JPH116026A - High hardness spheroidal graphite cast iron member excellent in fatigue strength and its production - Google Patents

High hardness spheroidal graphite cast iron member excellent in fatigue strength and its production

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JPH116026A
JPH116026A JP15861597A JP15861597A JPH116026A JP H116026 A JPH116026 A JP H116026A JP 15861597 A JP15861597 A JP 15861597A JP 15861597 A JP15861597 A JP 15861597A JP H116026 A JPH116026 A JP H116026A
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JP
Japan
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cast iron
spheroidal graphite
graphite cast
less
fatigue strength
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JP15861597A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Kojo
勝彦 古城
Shigeru Toyoshima
繁 豊島
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Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the high hardness spheroidal graphite cast iron member, which has high pitting resistance, a reduced deforming rate before/after heat treatment, good machinability and excellent fatigue strength, by regulating a carbon equivalent and Cu to a specified value, essentially regulating a matrix structure around graphite to a martensitic phase and a grain size of graphite to a specified value. SOLUTION: A stock martial of the spheroidal graphite cast iron, which contains <=4.53 wt.% carbon equivalent (C+1/3 Si) and <=0.25 wt.% Cu, is heated at 850-900 deg.C with holding for >=0.1 hr, successively is held at 820-850 deg.C for <=0.1 hr to be austenitized. The cast iron is oil quenched and is tempered with holding at 200-350 deg.C for >=0.25 hr. A carbon solid solution quantity of a martensitic phase is regulated to <=0.8% and a pearite quantity of a stock is <=30% by an area rate. An average grain size of the graphite is <=20μm. The fatigue strength is >=400 N/mm<2> and the hardness is >=50 HRC.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、疲労強度に優れる
高硬度球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法に関し、より
詳しくは、熱処理前の素材を被削性の良い球状黒鉛鋳鉄
とし、且つ、素材を熱処理した後の変形率を少なくして
ニヤネットに成形して低コストに製造できる疲労強度に
優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-hardness spheroidal graphite cast iron member having excellent fatigue strength and a method of manufacturing the same. More specifically, the material before heat treatment is a spheroidal graphite cast iron having good machinability, and The present invention relates to a high-hardness spheroidal graphite cast iron member excellent in fatigue strength that can be formed into a near net with a low deformation rate after heat treatment and can be manufactured at low cost, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】球状黒鉛鋳鉄は、鋳鉄溶湯に例えばマグ
ネシウムなどの球状化処理剤を添加することにより、片
状に析出する黒鉛を球状化して強度と靱性を向上させた
材料として知られている。近年、この球状黒鉛鋳鉄の強
靱性を更に向上すべく行われている、基地組織の改良に
関する様々な研究がなされている。基地組織の改良によ
る球状黒鉛鋳鉄の強靱性向上技術の中でも、有効な手段
の一つとしてオーステンパ球状黒鉛鋳鉄が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Spheroidal graphite cast iron is known as a material having improved strength and toughness by adding spheroidizing agents such as magnesium to molten cast iron to spheroidize graphite precipitated in the form of flakes. . In recent years, various studies have been made on the improvement of the matrix structure, which are being performed to further improve the toughness of the spheroidal graphite cast iron. Among the techniques for improving the toughness of spheroidal graphite cast iron by improving the base structure, austempered spheroidal graphite cast iron has been proposed as one of the effective means.

【0003】前記オーステンパ球状黒鉛鋳鉄による改良
技術においても、種々の提案がなされている。例えば特
開昭61−291919号公報、特開昭63−1669
28号公報などとしてその技術が開示されている。熱処
理温度を変えることにより作成したオーステンパ球状黒
鉛鋳鉄は高強度となり、従来は鍛造法でしか製造し得な
かったクランクシャフトや歯車などの高強度を求められ
る部材にも適用が可能となる。また、鋼の代わりに用い
ることで、軽量化及び高強度化を図ることができる。さ
らに、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄は、特許第26029
07号公報に開示のシーブ材料のように、耐摩耗性を必
要とする部材まで幅広く使用されている。
[0003] Various proposals have also been made in the improvement technology using the austempered spheroidal graphite cast iron. For example, JP-A-61-291919, JP-A-63-1669
The technology is disclosed in Japanese Patent Publication No. 28 and the like. Austempered spheroidal graphite cast iron produced by changing the heat treatment temperature has high strength, and can be applied to members requiring high strength, such as crankshafts and gears, which could be conventionally produced only by forging. Further, by using instead of steel, it is possible to achieve weight reduction and high strength. Further, austempered spheroidal graphite cast iron is disclosed in Japanese Patent No. 26029.
As in the case of the sheave material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-0707, members that require wear resistance are widely used.

【0004】鋳造法によれば、複雑な形状を持つ部材で
あってもほとんどニヤネットに成形できる。そこで、従
来、主に鍛造法で製造していた接触部材の代わりに、前
記鋳造法により製造した鋳鉄部材を用いることが考えら
れる。例えば前記高硬度化したオーステンパ球状黒鉛鋳
鉄部材と、このオーステンパ球状黒鉛鋳鉄部材よりも更
に硬度が高い部材とで構成された、接触させつつ力を伝
達する部品に適用することができる。接触させつつ力を
伝達する部品の例としては、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄
部材に玉軸受が転動して力を伝達するもの等が挙げられ
る。
According to the casting method, almost any member having a complicated shape can be formed into a near net. Therefore, it is conceivable to use a cast iron member manufactured by the casting method instead of the contact member conventionally manufactured mainly by the forging method. For example, the present invention can be applied to a component formed of the above-described hardened austempered spheroidal graphite cast iron member and a member having a higher hardness than the austempered spheroidal graphite cast iron member, which transmits force while being in contact with each other. As an example of a component that transmits a force while being in contact, a component that transmits a force by rolling a ball bearing on an austempered spheroidal graphite cast iron member or the like can be given.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、オーステンパ
球状黒鉛鋳鉄の硬度は最高でHRC47〜48程度であ
るため、前記接触させつつ力を伝達する部品に適用した
場合、高硬度の相手部品によって押し潰され変形するお
それがある。
However, since the hardness of austempered spheroidal graphite cast iron is at most about 47 to 48 HRC, when applied to the above-mentioned component that transmits force while making contact, it is crushed by a high hardness counterpart. And may be deformed.

【0006】また、前記接触させつつ力を伝達する部品
を長期間使用すると、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄部材の
表面がより高硬度の玉軸受との転動疲労により剥離する
という、所謂ピッティング現象が生じることがある。
Further, if a component that transmits force while being in contact is used for a long period of time, a so-called pitting phenomenon occurs in which the surface of an austempered spheroidal graphite cast iron member peels off due to rolling fatigue with a ball bearing having higher hardness. Sometimes.

