JPH04304310A - 被削性に優れたオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の製造方法 - Google Patents
被削性に優れたオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の製造方法Info
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- JPH04304310A JPH04304310A JP9487991A JP9487991A JPH04304310A JP H04304310 A JPH04304310 A JP H04304310A JP 9487991 A JP9487991 A JP 9487991A JP 9487991 A JP9487991 A JP 9487991A JP H04304310 A JPH04304310 A JP H04304310A
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Landscapes
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は被削性に優れたオーステ
ンパ球状黒鉛鋳鉄(以下ADIと記す)の製造方法に関
するものである。
ンパ球状黒鉛鋳鉄(以下ADIと記す)の製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】ADIの機械的性質は鋼と同等であり、
疲労強度は例えば一般的な材料であるSCM440材よ
り優れており、更にロール加工や、ショットピーニング
等の表面硬化処理を行うことで、より高い疲労強度が得
られる。また、耐摩耗性も同等もしくはそれ以上の優れ
た性質を有するため、部品の軽量化,小型化,更には高
強度化が必須条件となっている自動車業界においては、
上記ニーズに応える材料として現在脚光を浴びている。
疲労強度は例えば一般的な材料であるSCM440材よ
り優れており、更にロール加工や、ショットピーニング
等の表面硬化処理を行うことで、より高い疲労強度が得
られる。また、耐摩耗性も同等もしくはそれ以上の優れ
た性質を有するため、部品の軽量化,小型化,更には高
強度化が必須条件となっている自動車業界においては、
上記ニーズに応える材料として現在脚光を浴びている。
【0003】上記ADI材の諸特性は、素材の化学成分
やオーステンパ処理後の基地組織によって決定される。 しかし、これらの要因の厳密な管理によって決定される
高強度,高靱性かつ耐摩耗性に優れているADI材は、
一方において被削性が悪いという欠点がある。この原因
の一つは、合金元素が材料の共晶セル境界近傍に局部的
に密集した残留オーステナイト、いわゆるγプールが加
工誘起変態によって、マルテンサイトに変態するためと
考えられている。
やオーステンパ処理後の基地組織によって決定される。 しかし、これらの要因の厳密な管理によって決定される
高強度,高靱性かつ耐摩耗性に優れているADI材は、
一方において被削性が悪いという欠点がある。この原因
の一つは、合金元素が材料の共晶セル境界近傍に局部的
に密集した残留オーステナイト、いわゆるγプールが加
工誘起変態によって、マルテンサイトに変態するためと
考えられている。
【0004】上記ADI材の被削性を改善するため、鋳
放しの状態で加工し、その後にオーステンパ処理を施す
こと、およびオーステンパ処理前、鋳造品に完全焼鈍を
施し材質を均一化すること(例えば特開昭63−259
020号公報参照)、あるいは基地中の残留オーステナ
イトを殆ど消失させるような熱処理を施すこと(例えば
特開昭59−110719号公報参照)がある。また球
状黒鉛粒数を制御する鋳造方法によって、塊状の残留オ
ーステナイトを微細に分散させる方法(例えば特開昭6
3−259048号公報参照)等の方法が採用されてい
る。
放しの状態で加工し、その後にオーステンパ処理を施す
こと、およびオーステンパ処理前、鋳造品に完全焼鈍を
施し材質を均一化すること(例えば特開昭63−259
020号公報参照)、あるいは基地中の残留オーステナ
イトを殆ど消失させるような熱処理を施すこと(例えば
特開昭59−110719号公報参照)がある。また球
状黒鉛粒数を制御する鋳造方法によって、塊状の残留オ
ーステナイトを微細に分散させる方法(例えば特開昭6
3−259048号公報参照)等の方法が採用されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、AD
I材の高強度および高靱性を追求する研究に重点がおか
れ、被削性を向上させる技術についての提案が極めて少
