JPH116026A - 疲労強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、より耐ピッティング性が高
く、熱処理前後の変形率が少なく、且つ、被削性が良い
ために低コストで製造できる、疲労強度に優れる高硬度
球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法を提供することであ
る。 【解決手段】 重量％で炭素当量（ＣＥ値＝Ｃ＋１／３
（Ｓｉ））：４．５３％以下及びＣｕ：０．２５％以下
であり、黒鉛周囲の基地組織が実質的にマルテンサイト
相であり、黒鉛の平均粒径が２０μｍ以下である球状黒
鉛鋳鉄素材とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、疲労強度に優れる
高硬度球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法に関し、より
詳しくは、熱処理前の素材を被削性の良い球状黒鉛鋳鉄
とし、且つ、素材を熱処理した後の変形率を少なくして
ニヤネットに成形して低コストに製造できる疲労強度に
優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】球状黒鉛鋳鉄は、鋳鉄溶湯に例えばマグ
ネシウムなどの球状化処理剤を添加することにより、片
状に析出する黒鉛を球状化して強度と靱性を向上させた
材料として知られている。近年、この球状黒鉛鋳鉄の強
靱性を更に向上すべく行われている、基地組織の改良に
関する様々な研究がなされている。基地組織の改良によ
る球状黒鉛鋳鉄の強靱性向上技術の中でも、有効な手段
の一つとしてオーステンパ球状黒鉛鋳鉄が提案されてい
る。

【０００３】前記オーステンパ球状黒鉛鋳鉄による改良
技術においても、種々の提案がなされている。例えば特
開昭６１−２９１９１９号公報、特開昭６３−１６６９
２８号公報などとしてその技術が開示されている。熱処
理温度を変えることにより作成したオーステンパ球状黒
鉛鋳鉄は高強度となり、従来は鍛造法でしか製造し得な
かったクランクシャフトや歯車などの高強度を求められ
る部材にも適用が可能となる。また、鋼の代わりに用い
ることで、軽量化及び高強度化を図ることができる。さ
らに、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄は、特許第２６０２９
０７号公報に開示のシーブ材料のように、耐摩耗性を必
要とする部材まで幅広く使用されている。

【０００４】鋳造法によれば、複雑な形状を持つ部材で
あってもほとんどニヤネットに成形できる。そこで、従
来、主に鍛造法で製造していた接触部材の代わりに、前
記鋳造法により製造した鋳鉄部材を用いることが考えら
れる。例えば前記高硬度化したオーステンパ球状黒鉛鋳
鉄部材と、このオーステンパ球状黒鉛鋳鉄部材よりも更
に硬度が高い部材とで構成された、接触させつつ力を伝
達する部品に適用することができる。接触させつつ力を
伝達する部品の例としては、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄
部材に玉軸受が転動して力を伝達するもの等が挙げられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、オーステンパ
球状黒鉛鋳鉄の硬度は最高でＨＲＣ４７〜４８程度であ
るため、前記接触させつつ力を伝達する部品に適用した
場合、高硬度の相手部品によって押し潰され変形するお
それがある。

【０００６】また、前記接触させつつ力を伝達する部品
を長期間使用すると、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄部材の
表面がより高硬度の玉軸受との転動疲労により剥離する
という、所謂ピッティング現象が生じることがある。

【０００７】更に、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄は、オー
ステナイト化処理前の素材が重量％でＣｕ：０．２５〜
０．７５％を含有するパーライト系であるために、Ｃｕ
を積極的に含有させないフェライト系に比較して被削性
が悪い。

【０００８】本発明者らは既に、特開平０８−１２０３
３２号公報記載の、低炭素化したマルテンサイト相基地
の球状黒鉛鋳鉄の製造方法を提案している。すなわち、
重量％でＭｎ：０．３％以上及びＣｕ：０．５％以上含
有する球状黒鉛鋳鉄素材を、オーステナイト化温度以上
に昇温した後に、オーステナイト化温度以下でパーライ
ト化温度以上の温度に所定時間保ち、その後焼入れを行
い、更に必要に応じて４００〜６００℃の温度で焼き戻
しを行うことで、マルテンサイト相の炭素濃度を０．８
重量％以下と低炭素化して強靱化し、且つ、耐力比を向
上する技術である。

