特許 7578405 差動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】差動装置

(51)【国際特許分類】

   C22C 37/04 20060101AFI20241029BHJP

   F16H 48/08 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

C22C37/04 E

F16H48/08

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020051562

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021147695

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-12-08

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000100805

【氏名又は名称】アイシン高丘株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(72)【発明者】

【氏名】山口 智宏

【審査官】鈴木 毅

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２２９６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－１２４８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７０４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４７４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８３７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４２７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０７２８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１６６２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】梅谷拓郎ら，高Ｓｉフェライト基地球状黒鉛鋳鉄の引張強さ，疲労強度，衝撃強さ，鋳造工学，日本，2014年01月25日，第86巻，第1号，第36-42頁

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｃ ３７／００ － ３７／１０

Ｆ１６Ｈ ４８／００ － ４８／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デフケースと、リングギヤとを備え、前記デフケースと前記リングギヤとが溶接されてなる差動装置であって、
前記デフケースが、Ｃ：３．０～３．５質量％、Ｓｉ：４．６～５．０質量％、Ｍｇ：０．０２０～０．１０質量％、Ｍｎ：１．０質量％以下、Ｐ：０．１０質量％以下、及びＳ：０．０１５質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系球状黒鉛鋳鉄を用いて形成されてなる、差動装置。

【請求項2】

前記フェライト系球状黒鉛鋳鉄における、Ｐの含有量に対するＭｇの含有量の質量比（Ｍｇ／Ｐ）が２．１以下である、請求項１に記載の差動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、差動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

球状黒鉛鋳鉄は、強靭性及び機械的強度が高く、しかも安価で成形しやすいことから、自動車等の車両における足回り部品やエンジン系部品等に使用されている。例えば、車両には、車両旋回時に発生する左右輪の回転数差を調整するための差動装置が備えられており、この差動装置のデフケースを球状黒鉛鋳鉄により製造することが行われている。

【0003】

差動装置においては、近年、軽量化及び高機能化を図るべく、動力が伝達されるリングギヤとデフケースとを、ボルト締結による従来の方法に替えて、溶接により接合して一体化することが行われている。その一方で、球状黒鉛鋳鉄は溶接性に劣り、割れが発生しやすい。そこで従来、球状黒鉛鋳鉄の溶接性を向上させる技術が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

【0004】

特許文献１には、鋳鉄と、鋳鉄と溶接可能な金属材とのレーザ溶接において、溶接を行う前に溶接部が所定温度になるまで予熱を与えてからレーザ溶接を行うことが開示されている。また、特許文献２には、パーライト基地の球状黒鉛鋳鉄を熱処理することにより、溶接部の表層部の基地組織をフェライト層とし、内部の基地組織についてはパーライト層とすることにより、球状黒鉛鋳鉄の溶接性を向上させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－４２７４８号公報

【文献】特開２０００－６３９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、レーザ溶接の前に鋳鉄を予熱する工程が必要となり、製造コストの増大を招くことが懸念される。また、特許文献２に記載の方法では、鋳造後の製品に対し、溶接部の表層部の基地組織をフェライト層とするための熱処理が必要となる。このため、特許文献１と同様にコスト高を招くことが懸念される。また、特許文献２に記載の方法の場合、表層の機械的強度が低く、表層に大きな応力が発生する用途には不向きである。特に、差動装置等のような車両足回り部品の材料とする場合、機械的強度が高い球状黒鉛鋳鉄が求められる。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高強度であって、かつ溶接部において割れが発生しにくい差動装置を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討し、特定の化学組成からなる球状黒鉛鋳鉄とすることにより、上記課題を解決できることを見出した。本発明は、こうした知見に基づき完成したものである。具体的には、本発明により以下の手段が提供される。
［１］Ｃ：３．０～３．６質量％、Ｓｉ：４．０～５．０質量％、Ｍｇ：０．０２０～０．１０質量％、Ｍｎ：１．０質量％以下、Ｐ：０．１０質量％以下、及びＳ：０．０１５質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、フェライト系球状黒鉛鋳鉄。
［２］Ｐの含有量に対するＭｇの含有量の質量比（Ｍｇ／Ｐ）が２．１以下である、上記［１］のフェライト系球状黒鉛鋳鉄。
［３］上記［１］又は［２］のフェライト系球状黒鉛鋳鉄を用いて形成されたデフケース。
［４］上記［３］のデフケースと、リングギヤとを備え、前記デフケースと前記リングギヤとが溶接されてなる、差動装置。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、高強度であって、かつ溶接部において割れが発生しにくい球状黒鉛鋳鉄を得ることができる。また、本発明のデフケースは、上記球状黒鉛鋳鉄を用いて形成されているため、高強度かつ溶接性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】差動装置の概略構成を示す縦断面図。

