JPH04185414A - Composite cylinder with lining layer composed of corrosion-resistant and wear-resistant sintered alloy - Google Patents
Composite cylinder with lining layer composed of corrosion-resistant and wear-resistant sintered alloyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プラスチック成形機等に用いる複合シリンダ
に関し、詳しくは耐摩耗性、耐食性に優れた複合シリン
ダに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a composite cylinder used in a plastic molding machine, etc., and more particularly to a composite cylinder with excellent wear resistance and corrosion resistance.
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕プラス
チック等の射出成形あるいは押出成形に使用される成形
機用のシリンダには、加熱成形中の樹脂または樹脂に加
えた添加剤等による腐食あるいは摩耗を防止するため、
鋼材からなる中空円筒状のシリンダ母材の内面に、耐摩
耗性と耐食性とを有する合金材料を遠心鋳造法によりラ
イニングする構造のものが用いられている。[Prior art and problems to be solved by the invention] Cylinders for molding machines used for injection molding or extrusion molding of plastics, etc. are prone to corrosion or wear caused by the resin or additives added to the resin during hot molding. In order to prevent
A structure is used in which the inner surface of a hollow cylindrical base cylinder made of steel is lined with an alloy material having wear resistance and corrosion resistance by centrifugal casting.
しかしながら、上述のような成形機用の複合シリンダを
遠心鋳造法により作製する場合は、溶着反応時にライニ
ング層を形成する合金材料にシリンダ母材を形成する鋼
材のFeが侵入する。このFeの侵入はライニング層と
シリンダ母材との溶着を遂行するために必要であるが、
Feはライニング層の硬度を低下させ、また耐食性を劣
化させてしまうという問題かある。However, when a composite cylinder for a molding machine as described above is manufactured by centrifugal casting, Fe from the steel material forming the cylinder base material invades the alloy material forming the lining layer during the welding reaction. This penetration of Fe is necessary to achieve welding between the lining layer and the cylinder base material, but
There is a problem that Fe reduces the hardness of the lining layer and also deteriorates the corrosion resistance.
また近年プラスチックは、用途か多種多様化し、様々な
特殊樹脂を用いたり、様々な添加剤を混合するようにな
ってきているため、成形機用の複合シリンダ内ライニン
グ層の耐摩耗性及び耐食性を、さらに向上させるへき要
求か高まってきている。In addition, in recent years, the uses of plastics have become more diverse, and various special resins and additives have come to be used. , the demand for further improvement is increasing.
このためには合金成分を多量に配合したり、耐摩耗成分
を多量に添加したりする必要かあるか、遠心鋳造法では
、偏析や分散性等の問題のため、必ずしもこれらの要求
を満足させることかできない。For this purpose, is it necessary to mix large amounts of alloy components or add large amounts of wear-resistant components? Centrifugal casting methods do not necessarily satisfy these requirements due to problems such as segregation and dispersibility. I can't do anything.
従って本発明の目的は、ライニング層か、シリンダ母材
から侵入するFeを有することなく被覆されており、か
つ優れた耐摩耗性及び耐食性を有するような組成とする
ことかできる複合シリンダを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a composite cylinder which is coated with a lining layer without Fe penetrating from the cylinder base material and whose composition can be made to have excellent wear and corrosion resistance. That's true.
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、ライニン
グ層を形成する合金材料の組成を最適化するとともに、
その合金材料をHIPプロセスによりシリンダ母材の内
面上で加圧焼結することにより、ライニング層にFeが
侵入せず、かつライニング層は優れた耐摩耗性及び耐食
性を有することを発見し、本発明に想到した。As a result of intensive research in view of the above problems, the present inventors optimized the composition of the alloy material forming the lining layer, and
They discovered that by pressure-sintering the alloy material on the inner surface of the cylinder base material using the HIP process, Fe would not enter the lining layer and the lining layer would have excellent wear and corrosion resistance. I came up with an invention.
すなわち、本発明のライニング層とシリンダ母材層とか
らなる複合シリンダは、前記ライニング層が、Cr 5
.0〜20.0重量%、82.5〜4.0重量%、Si
2.5〜10.0重量%、Co 5.0〜40.0重
量%、Fe 5゜0重量%以下、残部実質的にNi及び
不可避的不純物からなる合金のアトマイズ粉末を、HI
Pプロセスにより前記シリンダ母材内面上で加圧焼結し
てなることを特徴とする。That is, in the composite cylinder of the present invention comprising a lining layer and a cylinder base material layer, the lining layer is made of Cr 5
.. 0-20.0% by weight, 82.5-4.0% by weight, Si
An atomized powder of an alloy consisting of 2.5 to 10.0 wt%, Co 5.0 to 40.0 wt%, Fe 5.0 wt% or less, and the remainder substantially Ni and unavoidable impurities is HI
It is characterized in that it is formed by pressure sintering on the inner surface of the cylinder base material using the P process.