【０００９】しかしながら、前記特開平０８−１２０３
３２号公報に記載の技術により製造された球状黒鉛鋳鉄
を、高強度で耐摩耗性を要求される部材に適用するに
は、更に耐ピッティング性を向上する必要がある。ま
た、熱処理前後の変形率を少なくし、且つ、被削性を良
くして低コストで製造できるようにする技術的向上の余
地がある。

【００１０】本発明が解決しようとする課題は、より耐
ピッティング性が高く、熱処理前後の変形率が少なく、
且つ、被削性が良いために低コストで製造できる、疲労
強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材及びその製造方法
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは前記特開平０８−１２０３３２号公報
に開示した技術を更に発展させて、耐ピッティング性を
向上でき、疲労強度に優れるとともに高硬度で、且つ、
低コストで製造するための球状黒鉛鋳鉄部材及びその製
造方法について鋭意研究した。球状黒鉛鋳鉄素材の炭素
当量（ＣＥ値＝Ｃ＋１／３（Ｓｉ）、以下、単に「Ｃ
Ｅ」という）を適切な範囲にし、またＣｕを少なくし、
更に黒鉛の微細化によりその平均粒径を小さくして、こ
の球状黒鉛鋳鉄素材に２段のオーステナイト化処理を施
し、その後焼入れ及び焼き戻しを行う特殊熱処理を施す
ことで、黒鉛周囲の基地をマルテンサイト相とした。そ
の結果得られた球状黒鉛鋳鉄素材は、マルテンサイト相
の脆性が緩和され、疲労強度４００Ｎ／ｍｍ²以上で、
且つ、硬度がＨＲＣ５０以上を有し、熱処理前後の変形
率が少なく、素材の被削性も向上できると判明し、本発
明に想到した。この球状黒鉛鋳鉄素材は、球状黒鉛鋳鉄
素材よりも更に硬度が高い軸受鋼等の素材と接触させつ
つ力を伝達する部品に適用した場合に耐ピッティング性
を向上できる。

【００１２】すなわち、第１発明の疲労強度に優れる高
硬度球状黒鉛鋳鉄部材は、重量％で炭素当量（ＣＥ値＝
Ｃ＋１／３（Ｓｉ））：４．５３％以下及びＣｕ：０．
２５％以下であり、黒鉛周囲の基地組織が実質的にマル
テンサイト相であり、黒鉛の平均粒径が２０μｍ以下か
らなることを特徴とする。

【００１３】また、前記マルテンサイト相の炭素固溶量
が０．８％以下であることを特徴とする。

【００１４】更に、疲労強度が４００Ｎ／ｍｍ²以上で
あり、且つ、硬度がＨＲＣ５０以上を有することを特徴
とする。

【００１５】次に、第２発明の疲労強度に優れる高硬度
球状黒鉛鋳鉄部材の製造方法は、重量％で炭素当量（Ｃ
Ｅ値＝Ｃ＋１／３（Ｓｉ））：４．５３％以下及びＣ
ｕ：０．２５％以下を含有する球状黒鉛鋳鉄組成の素材
を、（１）８５０℃〜９００℃の温度に加熱して０．１
時間以上保持し、続いて８２０℃〜８５０℃未満の温度
で０．１時間以上保持するオーステナイト化工程と、
（２）続いて油焼入れする工程と、（３）更に続いて２
００〜３５０℃の温度で０．２５時間以上保持する焼き
戻し工程とを含む熱処理を施すことを特徴とする。

【００１６】また、前記球状黒鉛鋳鉄の素材のパーライ
ト量を面積率で３０％以下とすることを特徴とする。

【００１７】以下、第１発明の限定理由について説明す
る。 （Ａ）ＣＥ：４．５３％以下 ２段オーステナイト化処理を行い、その後に焼入れ及び
焼き戻しを施してマルテンサイト相とした球状黒鉛鋳鉄
部材は、ＣＥ：４．５３％を超えると疲労強度が低下す
る。しかし、ＣＥ：４．５３％以下では疲労強度４００
Ｎ／ｍｍ²以上とすることができる。従ってＣＥ：４．
５３％以下とする。

