(57)【要約】【課題】鋳造用金型の寿命を長期化して、鋳造品の製造コストを低廉化する。【解決手段】鋳造用金型であるＳＣＭ４２０材製の固定型１２におけるキャビティ面に対して、第１ショットピーニング処理、浸硫窒化処理および第２ショットピーニング処理を施す。最終的に得られた固定型１２のキャビティ面は、浸硫窒化層３２が存在することによって、ビッカース硬度にして７００以上の高硬度を示す。また、該キャビティ面では、圧縮残留応力が１２００ＭＰａよりも大きく、かつＪＩＳ規格で定義される表面粗さの１種である最大高さが８μｍ以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ面の圧縮残留応力が１０００ＭＰａよりも大きく、かつ最大高さが１６μｍ以下であるとともに、前記キャビティ面の表層に窒化層を有する鋼材からなることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項２】
請求項１記載の鋳造用金型において、前記キャビティ面のビッカース硬度が７００以上であるとともに、前記窒化層の厚みが０．０３ｍｍ以上であり、かつ前記鋼材がＳＫＤ材であることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項３】
請求項１記載の鋳造用金型において、前記キャビティ面のビッカース硬度が７００以上であるとともに、前記窒化層の厚みが０．１ｍｍ以上であり、かつ前記鋼材がＳＣＭ材であることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造用金型において、前記キャビティ面の圧縮残留応力が１２００ＭＰａよりも大きく、かつ最大高さが８μｍ以下であることを特徴とする鋳造用金型。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造用金型において、前記窒化層が硫化鉄を含有することを特徴とする鋳造用金型。
【請求項６】
鋼材からなる鋳造用金型の少なくともキャビティ面に対してショットピーニング処理および窒化処理を施すことによって、前記キャビティ面の最大高さを１６μｍ以下とするとともに、圧縮残留応力を１０００ＭＰａよりも大きくすることを特徴とする鋳造用金型の表面処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の表面処理方法において、ショットピーニング処理を施した後に窒化処理を行うことを特徴とする鋳造用金型の表面処理方法。
【請求項８】
請求項７記載の表面処理方法において、前記窒化処理を施した後に再度ショットピーニング処理を行い、前記キャビティ面の最大高さを８μｍ以下とするとともに、圧縮残留応力を１２００ＭＰａよりも大きくすることを特徴とする鋳造用金型の表面処理方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の表面処理方法において、前記窒化処理は、浸硫窒化、または窒化ガスを使用するガス窒化であることを特徴とする鋳造用金型の表面処理方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の表面処理方法において、当該表面処理方法を鋳造作業に使用された鋳造用金型に対して施すことを特徴とする鋳造用金型の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造用金型およびその表面処理方法に関し、一層詳細には、長寿命であるので交換頻度を可及的に少なくすることが可能であり、このために鋳造品の製造コストを低廉化することが可能な鋳造用金型およびその表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造作業によってアルミニウム製部材等の鋳造製品を作製する場合には、鋳造用金型にアルミニウムの溶湯が導入される。この溶湯が高温であることから、鋳造用金型の素材としては、高温での強度に優れるＳＫＤ６１材（鋼材の種類を表すＪＩＳ規格）が一般的に採用される。
【０００３】
ここで、鋳造用金型にヒートクラックや欠損が生じると、アルミニウム製部材を所定の寸法精度で得ることが困難となる。すなわち、アルミニウム製部材の製造歩留まりが低下するという不具合を招く。ヒートクラックや溶損が生じた鋳造用金型は新品に交換されるが、鋳造用金型は概して高価であるため、交換頻度が多くなるとアルミニウム製部材の製造コストが高騰してしまう。
【０００４】
