JP2004243359A

JP2004243359A - 鋳鉄軸の製造方法

Info

Publication number: JP2004243359A
Application number: JP2003034647A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Akita; 憲宏秋田; Takashi Kamasaka; 剛史釜坂
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】金型内での冷却等を制御することにより、様々な金属組織を含む耐摩耗性に優れた鋳鉄軸を一体物として製造可能な鋳鉄軸の製造方法を提供する。
【解決手段】キャビティ７内に溶湯を注湯後、金型本体１，２及び８組の移動式入子型３Ａ〜５Ｂを介しての熱除去によりキャビティ内で製品形状が崩れない程度に製品の表面を凝固させる。その後速やかに、７組の入子型４Ａ，４Ｂ，５Ａ及び５Ｂを凝固した製品表面から離間させ、対応する部位における製品表面と入子型との非接触状態を約２０秒間保持する。更に、離間させた入子型のうちの４組の入子型４Ａ，４Ｂを製品表面に再び接触させその再接触状態を約３０秒間保持し、その後抜型する。離間・接触を繰り返す４組の入子型４Ａ，４Ｂに対応する部位には、マルテンサイト組織が主に形成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳鉄軸の製造方法に関し、特に、金属組織の異なる複数の部位を有する鋳鉄軸の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にエンジンの動弁系等に使用されるカムシャフトは、鋳鉄を用いた金型鋳造により一体成形される。かかるカムシャフトにあっては、特に耐摩耗性が要求される部位（例えばカム部）と、耐摩耗性よりも被削性が要求される部位（例えばジャーナル部）とが混在する。このような作り分けを行うために、例えば、金型内に溶湯を注湯した後、金型と接触する溶湯表層部が高硬度チル組織の殻状凝固層となった時点で離型し、離型した鋳造品が赤熱状態にあるうちに鋳造品の軟化すべき部分を高周波誘導加熱によって昇温及び保持し、高周波誘導加熱を停止して常温付近まで降温せしめた後、鋳造品全体を炉内で加熱して歪取りの焼鈍を行うという鋳造品の局部軟化方法が提案されている（特許文献１参照）。この局部軟化方法をカムシャフトに適用した場合、カム部を金型急冷によるチル（レーデブライト）組織とし、ジャーナル部を高周波誘導加熱処理に基づいてチル組織よりも軟化した組織とすることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３１６号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン技術の発達に伴い、例えばフリクション低減のためのローラー方式、可変バルブタイミング、燃料の筒内直接噴射などの様々な新機構が採用されるようになった。その結果、カムシャフトの摺動部（カム部、ジャーナル部あるいはギヤ部等）における耐摩耗性等の要求性能も多様化しつつある。例えば従来ならば、カム部には摺動摩耗の観点から高い硬度が付与されれば事足りたが、例えばローラー方式機構では、単に摺動摩耗という観点からではなく、転がり摩耗という観点から硬度と疲労強度の二つを満足させる必要が生じている。つまり、一つのカムシャフトの中に必要な硬度及び疲労強度が異なる部位が混在することが求められるようになった（鋳鉄軸における要求性能の多様化）。
【０００５】
上記特許文献１の技術は、耐摩耗性必要部位（即ちカム部）に耐摩耗性の高いチル組織を得ると共に、その他の部位を軟化させて被削性を向上するものに過ぎず、耐摩耗性必要部位やその他の部位の硬度及び疲労強度を要求性能に応じて制御するものではなかった。また、鋳造品の一部に対して高周波誘導加熱による熱処理を行うことは、工程数の増大と複雑化を招くという欠点があった。
【０００６】
