JPS61266520A - 鋳鉄製品の製造方法 - Google Patents
鋳鉄製品の製造方法Info
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- JPS61266520A JPS61266520A JP10718185A JP10718185A JPS61266520A JP S61266520 A JPS61266520 A JP S61266520A JP 10718185 A JP10718185 A JP 10718185A JP 10718185 A JP10718185 A JP 10718185A JP S61266520 A JPS61266520 A JP S61266520A
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- iron product
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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】
（技術分野）
本発明は、鋳鉄製品の製造方法に係り、特に鋳鉄製品に
対する表面焼入れ技術の改善に関するものである。
対する表面焼入れ技術の改善に関するものである。
（従来技術とその問題点）
近年、鋳鉄製品に対する焼入れ手法の一つとして、鋳鉄
製品の表面にレーザビームを照射することによって、そ
の表面を硬化処理する表面焼入れ手法が明らかにされた
（特開昭５８−１４７５１６号公報参照）。この従来の
鋳鉄製品へのレーザ焼入れ技術は、鋳造後に晶出してい
る黒鉛をレーザビームにより黒鉛の溶融温度（約３００
０°Ｃ）程度に加熱せしめて、再溶融せしめ、そしてそ
の後の急冷効果によって、高硬度のチル組織を得るよう
にしたものである。
製品の表面にレーザビームを照射することによって、そ
の表面を硬化処理する表面焼入れ手法が明らかにされた
（特開昭５８−１４７５１６号公報参照）。この従来の
鋳鉄製品へのレーザ焼入れ技術は、鋳造後に晶出してい
る黒鉛をレーザビームにより黒鉛の溶融温度（約３００
０°Ｃ）程度に加熱せしめて、再溶融せしめ、そしてそ
の後の急冷効果によって、高硬度のチル組織を得るよう
にしたものである。
しかしながら、このような従来のレーザ焼入れ手法にあ
っては、チル化によって、表面の黒鉛が殆ど消失するた
めに、そのような焼入れされた鋳鉄表面をそのまま摺動
面として用いるには、その潤滑性に問題があった。
っては、チル化によって、表面の黒鉛が殆ど消失するた
めに、そのような焼入れされた鋳鉄表面をそのまま摺動
面として用いるには、その潤滑性に問題があった。
（解決手段）
本発明は、かかる問題を解消すべく為されたものであっ
て、その特徴とするところは、鋳鉄製品の少なくとも潤
滑性を与えるべき部位の鋳鉄組織中の黒鉛を鋳造過程に
おいて制御して、微細に晶出せしめ、そしてその晶出す
る黒鉛の制御された部位の表面に対して、該黒鉛の溶融
温度未満の温度域で表面焼入れをするようにしたことに
ある。
て、その特徴とするところは、鋳鉄製品の少なくとも潤
滑性を与えるべき部位の鋳鉄組織中の黒鉛を鋳造過程に
おいて制御して、微細に晶出せしめ、そしてその晶出す
る黒鉛の制御された部位の表面に対して、該黒鉛の溶融
温度未満の温度域で表面焼入れをするようにしたことに
ある。
すなわち、本発明手法は、添加元素、或いは鋳造時の鋳
造方案や冷却方法及び熱処理等を工夫することにより、
少なくとも潤滑性を与えるべき部位の鋳物の表面或いは
内部の鋳鉄組織における黒鉛形状を制御した鋳鉄製品を
製造し、更にこの鋳鉄製品の表面に対して、レーザビー
ムの照射等により、鋳鉄組織中の黒鉛を溶融することな
く、基地中、或いは粒界に残存している炭素成分の全部
あるいは一部をマルテンサイト変態に供し、焼入れを達
成するものであり、表面硬度と摺動特性の両方の効果を
併わせ持つ機能表面を得るようにした熱処理法である。
造方案や冷却方法及び熱処理等を工夫することにより、
少なくとも潤滑性を与えるべき部位の鋳物の表面或いは
内部の鋳鉄組織における黒鉛形状を制御した鋳鉄製品を
製造し、更にこの鋳鉄製品の表面に対して、レーザビー
ムの照射等により、鋳鉄組織中の黒鉛を溶融することな
く、基地中、或いは粒界に残存している炭素成分の全部