ヒートクラックは、鋳造用金型に高温の溶湯が接触することに伴って温度が急激に変化すること、すなわち、熱衝撃が加わること等によって起こり、一方、欠損は、鋳造作業が終了してアルミニウム製部材を鋳造用金型から取り出す際、軟質な表層がアルミニウム製部材で切削されること等によって起こる。したがって、鋳造用金型には耐熱衝撃性が希求される。また、欠損等が生じることのないように、硬度が高いことが望ましい。
【０００５】
このような観点から、鋳造用金型には、通常、表面処理が施される。具体的には、塩浴法、ガス法あるいはイオン法等による窒化処理や、物理的気相成長（ＰＶＤ）法あるいは化学的気相成長（ＣＶＤ）法によってＴｉＣやＴｉＮ等のセラミックス材をコーティングする被覆処理、硫化鉄と窒化鉄との混合物層を設ける浸硫窒化処理、酸化鉄を設ける酸化処理等が例示される。さらに、特許文献１および特許文献２には、窒化処理や浸炭処理、ホウ化処理等の複数の処理方法を組み合わせることも提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１４４０３９号公報（請求項１および段落［００２８］）
【特許文献２】
特開平１０−２０４６１０号公報（段落［００２６］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年においては、鋳造品の製造コストを低廉化するために鋳造用金型の交換頻度を低減するべく、鋳造用金型の耐熱衝撃性や硬度を一層向上させることが試みられている。しかしながら、例えば、上記の特許文献１、２にて提案されているような複数の処理が施された鋳造用金型を使用する場合、単に窒化処理が施されたのみの鋳造用金型を使用する場合に比して交換頻度が多少は低減するものの、製造コストを著しく低廉化するまでには至っていない。
【０００８】
また、ＳＫＤ材が概して高価であることから、より安価なＳＣＭ材を代替素材として鋳造用金型を構成することも想起される。しかしながら、ＳＣＭ材からなる鋳造用金型に上記したような各種の表面処理を施しても、耐熱衝撃性や硬度を充分に向上させることができず、結局、必要とされる寿命を有しない場合がほとんどである。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、交換頻度を可及的に少なくし、しかも、鋳造品の製造コストを著しく低廉化することが可能な鋳造用金型およびその表面処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋳造用金型にヒートクラックが生じる原因につき鋭意検討を重ね、溶湯が導入される際に鋳造用金型に作用する引っ張り応力が、該鋳造用金型に残留した圧縮残留応力を上回るようになった場合にヒートクラックが生じ易くなる傾向があるという周知事項に着目した。この見地からは、鋳造用金型に大きな圧縮残留応力を予め付与し、該鋳造用金型に作用する引っ張り応力が前記圧縮残留応力に比して小さくなるようにすることで、該鋳造用金型の寿命を長期化することが試みられている。
【００１１】
圧縮残留応力を大きくすることが可能な方法としては、ショットピーニング処理が例示される。しかしながら、鋳造用金型に単にショットピーニング処理を施したのみでは、ヒートクラックの発生を抑止する効果は認められるものの、鋳造品の製造コストを著しく低廉化させるまでには至らなかった。
【００１２】
そこで、本発明者らは、大きな圧縮残留応力を付与する手法につき更なる検討を重ね、本発明をするに至った。
【００１３】
すなわち、本発明に係る鋳造用金型は、キャビティ面の圧縮残留応力が１０００ＭＰａよりも大きく、かつ最大高さが１６μｍ以下であるとともに、前記キャビティ面の表層に窒化層を有する鋼材からなることを特徴とする。なお、キャビティ面とは、鋳造装置のキャビティを形成する面のことをいう。
【００１４】
通常、素材から加工されることによって作製された鋳造用金型に残留した圧縮残留応力は僅かに２００ＭＰａ程度であり、ショットピーニング処理を施したものでも５００ＭＰａ程度である。これに対し、本発明に係る鋳造用金型は、キャビティ面の圧縮残留応力が１０００ＭＰａと著しく大きい。このため、該鋳造用金型が溶湯に接触した際の熱衝撃によって引っ張り応力が作用しても、該引っ張り応力が圧縮残留応力を上回ることが回避される。したがって、該鋳造用金型にヒートクラックが生じることが抑制される。換言すれば、鋳造用金型の耐熱衝撃性が著しく向上する。
【００１５】
