JPS62139812A - 高強度高靭性鋳鋼の製造法 - Google Patents
高強度高靭性鋳鋼の製造法Info
- Publication number
- JPS62139812A JPS62139812A JP28252385A JP28252385A JPS62139812A JP S62139812 A JPS62139812 A JP S62139812A JP 28252385 A JP28252385 A JP 28252385A JP 28252385 A JP28252385 A JP 28252385A JP S62139812 A JPS62139812 A JP S62139812A
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- JP
- Japan
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- cast steel
- toughness
- treatment
- compressive stress
- austenite structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
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- 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)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (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】
（産業上の利用分野）
本発明は゛疲労強度かつ靭性を高めた鋳鋼の製造方法に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術）
従来、高疲労強度ならびに高靭性を兼ねそなえた鋼材と
しては鍛鋼があるが、これは専ら鍛造品に係るものであ
って、鍛造は鋳造に比べ製造コストが非常に高くつき、
また複雑な形状の製品は作ることができない。鋳鋼は鍛
鋼と同レベルの弾性率を有するが、疲労強度と靭性は明
らかに劣っている。従って鋳鋼Ｋｆｌ労強度や靭性を高
めるような熱処理または加工処理が試みられてきた。
しては鍛鋼があるが、これは専ら鍛造品に係るものであ
って、鍛造は鋳造に比べ製造コストが非常に高くつき、
また複雑な形状の製品は作ることができない。鋳鋼は鍛
鋼と同レベルの弾性率を有するが、疲労強度と靭性は明
らかに劣っている。従って鋳鋼Ｋｆｌ労強度や靭性を高
めるような熱処理または加工処理が試みられてきた。
従来、鋳鋼の疲労強度を高める方法として焼入れ処理（
主に７５０〜１０００℃に加熱後の２００℃以下の油焼
入れ）Ｋよる硬化、又はショットピーニングやロール加
工処理により鋼表面部への残留圧縮応力の付与及び硬化
が知られてい友。
主に７５０〜１０００℃に加熱後の２００℃以下の油焼
入れ）Ｋよる硬化、又はショットピーニングやロール加
工処理により鋼表面部への残留圧縮応力の付与及び硬化
が知られてい友。
一方、鋳鋼の靭性全高める方法としてオーステンパー処
理によるベイナイト組織化が知られていた。
理によるベイナイト組織化が知られていた。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら鋳鋼に、鍛鋼が有する高い疲労強度と高靭
性の両性質を供に付与することは困難であった。例えば
焼入れ硬化により疲労強度を高めようとすると靭性の方
は著しく低下し、また通常の焼入れ処理後の、或いは通
常のオ−ステンハー処理後のンヨットピーニングやロー
ル加工で疲労強度を高めようとしても、前記処理表面組
織の性質上、その効果は十分に挙がらなかった。
性の両性質を供に付与することは困難であった。例えば
焼入れ硬化により疲労強度を高めようとすると靭性の方
は著しく低下し、また通常の焼入れ処理後の、或いは通
常のオ−ステンハー処理後のンヨットピーニングやロー
ル加工で疲労強度を高めようとしても、前記処理表面組
