JPH01219120A - 鋳鉄の組織検査方法 - Google Patents

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、オーステンパー処理した鋳鉄の組織のベイナ
イトと残留オーステナイトとの混在比率を検出する方法
に関する。

（従来の技術） 従来、球状黒鉛鋳鉄などの各種鋳鉄にオーステンパー処
理を施し、鋳鉄基地をベイナイトと残留オーステナイト
とが混在した組織として靭性及び強度の向上を図ること
が行なわれている。そして、上記オーステンパー処理に
おける温度条件等によって鋳鉄組織の前記ベイナイトと
残留オーステナイトとの混在比率が変化したり、他の組
織が生成するものであり、各種製品が要求される特性の
鋳鉄組織になっているか否かを確認判定して品質管理を
行なう必要がある。

従来より、オーステンパー処理によって、求める鋳鉄組
織が得られたか否かの検査手段として、磁界の透磁率の
変化を検出する磁気誘導法、あるいはＸ線解析による方
法、また、硬度を検査する硬度法などがある。

例えば、特開昭６０−１５１５５４号に示されたものは
、ベイナイトと残留オーステナイトの混合組織をもつ球
状黒鉛鋳鉄に析出したパーライトの磁気特性の差異を測
定してパーライトを検出することが述べられている。

従来のオーステンパー処理の一例は、第８図に示す如く
鋳鉄をオーステナイト化温度８００〜１０００℃で３０
分以上加熱した後焼き入れし、ＭＳ（マルテンサイト）
点以上４５０℃以下の恒温変態で３０分以上恒温保持し
、更に空冷または湯冷して鋳鉄組織をベイナイトと残留
オーステナイトの混在組織とするものがある。そして、
前記恒温条件が２４０℃の場合に、ベイナイト８０％、
残留オーステナイト７％、黒鉛１３％となり、恒温条件
が３９０℃の場合に、ベイナイト３７％、残留オーステ
ナイト５０％、黒鉛１３％のように変化する。

例えば、オーステンパー処理した軸部材を軸受によって
支承するときの両者のクリアランスを設定する際に、そ
の熱膨張が鋳鉄組織によって異なるものであり、オース
テンパー処理後の膨張率の大きな軸部材においては、ク
リアランスの大きいメタルを使用する一方、膨張率の小
さい軸部材ではクリアランスの小さいメタルを使用して
両者の間における焼付きなどの不具合の発生を防止する
必要がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記に鑑み、オーステンパー処理後の鋳鉄組織
を簡単でかつ正確に非破壊により検査し、もってオース
テンパー処理後の鋳鉄の品質の良否を判断することを課
題とする。

オーステンパー処理で焼き入れ不良を起こすとパーライ
トを析出するものであるが、このパーライトは冷却速度
に関係し、肉厚部の中心あるいは冷却の不十分なコーナ
一部に析出するものである。

しかし、このようなパターンでパーライトが残留すると
、前記先行例による磁気特性を利用した検査ではその検
知ができず、上記のような軸部材における品質管理を必
要とする部品については適用出来ないものである。

そこで、本発明は上記に鑑み、オーステンパー処理によ
り、加熱焼き入れ後の恒温条件によって鋳鉄組織が変化
しベイナイトと残留オーステナイトとの混在割合が変化
し、この割合は線膨張係数によって検出することができ
ることを利用し鋳鉄の品質の良否を判断しようとするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明はオーステンパー処理後のワークの冷却に伴う寸
法変化からワークの線膨張係数を測定し、該測定値を設
定値と比較して鋳鉄組織のベイナイトと残留オーステナ
イトとの混在比率を検出する方法である。

オーステンパー処理後の基地組織に残留オーステナイト
が生じていることに着目し、この組織はオーステンパー
処理前のフェライトまたはパーライトに比較して線膨張
係数が大きく、しかも、この線膨張係数は残留オーステ
ナイトの量に対応して変化することに基づき、鋳鉄の熱
膨張量を測定して予め求めであるデータと比較して組織
の良否の判定を行うものである。