まず本実施例に用いる耐摩耗性及び耐食性を有するライ
ニング層を構成する合金成分について説明する。First, the alloy components constituting the lining layer having wear resistance and corrosion resistance used in this example will be explained.
Crの含有率は5.0〜20.0重量%である。The content of Cr is 5.0 to 20.0% by weight.
Crはマトリックス中のBとのほう化物を形成するとと
もに合金中に分散し、耐食性及び耐摩耗性を向上する。Cr forms a boride with B in the matrix and is dispersed in the alloy, improving corrosion resistance and wear resistance.
しかしながら、Crが5.0重量%未満であると、その
効果が十分てなく、また20,0重量%を超えると合金
の靭性を低下させてしまう。However, if Cr is less than 5.0% by weight, the effect is not sufficient, and if it exceeds 20.0% by weight, the toughness of the alloy will be reduced.
Bの含有率は2.5〜4.0重量%である。The content of B is 2.5 to 4.0% by weight.
Bは組織中に高硬度のほう化物を析出させ、合金の硬度
を向上させる作用を有する。しかしなから、2.5重量
%未満ではその効果か十分ではなく、4.0重量%を超
えると超共晶組織が粗大化し、かつ脆性を増してしまう
。B has the effect of precipitating high hardness borides in the structure and improving the hardness of the alloy. However, if it is less than 2.5% by weight, the effect is not sufficient, and if it exceeds 4.0% by weight, the hypereutectic structure becomes coarse and brittle.
Siの含有率は2.5〜1O10重量%である。The content of Si is 2.5 to 10% by weight.
SiはN1と金属化合物を形成し、耐摩耗性を向上させ
る作用を有する。しかしながら、Siか2.5重量%未
満であると、その効果が十分でなく、また1000重量
%を超えると合金の靭性を低下させてしまう。Si forms a metal compound with N1 and has the effect of improving wear resistance. However, if the Si content is less than 2.5% by weight, the effect will not be sufficient, and if it exceeds 1000% by weight, the toughness of the alloy will be reduced.
Coの含有率は5.0〜40.0重量%である。The Co content is 5.0 to 40.0% by weight.
CoはCr及びBと化合して合金の高硬度特性と耐食性
を向上させる作用を有する。しかしながら、Coが5.
0重量%未満であると、その効果か十分てなく、また4
0.0重量%を超えるとその作用が飽和するとともに経
済的効果を失する。Co combines with Cr and B to improve the hardness and corrosion resistance of the alloy. However, Co is 5.
If it is less than 0% by weight, the effect will not be sufficient, and 4
If it exceeds 0.0% by weight, its effect will be saturated and the economic effect will be lost.
Feの含有量は5.0重量%以下である。The content of Fe is 5.0% by weight or less.
Feは、理想的には含まないのか好ましい。Feが含有
される量は、5重量%以上に増加すると硬さか低下する
とともに、酸に対する耐食性が低下する。Ideally, it is preferable that Fe is not included. When the amount of Fe contained increases to 5% by weight or more, the hardness decreases and the corrosion resistance against acids decreases.
また本実施例においては、上述した成分組成の原料を溶
融し、ガスアトマイズ法により粉末化する。上記原、料
は融点か余り高くなく、また溶湯の粘度が低いため、ガ
スアトマイズ法による粉末化に適する。ガスアトマイズ
法は、Arガス等を用い、通常の方法により行うことが
できる。アトマイズ粉末の粒径は、HIPが可能である
限り、特に限定されないが、組成の均一性を高めるため
に、5〜100uXl程度であるのが好ましい。Further, in this example, the raw materials having the above-mentioned composition are melted and powdered by a gas atomization method. The melting point of the raw materials mentioned above is not very high, and the viscosity of the molten metal is low, so they are suitable for powdering by gas atomization. The gas atomization method can be performed by a normal method using Ar gas or the like. The particle size of the atomized powder is not particularly limited as long as HIP is possible, but it is preferably about 5 to 100 uXl in order to improve the uniformity of the composition.
さらに本実施例においては、上述の合金粉末に、周期律
表のIVa族、Va族あるいはVIa族に属する元素の
炭化物からなる微粒子を均一に分散させることにより、
耐摩耗性をさらに向上することができる。Furthermore, in this example, by uniformly dispersing fine particles made of carbides of elements belonging to Group IVa, Group Va, or Group VIa of the periodic table in the above-mentioned alloy powder,
Abrasion resistance can be further improved.
上記炭化物からなる微粒子を含有する場合、含有率は、
ライニング層を形成するN1基合金材料100重量部当
り、5〜60重量部であるのが好ましい。When containing fine particles made of the above carbide, the content rate is:
The amount is preferably 5 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of the N1-based alloy material forming the lining layer.
