JPS6136566B2 - - Google Patents
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- JPS6136566B2 JPS6136566B2 JP57131735A JP13173582A JPS6136566B2 JP S6136566 B2 JPS6136566 B2 JP S6136566B2 JP 57131735 A JP57131735 A JP 57131735A JP 13173582 A JP13173582 A JP 13173582A JP S6136566 B2 JPS6136566 B2 JP S6136566B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
本発明は、高密度エネルギー源を用いて金属部
材の所要箇所の金属炭化物を部分的に微細化する
方法に関するもので、更に該方法を用いて摺動部
品、特にロツカーアームを得る方法に関するもの
である。 従来、例えば鋳造部品において、所要の部位の
みに硬さ等の観点から炭化物が要求される場合、
鋳造の際にその部位のみを急冷するチル技術か知
られている。しかしこの方法によると、小物部品
では全体がチル化（炭化物析出）するか、或いは
所望の性能に合つた種類の炭化物を析出させるこ
とができない欠点がある。 一方、鋳造部品の大部分に炭化物が必要で、ご
く局部的のみ、相手攻撃性の観点から、炭化物を
無くすか或いは微細化したい場合、現状ではこれ
に対応できる鋳造技術がなく、多くの場合、相手
攻撃性の点で適する異種材料を接合する技術が用
いられている。しかしこの方法ではかなりコスト
アツプとなる。 上記いずれの技術でも、部品の局部にパターン
形状で炭化物の微細化が必要な場合、現生産技術
ではよい方法がなかつた。 本発明の目的は、金属炭化物が多く含まれてい
る金属部材について、局部的部位における粗大な
金属炭化物が相手攻撃性を強めている場合、該部
位の金属炭化物のみを微細化し得る方法を提供す
ることにあり、これにより該部位の相手攻撃性を
低下させることができる。 本発明者は、相手攻撃性の高い粗大な金属炭化
物を含む金属部材の局部的部位を高密度エネルギ
ー源を用いて再溶融させ、次いで自己冷却するこ
とにより、該部位のみ金属炭化物が微細化され、
従つて相手攻撃性が低下した組織が得られること
を見出し、本発明を完成した。 なお、高密度エネルギー源を用いる再溶融処理
法は、炭化物を含まない例えば鋳物、高炭素鋼材
の材料表面に、炭化物を析出させる目的で使用す
る例はあるが、本発明者の知る限り、従来の一般
技術で局部的のみ炭化物を微細化するのに使用し
た例はない。 本発明の方法は、金属炭化物を含む金属部材の
局部的部位のみを高密度エネルギー源を用いて再
溶融させ、次いで自己冷却することにより、該炭
化物を微細化することを特徴とする。 本発明の方法が適用し得る金属炭化物として
は、相手攻撃性の高い粗大な金属炭化物、例えば
鉄炭化物（Fe3C、Fe2、4C）、クロム炭化物
（Cr7C3、Cr23C6）、モリブデン炭化物（MoC）等
が挙げられる。 上記金属部材としては、例えば鋳鉄、鋼（炭素
〓〓〓〓
鋼、合金鋼）等が一般的であるが、Al合金の初
晶Siも挙げられる。 高密度エネルギー源としては例えばTIGアー
ク、レザービーム、電子ビーム等を用いることが
できる。しかし、品質（ビード）、生産性、コス
ト等を考慮すると、現段階ではパルスTIGアーク
が好ましい。 自己冷却とは、母材（金属部材）の持つ冷却マ
スで冷すことを意味する。 高密度エネルギー源として、安価で溶接分野に
おいて実績のあるパルスTIGアークを使用した場
合を例にとり、本発明の方法による局部的部位の
金属炭化物微細化を以下に説明する。 被処理材を（＋）電極、TIGトーチを（−）電
極として、その間に電流及び通常アルゴンガスか
らなるシールドガスを流してアークを発生させ
る。アーク発生と同時に、金属炭化物を微細化し
たい形状の部位に被処理材又はTIGトーチを移動
させて、この形状の部位のみ再溶融させる。再溶
融終了後電流を切り、被処理材又はTIGトーチの
移動を停止させる。 なお、被処理部が球面内にあるバンドの形状の
場合には、TIGトーチをゆつくり移動させること
により他の部分を少し予熱し、その後所定のスピ
ードで１周させることにより、拘束の強い球面内
でもバンド割れのない再溶融ビードを球面内につ
くることができる。またこのようにしてできたビ
ードエンドの欠陥（クレータ穴、ワレ）を実用上
問題のない程度にするためには、被処理材を走ら