【図2】実施例及び比較例で使用した溶接性評価用試験片を表す図。

【図3】実施例１～８の溶接性評価の組織写真を示す図。

【図4】実施例９～１２及び比較例１、２の溶接性評価の組織写真を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に関連する事項について詳細に説明する。本発明の球状黒鉛鋳鉄（以下、「本鋳鉄」ともいう）はフェライト系球状黒鉛鋳鉄であり、Ｃ：３．０～３．６質量％、Ｓｉ：４．０～５．０質量％、Ｍｇ：０．０２０～０．１０質量％、Ｍｎ：１．０質量％以下、Ｐ：０．１０質量％以下、及びＳ：０．０１５質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。本鋳鉄における化学組成の限定理由は以下の通りである。

【0012】

［球状黒鉛鋳鉄の化学組成］
Ｃ（炭素）は、黒鉛組織となる元素である。Ｃの含有量が３．０質量％未満であると、黒鉛晶出量が減少し、引け巣が発生しやすくなる。また、Ｃの含有量が３．６質量％を超えると、ドロス（浮上黒鉛）が発生しやすくなる。鋳物欠陥の発生を抑制しつつ鋳鉄を有効に強化する観点から、Ｃの含有量は、球状黒鉛鋳鉄の総質量に対して、３．０～３．５質量％が好ましい。

【0013】

Ｓｉ（ケイ素）は、球状黒鉛鋳鉄の基地組織のフェライト量を増加させるとともに、フェライトに固溶して基地を強化する元素である。Ｓｉの含有量が４．０質量％未満であると、Ｓｉの固溶量が少なく、得られる球状黒鉛鋳鉄の引張強さが十分でない。また、Ｓｉの含有量が５．０質量％を超えると、Ｓｉの固溶量が多くなり過ぎ、靭性が低下する。球状黒鉛鋳鉄の引張強さと靭性とを良好にする観点から、Ｓｉの含有量は、球状黒鉛鋳鉄の総質量に対して、４．１～５．０質量％が好ましく、４．２～４．９質量％がより好ましい。

【0014】

Ｃ及びＳｉは、黒鉛の晶出に関わる元素である。このため、Ｃ及びＳｉの含有量は、炭素当量（ＣＥ値＝（Ｃの含有量（質量％））＋１／３（Ｓｉ含有量（質量％）））によって総合的に考慮されることが好ましい。ＣＥ値は、４．５～５．０であることが好ましい。

【0015】

Ｍｇ（マグネシウム）は、黒鉛の球状化に影響する元素である。Ｍｇの含有量が０．０２０質量％未満であると、黒鉛球状化率が低くなり、靭性の不足、並びに引張強さ及び伸びの低下を招く。また、Ｍｇの含有量が０．１０質量％を超えると、ピンホール等の鋳造欠陥が発生しやすくなる。Ｍｇの含有量は、球状黒鉛鋳鉄の総質量に対して、０．０２５～０．１０質量％が好ましく、０．０３０～０．０８０質量％がより好ましい。

【0016】

Ｍｎ（マンガン）は、パーライト化を促進する元素である。Ｍｎの含有量を１．０質量％以下とすることにより、基地組織のパーライト率を適切な範囲にすることができ、フェライト主体の球状黒鉛鋳鉄を得ることができる。また、Ｍｎの含有量が１．０質量％を超えると、靭性が低下する。Ｍｎの含有量は、球状黒鉛鋳鉄の総質量に対して、０．９５質量％以下が好ましく、０．０１０～０．９０質量％がより好ましい。

【0017】

本鋳鉄は、０．１０質量％以下のＰ（リン）を含有する。Ｐの含有量が球状黒鉛鋳鉄の総質量に対し０．１０質量％を超えると、ステダイト（Ｆｅ_３Ｐ）が晶出し、溶接金属中の高温割れの原因となる。Ｐの含有量は、球状黒鉛鋳鉄の総質量に対して、０．０８０質量％以下が好ましい。

