JPH024915A - 鋳造部材の製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は鋳鉄又は鋳鋼製の鋳造部材の製造方法に関し、
特にショットピーニング処理後機械加工する部位を焼き
戻し処理して機械加工の切削性を改善した方法に関する
。

〔従来技術〕

最近、球状黒鉛鋳鉄製の鋳造部材は、鋳造部材に比較し
て路間等の高い強度が得られること、形状を自由に設計
し得ること、低コストで重量のバラツキを低減し得るこ
と、などの理由から各種機械部品に広範に適用されつつ
ある。

例えば、特開昭６１−１７４３３２号公報には、球状黒
鉛鋳鉄製コネクチングロッドにオーステンパー処理を施
してベイナイトと残留オーステナイトとの混合組織とし
、その後正寸に機械加工することにより耐用寿命に優れ
たコネクチングロッドを製造する方法が記載されている
。

更に、特開昭６０−１０６９４４号公報には、球状黒鉛
鋳鉄にオーステンパー処理を施し、そのオーステンパー
処理後において表面加工によりマルテンサイト変態を誘
起する準安定オーステナイト組織を基地中に体積比率で
１０〜７０％含有し、残部をベイナイトの単独組織又は
ヘイナイトとマルテンサイトの混合組織とした高強度・
高靭性球状黒鉛鋳鉄が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公報の技術によれば、高強度・高靭性を必要とする
代表的鋳造部材としてコネクチングロッドを製造する場
合に、球状黒鉛鋳鉄製コネクチングロッドを製造し、こ
のコネクチングロッドにオステンパー処理を施してヘイ
ナイトと残留オステナイトの混合組織とし、そのコネク
チングロッドの表面にンヨノトピーニング処理を施して
加工誘起変態により表層の基地中にマルテンサイト組織
を誘起させ、これによりコネクチング口ｙ　Ｆの表層に
高硬度の金属組織を形成することが出来る。

しかし、通常の鋳造部材と同様にコネクチングロッドに
おいても、上記ショットピーニング処理後大端部及び小
端部の軸孔内周面や軸心直交端面部分に切削加工を施さ
なければならないが、上記のようにコネクチングロッド
の全表層にマルテンサイト組織が誘起して高硬度になっ
ているので、上記切削加工が極めて困難になり切削加工
コストが著しく増加する。

そこで、コネクチングロッドの機械加工を施す部位以外
の部分にのみショットピニング処理を施すことも可能で
あるが、ショットピーニング処理の工程が煩雑になる。

本発明の目的は、上記ショットピーニング処理後鋳造部
材の内部基地組織に影響を及ばずことなく機械加工が施
される部位の表層のマルテンサイト組織を分解させ得る
ような鋳造部材の製造方法を提供することである。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明に係る鋳造部材の製造方法は、球状黒鉛鋳鉄製若
しくは鋳鋼製の鋳造部材を、その全体に亙って基地組織
がヘイナイ１へと残留オーステナイトとの混合組織とな
るようにオーステンパー処理し、次に鋳造部材の略全表
面に対してショットピニング処理を施し、次に鋳造部材
の機械加工が施される部位だけを２５０〜４００℃で焼
戻し処理してマルテンサイ（・を分解し、その後鋳造部
材に機械加工を施すものである。

〔作用〕

本発明に係る鋳造部材の製造方法においては、オーステ
ンパー処理により鋳造部材の基地がヘイナイトと残留オ
ーステナイトの混合組織とされ、この鋳造部材の略全表
面に対してショットピーニング処理を施すと、加工誘起
変態により表層の残留オーステナイトの一部が高硬度の
マルテンサイトとなり、鋳造部材の略全表面の表層部の
基地はベイナイトと残留オーステナイトとマルテンサイ
１への混合Ｍｉ織となり、表層部の硬度が著しく高くな
って疲労強度に優れたものとなる。

