(57)【要約】【課題】浸炭処理後の非硬化部の衝撃値が高い浸炭用材料と破砕機用刃体の製造方法を提供する。【解決手段】Ｃ：０．３重量％以下，Ｓｉ：０．０５〜２．０重量％，Ｍｎ：０．０５〜２．０重量％，Ｃｒ：２．０〜７．０重量％，Ｖ：０．１〜１．０重量％を含有し、さらに、Ｗ：１．０〜８．０重量％，Ｍｏ：３．０重量％以下の１種又は２種とＮｉ：２重量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる浸炭用材料を使用して破砕機用刃体を製造する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．３重量％以下，Ｓｉ：０．０５〜２．０重量％，Ｍｎ：０．０５〜２．０重量％，Ｃｒ：２．０〜７．０重量％，Ｖ：０．１〜１．０重量％を含有し、さらに、Ｗ：１．０〜８．０重量％，Ｍｏ：３．０重量％以下の１種又は２種とＮｉ：２重量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる浸炭用材料。
【請求項２】
請求項１記載の浸炭用材料を使用して破砕機用刃体を製造する破砕機用刃体の製造方法であって、
前記浸炭用材料を浸炭焼き入れ処理する浸炭焼き入れ工程と、前記浸炭焼き入れ処理を行った材料をサブゼロ処理するサブゼロ処理工程と、前記サブゼロ処理を行った材料を焼き戻し処理する焼き戻し工程と、前記焼き戻し処理を行った材料を仕上げ加工する仕上工程とを設けてある破砕機用刃体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸炭用材料と破砕機用刃体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の浸炭用材料として、例えば、Ｃ：０．４０〜０．８０重量％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０重量％、Ｍｎ：０．０５〜１．５０重量％およびＶ：１．８〜６．０重量％を含有し、さらにＮｉ：０．１０〜２．５０重量％、Ｃｒ：０．１〜２．０重量％およびＭｏ：３．０重量％以下の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなるプラズマ浸炭用冷間工具鋼が提案されている（  例えば、特許文献１参照）  。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５８７８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の浸炭用材料は、浸炭処理後の非硬化部（  非浸炭部）  の衝撃値が低く、例えば破砕機用刃体のように、外力が衝撃的に作用するような工具の材料として使用するには改善の余地があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、浸炭処理後の非硬化部の衝撃値が高い浸炭用材料を提供することを目的とする。
また、浸炭処理後の非硬化部の衝撃値が高い浸炭用材料を使用して、基地の靱性が高く、全体として刃先部の硬度が高くて切削性に優れ、また、割れや欠けの生じにくい破砕機用刃体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１特徴構成は、Ｃ：０．３重量％以下，Ｓｉ：０．０５〜２．０重量％，Ｍｎ：０．０５〜２．０重量％，Ｃｒ：２．０〜７．０重量％，Ｖ：０．１〜１．０重量％を含有し、さらに、Ｗ：１．０〜８．０重量％，Ｍｏ：３．０重量％以下の１種又は２種とＮｉ：２重量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる浸炭用材料にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
Ｃ：焼き入れ性に寄与し、硬さ及び強度の確保に寄与する。過小だと強度・硬度不足となり、また、過剰であると靱性の劣化が著しくなり、０．３重量％以下を含有させる。
Ｓｉ：製鋼上、必要な成分であるとともに、鋼の軟化抵抗を高めて強度を向上させる働きがあり、０．０５〜２．０重量％を含有させる。
Ｍｎ：製鋼上、必要な成分であり、強度を向上させるとともに、焼き入れ性と靱性を向上させる働きがあり、０．０５〜２．０重量％を含有させる。
Ｃｒ：鋼の焼き入れ性を高めて硬度・強度に寄与する役割があるが、過剰添加しても効果が飽和するとともに、コスト高を招き、２．０〜７．０重量％を含有させる。
Ｖ：鋼の焼き入れ性を高めて硬度・強度に寄与する役割があるとともに炭化物として析出し、０．１〜１．０重量％を含有させる。
Ｗ，Ｍｏ：Ｗは、炭化物（  ＷＣ）  として析出して硬度の向上に寄与し、Ｍｏは、鋼の焼き入れ性を高めて硬度・強度に寄与する役割があり、Ｗ：１．０〜８．０重量％，Ｍｏ：３．０重量％以下の１種又は２種を含有させる。