あるいは一部をマルテンサイト変態に供し、焼入れを達
成するものであり、表面硬度と摺動特性の両方の効果を
併わせ持つ機能表面を得るようにした熱処理法である。
より具体的には、従来例では、第１図（ａ）に示される
鋳鉄製品２において、その摺動面４にレーザ焼入れ等に
よって表面焼入れ処理が施されると、その焼入れ部６は
、第１図（ｂ）に示される如く、硬度の高いチル部８を
形成することとなるが、このチル部８は、チル化によっ
て黒鉛が存在しないため、潤滑性に劣るようになるので
ある。
鋳鉄製品２において、その摺動面４にレーザ焼入れ等に
よって表面焼入れ処理が施されると、その焼入れ部６は
、第１図（ｂ）に示される如く、硬度の高いチル部８を
形成することとなるが、このチル部８は、チル化によっ
て黒鉛が存在しないため、潤滑性に劣るようになるので
ある。
なお、このチル部８の下の母材を構成する（フェライト
＋パーライト）組織１０には、大きな形状の黒鉛１２が
存在しているが、この大きな黒鉛１２は焼入れ部６の表
面の潤滑性には何等寄与するものではないのである。
＋パーライト）組織１０には、大きな形状の黒鉛１２が
存在しているが、この大きな黒鉛１２は焼入れ部６の表
面の潤滑性には何等寄与するものではないのである。
これに対して、本発明にあっては、第２図（ａ）および
第３図（ａ）に示される如く、鋳鉄製品２の鋳造時にお
いて、その所定位置に冷し金１４が配置されて冷却せし
められたり、水冷鋳型１６による冷却が施されることに
よって、かかる鋳鉄製品２の摺動面４の部位における鋳
鉄組織中の黒鉛の晶出を制御して、第２図（ｂ）および
第３図（ｂ）に示される如く、形状の小さな、微細な黒
鉛１８を晶出せしめるのである。なお、鋳鉄製品２の冷
し金１４や水冷鋳型１６にて冷却された部分には、チル
部８が形成されることとなる。
第３図（ａ）に示される如く、鋳鉄製品２の鋳造時にお
いて、その所定位置に冷し金１４が配置されて冷却せし
められたり、水冷鋳型１６による冷却が施されることに
よって、かかる鋳鉄製品２の摺動面４の部位における鋳
鉄組織中の黒鉛の晶出を制御して、第２図（ｂ）および
第３図（ｂ）に示される如く、形状の小さな、微細な黒
鉛１８を晶出せしめるのである。なお、鋳鉄製品２の冷
し金１４や水冷鋳型１６にて冷却された部分には、チル
部８が形成されることとなる。
そして、このような鋳鉄製品２の摺動面４部位に小さな
黒鉛１８が存在する状態下において、黒鉛が溶融しない
範囲、例えば９５０℃〜１３００℃程度の温度で、レー
ザ焼入れ等の焼入れ操作を実施することによって、基地
中或いは粒界に残存している炭素成分をマルテンサイト
変態に供して、摺動面４部位に（マルテンサイ斗＋セメ
ンタイト）組織２０を形成するものであり、これによっ
て該摺動面４部位に小さな黒鉛１８を残存せしめて、表
面硬度と共に、摺動特性の向上を図るようにしたのであ
る。
黒鉛１８が存在する状態下において、黒鉛が溶融しない
範囲、例えば９５０℃〜１３００℃程度の温度で、レー
ザ焼入れ等の焼入れ操作を実施することによって、基地
中或いは粒界に残存している炭素成分をマルテンサイト
変態に供して、摺動面４部位に（マルテンサイ斗＋セメ
ンタイト）組織２０を形成するものであり、これによっ
て該摺動面４部位に小さな黒鉛１８を残存せしめて、表
面硬度と共に、摺動特性の向上を図るようにしたのであ
る。
また、第４図（ａ）に示される鋳鉄製品２は、その鋳造
時に、溶湯に添加元素（例えば、マンガン、マグネシウ
ム等）等を適宜加えることによって、晶出する黒鉛の形
状が小さくなるようにされたものであって、そのような
鋳鉄製品２であっても、上述の如き所定の表面焼入れ操
作によって、第４図（ｂ）に示される如く、摺動面４部
位には、微細化された小さな黒鉛１８の存在する（マル
テンサイト＋セメンタイト）組ｗｉ２０が形成されるよ
うになるのである。
時に、溶湯に添加元素（例えば、マンガン、マグネシウ
ム等）等を適宜加えることによって、晶出する黒鉛の形
状が小さくなるようにされたものであって、そのような
鋳鉄製品２であっても、上述の如き所定の表面焼入れ操
作によって、第４図（ｂ）に示される如く、摺動面４部
位には、微細化された小さな黒鉛１８の存在する（マル
テンサイト＋セメンタイト）組ｗｉ２０が形成されるよ
うになるのである。
なお、このようにして、鋳鉄製品２の少なくとも潤滑性
を与えるべき部位（４）に品出させられる黒鉛は、その
