|
|
【発明の名称】 |
ダクタイル鋳鉄製歯車 |
| 【発明者】 |
【氏名】石丸 良平
【氏名】松川 洋二
【氏名】五家 政人
【氏名】三吉 俊幸
【氏名】高杉 英登 |
【課題】高強度で黒皮部の疲労強度が突出して高い鋼製や鍛造品に匹敵する硬度を持つ鋳鉄素材を用い、鋼製や鍛造品にはない研削工程が不要なほど、被削性に優れ、耐摩耗性、減衰性に優れた、加工コストの低減化を図れる歯車を提供する。
【解決手段】少なくとも、Ｃｕ：２．４〜３．３％、Ｓｎ：０．０１〜０．０５％含有のダクタイル鋳鉄を用いて、鋳放しで歯車素材を構成する。歯切り工程を経て、熱処理なく形成する。そのままで面圧強度の大なる歯車を得る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状化処理により得た、重量％でＣｕ２．４〜３．３％を含有するダクタイル鋳鉄にて、鋳放しで熱処理なく歯切り加工にて形成したことを特徴とする面圧強度の大なるダクタイル鋳鉄製歯車。
【請求項２】
少なくとも、Ｃｕ：２．４〜３．３％、Ｓｎ：０．０１〜０．０５％含有のダクタイル鋳鉄を用いて、鋳放しで構成した後、歯切り工程を経て形成した熱処理なく面圧強度の大なるダクタイル鋳鉄製歯車。
【請求項３】
鋳放しで面圧強度が１０００ＭＰａ以上である請求項１又は２に記載のダクタイル鋳鉄製歯車。
|
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダクタイル鋳鉄製歯車に関し、例えば自動車用各種歯車、特に引張強さ大で高負荷低回転歯車、又、高速回転で騒音が激しい歯車に対応できる歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンのタイミングギヤは、高負荷、低回転で使用され、また歯車の噛み合い時の片当りが生じやすい等、厳しい条件で使用されるため、通常、炭素鋼及び合金鋼の表面に窒化、軟窒化あるいは浸炭焼入れ等の表面化処理を施した歯車が使用されている。
【０００３】
又、新聞用オフセット両面印刷機は高回転で使用され、また歯車の噛み合い時の片当りが生じやすい等、厳しい条件で使用されるため、通常、炭素鋼及び合金鋼の表面に窒化、軟窒化あるいは浸炭焼入れ等の表面化処理を施した歯車が使用されている。加えて、機械加工は、歯形精度はＪＩＳ０級から１級の高精度を要求されるため、研削加工を施す必要がある。
【０００４】
近年、エンジンの低騒音化がとみに要求されるようになり、これに対応するタイミングギヤとして、振動、騒音の減衰特性の大きい、つまりヤング率の小さい鋳鉄製歯車(鋼材のヤング率Ｅ＝２１０００ｋｇｆ／ｍｍ２程度に対し、鋳鉄はＥ＝１７０００ｋｇｆ／ｍｍ２程度)が提案されてきている。
【０００５】
かかる鋳鉄製歯車としては、その強度面や硬さから、球状黒鉛鋳鉄（いわゆるダクタイル鋳鉄、以下このように呼称する）が好適である。然るに、このダクタイル鋳鉄材で以て表面硬化を施した鋼製歯車に匹敵する強度を得るための手段の一つとして、ダクタイル鋳鉄素材に機械加工を施した後に熱処理（以下ＡＤＩ処理という）を施す手段が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
特に、オーステンパ処理に基づく基地組織のベイナイト化により、強靭化されたオーステンパダクタイル鋳鉄の出現により、各種の歯車として使用されることが多く提案され実用化されている。
【０００７】
例えば、上記特許文献１には、車輌用エンジンのタイミングギヤ等に採用されるオーステンパダクタイル鋳鉄製歯車が記載されている。
そこでは、従来の製造方法として、ＦＣＤ５００程度のダクタイル鋳鉄を、歯車素材を製造する工程と、同素材にホブ切りその他の歯切り法によって、歯切りを行なった後、歯面をシェービングして切り上げる工程と、その機械加工された歯車に熱処理（以下、ＡＤＩ処理）を施す工程から成る方法が示されている。
