JPH07113125B2 - 高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法 - Google Patents
高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法Info
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- JPH07113125B2 JPH07113125B2 JP61122445A JP12244586A JPH07113125B2 JP H07113125 B2 JPH07113125 B2 JP H07113125B2 JP 61122445 A JP61122445 A JP 61122445A JP 12244586 A JP12244586 A JP 12244586A JP H07113125 B2 JPH07113125 B2 JP H07113125B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は変形能の高い高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
球状黒鉛鋳鉄はその発明以来、材質改善及び生産技術の
改良が重ねられ、JIS G5502によると今や強度面では引
張強さ80kgf/mm2、靭性面では伸び17％という機械的性
質を有するものが一般的に生産されるようになり、自動
車用の懸架装置部品である重要保安部品、例えばステア
リングナックル、トランスバースリンク、トルクロッ
ド、トレーリングアーム等に広く採用されているのは周
知の通りである。
改良が重ねられ、JIS G5502によると今や強度面では引
張強さ80kgf/mm2、靭性面では伸び17％という機械的性
質を有するものが一般的に生産されるようになり、自動
車用の懸架装置部品である重要保安部品、例えばステア
リングナックル、トランスバースリンク、トルクロッ
ド、トレーリングアーム等に広く採用されているのは周
知の通りである。
ところで、このような部品にかかる負荷の種類として
は、引張、圧縮、曲げ、捻り、などがあるが、そのうち
最も頻度が高く、応力レベル的にも影響度の大きなもの
は曲げ荷重である。そして曲げによる破壊の場合には材
料力学の理論が示す通り、表面部に最大応力（又は最大
ひずみ）が発生するため、部品の強さはその表面部の特
性、例えば機械的性質、硬度、残留応力および面粗さな
どの影響を強く受けることが知られている。
は、引張、圧縮、曲げ、捻り、などがあるが、そのうち
最も頻度が高く、応力レベル的にも影響度の大きなもの
は曲げ荷重である。そして曲げによる破壊の場合には材
料力学の理論が示す通り、表面部に最大応力（又は最大
ひずみ）が発生するため、部品の強さはその表面部の特
性、例えば機械的性質、硬度、残留応力および面粗さな
どの影響を強く受けることが知られている。
そこで特に曲げ負荷による疲労破壊に対しては、ショッ
トピーニングや冷間ロールなどによって表層部に加工硬
化層を発生させるとともに、圧縮の残留応力を生ぜしめ
て積極的に強度向上を図っているのも周知の事実であ
る。
トピーニングや冷間ロールなどによって表層部に加工硬
化層を発生させるとともに、圧縮の残留応力を生ぜしめ
て積極的に強度向上を図っているのも周知の事実であ
る。
一方、静的曲げ又は衝撃的曲げなどいわゆる靭性、すな
わち機械的性質のうち伸び特性が支配的因子となる破壊
に対しては、上記のような表層部の特性とその影響にほ
とんど考慮が払われていないのが実情である。しかし、
部品の中にはこのような負荷に対する靭性すなわち、あ
る所定の曲がり量までは亀裂の発生や破壊に到ってはな
らないという要求のものも多く、その改善が望まれてい
る。
わち機械的性質のうち伸び特性が支配的因子となる破壊
に対しては、上記のような表層部の特性とその影響にほ
とんど考慮が払われていないのが実情である。しかし、
部品の中にはこのような負荷に対する靭性すなわち、あ
る所定の曲がり量までは亀裂の発生や破壊に到ってはな
らないという要求のものも多く、その改善が望まれてい
る。
鋳物部品においては、加工面ばかりでなく鋳肌面の強
度、靭性が要求されるのであるが、加工面は表面性状が
安定しているため所望の特性を得やすいのに対し、鋳肌
で使用される部分は表面性状のばらつきが大きく、所望
の特性が得にくい。従って通常は製造法上の種々の制約
から、やむなきものとして強度面からの考慮が全く払わ
れていないのである。
度、靭性が要求されるのであるが、加工面は表面性状が
安定しているため所望の特性を得やすいのに対し、鋳肌
で使用される部分は表面性状のばらつきが大きく、所望
の特性が得にくい。従って通常は製造法上の種々の制約
から、やむなきものとして強度面からの考慮が全く払わ
れていないのである。
鋳鉄鋳物は普通の場合、鋳造後および／または熱処理後
