JPS63177058A

JPS63177058A - 鋳鉄の組織検査方法

Info

Publication number: JPS63177058A
Application number: JP61259833A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 和雄佐藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-07-21
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0737977B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、オーステンパー処理した各種ｔ２Ｆ鉄の組織
が所望の組織となっているか否かを検査する組織検査方
法に関するものである。

（従来の技術）従来より、球状黒鉛鋳鉄等の各種鋳鉄にオーステンパー
処理を施し、鋳鉄基地をベイナイトと残留オーステナイ
トとが混在した組織として靭性および強度の向上を図る
ことが行われている。ぞして、上記オーステンパー処理
にお番ノる湯度条件等によって鋳鉄組織の前記ベイナイ
トと残留オースブナイトの混在比率が変化したり、他の
組織が生成するものであり、各種製品において要求され
る特性の鋳鉄組織となっているか否かを確認判定して品
質管理を行う必要がある。

すなわち、上記オーステンパー処理の一例としては、鋳
鉄品をオーステナイト化温度８２０〜９５０℃で０．５
時間以上加熱した後焼入れし、恒温変態温度ＭＳ点以上
〜４５０℃で０．５時間以上恒温保持し、さらに空冷ま
たは湯冷して、鋳鉄組織をベイナイトと残留オーステナ
イトの混在組織とするものであるが、この場合に前記恒
温条件が２４０℃と３９０℃とでは基地面積率（％）は
、２４０℃でベイナイト８０％、残留オーステナイト　
７％、黒鉛１３％となり、３９０℃ではベイナイト３７
％、残留オーステナイト５０％、黒鉛１３％のように変
化する。そして、上記のような組織の変化によって材料
の性質も異なり、上記組織の性状を非破壊検査によって
求めて管理づることが要望される。

そこで、例えば、特開昭６０−１５１５５４号に見られ
るように、ベイナイトと残留オーステナイトの混合組織
をもつ球状黒鉛鋳鉄に析出したパーライトを磁気特性の
差異を測定して検出する技術が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかして、上記のような磁気特性を利用してオーステン
パー処理後のパーライトの析出を検出するようにしたも
のでは、オーステンパー処理時の焼入れ不良によって残
留したパーライト闇と磁気特性との関係は、両者間には
ある程度の傾向が確認できるが、検出精度の面で問題が
あり、構造も複雑となり正確な検査が困難となる恐れが
ある。

また、オーステンパー処理による鋳鉄組織の正確な検査
が必要な場合は、例えば、オーステンパー処理した軸部
材を軸受によって支承するときの両者のクリアランスを
設定する際に、その熱膨張が鋳鉄組織によって異なるも
のであり、さらに精度の＾い検査が必要とされる。すな
わち、オーステンパー処理後の膨張率の大きな軸部材に
おいては、クリアランスの大きいメタルを使用する一方
、膨張率の小さい軸部材ではクリアランスの小さいメタ
ルを使用して両者の間にお１ノる焼付き等の不具合の発
生を防止する必要がある。

一方、オーステンパー処理で焼入れ不良を生起すると前
記のようにパーライトを析出するものであるが、このパ
ーライトは冷却速度に関係し、肉厚部の中心あるいは冷
ＮＩが不十分なコーナ一部に析出するものである。しか
し、上記のようなパターンでパーライトが残留すると、
前記先行例による磁気特性を利用した検査ではその検知
ができず、上記のような軸部材における品質管理を必要
とする部品については適用できないものである。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、オーステンパー処理
後の鋳鉄組織を簡単でかつ正確に非破壊検査が行えるよ
うにした鋳鉄の組織検査方法を提供づることを目的とす
るものである。

（問題点を解決するための手段）本発明の検査方法は、オーステンパー処理後のｖｉ鉄を
加熱して熱膨張量を測定し、この測定した熱膨張ωを予
め求めである設定値と比較して鋳鉄組織のベイナイトと
残留オーステナイトとの混在比率を検出することを特徴
とするものである。

すなわち、本発明はＡ−ステンバー処理後の基地組織が
残留オーステナイトを析出していることに着目し、この
組織はオーステンパー処理前のフェライトまたはパーラ
イトに比較して線膨張係数が大きく、しかも、この線膨
張係数は残留オーステナイトの量に対応して変化するこ
との知（りに基づき、鋳鉄の熱膨張量を測定して予め求
めであるデータと比較して組織の良否の判定を行うもの
である。

（作用）上記のような検査方法では、オーステンパー処理後の鋳
鉄の熱膨張量を測定して設定値と比較し、鋳鉄組織のベ
イナイトと残留オーステナイトとの混在比率を検出して
その良否を判定するとともに、鋳鉄品が目標とする膨張
特性を備えるように管理し、軸部材等におけるクリアラ
ンス調整を簡易に行うものである。

