JPH10317057A - 複合材の熱処理方法 - Google Patents
複合材の熱処理方法Info
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- JPH10317057A JPH10317057A JP13021597A JP13021597A JPH10317057A JP H10317057 A JPH10317057 A JP H10317057A JP 13021597 A JP13021597 A JP 13021597A JP 13021597 A JP13021597 A JP 13021597A JP H10317057 A JPH10317057 A JP H10317057A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱膨張率の異なる複数の物質を内部応力を生
じさせることなく一体化させる。 【解決手段】 鋳鉄と鋳鉄より熱膨張率が低い物質とを
一体化した複合材において、鋳鉄を、４５０℃以上で、
かつ固相線以下の温度範囲内まで加熱した後冷却する操
作を鋳鉄と鋳鉄と一体化させる物質との間の収縮差が所
望の値となるように所定回数繰り返す。温度を上下動さ
せることにより、鋳鉄の内部で黒鉛が成長し、鋳鉄と一
体化させる物質との間に生ずる内部応力を解消できる。
一度の温度変動で解消できる内部応力は複合させる物質
によって定められるので、所望の応力となるよう温度変
動を繰り返す。
じさせることなく一体化させる。 【解決手段】 鋳鉄と鋳鉄より熱膨張率が低い物質とを
一体化した複合材において、鋳鉄を、４５０℃以上で、
かつ固相線以下の温度範囲内まで加熱した後冷却する操
作を鋳鉄と鋳鉄と一体化させる物質との間の収縮差が所
望の値となるように所定回数繰り返す。温度を上下動さ
せることにより、鋳鉄の内部で黒鉛が成長し、鋳鉄と一
体化させる物質との間に生ずる内部応力を解消できる。
一度の温度変動で解消できる内部応力は複合させる物質
によって定められるので、所望の応力となるよう温度変
動を繰り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱膨張率の異なる
物質どうし、例えばセラミックと鋳鉄等を接合や鋳込み
などにより一体化させたときの熱処理方法に関し、特に
一体化した複合材の内部応力を緩和させ、冷却時の割れ
等破損を防ぐ複合材の熱処理方法に関する。
物質どうし、例えばセラミックと鋳鉄等を接合や鋳込み
などにより一体化させたときの熱処理方法に関し、特に
一体化した複合材の内部応力を緩和させ、冷却時の割れ
等破損を防ぐ複合材の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳鉄をセラミックや超硬合金等に鋳込ん
だ場合、双方の熱膨張率が異なるため温度低下に伴って
内部応力が発生する。又、セラミックや超硬合金は延性
が小さいため、常温に至っても発生した内部応力が緩和
されることがなく、時には内部応力によって割れ等破損
が発生することがある。
だ場合、双方の熱膨張率が異なるため温度低下に伴って
内部応力が発生する。又、セラミックや超硬合金は延性
が小さいため、常温に至っても発生した内部応力が緩和
されることがなく、時には内部応力によって割れ等破損
が発生することがある。
【０００３】このような不都合を解消させるため従来
は、Ｎｉを３０〜４５％含む低膨張鋳鉄を用いて両者間
の熱膨張率の差を解消しようとした特公平６−４９６２
１号公報に記載の技術や、残留オーステナイトをベイナ
イト化させて内部応力を緩和させる特公平６−９９７７
６号公報に記載の技術、その他が知られている。
は、Ｎｉを３０〜４５％含む低膨張鋳鉄を用いて両者間
の熱膨張率の差を解消しようとした特公平６−４９６２
１号公報に記載の技術や、残留オーステナイトをベイナ
イト化させて内部応力を緩和させる特公平６−９９７７
６号公報に記載の技術、その他が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のいずれの方法によっても、鋳鉄をセラミック等に鋳込
