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JPS5847942B2 - Cobalt-based casting alloy casting method - Google Patents
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JPS5847942B2 - Cobalt-based casting alloy casting method - Google Patents

Cobalt-based casting alloy casting method

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Publication number
JPS5847942B2
JPS5847942B2 JP55001680A JP168080A JPS5847942B2 JP S5847942 B2 JPS5847942 B2 JP S5847942B2 JP 55001680 A JP55001680 A JP 55001680A JP 168080 A JP168080 A JP 168080A JP S5847942 B2 JPS5847942 B2 JP S5847942B2
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JP
Japan
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casting
cobalt
temperature
alloy
carbides
Prior art date
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JP55001680A
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俊明 森近
純一 杉谷
公司 土田
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコバルト基鋳造合金鋳造法に関し、さらに詳し
くは、特に高温において圧縮応力を受けた場合に破損を
防止することのできるコバルト基鋳造合金鋳造法に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for casting a cobalt-based casting alloy, and more particularly to a method for casting a cobalt-based casting alloy that can prevent breakage when subjected to compressive stress, particularly at high temperatures.

一般的にいって、従来よりコバルト基鋳造合金は、Co
ベースにC,W,Cr等を含有させたもので、常温、高
温において優れた高硬度を有している。
Generally speaking, cobalt-based casting alloys have traditionally been
The base contains C, W, Cr, etc., and has excellent hardness at room temperature and high temperature.

特に、高温における耐摩耗、耐変形性および圧縮強さが
高いために、高温用型鋼、工具鋼等に使用されている。
In particular, because of its high wear resistance, deformation resistance, and compressive strength at high temperatures, it is used for high-temperature type steel, tool steel, and the like.

しかしながら、このコバルト基鋳造合金は優れた特性を
有している反面、700〜800℃の高温において延性
が極めて低いのである。
However, although this cobalt-based casting alloy has excellent properties, it has extremely low ductility at high temperatures of 700 to 800°C.

このことは、コバルト基鋳造合金の組織中にC−Cr系
およびC −W − C o系の炭化物が約50%含ま
れており、そして、この炭化物が角状、棒状の形態であ
るために炭化物が容易に脆性破壊を起し、この破壊され
た炭化物を起点として他の炭化物が橋渡し的な役割をし
て亀裂が進行する。
This is because the structure of the cobalt-based cast alloy contains approximately 50% C-Cr and C-W-Co carbides, and these carbides have an angular or rod-like shape. Carbides easily cause brittle fracture, and cracks progress from this fractured carbide as a starting point with other carbides acting as a bridge.

この場合、炭化物の形態が角状、棒状であると上記橋渡
し的役割がさらに促進されるのである。
In this case, if the shape of the carbide is angular or rod-like, the bridging role described above is further promoted.

さらに、コバルト基鋳造合金の外表面部は、鋳造用鋳型
に接しているため指向性凝固が生じ易く、顕微鏡組織的
に針状の長い炭化物が生成されるために、耐割れ性に極
めて不都合である。
Furthermore, since the outer surface of cobalt-based casting alloys is in contact with the casting mold, directional solidification is likely to occur, and long carbides with acicular microstructures are formed, which is extremely detrimental to crack resistance. be.

上記のような問題が、コバルト基鋳造合金に発生するの
は、従来において、例えば、砂型鋳造法により鋳造した
場合に、コバルト基鋳造合金の鋳造品の外面部に針状の
炭化物が生或し、また、肉厚中央部近傍にも針状若しく
は棒状の炭化物が生威し、耐割れ性には極めて不利とな
るのである。
The above-mentioned problems occur in cobalt-based casting alloys because acicular carbides are formed on the outer surface of cobalt-based casting alloys when they are cast, for example, by sand casting. In addition, needle-like or rod-like carbides grow near the center of the wall thickness, which is extremely disadvantageous for cracking resistance.

本発明は上記に説明したコバルト基鋳造合金の種々の問
題点を解決したものであって、即ち、コバルト基鋳造合
金を鋳造する場合に、該合金の鋳造品の外表面からの指
向性凝固を抑制して、方向性を持たない均一なコバルト
基鋳造合金の鋳造法を見出したのであり、これは、鋳造
用鋳型を高温加熱した状態で適正な鋳込温度で鋳造する
ことにより、コバルト基鋳造合金の鋳造品の外表面や肉
厚中心部に針状、棒状の形態の炭化物が生戒せず、粒状
化した炭化物を主とした組織を得ることのできるコバル
ト基鋳造合金鋳造法である。
The present invention solves the various problems of cobalt-based casting alloys described above. Specifically, when casting a cobalt-based casting alloy, directional solidification from the outer surface of a cast product of the alloy is prevented. They discovered a method for casting uniform cobalt-based casting alloys with no directionality, and by heating the casting mold to a high temperature and casting at an appropriate pouring temperature, cobalt-based casting alloys can be cast. This is a cobalt-based alloy casting method that does not produce acicular or rod-shaped carbides on the outer surface or thick center of the alloy casting, and can obtain a structure consisting mainly of granular carbides.