【0007】更に、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄は、オー
ステナイト化処理前の素材が重量%でCu:0.25〜
0.75%を含有するパーライト系であるために、Cu
を積極的に含有させないフェライト系に比較して被削性
が悪い。
Further, the austempered spheroidal graphite cast iron has a material before the austenitizing treatment in which Cu: 0.25
Since it is a pearlite containing 0.75%, Cu
Is poor in machinability as compared with ferrites not positively containing.

【0008】本発明者らは既に、特開平08−1203
32号公報記載の、低炭素化したマルテンサイト相基地
の球状黒鉛鋳鉄の製造方法を提案している。すなわち、
重量%でMn:0.3%以上及びCu:0.5%以上含
有する球状黒鉛鋳鉄素材を、オーステナイト化温度以上
に昇温した後に、オーステナイト化温度以下でパーライ
ト化温度以上の温度に所定時間保ち、その後焼入れを行
い、更に必要に応じて400〜600℃の温度で焼き戻
しを行うことで、マルテンサイト相の炭素濃度を0.8
重量%以下と低炭素化して強靱化し、且つ、耐力比を向
上する技術である。
The present inventors have already disclosed in JP-A-08-12023.
No. 32 has proposed a method of producing a low carbon martensitic phase matrix spheroidal graphite cast iron. That is,
A spheroidal graphite cast iron material containing 0.3% by weight or more of Mn by weight and 0.5% by weight or more of Cu is heated to a temperature equal to or higher than the austenitizing temperature, and then heated to a temperature equal to or lower than the austenitizing temperature and equal to or higher than the pearlitizing temperature for a predetermined time. After that, quenching is performed, and if necessary, tempering is performed at a temperature of 400 to 600 ° C. to reduce the carbon concentration of the martensite phase to 0.8.
This is a technique for reducing the carbon content to less than 10% by weight to increase the toughness and improve the proof stress ratio.

【0009】しかしながら、前記特開平08−1203
32号公報に記載の技術により製造された球状黒鉛鋳鉄
を、高強度で耐摩耗性を要求される部材に適用するに
は、更に耐ピッティング性を向上する必要がある。ま
た、熱処理前後の変形率を少なくし、且つ、被削性を良
くして低コストで製造できるようにする技術的向上の余
地がある。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-12023 discloses
In order to apply the spheroidal graphite cast iron manufactured by the technique described in Japanese Patent No. 32 to a member requiring high strength and wear resistance, it is necessary to further improve pitting resistance. In addition, there is room for technical improvement to reduce the deformation ratio before and after the heat treatment and improve the machinability so that the device can be manufactured at low cost.

【0010】本発明が解決しようとする課題は、より耐
ピッティング性が高く、熱処理前後の変形率が少なく、
且つ、被削性が良いために低コストで製造できる、疲労
強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法
を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is that the pitting resistance is higher, the deformation rate before and after heat treatment is small,
Another object of the present invention is to provide a high-hardness spheroidal graphite cast iron member excellent in fatigue strength, which can be manufactured at low cost because of good machinability, and a method for manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは前記特開平08−120332号公報
に開示した技術を更に発展させて、耐ピッティング性を
向上でき、疲労強度に優れるとともに高硬度で、且つ、
低コストで製造するための球状黒鉛鋳鉄部材及びその製
造方法について鋭意研究した。球状黒鉛鋳鉄素材の炭素
当量(CE値=C+1/3(Si)、以下、単に「C
E」という)を適切な範囲にし、またCuを少なくし、
更に黒鉛の微細化によりその平均粒径を小さくして、こ
の球状黒鉛鋳鉄素材に2段のオーステナイト化処理を施
し、その後焼入れ及び焼き戻しを行う特殊熱処理を施す
ことで、黒鉛周囲の基地をマルテンサイト相とした。そ
の結果得られた球状黒鉛鋳鉄素材は、マルテンサイト相
の脆性が緩和され、疲労強度400N/mm2以上で、
且つ、硬度がHRC50以上を有し、熱処理前後の変形
率が少なく、素材の被削性も向上できると判明し、本発
明に想到した。この球状黒鉛鋳鉄素材は、球状黒鉛鋳鉄
素材よりも更に硬度が高い軸受鋼等の素材と接触させつ
つ力を伝達する部品に適用した場合に耐ピッティング性
を向上できる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have further developed the technique disclosed in the above-mentioned JP-A-08-120332 to improve pitting resistance and reduce fatigue strength. Excellent and high hardness, and
The spheroidal graphite cast iron member for manufacturing at low cost and the manufacturing method thereof have been earnestly studied. Carbon equivalent of spheroidal graphite cast iron material (CE value = C + / (Si), hereinafter simply referred to as “C
E ”) within the appropriate range, reduce Cu,
Furthermore, the average particle size is reduced by refining the graphite, the spheroidal graphite cast iron material is subjected to a two-stage austenitizing treatment, and then subjected to a special heat treatment of quenching and tempering, thereby forming a matrix around the graphite. Site phase. In the resulting spheroidal graphite cast iron material, the brittleness of the martensite phase is reduced, and the fatigue strength is 400 N / mm 2 or more.
Further, it has been found that the hardness is HRC50 or more, the deformation ratio before and after the heat treatment is small, and the machinability of the material can be improved, and the present invention has been reached. This spheroidal graphite cast iron material can improve pitting resistance when applied to a part that transmits force while being in contact with a material such as bearing steel having a higher hardness than the spheroidal graphite cast iron material.

【0012】すなわち、第1発明の疲労強度に優れる高
硬度球状黒鉛鋳鉄部材は、重量%で炭素当量(CE値=
C+1/3(Si)):4.53%以下及びCu:0.
25%以下であり、黒鉛周囲の基地組織が実質的にマル
テンサイト相であり、黒鉛の平均粒径が20μm以下か
らなることを特徴とする。
That is, the high hardness spheroidal graphite cast iron member of the first invention having excellent fatigue strength has a carbon equivalent (CE value =
C + / (Si)): 4.53% or less and Cu: 0.
25% or less, the matrix structure around graphite is substantially a martensite phase, and the average particle size of graphite is 20 μm or less.

【0013】また、前記マルテンサイト相の炭素固溶量
が0.8%以下であることを特徴とする。
[0013] Further, the present invention is characterized in that the amount of carbon solid solution in the martensite phase is 0.8% or less.

【0014】更に、疲労強度が400N/mm2以上で
あり、且つ、硬度がHRC50以上を有することを特徴
とする。
[0014] Furthermore, the present invention is characterized in that the fatigue strength is 400 N / mm 2 or more and the hardness is HRC 50 or more.