5重量部未満であると耐摩耗性の向上か少ないし、60
重量部を超えると機械的強度の低下が大きいため好まし
くない。If it is less than 5 parts by weight, there will be little improvement in wear resistance;
If the amount exceeds 1 part by weight, the mechanical strength will decrease significantly, which is not preferable.
またこの場合は、前記炭化物からなる微粒子の粒径が5
〜100 ETIであるのが好ましい。5μm未満であ
ると均一に分散せず、また100μmを超えるとライニ
ング層の強度が低下するため好ましくない。Further, in this case, the particle size of the fine particles made of carbide is 5.
~100 ETI is preferred. If it is less than 5 μm, it will not be uniformly dispersed, and if it exceeds 100 μm, the strength of the lining layer will decrease, which is not preferable.
次に本発明の複合シリンダについて、その製造方法の一
例を説明する。Next, an example of a manufacturing method for the composite cylinder of the present invention will be explained.
第1図はシリンダ母材内にライニング層形成用の芯金を
挿入した状態を示す概略断面図であり、合金粉末充填前
の状態を示すものである。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a state in which a core metal for forming a lining layer is inserted into a cylinder base material, and shows the state before alloy powder is filled.
第1図に示すように、ホッパー用開口部41を育し、高
強度鋼材等からなるシリンダ母材1の内側に、複合シリ
ンダのシリンダ部を形成するための芯金2を挿入するこ
とにより、シリンダ母材1と芯金2との間に環状の中空
部3を形成する。芯金2の両端及びシリンダ母材1の両
端をともに、蓋4.5を溶接等で接合することによりシ
ールする。As shown in FIG. 1, by growing the hopper opening 41 and inserting the core metal 2 for forming the cylinder part of the composite cylinder inside the cylinder base material 1 made of high-strength steel, etc. An annular hollow part 3 is formed between a cylinder base material 1 and a core metal 2. Both ends of the core metal 2 and both ends of the cylinder base material 1 are sealed by joining a lid 4.5 by welding or the like.
この場合、ライニング用の合金粉末は開口部41より入
れることになるか、場合によっては、蓋4.5の一方を
合金粉末充填後にシールするようにしてもよい。合金粉
末の充填はシリンダ母材に振動を適当に与えることによ
り行うのか好ましい。最後にホッパー用開口部41も、
蓋8によりシールする。In this case, the alloy powder for lining may be introduced through the opening 41, or, depending on the case, one of the lids 4.5 may be sealed after being filled with the alloy powder. It is preferable that the filling of the alloy powder is carried out by appropriately applying vibration to the cylinder base material. Finally, the hopper opening 41,
It is sealed with a lid 8.
なお芯金2及び蓋4.5は軟鋼等により作製することが
できる。また芯金2は図のように中空である必要はなく
中実であってもよい。Note that the core metal 2 and the lid 4.5 can be made of mild steel or the like. Further, the core metal 2 does not need to be hollow as shown in the figure, and may be solid.
第2図は、このようにして合金粉末3aか充填された状
態のシリンダを示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a cylinder filled with alloy powder 3a in this manner.
合金粉末か密封充填されたシリンダは、第3図に示すよ
うな構造のHIP装置7内に、装填され、F(IP処理
が行われるが、通常のHIP処理条件は、温度900〜
1,050℃、圧力1.000〜1.500a、tmで
あり、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で1〜5時間行
う。なお第3図における白抜矢印は、接合体6に加わる
圧力の方向を概略的に示している。The cylinder filled with the alloy powder is loaded into a HIP device 7 having a structure as shown in FIG.
The temperature is 1,050° C., the pressure is 1.000 to 1.500 a, tm, and the process is carried out for 1 to 5 hours in an inert gas atmosphere such as argon. Note that the white arrow in FIG. 3 schematically indicates the direction of pressure applied to the joined body 6.
HIP処理を行った後の接合体6については、切削加工
等により蓋4、蓋5を除去する。次いで、芯金2を除去
し、シリンダ内面の仕上げを行う。After performing the HIP process, the lids 4 and 5 of the joined body 6 are removed by cutting or the like. Next, the core metal 2 is removed and the inner surface of the cylinder is finished.
以上により作製される複合シリンダは、ライニング層か
HIPプロセスにより形成されるため、Feかシリンダ
母材から侵入することかなく、優れた硬度及び耐食性を
有する構造になっている。またライニング層は、上述し
た耐食性、耐摩耗性合金材料により形成されているため
、さらに優れた耐摩耗性及び耐食性を有する構造になっ
ている。The composite cylinder manufactured as described above has a structure in which the lining layer is formed by the HIP process, so that Fe does not invade from the cylinder base material and has excellent hardness and corrosion resistance. Moreover, since the lining layer is formed of the above-mentioned corrosion-resistant and wear-resistant alloy material, it has a structure that has even better wear resistance and corrosion resistance.
