(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のＭＣ炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる圧延ロール用外層材であって、外層材の化学成分が質量％で、Ｃ：２．５％を超え９．０％以下、Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下、Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下、Ｖ：１５．０％を超え４０．０％以下を含有し、さらに質量％で、Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下およびＷ：１．０％を超え４０．０％以下のいずれか１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなり、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％分散した組織であって、ロックウェルＣスケール硬さ（ＨＲＣ）の実測値が６２以上で、かつ下記（ｓ）式を満足することを特徴とする圧延ロール用外層材。
（ロックウェルＣスケール硬さの実測値）−（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）を下記（ｔ）式でＨＲＣ単位に換算した値Ｆ）≧２・・・（ｓ）
ここで、
Ｆ＝−４．４７×１０−５×Ｈｖ２＋０．１０６×Ｈｖ＋７．８２・・・（ｔ）
【請求項２】
遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のＭＣ炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる圧延ロール用外層材であって、外層材の化学成分が質量％で、Ｃ：２．５％を超え９．０％以下、Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下、Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下、Ｖ：１５．０％を超え４０．０％以下を含有し、さらに質量％で、Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下およびＷ：１．０％を超え４０．０％以下のいずれか１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなり、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の総量が０〜３％分散した組織であって、ロックウェルＣスケール硬さ（ＨＲＣ）の実測値が６２以上で、かつ下記（ｓ）式を満足することを特徴とする圧延ロール用外層材。
（ロックウェルＣスケール硬さの実測値）−（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）を下記（ｔ）式でＨＲＣ単位に換算した値Ｆ）≧２・・・（ｓ）
ここで、
Ｆ＝−４．４７×１０−５×Ｈｖ２＋０．１０６×Ｈｖ＋７．８２・・・（ｔ）
【請求項３】
前記組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ロール用外層材。
【請求項４】
前記組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項５】
前記組織におけるＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項６】
前記組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項７】
前記Ｖの一部を、質量％で下記（１）式を満足する範囲のＮｂで置換することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ロール用外層材。
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％      ・・・（１）
【請求項８】
さらに下記（２）式を満足することを特徴とする請求項１、２、７のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％    ・・・（２）
【請求項９】
さらに質量％で、Ｎｉ：２．０％以下（０％を含む）およびＣｏ：１０．０％以下（０％を含む）のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする請求項１、２、７、８のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項１０】
さらに質量％で、Ｔｉ：０．５％以下（０％を含む）およびＡｌ：０．５％以下（０％を含む）のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする請求項１、２、７、８、９のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の圧延ロール用外層材を用いて形成されたことを特徴とする圧延ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールに関するものであり、耐摩耗性に優れるとともに、特に耐凹み疵性に優れる外層材で、薄板圧延機に用いられるワークロールとして好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延の生産性を決定する重要な特性として、圧延ロールの耐摩耗性がある。耐摩耗性が乏しいと、早期にロール表面が摩耗し、被圧延材の寸法精度を損なう。これを防止するためにはロールを頻繁に取り替えなければならず、圧延操業の中断の頻度が増えることによる圧延工場の生産性の低下、ロール表面研削加工に要するコストの増大、さらにロール表面研削量の増大によるロール原単位の低下といった問題が発生する。
【０００３】
そこで、従来から耐摩耗性の要求に応えることを目論んだ圧延ロール用外層材（圧延使用層）として、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖなどの合金元素を多量に含んだハイス系合金が使用されている。その組織には、Ｃｒを多く含むＭ７Ｃ３型炭化物（Ｍは金属元素を示す、以降同様）、Ｍｏ及びＷを多く含むＭ２Ｃ型炭化物やＭ６Ｃ型炭化物、およびＶを多く含むＭＣ型炭化物などの金属炭化物を含有しているものである。
【０００４】