【０００８】
又、他の従来法は、鋳鉄により歯車素材を製造する工程とＡＤＩ処理を施す工程と、熱処理語の歯車素材にホブ切り等の歯切りを行なった後、シェービングを行ない、歯面の精密仕上げを行なう方法である。
【０００９】
この方法は、ＡＤＩ処理後の歯車素材をホブ切り等歯切加工の加工代が大きく、又加工硬化による被削性の悪化等があり、実用上切削コストがかかりすぎる欠点がある。
そこで、新規な方法として、歯車素材をオーステナイト化するため、所定温度で一定時間、更にアッパベーナイト化のため、第２所定温度で保持した後、徐冷する工程、それをシェービング加工して歯車を形成する方法を提案している。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−１３６８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１記載の製造方法によれば、第１の工程においてダクタイル鋳鉄の歯車素材にホブ切り等の歯切り加工を行い歯車粗材を形成したのち、第２の工程として同歯車粗材にＡＤＩ処理を施し、最後の第３の工程において歯面のシェービング仕上げ加工が施される。
しかしながら、この製造方法ではＡＤＩ処理後のシェービング加工コストがかかるため、実用化には至っていない。
【００１２】
又、上記特許文献１の方法は歯切り後、シェービングを行なって精密に仕上げられた歯車に熱処理（ＡＤＩ処理）が行なわれるので、熱処理による変形が大きく、精度が悪くなる欠点がある。
【００１３】
しかし、上記の歯車素材をオーステナイト化するため、所定温度で一定時間、更にアッパベーナイト化のため、第２所定温度で保持した後、徐冷する工程、それをシェービング加工して歯車を形成するこの方法でも、ＡＤＩ処理後、歯車素材の歯面にシェービング仕上げが行なわれることは同じであり、ＡＤＩ処理も手間がかかることも事実である。
【００１４】
上記の如く、オーステンパダクタイル鋳鉄は、高強度を得るため熱処理工程が加わるのでコストの上昇、ベイナイト組織に由来する被削性の低下、加工工程の複雑化等の問題があり、特にコスト的な難点から、歯車として使用されるに至っていない。
【００１５】
特に、各種歯車に於いて、オーステンパダクタイル鋳鉄は、強度は極めて高く、且つ減衰性能、耐摩耗性は良いが、その反面、被削性が極めて悪く、そこで、従来のオーステンパダクタイル鋳鉄を歯車として使用する際に於いて、最も問題となる被削性を改善する必要がある。
【００１６】
又、従来、自動車等の歯車を中心として、鍛造品が多様されている。
しかし、鍛造品は、素材として鍛造メーカーが製作し、それを使用者が機械加工を施し、更に熱処理を行なって、製品化している。
【００１７】
この結果、加工コスト上昇を抑えるために研削加工は行わず、当然、歯形精度が悪く、騒音、振動が大きい。又、歯車精度が悪いので、フリクションが大きく、燃費への影響が大きいとの問題点がある。
【００１８】
そこで、本発明の目的はダクタイル鋳鉄製の歯車において、熱処理を施すことなく、振動、騒音の減衰機能が大きく、かつ高い精度を確保しながら低コストで製作可能なタイミングギヤ等の高負荷、低回転歯車として好適な歯車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
今まで鋳放しによるダクタイル鋳鉄に於いて、ＦＣＤ８００（引張強さ８００ＭＰａ、伸び２％以上のものを得ることは困難とされてきた。基地組織中のＣｕはパーライト安定成分であり、その量が増すに従い、引張強さは増大する。
しかし、Ｃｕはダクタイル鋳鉄の球状化阻害元素でもあり、これまで２％以上の添加は試されていなかった。
【００２０】
近年、Ｃｕを２％以上添加した鋳放しのままで、高強度を有するダクタイル鋳鉄が本発明者らにより開発された（特許文献２）。