【００１８】（Ｂ）Ｃｕ：０．２５％以下 球状黒鉛鋳鉄素材に熱処理を施してマルテンサイト相で
使用する部材は、熱処理前後の変形率が小さい方が良
く、その変形率の限界は０．２％である。Ｃｕ：約０．
５％以下の範囲ではＣｕ含有量が多くなるに従い、熱処
理前後の変形率が大きくなる。これはＣｕ含有量が増え
ることによって球状黒鉛鋳鉄素材中の不安定なパーライ
ト量が増加し、オーステナイト化過程での加熱中にパー
ライトがフェライトへ変態して膨張が加わるためであ
る。このＣｕ：約０．５％以下の範囲の球状黒鉛鋳鉄素
材において、熱処理前後の変形率をその限界である０．
２％以下にするＣｕ含有量は０．３％以下である。一
方、 Ｃｕを１．０％以上含有すると、パーライトは極
めて安定となり、加熱中にフェライト変態が生じないの
で変形率は小さくなる。しかしながら、被削性が悪くな
るため切削時間が増加し、製造コストを上昇させる。

【００１９】また、高硬度とした後に求められる更に他
の性質は、引張強さ及び伸びである。引張強さ及び伸び
についても、Ｃｕ添加量に依存する傾向が強く、Ｃｕ添
加量を低く抑えることが必要である。熱処理後の引張強
さ及び伸びを確保するにはＣｕ：０．２５％以下が適し
ており、この場合には組織中にパーライトがほとんど存
在しなくなる。以上を総合して、Ｃｕ含有量は０．２５
％以下とする。

【００２０】（Ｃ）黒鉛周囲の基地組織が実質的にマル
テンサイト相で黒鉛の平均粒径が２０μｍ以下 疲労強度は黒鉛粒径に依存し、黒鉛粒径が小さいほど疲
労強度は向上する。前記のようにＣＥ値：４．５３％以
下、Ｃｕ：０．２５％以下のとき、黒鉛周囲の基地組織
が実質的にマルテンサイト相であり、且つ、黒鉛の平均
粒径が２０μｍ以下であれば、疲労強度が４００Ｎ／ｍ
ｍ²以上、硬度がＨＲＣ５０以上の球状黒鉛鋳鉄とする
ことができる。

【００２１】（Ｄ）疲労強度が４００Ｎ／ｍｍ²以上、
硬度がＨＲＣ５０以上 疲労強度が４００Ｎ／ｍｍ²以上、硬度がＨＲＣ５０以
上であれば、より高硬度の相手部品と接触した場合に
も、押し潰されて変形するおそれが少なくなる。また、
接触して力を伝達する部品として長期間使用しても、球
状黒鉛鋳鉄部材の表面が相手部品との転動疲労により剥
離する、所謂ピッティング現象が生じることが少ない。

【００２２】（Ｅ）マルテンサイト相の炭素固溶量が
０．８％以下 マルテンサイト相の炭素固溶量が０．８％以下であれ
ば、疲労強度に優れる球状黒鉛鋳鉄部材とすることがで
きる。球状黒鉛鋳鉄部材への焼準処理やオーステンパ処
理など通常の熱処理は、通常８７５〜９００℃の温度で
施される。しかし、この温度では得られるマルテンサイ
ト相の炭素固溶量が０．９〜１．０％と高くなり、炭素
固溶量の増加が原因となり変形率も０．２％を越える。
前記の通り変形率が大きいと、素材を熱処理した後に加
工を施す必要が生じるので、マルテンサイト相の炭素固
溶量を小さくして、固溶炭素が原因となる変形率を小さ
くすることが良い。従って、マルテンサイト相の炭素固
溶量を０．８％以下とする。

【００２３】次に第２発明の限定理由を説明する。 （Ｆ）２段オーステナイト化処理：８５０℃〜９００℃
の温度に加熱して０．１時間以上保持（１段目）し、続
いて８２０℃〜８５０℃未満の温度で０．１時間以上保
持するオーステナイト化（２段目）工程 ２段オーステナイト化処理は、この２段オーステナイト
化処理工程に引き続き行われる焼入れ及び焼き戻し処理
により、マルテンサイト相の炭素濃度を０．８重量％以
下と低炭素化して、マルテンサイト相の脆性を緩和して
引張強さ及び伸びを確保する。従来の約８７５〜９００
℃での１段のみのオーステナイト化処理では、得られる
マルテンサイト相の固溶炭素量は０．９〜１．０％と高
くなり、変形率も０．２％を越える。このように変形率
が大きいと、接触部材等の接触運動する部材として適さ
ない。焼入れ処理による変形を小さくするには、球状黒
鉛鋳鉄が高硬度化するために十分高い焼入れ温度を確保
しつつ、できるだけ固溶炭素量を小さくすることが望ま
しい。球状黒鉛鋳鉄中の炭素濃度は、処理温度により変
化するので、球状黒鉛鋳鉄の２段オーステナイト化処理
を行う際には、処理温度の決定が非常に重要である。こ
のため１段目は温度８５０〜９００℃とする。また、１
段目の保持する時間は、０．１時間以上とする。０．１
時間未満であると完全なオーステナイト化が困難であ
り、球状黒鉛鋳鉄の高硬度化を図ることができない。