織の性質上、その効果は十分に挙がらなかった。
本発明は上記従来技術における問題点を解決するための
ものであり、その目的とするところは高疲労強度と高靭
性を兼ね備えた鋳鋼の製造方法を提供することにある。
ものであり、その目的とするところは高疲労強度と高靭
性を兼ね備えた鋳鋼の製造方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
すなわち本発明の高強度高靭性鋳鋼の製造方法は、鋳鋼
に浸炭処理とオーステンパー処理からなる複合処理を行
なうことにより、該鋳鋼の表面部に残留オーステナイト
組織を多量に残し、内部をベイナイト組織に変態させ、
次いで該表面部に圧縮応力を施すことにより表面部の残
留オーステナイト組織をマルテンサイト組織に加工誘起
変態させることを特徴とする。以下に更に詳しく説明す
る。
に浸炭処理とオーステンパー処理からなる複合処理を行
なうことにより、該鋳鋼の表面部に残留オーステナイト
組織を多量に残し、内部をベイナイト組織に変態させ、
次いで該表面部に圧縮応力を施すことにより表面部の残
留オーステナイト組織をマルテンサイト組織に加工誘起
変態させることを特徴とする。以下に更に詳しく説明す
る。
本発明における浸炭処理とオーステンパー処理の複合処
理というのは通常の浸炭処理（浸炭剤の存在下８５０〜
１０００℃で数十分ないし数時間の熱処理）から温度を
２００〜４５０℃に低下させ一定時間該温度を保持する
ことを指す。言い換えるならオーステンパー処理におい
てオーステナイト化処理中、浸炭環境下に置くことであ
る。
理というのは通常の浸炭処理（浸炭剤の存在下８５０〜
１０００℃で数十分ないし数時間の熱処理）から温度を
２００〜４５０℃に低下させ一定時間該温度を保持する
ことを指す。言い換えるならオーステンパー処理におい
てオーステナイト化処理中、浸炭環境下に置くことであ
る。
該複合処理によってオーステンパー処理温度でベイナイ
ト組織への変態が起るが、外表面部のみ多−ｉのオース
テナイト組織が残留する。
ト組織への変態が起るが、外表面部のみ多−ｉのオース
テナイト組織が残留する。
該複合処理中のカーボンポテンシャルは［１８チ以下で
は十分浸炭せず、表面部に多量のオーステナイト組織を
残留させることができず、１．２チより多いと製造上の
問題が生じてくるため１８〜１．２チの雰囲気が好まし
い。
は十分浸炭せず、表面部に多量のオーステナイト組織を
残留させることができず、１．２チより多いと製造上の
問題が生じてくるため１８〜１．２チの雰囲気が好まし
い。
恒温変態処理に先立つオーステナイト化は処理温度が低
すぎるとオーステナイト組織は得られず、高温すぎると
オーステナイト組織粒が粗大化し強度が低下するため８
５０〜１０００℃の温度範囲内で５０分以上処理するの
が好ましく、５時間で充分である。
すぎるとオーステナイト組織は得られず、高温すぎると
オーステナイト組織粒が粗大化し強度が低下するため８
５０〜１０００℃の温度範囲内で５０分以上処理するの
が好ましく、５時間で充分である。
恒温変態処理温度は２００℃以下では鋳鋼は脆くなり４
５０℃以上では強度が低下するため２００〜４５０℃間
で行うのが良く、該処理時間としては短かすぎると内部
ベイナイト変態が不十分となり、長すぎると表面部の残
留オーステナイト量が低下する。通常は１０分ないし４
時間程度内であって期待する強度や靭性の程度又は処理
物の大小によって変動する。
５０℃以上では強度が低下するため２００〜４５０℃間
で行うのが良く、該処理時間としては短かすぎると内部
ベイナイト変態が不十分となり、長すぎると表面部の残
留オーステナイト量が低下する。通常は１０分ないし４
時間程度内であって期待する強度や靭性の程度又は処理
物の大小によって変動する。
残留オーステナイト組織を有する表面部に圧縮応力を施
す方法としてはショットピーニングやロール加工を挙げ
ることができる。
す方法としてはショットピーニングやロール加工を挙げ
ることができる。
なお本発明で用いる鋳鋼としては炭素（Ｃ）α２〜１１
８％、ケイ素（Ｓｉ）１０〜４．５％、マンガｙ（Ｍｎ