【0018】

本鋳鉄は、０．０１５質量％以下のＳ（硫黄）を含有する。Ｓの含有量が球状黒鉛鋳鉄の総質量に対し０．０１５質量％を超えると、黒鉛球状化率が低下して靭性が低下する。Ｓの含有量は、球状黒鉛鋳鉄の総質量に対して、０．０１０質量％以下が好ましい。

【0019】

本鋳鉄は、Ｐの含有量に対するＭｇの含有量の質量比（Ｍｇ／Ｐ）が２．１以下であることが好ましい。フェライト系球状黒鉛鋳鉄では、４００℃近傍で延性（伸び）が低下する中温脆化現象が起きる。これに対し、Ｍｇ／Ｐが２．１以下となるようにＰ及びＭｇを添加することにより、４００℃近傍での伸びの低下を抑制することができる。Ｍｇ／Ｐは、より好ましくは２．０以下であり、更に好ましくは１．１～２．０である。

【0020】

本鋳鉄は上記成分を含有し、残部は、Ｆｅ（鉄）及び不可避的不純物である。なお、球状黒鉛鋳鉄の化学成分は、Ｃ及びＳについては、ＪＩＳ Ｇ １２１１に基づいたＣ－Ｓ計による測定値であり、それ以外の成分については、ＪＩＳ １２５８：２０１４の規格に基づいたＩＣＰ発光分光分析方法による測定値である。

【0021】

［球状黒鉛鋳鉄の製造］
本鋳鉄は、公知の方法に従い製造することができる。製造方法の一例を説明すると、まず、鉄スクラップ（鉄屑）や銑鉄等の原料を溶解炉に投入し、例えば１５００～１６００℃で原料を溶解して溶湯を調製する（溶解工程）。ここでは、本鋳鉄が得られるように接種剤の種類や配合量が選定され、公知の球状化処理及び接種処理が行われることにより注湯前の溶湯が調製される。続いて、所定の注湯温度に設定された溶湯を鋳型に注ぎ、溶湯を冷却する（鋳造工程）。その後、鋳型から鋳物を取り出す（解枠工程）。これにより、本鋳鉄としての鋳物が得られる。得られた鋳物に対しては、必要に応じて切削加工等の各種処理を施すことにより、所望の形状を有する鋳造製品を得ることができる。

【0022】

［球状黒鉛鋳鉄の物性］
本鋳鉄は、黒鉛組織を除いた基地組織がフェライト主体の球状黒鉛鋳鉄である。鋳鉄において、基地組織中のフェライト組織の割合は、黒鉛組織を除いた球状黒鉛鋳鉄の面積のうちパーライト組織が占める面積の比率（以下、「パーライト率」という）により表される。この場合、パーライト率が低いほど、基地組織におけるフェライト組織の比率が高いといえる。

【0023】

具体的には、本鋳鉄のパーライト率は、溶接部での割れが発生しにくく、溶接性に優れた鋳鉄を得る観点から、４０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１０％以下が更に好ましい。なお、本明細書において「パーライト率」は、鋳鉄の断面を光学顕微鏡により撮影した組織写真の画像処理により、黒鉛を除いた組織を「パーライト＋フェライトの面積」とし、黒鉛及びフェライトを除いた組織を「パーライトの面積」として、下記数式（１）により算出される値である。パーライト率の測定方法の詳細は、後述する実施例に記載の操作に従う。
パーライト率＝［（パーライトの面積）／（パーライト＋フェライトの面積）］×１００
…（１）

【0024】

一般に、球状黒鉛鋳鉄は、基地組織のパーライト率が高いほど、引張強さが大きい。これに対し、本鋳鉄は、パーライト率は低い一方で、引張強さが大きい。すなわち、上記範囲の化学組成からなる本鋳鉄によれば、基地の金属組織はフェライト主体でありながら、引張強さの大きい鋳鉄材料を得ることができる。具体的には、本鋳鉄は、引張強さが、例えば５５０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、好ましくは５８０Ｎ／ｍｍ^２以上である。本鋳鉄の引張強さの上限としては特に限定されないが、例えば７００Ｎ／ｍｍ^２未満である。なお、引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠して測定した値である。

【0025】

また、本鋳鉄の０．２％耐力は、例えば４２０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、好ましくは４５０Ｎ／ｍｍ^２以上である。なお、０．２％耐力は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠してオフセット法により測定した値である。

