JPH05112817A - Ａｄｉ部品の熱処理方法 - Google Patents
Ａｄｉ部品の熱処理方法Info
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- JPH05112817A JPH05112817A JP3185848A JP18584891A JPH05112817A JP H05112817 A JPH05112817 A JP H05112817A JP 3185848 A JP3185848 A JP 3185848A JP 18584891 A JP18584891 A JP 18584891A JP H05112817 A JPH05112817 A JP H05112817A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱処理の質量効果の改善を高価な合金元素の
添加を不用とし、熱処理条件の選択のみにより実施でき
る方法を提供する。 【構成】 ＡＤＩ（オーステンパー球状黒鉛鋳鉄）部品
のオーステンパー処理において、オーステナイト化温度
からベイナイト化温度まで急速冷却を行うに際し、２２
５℃以上３００℃未満の温度範囲の中で、オーステナイ
ト化温度との差が６００℃以上である温度に第一段冷却
を行い、その後ベイナイト化温度に保持してオーステン
パーする。
添加を不用とし、熱処理条件の選択のみにより実施でき
る方法を提供する。 【構成】 ＡＤＩ（オーステンパー球状黒鉛鋳鉄）部品
のオーステンパー処理において、オーステナイト化温度
からベイナイト化温度まで急速冷却を行うに際し、２２
５℃以上３００℃未満の温度範囲の中で、オーステナイ
ト化温度との差が６００℃以上である温度に第一段冷却
を行い、その後ベイナイト化温度に保持してオーステン
パーする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オーステナイト化温度
からベイナイト化温度まで冷却する際に特定温度差の第
一段冷却工程を付加し、冷却速度を大きくすることによ
り熱処理の質量効果を小さくし得るオーステンパー球状
黒鉛鋳鉄（以下、ＡＤＩという）部品の熱処理方法に関
する。
からベイナイト化温度まで冷却する際に特定温度差の第
一段冷却工程を付加し、冷却速度を大きくすることによ
り熱処理の質量効果を小さくし得るオーステンパー球状
黒鉛鋳鉄（以下、ＡＤＩという）部品の熱処理方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】一般に、ＡＤＩ部品は球
状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）をオーステンパーすることによっ
て引張り強さ約１０００Ｎ／ｍｍ2、伸び約１０％と著
しく強靱化できることから、機械部品の小型軽量化の要
請に応えるべく自動車や建設機械等への採用が拡大しつ
つある。強靱化の理由は、オーステンパーによって高炭
素のベイナイトや残留オーステナイトが多量に出現する
ためで、残留オーステナイトは外部から応力が加わると
マルテンサイトに変態して硬くなり、著しい変形抵抗を
示すと言われている。
状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）をオーステンパーすることによっ
て引張り強さ約１０００Ｎ／ｍｍ2、伸び約１０％と著
しく強靱化できることから、機械部品の小型軽量化の要
請に応えるべく自動車や建設機械等への採用が拡大しつ
つある。強靱化の理由は、オーステンパーによって高炭
素のベイナイトや残留オーステナイトが多量に出現する
ためで、残留オーステナイトは外部から応力が加わると
マルテンサイトに変態して硬くなり、著しい変形抵抗を
示すと言われている。
【０００３】通常、ＡＤＩ部品を製造するための熱処理
は図１に示されるオーステンパー法が用いられる。図１
の従来法によるオーステンパーは、球状黒鉛鋳鉄部品を
８００〜９５０℃のオーステナイト化加熱し、その温度
に０．５〜３時間加熱保持して素地組織をオーステナイ
ト化した後、３００〜４００℃のベイナイト化温度まで
急冷してそのまま０．５〜４時間保持し、等温変態させ
て素地組織をベイナイトと残留オーステナイトとし、そ
の後空冷することにより行う。このようにして製造され
たＡＤＩ部品は、球状黒鉛鋳鉄としてＪＩＳ ＦＣＤ４
５０を用いた場合に、引張強さ１０００Ｎ／ｍｍ2，伸
び１０％程度と著しく強靱化される。この値はＦＣＤ４
５０の引張強さ約５００Ｎ／ｍｍ2、伸び１０％に対
し、同じ伸び値を保持しながら引張強さを２倍に向上し
た画期的なものである。
は図１に示されるオーステンパー法が用いられる。図１
の従来法によるオーステンパーは、球状黒鉛鋳鉄部品を
８００〜９５０℃のオーステナイト化加熱し、その温度
に０．５〜３時間加熱保持して素地組織をオーステナイ