んだ場合に発生する内部応力を完全に解消させることは
困難で、鋳鉄とセラミック等とを一体にして、例えばシ
リンダ、ピストン、ロータ、圧延ロール、切削工具等の
複合材を製造した場合、セラミックと鋳鉄との熱膨張率
の相違を原因とする割れ等の不都合の発生を完全に防止
することはできなかった。
のいずれの方法によっても、鋳鉄をセラミック等に鋳込
んだ場合に発生する内部応力を完全に解消させることは
困難で、鋳鉄とセラミック等とを一体にして、例えばシ
リンダ、ピストン、ロータ、圧延ロール、切削工具等の
複合材を製造した場合、セラミックと鋳鉄との熱膨張率
の相違を原因とする割れ等の不都合の発生を完全に防止
することはできなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため、鋳鉄と鋳鉄より熱膨張率が低い物質とを
一体化した複合材において、内部応力を緩和する複合材
の熱処理方法を次のようにした。すなわち、鋳鉄を、４
５０℃以上で、かつ固相線以下の温度範囲内まで加熱し
た後冷却する操作を、鋳鉄と鋳鉄に一体化する物質との
収縮差が所望の値となるように所定回数繰り返すことと
した。
解決するため、鋳鉄と鋳鉄より熱膨張率が低い物質とを
一体化した複合材において、内部応力を緩和する複合材
の熱処理方法を次のようにした。すなわち、鋳鉄を、４
５０℃以上で、かつ固相線以下の温度範囲内まで加熱し
た後冷却する操作を、鋳鉄と鋳鉄に一体化する物質との
収縮差が所望の値となるように所定回数繰り返すことと
した。
【０００６】又、上記熱処理を行った後、鋳鉄をベイナ
イト、あるいはマルテンサイト、あるいはベイナイトと
マルテンサイトの混合組織とする熱処理を行うこととし
た。又、鋳鉄を、４５０℃以上で、かつ固相線以下の温
度範囲内の温度に、鋳鉄と鋳鉄に一体化する物質との収
縮差が所望の値となるように所定時間保持することとし
た。又、鋳鉄は、注湯後室温まで冷却することなく熱処
理を開始することとした。
イト、あるいはマルテンサイト、あるいはベイナイトと
マルテンサイトの混合組織とする熱処理を行うこととし
た。又、鋳鉄を、４５０℃以上で、かつ固相線以下の温
度範囲内の温度に、鋳鉄と鋳鉄に一体化する物質との収
縮差が所望の値となるように所定時間保持することとし
た。又、鋳鉄は、注湯後室温まで冷却することなく熱処
理を開始することとした。
【０００７】４５０℃以上でかつ固相線以下の温度範囲
内まで加熱した後冷却する操作を繰り返す場合、Ａ1 変
態を通過するように温度を上下動させることが最も好ま
しい。Ａ1 変態を通過する温度変動を繰り返すことによ
り、黒鉛の成長、あるいは拡散空孔の発生成長が起こ
り、この鋳鉄の成長現象により内部応力が除去できる。
一度の加熱冷却で鋳鉄が膨張し、鋳鉄と鋳鉄に一体化さ
れる物質との間で解消される収縮差はそれぞれの材質に
よって予め明らかであるので、収縮差が解消される所定
回数加熱冷却を繰り返す。所定温度に保持する場合も、
４５０℃以上であれば鋳鉄の膨張は時間の経過とともに
大きくなる。尚、保持時間を短くするには高温で保持す
るのが最も好ましく、次には、Ａ1 変態で保持する程保
持時間は短くて済む。尚、固相線以上の温度にすると鋳
鉄の再溶解が開始されるので好ましくない。
内まで加熱した後冷却する操作を繰り返す場合、Ａ1 変
態を通過するように温度を上下動させることが最も好ま
しい。Ａ1 変態を通過する温度変動を繰り返すことによ
り、黒鉛の成長、あるいは拡散空孔の発生成長が起こ
り、この鋳鉄の成長現象により内部応力が除去できる。
一度の加熱冷却で鋳鉄が膨張し、鋳鉄と鋳鉄に一体化さ
れる物質との間で解消される収縮差はそれぞれの材質に
よって予め明らかであるので、収縮差が解消される所定
回数加熱冷却を繰り返す。所定温度に保持する場合も、
４５０℃以上であれば鋳鉄の膨張は時間の経過とともに
大きくなる。尚、保持時間を短くするには高温で保持す
るのが最も好ましく、次には、Ａ1 変態で保持する程保
持時間は短くて済む。尚、固相線以上の温度にすると鋳
鉄の再溶解が開始されるので好ましくない。
【０００８】又ベイナイト化処理もしくはマルテンサイ
ト化処理を行うと、鋳鉄の基地組織の強化がなされ、加
