JPS60184694A - 部分硬化鋳鉄部材の製造方法 - Google Patents
部分硬化鋳鉄部材の製造方法Info
- Publication number
- JPS60184694A JPS60184694A JP4019184A JP4019184A JPS60184694A JP S60184694 A JPS60184694 A JP S60184694A JP 4019184 A JP4019184 A JP 4019184A JP 4019184 A JP4019184 A JP 4019184A JP S60184694 A JPS60184694 A JP S60184694A
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- JP
- Japan
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- cast iron
- iron member
- layer
- chilled
- surface layer
- Prior art date
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
未発明は一旦鋳活した鋳鉄部材の表層部をiJT溶融せ
しめることで、表層部に耐摩耗性に優れたチル化層を形
成するようにした部分硬化鋳鉄部材の製造方法に関する
。
しめることで、表層部に耐摩耗性に優れたチル化層を形
成するようにした部分硬化鋳鉄部材の製造方法に関する
。
内燃機関におけるカムシャフト及びロッカアームは一般
に鋳造によって製造されている。そしてこれらカムシャ
フト或いはロッカアームはその表層部が刀いに摺接する
か、−・タペットと摺接している。したがって、カムシ
ャフト及びロッカアームの表層の一部(摺接部分)は他
の部位に比べ高い耐摩耗性が要求される。
に鋳造によって製造されている。そしてこれらカムシャ
フト或いはロッカアームはその表層部が刀いに摺接する
か、−・タペットと摺接している。したがって、カムシ
ャフト及びロッカアームの表層の一部(摺接部分)は他
の部位に比べ高い耐摩耗性が要求される。
そこで、従来にあっては、一部に耐摩耗性に優れた部分
が要求されるカムシャフト等においては鋳鉄部材を製造
するに際し、鋳造時に鋳型の一部に冷し金をセットして
おき、冷し金が当たる部分に耐摩耗性に優れたチル化層
を鋳造と同時に形成するようにしている。しかしながら
斯かる手段によると、冷し金をセットする工程が付加さ
れること及びバリ取り工数も大11」に増し、冷し金の
型ズレによる研磨代も多くする必要があるとともに軸部
へのチル流れ等で所望の部分のみにチル化層を形成する
ことが困難であるため、これらの対策として一般に一旦
鋳鉄部材を鋳造した後、耐摩耗性か要求される部分を、
プラズマアーク等を用いて11)溶接せしめる方法が考
えられる。
が要求されるカムシャフト等においては鋳鉄部材を製造
するに際し、鋳造時に鋳型の一部に冷し金をセットして
おき、冷し金が当たる部分に耐摩耗性に優れたチル化層
を鋳造と同時に形成するようにしている。しかしながら
斯かる手段によると、冷し金をセットする工程が付加さ
れること及びバリ取り工数も大11」に増し、冷し金の
型ズレによる研磨代も多くする必要があるとともに軸部
へのチル流れ等で所望の部分のみにチル化層を形成する
ことが困難であるため、これらの対策として一般に一旦
鋳鉄部材を鋳造した後、耐摩耗性か要求される部分を、
プラズマアーク等を用いて11)溶接せしめる方法が考
えられる。
即ち、−日。鋳造した後に鋳鉄部材の表層部を再溶融せ
しめると、溶融しない他の部分が冷し金と同様の作用を
することで、11■溶融層がチル化層となり、部分的に
硬化した鋳鉄部材が得られる。
しめると、溶融しない他の部分が冷し金と同様の作用を
することで、11■溶融層がチル化層となり、部分的に
硬化した鋳鉄部材が得られる。
ところで、プラズマアークを用いて例えばカムシャフト
表層部をIIf溶融せしめるには、第1、図に2J<す
如く、カムシャフト(1)の表面をプラズマアークが蛇
行軌跡(2)を描くように走査し、カムシャフト表層部
を11■溶融せしめ、この溶融した表層部を冷却せしめ
てチル化層を形成するようにしている。ここで、プラズ
マアークの軌跡(2)は図にも示す如く部分的に極めて
近接した部分を通ったり、場合によってはオーバラップ