【0026】

本鋳鉄の硬度は、差動装置のデフケースに好適な鋳鉄材料を得る観点から、ビッカース硬さ（ＨＶ２０）が、例えば１８０ＨＶ２０以上であり、好ましくは２００ＨＶ２０以上である。本鋳鉄のビッカース硬さの上限は特に限定されないが、機械加工性を良好にする観点から、例えば２５０ＨＶ２０以下である。なお、ビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に準拠して測定した値である。引張強さ、０．２％耐力及びビッカース硬さの測定方法の詳細は、後述する実施例に記載の方法に従う。

【0027】

［デフケース及び差動装置］
本鋳鉄は、差動装置のデフケースを構成する材料として好適である。図１に、差動装置１０の構成の一例を示す。図１には、デフケース２０及びリングギヤ３０の回転軸線Ｌ１及びピニオンギヤ４２の回転軸線Ｌ２を含む断面が示されている。本実施形態の差動装置１０は、車両のドライブシャフトに組み付けられて、左右の駆動輪を異なる速度で回転可能にする装置である。

【0028】

図１に示すように、差動装置１０は、デフケース２０と、リングギヤ３０と、サイドギヤ４１と、ピニオンギヤ４２とを備えている。デフケース２０は中空状であり、本鋳鉄を用いて鋳造により形成されている。デフケース２０の内部は収容室２１となっており、収容室２１に、サイドギヤ４１及びピニオンギヤ４２が収容されている。デフケース２０の下部において外周部には、円環状のフランジ部２２が延出形成されている。また、差動装置１０において、フランジ部２２の外周部にはリングギヤ３０が組み付けられており、これによりデフケース２０とリングギヤ３０とが一体化されている。

【0029】

リングギヤ３０は円環状をなし、その外周面全体に歯部３１が設けられている。本実施形態では、リングギヤ３０は、はすば歯車により構成され、歯部３１を構成する複数の歯が回転軸線Ｌ１に対して斜めに形成されている。リングギヤ３０は、歯部３１の強度や歯面の噛み合わせの精度を確保するため、例えば炭素鋼又は合金鋼（クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）等）により形成されている。サイドギヤ４１及びピニオンギヤ４２は、それぞれ対をなすようにデフケース２０の収容室２１に組み込まれている。

【0030】

車両に搭載された差動装置１０において、動力源（例えばエンジン）からの動力がリングギヤ３０に入力されると、デフケース２０は、リングギヤ３０と共に回転軸線Ｌ１を中心に軸回転する。これに伴い、ピニオンギヤ４２及びサイドギヤ４１を介して、左右のドライブシャフトに対し、差動回転を許容しつつ動力が配分される。なお、ピニオンギヤ４２及びサイドギヤ４１の差動機構は周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【0031】

かかる差動装置１０において、リングギヤ３０は、デフケース２０のフランジ部２２に対して溶融溶接により接合されている。本実施形態では、レーザ溶接によりリングギヤ３０とデフケース２０とが接合され、リングギヤ３０とデフケース２０とが一体化されている。溶接処理は、周知の方法に従って行われる。例えば、デフケース２０のフランジ部２２とリングギヤ３０の内周部とを当接させた状態で、その当接面に対し外周側から周方向に連続的にレーザが照射される。この場合、差動装置１０には、リングギヤ３０の内周部とデフケース２０の外周部との当接部の全周に亘って溶接部Ｗが形成される。

【0032】

なお、リングギヤ３０とデフケース２０とを溶接する方法はレーザ溶接に限らず、例えば電子ビーム溶接やアーク溶接等により行ってもよい。フランジ部２２とリングギヤ３０の内周部との当接面における形状についても特に限定されず、斜め形状や段差形状等であってもよい。

【0033】

ここで、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）は、溶接を行うと溶接部Ｗが硬化しやすく、溶接性に劣る傾向がある。本発明者が検討したところ、デフケース２０の材料に使用される従来のＦＣＤのうち、引張強さが５００ＭＰａ程度のものであれば、溶接部Ｗでの割れは比較的生じにくいといえる。ただし、引張強さが５００ＭＰａ程度のＦＣＤは、デフケース２０の材料としては機械的強度の点で劣る。