せながらクレータ電流に移し、その後該電流を切
るとよい。 再溶融時間は被処理金属材がロツカーアームの
場合、ロツカーアーム（球面部）１個当り通常15
〜20秒である。 パルスTIGアーク以外の高密度エネルギー源を
用いた場合の操作法も基本的には上記方法と同等
である。 本発明の方法は摺動部品、特にロツカーアーム
の摺動部、の処理に有用である。なお、ロツカー
アームは、カムとの当り面（ロツカーパツド部）
の性能を確保するために、この部位に通常Cr炭
化物を析出させており、かかる材料が現在最良の
パツト材とされている。 次に本発明をロツカーアームに適用した場合を
例にとり、実施例および図面をもつて説明する。 例 １ 第１図に示すロツカーアーム（材質、Cr炭化
物を含む高Cr鋳鉄、組成Ｃ：2.7〜3.0％、Cr：27
〜30％、残部Feおよび不純物）１を回転テーブ
ル２上に取り付け、TIGアーク（大阪変圧機社
製）のトーチ３をロツカーアーム１の摺動部であ
る球Ｓのスタート点Ａにセツトする。トーチ３と
７−７（＝球面部Ｓ）との間隙は１〜３mmとす
る。セツト終了後、アークスタートスイツチを入
れて、トーチ３から電流とアルゴンガスを同時に
流し、トーチ３とワークとの間にアーク４を発生
させる。この場合、スタート電流のみを150Aと
し、アーク発生と同時にパルス電流（ピーク電流
120A×0.02秒、ベース電流50A×0.05秒）に切り
替え、スタート点ＡよりＢまでテーブル２を矢印
方向に3r.p.m.にて回転させる。次にトーチ３が
Ｂ点に達した時、テーブル回転数を8r.p.m.に増
大させ、１周後Ｂ点に戻す。この間の電流は上記
のパルス電流である。次に、１周後Ｂ点に到達し
たと同時に、パルス電流をクレータ電流（50A）
に切り替え、同じテーブル回転数（8r.p.m.）に
てトーチ３をＣ点まで移動させる。Ｃ点に達した
時点でアーク（電流）を切り、回転テーブル２は
そのままスタート点Ａまで空転させ、Ａ点に達し
た時にテーブル２の回転を停止させる。 以上の操作で炭化物微細化した処理部位および
処理前の該部位の金属組織状態を第２〜３図に示
す。 第２図は、処理ロツカーアーム球面部の断面写
真（10倍）である。 第３Ａ図は、処理ロツカーアーム球面部の顕微
鏡組織（400倍）、そして第３Ｂ図は、未処理ロツ
カーアーム球面部の顕微鏡組織（400倍）であ
る。第３Ａ〜Ｂ図からわかるように、未処理品に
おいては粗大なCr炭化物粒が析出しているのに
対して、本発明による処理を施こしたものは倍率
400倍程度の顕微鏡によつても目視できない程度
にCr炭化物が微細化されている。この微細化さ
れた組織はほぼ（マルテンサイト＋オーステナイ
ト＋微細Cr炭化物）である。なお、上記未処理
部および処理部におけるCr炭化物の存在は、
EPMAによる表面測定で確認されている。 次に、上記例１において得られた処理ロツカー
〓〓〓〓
アームおよび未処理のロツカーアームをエンジン
に組み入れて耐久試験を行い、耐久試験後両ロツ
カーアームの球面部およびそれらの摺動相手の
S15浸炭焼入れプランジヤーのノツト部の表面状
態を観察した。 未処理部材と摺動するプランジヤーは段付摩耗
を起し、それが原因でロツカーアーム球面部まで
も著しい摩耗が転写される。これに対して処理部
材と摺動するプランジヤーには摩耗が殆んどな
く、当り部分（ノツト部）に光沢があり、またこ
れに接触する処理ロツカーアーム球面部にも再溶
融ビード部のみに当りが見られるにすぎず、両者
とも非常に優れた性能が確保できた。 例 ２ 例１における回転テーブルの回転数を下記表に
示すように変動して再溶融処理バンドを得、得ら
れた種々の再溶融バンドのワレ発生状況を調べ
た。なお、バンド幅は３〜４mmであり、記号Ａ、
Ｂ、Ｃは例１における場合と同様である。
材の所要箇所の金属炭化物を部分的に微細化する
方法に関するもので、更に該方法を用いて摺動部
品、特にロツカーアームを得る方法に関するもの
である。 従来、例えば鋳造部品において、所要の部位の
みに硬さ等の観点から炭化物が要求される場合、
鋳造の際にその部位のみを急冷するチル技術か知
られている。しかしこの方法によると、小物部品
では全体がチル化（炭化物析出）するか、或いは
所望の性能に合つた種類の炭化物を析出させるこ
とができない欠点がある。 一方、鋳造部品の大部分に炭化物が必要で、ご
く局部的のみ、相手攻撃性の観点から、炭化物を
無くすか或いは微細化したい場合、現状ではこれ
に対応できる鋳造技術がなく、多くの場合、相手
攻撃性の点で適する異種材料を接合する技術が用
いられている。しかしこの方法ではかなりコスト