（実施例）以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は本発明検査方法に使用する検査装
置すなわち膨張量測定装置の概略構成を示検査装Ｖ：１
１としての膨張量測定装置は、Ａ−ステンパー処理後の
鋳鉄品に相当する供試料２を載置づ−るプレート３を有
する恒温炉４を備え、上記ｔＩＪ温炉４は炉壁５の底部
に加熱用の発熱体６を係１え、この発熱体６は温度セン
サー７の信号に基づいて発熱量を調整する温度調整装置
８によって制御され、恒温炉４内を設定温度に昇温保持
するものである。

また、上記恒温炉４にはプレート３上に載置された供試
料２の熱膨張を測定する膨張センサー９が複数設置され
ている。上記膨張センサー９の信号はデータ処理を行う
演算部１０に入力され、ここでｖ２膨張係数の演算、設
定値との比較および組織の良否の判定等の評価を行い、
その結果が記録計１１に表示記録される。

そして、熱鹸張の測定の場合には複数（３個〉の供試料
２と基準試料２ａ（１個）とを挿入するものであり、供
試料２は製品と同一条件で同時処理された品質チェック
用テストピースであり、基準試料２ａは予め品質をチェ
ックされたスタンダードテストピースである。４個の試
料２，２ａを恒温炉４の中にセットし、室温から所定の
温度まで昇温し、各温度における膨張量を膨張センサー
９によって測定し、データ処理を行う。

なお、試料２．２ａの加熱時においては、大気雰囲気ま
たは液体雰囲気で行うものである。

上記検査装置１を使用した組織検査方法は、まず、鋳鉄
製品と同一素材で供試料２を作製し、鋳鉄製品とともに
オーステンパー処理を行うものである。そして、上記供
試料２を検査装置のプレート３上にセットし、以下、第
３図の操作フローチャートに沿って測定を行うものであ
る。すなりも、前記セット後、ステップＳ１で室ｍ（例
えば２５℃）における供試料２の長さを測定し、このデ
ータはあとのｗＩ算で使用する。次に、ステップＳ２で
発熱体６に通電して昇温を開始し、ステップＳ３で温度
調整装置８によって所定温度に保持し、所定時間経過後
にステップＳ４で供試料２の膨張量を測定し、上記ステ
ップ８２〜Ｓ４の操作を繰返して、複数の加熱温度で供
試料２の膨張がを測定する。

そして、ステップＳ５で前記ステップＳ１で求めた室温
時の供試料２の長さしと、加熱温度と室温との差ΔＴと
その温度での膨張ＦΔＬとから線膨張係数α＝（Δし・
Ｋ）／（Ｌ・ΔＴ）を演算するとともに、記憶部から鋳
鉄組成、オーステンパー処理条件における線膨張係数α
に対する残留オーステナイト１γを読み出し、ステップ
Ｓ６で基準値と比較し組織の良否を判定し、ステップ＄
７でその判定結果、ｖＩ鉄組成、オーステンパー処理条
件、線膨張係数、残留オーステナイトωをプリント表示
するものである。

次に、実際の測定データを示す。このデータは、自動車
用エンジンのクランクシャフト部品の製造において、製
品と同一組成の鋳鉄で鋳造した供試料２（直径６０±　
０．１１１１１１１長さ　１００ｍｍ）を、製品と共に
オーステンパー処理した後、前記フローチャートに沿っ
て膨張［Ｆ］を測定し、判定したものである。その結果
を第４図に実線■で示す。

なお、鋳鉄の組成は下記の通りである。

Ｃ：　　３．４５．３ｉ　：　　２，５３．　Ｍｎ：　
　０．３９゜Ｐ　：　　０，０３３．３　：　　０，０
１　、　Ｍｏ　：　　０．２９　。

Ｎ　ｉ　：　　０．９８　、　Ｍｇ：　　０，０４１．
　Ｆｅ　：残部また、オーステンパー処理は、オーステ
ナイト化温度が８９０℃Ｘ２Ｈｒ、焼入れ恒温処理が３
９０℃×２＃→ｒで、空冷、洗浄を行っている。

第４図は加熱温度に対する膨張かを示し、この加熱温度
と膨張量との関係から線膨張係数αは前記８１算式によ
り、α＝　１７，３Ｘ　１０″１１／℃と求まる。

そして、上記組成における線膨張係数αと残留オーステ
ナイトωγとの関係は、第５図に示すものであり、これ
から前記線膨張係数αに対応する残留オーステナイト鑓
γを求める。また、前記製品としてのクランクシャフト
に要求される残留オーステナイトωγの基準値（許容値
）は３３容ｔ％で、線膨張係数αにすると鎖線で承り１
６．ＯＸ　１０”　／’Ｃ（１５０℃までの加熱温度）
となり、このＩ３準値より低い値の製品は不良品であり
、前記測定結果は基準値以上で合格品である。

