厚度:20mm)后，將圓筒狀鑄模30立起，除此以外與實施例1同樣地進行，從而形成復合輥。進行超聲波檢查的結果是確認到外層I與中間層與內層2堅實地熔接在一起。
[0126]對于實施例1?4及比較例I和2，將外層、內層和中間層的澆鑄溫度、以及驅動側軸部22形成用下模50、芯部21形成用圓筒狀鑄模30和從動側軸部23形成用上模40中的內層熔液面的平均上升速度示于表2中。內層熔液面的平均上升速度通過內層熔液的重量測定和澆鑄時間測定來算出。另外，對于由驅動側軸部22的端面24a和從動側軸部23的端面25a切出的試樣，分析了 Cr、Mo、V和Nb的含量。將結果示于表3中。此外，通過圖像解析，由從各外層I切出的試樣的顯微鏡照片測定金屬組織中的石墨的面積率。將結果示于表4中。
[0127]在普通鋼軋的扁鋼熱軋機精軋列最終機架上，將實施例1?4及比較例I和2的各復合輥用于軋制噸數250，000噸的實機軋制，以下述的基準評價聯軸器部24的耐損耗性。
將結果示于表4中。
[0128]O:聯軸器部的耐損耗性良好。
[0129]X:聯軸器部過于損耗，而復合輥變得無法使用。
[0130]【表I】
[0131]
I化學Si成〖質寧、丨τ
例N0.層丨I!1.!
I C I Si Mn I Ni I Cr Mo W V | Nb
ijii；I
外fe I 3—18 I 2.15 0.65 I 3.92 I 1.02 3—21 —.....- 3.21 I —.....-
實旌例 1..........................................1.......................................1......................................................................1....................................1..............................................................................................................................................1.........................內J5 I 3.28 J 2.57 0.45 | 0.70 | 0.09 0.090.05 | —
外G I 3.39 I 2,46 0.62 I 4.12 I 1.79 1.58...2.19 I 0.54
實旌例 2...........................................1.......................................1.....................................................................f...................................t..............................................................................................................................................1........................"* 內β I 3.30 ! 2.42 0.51 I 0.92 I 0.16 0.13 — 0.09 I —
I !I II
外I 3.49 I 2.31 0.77 I 4.36 I 2.74 3.06 0.51 4.90 I 0.32
實碎伊3「！丨?!'
_ 內層 I 3.27 j 2.75 0.45 j 1.24 | 0.18_二― O'10 丨.外J云 J 3.23 j 2.34 0.77 I 4.25 | 0.82 4.45 ; - 3.66 I 0.30
實施怳 4 中間足 j 3.20 1.34 O, ￠7 3.18 | 0.35 1-52 一 0.20 -
_ 內J+g I 3.35 讀_2.68 0.42 0.67 | O, 14 0.08 — | Q.06 —
外fc ; 3.34 1.74 0.SO | 4.08 ! 1,80 2.73 -1 3.19 1-
比較例！ ---------------------1....................................................1----------------1...................................................................1-----------—
_ 內E I 3.38 2.64 0.62 I 0.52 j 0.17 0.0/0.14 I
外煤 I 3.21 2.39 0.63 | 4.48 I 2.20 3,25 O, 12 3.97 i 0.92
比較例2If f； t
I 內,? j 3.31 I 2, 63 I 0.44 | O- 71 j O, 07 [ 0.08 I — | 0.07 j — I
[0132]注:(I)各化學組成中的余量為Fe和不可避免的雜質。
[0133]【表2】
[0134]
? 澆鋳溫度內層熔融金屬面的平均上升速遼秒)
ft No、 im ,
—...................................................1...............................................；——、——下模_筒狀鑄模上模差”:—: 夕卜屢: 1290? ? w?■圓 j
實施例1 ;i I
內屢 1430200 195 40155
夕卜展 12.63_ _ __
實施例2..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................內層 1405180 175 50125
J-1Jt Λ O C
y\ /￡.* jloO—■ —■ —"—-
實施例3..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................內羼 1447180 1?5__50__125
t-j tiijijj^ OQO
? { /ZJTI ￡..1?0
'f 4 I 中 j^P ? 13"? I"-- ?"* ?~" — _ 內層 1425 180__175__50__125
夕卜'' , 286,.,.....,..■,_.,..._......■?
