JP2021004400A - 片状黒鉛鋳鉄材およびその切削加工方法、ならびに片状黒鉛鋳鉄部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削性に優れた片状黒鉛鋳鉄材と、該片状黒鉛鋳鉄材の高速での切削加工方法、ならびに片状黒鉛鋳鉄部材およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の片状黒鉛鋳鉄材は、成分組成が、Ａｌ：０．００５質量％〜０．０１５質量％、Ｃａ：０．０００５質量％〜０．０２質量％、およびＴｉ：０．００５質量％〜０．０２５質量％を含む。【選択図】図８

Description

本発明は、片状黒鉛鋳鉄材およびその切削加工方法、ならびに片状黒鉛鋳鉄部材およびその製造方法に関する。特に本発明は、切削性に優れた片状黒鉛鋳鉄材と、該片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法、ならびに上記片状黒鉛鋳鉄材を用いて作製された片状黒鉛鋳鉄部材と、その製造方法に関する。

片状黒鉛鋳鉄は、強度と耐摩耗性を兼備した材料であるため、自動車部品、産業機械、圧縮機等の機械部品に用いられる。該機械部品の製造には、上記片状黒鉛鋳鉄の切削工程が含まれるため、片状黒鉛鋳鉄には切削性が求められる。片状黒鉛鋳鉄の切削性を高めた技術として、例えば特許文献１には、微量のＭｇを片状黒鉛鋳鉄に添加することで、工具摩耗を抑制できることが記載されている。また鋳鉄を対象とした技術ではないが、切削性の向上手段として、特許文献２に示される通りＭｇ等を添加する方法や、鋼に硫黄を添加する方法が古くから提案されている。

特開２００３−１２９１６７号公報 特開２００９−３０１６０号公報

片状黒鉛鋳鉄材に対して、フライス加工やエンドミル加工等の切削を施す場合、現状では、超硬質工具材料Ｋ種を素材とする工具を使用し、切削工具と片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が１００ｍ／ｍｉｎ（分）から２００ｍ／ｍｉｎの範囲で加工が行われている。以下、「切削工具と片状黒鉛鋳鉄材の相対速度」を単に「切削速度」ということがある。

近年では、工具材の進歩や新たなコーティング皮膜の開発が進められており、特定の硬質皮膜の形成された超硬工具を用いることで、上記フライス加工やエンドミル加工を、２００ｍ／ｍｉｎを超えて２５０ｍ／ｍｉｎ程度の切削速度で行うことが実用化されつつある。しかしながら、より速い速度での切削、例えばアルミニウム合金を被削材とした場合の様に５００ｍ／ｍｉｎを超えるような高速での切削加工は実現できていない。本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、切削性に優れた片状黒鉛鋳鉄材と、該片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法、ならびに片状黒鉛鋳鉄部材およびその製造方法を提供することにある。

本発明の態様１は、成分組成が、
Ａｌ：０．００５質量％〜０．０１５質量％、
Ｃａ：０．０００５質量％〜０．０２質量％、および
Ｔｉ：０．００５質量％〜０．０２５質量％を含む片状黒鉛鋳鉄材である。

本発明の態様２は、前記成分組成が、更に、
Ｃ ：２．５質量％〜３．５質量％、
Ｓｉ：１．５質量％〜２．５質量％、
Ｍｎ：０．５質量％〜１．０質量％、
Ｐ ：０質量％超、０．１質量％以下、および
Ｓ ：０質量％超、０．１質量％以下を含み、
残部が鉄および不可避不純物である態様１に記載の片状黒鉛鋳鉄材である。

本発明の態様３は、前記成分組成が、更に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｂ、ＰｂおよびＶよりなる群から選択される１種以上の元素を含む態様２に記載の片状黒鉛鋳鉄材である。

本発明の態様４は、態様１〜３のいずれかに記載の片状黒鉛鋳鉄材を用いて作製された片状黒鉛鋳鉄部材である。

本発明の態様５は、態様１〜３のいずれかに記載の片状黒鉛鋳鉄材を切削加工する方法であって、
切削工具として、超硬質工具材料Ｐ種を材料として用いた超硬質工具、チタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具、またはサーメット工具を使用し、
前記切削工具と前記片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、
フライス加工またはエンドミル加工を行う片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法である。

