JPS5938325A - 耐ピッチング性に優れる鋳鉄部品の製造方法 - Google Patents

耐ピッチング性に優れる鋳鉄部品の製造方法

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JPS5938325A
JPS5938325A JP57148059A JP14805982A JPS5938325A JP S5938325 A JPS5938325 A JP S5938325A JP 57148059 A JP57148059 A JP 57148059A JP 14805982 A JP14805982 A JP 14805982A JP S5938325 A JPS5938325 A JP S5938325A
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幸男 山本
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寄高 政史
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D5/00Heat treatments of cast-iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/10Cast-iron alloys containing aluminium or silicon

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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、耐ピツチング性に優れる鋳鉄部品の製造方法
に関するものである。
例えば、エンジンのタペット等の鋳鉄部品においては、
摩擦と繰返し衝撃力とが作用し、耐摩耗性と耐ピツチン
グ性とが要求されるものであって、このような鋳鉄部品
の製造方法として、従来、特公昭グ3−/7グタ7号公
報に示されるように、所望の成分の鋳鉄素材により摺動
面に冷し金を用い鋳造し、これを!?50〜26θ°C
110〜/2θ分間焼鈍し、チル組織の一部を黒鉛に分
解し、次に機械加工した後、焼入れし、焼もどしを行う
方法が提案されている。
上記提案方法は、冷し金によって得た炭化物(Fe3C
)すなわちセメンタイトを高温で焼鈍して黒鉛に分解し
、この黒鉛による自己潤滑性で耐摩耗性を向上せんとす
るものであるが、セメンタイトの減少は耐ピツチング性
の低下をもたらす。しかし、セメンタイトの残留量が多
い方が耐摩耗性は良好であることが判明している(後述
の試験結果参照)。
さらに、上記提案方法では、機械加工後の部品を、20
0〜200°Cにj〜、20分保持して焼入れを行うも
のであるが、この焼入れによって、基地がマルテンサイ
ト化するとともに中間層としてフェライト層が発生して
おり、このフェライト層は脆く、繰返し衝撃力に対し、
炭化物が脱落するいわゆるたたき厚耗が発生し、耐ピツ
チング性か低下する問題がある。この点を解消するため
に、上記提案方法では、鋳鉄素材にボロンを添加し、フ
ェライト層の発生を阻止している。
本発明はかかる点に鑑み、焼鈍温度を低くしてセメンタ
イトの分解を少なくし、さらに、ソルト浴の加熱炉によ
る特定の時間と温度条件により焼入れを行い、ボロンを
添加することなく中間層の発生をなくし、耐摩耗性、耐
ピツチング性ともに優れた鋳鉄部品の製造方法を提供せ
んとするものである。
すなわち、本発明の鋳鉄部品の製造方法は、C!、2〜
3.2%、sr /、z 〜r、z%、” 0.6〜/
、 096、Cuθ、、2〜/、0%、 NiQ、、2
〜7.0%、 Cr O,,5〜/、 、5%、Mo 
Q、y〜/、、5%、 P〈0.75%、 S〈0.7
%、残部Feよりなり、摺動面かセメンタイトか30〜
jθ%晶出するチル組織となるように部品を鋳造し、こ
の部品を、550〜乙3Q°Cて20〜40分焼鈍した
後、機械加工し、次に、ソルト浴の加熱炉に装入し、添
付図面の第1図に示すように点A(ソj0°C,/分)
、B(ソ10°C,/分)、C(g′70°C92分)
、D(♂、50°C,グ分)、E (8′60°C17
0分)、F (8′70°C970分)、G(ソ、50
°C9乙分)で囲まれる範囲内の時間と温度条件により