ト化した後、３００〜４００℃のベイナイト化温度まで
急冷してそのまま０．５〜４時間保持し、等温変態させ
て素地組織をベイナイトと残留オーステナイトとし、そ
の後空冷することにより行う。このようにして製造され
たＡＤＩ部品は、球状黒鉛鋳鉄としてＪＩＳ ＦＣＤ４
５０を用いた場合に、引張強さ１０００Ｎ／ｍｍ2，伸
び１０％程度と著しく強靱化される。この値はＦＣＤ４
５０の引張強さ約５００Ｎ／ｍｍ2、伸び１０％に対
し、同じ伸び値を保持しながら引張強さを２倍に向上し
た画期的なものである。
【０００４】しかしながら、周知のように熱処理には質
量効果があり、被熱処理品が大きくなるに従って得られ
る機械的性質が低下するのはＡＤＩでも同様である。こ
れは、オーステナイト化温度から等温保持温度へ冷却す
る時の冷却速度が、被熱処理品の質量が大きくなるに従
って小さくなる結果、素地組織にパーライトが現われる
ようになり、引張強さや特に伸びを小さくするからであ
る。
量効果があり、被熱処理品が大きくなるに従って得られ
る機械的性質が低下するのはＡＤＩでも同様である。こ
れは、オーステナイト化温度から等温保持温度へ冷却す
る時の冷却速度が、被熱処理品の質量が大きくなるに従
って小さくなる結果、素地組織にパーライトが現われる
ようになり、引張強さや特に伸びを小さくするからであ
る。
【０００５】この質量効果を小さくするには、図２の等
温変態曲線において、（１）パーライト変態点を長時間
側に移動させる、（２）被熱処理品の冷却曲線を左側へ
移動させる、ことの２通りの手段が考えられる。従来、
例えば特公昭５５−３４２２号公報、特公昭５９−１０
９８８号公報等では、ＦＣＤにＭｏ，Ｃｕ，Ｎｉ等の合
金元素を適量添加して等温変態曲線を図２ののように
右側に移動させることにより、大質量のものでもＡＤＩ
化することが知られている。この従来技術は上記２方法
の内、（１）の方法によるものである。
温変態曲線において、（１）パーライト変態点を長時間
側に移動させる、（２）被熱処理品の冷却曲線を左側へ
移動させる、ことの２通りの手段が考えられる。従来、
例えば特公昭５５−３４２２号公報、特公昭５９−１０
９８８号公報等では、ＦＣＤにＭｏ，Ｃｕ，Ｎｉ等の合
金元素を適量添加して等温変態曲線を図２ののように
右側に移動させることにより、大質量のものでもＡＤＩ
化することが知られている。この従来技術は上記２方法
の内、（１）の方法によるものである。
【０００６】しかし、高価な合金元素を添加することは
そのまま製品のコストを押し上げることになる。また、
一般には、非合金鋳鉄鋳造ラインと合金鋳鉄鋳造ライン
が共存又は混在することになるので、鋳仕上げ後の戻し
材の管理コストが上昇するという問題点を有する。
そのまま製品のコストを押し上げることになる。また、
一般には、非合金鋳鉄鋳造ラインと合金鋳鉄鋳造ライン
が共存又は混在することになるので、鋳仕上げ後の戻し
材の管理コストが上昇するという問題点を有する。
【０００７】本発明は、上記した質量効果の改善を
（２）の手段、すなわち高価な合金元素の添加を不用と
し、熱処理条件の選択のみにより実施できる方法を提供
することを目的とする。
（２）の手段、すなわち高価な合金元素の添加を不用と
し、熱処理条件の選択のみにより実施できる方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明は、ＡＤＩ部品
のオーステンパー処理において、オーステナイト化温度
からベイナイト化温度まで急速冷却を行うに際し、２２
５℃以上３００℃未満の温度範囲の中で、オーステナイ
ト化温度との差が６００℃以上である温度に第一段冷却
を行い、その後ベイナイト化温度に保持してオーステン
パーすることにより、前記問題点を解決したものであ
る。
のオーステンパー処理において、オーステナイト化温度
からベイナイト化温度まで急速冷却を行うに際し、２２
５℃以上３００℃未満の温度範囲の中で、オーステナイ
ト化温度との差が６００℃以上である温度に第一段冷却
を行い、その後ベイナイト化温度に保持してオーステン
パーすることにより、前記問題点を解決したものであ
る。
【０００９】以下に本発明を主として添付図面を参照し
て説明する。図３は、２５ｍｍφ×２２０ｍｍＬのＦＣ
Ｄ４５０試験片を、オーステナイト化温度８５０及び９
００℃から３７５℃のベイナイト化温度に冷却した時の
冷却曲線を、表面部及び中心部についてそれぞれ測定し
た結果である。各オーステナイト化温度での冷却曲線を
比較すると、表面部、中心部のいずれの場合もオーステ
ナイト化温度９００℃と高い方が明らかに大きな冷却速
度を示している。特に、５００〜７００℃の範囲でその
差が最も大きい。一般に、オーステナイト化温度の高い
方が試験片の保有する熱量が大きくなるので、同じ温度
に冷却した場合の冷却速度は小さくなると考えられてい
た。しかし、図３に示されるように、ＡＤＩ熱処理条件
では、実際にオーステナイト化温度とベイナイト化温度