比較例r —丨...................................................................................................................-..............................................................._ 內層 ? 1418200__170__130__40
丨比較例2丨............、1...........................—...........................—................................................................—
； I 內 fe| 1432190 190 15040
[0135]注:(1)上模中的熔液面的平均上升速度與圓筒狀鑄模中的熔液面的平均上升速度之差。
[0136]【表3】
[0137]
碳化物P彡成元素的分布:質舉例N0.軸部..........................................................................................................................................................................................................................................................1..................................................___Cr Mo__W__￥__Nb|合計+1'
軸部 22 0.19 0.41 _ — 0,37 —|0.97
實施例1 軸部 23: 0.12 0.17 0.13|0.42
藝.0.07 0.24 _ 0.24 ~I0.55 I
軸部 22 0.39 0.34 0.37 0.08|1.18 ^
軸部 23 0.20 0.Vl....0.14 0.02丨0.53:
實施《2 ——— — — —j____
差 ^ 0.19 0.17.......0.23 0.06I0.65
— --—+?I
軸郃 22 0.45 0.42 0.06 0.59 0.04|1.50
實施例 3 軸部 23 I 0.37 0.32 0.04 0.44 0.03|1.16...............................................................................................................f...................................................................................................】............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................-s.....................................................................................................;
m" I 0.08 0.10 0.02 0.15 0.01丨0.34
---1-----j-!
軸部 2?— I 0.19 0.35 ■ 0.?8 0.02丨0.84
實施柄 4 軸部 23 丨 0.15 O- 13 — 0.10 0.01I0,39
_ 0.04 0.22 一.0.1:8 0.010.45
軸部 22 0.35 0.34 - 0.46 -1.15
比較例 1 _部 23 0,31 0.28 — 0.40 -1.00
差切紳 0.04 0.05 - 0.0S -0.1$
軸部 22 0.36 0.SG 0.02 0.59 0.121- 57
比較例2 軸部 23 O- 32 0.45 0.02 0.53 0.111.41
差1J Q.Q4 0.05 0.00 0.06 0.010.16
[0138]注:(1) Cr、Mo、V和Nb的合計量(質量％ )
[0139](2)從軸部22的端部的各元素的含量中減去軸部23的端部的各元素的含量的值(質量％ )。
[0140]【表4】
[0141]
復合輥的評價倒N0.—>卜層中的石墨— 聯軸蓋部
_:的面積率(?)的耐損耗性實施例1 _44__O_
實施例2 _T1S__O_
實施例33.6O
實施例4__15__O_
比較例1__t§__O_
比較例2丨4.2X