【００２４】次に、２段目のオーステナイト化は、８５
０℃以上では固溶炭素量を充分に減少させることができ
ない。一方、温度が８２０℃未満であるとフェライト変
態が始まり変形率が大きくなる。従って、２段目のオー
ステナイト化処理は、このフェライト変態開始温度以上
である８２０℃以上から８５０℃未満の温度範囲で、
０．１時間以上行う。

【００２５】（Ｇ）油焼入れ工程 ２段オーステナイト化処理に続いて油焼入れ処理を行う
ことにより、オーステナイト相からマルテンサイト相と
なるため、より高硬度の球状黒鉛鋳鉄が得られる。この
場合、ある程度以上冷却速度を早く行う必要があるた
め、５℃／ｍｉｎ以上で行う。

【００２６】（Ｈ）焼き戻し工程：１５０〜３５０℃の
温度で０．２５時間以上保持 焼入れたままでは脆性があるため実用に適さない。その
ため、焼き戻し工程により脆性を緩和し、引張強さ及び
伸びを確保する必要がある。焼き戻し温度が１５０℃未
満では、疲労強度が４００Ｎ／ｍｍ²以上、硬度がＨＲ
Ｃ５０以上となるものの、引張強さ、伸び及び衝撃値が
低下する。一方、焼き戻し温度が３５０℃を超えると、
疲労強度が低下し、硬度がＨＲＣ５０未満となり、また
引張強さも低下する。これらを総合して、焼き戻しは、
温度１５０〜３５０℃で０．２５時間以上保持して行
う。

【００２７】（Ｉ）パーライト含有量：３０％以下 Ｃｕ含有量が０．２５％以下の場合は、球状黒鉛鋳鉄素
材のパーライト含有量が３０％以下となる。良好な引張
強さ及び伸びを得るためには、Ｃｕ添加量を低く抑え、
パーライト含有量が３０％以下とするのが好ましい。ま
た、Ｍｎについてもパーライト形成元素であるため、Ｍ
ｎ：０．３％以下とするのが好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下、発明の一実施の形態を詳細に説
明する。本発明のにおける球状黒鉛鋳鉄素材は以下のよ
うにして作成した。１００ｋｇ高周波溶解炉で溶解、成
分調整後、Ｃａ、ＲＥＭ入り６％Ｍｇ系球状化処理剤
（大阪特殊合金製０ＧＲＣ−５Ｈ）をサンドイッチ法で
１．０％添加して１４８０℃で球状化処理を行い、取鍋
に出湯した。取鍋に受湯中に一次接種としてＣａ−Ｓｉ
（０．２％Ｓｉ当量）を添加し、次に二次接種としてＦ
ｅ−Ｓｉ（カルバロイ、０．２％Ｓｉ当量）を取鍋中に
添加し撹拌した。表１に示す組成でＣ及びＣｕを変化さ
せて溶製し、１インチＹブロック形状を持つ砂型に１３
８０〜１４００℃で注湯した。凝固後、Ｙブロックから
各種の試験片を作製した。

【００２９】

【表１】

【００３０】次に各試験片に２段オーステナイト化処理
等の熱処理を以下の条件で施した。まず、表１の実施例
１、比較例１及び比較例２の球状黒鉛鋳鉄素材を５℃／
ｍｉｎで昇温し、８７５℃で０．５時間保持する１段目
オーステナイト化処理を施した。次に冷却速度５℃／ｍ
ｉｎで、実施例１は８２５℃まで、比較例１及び比較例
２は８００℃まで冷却して、それぞれ０．５時間保持す
る２段目オーステナイト化処理を施した。実施例１は、
Ｃｕ量が少なくパーライト相がほとんど存在しないの
で、２段目のオーステナイト保持温度を比較例１及び比
較例２と同じく８００℃とすると、フェライト変態が始
まるため８２５℃とした。次に、実施例１、比較例１及
び比較例２ともに油焼入れを施し、更に２００〜７００
℃で温度範囲を変えて１時間の焼き戻しを施した。各試
験片の疲労強度、硬度、変形率、被削性、引張強さ、伸
び及び衝撃値について調べた結果を以下に説明する。

