JPH0130900B2 - - Google Patents
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- JPH0130900B2 JPH0130900B2 JP7700981A JP7700981A JPH0130900B2 JP H0130900 B2 JPH0130900 B2 JP H0130900B2 JP 7700981 A JP7700981 A JP 7700981A JP 7700981 A JP7700981 A JP 7700981A JP H0130900 B2 JPH0130900 B2 JP H0130900B2
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
本発明は疲労強度と耐摩耗性を同時に具有せし
めた耐摩耗性ダクタイル鋳鉄部品およびその製造
方法に関するものである。 自動車部品の製作費を軽減する手段として、た
とえば歯車を浸炭鋼製からダクタイル鋳鉄製に代
替しようとするときは、この歯車にオーステンパ
処理を施してその疲労強度を浸炭鋼製のものに匹
敵せしめることができるが、表面の硬さが低いた
めに耐摩耗性の点で劣るという問題点がある。 そこで、本出願人は先に前記問題点を改良した 「ダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法」（特願昭
55−172949）に係わる発明の特許出願をした。こ
の発明の内容は、ダクタイル鋳鉄製の歯車素材に
軟窒化処理を施したのち、この歯車にオーステン
パ処理を施してベーナイト組織とし、その表面か
ら0.6ないし1.0mmの範囲にビツカース硬さ700の
硬化層を形成して耐摩耗性を高めるとともに、歯
車内部（ベース）のじん性を強化するものである
が、恒温焼入時に帯状のオーステナイト組織が表
面に残留して均一な高硬化を防げるので、歯車の
耐用性をより延長するためには、その機械的特性
が未だ充分でないという問題がある。 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもの
で、第１の発明においては、内部が前記先願発明
と同様の主体となるベーナイトとオーステナイト
との混合組織で、表面から50μ以上の厚さでビツ
カース硬さ750以上の硬化層を有し、該硬化層は
大部分が窒素が拡散固溶した微細なベイナイト組
織であることを特徴とする耐摩耗性ダクタイル鋳
鉄部分品を提供するにある。 第２の発明は、ダクタイル鋳鉄の素材にオース
テンパ処理のみを施す公知の製造方法や、ダクタ
イル鋳鉄の素材にガス軟窒化処理後、オーステン
パ処理を施す先願の製造方法に対して、ダクタイ
ル鋳鉄製の素材を所要形状に機械加工したのち、
該素材を浸炭窒化雰囲気で850ないし950℃の温度
に0.5ないし６時間加熱保持して基地をオーステ
ナイト化し、次いで220ないし360℃に急冷して該
温度に0.5ないし８時間保持するオーステンパ処
理を施して、内部が主体となるベーナイトとオー
ステナイトとの混在組織で、表面から50μ以上の
厚さでビツカース硬さ750以上の硬化層を有し、
該硬化層は窒素が拡散固溶した微細なベイナイト
組織であるダクタイル鋳鉄部分品を得ることを特
徴とする製造方法を提供するにある。 前記第１の発明に係る耐摩耗性ダクタイル鋳鉄
部品は、その表面の硬化層に軟質のオーステナイ
ト組織が帯状に残留せず、大部分、例えば70容量
％以上が窒素が拡散固溶した微細なベイナイト組
織であるので、表面全体にわたつて高硬度を得る
ことができる。 前記第２の発明に係る方法は、前記のような硬
化層を得るためのもので、基地のオーステナイト
化を浸炭窒化雰囲気で行なうことにより、窒素が
表面化に拡散固溶して表面から50μ以上の厚さで
組織をマルテンサイト化し、軟質のオーステナイ
ト組織を分散させるので、恒温焼入時に該オース
テナイト組織が帯状に残留するのを防止する。 本発明方法の前記限定条件を設けた理由につい
て説明すれば、オーステナイト化処理および窒素
拡散は、処理温度が850℃未満であれば、基地中
への炭素拡散と窒素拡散が不充分となつて、オー
ステンパ処理後の硬さを得ることができず、950
℃を超えると、結晶粒が粗大化して強度低下の原
因となり、処理時間が0.5時間未満であれば、充
分なオーステナイト化と充分な窒素拡散が行なわ
れず、６時間を超えると、脱炭酸化を招く。 さらに、上記オーステナイト化処理後の恒温処
理は、その処理温度が前記鋳鉄部品の靭性および
硬さ等の機械的特性に影響し、220℃未満ではマ
ルテンサイトが晶出してベーナイト地が得られな
いので、靭性の不足を招いて疲労強度が極端に低
下し、360℃を超えるとベーナイトの硬さの不足
を招き、また、恒温処理時間は、0.5時間未満で
はマルテンサイトが結出して疲労強度が低下する
ので、基地中へ窒素を拡散せしめる最少限の時間
