JPH0688123A - 球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び球状黒鉛鋳鉄 - Google Patents

球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び球状黒鉛鋳鉄

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JPH0688123A
JPH0688123A JP26435392A JP26435392A JPH0688123A JP H0688123 A JPH0688123 A JP H0688123A JP 26435392 A JP26435392 A JP 26435392A JP 26435392 A JP26435392 A JP 26435392A JP H0688123 A JPH0688123 A JP H0688123A
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JP
Japan
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cast iron
spheroidal graphite
graphite cast
less
temperature
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JP26435392A
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English (en)
Inventor
Toshiki Yoshida
敏樹 吉田
Shigeru Toyoshima
繁 豊島
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝撃値が高く寒冷地仕様の部品材料としても
適用できる球状黒鉛鋳鉄を効率よく低コストで製造する
ことができる球状黒鉛鋳鉄の製造方法を提供する。 【構成】 本発明によればSnを添加して熱処理するこ
とにより球状黒鉛鋳鉄を製造するので、複雑な熱処理を
しなくてもSnが強力なパーライト安定化元素として働
き組織中のフェライト量をコントロールして多量のパー
ライトに細かいフェライトが散らばっている組織となり
高い硬度と充分な衝撃値を達成することができ、熱処理
過程における組織各部の変態温度を均一化することがで
き、組織各部における変態温度の差が小さくなり焼き入
れ性が向上する結果、大きくて熱処理が困難な鋳物につ
いても通常機械的性質の劣る層間隔の大きいパーライト
相は生成せず、均一に焼きが入るので熱処理後は特に脆
化した部分は生じず、寒冷地における低温衝撃値が部品
全体として向上した材料を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は球状黒鉛鋳鉄の製造方法
及び球状黒鉛鋳鉄に関するものであり、特に大型強度部
品として用いることが有効な球状黒鉛鋳鉄の製造方法及
び球状黒鉛鋳鉄に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から建設機械用のキャタピラーの駆
動部分のキャリアやトラックのスプリングブラケット等
の足回り部品には、強度及び硬度が高くかつ靱性に優れ
た球状黒鉛鋳鉄が用いられている。特にこれらの建設機
械等は寒冷地において使用される場合があることから、
これの部品に用いられる球状黒鉛鋳鉄については高い衝
撃値が求められる。そのためこれらの足回り部品につい
ては従来きわめて特殊な熱処理を施し、それにより衝撃
遷移温度を低くするようにされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の従来の
球状黒鉛鋳鉄の製造方法については次のような問題があ
った。すなわち従来の球状黒鉛鋳鉄の製造方法では求め
られる衝撃値を達成するためにきわめて特殊な熱処理が
必要であり、その際非常に微妙なコントロールが必要と
され、生産効率が低く、その結果、製品の製造コストが
大きいという問題があった。特に製造する製品が一定以
上の大型品である場合には、熱処理により部品各部の組
織を均一にして必要な特性を達成することが極めて困難
となり、組織及び特性に不均一が生じるという問題があ
った。その場合全体をオーステナイト化して炉冷し、焼
準するという処理を何度も反復することにより均一な組
織を得ることができるとしても、かかる方法を工業的に
適用することは困難でありいずれにしても生産コストの
増大を招くという問題があった。従って本発明は以上の
従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、強度及
び衝撃値が高く寒冷地仕様の部品材料としても適用でき
る球状黒鉛鋳鉄を極めて効率よく低コストで製造するこ
とができる球状黒鉛鋳鉄の製造方法及びかかる方法によ
り得られる特性の良好な球状黒鉛鋳鉄を提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは以上の課題
を達成するために、種々の冷却速度においてSnがパー
ライト化および衝撃値に及ぼす影響を調査し、熱処理に
よる改善を試みた。その結果、一定量Snを添加した球
状黒鉛鋳鉄に適当な熱処理を施すことによって強度及び
衝撃値が高い球状黒鉛鋳鉄を製造することができること
を見いだし本発明を創出するに至った。すなわち本発明
の球状黒鉛鋳鉄の製造方法はSnを0.02重量%以
上、0.06重量%以下添加し、熱処理を施すことを特
徴とする。以上の本発明における熱処理はA1共析変態
