JPH01152240A

JPH01152240A - 高靭性鋳鋼

Info

Publication number: JPH01152240A
Application number: JP31290587A
Authority: JP
Inventors: Shinya Mizuno; 慎也水野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、高い靭性と被削性を備え球状黒鉛を析出させ
た鋳鉄材料に関する。

〔従来の技術〕

球状黒鉛鋳鉄は、鋳造性、被削性が良く、基地をベーナ
イト化することにより、靭性を向上させ、鍛造材に近い
強度を得ることができる。しかし、ベーナイト基地に球
状黒鉛鋳鉄の靭性は充分ではなく、鍛造部品に適用する
には、限界があった。

これに対し、球状黒鉛鋳鉄の黒鉛量を下げて靭性を向上
させた材料として、球状黒鉛鋼が知られている（たとえ
ば、「球状黒鉛鋳鉄の理論と実際」、丸善株式会社発行
、師岡保弘著の４１６頁〜を参照のこと）。

この球状黒鉛鋼には、フェライト、パーライト、ブルス
アイおよび球状パーライトを基地組織にした４種があり
、可鍛鋳鉄に比べると、弾性率、抗張力、疲労強度が高
く、また、鋳鋼に比べると、鋳造温度が低（、鋳造性が
良く、耐摩耗性が良好である等の特徴を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの球状黒鉛鋼の靭性も、必ずしも
充分とは言えなかった。

したがって、本発明の目的は、球状黒鉛鋳鉄と同程度の
被削性を備えるとともに、球状黒鉛鋼より高い靭性を備
えた鋳鉄材料を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明は、ベーナイト組織を有する球状黒鉛鋳
鋼によって、高い被削性と靭性を備えた材料を提供する
ことを特徴とする。

具体的には、本発明の構成は次の通りである。

本発明は、１．０〜１．８れ％のＣ，１，０〜３れ％の
Ｓｉ、１，０ｗｔ％以下のＭｎ、０．１Ｗｔ％以下のＰ
ｌｏ、１Ｗｔ％以下のＳおよび残余がＦｅの各成分から
なり、残留オーステナイトを含み球状化黒鉛が析出した
ベイナイト基地ｍ織を有する高靭性鋳鋼である。そして
、析出する球状黒鉛は、その面積率が１〜５％、平均粒
径が６０μｍ以下、球状化率が６０％以上である。また
、ベイナイトは９０〜５０％、残留オーステナイトは１
０〜５０％からなる。

なお、上述した各成分に対して、ＭＯｌＮｉ、Ｃｕ、Ｖ
、Ｃａ、Ｍｇを必要に応して添加することにより、所望
の特性を得ることができる。すなわち、Ｍｏ、■を添加
することにより、焼入性向上が図れ、また、Ｎｉ、Ｃｕ
、Ｃａ、Ｍｇを添加することにより、靭性の向上が図れ
る。