）α８％以下、燐（Ｐ） ［ＬＯ５Ｏ５下、硫黄（Ｓ）
α０５チ以下、モリブデン（Ｍｏ）１．０ ％以下、ニ
ラ’ｆ ｋ（Ｎｉ）２．０ ％以下、りＯム（Ｃｒ）１
．０％以下の残部実質的鉄（Ｆｅ）からなる組成を有す
るものが好ましい。この理由はＣはα２％以下では鋳造
性が著しく悪化し０．８チ以上では弾性率が著しく低下
し且つ黒鉛が析出する。そして通常の鋳鋼でけオーステ
ンパー処理により炭化物を形成するため靭性は著しく改
善できないがＳｉを２−０チ以上と多く含ませることに
より該炭化物形成を抑制することができ４．５ ％以上
ではもろくなることが判った。またＭｎ、Ｐ、Ｓ及びＣ
ｒＦｉ前記量を越えて含有すると鋳鋼が脆化する傾向が
現われ、ＭＯ及びＮ１は前記量を越えると鋳造性が悪化
するためである。
８％、ケイ素（Ｓｉ）１０〜４．５％、マンガｙ（Ｍｎ
）α８％以下、燐（Ｐ） ［ＬＯ５Ｏ５下、硫黄（Ｓ）
α０５チ以下、モリブデン（Ｍｏ）１．０ ％以下、ニ
ラ’ｆ ｋ（Ｎｉ）２．０ ％以下、りＯム（Ｃｒ）１
．０％以下の残部実質的鉄（Ｆｅ）からなる組成を有す
るものが好ましい。この理由はＣはα２％以下では鋳造
性が著しく悪化し０．８チ以上では弾性率が著しく低下
し且つ黒鉛が析出する。そして通常の鋳鋼でけオーステ
ンパー処理により炭化物を形成するため靭性は著しく改
善できないがＳｉを２−０チ以上と多く含ませることに
より該炭化物形成を抑制することができ４．５ ％以上
ではもろくなることが判った。またＭｎ、Ｐ、Ｓ及びＣ
ｒＦｉ前記量を越えて含有すると鋳鋼が脆化する傾向が
現われ、ＭＯ及びＮ１は前記量を越えると鋳造性が悪化
するためである。
（作用）
以上のような浸炭処理とオーステンパー処理からなる複
合処理により、オーステナイト組織からベイナイト組織
への変態は鋼の内部に対し表面部で進行が遅れ、かつ多
量のＣにより、残留オーステナイト組織を多量に含有す
る。残留オーステナイト組織を多量に含有した表面にシ
ョットピーニングまたはロール加工を行なうと、それに
よる硬化と供に加工誘起変態でできたマルテンサイト組
織自体の硬さが加わり、表面硬度は一段と高くなる。一
方、前記ショットピーニングまたはロール加工で導入さ
れた圧縮残留応力が発生して疲労強度が大きくなり、加
えて残留オーステナイト層そのものは、加工誘起変態す
ることによって発生した圧縮残留応力がさらに付加され
ることになる。その結果、製品表面部における圧縮残留
応力は著しく高くなり、負荷応力に対する強度および靭
性が向上する。
合処理により、オーステナイト組織からベイナイト組織
への変態は鋼の内部に対し表面部で進行が遅れ、かつ多
量のＣにより、残留オーステナイト組織を多量に含有す
る。残留オーステナイト組織を多量に含有した表面にシ
ョットピーニングまたはロール加工を行なうと、それに
よる硬化と供に加工誘起変態でできたマルテンサイト組
織自体の硬さが加わり、表面硬度は一段と高くなる。一
方、前記ショットピーニングまたはロール加工で導入さ
れた圧縮残留応力が発生して疲労強度が大きくなり、加
えて残留オーステナイト層そのものは、加工誘起変態す
ることによって発生した圧縮残留応力がさらに付加され
ることになる。その結果、製品表面部における圧縮残留
応力は著しく高くなり、負荷応力に対する強度および靭
性が向上する。
以下に本発明を更に詳細に説明するため一実施例を掲げ
るが本発明はこれにより何ら限定されるものでない。
るが本発明はこれにより何ら限定されるものでない。
（実施例）
Ｃα５チ、５ｉ２−５％、Ｍｎα４チ、Ｐα０１７チ、
Ｓ （１００５％、Ｍｏα２チ、残部実質的にＦｅから
なる組成の鋼を第１図に示す疲労試験片（平滑）、並び
に第２図に示す衝撃試験片（ＪＩＳ Ｓ号Ｕノツチ）に
鋳造し加工した。なお第１図は正面図、第２図は、ａｔ
ｒｉ側面図、ｂは正面図、ｃ Ｉｄ ｂの破線で囲んだ
Ｕ部分の拡大図を示し、図中の数値は長さく隠）ヲ表わ
す。これらをカーボンポテンシャルα９５％のＷ囲気中
、９５０℃に２時間保ってオーステナイト化処理を行な
った後、３７０℃のソルトバヌに挿入し１時間保持の恒
温変態処理を行なった後、放冷した。このように浸炭処
理とオーステンパー処理からなる複合処理をされた各試