加熱して焼入れを行い、セメンタイトを分解することな
く基地をマルテンサイト化し、さらに、700〜.25
0°C17,20分以下で焼もどしを行うことを特徴と
するものである。
以下、本発明の一実施例の製造方法を工程順に説明する
まず第1工程は、鋳鉄素材番こより部品の鋳造を行うの
であるが、その鋳鉄の組成は、次の通りである(単位は
重量%)。
C、?、、r〜33g%、  Si  /、j?−2−
g%Mn  Q、、5〜/、0%、  Cu  O,,
2〜7.0%Nio、、z 〜/、o%、   Cr 
 O,6−/、、5%M00.グ〜7.6%、   P
   <0./6%s   <o、i%、     F
e  残部また、具体的−例を示すと、C3,グア%、
Si、2.3’、’96、MnO,g′F96、CuO
,,2,5%、NiQ、32%。
Cr /、 / 、296 、 Mo O−4’ g’
 %、PO,/3.5%、残部Feよりなる。
ここで、各成分の配合風の範囲は、次の理由により決定
されている。
C:炭化物の量から!、♂〜39g′%必要。
Si:鋳造性を良(し、黒鉛量、チル深さを制御。
C量との関係から/、♂〜2.♂%必要。
Mn:鋳鉄中のSをMnSにするため00.5%以上必
要。
7.0%を越えると鋳鉄の収縮大。
Cu:組織の強化、焼入れ性の向上。00.2%未満て
は効果なく、7.0%を越えると効果が飽和。
Ni : Cuと同様。
Cr:炭化物の安定化、耐摩耗性の向上。7.6%を越
えると被削性が悪くなる。
MO=組織の強化。0.7%未満効果なく、7.6%を
越えると効果が飽和。
p、s :不純物としての上限量。
上記組成の鋳鉄による鋳造においては、鋳型に冷し金を
配設して摺動面に該当する部分に30〜jθ%のセメン
タイト(Fe5G )を晶出させるようニ鋳造を行うも
のである。このセメンタイトの晶出量は、その量が多い
と脆くなり、少ないと耐摩耗性が悪くなる。
第2工程は、上記部品をひずみ取りのために焼鈍するも
のであり、その処理条件は、660〜乙3Q”C,,2
0〜乙0分で行う。
この焼鈍工程においては、セメンタイトが分解して黒鉛
が晶出しないように低温条件で行い、セメンタイトを多
く残留させるようにする。
続いて、第3工程として焼入れを行う。この焼入れは、
ソルト浴による加熱炉を使用して行う。
その温度と保持時間は、第1図に斜線で示す頭域■のよ
うに、点AC760°C,/分)、B (910°C9
/分)、C(g′70°C9,2分)、D (g′、5
0°C,グ分)、E(♂、50°C170分)、F(♂
70°C170分)、 G(り60°C1乙分)で囲ま
れる範囲内の条件により加熱し、その後油焼入れを行う
ものである。なお、上記保持時間は、部品最表面が所定
温度になってからの値である。この値とする理由は、加
熱炉および部品の大きさ1部品の数によって表面温度か
所定温度に達するまでに数秒から数分の差が発生するた
めである。
上記焼入れは、セメンタイトを殆と分解させずに基地組
織をマルテンサイト化するもので、ソルト浴による加熱
炉を使用する理由も、部品の表面層(表面から約6間内
)が短時間に均一温度に加熱され、焼入れ後均質な組織
が得られるためてあり、大気炉では、温度と保持時間に
よるコントロールが難しく、組織が不均一となって良好
な組織と不良な組織が混在し易い。
なお、第1図における領域■の条件で焼入れを行うと、
低温もしくは保持時間が短いことにより、セメンタイト
周辺にフェライトか残留して耐ピツチング性に劣る。ま
た、領域■の条件で焼入れを行うと、高温もしくは保持
時間か長いことにより、セメンタイトが分解しすき、耐
摩耗性か劣る。
第グ工程は、焼入れ後の部品を/θ0−、26tTc。
/、20分以下で焼もどしを行って、マルテンサイトを
安定化するものである。
次に、焼入れ条件とこれに対応する耐ピツチング性の試
験結果について説明する。
この試験は、焼入れ条件の異なる鋳鉄部品(エンジンの
タペットフォロアー)に対し、モータリングエンジンテ
ストを下記のテスト条件て行ったものである。
エンジン回転数:2,0θθrpm 潤滑油:      10WEθ 潤滑油温度二g′0°C スプリング荷重: /、2θ■ 相手カム:     FCH/、チル錠数し耐ピツチン
グ性は、部品の摺動面に目視て700μ位の大きさの孔
が形成されるまでの試験時間によって求めている。
表 一方、耐摩耗性の試験結果を第2図に示す。この試験は