【0015】次に、第2発明の疲労強度に優れる高硬度
球状黒鉛鋳鉄部材の製造方法は、重量%で炭素当量(C
E値=C+1/3(Si)):4.53%以下及びC
u:0.25%以下を含有する球状黒鉛鋳鉄組成の素材
を、(1)850℃〜900℃の温度に加熱して0.1
時間以上保持し、続いて820℃〜850℃未満の温度
で0.1時間以上保持するオーステナイト化工程と、
(2)続いて油焼入れする工程と、(3)更に続いて2
00〜350℃の温度で0.25時間以上保持する焼き
戻し工程とを含む熱処理を施すことを特徴とする。
Next, the method for producing a high-hardness spheroidal graphite cast iron member having excellent fatigue strength according to the second aspect of the present invention uses a carbon equivalent (C
E value = C + / (Si)): 4.53% or less and C
u: A material having a spheroidal graphite cast iron composition containing 0.25% or less is heated to a temperature of 850 ° C. to 900 ° C. for 0.1%.
An austenitizing step of holding for more than an hour, followed by holding for more than 0.1 hour at a temperature of 820 ° C to less than 850 ° C,
(2) a subsequent oil quenching step;
A heat treatment including a tempering step of maintaining the temperature at a temperature of 00 to 350 ° C. for 0.25 hours or more.

【0016】また、前記球状黒鉛鋳鉄の素材のパーライ
ト量を面積率で30%以下とすることを特徴とする。
Further, the pearlitic graphite cast iron material is characterized in that the pearlite amount is 30% or less in area ratio.

【0017】以下、第1発明の限定理由について説明す
る。 (A)CE:4.53%以下 2段オーステナイト化処理を行い、その後に焼入れ及び
焼き戻しを施してマルテンサイト相とした球状黒鉛鋳鉄
部材は、CE:4.53%を超えると疲労強度が低下す
る。しかし、CE:4.53%以下では疲労強度400
N/mm2以上とすることができる。従ってCE:4.
53%以下とする。
Hereinafter, the reasons for limitation of the first invention will be described. (A) CE: 4.53% or less A spheroidal graphite cast iron member that has been subjected to a two-step austenitizing treatment and then quenched and tempered to be a martensite phase has a fatigue strength exceeding CE: 4.53%. descend. However, when the CE is 4.53% or less, the fatigue strength is 400.
N / mm 2 or more. Therefore CE: 4.
Not more than 53%.

【0018】(B)Cu:0.25%以下 球状黒鉛鋳鉄素材に熱処理を施してマルテンサイト相で
使用する部材は、熱処理前後の変形率が小さい方が良
く、その変形率の限界は0.2%である。Cu:約0.
5%以下の範囲ではCu含有量が多くなるに従い、熱処
理前後の変形率が大きくなる。これはCu含有量が増え
ることによって球状黒鉛鋳鉄素材中の不安定なパーライ
ト量が増加し、オーステナイト化過程での加熱中にパー
ライトがフェライトへ変態して膨張が加わるためであ
る。このCu:約0.5%以下の範囲の球状黒鉛鋳鉄素
材において、熱処理前後の変形率をその限界である0.
2%以下にするCu含有量は0.3%以下である。一
方、 Cuを1.0%以上含有すると、パーライトは極
めて安定となり、加熱中にフェライト変態が生じないの
で変形率は小さくなる。しかしながら、被削性が悪くな
るため切削時間が増加し、製造コストを上昇させる。
(B) Cu: 0.25% or less For a member used in the martensitic phase by subjecting a spheroidal graphite cast iron material to a heat treatment, the smaller the deformation ratio before and after the heat treatment, the better. 2%. Cu: about 0.
In the range of 5% or less, the deformation ratio before and after the heat treatment increases as the Cu content increases. This is because the increase in the Cu content increases the amount of unstable pearlite in the spheroidal graphite cast iron material, and transforms the pearlite into ferrite during heating in the austenitizing process to add expansion. In the spheroidal graphite cast iron material having a Cu content of about 0.5% or less, the deformation rate before and after the heat treatment is limited to 0.1%.
The Cu content to be 2% or less is 0.3% or less. On the other hand, if Cu is contained in an amount of 1.0% or more, the pearlite becomes extremely stable, and since the ferrite transformation does not occur during heating, the deformation ratio decreases. However, since the machinability deteriorates, the cutting time increases and the manufacturing cost increases.

【0019】また、高硬度とした後に求められる更に他
の性質は、引張強さ及び伸びである。引張強さ及び伸び
についても、Cu添加量に依存する傾向が強く、Cu添
加量を低く抑えることが必要である。熱処理後の引張強
さ及び伸びを確保するにはCu:0.25%以下が適し
ており、この場合には組織中にパーライトがほとんど存
在しなくなる。以上を総合して、Cu含有量は0.25
%以下とする。
Still other properties required after high hardness are tensile strength and elongation. The tensile strength and elongation also tend to depend on the added amount of Cu, and it is necessary to keep the added amount of Cu low. In order to ensure the tensile strength and elongation after the heat treatment, Cu: 0.25% or less is suitable. In this case, pearlite hardly exists in the structure. In sum, the Cu content is 0.25
% Or less.

【0020】(C)黒鉛周囲の基地組織が実質的にマル
テンサイト相で黒鉛の平均粒径が20μm以下 疲労強度は黒鉛粒径に依存し、黒鉛粒径が小さいほど疲
労強度は向上する。前記のようにCE値:4.53%以
下、Cu:0.25%以下のとき、黒鉛周囲の基地組織
が実質的にマルテンサイト相であり、且つ、黒鉛の平均
粒径が20μm以下であれば、疲労強度が400N/m
2以上、硬度がHRC50以上の球状黒鉛鋳鉄とする
ことができる。
(C) The matrix structure around the graphite is substantially a martensitic phase and the average particle size of the graphite is 20 μm or less. Fatigue strength depends on the graphite particle size, and the smaller the graphite particle size, the higher the fatigue strength. As described above, when the CE value is 4.53% or less and Cu is 0.25% or less, the matrix structure around graphite is substantially a martensite phase and the average particle size of graphite is 20 μm or less. If the fatigue strength is 400 N / m
m 2 or more and a spheroidal graphite cast iron having a hardness of HRC 50 or more.

【0021】(D)疲労強度が400N/mm2以上、
硬度がHRC50以上 疲労強度が400N/mm2以上、硬度がHRC50以
上であれば、より高硬度の相手部品と接触した場合に
も、押し潰されて変形するおそれが少なくなる。また、
接触して力を伝達する部品として長期間使用しても、球
状黒鉛鋳鉄部材の表面が相手部品との転動疲労により剥
離する、所謂ピッティング現象が生じることが少ない。
(D) a fatigue strength of 400 N / mm 2 or more;
Hardness HRC50 or fatigue strength 400 N / mm 2 or more, if the hardness is HRC50 or more, even when in contact with a higher hardness mating parts, may be deformed are crushed is reduced. Also,
Even if used as a component that transmits force by contact for a long time, the so-called pitting phenomenon, in which the surface of the spheroidal graphite cast iron member peels due to rolling fatigue with the mating component, is less likely to occur.