とし、８時間を超えると、時間の増加に応じた効
果が得られず、かえつてコスト高となるので最大
限の時間を８時間としたのである。 実施例 重量比で、Ｃ：3.66％、Si：2.61％、Mn：0.37
％、Cu：0.84％、Mo：0.08％、Mg：0.042％か
らなるダクタイル鋳鉄の歯車を鋳造して機械加工
したのち、該歯車に下記の条件によりオーステナ
イト化処理および恒温処理を施した。すなわち、
890℃の浸炭窒化雰囲気の電気炉で加熱し、この
温度で３時間保持してオーステナイト化および窒
素拡散を生ぜしめたのち、265℃の塩浴炉に投入
して急冷し、この温度で恒温処理したのち空冷し
てシヨツトピーニング（アルメンＡゲージ変形量
0.42mm、鋼球0.8mm、投射タイム10分）を行つた。 このようにして得られた試片と、同様なダクタ
イル鋳鉄にオーステンパ処理のみを施した試片
と、浸炭鋼による試片とに各種の試験を行つて第
１図ないし第７図の結果を得た。 第１図は各試片の表面から300μまでの深さに
おけるビツカース硬さを示すもので、曲線Ａは本
発明により得られた試片、曲線Ｂはオーステンパ
処理のみの試片による測定結果を示している。第
２図は耐焼付きおよび耐摩耗性を示すもので、曲
線Ｃは浸炭焼入れを施した鋼製試片についての結
果である。第３図はピツチングテスタを用いた耐
面圧強度試験の結果を示すもので、ビツカース硬
さ750以上の硬化層が0.05mm以上になると、耐面
圧強度はオーステンパ処理のみの場合に比して大
幅に上昇する。第４図は硬化層の深さを0.1mmに
限定した場合の耐面圧強度を示すもので、硬化層
がビツカース硬さ750以上になると、耐面圧強度
は著しく上昇する。第５図は硬化層の硬さと焼付
き限界の関係を示すもので、硬化層がビツカース
硬さ750以上になると、オーステンパ処理のみの
場合に比して大幅に上昇するので、油切れ等のお
それある部品にも適用できる。第６図は硬化層の
硬さと摩耗量の関係を示すもので、硬化層がビツ
カース硬さ750以上になると、オーステンパ処理
のみの試片または浸炭鋼の試片に比してその耐摩
耗性が非常に優れている。第７図は処理条件の異
なる試片について行なつた小野式回転曲げ試験の
結果を示すもので、下記のような
めた耐摩耗性ダクタイル鋳鉄部品およびその製造
方法に関するものである。 自動車部品の製作費を軽減する手段として、た
とえば歯車を浸炭鋼製からダクタイル鋳鉄製に代
替しようとするときは、この歯車にオーステンパ
処理を施してその疲労強度を浸炭鋼製のものに匹
敵せしめることができるが、表面の硬さが低いた
めに耐摩耗性の点で劣るという問題点がある。 そこで、本出願人は先に前記問題点を改良した 「ダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法」（特願昭
55−172949）に係わる発明の特許出願をした。こ
の発明の内容は、ダクタイル鋳鉄製の歯車素材に
軟窒化処理を施したのち、この歯車にオーステン
パ処理を施してベーナイト組織とし、その表面か
ら0.6ないし1.0mmの範囲にビツカース硬さ700の
硬化層を形成して耐摩耗性を高めるとともに、歯
車内部（ベース）のじん性を強化するものである
が、恒温焼入時に帯状のオーステナイト組織が表
面に残留して均一な高硬化を防げるので、歯車の
耐用性をより延長するためには、その機械的特性
が未だ充分でないという問題がある。 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもの
で、第１の発明においては、内部が前記先願発明
と同様の主体となるベーナイトとオーステナイト
との混合組織で、表面から50μ以上の厚さでビツ
カース硬さ750以上の硬化層を有し、該硬化層は
大部分が窒素が拡散固溶した微細なベイナイト組
織であることを特徴とする耐摩耗性ダクタイル鋳
鉄部分品を提供するにある。 第２の発明は、ダクタイル鋳鉄の素材にオース
テンパ処理のみを施す公知の製造方法や、ダクタ
イル鋳鉄の素材にガス軟窒化処理後、オーステン
パ処理を施す先願の製造方法に対して、ダクタイ
ル鋳鉄製の素材を所要形状に機械加工したのち、
該素材を浸炭窒化雰囲気で850ないし950℃の温度
に0.5ないし６時間加熱保持して基地をオーステ
ナイト化し、次いで220ないし360℃に急冷して該
温度に0.5ないし８時間保持するオーステンパ処
理を施して、内部が主体となるベーナイトとオー
ステナイトとの混在組織で、表面から50μ以上の
厚さでビツカース硬さ750以上の硬化層を有し、
該硬化層は窒素が拡散固溶した微細なベイナイト
組織であるダクタイル鋳鉄部分品を得ることを特
徴とする製造方法を提供するにある。 前記第１の発明に係る耐摩耗性ダクタイル鋳鉄
部品は、その表面の硬化層に軟質のオーステナイ
ト組織が帯状に残留せず、大部分、例えば70容量
％以上が窒素が拡散固溶した微細なベイナイト組
