(57)【要約】      （修正有）【課題】延性鉄合金から形成され、厚い断面を有する部品の性質をオーステンパリングプロセスにより増進することができる方法を提供する。【解決手段】鉄、炭素、ケイ素及び合金化成分を含有する延性鉄合金２４を鋳造する際に、鋳造物の粒界への合金２４化成分の偏析を抑制する速度で、鋳造物が１００ノジュール／ｍｍ2超のカウントを有する黒鉛ノジュールを含有するように、凝固させる。次に、鋳造物をオーステナイト化温度に加熱することによりオーステンパリングして、炭素を含有するオーステナイトの単一相マトリックスを有するミクロ組織を生成させ、次いで鋳造物をオーステンパリング温度に焼き入れする。鋳造物を、そのマトリックスが主にオースフェライトであってマルテンサイト及びパーライトを本質的に含まないミクロ組織を生成するのに充分な持続時間の間オーステンパリング温度に保持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄、炭素、ケイ素及び合金化成分を含有する延性鉄合金を鋳造して、ある断面の厚さを有する鋳造物を製造し、合金化成分の偏析を抑制する速度で、かつ鋳造物が１００ノジュール／ｍｍ2超の黒鉛ノジュールカウントを特徴とする黒鉛ノジュールを含有するように、前記鋳造物を凝固させ、次いで、
炭素を含有するオーステナイトの単一相マトリックスを有するミクロ組織が生成するのに充分な持続時間オーステナイト化温度に前記鋳造物を加熱することによって前記鋳造物をオーステンパリングした後、前記鋳造物を焼き入れ媒体中で焼き入れして、前記鋳造物をオーステナイト化温度から、前記鋳造物内のマルテンサイト及びパーライトの生成を回避するべく延性鉄合金のマルテンサイト開始温度より高いオーステンパリング温度に冷却し、主にオースフェライトのマトリックスを有しマルテンサイト及びパーライトを本質的に含まないミクロ組織が生成するのに充分な持続時間前記鋳造物をオーステンパリング温度に保持する
ことを含んでなる、部品（１８）の製造方法。
【請求項２】
鋳造工程が急速凝固鋳造法であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
鋳造工程が延性鉄合金の融解物を軸の回りで回転する円筒形状の金型の内部に配置する遠心鋳造法であり、鋳造物が軸対称であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
鋳造工程後鋳造物が約１５０〜約３００ノジュール／ｍｍ2のノジュールカウントを有することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
鋳造物が少なくとも１０ｃｍの断面の厚さを有することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
オーステナイト化温度が約８１５℃〜約９８０℃の範囲であることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
オーステンパリング温度が約２３０℃〜約４００℃の範囲であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項８】
延性鉄合金が、重量で、約３．０％〜約３．９％の炭素、約１．９％〜約２．７％のケイ素、０．３％以下のマンガン、０．８％以下の銅、０．２％以下のニッケル、０．０５％以下のクロム、０．０２％以下のバナジウム、０．０１％以下のイオウ、及び０．３％以下のモリブデンを含有し、残部が鉄及び不可避不純物であることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法で製造される部品（１８）。
【請求項１０】
部品（１８）が風力タービン（１０）の主軸（１８）であることを特徴とする、請求項９記載の部品（１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、延性鉄合金からの部品の製造に関する。より特定的には、本発明は、延性鉄合金から鋳造される比較的大きい部品を製造することができる方法に関し、これらの部品は、例えば、風力タービンの主軸に適した望ましい強度と靱性の組合せを示す。
【背景技術】
【０００２】