アツプとなる。 上記いずれの技術でも、部品の局部にパターン
形状で炭化物の微細化が必要な場合、現生産技術
ではよい方法がなかつた。 本発明の目的は、金属炭化物が多く含まれてい
る金属部材について、局部的部位における粗大な
金属炭化物が相手攻撃性を強めている場合、該部
位の金属炭化物のみを微細化し得る方法を提供す
ることにあり、これにより該部位の相手攻撃性を
低下させることができる。 本発明者は、相手攻撃性の高い粗大な金属炭化
物を含む金属部材の局部的部位を高密度エネルギ
ー源を用いて再溶融させ、次いで自己冷却するこ
とにより、該部位のみ金属炭化物が微細化され、
従つて相手攻撃性が低下した組織が得られること
を見出し、本発明を完成した。 なお、高密度エネルギー源を用いる再溶融処理
法は、炭化物を含まない例えば鋳物、高炭素鋼材
の材料表面に、炭化物を析出させる目的で使用す
る例はあるが、本発明者の知る限り、従来の一般
技術で局部的のみ炭化物を微細化するのに使用し
た例はない。 本発明の方法は、金属炭化物を含む金属部材の
局部的部位のみを高密度エネルギー源を用いて再
溶融させ、次いで自己冷却することにより、該炭
化物を微細化することを特徴とする。 本発明の方法が適用し得る金属炭化物として
は、相手攻撃性の高い粗大な金属炭化物、例えば
鉄炭化物（Fe3C、Fe2、4C）、クロム炭化物
（Cr7C3、Cr23C6）、モリブデン炭化物（MoC）等
が挙げられる。 上記金属部材としては、例えば鋳鉄、鋼（炭素
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鋼、合金鋼）等が一般的であるが、Al合金の初
晶Siも挙げられる。 高密度エネルギー源としては例えばTIGアー
ク、レザービーム、電子ビーム等を用いることが
できる。しかし、品質（ビード）、生産性、コス
ト等を考慮すると、現段階ではパルスTIGアーク
が好ましい。 自己冷却とは、母材（金属部材）の持つ冷却マ
スで冷すことを意味する。 高密度エネルギー源として、安価で溶接分野に
おいて実績のあるパルスTIGアークを使用した場
合を例にとり、本発明の方法による局部的部位の
金属炭化物微細化を以下に説明する。 被処理材を（＋）電極、TIGトーチを（−）電
極として、その間に電流及び通常アルゴンガスか
らなるシールドガスを流してアークを発生させ
る。アーク発生と同時に、金属炭化物を微細化し
たい形状の部位に被処理材又はTIGトーチを移動
させて、この形状の部位のみ再溶融させる。再溶
融終了後電流を切り、被処理材又はTIGトーチの
移動を停止させる。 なお、被処理部が球面内にあるバンドの形状の
場合には、TIGトーチをゆつくり移動させること
により他の部分を少し予熱し、その後所定のスピ
ードで１周させることにより、拘束の強い球面内
でもバンド割れのない再溶融ビードを球面内につ
くることができる。またこのようにしてできたビ
ードエンドの欠陥（クレータ穴、ワレ）を実用上
問題のない程度にするためには、被処理材を走ら
せながらクレータ電流に移し、その後該電流を切
るとよい。 再溶融時間は被処理金属材がロツカーアームの
場合、ロツカーアーム（球面部）１個当り通常15
〜20秒である。 パルスTIGアーク以外の高密度エネルギー源を
用いた場合の操作法も基本的には上記方法と同等
である。 本発明の方法は摺動部品、特にロツカーアーム
の摺動部、の処理に有用である。なお、ロツカー
アームは、カムとの当り面（ロツカーパツド部）
の性能を確保するために、この部位に通常Cr炭
化物を析出させており、かかる材料が現在最良の
パツト材とされている。 次に本発明をロツカーアームに適用した場合を
例にとり、実施例および図面をもつて説明する。 例 １ 第１図に示すロツカーアーム（材質、Cr炭化
物を含む高Cr鋳鉄、組成Ｃ：2.7〜3.0％、Cr：27
〜30％、残部Feおよび不純物）１を回転テーブ
ル２上に取り付け、TIGアーク（大阪変圧機社
製）のトーチ３をロツカーアーム１の摺動部であ
る球Ｓのスタート点Ａにセツトする。トーチ３と
７−７（＝球面部Ｓ）との間隙は１〜３mmとす
る。セツト終了後、アークスタートスイツチを入
れて、トーチ３から電流とアルゴンガスを同時に
流し、トーチ３とワークとの間にアーク４を発生
させる。この場合、スタート電流のみを150Aと
し、アーク発生と同時にパルス電流（ピーク電流
120A×0.02秒、ベース電流50A×0.05秒）に切り
替え、スタート点ＡよりＢまでテーブル２を矢印
方向に3r.p.m.にて回転させる。次にトーチ３が
Ｂ点に達した時、テーブル回転数を8r.p.m.に増
大させ、１周後Ｂ点に戻す。この間の電流は上記