することもある。すると、図において部分(A)をjl
J溶融せしめる際に、既に冷却してチル化層となった部
分(B)か熱影響を受けて焼戻され、黒鉛化が促進し、
黒鉛か発生する。即ち、チル化層をなすセメンタイト(
Fe3 c)の黒鉛化、つまりセメンタイトがテンパー
カーボンとフェライトの組織に変化する。
表層部をIIf溶融せしめるには、第1、図に2J<す
如く、カムシャフト(1)の表面をプラズマアークが蛇
行軌跡(2)を描くように走査し、カムシャフト表層部
を11■溶融せしめ、この溶融した表層部を冷却せしめ
てチル化層を形成するようにしている。ここで、プラズ
マアークの軌跡(2)は図にも示す如く部分的に極めて
近接した部分を通ったり、場合によってはオーバラップ
することもある。すると、図において部分(A)をjl
J溶融せしめる際に、既に冷却してチル化層となった部
分(B)か熱影響を受けて焼戻され、黒鉛化が促進し、
黒鉛か発生する。即ち、チル化層をなすセメンタイト(
Fe3 c)の黒鉛化、つまりセメンタイトがテンパー
カーボンとフェライトの組織に変化する。
この黒鉛化が生じた部分の硬度はHRB 85〜85と
なり、従来の冷し金を用いて形成したチル化層の硬度H
RC40〜50に比べ極めて低くなり、その結果耐摩耗
−性、耐ピツチング性に劣る結果となる。
なり、従来の冷し金を用いて形成したチル化層の硬度H
RC40〜50に比べ極めて低くなり、その結果耐摩耗
−性、耐ピツチング性に劣る結果となる。
本発明は一旦鋳造した鋳鉄部材の一部を再溶融硬化処理
して当該一部をチル化層とする際に、黒鉛化の発生と、
材料中のマンガン(M++)及び硫黄(S)の帛とが密
接に関連していることを見出し、この知見に基づき、黒
鉛化を防止し得るようにした部分硬化鋳鉄部材の製造方
法を提供することを目的とする。
して当該一部をチル化層とする際に、黒鉛化の発生と、
材料中のマンガン(M++)及び硫黄(S)の帛とが密
接に関連していることを見出し、この知見に基づき、黒
鉛化を防止し得るようにした部分硬化鋳鉄部材の製造方
法を提供することを目的とする。
この目的を達成すべく本発明は、鋳鉄部材の材料として
、炭素(C)を3.0〜3.8wt$、硅素(Si)を
1.5−2.4wt%、リン(P)を0.1wtX以下
、マンカン(Mn)e(1,5〜2.OwtL Ia、
Fj(S) ヲ0.08〜0.2wt%、鉄(Fe)を
残部とした鋳鉄を用い、この鋳鉄を鋳造して所定形状の
鋳鉄部材とし、この鋳鉄部材の表層部をプラズマアーク
等の加熱1段でrl溶融せしめ、この際加熱手段の走査
軌跡がオーバーラツプ若しくはりいに近接するようにし
、更に該i1)溶融した部分を冷却せしめてチル化層を
形成するようにしたことをその要旨とする。
、炭素(C)を3.0〜3.8wt$、硅素(Si)を
1.5−2.4wt%、リン(P)を0.1wtX以下
、マンカン(Mn)e(1,5〜2.OwtL Ia、
Fj(S) ヲ0.08〜0.2wt%、鉄(Fe)を
残部とした鋳鉄を用い、この鋳鉄を鋳造して所定形状の
鋳鉄部材とし、この鋳鉄部材の表層部をプラズマアーク
等の加熱1段でrl溶融せしめ、この際加熱手段の走査
軌跡がオーバーラツプ若しくはりいに近接するようにし
、更に該i1)溶融した部分を冷却せしめてチル化層を
形成するようにしたことをその要旨とする。
以トに本発明方法を基体的な実施例に基づいて説明する
。
。
先ず、黒鉛形状としてA型中独又はA型を主体く例えば
8oz)とし、B型、B型及びB型が混在するねずみt
Jr鉄品であるJISFC30+、(を溶解り5、この
溶1号中にマンカン(Nn)をj、0wt%、硫黄(S
) 全0..2wt%添加し、コノ溶lv、を砂型中に
17込みカムシャフトを鋳造した。尚、マンカン(Mn
)及び硫黄(S)を添加した後の溶湯成分は、炭素(C
)が3.27wt% 、イ11素(Si)が1.95w
t% 、−y ンカン(Mn)が1.5wt%、IJ
7 (P)が0.029wt%、硫黄(S)が0.12
4賛tX 、鉄(Fe)が残部であった。
8oz)とし、B型、B型及びB型が混在するねずみt
Jr鉄品であるJISFC30+、(を溶解り5、この
溶1号中にマンカン(Nn)をj、0wt%、硫黄(S
) 全0..2wt%添加し、コノ溶lv、を砂型中に
17込みカムシャフトを鋳造した。尚、マンカン(Mn
)及び硫黄(S)を添加した後の溶湯成分は、炭素(C
)が3.27wt% 、イ11素(Si)が1.95w
