JPS62211348A - 加熱再溶融表面硬化用鋳鉄 - Google Patents
加熱再溶融表面硬化用鋳鉄Info
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- JPS62211348A JPS62211348A JP5446186A JP5446186A JPS62211348A JP S62211348 A JPS62211348 A JP S62211348A JP 5446186 A JP5446186 A JP 5446186A JP 5446186 A JP5446186 A JP 5446186A JP S62211348 A JPS62211348 A JP S62211348A
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Landscapes
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[9,明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は表面硬化用鋳鉄に関し、より詳しくは、高密
度エネルギ源により鋳鉄表面を加熱再溶融し、自己冷却
によって形成したチル層内でのブローホールの発生を防
止して耐摩耗性を向丘させるのに利用される表面硬化用
特殊鋳鉄に関するものである。
度エネルギ源により鋳鉄表面を加熱再溶融し、自己冷却
によって形成したチル層内でのブローホールの発生を防
止して耐摩耗性を向丘させるのに利用される表面硬化用
特殊鋳鉄に関するものである。
(従来の技術)
近年、レーザビーム、電子ビーム、TIGアーク、プラ
ズマアーク等の高密度エネルギ熱源により鋳鉄表面を加
熱再溶融し、自己冷却によってち密なセメンタイトから
なるチル層を形成させる鋳鉄の表面硬化法が採用されて
いる。
ズマアーク等の高密度エネルギ熱源により鋳鉄表面を加
熱再溶融し、自己冷却によってち密なセメンタイトから
なるチル層を形成させる鋳鉄の表面硬化法が採用されて
いる。
この場合、普通鋳鉄を用いて上記の加熱再溶融を行い、
自己冷却によって鋳鉄表面に再溶融チル層を形成すると
、そのチル層内にブローホールを発生することが多く、
硬化表面層の#摩耗性を阻害する。そこで、従来におい
てこの種の表面硬化に供される特殊鋳鉄としては、高価
な希土類元素等を多く添加したものがあった(例えば、
特開昭60−5819号公報)。
自己冷却によって鋳鉄表面に再溶融チル層を形成すると
、そのチル層内にブローホールを発生することが多く、
硬化表面層の#摩耗性を阻害する。そこで、従来におい
てこの種の表面硬化に供される特殊鋳鉄としては、高価
な希土類元素等を多く添加したものがあった(例えば、
特開昭60−5819号公報)。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、このような従来の特殊鋳鉄では、資源的
にかなり限られた希土類元素を添加するため、経済性お
よび安定供給性といった面から制約をうけることがあり
、用途が限定されるうえに耐摩耗性が不七分であるとい
う問題点があった。
にかなり限られた希土類元素を添加するため、経済性お
よび安定供給性といった面から制約をうけることがあり
、用途が限定されるうえに耐摩耗性が不七分であるとい
う問題点があった。
この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、鋳鉄に脱酸性がありかつ耐摩耗性向上効果のあ
るBl単独で含有させるか、あるいはこ(7)Bと共に
Mg、Ai、Ca、Zn。
もので、鋳鉄に脱酸性がありかつ耐摩耗性向上効果のあ
るBl単独で含有させるか、あるいはこ(7)Bと共に
Mg、Ai、Ca、Zn。
Zr等の脱酸元素の1種以上を添加することによって、
#jg鉄表面の再溶融チル層内でのブローホールの発生
がなくかつ耐摩耗性が良好である表面硬化用鋳鉄を低コ
ストで提供することを目的としている。
#jg鉄表面の再溶融チル層内でのブローホールの発生
がなくかつ耐摩耗性が良好である表面硬化用鋳鉄を低コ
ストで提供することを目的としている。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