大きなもの（１２）よりも小さなもの（１８）の方が、
表面硬度においてより優れたものであるところから、潤
滑性と併せて、その形状がより小さくなるように制御せ
しめられることが望ましく、一般に、ＡＳＴＭで定めら
れた黒鉛形状の種類において、Ｄ形およびＥ形のうちの
何れかとなるように制御されることとなる。なお、この
Ｄ形若しくはＥ形の形状を呈する黒鉛は、何れも樹技状
品間偏析を特徴とするものである。
を与えるべき部位（４）に品出させられる黒鉛は、その
大きなもの（１２）よりも小さなもの（１８）の方が、
表面硬度においてより優れたものであるところから、潤
滑性と併せて、その形状がより小さくなるように制御せ
しめられることが望ましく、一般に、ＡＳＴＭで定めら
れた黒鉛形状の種類において、Ｄ形およびＥ形のうちの
何れかとなるように制御されることとなる。なお、この
Ｄ形若しくはＥ形の形状を呈する黒鉛は、何れも樹技状
品間偏析を特徴とするものである。
また、かかる鋳鉄製品に対する表面焼入れの方法として
は、レーザビームの照射によるレーザ焼入れ法が好適に
採用されるものであるが、かかる表面部位を所定の温度
まで加熱し得るものであれば、他の適当な加熱手段も、
適宜に採用可能である。なお、レーザ焼入れする場合に
おいて用いられるレーザとしては、炭酸ガス、ヘリウム
、窒素等を用いるガスレーザや、Ｙ３ Ａ ｌ ｓ Ｏ
！２＋ Ａ １１２０１．ガラス等を用いる固体レー
ザ等を使用することができるが、特に、本発明にあって
は、従来の如く黒鉛溶融温度の約３０００℃程度まで加
熱する必要がないところから、低いエネルギー密度のレ
ーザもを利に用いることができるのである。
は、レーザビームの照射によるレーザ焼入れ法が好適に
採用されるものであるが、かかる表面部位を所定の温度
まで加熱し得るものであれば、他の適当な加熱手段も、
適宜に採用可能である。なお、レーザ焼入れする場合に
おいて用いられるレーザとしては、炭酸ガス、ヘリウム
、窒素等を用いるガスレーザや、Ｙ３ Ａ ｌ ｓ Ｏ
！２＋ Ａ １１２０１．ガラス等を用いる固体レー
ザ等を使用することができるが、特に、本発明にあって
は、従来の如く黒鉛溶融温度の約３０００℃程度まで加
熱する必要がないところから、低いエネルギー密度のレ
ーザもを利に用いることができるのである。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明手法によれば、
鋳鉄製品の表面の所望の箇所だけに、硬度と潤滑性とを
併わせ持つ摺動面を有利に形成することができ、また低
いエネルギー密度のレーザを用いても、容易に作業がで
きるところから、その経済的効果も大であり、更には摺
動面の潤滑特性が制御できるために、設計の自由度が大
きい等の利点も有しているのである。
鋳鉄製品の表面の所望の箇所だけに、硬度と潤滑性とを
併わせ持つ摺動面を有利に形成することができ、また低
いエネルギー密度のレーザを用いても、容易に作業がで
きるところから、その経済的効果も大であり、更には摺
動面の潤滑特性が制御できるために、設計の自由度が大
きい等の利点も有しているのである。
（実施例）
以下に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本
発明の実施例を挙げるが、本発明が、そのような実施例
の記載によって、何等の制約をも受けるものでないこと
は、言うまでもないところである。
発明の実施例を挙げるが、本発明が、そのような実施例
の記載によって、何等の制約をも受けるものでないこと
は、言うまでもないところである。
先ず、ＦＣＤ４５相当の溶湯から、長径４６鶴、短径３
５１１の、カム形状をしたテスト材を鋳造した。なお、
このテスト材の鋳造時において、第２図に示される方法
と同様にして、鋳型内部に配置せしめられた冷し金によ
って、鋳造される製品の長径方向における一端側部分を
冷却せしめ、その鋳鉄組織中に晶出する黒鉛形状を制御
して、微細化せしめた。また、この冷し金によって、鋳
鉄製品の液冷し金側部分にチル部が形成された。
５１１の、カム形状をしたテスト材を鋳造した。なお、
このテスト材の鋳造時において、第２図に示される方法
と同様にして、鋳型内部に配置せしめられた冷し金によ
って、鋳造される製品の長径方向における一端側部分を
冷却せしめ、その鋳鉄組織中に晶出する黒鉛形状を制御
