JPS5867844A - 靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄およびその製造方法 - 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】 本発明は、球性黒鉛鋳鉄の特性の改良、およびその製造
方法に関するものである。

従来より、種々の球状黒鉛鋳鉄が、その特性に度に優れ
ているが、基地組織がフェライトであるフェライト地球
状黒鉛鋳鉄に比して、高い衝撃荷重に対する靭性におい
て劣る。逆に、フェライト地球状黒鉛鋳鉄は上記の如く
高い衝撃荷重に対する靭性に優れているが、引張強度が
大巾に低下するといったベーナイト地球状黒鉛鋳鉄とは
相反する特性を備えている。

また、ベーナイト地球状黒鉛鋳鉄を用いた製品では、被
剛性の面から熱処理前に機械加工を施す必要があシ、そ
のため熱変形による寸法精度のばらつきを生ずる問題が
ある。

本発明は、基本的には、ベーナイト地球状黒鉛鋳鉄とフ
ェライト地球状黒鉛鋳鉄の夫々の優れた特性をバランス
よく兼ね備えだ球状黒鉛鋳鉄、即ち、靭性に優れ引張強
度が大きい実用的で汎用性のある球状黒鉛鋳鉄であり、
しかも熱処理後に切削等の機械加工が容易に行なえる球
状黒鉛鋳鉄を提供することおよびかかる特性を備えた球
状黒鉛鋳鉄の製造方法を提供することを目的としている
。

本発明にかかる球状黒鉛鋳鉄は、耐衝撃性に優れしかも
十分な引張強度が要求される製品、例えば、車輪を支持
するステアリングナックル等に好適である。

本発明にかかる球状黒鉛鋳鉄は、化学成分として、Ｃ１
，９〜２．７重量％（以下％は総て重量％を示す。）、
Ｓｌ　１．８〜３．０％、Ｍｎ　（Ｑ、５％、Ｍｇ０．
０１〜０．０４％、ｒｅ残部を含み、Ｓｉ／Ｃは０．９
以上の組成を有し、組織として、黒鉛が均一に分散した
フェライトとベーナイトの２相混合マトリックス組織を
有する。

上記の化学成分比や組織は、主に、鋳造性、黒される。

以下、限定理由を列記する。

Ｃ；１．９％以下の場合、鋳造性が著しく低下し、鋳鋼
並みの鋳造方案が必要となる。

２．７％以上の場合、凝固において黒鉛化傾向が強く、
特に鋳物中心部において安定したレデブライト組織が得
られない。また、十分な冷却速度が得られる場合にも炭
化物量が非常に多くなり、第１段黒鉛化熱処理時間が長
くなるので好ましくない。

８ｉ；　　８ｉ　は少ない方がフェライトの硬さを下げ
加工性を向上するとともに靭性を向上させることができ
るが、２％以下では第１段および第２段黒鉛化熱処理時
間が長くなり、焼鈍後も炭化物が残留する危険性が高く
なる。まだ、炭素当量を下げる結果鋳造性が悪化する。

３％以上では、フェライトそのものの靭性が低下するた
め、本発明の目的とする特性が損なわれてしまう。

Ｍｎ；　　Ｑ、５％以上では黒鉛化が著しく損なわれて
しまう。

Ｍｇ；　　焼鈍黒鉛を球状化するのに必須の元素である
が、０．０１％以下ではその効果が弱く、０．０４％以
上では、その効果が飽和するとともにＭ’ｇ酸化物等の
介在物を増加させるので好ましくない。

８ｉ／Ｃ；　　上記の通り、ＣおよびＳｉの成分比の限
定で基本的な特性は決定されるが、特にＳ　ｉ　／　Ｃ
が０．９以下の場合、レデブライトが著しく成長して黒
鉛化がきわめて困難となる。

次に、本発明にかかる球状黒鉛化鋳鉄の製造方法につい
て説明する。

本発明方法は、上記組成の溶湯を通常の方法で鋳造し、
鋳造組織を微細な黒鉛粒が均一に分散したレデブライト
組織を有する鋳造素材を用い、温度９００〜１０００ｒ
で０．５〜５時間加熱して第１段熱処理（第１段黒鉛化
処理）を行ない、次いで、Ａ１変態点直下の温度で０．
５〜５時間加熱して第２段熱処理（第２段黒鉛化処理）
を行ない、その後、フェライトとオーステナイトの共存
する温度まで加熱し、２２０〜４２０Ｃの温度に急冷し
、この温度で０．１〜３時間保持するオーステンパー処
理（２相化処理）を行なって、黒鉛が均一に分散したフ
ェライトとベーナイトの２相混合組織とすることを特徴
としている。

く第１段黒鉛化処理〉 第１段黒鉛化処理は、セメンタイトを分解して黒鉛を球
状化するためのものであって、９００Ｃ以下の温度では
、黒鉛化が困難となり、１０００Ｃ以上ではフェライト
結晶粒が粗大となるとともに球状がくずれる。

