なぜダクタイル鋳鉄に熱処理が必要なのでしょうか？
ダクタイル鋳鉄では、黒鉛は球状であり、母材に対する脆弱化および破壊的な影響は片状黒鉛よりも弱いです。ダクタイル鋳鉄の特性は主にマトリックス構造に依存し、黒鉛は二次的な影響を及ぼします。さまざまな熱処理を通じてダクタイル鋳鉄のマトリックス構造を改善すると、その機械的特性をさまざまな程度に向上させることができます。化学組成、冷却速度、球状化剤などの要因の影響により、鋳放し組織、特に鋳物の薄肉領域には、フェライト、パーライト、セメンタイト、グラファイトの混合組織が現れることがよくあります。熱処理の目的は、所望の構造を得ることにより、機械的特性を向上させることです。
ダクタイル鋳鉄の一般的な熱処理方法は次のとおりです。
Ⅰ
低温黒鉛化焼鈍：加熱温度720〜760度。炉内で 500 度以下まで冷却し、その後空冷します。-これにより、共析セメンタイトが分解され、フェライト基地を有するダクタイル鋳鉄が得られ、靱性が向上します。
Ⅱ
高温黒鉛化焼鈍：880〜930度、その後720〜760度に加熱して保持。炉内で 500 度以下まで冷却し、その後空冷します。-これにより、白鋳鉄組織が除去され、フェライト母材を備えたダクタイル鋳鉄が得られ、可塑性が向上し、硬度が低下し、靭性が向上します。
Ⅲ
フルオーステナイト焼きならし：880～930度、冷却方式：ミスト冷却、空冷、空冷。応力を軽減するために、500 ～ 600 度の焼き戻しプロセスが追加されます。これによりパーライト＋少量のフェライト＋球状黒鉛となり、強度、硬度、耐摩耗性が向上します。
Ⅳ
不完全オーステナイト焼きならし：820~860度まで加熱、冷却方法：ミスト冷却、空冷、または乾空冷却。応力を軽減するために、500 ～ 600 度の焼き戻しプロセスが追加され、少量のフェライトが分散したパーライト組織が得られ、総合的な機械的特性が向上します。
Ⅴ
焼入れおよび焼戻し：840〜880度に加熱、冷却方法：油冷または水冷、焼入れ後の焼戻し温度：550〜600度、焼戻しソルバイト組織を得て、総合的な機械的特性を向上させます。
Ⅵ
等温焼入れ：840〜880度に加熱し、250〜350度の塩浴中で焼入れし、総合的な機械的特性を獲得し、特に強度、靭性、耐摩耗性を向上させます。
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特記事項
熱処理加熱中の鋳物の炉温度は通常 350 度未満です。加熱速度は鋳物のサイズと複雑さによって異なり、30〜120度/hの間で選択されます。大きくて複雑な部品の場合は、炉の入口温度を低くし、加熱速度を遅くする必要があります。加熱温度はマトリックスの構造と化学組成によって異なります。保持時間は鋳物の肉厚によって異なります。
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ダクタイル鋳鉄の焼鈍処理
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その他の方法
さらに、ダクタイル鋳鉄鋳物は、高周波、中周波、火炎法を使用して表面硬化され、高い硬度、耐摩耗性、耐疲労性を実現できます。{0}軟窒化は、鋳物の耐摩耗性を向上させるために使用することもできます。
ダクタイル鋳鉄鋳物の焼入れ・焼戻し処理
軸受として使用されるダクタイル鋳鉄鋳物には、より高い硬度が必要です。したがって、低温で焼き入れと焼き戻しが行われることがよくあります。このプロセスには、鋳物を 860 ～ 900 度に加熱し、この温度に保持して元のマトリックスを完全にオーステナイト化させた後、油または溶融塩中で冷却して焼き入れを行うことが含まれます。この後、250 ～ 350 度で焼き戻しが行われ、元のマトリックスが焼き戻しマルテンサイトと残留オーステナイトに変化しますが、元の球状黒鉛の形態は変化しません。処理された鋳物は高い硬度とある程度の靭性を有し、黒鉛の潤滑特性を保持し、改善された耐摩耗性を示します。
ディーゼルエンジンのクランクシャフトやコンロッドなどの軸部品として使用されるダクタイル鋳鉄鋳物は、高強度と良好な全体的な機械的特性が求められるため、焼き入れおよび焼き戻し処理が必要です。プロセスは次のとおりです。鋳鉄部品を 860-900 度に加熱してその温度に保持してマトリックスをオーステナイト化し、その後油または溶融塩で急冷し、続いて 500 ～ 600 度で焼き戻しを行って、焼き戻しソルバイト構造 (通常は少量のブロック状フェライトを含む) を取得しますが、元の球状黒鉛の形態は変化しません。処理後の強度と靭性はよく調和しており、シャフト部品の使用条件に適しています。
靱性を向上させるためのダクタイル鋳鉄の焼鈍
ダクタイル鋳鉄は、鋳造工程中に通常のねずみ鋳鉄よりも白化する傾向があり、内部応力も比較的高くなります。鋳鉄部品で純粋なフェライトまたはパーライトのマトリックスを得るのは困難です。鋳鉄部品の延性や靭性を向上させるために、多くの場合、900 度まで再加熱し、その温度で十分な時間保持して高温焼鈍し、その後、炉から取り出す前に 600 度まで炉冷します。-その過程で、マトリックス中のセメンタイトがグラファイトに分解し、オーステナイトから析出します。この黒鉛は元の球状黒鉛の周囲に堆積し、マトリックス全体がフェライトに変化します。
鋳放し組織が（フェライト＋パーライト）母相と球状黒鉛からなる場合、靭性を向上させるためには、パーライト中のセメンタイトをフェライトと球状黒鉛に分解するだけでよい。この目的のために、鋳鉄部品は約 700-760 度の共析温度まで再加熱され、その温度に保持され、その後 600 度まで炉冷されてから炉から取り出してさらに冷却されます。
ダクタイル鋳鉄の強度を向上させる焼ならし
ダクタイル鋳鉄を正規化する目的は、マトリックスの微細構造を微細なパーライト微細構造に変えることです。このプロセスでは、フェライトとパーライトを母材とするダクタイル鋳鉄鋳物を 850 ～ 900 度に再加熱します。元のフェライトとパーライトはオーステナイトに変換され、一部の球状黒鉛はオーステナイトに溶解します。保温・空冷後、オーステナイトは微細なパーライトとなり、ダクタイル鋳鉄鋳物の強度が向上します。
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中国山西省にある山西金台宏益鋳鍛機械有限公司は、同地域の豊富な工業原料を活かしたダクタイル鋳鉄管継手、パイプ、各種バルブ、キャップのトップメーカーです。
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