本発明に係るコバルト基鋳造合金鋳造法の特徴とすると
ころは、CI.5〜30%、Si 1.0%以下、Mn
1.0%以下、Cr25〜35%、W8〜17%、Fe
3%以下、P0.03%以下、8003%以下、Ni
3%以下、残部実質的にCoであるコバルト基鋳造合金
を鋳型温度650〜900℃、鋳込温度1330〜14
50℃で鋳造することにある。
The characteristics of the cobalt-based casting alloy casting method according to the present invention are as follows: CI. 5-30%, Si 1.0% or less, Mn
1.0% or less, Cr25-35%, W8-17%, Fe
3% or less, P0.03% or less, 8003% or less, Ni
A cobalt-based casting alloy containing 3% or less and the remainder substantially Co is cast at a mold temperature of 650-900°C and a casting temperature of 1330-140°C.
The purpose is to cast at 50°C.

本発明に係るコバルト基鋳造合金鋳造法について詳細に
説明する。
The cobalt-based casting alloy casting method according to the present invention will be explained in detail.

先づ、本発明に係るコバルト基鋳造合金鋳造法に使用す
るコバルト基鋳造合金について,その或分および或分組
成について説明する。
First, a portion and a portion of the composition of the cobalt-based casting alloy used in the cobalt-based casting alloy casting method according to the present invention will be explained.

Cは炭化物生成元素であり、その含有量が1.5%未満
では生成する炭化物が少なく硬度が不足し耐摩耗性、耐
変形性が劣化し、また、3%を越えて含有されると炭化
物が多量に晶出および析出して脆化が著しくなる。
C is a carbide-forming element, and if its content is less than 1.5%, few carbides will be formed, resulting in insufficient hardness and deterioration of wear resistance and deformation resistance. A large amount of crystallizes and precipitates, resulting in significant embrittlement.

よって、C含有量は1.5〜3.0%とする。Therefore, the C content is set to 1.5 to 3.0%.

Siは脱酸剤および耐酸化性に対して有効な元素であり
鋳造性を良好にするが、多く含有されると高温強度を低
下させる。
Si is an effective element as a deoxidizing agent and oxidation resistance, and improves castability, but if contained in a large amount, it reduces high temperature strength.

よってSi含有量は10%以下とする。Therefore, the Si content is set to 10% or less.

Mnは鋳造性を良好にし、また、脱酸剤として有効な元
素であるが、多く含まれていると高温強度を低下させる
Mn improves castability and is an effective element as a deoxidizing agent, but if it is contained in a large amount, it reduces high temperature strength.

よって、Mn含有量は1.0%以下とする。Therefore, the Mn content is set to 1.0% or less.

Crは耐酸化性と硬度を付与する元素であり、含有量が
25%未満では高温の耐酸化性が不足し、Cr炭化物の
量が少なく耐度も不足し、また、含有量が35%を越え
るとCr炭化物による脆化が顕著になる。
Cr is an element that imparts oxidation resistance and hardness. If the content is less than 25%, high-temperature oxidation resistance is insufficient, the amount of Cr carbide is small, and the resistance is insufficient. If it exceeds this value, embrittlement due to Cr carbide becomes noticeable.

よって、Cr含有量は25〜35%とする。Therefore, the Cr content is set to 25 to 35%.

Wは炭化物形成元素であり、含有量が8%未満ではW系
炭化物が少く硬度が不足し、また、含有量が17%を越
えるとW系炭化物の晶出が増加し脆化が著しく、かつ、
鋳造が難かしくなる。
W is a carbide-forming element, and if the content is less than 8%, there will be few W-based carbides and the hardness will be insufficient, and if the content exceeds 17%, the crystallization of W-based carbides will increase, resulting in significant embrittlement and ,
Casting becomes difficult.

よって、W含有量は8〜17%とする。Therefore, the W content is set to 8 to 17%.