（作用） 上記の方法により、オーステンパー処理後の冷却過程に
おける鋳鉄ワークの冷却に伴う寸法変化から、ワークの
線膨張係数を測定し、該測定値を設定値と比較して鋳鉄
組織のベイナイトと残留オーステナイトとの混在比率を
検出することによって、ワークの熱膨張係数に基づく材
質の選定を可能とし、その良否を判定すると共に、鋳鉄
ワークが目標とする膨張特性を備えるように管理し、軸
部材等におけるクリアランス調整を容易に行うものであ
る。

（実施例） 本発明の概要を図によって説明すると、第８図に示す従
来例の如く、球状黒鉛鋳鉄をオーステンパー処理した後
、本発明においては、該高温状態のワークＷを一旦Ｒｔ
〜１００℃の水又は蒸気にて１５秒程度の短時間で洗浄
し、ワークＷの温度が３００℃程度の冷えていない高温
のままの状態で移動させ、第１図に示す如き測定手段に
かけて測定を行なう。すなわち、 第１図において、レーザー光線発生機１とレーザー光線
受光機２の間にワークＷを載置してレーザー光線によっ
てワークＷの外形を測定すると共に、強制冷却ノズル３
によってワークＷを冷却し、ワークＷの温度を温度セン
サー４によって測定するものである。そして、強制冷却
（又は自然冷却）によってワークＷを徐々に冷却して、
冷却中の収縮に伴う寸法変化から線膨張係数を測定し、
設定値と比較して鋳鉄組織のベイナイトと残留オーステ
ナイトとの混在比率を検出するものである。

第２図は第１図の測定装置の操作フローチャートを示す
ものでワークＷを８１にてセットしＳ２にて温度、寸法
の測定、Ｓ３にて記録、Ｓ４でエアーによる冷却を行な
いＲｔまで冷却後Ｓ５にて再度温度、寸法の測定を行な
い、Ｓ６にて記録を行ない測定が完了する。上記８３．
Ｓ６の記録値に基ついてＳ７の演算を行ないＳ８にて判
定を行なう。

第３図はワークの寸法と温度との関係を示す表図で、測
定開始時の１状態から冷却時間経過後の■状態までの寸
法変化状態を示したものである。

Ｉから■への変化によって、ワークの保有熱を利用した
温度降下と寸法収縮量との関係を求め、ワークの線膨張
係数を測定し、該線膨張係数からオーステンパー処理後
の品質良否を判定するものである。

第・１図に示す線図はオーステンパー処理の一例で、ワ
ークＷの温度と処理作業を実際の数値によ。

って説明したものである。球状黒鉛鋳鉄を８９０°Ｃに
て２時間加熱し３８０℃にてソルト焼き入れを行う。２
時間恒温保持してオーステンパー処理を終了し、８０℃
の温水中にて１５秒間洗浄冷却し温水から引き上げる。

ワークの温度は約３００℃になる。該ワークを第２図に
示す測定手段の所定の位置にセットする。その時のワー
クＷの温度と大きさをレーザー光線によって測定する。

次にＲｔまで強制冷却し、その時の温度と大きさをレー
ザー光線によって測定し、冷却前のワークＷの温度と寸
法および冷却後のワークＷの温度と寸法から演算しワー
クの線膨張係数を出して鋳鉄組織のベイナイトと残留オ
ーステナイトとの混在比率を検出する。

第５図はこのようにして得られたテストピース１５ｍｍ
φＸ１００＋ｍｍＬについて計測した値を示すもので、
線膨張係数１７．０／１０’／℃（Ｒｔ〜８０℃）のも
のについて８０℃および４４℃に加熱した後、レーザー
光線を前述（第２図）の測定手段を用いてＲｔまでの寸
法減少量を計測した結果を示したものである。

