JPS6184322A - 球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法 - Google Patents
球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法Info
- Publication number
- JPS6184322A JPS6184322A JP17477484A JP17477484A JPS6184322A JP S6184322 A JPS6184322 A JP S6184322A JP 17477484 A JP17477484 A JP 17477484A JP 17477484 A JP17477484 A JP 17477484A JP S6184322 A JPS6184322 A JP S6184322A
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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】
（発明の技術分野）
本発明は球状黒鉛鋳鉄材の表層部を再溶融せしめること
で、表層部に耐摩耗性に優れたチル化層を形成するよう
にした球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法に関する
。
で、表層部に耐摩耗性に優れたチル化層を形成するよう
にした球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法に関する
。
（従来技術）
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互いに摺接する
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と共に、自動車の省
エネルギー、高出力化の要請に対して製品の軽量化が要
望されている。
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互いに摺接する
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と共に、自動車の省
エネルギー、高出力化の要請に対して製品の軽量化が要
望されている。
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イＮ１
加されること及び鋳造後のパリ取り工数も大ＩＨに増し
、冷し金の型ズレによる研磨代も多く見込む必要があり
、微細チル、最高硬度部分を削りとってしまう欠点とと
もに、軸部へのチル流れ等が生じ、軸部加工時、バイト
の損傷、精度維持に支障をきたす等の問題がある。又、
製品の軽量化要請に対しては、肉厚を薄肉にすることに
よって解決するが普通鋳鉄での薄肉状の場合強度−Ｌ問
題を生ずることがあり、このための対策手段として球状
黒鉛鋳鉄材を用い、耐摩耗性が要求される部分をプラズ
マアーク等を用いて再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イＮ１
加されること及び鋳造後のパリ取り工数も大ＩＨに増し
、冷し金の型ズレによる研磨代も多く見込む必要があり
、微細チル、最高硬度部分を削りとってしまう欠点とと
もに、軸部へのチル流れ等が生じ、軸部加工時、バイト
の損傷、精度維持に支障をきたす等の問題がある。又、
製品の軽量化要請に対しては、肉厚を薄肉にすることに
よって解決するが普通鋳鉄での薄肉状の場合強度−Ｌ問
題を生ずることがあり、このための対策手段として球状
黒鉛鋳鉄材を用い、耐摩耗性が要求される部分をプラズ
マアーク等を用いて再溶接せしめる方法が考えられる。
即ち、一旦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、再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。
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、再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。
（従来技術の問題点）
ところで、プラズマアークを用いて例えばカムシャフト
表層部を再溶融せしめるには、第１図に示ス如く、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再溶融せ
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
。ここで、鋳鉄材料として球状黒鉛鋳鉄材を用いた場合
、鋳鉄材中の硫黄は一般に０．０３ｗｔ％以下であるた
め、図において部分（Ａ）を再溶融せしめる際に、既に
冷却してチル化層となった部分（Ｂ）が熱影響を受けて
焼戻され、セメンタイトが消失し黒鉛化が促進し、テン