本発明の目的は、金型内での冷却及び抜型後の冷却を制御することにより、主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位と、その他の組織からなる部位とを含む耐摩耗性に優れた鋳鉄軸を一体物として製造可能な鋳鉄軸の製造方法を提供することにある。そして、鋳鉄軸における要求性能の多様化に応えることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本件発明者らは、上記事情に鑑みつつ、優れた耐摩耗性を有するカムシャフト等の鋳鉄軸を得るための研究を重ねた結果、金型鋳造による付形後の冷却を制御することにより、疲労強度に優れたマルテンサイト等の組織と、「切削性が良好で且つ耐摩耗性にも優れるパーライト組織」及び「高硬度で且つ耐摺動摩耗性に優れたチル組織」のうちの少なくとも一方の組織とをそれぞれ必要な部位に有する鋳鉄軸を一体物として得られることを見いだした。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
請求項１の発明は、鋳造用金型内に区画形成された鋳鉄軸成形用のキャビティ内に溶湯を注湯し、キャビティ内で製品形状が崩れない程度に製品の少なくとも表面を凝固させる付形工程と、前記表面が凝固した製品の少なくとも一部分を所定時間だけ空気放冷状態又は断熱状態に保持する保持工程と、前記空気放冷状態又は断熱状態に保持された前記少なくとも一部分のうちの少なくとも一部を焼き入れに匹敵する速度で冷却する急冷工程とを備え、上記一連の工程を経て、基地組織が主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位と、主にパーライト組織からなる部位及び／又は主にチル組織からなる部位とを備えた鋳鉄軸を得ることを特徴とする鋳鉄軸の製造方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の鋳鉄軸の製造方法において、前記急冷工程における焼き入れに匹敵する速度での冷却は、前記金型を介しての冷却対象部位からの熱除去、又は、冷却対象部位に対して流動性冷媒を接触させることによる熱除去により行われることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の鋳鉄軸の製造方法において、前記鋳造用金型は、金型本体とともに前記鋳鉄軸成形用のキャビティを区画形成する複数の移動式入子型を具備してなり、前記保持工程における空気放冷状態又は断熱状態は、そのような状態に保持すべき製品部位に対応した移動式入子型を製品表面から離間させ、当該部位において製品表面と移動式入子型とを非接触状態とすることにより実現されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の鋳鉄軸の製造方法において、前記急冷工程における焼き入れに匹敵する速度での冷却は、前記保持工程における空気放冷状態又は断熱状態を実現すべく製品表面から離間させ非接触状態としていた移動式入子型を、元位置に戻して再び製品表面に接触させることにより実現されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の鋳鉄軸の製造方法であって、鋳鉄軸において主にチル組織からなる部位は、前記付形工程で製品表面を凝固させた直後から、前記保持工程での空気放冷状態及び断熱状態を経ること無く、当該部位の温度が自己焼鈍によってチルが分解しない温度に達するまで当該部位に対する冷却を持続することにより形成されることを特徴とする。
【００１３】
（請求項１〜５の作用）
請求項１〜５の鋳鉄軸の製造方法によれば、キャビティへの注湯後の製品表面の凝固後に、所定時間だけ空気放冷状態又は断熱状態に保持され且つその後に焼き入れに匹敵する速度で冷却された部位は、基地組織が主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位となる。また、キャビティへの注湯後の製品表面の凝固後に、所定時間だけ空気放冷状態又は断熱状態に保持され且つその後も空気放冷状態又は断熱状態に保たれた部位は、主にパーライト組織からなる部位となる。これに対し、保持工程での空気放冷状態及び断熱状態を経ること無く、キャビティへの注湯後の製品表面の凝固直後から、自己焼鈍によってチルが分解しない温度に達するまで冷却が続けられた部位は、主にチル組織からなる部位となる。このように本製造方法によれば、キャビティ内での製品表面の凝固後における各部位の冷却を制御することにより、金属組織が異なる部位を位置選択的に形成することができる。即ち、主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位を少なくとも一部に備えてなる耐摩耗性に優れた鋳鉄軸を一体物として製造することができる。
【００１４】