しかも、この場合、キャビティ面に窒化層が存在するので、キャビティ面と溶湯とが反応することが抑制される。さらに、窒化層は窒化鉄からなるので硬質であり、したがって、キャビティ面が硬質となる。このため、例えば、鋳造作業が終了して鋳造品を取り出す際に、キャビティ面が鋳造品によって切削されることが抑制される。
【００１６】
すなわち、本発明に係る鋳造用金型は、ヒートクラックが発生し難く、かつ切削もされ難い。換言すれば、耐久性が高く長寿命である。このため、交換頻度が可及的に少なくなり、結局、鋳造品の製造コストを著しく低廉化することができる。
【００１７】
なお、この鋳造用金型には、ショットピーニング処理が少なくとも１回施されている。このため、ＪＩＳ規格で定義される表面粗さの１種である最大高さは、１６μｍ以下となる。
【００１８】
鋳造用金型の素材である鋼材の好適な例としては、ＳＫＤ材が挙げられる。この場合、窒化層の厚みを０．０３ｍｍ以上として、キャビティ面のビッカース硬度を７００以上とすることが好ましい。
【００１９】
鋼材の別の好適な例としては、ＳＣＭ材が挙げられる。この場合においても、キャビティ面のビッカース硬度を７００以上とすることが好ましい。なお、ＳＣＭ材はＳＫＤ材に比して軟質であるので、ビッカース硬度を７００以上とするためには、窒化層の厚みは０．１ｍｍ以上とする。
【００２０】
本発明に係る鋳造用金型に対しては、後述するように、ショットピーニング処理を２回施すようにしてもよい。この場合、キャビティ面の最大高さは８μｍ以下となり、圧縮残留応力は１２００ＭＰａよりも大きくなる。これにより、一層耐久性に優れる鋳造用金型とすることができる。
【００２１】
なお、窒化層には、硫化鉄が含有されていることが好ましい。硫化鉄が存在する場合、潤滑性が付与される。このため、鋳造品を取り出す際に該鋳造品と鋳造用金型との摩擦抵抗が小さくなるので、鋳造用金型が欠損することを回避することもできる。
【００２２】
しかも、この場合、圧縮残留応力の値が一層大きくなる。したがって、鋳造用金型の耐久性が一層向上するので、結局、鋳造品の製造コストを一層低廉化することができる。
【００２３】
また、本発明に係る鋳造用金型の表面処理方法は、鋼材からなる鋳造用金型の少なくともキャビティ面に対してショットピーニング処理および窒化処理を施すことによって、前記キャビティ面の最大高さを１６μｍ以下とするとともに、圧縮残留応力を１０００ＭＰａよりも大きくすることを特徴とする。
【００２４】
鋳造用金型のキャビティ面に対してショットピーニング処理と窒化処理とを施すことにより、圧縮残留応力が極めて大きくかつ硬度が高いキャビティ面を有する鋳造用金型を得ることができる。上記したように、このような鋳造用金型は耐久性に優れ、したがって、長寿命である。
【００２５】
なお、ショットピーニング処理と窒化処理はどちらを先に行ってもよいが、ショットピーニング処理を先とする方が好ましい。この場合、ショットピーニング処理によってキャビティ面が平滑化されている。しかも、該キャビティ面には、圧縮応力が加えられている。このため、浸硫窒化処理において、窒素原子および硫黄原子がＦｅと容易に結合する。
【００２６】
ショットピーニング処理を先に行った場合、窒化処理を施した後に再度ショットピーニング処理を行い、前記キャビティ面の最大高さを８μｍ以下とするとともに、圧縮残留応力を１２００ＭＰａよりも大きくすることが好ましい。これにより、耐久性が一層良好な鋳造用金型を得ることができる。
【００２７】
ここで、窒化処理として、浸硫窒化、または窒化ガスを使用するガス窒化を採用した場合、鋳造用金型に残留する圧縮残留応力をさらに上昇させることができるので好適である。特に、浸硫窒化の場合、窒化層に硫化鉄を含有させることに伴ってキャビティ面に潤滑性を付与することができる。
【００２８】
なお、本発明に係る表面処理方法は、鋳造作業に使用されていない鋳造用金型のみならず、鋳造作業に使用された鋳造用金型に対しても施すことができる。この場合、鋳造作業に繰り返し使用されることに伴って低下した圧縮残留応力を再度大きくすることができる。すなわち、鋳造用金型に耐久性が再度付与され、ヒートクラック等が発生することを回避できるようになるので、鋳造用金型の寿命をさらに長期化することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋳造用金型およびその表面処理方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