なお上述した本実施例の複合シリンダに、適当な熱処理
を施し、シリンダ母材を所望の組織にすることにより、
シリンダ母材の強度を向上させ、ライニング層の耐クラ
ツク性を向上させることも可能である。Note that by subjecting the composite cylinder of this example described above to appropriate heat treatment to give the cylinder base material a desired structure,
It is also possible to improve the strength of the cylinder base material and improve the crack resistance of the lining layer.
このような熱処理を施す場合に最適なシリンダ母材につ
いて説明する。The cylinder base material that is most suitable for performing such heat treatment will be explained.
シリンダ母材として、亜共析または共析の合金鋼を用い
ることが好ましい。。It is preferable to use hypoeutectoid or eutectoid alloy steel as the cylinder base material. .
合金鋼として、Cr−Mo鋼を用いる場合、化学成分の
含有率はC0,3〜0.5重量%、Si0.15〜0.
35重量%、Mn 0.3〜1.5重量%、P 0.0
3重量%以下、S 0.03重量%以下、Cr 0.7
〜1.5重量%、Mo0.1〜0.5重量%とするのが
強度上好ましい。日本工業規格(JIS G 4105
)に規定されるSCM440、SCM445相当のCr
−Mo鋼が、強度上特に好ましい。When using Cr-Mo steel as the alloy steel, the content of chemical components is C0.3 to 0.5% by weight and Si 0.15 to 0.5% by weight.
35% by weight, Mn 0.3-1.5% by weight, P 0.0
3% by weight or less, S 0.03% by weight or less, Cr 0.7
From the viewpoint of strength, it is preferable that Mo content be 1.5% by weight and Mo 0.1% to 0.5% by weight. Japanese Industrial Standards (JIS G 4105
) Cr equivalent to SCM440 and SCM445 specified in
-Mo steel is particularly preferred in terms of strength.
合金鋼として、Ni −Cr −Mo鋼を用いる場合、
化学成分の含有率はC0,3〜0.5重量%、Sin、
15〜0.35重量%、Mn 0.3〜1.5重量%
、P 0.03重量%以下、30.03重量%以下、N
i 3.0重量%以下、C「0.7〜1.5重量%、M
o0.1〜0,5重量%とするのが強度上好ましい。日
本工業規格(JIS G 4103)に規定されるSN
CM439相当のNi −Cr −Mo鋼が、強度上特
に好ましい。When using Ni-Cr-Mo steel as alloy steel,
The content of chemical components is C0.3-0.5% by weight, Sin,
15-0.35% by weight, Mn 0.3-1.5% by weight
, P 0.03% by weight or less, 30.03% by weight or less, N
i 3.0% by weight or less, C 0.7 to 1.5% by weight, M
o0.1 to 0.5% by weight is preferable from the viewpoint of strength. SN specified in Japanese Industrial Standards (JIS G 4103)
Ni-Cr-Mo steel equivalent to CM439 is particularly preferred in terms of strength.
また本実施例においては、上述したようなシリンダ母材
に適当な熱処理を施すことにより、その組織を強度上有
利な構成にするが、この場合、組織の20%以上をベイ
ナイトにより形成し、残部をソルバイトにより形成する
のが好ましい。組織のベイナイトが20%未満であると
十分な強度か得らり
ず好ましくない。In addition, in this example, by applying appropriate heat treatment to the cylinder base material as described above, the structure is made to have an advantageous structure in terms of strength. In this case, 20% or more of the structure is formed of bainite, and the remainder is preferably formed from sorbite. If the bainite content in the structure is less than 20%, sufficient strength cannot be obtained, which is not preferable.
以上に示す組織構成とするために、本実施例においては
、上述した複合シリンダに熱処理を施すか、この熱処理
方法を第4図に示す熱処理パターンにより、以下に説明
する。In order to obtain the structure shown above, in this embodiment, the above-mentioned composite cylinder is subjected to heat treatment.The heat treatment method will be explained below using the heat treatment pattern shown in FIG.
ここで、第4図の横軸は時間、縦軸は温度を示しており
、また熱処理パターン上のAは焼入加熱工程、Bは冷却
工程、Cは保持工程、Dは加熱工程、Eはアニール工程
、Fは室温までの冷却工程を示している。Here, the horizontal axis in Fig. 4 shows time, and the vertical axis shows temperature, and on the heat treatment pattern, A is the quenching heating process, B is the cooling process, C is the holding process, D is the heating process, and E is the heating process. In the annealing step, F indicates a cooling step to room temperature.