して、微細化せしめた。また、この冷し金によって、鋳
鉄製品の液冷し金側部分にチル部が形成された。
次いで、この得られたテスト材（鋳鉄製品）を用いて、
その長径方向の表面に対してレーザ加工機（日立製作新
製）から線状ビームを照射せしめ、その長径方向の表面
を、レーザ焼入れした。なお、レーザ加工は、パワー：
２．Ｏｋｗ、加工速度＝２．ＯｍＺ分、アシストガス流
ｆｆｌ：ｉｓｏｇ／分、吸収剤ニスプレー付与、なる条
件下において、実施された。
その長径方向の表面に対してレーザ加工機（日立製作新
製）から線状ビームを照射せしめ、その長径方向の表面
を、レーザ焼入れした。なお、レーザ加工は、パワー：
２．Ｏｋｗ、加工速度＝２．ＯｍＺ分、アシストガス流
ｆｆｌ：ｉｓｏｇ／分、吸収剤ニスプレー付与、なる条
件下において、実施された。
かくして得られた、レーザ焼入れされたテスト材につい
て、その長径方向の複数の測定点における硬度をそれぞ
れ測定し、その結果を焼入れ前の硬度と共に、第５図に
示した。なお、測定点の番号が大きくなればなる程、冷
し金が存在した側の端部から離れることとなる。
て、その長径方向の複数の測定点における硬度をそれぞ
れ測定し、その結果を焼入れ前の硬度と共に、第５図に
示した。なお、測定点の番号が大きくなればなる程、冷
し金が存在した側の端部から離れることとなる。
第５図のグラフから明らかなように、測定点の番号の小
さなテスト材位置においては、既に冷し金によってチル
部が形成されているところから、表面焼入れしても硬度
はあまり変わらないが、その部分はチル化されて黒鉛が
ないところであるために、硬度自体は高いものの、潤滑
性の点で問題があるのである。
さなテスト材位置においては、既に冷し金によってチル
部が形成されているところから、表面焼入れしても硬度
はあまり変わらないが、その部分はチル化されて黒鉛が
ないところであるために、硬度自体は高いものの、潤滑
性の点で問題があるのである。
一方、測定点の番号の大なる部位は、黒鉛形状が大きな
母材部であり、基地の炭素固溶量が少ないため、焼入れ
硬化しない。
母材部であり、基地の炭素固溶量が少ないため、焼入れ
硬化しない。
しかして、この母材部とチル部との間の境界部において
は、冷し金の作用によって晶出する黒鉛が微細な形状に
制御されているところから、その部分の硬度が改善され
〜しかも潤滑特性も良好となる。そして、このような境
界部におけるＡ領域が、摺動面として効果的に使用され
ることとなるのである。
は、冷し金の作用によって晶出する黒鉛が微細な形状に
制御されているところから、その部分の硬度が改善され
〜しかも潤滑特性も良好となる。そして、このような境
界部におけるＡ領域が、摺動面として効果的に使用され
ることとなるのである。
第１図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来のレーザ焼
入れ処理された鋳鉄製品の概略図およびその摺動面部位
の拡大断面説明図であり、第２図（ａ）、第３図（ａ）
および第４図（ａ）は、それぞれ、本発明に従う黒鉛形
状の制御方式の異なる例を示す第１図（ａ）に対応する
図であり、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）および第４図（
ｂ）は、それぞれ、第２図（ａ）、第３図（ａ）および
第４図（ａ）における鋳鉄製品の摺動面部位の拡大断面
説明図であって、第１図（ｂ）に対応するものである。 第５図は、実施例において得られたテスト材の硬度の測
定結果を示すグラフである。 ２：鋳鉄製品 ４：摺動面 ６：表面焼入れ部 ８：チル部 １０： （フェライト＋パーライト）組織１２：黒鉛（
大） １４：冷し金 １８：黒鉛（小） ２０： （マルテンサイト＋セメンタイト）組織出願人
ブラザー工業株式会社 気１囚 第２図 第３図
入れ処理された鋳鉄製品の概略図およびその摺動面部位
の拡大断面説明図であり、第２図（ａ）、第３図（ａ）
および第４図（ａ）は、それぞれ、本発明に従う黒鉛形
状の制御方式の異なる例を示す第１図（ａ）に対応する
図であり、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）および第４図（
ｂ）は、それぞれ、第２図（ａ）、第３図（ａ）および
第４図（ａ）における鋳鉄製品の摺動面部位の拡大断面
説明図であって、第１図（ｂ）に対応するものである。 第５図は、実施例において得られたテスト材の硬度の測