熱冷却の繰り返しによる鋳鉄の強度低下を補うことが可
能となる。更に、ベイナイト化処理もしくはマルテンサ
イト化処理によっても膨張現象が発生するので、収縮差
による内部応力の発生を少なくする補助的な用い方とし
て有効である。
ト化処理を行うと、鋳鉄の基地組織の強化がなされ、加
熱冷却の繰り返しによる鋳鉄の強度低下を補うことが可
能となる。更に、ベイナイト化処理もしくはマルテンサ
イト化処理によっても膨張現象が発生するので、収縮差
による内部応力の発生を少なくする補助的な用い方とし
て有効である。
【０００９】鋳鉄の成長現象を起こさせるには温度が４
５０度以上での保持または加熱冷却の繰り返しが有効で
ある。特にＡ1 変態をはさんだ加熱冷却の繰り返し、あ
るいはできるだけ高温域、１０００℃付近で長時間保持
すること等の条件が有効である。
５０度以上での保持または加熱冷却の繰り返しが有効で
ある。特にＡ1 変態をはさんだ加熱冷却の繰り返し、あ
るいはできるだけ高温域、１０００℃付近で長時間保持
すること等の条件が有効である。
【００１０】又、成長量は酸素量と関係があることが発
明者らの実験により明らかになり、繰り返しの温度変化
回数を減少させるため、熱処理温度とともに酸化性雰囲
気で行うこと等の熱処理雰囲気を調整することが好まし
い。
明者らの実験により明らかになり、繰り返しの温度変化
回数を減少させるため、熱処理温度とともに酸化性雰囲
気で行うこと等の熱処理雰囲気を調整することが好まし
い。
【００１１】また、成長現象は昇温速度には比較的影響
されないが、冷却速度は遅いほうが多少有利である。
されないが、冷却速度は遅いほうが多少有利である。
【００１２】温度と収縮量の関係の一例を図１に示す。
図１における、二点鎖線で示す（ａ）は、８２％ＷＣ−
９％Ｃｏ−９％Ｎｉからなり、線熱膨張係数が６．６×
１０-6／℃である超硬合金の温度と収縮量の関係のグラ
フである。又、点線で示す（ｂ）は、線熱膨張係数が１
２×１０-6／℃である球状黒鉛鋳鉄の温度と収縮量の関
係のグラフである。すなわち１０００℃から室温まで温
度を低下させた場合、両者を長さ１０００ｍｍの棒材で
形成すると、約５．４ｍｍの収縮差が生じる。つまり、
この収縮差が内部応力となり、冷却による割れの発生原
因である。
図１における、二点鎖線で示す（ａ）は、８２％ＷＣ−
９％Ｃｏ−９％Ｎｉからなり、線熱膨張係数が６．６×
１０-6／℃である超硬合金の温度と収縮量の関係のグラ
フである。又、点線で示す（ｂ）は、線熱膨張係数が１
２×１０-6／℃である球状黒鉛鋳鉄の温度と収縮量の関
係のグラフである。すなわち１０００℃から室温まで温
度を低下させた場合、両者を長さ１０００ｍｍの棒材で
形成すると、約５．４ｍｍの収縮差が生じる。つまり、
この収縮差が内部応力となり、冷却による割れの発生原
因である。
【００１３】一方、長さ１０００ｍｍの棒材の球状黒鉛
鋳鉄を６５０℃から９５０℃の間で温度を変動させた場
合、１回の温度変動につき約０．８〜１．４ｍｍ膨張す
る。したがって、４回の温度変動を行い、その上でベイ
ナイト化処理（マルテンサイト化処理）を行うことによ
り、８２％ＷＣ−９％Ｃｏ−９％Ｎｉの超硬合金との間
に発生する冷却の収縮差をほぼ解消することができる。
鋳鉄を６５０℃から９５０℃の間で温度を変動させた場
合、１回の温度変動につき約０．８〜１．４ｍｍ膨張す
る。したがって、４回の温度変動を行い、その上でベイ
ナイト化処理（マルテンサイト化処理）を行うことによ
り、８２％ＷＣ−９％Ｃｏ−９％Ｎｉの超硬合金との間
に発生する冷却の収縮差をほぼ解消することができる。
【００１４】べーナイト処理及びマルテンサイト処理の
熱処理の例を、図１０（ａ）（ｂ）（Ｃ）に示す。繰り
返し加熱冷却により鋳鉄の強度は、８５kg／mm2 から６
０kg／mm2 に低下したが、べイナイト化処理により１１
０kg／mm2 にまで上昇した。又、下部べイナイトの熱処
理でなく、塩浴処理を３５０℃程度で行った上部べイナ
イトでは伸びが３％から１２％へと高くなった。
熱処理の例を、図１０（ａ）（ｂ）（Ｃ）に示す。繰り
返し加熱冷却により鋳鉄の強度は、８５kg／mm2 から６
