高強度・高じん性オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の開発と構造部材への適用に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452336
• Research Institution: DAIDO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 青山 正治 大同工業大学, 工学部, 助教授 (50075892)
• Keywords: 球状黒鉛鋳鉄 / 熱処理 / オーステンパ熱処理 / 耐腐食性 / 衝撃試験 / き裂伝ぱ特性 / Cu・Ni合金

Research Abstract

本研究は,鋼に匹敵する高強度・高じん性、低温および腐食環境下での使用を考慮した耐候性オーステンパ球状黒鉛鋳鉄製ボルトの開発とその最適熱処理条件を明らかにし,締結部材の信頼性確保において重要である各種の材料評価試験はもとより,耐腐食性環境下の特性向上についてミクロな構造・組織の立場から解析を進め,本材の実用化および用途開発を目指したものである。
7年度の研究実施計画に基づいて次の事項を遂行した。(1)6年度に引続き,オーステンパ熱処理による最適強化条件とその機構の解明を進めた。さらに、試験材の低温衝撃遷移温度特性を明らかにするため、-196〜+100℃の温度領域でそれぞれ衝撃試験を実施した(2)一般構造物締結部材としてその適用を進めるため,疲労き裂進展抵抗試験を実施し,試験材の破壊挙動及びその性能評価を行った。(3)腐食試験は,硫酸鉄溶液中及び自然環境中での大気暴露試験を行いその耐候性および環境腐食評価試験を進めた。
その結果,Cu-Niを添加した本開発材は,基地中に固溶し熱処理能を高め,従来の球状黒鉛鋳鉄に比べ,いかなるオーステンパ処理温度でも衝撃吸収エネルギー値,引張強さ,伸びなどを向上できた。その熱処理条件は,350℃のオーステンパ処理温度が強度とじん性の観点から最適であった。オーステンパ処理材の公称応力拡大係数範囲(△K)は,き裂進展抵抗が大きく安定したき裂伝播の進展した。また,下限界応力拡大形数範囲(△Kth)は,オーステンパ熱処理で高い値を示したが,合金材では改善されなかった。Cu-Niの合金化は,屋外暴露試験及び硫酸鉄溶液中で,非合金材の2倍となる優れた耐食特性を得た。