Fe1P1SおよびNi は、コバルト基鋳造合金溶製
に際して必然的に含有されてくる通常の不純物であって
、少ない程望ましいもので、鋳造されたコバルト基鋳造
合金に対して悪影響を与えない含有量として、Fe 3
%以下、P0.03%以下、8003%以下、Ni3%
以下とする。
Fe1P1S and Ni are normal impurities that are inevitably included in the production of cobalt-based casting alloys, and the smaller the content, the better. Fe3
% or less, P0.03% or less, 8003% or less, Ni3%
The following shall apply.

次に、本発明に係るコバルト基鋳造合金の鋳造法におい
て、鋳型温度および鋳込温度について説明する。
Next, the mold temperature and pouring temperature in the method of casting a cobalt-based casting alloy according to the present invention will be explained.

即ち、鋳込前の鋳型温度が上昇するにつれて、外表面お
よび肉厚中央部に針状および棒態の炭化ノ 物が減少し
、鋳込前の鋳型温度が650℃を越えると、鋳造品の外
表面および肉厚中央部の何れにも針状および棒状の炭化
物の生成が認められず、また、鋳型温度が900℃を越
えると炭化物の生戒についてはあまり900℃未満の場
合と異ならデ ないばかりか、コバルト基鋳造合金の耐
久性に問題がある。
In other words, as the temperature of the mold before casting increases, needle-like and rod-like carbonized substances decrease on the outer surface and the center of the wall thickness, and when the temperature of the mold before pouring exceeds 650°C, the quality of the cast product decreases. No needle-like or rod-like carbide was observed on either the outer surface or the center of the wall thickness, and when the mold temperature exceeded 900°C, the survival of the carbide was not much different from when the mold temperature was below 900°C. Moreover, there are problems with the durability of cobalt-based casting alloys.

よって、鋳型温度は650〜9 0 0 ’Cの範囲と
する。
Therefore, the mold temperature is in the range of 650 to 900'C.

また、鋳込温度は1330〜1450℃の範囲が好結果
が得られ、1450℃を越えた場合はコノ バルト基鋳
造合金の耐久性が劣化する。
Further, good results are obtained when the casting temperature is in the range of 1330 to 1450°C, and if it exceeds 1450°C, the durability of the cobalt-based casting alloy deteriorates.

そして、鋳込温度を13300以下に−た場合、溶湯の
流動性が悪くなり、鋳造に湯じわが発生し、又、ブロー
ホール・ピンホール等の欠陥が生じる。
If the casting temperature is lower than 13,300, the fluidity of the molten metal deteriorates, wrinkles occur in the casting, and defects such as blowholes and pinholes occur.

鋳込温度を1450゜C以上にした場合、鋳造組織が粗
大化し、顕微鏡組織中の炭化物が粗くなり、この粗大炭
化物にクラックが発生しやすくなり、耐久性が劣化する
If the casting temperature is 1450° C. or higher, the cast structure becomes coarse, the carbides in the microscopic structure become coarse, and the coarse carbides tend to crack, resulting in poor durability.

また、鋳型温度650〜900℃に於で、鋳込温度13
30〜1450’Cで鋳造した場合、鋳型冫 温度が一
定の場合、鋳込温度は1330℃近傍が1450℃近傍
で鋳込んだ場合より、耐久性がやや太きい。
In addition, when the mold temperature is 650 to 900℃, the casting temperature is 13℃.
When casting at a temperature of 30 to 1450'C, the durability is slightly higher when the mold temperature is constant, when the casting temperature is around 1330°C than when it is cast at around 1450°C.

この原因は1330’C近傍で鋳込んだ場合の鋳造組織
が1450゜C鋳込みの場合よりやや微細な為である。
The reason for this is that the casting structure when cast at around 1330°C is slightly finer than that when cast at 1450°C.

従って鋳込温度は1330〜1450゜Cの低温側で鋳
造するのが望ましい。
Therefore, it is desirable to perform casting at a low temperature of 1330 to 1450°C.

以下、本発明に係るコバルト基鋳造合金の鋳造法の実施
例を説明する。
Examples of the method for casting a cobalt-based casting alloy according to the present invention will be described below.

実施例 第1表に示す成分および成分組成となるようにコバルト
基鋳造合金を製造し、第1表に示す鋳型温度および鋳込
温度により鋳造した。
EXAMPLE A cobalt-based casting alloy was manufactured to have the components and composition shown in Table 1, and was cast at the mold temperature and pouring temperature shown in Table 1.

その結果も第1表に示されている。The results are also shown in Table 1.