０kg／mm2 に低下したが、べイナイト化処理により１１
０kg／mm2 にまで上昇した。又、下部べイナイトの熱処
理でなく、塩浴処理を３５０℃程度で行った上部べイナ
イトでは伸びが３％から１２％へと高くなった。
【００１５】又、内部応力は、鋳鉄が塑性域から弾性域
に入る温度（約５５０℃〜６５０℃）から室温（常温）
までの領域で温度の低下とともに増加する。このため鋳
型内で鋳物の温度が室温まで低下してしまうと、割れ等
の発生することがある。そこで、上記熱処理は鋳鉄等の
温度が室温まで低下する以前に行うこととする。
に入る温度（約５５０℃〜６５０℃）から室温（常温）
までの領域で温度の低下とともに増加する。このため鋳
型内で鋳物の温度が室温まで低下してしまうと、割れ等
の発生することがある。そこで、上記熱処理は鋳鉄等の
温度が室温まで低下する以前に行うこととする。
【００１６】更に、上記熱処理に有効な金属の種類とし
ては、組織中に遊離した黒鉛が存在する鉄系金属、片状
黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、芋虫状黒鉛鋳鉄、白心可鍛鋳
鉄、黒心可鍛鋳鉄、低炭素黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼、オーステ
ナイト鋳鉄、オーステナイト低炭素鋳鉄等である。
ては、組織中に遊離した黒鉛が存在する鉄系金属、片状
黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、芋虫状黒鉛鋳鉄、白心可鍛鋳
鉄、黒心可鍛鋳鉄、低炭素黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼、オーステ
ナイト鋳鉄、オーステナイト低炭素鋳鉄等である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明にかかる複合材の熱処理方
法の実施の一形態を示す。
法の実施の一形態を示す。
【００１８】（実施例１）図８は、本発明の熱処理方法
を実施するための一例である。これは、鋳型１２を電気
炉１４内に収容し、溶湯を注入した後鋳物の温度を制御
して、超硬合金からなる部材２と鋳鉄４とを複合化さ
せ、図６（ａ）に示すような円柱状の製品を製造するも
のである。具体的には、鋳型１２内に環状の超硬合金か
らなる部材２を予め組み付けておき、溶湯１０を鋳口８
から注入した後鋳物の温度を計測し、温度が６５０度ま
で低下したなら電気炉１４を作動させて９５０度まで鋳
物温度を上昇させ、温度が９５０度まで上昇したなら、
２時間保持し、再び温度を６５０度まで低下させる。こ
のようにして、６５０度と９５０度の温度範囲内を上下
動させる。
を実施するための一例である。これは、鋳型１２を電気
炉１４内に収容し、溶湯を注入した後鋳物の温度を制御
して、超硬合金からなる部材２と鋳鉄４とを複合化さ
せ、図６（ａ）に示すような円柱状の製品を製造するも
のである。具体的には、鋳型１２内に環状の超硬合金か
らなる部材２を予め組み付けておき、溶湯１０を鋳口８
から注入した後鋳物の温度を計測し、温度が６５０度ま
で低下したなら電気炉１４を作動させて９５０度まで鋳
物温度を上昇させ、温度が９５０度まで上昇したなら、
２時間保持し、再び温度を６５０度まで低下させる。こ
のようにして、６５０度と９５０度の温度範囲内を上下
動させる。
【００１９】ここで用いたものは、鋳鉄４が線熱膨張係
数１２×１０-6／℃の球状黒鉛鋳鉄であり、部材２は、
成分が８２％ＷＣ−９％Ｃｏ−９％Ｎｉの超硬合金で、
その線熱膨張係数は６．６×１０-6／℃である。電気炉
１４による温度変動の回数は４回とした。尚、超硬合金
に酸化防止の手段が必要な場合は、酸化防止材を部材２
の必要な箇所に塗布する。
数１２×１０-6／℃の球状黒鉛鋳鉄であり、部材２は、
成分が８２％ＷＣ−９％Ｃｏ−９％Ｎｉの超硬合金で、
その線熱膨張係数は６．６×１０-6／℃である。電気炉
１４による温度変動の回数は４回とした。尚、超硬合金
に酸化防止の手段が必要な場合は、酸化防止材を部材２
の必要な箇所に塗布する。
【００２０】この場合、冷却による収縮は鋳鉄４の方が