尚、前記保持工程において空気放冷状態又は断熱状態に保持する所定時間は、１５秒から２００秒の範囲であることが好ましい。ここで１５秒を保持時間の下限としたのは、保持時間が１５秒より短いと、製品の表層に生じたチル組織を分解することが困難になる虞れがあるからである。また、２００秒を保持時間の上限としたのは、保持時間が２００秒を超えると、製品の温度が焼き入れ可能温度より低くなって前記急冷工程を行えなくなってしまう虞れがあるからである。
【００１５】
請求項６の発明は、金型本体とともに鋳鉄軸成形用のキャビティを区画形成する複数の移動式入子型を具備してなる鋳造用金型を準備すると共に、そのキャビティ内に溶湯を注湯し、金型本体及び複数の移動式入子を介しての熱除去によりキャビティ内で製品形状が崩れない程度に製品の表面を凝固させ、前記製品表面の凝固後速やかに、前記複数の移動式入子型のうちの全て又はいくつかをキャビティ内で凝固した製品の表面から離間させて当該部位における製品表面と移動式入子型との非接触状態を所定時間保持し、更に前記離間させた移動式入子型のうちの全て又はいくつかをキャビティ内で凝固した製品の表面に再び接触させその再接触状態を所定時間保持し、その後に鋳造用金型から製品を取り出すことで、基地組織が主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位と、主にパーライト組織からなる部位及び／又は主にチル組織からなる部位とを備えた鋳鉄軸を得ることを特徴とする鋳鉄軸の製造方法である。
【００１６】
（請求項６の作用）
請求項６の鋳鉄軸の製造方法によれば、キャビティへの注湯後の製品表面の凝固後に、移動式入子型との非接触状態を所定時間保持し、更に当該移動式入子型との再接触状態を所定時間保持した後に抜型に到った部位は、基地組織が主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位となる。また、キャビティへの注湯後の製品表面の凝固後に、移動式入子型との非接触状態を所定時間保持し、その後も移動式入子型との非接触状態を保ったまま抜型に到った部位は、主にパーライト組織からなる部位となる。これに対し、キャビティへの注湯後の製品表面の凝固から抜型までの間一貫して金型本体又は移動式入子型に接触して熱除去を受け続けた部位は、主にチル組織からなる部位となる。このように本製造方法によれば、複数ある移動式入子型を個々に製品表面から離間させあるいは再接触させるという比較的簡単な移動操作に基づいて、金属組織が異なる部位を位置選択的に形成することができる。即ち、主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位を少なくとも一部に備えてなる耐摩耗性に優れた鋳鉄軸を一体物として効率的に製造することができる。
【００１７】
付記：請求項１〜６において、前記鋳鉄軸がエンジン用カムシャフトであることは好ましい。また、前記マルテンサイトあるいはソルバイト組織、パーライト組織又はチル組織からなる各部位が、カムシャフトの摺動部（他部材との接触摺動に関与する部位）であることは好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を説明する。本発明の実施に際しては、金型を用いた鋳造における凝固冷却が制御される。この凝固冷却の制御は、注湯後の金型内や抜型後の冷却時における金型の温度、流動性冷媒の材質及び温度、あるいは冷却時間（つまり金型や冷媒との接触時間）を調節することにより行われる。
【００１９】
本発明の製造方法で得られる鋳鉄軸には、各部位における金属組織の組合せパターンに応じて次の三通りがある。即ち、（１）：主にマルテンサイト組織あるいはソルバイト組織からなる部位と、主にパーライト組織からなる部位と、主にチル組織からなる部位とを有する鋳鉄軸、（２）：主にマルテンサイト組織あるいはソルバイト組織からなる部位と、主にパーライト組織からなる部位とを有する鋳鉄軸、（３）：主にマルテンサイト組織あるいはソルバイト組織からなる部位と、主にチル組織からなる部位とを有する鋳鉄軸、である。
【００２０】
鋳造用金型内での冷却において主にチル組織を有する部位を形成するには、金型によって急冷凝固させればよい。チル組織を一旦形成した後は、その部位の温度が自己焼鈍によりチルが分解しない温度になるまで金型にて持続的に冷却すれば、その部位のチル組織は安定化する。なお、金型による持続的冷却に代えて、自己焼鈍によりチルが分解しない温度まで冷却する手法として、当該部位に対して流動性冷媒（例えば水などの液冷媒や低温窒素などのガス冷媒）を接触させて熱除去を行うという方法を採用してもよい。また、チル組織を得やすくするために、例えば強制冷却配管付きの金型を用いて金型による冷却の速度を早めたり、あるいは、溶湯中に炭化物の生成を促進する元素（例えば、Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｓｎ等）を予め添加してもよい。