本発明の態様６は、態様４の片状黒鉛鋳鉄部材の製造方法であって、
態様１〜３のいずれかに記載の片状黒鉛鋳鉄材を用い、
切削工具として、超硬質工具材料Ｐ種を材料として用いた超硬質工具、チタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具、またはサーメット工具を使用し、
前記切削工具と前記片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、
フライス加工またはエンドミル加工を行う切削工程を含む片状黒鉛鋳鉄部材の製造方法である。

本発明によれば、切削性に優れた片状黒鉛鋳鉄材と、該片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法、ならびに片状黒鉛鋳鉄部材およびその製造方法、特には、切削速度４００ｍ／ｍｉｎ以上での切削が可能な片状黒鉛鋳鉄材と該片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法を提供できる。

図１Ａは、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ａｌ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図１Ｂは、切削速度が８００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ａｌ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図１Ｃは、切削速度が１２００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ａｌ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図２Ａは、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ｃａ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図２Ｂは、切削速度が８００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ｃａ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図２Ｃは、切削速度が１２００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ｃａ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図３Ａは、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ｔｉ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図３Ｂは、切削速度が８００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ｔｉ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図３Ｃは、切削速度が１２００ｍ／ｍｉｎの場合の、Ｔｉ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響を、切削速度別に示したグラフである。 図４は、本発明の片状黒鉛鋳鉄材の金属組織の顕微鏡観察写真である。 図５は、実施例における、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎのときの、切削長と工具の逃げ面摩耗量の関係を、試料別に表したグラフである。 図６は、実施例における、切削速度が８００ｍ／ｍｉｎのときの、切削長と工具の逃げ面摩耗量の関係を、試料別に表したグラフである。 図７は、実施例における、切削速度が１２００ｍ／ｍｉｎのときの、切削長と工具の逃げ面摩耗量の関係を、試料別に表したグラフである。 図８は、実施例における、切削速度と５ｍ切削加工後の工具の逃げ面摩耗量の関係を試料別に表したグラフである。

本発明者らは、切削性に優れた片状黒鉛鋳鉄材と、該片状黒鉛鋳鉄材の高速での切削加工方法、ならびに片状黒鉛鋳鉄部材およびその製造方法、特には切削速度４００ｍ／ｍｉｎ以上での切削が可能な片状黒鉛鋳鉄材と、該片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法を実現すべく鋭意研究を重ねた。特に本発明者らは、工具摩耗を低減するような機能を鋳鉄材料側に付与する観点から、片状黒鉛鋳鉄材の成分組成について検討を行った。

その結果、特定量のＡｌ、ＣａおよびＴｉを含む成分組成を有する片状黒鉛鋳鉄材を被削材とし、切削工具として、超硬質工具材料Ｐ種を材料として用いた超硬質工具、ＴｉＡｌＮのようなチタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具、またはサーメット工具を使用し、フライス加工またはエンドミル加工を行えば、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎ以上の高速条件であっても工具摩耗を抑制できることを見出した。

以下、片状黒鉛鋳鉄材の成分組成から説明する。本発明の片状黒鉛鋳鉄材は、成分組成が、Ａｌ：０．００５質量％〜０．０１５質量％、Ｃａ：０．０００５質量％〜０．０２質量％、およびＴｉ：０．００５質量％〜０．０２５質量％を含む。以下、各元素について説明する。

Ａｌ：０．００５質量％〜０．０１５質量％
まず本発明者らは、Ａｌ量が種々の片状黒鉛鋳鉄材を用い、切削工具と片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ、８００ｍ／ｍｉｎ、１２００ｍ／ｍｉｎのそれぞれの条件で、切削長５ｍの切削加工試験（その他の切削加工試験の条件は、後記する実施例に記載の条件と同じ）を行い、切削加工後の工具の逃げ面摩耗量を測定した。その結果を図１Ａ〜図１Ｃに示す。

図１Ａ〜図１Ｃから、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎの場合は、Ａｌ量が逃げ面摩耗量に及ぼす影響はみられなかったが、切削速度が８００ｍ／ｍｉｎ、１２００ｍ／ｍｉｎと速い場合、Ａｌ量の増加につれて逃げ面摩耗量が低下する傾向にあることを見出した。上記の通り、Ａｌは、工具摩耗の抑制に寄与する元素である。またＡｌは、黒鉛化傾向の強い元素であり、片状黒鉛鋳鉄製造時の黒鉛化促進に寄与する元素である。