のパルス電流である。次に、１周後Ｂ点に到達し
たと同時に、パルス電流をクレータ電流（50A）
に切り替え、同じテーブル回転数（8r.p.m.）に
てトーチ３をＣ点まで移動させる。Ｃ点に達した
時点でアーク（電流）を切り、回転テーブル２は
そのままスタート点Ａまで空転させ、Ａ点に達し
た時にテーブル２の回転を停止させる。 以上の操作で炭化物微細化した処理部位および
処理前の該部位の金属組織状態を第２〜３図に示
す。 第２図は、処理ロツカーアーム球面部の断面写
真（10倍）である。 第３Ａ図は、処理ロツカーアーム球面部の顕微
鏡組織（400倍）、そして第３Ｂ図は、未処理ロツ
カーアーム球面部の顕微鏡組織（400倍）であ
る。第３Ａ〜Ｂ図からわかるように、未処理品に
おいては粗大なCr炭化物粒が析出しているのに
対して、本発明による処理を施こしたものは倍率
400倍程度の顕微鏡によつても目視できない程度
にCr炭化物が微細化されている。この微細化さ
れた組織はほぼ（マルテンサイト＋オーステナイ
ト＋微細Cr炭化物）である。なお、上記未処理
部および処理部におけるCr炭化物の存在は、
EPMAによる表面測定で確認されている。 次に、上記例１において得られた処理ロツカー
〓〓〓〓
アームおよび未処理のロツカーアームをエンジン
に組み入れて耐久試験を行い、耐久試験後両ロツ
カーアームの球面部およびそれらの摺動相手の
S15浸炭焼入れプランジヤーのノツト部の表面状
態を観察した。 未処理部材と摺動するプランジヤーは段付摩耗
を起し、それが原因でロツカーアーム球面部まで
も著しい摩耗が転写される。これに対して処理部
材と摺動するプランジヤーには摩耗が殆んどな
く、当り部分（ノツト部）に光沢があり、またこ
れに接触する処理ロツカーアーム球面部にも再溶
融ビード部のみに当りが見られるにすぎず、両者
とも非常に優れた性能が確保できた。 例 ２ 例１における回転テーブルの回転数を下記表に
示すように変動して再溶融処理バンドを得、得ら
れた種々の再溶融バンドのワレ発生状況を調べ
た。なお、バンド幅は３〜４mmであり、記号Ａ、
Ｂ、Ｃは例１における場合と同様である。
【表】
例 ３
例１におけるTIGアーク電流およびテーブル回
転数（＝TIGトーチ移動速度）を第４図に示すグ
ラフのように変化させることにより、特にビード
ワレ、クレータ穴の小さいロツカーアームが得ら
れた。このロツカーアームを耐久試験に付したと
ころ、ロツカーアームの大切な特性の一つである
油もれ量が著しく少なく、耐摩性も優れていた。 以上のように、本発明の方法をロツカーアーム
の摺動部（球面部）に適用した場合、該摺動部に
おける相手攻撃性の低下により、接触相手側のプ
ランジヤーの当り面における摩耗に起因する異音
の発生が防止され、ロツカーアームの摺動部自体
の摩耗も防止されて、良好なロツカーアーム−プ
ランジヤーの組合せが得られる。また本発明の方
法は、他の慣用の表面硬化法と比べて極めて安価
である。 本発明の方法は、ロツカーアーム以外に、性能
上炭化物の存在を必要とし且つ摺動部を有する金
属部品の処理に適用できる。
転数（＝TIGトーチ移動速度）を第４図に示すグ
ラフのように変化させることにより、特にビード
ワレ、クレータ穴の小さいロツカーアームが得ら
れた。このロツカーアームを耐久試験に付したと
ころ、ロツカーアームの大切な特性の一つである
油もれ量が著しく少なく、耐摩性も優れていた。 以上のように、本発明の方法をロツカーアーム
の摺動部（球面部）に適用した場合、該摺動部に
おける相手攻撃性の低下により、接触相手側のプ
ランジヤーの当り面における摩耗に起因する異音
の発生が防止され、ロツカーアームの摺動部自体
の摩耗も防止されて、良好なロツカーアーム−プ
ランジヤーの組合せが得られる。また本発明の方
法は、他の慣用の表面硬化法と比べて極めて安価
である。 本発明の方法は、ロツカーアーム以外に、性能
上炭化物の存在を必要とし且つ摺動部を有する金
属部品の処理に適用できる。
第１Ａおよび１Ｂ図は、本発明の処理法を示す
ための上面図および正面断面図、第２図は、処理
ロツカーアーム球面部断面の金属組織を示す写真
（×10）、第３Ａおよび第３Ｂ図は、それぞれ処理
済および未処理のロツカーアーム球面部の顕微鏡
組織（×400）を示す写真、そして第４図は、例
３の再溶融処理条件を示すグラフである。 第１図中、１……ロツカーアーム、２……回転
テーブル、３……TIGトーチ、４……アーク。 〓〓〓〓
ための上面図および正面断面図、第２図は、処理
ロツカーアーム球面部断面の金属組織を示す写真
（×10）、第３Ａおよび第３Ｂ図は、それぞれ処理