なく、僅かに前記のような被削性改善の提案にとどまっ
ている。
I材の高強度および高靱性を追求する研究に重点がおか
れ、被削性を向上させる技術についての提案が極めて少
なく、僅かに前記のような被削性改善の提案にとどまっ
ている。
【0006】しかしながら、上記のように素材の状態で
加工した後オーステンパ処理した場合は、オーステンパ
処理におけるベイナイト変態により寸法変化が生じるた
め仕上げ加工が必要となること、また熱処理による膨張
によって材料内部に引張の残留応力が発生し疲労強度を
低下させてしまう問題が生じる。特開昭59−1107
19号公報記載の方法においては、本来残留オーステナ
イトの存在によって靱性を確保するものであるが、その
残留オーステナイトを消滅させることは、靱性を大幅に
低下させることとなり高強度部材に使用することが不可
能となる。また、特開昭63−259020号公報記載
の方法は、熱処理前に加工を行うことは前記従来方法と
同一であり、かつ加工後熱処理を行うことで精度の低下
あるいは強度の低下を招く。さらに、特開昭63−25
9048号公報記載の方法は、鋳造品の大きさあるいは
通常の生型造型,注湯方法を採用している場合はその効
果があまり期待出来ない場合がある。
加工した後オーステンパ処理した場合は、オーステンパ
処理におけるベイナイト変態により寸法変化が生じるた
め仕上げ加工が必要となること、また熱処理による膨張
によって材料内部に引張の残留応力が発生し疲労強度を
低下させてしまう問題が生じる。特開昭59−1107
19号公報記載の方法においては、本来残留オーステナ
イトの存在によって靱性を確保するものであるが、その
残留オーステナイトを消滅させることは、靱性を大幅に
低下させることとなり高強度部材に使用することが不可
能となる。また、特開昭63−259020号公報記載
の方法は、熱処理前に加工を行うことは前記従来方法と
同一であり、かつ加工後熱処理を行うことで精度の低下
あるいは強度の低下を招く。さらに、特開昭63−25
9048号公報記載の方法は、鋳造品の大きさあるいは
通常の生型造型,注湯方法を採用している場合はその効
果があまり期待出来ない場合がある。
【0007】本発明は、上記従来技術に存在する問題を
解決し、ADIの具有する機械的性質を低下させること
なく被削性を向上させ、高品質かつ生産性の高いオース
テンパ球状黒鉛鋳鉄の製造方法を提供することを目的と
する。
解決し、ADIの具有する機械的性質を低下させること
なく被削性を向上させ、高品質かつ生産性の高いオース
テンパ球状黒鉛鋳鉄の製造方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、ADI材の被
削性の悪い原因は、γプールの大きさによるという知見
に基づきオーステンパ処理方法を種々検討した結果、オ
ーステンパ処理後のベイナイトと残留オーステナイトの
混合組織において、被削性を悪化させるγプールの大き
さを抑え工具の摩耗を極めて少なくすることのできる材
料の製造方法を確立した。
削性の悪い原因は、γプールの大きさによるという知見
に基づきオーステンパ処理方法を種々検討した結果、オ
ーステンパ処理後のベイナイトと残留オーステナイトの
混合組織において、被削性を悪化させるγプールの大き
さを抑え工具の摩耗を極めて少なくすることのできる材
料の製造方法を確立した。
【0009】すなわち、本発明はオーステナイト化加熱
途中である650℃〜800℃において15分以上保持
すること、または該温度領域を毎分5℃以下に制御され
た昇温速度で通過させることにより、鋳造したままで熱
処理しない鋳放し時の組織であるパーライトがフェライ
トと粒状のセメンタイトに分解し、この様な組織から連
続的にオーステナイト化領域まで加熱を行い、オーステ
ンパ処理を施すことを特徴とする被削性に優れたADI
材の製造方法である。
途中である650℃〜800℃において15分以上保持
すること、または該温度領域を毎分5℃以下に制御され
た昇温速度で通過させることにより、鋳造したままで熱
処理しない鋳放し時の組織であるパーライトがフェライ
トと粒状のセメンタイトに分解し、この様な組織から連
続的にオーステナイト化領域まで加熱を行い、オーステ
ンパ処理を施すことを特徴とする被削性に優れたADI
材の製造方法である。
【0010】
【作用】鋳造したままで予め熱処理しない鋳放し組織の
材料が650℃〜800℃で保持または昇温速度毎分5
℃以下で加熱を行うことにより、鋳放し組織に存在する
パーライト中のセメンタイトは粒状化してその時の組織
はフェライト基地中に微細なセメンタイト粒子が数多く
分散した組織となる。このセメンタイト粒子はもとのフ
ェライト基地中の亜結晶粒界にも析出し、その後に昇温
してオーステナイト化する場合に、通常ならばもとのフ