上記Ａｌの効果を発揮させるため、本発明ではＡｌ量を０．００５質量％以上とする。Ａｌ量は、好ましくは０．００６質量％以上、より好ましくは０．００８質量％以上である。なお従来、黒鉛化の促進を目的に、接種剤であるＦｅ−Ｓｉ合金を添加する接種工程で、接種剤としてＡｌを含む合金が用いられる場合があったが、この場合のＡｌ量は０．００５質量％未満に抑えられていた。

一方、Ａｌの含有量が過剰になると、黒鉛の粗大化や片状黒鉛鋳鉄のパーライト組織がフェライト化しやすくなり、機械的強度の低下、種々の鋳造欠陥の原因となる。よって、Ａｌ量は０．０１５質量％以下とする。Ａｌ量は、好ましくは０．０１４質量％以下、より好ましくは０．０１３質量％以下である。

Ｃａ：０．０００５質量％〜０．０２質量％
Ｃａは、アルミナ等の硬質介在物を軟質化して工具摩耗を抑制する作用を発揮する。またＣａは、ＭｎＳを球状化する作用によって、圧延直角方向の靭性向上に寄与する。

Ｃａ量が種々の鋳鉄を用い、切削工具と片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ、８００ｍ／ｍｉｎ、１２００ｍ／ｍｉｎのそれぞれで、切削長５ｍの切削加工試験（その他の切削加工試験の条件は、後記する実施例に記載の条件と同じ）を行い、切削加工後の工具の逃げ面摩耗量を測定した。その結果を図２Ａ〜図２Ｃに示す。図２Ａ〜図２Ｃから、いずれの切削速度においても、Ｃａ量の増加に伴い逃げ面摩耗量の低下がみられた。Ｃａの該効果を発揮させるため、本発明ではＣａを０．０００５質量％以上含有させる。好ましくはＣａ量を０．０００９質量％以上とする。一方、Ｃａを過剰に含有させると、介在物量が増大して片状黒鉛鋳鉄の延性と靭性が低下するため、Ｃａ量は０．０２質量％以下、好ましくは０．０１０質量％以下とする。

特許文献１には、微量のＡｌとＭｇを併せて添加すればよい旨記載されている。しかしながら本発明は特に、上記量のＡｌと共に特にＣａを含有させ、かつＴｉ量を下記に詳述する範囲内とすることにより、微量のＡｌとＭｇを併せて添加した特許文献１の場合よりも格段に、高速での切削性を向上させることができる。

Ｔｉ：０．００５質量％〜０．０２５質量％
本発明者らは、Ｔｉについても、上記ＡｌやＣａの場合と同様に、Ｔｉ量が工具の逃げ面摩耗量に及ぼす影響について検討した。詳細には、Ｔｉ量が種々の片状黒鉛鋳鉄材を用い、切削工具と片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ、８００ｍ／ｍｉｎ、１２００ｍ／ｍｉｎのそれぞれで、切削長５ｍの切削加工試験（その他の切削加工試験の条件は、後記する実施例に記載の条件と同じ）を行い、切削加工後の工具の逃げ面摩耗量を測定した。その結果を図３Ａ〜図３Ｃに示す。図３Ａ〜図３Ｃから、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎ、８００ｍ／ｍｉｎの場合は、Ｔｉ量の増加と逃げ面摩耗量の関係について相関がややみられたのに対し、切削速度が１２００ｍ／ｍｉｎの場合には、Ｔｉ量と逃げ面摩耗量の関係に十分な相関がみられ、Ｔｉ量の増加に伴って逃げ面摩耗量が増加することがわかった。これは、Ｔｉ量が増大すると、硬質の炭化物が生成して被削性が低下するためと考えられる。よって本発明では、Ｔｉ量を０．０２５質量％以下、好ましくは０．０２２質量％以下、より好ましくは０．０２０質量％以下、更に好ましくは０．０１５質量％以下、より更に好ましくは０．０１０質量％以下とする。なお、結晶粒の異常成長を抑制する効果を発揮させる観点から、Ｔｉ量は０．００５質量％以上とする。