【0022】(E)マルテンサイト相の炭素固溶量が
0.8%以下 マルテンサイト相の炭素固溶量が0.8%以下であれ
ば、疲労強度に優れる球状黒鉛鋳鉄部材とすることがで
きる。球状黒鉛鋳鉄部材への焼準処理やオーステンパ処
理など通常の熱処理は、通常875〜900℃の温度で
施される。しかし、この温度では得られるマルテンサイ
ト相の炭素固溶量が0.9〜1.0%と高くなり、炭素
固溶量の増加が原因となり変形率も0.2%を越える。
前記の通り変形率が大きいと、素材を熱処理した後に加
工を施す必要が生じるので、マルテンサイト相の炭素固
溶量を小さくして、固溶炭素が原因となる変形率を小さ
くすることが良い。従って、マルテンサイト相の炭素固
溶量を0.8%以下とする。
(E) When the carbon solid solution amount of the martensite phase is 0.8% or less, if the carbon solid solution amount of the martensite phase is 0.8% or less, a spheroidal graphite cast iron member having excellent fatigue strength can be obtained. it can. Ordinary heat treatment such as normalizing treatment and austempering treatment on spheroidal graphite cast iron members is usually performed at a temperature of 875 to 900 ° C. However, at this temperature, the carbon solid solution amount of the obtained martensite phase is as high as 0.9 to 1.0%, and the deformation ratio exceeds 0.2% due to the increase in the carbon solid solution amount.
As described above, when the deformation rate is large, it is necessary to perform processing after heat-treating the material, and therefore, it is preferable to reduce the carbon solid solution amount of the martensite phase and to reduce the deformation rate caused by solid solution carbon. . Therefore, the carbon solid solution amount of the martensite phase is set to 0.8% or less.

【0023】次に第2発明の限定理由を説明する。 (F)2段オーステナイト化処理:850℃〜900℃
の温度に加熱して0.1時間以上保持(1段目)し、続
いて820℃〜850℃未満の温度で0.1時間以上保
持するオーステナイト化(2段目)工程 2段オーステナイト化処理は、この2段オーステナイト
化処理工程に引き続き行われる焼入れ及び焼き戻し処理
により、マルテンサイト相の炭素濃度を0.8重量%以
下と低炭素化して、マルテンサイト相の脆性を緩和して
引張強さ及び伸びを確保する。従来の約875〜900
℃での1段のみのオーステナイト化処理では、得られる
マルテンサイト相の固溶炭素量は0.9〜1.0%と高
くなり、変形率も0.2%を越える。このように変形率
が大きいと、接触部材等の接触運動する部材として適さ
ない。焼入れ処理による変形を小さくするには、球状黒
鉛鋳鉄が高硬度化するために十分高い焼入れ温度を確保
しつつ、できるだけ固溶炭素量を小さくすることが望ま
しい。球状黒鉛鋳鉄中の炭素濃度は、処理温度により変
化するので、球状黒鉛鋳鉄の2段オーステナイト化処理
を行う際には、処理温度の決定が非常に重要である。こ
のため1段目は温度850〜900℃とする。また、1
段目の保持する時間は、0.1時間以上とする。0.1
時間未満であると完全なオーステナイト化が困難であ
り、球状黒鉛鋳鉄の高硬度化を図ることができない。
Next, the reasons for limitation of the second invention will be described. (F) Two-stage austenitizing treatment: 850 ° C to 900 ° C
Austenitizing (second stage) step of heating to a temperature of 0.1 hours or more (first stage) and then holding at a temperature of 820 ° C. to less than 850 ° C. for 0.1 hours or more The quenching and tempering treatments subsequent to the two-stage austenitizing treatment step reduce the carbon concentration of the martensite phase to 0.8% by weight or less, reduce the brittleness of the martensite phase, and reduce the tensile strength. Ensuring height and elongation. Conventional 875-900
In a single-stage austenitizing treatment at a temperature of ° C., the amount of solute carbon in the obtained martensite phase is as high as 0.9 to 1.0%, and the deformation ratio is more than 0.2%. Such a large deformation rate is not suitable as a member that makes a contact movement such as a contact member. In order to reduce the deformation due to the quenching treatment, it is desirable to minimize the amount of solute carbon as much as possible while ensuring a sufficiently high quenching temperature to increase the hardness of the spheroidal graphite cast iron. Since the carbon concentration in spheroidal graphite cast iron changes depending on the treatment temperature, when performing the two-stage austenitizing treatment of the spheroidal graphite cast iron, it is very important to determine the treatment temperature. Therefore, the temperature of the first stage is 850 to 900 ° C. Also, 1
The holding time of the stage is set to 0.1 hour or more. 0.1
If it is less than the time, complete austenitization is difficult, and it is not possible to increase the hardness of the spheroidal graphite cast iron.

【0024】次に、2段目のオーステナイト化は、85
0℃以上では固溶炭素量を充分に減少させることができ
ない。一方、温度が820℃未満であるとフェライト変
態が始まり変形率が大きくなる。従って、2段目のオー
ステナイト化処理は、このフェライト変態開始温度以上
である820℃以上から850℃未満の温度範囲で、
0.1時間以上行う。
Next, the austenitization in the second stage is carried out at 85%.
At 0 ° C. or higher, the amount of dissolved carbon cannot be reduced sufficiently. On the other hand, when the temperature is lower than 820 ° C., ferrite transformation starts and the deformation rate increases. Therefore, the second-stage austenitizing treatment is performed at a temperature in the range of 820 ° C. or higher, which is equal to or higher than the ferrite transformation start temperature, to less than 850 ° C.
Perform for 0.1 hours or more.

【0025】(G)油焼入れ工程 2段オーステナイト化処理に続いて油焼入れ処理を行う
ことにより、オーステナイト相からマルテンサイト相と
なるため、より高硬度の球状黒鉛鋳鉄が得られる。この
場合、ある程度以上冷却速度を早く行う必要があるた
め、5℃/min以上で行う。
(G) Oil quenching step By performing the oil quenching treatment following the two-stage austenitizing treatment, the austenite phase becomes a martensite phase, so that a spheroidal graphite cast iron having higher hardness can be obtained. In this case, since the cooling rate needs to be increased at least to some extent, the cooling is performed at 5 ° C./min or more.