本実施の形態に係る鋳造用金型を備える鋳造装置の概略縦断面説明図を図１に示す。この鋳造装置１０は、アルミニウムからなる鋳造品としての図示しないシリンダブロックを鋳造するためのものであり、固定型１２と、側方可動型１４、１６と、上方可動型１８とを鋳造用金型として具備する。このうち、固定型１２にはボアピン２０が設けられており、このボアピン２０にスリーブ２２が外装されることにより、鋳造装置にシリンダブロックを得るためのキャビティ２４が形成される。
【００３１】
キャビティ２４には、シリンダブロックのウォータジャケットを形成するための砂中子２６が配置されている。該砂中子２６は、図示しない支持部材によって支持されている。
【００３２】
ここで、固定型１２、側方可動型１４、１６および上方可動型１８は、ＳＣＭ４２０材を母材層として有する鋼材からなる。そして、前記各型１２、１４、１６、１８におけるキャビティ面には、図２に示すように、該ＳＣＭ４２０材からなる母材層３０上に形成された浸硫窒化層３２が存在する。この浸硫窒化層３２は、後述するように、母材層３０に対して同時に供給された硫化ガスおよび窒化ガスを源とする硫黄原子と窒素原子とが母材層３０に拡散した拡散層からなり、窒化層と硫化鉄とを含有する。
【００３３】
浸硫窒化層３２中の窒化鉄は、ＳＣＭ４２０材（固定型１２）の硬度を向上させる。すなわち、浸硫窒化層３２が存在することによって固定型１２のキャビティ面が高硬度となる。具体的には、キャビティ面は、ビッカース硬度にしておよそ７００程度を示す。
【００３４】
また、浸硫窒化層３２中の硫化鉄は、固定型１２に潤滑性を付与する成分である。換言すれば、硫化鉄が存在することによって固定型１２の潤滑性が著しく向上し、その結果、かじりが生じることを抑制することができる。
【００３５】
浸硫窒化層３２の厚みは、固定型１２の素材であるＳＣＭ４２０材が軟質であることから、固定型１２のキャビティ面および表層部に充分な硬度を付与するため、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、固定型１２に充分な硬度を付与するには、浸硫窒化層３２の厚みは最大でも０．２ｍｍ程度で充分である。
【００３６】
そして、固定型１２のキャビティ面における基準長さ０．８ｍｍ、評価長さ４ｍｍでの最大高さ（以下、Ｒｙとも表記する）は、１６μｍ以下に設定されている。
【００３７】
ここで、Ｒｙは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に定義されている通りに求められ、キャビティ面の粗さを表す指標である。すなわち、図３に示すように、Ｒｙは、キャビティ面の微細な凹凸を表す粗さ曲線ＣＶから平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分における最も低い凹部４０と、最も高い凸部４２との高低差である。
【００３８】
なお、上記したように、本実施の形態においては基準長さを０．８ｍｍとし、かつ評価長さを４ｍｍとしている。また、平均線とは、基準長さ０．８ｍｍにおける各凹部の深さおよび各凸部の標高に基づいて最小自乗法により求められた直線である。
【００３９】
キャビティ面におけるＲｙが１６μｍ以下である固定型１２は、後述するように、ショットピーニング処理を施すことによって得ることができる。さらに、ショットピーニング処理を２回行うことによって、キャビティ面のＲｙを８μｍ以下とすることもできる。
【００４０】
また、ショットピーニング処理が施された固定型１２においては、圧縮残留応力が１０００ＭＰａよりも大きくなる。特に、ショットピーニング処理が２回行われた場合、圧縮残留応力は、１２００ＭＰａよりも大きい値を示す。
【００４１】
以上の構成は、残余の側方可動型１４、１６および上方可動型１８の各キャビティ面においても同様である。
【００４２】
上記したような構成の固定型１２は、以下のようにして得ることができる。すなわち、まず、素材としてのＳＣＭ４２０材から、固定型１２を公知の加工法によって作製する。
【００４３】
次に、第１ショットピーニング工程において、固定型１２のキャビティ面に対して粗加工のためのショットピーニング処理を施す。具体的には、粒径が２００〜２２０メッシュのセラミックス粒子を含む水をキャビティ面に衝突させる。この際の条件は、例えば、セラミックス粒子を含んだ水を噴出させるポンプの噴出圧力を０．３９〜０．５９ＭＰａ（４〜６ｋｇｆ／ｃｍ２）とし、かつセラミックス粒子がキャビティ面５ｃｍ２当たりに対して５〜１０秒間衝突するようにすればよい。これにより、キャビティ面には、０．１５〜０．２ＭＰａ（１５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２）程度の圧縮応力が印加される。