また、処理時間が０．５時間以下では黒鉛化が不十分と
なり、５時間以上とすることは無駄である。

く第２段黒鉛化処理〉 第２段黒鉛化処理は、マトリックス組織を完全にフェラ
イト化処理するだめのものであって、Ａ。

変態点直下の温度を選ぶのは、それ以下では未分解パー
ライトが残留し、以上では完全なフエライト化が得られ
ないだめである。また、処理時間が０．５時間以下では
未分解パーライトが残留し、５時間以上は必要がない。

〈２相化処理（オーステンパー処理）〉−この２相化処
理は、上記の熱処理によって完全フェライト化した組織
を、黒鉛が均一に分散したフェライトとベーナイトの２
相混合組織とするためのものであって、処理温度２２０
Ｃ以下ではマルテンサイトが生成されて靭性を損ね、４
２０Ｃ以上ではアッパーベーナイトが析出して引張強度
、靭性が低下する。また、処理時間が０．１時間以下で
は未変態のオーステナイトがマルテンサイト化して靭性
が低下する。３時間以上は必要がない。

次に本発明め実施例を示す。

第１表に、本発明にしたがって製造した球状黒鉛鋳鉄を
比較例とともに示す。

上記各試料は１５０ｋｐ高周波炉で１６３０〜１６５０
Ｃに加熱溶解され、Ｆｅ　−８ｉ　　−Ｍｇ合金にて球
状化処理した後、ＣＯ２Ｏ２型口ブロック４５０１Ｚ’
〜１４７０ｔＺ’の温度で鋳込まれた２５　ｒａｎ　Ｘ
４０Ｗｒｒｎ×２００闘のテストピースを黒鉛化処理し
たものである。

第１段黒鉛化処理は温度９５０Ｃで１，５ｈｒ　　加熱
し、第２段黒鉛化処理は各成分のＡ１変態点より１０Ｃ
低い温度でＱ、８ｈｒ　　加熱した。

なお、試料中１．８．６．８以外はＳ　ｉ　／Ｃが０．
９以下である。

これら本発明に係る試料は微細な黒鉛が均一に分散した
安定したレデブライト組織が得られた。

次に、上記試料１．２．６．７について、２相化処理し
た後の諸性質についての試験結果を第２表に、また、従
来公知の球状黒鉛鋳鉄との機械的特性についての比較結
果を第１図に示す。

なお、第１図中、通常のグイタイル鋳鉄の化学成分は、
全てＣ８，４６％、８ｉ２．７４％、Ｍｎ　　Ｑ。

３２％、８０．１０％、Ｐｏ、０２５％、Ｍｇ０．０４
３％、Ｆｅ残部である。

また、第２図に、試料７について、２相化処理（オース
テンパー処理）の際の加熱温度とベーナイト化率との関
係を示す。

丑だ、第２表に示す試料ｌについて、第３図に（Ｘ１０
０）の顕微鏡写真を、第４図に、５％ナイタール腐食処
理した（Ｘ４００）の顕微鏡写真を夫々示す。

以上の実施例からも明らかなように、本発明にかかる球
状黒鉛鋳鉄は、靭性および引張強度のいずれもが程よく
バランスし、熱処理後の機械加工も容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と従来の球状黒鉛鋳鉄の伸びおよび引張
強度を示すグラフ、第２図は本発明方法におけるオース
テンパー処理の際の加熱温度とベーナイト化率との関係
を示すグラフ、第３図は試料１についての（ｘｔｏｏ）
の図面代用顕微鏡写真、第４図は試料１について５％ナ
イタール腐食処理後の（Ｘ４００）の図面代用顕微鏡写
真で、黒色部は黒鉛、白色部はフェライト、着色部（灰
色部）はベーナイトである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　Ｃ１，９〜２．７重量％（以下％は総て重量
   ％を示す）、Ｓｉ　　１．８〜３．０％、Ｍｎ（Ｑ、５
   ％、ＭｇＯ１Ｏ１〜０．．０４　Ｘ、　Ｆｅ残部、５ｒ
   ７ｃｏ、９＜の組成で、黒鉛が均一に分散したフェライ
   トとベーナイトの２相混合組織であることを特徴とする
   靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄。
2. （２）Ｃ１，９〜２．７重量％（以下％は総て重量％を
   示す）、Ｓｉ　　１．８〜ｌＯ％、Ｍｎ　（０，５％、
   Ｍｇ０．０１〜０．０８％、Ｆｅ残部、Ｓｉ／ＣＱ、９
   °くの組成の鋳鉄素材を９００〜１０００Ｃの温度で０
   ．５〜５時間加熱する第１段熱処理し、 次いでＡ、変態点直下の温度で０．５〜５時間加熱する
   第２段熱処理し、 その後、該素材を、フェライトとオーステナイトの共存
   する温度に加熱し、２２０〜４２０ｔｒの温度に急冷し
   、この温度で０．１〜３時間保持するオーステンパー処
   理を行なうことにより黒鉛が均一に分散したフェライト
   とベーナイトの２相混合組織の球状黒鉛鋳鉄を製造する
   方法。