大きいので、内側の鋳鉄４の膨張量を大きくして部材２
に膨張の力が働くようにする。すなわち、セラミックの
収縮量よりも鋳鉄の収縮量のほうが少なくなるように鋳
鉄を十分に成長させ、具体的には−４ｍｍ／１０００ｍ
ｍ≦鋳鉄の収縮量−セラミックの収縮量≦０ｍｍ／１０
００ｍｍとなるようにした。その結果、割れ等の発生は
一切みられなかった。
大きいので、内側の鋳鉄４の膨張量を大きくして部材２
に膨張の力が働くようにする。すなわち、セラミックの
収縮量よりも鋳鉄の収縮量のほうが少なくなるように鋳
鉄を十分に成長させ、具体的には−４ｍｍ／１０００ｍ
ｍ≦鋳鉄の収縮量−セラミックの収縮量≦０ｍｍ／１０
００ｍｍとなるようにした。その結果、割れ等の発生は
一切みられなかった。
【００２１】このように超硬合金の部材２に鋳物４を鋳
込むとともに鋳込んだ複合材を熱処理したことにより、
鋳型１２内の鋳鉄４の黒鉛が成長し、膨張することとな
り、部材２との間の熱膨張率、つまり収縮率を均等にで
き、両者の熱膨張率の相違を原因とする応力の発生を解
消し、製品の割れを確実に防止できた。
込むとともに鋳込んだ複合材を熱処理したことにより、
鋳型１２内の鋳鉄４の黒鉛が成長し、膨張することとな
り、部材２との間の熱膨張率、つまり収縮率を均等にで
き、両者の熱膨張率の相違を原因とする応力の発生を解
消し、製品の割れを確実に防止できた。
【００２２】図４に、用いられるセラミック及び超硬合
金の各種類についての表を、又図５に、用いられる各種
鋳鉄の成分について示す。
金の各種類についての表を、又図５に、用いられる各種
鋳鉄の成分について示す。
【００２３】更に、かかる熱処理を行った後、鋳鉄をベ
イナイト化あるいはマルテンサイトにする熱処理を行っ
てもよい。このようにすれば、上記熱処理によって低下
した鋳鉄の強度を向上させることができる。またベイナ
イト化もしくはマルテンサイト化処理による熱膨張量は
パーライト変態時の膨張量より多少多いために、収縮量
の差をベイナイト化もしくはマルテンサイト化処理によ
り多少は緩和できる。しかしながら、この膨張量はさほ
ど多くないために、これのみで収縮量の差による内部応
力を完全に除去することまでは困難である。
イナイト化あるいはマルテンサイトにする熱処理を行っ
てもよい。このようにすれば、上記熱処理によって低下
した鋳鉄の強度を向上させることができる。またベイナ
イト化もしくはマルテンサイト化処理による熱膨張量は
パーライト変態時の膨張量より多少多いために、収縮量
の差をベイナイト化もしくはマルテンサイト化処理によ
り多少は緩和できる。しかしながら、この膨張量はさほ
ど多くないために、これのみで収縮量の差による内部応
力を完全に除去することまでは困難である。
【００２４】（実施例２）図９に、熱処理方法の他の例
を示す。この例は、砂型２０に湯道２２を形成し、鋳鉄
４の周囲にセラミックもしくは超硬合金の環状の部材２
を配置し、更に部材２の周囲に発熱材２４を配置したも
のである。２６はステ湯の部分である。このように鋳型
を構成し、湯口８から溶湯を注湯して鋳造後、発熱材２
４を発熱させて鋳物を所定温度に所定時間保持する。保
持時間は、２時間から８時間程度とする。このようにし
ても、鋳鉄の成長を図ることができ、部材２と鋳鉄４と
の間の応力の発生を効果的に防止することができる。
を示す。この例は、砂型２０に湯道２２を形成し、鋳鉄
４の周囲にセラミックもしくは超硬合金の環状の部材２
を配置し、更に部材２の周囲に発熱材２４を配置したも
のである。２６はステ湯の部分である。このように鋳型
を構成し、湯口８から溶湯を注湯して鋳造後、発熱材２
４を発熱させて鋳物を所定温度に所定時間保持する。保
持時間は、２時間から８時間程度とする。このようにし
ても、鋳鉄の成長を図ることができ、部材２と鋳鉄４と
の間の応力の発生を効果的に防止することができる。
【００２５】図２及び図３に、各種の熱処理条件と鋳鉄
の成長現象との関係を示す。
の成長現象との関係を示す。
【００２６】図２から、鋳鉄の成長現象を起こさせるに
は温度が４５０度以上での加熱冷却の繰り返し、特に９
５０℃と６５０℃の間を上下動させた温度変動のときに