一方、薄板圧延機においては、中間ロールまたはバックアップロールを有する多段式ミルが一般的となっている。この多段式ミルは、板形状の制御に優れるものの、圧延中に発生する様々な異物がワークロールと接触する中間ロールまたはバックアップロールとの間に挟まった場合、その異物に集中的に圧延荷重がかかるため、異物を挟んだ部分のワークロールが局部的に凹み、疵が発生する。この凹み疵がワークロールに発生すると、被圧延材に転写され、被圧延材の表面品質を極度に低下させる。また、ワークロールに凹み疵が入ったまま圧延を続行すると、圧延応力によりこの凹み疵の部分からロール内部にクラックが進展し、さらにはワークロールの割損（スポーリング）に至る場合がある。
【０００５】
従来より、この凹み疵の発生を防ぐための手段が種々提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、その化学成分が重量％で、Ｃ：２．４５〜４％、Ｓｉ：１〜２．５％、Ｍｎ：０．６〜２％、Ｎi：０．３〜１．５％、Ｃｒ：６〜８％、Ｍｏ：１１％を超え１５％以下、Ｗ：１０〜２０％、Ｖ：５〜１０％、Ｃｏ：１２〜１６％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、高い硬さと高い摩耗抵抗性を有し、さらに耐凹み疵性に優れたことを特徴とする多段式圧延用作業ロールが開示されている。
【０００７】
また、特許文献１には、基地中に炭化物形成元素であるＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，を固溶させ高温焼もどしでＭＣ，Ｍ６Ｃ型の炭化物を析出させて硬度を上昇させる。また、Ｍｏ及びＷの総量は（２Ｍｏ＋Ｗ）の値が３０％以上で５０％以下の範囲にあるように含むのが好ましく、またＭｏ，Ｗ及びＣｏの総量の好ましい範囲は（２Ｍｏ＋Ｗ＋Ｃｏ）が４２％以上で６６％以下となる範囲で、これにより焼入温度範囲が広く、そして焼もどし温度も１００〜６００℃と広い範囲でＨＲＣ６８以上の高い硬さが得られる。また、ＭＣ，Ｍ６Ｃ，Ｍ７Ｃ３の他にマルテンサイト、残留オーステナイトの金属組織により、高い硬度と高い摩耗抵抗性ならびに耐凹み疵性を向上させ、その作用はさらに効果的となることが記載されている。
【０００８】
特許文献１によれば、ロールを上記の成分に調製することにより、高温焼もどしより高い硬度と高い摩耗抵抗性ならびに、耐凹み疵性に優れた多段式圧延用作業ロールが得られる。
【０００９】
特許文献２には、鋳鋼または鍛鋼からなる芯材の周囲に、連続鋳掛肉盛法にて外層を形成してなり、前記外層材の化学成分が重量％で、Ｃ：０．８〜２．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｃｒ：４．０〜１０．０％、Ｍｏ：１．０〜６．０％、Ｖ：０．５〜３．０％、Ｗ：０．５〜３．０％からなり、残部がＦｅおよび不可避的成分であり、かつＣｂａｌ＝Ｃ−（０．０６０Ｃｒ＋０．０６３Ｍｏ＋０．０３３Ｗ＋０．２３５Ｖ）を０．１〜１．０からなる冷間圧延用ワークロールにおいて、前記外層に、さらにＴｉ、Ｂ、Ｍｇの１種以上を０．０２〜０．５０％含有したこと特徴とする冷間圧延用ワークロールが開示されている。
【００１０】
また、特許文献２によれば、耐摩耗性を向上させるため、硬質の晶出炭化物を利用することを最大の特徴の一つとし、さらに基地組織の硬さをビッカース硬度で７５０以上であることが記載されている。また、炭化物はＶによるＭＣ型あるいはＣｒ・Ｍｏ・ＷによるＭ７Ｃ３型、Ｍ２Ｃ型、もしくはＭ６Ｃ型を主として利用することが記載されている。さらには、従来ロールの場合、高い残留応力をも利用してショア硬度を管理指標としていたが、耐摩耗性、粗度保持性、耐凹性についての耐久性を確保し向上させる上では押し込み型の代表硬度の一つであるビッカース硬度を管理指標として採用し７５０以上、望ましくは８００以上とすることで耐久性の向上を達成したことが記載されている。
【００１１】
特許文献３には、鋼系または鉄系材料からなる内層の外周に超硬合金からなる外層が接合してなり、外層表面の押し込み硬さがＨＲＡ８６以上であることを特徴とする圧延用複合ロールが開示されている。
【００１２】
特許文献３によれば、内層の外周に超硬合金からなる外層を接合して、超硬合金の表面の押し込み硬さをＨＲＡ８６以上にすることにより、ロール表面の凹み疵の発生を防止することができるため、従来実施していた凹み疵による転写防止のための無駄なロール交換や研磨を省くことができ、生産効率の向上、生産コストの削減を達成でき、被圧延材の板形状制御を良好にできることが記載されている。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−１９２７９１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３５０６号公報
【特許文献３】特開２００４−１３６２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１には、多量のＭｏおよびＷを含ませることにより多量のＭ６Ｃ型炭化物を形成するとともに、多量のＣｏを含ませることにより基地の硬さを増加させることで耐摩耗性および耐凹み疵性を向上させることが記載されているが、多量のＭ６Ｃ型炭化物および基地硬さの増加はいずれも靭性を低下させるものであり、適用される用途は制限される。
【００１５】
特許文献２には、硬質の晶出炭化物を利用することを最大の特徴とし、基地組織の硬さをビッカース硬度で７５０以上とすることで耐摩耗性を向上させることが記載されている。しかしながら、さらに耐摩耗性及び耐凹み疵性を向上させようと目論み、合金添加量を増加させると、炭化物が粗大化し圧延用ロールとしての炭化物の均質性確保が困難になる。
【００１６】
特許文献３に記載の超硬合金はＷＣを多量に含み、一般的なハイス系合金に比べ耐摩耗性に優れる特徴をもつ。特許文献３によれば、超硬合金の押し込み硬さをＨＲＡ８６以上と極めて硬くすることで耐凹み疵性を向上させている。ここで、超硬合金の基地は、主にＣｏ、ＮｉおよびＣｒの合金で構成されており、そのため超硬合金の基地硬さはビッカース硬さで５００以下と、一般的なハイス系合金の基地（ビッカース硬さで５５０以上）にくらべ低い。このため、超硬合金は一般的なハイス系合金にくらべ耐凹み疵性が低下しやすいという問題がある。
【００１７】
これらの公知例にみられるように、従来より耐凹み疵性を向上させるためには、いわゆる押し込み硬さを上げればよいことが知られている。しかしながら、硬さを上げることは靭性の低下を招きやすく、また炭化物の均質性確保が困難になる。したがって、本発明は、耐凹み疵性を従来技術と異なる技術的手段で改善することを図ったものであり、優れた耐摩耗性、靭性および炭化物の均質性を具備するとともに、耐凹み疵性に極めて優れた圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の耐凹み疵性の評価にはロックウェルＣスケール硬さを用いた。これは、凹み疵は、異物がロールに押し付けられることによるロールの変形により発生することから、押し込み硬さの代表的なものとして、ロックウェルＣスケール硬さ（以下ＨＲＣと表す）を耐凹み疵性の評価方法として採用した。