図１に、一般にハブ１６から半径方向に延びる複数の翼１４からなる回転翼アセンブリ１２を含む風力タービン１０を概略的に示す。ハブ１６は通例、図２に概略的に示した主軸１８に取り付けられており、この主軸は発電機に接続された駆動部の一部を形成する。主軸１８、駆動部及び発電機は全て、塔２２に取り付けられたナセル２０内に収容されている。タービン１０の大きさに応じて、主軸１８はかなり大きくなり、主要なフランジ直径が約１３５ｃｍ以上にもなり得る。主軸１８は寒中で作動しなければならず、風が翼１４に及ぼす作用によって誘発されるかなりの量の屈曲及びトルクに耐えなければならないので、この軸１８は強度と靱性のバランスがとれているのが有益である。
【０００３】
主軸１８で代表されるタイプの大きい軸を製造するために様々な合金が検討され使用されて来ている。一例として、鍛造鋼が風力タービン用途の主軸用に広く使用されている。延性鉄（ノジュラー鋳鉄）合金も、その強度、靱性、及び機械加工性のために、風力タービンの主軸を製造するのに使用されている。これらの軸の典型的な製造方法は慣用の砂型鋳造を含んでいる。しかしながら、これらの主軸は通例断面の厚さが１５ｃｍ未満であり、より最近の風力タービン計画の厳しい使用条件には対応できない。風力タービン用途により大きい主軸が必要になったので、その強度と靱性の設計要件が従来の延性鉄合金の能力を超えてしまった。
【０００４】
オーステンパリングは、強度と靱性を増大するために合金鉄に対して行われる熱処理プロセスである。合金をオーステナイト条件に加熱した後、パーライトの生成を回避するのに充分な速い速度でオーステンパリング温度に冷却する。例えば、オーステナイト化工程では、鋳造物を約１５００°Ｆ〜約１８００°Ｆ（約８１５℃〜約９８０℃）の温度に加熱し、次に鋳造物をこの温度に、オーステナイトが炭素で完全に飽和するのに充分な時間保持して、オーステナイト化温度の選択によって決まる一定の炭素含有量を有するオーステナイトの単一相マトリックスミクロ組織（面心立方（ＦＣＣ）相、又はガンマ（γ）鉄）を生成することを必要とし得る。その後、鋳造物をオーステンパリング温度に直接焼き入れする。オーステンパリングは中間の温度、通例は約４５０°Ｆ〜約７５０°Ｆ（約２３０℃〜約４００℃）において、殆どの場合改変塩浴中で行われ、所望の構造変態が生成し、およそ２％の炭素で安定化されたフェライト及びオーステナイトのマトリックスが得られるのにマトリックスが得られるのにオーステンパリング温度に保持する。オーステンパリング温度はマルテンサイト開始温度より高く、従ってマルテンサイトの生成が回避される。
【０００５】
オーステンパリングで得られるミクロ組織は合金の個々の組成によって左右される。延性鉄合金を含む鋳鉄の場合、ミクロ組織はオースフェライト、すなわち延性の高炭素安定化オーステナイトマトリックス中の微細な針状フェライトからなる二相のミクロ構成成分を含有する。特に、オースフェライトは多様な用途に使用されるオーステンパリングされた延性鉄（ＡＤＩ）で達成可能な望ましい性質を担っている。例えば、米国特許第４４８４９５３号、同第４８８０４７７号、同第５０２８２８１号及び同第５１３９５７９号はオーステンパリングされた延性鉄合金並びにこれを使用する内燃機関用のカムシャフトを始めとする用途を開示している。
【０００６】
しかしながら、延性鉄合金をうまくオーステンパリングするには一定の必要条件がある。鋳造作業の後であるがオーステンパリングの前に、共晶セル境界（これは鋳造物の最後に凝固する領域である）への化学的ミクロ偏析は最小であるべきであり、充分な黒鉛ノジュールカウントが存在するべきである（例えば、１００ノジュール／ｍｍ2超）。凝固が完了したときにこれらの基準を満たせないと、全体がオースフェライトであるマトリックスを達成するのが困難又は不可能になり、その結果鋳造物の幾らかの領域が固体状態のオーステンパリング熱処理中に望ましくない相を形成する。鋼の熱加工と同様に、延性鉄でも、ニッケル、モリブデン、マンガン及び銅の合金化元素を添加し、変態動力学を調整してオーステンパリング熱処理の間の完全な硬化を可能にすることが多い。しかしながら、モリブデン及びマンガンのような元素は凝固中、殊に凝固時間が長く化学的分割が高い厚い断面部分で粒界に強く偏析する。延性鉄内の黒鉛組織は凝固が完了すると本質的に凍結され、固体状態での冷却中黒鉛の大きさ、形状及び分布の実質的な変化は起こらない。
【０００７】