【0026】(H)焼き戻し工程:150〜350℃の
温度で0.25時間以上保持 焼入れたままでは脆性があるため実用に適さない。その
ため、焼き戻し工程により脆性を緩和し、引張強さ及び
伸びを確保する必要がある。焼き戻し温度が150℃未
満では、疲労強度が400N/mm2以上、硬度がHR
C50以上となるものの、引張強さ、伸び及び衝撃値が
低下する。一方、焼き戻し温度が350℃を超えると、
疲労強度が低下し、硬度がHRC50未満となり、また
引張強さも低下する。これらを総合して、焼き戻しは、
温度150〜350℃で0.25時間以上保持して行
う。
(H) Tempering step: Maintained at a temperature of 150 to 350 ° C. for 0.25 hours or more. Therefore, it is necessary to alleviate the brittleness by the tempering step and secure the tensile strength and elongation. When the tempering temperature is lower than 150 ° C., the fatigue strength is 400 N / mm 2 or more, and the hardness is HR.
Although it is C50 or more, the tensile strength, elongation and impact value are reduced. On the other hand, when the tempering temperature exceeds 350 ° C,
The fatigue strength decreases, the hardness becomes less than HRC50, and the tensile strength also decreases. Combining these, tempering,
The temperature is kept at 150 to 350 ° C. for 0.25 hours or more.

【0027】(I)パーライト含有量:30%以下 Cu含有量が0.25%以下の場合は、球状黒鉛鋳鉄素
材のパーライト含有量が30%以下となる。良好な引張
強さ及び伸びを得るためには、Cu添加量を低く抑え、
パーライト含有量が30%以下とするのが好ましい。ま
た、Mnについてもパーライト形成元素であるため、M
n:0.3%以下とするのが好ましい。
(I) Perlite content: 30% or less When the Cu content is 0.25% or less, the pearlite content of the spheroidal graphite cast iron material is 30% or less. In order to obtain good tensile strength and elongation, the Cu content should be kept low,
Preferably, the pearlite content is 30% or less. Since Mn is also a pearlite forming element, Mn
n: 0.3% or less is preferable.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)以下、発明の一実施の形態を詳細に説
明する。本発明のにおける球状黒鉛鋳鉄素材は以下のよ
うにして作成した。100kg高周波溶解炉で溶解、成
分調整後、Ca、REM入り6%Mg系球状化処理剤
(大阪特殊合金製0GRC−5H)をサンドイッチ法で
1.0%添加して1480℃で球状化処理を行い、取鍋
に出湯した。取鍋に受湯中に一次接種としてCa−Si
(0.2%Si当量)を添加し、次に二次接種としてF
e−Si(カルバロイ、0.2%Si当量)を取鍋中に
添加し撹拌した。表1に示す組成でC及びCuを変化さ
せて溶製し、1インチYブロック形状を持つ砂型に13
80〜1400℃で注湯した。凝固後、Yブロックから
各種の試験片を作製した。
(Embodiment 1) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. The spheroidal graphite cast iron material of the present invention was prepared as follows. After melting in a 100 kg high-frequency melting furnace and adjusting components, 1.0% of a 6% Mg-based spheroidizing agent containing Ca and REM (0GRC-5H manufactured by Osaka Special Alloy) is added by a sandwich method, and spheroidizing treatment is performed at 1480 ° C. Performed and poured hot water on the ladle. Ca-Si as primary inoculation in ladle while receiving hot water
(0.2% Si equivalent), then add F
e-Si (carballoy, 0.2% Si equivalent) was added into the ladle and stirred. C and Cu were melted with the composition shown in Table 1 to obtain a sand mold having a 1-inch Y block shape.
It poured at 80-1400 degreeC. After solidification, various test pieces were prepared from the Y block.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】次に各試験片に2段オーステナイト化処理
等の熱処理を以下の条件で施した。まず、表1の実施例
1、比較例1及び比較例2の球状黒鉛鋳鉄素材を5℃/
minで昇温し、875℃で0.5時間保持する1段目
オーステナイト化処理を施した。次に冷却速度5℃/m
inで、実施例1は825℃まで、比較例1及び比較例
2は800℃まで冷却して、それぞれ0.5時間保持す
る2段目オーステナイト化処理を施した。実施例1は、
Cu量が少なくパーライト相がほとんど存在しないの
で、2段目のオーステナイト保持温度を比較例1及び比
較例2と同じく800℃とすると、フェライト変態が始
まるため825℃とした。次に、実施例1、比較例1及
び比較例2ともに油焼入れを施し、更に200〜700
℃で温度範囲を変えて1時間の焼き戻しを施した。各試
験片の疲労強度、硬度、変形率、被削性、引張強さ、伸
び及び衝撃値について調べた結果を以下に説明する。
Next, each test piece was subjected to a heat treatment such as a two-stage austenitizing treatment under the following conditions. First, the spheroidal graphite cast iron materials of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in Table 1 were heated at 5 ° C. /
The temperature was raised in min, and a first-stage austenitizing treatment was performed at 875 ° C. for 0.5 hour. Next, a cooling rate of 5 ° C / m
In, Example 1 was cooled to 825 ° C., and Comparative Examples 1 and 2 were cooled to 800 ° C., and subjected to a second-stage austenitizing treatment, each of which was maintained for 0.5 hour. Example 1
Since the Cu content was small and the pearlite phase was scarcely present, the austenite holding temperature in the second stage was set to 800 ° C. as in Comparative Examples 1 and 2, so that ferrite transformation started, so that the temperature was set to 825 ° C. Next, oil quenching was applied to each of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and 200 to 700
Tempering was performed for 1 hour at a temperature range of ℃. The results of examining the fatigue strength, hardness, deformation rate, machinability, tensile strength, elongation, and impact value of each test piece will be described below.

【0031】(1)CE値と疲労強度 試験片は、直径10mmのものは平行部を8mm、20
mm及び30mmのものは平行部を10mmとして作製
した。直径10mmの試験片は小野式回転曲げ疲労試験
機により、直径20mm及び30mmの試験片はクラウ
ゼ式回転曲げ疲労試験機により疲労試験を行った。図8
には直径10mm、20mm及び30mmの試験片にお
けるCE値と疲労強度の結果を示す。図8から、直径1
0mm、20mm及び30mmのいずれの試験片におい
ても、CE値が増加すると疲労強度が低下している。こ
のうち直径10mmの試験片では、CE値:4.53%
以下では疲労強度の低下は見られない。しかし、試験片
の直径が大きくなるに従い、疲労強度が低下している。
これらの結果から、CE値:4.53%以下で疲労強度
が400N/mm2以上となる。
(1) CE Value and Fatigue Strength A test piece having a diameter of 10 mm had a parallel portion of 8 mm, 20 mm.
mm and 30 mm were prepared with a parallel portion of 10 mm. A 10 mm diameter test piece was subjected to a fatigue test using an Ono-type rotary bending fatigue tester, and a test piece having a diameter of 20 mm and 30 mm was subjected to a Clause type rotary bending fatigue tester. FIG.
Shows the results of the CE value and the fatigue strength of the test pieces having diameters of 10 mm, 20 mm and 30 mm. From FIG.
In any of the test pieces of 0 mm, 20 mm, and 30 mm, the fatigue strength decreases as the CE value increases. Among them, a test piece having a diameter of 10 mm had a CE value of 4.53%.
Below, no decrease in fatigue strength is observed. However, as the diameter of the test piece increases, the fatigue strength decreases.
From these results, the fatigue strength becomes 400 N / mm 2 or more when the CE value is 4.53% or less.