Ｎｉ：Ｍｎと同様に、焼き入れ性と靱性を向上させる働きがあり、２重量％以下を含有させる。
上記組成の浸炭用材料は、浸炭処理後の非硬化部の衝撃値を高くすることができ、外力が衝撃的に作用するような工具の材料として有用である。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、前記第１特徴構成の浸炭用材料を使用して破砕機用刃体を製造する破砕機用刃体の製造方法であって、前記浸炭用材料を浸炭焼き入れ処理する浸炭焼き入れ工程と、前記浸炭焼き入れ処理を行った材料をサブゼロ処理するサブゼロ処理工程と、前記サブゼロ処理を行った材料を焼き戻し処理する焼き戻し工程と、前記焼き戻し処理を行った材料を仕上げ加工する仕上工程とを設けてある点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
浸炭処理後の非硬化部の衝撃値が高い浸炭用材料を使用して、その浸炭用材料を浸炭焼き入れ処理する浸炭焼き入れ工程と、浸炭焼き入れ処理を行った材料をサブゼロ処理するサブゼロ処理工程と、サブゼロ処理を行った材料を焼き戻し処理する焼き戻し工程と、焼き戻し処理を行った材料を仕上げ加工する仕上工程とを設けて、表面に微細な炭化物を析出、分散させた破砕機用刃体を製造するので、基地の靱性が高く、全体として刃先部の硬度が高くて切削性に優れ、また、割れや欠けの生じにくい破砕機用刃体を製造できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２は、本発明による製造方法で製造した破砕機用刃体の一例としての環状破砕刃４を装備してある破砕装置を示し、例えば、プラスチック製の廃棄物等を破砕対象物１として、再生品の原料等に再利用される粉砕物に破砕できるようにしてある。
【００１０】
前記破砕装置は、上方、下方に開口を備えた金属製ケーシング２の中に、一対の回転軸３を回転自在に並設して構成してあり、この一対の回転軸３の各々は、複数の環状破砕刃４を外嵌状態で取り付けて、その両端部をベアリング６でケーシング２に支持してある。
【００１１】
前記両回転軸３は、一端部に一体連結されたギヤ部３ａが互いに噛み合うように並列配置してあり、一方の回転軸３Ａを、油圧モータ５で回転駆動自在な駆動軸に構成してある。
【００１２】
そして、油圧モータ５によって駆動軸３Ａを左周りに回転させると、他方の回転軸（以後、単に従動軸という）３Ｂが右周りに従動回転して、ケーシング２の上部に設けた投入口から両回転軸３の上方に投入した破砕対象物１を両回転軸３間に引き込みながら、環状破砕刃４で粉砕物に破砕して、ケーシング２の下部に設けた回収口から粉砕物を回収できるようにしてある。
【００１３】
前記ケーシング２は、平面形状が概ね矩形形状で、平面視長手方向の一端から、ギヤ部３ａを収容するギヤ室２Ａと、両回転軸３の環状破砕刃４を取り付けてある部分を収容する破砕室２Ｂと、両回転軸３の他端部を支持するベアリング６を設けてある支持室２Ｃとを順に形成してあり、このケーシング２を鋼に比べて減衰能が高い鋳鉄で構成することによって、振動吸収性を図り易くしてある。
【００１４】
前記破砕室２Ｂには、各環状破砕刃４との隙間から、まだ充分に破砕されてない破砕対象物１が下方に落下してしまうのを防止するための隙間閉塞部材７を取り付けてある。
【００１５】
前記回転軸３は、破砕室２Ｂに収容されている部分の横断面形状を四角形に形成するとともに（  以後、この部分を角柱部３ｄという）  、角柱部３ｄを挟む両側の横断面形状を円形に形成し、一端側にギヤ部３ａを設けて、両回転軸３のギヤ部３ａどうしを噛み合わせてある。
【００１６】
また、両回転軸３のベアリング６ａを挟んでギヤ部３ａ側に対向する部分に鍔部３ｂを形成し、角柱部３ｄに外嵌させた複数の環状破砕刃４を、この鍔部３ｂと固定ナット８とによって位置決め状態で挟持固定してある。
【００１７】
前記固定ナット８は、回転軸３の外周部に形成した雄ネジ部３ｅに、環状破砕刃４を側方から鍔部３ｂ側に押圧できるように着脱自在に螺着してあり、ケーシング２の一部を分解して、角柱部３ｄへの環状破砕刃４の着脱や、固定ナット８の着脱が行えるように構成してある。
【００１８】
前記雄ネジ部３ｅは、破砕対象物１の破砕に伴って生じる振動が環状破砕刃４や回転軸３に作用しても、固定ナット８が緩まないように、左回転する駆動軸３Ａにおいては、右ネジに形成して右ネジの固定ナット８を螺着するとともに、右回転する従動軸３Ｂにおいては、左ネジに形成して左ネジの固定ナット８を螺着して、回転力を固定ナット８の緩みを防止する方向に作用させるように構成してある。
【００１９】
前記環状破砕刃４は、図２に示すように、周方向に間隔をあけて刃となる突出部４ａを外周部の複数箇所に設けるとともに、角柱部３ｄの形状に合わせて形成した角孔４ｂを中央部分に設け、隣接する環状破砕刃４間に隙間ができるように、環状スペーサ９を挟んで各回転軸３に外嵌させ、一方の回転軸３の環状破砕刃４が、他方の回転軸３の環状スペーサ９によってできた隙間に入り込むように組み付けて、破砕対象物１を両環状破砕刃４に絡みやすい状態で破砕できるようにしてある。