に付着する砂やスケールを除去するため鉄系ショット材
によるブラスティング（以下スチールショットブラステ
ィングと記す）による清浄が行なわれるのが一般的であ
る。このスチールショットブラスティングは前述のショ
ットピーニング処理のようにショットによる表層部の加
工硬化を明確に意図した場合もあるが、通常は単なる清
浄を目的として行なわれる場合が殆どである。このスチ
ールショットブラスティングの功罪を考察してみると、
表層部の加工硬化の意図の有無にかかわらず、ショット
による加工硬化が発生するので、これによって前述の通
り疲労強度は上昇することにより、疲労強度が最優先で
要求される部品に対しては好都合である。
に付着する砂やスケールを除去するため鉄系ショット材
によるブラスティング（以下スチールショットブラステ
ィングと記す）による清浄が行なわれるのが一般的であ
る。このスチールショットブラスティングは前述のショ
ットピーニング処理のようにショットによる表層部の加
工硬化を明確に意図した場合もあるが、通常は単なる清
浄を目的として行なわれる場合が殆どである。このスチ
ールショットブラスティングの功罪を考察してみると、
表層部の加工硬化の意図の有無にかかわらず、ショット
による加工硬化が発生するので、これによって前述の通
り疲労強度は上昇することにより、疲労強度が最優先で
要求される部品に対しては好都合である。
しかし、その反面、加工硬化層の靭性、すなわち亀裂発
生や破壊に到るまでの変形量の大きさは内部より低いた
め、静的曲げ及び衝撃的曲げに対する靭性を要求される
部品では、当初設定した材質で期待していた靭性よりも
大幅に低下していることにより、大きな問題を惹起する
ことになる。
生や破壊に到るまでの変形量の大きさは内部より低いた
め、静的曲げ及び衝撃的曲げに対する靭性を要求される
部品では、当初設定した材質で期待していた靭性よりも
大幅に低下していることにより、大きな問題を惹起する
ことになる。
この現象は母材自体の硬度が高い材質の場合にはスチー
ルショットブラスティグによる表層の硬化率が小さいた
めさほど問題にならないが、母材硬度の低い材質、例え
ばJIS FCD40程度以下の材質の場合には表層の硬化率が
大きく、その影響が顕著に現われるものである。
ルショットブラスティグによる表層の硬化率が小さいた
めさほど問題にならないが、母材硬度の低い材質、例え
ばJIS FCD40程度以下の材質の場合には表層の硬化率が
大きく、その影響が顕著に現われるものである。
このように通常、鋳肌の清浄に使用されているスチール
ショットブラスティングは功罪両面を持っているにもか
かわらず、従来疲労強度の向上という良い面のみが強調
され、その反面の靭性の低下というマイナス面が全く顧
りみられずに、この清浄法が用いられているのが現状で
ある。
ショットブラスティングは功罪両面を持っているにもか
かわらず、従来疲労強度の向上という良い面のみが強調
され、その反面の靭性の低下というマイナス面が全く顧
りみられずに、この清浄法が用いられているのが現状で
ある。
ことに鋳肌面の曲げ疲労限度よりもむしろ静的曲げ及び
衝撃的曲げに対する靭性を要求される部品においては鋳
放しのままで十分な靭性が確保できず、鋳造後一次セメ
ンタイトを分解する熱処理及び／又はパーライトを分解
する熱処理を施して靭性を向上させた球状黒鉛鋳鉄鋳物
が使用される傾向にある。この場合、熱処理後、付着し
たスケールを除去するため通常スチールショットブラス
トを行なうため折角熱処理によって向上した靭性も、表
層部が加工硬化する結果、大幅に低下してしまうという
問題をひきおこしているのである。
衝撃的曲げに対する靭性を要求される部品においては鋳
放しのままで十分な靭性が確保できず、鋳造後一次セメ
ンタイトを分解する熱処理及び／又はパーライトを分解
する熱処理を施して靭性を向上させた球状黒鉛鋳鉄鋳物
が使用される傾向にある。この場合、熱処理後、付着し
たスケールを除去するため通常スチールショットブラス
トを行なうため折角熱処理によって向上した靭性も、表
層部が加工硬化する結果、大幅に低下してしまうという
問題をひきおこしているのである。
本発明の目的は、球状黒鉛鋳鉄鋳物の表層部に加工硬化
層を有しない、変形能の優れた高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物
の製造方法を提供するものである。
層を有しない、変形能の優れた高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物
の製造方法を提供するものである。
本発明の高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法は、一次セ
メンタイトを分解する熱処理及び／又はパーライトを分
解する熱処理を施した後、鉄系ブラスト材でブラスティ
ング清浄を行ない、続いて550〜670℃の温度に１〜３時