パーカーボン、パーライト等が析出する。
表層部を再溶融せしめるには、第１図に示ス如く、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再溶融せ
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
。ここで、鋳鉄材料として球状黒鉛鋳鉄材を用いた場合
、鋳鉄材中の硫黄は一般に０．０３ｗｔ％以下であるた
め、図において部分（Ａ）を再溶融せしめる際に、既に
冷却してチル化層となった部分（Ｂ）が熱影響を受けて
焼戻され、セメンタイトが消失し黒鉛化が促進し、テン
パーカーボン、パーライト等が析出する。
そして、この黒鉛化が生じた部分の硬度はＨＲ８１００
前後となり、従来の冷し金を用いて形成したチル化層の
硬度ＨＲＣ４０〜５０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。
前後となり、従来の冷し金を用いて形成したチル化層の
硬度ＨＲＣ４０〜５０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。
（発明の目的）
本発明は一旦鋳造した球状黒鉛製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（Ｍｎ）及び硫黄（Ｓ）の
量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１ト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。
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（Ｍｎ）及び硫黄（Ｓ）の
量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１ト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。
（発明の構成）
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３．０〜４．Ｏｗｔ＄ 、硅素（Ｓｉ）
を ２．０〜３．５ｗｔ％、！Ｊ ７（Ｐ） ヲ０．１
’ｗｔ＄以」二、鉄（Ｆｅ）を残部を基本組成した球状
黒鉛鋳鉄材の表層部をプラズマアーク等の加熱手段で再
溶融チル化する際に、所定量の硫黄（硫化物）及びマン
ガン（マンガン化合物）の粉末を添加しながら、走査軌
跡がオーバーラツプ若しくは互いに近接するようにして
再溶融し、低温非チル部材母材の冷し全効果で、再溶融
部を急速冷却せしめてチル化層を形状するようにしたこ
とを要旨とする。
、炭素（Ｃ）を３．０〜４．Ｏｗｔ＄ 、硅素（Ｓｉ）
を ２．０〜３．５ｗｔ％、！Ｊ ７（Ｐ） ヲ０．１
’ｗｔ＄以」二、鉄（Ｆｅ）を残部を基本組成した球状
黒鉛鋳鉄材の表層部をプラズマアーク等の加熱手段で再
溶融チル化する際に、所定量の硫黄（硫化物）及びマン
ガン（マンガン化合物）の粉末を添加しながら、走査軌
跡がオーバーラツプ若しくは互いに近接するようにして
再溶融し、低温非チル部材母材の冷し全効果で、再溶融
部を急速冷却せしめてチル化層を形状するようにしたこ
とを要旨とする。
（実施例）
以下に本発明方法を具体的な実施例に基づいて説明する
。
。
先ず、上記成分範囲で溶解された溶湯をマグネシウム（
Ｍｇ）を含有する黒鉛球状化剤を用いて、黒鉛球化処理
を行ない、粒状硅素合金（Ｆｅ−ｓｉ）の適量（０，１
〜０．３５１ｗｔ％）を添加接種し球状黒鉛を安定化さ
せた溶湯な鋳型に注湯しカムシャフト素材を製造した。
Ｍｇ）を含有する黒鉛球状化剤を用いて、黒鉛球化処理
を行ない、粒状硅素合金（Ｆｅ−ｓｉ）の適量（０，１
〜０．３５１ｗｔ％）を添加接種し球状黒鉛を安定化さ
せた溶湯な鋳型に注湯しカムシャフト素材を製造した。
製造した成分は炭素（ｃ、）が３．６ｗｔ％、硅素（ｓ
ｉ）が２、ＢｗｔＸ、マンガフ （Ｍｎ）が０．３ｗｔ
％、燐カ０．０３ｗｔ％、硫黄が０．０１８ｗｔ ％
、クロム（Ｏｒ）、銅（Ｃｕ）はそれぞれ０．１Ｘ以下
にて鉄（Ｆｅ）が残部であった。
ｉ）が２、ＢｗｔＸ、マンガフ （Ｍｎ）が０．３ｗｔ
％、燐カ０．０３ｗｔ％、硫黄が０．０１８ｗｔ ％
、クロム（Ｏｒ）、銅（Ｃｕ）はそれぞれ０．１Ｘ以下
にて鉄（Ｆｅ）が残部であった。
次いで−に記カムシャフトのカムリフト表面を、硫化鉄
、フロロマンガン粉末を振動を加えた細管からプラズマ
アーク内に添加しながら蛇行軌跡を描くように走査して
再溶融せしめ、この再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再溶融処理の条件と
しては、プラズマアークの作動ガス（アルゴンガス）の
流掛を１１／ｓｉｎ、電流を８０Ａ、プラズマトーチの
蛇行スピードを１ｍ／ｗｉｎとした。
、フロロマンガン粉末を振動を加えた細管からプラズマ
アーク内に添加しながら蛇行軌跡を描くように走査して
