JPS5980715A - 高疲労強度球状黒鉛鋳鉄の製造法 - Google Patents

高疲労強度球状黒鉛鋳鉄の製造法

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JPS5980715A
JPS5980715A JP19161782A JP19161782A JPS5980715A JP S5980715 A JPS5980715 A JP S5980715A JP 19161782 A JP19161782 A JP 19161782A JP 19161782 A JP19161782 A JP 19161782A JP S5980715 A JPS5980715 A JP S5980715A
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treatment
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cast iron
graphite cast
spheroidal graphite
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Kazuo Sato
和雄 佐藤
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Mazda Motor Corp
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D5/00Heat treatments of cast-iron

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は疲労強度の高い球状黒鉛鋳鉄の製造法に関する
ものである。
従来より、このような高疲労強度球状黒鉛鋳鉄の製造法
として下記のようなものがある。その一つとして、US
P4222798号公報に開示されているように、球状
黒鉛鋳鉄よりなる素材に焼鈍処理を施して加工性を高め
た後、製品形状に機械加工し、次に、恒温変態処理(オ
ーステンパー処理)を施して硬度、耐摩耗性、疲労強度
を上げ、最後にショットピーニング処理を施して所定の
疲労強度に高めるようにしたものが知られている。
しかし、この第1の方法では、最終的にショットピーニ
ング処理することによりある程度の疲労強度が得られる
が、未だ製造された球状黒鉛鋳鉄の疲労強度は充分でな
く鍛造鋼に比べて低いため、自動車の足回り部品やエン
ジン部品等のように高い疲労強度を要求される部品の素
材としては今一つ不満があった。
また、第2の方法として、特開昭57−1.9320号
公報に開示されているように、上記第1の方法の焼鈍処
理に代えて焼準処理を施し、チル分解および恒温変態処
理時のオーステナイト化に要する時間の短縮を図ったも
のが提案されている。
しかるに、この第2の方法では、規準後の硬度が高いた
め、クランクシャフトの如き丸棒形状のも↓ のに対しては適用可能であるが、歯切加工を要する歯車
等の製造には加工技術的に不向きであり、適用対象が限
定されるという欠点があった。
そこで、本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり
、機械加工を行う前に焼鈍処理を施して加工性を高める
一方、恒温変態処理前の基地組織をパーライト地にすれ
ば恒温変態処理後の疲労強度が大1コに向上することに
着目して上記機械加工後恒温変態処理前に焼準処理を施
し、よって加工性と疲労強度という相反する特性を両立
させるようにすることを目的とするものである。
この目的を達成するため、本発明の製造法は、球状黒鉛
鋳鉄を素材とし、該素材を850〜1000°Cで0.
5〜8.0時間加熱保持した後大気放冷ないし炉冷し、
つぎに再度700〜760’Cで0゜5〜8.0時間加
熱保持した後大気放冷ないし炉冷する焼鈍処理を施し、
その後、上記焼鈍された素材を製品形状に機械加工し、
次に、850〜1゜00°Cで3秒〜8.0時間保持し
た後700’Cまで冷却する焼準処理を施し、さらにつ
づいて、850〜1000°Cに3秒〜8.0時間保持
した後220〜390°Cまで急冷し、コノ温度テ0.
5〜g、 6時間保持する恒温変態処理を施すことによ
り、歯切り加工等の機械加工時には基地をフェライト化
して加工性を得、その後の焼準処理と恒温変態処理との
組合せによって疲労強度を大巾に向上させるようにした
ものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において素材として用いるのは球状黒鉛鋳鉄であ
り、組成は特に限定されない。
この球状黒鉛鋳鉄素材を、先ず850〜io。
OoCで0,5〜8.0時間加熱保持した後大気放冷な
いし炉冷し、つぎに再度700〜760’Cで0.5〜
8.0時間加熱保持した後大気放冷ないし炉冷する焼鈍
処理を施す。そのことにより、素材のチル等を分解する