間保持することにより、ブラスティングによる加工硬化
層を分解除去することを特徴とするものである。
メンタイトを分解する熱処理及び／又はパーライトを分
解する熱処理を施した後、鉄系ブラスト材でブラスティ
ング清浄を行ない、続いて550〜670℃の温度に１〜３時
間保持することにより、ブラスティングによる加工硬化
層を分解除去することを特徴とするものである。
以下本発明の実施例を図面に基いてさらに詳細に説明す
る。
る。
〔実施例.1〕 曲げ靭性に対する表層部の加工硬化の影響を明らかにす
るために試験片を用いて静的曲げ試験を行った。試験条
件は次の通りである。
るために試験片を用いて静的曲げ試験を行った。試験条
件は次の通りである。
（１）試験片形状 断面31mm×31mmの矩形 長さ350mm （２）試験片の材質 JIS G5502 FCD37相当 HB 143〜163 化学成分は第１表の通り。
（３）試験片の製作方法 （Ａ）鋳造後、スチールショットブラスティング清浄を
行ない、続いて５時間で850℃まで昇温しこの温度で３
時間保持した後、２時間で660℃まで降温して放冷し、
再度スチールショットブラスティングで付着したスケー
ルを除去したもの。
行ない、続いて５時間で850℃まで昇温しこの温度で３
時間保持した後、２時間で660℃まで降温して放冷し、
再度スチールショットブラスティングで付着したスケー
ルを除去したもの。
（この工程が通常の熱処理鋳物の製造工程である） （Ｂ）上記（Ａ）の工程を実施した後、３時間で630℃
まで昇温しこの温度で２時間保持した後放冷することに
よってスチールショットブラスティングによる加工硬化
層を分解除去したもの。（本発明の工程である） （４）試験方法 第１図に示すように300mmのスパンで試験片１を自由支
持し、中央に荷重Ｐを加え亀裂発生までの変形量を求め
た。
まで昇温しこの温度で２時間保持した後放冷することに
よってスチールショットブラスティングによる加工硬化
層を分解除去したもの。（本発明の工程である） （４）試験方法 第１図に示すように300mmのスパンで試験片１を自由支
持し、中央に荷重Ｐを加え亀裂発生までの変形量を求め
た。
試験結果を第２表に示す。その荷重〜変形量曲線の代表
例を第２図に示す。また両試験片の表層部からの硬度分
布を第３図に示す。
例を第２図に示す。また両試験片の表層部からの硬度分
布を第３図に示す。
第２表で明らかなように、（Ｂ）の試験片の変形量は
（Ａ）の試験片の変形量の約２倍である。このような変
形量の大きな差の原因は第３図から明らかである。
（Ａ）の試験片の変形量の約２倍である。このような変
形量の大きな差の原因は第３図から明らかである。
すなわち、（Ａ）の試験片では表層部に0.3〜0.4mmの加
工硬化層が生じているため、この部分の靭性が低下して
いるのに対し、（Ｂ）の試験片では熱処理によって加工
硬化層が分解除去されており、表層部も母材に近い靭性
を有しているためである。従って、鋳肌面の曲げ靭性を
高めるためには、表層部に加工硬化層を残さないように
することが極めて重要であることがわかる。
工硬化層が生じているため、この部分の靭性が低下して
いるのに対し、（Ｂ）の試験片では熱処理によって加工
硬化層が分解除去されており、表層部も母材に近い靭性
を有しているためである。従って、鋳肌面の曲げ靭性を
高めるためには、表層部に加工硬化層を残さないように
することが極めて重要であることがわかる。
〔実施例.2〕 次に加工硬化層を分解除去する熱処理温度の影響を明ら
かにするため、実施例.1と同じ試験片及び同じ試験法で
静的曲げ試験を行った。
かにするため、実施例.1と同じ試験片及び同じ試験法で
静的曲げ試験を行った。
（１）試験片材質 実施例.1と同様FCD37相当 HB143〜163 （２）試験片の製作方法 実施例.1の（Ａ）工程を実施した後、次のそれぞれの熱
処理温度に２時間保持して、加工硬化層を除去した。
処理温度に２時間保持して、加工硬化層を除去した。
（イ）700℃ （ロ）670℃ （ハ）650℃ （ニ）600℃ （ホ）550℃ （ヘ）500℃ 試験結果を第３表に示す。
第３表から、500℃では変形量の回復は小さく、加工硬
化層の分解除法が不充分であるが、550℃以上では十分
な変形量の回復が得られていることがわかる。
化層の分解除法が不充分であるが、550℃以上では十分
な変形量の回復が得られていることがわかる。
一方、熱処理にともなう酸化スケール層の厚さは高温に
なるほど厚くなる。ここで本発明の１つのポイントはこ
の酸化スケール層を塗装に支障のない範囲に抑えうる熱
処理温度を設定することである。つまり酸化スケールが
厚くなって塗装に支障が生じることになれば、再び何ら
かのブラスト清浄を施す必要があり、これによってまた
も加工硬化層を生じることになってしまうからである。
なるほど厚くなる。ここで本発明の１つのポイントはこ