本発明は、この発明を基礎として、広範な用途を有する歯車を提案する。
【００２１】
そこで、本発明に於いては、高強度で黒皮部の疲労強度が突出して高く、鋳鉄素材を使用することにより、研削工程が不要なほど、被削性に優れ、耐摩耗性があり、減衰能に優れ、各種歯車に使用できる歯形精度の向上及び加工コスト低減を図れる他、軽量化、騒音の低減を図れる歯車を提案するものである。
【００２２】
これにより、鋼製や鍛造歯車に匹敵する強度や硬度を持ち、それらにはない被削性の良好で減衰、耐摩耗性を有する製造コストの安い歯車を提案せんとするものである。
【００２３】
具体的には、球状化処理により得た、重量％でＣｕ：２．４〜３．３％を含有するダクタイル鋳鉄にて、鋳放しで熱処理なく歯切り加工にて形成したことを特徴とする面圧強度の大なるダクタイル鋳鉄製歯車である。
【００２４】
又、少なくとも、Ｃｕ：２．４〜３．３％、Ｓｎ：０．０１〜０．０５％含有のダクタイル鋳鉄を用いて、鋳放しで構成した後、歯切り工程を経て形成した熱処理なく面圧強度の大なるダクタイル鋳鉄製歯車である。
【００２５】
又、鋳放しで面圧強度が１０００ＭＰａ以上であるダクタイル鋳鉄製歯車である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、鋳造鋳放しで高強度で、疲労強度が高い素材によりＡＤＩ等の熱処理工程を必要としないため、加工が容易で加工工程を大幅に省略した歯形精度の良い振動や、騒音の減衰機能が大きく、低騒音化した歯車を低コストで提供できる。
又、このため自動車用各種歯車、印刷機用減速歯車等、従来騒音振動対策の困難であった歯車としての充分の機能を果たすことができ、その応用範囲は広大である。
【００２７】
その他、本発明の請求項１によれば、球状化処理により得た、重量％でＣｕ：２．４〜３．３％を含有するダクタイル鋳鉄にて、鋳放しで熱処理なく歯切り加工にて形成したことを特徴とする面圧強度大なるダクタイル鋳鉄製歯車を提供することが出来る。
【００２８】
更に、請求項２によれば、少なくともＣｕ：２．４〜３．３％を添加した後、Ｓｎを０．０１〜０．０５％含有のダクタイル鋳鉄を用いて、鋳放しで構成した後、歯切り工程を経て形成した熱処理なく、面圧強度の大なるダクタイル鋳鉄製歯車を提供することが出来る。
【００２９】
又、請求項３によれば、鋳放しで面圧強度が１０００ＭＰａ以上である請求項１又は２に記載したダクタイル鋳鉄製歯車を提供することが出来る。
【００３０】
このように、本発明のダクタイル鋳鉄製歯車は熱処理を施すことなく、振動、騒音の減衰機能が大きく、且つ高い精度を確保しながら低コストで製作可能なタイミングギヤ等の高負荷、低回転歯車として好適な歯車を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明者は、図１の表に示す化学成分の高強度ダクタイル鋳鉄を使用し、以下の試験を実施した。
【００３２】
該高強度ダクタイル鋳鉄の面圧強さを、歯車の接触をシュミレートした二円筒試験機を用いて調べ、従来のダクタイル鋳鉄や同程度の硬さの鋼と比較、検討を行ない、高強度ダクタイル鋳鉄の歯車材としての適用の可能性を検討した。
【００３３】
その結果、高強度ダクタイル鋳鉄は、ＦＣＤ７００やＳＣＭ４３５と比べて、格段に優れた面圧強さを有し、中硬度領域に於いて、歯車材として充分に適用可能であることが判明した。
【００３４】
図１に示す高強度ダクタイル鋳鉄の特徴は、Ｃｕ含有量であり、約２．４％のＣｕを含有している。又、機械的性質を図２の表に示す。
【００３５】
平均黒鉛粒径は、約３５μｍ、黒鉛粒数は約１２０個／ｍｍ２程度で、基地はパーライトよりも更に微細な組織となっている。硬さは、ＨＢ２８０程度である。ローラ試験片は、直径７０ｍｍ、幅２５ｍｍの円筒で、高速側ローラに３’のチャンファを付け、接触幅を１０ｍｍとした。表面の粗さは、サーメットホブによる仕上げホブ切りを想定して、研削加工により最大高さＲ２＝２μｍ程度に仕上げた。