織であるので、表面全体にわたつて高硬度を得る
ことができる。 前記第２の発明に係る方法は、前記のような硬
化層を得るためのもので、基地のオーステナイト
化を浸炭窒化雰囲気で行なうことにより、窒素が
表面化に拡散固溶して表面から50μ以上の厚さで
組織をマルテンサイト化し、軟質のオーステナイ
ト組織を分散させるので、恒温焼入時に該オース
テナイト組織が帯状に残留するのを防止する。 本発明方法の前記限定条件を設けた理由につい
て説明すれば、オーステナイト化処理および窒素
拡散は、処理温度が850℃未満であれば、基地中
への炭素拡散と窒素拡散が不充分となつて、オー
ステンパ処理後の硬さを得ることができず、950
℃を超えると、結晶粒が粗大化して強度低下の原
因となり、処理時間が0.5時間未満であれば、充
分なオーステナイト化と充分な窒素拡散が行なわ
れず、６時間を超えると、脱炭酸化を招く。 さらに、上記オーステナイト化処理後の恒温処
理は、その処理温度が前記鋳鉄部品の靭性および
硬さ等の機械的特性に影響し、220℃未満ではマ
ルテンサイトが晶出してベーナイト地が得られな
いので、靭性の不足を招いて疲労強度が極端に低
下し、360℃を超えるとベーナイトの硬さの不足
を招き、また、恒温処理時間は、0.5時間未満で
はマルテンサイトが結出して疲労強度が低下する
ので、基地中へ窒素を拡散せしめる最少限の時間
とし、８時間を超えると、時間の増加に応じた効
果が得られず、かえつてコスト高となるので最大
限の時間を８時間としたのである。 実施例 重量比で、Ｃ：3.66％、Si：2.61％、Mn：0.37
％、Cu：0.84％、Mo：0.08％、Mg：0.042％か
らなるダクタイル鋳鉄の歯車を鋳造して機械加工
したのち、該歯車に下記の条件によりオーステナ
イト化処理および恒温処理を施した。すなわち、
890℃の浸炭窒化雰囲気の電気炉で加熱し、この
温度で３時間保持してオーステナイト化および窒
素拡散を生ぜしめたのち、265℃の塩浴炉に投入
して急冷し、この温度で恒温処理したのち空冷し
てシヨツトピーニング（アルメンＡゲージ変形量
0.42mm、鋼球0.8mm、投射タイム10分）を行つた。 このようにして得られた試片と、同様なダクタ
イル鋳鉄にオーステンパ処理のみを施した試片
と、浸炭鋼による試片とに各種の試験を行つて第
１図ないし第７図の結果を得た。 第１図は各試片の表面から300μまでの深さに
おけるビツカース硬さを示すもので、曲線Ａは本
発明により得られた試片、曲線Ｂはオーステンパ
処理のみの試片による測定結果を示している。第
２図は耐焼付きおよび耐摩耗性を示すもので、曲
線Ｃは浸炭焼入れを施した鋼製試片についての結
果である。第３図はピツチングテスタを用いた耐
面圧強度試験の結果を示すもので、ビツカース硬
さ750以上の硬化層が0.05mm以上になると、耐面
圧強度はオーステンパ処理のみの場合に比して大
幅に上昇する。第４図は硬化層の深さを0.1mmに
限定した場合の耐面圧強度を示すもので、硬化層
がビツカース硬さ750以上になると、耐面圧強度
は著しく上昇する。第５図は硬化層の硬さと焼付
き限界の関係を示すもので、硬化層がビツカース
硬さ750以上になると、オーステンパ処理のみの
場合に比して大幅に上昇するので、油切れ等のお
それある部品にも適用できる。第６図は硬化層の
硬さと摩耗量の関係を示すもので、硬化層がビツ
カース硬さ750以上になると、オーステンパ処理
のみの試片または浸炭鋼の試片に比してその耐摩
耗性が非常に優れている。第７図は処理条件の異
なる試片について行なつた小野式回転曲げ試験の
結果を示すもので、下記のような
【表】
材料の組成が異なるダクタイル鋳鉄素材を、いず
れもD1＝15mm、D2＝８mm、L1＝30mm、L2＝23mm
の丸棒状に加工して、本発明方法の処理を行なつ
た試片Ａ−、Ａ−と、通常のオーステンパ処
理を行なつた試片Ｂ−、Ｂ−とに成形し、さ
らに、試片Ａ−、Ａ−、Ｂ−、Ｂ−をシ
ヨツトピーニング処理したものと、試片Ｂ−、
Ｂ−をシヨツトピーニング処理しないものとに
ついて試験を行なつたものである。 いずれもシヨツトピーニングを施した試片Ａ−
、Ａ−と試片Ｂ−、Ｂ−との曲げ疲労強
度を比較すれば、試片Ａ−、Ａ−は試片Ｂ−
、Ｂ−に対して10〜20％上昇する。 上記の各試験結果から明らかなとおり、本発明
方法によつて得られた耐摩耗性ダクタイル鋳鉄部
品は、いずれの特性に対しても優れた性能を示し
ている。
れもD1＝15mm、D2＝８mm、L1＝30mm、L2＝23mm
の丸棒状に加工して、本発明方法の処理を行なつ
た試片Ａ−、Ａ−と、通常のオーステンパ処
理を行なつた試片Ｂ−、Ｂ−とに成形し、さ
らに、試片Ａ−、Ａ−、Ｂ−、Ｂ−をシ
ヨツトピーニング処理したものと、試片Ｂ−、
Ｂ−をシヨツトピーニング処理しないものとに
ついて試験を行なつたものである。 いずれもシヨツトピーニングを施した試片Ａ−
、Ａ−と試片Ｂ−、Ｂ−との曲げ疲労強