第６図はオーステンパー処理における恒温処理の温度Ｔ
ｂが鋳鉄品の熱膨張係数に及ぼす影響を測定したもので
あり、縦軸に熱膨張係数を横軸に加熱温度範囲を示し、
特性Ａは処理温度Ｔｂが２５０’Ｃで残留オーステナイ
ト量γが６％であり、特性Ｂは処理温度Ｔｂが３００℃
で残留オーステナイト量γが２０％であり、特性Ｃは処
理温度Ｔｂが３９５℃で残留オーステナイト量γが３８
％であり、上記処理温度Ｔｂが上昇すると残留オーステ
ナイト量が増えると共に、熱膨張係数も大きな値を示し
ている。なお、上記オーステンパー処理は、オーステナ
イト化温度が８９０℃で２時間、焼き入れ恒温処理温度
Ｔｂが２時間である。

例えば、エンジンのクランクシャフトにおいて、残留オ
ーステナイトが３３〜４５％程度の組織が好適であるの
で、恒温処理温度Ｔｂは３９５℃程度で行ない、ギヤは
残留オーステナイトが４〜１０％が好適で、恒温処理温
度Ｔｂは２５０℃程度で行なうようにするものである。

また、第７図はオーステンパー処理における恒温処理の
時間がワークの熱膨張係数に及ぼす影響を測定したもの
であり、縦軸に線膨張係数を横軸に加熱温度範囲を示し
、特性りは処理時間が７５分で残留オーステナイトγが
３７％であり、特性Ｅは処理時間が２時間で残留オース
テナイトγが３３％であり、上記処理時間が短い方が残
留オーステナイトが多いと共に、熱膨張係数が大きな値
を示している。なお、上記オーステンパー処理は、オー
ステナイト化温度が８９０℃で２時間、焼き入れ恒温処
理が３９５℃で７５分及び２時間である。

（発明の効果） 本発明はオーステンパー処理後のワークの冷却に伴う寸
法変化からワークの線膨張係数を測定し、該甜定値を設
定値と比較して鋳鉄組織のベイナイトと残留オーステナ
イトとの混在比率を検出する方法であるので、従来の如
く再加熱の必要がなくなり、オーステンパー処理に要す
る熱を有効に利用し、ワークあ冷却過程の収縮によって
熱膨張係数を測定するので、該熱膨張係数からベイナイ
トと残留オーステナイトとの混在比率を迅速かつ安価に
検査することができるものである。

例えば、クランクシャフトをアルミ軸受で支障するとき
などに、クランクシャフトの熱膨張係数をアルミニウム
と同じ程度に大きくするためにオーステンパー処理を施
す場合があり、その場合にアルミ軸受に摩耗、焼付きな
どが予想され軸受部の剛性がもたない。そのために軸受
部分にクランクシャフトと同程度の熱膨張係数をもたせ
るオーステンパー処理をした鋳鉄を使用して、クランク
シャフトを支承することができる。

このように使用個所によってベイナイトと残留オーステ
ナイトの基地面積率（％）を変化させる場合など、鋳鉄
組織の性状を非破壊検査によって求めて検査することが
出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱膨張係数測定手段の一例を示す原理図、第２
図は該測定手段の操作手順を示すフローチャート、第３
図はワーク寸法と温度との関係を示す表図、第４図はオ
ーステンパー処理の一例を示す表図、第５図は第４図の
処理によるテストピースの膨張量を示す表図、第６図は
オーステンパー処理温度の違う３種のベイナイトダクタ
イル鋳鉄の熱膨張係数を示す表図、第７図はオーステン
パー処理における恒温処理の時間が鋳鉄品の熱膨張係数
に及ぼす影響を示した表図、第８図はオーステンパー処
理パターンを示す温度線図である。 １・・・・・・レーザー光線発生機、２・・・・・・レ
ーザー光線受光機、３・・・・・・強制冷却ノズル、４
・・・・・・温度センサー、Ｗ・・・・・・ワーク。 Ｂ手間 第８図 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）オーステンパー処理後のワークの冷却に伴う寸法
   変化からワークの線膨張係数を測定し、該測定値を設定
   値と比較して鋳鉄組織のベイナイトと残留オーステナイ
   トとの混在比率を検出する方法。