上記以外の成分については、従来の片状黒鉛鋳鉄材の組成と同様とすることができる。例えば成分組成を、上記量のＡｌ、ＣａおよびＴｉを含むとともに、
Ｃ：２．５質量％〜３．５質量％、
Ｓｉ：１．５質量％〜２．５質量％、
Ｍｎ：０．５質量％〜１．０質量％、
Ｐ：０質量％超、０．１質量％以下、および
Ｓ：０質量％超、０．１質量％以下を含み、残部が鉄および不可避不純物とすることができる。前記成分組成のうち、Ｓｉ量は２．１質量％以下であることがより好ましい。

上記のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓの各元素が切削性に及ぼす影響について、高速での切削加工試験を行って検討した。なお切削加工試験は、切削工具と片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ、８００ｍ／ｍｉｎ、１２００ｍ／ｍｉｎのそれぞれの条件で、切削長５ｍの切削加工試験（その他の切削加工試験の条件は、後記する実施例に記載の条件で切削加工試験と同じ）を行った後の工具の逃げ面摩耗量を測定した。

その結果、Ｍｎは、その含有量が高くなると、摩耗が多くなる傾向にあった。よって本発明では、Ｍｎ量を、上記の通り１．０質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．８０質量％以下、更に好ましくは０．７０質量％以下である。

また、上記元素のうち、Ｐ量が多くなると摩耗量が増加する傾向にあった。よってＰ量は、上記の通り０．１質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０８質量％以下、更に好ましくは０．０６質量％以下、より更に好ましくは０．０４質量％以下である。

上記元素のうちＳは、一般に被削性向上に有効な元素と言われている。よってＳ量は、上記の通り０質量％超とすることが好ましく、より好ましくは０．０１０質量％以上、更に好ましくは０．０２０質量％以上である。また、鋳造欠陥の発生防止の観点から、Ｓ量は０．１質量％以下とすることが好ましい。本発明者らが確認したところ、切削速度が４００〜１２００ｍ／ｍｉｎの高速でフライス加工を行った場合、Ｓ量と摩耗量との間に相関がみられなかった。このことから、高速切削を行う場合には、Ｓ量の制御よりも、上述したＡｌ、ＴｉおよびＣａの３元素の含有量を制御することが有効であることがわかった。

好ましい実施形態の１つとして、残部が鉄および不可避不純物の場合が挙げられる。不可避不純物としては、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる微量元素の混入が許容される。なお、例えば、上記Ｐのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、残部を構成する「不可避不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。

本発明の片状黒鉛鋳鉄材の特性を維持できる限り、任意のその他の元素を更に含んでいてもよい。上記その他の元素として、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｂ、Ｐｂ、Ｖが挙げられる。

このうち、前記Ｃｕの含有量は、０．２質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１質量％以下である。Ｃｒの含有量は、０．０５０質量％以下であることが好ましく、０．０４０質量％以下であることがより好ましい。Ｍｏの含有量は０．０１質量％以下であることが好ましい。Ｓｎの含有量は０．０１質量％以下であることが好ましい。Ｓｂの含有量は０．０１質量％以下であることが好ましい。上記元素の含有量の範囲内において、各元素の含有量は切削性と相関性が低く、切削性に悪影響を及ぼさないことを確認した。なお本発明では、所定量のＡｌ、ＣａおよびＴｉを含むことを前提に、Ｍｇが任意に含まれていてもよい。

本発明の片状黒鉛鋳鉄材は、例えば機械部品等に用いられる場合を想定し、ＪＩＳ ５５０１（１９９５）に示された機械的特性を有することが好ましい。すなわち引張強さは２５０ＭＰａ以上であることが好ましく、かつブリネル硬さは２４１ＨＢ以下であることが好ましい。

本発明には、上記片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法も含まれる。該片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法は、上述した成分組成を満たす片状黒鉛鋳鉄材を用い、（ｉ）超硬質工具材料Ｐ種を材料として用いた超硬質工具、（ii）チタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具、または（iii）サーメット工具を使用し、前記切削工具と前記片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、フライス加工またはエンドミル加工を行うことに特徴がある。

前記相対速度は、更には８００ｍ／ｍｉｎ以上、より更には１０００ｍ／ｍｉｎ以上とすることができる。本発明の切削加工方法によれば、切削加工に要する時間を、従来の片状黒鉛鋳鉄材を被削材とた場合よりも短縮でき、結果として、機械部品等の片状黒鉛鋳鉄部材の生産性を高めることができる。