t% 、−y ンカン(Mn)が1.5wt%、IJ
7 (P)が0.029wt%、硫黄(S)が0.12
4賛tX 、鉄(Fe)が残部であった。
次いでI−記カムシャフトのカムリフト表面をプラズマ
アークにて蛇行軌跡を描くように走査して11)溶融せ
しめ、とのiI溶融させた部分を冷却硬化せしめた。こ
こで、プラズマアークによるtlj溶融処理の条件とし
ては、プラズマアークの作動カス(アルゴンガス)の流
量を 1文/win、電流を8OA、プラズマトーチの
蛇行スピードを1m/mi’nとした。
アークにて蛇行軌跡を描くように走査して11)溶融せ
しめ、とのiI溶融させた部分を冷却硬化せしめた。こ
こで、プラズマアークによるtlj溶融処理の条件とし
ては、プラズマアークの作動カス(アルゴンガス)の流
量を 1文/win、電流を8OA、プラズマトーチの
蛇行スピードを1m/mi’nとした。
以1−の如くして得られたカムシャフトのカムリフト部
の組織の拡大(100倍)W4微鏡写真を第2図に示す
。第2図の顕微鏡写真において、白色の部分はセメンタ
イト組織であり、黒色の部分はパーライト組織である。
の組織の拡大(100倍)W4微鏡写真を第2図に示す
。第2図の顕微鏡写真において、白色の部分はセメンタ
イト組織であり、黒色の部分はパーライト組織である。
したがって、本発明方法によって形成したチル化層には
熱影響による黒鉛化現象が殆ど見られず、またその硬度
はHRC53〜55であった。
熱影響による黒鉛化現象が殆ど見られず、またその硬度
はHRC53〜55であった。
一方、本発明方法によって得たカムシャフトと比較すべ
く一般的な成分割合(炭素(C)が3.21wt%、硅
素(Sl)が2.31wt% 、マンカン(Mn)が0
.48wt%、リン(P)が0.032wt%、硫黄(
S)が0.028 wtl 、鉄(Fe)が残部)のJ
ISFC30材を溶融せしめ、これを砂型を用いて鋳造
してカムシャフトを得、このカムシャフトのカムリフト
部を前記と同−条件でプラズマアークにより11)溶融
硬化処理した。
く一般的な成分割合(炭素(C)が3.21wt%、硅
素(Sl)が2.31wt% 、マンカン(Mn)が0
.48wt%、リン(P)が0.032wt%、硫黄(
S)が0.028 wtl 、鉄(Fe)が残部)のJ
ISFC30材を溶融せしめ、これを砂型を用いて鋳造
してカムシャフトを得、このカムシャフトのカムリフト
部を前記と同−条件でプラズマアークにより11)溶融
硬化処理した。
このようにして得られたカムリフト部の組織の拡大(1
00倍)WJ微鏡写真を第3図に示す。第3図の顕微鏡
写真において、黒色の部分は黒鉛化によって生したテン
パーカーボンであり、テンパーカーボンの周囲の白色部
分はフェライト組織であり、白色の細長い部分はセメン
タイト組織であり、灰色部分はパーライト組織である。
00倍)WJ微鏡写真を第3図に示す。第3図の顕微鏡
写真において、黒色の部分は黒鉛化によって生したテン
パーカーボンであり、テンパーカーボンの周囲の白色部
分はフェライト組織であり、白色の細長い部分はセメン
タイト組織であり、灰色部分はパーライト組織である。
このような成分組成をもつFe12材を用いて+1溶融
硬化処理を施したものにあっては、再溶融硬化処理した
部分に、テンパーカーボン、フェライト組織、セメンタ
イト組織及びパーライト組織が形成され、その硬度はH
RB 85〜95と本−i IJIに係るカムシャフト
]・比ベカムリフト部の硬1mにおいて、極めて劣って
いる部分が発生していることが解る。
硬化処理を施したものにあっては、再溶融硬化処理した
部分に、テンパーカーボン、フェライト組織、セメンタ
イト組織及びパーライト組織が形成され、その硬度はH
RB 85〜95と本−i IJIに係るカムシャフト
]・比ベカムリフト部の硬1mにおいて、極めて劣って
いる部分が発生していることが解る。
また、1−記実施例の他に炭素(C)を3.0〜3、s
wtX、硅素(Si)ヲ、1.5〜2.4wH1!j7
(P)を0.1wH以下以上定し、マンゴy (Mn)
及び硫* (S)の添加l−)を増派させて黒鉛化の発
生のイi無を実験した。この結果、黒鉛化は、炭素、硅
素、リンの割合には影響が少なく、マンガン及び硫黄の
割合に左右されることが判明した。即ち、マンガン(M
n)又は硫黄(S)の添加量を多くすれば、黒鉛化は防
止でき、特に鋳鉄部材中のマンガン(Mn)量が”fl