残念ながら、延性鉄鋳造物の断面の厚さが増大すると、延性鉄における凝固挙動の支配的な様相により、化学的偏析の度合が増大し、黒鉛ノジュールの数が減少する。その結果、オーステンパリング熱処理の間のミクロ構造変態が不完全になり、オーステナイトの炭素富化が不充分となり、室温への冷却の際に最後に凝固する領域にマルテンサイトを含む極めて脆性の相が生成することになる。加えて、大きい断面部分でパーライトが成長し、オーステナイト化温度からオーステンパリング温度への冷却が不適当になる。焼き入れ媒体、鉄化学及びノジュールカウントのような要因は必要な臨界的冷却速度を決定する。従って、約２．５インチ（約６．４ｃｍ）より大きい断面の厚さを有する延性鉄鋳造物の完全な硬化をオーステンパリングで達成するのが困難になり、オーステンパリングされた延性鉄鋳造物は前述の従来技術のカムシャフトのような比較的薄い断面を有する部品に限定され、風力タービンの主軸に必要とされる大きさのより大きい延性鉄鋳造物のオーステンパリングは、主にオースフェライトであり、脆性の相及びパーライトを本質的に含まないマトリックスを得ることに成功していない。本明細書で使用する場合、「主にオースフェライトである」とはマトリックスのオースフェライト含有率が８５体積％より大きいことを意味し、「本質的に含まない」とは５体積％未満の含有率を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５１３９５７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、延性鉄合金から形成された部品の性質、例えば強度及び靱性をオーステンパリングプロセスで増進することができる方法を提供する。この方法は、前記部品が例えば１０ｃｍを超える断面の厚さを有していても、その部品で所望の性質を達成することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本方法では、延性鉄合金を鋳造して鋳造物を製造する。延性鉄合金は鉄、炭素、ケイ素及び合金化成分を含有している。鋳造物は、鋳造物の粒界への合金化成分の偏析を最小にするか又は抑制する速度で固化させる。さらにまた、鋳造物は、１００ノジュール／ｍｍ2超の黒鉛ノジュールカウントを特徴とする黒鉛ノジュールを生成するのに充分な速度で固化させる。次に、鋳造物を、炭素を含有するオーステナイトの単一相マトリックスを有するミクロ組織を得るのに充分な時間オーステナイト化温度に加熱した後、鋳造物を焼き入れ媒体中で焼き入れして、オーステナイト化温度から、鋳造物中のマルテンサイト及びパーライトの生成を回避するべく延性鉄合金のマルテンサイト開始温度より高いオーステンパリング温度に鋳造物を冷却することによって鋳造物をオーステンパリングする。鋳造物を、マトリックスが主にオースフェライトであり、マルテンサイト及びパーライトを本質的に含まないミクロ組織を得るのに充分な時間オーステンパリング温度に保つことにより、延性及び靱性を増進する。
【００１１】
本発明の他の局面は、上記方法によって製造される部品、並びにその部品を使用する機械及び構造体を包含する。特定の非限定例は風力タービンの主軸である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の技術的効果は、延性鉄部品で以前にオーステンパリングすることができたものより大きい断面の厚さを有する延性鉄鋳造物をオーステンパリングして、マトリックスが完全にオースフェライトであって望ましくない変態生成物、特にマルテンサイトのような脆性の相を含有しないミクロ組織を生成することができることである。この能力は、前述の黒鉛ノジュールカウント及び鋳造物の粒界への合金化成分の最小のミクロ偏析を有する鋳造物が生成するようにして延性鉄合金の融解物を鋳造することに帰因すると考えられる。この比較的大きい延性鉄鋳造物をオーステンパリングすることができるため、適当な条件下で、焼き入れし焼き戻した鋼鍛造物と比較できることができる強度と靱性の組合せを示す大きい延性鉄部品を製造する能力が提供される。
【００１３】
本発明のその他の局面及び利点は以下の詳細な説明から理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、風力タービンを概略的に示し、本発明のオーステンパリングされた延性鉄鋳造物の特定の用途を表している。
【図２】図２は、主軸を概略的に示し、本発明のオーステンパリングされた延性鉄鋳造物の特定の用途を表している。