ェライト結晶の亜結晶粒界はオーステナイト化したとき
にはオーステナイトの結晶粒界とはならないのであるが
、フェライト中の亜結晶粒界にセメンタイト粒子が存在
するとオーステナイト化した時にその亜結晶粒界がオー
ステナイトの結晶粒に吸収されず、オーステナイト結晶
粒界となって、オーステナイトの大きさは極めて小さく
なる。この微細なオーステナイトから生成するベイナイ
トは、オーステナイトのすべての粒界から成長しはじめ
、その結果、通常ならば不安定なオーステナイトとして
残留し、γプールとなるところもベイナイト変態してγ
プールを小さくする。さらに詳しく述べると、通常鋳放
し時にパーライトが析出するのは共晶セル粒界の不純物
元素の偏析しやすい部分であり、従ってこの部分はオー
ステンパ処理をおこなった際にも不純物元素の偏析によ
って残留オーステナイトが偏在したいわゆるγプールが
生成するのであるが、それが極めて微細なオーステナイ
ト組織からオーステンパ処理を行うとき、先に述べたご
とく微細なオーステナイトから生成するベイナイトは、
本来ならばγプールとなるべきところにおいても成長し
、その結果γプールの大きさは小さくなる。
材料が650℃〜800℃で保持または昇温速度毎分5
℃以下で加熱を行うことにより、鋳放し組織に存在する
パーライト中のセメンタイトは粒状化してその時の組織
はフェライト基地中に微細なセメンタイト粒子が数多く
分散した組織となる。このセメンタイト粒子はもとのフ
ェライト基地中の亜結晶粒界にも析出し、その後に昇温
してオーステナイト化する場合に、通常ならばもとのフ
ェライト結晶の亜結晶粒界はオーステナイト化したとき
にはオーステナイトの結晶粒界とはならないのであるが
、フェライト中の亜結晶粒界にセメンタイト粒子が存在
するとオーステナイト化した時にその亜結晶粒界がオー
ステナイトの結晶粒に吸収されず、オーステナイト結晶
粒界となって、オーステナイトの大きさは極めて小さく
なる。この微細なオーステナイトから生成するベイナイ
トは、オーステナイトのすべての粒界から成長しはじめ
、その結果、通常ならば不安定なオーステナイトとして
残留し、γプールとなるところもベイナイト変態してγ
プールを小さくする。さらに詳しく述べると、通常鋳放
し時にパーライトが析出するのは共晶セル粒界の不純物
元素の偏析しやすい部分であり、従ってこの部分はオー
ステンパ処理をおこなった際にも不純物元素の偏析によ
って残留オーステナイトが偏在したいわゆるγプールが
生成するのであるが、それが極めて微細なオーステナイ
ト組織からオーステンパ処理を行うとき、先に述べたご
とく微細なオーステナイトから生成するベイナイトは、
本来ならばγプールとなるべきところにおいても成長し
、その結果γプールの大きさは小さくなる。
【0011】ここで、保持温度650℃未満では、鋳放
し時の組織であるパーライト中のセメンタイトの分解が
極めて遅く、あるいは分解しないため上記のような組織
変化は得られない。また、800℃を超えて保持する場
合は、オーステナイト変態開始点であるため、やはり上
記の様な組織は得られない。また、15分未満の保持時
間では、鋳放し時の組織であるパーライト中のセメンタ
イトが分解するのに不十分であるため、やはり上記のよ
うな組織は得られない。同様に、650℃からの昇温速
度が毎分5℃を超えて行う場合は、通常のオーステンパ
処理と変わらない領域であるため、やはり上記のような
組織は得られない。
し時の組織であるパーライト中のセメンタイトの分解が
極めて遅く、あるいは分解しないため上記のような組織
変化は得られない。また、800℃を超えて保持する場
合は、オーステナイト変態開始点であるため、やはり上
記の様な組織は得られない。また、15分未満の保持時
間では、鋳放し時の組織であるパーライト中のセメンタ
イトが分解するのに不十分であるため、やはり上記のよ
うな組織は得られない。同様に、650℃からの昇温速
度が毎分5℃を超えて行う場合は、通常のオーステンパ
処理と変わらない領域であるため、やはり上記のような
組織は得られない。
【0012】
【実施例】表1に示す化学成分(但し不可避的に混入す
る不純物は表示せず)を有する球状黒鉛鋳鉄組織の溶湯
を使用し、外径150mm,内径110mm,長さ30
0mmの中空円筒状の材料を鋳造した。鋳造の条件は、
注湯温度1380℃、注湯速度1.4kg/秒である。
る不純物は表示せず)を有する球状黒鉛鋳鉄組織の溶湯
を使用し、外径150mm,内径110mm,長さ30
0mmの中空円筒状の材料を鋳造した。鋳造の条件は、
注湯温度1380℃、注湯速度1.4kg/秒である。
【0013】
【表1】
【0014】発明材1は鋳造後、加熱を行い700℃で
1時間保持する。その後850℃まで加熱し1時間保持