【００２１】
マルテンサイト組織あるいはソルバイト組織のようないわゆる焼き入れによって得られる組織を主に有する部位を形成するには、鋳造用金型の鋳鉄軸成形用キャビティ内に溶湯を注湯後、キャビティ内で製品形状が崩れない程度に製品の少なくとも表面を凝固（即ち付形）させた後（例えば溶湯を１４１０〜１５８０Ｋの温度まで冷却した後）、抜型して金型（移動式入子を含む）と製品との間に空間を確保し、金型による冷却を断絶する（即ち断熱）。凝固した製品の表層にチル組織が生じている場合には、自己焼鈍によりチルを分解させる。尚、チル組織の生成を抑制するために、溶湯中に黒鉛の生成を促進する黒鉛化元素（例えば、Ｓｉ，Ｎｉ等）を予め添加してもよい。そして、製品が鋳鉄の焼き入れ可能温度（即ち１０７３〜１２２３Ｋ）になったら、当該部位に金型（移動式入子を含む）を再び接触させ、焼き入れに匹敵する速度で冷却する。なお、金型の再接触に代えて、焼き入れに匹敵する速度で冷却する手法として、当該部位に対して流動性冷媒（例えば焼き入れに使用されるような水や油などの冷媒）を接触させて熱除去を行うという方法を採用してもよい。また、マルテンサイト組織等の形成を促進するために、再接触の際の金型の温度や熱伝導度など、又は流動性冷媒の温度や熱伝導度などを最適化したり、あるいは、溶湯中に焼き入れ促進元素（例えば、Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ等）を予め添加してもよい。尚、ソルバイト組織の形成については、例えば一旦マルテンサイト化した部位に対して焼き戻し等の熱収支制御を行うことで当該部位をソルバイト組織に変換することができる。
【００２２】
一般に焼準（焼きならし）で得られるパーライト組織を主に有する部位を形成するには、鋳造用金型の鋳鉄軸成形用キャビティ内に溶湯を注湯後、キャビティ内で製品形状が崩れない程度に製品の少なくとも表面を凝固（即ち付形）させた後（例えば溶湯を１４１０〜１５８０Ｋの温度まで冷却した後）、抜型して金型（移動式入子を含む）と製品との間に空間を確保し、金型による冷却を断絶する（即ち断熱）。凝固した製品の表層にチル組織が生じている場合には、自己焼鈍によりチルを分解させる。尚、チル組織の生成を抑制するために、溶湯中に黒鉛の生成を促進する黒鉛化元素（例えばＳｉ，Ｎｉ等）を予め添加してもよい。そして、製品が鋳鉄の焼き入れ可能温度（即ち１０７３〜１２２３Ｋ）になったら、当該部位に金型を再接触させること無く、焼準で行われるような放冷あるいは空気冷却によりそのまま自然冷却する。なお、パーライト組織の形成を促進するために、所定限度内で冷却を早めたり、あるいは、溶湯中に炭化物の生成を促進する元素（例えば、Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｓｎ等）を予め添加してもよい。
【００２３】
鋳鉄軸を構成する鋳鉄（材質）としては、例えば、球状黒鉛鋳鉄、ねずみ鋳鉄又はＣＶ黒鉛鋳鉄を使用できる。これらの材料鋳鉄が一部にチル組織を含んでいてもよい。材料鋳鉄の選択にあたっては、主にマルテンサイト組織等を必要とする部位の耐久性（疲労強度を含む）、主にパーライト組織を必要とする部位の耐久性、あるいは鋳鉄軸全体の耐久性等を考慮して材料選択が行われる。
【００２４】
また、本発明を適用可能な鋳鉄軸としては、カムシャフトの他に、バランスシャフト、クランクシャフト等の耐摩耗性を必要とする部位を有する軸製品を例示することができる。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明を４気筒直噴エンジン用カムシャフトの製造に適用した実施例について説明する。図４に示すように、製造目的物たるカムシャフト１０は、第１の摺動部としての１つのカム部１３、第２の摺動部としての４つのカム部１４及び第３の摺動部としての３つのジャーナル部１５を備えている。各摺動部の軸直交断面形状は図５に示す通りである。カム部１３は燃料直噴ポンプのタイミング設定に利用される部位であり、優れた摺動摩耗性（即ち高硬度）が要求される。４つのカム部１３はそれぞれエンジンの各気筒に配設されたバルブを押圧するための部位であり、優れた転がり摩耗性（即ち硬度と疲労強度）が要求される。ジャーナル部１４は軸受けされる部位であり、ある程度の耐摩耗性に加えて切削加工のし易さが要求される。
