JP2000045011A - 球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法 - Google Patents

球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法

Info

Publication number
JP2000045011A
JP2000045011A JP10226524A JP22652498A JP2000045011A JP 2000045011 A JP2000045011 A JP 2000045011A JP 10226524 A JP10226524 A JP 10226524A JP 22652498 A JP22652498 A JP 22652498A JP 2000045011 A JP2000045011 A JP 2000045011A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
casting
less
cast iron
spheroidal graphite
graphite cast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10226524A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Hirama
敏明 平間
Tadao Tachibana
唯雄 橘
Akira Horie
皓 堀江
Akio Senda
昭夫 千田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IZUMI KOGYO KK
Original Assignee
IZUMI KOGYO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IZUMI KOGYO KK filed Critical IZUMI KOGYO KK
Priority to JP10226524A priority Critical patent/JP2000045011A/ja
Publication of JP2000045011A publication Critical patent/JP2000045011A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】超微細黒鉛組織を有するとともに、チル組織の
発生が防止されるようにした球状黒鉛鋳鉄鋳物を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】Cを3.10〜3.90%、Siを2.5
0〜4.00%、Mnを0.45%以下、Pを0.05
%以下、Sを0.008%以下、Cuを0.5%以下、
Moを0.3%以下、Mgを0.05%以下、Bi+S
b+Tiを0.1%以下含有し、金型鋳造法によって鋳
造して鋳造物中に超微細黒鉛組織を有するようにした球
状黒鉛鋳鉄の鋳造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は球状黒鉛鋳鉄および
その鋳造方法に係り、とくに鋳造物に微細黒鉛組織を生
ぜしめるようにした球状黒鉛鋳鉄およびその鋳造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】金型鋳造法で球状黒鉛鋳鉄鋳物を製造し
た場合に、従来の技術では冷却速度が速いために、金型
に接する鋳物の鋳肌から約10mm位の深さまでの領域
にチル組織が発生する。すなわち球状黒鉛鋳鉄は、溶湯
から晶出する球状黒鉛の晶出メカニズムによって、本質
的に過冷し易く、しかも鋳型での冷却速度の速い金型鋳
造法によると、さらに過冷を助長し、これによってチル
化が促進されることになる。
【0003】このために900℃前後の温度で数時間鋳
物を加熱し、チル組織を分解しなければ使用に耐え得る
鋳物が得られない。従って金型鋳造法によって鋳造され
た鋳物においては、このような熱処理が従来より不可欠
になっており、鋳造工程の後に熱処理工程を行なうこと
によって鋳物が製造されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】球状黒鉛鋳鉄が本質的
に過冷し易いのは、球状黒鉛の生成過程の必然的結果で
ある。すなわち共晶反応開始点から黒鉛はオーステナイ
トで包囲されるために、オーステナイト相を介して炭素
原子が供給されなければ黒鉛が成長できない。そしてこ
のような成長のためには大きなエネルギを必要とする。
このことは成長の際に周囲から熱を吸収することにな
り、これによって過冷現象が生ずる。このような現象
は、黒鉛の先端が常に溶湯に接している片状黒鉛とは大
きく異なる点である。
【0005】球状化処理された球状黒鉛鋳鉄の溶湯が、
過冷現象を発生させるのに十分な黒鉛の核を有している
とすれば、このことからこの黒鉛の核を消滅させること
なく、また球状の組織を成長させることにあまりこだわ
らず、むしろさらに積極的に黒鉛の核を生成させる手段
を採ることによって、金型鋳造法によって、十分な微細
黒鉛組織を得ることが可能になるとともに、このときに
チルの発生の防止を図ることが可能になることを本願発
明者等は見出した。
【0006】本発明はこのような知見に基いてなされた
ものであって、とくに金型鋳造法によってしかも鋳放し
で球状黒鉛鋳鉄鋳物を製造することが可能な球状黒鉛鋳
鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、Cを3.10
〜3.90%、Siを2.50〜4.00%、Mnを
0.45%以下、Pを0.05%以下、Sを0.008
%以下、Cuを0.5%以下、Moを0.3%以下、M
gを0.05%以下、Bi+Sb+Tiを0.1%以下
含有し、金型鋳造法に用いられる球状黒鉛鋳鉄に関する
ものである。
【0008】ここで希土類元素を0.1%以下含有する
ものであってよい。また鋳造物が微細黒鉛組織を有する
ものであってよい。さらに必要に応じて微量のSnが添
加されてよい。
【0009】鋳造方法に関する発明は、Cを3.10〜
3.90%、Siを2.50〜4.00%、Mnを0.