とともに基地組織をフェライト化し、双方の作用により
硬度が低下して加工性が高められる。
ここにおいて、最初の加熱温度を850〜1000°C
の範囲に限定する理由は、850’C以下ではチルの分
解が困難となり、一方、1000°C以上ではチルの分
解は行えるが結晶粒の粗大化を招き強度低下を起すこと
による。また、その際の加熱保持する時間を0.5〜8
.0時間に限定するのは、0.5時間以下ではチル等の
分解が不充分となり加工性を阻害し、一方、8時間以上
では均一なオーステナイト化は図れるが結晶粒が成長し
て粗大化してしまうためである。さらに、その際の冷却
方法は大気放冷ないし炉冷によって行オ)れるが、好ま
しくは大気放冷である。これはオーステナイト領域から
炉冷(徐冷)すると結晶粒界に不純物質が析出して粒界
を脆くし、その結果後述する恒温変態処理後の疲労強度
に多少悪影響を及ぼすためである。しかも、大気放冷の
場合、結晶粒が微細化されるので、上記同様恒温゛変態
処理後の疲労強度を確保する上で有利となる。
また、再度加熱する温度を700〜760°Cの範囲に
限定する理由は、700°C以下ではセメンタイトを黒
鉛化するとともに基地を切削性に優れたフエライI・地
にするのに長時間を要し、一方、760°C以上では処
理時間に関係なく基地組織がパーライト地になり加工性
が悪化することによる。
尚、その冷却方法は大気放冷または炉冷のいずれでも良
いが生産効率の面で大気放冷が好ましい。
次いで、このような焼鈍処理後、素材を製品形状に機械
加工する。その際、素材のチル等の分解および基地のフ
ェライト化によって硬度が低下しているので歯切り加工
等の機械加工をも容易に行うことができる。
以上の処理を施した後、本発明の特徴として、上記機械
加工した素材を、850〜1000°Cで3秒〜8.0
時間保持した後大気中または無酸化雰囲気中で放冷また
は強制冷却により700°Cまで冷却する焼準処理を施
す。そのことにより、基地組織がフェライト地からパー
ライト地に変わる。
この焼準処理を施す理由は、後述の恒温変態処理によっ
て得られるべ、イナイト地の疲労強度の点で恒温変態処
理前における基地組織がフェライト地、 であるよりパ
ーライト地である方が極めて効果的であるからである。
そのひとつの根拠は、パーライト地の基地組織を恒温変
態処理によりオーステナイト化すると、パーライト中の
セメンタイトが炭素の供給源となってオーステナイト中
へ炭素が均一に拡散され、以後の恒温変態処理により得
られるベイナイト地を均一なものとなし、このベイナイ
ト地の均一分布が疲労強度を著しく向上させることであ
る。もうひとつの根拠は、パーライト処理はフェライト
処理に比べて結晶粒界に不純物が析出し難く結晶粒界が
脆くなるのを防止できるということである。
この場合、加熱温度を850〜1000°Cの範囲に限
定するのは、850°C以下から冷却するとブルースア
イ(球状あるいは塊状の黒鉛のまわりをフェライトが囲
み、基地がパーライトとなった組織)を生じ、一方、1
000°C以上では結晶粒の粗大化を招くという理由に
よる。゛また、その際の加熱時間を3秒〜8.0時間の
範囲に限定する理由は、3秒以下ではオーステナイト中
への炭素の拡散が不充分となり、一方、8.0時間以上
では結晶粒の粗大化を招くためである。さらに、その冷
(方法を放冷または強制冷却としたのは、フェライトの
生成を抑制するためである。
しかる後、上記規準処理後の素材を850〜1000°
Cに3秒〜8.0時間保持した後220〜390°Cま
で急冷し、この温度で0.5〜8.0時間保持する恒温
変態処理(オーステンパー処理)を施す。そのことによ
り、基地組織が均一なベイナイト地となり、疲労強度、
耐面圧強度、耐摩耗性が著しく高められる。
この場合、加熱温度を850〜1000°Cの範囲に限
定するのは、850°C以下では基地組織のオーステナ
イト化が均一かつ奉公に行われずパーライトとベイナイ
トとの2相組織となり機械的性質が低下し、一方、10
00°C以上では結晶粒が粗大化し強度低下を招くとい
う理由による。また、その際の加熱時間は均一かつ充分
なオーステナイト化を図るに充分な時間として3秒以上
で8.0時間以内である。さらに、急冷する温度を22
0〜390°Cの範囲に限定する理由は、220°C以
下まで急冷するとマルテンサイトが生成されて疲労強度
の大巾低下、熱処理変形の増大、焼割れを起し、一方、
390°C以上ではベイナイト地とパーライト地との混
在組織となり靭性を阻害するためである。また、その急
冷温度での保持時間を0.5〜8.0時間に限定するの
は、0.5時間以下ではベイナイト化が充分行われず、
引上げ後未変態オーステナイトがマルテン化を起し疲労
強度等の低下を招き、一方、8.0時間以上では目的と
する性質を得るに充分な時間ではあるが生産性の低下を
招くという理由による。
したがって、このように焼鈍処理により素材の硬度を下
げた後機械加工するので加工性が高まり歯車の歯切り加
工等加工精度の要求される加工をも容易に行うことがで