【００１９】
本発明者らはロールに凹み疵が発生した部位よりサンプルを採取し、ＨＲＣ硬さ測定を行なった。種々のサンプル測定の結果、ＨＲＣ硬さが６２未満のものに凹み疵が発生しやすいことが判った。
【００２０】
さらに、本発明者らは、炭化物の種類、量、分布形態および基地硬さの異なる種々のサンプルについてＨＲＣ硬さを測定するとともに、その相関について調査した。なお、基地硬さの測定は、その測定領域が微小領域となるため、ビッカース硬さ（以下Ｈｖ硬さと表す）で試験荷重を５０ｇにて測定した。その結果、ＭＣ炭化物が面積率で２０％以上となると、基地のＨｖ硬さが高いほどＨＲＣ硬さの実測値が大幅に上昇し、優れた耐凹み疵性を発揮させることを見出した。
【００２１】
また、それらのサンプルについて靭性の評価の一つである破壊靭性値ＫIＣの測定を行ない、従来のハイス系外層材に比して同等以上の靭性が確保できることを確認した。さらに、ＭＣ炭化物の望ましい分散形態、化学成分およびロールの鋳造方法を見出した。
【００２２】
すなわち、本発明の圧延ロール用外層材は、遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のＭＣ炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる圧延ロール用外層材であって、外層材の化学成分が質量％で、Ｃ：２．５％を超え９．０％以下、Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下、Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下、Ｖ：１５．０％を超え４０．０％以下を含有し、さらに質量％で、Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下およびＷ：１．０％を超え４０．０％以下のいずれか１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなり、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％分散した組織であって、ロックウェルＣスケール硬さ（ＨＲＣ）の実測値が６２以上で、かつ下記（ｓ）式を満足することを特徴とする。
（ロックウェルＣスケール硬さの実測値）−（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）を下記（ｔ）式でＨＲＣ単位に換算した値Ｆ）≧２・・・（ｓ）
ここで、
Ｆ＝−４．４７×１０−５×Ｈｖ２＋０．１０６×Ｈｖ＋７．８２・・・（ｔ）
【００２３】
また、本発明の圧延ロール用外層材は、遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のＭＣ炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる圧延ロール用外層材であって、外層材の化学成分が質量％で、Ｃ：２．５％を超え９．０％以下、Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下、Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下、Ｖ：１５．０％を超え４０．０％以下を含有し、さらに質量％で、Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下およびＷ：１．０％を超え４０．０％以下のいずれか１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなり、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の総量が０〜３％分散した組織であって、ロックウェルＣスケール硬さ（ＨＲＣ）の実測値が６２以上で、かつ前記（ｓ）式を満足することを特徴とする。
【００２４】
前記本発明において、外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことを特徴とする。
【００２５】
前記外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることを特徴とする。
【００２６】
前記外層材の組織におけるＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０〜５０μｍであることを特徴とする。
【００２７】
前記外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であることを特徴とする。
【００３０】
さらに、前記外層材中のＶの一部を、質量％で下記（１）式を満足する範囲のＮｂで置換することを特徴とする。
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％      ・・・（１）
【００３１】
さらに下記（２）式を満足することを特徴とする。
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％    ・・・（２）
【００３２】
さらに質量％で、Ｎｉ：２．０％以下（０％を含む）およびＣｏ：１０．０％以下（０％を含む）のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする。
【００３３】
さらに質量％で、Ｔｉ：０．５％以下（０％を含む）およびＡｌ：０．５％以下（０％を含む）のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする。
【００３４】
さらに、本発明の圧延ロール用外層材を用いて形成された圧延ロールであることを特徴とする。
【００３５】
本発明は含まれる炭化物の種類および量をコントロールすることで、優れた耐摩耗性、耐凹み疵性および靭性を達成したことを最大の特徴とする。本発明の圧延ロール用外層材の組織要素について以下に説明する。
【００３６】
基地は、ＭＣ炭化物などの炭化物を除く部分であり、おもにＦｅおよび合金元素からなり、熱処理による変態や基地中の極微細な炭化物の析出などにより硬さが変化する。また、基地のＨｖ硬さが５５０未満では、ＨＲＣ硬さ６２を確保することが困難となり、耐凹み疵性を損なうとともに耐摩耗性の向上効果が低下する。耐摩耗性および耐凹み疵性向上の観点から基地の硬さは高いほうが望ましいが、基地のＨｖ硬さが９００を超えると、靭性が低下し好ましくない。基地の硬さのより好ましい範囲は、Ｈｖ硬さで６００〜８５０である。