45%以下、Pを0.05%以下、Sを0.008%以
下、Cuを0.5%以下、Moを0.3%以下、Mgを
0.05%以下、Bi+Sb+Tiを0.1%以下含有
し、金型鋳造法によって鋳造して鋳造物中に微細黒鉛組
織を有するようにした球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法に関する
ものである。
【0010】金型内への流入速度を1.5kg/秒以下
とし、冷却速度を15℃/秒以上で鋳造し、球状黒鉛粒
数を1900個/mm2 以上晶出させてよい。また金型
を用いて最小肉厚が2mm以上で10mm以下の値を有
する肉厚不同の鋳造を行なうものであってよい。また球
状黒鉛粒から成る微細黒鉛組織によってチル組織の発生
を防止するものであってよい。
【0011】とくに上記の鋳造方法に関する発明におい
て、溶湯を球状化処理剤で球状化処理し、金型に注湯す
るまでに1回以上の接種を兼ねて加珪を行なうことによ
り、Siの合計が2.50〜4.00%になるようにし
てよい。また加珪が0.2%以上であってよい。またこ
の鋳造方法によって鋳造される鋳造物が内燃機関用ピス
トンであってよい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態は表
1に示されるように、Cを3.10〜3.90%、Si
を1.0〜2.0%、Mnを0.45%以下、Pを0.
05%以下、Sを0.008%以下、Cuを0.5%以
下、Moを0.3%以下、Mgを0.05%以下、Bi
+Sb+Tiを0.1%以下含有する球状黒鉛鋳鉄の元
湯を約1500℃に昇温し、所定の溶湯量の計量を行な
った後に溶湯を2%以下の球状化処理剤で球状化処理を
行ない、さらに金型に注湯する直前までの間に1回以上
の接種を兼ねて0.2%以上の加珪をする。このような
加珪によって、Siの含有量が2.50〜4.00%の
範囲内になるようにする。
【表1】 最終的な組成は、例えば表1の下欄に示す最適値として
例示される。ここではCを3.8%、Siを3.0%、
Mnを0.45%以下、Pを0.05%以下、Sを0.
008%以下、Moを0.3%以下、Cuを0.5%以
下、Mgを0.05%以下、Bi+Sb+Tiを0.1
%以下含有し、さらに必要に応じて微量のSnと0.1
%以下の希土類元素を含有する組成の球状黒鉛鋳鉄であ
る。
【0013】このときに金型の鋳造条件、すなわち溶湯
の冷却条件は15℃/秒以上、流入速度は1.5kg/
秒以下となるように調整する。金型からの鋳物の取出し
は、鋳造された鋳物が凝固を完了して十分に取扱いでき
る強度に達する900℃前後で行なうようにし、この後
に大気放冷する。これによって鋳放しでチル組織のない
超微細黒鉛組織をもつミクロ組織の鋳造物が得られる。
【0014】図1はこのような超微細黒鉛組織のミクロ
組織を写真によって示したものである。対比のために示
した図2は、従来のチル組織を示している。
【0015】鋳物の最小肉厚が2〜10mmの肉厚不同
の鋳物において、球状化処理前の溶湯中のSiの含有
量、および球状化処理剤の添加量を変えずに、接種を兼
ねたSi添加量を変化させて全体としてのSiの含有量
を増加させると、黒鉛の粒数は図3に示すようになり、
全体としてのSiの含有量が増加するのに伴って粒数が
大幅に増加する。最小肉厚が2〜10mmの肉厚不同の
鋳物でSiの含有量を2.5%とすることによって、黒
鉛の数が約1900個/mm2 になる。この値はチル発
生の限界にほぼ相当する。一方Siの含有量をほぼ4.