【0032】(2)基地組織と疲労強度 図4には基地組織がマルテンサイト相、マルテンサイト
混相及びフェライト相におけるそれぞれの疲労強度の結
果を示す。また、図4の各試料の金属組織顕微鏡写真を
図5乃至図7に示す。図5にはマルテンサイト相、図6
にはマルテンサイト混相(マルテンサイト+フェライ
ト)、図7には一部パーライトを含むフェライト相のも
のをそれぞれ示す。図5乃至図7においては、それぞれ
の(a)については100倍、(b)については400
倍に拡大したものである。さらに、図9にはマルテンサ
イト相、パーライト相及びフェライト相におけるそれぞ
れのCE値と疲労強度の結果を示す。図4及び図9の結
果から、マルテンサイト相はパーライト相及びフェライ
ト相に比較して高い疲労強度が得られ、CE値:4.5
3%以下で疲労強度400N/mm2以上となる。
(2) Base Structure and Fatigue Strength FIG. 4 shows the results of the respective fatigue strengths of the martensite phase, the martensite mixed phase, and the ferrite phase. FIGS. 5 to 7 show metallographic micrographs of each sample in FIG. FIG. 5 shows the martensitic phase, FIG.
FIG. 7 shows a martensite mixed phase (martensite + ferrite), and FIG. 7 shows a ferrite phase partially containing pearlite. 5 to 7, each of (a) is 100 times, and (b) is 400 times.
It is twice as large. FIG. 9 shows the results of the CE value and the fatigue strength of the martensite phase, pearlite phase, and ferrite phase. 4 and 9, the martensite phase has higher fatigue strength than the pearlite phase and the ferrite phase, and has a CE value of 4.5.
If it is 3% or less, the fatigue strength becomes 400 N / mm 2 or more.

【0033】(3)黒鉛の平均粒径と疲労強度 図10には鋳造する丸棒径を変えることにより黒鉛の平
均粒径を変化させたときのそれぞれの黒鉛の平均粒径と
疲労強度の関係を示す。CE値はいずれも4.53%以
下としている。マルテンサイト、パーライト及びフェラ
イトのいずれの基地組織の場合でも、疲労強度は黒鉛粒
径に依存する。この依存度は強度の高いものほど大き
く、前記図9で示した最も強度の高いマルテンサイト相
で、疲労強度400N/mm2以上となる黒鉛の平均粒
径は20μm以下である。
(3) Average Particle Size of Graphite and Fatigue Strength FIG. 10 shows the relationship between the average particle size of each graphite and the fatigue strength when the average particle size of graphite is changed by changing the diameter of the round bar to be cast. Is shown. The CE values are all 4.53% or less. In any of the martensite, pearlite and ferrite matrix structures, the fatigue strength depends on the graphite particle size. The higher the strength, the greater the strength. The average particle size of the graphite having the highest strength martensite phase shown in FIG. 9 and having a fatigue strength of 400 N / mm 2 or more is 20 μm or less.

【0034】(4)変形率 Cu:0.5%含有する球状黒鉛鋳鉄素材を用い、オー
ステナイト化の温度を変化させてマルテンサイト変態さ
せたときの変形率と炭素固溶量の関係を調査した。その
結果、オーステナイト化温度が高くなると固溶炭素量は
増加し、マルテンサイト変態による変形率も増加し0.
2%を超える。また、特にオーステナイト化の温度が8
50℃以上ではその増加が顕著になるため、850℃以
下が好ましい。
(4) Deformation Ratio The relationship between the deformation ratio and the amount of carbon solid solution when the martensitic transformation was performed using a spheroidal graphite cast iron material containing Cu: 0.5% and changing the austenitizing temperature was investigated. . As a result, when the austenitizing temperature increases, the amount of solute carbon increases, and the deformation ratio due to martensitic transformation also increases to 0.1.
Over 2%. Particularly, the austenitizing temperature is 8
If the temperature is higher than 50 ° C., the increase is remarkable.

【0035】(5)被削性 被削性は、2段オーステナイト化処理する前の球状黒鉛
鋳鉄素材を評価した。被削性を評価する試験片は、外径
150mm×内径110mm×長さ300mmの円筒体
を鋳造して鋳肌を除去して作製した。旋盤に円筒体の試
験片を取り付け、鋳鉄切削用TiNコート超硬合金(S
NMA120408)の旋削工具(バイト)を使用し、
切削速度180m/min、送り0.2mm/rev、
切り込み2mmで乾式旋削した。この旋削工具(バイ
ト)の最大逃げ面摩耗量が0.3mmに達する切削時間
を評価した。図11に各試料の被削性を評価した結果を
示す。図11から、Cuを殆ど含有しない実施例1(C
u:0.04%)の球状黒鉛鋳鉄素材は、旋削工具(バ
イト)の最大逃げ面摩耗量が0.3mmに達する切削時
間が約77分である。一方、比較例1のCu:0.5%
含有の試験片では約11分、比較例2のCu:1.0%
含有の試験片では約7分である。この結果は、実施例1
は比較例1及び比較例2の素材に対して、被削性がおよ
そ7倍および11倍優れていると言える。
(5) Machinability The machinability of the spheroidal graphite cast iron material before the two-step austenitizing treatment was evaluated. A test piece for evaluating the machinability was prepared by casting a cylindrical body having an outer diameter of 150 mm, an inner diameter of 110 mm and a length of 300 mm to remove the casting surface. A cylindrical test piece was attached to a lathe, and a TiN-coated cemented carbide for cutting cast iron (S
NMA120408) using a turning tool (bite)
Cutting speed 180m / min, feed 0.2mm / rev,
Dry turning was performed with a cut of 2 mm. The cutting time at which the maximum flank wear of the turning tool (bite) reached 0.3 mm was evaluated. FIG. 11 shows the results of evaluating the machinability of each sample. From FIG. 11, it can be seen that Example 1 containing almost no Cu (C
u: 0.04%) has a cutting time of about 77 minutes when the maximum flank wear of the turning tool (bite) reaches 0.3 mm. On the other hand, Cu of Comparative Example 1: 0.5%
About 11 minutes for the test piece containing Cu of Comparative Example 2: 1.0%
It takes about 7 minutes for the containing test piece. This result is shown in Example 1.
It can be said that the machinability is about 7 times and 11 times better than the materials of Comparative Examples 1 and 2.