【００３７】
本発明は種々の炭化物のうち、ＭＣ炭化物を主として利用する。ＭＣ炭化物はＨｖ硬さ２４００〜３２００と他の炭化物に比べ格段に高硬度であるため、耐摩耗性を向上させるとともに、外層材の押し込み硬さを上げ耐凹み疵性を向上させることに寄与する。また、ＭＣ炭化物は粒状になりやすいことから、多く含ませても靭性低下が少ないという特徴を有する。一般には基地のビッカース硬さと全体のロックウェル硬さは比例関係にある。しかしながら、本発明者らは、ＭＣ炭化物が面積率で２０％以上となると、基地のビッカース硬さの上昇割合に比して、全体のロックウェル硬さが大幅に上昇することを見出した。すなわち、必要な靭性を維持しつつ優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮することが可能となった。一方、ＭＣ炭化物が面積率で６０％を超えると耐凹み疵性の改善効果が飽和するとともに、靭性が著しく低下する。よってＭＣ炭化物は面積率で２０〜６０％が好ましい。より好ましい面積率は３０〜５０％である。
【００３８】
なお、最も好ましいＭＣ炭化物としては、Ｖを主体とすることであるが、その一部またはすべてをＮｂに置換しても差し支えない。また、ＭＣ炭化物に含まれる合金成分に、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＦｅ等が含まれても差し支えないが、ＶおよびＮｂの合計量で５０％以上を占めることが望ましい。
【００３９】
本発明の外層材には、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計総量が面積率で０〜３％分散することができる。Ｍ２ＣおよびＭ６Ｃ炭化物はおもにＭｏやＷを多く含み、Ｍ７Ｃ３炭化物はおもにＣｒを多く含む炭化物である。これらは、ＭＣ炭化物に次ぐ硬さを有する炭化物だが、例えばＭ６Ｃ炭化物はビッカース硬さは１６００〜２３００程度であり、耐摩耗性および耐凹み傷性の改善効果はＭＣ炭化物に比べ劣る。また、これらのＭＣ炭化物以外の炭化物は、粗大かつネットワーク状に分布しやすく、過剰に含まれると、圧延事故時のクラックがこれらの炭化物を伝播しやすくなり靭性が低下する。これらの炭化物の総和が面積率で３％を超えると、それらの炭化物が粗大化し耐肌荒れ性や靭性が劣化する。少ないほど好ましく、面積率で０％でもよい。より好ましい面積率は０〜１％である。なお、本発明の外層材においては、ＭＣ、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物以外の各種炭化物を微量含んでもかまわない。
【００４０】
ここで前述の式（ｔ）中の（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）のＨＲＣ硬さ換算値）は、ＡＳＴＭ  Ｅ１４０  における金属の硬さ換算表規格のビッカース硬さＨｖ硬さ５９５〜９４０（ＨＲＣ５５〜６８）の範囲を２次式で近似して求めた値である。一般的には、ビッカースをＨＲＣ単位で換算した硬さと、ＨＲＣ硬さの実測値は、ほぼ一致する。すなわち前述の式（ｓ）の値がほぼ０となる。本発明の外層材は、硬質のＭＣ炭化物が面積率で２０％以上含まれる効果により、式（ｓ）の値が２以上となる。靭性を維持しつつ、ロックウェル硬さを上昇させ耐凹み疵性を向上させる観点から、式（ｓ）のより好ましい値は、３以上である。一方、式（ｓ）の値が１０以上では、本発明に含まれる炭化物の量では困難である。さらに好ましい式（ｓ）の値の範囲は、４〜８である。
【００４１】
また、本発明は、炭化物の分散形態をコントロールすることで、より一層優れた後述の特性を発揮することができる。
【００４２】
本発明の外層材の組織において円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことが好ましい。ＭＣ炭化物が円相当直径で１５μｍ未満の場合、炭化物硬さ増分効果が低下する。また、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径を１５０μｍ以下としたのは、この内接円直径より大きい領域が存在すると、ＭＣ炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きくなり、炭化物硬さ増分効果が低下するとともに、ＭＣ炭化物の少ない部位の耐凹み疵性の改善効果が低下し、ロール全体としての耐凹み疵性が劣るからである。円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１２０μｍを超えないことがより好ましい。さらには８０μｍを超えないことがより望ましい。
【００４３】
また、本発明の外層材の組織において、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることが好ましい。この平均粒子間距離より小さいと、ＭＣ炭化物が凝集しすぎて、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。この平均粒子間距離より大きいと、ＭＣ炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きくなり、炭化物硬さ増分効果が低下するとともに、ＭＣ炭化物の少ない部位の耐凹み疵性の改善効果が低下し、ロール全体としての耐凹み疵性が劣る。円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離は２０〜３０μｍがより好ましい。
【００４４】
また、本発明の外層材の組織において、分散するＭＣ炭化物の平均円相当直径は１０〜５０μｍが望ましい。ＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０μｍ未満では、炭化物硬さ増分効果が低下する。一方、５０μｍを超えて粗大になると、摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。ＭＣ炭化物の平均円相当直径のより好ましい範囲は、１０〜４０μｍであり、さらに好ましくは１５〜３０μｍである。
【００４５】
また、本発明の外層材の組織において、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であるのが望ましい。本発明の外層材は、耐摩耗性に優れるＭＣ炭化物を多量に含んでおり、耐摩耗性に優れるが、一方で製造時にはＭＣ炭化物が凝集しやすい。ＭＣ炭化物が凝集すると、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう一因となる。このＧ／Ｈの値が２を超えると、ＭＣ炭化物が凝集傾向にあり、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。さらに、炭化物硬さ増分効果が低下するとともに、ＭＣ炭化物の少ない部位の耐凹み疵性の改善効果が低下し、ロール全体としての耐凹み疵性が低下する。より好ましいＧ／Ｈの値は、１．５以下である。