この第1表からも明らかであるが、類似したコバルト基
鋳造合金の鋳造において、鋳型温度および鋳込温度が本
発明に係る鋳造法における温度以外では、鋳造されたコ
バルト基鋳造合金の耐久性が極端に劣るのである(例え
ば、第1表中の應1〜//65、/I67および廃14
)。
As is clear from Table 1, when casting similar cobalt-based casting alloys, if the mold temperature and pouring temperature are other than the temperatures used in the casting method according to the present invention, the durability of the cast cobalt-based casting alloy is poor. extremely inferior (for example, 應1~//65, /I67 and waste 14 in Table 1)
).

これに対して、本発明に係る鋳造法における第1表中の
應8がコバルト基鋳造合金の耐久性が非常に優れている
On the other hand, in the casting method according to the present invention, Column No. 8 in Table 1 shows that the cobalt-based casting alloy has extremely excellent durability.

この第1表からもわかるが、鋳型温度650〜900゜
C、鋳込温度1330〜1450℃の範囲が極めて良好
な結果が得られるのである。
As can be seen from Table 1, extremely good results are obtained when the mold temperature is in the range of 650 to 900°C and the casting temperature is in the range of 1330 to 1450°C.

因に、第1図a,bは従来の砂型鋳造した場合の顕微鏡
写真であり、第1図aは外表面近傍に針状の炭化物が多
量に生成していることを示し、第1図bは肉厚中央部に
針状および棒状の角ばった炭化物が生成していることを
示している。
Incidentally, Figures 1a and b are micrographs of conventional sand casting. Figure 1a shows a large amount of acicular carbide formed near the outer surface, and Figure 1b shows that a large amount of acicular carbide is formed near the outer surface. This shows that acicular and rod-like angular carbides are formed in the center of the wall thickness.

第2図a,bは、本発明に係るコバルト基鋳造合金鋳造
法により、鋳型温度600℃の鋳型に鋳造した場合の顕
微鏡写真であり、第2図a,bの外表面近傍および肉厚
中央部に針状および棒状の炭化物の生成はなく、炭化物
は粒状炭化物が主となっていることを示している。
Figures 2a and b are micrographs of a case where the alloy is cast in a mold with a mold temperature of 600°C by the cobalt-based casting alloy casting method according to the present invention. There was no formation of needle-like or rod-like carbides in this part, indicating that the carbides were mainly granular carbides.

以上、説明したように本発明に係るコバルト基鋳造合金
鋳造法は上記の構或を有しているから、鋳型表面、即ち
、鋳造品の外表面から指向性凝固を抑制することにより
、外表面に針状の炭化物が生成するのを防止すると同時
に、肉厚中央部に針状および棒状の炭化物の生成が防止
でき、かつ、炭化物の形状は粒状を主としており、炭化
物に発生する割れを減少すると同時に割れの伝播を防止
するものである。
As explained above, since the cobalt-based casting alloy casting method according to the present invention has the above structure, by suppressing directional solidification from the mold surface, that is, the outer surface of the cast product, the outer surface At the same time, it is possible to prevent the formation of needle-like carbides in the wall thickness center, and at the same time, it is possible to prevent the formation of needle-like and rod-like carbides in the central part of the wall thickness. At the same time, it prevents the propagation of cracks.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の砂型鋳造法により鋳造されたコバルト基
鋳造合金の外表面および肉厚中央部の顕微鏡写真、第2
図は本発明に係るコバルト基鋳造合金鋳造法により鋳造
されたコバルト基鋳造合金の外表面および肉厚中央部の
顕微鏡写真である。
Figure 1 is a micrograph of the outer surface and center of the wall thickness of a cobalt-based cast alloy cast by the conventional sand casting method;
The figure is a micrograph of the outer surface and the central part of the wall thickness of a cobalt-based casting alloy cast by the cobalt-based casting alloy casting method according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 I C1.5 〜3.0%、Si 1。 O%以下、Mn1.0%以下、Cr25〜35%、W8
〜17%、Fe3%以下、P0.03%以下、80.0
3%以下、Ni3%以下、残部実質的にCoよりなるコ
バルト基鋳造合金を鋳型温度650〜900℃、鋳込温
度1330〜1450℃で鋳造することを特徴とするコ
バルト基鋳造合金鋳造法。
[Claims] I C1.5 to 3.0%, Si 1. O% or less, Mn 1.0% or less, Cr25-35%, W8
~17%, Fe3% or less, P0.03% or less, 80.0
1. A method for casting a cobalt-based casting alloy, which comprises casting a cobalt-based casting alloy consisting of 3% or less Ni, 3% or less Ni, and the remainder substantially Co at a mold temperature of 650 to 900°C and a casting temperature of 1330 to 1450°C.
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