0%以上にすると、鋳造性が劣化する。従って上限を
3.90%以下とすることが好ましい。
【0016】
【実施例】次に本発明を超微細球状黒鉛組織を有する高
性能のピストンの鋳造に適用した一実施例を以下に説明
する。
【0017】最小肉厚が2〜10mmの範囲内にある肉
厚不同な直径が150mmの球状黒鉛鋳鉄ピストンを金
型鋳造法によって、流入速度が1.5kg/秒以下で、
冷却速度を15℃/秒以上で鋳造した。
【表2】 このときの鋳物の組成を表2に示す。ここで示される5
水準の鋳物についてそれぞれ鋳造し、その鋳造順にサン
プル記号をA、B、C、D、およびEとした。なお表2
のサンプルAは、従来の組成の成分値である。すなわち
サンプルAは元湯中のSiが1.24%であり、球状化
処理で1.0%Siが添加され、球状化処理と同時に行
なう接種によって0.2%Siが加珪され、最終的に鋳
物のSi含有量が2.44%になっている。
【0018】これに対してサンプルB、C、D、および
Eは、サンプルAの元湯のSiの含有量、球状化処理
量、および接種量を変えず、サンプルAの2.44%の
Siに鋳造直前の接種を兼ねた加珪によって、Si含有
量を変化させたものである。
【0019】鋳造後にピストンの最小肉厚部を切断し、
ミクロ組織を調べた結果が図1において写真によって示
される。これに対してサンプルAの組織が図2に示され
ている。図2の写真から明らかなように、Siが2.5
%未満の場合には、黒鉛粒数が多いけれどもチルが発生
し、これに対してSiが2.5%以上の場合には鋳放し
でチルが発生していない。また黒鉛粒数がほぼ1900
個/mm2 であることがわかる。黒鉛粒数が1900個
/mm2 以上のチル発生防止領域であれば、調質のため
に必要であった熱処理が不要であるばかりでなく、機械
的性質としては疲労強度が向上し、物理的性質としては
熱伝導率の向上と、耐摩耗性の向上と、そして切削性の
向上とが期待できる。
【0020】これらの特性の改善によって、本実施例の
金型鋳造法による球状黒鉛鋳鉄製のピストンは、高負荷
高回転の内燃機関に期待されている高出力化、低騒音
化、低燃費化および排気ガス対策に寄与することが可能
で、この意味において高性能ピストンになる。すなわち
本実施例の方法を用いることによって、高性能ピストン
の提供が可能になる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明は、Cを3.10〜
3.90%、Siを2.50〜4.00%、Mnを0.
45%以下、Pを0.05%以下、Sを0.008%以
下、Cuを0.5%以下、Moを0.3%以下、Mgを
0.05%以下、Bi+Sb+Tiを0.1%以下含有
し、金型鋳造法によって鋳造して鋳造物中に超微細黒鉛
組織を有するようにした球状黒鉛鋳鉄およびその鋳造方
法に関するものである。
【0022】従ってこのような鋳鉄および鋳造方法によ
れば、チル組織の発生が防止され、微細組織を有する鋳
物を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の態様に係る鋳鉄による鋳物の
ミクロ組織を示す写真である。
【図2】従来の球状黒鉛鋳鉄鋳物のミクロ組織を示す写
真である。
【図3】Siの含有量に対する黒鉛粒数の変化を示すグ
ラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千田 昭夫 宮城県仙台市青葉区大手町9丁目10番501 号 Fターム(参考) 4K014 BA01 BA13 BA16 BC12 BC13 BD08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Cを3.10〜3.90%、Siを2.5
    0〜4.00%、Mnを0.45%以下、Pを0.05
    %以下、Sを0.008%以下、Cuを0.5%以下、
    Moを0.3%以下、Mgを0.05%以下、Bi+S
    b+Tiを0.1%以下含有し、金型鋳造法に用いられ
    る球状黒鉛鋳鉄。
  2. 【請求項2】希土類元素を0.1%以下含有することを
    特徴とする請求項1に記載の球状黒鉛鋳鉄。
  3. 【請求項3】鋳造物が微細黒鉛組織を有することを特徴
    とする請求項1に記載の球状黒鉛鋳鉄。
  4. 【請求項4】Cを3.10〜3.90%、Siを2.5
    0〜4.00%、Mnを0.45%以下、Pを0.05
    %以下、Sを0.008%以下、Cuを0.5%以下、
    Moを0.3%以下、Mgを0.05%以下、Bi+S
    b+Tiを0.1%以下含有し、金型鋳造法によって鋳
    造して鋳造物中に微細黒鉛組織を有するようにした球状
    黒鉛鋳鉄の鋳造方法。
  5. 【請求項5】金型内への流入速度を1.5kg/秒以下
    とし、冷却速度を15℃/秒以上で鋳造し、球状黒鉛粒
    数を1900個/mm2 以上晶出させることを特徴とす
    る請求項4に記載の球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法。
  6. 【請求項6】金型を用いて最小肉厚が2mm以上で10
    mm以下の値を有する肉厚不同の鋳造を行なうことを特
    徴とする請求項4に記載の球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法。
  7. 【請求項7】球状黒鉛粒から成る微細黒鉛組織によって
    チル組織の発生を防止することを特徴とする請求項4に
    記載の球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法。
  8. 【請求項8】溶湯を球状化処理剤で球状化処理し、金型