行い、390℃に保持された塩浴中に浸漬させベイナイ
ト変態させる。また発明材2においては650℃〜80
0℃の温度領域を昇温速度毎分1℃で加熱し、その後前
述と同様にオーステナイト化し、ベイナイト変態させる
。なお従来材の熱処理は、連続的にオーステナイト化温
度まで加熱し、2時間保持した後塩浴中に浸漬させベイ
ナイト変態させる。
1時間保持する。その後850℃まで加熱し1時間保持
行い、390℃に保持された塩浴中に浸漬させベイナイ
ト変態させる。また発明材2においては650℃〜80
0℃の温度領域を昇温速度毎分1℃で加熱し、その後前
述と同様にオーステナイト化し、ベイナイト変態させる
。なお従来材の熱処理は、連続的にオーステナイト化温
度まで加熱し、2時間保持した後塩浴中に浸漬させベイ
ナイト変態させる。
【0015】発明材1の組織写真を図1に100倍,図
2は400倍で示し、発明材2の組織写真を図3に10
0倍,図4に400倍で示す。また、従来材の組織写真
を図5に100倍,図6に400倍で示す
2は400倍で示し、発明材2の組織写真を図3に10
0倍,図4に400倍で示す。また、従来材の組織写真
を図5に100倍,図6に400倍で示す
【0016】
図1または図3と図5を比較すると、図1の線1と2の
交点に見られる様な白い大きな集まりであるγプールが
本発明材の方が小さくなっている。たま、図2または図
4と図6を比較すると、図2中の線3と4の交点に見ら
れるベイナイト形状は、従来材においては黒色の細い棒
状の大きな束になっているのに対し本発明材の場合は、
白色棒状でありその大きさも従来材より小さいものとな
っている。
図1または図3と図5を比較すると、図1の線1と2の
交点に見られる様な白い大きな集まりであるγプールが
本発明材の方が小さくなっている。たま、図2または図
4と図6を比較すると、図2中の線3と4の交点に見ら
れるベイナイト形状は、従来材においては黒色の細い棒
状の大きな束になっているのに対し本発明材の場合は、
白色棒状でありその大きさも従来材より小さいものとな
っている。
【0017】表2に本発明材と従来材のγプール平均面
積を示し、図7にその分布状態を示す。従来材のγプー
ル平均面積は500μm2 であるのに対し、発明材1
は190μm2 、発明材2は210μm2と非常に小
さくなっている。
積を示し、図7にその分布状態を示す。従来材のγプー
ル平均面積は500μm2 であるのに対し、発明材1
は190μm2 、発明材2は210μm2と非常に小
さくなっている。
【0018】
【表2】
【0019】また、分布状態を比較すると、従来材は1
000μm2 以上の大きいものまで存在するが、本発
明材の場合においては一部800μm2 程度はあるも
のの、殆どが400μm2 以下である。
000μm2 以上の大きいものまで存在するが、本発
明材の場合においては一部800μm2 程度はあるも
のの、殆どが400μm2 以下である。
【0020】次に上記ADI材からなる被削材をスロー
アウェイ方式の工具を使用し長手方向連続旋削により、
工具寿命試験を行った。工具逃げ面摩耗幅を工具顕微鏡
によって測定し、工具逃げ面摩耗幅が0.4mmに達し
たときをもって寿命到達と判定した。表3に切削条件を
示す。
アウェイ方式の工具を使用し長手方向連続旋削により、
工具寿命試験を行った。工具逃げ面摩耗幅を工具顕微鏡
によって測定し、工具逃げ面摩耗幅が0.4mmに達し
たときをもって寿命到達と判定した。表3に切削条件を
示す。
【0021】
【表3】
【0022】図8に工具寿命試験を行った結果を示す。
一般的によく用いられている切削速度100m/min
における工具寿命を比較すると、本発明材切削の場合は
従来材の1.5〜2倍となる。この様に本材料の共晶セ
ル境界に偏在するγプールは従来材より非常に小さいた
め、加工時にマルテンサイト化する領域が小さくなり被
削性が向上したものである。
における工具寿命を比較すると、本発明材切削の場合は
従来材の1.5〜2倍となる。この様に本材料の共晶セ
ル境界に偏在するγプールは従来材より非常に小さいた
め、加工時にマルテンサイト化する領域が小さくなり被
削性が向上したものである。
【0023】表4に本発明材1,2と従来材の機械的性
質を示す。引張り強さ、伸びおよび硬さは従来材と同等
の特性を有する。
質を示す。引張り強さ、伸びおよび硬さは従来材と同等
の特性を有する。
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明のA
DI材は被削性に大きな影響を及ぼすγプールを小さく
し、しかも機械的性質をあまり低下させることなく、被
削性に優れた材料となる。
DI材は被削性に大きな影響を及ぼすγプールを小さく