【0034】

一方、デフケース２０の材料に使用される従来のＦＣＤのうち、基地のパーライト率が比較的高く、引張強さが５５０ＭＰａ以上であるＦＣＤは、機械的強度の点では優れているものの、溶接を行うと、引張強さが５００ＭＰａ程度のＦＣＤと比べて、溶接部Ｗ（より具体的には、熱影響部（ＨＡＺ））において割れが発生しやすいことが本発明者の検討により明らかとなった。これは、溶接時の熱履歴、すなわち、溶接の際に鋳鉄をＡ１変態点の温度以上に加熱し、その後急冷することに伴う熱変化により、ＦＣＤ中のパーライトが、硬く脆いマルテンサイトに変態したことに起因するものと考えられる。

【0035】

なお、鋳鉄における熱影響部の組織は、溶接金属（溶接ビード）に接する部分で白銑化が起こり、この白銑化部分では硬化により割れが生じやすいことが知られている。ただし、熱影響部の白銑については、Ｎｉを含有する溶接ワイヤーを用いる公知の方法等により抑制することが可能である。

【0036】

これに対し、上記範囲の化学組成からなる本鋳鉄は、基地組織がフェライト主体であるため、溶接時にマルテンサイトに変態しにくく、溶接を行っても溶接部Ｗに割れが発生しにくい。また、本鋳鉄は引張強さが大きく、ＪＩＳ Ｇ５５０２において規定されるＦＣＤ６００と同等の引張強さを有する。このように、機械的強度及び溶接性に優れる本鋳鉄は、溶接によりリングギヤ３０と一体化されるデフケース２０の材料として好適である。

【0037】

また、本鋳鉄によれば、溶接部Ｗに割れが発生しにくく、溶接部強度の信頼性が高いことから、超音波探傷装置等による溶接部Ｗの検査工程の簡素化を図ることが可能である。さらに、本鋳鉄は、基地組織の化学成分により溶接性が改善されているため、鋳造後の物品に対して、鋳鉄の溶接性を向上させるための特別な熱処理を行う必要がない。これにより、製造ラインの工程数が増加したり、製造コストが増大したりすることを抑制することができる。

【実施例】

【0038】

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。化学成分及び各物性は以下のように測定した。

【0039】

［化学成分の測定］：球状黒鉛鋳鉄の化学成分の測定は、Ｃ及びＳについては、ＪＩＳ Ｇ １２１１に基づくＣ－Ｓ計により行い、それ以外の成分については、ＪＩＳ １２５８：２０１４の規格に基づくＩＣＰ発光分光分析方法により行った。
［引張強さ及び伸び］：ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠し、４号試験片を作製して、応力－ひずみ線図から引張強さ（最大応力）及び伸び（破断伸び）を室温にて測定した。
［０．２％耐力］：ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１に準拠し、オフセット法により測定した。
［硬さ］：ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に準拠し、試験力１９６．１N、室温にてビッカース硬さを測定した。
［パーライト率］：鋳鉄の断面を光学顕微鏡（オリンパス社製）により倍率１００倍で撮影し、撮影した組織写真の画像処理により、黒鉛を除いた組織を「パーライト＋フェライトの面積」として抽出し、黒鉛及びフェライトを除いた組織を「パーライトの面積」として抽出し、上記数式（１）によりパーライト率［％］を算出した。

【0040】

［実施例１］
１．球状黒鉛鋳鉄の製造
高周波誘導溶解炉にスクラップ鉄を加えて加熱することにより材料を溶解した。得られた溶湯に接種剤及び球状化剤を添加し、溶湯をＹブロック形状の鋳型に注湯した。その後、バラシ温度まで鋳型内で冷却した後、鋳型から鋳鉄を取り出した。得られた球状黒鉛鋳鉄の化学組成を表１に示す。ただし、表１への記載を省略した残部はＦｅ及び不可避的不純物である。表１中、「－」はその成分を含有しないことを表す。実施例１の球状黒鉛鋳鉄につき、Ｐの含有量に対するＭｇの含有量の質量比（Ｍｇ／Ｐ）は２．０であった。

【0041】

２．評価
上記１．で製造した球状黒鉛鋳鉄につき、引張強さ（ＭＰａ）、破断伸び（％）、０．２％耐力（ＭＰａ）、硬さ（ＨＶ２０）及びパーライト率（％）を測定した。評価結果を表２に示す。この実施例１の球状黒鉛鋳鉄は、パーライト率が１％であり、フェライト基地であった。

