鑄鉄の熱処理と磁気的性質について 利用統計を見る

鑄鉄の熱処理と磁気的性質について

財

満

鎮

雄

Some Consideration on the Heat Treatments of the Cast

Iron from the Standpoint of the Magnetic Analyeis

ShigeoZAIMA

（Synopsis）：The heat treatments of the cast iron have reacently been looked upon with interest， and there are many questions to be solved because the cast iron i s compl ex in its components than the stee1， is dotted with graphites in its structure and is very different in structure according to the cooling condition even when it is of the sam6 components． And the cast iron has been utilized for elecctric machine parts， so we think it necessary to pay at− tention to its magnetic properties．  In this paper， I search the magnetic properties upon the gray cast iron， the high silico】【t cagt iron and two kinds of the pearlite cast iron from the standpoint of heat treatment by’ means of the magnetometer lnethod with a nomograph， and I obtain the data for the study of heat treatment of the cast iron．

1．緒

言 Table 1    最近に至り鏡鉄の熱処理の問題が次第に着目されて   来て居るが、鋼に比べてその化学的組成が複雑であり   組織申に黒錯が散在しているため、熱処理における変   化も種々疑問の点が多くのこされている。    また近来鋳鉄が電機部品に盛んに利用されて来て、   その磁気的特性にも注意を佛う必要が生じて来ている   が、現在の処充分な検討がされていない状況である。    以上の2点を考慮に入れて計算図表を用いた磁力計   法1）により、焼入焼戻しの熱処理を施した鼠鋳鉄・高   珪素鋳鉄・パーライト鋳鉄等につき磁気的性質を測定 ・ して錘鉄の熱処理に対する資料を求めた。この方面で   は最近では小川博士がサブゼロその他各種の熱処理を   施した鏡鉄について検討されて2）おられるが、他に熱   処理の立場より磁気分析した例をあまり見ないので、   その概要について簡単に説明する。 2．試料および実験について ‘

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Gray cast iτon 畔・211α6d・・54・iα・471・⇒ High silicon @ cast iron 3．4014，721      0、86   1   1 α33・1α・4・iα・・1α17’ Pearlite モ≠唐煤@iron（1） ・潟・1・・5d 0．75 α・4・1・・1・1｝・・211 Pearlite モ≠唐煤@iron（2） 3．04h95   ［ _1・・81 ・・ll71・・1・4… つき前述の様に計算図表を用いた磁力計法により磁気 測定を行つた。何れも棒状試料の反磁場係数の効果を 見るために、長さの異る3本の試料について測定を行 い、その値がほ呈一致した値となれば反磁場係数は無 視出来るものとし、履歴曲線より各種の磁気的性質を 検討した。こSで採用した磁力計法によれば精度の点、 即ち絶対測定としては充分でないかも知れないが、コ イルの巻換えの手数もいらず試料の出し入れが頗る簡 単であり、磁針の振れより直ちに試料の帯磁の強さが 求められるので、比較測定として迅速に多数の測定結  実験に用いた試料はTable1に示す各種の鋳鉄であ巌果が得られ工業用磁気測定法として有要である3）・ る。直径6mmφ長さ80∼85mmの丸棒に仕上げたも ｛

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2ρ0 400 第 1 図（a） 600

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ZOO 4eo 第 1 図（c） 60e ］         第 1 図（d） のより、焼入すれば1は急激に減少し更に焼戻しを行 うと僅かではあるが100°C附近で最小値をとり、焼戻

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．鐘鉄の熱処理と磁気的性質について

温度Tの上昇につれて1も上昇するが200°C附近と375 °C附近に変曲点が見られ、400°Cを越えた処で最大値 をとり再び低下し焼鈍の場合の値に近づく。鼠鋳鉄・ 高珪素鋳鉄では変化も微かで一応200°Cを越えた処で 小さな変曲点が認められる程度である。  保磁力Hc・残留磁気lrはそれぞれ各錘鉄において似 た傾向をとりFig．2に見る通りりである。

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200 4ca 第 2 図（b）

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 この場合もパーライト鋳鉄と鼠鋳鉄等では全然こと なつた挙措をとり、前者では鋳放しのまSのものに比 べ焼入れすればHe，1洪に急激に上昇して最高値をと りTの上昇と共に次第に低下するが、Fig・1の変曲点 に対応した僅かの変化が認められ400°Cを越えた処で 一度極小値を示した后再び550°C附近で極大値をとつ て焼鈍値に近ずく。しかし后者では全く変化に乏しく Tの上昇と共に僅かの低下が見られる程度であるのは Fig． 1に見ると同様である。  履歴損失Wh及び永久磁石の性能を示す値と考えら れる（保磁力）×（残留磁気）M4）はFig．3に示す様 である。