【００４６】
ここで、本発明における円相当直径について説明する。図１に円相当直径の概念図を示す。円相当直径とは、対象物（ここでは炭化物を指す）と等しい面積の円の直径を表したものである。図１において、測定対象物Ｅの面積をＡとすると、円相当直径Ｄは測定対象物の面積Ａと等しい面積に相当する円Ｂの直径であり、式（３）で表される。
円相当直径Ｄ＝√（Ａ×４／π）    ・・・（３）
【００４７】
このようにして、本発明のＭＣ炭化物の円相当直径Ｄやそれらを平均したＭＣ炭化物の平均円相当直径Ｈを求めた。また、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の円相当直径についても同様の手法で求めた。
【００４８】
また、本発明における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径について説明する。図２に円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の概念図を示す。
【００４９】
図２において、符号ａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４（白塗り部）は円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、符号ｂ（黒塗り部）は円相当直径で１５μｍ未満のＭＣ炭化物、符号ｅはＭＣ炭化物ａおよびｂを除いた部分であり、基地とＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の存在する領域である。この場合、本発明の内接円直径は領域ｅの面に無数に描かれる。図２に示すように、１５μｍ未満のＭＣ炭化物ｂを測定対象から除外して、１５μｍ以上のＭＣ炭化物ａ１〜ａ４のすべてに内接する内接円直径ｄが、本発明における内接円直径である。
【００５０】
また、本発明における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離について説明する。図３に平均粒子間距離の概念図を示す。図３において、符号ａ（白塗り部）は円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、符号ｂ（黒塗り部）は円相当直径で１５μｍ未満のＭＣ炭化物、符号ｅはＭＣ炭化物ａおよびｂを除いた部分であり、基地とＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の存在する領域である。この場合、任意の直線Ｌにおいて、１５μｍ未満のＭＣ炭化物ｂを測定対象から除外して、直線Ｌ上に存在する１５μｍ以上のＭＣ炭化物ａにおいて隣接するＭＣ炭化物ａ同士間の最短距離であるＬの線分をＬｎ（ｎは線分の個数）とすると、平均粒子間距離Ｇは、式（４）で表される。なお、Ｘは他の任意の直線であって、直線Ｌ同様に平均粒子間距離Ｇを求める。
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離Ｇ＝
（Σ（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・＋Ｌｎ））／ｎ    ・・・（４）
【００５１】
次に本発明の圧延ロール用外層材の化学成分（質量％）の限定理由について説明する。
【００５２】
Ｃ：２．５％を超え９．０％以下
Ｃは、おもにＶもしくはＮｂなどの合金元素と結合しＭＣ炭化物を形成することで耐摩耗性に寄与する必須の元素である。また、合金元素と結合しないＣはおもに基地中に固溶もしくは合金元素とともに極微細に析出し基地を強化することでも耐摩耗性に寄与する。Ｃが２．５％以下ではＭＣ炭化物の量が不足し十分な耐摩耗性が得られない。一方、Ｃが９．０％を超えると、炭化物が過多となり耐熱亀裂性が劣化する。より好ましいＣ含有量は３．５％を超え９．０％以下であり、さらに好ましくは４．５％を超え９．０％以下である。
【００５３】
Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下
Ｓｉは、溶湯中で脱酸剤として作用する。Ｓｉが０．1％以下では脱酸効果が不足して鋳造欠陥を生じやすい。また、３．５％を超えると脆化する。より好ましいＳｉ含有量は０．２〜２．５％であり、さらに好ましくは０．２〜１．５％である。
【００５４】
Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下
Ｍｎは、溶湯の脱酸や不純物であるＳをＭｎＳとして固定し、０．１％を超えると効果がある。Ｍｎが３．５％を超えると残留オーステナイトを生じやすくなり安定して硬さを維持できず、耐摩耗性が劣化しやすくなる。より好ましいＭｎ含有量は０．２〜２．５％であり、さらに好ましくは０．２〜１．５％である。
【００５５】
Ｖ：１５．０％を超え４０．０％以下
Ｖは、おもにＣと結合しＭＣ炭化物を形成する本発明の重要な元素である。本発明の特徴の一つは、外層材に極めて多量のＭＣ炭化物を含むことにある。Ｖが１５．０％以下では、ＭＣ炭化物が不足し、十分な耐摩耗性が得られない。一方、Ｖが４０．０％を超えるとＭＣ炭化物が過剰となり、靭性が劣化する。より好ましいＶ含有量は１５．０％を超え４０．０％以下であり、さらに好ましくは１８．０％を超え４０．０％以下である。
【００５６】
Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下
Ｃｒは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地部を強化する。Ｃｒが１．０％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。また、１５．０％を超えるとＭ７Ｃ３炭化物などのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。より好ましいＣｒ含有量は３．０〜９．０％である。
【００５７】
Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下