本実施例においては、Aに示す焼入加熱工程により、複
合シリンダを形成し、その後日に示す冷却工程において
、ベイナイト変態を起こす温度領域まで冷却するが、こ
の時の冷却速度は40〜100”C/分である。冷却速
度が40°C/分未満であると、トルースタイトを生じ
、また100°C/分を超えると、ライニング層の内面
に割れか生じやすくなる。In this example, a composite cylinder is formed by the quenching heating step shown in A, and in the cooling step shown later, it is cooled to a temperature range where bainite transformation occurs, but the cooling rate at this time is 40-100" If the cooling rate is less than 40°C/min, troostite will occur, and if it exceeds 100°C/min, cracks will easily occur on the inner surface of the lining layer.
次いでCに示すように保持工程において、ベイナイト変
態を起こす領域は300〜550°Cである。Next, as shown in C, in the holding step, the region where bainite transformation occurs is 300 to 550°C.
ベイナイト変態を起こす領域か300°C未満であると
低温でのシリンダ母材の変態膨張によりライニング層の
内面に割れが生しやすくなり、また550℃を超えると
パーライトが生じる。If the temperature is less than 300°C in which bainite transformation occurs, cracks are likely to occur on the inner surface of the lining layer due to transformation expansion of the cylinder base material at low temperatures, and if it exceeds 550°C, pearlite is formed.
また保持工程における保持時間は10分以上である。保
持時間が、10分未満であると、シリンダ母材のベイナ
イト量が20%未満となり、十分な強度が得られなくな
る。Further, the holding time in the holding step is 10 minutes or more. If the holding time is less than 10 minutes, the amount of bainite in the cylinder base material will be less than 20%, and sufficient strength will not be obtained.
次いでDに示すようにアニール温度まで加熱を行うが、
この時、加熱速度は1〜10″C/分である。Next, heating is performed to the annealing temperature as shown in D.
At this time, the heating rate is 1~10''C/min.
加熱速度が1°C/分未満であると、シリンダ母材のベ
イナイト量が過多となり、ライニング層の内面に割れを
発生しやすくなる。また10℃/分を超えると、逆にベ
イナイト量が不足して強度が得られなくなる。If the heating rate is less than 1°C/min, the amount of bainite in the cylinder base material will be excessive, and cracks will easily occur on the inner surface of the lining layer. On the other hand, if the heating rate exceeds 10° C./min, the amount of bainite becomes insufficient and strength cannot be obtained.
次いでEに示すようにアニールを行うか、この時、アニ
ール温度は550〜650℃である。アニール温度が5
50°C未満であると残留応力除去というアニールの目
的を果たず、また650°Cを超えると金属組織に影響
をおよぼす。Then, annealing is performed as shown in E, at an annealing temperature of 550 to 650°C. Annealing temperature is 5
If the temperature is less than 50°C, the purpose of annealing to remove residual stress will not be achieved, and if it exceeds 650°C, the metal structure will be affected.
またアニール時間は1〜5時間である。アニール時間が
1時間未満であると十分に残留応力を除去できず、また
5時間を超えても、その効果に著しい変化はない。Further, the annealing time is 1 to 5 hours. If the annealing time is less than 1 hour, the residual stress cannot be removed sufficiently, and even if the annealing time exceeds 5 hours, there is no significant change in the effect.
最後にFに示すように室温まで冷却する。Finally, as shown in F, it is cooled to room temperature.
以上により形成される本実施例における複合シリンダは
、シリンダ母材の強度か著しく向上するため、ライニン
グ層が優れた疲労強度、特に耐クラツク性を育する構造
になる。The composite cylinder of this example formed as described above has a structure in which the lining layer has excellent fatigue strength, particularly crack resistance, since the strength of the cylinder base material is significantly improved.
以下の具体的実施例により本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail with reference to the following specific examples.
実施例1
第2図に示す構造の接合体を上述の方法により作製した
が、ライニング層を形成する合金材料として、Cr7.
0重量%、82.5重量%、Si2.7重量%、Co1
0.0重量%、Fe0.5重量%、残部実質的にNi及
び不可避的不純物からなる合金のアトマイズ粉末を用い
、またシリンダ母材としてSCM440を用いた。Example 1 A joined body having the structure shown in FIG. 2 was produced by the method described above, but Cr7.
0% by weight, 82.5% by weight, Si2.7% by weight, Co1
An atomized powder of an alloy consisting of 0.0% by weight of Fe, 0.5% by weight of Fe, and the remainder substantially Ni and unavoidable impurities was used, and SCM440 was used as the cylinder base material.
また、上記接合体を第3図に示すような構造のHIP装
置内において、HIP処理を施したが、この時のHIF
処理条件は、Arガス雰囲気中、温度950°C1圧力
1.OOOatm 、 4時間とし、複合シリンダを得
た。In addition, the above bonded body was subjected to HIP treatment in a HIP apparatus having a structure as shown in FIG.