温度よりも高い温度で保持した後にA1共析変態温度範
囲の下限を下まわらない温度まで炉中で降温した後に急
冷する処理またはA1共析変態温度よりも高い温度で保
持した後に常温まで急冷し、しかる後にA1共析変態温
度以下の温度で保持した後に急冷する処理とすることが
有効である。そのようにすることによって多量のパーラ
イト基地中に必要量の微細なフェライトが分散した組織
となるからである。またSnを0.02重量%以上、
0.06重量%以下添加するのは、0.02重量%未満
では組織がフェライト化しやすい傾向を生じ熱処理の効
果が不十分となり充分な硬度が得られず、逆に0.06
重量%を越えると衝撃値が低くなり、寒冷地部品として
の適用が制限されるからである。
【0005】また本発明の球状黒鉛鋳鉄は球状黒鉛とパ
ーライトとフェライトとの混合組織であり主たる基地組
織はパーライトであり、幅5μm、長さ25μm以下の大
きさのフェライト、または分岐したフェライトにおいて
はその主たる一枝が幅5μm、長さ25μm以下の大きさ
でかつ基地中に占める黒鉛を除くフェライト面積率が1
0%以下である組織を有することを特徴とする。ここで
フェライトの大きさを幅5μm、長さ25μm以下の大き
さとするのは、フェライトの大きさがそれを越えると微
細組織が得られず、強度特には硬さが不十分となるから
である。また、フェライト面積率が10%以下とするの
は、フェライト面積率がそれを越えるとやはり硬度が不
十分となるからである。
【0006】さらに本発明の球状黒鉛鋳鉄は、ブルネル
硬さHB240以上でありかつ−60℃における衝撃吸
収エネルギーがシャルピーノッチなし試験片において2
5J/cm2以上であることを特徴とする。ここで、ブル
ネル硬さHB240以上とするのは、ブルネル硬さがH
B240未満では硬さが不十分であり、特に足回り部品
等としての実用に適さないからである。また−60℃に
おける衝撃吸収エネルギーがシャルピーノッチなし試験
片において25J/cm2以上とするのは、25J/cm2
満では特に寒冷地仕様の機械部品としての実用に適さな
いからである。
【0007】
【作用】球状黒鉛鋳鉄においてSnは衝撃値を下げ、遷
移温度を上昇させることが一般的に知られている。しか
し反面SnはMn、Cuなどのおよそ10倍の強力なパ
ーライト化能を持つ元素で、鋳造後の冷却速度が遅い場
合でもFCD700、800仕様に対し十分なパーライ
ト基地を得ることができる。本発明によればかかる球状
黒鉛鋳鉄におけるSnの特性を積極的に利用し、Snを
添加して熱処理することにより球状黒鉛鋳鉄を製造する
ので、複雑な熱処理をしなくてもSnが強力なパーライ
ト安定化元素として働き組織中のフェライト量をコント
ロールして基地中に細かいフェライトが均一に分散した
組織を得ることができる。その結果多量のパーライト
に、細かいフェライトが散らばっている組織となり、高
い硬度と充分な衝撃値を達成することができる。さらに
本発明によれば、Snを添加して熱処理を施すことによ
って熱処理過程における組織各部の変態温度を均一化す
ることができ、組織各部における変態温度の差が小さく
なり焼き入れ性が向上する。その結果、大きくて熱処理
が困難な鋳物についても通常機械的性質の劣る層間隔の
大きいパーライト相は生成せず、均一に焼きが入るので
熱処理後は特に脆化した部分は生じず、寒冷地における
低温衝撃値が部品全体として向上した材料を得ることが
できる。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例1 市販鋼屑、工場戻り屑、合金鉄等でSnを0.03%と
し硬さを調整するためにMn、Cuを適宜配合して溶解
し、Fe−Si−5.5%Mgを用いサンドイッチ法で
球状化処理後Fe−50%Siを接種し、CO2の鋳型
を用いて図1に示すように直径50mmの球体1を包含し
得る3次元形状を有する板体2に鋳造した。鋳造後5℃
/minの冷却速度で炉内冷却した。 実施例2 他は実施例1と同様にして鋳造後2℃/minの冷却速度
で炉内冷却した。 実施例3 他は実施例1と同様にして鋳造後鋳造材に対して図2に
示すヒートサイクルの熱処理を行った。 実施例4 他は実施例1と同様にして鋳造後鋳造材に対して図3に
示すヒートサイクルの熱処理を行った。 比較例1 他は実施例2と同様にしてSnの添加量を0.015%
として球状黒鉛鋳鉄の鋳造を行った。 比較例2 他は実施例2と同様にしてSnの添加量を0として球状
黒鉛鋳鉄の鋳造を行った。 比較例3 図4に示すように直径50mm球体1を包含し得ない3次
元形状を有する板体4を他は実施例3と同様にしてSn
の添加量を0として鋳造した。以上の各実施例比較例に
より得られた球状黒鉛鋳鉄につきそのブルネル硬さ及び
−60℃における衝撃吸収エネルギーをシャルピーノッ
チなし試験片を用いて調査した。その結果を表1に示
す。また各実施例及び比較例により得られた球状黒鉛鋳
鉄につきその微細組織を観察した。その結果を図5から
図8に示す。
【0009】
【表1】 なお表1に示される各実施例及び比較例のものはいずれ
もブルネル硬さHB240以上であることが確認され
た。
【0010】表1に示されるように各実施例のものはい
ずれも−60℃における衝撃吸収エネルギーがシャルピ
ーノッチなし試験片において25J/cm2以上である。
これに対し比較例1、2のものは−60℃における衝撃
吸収エネルギーがシャルピーノッチなし試験片において
10〜14J/cm2である。また比較例3のものは各実
施例のものと同様に−60℃における衝撃吸収エネルギ
ーがシャルピーノッチなし試験片において25J/cm2
以上であるが、この比較例3のものは直径50mm球体1
