(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、炭素（Ｃ）０．０９〜１．３％、マンガン（Ｍｎ）１５．４〜２９％、クロム（Ｃｒ）１．０〜２．８％、リン（Ｐ）０．０５％以下、硫黄（Ｓ）０．０５％以下、ニッケル（Ｎｉ）４．５〜７．６％、モリブデン（Ｍｏ）５．９〜７％、タングステン（Ｗ）８．４〜１０％、残部鉄（Ｆｅ）およびその他不可避不純物を含む溶融金属を、噴射法を通じて冷却速度３０℃／ｓｅｃ以上で急冷させることによって製造する、オーステナイト組織を有するショットボールの製造方法。
【請求項２】
前記噴射法は水噴射およびガス噴射のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載のオーステナイト組織を有するショットボールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はショットボールおよびその製造方法に関し、より詳細には表面改質のために利用されるショットブラストに利用されるショットボールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面改質のために使うショットブラスト工法は、ホッパー（ｈｏｐｐｅｒ）にショットボール（ｓｈｏｔ  ｂａｌｌ）を入れておいてから、ショットボールを高圧で噴射させることによって、高圧で噴射されたショットボールがストリップに衝突して機械的な力によりストリップの表面にあるスケール、サビ、塗膜などを除去して表面をきれいに仕上げる工法であって、砂を使ったサンドブラストよりも短い時間内に作業を終わらせることができる。
【０００３】
このためのショットボールは、鋳鉄およびステンレスなどの材料を利用して製作されてきた。特に耐摩耗性能の向上のためには一般的に硬い組織のショットボールを製作することになる。
【０００４】
しかし、このようなショットボールは使用による破損によって、表面改質効果を十分に発揮することができず、製品の表面にスクラッチまたは凹みなどの欠陥を発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、使用によるショットブラスト工程中の破損および劣化を減少させることができる、強度および耐摩耗性が優秀なショットボールおよびその製造方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によると、重量％で、炭素（Ｃ）０．０９〜１．３％、マンガン（Ｍｎ）３〜２９％、クロム（Ｃｒ）１．０〜８．０％、リン（Ｐ）０．０５％以下、硫黄（Ｓ）０．０５％以下、ニッケル（Ｎｉ）１０％以下（０除外）、モリブデン（Ｍｏ）７％以下（０除外）、タングステン（Ｗ）１０％以下（０除外）、残部鉄（Ｆｅ）およびその他不可避不純物を含む、強度および耐摩耗性に優れたショットボールが提供され得る。
【０００７】
また、前記ショットボールの直径は０．１〜５．０ｍｍの範囲内であり得る。
【０００８】
本発明の他の側面によると、重量％で、炭素（Ｃ）０．０９〜１．３％、マンガン（Ｍｎ）３〜２９％、クロム（Ｃｒ）１．０〜８．０％、リン（Ｐ）０．０５％以下、硫黄（Ｓ）０．０５％以下、ニッケル（Ｎｉ）１０％以下（０除外）、モリブデン（Ｍｏ）７％以下（０除外）、タングステン（Ｗ）１０％以下（０除外）、残部鉄（Ｆｅ）およびその他不可避不純物を含む溶融金属を、噴射法を通じて急冷させることによって製造する、強度および耐摩耗性に優れたショットボールの製造方法が提供され得る。
【０００９】
また、前記噴射法は水噴射およびガス噴射のうち少なくとも一つを含む。
【００１０】
また、前記噴射法を遂行時の冷却速度は３０℃／ｓｅｃ以上であり得る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によるショットボールは冷却中に相変態が発生せず常温までオーステナイト相を有するようになるため、相対的に破損が容易な硬い組織を有さず、強度および耐摩耗性が優秀となる。
【００１２】
また、本発明の実施形態によるショットボールは強度と靭性を同時に有するオーステナイト組織であって、反復的な使用中に加工硬化効果を通じて強度および耐摩耗性能がより一層向上する効果を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係るショットボールの断面を観察した写真。