の酸化スケール層を塗装に支障のない範囲に抑えうる熱
処理温度を設定することである。つまり酸化スケールが
厚くなって塗装に支障が生じることになれば、再び何ら
かのブラスト清浄を施す必要があり、これによってまた
も加工硬化層を生じることになってしまうからである。
本試験品で塗装実験を行なった結果、670℃までの温度
であれば酸化スケール層が付いたまま塗装しても全く問
題ないことを確認することができた。従って、十分な変
形量の回復が得られ、しかも酸化スケールも塗装に支障
のない範囲に抑えうる熱処理温度は550〜670℃である。
であれば酸化スケール層が付いたまま塗装しても全く問
題ないことを確認することができた。従って、十分な変
形量の回復が得られ、しかも酸化スケールも塗装に支障
のない範囲に抑えうる熱処理温度は550〜670℃である。
〔実施例.3〕 第４図に示すトラックの懸架部品の１つであるトルクロ
ッドの曲げ靭性の改善例を示す。本部品は後２軸のアク
スルを連結するもので、主として前後方向の引張圧縮を
受けるが、上下力、左右力による曲げも受ける。こと
に、路上の石などにのり上げた時、所定の曲がり量まで
は亀裂が発生してはならないという要求があり、高い曲
げ靭性を要求される部品である。
ッドの曲げ靭性の改善例を示す。本部品は後２軸のアク
スルを連結するもので、主として前後方向の引張圧縮を
受けるが、上下力、左右力による曲げも受ける。こと
に、路上の石などにのり上げた時、所定の曲がり量まで
は亀裂が発生してはならないという要求があり、高い曲
げ靭性を要求される部品である。
曲げ靭性の評価は、第５図のように両端を自由支持とし
て中央に荷重を負荷して亀裂発生までの負荷点の変位量
を測定した。材質はJIS.FCD37相当で、製造法は次の通
りである。
て中央に荷重を負荷して亀裂発生までの負荷点の変位量
を測定した。材質はJIS.FCD37相当で、製造法は次の通
りである。
（Ａ）鋳造後、850℃の温度に３時間保持した後放冷
し、スチールショットブラストによってスケール落しを
したもので硬度はHB146〜152であった。
し、スチールショットブラストによってスケール落しを
したもので硬度はHB146〜152であった。
（Ｂ）上記（Ａ）工程の後、630℃の温度に２時間保持
して加工硬化層を分解除去したものもので硬度はHB143
〜149であった。
して加工硬化層を分解除去したものもので硬度はHB143
〜149であった。
試験結果を第４表に示す。この結果から製造法（Ｂ）の
変形量は製造法（Ａ）の変形量の約2.5倍の値が得られ
ている。
変形量は製造法（Ａ）の変形量の約2.5倍の値が得られ
ている。
〔実施例.4〕 第６図に示す乗用車用コントロールアーム（別名トラン
スバースリンク、ロアアーム等の名称があり）の曲げ靭
性の改善例を示す。
スバースリンク、ロアアーム等の名称があり）の曲げ靭
性の改善例を示す。
本部品は前輪駆動乗用車の主要懸架部品の１つで、タイ
ヤからの前後力、左右力を受ける重要保安部品である。
要求強度としては疲労強度は勿論であるが、万一の事故
の場合には所定の曲がり量までは絶対に亀裂が入っては
ならないという、これもまた高い曲げ靭性を要求される
部品である。
ヤからの前後力、左右力を受ける重要保安部品である。
要求強度としては疲労強度は勿論であるが、万一の事故
の場合には所定の曲がり量までは絶対に亀裂が入っては
ならないという、これもまた高い曲げ靭性を要求される
部品である。
曲げ靭性の評価は第７図のように２点を固定し、タイヤ
からの前後力を想定した荷重を負荷し、亀裂発生までの
変形量を測定した。材質はJIS.FCD37相当で製造法は次
の通りである。
からの前後力を想定した荷重を負荷し、亀裂発生までの
変形量を測定した。材質はJIS.FCD37相当で製造法は次
の通りである。
（Ａ）鋳造後、850℃の温度に３時間保持した後放冷
し、スチールショットブラストによってスケール落しし
たものでは硬度はHB142〜146であった。
し、スチールショットブラストによってスケール落しし
たものでは硬度はHB142〜146であった。
（Ｂ）上記（Ａ）の工程後、650℃の温度に２時間保持
して加工硬化層を分解除去したもので硬度はHB142〜149
であった。
して加工硬化層を分解除去したもので硬度はHB142〜149
であった。
試験結果を第５表に示す。この結果から製造法（Ｂ）の
変形量は製造法（Ａ）の変形量の約1.8倍の値が得られ
た。
変形量は製造法（Ａ）の変形量の約1.8倍の値が得られ
た。
〔発明の効果〕 以上の説明で明らかなように従来、疲労強度の向上とい
う良い面ばかり強調されていたスチールショットブラス
ティング清浄のマイナス面、すなわち静的あるいは衝撃
的負荷に対する曲げ靭性の大幅な低下という事実を明ら
かにし、酸化スケールの付着の少ない温度域で加工硬化
層を解消する熱処理によって高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物を