[0142]在實施例1?4中，從動側軸部23形成用的上模40內的球墨鑄鐵的熔液面的上升速度為10mm/秒以下，且小于驅動側軸部22形成用的下模50內的球墨鑄鐵的熔液面的上升速度和芯部21形成用的圓筒狀鑄模30(外層I)內的球墨鑄鐵的熔液面的上升速度。因此，驅動側軸部22的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量與從動側軸部23的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量均在0.15?2.0質量％的范圍內，且前者比后者多0.2質量％以上。
[0143]與此相對，在比較例I和2中，上模40內的球墨鑄鐵的熔液面的上升速度小于下模50內的球墨鑄鐵的熔液面的上升速度和圓筒狀鑄模30 (外層I)內的球墨鑄鐵的熔液面的上升速度，但超過10mm/秒。因此，驅動側軸部22的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量與從動側軸部23的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量均在0.15?2.0質量％的范圍內，但二者之差低于0.2質量％。
[0144]若對驅動側軸部22的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量相近的實施例2和比較例I進行比較，則實施例2與比較例I相比，驅動側軸部22的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量與從動側軸部23的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量之差大。因此，二者的驅動側軸部22的聯軸器部24的硬度均充分，但實施例2的從動側軸部23由于Cr、Mo、V和Nb的混入被抑制而具有良好的加工性，與此相對，比較例I的從動側軸部23由于Cr、Mo、V和Nb的混入多而堅硬,加工時間大幅增長。
[0145]同樣地，若對驅動側軸部22的端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量相近的實施例3和比較例2進行比較，則二者的驅動側軸部22的聯軸器部24的硬度均充分，但實施例3的從動側軸部23具有良好的加工性，與此相對，比較例2的從動側軸部23堅硬，加工時間大幅增長。
【權利要求】
1.一種離心鑄造制復合輥，其特征在于，其是利用離心鑄造法形成的外層與由球墨鑄鐵構成的內層熔接一體化而成的離心鑄造制復合輥， 所述外層由以下的Fe基合金構成，所述Fe基合金具有以質量基準計至少含有Cr:0.8?3.0%、Mo:1.5?6.0%和V:1.8?5.5%的化學組成，且金屬組織中的石墨面積率為 0.3 ?10%, 所述內層具有熔接于所述外層的芯部、和由所述芯部的兩端一體地延伸出的軸部， 兩軸部端部的Cr、Mo和V的合計量均為0.15?2.0質量％，且在一側軸部與另一側軸部之間Cr、Mo和V的合計量之差為0.2質量％以上。
2.根據權利要求1所述的離心鑄造制復合輥，其特征在于，所述外層以質量基準計還含有 C:2.5 ?3.7%、S1:1.2 ?3.0%、Μη:0.2 ?1.5%和 N1:3.0 ?5.0%。
3.—種離心鑄造制復合輥，其特征在于，其是利用離心鑄造法形成的外層與由球墨鑄鐵構成的內層熔接一體化而成的離心鑄造制復合輥， 所述外層由以下的Fe基合金構成，所述Fe基合金具有以質量基準計至少含有Cr:0.8?3.0%、Mo:1.5?6.0%、以及V和Nb:合計為1.8?5.5%的化學組成，且金屬組織中的石墨面積率為0.3?10%， 所述內層具有熔接于所述外層的芯部、和由所述芯部的兩端一體地延伸出的軸部， 兩軸部端部的Cr、Mo、V和Nb的合計量均為0.15?2.0質量％，且在一側軸部與另一側軸部之間Cr、Mo、V和Nb的合計量之差為0.2質量％以上。
4.根據權利要求3所述的離心鑄造制復合輥，其特征在于，所述外層以質量基準計還含有 C:2.5 ?3.7%、S1:1.2 ?3.0%、Μη:0.2 ?1.5%和 N1:3.0 ?5.0%。
5.根據權利要求1?4中任一項所述的離心鑄造制復合輥，其特征在于，所述外層以質量基準計還含有 W:0.1 ?5.0%,T1:0.003 ?5.0%,B:0.001 ?0.5%,Al:0.01 ?2.0%,Zr:0.01?0.5%和Co:0.1?10%中的至少一種。
6.—種離心鑄造制復合棍的制造方法,其特征在于,為制造權利要求1?5中任一項所述的離心鑄造制復合輥的方法，具有以下的工序:(I)用旋轉的離心鑄造用圓筒狀鑄模離心鑄造所述外層，(2)將具有所述外層的所述圓筒狀鑄模立起，在其上下端分別設置與所述外層連通的上模和下模，構成靜置鑄造用鑄模，(3)向由所述上模、所述外層和所述下模構成的型腔中澆鑄所述內層用的熔液的工序，其中，所述上模內的熔液面的上升速度為10mm/秒以下，且小于所述下模和所述外層內的熔液面的上升速度。
【文檔編號】C22C37/06GK104220192SQ201380018372
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月28日 優先權日:2012年4月2日
【發明者】小田望, 瀨川堯之, 野崎泰則, 服部敏幸 申請人:日立金屬株式會社