【００３６】
試験機は、バックアップロール式ローラ試験機を用い、図３の表に示すように、高速ローラ回転数３１９０ｒｐｍ、低速ローラ回転数２６３５ｒｐｍで、低速ローラに約−２０％の負のすべり率を与えた。潤滑油は、ＩＳＯ ＶＧ１５０相当基地（比重０．８８５（１５℃）、粘度１５７．１×１０６ｍ２／Ｓ（４０℃）、１５．４２×１０６ｍ２／Ｓ（１００℃））を用い、油量２Ｌ／ｍｉｎで、ローラー接触部直上から供給した。
【００３７】
試験は、ローラ表面に損傷が発生するまで、或いは発生しない場合は、高速ローラの繰返し数Ｎ１＝１．２×１０７（低速ローラの繰返し数Ｎ２＝１．０×１０７まで一定荷重で付加運転を行なった。
【００３８】
図４に試験条件と結果の概要を示す。試験は、３通りの荷重で行ない、最大ヘルツ応力ＯＨ＝１３７２ＭＰ３、繰返し数Ｎ１＝４．５×１０６に於いて、振動・騒音が増大し損傷を生じた。損傷は、大きなピットが低速ローラに一箇所のみ突然生じるもので、歯が年のように徐々にピットが増加するピッチングとは異なる形態であった。
【００３９】
図５に損傷の様子を示す。約２ｍｍ×１ｍｍの大ピットは、その右端を起点として、左側に向かって損傷が進行したと推測される。
又、０．１ｍｍ程度の小さなピットも接触領域に多数観察されるが、この小ピットの影響により振動・騒音は増大することなく、運転を続けることが出来たため、小ピットは損傷とは見なさず、大ピットの発生をもって試験片の寿命とした。
【００４０】
図６に繰返し数に対する許容荷重を示す。比較のために、同程度の硬さ、表面粗さのダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ７００）および中硬度合金鋼（ＳＣＭ４３５）の実験結果も合わせて示す。
尚、縦軸には一般には最大ヘルツ応力と、硬さの比Ｐｍａｘ／ＨＢがよく用いられるが、ダクタイル鋳鉄と鋼ではヤング率やボアソン比が異なるので、荷重を比較する意味で、ここではヘルツ応力と比較する√Ｆと硬さの比、即ち√Ｆ／ＨＢを用いた。
【００４１】
歯面強さ（ピッチングやスポーリングなど歯面損傷に対する疲労強度）は、歯面に歯働く最大接触応力が材料の持つ許容接触応力以下になるように設計されるのが通例である。
最大接触応力は、一般に最大ヘルツ応力（σＨ）を用いる。
歯面に働く最大接触応力（σＨ）≦材料の持つ許容接触応力（σＨｌｌｍ）
実際には、σＨ≦σＨｌｌｍ・Ｋ１・Ｋ２…Ｋｎ
（Ｋ１・Ｋ２・Ｋｎ：荷重分布係数、潤滑油係数、粗さ係数…など）
どのような係数をどのように考慮するのかいくつか式がある。（ＪＳＭＥ、ＪＧＭＡ、ＡＧＭＡ、ＩＳＯ、ＢＳ、ＤＩＮなど（「歯車強さ設計試料」：日本機械学会発行））
【００４２】
σＨｌｌｍは、材料により決まる。例えば、ＨＢ３２０程度に調質した合金鋼では、σＨｌｌｍ＝８４０ＭＰａ程度、図７にあるσＨ−Ｎ１線図より、本発明品Ｈ−ＦＣＤのσＨｌｌｍを読み取ることが出来る。
【００４３】
即ち、一般には疲労限度１０７回におけるσＨの値が、σＨｌｌｍとなるので、σＨｌｌｍ＝１０００ＭＰａ程度となる。実用上では、ＨＢ３２０程度に調質したＳＣＭ４３５の値を用いるのが無難と考えられる。
尚、図８のＦ／ｂ−Ｎ１線図は、σＨの値に対応するＦ／ｂ（単位幅当たりの垂直荷重）を縦軸にしたもので、伝達荷重の目安となる。
【００４４】
又、図中の点は、φ０．４ｍｍ以上のピット発生点を示し、矢印は損傷の生じなかったことを示す。
【００４５】
ＦＣＤ７００は、ＳＣＭ４３５とほぼ同程度か、やや優れている程度であるが、本発明品Ｈ―ＦＣＤは、両者に比べて格段に優れていることが分かる。このことにより、本発明品Ｈ―ＦＣＤは中硬度領域に於いて、充分に適用可能であると考えられる。従来のＦＣＤに比べて、面圧強さが向上した理由の一つに、基地組織に含まれる銅の影響が考えられる。