The processing conditions were: Ar gas atmosphere, temperature 950°C, pressure 1. OOOatm for 4 hours to obtain a composite cylinder.
実施例2
実施例1と同様に、接合体を作製したか、ライニング層
を形成する合金材料として、Cr7.0重量%、B 2
.5重量%、Si2.7重量%、Co10.0重量%、
Fe0.5重量%、残部実質的にNi及び不可避的不純
物からなる合金のアトマイズ粉末に、さらにWCからな
る粒径5〜30iJXl微粒子をアトマイズ粉末100
重量部当り、20重量部均一に分散させた。またシリン
ダ母材としてSNCM439を用いた。Example 2 In the same manner as in Example 1, a bonded body was produced, or as an alloy material forming a lining layer, 7.0% by weight of Cr and B 2 were used.
.. 5% by weight, Si2.7% by weight, Co10.0% by weight,
An atomized powder of an alloy consisting of 0.5% by weight of Fe, the balance substantially Ni and unavoidable impurities, and further 100% of atomized powder with a particle size of 5 to 30i JXl fine particles made of WC.
20 parts by weight per part by weight were uniformly dispersed. Furthermore, SNCM439 was used as the cylinder base material.
次いで、アトマイズ粉末か密封された上記接合体を第3
図に示すような構造のHIP装置内に、装填し、HIP
処理を施した。この時のHIP処理条件は、温度950
°C1圧力11000atであり、Arの不活性ガス雰
囲気中で4時間行うことにより複合シリンダを得た。Next, the atomized powder and the sealed bonded body are transferred to a third
Load it into the HIP device with the structure shown in the figure, and HIP it.
Processed. The HIP processing conditions at this time are a temperature of 950
A composite cylinder was obtained by carrying out the process for 4 hours at a pressure of 11,000 at.degree. C. and an Ar inert gas atmosphere.
実施例3
実施例1と同様の複合シリンダにさらに熱処理を施した
。Example 3 A composite cylinder similar to Example 1 was further subjected to heat treatment.
この時の熱処理条件は、加熱温度900°C(第4図に
示すA)、冷却速度80°C/分(第4図に示すB)、
ベイナイト変態を起こす温度500°C1保持時間20
分(第4図に示すC)、加熱速度5℃/分(第4図に示
すD)、アニール温度630℃、保持時間5時間(第4
図に示すE)であった。The heat treatment conditions at this time were: heating temperature 900°C (A shown in Figure 4), cooling rate 80°C/min (B shown in Figure 4),
Temperature that causes bainite transformation: 500°C 1 Holding time: 20
minutes (C shown in Figure 4), heating rate 5°C/min (D shown in Figure 4), annealing temperature 630°C, holding time 5 hours (C shown in Figure 4).
E) shown in the figure.
以上により形成された複合シリンダのシリンダ母材の組
織は、約50%のベイナイトと約50%のソルバイトと
からなっていた。The structure of the cylinder base material of the composite cylinder thus formed consisted of about 50% bainite and about 50% sorbite.
実施例4
実施例2と同様の複合シリンダにさらに熱処理を施した
。Example 4 A composite cylinder similar to Example 2 was further subjected to heat treatment.
この時の熱処理条件は、初期温度(第4図に示すA)、
冷却速度50°C/分(第4図に示すB)、ベイナイト
変態を起こす温度50℃、保持時間20分(第4図に示
すC)、加熱速度5℃/分(第4図に示すD)、アニー
ル温度630℃、保持時間5時間(第4図に示すE)で
あった。The heat treatment conditions at this time were: initial temperature (A shown in Figure 4);
Cooling rate 50°C/min (B shown in Figure 4), temperature at which bainite transformation occurs 50°C, holding time 20 minutes (C shown in Figure 4), heating rate 5°C/min (D shown in Figure 4) ), the annealing temperature was 630° C., and the holding time was 5 hours (E shown in FIG. 4).
以上により形成された複合シリンダのシリンダ母材の組
織は、約20%のベイナイトと約80%のソルバイトと
からなっていた。The structure of the cylinder base material of the composite cylinder thus formed consisted of about 20% bainite and about 80% sorbite.
上述した本実施例の複合シリンダについて、ライニング
層の耐摩耗性、耐食性、及びシリンダ母材の強度を測定
した。Regarding the composite cylinder of this example described above, the wear resistance and corrosion resistance of the lining layer and the strength of the cylinder base material were measured.