この発明は、Cを2.5〜4.0重量%、Siを0.5
〜3.5重量%、Mnを0.2〜1.0毛量%1Pを0
.02〜0.8重量%含有し、さらに、脱酸効果があり
かつ#厚耗性向上効果があるBを単独では0.005〜
0.05重量%含有するか、もしくはBを0.002〜
0.02重量%含有しかつこのBとMg、AM、Ca、
Zn。
〜3.5重量%、Mnを0.2〜1.0毛量%1Pを0
.02〜0.8重量%含有し、さらに、脱酸効果があり
かつ#厚耗性向上効果があるBを単独では0.005〜
0.05重量%含有するか、もしくはBを0.002〜
0.02重量%含有しかつこのBとMg、AM、Ca、
Zn。
Zr等の脱酸元素とを合計で0.02〜O,1重量%含
有する表面硬化用鋳鉄とすることによって、レーザビー
ム、電子ビーム、TIGアーク。
有する表面硬化用鋳鉄とすることによって、レーザビー
ム、電子ビーム、TIGアーク。
プラズマアーク等の高密度エネルギ8aを用いて本発明
に係る鋳鉄表面を再溶融・自己冷却させた時に、当該鋳
鉄表面にブローホールが発生するのを防止しつつセメン
タイトを主体とするチル層を形成させることができ、耐
Iti耗性を向上させることができるようにしたもので
ある。
に係る鋳鉄表面を再溶融・自己冷却させた時に、当該鋳
鉄表面にブローホールが発生するのを防止しつつセメン
タイトを主体とするチル層を形成させることができ、耐
Iti耗性を向上させることができるようにしたもので
ある。
このように、Bを単独で、もしくはMg。
A見、Ca、Zn、Zrと共に複合で適量添加すること
によって以下に示すような効果を示す。
によって以下に示すような効果を示す。
すなわち、普通鋳鉄の表面を上記に例示した高密度エネ
ルギ熱源を用いて加熱再溶融すると、溶解される基地中
の黒鉛と鋳鉄中の内在酸素および/または雰囲気中の酸
素とが結合してC01CO2ガスが発生するが、この発
明による特殊鋳鉄では、添加されたB等の脱酸効果を有
する元素が前記酸素と優先的に結合し、黒鉛との結合に
よるガス化を阻止することによって、チル層内でのブロ
ーホールの発生を防止することができる。
ルギ熱源を用いて加熱再溶融すると、溶解される基地中
の黒鉛と鋳鉄中の内在酸素および/または雰囲気中の酸
素とが結合してC01CO2ガスが発生するが、この発
明による特殊鋳鉄では、添加されたB等の脱酸効果を有
する元素が前記酸素と優先的に結合し、黒鉛との結合に
よるガス化を阻止することによって、チル層内でのブロ
ーホールの発生を防止することができる。
さらに、Bは脱酸効果を有するだけでなく、オーステナ
イト、フェライトにはほとんど固溶せず、セメンタイト
中に選択的に固溶してFe5(CB)を生じ、これがス
テダイト中に板状に晶出して#摩耗性を向上させる効果
もあわせて有する。そして、Bを単独で添加する場合に
その含有量が0.0051fi%以上になると上記の効
果があられれるが、0.05重量%を超えてもその効果
の向上はあまりみられず、むしろ粗大な硼化物を生じて
ぜい化するので、B含有量はこれ単独の場合にo 、o
os〜06o5重量%に限定した。
イト、フェライトにはほとんど固溶せず、セメンタイト
中に選択的に固溶してFe5(CB)を生じ、これがス
テダイト中に板状に晶出して#摩耗性を向上させる効果
もあわせて有する。そして、Bを単独で添加する場合に
その含有量が0.0051fi%以上になると上記の効
果があられれるが、0.05重量%を超えてもその効果
の向上はあまりみられず、むしろ粗大な硼化物を生じて
ぜい化するので、B含有量はこれ単独の場合にo 、o
os〜06o5重量%に限定した。
他方、Bt”Mg、Au、Ca、Zn、Zrと共に添加
する場合にはBの含有量が0.002重量%以上でかつ
Mg、AM、Ca、Zn、Zrのうちの1種以上とBと
の合計が0°−02tm%以上で効果がみられるが、他
の元素と共に添加した場合Bの含有分が0.02重量%
を超えてもその増量による効果の向トはほとんどなく、
また合計含有量が0.11Ji%を超えてもそれらの溶
は込みが難しくなるだけであって効果の向上はほとんど
みられないので、0.02〜061重量%の範囲に限定
した。
する場合にはBの含有量が0.002重量%以上でかつ
Mg、AM、Ca、Zn、Zrのうちの1種以上とBと