前記（ｉ）の超硬質工具は、基材が超硬質工具材料Ｐ種で形成されていればよく、コーティングの有無は問わない。前記コーティングとして、例えばＴｉ（Ｃ，Ｎ）系硬質皮膜が挙げられる。前記（ii）のチタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具は、基材が超硬合金で形成され、コーティングがチタンを含む硬質皮膜である。基材が例えばＷＣ及びＣｏを主成分とする超硬合金であって、Ｋ種、Ｐ種、Ｍ種のものが挙げられる。また、前記チタンを含む硬質皮膜として、Ｔｉの炭化物（ＴｉＣ）、窒化物（ＴｉＮ）、炭窒化物（ＴｉＣＮ）、ＴｉＡｌＮを、単層で設けてもよいし、複数層を積層してもよい。前記（iii）サーメット工具としては、基材がサーメットで形成されていればよく、コーティングの有無は問わない。前記サーメット工具として、基材が、例えばＴｉＣ、ＴｉＮやＴｉＣＮを主成分とするものが挙げられる。また前記サーメット工具は、上記基材の表面に、更にＴｉ（Ｃ，Ｎ）系硬質皮膜が形成されたものであってもよい。

切削加工における上記以外の条件として、例えば、径方向の切り込み：工具直径まで（例えば工具直径１００ｍｍまで）、送り速度：例えば０．３ｍｍ／ｒｅｖ以下、潤滑方式：乾式、湿式（ただし切削速度が８００ｍ／ｍｉｎ以上の場合、好ましくは乾式）等が挙げられる。

本発明の片状黒鉛鋳鉄材は、以下の切削性を有する。すなわち、本発明の片状黒鉛鋳鉄材を用い、超硬質工具材料Ｐ種を材料として用いた超硬質工具、チタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具、またはサーメット工具を使用し、前記切削工具と前記片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、フライス加工またはエンドミル加工を５ｍ行ったときに、工具の逃げ面摩耗量が１２０μｍ以下に抑えられる。前記逃げ面摩耗量は好ましくは１１０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。

本発明の片状黒鉛鋳鉄材を、例えば自動車部品、産業機械、圧縮機等の機械部品といった片状黒鉛鋳鉄部材の製造に適用すれば、該部材の生産性を向上させることができる。

本発明の片状黒鉛鋳鉄材は、一般的に行われている方法で製造することができる。例えば溶湯に対し、後記する実施例に示すようなＦｅ−Ｃａ−Ｓｉを接種剤として添加し、更に成分組成を調製してから、溶湯を鋳型に鋳込んで製造することができる。

本発明には、上記片状黒鉛鋳鉄材を用いて得られる片状黒鉛鋳鉄部材も含まれる。該片状黒鉛鋳鉄部材として例えば、自動車部品、産業機械、圧縮機等の機械部品が挙げられる。

また本発明には、本発明の片状黒鉛鋳鉄材を用い、上記条件で切削を行う切削工程を含む、上記片状黒鉛鋳鉄部材の製造方法も含まれる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前述および後述する趣旨に合致し得る範囲で、適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

１．サンプル作製
（１）１５００ｋｇのＦＣ２５０（ねずみ鋳鉄）の溶湯に、Ａｌを１．６ｋｇ加えた。
（２）ＦＣＤ用取鍋底にＦｅ−Ｃａ−Ｓｉを１６ｋｇ設置し、その上部に、下記表１に示す成分組成（残部はＦｅおよび不可避不純物）のカタンコロ（可鍛コロ）１およびカタンコロ２を混ぜたものを被せて設置してから、上記（１）の溶湯５００ｋｇを投入して、各成分につき、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２００ｍｍのＡｓ Ｃａｓｔ素材を３つ製造した。前記Ｆｅ−Ｃａ−Ｓｉとして、粒度が直径５〜１０ｍｍのものを使用した。そして前記素材３つを、５５０〜５８０℃で５時間保持した後、ヒーターの電源を切って炉冷を行って、表２に示す成分組成の片状黒鉛鋳鉄材のサンプルを得た。なお、表２において空欄は、その元素が含まれていないことを示す。