    に注湯するまでに1回以上の接種を兼ねて加珪を行なう
    ことにより、Siの合計が2.50〜4.00%になる
    ようにすることを特徴とする請求項7に記載の球状黒鉛
    鋳鉄の鋳造方法。
  9. 【請求項9】加珪が0.2%以上であることを特徴とす
    る請求項8に記載の球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法。
  10. 【請求項10】金型鋳造法によって鋳造される鋳造物が
    内燃機関用ピストンであることを特徴とする請求項4に
    記載の球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法。
JP10226524A 1998-07-27 1998-07-27 球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法 Pending JP2000045011A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10226524A JP2000045011A (ja) 1998-07-27 1998-07-27 球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10226524A JP2000045011A (ja) 1998-07-27 1998-07-27 球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000045011A true JP2000045011A (ja) 2000-02-15

Family

ID=16846486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10226524A Pending JP2000045011A (ja) 1998-07-27 1998-07-27 球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000045011A (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006122917A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Nissin Kogyo Co Ltd 鋳鉄方法及び鋳鉄製品
US7134478B2 (en) 2003-01-27 2006-11-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of die casting spheroidal graphite cast iron
JP2007185696A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Nissin Kogyo Co Ltd 鋳鉄方法及び鋳鉄用金型
CN102330013A (zh) * 2011-09-22 2012-01-25 山东省四方技术开发有限公司 热轧无缝钢管连轧机球墨铸铁轧辊及其制备方法
KR20140061165A (ko) * 2012-11-13 2014-05-21 현대모비스 주식회사 고강도와 고인성의 구상 흑연 주철 및 이로부터 제조된 자동차용 부품
WO2016051725A1 (ja) * 2014-09-29 2016-04-07 ヤンマー株式会社 ピストン用球状黒鉛鋳鉄、一体型ピストン及び舶用エンジン
WO2017010569A1 (ja) * 2015-07-15 2017-01-19 株式会社I2C技研 超微細球状黒鉛を有する球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品の製造方法及び球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品
CN110284050A (zh) * 2019-07-29 2019-09-27 河北恒工机械装备科技有限公司 一种防止碎块状石墨形成的大断面球墨铸铁型材及工艺
WO2019238321A1 (de) * 2018-06-11 2019-12-19 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Kolben für verbrennungsmotoren und verwendung eines kolbens für verbrennungsmotoren
CN116065085A (zh) * 2023-01-04 2023-05-05 日月重工股份有限公司 一种超厚大球墨铸铁及其制备方法
CN116200646A (zh) * 2022-12-30 2023-06-02 四川天奇永大机械制造有限公司 用于大型风电铸件产品的铸造材料及铸造方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7134478B2 (en) 2003-01-27 2006-11-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of die casting spheroidal graphite cast iron
JP2006122917A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Nissin Kogyo Co Ltd 鋳鉄方法及び鋳鉄製品
JP2007185696A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Nissin Kogyo Co Ltd 鋳鉄方法及び鋳鉄用金型