製造する方法を開発したものである。
う良い面ばかり強調されていたスチールショットブラス
ティング清浄のマイナス面、すなわち静的あるいは衝撃
的負荷に対する曲げ靭性の大幅な低下という事実を明ら
かにし、酸化スケールの付着の少ない温度域で加工硬化
層を解消する熱処理によって高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物を
製造する方法を開発したものである。
そして本発明の高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物は自動車用懸架
装置部品、例えば第4,6,8,9,10,11図に示すようなトル
クロッド、コントロールアーム、ステアリングナック
ル、リヤアクスルハウジング、サスペンションアーム、
リンクなど高い曲げ靭性が要求される重要保安部品に対
し、安全性の向上、耐用寿命の増大など工業的に著しい
硬化を有するものである。
装置部品、例えば第4,6,8,9,10,11図に示すようなトル
クロッド、コントロールアーム、ステアリングナック
ル、リヤアクスルハウジング、サスペンションアーム、
リンクなど高い曲げ靭性が要求される重要保安部品に対
し、安全性の向上、耐用寿命の増大など工業的に著しい
硬化を有するものである。
第1,5,7図は試験方法を示す正面図、第２図は荷重〜変
形量曲線、第３図は硬度分布図、第4,6,8,9,10,11図は
自動車用懸架装置部品の鳥観図である。
形量曲線、第３図は硬度分布図、第4,6,8,9,10,11図は
自動車用懸架装置部品の鳥観図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 茂樹 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−106944（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物を製造するにあた
り、一次セメンタイトを分解する熱処理及び／又はパー
ライトを分解する熱処理を施した後、鉄系ブラスト材で
ブラスティング清浄を行ない、続いて550〜670℃の温度
に１〜３時間保持することによりブラスティングによる
加工硬化層を分解除去することを特徴とする高靭性球状
黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61122445A JPH07113125B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61122445A JPH07113125B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62280344A JPS62280344A (ja) | 1987-12-05 |
| JPH07113125B2 true JPH07113125B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=14836021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61122445A Expired - Lifetime JPH07113125B2 (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | 高靭性球状黒鉛鋳鉄鋳物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113125B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280514A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-03-20 | Nisshin Steel Co Ltd | 黒鉛析出型制振鋳鉄板の製造方法 |
| CN109109592B (zh) * | 2018-11-13 | 2024-02-20 | 浙江锐泰悬挂系统科技有限公司 | 一种汽车扭力杆及其制作工艺 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60106944A (ja) * | 1983-11-14 | 1985-06-12 | Toyota Motor Corp | 高強度・高靭性球状黒鉛鋳鉄 |
-
1986
- 1986-05-28 JP JP61122445A patent/JPH07113125B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62280344A (ja) | 1987-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |