JPH0567681B2

JPH0567681B2 -

Info

Publication number: JPH0567681B2
Application number: JP60253360A
Authority: JP
Inventors: Shinya Mizuno; Shigetoshi Sugimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-11-12
Filing date: 1985-11-12
Publication date: 1993-09-27
Also published as: JPS62112753A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は高強度鋳鋼製品の製造方法に関し、詳
しくは、特定の合金成分を鋳造し、鋳放し状態で
パーライト基地組織中にフエライト組織及び黒鉛
を多量に析出させて優れた被削性を得ると共に、
その鋳造された鋳鋼粗形材に機械加工を施して製
品形状とした鋳鋼加工材に所定のオーステンパ処
理を施すことによつて、優れた強度特性と高い縦
弾性係数を併せ保有させることのできる高強度鋳
鋼製品の製造方法にかかる。〔従来の技術〕鉄系鋳物において、優れた強度特性と高い縦弾
性係数を確保するためには、炭素含有量の少ない
組成の鋳鋼を使用する必要がある。そして、鋳鋼は鋳造時における溶融温度を高温
とする必要があることから、溶解設備、溶解費
用、鋳型の耐火性等といつた製造技術的な問題は
多い。しかし、鋳鋼は機械的性質が優れており、ま
た、鋳鋼によつて得られなものは溶接により組み
立てて使用できることから設計上の自由度も大き
く、大型産業機械から各種小物物品に至るまで極
めて広範囲の部品材料として適用されている。ところで、鋳鋼には優れた被削性、振動減衰特
性を確保する目的でパーライト基地組成中に黒鉛
を析出させた球状黒鉛鋳鋼と、優れた強度特性、
縦弾性係数、衝撃特性を確保する目的でパーライ
ト基地組織中へ黒鉛の析出を抑えた黒鉛非析出型
鋳鋼とが使用されている。〔発明が解決しようとする問題点〕上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明
が解決しようとする問題点は、従来一般的に使用
されている鋳鋼において、優れた被削性と振動減
衰特性を有する球状黒鉛鋳鋼においては強度特
性、衝撃特性、縦弾性係数が充分でなく、また、
優れた強度特性、縦弾性係数、衝撃特性を有する
黒鉛非析出型鋳鋼を用いて強度特性の向上を図ろ
うとすると被削性を著しく阻害することとなると
いうことである。従つて、本発明の技術的課題とするところは、
調整した特定の合金成分を溶湯とし、鋳造した段
階でほぼ製品形状を有する鋳鋼粗形材を得るだけ
でなく、鋳放し状態でパーライト基地組織中にフ
エライト組織及び黒鉛が多量に析出するという優
れた被削性を有する中間段階を利用し、鋳鋼粗形
材に機械加工を施して製品形状を有する鋳鋼加工
材とした後、鋳鋼加工材の基地組織中の黒鉛を消
失させるとともに基地組織を均一なベイナイト組
織とする所定のオーステンパ処理を施すことによ
り優れた強度特性と高い縦弾性係数を確保した高
強度鋳鋼製品を得ることにある。〔問題点を解決するための手段〕このような従来技術における問題点に鑑み、本
発明における従来の技術の問題点を解決するため
の手段は、重量比率で、Ｃ；0.3〜1.0％、Si；2.0
〜4.5％、Mn；0.8％以下、Ｐ；0.05％以下、Ｓ；
0.05％以下を含み、さらにMo；0.05〜1.0％及び
Ni；2.0％以下のうちの少なくとも１種類を含み、
残部は実質的にFeからなる組成を有する合金成
分の溶湯を鋳造し、鋳放し状態でパーライト基地
組織中にフエライト組織と黒鉛を析出させて鋳鋼
粗形材とする工程と、該鋳鋼粗形剤を機械加工し
て鋳鋼加工材とする工程と、該鋳鋼加工材に、
880〜1000℃×10分以上とするオーステナイト化
処理と、200〜500℃×10分以上とする恒温変態処
理からなるオーステンパ処理を施す工程とからな
ることを特徴とする。〔作用〕以下、本発明の作用について説明する。本発明において、従来の技術の問題点を解決す
るための手段を上述のような構成とすることによ
つて、特定の合金成分を溶湯とし、鋳造する段階
でほぼ製品形状を有する鋳鋼粗形材として得るだ
けでなく、鋳放し状態でパーライト基地組織中に
フエライト組織及び黒鉛を多量に析出するもので
ある。これにより、鋳鋼粗形材の硬さを低下させると
ともに黒鉛による潤滑作用及び切粉の分断を図つ
て優れた被削性を確保する。さらに、この被削性に優れた中間段階を利用し
て、得られた鋳鋼粗形材を機械加工した後、所定
のオーステンパ処理を実施し、高強度鋳鋼の基地
組織中の黒鉛を消失させるとともに基地組織を均
一なベイナイト組織とすることによつて、優れた
強度特性と高い縦弾性係数を確保することができ
るのである。また、本発明においては鋳放し状態で得られる
鋳鋼粗形材の硬さをHv280以下とするのが望まし
く、これより硬さが高いと被削性を著しく悪化さ
せることから好ましくない。以下本発明の高強度鋳鋼製品の製造方法に用い
る特定の合金成分の範囲限定理由について説明す
る。なお、以下の説明において各金属成分量は全て
重量％にて表示する。まず、Ｃは鋳放し状態の鋳鋼粗形材のパーライ
ト基地組織中に黒鉛を析出させるために有効であ
るが、0.35未満ではその効果が充分でなく、一
方、1.0％を越えて添加するとオーステンパ処理
に伴うオーステナイト化処理に、鋳放し状態で析
出しているパーライト基地組織中の黒鉛を確実に
は消失させることができず、オーステンパ処理さ
