JPS5928619B2 - 鋳放し状態にて表面焼入できる強靭鋳鉄 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳放し状態にて表面焼入できる強靭鋳鉄に関す
るものである。

従来、強靭鋳鉄としては球状黒鉛鋳鉄が一般的に使用さ
れているが、この球状黒鉛鋳鉄に高周波焼入や炎焼入等
の迅速表面焼入を施す場合には、予備熱処理として焼な
らしを行ない基地をパーライト化した後に焼入を行なう
のを通常としている。

しかしながら、プレス型や部品が大物であったり複雑な
形状であったりする場合、設備的制約等（こより予備熱
処理は困難であるため、鋳放しのままで迅速表面焼入が
可能な強靭鋳鉄の開発が望まれていた。

本発明の目的は、この様な大物に対し、また場合によっ
ては小物に対しても表面硬化を容易にし、予備熱処理を
施すことなく鋳放しのままで表面焼入が可能な強靭鋳放
を提供することにある。

強靭鋳鉄として迅速表面焼入を容易ならしめる材質的必
要条件としては、焼入前（鋳放し）状態での材料の強度
および靭性が高いこと、迅速焼入で充分な表面焼入がで
きるために表面焼入前（鋳放し）状態で基地のパーライ
ト面積率が５５〜８５％と高いこと、および表面焼入時
に適尚な硬化深さを確保するために適度の焼入性を有す
ること等があげられる。

本発明者等は各種合金成分を含有する鋳鉄を試作した結
果、以下に示す組成の鋳鉄が上記の特性を満足する優れ
た表面焼入用強靭鋳鉄であることを見出して本発明を完
成した。

本発明強靭鋳鉄は、重量でＣ；３〜４，５％。

Ｓｉ ： ２．０−３．５％２Ｍｎ ； ０．９％以下
、Ｍｇ；０．０２〜０．０８％を含有し、残部がｐｅよ
りなる基本組成を有し、上記基本組成に加えて、Ｓｂお
よび／またはＳｎを０．０１〜０．０５％添加したこと
を特徴とする球状黒鉛鋳鉄である。

本鋳鉄は予備熱処理を必要とせず、鋳放しのままで迅速
表面焼入することが可能である。

次に本発明鋳鉄の各成分の作用および効果について説明
する。

基本成分Ｃ、Ｓｉ 、Ｍｎ 、ＭｇおよびＦｅは、高い
強度および靭性を有する球状黒鉛鋳鉄とする前提となる
もので、したがって、球状黒鉛鋳鉄を形成するために必
要な量比で使用する。

Ｓｉは黒鉛の安定化および鋳造性の改善に有効であるが
、多すぎるとフェライト化を促進し、基地のパーライト
面積率を低下させるため、１．５〜３．５％とした。

Ｍｎは基地のパーライト面積率を増加させるのに有効で
あるが、多すぎると共晶セメンタイトを形成するので０
．９％以下とした。

ｓｂおよびＳｎはともに同様の効果を持ち、基地ツバ−
ライト面積率を増加させるために有効であるが、多すぎ
るよ（特にＳｂの場合）黒鉛形状を崩しかつ基地かたさ
を上昇させ、靭性を低下させるので０．Ｏ１〜０．０５
％とした。

以下、本発明を実施例にもとすき詳しく説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。

なお実施例中、％は重量％を表わす。実施例 基本組成に加えて、合金成分として０．０２９％Ｓｂを
添加した球状黒鉛鋳鉄Ｃおよび０．０３７％Ｓｎを添加
した球状黒鉛鋳鉄Ｃ′を本発明の鋳鉄として製造し、鋳
放し状態にてこれらと従来より使用されている基本組成
成分のみからなる鋳鉄ＡおよびＢ、さらに本発明の研究
過程で試作した合金成分を過剰に含有する本発明の範囲
外の球状黒鉛鋳鉄Ｆとの各種特性の比較評価を行なった
。

これらの鋳鉄の組成を第１表に、また評価の結果を第２
表に示す。

第２表かられかるように、従来の球状黒鉛鋳鉄Ａおよび
Ｂはパーライト面積率（％）が４５％以下で、かたさ、
引張強度および耐力ともに本発明強靭鋳鉄に比べてはる
かに弱く、また焼入性も劣る。

これに対し、本発明強靭鋳鉄Ｃは、パーライト面積率、
かたさ、引張強度、耐力および伸び等の全ての特性につ
いてバランスのとれた値を示し、かつ鋳放し状態での焼
入性が良好である。