Ｍｏは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地を強化する。さらに、Ｍｏの一部はＶやＮｂなどとともに粒状炭化物を形成する。Ｍｏが０．５％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、２０．０％を超えるとＭ２ＣやＭ６ＣなどのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。より好ましいＭｏ含有量は２．５〜２０．０％であり、さらに好ましくは２．５〜１０．０％以下である。
【００５８】
Ｗ：１．０％を超え４０．０％以下
Ｗは、基地部に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地部を強化する。さらに、Ｗの一部はＶやＮｂなどとともに粒状炭化物を形成する。Ｗが１．０％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、４０．０％を超えるとＭ６ＣやＭ２ＣなどのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。より好ましいＷ含有量は、５．０〜４０．０％であり、さらに好ましくは５．０〜２０．０％以下である。
【００５９】
本発明の外層材には耐摩耗性を十分に発揮すべく必要な基地を得るために、基地の強化元素であるＣｒ、ＭｏもしくはＷの少なくともいずれか１種または２種以上を含有させることが望ましい。
【００６０】
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％    ・・・（１）
Ｎｂは、ＭＣ炭化物を形成する点でＶと同様の作用がある。質量％でＶが１．０％の場合、Ｎｂは原子量の比より質量％で０．５５×Ｎｂ％でＶと等価となる。よって、（１）式の範囲でＶの一部をＮｂで置換することができる。
【００６１】
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％    ・・・（２）
Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５Ｎｂ％）の値が０以下となると、ＭＣ炭化物の量が十分に得られなくなるとともに、基地中にＶやＮｂが過剰となり基地の硬さが得られず耐摩耗性が低下する。また、Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５Ｎｂ％）の値が２．０％を超えると、Ｍ２Ｃ、Ｍ６Ｃ、およびＭ７Ｃ３炭化物などのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。
【００６２】
また、圧延ロールの用途、使用方法に応じて、本発明の外層材には以下の成分を適宜添加することができる。
【００６３】
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは基地に固溶し、基地の焼入れ性を向上させるのに有効である。Ｎｉが２．０％を超えると基地のオーステナイトが安定するため、基地の硬さが十分に得られない。
【００６４】
Ｃｏ：１０．０％以下
Ｃｏは基地部に固溶し、基地強化の効果がある。また、高温においても基地の硬さを維持できる。Ｃｏが１０．０％を超えると靭性が低下する。一方、Ｃｏは高価であるので、経済性と使用条件を考慮し含有量を決定するのが望ましい。
【００６５】
Ｔｉ：０．５％以下
Ｔｉは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、Ｎと結合して窒化物を形成し、粒状炭化物の核となり、粒状炭化物を微細にする効果がある。また一部はＣと結合して粒状炭化物の一部となる。Ｔｉの効果は０．５％以下で十分である。
【００６６】
Ａｌ：０．５％以下
Ａｌは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、粒状炭化物を微細にする効果がある。０．５％を超えると焼入れ性を悪化させ十分な基地硬さが得がたく好ましくない。
【００６７】
本発明の圧延ロール用外層材は遠心力鋳造法で形成するのが望ましく、本発明の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材について説明する。図４は本発明の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材を説明するための図である。本発明の外層材は、初晶ＭＣ炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造することにより、内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて得られる。図４において、イ部はＭＣ炭化物が密集濃化した層である。ロ部はそれ以外の部位でありＭＣ炭化物の存在が乏しい層である。ハ部は遠心力鋳造によって形成された中空部である。遠心力鋳造後、図４のロ部を、切削加工などにより除去し、図４のイ部を、すなわち本発明の圧延ロール用外層材を得る。つまり、ＭＣ炭化物が濃化した層のイ部を圧延使用層とする。
【００６８】
また、本発明の外層材を用いた圧延用ロールは、被圧延材やバックアップロールと接触する部位に使用する際に効果を発揮するので、中実または中空のどちらの構造でも構わない。また、本発明の圧延ロールは、本発明の外層材と内層材が金属的に溶着した圧延用複合ロールや、その間に１層以上の中間層を設けても構わない。また、本発明の外層材を有するスリーブを軸材に嵌合して構成してもよい。
【発明の効果】
【００６９】
本発明の圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮し、圧延工場における生産性の向上、ロール原単位および圧延製品の表面品質の向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
本発明の外層材は、初晶粒状炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造することにより、鋳型内の内面側にＭＣ炭化物が濃化した層を形成した。供試材Ｎｏ．１〜５は本発明の実施例であり、本発明の遠心力鋳造で形成し、前述の図４のイ部に相当する部位より採取したものである。また、供試材Ｎｏ．６〜８は比較例、供試材Ｎｏ．９および１０は従来例である。供試材Ｎｏ．６は静置鋳造で形成し、供試材Ｎｏ．７〜１０は遠心力鋳造で形成した。
【００７１】
採取した供試材Ｎｏ．１〜８およびＮｏ．１０は、鋳込後１０００〜１２００℃で焼入れを行い、５００〜６００℃で３回焼戻しを行う熱処理を行った。また、供試材Ｎｏ．９は鋳込後４００〜５００℃で加熱し、残留オーステナイト分解兼歪取り熱処理を行った。各供試材はこれらの熱処理の後、各種試験片形状に加工を行った。これらの供試材Ｎｏ．１〜１０の化学成分（質量％）を表１に示す。ここで、表１中の式（１）はＶ％＋０．５５×Ｎｂ％の値、また式（２）はＣ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）の値である。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