、製品(タペットフォロアー)の摺動面において、基地
組織が完全にマルテンサイト化しているものについて、
残留するセメンタイト量と摩耗量との関係を求めたもの
であり、耐ピツチング性試験と同様のテスト条件で、7
00時間の試験後の摺動面の摩耗量を計測している。
第2図から明らかなように、組織中のセメンタイト量が
増大するのに伴って、摩耗量が減少し、耐摩耗性に優れ
ており、タペットフォロアーとしでは、その摩耗量は/
θμ以下とすることが好ましいことから、セメンタイト
の残留量は30%以上とするのが耐摩耗性の点で良好で
あるか、60%を越えて多くなると脆くなる問題かある
第3図(a)〜(d)には、上記耐ピツチング性試験に
供した焼入れ条件の異なる部品の摺動面の金属組織の顕
微鏡写真を示している。
第3図(a)は、焼入れ処理を行っていないものであり
、黒地はパーライト、白地はセメンタイト(グ0%)、
縁どりのある白地は中間層としてのフェライトであり、
このフェライト中間層の存在により耐ピツチング性は低
い値となっている。
第3図(blは、焼入れ条件がZ、SOoc、、2分テ
、第7図の領域■の範囲内に相当するものであり、黒地
はパーライトから変化したマルテンサイト、白地はセメ
ンタイト(410%)、縁どりのある白地がフェライト
であり、このフェライト中間層か残留していることによ
り、耐ピツチング性に劣る。
第3図(0は、焼入わ条件が♂70°C,グ分で、第1
図の領域工の範囲内にある本発明処理品に相当するもの
であり、黒地はマルテンサイト、白地はセメンタイト(
グ0%)で、フェライト中間層は消失しており、耐ピツ
チング性は向上している。
第3図(d)は、焼入れ条件が♂70°C17,2分で
、第1図の領域■の範囲内に相当するものであり、黒地
はマルテンサイト、白地はセメンタイト(,2,5%)
で、フェライト中間層は消失しているか、七Iメンタイ
トが分解して減少し、二次黒鉛が増加しており、耐摩耗
性に劣る。
以上説明したように、本発明によれは、焼鈍温度の低下
およびソルト浴による焼入れ条件の選択により、セメン
タイトの分解を少なくしてその残留量を多くし、耐摩耗
性を同上するとともに、ボロンを添加することなくフェ
ライト中間層の生成を阻止して耐ピツチング性を向上し
、耐摩耗性、耐ピツチング性ともに優れた鋳鉄部品を製
造することかでき、高面圧の使用において耐久性が同上
するものであり、例えば、エンジンのタペットフォロア
ーに使用した場合に、スプリング荷重が増大できること
により、エンジン回転限界を向上できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は焼入れ工程における温度と保持時間の条件を示
す図、勇2図は耐摩耗性試験の結果を示すグラフ、第3
図(a)〜(d)は異なる焼入れ条件による摺動面の金
属組織を示す@微鏡写真である。 第 1  図 算 保 持 晴 間 第 2  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  C,!、、S’ 〜3.1?%、Si/、♂
    〜2.g96.Mnθ、j〜7.0%、Cu Q、 、
    1〜乙θ%、 Nt Ol、2〜/、 0 %、Cr0
    1.s〜/j%、MOθ、グ〜7.6%、P〈θ−/ 
    J 9/y 。 S (Q、 7%、残部Feよりなり、摺動面がセメン
    タイトが30〜60%晶出するチル組織となるように部
    品を鋳造し、この部品を6.50〜630゛cで、20
    〜乙θ分焼鈍した後、機械加工し、次に、ソルト浴の加
    熱炉に装入し、添付図面の第1図ニ示t J: ウニ点
    A (960°C,7分)、B (5i’/θ°c。 7分)、C(♂7θ”c +−2分)、D(250°C
    ,41分)、E(♂j0℃、70分)、F(J’70°
    c、70分)%G(57,5%°C1乙分)で囲まれる
    範囲内の時間と温度条件により加熱して焼入れを行い、
    セメンタイトを分解することなく基地をマルテンサイト
    化し、さらに、10θ〜、250°C17,20分以下
    で焼もどしを行うことを特徴とする耐ピツチング性に優
    れる鋳鉄部品の製造方法。
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