(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐食性及び耐摩耗性チル鋳物において、
ａ）組成が重量％でＣｒ＝３６〜４６、Ｎｉ＝５〜１２、Ｍｏ＝２〜６、Ｃｕ≦３、Ｎ≦０．２、Ｓｉ≦１．５、Ｍｎ≦１．５、Ｃ＝１．４〜１．９、残りがＦｅ及び溶解処理に起因する不純物であり、
ｂ）組成が体積％でオーステナイト＝２０〜４０、フェライト＝２０〜４０、カーバイド＝２０〜４０であり、カーバイドが格子構造を有することを特徴とする耐食性及び耐摩耗性チル鋳物。
【請求項２】
組成が重量％でＣｒ＝３８．５〜４１．５、Ｎｉ＝５〜７、Ｍｏ＝２〜３、Ｃｕ≦３、Ｎ＝０．１〜０．２、Ｓｉ≦１、Ｍｎ≦１．５、Ｃ＝１．４〜１．６であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の耐食性及び耐摩耗性チル鋳物。
【請求項３】
組成が重量％でＣｒ＝４２〜４４、Ｎｉ＝８〜１０、Ｍｏ＝２〜４、Ｃｕ≦３、Ｎ≦０．１、Ｓｉ＝１〜２、Ｍｎ≦１．５、Ｃ＝１．４〜１．６であり、フェライトは析出した金属間化合物の相を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の耐食性及び耐摩耗性チル鋳物。
【請求項４】
０．５〜２．５重量％のＶをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のうちのいずれか１つの項に記載の耐食性及び耐摩耗性チル鋳物。
【請求項５】
流れている固体含有腐食性媒体に接触する構成部品であって、前記構成部品が請求の範囲第１項から第４項のうちのいずれか１つの項に記載の耐食性及び耐摩耗性チル鋳物を含んでなる構成部品。
【請求項６】
固体含有腐食性媒体に接触するポンプ又は弁装置であって、前記ポンプ又は弁装置が請求の範囲第１項から第４項のうちのいずれか１つの項に記載の耐食性及び耐摩耗性チル鋳物を含んでなるポンプ又は弁装置。
【発明の詳細な説明】
液体による摩擦による摩耗負荷を伴う用途ではＣ含有のＦｅ基Ｃｒチル鋳物を使用することは公知である。この種類の材料は、２．０重量％を越えるＣ含有量を有する。この例として材料番号０．９６３０、材料番号０．９６３５、材料番号０．９６４５及び材料番号０．９６５５がある。これらの材料ではＣｒ含有量の大部分がカーバイド形成に消費されるので、これらの材料は、例えば合金されていな鋳鉄に相当する耐食性しか有しない。
Ｃ含有量が減少され、Ｃｒ含有量が増加されると、耐食性が僅かに高められる。この例としてG-X 170 CrMo 25 2がある。前述の材料が所属する群全体の重大な欠点は、化学的に腐食性の媒体、例えば煤煙ガス脱硫装置の酸性の塩化物含有水においては耐食性は、Ｃｒ含有量を非常に大きくしないと得られないことにある。しかし、例えば材料G-X 160 CrNiMoCu 42 2 2 2又はG-X 140 CrMnNiMoCu 41 4 2 2 1等のフェライトのＦｅベース合金の中のＣｒ含有量が大きいと、機械的特性を大幅に劣化し、鋳造性を大幅に損なう。
従って前述の種類の腐食性媒体には、僅かな炭素含有量（＜０．５％）であり、これにより得られる僅かな体積含有量のカーバイドにより僅かに耐摩耗性が改選されている耐食性特殊鋼が使用される。材料１．４４６４はこの例である。炭化クロムを形成することにより基礎組織のクロム含有量が減少し、これにより耐食性が相応して低下する。従って炭素含有量を更に増加することは不適切である。
本発明の課題は、耐摩耗性が例えば市販チル鋳物に相当するが、しかしその上、腐食性媒体の中で高い耐食性を有する金属の鋳物材料を提供することにある。
上記課題は本発明によれば、組成が重量％でＣｒ＝３６〜４６、Ｎｉ＝５〜１２、Ｍｏ＝２〜６、Ｃｕ≦３、Ｎ≦０．２、Ｓｉ≦１．５、Ｍｎ≦１．５、Ｃ＝１．４〜１．９、残りがＦｅ及び溶解処理に起因する不純物であり、組成が体積％でオーステナイト＝２０〜４０、フェライト＝２０〜４０、カーバイド＝２０〜４０であり、カーバイドが格子構造を有することを特徴とする耐食性及び耐摩耗性チル鋳物により解決される。
本発明の材料は、高い耐食性及び耐摩耗性の外に良好な鋳造性も有する。従ってその製造は、従来の特殊鋼鋳造工場で可能である。その上、このチル鋳物は良好な機械加工性を有する。
前述の好ましい特性の原因は、特に好ましくは、３６〜４２重量％のクロム含有量と、１．４〜１．９重量％の炭素含有量とにあり、すなわちこれにより充分に大きい体積含有量のカーバイドが形成される。クロム含有量が大幅に増加することによりマトリクス（母相、地）のクロム希薄化が低減される。