【００３１】（１）ＣＥ値と疲労強度 試験片は、直径１０ｍｍのものは平行部を８ｍｍ、２０
ｍｍ及び３０ｍｍのものは平行部を１０ｍｍとして作製
した。直径１０ｍｍの試験片は小野式回転曲げ疲労試験
機により、直径２０ｍｍ及び３０ｍｍの試験片はクラウ
ゼ式回転曲げ疲労試験機により疲労試験を行った。図８
には直径１０ｍｍ、２０ｍｍ及び３０ｍｍの試験片にお
けるＣＥ値と疲労強度の結果を示す。図８から、直径１
０ｍｍ、２０ｍｍ及び３０ｍｍのいずれの試験片におい
ても、ＣＥ値が増加すると疲労強度が低下している。こ
のうち直径１０ｍｍの試験片では、ＣＥ値：４．５３％
以下では疲労強度の低下は見られない。しかし、試験片
の直径が大きくなるに従い、疲労強度が低下している。
これらの結果から、ＣＥ値：４．５３％以下で疲労強度
が４００Ｎ／ｍｍ²以上となる。

【００３２】（２）基地組織と疲労強度 図４には基地組織がマルテンサイト相、マルテンサイト
混相及びフェライト相におけるそれぞれの疲労強度の結
果を示す。また、図４の各試料の金属組織顕微鏡写真を
図５乃至図７に示す。図５にはマルテンサイト相、図６
にはマルテンサイト混相（マルテンサイト＋フェライ
ト）、図７には一部パーライトを含むフェライト相のも
のをそれぞれ示す。図５乃至図７においては、それぞれ
の（ａ）については１００倍、（ｂ）については４００
倍に拡大したものである。さらに、図９にはマルテンサ
イト相、パーライト相及びフェライト相におけるそれぞ
れのＣＥ値と疲労強度の結果を示す。図４及び図９の結
果から、マルテンサイト相はパーライト相及びフェライ
ト相に比較して高い疲労強度が得られ、ＣＥ値：４．５
３％以下で疲労強度４００Ｎ／ｍｍ²以上となる。

【００３３】（３）黒鉛の平均粒径と疲労強度 図１０には鋳造する丸棒径を変えることにより黒鉛の平
均粒径を変化させたときのそれぞれの黒鉛の平均粒径と
疲労強度の関係を示す。ＣＥ値はいずれも４．５３％以
下としている。マルテンサイト、パーライト及びフェラ
イトのいずれの基地組織の場合でも、疲労強度は黒鉛粒
径に依存する。この依存度は強度の高いものほど大き
く、前記図９で示した最も強度の高いマルテンサイト相
で、疲労強度４００Ｎ／ｍｍ²以上となる黒鉛の平均粒
径は２０μｍ以下である。

【００３４】（４）変形率 Ｃｕ：０．５％含有する球状黒鉛鋳鉄素材を用い、オー
ステナイト化の温度を変化させてマルテンサイト変態さ
せたときの変形率と炭素固溶量の関係を調査した。その
結果、オーステナイト化温度が高くなると固溶炭素量は
増加し、マルテンサイト変態による変形率も増加し０．
２％を超える。また、特にオーステナイト化の温度が８
５０℃以上ではその増加が顕著になるため、８５０℃以
下が好ましい。