の合計が0°−02tm%以上で効果がみられるが、他
の元素と共に添加した場合Bの含有分が0.02重量%
を超えてもその増量による効果の向トはほとんどなく、
また合計含有量が0.11Ji%を超えてもそれらの溶
は込みが難しくなるだけであって効果の向上はほとんど
みられないので、0.02〜061重量%の範囲に限定
した。
また、Cが2.5重量%未満、Siが0.5重量%未満
であるとセメンタイト量が不足し、耐摩耗性が不]−分
となってしまい、逆にCが4.0重量%超過、Siが3
.5重量%、Ifi過であるとセメンタイトが凝集し、
ぜい化しやすくなるため、Cは2.5〜4.OjI!量
%、Siは0.5〜3.5重量%の範囲に限定した。M
nは一部がフェライトに固溶し、一部がMn3Cを形成
し、Fe5Cと複合炭化物を作り、パーライトを安定化
し基地強化するのでQ、21fi%以上必要であるが、
1.0重量%を超えて含有してもその効果の向上はあま
りなく、炭化物が粗大化するのでMnの含有量は0.2
〜1.0重量%の範囲に限定した。
であるとセメンタイト量が不足し、耐摩耗性が不]−分
となってしまい、逆にCが4.0重量%超過、Siが3
.5重量%、Ifi過であるとセメンタイトが凝集し、
ぜい化しやすくなるため、Cは2.5〜4.OjI!量
%、Siは0.5〜3.5重量%の範囲に限定した。M
nは一部がフェライトに固溶し、一部がMn3Cを形成
し、Fe5Cと複合炭化物を作り、パーライトを安定化
し基地強化するのでQ、21fi%以上必要であるが、
1.0重量%を超えて含有してもその効果の向上はあま
りなく、炭化物が粗大化するのでMnの含有量は0.2
〜1.0重量%の範囲に限定した。
Pは・部フェライトに固溶するが、Fe、Cと耐摩耗性
のある三元共晶のステダイトを形成するので0.02重
量%以上含有することが必要であるが、0゜8重量%を
超えて含有してもその効果の向上はなく、かえってぜい
化をもたらすのでPの含有量は0.02〜0.8重量%
とした。
のある三元共晶のステダイトを形成するので0.02重
量%以上含有することが必要であるが、0゜8重量%を
超えて含有してもその効果の向上はなく、かえってぜい
化をもたらすのでPの含有量は0.02〜0.8重量%
とした。
(実施例)
以下、この発明の実施例を比較例と共に説明する。
〈実施例1〜8〉
く比較例1〜6)
第1表に示す化学組成の元?2!AにFe−Bを添加し
て、第2表に示す実施例1〜4.比較例1〜3の鋳鉄を
鋳造し、同じく第1表に示す元湯BにFe−Bを添加し
て、第3表に示す実施例5〜8.比較例4〜6の鋳鉄を
鋳造した。なお、元湯A、B中のs、sbは不可避的不
純物であり、鋳物用ケシ鉄に帰因するものである0次い
で、これらの鋳鉄の表面を2mm程度加工除去して黒皮
面を取り除いた後、不活性雰囲気中でその表面をTIG
アークにより加熱再溶融奉自己冷却させた。このとき、
TIGアークによる再溶融処理条件は、直流型Vft:
90A 、タングステン電極と鋳鉄表面との距@:2
mmとし、15mm/secで走査させた。次に、TI
Gアークによる再溶融処理後に表面を0.5mm加工し
、その加工面にあられれたブローホールを画像処理装置
で測定した。この結果を同じく第2表、第3表に示す。
て、第2表に示す実施例1〜4.比較例1〜3の鋳鉄を
鋳造し、同じく第1表に示す元湯BにFe−Bを添加し
て、第3表に示す実施例5〜8.比較例4〜6の鋳鉄を
鋳造した。なお、元湯A、B中のs、sbは不可避的不
純物であり、鋳物用ケシ鉄に帰因するものである0次い
で、これらの鋳鉄の表面を2mm程度加工除去して黒皮
面を取り除いた後、不活性雰囲気中でその表面をTIG
アークにより加熱再溶融奉自己冷却させた。このとき、
TIGアークによる再溶融処理条件は、直流型Vft:
90A 、タングステン電極と鋳鉄表面との距@:2
mmとし、15mm/secで走査させた。次に、TI
Gアークによる再溶融処理後に表面を0.5mm加工し
、その加工面にあられれたブローホールを画像処理装置
で測定した。この結果を同じく第2表、第3表に示す。
第2表および第3表から明らかなように、B含有量が0
.004重量%以下では表面に多数のブローホールが認
められるが、B含有量が増えるにしたがってその発生量
は減少し、含有;;lが0.05重ffi+L%のもの