済および未処理のロツカーアーム球面部の顕微鏡
組織（×400）を示す写真、そして第４図は、例
３の再溶融処理条件を示すグラフである。 第１図中、１……ロツカーアーム、２……回転
テーブル、３……TIGトーチ、４……アーク。 〓〓〓〓
Claims (1)
- １ 金属炭化物を含む金属部材の局部的部位を高
密度エネルギー源を用いて再溶融させ、次いで自
己冷却することを特徴とする、金属部材の部分的
金属炭化物微細化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13173582A JPS5923814A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 金属部材の部分的金属炭化物微細化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13173582A JPS5923814A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 金属部材の部分的金属炭化物微細化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5923814A JPS5923814A (ja) | 1984-02-07 |
| JPS6136566B2 true JPS6136566B2 (ja) | 1986-08-19 |
Family
ID=15064964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13173582A Granted JPS5923814A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | 金属部材の部分的金属炭化物微細化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5923814A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4829965A (ja) * | 1971-08-18 | 1973-04-20 | ||
| JPS5457010A (en) * | 1977-09-22 | 1979-05-08 | Audi Ag | Cam shaft especially* cam shaft produced from cast iron for reciprocating piston internal combustion engine |
| JPS5565317A (en) * | 1978-11-06 | 1980-05-16 | Nippon Steel Corp | Manufacture of stainless steel excellent in intergranular corrosion resistance and surface cleanness |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50812Y1 (ja) * | 1969-09-04 | 1975-01-10 |
-
1982
- 1982-07-28 JP JP13173582A patent/JPS5923814A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4829965A (ja) * | 1971-08-18 | 1973-04-20 | ||
| JPS5457010A (en) * | 1977-09-22 | 1979-05-08 | Audi Ag | Cam shaft especially* cam shaft produced from cast iron for reciprocating piston internal combustion engine |
| JPS5565317A (en) * | 1978-11-06 | 1980-05-16 | Nippon Steel Corp | Manufacture of stainless steel excellent in intergranular corrosion resistance and surface cleanness |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5923814A (ja) | 1984-02-07 |
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