【００２６】
カムシャフト１０の金型鋳造には図１〜図３に示すような金型装置が用いられる。この金型装置は、上型１及び下型２からなる金型本体と、カム部１３を形成するための１組の移動式入子型３Ａ，３Ｂと、カム部１４を形成するための４組の移動式入子型４Ａ，４Ｂと、ジャーナル部１５を形成するための３組の移動式入子型５Ａ，５Ｂとを具備している。上型１及び下型２のうちの一方が固定型であり他方が可動型である。前記各組の移動式入子型はそれぞれ上下二分割の割型（ｘＡ，ｘＢ）となっており、各割型は軸直交方向にスライド可能な状態で金型本体（１，２）に支持されている。図１に示すように、注湯前の待機状態では、上型１及び下型２を接合すると共に各組の移動式入子型３Ａ〜５Ｂを注湯時初期位置に配置することで、金型装置内には、湯道６と連通する鋳鉄軸成形用のキャビティ７が区画形成される。尚、この金型装置の金型本体及び全ての移動式入子型は、熱伝導率が４８Ｗ／Ｍ／Ｋの鋳鉄で作られている。
【００２７】
前記キャビティ７に注ぎ込む溶湯を次のように準備した。即ち、Ｃ：３．７２重量％、Ｓｉ：２．８１重量％、Ｍｎ：０．２２重量％、Ｐ：０．０２３重量％、Ｓ：０．００９重量％を含有する鉄溶湯２０ｋｇを高周波誘導炉で溶製し、１７７８Ｋで取鍋に出湯した。その取鍋内の溶湯に対して１．３％の（Ｆｅ−４５％Ｓｉ−４．５％Ｍｇ）合金及び０．３％の（Ｆｅ−７５％Ｓｉ）合金を添加し、サンドイッチ法により球状化処理して溶湯を準備した。
【００２８】
そして、図１の金型装置を加熱状態（型温度５２３Ｋ）で待機させておき、溶湯温度が１６５３Ｋに達したときに金型内への注湯を開始し、約４秒で注湯を完了した。注湯完了から５秒経過後に（即ち溶湯が１４６５Ｋの温度まで冷却された後に）、移動式入子型４Ａ，４Ｂ，５Ａ及び５Ｂをそれぞれ離間方向に約２０ｍｍスライドさせ、少なくとも表面凝固により形が整った製品との接触を断絶した（図２参照）。それから２１秒後に移動式入子型４Ａ及び４Ｂを元位置（注湯時初期位置）に戻し、１１４０Ｋの温度の製品に再び接触させて２９秒間保持した（図３参照）。つまり、移動式入子型５Ａ及び５Ｂに関しては、２０ｍｍ引いた非接触状態のまま都合５０秒間保持された。注湯完了から５５（＝５＋２１＋２９）秒経過後に金型を抜型し、そこから取り出した製品を空気放冷のまま常温まで冷却して図４示すようなカムシャフト１０を得た。尚、このカムシャフト１０を最終製品に仕上げるまでには、更に各種の機械加工を施す必要があることは言うまでもない。
【００２９】
このようにして得られたカムシャフト１０を複数箇所で切断し組織観察を行った。図５（Ａ）〜（Ｃ）に各摺動部の断面のマクロ的な組織分布の概要を示す。注湯完了から抜型までの５５秒間連続して入子型３Ａ及び３Ｂに接していたカム部１３の組織は主にチル組織であり、外周部ほどチル組織の割合が多くなっていた。そして、当該カム部１３における機械加工後摺動に供される位置、即ち表面直下約０．５ｍｍの位置では、図６の光学顕微鏡写真（倍率１００倍）に示すように、従来の自動車エンジン用カムシャフトの動弁用カム部におけるチル組織と同様のチル組織となっていた。
【００３０】
注湯完了から５秒経過後に移動式入子型５Ａ及び５Ｂを約２０ｍｍスライドさせ、その後抜型までの５０秒間、入子型５Ａ及び５Ｂと非接触状態にあったジャーナル部１５の基地組織は、主にパーライト組織であった。そして、当該ジャーナル部１５における機械加工後摺動に供される位置、即ち表面直下約０．５ｍｍの位置では、図８の光学顕微鏡写真（倍率１００倍）に示すように、球状黒鉛及びテンパーカーボンと思われる微細な粒状の黒鉛組織と、基地組織としてパーライト組織に約３０％のフェライト組織を有した、主にパーライト組織となっていた。尚、このジャーナル部１５にチル組織は認められなかった。
【００３１】
注湯完了から５秒経過後に移動式入子型４Ａ及び４Ｂを約２０ｍｍスライドさせ、２１秒間入子型４Ａ及び４Ｂとの非接触状態を保った後、２９秒間入子型４Ａ及び４Ｂとの接触状態を経て形成されたカム部１４の表面近傍の組織は主にマルテンサイト組織であった。そして、当該カム部１４における機械加工後摺動に供される位置、即ち表面直下約０．５ｍｍの位置では、図７の光学顕微鏡写真（倍率１００倍）に示すように、基地のほとんどがマルテンサイト組織であった。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の鋳鉄軸の製造方法によれば、基地組織が主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位と、主にパーライト組織からなる部位及び／又は主にチル組織からなる部位とを備えて耐摩耗性に優れた鋳鉄軸を一体物として効率的に製造することができる。その結果、鋳鉄軸における要求性能の多様化に応えることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法で使用する金型装置の概要を示す断面図。
