JPH02270933A - 高靭性球状黒鉛鋳物鋳物およびその製造方法 - Google Patents

高靭性球状黒鉛鋳物鋳物およびその製造方法

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JPH02270933A JP9413789A JP9413789A JPH02270933A JP H02270933 A JPH02270933 A JP H02270933A JP 9413789 A JP9413789 A JP 9413789A JP 9413789 A JP9413789 A JP 9413789A JP H02270933 A JPH02270933 A JP H02270933A
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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、変形能の高い高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物及びそ
の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
球状黒鉛鋳鉄は、その発明以来材質改善及び生産技術の
改良が重ねられ、JISG5502によると強度面では
引張強さ80Kgf/mm“延性面では伸び17%とい
うようになり、自動車用の懸架装置部品にも広く採用さ
れている。このような部品かかる負荷の種類としては、
引張、圧縮、曲げ、ねじり、などがあるがそのうち最も
頻度が高く、応力レベル的にも影響度の大きいものは曲
げ荷重である。そして曲げによる破壊の場合には材料力
学の理論が示す通り、表面部に最大応力が発生する。部
品の強さは、その表面部の特性、例えば機械的性質、硬
度、残留応力、および面粗さ等の影響を強く受ける。
鋳物部品においては、加工面ばかりではなく鋳肌面の強
度、延性が要求されるものであるが、加工面では表面性
状が安定しているため所望の特性を得やすいのに対し、
鋳肌で使用される部分は表面性状のばらつきが大きく、
また、鋳肌表面の異常黒鉛、表面粗さ等により所望の特
性が得にくい。
しかし、球状黒鉛鋳鉄鋳物を自動車用の懸架装置部品に
適用する場合、部品の形状、製造コスト等から通常鋳肌
のまま使用されるのがほとんどであり、このとき前に述
べたような鋳肌の表面性状のばらつきや鋳肌表面の異常
黒鉛、表面粗さ等により部品の延性は加工部品に比べ大
きくそこなわれている。
そこで、特に曲げ負荷による疲労破壊に対しては、ショ
ットピーニングや冷間ロールなどによって表層部に加工
硬化層を発生させると共に、圧縮の残留応力を生じせし
めて積極的に強度向上を図っている。またこの他に、特
開昭62−207844号公報では、球状黒鉛鋳鉄から
なる基材を鋳造時に表層をチル化させ、しかる後に脱炭
処理を施し球状黒鉛鋳鉄の表層で切欠きとして作用する
黒鉛の存在をなくして疲労強度を向上させている。
一方、静的曲げまたは衝撃的曲げなどいわゆる靭性、す
なわち機械的性質のうち伸び特性が支配的因子となる破
壊に対しては、特開昭62−280344号公報には、
球状黒鉛鋳鉄鋳物製造工程において砂落し、酸化スケー
ル除去等の目的で行うショツトブラスト清浄によって形
成される加工硬化層の影響による鋳肌材の曲げ変形能が
低下するのを防ぐ偽に、ショツトブラスト清浄後に加工
硬化層除去焼鈍を行うことが開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記した特開昭62−207844号公
報では、球状黒鉛鋳鉄の表層の黒鉛の存在をなくすこと
で曲げ延性にも有効なものであるが、−度チル化させる
必要があり、このためには鋳造時に冷し金を適用する、
あるいは鋳造後に再溶融処理を施すなどの製造上大きな
制約を受けるという問題がある。
また、前記した特開昭62−280344号公報では、
鋳物の製造工程中のショツトブラスト清浄によって生じ
る加工硬化層を除去してショツトブラスト清浄をする前
の材料の延性まで回復させようというもので、積極的に
延性の向上を図ったものではない。
本発明の目的は、球状黒鉛鋳鉄鋳物の表層部を特殊処理
により改善し、曲げ変形能等に優れた高靭性球状黒鉛鋳
鉄鋳物とその製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明においては、表面層の