の差の大きい方が大きな冷却速度を示している。
て説明する。図３は、２５ｍｍφ×２２０ｍｍＬのＦＣ
Ｄ４５０試験片を、オーステナイト化温度８５０及び９
００℃から３７５℃のベイナイト化温度に冷却した時の
冷却曲線を、表面部及び中心部についてそれぞれ測定し
た結果である。各オーステナイト化温度での冷却曲線を
比較すると、表面部、中心部のいずれの場合もオーステ
ナイト化温度９００℃と高い方が明らかに大きな冷却速
度を示している。特に、５００〜７００℃の範囲でその
差が最も大きい。一般に、オーステナイト化温度の高い
方が試験片の保有する熱量が大きくなるので、同じ温度
に冷却した場合の冷却速度は小さくなると考えられてい
た。しかし、図３に示されるように、ＡＤＩ熱処理条件
では、実際にオーステナイト化温度とベイナイト化温度
の差の大きい方が大きな冷却速度を示している。
【００１０】図４はこれらの試験片の中心部の顕微鏡組
織を示したものであるが、９００℃から冷却した試験片
中心部が９５％ベイナイト組織を示すのに対し、８５０
℃から冷却されたものは３０％程度のパーライトを析出
している。
織を示したものであるが、９００℃から冷却した試験片
中心部が９５％ベイナイト組織を示すのに対し、８５０
℃から冷却されたものは３０％程度のパーライトを析出
している。
【００１１】オーステナイト化温度８５０℃に加熱した
クェンチテストのセンサを、ベイナイト化温度２００、
２２５、２５０及び３７５℃の各温度に保持した塩浴槽
に投入し、撹拌せずに冷却曲線及び冷却速度を測定した
結果を図５に示す。図５から明らかなように、一般的な
ベイナイト化温度である３７５℃への冷却は、２００〜
２５０℃のようのベイナイト化温度としては低すぎる温
度への冷却に比較して著しく小さい冷却速度を示してい
る。
クェンチテストのセンサを、ベイナイト化温度２００、
２２５、２５０及び３７５℃の各温度に保持した塩浴槽
に投入し、撹拌せずに冷却曲線及び冷却速度を測定した
結果を図５に示す。図５から明らかなように、一般的な
ベイナイト化温度である３７５℃への冷却は、２００〜
２５０℃のようのベイナイト化温度としては低すぎる温
度への冷却に比較して著しく小さい冷却速度を示してい
る。
【００１２】一般に、最も多く使用されるベイナイト化
温度は３５０〜４００℃で、この場合はオーステナイト
化温度を９５０〜１０００℃にとれば、６００℃を超え
る温度差を保持できるが、このような高いオーステナイ
ト化温度では結晶粒成長等による脆弱化が著しく、オー
ステンパーの目的とする強靱化は達成できなくなる。従
って、オーステナイト化温度を上昇させて通常のベイナ
イト化温度との温度差を６００℃以上とることは熱処理
の本来の目的に反する結果となる。
温度は３５０〜４００℃で、この場合はオーステナイト
化温度を９５０〜１０００℃にとれば、６００℃を超え
る温度差を保持できるが、このような高いオーステナイ
ト化温度では結晶粒成長等による脆弱化が著しく、オー
ステンパーの目的とする強靱化は達成できなくなる。従
って、オーステナイト化温度を上昇させて通常のベイナ
イト化温度との温度差を６００℃以上とることは熱処理
の本来の目的に反する結果となる。
【００１３】そこで、本発明では、ＡＤＩ品を８００〜
９５０℃にオーステナイト化後、ベイナイト化温度への
冷却前に、一旦２２５〜３００℃未満の温度範囲の中
で、オーステナイト化温度との差が６００℃以上である
温度に第一段冷却を行い、その後、所定のベイナイト化
温度に保持して、オーステンパーを行い、パーライト変
態温度の５００〜７００℃付近での冷却速度を大きくと
り、パーライトの析出を極力少量に抑えるようにしたも
のである。この本発明の熱処理線図を図６（ａ），
（ｂ）に示す。
９５０℃にオーステナイト化後、ベイナイト化温度への
冷却前に、一旦２２５〜３００℃未満の温度範囲の中
で、オーステナイト化温度との差が６００℃以上である
温度に第一段冷却を行い、その後、所定のベイナイト化
温度に保持して、オーステンパーを行い、パーライト変
態温度の５００〜７００℃付近での冷却速度を大きくと
り、パーライトの析出を極力少量に抑えるようにしたも
のである。この本発明の熱処理線図を図６（ａ），
（ｂ）に示す。
【００１４】図６（ｂ）は本発明の方法と従来の方法の
温度条件を、縦軸にオーステナイト化温度γをとり、横
軸にベイナイト化温度Ｂをとって図示したものである。
この図６（ｂ）において、四辺形ＰＱＴＳは本発明の第
一段の冷却の温度条件を、矩形ＱＲＶＵは従来の方法の
温度条件を示し、直線ＳＴの上部はオーステナイト化温
度とベイナイト化温度との差が６００℃以上である温度
域を示している。
温度条件を、縦軸にオーステナイト化温度γをとり、横
軸にベイナイト化温度Ｂをとって図示したものである。
この図６（ｂ）において、四辺形ＰＱＴＳは本発明の第
一段の冷却の温度条件を、矩形ＱＲＶＵは従来の方法の