し、しかも機械的性質をあまり低下させることなく、被
削性に優れた材料となる。
【0026】従来技術の多くがとっていた熱処理前に加
工する場合は、熱処理後の仕上げが必要であった。しか
し、本発明材は、熱処理後に加工ができるため生産性が
高くかつ、高精度の部品を得ることができる。
工する場合は、熱処理後の仕上げが必要であった。しか
し、本発明材は、熱処理後に加工ができるため生産性が
高くかつ、高精度の部品を得ることができる。
【図1】発明材1の金属組織を100倍にして示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図2】発明材1の金属組織を400倍にして示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図3】発明材2の金属組織を100倍にして示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図4】発明材2の金属組織を400倍にして示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図5】従来材の金属組織を100倍にして示す顕微鏡
写真である。
写真である。
【図6】従来材の金属組織を400倍にして示す顕微鏡
写真である。
写真である。
【図7】本発明材と従来材のγプールの分布状態を示し
た図である。
た図である。
【図8】本発明材と従来材を切削した時の工具寿命時間
を示した図である。
を示した図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 球状黒鉛鋳鉄からなる鋳造品をオース
テンパ処理するにあたり、オーステナイト化のための昇
温途中において650℃〜800℃にて15分以上保持
した後若しくは該温度領域を毎分5℃以下に制御された
昇温速度で通過後、連続的にオーステナイト領域まで加
熱昇温し、その後所定のオーステンパ処理を施すことを
特徴とする被削性に優れたオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9487991A JP2647754B2 (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 被削性に優れたオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9487991A JP2647754B2 (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 被削性に優れたオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04304310A true JPH04304310A (ja) | 1992-10-27 |
JP2647754B2 JP2647754B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=14122340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9487991A Expired - Lifetime JP2647754B2 (ja) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | 被削性に優れたオーステンパ球状黒鉛鋳鉄の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2647754B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07259966A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Zexel Corp | 動力伝達装置のハウジング及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-02 JP JP9487991A patent/JP2647754B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07259966A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Zexel Corp | 動力伝達装置のハウジング及びその製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2647754B2 (ja) | 1997-08-27 |
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