なＪ３、上記第４図には、比較材料としてオーステンパ
ー処理による焼入れ不良を想定し、非合金（ＦＣＤ４５
）での結果を破線■で併記している。

その組成は、下記の通りであり、基地組織はベイナイト
とパーライトの混在組織である。

Ｃ：　　３．５０．　Ｓｉ　：　　２．６１　、　Ｍｎ
：　　０．４１　。

Ｐ　：　　０，０３　　、　　Ｓ　：　　０，００９．
　　Ｍ　ｇ　：　　０．０３９゜Ｆｅ：残部そして、この比較材においては線膨張係数αは１４．３
Ｘ　１０−６／’Ｃとなり、前記基準値以下であり不合
格品となる。

ざらに、第６図はＡ−ステンバー処理における恒温処理
の温度Ｔｂが鋳鉄品の熱膨張係数に及ばず影響を測定し
たものであり、縦軸に線膨張係数を横軸に加熱温度範囲
を示し、特性Ａは処理温度１’ｂが２５０℃で残留オー
ステナイト槌γが６容量％であり、特ｆ／Ｊ＋３は処理
温度１−　ｂが３００℃で残留オーステナイト量γが２
０容ω％であり、特性Ｃは処理温度Ｔｂが３９５℃で残
留オーステナイトωγが３８容聞％であり、上記処理温
度Ｔｂが工賃するほど残留オーステナイト量が増えると
ともに、線膨張係数も大きな値を示している。なお、上
記オーステンパー処理は、オーステナイト化温度が８９
０℃Ｘ２）１ｒで、焼入れ恒温処理がＴｂｘ２Ｈｒであ
る。

そして、例えばエンジンのクランクシャフトにＪｊいて
は残留オーステナイトが３３〜４５％程度の組織が好適
であり、前記処理温度Ｔｂは３９５℃程度で行い、一方
、ギＶにおいては残留オーステナイトは４〜１０％が好
適であり、前記処理温度Ｔｂは２５０℃稈度ぐ行うよう
にするものである。

また、第７図はオーステンパー処理における恒温処理の
時間が！鉄量の熱膨張係数に及ばず影響を測定したもの
であり、縦軸に線膨張係数を横軸に加熱温度範囲を示し
、特性りは処理時間が７５分で残留オーステナイトγが
３７容９％であり、特性Ｅは処理時間が１２０分で残留
オーステナイトγが３３容聞％であり、上記処理時間が
短い方が残留オーステナイトが多いと、ともに、熱膨張
係数が大きな値を示している。なお、上記オーステンパ
ー処理は、オーステナイト化温度が８９０℃ｘ２１−１
ｒで、焼入れ恒温処理が３９５℃ｘ７５ｍｉｎ　／　１
２０ｍ１ｎである。

（発明の効果）上記のような本発明によれば、オーステンパー処理後の
鋳鉄の熱膨張四を測定して設定値と比較し、鋳鉄組織の
ベイナイトと残留オーステナイトとの混在比率を検出す
るようにしたことにより、簡単な測定方法で組織の良否
を正確に検査することがでさるものである。

また、Ａ−ステンパー処理後の鋳鉄品が目標とする膨張
特性を備えるように管理し、軸部材等におけるクリアラ
ンス調整を簡易に精度よく行うことができる乙のである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明検査方法に使用づる検査装置の概略構成
図、第２図はその概略平面図、第３図は検査装置にＪ３ける検査操作を示すフローチャ
ート図、第４図は測定例における加熱温度と膨張量との関係を示
すグラフ、第５図は測定例における線膨張係数ど残留オーステナイ
ト量との関係を示すグラフ、第６図はオーステンパー処理における恒温処理の温度が
Ｕ鉄量の熱膨張係数に及ぼす影響を測定した結果を示す
グラフ、第７図はオーステンパー処理における恒温処理の時間が
鋳鉄品の熱膨張係数に及ぼす影響を測定した結果を示づ
グラフである。１・・・・・・検査装置　　　　　２・・・・・・供試
料４・・・・・・恒温炉　　　　　　６・・・・・・発
熱体９・・・・・・膨張センサー　　　１０・・・・・
・演算部第１図Ｉ〜　を第２図　　第３図第６図ＲＴ　　−＃ω　−１５０〜２００　−２５０　〜３の
　−３５０刀ロ　熱　１崖ＩＬ！！］　　（’Ｃ）ＩＩ
膨張童　（／Ｊｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）オーステンパー処理した各種鋳鉄の組織検査方法
であって、鋳鉄を加熱して熱膨張量を測定し、設定値と
比較して鋳鉄組織のベイナイトと残留オーステナイトと
の混在比率を検出することを特徴とする鋳鉄の組織検査
方法。