JPS5910988B2

JPS5910988B2 - 球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法

Info

Publication number: JPS5910988B2
Application number: JP54161365A
Authority: JP
Inventors: ホルスト・ミユ−ルバ−ガ−; ブルノ−・プリンツ; ボルフ・ブンデル; ウルリツヒ・シエ−フア−; ジヨゼフ・ボグナ−
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-13
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1984-03-13
Also published as: ZA796750B; JPS5594459A; DE2853870A1; EP0018445B2; DE2853870C2; EP0018445A1; DE2967045D1; EP0018445B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明、オーステナイトとペイナイトとの混合組織を有
する球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法（％に対応する熱処
理及び冷却工程を有する方法）に関するものである。

この種の基礎組織を有する球状黒鉛鋳鉄及びその機械的
特性は、通常の使用範囲は別として、構造用材料として
も適している。

この材料はこれ迄専ら使用さｆてきた精鋼を含み、自動
車モータ用クランク軸、流体力・じ取装置用セグメント
軸及びピストン、ＬＫＷ−関節連結クラッチ用牽引連結
ジャーナル、自動車たわみ軸用たわみ軸頭部、トレーラ
クラッチ用クラッチ体等の構造用材料として適している
。

球状黒鉛鋳鉄の中で、高硬度の耐摩耗性材料としてペイ
ナイト組織全有する種類のものが古ぐ刀・ら知らｎてお
り、使用さｎてきた。

この場合、一般に鋳物の製造に際して９２０−９５０℃
のオーステナイト化湛度［２〜５分間保持するが、これ
によってマトリックスがほぼ均一な炭素含有量全有する
ようになり、或いは場合によっては鋳造後に存在するレ
デブリットが分解する。

オーステナイト化後に鋳物全急冷して、等温的なペイナ
イト変態飄度に達する前にオーステナイトのパーライ｝
化ｋ防いでいる。

ペイナイト反応が終了する迄、鋳物？その飄度に保持し
、しかる後に通常通り室飄に冷却するしギーセライ（Ｇ
ｉｅ−βｅｒｅｉ）６臣（１９７８）扁４、７３〜８０
頁〕。

ペイナイト組織全有する別の球状黒鉛鋳鉄として知られ
ているものは、合金鋳鉄を出発材料とし、鋳造プロセス
に続く冷却段階に直接関連して、鋳物の厚みを目的とす
る量のニッケル、モリブデン、銅、場合によってはクロ
ム、マンガンによるペイナイト反応が生じる（ドイツ連
邦共和国出願公開第１８０８５１５号）。

ドイツ連邦共和国出願公開第２３３４９９２号によれば
、通常の量の炭素、シリコン、リン、イオウ及びマグネ
シウムと、０．１０〜０．２６％のモリブデンと０．３
〜１．４％のマンガンとを含有する低合金球状黒鉛鋳鉄
が公知となっている。

これから得られる鋳物は９００℃のオーステナイト化温
度に加熱し、しかる後に３００℃の浴中で２時間保持し
てから１０分〜４時間で冷却する。

この方法ではオーステナイトーベイナイト組織が形成さ
れるために、１０％の伸び率、２７０〜３００ＨＢの
硬度が得られる。

また、特開昭５３−４８０１５号公報には、球状黒鉛の
外に少なくとも５容量％の残留オーステナイト、残部か
主としてペイナイトである顕微鏡組織を有するノジュラ
ー鋳鉄が記載されている。

この鋳鉄は摩擦による伝動用の金属機械部品に使用する
のを目的とするものであって、それまでのかかる金属機
械部品の最大の欠点である高摩耗と低い摩擦抵抗性を改
善するものである。

またかかる鋳鉄は硬度が高いので機械加工後に、熱処理
が通常行なわｎている。

またその鋳鉄の代表例の組成は、鉄の外に例えば２．４
％Ｃ，１．５％Ｓｉ，０．５％凧、０．０５％Ｐ及び０
．１％Ｓ（何れも重量％）である。

本発明は、オーステナイトーベイナイト混合組織を有す
る球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法全、使用するのに有利
な材料価値を損うことなしに改良することを目的とする
。

この目的は、マンガン０．３％未満、モリブデン０．２
〜０．８％、銅０．１〜１．５％、ケイ素２．０〜３．
０係、炭素２．５〜３．９％、ニッケル３％以下及び残
部が実質的に鉄力・らなる球状黒鉛鋳鉄に係る本発明に
よって達成される。