ではブローホールの発生は認められなかった。
.004重量%以下では表面に多数のブローホールが認
められるが、B含有量が増えるにしたがってその発生量
は減少し、含有;;lが0.05重ffi+L%のもの
ではブローホールの発生は認められなかった。
〈実施例9〜12〉
く比較例7〜9〉
第1表の元湯AにFe−BおよびMg 、 AM 。
Ca、Zn、Zrを含有する脱酸剤を添加してそれぞれ
実施例9〜12および比較例7〜9の鋳鉄を鋳造し、前
記実施例1〜8と同様の方法で加熱再溶融・自己冷却し
、その後前記実施例1〜8と同様の方法でブローホール
の発生状況を測定した。この結果を同じく第4表に示す
。
実施例9〜12および比較例7〜9の鋳鉄を鋳造し、前
記実施例1〜8と同様の方法で加熱再溶融・自己冷却し
、その後前記実施例1〜8と同様の方法でブローホール
の発生状況を測定した。この結果を同じく第4表に示す
。
第4表から明らかなように、Bが0.002重量%未満
であったり、また、Bが0.0021量%以りであって
もB、Mg、An、Ca、Zn。
であったり、また、Bが0.0021量%以りであって
もB、Mg、An、Ca、Zn。
Zrの合計含有量が0.02重量%未満であったりした
場合は多数のブローホールが認められるが、Bを0.0
02重量%以上含有し、かつB。
場合は多数のブローホールが認められるが、Bを0.0
02重量%以上含有し、かつB。
Mg、A見、Ca、Zn、Zrの合計含有量が0.02
fifi%以とではブローホールの発生はほとんどなく
、特にBを0.003重量%以上含みかつB、Mg、A
fL、Ca、Zn、Zrの合計含有量が0 、078
Q i1%以上ではブローホールの発生は認められない
ことが確認された。
fifi%以とではブローホールの発生はほとんどなく
、特にBを0.003重量%以上含みかつB、Mg、A
fL、Ca、Zn、Zrの合計含有量が0 、078
Q i1%以上ではブローホールの発生は認められない
ことが確認された。
く耐久試験)
次に、前記実施例1−12に示す本発明品および比較例
1〜9に示す比較品の組成を持つ鋳鉄カムシャフト素材
を鋳造し、これらの鋳鉄カム面の表面を2mm程度加工
除去して黒皮面を取り除いた後、前記実施例1〜8で示
した条件でカムシャフトのカム面をTIGアークで加熱
再溶融−自己冷却させることにより表面硬化したカムシ
ャフトを製作した。
1〜9に示す比較品の組成を持つ鋳鉄カムシャフト素材
を鋳造し、これらの鋳鉄カム面の表面を2mm程度加工
除去して黒皮面を取り除いた後、前記実施例1〜8で示
した条件でカムシャフトのカム面をTIGアークで加熱
再溶融−自己冷却させることにより表面硬化したカムシ
ャフトを製作した。
次に、このようにして得たカムシャフトを自動車用エン
ジンに組込んで耐久試験を行った。このとき、相手材で
あるロッカーアームのチップは、自動車用エンジンのロ
ッカーアームチップ材として近年一般的に用いられるよ
うになった鉄系焼結才才で、その組成は、C:2.5重
量%、 M n :0.4重量%、Cr:12重量%、
Mo;1.0ffi量%、P二0.5重量%、残部Fe
からなるものであって、その硬度はHRCで50以トの
ものを用いた。
ジンに組込んで耐久試験を行った。このとき、相手材で
あるロッカーアームのチップは、自動車用エンジンのロ
ッカーアームチップ材として近年一般的に用いられるよ
うになった鉄系焼結才才で、その組成は、C:2.5重
量%、 M n :0.4重量%、Cr:12重量%、
Mo;1.0ffi量%、P二0.5重量%、残部Fe
からなるものであって、その硬度はHRCで50以トの
ものを用いた。
そして、+mJ久試験は第5表に示す試験条件により行
うた。その結果を第6表に示す。
うた。その結果を第6表に示す。
第 5 表
第6表より明らかなように、実施例1〜12の供試材の
場合に、カムシャフト摩耗量はいずれも極めて小さい値
となっており、比較例1〜9の供試材の場合に比べてか
なり優れていることがわかる。
場合に、カムシャフト摩耗量はいずれも極めて小さい値
となっており、比較例1〜9の供試材の場合に比べてか
なり優れていることがわかる。
[発明の効果]
以上説明してきたように、この発明による表面硬化用鋳
鉄は、Cを2.5〜4.0重量%、Siを0.5〜3.