オーステナイト形成物質であるニッケルを５〜１２質量％の濃度領域内で添加することにより、マトリクスの中のフェライトとオーステナイトとの相含有量の比を所定のように調整することが可能である。ステンレススチールの中の二相組織（Duplex-Gefuege）の良好な特性が、この場合に利用される。フェライトマトリクスの中でＣ含有量が高く、カーバイドが格子状組織に形成されている種類のチル鋳物は、通常、非常に高い脆性を有するが、オーステナイト相の中に大量の炭化クロムが析出しているので、このような非常に高い脆性は回避される。オーステナイト相はフェライト相と異なり、金属間相の析出により及び偏析により脆性しないので、カーバイドとマトリクスとの間の応力による亀裂の危険は、純粋なフェライトマトリクスの場合程には大きくない。
フェライト・オーステナイトマトリクスから成りその中にカーバイドが析出した組織を形成するために、通常の固体化熱処理温度での熱処理が必要であり、これにより良好な機械加工性も得られる。
耐食性に悪い影響を有し脆性を高める、フェライトの中の金属間相は、重量％で、Ｃｒ＝３８．５〜４１．５、Ｎｉ＝５〜７、Ｍｏ＝２〜３、Ｃｕ≦３、Ｎ＝０．１〜０．２、Ｓｉ≦１、Ｍｎ≦１．５、Ｃ＝１．４〜１．６の組成により回避される。Ｎｉ含有量は、（二次）オーステナイトの形成に必要な量により下方において制限される。
上限は、大きい構成部品を空気冷却した後でも、析出物の無いフェライト、オーステナイト及びカーバイドから成る組成を得なければならないとの必要性により定められる。何故ならばオーステナイトの形成はフェライト相のクロム濃厚化をもたらし、これによりσ相の析出を促進するからである。同一の望ましくない作用を大きいＳｉ含有量も有するので、Ｓｉ含有量は最大１重量％に制限される。重量％で、Ｃｒ＝３８．５〜４１．５、Ｎｉ＝５〜７、Ｍｏ＝２〜３、Ｃｕ≦３、Ｎ＝０．１〜０．２、Ｓｉ≦１、Ｍｎ≦１．５、Ｃ＝１．４〜１．６の組成により耐食性と腐食性との最適な組合せが得られる。
その上、高合金鋼のＴＴＴ線図に相応して更に的確に熱処理することにより、フェライトが（金属間化合物相を）析出する傾向を硬度を高めるために利用し、ひいては耐摩耗性を付加的に高めるために利用することができる。
これらの相の析出速度は、重量％で、Ｃｒ＝４２〜４４、Ｎｉ＝８〜１０、Ｍｏ＝２〜４、Ｃｕ≦３、Ｎ≦０．１、Ｓｉ≦１〜２、Ｍｎ≦１．５、Ｃ＝１．４〜１．６（フェライトは析出した金属間化合物の相を含む）の組成により大幅に高められ、従って最大耐摩耗性は、付加的熱処理をしなくとも得られる。
上記に記載した範囲内にあるモリブデン含有量、すなわち、Ｍｏ＝２〜６、好ましくはＭｏ＝２〜４、より好ましくはＭｏ＝２〜３は本質的に、とりわけ塩化物含有酸性媒体の中での耐食性のためである。
肉厚部品の鋳造の際に亀裂の危険を低減するために、Ｃｕ含有量は３質量％に制限される。Ｃｕ含有量が小さいと酸化媒体の中での耐食性が高められ、従ってＣｕ含有量は市販の高合金二相鋼では常に小さい。本発明の材料の中で許容されるＣｕ含有量の利点は、溶解の際に市販の高合金鋳鉄の再利用材料を使用できることにもある。
合金成分である炭素及びクロムを、Ｃ＝１．４〜１．９及びＣｒ＝３６〜４６の範囲内で変化させることにより本発明の材料の耐食性及び耐摩耗性を、所定の要求特性に相応して調整できる。
粒度の高い不均一組織は、高い鋳造モジュールの場合には、Ｖ＝０．５〜２．５重量％のバナジウムの添加により回避される。この場合、バナジウムが粒子を微細化する特性は、公知の含有量より大きい含有量において初めて充分に効果を発揮し、その際、その他の特性は劣化しない。
耐食性及び耐摩耗性に関して本発明の材料は、液体による摩耗による摩耗負荷が発生する際に使用される公知の種類のチル鋳物に比して大幅に優れている。
これは、以下において１つの実施例に基づいて比較することにより明かにされる。以下において、本発明の材料は公知の種類のチル鋳物に対比される。
第１図は液体による摩耗における材料の摩耗量（Abtragsrate）を示す線図、第２図は強酸性の塩化物含有媒体（ｐＨ０．５；１０ｇ／ｌ  Ｃｌ  −；６０℃）の中の腐食率の線図である。
第１図の摩耗量を求めるためにモデル摩耗装置が使用され、モデル摩耗装置では腐食媒体として、１：１の混合比で０．９〜１．２ｍｍの粒度のケイ砂・水が使用された。試験持続時間はそれぞれ２時間であった。３０００ｒｐｍの回転数が使用された。それぞれの材料標本は５５ｍｍの直径と５ｍｍの厚さとを有していた。
第１図及び第２図に示されている線図の縦軸はそれぞれｍｍ／ａ単位での摩耗量を示す。横軸にはＡ〜Ｄの文字により、公知であり次の第１の表に詳細に示されている材料が示され、文字Ｅは本発明の材料を示し、本発明の材料の組成は第２の表に示されている。
【表１】
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【表２】
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【図１】
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【図２】
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