度を比較すれば、試片Ａ−、Ａ−は試片Ｂ−
、Ｂ−に対して10〜20％上昇する。 上記の各試験結果から明らかなとおり、本発明
方法によつて得られた耐摩耗性ダクタイル鋳鉄部
品は、いずれの特性に対しても優れた性能を示し
ている。
図面は本発明によつて得られた耐摩耗性ダクタ
イル鋳鉄部品の機械的特性を示すもので、第１図
はビツカース硬さを、第２図は耐焼付き性および
耐摩耗性を、第３図、第４図および第５図は面圧
強度を、第６図は硬化層の硬さが異なる場合の耐
摩耗性を、第７図は曲げ疲労強度をそれぞれ示す
図表であり、何れもＡは本発明により得られた試
片の特性、Ｂはオーステンパ処理のみを施した試
片の特性、Ｃは浸炭焼入を施した鋼製試片の特性
を示す。
イル鋳鉄部品の機械的特性を示すもので、第１図
はビツカース硬さを、第２図は耐焼付き性および
耐摩耗性を、第３図、第４図および第５図は面圧
強度を、第６図は硬化層の硬さが異なる場合の耐
摩耗性を、第７図は曲げ疲労強度をそれぞれ示す
図表であり、何れもＡは本発明により得られた試
片の特性、Ｂはオーステンパ処理のみを施した試
片の特性、Ｃは浸炭焼入を施した鋼製試片の特性
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内部が主体となるベーナイトとオーステナイ
トとの混在組織で、表面から50μ以上の厚さでビ
ツカース硬さ750以上の硬化層を有し、該硬化層
は大部分が窒素が拡散固溶した微細なベイナイト
組織であることを特徴とする耐摩耗性ダクタイル
鋳鉄部品。 ２ ダクタイル鋳鉄製の素材を所要形状に機械加
工したのち、該素材を浸炭窒化雰囲気で850ない
し950℃の温度に0.5ないし６時間加熱保持して基
地をオーステナイト化し、次いで220ないし360℃
に急冷して該温度に0.5ないし８時間保持するオ
ーステンパ処理を施して、内部が主体となるベー
ナイトとオーステナイトとの混在組織で、表面か
ら50μ以上の厚さでビツカース硬さ750以上の硬
化層を有し、該硬化層は大部分が窒素が拡散固溶
した微細なベイナイト組織であるダクタイル鋳鉄
部品を得ることを特徴とする製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7700981A JPS57192241A (en) | 1981-05-20 | 1981-05-20 | Abrasion resistant ductile cast iron parts and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7700981A JPS57192241A (en) | 1981-05-20 | 1981-05-20 | Abrasion resistant ductile cast iron parts and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57192241A JPS57192241A (en) | 1982-11-26 |
| JPH0130900B2 true JPH0130900B2 (ja) | 1989-06-22 |
Family
ID=13621753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7700981A Granted JPS57192241A (en) | 1981-05-20 | 1981-05-20 | Abrasion resistant ductile cast iron parts and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57192241A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61250109A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-07 | Nissan Motor Co Ltd | 鉄系部品の熱処理方法 |
| KR20020061716A (ko) * | 2001-01-17 | 2002-07-25 | 차재연 | 기어제조방법 및 그 장치 |
| CN112553448A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-26 | 天津众达精密机械有限公司 | 一种球墨铸铁磨球淬火工艺 |
-
1981
- 1981-05-20 JP JP7700981A patent/JPS57192241A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57192241A (en) | 1982-11-26 |
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