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200 _幽 600         第 3 図（a）  この場合鼠鋳鉄・高珪素鐘鉄もパPライト鋳鉄程顯 著ではないが傾た傾向をとる様で、焼入した場合の Whに比べ100°C焼戻し前后で一旦最大値をとりTの上 昇に応じ家第に低下し焼鈍値に近ずく。但しパーライ b ee鉄の場合400∼600°Cの間で極大値のあることは 前述の場合に対応するが鼠鋳鉄等ではそれに対応する i変化は認められない。  叉帯磁率Kの熱処理による変化はFig．4の様になり、 これから最大帯磁率 Kmaxを求めればFig．5を得、パ ーライト鏡鉄では熱処理効果が大きく鼠鋳鉄等になる とその効果が少なく、叉鍵放しのものより焼入れすれ ばKは上昇する。

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第 4 図（c） 第 4 図（a）   7 ?辜ﾐ 芸  ’ 3

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鐘鉄の熱処理と磁気的性質について

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4．結果の検討

 Fig．1∼5よりパーライト鋳鉄の場合どちらも笈素 鋼の焼戻しの際見られる現象5）と査く同一で熱処理効 果も大であり、磁気的性質の上からもこの場合は宏素 鋼の熱処理の考え方が×体準用されると考えてよいと 思われる。一一方鼠鋳鉄・高珪素鑛鉄は傾向が同じでな く、特に異つていることはFig．2∼3に見る様にHc， Ir， Wh等が鑛放しのまsのものと焼入后焼戻したもの の値との間に甚だしい相違のあることである（パーラ イト鏡鉄の場合には左程差は認めうれない）。このこ とはパーライト鋳鉄では焼入焼戻の熱処理をしても磁 気的に可逆的であるが、鼠鋳鉄・高珪素鋳鉄では非可 逆的でそこに成長の問題が入つて来ることが考えられ る。事実この方法で磁気的に成長の現象を調べた処6） パe一ライト鐘鉄（1）は850°Cに10回加熱しても殆ん ど成長せずWhも殆んど変化しないが、（2）は可成り の成長があるが2回加熱位まで磁気的な変化はない。 しかし鼠簿鉄・高珪素鋳鉄では成長も認められ1回加 熱から磁気的な変化がある。従つて鋳鉄では熱処理の 履歴によつて性質が大いに左右されることが考えられ るので注意が必要である。Photo．1はそれぞれ各鋳 鉄の鏡放しのまSのもの（左側）と焼入したもの（右 側）の組織を示すが、高珪素鋳鉄及び鼠鑓鉄では黒鉛 が大きく存在し熱処理効果に直接影響を及ぼすパーラ イト或はFe3Cの存在が少ないので熱処理してもあま り変化なく、却つて非可逆的な成長の心配もあり、材

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200 400 第  6  図 6ρ。

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質改善の熱処理は望まれないが、パーライト鋳鉄（1） に黒踏の存在は大きくなく他はパーライトで、磁気的 には黒鉛の存在は一種の室隙と見倣し得て、炭素鋼の 熱処理と同じ効果が期待出来る訳で、しかも可逆的で あるので材質改善の熱処理が可能である。  債熱処理による硬度変化を示せばFig．6の様iにな り、特にパ・・ライト鑛鉄ではHv・HRA両方で示した が何れも炭素鋼の場合と同様である。  54Fig． 6の様に鼠鑓鉄特に高珪素鋳鉄ではWhが少』 なく、必要な場合1回焼入して更にWhを小さくして 使用すればよい。

  5．結  言

 以上4種類の鏡鉄についての熱処理を磁気的性質よ り検討した結果  （1）実験範囲ではパ・・…ライト鏡鉄では宏素鋼と同婿 様な熱処理効果が期待出来、磁気的変化も宏素鋼と拾 んど同傾向でパーライトの分布状態のよいものが変化 の割合ははげしく、且磁気的に可逆的であつた・  （2）鼠鋳鉄・高珪素鑛鉄では熱処理効果はあまり なく磁気的変化も少なく、且つ1回の焼入でも磁気的 に非可逆的で成長の問題を考慮に入れるべきで、特殊 な目的の外熱処理は望ましくない。  「（3）パーライト鑛鉄では残留磁気・履歴損失等大 きいがそれに比べて鼠鏡鉄特に高珪素鎗鉄ではそれ等 の値は特に小さい。  試料の分析並びに高珪素鑓鉄は帝国ピストソリソグ 岡谷工場の御好意によつた。終りに臨み本実験に関し 試料をいたcき種々御指導下さいました東京都工業奨 励館小川喜代一一博士、並に日頃一方ならぬ御好意に預 かつて居ります東京工業大学森永卓一教授に厚く御礼 申上げます。   註 1．財満・太田：日本機械学会論文集vol．23， No・・  127（1957）p．253 2．小川三日本鑛物協会昭和31年春期大会講演 3．例えば軟鋼の冷間加工に伴う磁気的性質の変化に   ついて（H本機械学会論文集 voL 23， No，127   （1957）p．250），軟鋼の疲労と磁気的性質にっい   て（材料試験 vo1．6， No．40（1957）P．20）等・  応用して一応の成功を見た。 4．迅速に磁気分析をする必要のある場合しばしば  H−1曲線の第2象限のみで判定する場合がある   ので、その考えでMを求めて見たが図の様にWb，   と殆んど同傾向を示した。 5・財満：山梨大学工学部研究報告 No．7，（1956）  p．133 6．財満：山梨大学工学部研究報告 No．，6（1955＞  P．11