JPH0116886B2

JPH0116886B2 -

Info

Publication number: JPH0116886B2
Application number: JP1724280A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; Kyohito Suyama; Tokio Maekawa; Akihiro Okuno
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1989-03-28
Also published as: JPS56116853A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、球状黒鉛鋳鉄部品の製造方法に関す
る。炭素、ケイ素、マンガン及びマグネシウムを含
有する通常の球状黒鉛鋳鉄を加熱してオーステナ
イト化した後、常温より高い所定温度に急冷して
該温度に所定時間保持する、いわゆるオーステン
パ処理を行なつて、耐面圧強度を高める試みは既
になされており、浸炭鋼部品の代替として自動車
の動力伝達用歯車等に使用されている。しかし、
この種鋳鉄材料は、耐疲労強度が劣るため、動力
伝達用歯車に使用する場合、寸法を増大する必要
があり、このことは、関連部の寸法増加の原因に
もなり、全体として重量及び価格の増大を招く欠
点がある。通常の球状黒鉛鋳鉄に、モリブデン及び場合に
よつてはニツケル、錫、銅等の合金化元素を添加
して、オーステンパ処理を行なうことが特開昭49
−53115号により提案されている。この場合、モ
リブデンの添加量は0.10〜0.26％であり、ニツケ
ルは2.5％以下、好ましくは0.5〜2.5％、錫は0.03
〜0.2％、銅は0.3〜1.0である。このようにして得
られた球状黒鉛鋳鉄は、高い耐疲労強度を持つと
説明されているが、浸炭鋼と同等の性能は発揮し
得ず、動力伝達用歯車のような高い耐面圧強度、
耐疲労強度及び耐焼付性が要求される用途に使用
することはできない。したがつて、本発明は、すぐれた耐面圧強度、
耐疲労強度及び耐焼付性を持ち、動力伝達用歯車
等にも満足に使用することのできる球状黒鉛鋳鉄
部品の製造方法を提供することを目的とする。本発明による球状黒鉛鋳鉄部品の製造方法は、
重量比で、炭素2.6〜4.0％、ケイ素1.5〜3.5％、
マンガン0.1〜1.0％、モリブデン0.03〜0.09％、
銅0.3〜1.5％、マグネシウム0.02〜0.10％、残部
が実質的に鉄からなる球状黒鉛鋳鉄を用いる。上
記組成よりなる鋳鉄部品は、850〜1000℃の温度
でこれを加熱し４時間以内該温度に保持してオー
ステナイト化した後に、220〜260℃に急冷して、
該温度で30分以上保持するオーステンパ処理が施
される。このオーステンパ処理の後、該部品には
さらにシヨツトピーニングが行なわれる。本発明の方法において用いられる球状黒鉛鋳鉄
の組成は、銅及びモリブデンの添加を除いては通
常の球状黒鉛鋳鉄におけると同一であり、重量比
で0.04％以下の硫黄及び0.2％以下のリンを含む
ことができる。銅及びモリブデンを複合添加する
ことにより、耐疲労強度を大巾に高めることがで
きる。銅はパーライト化を促進する元素であり、
（Fe―Cu）₃Cの形で基地中に均一分散する性質を
有するが、添加量が1.5％以上になると、結晶粒
界に偏析し、機械的性質たとえば耐面圧強度を低
下させる原因になる。モリブデンも、銅と同様
に、（Fe―Mo）₃Cを形成するが、その添加量が
0.09％以上になると、板状のモリブデン炭化物が
形成される。この炭化物は、高硬度のものであ
り、耐面圧強度を高める効果があるが、疲労に対
しては著しい悪影響を及ぼす。また、モリブデン
は、炭化物を生成しない範囲、すなわち0.09％以
下では、基地中に均一に分布する性質があるが、
添加量がそれ以上になると、銅の場合と同様に粒
界近傍に偏析する性質がある。そして、オーステ
ンパ処理時のオーステナイト化温度でモリブデン
炭化物が一部分解し、微細黒鉛を形成する。この
ため、疲労寿命はさらに低下する。したがつて、
本発明においては、モリブデン添加量は0.09％以
下とする。本発明の方法において、オーステナイト化後の
処理温度を220〜260℃とする理由は、この温度に
保持することにより、高硬度のベイナイト地が得
られるからである。処理温度が220℃以下であれ
ば、マルテンサイトが発生し始めるため、脆化す
る。したがつて、引張強さ及び疲労強度が共に低
下する。260℃以上では、十分な疲労強度が得ら
れない。処理温度が360℃以上になると、疲労強
度は比較的高くなるが、静的強度及び耐面圧強度
が低下する。本発明においては、上述の処理温度
で得られる高硬度表面にシヨツトピーニングを加
えることにより、すぐれた耐疲労強度を得ること
ができる。このように、硬質表面にシヨツトピー
ニングを行なうと、軟質表面に行なつた場合に比
べて、表面下に発生する圧縮応力は大きくなり、
かつ応力層も深くなるので、耐疲労強度の向上率
が比躍的に高められる。すなわち、特定組成の鋳鉄部品と、特定の処理
との組合せによつて、高い耐面圧強度、高い耐疲
労強度をあわせて有する鋳鉄部品を製造すること
を特徴とする。上記組合せが特に優れている理由
としては、明確ではないが、オーステンパ処理後
の硬度を、銅添加の材料と、銅及びモリブデン添
加の材料とについて比較すると、両者間にほとん
ど差は認められないが、オーステンパ処理後の残
留オーステナイト量は、銅及びモリブデン添加の
材料における方が多くなる傾向にあり、残留オー
ステナイトのシヨツトピーニングによるマルテン
サイト化の効果も期待できる点があげられる。
尚、素材の溶解及び鋳造は通常の球状黒鉛鋳鉄の
製造方法と変るところはなく、モリブデン及び銅
の添加は、炉中又はトリベ添加でも後の性質に影
響は生じない。実施例別表に示す組成の球状黒鉛鋳鉄素材を鋳造によ
り製造し、被削性を良好にする目的で、920℃で
２時間、次いで750℃で２時間の加熱処理を行な
い、除冷した。