高い効果が得られることがわかる。又、Ａ1 変態をはさ
んだ加熱冷却の繰り返しであることも有効である。一
方、温度変動の最高温度が４５０℃以下では十分な効果
を得ることはできなかった。
は温度が４５０度以上での加熱冷却の繰り返し、特に９
５０℃と６５０℃の間を上下動させた温度変動のときに
高い効果が得られることがわかる。又、Ａ1 変態をはさ
んだ加熱冷却の繰り返しであることも有効である。一
方、温度変動の最高温度が４５０℃以下では十分な効果
を得ることはできなかった。
【００２７】図３には、鋳鉄を高温で保持した場合の関
係について示す。このように所定の温度以上にある時間
保持しても鋳鉄の成長が起こり、膨張係数の差を減少さ
せることができる。図３の結果から、４５０℃以上の温
度に保持すれば、効果が得られることがわかる。
係について示す。このように所定の温度以上にある時間
保持しても鋳鉄の成長が起こり、膨張係数の差を減少さ
せることができる。図３の結果から、４５０℃以上の温
度に保持すれば、効果が得られることがわかる。
【００２８】更にこれらの結果から、従来Ａ1 変態を上
下させなければ鋳鉄の成長現象が余り見られないとされ
ていたが、鋳鉄の成長現象を起こすためには４５０℃以
上の温度で所定の熱処理を行えば十分な効果が得られ
る。また、片状黒鉛鋳鉄の方が球状黒鉛鋳鉄よりも成長
量が多いと言える。
下させなければ鋳鉄の成長現象が余り見られないとされ
ていたが、鋳鉄の成長現象を起こすためには４５０℃以
上の温度で所定の熱処理を行えば十分な効果が得られ
る。また、片状黒鉛鋳鉄の方が球状黒鉛鋳鉄よりも成長
量が多いと言える。
【００２９】また、図５に示す代表成分の各種鋳鉄にお
いて同様な熱処理を行ったところ、全ての鋳鉄において
成長現象が見られることを確認すると共に、鋳鉄とこれ
より熱膨張の低い物質とを一体化した複合材において、
熱膨張の差による応力を緩和できた。
いて同様な熱処理を行ったところ、全ての鋳鉄において
成長現象が見られることを確認すると共に、鋳鉄とこれ
より熱膨張の低い物質とを一体化した複合材において、
熱膨張の差による応力を緩和できた。
【００３０】（実施例３）図６の（ｂ）に示す形状の試
験片における結果を説明する。図６（ｂ）の試験片は、
アルミナもしくは窒化珪素で環状の部材２を形成し、そ
の外部に鋳鉄４を設けたものである。この場合は鋳鉄４
が部材２の外部であるが、上記図６（ａ）と同様に鋳鉄
４の収縮量が少なくなるようにする必要がある。すなわ
ち、セラミック側が延性が少ない材料なので−２ｍｍ／
１０００ｍｍ≦鋳鉄の収縮量−セラミックの収縮量≦Ｏ
ｍｍ／１０００ｍｍとした。特に、アルミナのように鋳
鉄溶湯と拡散層や化学的中間層が存在しずらい場合にお
いては、アルミナの脱落を防止するのに有効であった。
図４に示す各種セラミック及び超硬合金を鋳ぐるむ試験
においても良好な結果が得られた。
験片における結果を説明する。図６（ｂ）の試験片は、
アルミナもしくは窒化珪素で環状の部材２を形成し、そ
の外部に鋳鉄４を設けたものである。この場合は鋳鉄４
が部材２の外部であるが、上記図６（ａ）と同様に鋳鉄
４の収縮量が少なくなるようにする必要がある。すなわ
ち、セラミック側が延性が少ない材料なので−２ｍｍ／
１０００ｍｍ≦鋳鉄の収縮量−セラミックの収縮量≦Ｏ
ｍｍ／１０００ｍｍとした。特に、アルミナのように鋳
鉄溶湯と拡散層や化学的中間層が存在しずらい場合にお
いては、アルミナの脱落を防止するのに有効であった。
図４に示す各種セラミック及び超硬合金を鋳ぐるむ試験
においても良好な結果が得られた。
【００３１】また、アルミナ、窒化珪素等のセラミック
もしくは超硬合金を溶射にてコーティングする場合にお
いても、溶射後鋳鉄の成長を利用した熱膨張量の差によ
る内部応力の緩和を行うことが割れ等に対して有効であ
ることがわかった。
もしくは超硬合金を溶射にてコーティングする場合にお
いても、溶射後鋳鉄の成長を利用した熱膨張量の差によ
る内部応力の緩和を行うことが割れ等に対して有効であ
ることがわかった。
【００３２】（実施例４）図７の（ａ）、（ｂ）は、鋳
鉄４にセラミックもしくは超硬合金の部材２を接合した