この球状黒鉛鋳鉄はオーステナイトーベイナイト組織の
形成に適しており、その形成に際しては、上記組成の鋳
物材料を８００〜８６０℃、望ましくは８２０〜８３０
℃のオーステナイト化温度に加熱して１０〜６０分間、
望ましくは１０〜２５分間その扁度を保持し、次いで２
分以内で３５０〜４００℃、望ましくは約３７５℃に急
冷し、この湛度に約５〜６０分間、望ましくは２０〜２
５分間保持する。

しかる後、室篇に冷却する。この球状黒鉛鋳鉄の上記組
成において、マンガンの含有量か０．０１〜０．２
５％、モリブデンの含有量が０．２５〜０．４％、銅
の含有量が０．４〜０．６係、ケイ素の含有量が２．２
〜２．６％、炭素の含有量が２．５〜３７％更には３０
〜３．２係であるのが好ましい。

次に、上記組成の限定理由を説明する。

尚、炭素及びケイ素の含有量についてぱ＝般に知らｔて
いる球状黒鉛鋳鉄と同じ範囲にあり、かつその限定理由
もよく知らｎたものと同じである力・ら説明全省略する
。

マンガンの含有量’ｔｏ．３％未満、好ましくは０．０
１〜０．２５％とした理由は、マンガンの含有量が多す
ぎると鋳造構造中に（少くともその肉厚が小さい場合）
カーバイトが生成するからである。

カーバイドが生成しこれを融解しなけ汎ばならない場合
に比べ、本発明では約１００℃低い温度で熱処理可能で
ある。

この点から見れば理論上マンガンの含有量は少ないほど
好ましいが、実際にはマンガン全完全に除去することは
不可能であり、カーバイドが生成しない程度にマンガン
が含有されているのは差しつかえない。

また、上述した範囲ｆ含有３ｎているマンガンは鋳鉄
の強度を高める効果を有する。

モリブデンの含有量は０．２〜０，８％好ましくは０．
２５〜０．４％である。

モリブデンによってペイナイトの成長が特に肉厚が２０
ｒｒｒＩｎより大きい場合に安定化ざれ促進されること
か知られている。

しかし、モリブデンの量が多すぎるとカーバイドが生ず
るので、従来モリブテンの量の上限は０．２％とされて
いた。

本発明ではマンガンの量ヲ０．３％未満とすることによ
りカーバイドの生成が抑制さわることからモリプテンの
量’ｋ０．２％より多くすることができるようにな
った。

その結果、通常２〜４％のニッケルが含有されている場
合にのみ可能であった肉厚が小さい場合のべイナイトー
オーステナイト構造の望ましい成長も可能になった。

モリプテンはｉたパーライトの生成を防ぐという特異な
効果を有する。

この効果はニッケルのそれよりも非常に大きいため、少
量のモリブデン添加によって通常必要なニッケルを大部
分節約可能となり、モリプテンが高価であるにもかかわ
らずコストを低減できる。

ニッケルの含有量は３．０％以下である。

ニッケルはパーライトの生成を防ぎオーステナイト、特
に熱処理後の鋳造物に３０〜４０％含有ざｎるオーステ
ナイトの安定化効果を有する。

ニッケルの含有量は肉厚に依存するが、上述した効果は
３．０係で飽和に達し、それ以上ではコストが高くなる
ばかりである。

ニッケルの平均含有量は約１００一以下の肉厚を有する
鋳造物では１．０〜１．５％である。

銅の含有量は０．１〜１．５％、好ましくは０４〜０
．６％である。

銅は高温におけるペイナイトーオーステナイト構造の安
定化効果を有するが、含有量が小さすぎるとこの効果は
十分でなく、また太きすぎると組織間に望ましくない相
が形成される。

実施例１下記の化学組成を有する鋳鉄を常法に従って作成した。

０３７５％Ｐ０．０２％Ｓｉ
２．６５係Ｓ（０．０１％Ｍｎ
０．１８％Ｍｇ０．０４％Ｎｉ
１．３５％ＭｏＯ．３５％Ｃ
ｕＯ．８０％この鋳鉄を８２０℃で２０分間加熱し、次いで２分以内
に３７５℃になるように急冷し、この湛度で２０分間保
持しｆｃ後、室幅に冷却した。

この鋳鉄の物性は次の通りであった。

降伏強さ６１６Ｎ／ｒｎＡ極限強さ
８９２Ｎ／Ｆｎａ伸び
１４８％ブリネル硬度２６９ＫｐＡｎｊｔ′゛
７代し”” ８０ｆｔｌｂｓ（室１ｎ
）衝撃強さ４８．５ｆｔｌｂｓ（−４０°Ｆ／−４０℃）実施例２実施例ｌと同様にして、下記化学組成を有する鋳鉄？作
成した。