【0042】

３．溶接性の評価
上記１．で製造した球状黒鉛鋳鉄と、鋼（ＳＣＭ４２０）とを用いて、図２に示す評価用試験片５０を作製した。評価用試験片５０は、鋼（ＳＣＭ４２０）により形成された円環状のギヤ材５１の上に、球状黒鉛鋳鉄により形成されたＦＣＤ板５２が積層されて形成されている。なお、ＦＣＤ板５２は、ギヤ材５１の上面形状に対応する円形板状である。この評価用試験片５０につき、ギヤ材５１とＦＣＤ板５２との当接部５３に側面からレーザを照射し、レーザ溶接によりギヤ材５１とＦＣＤ板５２とを一体化した。レーザ溶接については、Ｎｉ含有の溶接ワイヤーを用いながら、レーザ出力：３．８ｋＷ、溶接速度：１．５ｍ／分の条件にて行った。評価用試験片５０の溶接部の断面を光学顕微鏡（オリンパス社製）により倍率１００倍で撮影し、溶接性を評価した。溶接部の断面の組織写真を図３に示す。なお、図３中、「ＦＣＤ」は、評価用試験片５０のＦＣＤ板５２に対応し、「ＳＣＭ」はギヤ材５１に対応する。「ビード」は溶接ビードを表す（図４についても同じ）。

【0043】

［実施例２～１２］
使用する球状黒鉛鋳鉄を、表１に示す化学成分を有する球状黒鉛鋳鉄に変更したこと以外は実施例１と同様にして、引張強さ、破断伸び、０．２％耐力、硬さ及びパーライト率を測定するとともに、溶接性評価を行った。評価結果を表２、図３及び図４に示す。実施例２～１２の球状黒鉛鋳鉄のＭｇ／Ｐはそれぞれ、２．０、１．７、１．２、１．２、１．１、１．１、１．７、１．４、０．９５、１．９、１．１であった。

【0044】

［比較例１］
使用する球状黒鉛鋳鉄を、表１に示す化学成分を有するＦＣＤ４５０相当の球状黒鉛鋳鉄に変更したこと以外は実施例１と同様にして、引張強さ、破断伸び、０．２％耐力、硬さ及びパーライト率を測定するとともに、溶接性評価を行った。評価結果を表２及び図４に示す。比較例１の球状黒鉛鋳鉄は、Ｍｇ／Ｐ＝２．３であった。
［比較例２］
使用する球状黒鉛鋳鉄を、表１に示す化学成分を有するＦＣＤ６００相当の球状黒鉛鋳鉄に変更したこと以外は実施例１と同様にして、引張強さ、破断伸び、０．２％耐力、硬さ及びパーライト率を測定するとともに、溶接性評価を行った。評価結果を表２及び図４に示す。比較例２の球状黒鉛鋳鉄は、Ｍｇ／Ｐ＝２．０であった。

【0045】

【表1】

【0046】

【表2】

【0047】

球状黒鉛鋳鉄の機械的性質について、実施例１～１２と比較例１、２とを対比すると、表２に示すように、実施例１～１２のＦＣＤは、比較例１（ＦＣＤ４５０）よりもパーライト率が低いか又は同程度であるにもかかわらず、引張強さについては比較例１よりも１１０ＭＰａ以上大きく、比較例２（ＦＣＤ６００）の強度並みの大きい値を示した。また、０．２％耐力及び伸びについても、実施例１～１２のＦＣＤは、比較例２（ＦＣＤ６００）と同等か又は比較例２よりも大きい値を示した。硬さについても、実施例１～１２のＦＣＤは、比較例２（ＦＣＤ６００）と同等であった。

【0048】

溶接性については、図３及び図４に示すように、実施例１～１２及び比較例１（ＦＣＤ４５０）では、ギヤ材５１とＦＣＤ板５２との溶接部に割れは確認されなかった。これに対し、比較例２（ＦＣＤ６００）では、ギヤ材５１とＦＣＤ板５２との溶接部全体に割れが発生した。
以上の結果から、本発明の球状黒鉛鋳鉄によれば、ＦＣＤ６００と同等の高い機械的強度を有しながら、溶接性に優れることが明らかとなった。

【符号の説明】

【0049】

１０…差動装置、２０…デフケース、２１…収容室、２２…フランジ部、３０…リングギヤ、４１…サイドギヤ、４２…ピニオンギヤ、５０…評価用試験片、Ｗ…溶接部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】