例である。これらの試験片においても上記温度処理が有
効である。この場合の鋳鉄４と部材２の収縮量の差は、
一４ｍｍ／１０００ｍｍ≦鋳鉄の収縮量−セラミックの
収縮量≦４ｍｍ／１０００ｍｍになることが好ましい。
鉄４にセラミックもしくは超硬合金の部材２を接合した
例である。これらの試験片においても上記温度処理が有
効である。この場合の鋳鉄４と部材２の収縮量の差は、
一４ｍｍ／１０００ｍｍ≦鋳鉄の収縮量−セラミックの
収縮量≦４ｍｍ／１０００ｍｍになることが好ましい。
【００３３】又図６及び図７の各（ａ）、（ｂ）の各試
験片において、バインダー等を含まないかバインダー量
が少ないセラミックもしくは超硬合金においては、延性
による応力の緩和が少ないために収縮量の差が絶対値で
２ｍｍ／１０００ｍｍ以下にすることが好ましい。
験片において、バインダー等を含まないかバインダー量
が少ないセラミックもしくは超硬合金においては、延性
による応力の緩和が少ないために収縮量の差が絶対値で
２ｍｍ／１０００ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００３４】又、上記図８もしくは図９の例のように、
電気炉１４や発熱材２４等を用いない鋳込みの場合は、
溶湯を鋳型内に注入した後、鋳物が約２００℃程度にな
った段階で、解枠し、鋳型から取り出した鋳物を熱処理
装置等に収容し、熱処理装置内にて鋳物に所定の熱処理
を行うようにしてもよい。このようにしても、所望の効
果を上記例と同様に得ることができる。
電気炉１４や発熱材２４等を用いない鋳込みの場合は、
溶湯を鋳型内に注入した後、鋳物が約２００℃程度にな
った段階で、解枠し、鋳型から取り出した鋳物を熱処理
装置等に収容し、熱処理装置内にて鋳物に所定の熱処理
を行うようにしてもよい。このようにしても、所望の効
果を上記例と同様に得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の、複合材の熱処理方法によれ
ば、鋳鉄の温度を、所定温度範囲内にて所定回数収縮差
が解消されるまで上下動させ、もしくは保持することと
したので、鋳鉄の黒鉛が成長し、鋳鉄が膨張することか
ら、鋳鉄と熱膨張率の異なる材質を複合化させた場合に
おいても、冷却により生じた収縮差を解消し、歪み、ひ
いては複合材の破損を防止することができる。
ば、鋳鉄の温度を、所定温度範囲内にて所定回数収縮差
が解消されるまで上下動させ、もしくは保持することと
したので、鋳鉄の黒鉛が成長し、鋳鉄が膨張することか
ら、鋳鉄と熱膨張率の異なる材質を複合化させた場合に
おいても、冷却により生じた収縮差を解消し、歪み、ひ
いては複合材の破損を防止することができる。
【図１】熱処理条件と線成長量とを示すグラフである。
【図２】熱処理条件と熱膨張量とを示すグラフである。
【図３】熱処理条件と熱膨張量とを示すグラフである。
【図４】成分を示す表である。
【図５】鋳鉄の成分を示す表である。
【図６】（ａ）、（ｂ）ともに製品例を示す図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）ともに製品例を示す図である。
【図８】本発明にかかる熱処理方法を実施する例を示す
図である。
図である。
【図９】本発明にかかる熱処理方法を実施する例を示す
図である。
図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ともに鋳鉄の熱処理
を示す温度グラフである。
を示す温度グラフである。
２ 部材 ４ 鋳鉄 ８ 鋳口 １０ 溶湯 １２ 鋳型 １４ 電気炉 ２０ 砂型 ２２ 湯道 ２４ 発熱材 ２６ ステ湯
フロントページの続き (72)発明者 山下 直志 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内 (72)発明者 馬渕 康一 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内 (72)発明者 掛橋 典之 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内 (72)発明者 三輪 紀章 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】 鋳鉄と該鋳鉄より熱膨張率が低い物質と