しかし、本発明の研究中に試作した鋳鉄Ｆは、多くの特
性には優れているが、伸びが小さくこのため強度部品と
しての充分な靭性を得ることができないので、不適当で
ある。

次に、本発明強靭鋳鉄Ｃの鋳放し状態での表面焼入性の
優秀性を確証するため、上記鋳鉄Ａ、Ｂ。

ＣおよびＦから鋳放し状態のテストピースを製造し、テ
ストピースの表面を高周波により迅速表面焼入して表面
焼入性を調べた。

第１図はテストピースの焼入によって適正な表面かたさ
を得るための焼入温度と保持時間の条件範囲を示すグラ
フである。

図中、左下向の矢印を付した線は焼入条件の高温限界を
表わし、右上向の矢印を付した線は焼入条件の低温限界
を表わす。

各鋳鉄は夫々の有する高温限界と低温限界に挾まれた範
囲内の条件で処理することにより、充分かつ良好な表面
かたさが得られる。

高温限界を外れた条件で処理すると基地の残留オーステ
ナイトが増加しすぎ、反対に低温限界を外れた条件で処
理すると基地のオーステナイト化が不足して、充分な表
面かたさく５１３ｍＨｖ以上）が得られない。

第２図は、上記鋳放しテストピースの焼入によって適正
な硬化深さを得るための焼入温度と保持時間の条件範囲
を示すグラフである。

図中、矢印は第１図と同様に高温限界（焼ワレ発生限界
）および低温限界を表わし、各鋳鉄は夫夫の有する両温
度限界に挾まれた範囲の条件で処理することにより、充
分な、かつ状態の良好な硬化深さが得られる。

ただし、本図では高温限界はＢおよびＦのみに出現し、
ＡおよびＣには出現しなかった。

高温限界を外れた条件で処理すると、焼入表面の焼ワレ
および部分溶解が発生し、低温限界を外れた条件で処理
すると、表面かたさく第１図）の場合と同様、基地のオ
ーステナイト化が不足して充分な硬化深さく３靭以上）
が得られない。

以上より、鋳鉄の表面焼入によって満足すべき表面かた
さおよび硬化深さを得るためには、表面かたさおよび硬
化深さ両方に対する高温限界と低温限界に挾まれた領域
が重なる範囲の条件で焼入する必要があるが、本発明黒
鉛鋳鉄Ｃは、表面焼入を施す場合、低温短時間域から、
高温長時間域まで、極めて広い範囲の加熱条件において
安定して良好な表面かたさが得られるばかりでなく、硬
化深さに関しても低温短時間域から高温長時間域まで同
様な広い範囲の加熱条件において焼ワレ等の発生がない
健全な硬化深さが得られ、このため表面焼入条件の設定
が極めて容易である。

これに反し、従来の球状黒鉛鋳鉄ＡおよびＢは、いずれ
も本発明鋳鉄Ｃでは良好な焼入表面が得られる範囲の低
温短時間の焼入条件では良好な表面かたさおよび硬化深
さが得られず、表面焼入をかなり高温側かつ狭い条件範
囲で実施しなければならない。

本実施例の結果より、迅速表面焼入用材料に要求される
材料特性を充分満足させる鋳鉄は、本発明の強靭鋳鉄Ｃ
しかないことが明らかである。

以上に説明したとおり、本発明は従来予備熱処理が困難
なため表面焼入が難かしかった大物鋳物部品の表面焼入
を鋳放し状態で行なうことのできる強靭鋳鉄を提供した
もので、本鋳鉄を表面硬化の必要な鋳物の材料として使
用すれば、硬化を広い範囲の加熱条件で実施できるため
、良好な表面硬さと健全な硬化深さが容易な工程管理で
得られる等、非常に有利な結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳放しテストピースを高周波焼入した場合の
適正表面かたさが得られる条件範囲を示すグラフ、第２
図は、鋳放しテストピースを高周波焼入した場合の適正
硬化深さが得られる条件範囲を示すグラフを表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比で炭素３ないし４．５％、珪素２．０ないし
   ３．５％、マンガン０．９％以下、マグネシウム０．０
   ２ないし０．０８％ならびにアンチモンおよび／または
   錫０．０１ないし０．０５％を含有し、残部が鉄よりな
   ることを特徴とする鋳放し状態にて表面焼入できる強靭
   鋳鉄。