験片にアーク・・イトα４Ａのショットピーニングを施
した。
Ｓ （１００５％、Ｍｏα２チ、残部実質的にＦｅから
なる組成の鋼を第１図に示す疲労試験片（平滑）、並び
に第２図に示す衝撃試験片（ＪＩＳ Ｓ号Ｕノツチ）に
鋳造し加工した。なお第１図は正面図、第２図は、ａｔ
ｒｉ側面図、ｂは正面図、ｃ Ｉｄ ｂの破線で囲んだ
Ｕ部分の拡大図を示し、図中の数値は長さく隠）ヲ表わ
す。これらをカーボンポテンシャルα９５％のＷ囲気中
、９５０℃に２時間保ってオーステナイト化処理を行な
った後、３７０℃のソルトバヌに挿入し１時間保持の恒
温変態処理を行なった後、放冷した。このように浸炭処
理とオーステンパー処理からなる複合処理をされた各試
験片にアーク・・イトα４Ａのショットピーニングを施
した。
上記実施例で処理された疲労試験片および衝撃試験片に
ついてそれぞれ小野式回転曲げ疲労試験による疲れ限度
、及び５０に７シヤルビー衝撃試験による衝撃値を測定
し比較材のその値と供に表に示した。なお比較材ＦｉＣ
１５％、Ｓ１α４チ、Ｍｎα４チ、残部実質的にＦｅか
らなる組成の鋳鋼を９５０℃Ｘ２ｈ ｒの焼入れ、４０
０℃Ｘ１ｈｒの焼もどしを行なった後、ショットピーニ
ングを施したものである。表から明らかなように本発明
方法に係る鋳鋼は比較材に比し、疲労強度および靭性と
も優れている。
ついてそれぞれ小野式回転曲げ疲労試験による疲れ限度
、及び５０に７シヤルビー衝撃試験による衝撃値を測定
し比較材のその値と供に表に示した。なお比較材ＦｉＣ
１５％、Ｓ１α４チ、Ｍｎα４チ、残部実質的にＦｅか
らなる組成の鋳鋼を９５０℃Ｘ２ｈ ｒの焼入れ、４０
０℃Ｘ１ｈｒの焼もどしを行なった後、ショットピーニ
ングを施したものである。表から明らかなように本発明
方法に係る鋳鋼は比較材に比し、疲労強度および靭性と
も優れている。
表
（発明の効果）
以上から明らかな通り、本発明方法によれば、表面部は
残留圧縮応力が顕著に付与された硬いマルテンサイト組
織、一方向部は靭性の高いベイナイト組織からなる鋳鋼
を提供することができ、優れた疲労強度と靭性を持つ鋳
鋼が製造できる。
残留圧縮応力が顕著に付与された硬いマルテンサイト組
織、一方向部は靭性の高いベイナイト組織からなる鋳鋼
を提供することができ、優れた疲労強度と靭性を持つ鋳
鋼が製造できる。
本発明方法は、いわば浸炭処理を複合したオーステンパ
ー処理を行い、その後厳密な条件管理を伴うことなく強
圧加工するのみで、鋳鋼に加わる負荷応力に対する疲労
強度および靭性を従来方法のものに比べ大幅に向上させ
ることができる。
ー処理を行い、その後厳密な条件管理を伴うことなく強
圧加工するのみで、鋳鋼に加わる負荷応力に対する疲労
強度および靭性を従来方法のものに比べ大幅に向上させ
ることができる。
その結果、鍛鋼を鋳鋼に代替えることが可能とな９、鋳
造により複雑形状のものが作成でき、また大幅なコスト
ダウンが達成できる。
造により複雑形状のものが作成でき、また大幅なコスト
ダウンが達成できる。
第１図及び第２図とも本発明法で得られた一実施例の鋳
鋼の試験片形状を示すもので第１図は疲労試験片の正面
図、第２図は衝撃試験片を表わし、ａは側面図、１〕は
正面図であり図中Ｕはノツチ部を示し、Ｃは部分拡大図
を表わす。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社代理人 弁理士
萼 優 美（ほか１名）、 − 蜘 、−／
鋼の試験片形状を示すもので第１図は疲労試験片の正面
図、第２図は衝撃試験片を表わし、ａは側面図、１〕は
正面図であり図中Ｕはノツチ部を示し、Ｃは部分拡大図
を表わす。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社代理人 弁理士
萼 優 美（ほか１名）、 − 蜘 、−／
Claims (1)
- 鋳鋼に浸炭処理とオーステンパー処理からなる複合処理
を行なうことにより、該鋳鋼の表面部に残留オーステナ
イト組織を多量に残し、内部をベイナイト組織に変態さ
せ、次いで該表面部に圧縮応力を施すことにより表面部
の残留オーステナイト組織をマルテンサイト組織に加工