【0036】(6)焼き戻し温度 以下に焼き戻し温度と各特性との関係を求めた結果を示
す。なお、各焼き戻し時間は全て1時間として行った。
図12には焼き戻し温度と疲労強度の結果を示す。この
結果から、疲労強度400N/mm2以上となる焼き戻
し温度はおよそ150〜600℃の広範囲である。ま
た、図13には焼き戻し温度と硬度の結果を示す。この
結果から、硬度HRC50以上となる焼き戻し温度は3
50℃以下である。更に、図14には焼き戻し温度と引
張強さの結果を示す。この結果から、引張強さに優れる
焼き戻し温度は200〜400℃の範囲である。更に、
図15には焼き戻し温度と伸びの結果を示す。この結果
から、焼き戻し温度が高くなるに従い、伸びは向上して
いる。更に、図16には焼き戻し温度と衝撃値の結果を
示す。この結果から、焼き戻し温度が高くなるに従い衝
撃値は向上している。
(6) Tempering temperature The following shows the results of determining the relationship between the tempering temperature and each characteristic. The tempering time was all set to one hour.
FIG. 12 shows the results of the tempering temperature and the fatigue strength. From this result, the tempering temperature at which the fatigue strength is 400 N / mm 2 or more is in a wide range of about 150 to 600 ° C. FIG. 13 shows the results of the tempering temperature and the hardness. From this result, the tempering temperature at which the hardness is 50 or more HRC is 3
50 ° C. or less. FIG. 14 shows the results of the tempering temperature and the tensile strength. From this result, the tempering temperature having excellent tensile strength is in the range of 200 to 400 ° C. Furthermore,
FIG. 15 shows the results of tempering temperature and elongation. From this result, the elongation increases as the tempering temperature increases. FIG. 16 shows the results of the tempering temperature and the impact value. From this result, the impact value increases as the tempering temperature increases.

【0037】以上を総合すると、疲労強度が400N/
mm2以上、硬度がHRC50以上有し、且つ引張強さ
や伸び及び衝撃値を考慮すると、焼き戻しは200〜3
50℃の温度時間で行うことが良い。
In summary, the fatigue strength is 400 N /
mm 2 or more, hardness is HRC 50 or more, and in consideration of tensile strength, elongation and impact value, tempering is 200 to 3
It is preferable to carry out at a temperature time of 50 ° C.

【0038】(実施の形態2)前記実施例1と同じ組成
の素材に対し、2段オーステナイト化を施した実施例2
と、通常の1段オーステナイト化処理を施した比較例3
の結果をまとめて、表2に示す。実施例2は図3に示す
熱処理線図の通り、875℃で0.5時間保持する1段
目のオーステナイト化とその後825℃で0.5時間保
持する2段目のオーステナイト化を行って油焼入れした
後、280℃で0.5時間焼き戻しを行った。一方、比
較例3は、875℃で1時間のオーステナイト化を行
い、その後油焼入れし、280℃で0.5時間焼き戻し
を行った。表2には各試料の特性を求めた結果を示す。
(Embodiment 2) Embodiment 2 in which a raw material having the same composition as in Embodiment 1 was subjected to two-stage austenitization.
And Comparative Example 3 subjected to ordinary one-stage austenitizing treatment
Table 2 summarizes the results. In Example 2, as shown in the heat treatment diagram shown in FIG. 3, the first stage of austenitization at 875 ° C. for 0.5 hour and the second stage of austenitization at 825 ° C. for 0.5 hour, followed by oil After quenching, tempering was performed at 280 ° C. for 0.5 hour. On the other hand, in Comparative Example 3, austenitization was performed at 875 ° C. for 1 hour, followed by oil quenching, and tempering at 280 ° C. for 0.5 hour. Table 2 shows the results of determining the characteristics of each sample.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】図1及び図2は、それぞれ実施例2及び比
較例3の金属組織顕微鏡写真を示す。各々の(a)につ
いては400倍、(b)については5000倍に拡大し
たものである。図1及び図2からわかるように、実施例
2及び比較例3とも、ミッドリブを有するレンズ状マル
テンサイト相である。しかし、2段オーステナイト化処
理した実施例2は、1段オーステナイト化処理した比較
例3に比べマルテンサイト組織が微細である。表2か
ら、実施例2は、引張強度が1750N/mm2であ
り、伸びが0.9%、衝撃値が6.5J/cm2であ
り、比較例3に比べて引張強度、伸び及び衝撃値とも大
きい。
FIGS. 1 and 2 show metallographic micrographs of Example 2 and Comparative Example 3, respectively. Each of (a) is magnified 400 times and (b) is magnified 5000 times. As can be seen from FIGS. 1 and 2, both Example 2 and Comparative Example 3 are lenticular martensite phases having a midrib. However, Example 2 in which the two-step austenitizing treatment was performed had a finer martensite structure than Comparative Example 3 in which the one-step austenitizing treatment was performed. From Table 2, Example 2 has a tensile strength of 1750 N / mm 2 , an elongation of 0.9%, an impact value of 6.5 J / cm 2 , and a tensile strength, an elongation and an impact as compared with Comparative Example 3. Both values are large.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので以下に記載するような優れた効果を奏する。第
1発明は、CE:4.53%以下、Cu:0.25%以
下、黒鉛周囲の基地組織が実質的にマルテンサイト相
で、黒鉛の平均粒径が20μm以下とし、好ましくはマ
ルテンサイト相の炭素固溶量を0.8%以下として、疲
労強度が400N/mm2以上、硬度がHRC50以上
有する。このようにして得られた高硬度球状黒鉛鋳鉄部
材は、耐ピッティング性が高いため、この球状黒鉛鋳鉄
部材よりも更に硬度が高い部材と接触しつつ力を伝達す
る部材に用い多場合にもピッティング現象が生じにく
い。また、熱処理前後の変形率が少なく、且つ、被削性
も良いので、低コストに製造することが可能である。
Since the present invention is configured as described above, it has excellent effects as described below. In the first invention, CE: 4.53% or less, Cu: 0.25% or less, a matrix structure around graphite is substantially a martensite phase, and an average particle size of graphite is 20 μm or less, preferably a martensite phase. Has a carbon solid solution amount of 0.8% or less, a fatigue strength of 400 N / mm 2 or more, and a hardness of HRC 50 or more. The high-hardness spheroidal graphite cast iron member thus obtained has high pitting resistance, and is often used as a member that transmits force while being in contact with a member having a higher hardness than this spheroidal graphite cast iron member. Pitting phenomenon is unlikely to occur. Further, since the deformation ratio before and after the heat treatment is small and the machinability is good, it can be manufactured at low cost.

