(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ：８．０〜３５．０質量％，Ｃ：０．０５〜１．２０質量％，Ｓｉ：１．０質量％以下，Ｍｎ：１．０質量％以下，Ｔｉ：単独で０．０５〜１．０質量％，Ｎｂ：単独で０．０５〜１．５０質量％又はＴｉ＋Ｎｂ：合計量で０．０５〜２．０質量％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成をもち、Ｔｉ及び／又はＮｂの炭化物が合計析出量で０．１質量％以上マトリックスに分散析出している耐繊維摩耗性及び耐食性に優れた鋼製織機部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、繊維との接触で摩耗しやすいフラットヘルド，ドロッパー，筬羽，変形筬．リード等の織機部材に関する。
【０００２】
【従来技術及び問題点】
フラットヘルド，ドロッパー，筬羽，変形筬．リード等の織機部材には、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０Ｊ２を焼入れした組織強化材が使用されている。この種の織機部材は、織物に使用される繊維の材質改善，生産能率を向上させるための高速度化等に伴って摩耗環境が過酷になってきている。その結果、部品寿命が低下し、補修部品の煩雑な交換が余儀なくされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、そのような問題を解消すべく案出されたものであり、硬質のチタン炭化物やニオブ炭化物をマトリックスに分散させることにより、過酷な摩耗環境においても十分な耐摩耗性を示し、長期間にわたって使用される鋼製織機部材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼製織機部材は、その目的を達成するため、Ｃｒ：８．０〜３５．０質量％，Ｃ：０．０５〜１．２０質量％，Ｓｉ：１．０質量％以下，Ｍｎ：１．０質量％以下，Ｔｉ：単独で０．０５〜１．０質量％，Ｎｂ：単独で０．０５〜１．５０質量％又はＴｉ＋Ｎｂ：合計量で０．０５〜２．０質量％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成をもち、Ｔｉ及び／又はＮｂの炭化物が合計析出量で０．１質量％以上マトリックスに分散析出していることを特徴とする。
【０００５】
【作用】
本発明者等は、摩耗損傷した織機部材や実際に使用された繊維等を多数取り寄せ、摩耗損傷部位や繊維をミクロ的な観点から調査した。その結果、摩耗した部材の大半では、細い線状に研削されたような疵が摩耗部分に観察された。また、使用された繊維には、アルミナ，炭化ケイ素等の硬質粒子の付着が検出された。研削されたような疵や硬質粒子の付着から、このときの摩耗現象は、硬質粒子が介在した摩耗であることが判った。なお、本明細書では、繊維と織機部材との接触面に硬質粒子が介在し、振動又は摺動過程で織機部材の接触面が硬質粒子等で擦過・研削される摩耗をアブレッシブな摩耗という。
【０００６】
アブレッシブな摩耗は、種々の摩耗現象の中でも最も激しい摩耗であり、この摩耗に耐える材料の開発が望まれている。
耐摩耗性を向上させる方法として、炭素含有量を高めた鋼材を焼き入れして高強度化する方法を検討した。焼入れ硬さが高くなるとアブレッシブな摩耗量は若干低下するものの、顕著な摩耗抑制効果は発現せず、炭素添加による組織強化では耐摩耗性を大幅に改善できないことが判った。冷間加工で加工硬化させた材料も、組織強化材と同様に耐摩耗性の向上は図れなかった。
【０００７】
アブレッシブな摩耗に対する抵抗力が組織強化，加工強化等で高められないことは、アルミナ，炭化ケイ素等の硬質粒子が非常に硬く、組織強化，加工硬化等で得た硬さよりも硬いことに原因があるものと推察される。すなわち、組織強化，加工硬化等で得た硬さは、アルミナ，炭化ケイ素等の硬質粒子の硬さに比較するとごく僅かであり、アブレッシブな摩耗を抑制する作用は少ないものと考えられる。
【０００８】
摩耗機構の解明及び摩耗に耐えうる材料の調査を重ねる過程で、鋼のマトリックスに硬質炭化物を所定量以上で分散析出させると、耐摩耗性が飛躍的に向上することを見出した。具体的には、アルミナ，炭化ケイ素等の硬質粒子とほぼ同じ硬さをもつ炭化物としてＴｉ，Ｎｂの炭化物に着目し、これら炭化物の析出量とアブレッシブな摩耗に対する耐摩耗性の関係を調査した。その結果、同じ硬さの素材であっても、Ｔｉ，Ｎｂの炭化物を分散析出させると、アブレッシブな摩耗が効果的に抑制されることが判った。
【０００９】
本発明が対象とする鋼材は、耐食性を付与するため８．０〜３５．０質量％のＣｒを含んでいる。Ｃｒ含有量が８．０質量％を下回ると、Ｃｒ添加による防食効果が低減する。しかし、３５．０質量％を超える過剰量のＣｒが含まれると、熱間加工性が低下し、製造コストの上昇を招く。
【００１０】