〔作用〕

上述の本発明の高靭性鋳鋼によれば、基地組織のベーナ
イト化および炭素の含有量の低減を図ったものであるが
、各成分等の限定理由は、次の通りである。

ｃ４は、１．０し％より少ないと必要な黒鉛が析出せず
、１．８ｗｔ％より多いと黒鉛形状が必要な球状化率と
ならないので、１．０〜１．８し％とじた。

ＳｉＮは、１．０し％より少ないと必要な黒鉛量が得ら
れず、３れ％より多いと脆化するため、１゜０〜３れ％
とした。

Ｍｎは、１．Ｏ［％より多いと偏析が著しく脆化するた
め、１．０４％以下とした。

Ｐは、０．１Ｗｔ％より多いと著しく脆化するため、０
．１Ｗｔ％以下とした。

Ｓは、０．１Ｗｔ％より多いと著しく脆化するため、０
．１Ｗｔ％以下とした。

また、析出する黒鉛の各種条件、ベーナイｉｔおよび残
留オーステナイト量は、各種成分および熱処理等の条件
によって、次の範囲に設定することができる。

黒鉛の面積率は、１％より少ないと被削性が悪化し、５
％より多いと靭性が低下するため、１〜５％とした。

黒鉛の平均粒径は、６０μｍより大きいと黒鉛粒数が減
少し、被削性が悪化するため６０μｍ以下とした。

黒鉛の球状化率は、６０％より低いと強度、靭性が損な
われるため、６０％以上とした。

ベーナイト量は、９０％より多いと靭性が低下し、５０
％より少ないと強度が低下するため、９０〜５０％とし
た。

材料オーステナイｌ−ｆｆ１は、１０％より少ないと靭
性が低下し、５０％より多いと強度が低下するため１０
〜５０％とした。

任意に添加されるＭｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｃａ。

Ｍｇについては、次の理由から添加量が限定される。

Ｍｏは、焼入性向上のために添加されるが、０゜６ｗｔ
％より多いと鋳造性が悪化するため、０．６ｗｔ％以下
とした。

Ｎｉは、靭性向上のために添加されるが、１．０れ％よ
り多いと鋳造性が悪化するため、１．０ｗｔ％以下とし
た。

Ｃｕは、靭性向上のために添加されるが、１．０れ％よ
り多いと鋳造性が悪化するため、１．０訂％以下とした
。

■は、靭性向上のために添加されるが、１．０ｗｔ％よ
り多いと鋳造性が悪化するため、１．０ｗｔ％以下とし
た。

Ｍｇは、靭性向上のために添加されるが、０．２ｗｔ％
より多いと必要な黒鉛量が得られないため０゜２れ％と
じた。

Ｃａは、靭性向上のために添加される。

〔実施例〕

次に、本発明にかかる高靭性鋳鋼の実施例を比較例と併
せて以下に説明する。

（第１実施例）次の各成分を用いた。

１．７ｗｔ％のＣと、１．５れ％のＳｉと、０．３Ｗｔ
％のＭｎと、０．００８ｗｔ％のＰと、０．００７ｗｔ
％ののＳと、０．１Ｗｔ％のＭＯと、０．２れ％のＮｉ
と、０．００９ｗｔ％のＣａと、残余が実質的にＦｅか
らなる。この成分の鋳鋼材料を９２０℃で２時間のオー
ステンパ処理を施して、オーステナイト化した後、３２
０℃で２時間加熱してベーナイト化を行った。その結果
、第１図に金属組織の顕微鏡写真（１００倍）を示す鋳
鋼材料が得られた。この組織は、７８％のベーナイトと
２２％の残留オーステナイトを含んでおり、黒鉛の面積
率は３％、平均黒鉛粒径は４０μｍ、そして、黒鉛球状
化率は７８％であった。

（第２実施例）次の各成分を用いた。

１．４ｗｔ％のＣと、２．０すｔ％のＳｉと、０．５訂
％のＭｎと、０．００５ｗｔ％のＰと、０．００９ｗｔ
％のＳと、０．１Ｗｔ％のＣｕと、０．１訂％のＶと、
０．０１１れ％のＣａと、残余が実質的にＦｅからなる
。

この成分の鋳鋼材料を９００℃で２時間のオーステナイ
ト化を施して、オーステナイト化した後、３７０℃で１
時間加熱してベーナイト化を行った。

その結果、第２図に金属組織の顕微鏡写真（１００倍）
を示す鋳鋼材料が得られた。この組織は、７０％のベー
ナイトと３０％の残留オーステナイトを含んでおり、黒
鉛の面積率は２．３％、平均黒鉛粒径は３４μｍ、そし
て、黒鉛球状化率は８２％であった。

（第１比較例）次の各成分を用いた。

３．６ｗｔ％のＣと、２．２ｗｔ％のＳｉと、０．５れ
％のＭｎと、０．０１５ｗｔ％のＰと、０．００６ｗｔ
％のＳと、残余が実質的にＦｅからなる。この成分の材
料に９００℃で１時間のオーステンパ処理を施してオー
スナイト化した後、３７０℃で１時間加熱してベーナイ
ト化を行った。この組織は、６８％のベーナイトと３２
％の残留オーステナイトを含んでおり、黒鉛の面積率は
７％、平均黒鉛粒径は４５μｍ、そして、黒鉛球状化率
は８５％であった。

（第２比較例）、Ｊ　Ｉ　Ｓ規格において３４５Ｃで規定されている鋼
を焼入れ、焼戻ししたものを用いた。

（第３比較例）次の各成分を用いた。

１．２ｗｔ％のＣと、１．３れ％のＳｉと、０．３Ｗｔ
％のＭｎと、０．００６ｗｔ％のＰと、０．００６ｗｔ
％のＳと、０．０４れ％のＭｇと、０．５−ｔ％のＮｉ
と、残余が実質的にＦｅからなる球状黒鉛鋳鋼の例であ
る。

（試験例）上述の第１および第２実施例ならびに第１ないし第３比
較例について、それらの靭性を評価した結果を次表に示
す。

なお、これらの試験はいずれも室温で行ったものである
。衝撃値に関しては、ＪＩＳ規格の３号Ｕノツチ衝撃試
験片を用いた。

上表から明らかなように、第１実施例および第２実施例
引張強さおよび衝撃値とも高く、靭性に優れていること
が分る。そして、第１実施例および第２実施例が被削性
も良好であった。

第２比較例の靭性は比較的良好であったが、被削性（特
に切粉形状）が悪かった。

第３比較例は、衝撃値が低く、靭性が劣っていた。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。

〔発明の効果〕

以上より、本発明の高靭性鋳鋼によれば、基地組織のベ
ーナイト化および炭素の含有率の低減を図ったため、球
状黒鉛鋳鉄と同程度の高い被削性が得られるとともに、
球状黒鉛鋼より高い靭性を備えた鋳鉄材料が得られる。

また、本発明の高靭性鋳鋼は、鍛鋼と代替えることによ
り鍛鋼の異方性を無くすことができ、低いコスト化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の高靭性鋳鋼にかかる第１実施例の材
料の金属組織の顕微鏡写真、そして、第２図は、本発明
の高靭性鋳鋼にかかる第２実施例の材料の金属組織の顕
微鏡写真である。出願人　　トヨタ自動車株式会社第１図第２図（×１０Ｑ、）

Claims

【特許請求の範囲】

１．０〜１．８Ｗｔ％のＣ、１．０〜３Ｗｔ％のＳｉ、
１．０Ｗｔ％以下のＭｎ、０．１Ｗｔ％以下のＰ、０．
１Ｗｔ％以下のＳおよび残余がＦｅの各成分からなり、
残留オーステナイトを含み球状化黒鉛が析出したベイナ
イト基地組織を有する鋳鋼であって、球状化黒鉛の面積率が１〜５％、平均粒径が６０μｍ以
下、球状化率が６０％以上であり、ベイナイトが９０〜
５０％、残留オーステナイトが１０〜５０％からなるこ
とを特徴とする高靭性鋳鋼。