温度条件を示し、直線ＳＴの上部はオーステナイト化温
度とベイナイト化温度との差が６００℃以上である温度
域を示している。
【００１５】図６（ａ），（ｂ）における一回目冷却の
下限温度は２２５℃である。これは、一般の非合金ＦＣ
Ｄのマルテンサイト変態点が２００〜２２０℃にあり、
この冷却でマルテンサイト変態を起こすことは他の強靱
化機構に依存することになり、このことについては既に
他の特許、例えば特開昭６１−７６６１２号、特公平１
−４２３２６号公報等により明らかにされている。
下限温度は２２５℃である。これは、一般の非合金ＦＣ
Ｄのマルテンサイト変態点が２００〜２２０℃にあり、
この冷却でマルテンサイト変態を起こすことは他の強靱
化機構に依存することになり、このことについては既に
他の特許、例えば特開昭６１−７６６１２号、特公平１
−４２３２６号公報等により明らかにされている。
【００１６】一回目冷却の上限温度２９９℃は、通常の
ベイナイト化温度の下限３００℃に最も近い温度であ
る。また、オーステナイト化温度及びベイナイト化温度
は、ＡＤＩの材質、形状寸法、所要の機械的性質等によ
って決まるものであり、本発明による制約は受けない。
ベイナイト化温度の下限３００℃に最も近い温度であ
る。また、オーステナイト化温度及びベイナイト化温度
は、ＡＤＩの材質、形状寸法、所要の機械的性質等によ
って決まるものであり、本発明による制約は受けない。
【００１７】以下に実施例を示す。
【実施例】図７は、クエンチテストによって、８５０℃
→２２５℃→３７５℃及び８５０℃→２５０℃→３７５
℃の本発明によるオーステンパーを行った時の冷却曲線
及び冷却速度を測定した結果を示す。これを図５の結果
と比較すると、５００℃〜７００℃のパーライト析出範
囲の冷却が２２５〜２５０℃への冷却と同様に速くな
り、冷却後、２０秒で３７５℃に到達してベイナイト温
度保持されるようになる。３７５℃への冷却（図５）で
は、６０秒後からやっとベイナイト温度へ保持される。
→２２５℃→３７５℃及び８５０℃→２５０℃→３７５
℃の本発明によるオーステンパーを行った時の冷却曲線
及び冷却速度を測定した結果を示す。これを図５の結果
と比較すると、５００℃〜７００℃のパーライト析出範
囲の冷却が２２５〜２５０℃への冷却と同様に速くな
り、冷却後、２０秒で３７５℃に到達してベイナイト温
度保持されるようになる。３７５℃への冷却（図５）で
は、６０秒後からやっとベイナイト温度へ保持される。
【００１８】９００℃でオーステナイト化し、３７５℃
でベイナイト化した２５ｍｍφ及び５０ｍｍφ×２２０
ｍｍＬのＡＤＩ試験片からＪＩＳ４号試験片を加工して
引張試験を行った結果を、従来法と本発明方法とにつき
比較して次表に示す。なお、本発明による場合の最初の
冷却温度は２２５℃である。
でベイナイト化した２５ｍｍφ及び５０ｍｍφ×２２０
ｍｍＬのＡＤＩ試験片からＪＩＳ４号試験片を加工して
引張試験を行った結果を、従来法と本発明方法とにつき
比較して次表に示す。なお、本発明による場合の最初の
冷却温度は２２５℃である。
【００１９】
【００２０】上表より、本発明によるＡＤＩ熱処理法に
よれば、２５ｍｍφでは引張強さの改善が、また５０ｍ
ｍφでは伸びの改善が著しいことが明らかである。
よれば、２５ｍｍφでは引張強さの改善が、また５０ｍ
ｍφでは伸びの改善が著しいことが明らかである。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明による引張強さの
改善は２５ｍｍφで１５％、伸びの改善は５０ｍｍφで
４４％に及ぶ。このような効果は強靱なＡＤＩの採用を
促進し、自動車や建設機械の軽量化から燃費節減に至
り、その効果は大きい。
改善は２５ｍｍφで１５％、伸びの改善は５０ｍｍφで
４４％に及ぶ。このような効果は強靱なＡＤＩの採用を
促進し、自動車や建設機械の軽量化から燃費節減に至
り、その効果は大きい。
【図１】従来法によるＡＤＩのオーステンパー熱処理線
図である。
図である。
【図２】質量効果を小さくするためのＦＣＤのＴＴＴ曲
線図である。
線図である。
【図３】オーステナイト化温度の相違による冷却曲線の
差を示す説明図である。
差を示す説明図である。
【図４】オーステナイト化温度の相違による金属組織の
顕微鏡写真の差を示す説明図である。
顕微鏡写真の差を示す説明図である。
【図５】各種ベイナイト化温度と冷却曲線及び冷却速度
の関係を示す説明図である。
の関係を示す説明図である。
【図６】（ａ）は本発明によるオーステンパー熱処理線
図、（ｂ）は本発明方法と従来法との温度範囲を示す説
明図である。
図、（ｂ）は本発明方法と従来法との温度範囲を示す説
明図である。
【図７】本発明によった場合の冷却曲線と冷却速度の説
明図である。
明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＡＤＩ（オーステンパー球状黒鉛鋳鉄）