【0042】また、第1発明は、第2発明の、CE:
4.53%以下、Cu:0.25%以下を含む球状黒鉛
鋳鉄組成で、好ましくはパーライト量が面積率で30%
以下の素材を、(1)850℃〜900℃の温度に加熱
して0.1時間以上保持し、続いて820℃〜850℃
未満の温度で0.1時間以上保持するオーステナイト化
工程、(2)続いて油焼入れ工程、(4)更に200〜
350℃の温度で0.25時間以上保持する焼き戻し工
程、を含む熱処理を施すことで達成が可能である。
Further, the first invention is directed to the second invention, wherein CE:
A spheroidal graphite cast iron composition containing 4.53% or less and Cu: 0.25% or less.
The following materials are (1) heated to a temperature of 850 ° C. to 900 ° C. and held for 0.1 hour or more, and then 820 ° C. to 850 ° C.
An austenitizing step of holding at a temperature of less than 0.1 hours or more, (2) a subsequent oil quenching step, (4) a further 200 to
This can be achieved by performing a heat treatment including a tempering step of maintaining the temperature at 350 ° C. for 0.25 hours or more.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例2の金属組織顕微鏡写真であり、(a)
は400倍、(b)は5000倍を示す。
FIG. 1 is a metallographic micrograph of Example 2, in which (a)
Indicates 400 times and (b) indicates 5000 times.

【図2】比較例3の金属組織顕微鏡写真であり、(a)
は400倍、(b)は5000倍を示す。
FIG. 2 is a metallographic micrograph of Comparative Example 3, in which (a)
Indicates 400 times and (b) indicates 5000 times.

【図3】実施例2の2段オーステナイト化処理の熱処理
線図である。
FIG. 3 is a heat treatment diagram of a two-stage austenitizing treatment in Example 2.

【図4】基地組織がマルテンサイト相、マルテンサイト
混相及びフェライト相におけるそれぞれの疲労強度結果
を示す図である。
FIG. 4 is a view showing the results of fatigue strength in a martensite phase, a martensite mixed phase, and a ferrite phase in a matrix structure.

【図5】基地組織がマルテンサイト相の金属組織顕微鏡
写真を示す図であり、(a)は100倍、(b)は40
0倍である。
FIG. 5 is a diagram showing a metallographic micrograph of a martensite phase as a base structure, wherein (a) is 100 times and (b) is 40.
It is 0 times.

【図6】基地組織がマルテンサイト混相(マルテンサイ
ト+フェライト)の金属組織顕微鏡写真を示す図であ
り、(a)は100倍、(b)は400倍である。
FIG. 6 is a diagram showing a metallographic micrograph of a martensite mixed phase (martensite + ferrite) whose base structure is 100 times and (b) is 400 times.

【図7】基地組織が一部パーライトを含むフェライト相
の金属組織顕微鏡写真を示し、(a)は100倍、
(b)は400倍である。
FIG. 7 is a metallographic micrograph of a ferrite phase having a base structure partially containing pearlite, (a) is 100 times,
(B) is 400 times.

【図8】直径10mm、20mm及び30mmの試験片
におけるCE値と疲労強度の結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing results of CE value and fatigue strength of test pieces having diameters of 10 mm, 20 mm and 30 mm.

【図9】マルテンサイト相、パーライト相及びフェライ
ト相におけるそれぞれのCE値と疲労強度の結果を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing the results of CE value and fatigue strength in the martensite phase, pearlite phase, and ferrite phase.

【図10】鋳造する丸棒径を変えることにより黒鉛の平
均粒径を変化させたときのそれぞれの黒鉛の平均粒径と
疲労強度の関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the average particle size of each graphite and the fatigue strength when the average particle size of graphite is changed by changing the diameter of a round bar to be cast.

【図11】被削性を評価した結果を示す図である。FIG. 11 is a view showing a result of evaluating machinability.

【図12】焼き戻し温度と疲労強度の結果を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing the results of tempering temperature and fatigue strength.

【図13】焼き戻し温度と硬度の結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of tempering temperature and hardness.

【図14】焼き戻し温度と引張強さの結果を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing the results of tempering temperature and tensile strength.

【図15】焼き戻し温度と伸びの結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the results of tempering temperature and elongation.

【図16】焼き戻し温度と衝撃値の結果を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing the results of tempering temperature and impact value.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%で炭素当量(CE値=C+1/3
(Si)):4.53%以下及びCu:0.25%以下
であり、黒鉛周囲の基地組織が実質的にマルテンサイト
相であり、黒鉛の平均粒径が20μm以下であることを
特徴とする疲労強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材。
1. Carbon equivalent in weight% (CE value = C + /)
(Si)): 4.53% or less and Cu: 0.25% or less, the matrix structure around graphite is substantially a martensite phase, and the average particle size of graphite is 20 μm or less. High hardness spheroidal graphite cast iron with excellent fatigue strength.
【請求項2】 前記マルテンサイト相の炭素固溶量が
0.8%以下であることを特徴とする請求項1記載の疲
労強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材。
2. The high-hardness spheroidal graphite cast iron member having excellent fatigue strength according to claim 1, wherein the carbon solid solution amount of the martensite phase is 0.8% or less.
【請求項3】 疲労強度が400N/mm2以上であ
り、且つ、硬度がHRC50以上を有することを特徴と
する請求項1又は請求項2に記載の疲労強度に優れる高
硬度球状黒鉛鋳鉄部材。
3. The high-hardness spheroidal graphite cast iron member according to claim 1, wherein the fatigue strength is 400 N / mm 2 or more and the hardness is HRC 50 or more.
【請求項4】 重量%で炭素当量(CE値=C+1/3
(Si)):4.53%以下及びCu:0.25%以下
を含有する球状黒鉛鋳鉄組成の素材を、(1)850℃
〜900℃の温度に加熱して0.1時間以上保持し、続
いて820℃〜850℃未満の温度で0.1時間以上保
持するオーステナイト化工程と、(2)続いて油焼入れ
する工程と、(3)更に続いて200〜350℃の温度
で0.25時間以上保持する焼き戻し工程とを含む熱処
理を施すことを特徴とする疲労強度に優れる高硬度球状
黒鉛鋳鉄部材の製造方法。
4. Carbon equivalent in weight% (CE value = C + /)
(Si)): A spheroidal graphite cast iron composition material containing 4.53% or less and Cu: 0.25% or less was subjected to (1) 850 ° C.
An austenitizing step of heating to a temperature of 900900 ° C. and holding for 0.1 hour or more, followed by holding at a temperature of 820 ° C. to less than 850 ° C. for 0.1 hour or more; (2) a subsequent oil quenching step (3) A method for producing a high-hardness spheroidal graphite cast iron member having excellent fatigue strength, which further comprises performing a heat treatment including a tempering step of maintaining the temperature at 200 to 350 ° C. for 0.25 hours or more.
【請求項5】 前記球状黒鉛鋳鉄の素材のパーライト量
を面積率で30%以下とすることを特徴とする請求項4
に記載の疲労強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材の製
造方法。
5. The pearlite content of the spheroidal graphite cast iron material is 30% or less in area ratio.
3. A method for producing a high-hardness spheroidal graphite cast iron member having excellent fatigue strength according to item 1.
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