定結果を示すグラフである。 ２：鋳鉄製品 ４：摺動面 ６：表面焼入れ部 ８：チル部 １０： （フェライト＋パーライト）組織１２：黒鉛（
大） １４：冷し金 １８：黒鉛（小） ２０： （マルテンサイト＋セメンタイト）組織出願人
ブラザー工業株式会社 気１囚 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）鋳鉄製品の少なくとも潤滑性を与えるべき部位の
鋳鉄組織中の黒鉛を鋳造過程において制御して微細に晶
出せしめ、そしてその晶出する黒鉛形状の制御された部
位の表面に対して、該黒鉛の溶融温度未満の温度域で表
面焼入れをすることを特徴とする鋳鉄製品の製造方法。 - （２）前記表面焼入れが、レーザビームの照射によつて
行なわれる特許請求の範囲第１項記載の鋳鉄製品の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10718185A JPS61266520A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 鋳鉄製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10718185A JPS61266520A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 鋳鉄製品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266520A true JPS61266520A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14452519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10718185A Pending JPS61266520A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 鋳鉄製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266520A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006123497A1 (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | 摺動部材 |
| AT519996A2 (de) * | 2017-06-01 | 2018-12-15 | Andritz Ag Maschf | Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Stahlyankees |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP10718185A patent/JPS61266520A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006123497A1 (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | 摺動部材 |
| AT519996A2 (de) * | 2017-06-01 | 2018-12-15 | Andritz Ag Maschf | Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Stahlyankees |
| AT519996B1 (de) * | 2017-06-01 | 2020-03-15 | Andritz Ag Maschf | Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Stahlyankees |
| AT519996A3 (de) * | 2017-06-01 | 2020-03-15 | Andritz Ag Maschf | Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Stahlyankees |
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