れた後においても黒鉛が残留して高強度鋳鋼製品
の強度特性を低下させることから0.3〜1.0％とし
た。また、SiもＣと同様に鋳放し状態の鋳鋼粗形材
のパーライト基地組織中に黒鉛を析出させるため
に有効であるが、2.0％未満では鋳放し状態で黒
鉛を析出させることができないばかりでなく、フ
エライト組織の形成能をも低下させることからフ
エライト組織量も少なくなり被削性を悪化させ、
一方、4.5％を越えて添加すると鋳造された鋳造
粗形材の靭性を低下させることから2.0〜4.5％と
した。また、Mnは0.8％を越えて添加すると、鋳造さ
れた鋳鋼粗形材の靭性を低下させることから0.8
％以下とした。また、Ｐ及びＳはいずれもMnと同様の作用を
有しており、0.05％を越えて添加すると鋳造され
た鋳鋼粗形材の靭性を低下させることから0.05％
以下とした。また、Moは基地組織を強化するとともに鋳鋼
加工材の焼入性を向上させることから有効である
が、0.05％未満ではその効果が充分でなく、一
方、1.0％を越えて添加すると鋳鋼粗形材の鋳造
性を著しく悪化させるばかりではなく、鋳造され
た鋳鋼粗形材の靭性を低下させることから0.05％
〜1.0％とした。また、Niは基地組織を強靭化することから有
効であるが、2.0％を越えて添加すると鋳鋼粗形
材の鋳造性を著しく悪化させることから2.0％以
下とした。次に、鋳放し状態の鋳鋼粗形材を機械加工して
得られた鋳鋼加工材に施すオーステンパ処理条件
について説明する。本発明の高強度鋳鋼製品の製造方法において、
オーステンパ処理条件を、オーステナイト化処理
を880〜1000℃×10分以上、恒温変態処理条件を
200〜500℃×10分以上としているのは、この鋳鋼
加工材を用いてオーステンパ処理した後の基地組
織におけるベイナイト組織量を体積比率で40％以
上とし、残部をオーステナイト組織とした混合組
織とするとともに、オーステンパ処理された高強
度鋳鋼製品の硬さをHv270〜500とするためであ
る。そして、基地組織中のベイナイト組織量を体積
比率で40％以上としているのは、これよりベイナ
イト組織量が少ないと高強度鋳鋼製品としての優
れた強度特性を確保させることができないからで
ある。また、オーステンパ処理された高強度鋳鋼製品
の硬さは優れた強度特性を確保する上で重要であ
るが、Hv270未満ではその強度特性の向上効果が
充分でなく、一方、Hv500を越えるとオーステン
パ処理された高強度鋳鋼製品の靭性を著しく低下
させることからHv270〜500とした。次に、オーステンパ処理条件の限定理由につい
て説明する。本発明法におけるオーステンパ処理において、
オーステナイト化処理を880〜1000℃としている
のは、880℃未満では鋳放し状態で析出している
黒鉛をオーステナイト化処理により確実には消失
させることができないからであり、また、1000℃
を越えると高強度鋳鋼製品の結晶粒子を著しく粗
大化させて強度特性を低下させるからである。また、本発明におけるオーステンパ処理におい
て、オーステナイト化処理時間を10分以上として
いるのは、これより短時間では鋳鋼加工材のオー
ステナイト化が不完全となり、均一なベイナイト
組織とすることができず高強度鋳鋼製品の強度特
性を低下させるからである。次に、本発明におけるオーステンパ処理におい
て、恒温変態処理温度を200〜500℃としているの
は、200℃より低いと硬さがHv500を越えて高強
度鋳鋼製品の靭性を低下させるからであり、500
℃を越えるとオーステンパ処理された高強度鋳鋼
製品の組織が粗くなるばかりでなく、硬さが
Hv270未満となり高強度鋳鋼製品の強度特性を低
下させるからである。また、本発明におけるオー
ステンパ処理において、恒温変態処理時間を10分
以上としたのは、これより短時間では基地組織の
ベイナイト組織化が不充分となり冷却過程でマル
テンサイト変態を引き起こしてオーステンパ処理
された高強度鋳鋼製品の靭性を低下させるからで
ある。〔実施例〕以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施例
を説明する。まず、重量比率で、Fe−0.5％Ｃ−2.5％Si−0.5
％Mn−0.008％Ｐ−0.007％Ｓ−0.2％Moからなる
合金成分をJIS規格Ａ号Ｙブロツク形状に鋳造し、
鋳鋼粗形材を得た。このようにして鋳造した鋳鋼粗形材の鋳放し状
態における金属組織の顕微鏡写真を第１図に示し
ている。第１図から明らかなように、この鋳鋼粗形材の
鋳放し状態は、パーライト基地組織中に多量のフ
エライト組織と黒鉛を有する組織となつているば
かりでなく硬さもHV230と低く、優れた被削性
を示す裏付けとなつていることが理解される。本実施例では得られた鋳鋼粗形材の特性を調査
するのが目的であるから時に機械加工は行わなか
つたが鋳鋼製品を得るには、本来この被削性に優
れた中間段階を利用し、機械加工等を行うとよ
い。次に、上述のようにして鋳造された鋳鋼粗形材
を、950℃×5.5時間のオーステナイト化処理後
375℃×１時間の恒温変態処理、からなるオース
テンパ処理を実施した。このようなオーステンパ処理後の状態における
高強度鋳鋼製品の金属組織の顕微鏡写真を第２図
に示している。第２図から明らかなように、上述のようなオー
ステンパ処理を実施した高強度鋳鋼製品の組織は
基地組織が均一なベイナイト組織となつており、
黒鉛が確実に消失されていることが理解される。第１表にこのようにして製造した高強度鋳鋼製
品の諸特性を示している。第１表から明らかなように、優れた引張強度、
疲労強度、伸び（靭性）と高い縦弾性係数を有し
ていることが理解される。