【００２０】
本発明による浸炭用材料を使用して、前記環状破砕刃４を製造する製造方法を、図３のフローチャートを参照しながら工程順に説明する。
Ｃ：０．３重量％以下，Ｓｉ：０．０５〜２．０重量％，Ｍｎ：０．０５〜２．０重量％，Ｃｒ：２．０〜７．０重量％，Ｖ：０．１〜１．０重量％を含有し、さらに、Ｗ：１．０〜８．０重量％，Ｍｏ：３．０重量％以下の１種又は２種とＮｉ：２重量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる組成のインゴットを作成して鍛造することにより、或いは、上記組成の溶湯を遠心鋳造することにより、本発明による浸炭用材料を製作し、この浸炭用材料を切断・粗加工する〔切断・粗加工工程〕。
【００２１】
次に、例えばプラズマ浸炭法により、真空炉内の炭酸ガス雰囲気中などで浸炭用材料を浸炭処理して、外表面から０．５〜１．５ｍｍの範囲を硬化させ、微細な炭化物を表面に析出分散させた後、約１０００℃の焼き入れ温度で真空炉中にて焼き入れ処理を行う〔浸炭焼き入れ工程〕。
【００２２】
次に、浸炭焼き入れ処理を行った材料のサブゼロ処理を行い〔サブゼロ処理工程〕、サブゼロ処理を行った材料を約２００℃の焼き戻し温度で焼き戻す焼き戻し処理を行い〔焼き戻し工程〕、焼き戻し処理を行った材料の表面を研磨加工して環状破砕刃４に仕上げる〔仕上げ工程〕。
【００２３】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による浸炭用材料は、Ｎｂ，  Ｔａの１種又は２種を２％重量以下含んでいても良い。
２．本発明による浸炭用材料は、浸炭処理に加えて、例えばプラズマ窒化法により、アンモニアガス雰囲気中などで浸炭用材料を窒化処理して、微細な炭化物と窒化物とを表面に析出分散させても良い。
３．本発明による浸炭用材料は、冷間金型や冷間圧延ロール、各種工具類の製造に使用するものであっても良い。
【００２４】
【実施例】
図４に示すように、実施例１〜１３の本発明による浸炭用材料の試験片と、比較例１〜７の浸炭用材料の試験片と、従来例１〜３の浸炭用材料の試験片とを作成した。
【００２５】
そして、各試験片について、外表面から０．５〜１．５ｍｍの範囲が硬化するようにプラズマ浸炭法による浸炭処理を行った後、真空炉中での焼き入れ処理やサブゼロ処理，焼き戻し処理などの熱処理を行い、図５に、各試験片の浸炭部の硬度（  ＨＲＣ）  及び非硬化部のシャルピー衝撃値（  Ｊ／ｃｍ２）の測定結果と、大越式耐摩耗試験機による浸炭部の耐摩耗試験結果とを示す。
【００２６】
大越式耐摩耗試験機による耐摩耗試験は、相手材としてＳＵＪ２（  幅：３．０ｍｍ，硬度：ＨＲＣ６０．１）  を使用して、すべり速度１．９ｍ／ｓｅｃ，加重１８．４ｋｇｆの条件で行い、実施例１〜１３の試験片については、表面の硬化部（  この部分は浸炭され、Ｃが約１％になっている）  を試験し、シャルピー衝撃値は非硬化部（  浸炭部の内側）  について計測した。
【００２７】
尚、浸炭処理を行った試験片の全てについて、約１０００℃の焼き入れ温度で真空炉中にて焼き入れ処理を行った後、実施例１〜１３及び比較例１〜６の試験片については、サブゼロ処理の後、約２００℃の焼き戻し温度で焼き戻し処理を行い、比較例７の試験片については、サブゼロ処理を行わずに、約２００℃の焼き戻し温度で焼き戻し処理を行い、従来例１〜３の試験片については、サブゼロ処理を行わずに、約５００℃の焼き戻し温度で焼き戻し処理を行った。
【００２８】
図５から、実施例１〜１３の試験片は、比較例１〜７及び従来例１〜３の試験片に比べて、シャルピー衝撃値が高く、本願発明の浸炭用材料が、浸炭処理後の非硬化部の衝撃値を高くすることができ、外力が衝撃的に作用するような工具の材料として有用であることが分かる。
【００２９】
また、サブゼロ処理を行わなかった比較例７の試験片は、本発明の組成範囲の浸炭用材料でありながら、摩耗しやすく、シャルピー衝撃値も低いことから、サブゼロ処理を行うことにより、摩耗しにくくなり、浸炭処理後の非硬化部の衝撃値も高くなることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】破砕装置の内部を示す平面図
【図２】破砕装置の内部を示す要部側面図
【図３】破砕機用刃体の製造方法を示すブロック図
【図４】試験片の組成を示す図表
【図５】試験片の試験結果を示す図表
【符号の説明】
４  破砕機用刃体
【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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