きる。しかも、このようにして最終的に得られた球状黒
鉛鋳鉄は、規準処理により基地組織をフェライト地から
パーライト地に変えた後恒温変態処理を施すので、フェ
ライト地から恒温変態処理を施したものに比べると疲労
強度は5〜10倍へ飛躍的に向上し、その結果、フェラ
イト地から恒温変態処理を経てショットピーニング処理
を施したものとほぼ同等以上の疲労強度を示す。
加えて、上記恒温変態処理後ロール加工および/または
ショットピーニング処理を施せば、疲労強度は一層高く
なり、鍛造鋼以上の疲労強度が得られる。よって従来、
鍛造加工により製造していた足回り部品や歯車、クラン
クシャフト、コンロッド、高速回転軸等エンジン部品で
あって繰り返し応力を受ける部品に対しても適用可能と
なり、成形性の向上および主に設備面でのコストダウン
化を図ることができる。
次に、具体的実施例について説明するに、まず従来の製
造法による試験材は、下記第1表に示し/た化学組成の
素材A−Dを920°Cで8.0時間加熱保持した後大
気放冷し、その後720℃で5.0時間加熱保持した後
大気放冷する焼鈍加工を施し、この素材を機械加工して
第1図に示す小野式回転曲げ疲労試験片に成形し、次・
に890°Cで70分間脱炭酸化防止のため侵炭性雰囲
気(002=0.15〜0.2%)でオーステナイト化
後260°Cに保温されたソルト浴中に浸漬しこの温度
で2.0時間保持する恒温変態処理を施した。さらに、
下記第2表に示す条件でショットピーニング処理を施し
た後、回転曲げ疲労試験に供した。
一方、本発明の製造法による試験材は、上記と同一の素
材A−Dに上記従来の製造法による場合と同一条件で焼
鈍処理および機械加工を施して試験片に成形し、その後
900°Cで2.0時間保持した後大気放冷する規準処
理を施し、つづいて上記従来の製造法による場合と同一
条件で恒温変態処理オよびショットピーニング処理を施
し、回転曲げ疲労試験に供した。
これらの試験片を回転曲げ疲労試験し、その試験結果を
第2図に示す。尚、第2図は、応力40kLj /闘2
の時の破断までの繰り返し回数を表わしたものである。
同図より、A−D缶素材とも本発明の製造法によるもの
は、従来の製造法によるものに較べて破断までの繰り返
し回数が数倍の値を示しており、疲労強度が著しく向上
していることが判る。
以上説明したように、本発明の高疲労強度球状黒鉛鋳鉄
の製造法によれば、素材に焼鈍処理を施して基地組織を
フェライト地にした後機械加工し、その後、規準処理を
施して基地組織をパーライト地にした後恒温変態処理す
るようにしたので、機械加工の際には加工性を高めるこ
とができるとともに最終的に得られる球状黒鉛鋳鉄の疲
労強度を大巾に向上させることができ、よって加工性と
疲労゛強度という相反する特性を両立させた球状黒鉛鋳
鉄材を製造することができ、実用1優れた効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は回転曲げ疲労試験片の側面図、第2図は回転曲
げ疲労試験の試験結果を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)球状黒鉛鋳鉄を素材とし、該素材を850〜10
    00’C″′Q0.5〜8.0時間加熱保持した後大気
    放冷ないし炉冷し、つぎに再度700〜760°Cで0
    .5〜8.0時間加熱保持した後大気放冷ないし炉冷す
    る焼鈍処理を施し、その後、上記焼鈍された素材を製品
    形状に機械加工し、次に、850〜1000°Cで8秒
    〜8.0時間保持した後700°Cまで冷却する焼準処
    理を施し、さらにつづいて、850〜1000°Cに3
    秒〜8.0時間保持した後220〜390’Cまで急冷
    し、この温度で0.5〜8.0時間保持する恒温変態処
    理を施すことを特徴とする高疲労強度球状黒鉛鋳鉄の製
    造法。
JP19161782A 1982-10-30 1982-10-30 高疲労強度球状黒鉛鋳鉄の製造法 Granted JPS5980715A (ja)

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JPS626612B2 JPS626612B2 (ja) 1987-02-12

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN101921947A (zh) * 2010-08-12 2010-12-22 荆州环宇汽车零部件有限公司 球墨铸铁曲轴余热风冷正火的方法
CN101921904A (zh) * 2010-08-12 2010-12-22 荆州环宇汽车零部件有限公司 不发生正火耗费的球墨铸铁曲轴正火方法
CN114561523A (zh) * 2022-03-10 2022-05-31 锦州捷通铁路机械股份有限公司 一种控制球墨铸铁显微缩松方法

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