【図２】本発明の実施例に係るショットボールの微細組織を観察した写真。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。以下で紹介される実施形態は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために一例として提供されるものである。本発明は以下で説明される実施形態に限定されず、他の形態で具体化されてもよい。本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は図面で省略しており、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは便宜のために誇張されて表現され得る。明細書の全体に亘って同じ参照番号は同じ構成要素を表す。
【００１５】
本発明の実施形態による強度および耐摩耗性能が優秀なショットボールは、重量％で、炭素（Ｃ）０．０９〜１．３％、マンガン（Ｍｎ）３〜２９％、リン（Ｐ）０．０５％以下、硫黄（Ｓ）０．０５％以下、クロム（Ｃｒ）１．０〜８．０％、ニッケル（Ｎｉ）１０％以下（０除外）、モリブデン（Ｍｏ）７％以下（０除外）、タングステン（Ｗ）１０％以下（０除外）、残部鉄（Ｆｅ）およびその他不可避不純物を含む。
【００１６】
炭素（Ｃ）の含量は０．０９〜１．３％の範囲内である。
【００１７】
炭素（Ｃ）はショットボールの強度を確保し、オーステナイト相を安定的に形成させるために必須として添加される元素であって、０．０９％以上添加する。また、ショットボールの主な性能因子である耐摩耗特性も炭素と比例して増加する。
しかし、過多に添加すると脆性が増加することになるため上限を１．３％に制限する。したがって、炭素の含量は０．０９％超過〜１．３％以下に制限することが好ましい。
【００１８】
マンガン（Ｍｎ）の含量は３．０％〜２９％である。
【００１９】
マンガンはオーステナイト安定化元素として作用するとともにショットボールの加工硬化度を高める役割をする。また、ショットボールの強度、衝撃靭性および耐摩耗性に寄与するので３．０％以上を添加する。また、一定の含量以上含まれると加工後にも非磁性を維持する。しかし、過多に添加するとショットボールの生産性および品質の低下を引き起こし得るため、マンガンの含量は３．０〜２９％に制限することが好ましい。
【００２０】
クロム（Ｃｒ）の含量は１．０％〜８．０％である。
【００２１】
クロム（Ｃｒ）は高温強度を増加させるＭＣ、Ｍ２３Ｃ６のような炭化物生成のために必須として添加される元素であるため、１．０％以上を添加する。すなわち、一定量のクロムが添加されると、高い水準の析出硬化度が得られるとともにオーステナイト安定化元素の含量を低くしてもよいため、１．０％以上のクロムが添加される。併せて、クロムは強力な耐酸化防止元素であって、外部の酸化雰囲気に対応する耐酸化度を高める長所がある。しかし、過多に添加すると炭化物の形成が過多となり経済性が問題となるため、クロムの上限は８．０％に制限することが好ましい。
【００２２】
リン（Ｐ）の含量は０．０５％以下である。
【００２３】
リン（Ｐ）は一般的に固相で２次偏析の可能性があるため、有害元素として扱われる。したがって、リンの含量はなければよいが製鋼技術上の問題により、０．０５％以下に限定することが好ましい。
【００２４】
硫黄（Ｓ）の含量は０．０５％以下である。
【００２５】
硫黄（Ｓ）は横軸方向の靭性を大きく減少させる傾向がある。したがって、衝撃靭性が優秀なショットボールを得るためには、硫黄の含量はなければよいが製鋼技術上の問題により、０．０５％以下に限定することが好ましい。
【００２６】
ニッケル（Ｎｉ）の含量は１０％以下（０除外）である。
【００２７】
ニッケル（Ｎｉ）は固溶強化によってオーステナイトを形成して低温での靭性の向上に優れた効果がある。ニッケルを添加すると、オーステナイトの生成を促進してショットボールの靭性を増加させる効果があるため、使用中の衝撃による破損の危険が減少する効果を得ることができる。しかし、１０％を超過する場合には、靭性は大きく向上するものの、積層結合エネルギー（Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ  Ｅｎｅｒｇｙ：Ｓ．Ｆ．Ｅ）を増加させて耐摩耗特性が急激に低くなることになる。また、ニッケル元素は価格が高いため、多量添加される場合、経済性の側面で不利である。したがって、ニッケル（Ｎｉ）の含量は１０％（０除外）以下に制限する。