再溶融せしめ、この再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再溶融処理の条件と
しては、プラズマアークの作動ガス（アルゴンガス）の
流掛を１１／ｓｉｎ、電流を８０Ａ、プラズマトーチの
蛇行スピードを１ｍ／ｗｉｎとした。
以上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）顕微鏡写真を第２図に示す。第
２図の顕微鏡写真において、上半部の部分はチル化層で
あり、下半部は母材である。
組織の拡大（１００倍）顕微鏡写真を第２図に示す。第
２図の顕微鏡写真において、上半部の部分はチル化層で
あり、下半部は母材である。
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ＨＲＧ５４〜５７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ＨＲＧ５４〜５７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３．７２ｗｔ％、硅
素（Ｓｉ）が２．７２ｗｔ％ 、マンガン（Ｍｎ）が０
．４８ｗｔ％、リン（Ｐ）が０．０３２ｗｔ％、硫黄（
Ｓ）が０．０１８ｗｔ１、鉄（Ｆｅ）が残部）のＪＩＪ
ＦＧＤ４５材のカムシャフトのカムリフト部を硫黄及
びマンガン粉末を添漏しなり・で前記と同一条件でプラ
ズマアークにより再溶融硬化処理した。このようにして
得らｋだカムリフト部の組織の拡大（１００倍）顕微鏡
写真を第３図に示す。第３図の顕微鏡写真において、上
半部のチル化層の部分に斜めに点在する黒色の部分は黒
鉛化によって生じたテンパーカーボンであり、また第３
図の拡大（２００倍）顕微鏡写真である第４図に示す如
くテンパーカーボンの周囲の白色部分はフェライＩ・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ＦＯＤ４５材を用いて再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ＨＲＢ １００前後
と本発明に係るカムシャフトト比ベカムリフト部の硬度
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。
く一般的な成分割合（炭素（Ｃ）が３．７２ｗｔ％、硅
素（Ｓｉ）が２．７２ｗｔ％ 、マンガン（Ｍｎ）が０
．４８ｗｔ％、リン（Ｐ）が０．０３２ｗｔ％、硫黄（
Ｓ）が０．０１８ｗｔ１、鉄（Ｆｅ）が残部）のＪＩＪ
ＦＧＤ４５材のカムシャフトのカムリフト部を硫黄及
びマンガン粉末を添漏しなり・で前記と同一条件でプラ
ズマアークにより再溶融硬化処理した。このようにして
得らｋだカムリフト部の組織の拡大（１００倍）顕微鏡
写真を第３図に示す。第３図の顕微鏡写真において、上
半部のチル化層の部分に斜めに点在する黒色の部分は黒
鉛化によって生じたテンパーカーボンであり、また第３
図の拡大（２００倍）顕微鏡写真である第４図に示す如
くテンパーカーボンの周囲の白色部分はフェライＩ・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ＦＯＤ４５材を用いて再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ＨＲＢ １００前後
と本発明に係るカムシャフトト比ベカムリフト部の硬度
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、」；記実施例の他に炭素（Ｃ）を３．０〜４．０
ｗｔ％ 、硅素（Ｓｉ）ヲ２．０−３．５ｗｔ％、！Ｊ
７（Ｐ） ヲ０．ｔｗｔＸ以−にに固定し、マンガン
（Ｍｎ）及び硫黄（Ｓ）の添加量を増減させて黒鉛化の
発生の有無を実験した。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０．５
ｗｔ％ 、硫黄（Ｓ）量が０．０’８ｗｔ、＄未満であ
ると黒鉛化現象が顕著となり、逆にマンガン（Ｍｎ）の
量を２．０ｉ＋ｔ＄ｕ上、硫黄（Ｓ） （７）量を０．
２ｗｔ％以上とすルト、確かに黒鉛化は防止されるもの
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。
ｗｔ％ 、硅素（Ｓｉ）ヲ２．０−３．５ｗｔ％、！Ｊ
７（Ｐ） ヲ０．ｔｗｔＸ以−にに固定し、マンガン
（Ｍｎ）及び硫黄（Ｓ）の添加量を増減させて黒鉛化の
発生の有無を実験した。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０．５
ｗｔ％ 、硫黄（Ｓ）量が０．０’８ｗｔ、＄未満であ
ると黒鉛化現象が顕著となり、逆にマンガン（Ｍｎ）の
量を２．０ｉ＋ｔ＄ｕ上、硫黄（Ｓ） （７）量を０．
２ｗｔ％以上とすルト、確かに黒鉛化は防止されるもの