【図２】金型装置内に注湯後に入子型をスライドさせたときの断面図。
【図３】金型装置の入子型の一部を元位置に復帰させたときの断面図。
【図４】鋳鉄軸の一例であるカムシャフトの正面図。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は各摺動部における軸直交断面を示す断面図。
【図６】カム部１３の表面直下位置での光学顕微鏡写真。
【図７】カム部１４の表面直下位置での光学顕微鏡写真。
【図８】ジャーナル部１５の表面直下位置での光学顕微鏡写真。
【符号の説明】
１，２…上型及び下型（金型本体）、３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂ…移動式入子型、７…鋳鉄軸成形用キャビティ、１０…カムシャフト（鋳鉄軸）、１３…カム部（第１の摺動部）、１４…カム部（第２の摺動部）、１５…ジャーナル部（第３の摺動部）。

Claims

鋳造用金型内に区画形成された鋳鉄軸成形用のキャビティ内に溶湯を注湯し、キャビティ内で製品形状が崩れない程度に製品の少なくとも表面を凝固させる付形工程と、
前記表面が凝固した製品の少なくとも一部分を所定時間だけ空気放冷状態又は断熱状態に保持する保持工程と、
前記空気放冷状態又は断熱状態に保持された前記少なくとも一部分のうちの少なくとも一部を焼き入れに匹敵する速度で冷却する急冷工程とを備え、
上記一連の工程を経て、基地組織が主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位と、主にパーライト組織からなる部位及び／又は主にチル組織からなる部位とを備えた鋳鉄軸を得ることを特徴とする鋳鉄軸の製造方法。
前記急冷工程における焼き入れに匹敵する速度での冷却は、前記金型を介しての冷却対象部位からの熱除去、又は、冷却対象部位に対して流動性冷媒を接触させることによる熱除去により行われることを特徴とする請求項１に記載の鋳鉄軸の製造方法。
前記鋳造用金型は、金型本体とともに前記鋳鉄軸成形用のキャビティを区画形成する複数の移動式入子型を具備してなり、
前記保持工程における空気放冷状態又は断熱状態は、そのような状態に保持すべき製品部位に対応した移動式入子型を製品表面から離間させ、当該部位において製品表面と移動式入子型とを非接触状態とすることにより実現されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳鉄軸の製造方法。
前記急冷工程における焼き入れに匹敵する速度での冷却は、前記保持工程における空気放冷状態又は断熱状態を実現すべく製品表面から離間させ非接触状態としていた移動式入子型を、元位置に戻して再び製品表面に接触させることにより実現されることを特徴とする請求項３に記載の鋳鉄軸の製造方法。
鋳鉄軸において主にチル組織からなる部位は、前記付形工程で製品表面を凝固させた直後から、前記保持工程での空気放冷状態及び断熱状態を経ること無く、当該部位の温度が自己焼鈍によってチルが分解しない温度に達するまで当該部位に対する冷却を持続することにより形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋳鉄軸の製造方法。
金型本体とともに鋳鉄軸成形用のキャビティを区画形成する複数の移動式入子型を具備してなる鋳造用金型を準備すると共に、そのキャビティ内に溶湯を注湯し、金型本体及び複数の移動式入子を介しての熱除去によりキャビティ内で製品形状が崩れない程度に製品の表面を凝固させ、
前記製品表面の凝固後速やかに、前記複数の移動式入子型のうちの全て又はいくつかをキャビティ内で凝固した製品の表面から離間させて当該部位における製品表面と移動式入子型との非接触状態を所定時間保持し、
更に前記離間させた移動式入子型のうちの全て又はいくつかをキャビティ内で凝固した製品の表面に再び接触させその再接触状態を所定時間保持し、
その後に鋳造用金型から製品を取り出すことで、基地組織が主にマルテンサイトあるいはソルバイト組織からなる部位と、主にパーライト組織からなる部位及び／又は主にチル組織からなる部位とを備えた鋳鉄軸を得ることを特徴とする鋳鉄軸の製造方法。