ここで、」二記シコソトビーニング処理後、鋳造部材の
機械加工が施される部位だけを２５０〜４００℃で焼戻
し処理してマルテンサイトを分解する、つまり焼戻し処
理によりマルテンサイトをこれよりも格段に低硬度のト
ルースタイトに分解し、その後鋳造部材に機械加工を施
すので、鋳造部材全体の内部金属組織に悪影響を及ばず
ことなく機械加工する部位の表層部分のマルテンサイト
を分解して鋳造部材の機械加工性を大幅に向上させるこ
とが出来る。

ところで、」二記２５０℃未満の温度で焼戻し処理する
場合には、マルテンサイトの分解が殆んど進行せず、硬
度低下を図ることが難しく、また４００℃より高温で焼
戻し処理する場合には、焼戻し処理された部位の基地全
体の分解が起り、セメンタイトの析出により基地硬さが
上昇するため好ましくない。

〔発明の効果〕

本発明に係る鋳造部材の製造方法によれば、以上説明し
たように鋳造部材の機械加工が施される部位のみを２５
０〜４００　”Ｃで焼戻し処理してマルテンサイトを分
解するので、その部位の内部基地組織全体に悪影響を及
ぼすことなく表層のマルテンサイトを分解して機械加工
する部位の硬度を低下させ、機械加工の加工性を格段に
向上させることが出来る。これと同時に、機械加工を施
さない部位に対しては２５０〜４００　”ｃの焼戻し処
理を施さないので、ショットピーニング処理の効果を維
持することが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明を自動車用エンジンのコネチングロノドの
製造方法に適用した場合の実施例について１面に基いて
説明する。

第１工程において、第１図（８１に示すように、コ矛り
ナングロノ１′１を鋳造するｉｈ造キャヒティ２を有す
る鋳型３を準備し、ごの鋳型３の湯口３ａから鋳造キャ
ビティ２内に球状黒鉛鋳鉄の溶湯を注湯して鋳造を行な
う。溶湯の凝固後、型ハラシを行ない、コネクチングロ
ット■の鋳造部材ＩＡを空気中において常温まで冷却す
る。尚、この鋳造部材１Ａの基地組織はパーライトを主
体とする３■織となる。

第２工程において、第１図（ｂｌに示すように、鋳造部
材ＩＡを）ノシ処理炉内に投入し、鋳造部材ＩＡの全体
をオーステンパー処理する。ごのオーステンパー処理と
して、例えば鋳造部材ＩＡをＡ、変態点（７３０°Ｃ）
以」二の８５０℃まで加熱してその温度に約２．０時間
保持してオーステナイトの基地組織に変えてから、鋳造
部材ＩＡを約３８０℃に保持したソルト浴内に投入して
その温度に約２゜０時間保持してベイナイトを生成させ
、そのｉ＆　ＧＪｆ造部材ＩＡを浴外へ取出し水中へ投
入して常温まで冷却する。上記オーステンパー処理の結
果、↓ノｆ造部材ＩＡの基地はへイナイトと残留オース
テナイＩ・の混合組織となって、強度・靭性に優れた組
織となっている。

第３工程において、第１図ｆｃ）に示すように鋳造部材
ＩＡの略全表面にショットピーニング処理を施す。この
とき、０．６　ｔａＩＩφの鋼球のショット祠料を用い
、アークハイト量０．４５１）で行なう。」二記ショッ
トピーニング処理により、鋳造部材ＩＡの表面の平滑性
が高まり、表層の微細欠陥が消滅し、表層に残留圧縮応
力が付加されるだけでなく、表層部の残留オーステナイ
トの一部が加工誘起変態により非常に高硬度のマルテン
サイトになる。

このように、ショットピーニング処理を施すことにより
、鋳造部材Ｉへの表面及び表層部の機械的並びに金属的
な構造を変えて疲労強度を著しく向上させることが出来
る。

第４工程において、第１図（ｄｌに示すように機械加工
を施す必要のある大端部４及び小端部５のみに焼戻し処
理を施す。この焼戻し処理として、大端部４と小端部５
間のＩ杆部６を冷却手段で冷却しつつ大端部４と小端部
５とを３００°Ｃに加熱して１．０時間保持する。この
焼戻し処理により、大端部４と小端部５については、表
層部のマルテンザイ１〜組織がこれよりも格段に低硬度
のトルースクイド組織に分解されるので、表層部の硬度
が格段に低下し、機械加工時の切削性が大幅に向上する
。