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０．５〜２．０
ｗｔ％、硫黄（Ｓ）は０．０８〜０．２ｗｔ％とするこ
とが好ましい。
ｗｔ％、硫黄（Ｓ）は０．０８〜０．２ｗｔ％とするこ
とが好ましい。
尚、実施例にあっては、加熱手段としてプラズマアーク
を示したが、レーザー、エレクトロビーム、 ＴＩＧ等
でもよい。
を示したが、レーザー、エレクトロビーム、 ＴＩＧ等
でもよい。
以上に説明した如く本発明によれば、鋳鉄材を再溶融チ
ル化する際にチル部の組成をマンガン（Ｍｎ）を０．５
〜２．ＯｗｔＬ 硫黄（Ｓ）を０．０８−０．２ｗｔ％
になるように調整することにより該再溶融した部分は熱
影響を受けても黒鉛化することなく、したがって従来の
如く冷し金を型内にセットすることなく、一部□に耐摩
耗性に優れた高硬度のチル化層を形成した鋳鉄部材を得
ることができる。
ル化する際にチル部の組成をマンガン（Ｍｎ）を０．５
〜２．ＯｗｔＬ 硫黄（Ｓ）を０．０８−０．２ｗｔ％
になるように調整することにより該再溶融した部分は熱
影響を受けても黒鉛化することなく、したがって従来の
如く冷し金を型内にセットすることなく、一部□に耐摩
耗性に優れた高硬度のチル化層を形成した鋳鉄部材を得
ることができる。
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勢を示す斜視図、第２図は本
発明方法によって形成した再溶融硬化処理層の金属組織
の顕微鏡写真、第３図及び第４図は従来の再溶融硬化処
理層の金属組織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。
融せしめる際のアークの軌勢を示す斜視図、第２図は本
発明方法によって形成した再溶融硬化処理層の金属組織
の顕微鏡写真、第３図及び第４図は従来の再溶融硬化処
理層の金属組織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。
Claims (2)
- （１）炭素（Ｃ）を３．０〜４．０ｗｔ％、硅素（Ｓｉ
）を２．０〜３．５ｗｔ％、燐（Ｐ）を０．１ｗｔ％以
下、マンガン（Ｍｎ）を０．３ｗｔ％以上、硫黄（Ｓ）
を０．０２ｗｔ％以下を基本組成とする球状黒鉛鋳鉄製
部材の耐摩耗性が要求される表層部をプラズマアーク等
を用いて再溶融せしめる際に、該再溶融部分に硫黄化合
物及びマンガン化合物の粉末材の少なくとも一方を添加
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
る球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法。 - （２）前記チル化層の成分は前記基本組成と硫黄（Ｓ）
が０．０８〜 ０．２ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）が０．
５〜２．０ｗｔ％であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17477484A JPS6184322A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17477484A JPS6184322A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184322A true JPS6184322A (ja) | 1986-04-28 |
Family
ID=15984430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17477484A Pending JPS6184322A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 球状黒鉛鋳鉄製部分硬化部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184322A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103088248A (zh) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 张玉新 | 汽车齿圈支架用的球墨铸铁的配方 |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP17477484A patent/JPS6184322A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103088248A (zh) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 张玉新 | 汽车齿圈支架用的球墨铸铁的配方 |
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