さらにＭＣ炭化物の面積率、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計の面積率、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値、基地のＨｖ硬さ、ＨＲＣ硬さ、ＭＣ炭化物の平均円相当直径および円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離の測定をそれぞれ行った。
【００７４】
また、耐摩耗性および耐肌荒れ性の評価として圧延摩耗試験機による摩耗試験の摩耗量および粗さの測定、また靭性評価として破壊靭性値ＫＩＣの測定を行った。
【００７５】
ＭＣ炭化物の面積率は、まず供試材を鏡面研磨し、次に重クロム酸カリウム水溶液中で電解腐食することによりＭＣ炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。
【００７６】
また、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の面積率は、まず供試材を鏡面研磨し、次に村上試薬によって腐食することによりＭ２Ｃ、Ｍ６Ｃ、およびＭ７Ｃ３炭化物を黒色に腐食または、黒色もしくは灰色に着色した後、画像解析装置を使用し測定した。
【００７７】
これらの画像解析は１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野で面積率の測定を行った。この測定を、各供試材それぞれ任意の２０視野について行い、その平均値を求めた。
【００７８】
ＭＣ炭化物の平均円相当直径は、まず供試材を鏡面研磨し、次に重クロム酸カリウム水溶液中で電解腐食することによりＭＣ炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。画像解析の測定範囲は、１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野とし、各供試材それぞれ任意の２０視野について測定し、測定値の平均値を求めた。
【００７９】
Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の平均円相当直径は、まず供試材を鏡面研磨し、次に村上試薬によってＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。画像解析の測定範囲は、１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野とし、各供試材それぞれ任意の２０視野について測定し、測定値の平均値を求めた。なお、本発明においては、前記測定方法で識別が容易な円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物を測定対象とした。
【００８０】
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離は、まず供試材を鏡面研磨し、次にピクリン酸アルコール溶液で基地を腐食する。これを光学顕微鏡で観察すると、基地は濃い灰色、ＭＣ炭化物は薄い灰色、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は白色に見える。このようにして、供試材試料の任意の１．０ｍｍ×１．５ｍｍの面の倍率２００倍の光学顕微鏡組織写真を用いて、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離を測定した。
【００８１】
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の測定は、まず供試材を鏡面研磨し、次にピクリン酸アルコール溶液で基地を腐食する。これを光学顕微鏡で観察すると、基地は濃い灰色、ＭＣ炭化物は薄い灰色、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は白色に見える。このようにして供試材試料の任意の２．０ｍｍ×３．０ｍｍの面の倍率１００倍の光学顕微鏡組織写真を作製し、本発明の内接円直径の最大値を測定した。
【００８２】
基地のビッカース硬さは、供試材を鏡面研磨し、ピクリン酸エタノール溶液を用いて基地を軽く腐食した後、ビッカース硬さ試験機を用いて、荷重５０ｇ〜２００ｇの範囲で測定した。供試材それぞれ任意の５箇所について測定を行いその平均値を求めた。
【００８３】
ロックウェルＣスケール硬さは、供試材を鏡面研磨した後、ロックウェル硬さ試験機を用いて、Ｃスケール（試験荷重１５０ｋｇｆ）で測定した。供試材それぞれ任意の５箇所について測定を行いその平均値を求めた。
【００８４】
図５は圧延摩耗試験機の概略図を示す。図５において、圧延摩耗試験機は、圧延機１と、圧延材Ｓを余熱する加熱炉４と、圧延材Ｓを冷却する冷却水槽５と、圧延材Ｓの巻取り機６とテンションコントローラ７とから構成される。圧延機１には試験用ロール２、３が組み込まれる。試験用ロールは前述の各供試材から作製し、外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、幅４０ｍｍの小型スリーブロールを用いた。圧延摩耗試験機に試験用ロールを組み込み、試験条件が、圧延材料：ＳＵＳ３０４、圧下率：２５％、圧延速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、圧延温度：９００℃、圧延距離：３００ｍ／回、ロール冷却：水冷、ロール数：４重式にて試験を行った。圧延後、試験用ロールの表面に生じた摩耗の深さと十点平均粗さ（Ｒｚ）を触針式表面粗さ計により測定した。
【００８５】
破壊靭性値ＫＩＣは、各供試材より破壊靭性値ＫＩＣ測定用の試験片を採取し、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９に準拠した試験により測定した。測定は各供試材につき２個の試験片について行い、その平均値を求めた。
【００８６】
表２に各種測定した結果を示す。すなわち、ＭＣ炭化物の面積率（％）、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計の面積率ＡＡ（％）、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値ＢＢ（μｍ）、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離Ｇ（μｍ）、ＭＣ炭化物の平均円相当直径Ｈ（μｍ）、基地のＨｖ硬さ、ＨＲＣ実測硬さ、摩耗量（μｍ）、表面粗さＲｚ（μｍ）および破壊靭性値ＫＩＣ（ｋｇ／ｍｍ3/2）を示す。また、表２中の式（ｓ）は式（ｓ）の左項の値を示す。