【００２８】
モリブデン（Ｍｏ）の含量は７．０％以下（０除外）である。
【００２９】
モリブデン（Ｍｏ）は既知の固溶強化を通じてショットボールの強度を向上させることができる成分である。併せてモリブデンはニオビウム（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）のように析出硬化を起こす主な元素として作用する。しかし、過多に添加すると靭性の劣化を引き起こし、製造原価を顕著に増加させるため、モリブデン（Ｍｏ）の含量は７％以下に制限する。
【００３０】
タングステン（Ｗ）の含量は１０％以下（０除外）である。
【００３１】
タングステン（Ｗ）は既知の固溶強化を通じて強度を向上させることができる成分である。併せてタングステンはニオビウム（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）と同様に析出硬化を起こす主要元素として作用することになる。しかし、過多に添加するとその効果が飽和され、靭性の劣化を引き起こし、鋼材の製造原価を顕著に増加させることになる。したがって、タングステンの含量は１０％以下に制限する。
【００３２】
以下では、本発明の実施形態に係る強度および耐摩耗性が優秀なショットボールの製造方法について説明する。
【００３３】
まず、重量％で、炭素（Ｃ）０．０９〜１．３％、マンガン（Ｍｎ）３〜２９％、リン（Ｐ）０．０５％以下、硫黄（Ｓ）０．０５％以下、クロム（Ｃｒ）１．０〜８．０％、ニッケル（Ｎｉ）１０％以下（０除外）、モリブデン（Ｍｏ）７％以下（０除外）、タングステン（Ｗ）１０％以下（０除外）、残部鉄（Ｆｅ）およびその他不可避不純物を含む溶融金属を、ガス噴射（ｇａｓ  ａｔｏｍｉｚｉｎｇ）法または水噴射（ｗａｔｅｒ  ａｔｏｍｉｚｉｎｇ）法を通じて急冷させて細密な結晶粒大きさを有するように製造する。ここで噴射法を通じて得られたショットボールの直径は０．１〜５．０ｍｍの範囲内である。また、ガス噴射または水噴射による冷却速度は３０℃／ｓｅｃ以上にして製造する。
【００３４】
このような方法を通じて製造されたショットボールの断面を図１に図示し、図２には製造されたショットボールの断面組織を示した。図２のように、ショットボールの断面組織は、冷却中に相変態が発生せず常温までオーステナイト凝固組織を有することによって、相対的に破損が容易な硬い組織を有さないことが分かる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。
【００３６】
下記の表１に示した通り、成分系および組成範囲を満足し、噴射法を通じて冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上にして製造されたショットボールを利用して、ショットブラスト試験後の摩耗度を表した。
【００３７】
【表１】
0006872617.tif 000002
【００３８】
摩耗度＝｛（試験前粒度−試験後粒度）／試験前粒度｝×１００、ｘは破損による粒度評価不可。
【００３９】
表１に表された通り、本発明で提案する鋼の成分組成を満足する実施例１〜９は摩耗度が優秀であることが分かる。
【００４０】
その反面、本発明の成分組成を満足していない比較鋼１〜８の場合、摩耗試験時の破損および摩耗度が顕著に増加することが分かる。
【００４１】
以上では特定の実施例について図示して説明した。しかし、前記した実施例にのみ限定されず、発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば以下の特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想の要旨を逸脱することなくいくらでも多様に変更実施することができるはずである。
【図１】
0006872617.tif 000003
【図２】
0006872617.tif 000004