【００４６】
本発明に於いて使用するダクタイル鋳鉄は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌの作用が大きな特徴であり、特に詳細に説明する。
【００４７】
Ｃｕはオーステナイトを安定化し、オーステナイトーパーライト変態が低温でおき、基地パーライト面積率を増加させる作用を有し、質量効果を低減させる。
しかし、その臨界量は研究者により異なり、１．５％、１．９％、２．２％とも言われている。
【００４８】
そして、それを超えての使用はオーステナイト粒界に偏析し、不規則黒鉛を晶出して球状化を阻害すると言われている。加えて２％以上の添加はチル化傾向を増大すると言われている。
【００４９】
指摘されている事項の確認のため、次なる実験を行った。２０００ｋｇ容量の低周波誘導炉を用い、鋼屑及び戻し材を使用してＦＣＤ４５０相当の溶湯とし、これにＣｕを１．３％から２．８％と変化させて添加した後、市販のＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｃａ−ＲＥＭ合金添加のサンドイッチ法による球状化処理を実施し、注湯取鍋移し換え時に接種、ＣＯ２鋳型のＪＩＳ Ｇ５５０２ Ｙ型Ｂ号（２５ｔ×２１５ｌ）に鋳込んだ。
【００５０】
実験は成分毎に２回実施した。その平均値を図９に示す。その結果、Ｃｕ１．５％、２．０％で不規則形黒鉛は確認できず、２．３％、２．６％、２．８％で球状黒鉛の周りにいくつかの凝集状黒鉛ができた。
球状化の阻害はＣｕが２．０〜２．３％で開始されることが予想されるが、注目すべきはＣｕ２．０〜２．６％の範囲はわずかながらも引張強さが向上し、伸びの低下が急激でないことである。引張強さが上昇するのは基地がより緻密に強化され、球形阻害より優位になるためであり、伸びが低下するのは球形阻害がわずかながらも増えるからである。しかし、Ｃｕ２．６％を超えると球形阻害が優位となる。しかもその含有量の範囲でセメンタイトの発生は皆無であった。
【００５１】
このＣｕ２．８％の試験溶湯に微量のＳｎ０．０２％を添加したところ、黒鉛形状、基地組織が改善され、引張強さと伸びが大幅に向上することを発見した。Ｓｎ０．０２％を添加して得られた引張強さを（Ａ）、伸びを（Ｂ）とし、これを図９に示し、前記実験と対比した。ＳｎはＣｕと同様の効果を持つが、Ｃｕとの相乗効果でオーステナイトーパーライト変態により低温側に移動させ、黒鉛粒をより微細にすると共に、適量の添加により不規則形黒鉛の晶出を防止し、黒鉛形状を改善し、伸びを増加させるものである。又、基地組織をより緻密にするため高強度となる。
【００５２】
更に、本発明の鋳鉄におけるＣｕとＳｎを試験する過程でＡｌが基地組織に多大な影響を与えていることを発見するに至った。即ち、球状化処理溶湯のＡｌの含有量を規制することにより、パーライトはソルバイトの如くに画期的に緻密になり、基地組織が強化され、強度が増加することが判明した。
【００５３】
ＡｌはＣｕやＳｎとは逆にオーステナイトーパーライト変態を高温側に移動させるが、球状化処理後の特性に与えるその影響は極めて小さい。注目すべきは極微量（０．０５％）のＡｌが球状化処理前の溶製中の溶湯に含まれる溶解度を超えて遊離しているＣｕ粒子の酸化を促進するのである。すなわち、球状化処理前のＡｌの含有量を０．００５％以下に規制し、溶製中のこのＡｌの挙動を阻止することにより、球状化処理後の鋳鉄は基地が逆に強化され、更なる高強度を有するものである。
【００５４】
Ａｌは酸素や窒素と化合物を形成し、その多くは不純物として除去されるため、球状化処理前溶湯のＡｌの含有量を制御するにはＡｌの含有率の低い、例えば１．０％以下のＦｅ−Ｓｉを使用し、過剰にＡｌが混入している鋼屑の使用を避ければよく、球状化剤や接種剤の含有量に配慮する必要はない。
