JPS627260B2

JPS627260B2 -

Info

Publication number: JPS627260B2
Application number: JP16609381A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okazaki; Katsuya Oochi
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1987-02-16
Also published as: JPS5867844A

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
応じて使用されている。一般に、基地組織がベー
ナイトであるベーナイト地球状黒鉛鋳鉄は、引張
強度に優れているが、基地組織がフエライトであ
るフエ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、フエライ
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
するといつ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、被削性の面から熱処理前に機械加工を施す
必要があり、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。一方、特開昭52−62116号公報にはフエライト
とパーライトとの混合組織を有する球状黒鉛鋳鉄
が示されているが、これはCu、Niの添加を要
し、伸びも小さいという欠点がある。本発明は、基本的には、ベーナイト地球状黒鉛
鋳鉄とフエ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た球状黒鉛鋳鉄、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ツクル等に好
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）、Si1.8〜3.0％、Mn＜0.5％、Mg0.01〜0.04
％、Fe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エライ
トとベーナイトの２相混合マトリツクス組織を有
する。上記の化学成分比や組織は、主に、鋳造性、黒
鉛化熱処理性、焼鈍後の材質レベル等により限定
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。 Si；Siは少ない方がフエ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。また、炭素当量を
下げる結果鋳造性が悪化する。３％以上では、フエ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；0.5％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Mg酸
化物等の介在物を増加させるので好ましくな
い。 Si／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Si／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900〜1000℃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、
フエライトとオーステナイトの共存する温度まで
加熱し、220〜420℃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）を行なつて、黒鉛が均一に分散したフエ
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。＜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つて、900℃以
下の温度では、黒鉛化が困難となり、1000℃以上
ではフエ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。＜第２段黒鉛化処理＞第２段黒鉛化処理は、マトリツクス組織を完全
にフエライト化処理するためのものであつて、
A₁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ためである。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、上記の熱処理によつて完全
フエライト化した組織を、黒鉛が均一に分散した
フエライトとベーナイトの２相混合組織とするた
めのものであつて、処理温度220℃以下ではマル
テンサイトが生成されて靭性を損ね、420℃以上
ではアツ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
て靭性が低化する。３時間以上は必要がない。次に本発明の実施例を示す。第１表に、本発明にしたがつて製造した球状黒
鉛鋳鉄を比較例とともに示す。

【表】上記各試料は150Kg高周波炉で1630〜1650℃に
加熱溶解され、Fe−Si−Mg合金にて球状化処理
した後、CO₂型Ｙブロツクへ1450℃〜1470℃の温
度で鋳込まれた25mm×40mm×200mm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950℃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10℃
低い温度で0.8hr加熱した。なお、試料中１、３、６、７以外はSi／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。

【表】なお、第１図中、通常のダイタイル鋳鉄の化学
成分は、全てC3.6％、Si2.74％、Mn0.32％、
S0.10％、P0.025％、Mg0.043％、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。また、第２表に示す試料１について、第３図に
（×100）の顕微鏡写真を、第４図に、５％ナイタ
ール腐食処理した（×400）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（×100）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（×400）の図面代用顕微鏡写真で、黒
色部は黒鉛、白色部はフエライト、着色部（灰色
部）はベーナイトである。

Claims

【特許請求の範囲】１ C1.9〜2.7重量％（以下％は総て重量％を示
す）、Si1.8〜3.0％、Mn＜0.5％、Mg0.01〜0.04
％、Fe残部、Si／C0.9＜の組成で、黒鉛が均一
に分散したフエ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 C1.9〜2.7重量％（以下％は総て重量％を示
す）、Si1.8〜3.0％、Mn＜0.5％、Mg0.01〜0.03
％、Fe残部、Si／C0.9＜の組成の鋳鉄素材を900
〜1000℃の温度で0.5〜５時間加熱する第１段熱
処理し、次いでA₁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、該素材をフエライトとオーステナイト
の共存する温度に加熱し、220〜420℃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
したフエ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。