〔発明の効果〕

以上により明らかなように、本発明にかかる高
強度鋳鋼製品の製造方法によれば、特定の合金成
分を溶湯とし、鋳造した段階でほぼ製品形状を有
した鋳鋼粗形材を得るだけでなく、鋳放し状態で
パーライト基地組織中にフエライト組織及び黒鉛
が多量に析出し、優れた被削性を確保できる。さらに、この被削性に優れた中間段階を利用し
て、鋳鋼粗形材を、製品形状を有する鋳鋼加工材
へと容易に機械加工することができる。その後、鋳鋼加工材に所定のオーステンパ処理
を実施することで、鋳鋼加工材の基地組織中の黒
鉛を消失させるとともに、基地組織を均一なベイ
ナイト組織とすることによつて、優れた強度特性
と高い縦弾性係数を確保した高強度鋳鋼製品を得
ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法での鋳放し状態における
金属組織を表す顕微鏡写真である。第２図は、本
発明方法でのオーステンパ処理後の状態における
金属組織を表す顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量比率で、Ｃ；0.3〜1.0％、Si；2.0〜4.5
％、Mn；0.8％以下、Ｐ；0.05％以下、Ｓ；0.05
％以下を含み、さらにMo；0.05〜1.0％及びNi；
2.0％以下のうちの少なくとも１種類を含み、残
部は実質的にFeからなる組成を有する合金成分
の溶湯を鋳造し、鋳放し状態でパーライト基地組
織中にフエライト組織と黒鉛を析出させて鋳鋼粗
形材とする工程と、該鋳鋼粗形材を機械加工して
鋳鋼加工材とする工程と、該鋳鋼加工材に、880
〜1000℃×10分以上とするオーステナイト化処理
と、200〜500℃×10分以上とする恒温変態処理か
らなるオーステンパ処理を施す工程とからなるこ
とを特徴とする高強度鋳鋼製品の製造方法。