【００３５】（５）被削性 被削性は、２段オーステナイト化処理する前の球状黒鉛
鋳鉄素材を評価した。被削性を評価する試験片は、外径
１５０ｍｍ×内径１１０ｍｍ×長さ３００ｍｍの円筒体
を鋳造して鋳肌を除去して作製した。旋盤に円筒体の試
験片を取り付け、鋳鉄切削用ＴｉＮコート超硬合金（Ｓ
ＮＭＡ１２０４０８）の旋削工具（バイト）を使用し、
切削速度１８０ｍ／ｍｉｎ、送り０．２ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み２ｍｍで乾式旋削した。この旋削工具（バイ
ト）の最大逃げ面摩耗量が０．３ｍｍに達する切削時間
を評価した。図１１に各試料の被削性を評価した結果を
示す。図１１から、Ｃｕを殆ど含有しない実施例１（Ｃ
ｕ：０．０４％）の球状黒鉛鋳鉄素材は、旋削工具（バ
イト）の最大逃げ面摩耗量が０．３ｍｍに達する切削時
間が約７７分である。一方、比較例１のＣｕ：０．５％
含有の試験片では約１１分、比較例２のＣｕ：１．０％
含有の試験片では約７分である。この結果は、実施例１
は比較例１及び比較例２の素材に対して、被削性がおよ
そ７倍および１１倍優れていると言える。

【００３６】（６）焼き戻し温度 以下に焼き戻し温度と各特性との関係を求めた結果を示
す。なお、各焼き戻し時間は全て１時間として行った。
図１２には焼き戻し温度と疲労強度の結果を示す。この
結果から、疲労強度４００Ｎ／ｍｍ²以上となる焼き戻
し温度はおよそ１５０〜６００℃の広範囲である。ま
た、図１３には焼き戻し温度と硬度の結果を示す。この
結果から、硬度ＨＲＣ５０以上となる焼き戻し温度は３
５０℃以下である。更に、図１４には焼き戻し温度と引
張強さの結果を示す。この結果から、引張強さに優れる
焼き戻し温度は２００〜４００℃の範囲である。更に、
図１５には焼き戻し温度と伸びの結果を示す。この結果
から、焼き戻し温度が高くなるに従い、伸びは向上して
いる。更に、図１６には焼き戻し温度と衝撃値の結果を
示す。この結果から、焼き戻し温度が高くなるに従い衝
撃値は向上している。

【００３７】以上を総合すると、疲労強度が４００Ｎ／
ｍｍ²以上、硬度がＨＲＣ５０以上有し、且つ引張強さ
や伸び及び衝撃値を考慮すると、焼き戻しは２００〜３
５０℃の温度時間で行うことが良い。

【００３８】（実施の形態２）前記実施例１と同じ組成
の素材に対し、２段オーステナイト化を施した実施例２
と、通常の１段オーステナイト化処理を施した比較例３
の結果をまとめて、表２に示す。実施例２は図３に示す
熱処理線図の通り、８７５℃で０．５時間保持する１段
目のオーステナイト化とその後８２５℃で０．５時間保
持する２段目のオーステナイト化を行って油焼入れした
後、２８０℃で０．５時間焼き戻しを行った。一方、比
較例３は、８７５℃で１時間のオーステナイト化を行
い、その後油焼入れし、２８０℃で０．５時間焼き戻し
を行った。表２には各試料の特性を求めた結果を示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】図１及び図２は、それぞれ実施例２及び比
較例３の金属組織顕微鏡写真を示す。各々の（ａ）につ
いては４００倍、（ｂ）については５０００倍に拡大し
たものである。図１及び図２からわかるように、実施例
２及び比較例３とも、ミッドリブを有するレンズ状マル
テンサイト相である。しかし、２段オーステナイト化処
理した実施例２は、１段オーステナイト化処理した比較
例３に比べマルテンサイト組織が微細である。表２か
ら、実施例２は、引張強度が１７５０Ｎ／ｍｍ²であ
り、伸びが０．９％、衝撃値が６．５Ｊ／ｃｍ²であ
り、比較例３に比べて引張強度、伸び及び衝撃値とも大
きい。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので以下に記載するような優れた効果を奏する。第
１発明は、ＣＥ：４．５３％以下、Ｃｕ：０．２５％以
下、黒鉛周囲の基地組織が実質的にマルテンサイト相
で、黒鉛の平均粒径が２０μｍ以下とし、好ましくはマ
ルテンサイト相の炭素固溶量を０．８％以下として、疲
労強度が４００Ｎ／ｍｍ²以上、硬度がＨＲＣ５０以上
有する。このようにして得られた高硬度球状黒鉛鋳鉄部
材は、耐ピッティング性が高いため、この球状黒鉛鋳鉄
部材よりも更に硬度が高い部材と接触しつつ力を伝達す
る部材に用い多場合にもピッティング現象が生じにく
い。また、熱処理前後の変形率が少なく、且つ、被削性
も良いので、低コストに製造することが可能である。