２．金属組織
１例として、表２のＮｏ．６のサンプルについて、光学顕微鏡を用いて金属組織を観察した。その顕微鏡観察写真を図４に示す。

３．材料試験
一部のサンプルについては、前記サンプル３個のうち１個を用いて、ブリネル硬さを測定した。
（ブリネル硬さ）
ＪＩＳ法に基づきブリネル硬さを測定した。ブリネル硬さは、黒皮が存在したままの部分と、黒皮を除去した部分の両方について測定した。このうち、黒皮除去部の硬さを１か所または２か所測定した結果を表３に示す。なお、表３におけるＮｏ．４の「１２９」は黒皮除去後の表層部の硬さであり、カッコ内の数値「１３８」は黒皮が存在したままでの硬さである。

４．切削加工試験
上記得られた片状黒鉛鋳鉄材を用い、下記表４に示す条件でエンドミル加工を行って工具摩耗の進行状況を調査した。詳細には、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎ、８００ｍ／ｍｉｎ、１２００ｍ／ｍｉｎのそれぞれにおいて、切削長１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍでの工具の逃げ面摩耗量を、試料別に求めた。その結果として、切削速度が４００ｍ／ｍｉｎのときの、切削長と工具の逃げ面摩耗量の関係を試料別に表したグラフを図５に、切削速度が８００ｍ／ｍｉｎのときの、切削長と工具の逃げ面摩耗量の関係を、試料別に表したグラフを図６に、また、切削速度が１２００ｍ／ｍｉｎのときの、切削長と工具の逃げ面摩耗量の関係を、試料別に表したグラフを図７に示す。更に、上記結果から、切削速度と５ｍ切削加工後の逃げ面摩耗量の関係を試料別に表したグラフを図８に示す。

上記表２と、図５〜８の切削加工試験の結果に示される通り、本発明で規定する成分組成を満たす片状黒鉛鋳鉄材を被削材とすれば、所定の切削工具を用い、切削速度を４００ｍ／ｍｉｎ以上と高めた高速切削を実施した場合であっても、工具の摩耗を抑制できた。このことから、本発明で規定する成分組成を満たす片状黒鉛鋳鉄材を被削材とし、所定の条件で切削すれば、機械部品等の片状黒鉛鋳鉄部材を生産性良く製造できることがわかる。

Claims (6)

1. 成分組成が、
   Ａｌ：０．００５質量％〜０．０１５質量％、
   Ｃａ：０．０００５質量％〜０．０２質量％、および
   Ｔｉ：０．００５質量％〜０．０２５質量％を含む片状黒鉛鋳鉄材。
2. 前記成分組成が、更に、
   Ｃ ：２．５質量％〜３．５質量％、
   Ｓｉ：１．５質量％〜２．５質量％、
   Ｍｎ：０．５質量％〜１．０質量％、
   Ｐ ：０質量％超、０．１質量％以下、および
   Ｓ ：０質量％超、０．１質量％以下を含み、
   残部が鉄および不可避不純物である請求項１に記載の片状黒鉛鋳鉄材。
3. 前記成分組成が、更に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｂ、ＰｂおよびＶよりなる群から選択される１種以上の元素を含む請求項２に記載の片状黒鉛鋳鉄材。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の片状黒鉛鋳鉄材を用いて作製された片状黒鉛鋳鉄部材。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の片状黒鉛鋳鉄材を切削加工する方法であって、
   切削工具として、超硬質工具材料Ｐ種を材料として用いた超硬質工具、チタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具、またはサーメット工具を使用し、
   前記切削工具と前記片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、
   フライス加工またはエンドミル加工を行う片状黒鉛鋳鉄材の切削加工方法。
6. 請求項４の片状黒鉛鋳鉄部材の製造方法であって、
   請求項１〜３のいずれかに記載の片状黒鉛鋳鉄材を用い、
   切削工具として、超硬質工具材料Ｐ種を材料として用いた超硬質工具、チタンを含む硬質皮膜の被覆された超硬質被覆工具、またはサーメット工具を使用し、
   前記切削工具と前記片状黒鉛鋳鉄材の相対速度が４００ｍ／ｍｉｎ以上の条件で、
   フライス加工またはエンドミル加工を行う切削工程を含む片状黒鉛鋳鉄部材の製造方法。

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