【図３】図３は、図２の主軸の微粒子状(fine-grained)鋳造物を最初に製造するための遠心鋳造法の断面図を概略的に示す。
【図４】図４は、図３に示した遠心鋳造法で製造される主軸鋳造物に対して行うことができるオーステンパリング処理を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１の風力タービン１０、特に図２に示したタイプの風力タービン１０の主軸１８に関連して本発明を説明する。より具体的には、延性鉄合金から主軸１８を製造する方法に関連して本発明を説明するが、本発明は延性鉄合金から広範な部品を製造するのにも同様に適しているものと了解されたい。他の非限定例としては、シリンダライナーのような自動車の部品、車輪のような鉄道部品、並びに自動車、鉄道、建設、採鉱及び農業業界で使用されるその他様々な部品がある。かかる部品は当技術分野で周知であり、従ってこれ以上の説明は不要である。
【００１６】
図２を参照して、軸１８は管状の形状を有し一端にフランジを有するものとして示されているが、図２は単なる概略図であり軸１８の異なる構造も本発明の範囲内であることが分かる。軸１８は、軸１８の回転の縦軸に関して軸対称の幾何学を有する。風力タービン１０で使用するのに、主軸１８は外径が２０インチ（約５０ｃｍ）を十分に超え、より典型的には２４インチ（約６０ｃｍ）を超え、典型的な範囲は約２５〜６０インチ（約６３〜約１５２ｃｍ）であるが、これより小さいか又は大きい直径も考えられる。加えて、軸１８は通例断面の厚さが２．５インチ（約６．４ｃｍ）を超え、より典型的には４インチ（約１０ｃｍ）を超え、典型的な範囲は約６〜８インチ（約１５〜２０ｃｍ）であるが、これより小さいか又は大きい直径も考えられる。軸１８のその他の局面、例えば風力タービン１０内へのその設置及びタービン１０の作動その他は当技術分野で公知であり、従ってここでは詳細には述べない。
【００１７】
軸１８を延性鉄合金から鋳造しようとした場合、従来上記タイプの断面の厚さは大きすぎて、完全にオースフェライトのマトリックスを生成しマルテンサイトのような脆性の相を回避する完全なミクロ構造変態を達成することができるオーステンパリング処理ができなかった。しかしながら、本発明の好ましい局面によると、延性鉄合金に対して行われるオーステンパリング処理の有効性に関する以前の制限は、微細な結晶粒子ミクロ組織、高い黒鉛ノジュールカウント、及び鋳造物の粒界への合金化成分の最小のミクロ偏析を有するように軸１８の鋳造物を最初に製造することによって克服することができる。
【００１８】
本発明に従って、延性鉄の典型的な合金化成分、例えば、炭素、ケイ素及びマンガン並びに任意に銅、ニッケル及び／又はモリブデンを含有し、残部が鉄及びクロム、リン、イオウなどのような不可避不純物からなる広範な延性鉄合金を加工処理することができる。これらの構成成分の幾つかの特定の範囲は、重量で、約３．０％〜約３．９％の炭素、約１．９％〜約２．７％のケイ素、０．３％以下のマンガン、０．８％以下の銅、０．２％以下のニッケル、０．０５％以下のクロム、０．０２％以下のバナジウム、０．０１％以下のイオウ、及び０．３％以下のモリブデンであり、残部は鉄及び不可避不純物である。当技術分野で公知のように、炭素のレベルは黒鉛生成及び鋳造性の条件にとって必要である。ケイ素の役割は一般に凝固中の準安定な炭化鉄の代わりに黒鉛の生成を促進することである。炭素含有量は、主としてケイ素の存在の結果として、凝固中に球状黒鉛として分離する。球状黒鉛は、延性鉄合金が有することが知られている高い強度と靱性のような望ましい性質を付与する。モリブデンは、オースフェライト焼き入れ性を増大すると共にオーステンパリングされた延性鉄内のパーライトの生成を遅らせるために含ませることができる。マンガンは、合金中に存在しないのが好ましいが通常は不純物として不可避的に存在するイオウを捕捉するために含ませることができる。主軸１８のような比較的厚い断面部分を有する鋳造物の場合、リンはモリブデンの効果を妨害するので有害と考えられる。従って、リンのレベルはできるだけ低いレベル、例えば０．１重量％未満に保つのが好ましい。また、軸１８のような大きい断面部分の鋳造物の場合、比較的高いレベル、例えば、上記範囲の上限に近い銅、ニッケル及びモリブデンが、オースフェライト焼き入れ性のために必要であり得る。一般に、好ましい合金添加物及びその相対的な量は、合金偏析、レベル及びコストを最小にしつつ、所与の断面の大きさに対して充分な焼き入れ性を達成するようにバランスをとることができる。