【００８７】
【表２】
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【００８８】
図６に本発明例の供試材Ｎｏ．１の金属組織を示す。図６において、白色の部分がＭＣ炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．１はＭＣ炭化物が高濃度に分布しているのがわかる。
【００８９】
図７に比較例の供試材Ｎｏ．６の金属組織を示す。図８において、白色の部分がＭＣ炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．６はＭＣ炭化物が部分的に偏在して分布しているのがわかる。
【００９０】
図８に従来例のハイス系ロール材の供試材Ｎｏ．１０の金属組織を示す。図８において、白色の微細粒状の部分がＭＣ炭化物、白色の網目状の部分がＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．１０はＭＣ炭化物が部分的に偏在して分布し、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は網目状に分布しているのがわかる。
【００９１】
本発明の供試材Ｎｏ．１〜５の摩耗量は従来材の供試材Ｎｏ．９およびＮｏ．１０に比べ半分以下であり、耐摩耗性が極めて良好であるとともに、破壊靭性値ＫＩＣも従来材以上であり耐事故性を兼ね備えている。さらに、供試材Ｎｏ．１〜５のＨＲＣ硬さは６２以上と高く、耐凹み疵性をよりいっそう発揮することが可能である。
【００９２】
比較例のＮｏ．６は、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超え、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超え、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。また、粗さが従来例材以下であり、耐肌荒れ性に劣る。
【００９３】
比較例のＮｏ．７は、Ｃ％、Ｎｉ％、式（２）の値、ＭＣ炭化物の面積率、基地硬さ、ＨＲＣ硬さ、式（１）の値およびＭＣ炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、摩耗量が従来例材以下であり、耐摩耗性が劣る。さらに、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。
【００９４】
比較例のＮｏ．８は、Ｖ％、Ｃｒ％、式（２）の値、式（３）の値、ＭＣ炭化物の面積率、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計面積率が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、粗さおよびＫＩＣが従来例材以下であり、耐肌荒れ性および靭性が劣る。さらに、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。
【００９５】
従来例のＮｏ．９は、Ｖ％、Ｎｉ％、式（２）の値、ＭＣ炭化物の面積率、ＭＣ炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、耐摩耗性が本発明材よりも劣る。さらに、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。
【００９６】
図９に供試材Ｎｏ．１〜１０のＭＣ炭化物面積率と炭化物硬さ増分（式（ｓ）の値）をプロットしたものを示す。また、プロットに記されている番号は供試材Ｎｏ．を示す。この結果によれば、本発明例１〜５は、ＭＣ炭化物面積率が２０％以上で、式（ｓ）の値が２以上となり、耐凹み疵性が優れるものである。供試材Ｎｏ．６は、表２より（Ｇ／Ｈ）が２を超え、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、式（ｓ）の値が２を下回っているため、耐凹み疵性に劣る。供試材Ｎｏ．７〜１０はいずれも式（ｓ）の値が２を下回っているため、耐凹み疵性に劣る。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮し、圧延工場における生産性の向上やロール原単位の向上に寄与するとともに、圧延材の表面品質向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】円相当直径を説明するための図である。
【図２】内接円直径を説明するための図である。
【図３】平均粒子間距離を説明するための図である。
【図４】本発明の圧延ロール用外層材を説明するための図である。
【図５】圧延摩耗試験機の概略図である。
【図６】本発明の供試材Ｎｏ．１の光学顕微鏡による金属組織写真である。
【図７】比較例の供試材Ｎｏ．６の光学顕微鏡による金属組織写真である。
【図８】従来例の供試材Ｎｏ．１０の光学顕微鏡による金属組織写真である。
【図９】供試材Ｎｏ．１〜１０のＭＣ炭化物面積率と式（ｓ）の値をプロットした図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  圧延摩耗試験機、  ２  試験用ロール、  ３  試験用ロール、  ４  加熱炉、
５  冷却水槽、  ６  巻取り機、  ７  テンションコントローラ、  Ｓ  圧延材、
Ａ  対象物の面積、  Ｂ  円、  Ｄ  円相当直径、  Ｅ  測定対象物、
ａ（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４）  円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、
ｂ  円相当直径で１５μｍ以下のＭＣ炭化物、  ｃ  内接円、  ｄ  内接円直径、
ｅ  ＭＣ炭化物ａ、ｂを除いた領域、  Ｌ  任意の直線、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  粒子間距離、  イ  ＭＣ炭化物遠心分離濃化層、
ロ  イを除く部位、  ハ  中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004683329.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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