【００５５】
ここで、上記に加え、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｇは、Ｃは３％以下、或いは４％以上も使用可で、例えば２．７％上は例えば４．２％も可能である。又、Ｓｉは、２％以下２．７％以上、例えば１．７％、２．９％も可能である。Ｍｎは、１％以下なら使用可能である。
【実施例１】
【００５６】
本発明の前記素材を用いて作成した次の要目を有するＪＩＳ ＦＣＤ８００規格のダクタイル鋳鉄製歯車に、機械加工（旋削、歯切り、シェービング）を施し、両面印刷機における胴駆動装置に適用して次の（１）、（２）に示すような実験を行った。
（１）実験用ダクタイル鋳鉄製はすば歯車の要目
歯形：高歯
モジュール：２．５
歯数：８８
圧力角：１４．５°
ねじれ角：１０．０°
（２）騒音計測試験
試験装置における騒音を計測した結果を図１０に示す。本発明の実施製品であるＦＣＤ８００材歯車は、従来のＳＣＭ材浸炭焼入れ、焼戻し歯車に比べ、目に見取る騒音低減が図れた。
【実施例２】
【００５７】
表１に従って作成した、ダクタイル鋳鉄の被削性について、同程度の鋼名（ＳＣＭ４３５ＱＴ）と対比して試験した。結果を図１１に示す。
【００５８】
この結果を図１２―１、図１２―２により表示する。
この表に示す如く、施削時の切削抵抗は、７５．２％、ドリリング時の切削抵抗は６９．４％である。これらにより、被削性能は、極めて良いことが判明した。
【実施例３】
【００５９】
本発明により形成された歯車と、他の方法により形成される歯車の製造法について比較した表を図１４に示す。
この表によれば、クランクシャフトの場合、従来の熱処理ＡＤＩ処理した方法と比し、ＡＤＩ、研削二工程が省略される。Ｓ４５Ｃ（Ｈ）では、鍛造、切削、高周波熱処理、研削が、ＦＣＤ８００で鍛造、切削の二工程で完成する。
ＳＣＭで、鍛造、熱処理、切削、熱処理、研削が必要であるが、同程度の強度、硬度、精度を得るのは、鍛造、熱処理、切削の工程のみで同一程度を得ることができ、その製造工程が大幅に省略でき、製造コストも大幅減を達成できた。
【実施例４】
【００６０】
前記試験と同様の手順、即ち２０００ｋｇ容量の低周波誘導炉を用い、鋼屑及び戻し材を使用してＦＣＤ４５０相当の溶湯とし、これに図１に示す如く所望量のＣｕを添加した後、市販のＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｃａ−ＲＥＭ合金添加のサンドイッチ法による球状化処理を実施時に図１に示す如く所望量のＳｎを添加し、注湯取鍋移し換え時に接種、ＣＯ２鋳型のＪＩＳ Ｇ５５０２ Ｙ型Ｂ号（２５ｔ×２１５ｌ）に鋳込んだ。同様の手順で化学組成を変化させた本発明実施品１〜４についての機械的性質及び化学組成を図１３に示す。
又、本発明実施品３の金属組織の顕微鏡写真を図１５に示す。
【００６１】
図１のＣｕを単独で含有した時に比べ、Ｓｎが加わることにより、引張り強さ、伸びが大幅に向上し、更にＣｕを２．６％超えても低下しないことがわかる。図１５の金属組成の顕微鏡写真の如く、セメンタイトやベイナイトは皆無で、球形も良好で微細な黒鉛と非常に緻密な組織を有している。本発明のダクタイル鋳鉄はＪＩＳ Ｇ５５０２のＦＣＤ８００−２規格である引張り強さ８００ＭＰａ、伸び２％以上を鋳放しにて充分満足するものとする。
【実施例５】
【００６２】
Ａｌ０．７％含有のＦｅ−Ｓｉを使用した結果、球状化処理前溶湯のＡｌの含有率は０．００５重量％以下であった。他は前記実施例１と同様の手順で化学組成を変化させた本発明実施品５〜８についての機械的性質及び化学組成を図１３に示す。
【００６３】
又、本発明実施品の別の金属組織の顕微鏡写真を図１６に示す。