【００１９】
微細な結晶粒子ミクロ組織、高い黒鉛ノジュールカウント、及び合金化成分の粒界への最小のミクロ偏析を得るためには、急速凝固プロセスを使用して延性鉄合金の融解物を鋳造することができる。かかるプロセスとは、本明細書で使用する場合、高い黒鉛ノジュールカウントを得るのに充分な速度で延性鉄合金の融解物を凝固させることができるプロセスをいう。一例として、適切な急速凝固プロセスでは、単位平方ミリメートル当たり１００より大きい、より好ましくは単位平方ミリメートル当たり約１５０〜約３００の黒鉛ノジュールカウントが達成される。かかる冷却速度はまた、鋳造物全体で微細な結晶粒径を達成すると共に鋳造物の粒界への合金化成分のミクロ偏析を最小にすることもできる。ミクロ偏析の許容可能なレベルは、単位平方ミリメートル当たり１００を超えるノジュールカウント、並びにマルテンサイト及びパーライトを本質的に含まないマトリックス、言い換えると、マトリックス中の５体積％未満のマルテンサイト及びパーライトの含有率を達成することによって示される。他方、共晶セル境界における過大なミクロ偏析は、冷却速度が不充分な場合、低いノジュールカウント及び高いパーライト割合により、又は低いノジュールカウント並びに等温オーステンパリング中のオーステナイトの不充分な安定化に起因するマトリックス中の過大なマルテンサイト含有率（５体積％超）及び低いオースフェライト含有率（８５体積％未満）により示すことができる。
【００２０】
遠心鋳造は急速凝固鋳造技術の注目に値する一例である。当技術分野で公知のように、遠心鋳造では、一般に、図３に示されているようにその長手方向の軸２２の回りで回転する円筒形状の金型２０の内部に合金の融解物を配置する。金型２０は融解合金２４が金型２０の内面に対して半径方向外方へ押し付けられるように充分なスピードで回転し、その金型の内面で合金は急速に凝固して、合金が金型２０により急速に冷却される結果として微粒子状鋳造物を実現する。有利なことに、この急速凝固プロセスはまた、増大した核形成及び黒鉛の遅い成長のために高い黒鉛ノジュールカウントを促進し、同時に合金化成分の粒界への偏析の機会を制限する。金型２０の適切な回転スピードは、例えば、金型２０の内径及び鋳造物に所望の厚さに応じて変化する。
【００２１】
金型２０の回転のため、遠心鋳造技術で製造される鋳造物は一般に軸対称である。従来、遠心鋳造した延性鉄部品は通例、都市上水道、下水道などの配管のような軸対称の幾何学を有する非臨界的用途に限られていた。このような配管は通例オーステンパリング処理の対象として考えられていなかった。しかしながら、本発明では、遠心鋳造された部品の急速凝固中に生成することができる微細なミクロ組織を利用して、主軸１８の所望の性質を得る。急速凝固速度を達成することができる他の鋳造技術、例えば、本発明で必要とされる微細なミクロ組織、低下した程度のミクロ偏析、及び高い黒鉛ノジュールカウントを得るのに必要な高い凝固速度を達成するように改変された永久金型及び砂型鋳造技術も本発明の範囲内であり、その結果オーステンパリング中に所望の応答、すなわち、主にオースフェライトであり、マルテンサイト及びパーライトを本質的に含まない、より好ましくは完全なオースフェライト変態であり、マルテンサイトのような脆性の相のないマトリックスが得られることに留意されたい。しかしながら、従来の永久金型及び砂型鋳造技術では、特に主軸１８に対して所望の上記の断面の厚さを考えると、本発明で使用する充分に急速な凝固速度を達成することができない点に留意されたい。
【００２２】
オーステンパリング処理を受ける前に、鋳造物を、例えば約４５０℃〜約７５０℃の温度で、炭化物及び／又はパーライトを排除しマトリックス中に均一な炭素含有量を提供するのに充分な時間、焼きなましてもよい。適切な焼き鈍し処理は約２〜約１０時間であると考えられるが、より短いか又はより長い持続時間も応力緩和と焼き鈍しの両方を達成するために本発明の範囲内である。
【００２３】