Ｔｉ及び／又はＮｂは、炭化物の合計析出量が０．１質量％以上となるようにＴｉ：単独で０．０５〜１．０質量％，Ｎｂ：単独で０．０５〜１．５０質量％又はＴｉ＋Ｎｂ：合計量で０．０５〜２．０質量％の割合で添加される。炭化物合計析出量０．１質量％以上は、後述する実施例でも説明しているように、耐摩耗性に及ぼす析出炭化物の影響調査から見出された臨界値であり、０．１質量％以上の合計析出量を確保することにより炭化物のない鋼材に比較して格段に優れた耐摩耗性が得られる。Ｔｉ：０．０５質量％以上，Ｎｂ：０．０５質量％以上又はＴｉ＋Ｎｂ：０．０５質量％以上に設定するとき、マトリックスに分散析出した炭化物の合計析出量が０．１質量％以上になる。しかし、Ｔｉは過剰に添加すると溶製鋳造時の湯流れを悪くし、Ｎｂは過剰に添加すると金属間化合物として析出し靭性を低下させるため、Ｔｉ含有量の上限を１．０質量％，Ｎｂ含有量の上限を１．５０質量％，Ｔｉ＋Ｎｂ合計含有量の上限を２．０質量％に設定した。
【００１１】
炭化物の合計析出量を０．１質量％以上にするため、０．０５質量％以上の炭素を含有させている。炭素は、炭化物の生成に消費されるだけでなく、組織強化にも有効な合金成分である。しかし、Ｃ含有量が１．２０質量％を超えると、巨大な共晶クロム炭化物が多量に析出し、品質低下，熱間加工性等を低下させる。
【００１２】
他の合金成分としては、Ｓｉ：１．０質量％以下，Ｍｎ：１．０質量％以下を含んでいる。Ｓｉは、溶製時に脱酸還元剤として添加される成分であるが、１．０質量％を超える過剰量では鋼材の靭性を低下させる。Ｍｎも、溶製時に脱酸還元剤として添加される成分であるが、１．０質量％を超える過剰量では焼入れ時に残留オーステナイトが多くなり、鋼材の硬度低下、靭性低下の原因となる。
【００１３】
【実施例】
表１に示す各種鋼を常法に従って溶製し、スラブに鋳造した。溶体化処理後、スラブを板厚５ｍｍまで熱間圧延した。熱延板に７８０℃×９時間の熱処理を施し、炉冷した。熱延焼鈍板を酸洗した後、冷間圧延及び焼鈍を繰り返し、板厚０．３０ｍｍの冷延焼鈍板を製造した。
【００１４】
0003946370.tif 000002
【００１５】
得られた冷延焼鈍板から摩耗試験用の試験片を切り出し、織機部材用のフラッドヘルドに加工し、非酸化性雰囲気炉で１０５０℃に１分間加熱保持した後、室温まで空冷した。試験片に分散析出した炭化物を定量分析すると共に、アブレッシブな摩耗に対する耐摩耗性及び耐食性を調査した。
炭化物の析出量は、固溶・析出処理で炭化物量を制御した試験片を沃素アルコール溶液に浸漬し、超音波を加えて鋼材を溶解した後、液中に残った炭化物の残渣量から求めた。炭化物の形態は残渣のＸ線回折で同定し、個々の金属元素量は湿式分析及びガス分析で求めた。
【００１６】
耐摩耗性試験では、試験片フラッドヘルドのメール孔に化学繊維（ＴＦＤ７５／３６Ｆ，繊維径１２０μｍ）を通し、繊維の張力：５０ｇ，回転速度：８００ｒｐｍ（摺動速度：０．１ｍ／秒），試験時間：１０時間の条件で接触摺動させ、接触部の摩耗深さを測定した。そして、繊維との接触で摩耗したメール部の摩耗量を求め、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０Ｊ２の摩耗深さＤ0 を基準とし、摩耗深さＤ0 に対する各試験片の摩耗深さＤi の比として算出される指標Ｍ（％）（＝Ｄi ／Ｄ0 ×１００）で耐摩耗性を評価した。現在使用されているステンレス鋼ＳＵＳ４２０Ｊ２製フラッドヘルドの２倍以上の摩耗特性を得るためには、Ｍ≦５０％の耐摩耗性が要求される。
耐食性に関しては、５％塩水を７２時間噴霧する試験に試験片を供した後、試験片の表面を観察し、錆発生の有無を調査した。
【００１７】
表２の調査結果にみられるように、Ｃｒ含有量８質量％未満の試験番号８では試験片表面に錆が観察されたが、８質量％以上のＣｒを含む他の鋼種では何れの試験片表面にも錆が検出されなかった。このことから、耐食性確保のために８質量％以上のＣｒが必要であることが判る。チタン炭化物，ニオブ炭化物の合計析出量が０．１質量％未満の試験番号８〜１０では、試験番号１１（従来材）に比較して指標Ｍの大きな低下はみられない。これに対し、合計析出量が０．１質量％以上の試験番号１〜７（本発明例）では、指標Ｍが３０％を下回っており、従来のフラッドヘルドに比較して３倍を超える寿命をもつことが判る。
【００１８】
そこで、指標Ｍとチタン炭化物及びニオブ炭化物の合計析出量とをグラフ化したところ、両者の間に図１に示す関係が成立していた。図１から明らかなように、炭化物の合計析出量が増加すると指標Ｍが減少し、合計析出量が０．１質量％以上になると指標Ｍが急激に減少した。そして、炭化物の合計析出量を０．１質量％以上に調整すると指標ＭＣが５０％以下になり、従来材に比較して２倍以上の寿命をもつフラッドヘルドが得られることが判った。
【００１９】
0003946370.tif 000003
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明鋼は、アブレッシブな摩耗の原因であるアルミナ，炭化ケイ素等の硬質粒子とほぼ同じ硬さのＴｉ及び又はＮｂの炭化物を合計析出量０．１質量％以上の割合でマトリックスに分散析出させることにより、焼入れによる組織強化材や冷間加工等による加工強化材に比較して格段に優れた耐摩耗性が付与されている。そのため、繊維との接触で摩耗するフラッドヘルド，ドロッパー，筬羽，変形筬，リード等、寿命の長い織機部材として使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  チタン炭化物及びニオブ炭化物の合計析出量が耐摩耗性に及ぼす影響を表わしたグラフ
【図１】
0003946370.tif 000004