耐摩耗性については、成形機用シリンダから、10mm
X 15mmX 10mmの大きさの試料を作成し、#
400の研磨紙に、荷重2.0Kgで押圧し、480m
の距離を摺動させた後にライニング材の摩耗量を調べた
。Regarding wear resistance, 10mm from the molding machine cylinder
Create a sample with a size of 15mm x 10mm, and
400 abrasive paper with a load of 2.0 kg, 480 m
The amount of wear on the lining material was examined after it had been slid over a distance of .
この結果を、後述する比較例の結果を1.0とした時の
相対値によって表し、耐摩耗性を評価した。This result was expressed as a relative value when the result of a comparative example described later was set as 1.0, and the wear resistance was evaluated.
耐食性については、成形機用シリンダから試料を作成し
、50°Cの10%HCI水溶液中に24時間浸漬した
後に、ライニング材の腐食原料量率を調べた。Regarding corrosion resistance, a sample was prepared from a cylinder for a molding machine, and after being immersed in a 10% HCI aqueous solution at 50°C for 24 hours, the amount ratio of corrosive raw material in the lining material was examined.
この結果を、後述する比較例の結果を10とした時の相
対値によって表し、腐食性を評価した。This result was expressed as a relative value when the result of the comparative example described later was set as 10, and the corrosiveness was evaluated.
シリンダ母材の強度については、母材から引張試験試料
を作成し、引張試験を行い、母材強度として最も重要な
0.2%耐力を計測した。Regarding the strength of the cylinder base material, a tensile test sample was prepared from the base material, a tensile test was conducted, and the 0.2% yield strength, which is the most important strength of the base material, was measured.
これらの結果を第1表に示す。These results are shown in Table 1.
第1表から明らかなように、実施例1.2の複合シリン
ダにおいては、ライニング層か優れた耐摩耗性及び耐食
性を有していた。As is clear from Table 1, in the composite cylinder of Example 1.2, the lining layer had excellent wear resistance and corrosion resistance.
また実施例3.4の複合シリンダにおいては、適当な熱
処理が施されているために、シリンダ母材の強度が著し
く向上していることがわかる。そのため、ライニング層
にかかる歪みが小さくなり、疲労強度及び耐クラツク性
が向上すると考えられる。Furthermore, it can be seen that in the composite cylinders of Examples 3 and 4, the strength of the cylinder base material was significantly improved due to the appropriate heat treatment. Therefore, it is thought that the strain applied to the lining layer is reduced, and fatigue strength and crack resistance are improved.
なお本実施例においては、車軸の複合シリンダを例にと
り説明したが、複数軸の複合シリンダとすることも可能
であり、この場合も良好な効果を発揮することは勿論で
ある。Although the present embodiment has been described using a composite cylinder of an axle as an example, it is also possible to use a composite cylinder of a plurality of axles, and it goes without saying that good effects can be achieved in this case as well.
また本実施例においては、複合シリンダの芯金を中空構
造のものを用いた例について説明したか、中実構造のも
のを用いても良好な効果を発揮することは勿論である。Further, in this embodiment, an example has been described in which the core metal of the composite cylinder has a hollow structure, but it goes without saying that a good effect can be obtained even if a core metal of a solid structure is used.
以上詳述したように、本発明の複合シリンダにおいては
、ライニング層を、上述した耐食性、耐摩耗性を付加す
るのに最適な成分組成の合金材料により形成し、かつそ
の合金材料かHIPプロセスによりシリンダ母材に加圧
焼結された構造になっている。このため、ライニング層
か、シリンダ母材から侵入するFeを有することなく被
覆され、優れた耐摩耗性及び耐食性を有する構造になっ
ている。As detailed above, in the composite cylinder of the present invention, the lining layer is formed of an alloy material having an optimal composition for adding the above-mentioned corrosion resistance and wear resistance, and the alloy material is formed by a HIP process. It has a structure that is pressure sintered to the cylinder base material. Therefore, the lining layer is coated without Fe entering from the cylinder base material, resulting in a structure having excellent wear resistance and corrosion resistance.