Ｃ３８８％ｐｏ．ｏｉｏ％Ｓｉ
２．６１％ＳＯ．００７係Ｍｎ０
．２２％Ｍｇ０．０４２％Ｎｉ１．
４７％Ｍｏ０．３５％Ｃｕ
Ｏ．７６％ＣｒＯ．０３％この鋳鉄
全実施例１と同様に熱処理した後冷却した。

この鋳鉄は次のような物性を有していた。降伏強さ
６４０Ｎ／ｍ法極限強さ９
８３ＮＡｎＡ伸び１３．９％ブリネル硬度２９８Ｋｐ／２ｙｊ本発明により
得られる利点は、技術の現状に対し、熱処理に要する消
費が著しく少なくて済むことである。

しかもこれが、オーステナイトーベイナイト組織全有す
る球状黒鉛鋳鉄の良好な材料特性を損うことなしに達成
できることである。

顕微鏡写真によｎば、内添されたスフエロライトを有す
るペイナイトーオーステナイト組織が存在した本発明に
よる球状黒鉛鋳鉄の磨面が示ざｎた。

ｔ：（７）写Ｊノ黒い丸い部分が黒鉛ノジュールを示し
、そして暗い針状部分がペイナイトを、明るい組織成分
がオーステナイトヲ夫々示している。

以上述べた本発明全要約すると次のようになる。

対応する熱処理及び冷却によって製造された、オーステ
ナイトーベイナイト混合組織を有する球状黒鉛鋳鉄は、
使用に際して好適な材料価値を示す。

その製造に要する消費を減らすために、球状黒鉛鋳鉄が
通常の量の炭素、シリコン、リン、イオウ、マグネシウ
ムの池に、０−０．３％（但し、０％及び０．３％ｋ含
まず）のマンガンを含有している。

Claims

【特許請求の範囲】１オーステナイトとペイナイトとの混合組織を有する
球状黒鉛鋳鉄において、マンガン０．３％未満、モリプ
テン０．２〜０．８％、銅０．１〜１．５％、ケイ素２
．０〜３，０％、炭素２．５〜３．９％、ニッケル３％
以下及び残部が実質的に鉄からなることを特徴とする球
状黒鉛鋳鉄。２マンガンの含有量が０．０１〜０．２５％であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の球状黒鉛
鋳鉄。３モリブデンの含有量が０．２５〜０．４％であるこ
と’ｋ％徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に
記載の球状黒鉛鋳鉄。４銅の含有量が０．４〜０．６％であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項〜第３項のいずｎか１項に記
載の球状黒鉛鋳鉄。５ケイ素の含有量が２．２〜２．６％であること全特
徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずｎか１項
に記載の球状黒鉛鋳鉄。６炭素の含有量が３．０〜３．２％であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に
記載の球状黒鉛鋳鉄。 γ マンガン０．３％未満、モリブデン０．２〜０．８
係、銅０．１〜１．５％、ケイ素２，０〜３．０％、炭
素２．５〜３．９％、ニッケル３％以下及び残部が実質
的に鉄からなる球状黒鉛鋳鉄材料全８００〜８６０℃で
１０〜６０分間熱処理してオーステナイト化し、次いで
２分以内で３５０〜４００℃に急冷し、この扁度に約５
〜６０分間保持すること全特徴とする球状黒鉛鋳鉄の製
造方法。８オーステナイト化を８２０〜８３０℃で１０〜２５
分間行い、次いで約３７５℃に急冷し、更にこの温度に
２０〜２５分間保持することを特徴とする特許請求の範
囲第７項に記載の球状黒鉛鋳鉄の製造方法。９球状黒鉛鋳鉄材料に０．０１〜０．２５％のマンガ
ンを含有させることを特徴とする特許請求の範囲第γ項
または第８項に記載の球状黒鉛鋳鉄の製造方法。１０球状黒鉛鋳鉄材料に０５２５〜０．４％のモリ
プテン全含有させることｋ％徴とする特許請求の範囲第
７項〜第９項のいずｎか１項に記載の球状黒鉛鋳鉄の製
造方法。１１球状黒鉛鋳鉄材料に０．４〜０．６％の銅を含
有させることを特徴とする特許請求の範囲第７項〜第１
０項のいずれか１項に記載の球状黒鉛鋳鉄の製造方法。１２球状黒鉛鋳鉄材料に２．２〜２．６％のケイ素全含
有させることを特徴とする特許請求の範囲弟７項〜第１
１項のいずれか１項に記載の球状黒鉛鋳鉄の製造方法。１３球状黒鉛鋳鉄材料に３．０〜３．２％の炭素全含有
させることを特徴とする特許請求の範囲第７項〜第１２
項のいずｎか１項に記載の球状黒鉛鋳鉄の製造方法。