少なくとも一部に形成された脱炭層と、該脱炭層中の黒
鉛消失空洞が押潰された形状を持つことを特徴とするも
のである。第1の発明において、前記脱炭層は0.1m
m以上1mm以下よりなり、前記表面層は加工硬化層を
有しない。第2の発明は、第1の発明の球状黒鉛鋳鉄鋳
物を製造する方法であり、表面層の少なくとも一部に脱
炭処理を施し、次いでショットピーニング加工を施し、
更に500℃〜700℃の温度で低温焼鈍することを特
徴とするものである。
ここで、脱炭層を0.1mm以上1mm以下に限定した
した理由は、0.1mm未満の脱炭層では鋳物の曲げ変
形能向上に効果がなく、また表面層から0.1mm未満
の脱炭層は脱炭処理を行わない従来の球状黒鉛鋳鉄鋳物
でも部分的に存在する場合があるからである。一方、脱
炭層を1mmより大きくしても鋳物の曲げ変形能向上へ
の効果はさほど上がらなくなり、また製造面からみると
従来の球状黒鉛鋳鉄鋳物に1mmより大きな脱炭層を作
ろうとすると熱処理工数、コストがかかるからである。
低温焼鈍の熱処理温度条件を500℃〜700℃に限定
した理由は、500℃未満の温度ではショットビーニン
加工による表面層の加工硬化層を除去できないからで、
また700℃より高い温度では酸化スケールが生成され
たり、変態温度を越えてしまうので材料自体の性質が変
わってしまうからである。
〔作用〕 表層部を脱炭処理し、次いで、この脱炭処理によって生
成した表層部の黒鉛脱出孔をショットピーニング処理あ
るいは、ロール処理等により潰すことにより、曲げ変形
能に悪影響を与える黒鉛あるいは黒鉛消失空洞の切欠き
作用をなくす。
そもそも、球状黒鉛鋳鉄鋳物の延性が低い原因は、黒鉛
の存在あるいは、鋳肌材に限っていえば、鋳肌表面の異
常黒鉛、表層の微小欠陥、表面粗さ、表面が急冷される
ことが要因で生成される鋳肌表面のパーライト層あるい
は、チル層の存在等にある。
我々の研究によると、球状黒鉛鋳鉄の延性に悪影響を与
える黒鉛の存在を表面層から少なくとも0.1mm以上
の範囲でなくすことで、球状黒鉛鋳鉄により高い延性を
与えれることをか明らかになった。但し、通常の状態で
製造した球状黒鉛鋳鉄鋳物の粗材あるいは加工材は、そ
の表面層まで黒鉛が存在し、これを脱炭熱処理すると、
黒鉛が存在した部分に黒鉛の消失空洞ができ、これがま
た亀裂の起点となるが、黒鉛消失空洞を潰して少なくす
ることにより、変形能の優れた高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物
となる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面に基いてさらに詳細に説明す
る。
第1図は本発明の脱炭層と押潰黒鉛消失空洞を持つ高靭
性球状黒鉛鋳物の表面層の金属顕微鏡写真を示す図、第
2図は従来の晶出黒鉛を有する表面層の金属顕微鏡写真
を示す図、第3図は従来の黒鉛消失空洞を有する表面層
の金属顕微鏡写真を示す図である。
〔実施例1〕 曲げ靭性に関して本発明の効果を明らかにするために第
1図に示す本発明のものと、第2図に示す従来の球状黒
鉛鋳鉄鋳物の試験片を用いて静的曲げ試験を行なった。
試験条件は次ぎの通りである。
(1)試験片形状 断面直径30mm、長さ450mmの丸棒試験片 (2)試験片の材質 JIS5502  FCD37相当 HB143〜163 化学成分は第1表に示す。
第1表     (wt%) (3)試験片製作方法 (A)鋳造後、カーボンポテンシャル0.3%の脱炭雰
囲気中にて2時間で950℃まで昇温し、この温度で3
時間保持した後、2時間で680℃まで降温して放冷し
、次いで、ショットピーニング処理を施し、さらに1時
間で650’Cまで昇温し、この温度で3時間保持した
後炉冷した第1図に示す本発明のもの。この時、試験片
の表層部の1151炭層の厚さは平均0.26mmであ
った。
(B)鋳造後、真空炉にて2時間で950℃まで昇温し
、この温度で3時間保持した後、2時間で680℃まで
降温して放冷した第2図に示す従来のもの。この時、試
験片の表層部には、脱炭層は存在しなかった。
(4)試験方法 試験方法は第4図にて行った。第4図にて、支持スパン
L=300mmで試験片6を支点7にて自由支持し、負
荷用治具8の先端R=25mmで、中央部に荷重Pを加
え亀裂発生までの変形量を求めた。
試験結果を第2表に示す。またその荷重(P)−変形量
(δ)曲線の代表例を第5図に示す。