第1図はシリンダ母材内に芯金を挿入した状態を示す概
略断面図であり、
第2図はシリンダ内にライニング用合金粉末を充填した
状態を示す概略断面図であり、第3図は本発明の複合シ
リンダを製造するためのHIP装置を示す概略断面図で
あり、第4図は本発明の一実施例による複合シリンダの
熱処理パターン図である。
■・・・・・・・シリンダ母材
2・・・・・・・芯金
3・・・・・・・中空部
3a・・・・・・・合金粉末
4.5.8・・・蓋
7・・・・・・・HIP装置
3L 32・・・・・端部
41・・・・・・・ホッパー用開口部Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing the state in which the core metal is inserted into the cylinder base material, Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing the state in which the cylinder is filled with alloy powder for lining, and Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing the state in which the core metal is inserted into the cylinder base material. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a HIP apparatus for manufacturing a composite cylinder of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of a heat treatment pattern of a composite cylinder according to an embodiment of the present invention. ■・・・・・・Cylinder base material 2・・・・・・Core metal 3・・・・・・Hollow part 3a・・・Alloy powder 4.5.8・・・Lid 7...HIP device 3L 32... End 41... Hopper opening
Claims (1)
リンダにおいて、前記ライニング層が、Cr5.0〜2
0.0重量%、B2.5〜4.0重量%、Si2.5〜
10.0重量%、Co5.0〜40.0重量%、Fe5
.0重量%以下、残部実質的にNi及び不可避的不純物
からなる合金のアトマイズ粉末を、HIPプロセスによ
り前記シリンダ母材内面上で加圧焼結してなることを特
徴とする複合シリンダ。 (2)請求項1に記載の複合シリンダにおいて、前記ラ
イニング層が、前記アトマイズ粉末100重量部当り、
IVa族、Va族あるいはVIa族に属する元素の炭化物の
微粒子5〜60重量部を均一に分散させてなることを特
徴とする複合シリンダ。 (3)請求項2に記載の複合シリンダにおいて、前記炭
化物からなる微粒子の粒径が5〜100μmであること
を特徴とする複合シリンダ。 (4)請求項1乃至3のいずれかに記載の複合シリンダ
において、前記シリンダ母材の組織は、ベイナイト20
%以上、残部ソルバイトからなることを特徴とする複合
シリンダ。(5)請求項4に記載の複合シリンダにおい
て、前記シリンダ母材は、C0.3〜0.5重量%、S
i0.15〜0.35重量%、Mn0.3〜1.5重量
%、P0.03重量%以下、S0.03重量%以下、C
r0.7〜1.5重量%、Mo0.1〜0.5重量%、
残部実質的にFe及び不可避的不純物からなるCr−M
o鋼であることを特徴とする複合シリンダ。 (6)請求項4に記載の複合シリンダにおいて、前記シ
リンダ母材は、C0.3〜0.5重量%、Si0.15
〜0.35重量%、Mn0.3〜1.5重量%、P0.
03重量%以下、S0.03重量%以下、Ni3.0重
量%以下、Cr0.7〜1.5重量%、Mo0.1〜0
.5重量%、残部実質的にFe及び不可避的不純物から
なるNi−Cr−Mo鋼であることを特徴とする複合シ
リンダ。Scope of Claims: (1) A composite cylinder having a lining layer and a cylinder base material layer, wherein the lining layer has Cr5.0 to 2.
0.0% by weight, B2.5~4.0% by weight, Si2.5~
10.0% by weight, Co5.0-40.0% by weight, Fe5
.. 1. A composite cylinder, characterized in that an atomized powder of an alloy containing 0% by weight or less, the balance substantially consisting of Ni and unavoidable impurities, is pressure sintered on the inner surface of the cylinder base material by a HIP process. (2) In the composite cylinder according to claim 1, the lining layer comprises, per 100 parts by weight of the atomized powder,
1. A composite cylinder comprising 5 to 60 parts by weight of fine particles of a carbide of an element belonging to Group IVa, Group Va, or Group VIa uniformly dispersed therein. (3) The composite cylinder according to claim 2, wherein the fine particles made of the carbide have a particle size of 5 to 100 μm. (4) In the composite cylinder according to any one of claims 1 to 3, the structure of the cylinder base material is bainite 20,
% or more, the balance being sorbite. (5) In the composite cylinder according to claim 4, the cylinder base material contains 0.3 to 0.5% by weight of C, S
i0.15 to 0.35 wt%, Mn0.3 to 1.5 wt%, P0.03 wt% or less, S0.03 wt% or less, C
r0.7-1.5% by weight, Mo0.1-0.5% by weight,
The remainder essentially consists of Fe and unavoidable impurities Cr-M
A composite cylinder characterized by being made of steel. (6) In the composite cylinder according to claim 4, the cylinder base material includes C0.3 to 0.5% by weight, Si0.15
~0.35% by weight, Mn0.3-1.5% by weight, P0.
03% by weight or less, S 0.03% by weight or less, Ni 3.0% by weight or less, Cr 0.7-1.5% by weight, Mo 0.1-0
.. 1. A composite cylinder comprising Ni-Cr-Mo steel consisting of 5% by weight and the remainder substantially Fe and unavoidable impurities.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2315110A JPH04185414A (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Composite cylinder with lining layer composed of corrosion-resistant and wear-resistant sintered alloy |
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JP2315110A Pending JPH04185414A (en) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Composite cylinder with lining layer composed of corrosion-resistant and wear-resistant sintered alloy |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04185414A (en) |
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-
1990
- 1990-11-20 JP JP2315110A patent/JPH04185414A/en active Pending
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