’、5wt$、ii黄(S)量が0.08wt$未満で
あルト黒鉛化現象が顕著となり、逆にマンガン(Mn)
の都を2、OwtX以上、硫黄(S) ノ量を0.2w
t1以上とすると、確かに黒鉛化は防IFされるものの
、母材中にチル組織が現われ、硬度を必要としない部分
例えばカムシャフトのジャーナル部の硬度も高くなり、
後の切削加工が困難となることが判明した。
wtX、硅素(Si)ヲ、1.5〜2.4wH1!j7
(P)を0.1wH以下以上定し、マンゴy (Mn)
及び硫* (S)の添加l−)を増派させて黒鉛化の発
生のイi無を実験した。この結果、黒鉛化は、炭素、硅
素、リンの割合には影響が少なく、マンガン及び硫黄の
割合に左右されることが判明した。即ち、マンガン(M
n)又は硫黄(S)の添加量を多くすれば、黒鉛化は防
止でき、特に鋳鉄部材中のマンガン(Mn)量が”fl
’、5wt$、ii黄(S)量が0.08wt$未満で
あルト黒鉛化現象が顕著となり、逆にマンガン(Mn)
の都を2、OwtX以上、硫黄(S) ノ量を0.2w
t1以上とすると、確かに黒鉛化は防IFされるものの
、母材中にチル組織が現われ、硬度を必要としない部分
例えばカムシャフトのジャーナル部の硬度も高くなり、
後の切削加工が困難となることが判明した。
したがって母材中のマンガン(Mn)は0.5〜2.O
wtX、硫黄(S)は0.08〜0.2wt$とするこ
とが好ましい。
wtX、硫黄(S)は0.08〜0.2wt$とするこ
とが好ましい。
また黒鉛形状としてB型又はC型単独とすると、黒鉛が
一箇所に集中して析出しやすく、ポーラスが発生しやす
く、D型又はE型単独のものを用いると急冷手段を採ら
ねばならず、更にT i @の合金元素を添加しなけれ
ばならず、工程が複雑化しコスト的に不利となるため使
用する材料の黒鉛形状はA型又はA型を主体とするのが
好ましい、更に黒鉛の大きさとしてはASTM4〜7と
す゛るとよい。
一箇所に集中して析出しやすく、ポーラスが発生しやす
く、D型又はE型単独のものを用いると急冷手段を採ら
ねばならず、更にT i @の合金元素を添加しなけれ
ばならず、工程が複雑化しコスト的に不利となるため使
用する材料の黒鉛形状はA型又はA型を主体とするのが
好ましい、更に黒鉛の大きさとしてはASTM4〜7と
す゛るとよい。
尚、実施例にあっては、加熱手段としてプラズマアーク
を71\したが、レーザー、エレクトロビーl1、TI
G等でもよい。
を71\したが、レーザー、エレクトロビーl1、TI
G等でもよい。
以にに説IJJ した如く本発明によれば、マンカン(
Mn)を0.5〜2.0wtL M黄(S)を0.08
”0.2wt1含イ1したねずみh鉄材ネ′1を用いて
カムシャフト等の銃鉄部材をPJ造し、この後、銃鉄部
材の一部をプラズマアーク等の加熱手段にて再溶融せし
めるよにしたので、+i衷l’)溶融した部分は熱影響
を受けても黒鉛化することなく、したがって従来の如く
冷し金を4り内にセットすることなく、 ・部に耐摩耗
性に饋れた1Xう硬rUのチル化層を形成した鋳鉄部材
をtllることかできる。
Mn)を0.5〜2.0wtL M黄(S)を0.08
”0.2wt1含イ1したねずみh鉄材ネ′1を用いて
カムシャフト等の銃鉄部材をPJ造し、この後、銃鉄部
材の一部をプラズマアーク等の加熱手段にて再溶融せし
めるよにしたので、+i衷l’)溶融した部分は熱影響
を受けても黒鉛化することなく、したがって従来の如く
冷し金を4り内にセットすることなく、 ・部に耐摩耗
性に饋れた1Xう硬rUのチル化層を形成した鋳鉄部材
をtllることかできる。
第1図はカムシャフトの表面をプラズマアークにて再溶
融せしめる際のアークの軌跡を示す斜視図、ttS2図
は未発IJ方法によって形成した再溶融硬化処理層の金
属相へのPL′I徴錦−jj内 ff(* l’W’l
−) iH来の再溶融硬化処理層の金属組員の顕微鏡写
真である。 尚、図面中(1)は鋳鉄部材であるカムシャフト、(2
)はプラズマアークの蛇行軌跡である。 特許出願人 本田技研工業株式会社 代理人 jt理士 ド 1) 容−部 間 弁理士 大 橋 邦 部 同 jf理士 小 山 有
融せしめる際のアークの軌跡を示す斜視図、ttS2図
は未発IJ方法によって形成した再溶融硬化処理層の金
属相へのPL′I徴錦−jj内 ff(* l’W’l
−) iH来の再溶融硬化処理層の金属組員の顕微鏡写
真である。 尚、図面中(1)は鋳鉄部材であるカムシャフト、(2