を包含し得ない3次元形状を有する板体として鋳造した
ものであり、かかる小物品については特にSnを添加し
なくても所要の特性が得られることがわかる。また図6
から図9にみられる様に、各実施例により得られたもの
はいずれも層間隔の密なパーライト中に細かいフェライ
トが分散した組織、すなわち球状黒鉛とパーライトとフ
ェライトとの混合組織であり主たる基地組織はパーライ
トとなっている。またフェライトは、幅5μm、長さ2
5μm以下の大きさであり、特に分岐したフェライトに
おいてはその主たる一枝が幅5μm、長さ25μm以下の
大きさとなっている。また基地中に占める黒鉛を除くフ
ェライト面積率はいずれも10%以下である組織となっ
ている。
【0011】
【発明の効果】以上のように本発明の球状黒鉛鋳鉄の製
造方法及び球状黒鉛鋳鉄によれば、Snを0.02重量
%以上0.06重量%以下添加し、熱処理を施すことに
よって球状黒鉛とパーライトとフェライトとの混合組織
であり主たる基地組織はパーライトであり、フェライト
が幅5μm、長さ25μm以下の大きさでかつ基地中に占
める黒鉛を除くフェライト面積率が10%以下である組
織を有する球状黒鉛鋳鉄であって、しかも、ブルネル硬
さHB240以上でありかつ−60℃における衝撃吸収
エネルギーがシャルピーノッチなし試験片において25
J/cm2以上である球状黒鉛鋳鉄としたことによって、
強度及び衝撃値が高く寒冷地仕様の部品材料としても適
用できる球状黒鉛鋳鉄を極めて効率よく低コストで製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施して得た鋳造品の形態を示す
斜視図である。
【図2】 本発明の一実施例のヒートサイクルを示す
図である。
【図3】 本発明の他の実施例のヒートサイクルを示
す図である。
【図4】 本発明実施例に対する比較例の鋳造品の形
態を示す斜視図である。
【図5】 本発明の一実施例の鋳造品の組織写真であ
る。
【図6】 本発明の他の実施例の鋳造品の組織写真で
ある。
【図7】 本発明の別の実施例の鋳造品の組織写真で
ある。
【図8】 本発明のまた別の実施例の鋳造品の組織写
真である。
【符号の説明】
1 球体 2、4 板体

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Snを0.02重量%以上0.06重量
    %以下添加し、熱処理を施すことを特徴とする球状黒鉛
    鋳鉄の製造方法。
  2. 【請求項2】 直径50mmの球体を少なくとも一部に包
    含し得る3次元形状を外形として有する球状黒鉛鋳鉄製
    品の製造方法において、Snを0.02重量%以上0.
    06重量%以下添加し、熱処理を施すことを特徴とする
    球状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
  3. 【請求項3】 Snを0.02重量%以上0.06重量
    %以下添加し、A1共析変態温度よりも高い温度で保持
    した後にA1共析変態温度範囲の下限を下まわらない温
    度まで炉中で降温した後に急冷する熱処理を施すことを
    特徴とする球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
  4. 【請求項4】 Snを0.02重量%以上0.06重量
    %以下添加し、A1共析変態温度よりも高い温度で保持
    した後に常温まで急冷し、しかる後にA1共析変態温度
    以下の温度で保持した後に急冷する熱処理を施すことを
    特徴とする球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
  5. 【請求項5】 球状黒鉛とパーライトとフェライトとの
    混合組織であり主たる基地組織はパーライトであり、幅
    5μm、長さ25μm以下の大きさのフェライト、または
    分岐したフェライトにおいてはその主たる一枝が幅0.
    05μm、長さ0.25μm以下の大きさでかつ基地中に
    占める黒鉛を除くフェライト面積率が10%以下である
    組織を有することを特徴とする球状黒鉛鋳鉄。
  6. 【請求項6】 請求項4に記載した球状黒鉛鋳鉄におい
    て、ブルネル硬さHB240以上でありかつ−60℃に
    おける衝撃吸収エネルギーがシャルピーノッチなし試験
    片において25J/cm2以上であることを特徴とする球
    状黒鉛鋳鉄。
JP26435392A 1992-09-07 1992-09-07 球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び球状黒鉛鋳鉄 Pending JPH0688123A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002275574A (ja) * 2001-03-13 2002-09-25 Aisin Seiki Co Ltd 高強度高靱性球状黒鉛鋳鉄
JP2009541591A (ja) * 2006-07-03 2009-11-26 ツァナルディ・フォンデリエ・ソシエタ・ペル・アチオニ 球状鋳鉄製の機械部品の製造方法
CN105568124A (zh) * 2014-10-09 2016-05-11 陕西重型汽车有限公司 加锡qt500-7球墨铸铁材料及加工方法、铸件
CN120796832A (zh) * 2025-09-12 2025-10-17 山东豪迈机械科技股份有限公司 一种高珠光体球墨铸铁及应用

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