但し、上記焼戻し処理は必ずしも３００℃で行なう必要
はなく、２５０〜４００°Ｃの範囲の温度で行なっても
よいが、２５０℃未満ではマルテンサイトの分解が殆ん
ど進行せず十分に硬度低下させることが難しく、また４
００°Ｃより高温では表層部だけでなく内部の基地全体
の金属組織に影響が及びセメンタイトの析出により基地
の硬さが増大して靭性低下を招くので好ましくない。（
第４図折線上参照） 更に、鋳造部材ＩＡの全体に対して焼戻し処理を施す場
合には鋳造部材ＩＡの全体に亙って表層部のマルテンサ
イト組織が分解し且つ表層部の残留圧縮応力が解放され
てしまうので、ショットピニング処理の効果が殆んど失
なわれてしまうので好ましくない。

第５工程において、第１図（ｅ）に示すように、大端部
４をその中段部で切削にて分断するとともにその分断面
を切削加工し、また分断された大端部４を連結する連結
ポルト７の為のボルト孔を切削加工し、また大端部４及
び小端部５の軸孔４ａ・５ａの内周面を切削加工すると
ともに大端部４及び小端部５の軸心に直交する両端面４
ｂ・５ｂを切削加工する。

上記第１工程〜第５工程により、高強度・高靭性のコネ
クチングロッド１を製造することが出来る。

次に、鋳造方法ＩＡの表層部のミクロ硬さの測定結果に
ついて、第２図及び第３図により補足説明する。

第２図に示すように、鋳造部材ＩＡにショットピーニン
グ処理を施さない場合には折線Ａのようにベイナイトと
残留オーステナイトの混合組織の硬さとなっているが、
ショットピーニング処理を施した場合には加工誘起変態
で生成したマルテンサイトの影響が表面側程大きく現わ
れ、表面硬度はビッカース硬さ６００にも達している。

第３図に示すように、鋳造部材ＩＡにショットピーニン
グ処理を施し焼戻し処理を施さない場合には折れ線Ｃ（
これは、第２図の折線Ｂに相当する）のようになってい
る。上記実施例のように、ショットピーニング処理の後
３００℃×１時間の焼戻し処理を施した場合には折れ線
りのように内部の基地組織の硬さは変わることなく表層
部０〜０．３鶴の領域での硬さが著しく低下している。

これに対して、ショソ１〜ピーニング処理後５００℃×
１時間の焼戻し処理を施した場合には内部の基地組織の
硬さまで全般に大きくなっているがこれはセメンタイト
の析出によるものであり、セメンタイトが析出すると靭
性が低下するので好ましくない。

尚、上記実施例は、自動車用エンジンのコネクチングロ
ッド１を製造する場合について説明したが、本発明はこ
れ以外の各種の球状黒鉛鋳鉄製鋳造部材や鋳鋼製鋳造部
材の製造にも同様に適用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係るもので、第１図（ａｌ〜ｔ
ｅｌは夫々コネクチングロッドを製造するときの各工程
の説明図、第２図及び第３図は夫々コネクチングロッド
鋳造部材の硬さの測定結果を示す線図である。 １Ａ・・鋳造部材、　　１・・コネクチングロッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）球状黒鉛鋳鉄製若しくは鋳鋼製の鋳造部材を、そ
   の全体に亙って基地組織がベイナイトと残留オーステナ
   イトとの混合組織となるようにオーステンパー処理し、 次に鋳造部材の略全表面に対してショットピーニング処
   理を施し、 次に鋳造部材の機械加工が施される部位だけを２５０〜
   ４００℃で焼戻し処理してマルテンサイトを分解し、 その後鋳造部材に機械加工を施すことを特徴とする鋳造
   部材の製造方法。