部品のオーステンパー処理において、オーステナイト化
温度からベイナイト化温度まで急速冷却を行うに際し、
２２５℃以上３００℃未満の温度範囲の中で、オーステ
ナイト化温度との差が６００℃以上である温度に第一段
冷却を行い、その後ベイナイト化温度に保持してオース
テンパーすることを特徴とするＡＤＩ部品の熱処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185848A JPH05112817A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Ａｄｉ部品の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185848A JPH05112817A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Ａｄｉ部品の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05112817A true JPH05112817A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=16177941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3185848A Pending JPH05112817A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Ａｄｉ部品の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05112817A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6149743A (en) * | 1997-08-01 | 2000-11-21 | Ovako Steel Ab | Method of complete bainite hardening |
| JP2010513707A (ja) * | 2006-12-16 | 2010-04-30 | インデクスター アクチボラゲット | オーステンパダクタイル鉄，該鉄の製造方法，及び該鉄を含む構成要素 |
| WO2014145421A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Wayne State University | Development of nanostructure austempered ductile iron with dual phase microstructure |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58207354A (ja) * | 1982-05-26 | 1983-12-02 | Sugiyama Chuzo Kk | 球状黒鉛鋳鉄製揚重機部品の製造方法 |
| JPS60243216A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-03 | Toyota Motor Corp | 球状黒鉛鋳鉄の熱処理法 |
| JPS6283419A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Hitachi Metals Ltd | 球状黒鉛鋳鉄の熱処理法 |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP3185848A patent/JPH05112817A/ja active Pending
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| WO2014145421A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Wayne State University | Development of nanostructure austempered ductile iron with dual phase microstructure |
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| US10066278B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-09-04 | Wayne State University | Development of nanostructure austempered ductile iron with dual phase microstructure |
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