図１３の本発明実施品１〜４に比べ、本発明実施品５〜８は更に引張り強さが向上し、図１６の金属組成の顕微鏡写真より、基地はソルバイトの如く緻密になっているのがわかる。本発明のダクタイル鋳鉄はＩＳＯ１０８３のＦＣＤ９００−２の規格である引張り強さ９００ＭＰａ以上、伸び２％以上を鋳放しにて充分満足するものである。
【実施例６】
【００６４】
前記実験および実施例１と同様の手順で注湯取鍋移し換え時に接種後、生型で造型した外径Φ２２７、内径Φ９３、厚さ３０ｍｍの鋳型に鋳込んだ。得られた化学成分分析結果は重量％でＣｕ：２．９％、Ｓｎ：０．０４％、Ｃ：３．７％、Ｓｉ：２．５％、Ｍｎ：０．４％、Ｐ：０．０２％、Ｍｇ：０．０４％で残部はＦｅその他不可避不純物であった。
この鋳物の黒皮部を旋盤加工により除去し、外径に比べ焼入れが困難な内径部に高周波焼入れ（焼入れ方法：定置一発、加熱時間：７５秒）を行った。図１７は硬化深さを示すもので、実線は本発明材を示し、点線は比較材を表している。
【００６５】
尚、比較材のグラフは（財）素形材センター発行の「鋳鉄の生産技術〔改〕」（ｐ１１２、図２ １０７）を引用した。
図１７に示す硬化深さでわかるように、本発明のダクタイル鋳鉄はＳｉ値が２．５％と焼入れには不利な成分ながら、又、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ等の代表的な焼入れ促進元素を含まず、強力な焼入れ性を有するのは、偏析したＣｕが熱伝導率を上げ、加熱冷却速度を早めるからであり、良好な微細黒鉛と緻密な組織を有し、セメンタイトの発生がないからである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明高強度ダクタイル鋳鉄の一実施例化学成分（ｗｔ％）表
【図２】同上高強度ダクタイル鋳鉄他の一実施例機械的特性表
【図３】本発明品の二円筒試験機による試験表
【図４】試験条件と結果の概要表
【図５】損傷の様子を示す顕微鏡写真
【図６】繰返し数に対する許容荷重を示す表
【図７】本発明一実施例の図６上のＨ−Ｎ１線図
【図８】同上一実施例の図６上のＦ／ｂ−Ｎ１線図
【図９】Ｓｎ含有鋳鉄の引張強さと伸びの関係を示すグラフ
【図１０】騒音計測結果表
【図１１】被削試験比較表
【図１２−１】同上グラフ比較表
【図１２−２】同上グラフ比較表
【図１３】本発明品の機械的性質および化学組成図
【図１４】各種製品との製造工程比較図
【図１５】本発明品一例の顕微鏡写真
【図１６】本発明他実施例の顕微鏡写真
【図１７】本発明品一例の硬化深度を示す図
特許の図
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９９１５８６４９
【氏名又は名称】青梅鋳造 株式会社
【識別番号】０００２３１１２１
【氏名又は名称】ＪＦＥ継手株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１９年３月１５日（２００７．３．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３８４２
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 三雄
【識別番号】１００１１８１１９
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 大典
|
| 【公開番号】 |
特開２００８−２２３１２６（Ｐ２００８−２２３１２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成２０年９月２５日（２００８．９．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００７−６７５１９（Ｐ２００７−６７５１９） |
|