【００４２】また、第１発明は、第２発明の、ＣＥ：
４．５３％以下、Ｃｕ：０．２５％以下を含む球状黒鉛
鋳鉄組成で、好ましくはパーライト量が面積率で３０％
以下の素材を、（１）８５０℃〜９００℃の温度に加熱
して０．１時間以上保持し、続いて８２０℃〜８５０℃
未満の温度で０．１時間以上保持するオーステナイト化
工程、（２）続いて油焼入れ工程、（４）更に２００〜
３５０℃の温度で０．２５時間以上保持する焼き戻し工
程、を含む熱処理を施すことで達成が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例２の金属組織顕微鏡写真であり、（ａ）
は４００倍、（ｂ）は５０００倍を示す。

【図２】比較例３の金属組織顕微鏡写真であり、（ａ）
は４００倍、（ｂ）は５０００倍を示す。

【図３】実施例２の２段オーステナイト化処理の熱処理
線図である。

【図４】基地組織がマルテンサイト相、マルテンサイト
混相及びフェライト相におけるそれぞれの疲労強度結果
を示す図である。

【図５】基地組織がマルテンサイト相の金属組織顕微鏡
写真を示す図であり、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４０
０倍である。

【図６】基地組織がマルテンサイト混相（マルテンサイ
ト＋フェライト）の金属組織顕微鏡写真を示す図であ
り、（ａ）は１００倍、（ｂ）は４００倍である。

【図７】基地組織が一部パーライトを含むフェライト相
の金属組織顕微鏡写真を示し、（ａ）は１００倍、
（ｂ）は４００倍である。

【図８】直径１０ｍｍ、２０ｍｍ及び３０ｍｍの試験片
におけるＣＥ値と疲労強度の結果を示す図である。

【図９】マルテンサイト相、パーライト相及びフェライ
ト相におけるそれぞれのＣＥ値と疲労強度の結果を示す
図である。

【図１０】鋳造する丸棒径を変えることにより黒鉛の平
均粒径を変化させたときのそれぞれの黒鉛の平均粒径と
疲労強度の関係を示す図である。

【図１１】被削性を評価した結果を示す図である。

【図１２】焼き戻し温度と疲労強度の結果を示す図であ
る。

【図１３】焼き戻し温度と硬度の結果を示す図である。

【図１４】焼き戻し温度と引張強さの結果を示す図であ
る。

【図１５】焼き戻し温度と伸びの結果を示す図である。

【図１６】焼き戻し温度と衝撃値の結果を示す図であ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で炭素当量（ＣＥ値＝Ｃ＋１／３
   （Ｓｉ））：４．５３％以下及びＣｕ：０．２５％以下
   であり、黒鉛周囲の基地組織が実質的にマルテンサイト
   相であり、黒鉛の平均粒径が２０μｍ以下であることを
   特徴とする疲労強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材。
2. 【請求項２】 前記マルテンサイト相の炭素固溶量が
   ０．８％以下であることを特徴とする請求項１記載の疲
   労強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材。
3. 【請求項３】 疲労強度が４００Ｎ／ｍｍ²以上であ
   り、且つ、硬度がＨＲＣ５０以上を有することを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の疲労強度に優れる高
   硬度球状黒鉛鋳鉄部材。
4. 【請求項４】 重量％で炭素当量（ＣＥ値＝Ｃ＋１／３
   （Ｓｉ））：４．５３％以下及びＣｕ：０．２５％以下
   を含有する球状黒鉛鋳鉄組成の素材を、（１）８５０℃
   〜９００℃の温度に加熱して０．１時間以上保持し、続
   いて８２０℃〜８５０℃未満の温度で０．１時間以上保
   持するオーステナイト化工程と、（２）続いて油焼入れ
   する工程と、（３）更に続いて２００〜３５０℃の温度
   で０．２５時間以上保持する焼き戻し工程とを含む熱処
   理を施すことを特徴とする疲労強度に優れる高硬度球状
   黒鉛鋳鉄部材の製造方法。
5. 【請求項５】 前記球状黒鉛鋳鉄の素材のパーライト量
   を面積率で３０％以下とすることを特徴とする請求項４
   に記載の疲労強度に優れる高硬度球状黒鉛鋳鉄部材の製
   造方法。