鋳造及び、使用する場合は任意の焼き鈍しの後、延性鉄鋳造物はオーステンパリング熱処理サイクルを受けるが、このサイクルは、図４に示されているように、炭素を含有するオーステナイトの単一相マトリックスを有するミクロ組織を生成するのに充分な時間オーステナイト化温度（Ｔγ）に加熱することを含んでいる。かかる処理では、約８１５℃〜約９８０℃のオーステナイト化温度に加熱し、鋳造物をそのオーステナイト化温度に約１〜約３時間の時間保持することを必要とし得る。その後、鋳造物を適切な焼き入れ媒体中で直接焼き入れして鋳造物をオーステナイト化温度からオーステンパリング温度（ＴA）に冷却する。当技術分野で公知のように、オーステンパリング温度は、鋳造物中のマルテンサイトの生成を回避するために延性鉄合金のマルテンサイト開始温度より高い。本発明で使用するのに適したオーステンパリング温度は約２３０℃〜約４００℃の範囲であると考えられ、オーステンパリング温度は約１〜約４時間の間保持し得るが、より高いか又はより低い温度及びより長いか又は短い持続時間も予測できる。オーステンパリング温度で、鋳造物は、もとのオーステナイト（ＦＣＣγ−鉄）がフェライト（ＢＣＣα−鉄）及び高炭素安定化オーステナイトに変わるオースフェライト変態を受ける。一般に、高いオーステンパリング温度は疲労強度と延性を増進し、一方低いオーステンパリング温度は強度と耐摩耗性を増進する。従って、オーステンパリング温度は、主軸の個々の要件に応じて、主軸１８のある種の性質を増進するように選択することができる。
【００２４】
ここで、焼き入れ方法及び焼き入れ速度の重要性にも留意するべきである。鋳造物をオーステナイト化温度からオーステンパリング温度に冷却するのに使用する装置は、オーステンパリングプロセスの動力学を助長すると共に断面の厚さ全体にわたる完全な変態を促進するように最適化することにより、脆性の相を形成する傾向を制限することができる。特に、装置は、鋳造物から焼き入れ媒体（通例塩浴である）へのより効率的な熱伝達を促進するのが好ましい。従って、従来の塩浴の改変及び代替を用いて、オースフェライト変態を潜在的に増進することができよう。かかる改変及び代替はまた、好ましい特性（微細な結晶粒子ミクロ組織、高い黒鉛ノジュールカウント、及び最小のミクロ偏析）の１以上が不完全になる鋳造プロセスの短所を補うことができる可能性もある。いずれにしても、鋳造物は、パーライト生成を回避するほど十分に速く、例えば少なくとも５．５℃／分の速度で焼き入れする。最小の焼き入れ速度は、部分的に、どのくらい多くのニッケル、モリブデン、銅、等が合金中に存在するかどうかに依存する。
【００２５】
オーステンパリング浸漬の後、鋳造物は室温まで放冷することができる。得られるオーステンパリングされた鋳造物は、全体が硬化しており、全体でなくても主にオースフェライトであって完全ではなくてもマルテンサイトとパーライトを殆ど含まないマトリックスからなるミクロ組織を有することを特徴とする。遠心鋳造法を使用して鋳造物を形成する場合、その鋳造物は金型２０との界面付近により微細な結晶粒子組織を有する傾向があり、これは有利なことにオーステンパリング熱処理中鋳造物の外周面付近でオーステンパリング応答を促進する。結果として、より高い構造要件が通例必要とされる主軸１８の外周面付近で、強度と靱性を含めて、鋳造物の所望の機械的性質をより容易に達成することができる。
【００２６】
上記のようにして製造された主軸１８は、低合金鋼と競合することができる強度−靱性の組合せを示すことができる一方で、重量低減及びコスト削減の可能性と共により良好な耐摩耗性並びにより良好な振動及びノイズ減衰のような潜在的な利点を提供すると考えられる。オーステンパリングされて全体が硬化した軸１８の機械加工性は熱処理された鋼に匹敵し得る。しかしながら、軸１８はまた、焼き入れ及び焼き戻し操作によって製造される同様な大きさ及びデザインの軸と比較して、より小さくより予測可能な成長を示し得る。結果として、オーステンパリング中に起こる寸法の変化を正確に予測して、必要な最終機械加工作業の量を制限することができる。その結果、大方の機械加工は鋳造の直後鋳造物がまだ比較的軟らかいうちに行うことができる。
【００２７】
好ましい実施形態に関連して本発明を説明して来たが、明らかに当業者は他の形態を採用することができよう。従って、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  タービン
１２  アセンブリ
１４  翼
１６  ハブ
１８  軸
２０  金型
２２  軸
２４  合金
【図１】
2012126998.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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