誘起変態させることを特徴とする高強度高靭性鋳鋼の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252385A JPS62139812A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 高強度高靭性鋳鋼の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252385A JPS62139812A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 高強度高靭性鋳鋼の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139812A true JPS62139812A (ja) | 1987-06-23 |
Family
ID=17653559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28252385A Pending JPS62139812A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 高強度高靭性鋳鋼の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62139812A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02112987A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Toray Ind Inc | 光記録媒体 |
| KR20020046845A (ko) * | 2000-12-15 | 2002-06-21 | 이계안 | 엔진 드라이브 플레이트의 열처리방법 |
| KR100727196B1 (ko) | 2005-12-12 | 2007-06-13 | 현대자동차주식회사 | 차량용 씨. 브이. 조인트 케이지 및 그의 제조방법 |
| KR100737602B1 (ko) | 2006-01-24 | 2007-07-10 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 등속조인트 케이지 및 그 제조방법 |
| CN102796852A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-11-28 | 鑫光热处理工业(昆山)有限公司 | 一种渗碳强化的等温淬火工件及加工方法 |
-
1985
- 1985-12-16 JP JP28252385A patent/JPS62139812A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02112987A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Toray Ind Inc | 光記録媒体 |
| KR20020046845A (ko) * | 2000-12-15 | 2002-06-21 | 이계안 | 엔진 드라이브 플레이트의 열처리방법 |
| KR100727196B1 (ko) | 2005-12-12 | 2007-06-13 | 현대자동차주식회사 | 차량용 씨. 브이. 조인트 케이지 및 그의 제조방법 |
| KR100737602B1 (ko) | 2006-01-24 | 2007-07-10 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 등속조인트 케이지 및 그 제조방법 |
| CN102796852A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-11-28 | 鑫光热处理工业(昆山)有限公司 | 一种渗碳强化的等温淬火工件及加工方法 |
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