を一体化した複合材において、 前記鋳鉄を、４５０℃以上で、かつ固相線以下の温度範
囲内まで加熱後冷却する操作を前記鋳鉄と前記物質との
収縮差が所望の値となるように所定回数繰り返すことを
特徴とした複合材の熱処理方法。 - 【請求項２】 前記請求項１に記載の熱処理を行った
後、前記鋳鉄をベーナイト、あるいはマルテンサイト、
あるいはベーナイトとマルテンサイトの混合組織とする
熱処理を行うことを特徴とする複合材の熱処理方法。 - 【請求項３】 前記鋳鉄を、４５０℃以上で、かつ固相
線以下の温度範囲内の温度に所定時間保持して前記鋳鉄
と前記物質との収縮差が所望の値となるようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載の複合材の熱処理方法。 - 【請求項４】 前記物質を鋳鉄に鋳込む場合において、
鋳込みを行った後鋳物温度が常温まで低下することなく
前記熱処理を開始することとした請求項１から請求項３
のいずれか１項に記載の複合体の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13021597A JPH10317057A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 複合材の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13021597A JPH10317057A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 複合材の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10317057A true JPH10317057A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15028849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13021597A Pending JPH10317057A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 複合材の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10317057A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048049A (ja) * | 2001-05-11 | 2003-02-18 | Schwaebische Huettenwerke Gmbh | キャストイン硬質材料体を含む金属鋳造鋳型体 |
| CN107130088A (zh) * | 2016-02-29 | 2017-09-05 | 鞍钢股份有限公司 | 一种波动式回火工艺方法 |
-
1997
- 1997-05-21 JP JP13021597A patent/JPH10317057A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048049A (ja) * | 2001-05-11 | 2003-02-18 | Schwaebische Huettenwerke Gmbh | キャストイン硬質材料体を含む金属鋳造鋳型体 |
| CN107130088A (zh) * | 2016-02-29 | 2017-09-05 | 鞍钢股份有限公司 | 一种波动式回火工艺方法 |
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040415 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061205 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070410 |