5fii%、Mnを0.2〜1.0重量%、Pを0.0
2〜0.8重量%含有し、さらに、脱酸性がありかつ耐
摩耗性向上効果のあるBl単独で0.005〜0.05
重量%含有するか、もしくはBを0.002〜0.02
重量%含有しかつ脱酸元素であるMg、AM、Ca。
鉄は、Cを2.5〜4.0重量%、Siを0.5〜3.
5fii%、Mnを0.2〜1.0重量%、Pを0.0
2〜0.8重量%含有し、さらに、脱酸性がありかつ耐
摩耗性向上効果のあるBl単独で0.005〜0.05
重量%含有するか、もしくはBを0.002〜0.02
重量%含有しかつ脱酸元素であるMg、AM、Ca。
Zn、Zrのうちの1種以上と共に合計で0.02〜0
.1重量%含有する成分組成としたから、レーザビーム
、電子ビーム、TIGアーク、プラズマアーク等の高密
度エネルギ熱源による鋳鉄表面の再溶融処理に際して、
当該再溶融チル層内でのブローホール発生を有効に阻止
することが可能であり、1耐摩耗性を著しく向丘させる
ことができるという非常に優れた効果が得られる。
.1重量%含有する成分組成としたから、レーザビーム
、電子ビーム、TIGアーク、プラズマアーク等の高密
度エネルギ熱源による鋳鉄表面の再溶融処理に際して、
当該再溶融チル層内でのブローホール発生を有効に阻止
することが可能であり、1耐摩耗性を著しく向丘させる
ことができるという非常に優れた効果が得られる。
また、この発明による鋳鉄では、その溶解、保持、#J
J造において何ら特別な装置1手法も必要とせず、従来
の一般の鋳造技術で製造でき、現時点では高価な希土類
元素を含まないため価格を低くおさえることができると
いう著しく優れた効果も得られる。
J造において何ら特別な装置1手法も必要とせず、従来
の一般の鋳造技術で製造でき、現時点では高価な希土類
元素を含まないため価格を低くおさえることができると
いう著しく優れた効果も得られる。
Claims (1)
- (1)Cを2.5〜4.0重量%、Siを0.5〜3.
5重量%、Mnを0.2〜1.0重量%、Pを0.02
〜0.8重量%含有し、さらにBを単独で0.005〜
0.05重量%含有するか、もしくはBを0.002〜
0.02重量%含有しかつMg、Al、Ca、Zn、Z
rのうちの1種以上をBとの合計で0.02〜0.1重
量%含有することを特徴とする表面硬化用鋳鉄。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61054461A JPH0730426B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 加熱再溶融表面硬化用鋳鉄 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61054461A JPH0730426B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 加熱再溶融表面硬化用鋳鉄 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62211348A true JPS62211348A (ja) | 1987-09-17 |
JPH0730426B2 JPH0730426B2 (ja) | 1995-04-05 |
Family
ID=12971310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61054461A Expired - Lifetime JPH0730426B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 加熱再溶融表面硬化用鋳鉄 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0730426B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5441216A (en) * | 1977-09-07 | 1979-04-02 | Toyo Kogyo Co | Wearrresistant spheroidal iron and slidinggproducts made of cast iron |
JPS57155345A (en) * | 1981-03-23 | 1982-09-25 | Takaoka Kogyo Kk | Wear resistant cast iron and manufacture thereof |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61054461A patent/JPH0730426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5441216A (en) * | 1977-09-07 | 1979-04-02 | Toyo Kogyo Co | Wearrresistant spheroidal iron and slidinggproducts made of cast iron |
JPS57155345A (en) * | 1981-03-23 | 1982-09-25 | Takaoka Kogyo Kk | Wear resistant cast iron and manufacture thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0730426B2 (ja) | 1995-04-05 |
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