第2表及び第5図で明らかなように、本発明による(A
)試験片の最大曲げ変形量は、従来の(B)試験片の最
大曲げ変形量の約2.1倍である。尚、第5図において
、本発明による(A)は変形量(δ)が129.1mm
で亀裂が発生し、従来の(B)は、63.1mmで亀裂
が発生した。
第2表 〔実施例2〕 次に1曲げ靭性に関して本発明の特に脱炭層中の黒鉛消
失空洞の押潰効果を明らかにするために実施例1と同じ
試験片及び同じ試験方法で静的曲げ試験を行なった。
試験条件は次ぎの通りである。
(1)試験片形状 実施例1と同様 (2)試験片の材質 実施例1と同様 (3)試験片製作方法 (A)鋳造後、カーボンポテンシャル0.3%の脱炭雰
囲気中にて2時間で950℃まで昇温し、この温度で3
時間保持した後、2時間で680℃まで降温して放冷し
、次いで、ショットピーニング処理を施し、さらに1時
間で650℃まで昇温し、この温度で3時間保持した後
炉冷した本発明のもの。この時、試験片の表層部の脱炭
層の厚さは平均0.26mmであった。
(B)鋳造後、カーボンポテンシャル0.3%の脱炭雰
囲気中にて2時間で950℃まで昇温し、この温度で3
時間保持した後、2時間で680℃まで降温して放冷し
1次ぎに、1時間で650℃まで昇温し、この温度で3
時間保持した後炉冷したもの。この時、試験片の表層部
の脱炭層の厚さは平均0.27mmであった。
(4)試験方法 実施例1と同様 試験結果を第3表で示す。また、試験片(A)及び試験
片(B)の表層部の金属組織写真を第1図及び第3図に
示す。
第3表で明らかなように、本発明による(A)試験片の
最大曲げ変形量は、従来の(B)試験片の最大曲げ変形
量の約1.5倍である。
すなわち、従来法による(B)試験片では、脱炭層は形
成されているものの、第3図でわかるように表層に黒鉛
消失空洞が存在しこれが亀裂の起点となるのに対し、本
発明による(A)試験片はショットピーニング処理でこ
の黒鉛消失空洞を潰しているため(B)試験片に比べて
曲げ変形量が大幅に向上するものである。
第3表 〔発明の効果〕 以上の説明で明らかなように本発明の高靭性球状黒鉛鋳
鉄鋳物は、鋳肌のまま使用していたのでは加工材に比べ
大幅に曲げ変形能の低かった従来のものに対し、表層の
黒鉛を脱炭処理により除きさらに、その脱炭処理によっ
て生成される黒鉛脱出孔をショットピーニング処理ある
いは、ロール処理等の加工硬化処理方法により潰し、さ
らに、その加工硬化処理で生じた加工硬化層の除去する
ための焼鈍を行なうことにより曲げ変形能のを大幅に改
善したもので、これを高い曲げ靭性が要求される重要保
安部品であるところの自動車用の懸架装置部品に適用す
ることにより、安全性の向上に多いに役立つものである
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の脱炭層と押潰黒鉛消失空洞を図は静的
曲げ試験方法を示した図、第5図は本発明と従来法の荷
重−変位量の試験結果を示す図である。 1、押潰された黒鉛消失空洞、2.脱炭層、5、黒鉛消
失空洞

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面層の少なくとも一部に形成された脱炭層と、
    該脱炭層中の黒鉛消失空洞が押潰された形状を持つこと
    を特徴とする高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物。
  2. (2)前記脱炭層は、0.1mm以上1mm以下である
    ことを特徴とする請求項1記載の高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳
    物。
  3. (3)前記表面層は加工硬化層を有しないことを特徴と
    する請求項1記載の高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物。
  4. (4)球状黒鉛鋳鉄鋳物を製造するにあたり、表面層の
    少なくとも一部に脱炭処理を施し、次いでショットピー
    ニング加工を施し、更に500℃〜700℃の温度で低
    温焼鈍することを特徴とする高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の
    製造方法。
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