【００４４】
この第１ショットピーニング工程により、キャビティ面のＲｙが１２〜１６μｍ程度となるとともに、圧縮残留応力が１０００ＭＰａとなる。
【００４５】
次に、第１ショットピーニング工程を経た固定型１２を処理チャンバ内に収容し、浸硫窒化処理を施す。すなわち、処理チャンバの温度を５０５〜５８０℃、好ましくは約５７０℃に保持した後、アンモニアガス、硫化水素ガスおよび水素ガスを該処理チャンバ内に供給する。アンモニアガスの構成元素である窒素原子と、硫化水素の構成元素である硫黄原子とが、ＳＣＭ４２０材（固定型１２）の構成元素であるＦｅとそれぞれ拡散・結合することによって窒化鉄および硫化鉄が生成し、その結果、浸硫窒化層３２が形成される。
【００４６】
上記したように、キャビティ面は、前記第１ショットピーニング処理によって平滑化されている。しかも、該キャビティ面には、圧縮応力が加えられている。このため、浸硫窒化処理を施す際、窒素原子および硫黄原子がＦｅと容易に結合する。すなわち、浸硫窒化が容易に進行する。
【００４７】
なお、水素ガスは、アンモニアガスおよび硫化ガスの活性を制御するための成分である。所定量の水素ガスをともに供給することにより、ＳＣＭ４２０材がアンモニアガスによって腐食することを回避することができる。
【００４８】
次に、第２ショットピーニング工程において、固定型１２のキャビティ面に対して仕上げ加工のためのショットピーニング処理を施す。第２ショットピーニング工程は、粒径が２００〜２２０メッシュのガラス粒子を含む水を、例えば、ポンプの噴出圧力を０．２９〜０．４９ＭＰａ（３〜５ｋｇｆ／ｃｍ２）とし、かつセラミックス粒子がキャビティ面５ｃｍ２当たりに対して５〜１０秒間衝突する条件下で行えばよい。
【００４９】
この第２ショットピーニング工程により、キャビティ面のＲｙが４〜８μｍ程度となるとともに、圧縮残留応力が１２００ＭＰａよりも大きくなる。
【００５０】
このようにして、キャビティ面に浸硫窒化層３２を有し、かつキャビティ面のＲｙが８μｍ以下であるとともに圧縮残留応力が１２００ＭＰａよりも大きい固定型１２が得られるに至る。勿論、側方可動型１４、１６および上方可動型１８の各キャビティ面に対しても同様の表面処理を施すことにより、上記したようなキャビティ面を有する側方可動型１４、１６および上方可動型１８を構成することができる。
【００５１】
このように構成された鋳造用金型を使用してのシリンダブロックの作製は、以下のように遂行される。
【００５２】
まず、図１に示すように、固定型１２と、側方可動型１４、１６と、上方可動型１８とが型締めされた状態で、例えば、アルミニウム等の溶湯が図示しないランナおよびゲートを介してキャビティ２４内に充填される。充填された溶湯は、８５〜１００ＭＰａ程度の圧力で高圧鋳造される。
【００５３】
この際、固定型１２、側方可動型１４、１６、上方可動型１８の圧縮残留応力が著しく大きいので、溶湯が導入されることに伴って型１２、１４、１６、１８に引っ張り応力が作用しても、その値が圧縮残留応力を上回ることはない。このため、該型１２、１４、１６、１８は、耐熱衝撃性に優れる。したがって、型１２、１４、１６、１８にヒートクラックが生じることが抑制されるので、該型１２、１４、１６、１８の寿命が長期化する。
【００５４】
また、各キャビティ面に浸硫窒化層３２が設けられているため、各型１２、１４、１６、１８とアルミニウム（溶湯）とが反応することも抑制される。
【００５５】
高圧鋳造されたアルミニウムの溶湯は、金型が冷却固化されることに伴い凝固する。凝固が終了した後、上方可動型１８および側方可動型１４、１６が固定型１２から離間することによって型開きが行われ、次いで、図示しないノックアウトピンの作用下に、鋳造品であるシリンダブロックが取り出される。
【００５６】
この際、浸硫窒化層３２が設けられているために各キャビティ面がビッカース硬度にして７００以上となっているので、鋳造品が摺接することに伴ってキャビティ面が切削されることが著しく抑制される。すなわち、キャビティ面が欠損することが回避される。
【００５７】
しかも、この場合、浸硫窒化層３２に硫化鉄が含有されているので、シリンダブロックとキャビティ面との摩擦抵抗は著しく小さい。したがって、かじりが生じることを抑制することもできる。
【００５８】