)はプラズマアークの蛇行軌跡である。 特許出願人 本田技研工業株式会社 代理人 jt理士 ド 1) 容−部 間 弁理士 大 橋 邦 部 同 jf理士 小 山 有
Claims (1)
- 炭素(C) ヲ3.0−3.8 wtl 、硅素(Si
)ヲ1.5〜2.4+st%、’)’ 7 (P) ヲ
0.1wt$以上、−y ンカン(Mn)を0.5−2
.OwtL Ml黄(S)を0.08−0.2wt%、
鉄(Fe)を残部としたA型の黒鉛形状又はA型を主体
とした黒鉛形状のねずみ鋳鉄を材料として所定形状のY
j鉄部材を#)I造し、次いでこの鋳鉄部材の耐摩耗性
が要求させる表層部をプラズマーク等の加熱手段を用い
て、その走査軌跡がオーパーラ・ンプ又は近接する如く
走査して該表層部を再溶融せしめ、この後再溶融層を冷
却せしめてチル化層を形成するようにしたことを特徴と
する部分硬化鋳鉄部材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4019184A JPS60184694A (ja) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | 部分硬化鋳鉄部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4019184A JPS60184694A (ja) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | 部分硬化鋳鉄部材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60184694A true JPS60184694A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=12573880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4019184A Pending JPS60184694A (ja) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | 部分硬化鋳鉄部材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60184694A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4905538A (en) * | 1988-01-25 | 1990-03-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Camshaft |
CN1053702C (zh) * | 1996-11-20 | 2000-06-21 | 山东矿业学院 | 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5785926A (en) * | 1980-11-18 | 1982-05-28 | Toyota Motor Corp | Formation of wear resistant layer of casting |
-
1984
- 1984-03-02 JP JP4019184A patent/JPS60184694A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5785926A (en) * | 1980-11-18 | 1982-05-28 | Toyota Motor Corp | Formation of wear resistant layer of casting |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4905538A (en) * | 1988-01-25 | 1990-03-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Camshaft |
CN1053702C (zh) * | 1996-11-20 | 2000-06-21 | 山东矿业学院 | 一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法 |
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