【表】次いで、仕上げ寸法に機械加工を行なつた後、
オーステンパ処理を施した。オーステンパ処理
は、脱炭防止のため0.2〜0.3％のCO₂を含む浸炭
性雰囲気のバツチ炉において行ない、920℃で70
分のオーステナイト化を行なつた後、あらかじめ
用意したKNO₃とNaNO₃の混合塩浴を含む低温
用ソルド炉に浸漬し、所定温度まで急冷後、２時
間恒温保持した。処理完了後、約80℃の温水で洗
浄し、乾燥後、シヨツトピーニングを以下の条件
により行なつた。シヨツトサイズ 0.8mm鋼球シヨツト時間 10分アルメンゲージの変形が0.3〜0.4mmになるよう
に条件設定を行なう。得られた試片を試験した結果、混合塩浴の温度
と引張強さとの間には、第１図に示すような関係
が認められた。また、小野式回転曲げ疲労テスタ
ーによる回転曲げ疲労試験の結果は第２図に示す
通りであり、本発明の方法により得られた試料
は、きわめてすぐれた耐疲労強度を示すことが認
められた。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーステナイト処理後の恒温保持温度
を引張強さとの関係を示す図表、第２図は恒温保
持温度と疲労強度との関係を示す図表である。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量比で、炭素2.6〜4.0％、ケイ素1.5〜3.5
％、マンガン0.1〜1.0％、モリブデン0.03〜0.09
％、銅0.3〜1.5％、マグネシウム0.02〜0.10％、
残部が実質的に鉄からなる球状黒鉛鋳鉄部品を、
850〜1000℃の温度で４時間以内加熱保持してオ
ーステナイト化した後に、220〜260℃に急冷し、
該温度で30分以上保持するオーステンパ処理を行
ない、次いで該部品にシヨツトピーニングを行な
うことを特徴とする球状黒鉛鋳鉄部品の製造方
法。