なお、鋳造作業を繰り返すことによって型１２、１４、１６、１８の圧縮残留応力が低下していくので、最終的には、型１２、１４、１６、１８にヒートクラックが生じることになる。これを回避するためには、圧縮残留応力が低下した型１２、１４、１６、１８に対して上記の第１ショットピーニング処理、浸硫窒化処理および第２ショットピーニング処理を再度施せばよい。これにより、型１２、１４、１６、１８の圧縮残留応力を再度上昇させることができ、ヒートクラックが発生するまでの期間をさらに長期化することができる。
【００５９】
すなわち、本実施の形態に係る表面処理方法は、鋳造作業に供される前の型１２、１４、１６、１８に適用できるのみならず、鋳造作業に繰り返し使用されて圧縮残留応力が低下した型１２、１４、１６、１８に対しても適用することができる。これにより、型１２、１４、１６、１８の寿命を一層長期化することができる。
【００６０】
このように、型１２、１４、１６、１８に対してショットピーニング処理と窒化処理とを施すことによって、該型１２、１４、１６、１８の寿命を長期化することができる。このため、該型１２、１４、１６、１８の交換頻度が可及的に少なくなるので、鋳造品であるシリンダブロックの製造コストを低廉化することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、ショットピーニング処理を２回行うようにしているが、ショットピーニング処理は１回でもよい。この場合、浸硫窒化処理を行った後にショットピーニング処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
また、固定型１２、側方可動型１４、１６および上方可動型１８のキャビティ面にのみならず、全表面に亘ってショットピーニング処理および窒化処理を施すようにしてもよいことはいうまでもない。
【００６３】
さらに、上記した実施の形態では、ＳＣＭ４２０材からなる鋳造用金型を例示して説明したが、特にこれに限定されるものではなく、鋼材からなる鋳造用金型であればよい。例えば、ＳＫＤ６１材からなる鋳造用金型とすることもできる。この場合、浸硫窒化層３２の厚みは、０．０３ｍｍとすれば充分である。
【００６４】
そして、浸硫窒化層３２は、硫化鉄および窒化鉄からなる化合物層が上記の拡散層上に形成されたものであってもよい。この場合、脆性が増すことを回避するために、化合物層の厚みを６μｍ以下に設定することが好ましい。
【００６５】
さらにまた、浸硫窒化に代えてガス窒化を採用することにより、浸硫窒化層３２に代えて窒化層を設けるようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋼材からなる鋳造用金型の少なくともキャビティ面に対してショットピーニング処理と窒化処理とを施すことにより、該キャビティ面に圧縮残留応力を残留させるようにしている。このため、鋳造作業中に該鋳造用金型に作用する引っ張り応力の値が圧縮残留応力を上回ることが回避される。したがって、耐熱衝撃性が向上する。また、キャビティ面に硬質の窒化層が存在するので、鋳造用金型が溶湯と反応することを回避することができるとともに、鋳造品を取り出す際にキャビティ面が切削されることを回避することができる。
【００６７】
しかも、圧縮残留応力が低下した鋳造用金型に対してショットピーニング処理と窒化処理とを再度施すことによって圧縮残留応力を上昇させれば、鋳造作業に再度使用することも可能となる。
【００６８】
すなわち、鋳造用金型の寿命を著しく長期化することができるので該鋳造用金型の交換頻度が低減され、結局、鋳造品の製造コストを低廉化することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る鋳造用金型を備える鋳造装置の要部縦断面説明図である。
【図２】図１の鋳造装置を構成する固定型のキャビティ面の要部拡大説明図である。
【図３】最大高さの定義を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０…鋳造装置                    １２…固定型
１４、１６…側方可動型            １８…上方可動型
２４…キャビティ                  ３０…母材層
３２…浸硫窒化層                  ４０…凹部
４２…凸部
【図１】
2004148362.tif 000003
【図２】
2004148362.tif 000004
【図３】
2004148362.tif 000005