CN102330013A (zh) * 2011-09-22 2012-01-25 山东省四方技术开发有限公司 热轧无缝钢管连轧机球墨铸铁轧辊及其制备方法
KR20140061165A (ko) * 2012-11-13 2014-05-21 현대모비스 주식회사 고강도와 고인성의 구상 흑연 주철 및 이로부터 제조된 자동차용 부품
KR101988463B1 (ko) 2012-11-13 2019-06-12 현대모비스 주식회사 고강도와 고인성의 구상 흑연 주철 및 이로부터 제조된 자동차용 부품
WO2016051725A1 (ja) * 2014-09-29 2016-04-07 ヤンマー株式会社 ピストン用球状黒鉛鋳鉄、一体型ピストン及び舶用エンジン
JP2016069674A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 ヤンマー株式会社 ピストン用球状黒鉛鋳鉄、一体型ピストン及び舶用エンジン
JPWO2017010569A1 (ja) * 2015-07-15 2018-07-19 株式会社I2C技研 超微細球状黒鉛を有する球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品の製造方法及び球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品
WO2017010569A1 (ja) * 2015-07-15 2017-01-19 株式会社I2C技研 超微細球状黒鉛を有する球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品の製造方法及び球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品
JP2021165436A (ja) * 2015-07-15 2021-10-14 株式会社I2C技研 微細球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品
JP6998015B2 (ja) 2015-07-15 2022-01-18 国立大学法人東北大学 球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品の製造方法
US11254993B2 (en) 2015-07-15 2022-02-22 I2C Co., Ltd. Method for producing die-cast product of spheroidal graphite cast iron having ultrafine spheroidal graphite, and die-cast product of spheroidal graphite cast iron
WO2019238321A1 (de) * 2018-06-11 2019-12-19 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Kolben für verbrennungsmotoren und verwendung eines kolbens für verbrennungsmotoren
US11391237B2 (en) 2018-06-11 2022-07-19 Federal-Mogul Nurnberg Gmbh Piston for internal combustion engines, and use of a piston for internal combustion engines
CN110284050A (zh) * 2019-07-29 2019-09-27 河北恒工机械装备科技有限公司 一种防止碎块状石墨形成的大断面球墨铸铁型材及工艺
CN116200646A (zh) * 2022-12-30 2023-06-02 四川天奇永大机械制造有限公司 用于大型风电铸件产品的铸造材料及铸造方法
CN116065085A (zh) * 2023-01-04 2023-05-05 日月重工股份有限公司 一种超厚大球墨铸铁及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3582795B2 (ja) 過共晶AlSi合金による内燃エンジン用シリンダライナの製造方法
TWI655300B (zh) High rigidity low thermal expansion casting and manufacturing method thereof
JPH11511074A (ja) アルミニウム合金の熱変態及び半溶融成形
JP7241303B2 (ja) 超微細球状黒鉛を有する球状黒鉛鋳鉄の金型鋳造品の製造方法及び球状化処理剤
JP2000045011A (ja) 球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛鋳鉄の鋳造方法
US9670787B2 (en) Ti—Al-based heat-resistant member
JPH1112674A (ja) 内燃機関ピストン用アルミニウム合金およびアルミニウム合金製ピストン
JPH08104937A (ja) 高温強度に優れた内燃機関ピストン用アルミニウム合金及び製造方法
CN112210708A (zh) 一种球墨铸铁及利用消失模制备该球墨铸铁的方法
JP3735658B2 (ja) 高強度ダクタイル鋳鉄
JPH03146637A (ja) 鋳鉄及びその改質方法
JP2007531627A (ja) 過共晶アルミニウム合金の半凝固鋳造プロセス
CN109338132B (zh) 一种稀土变形镁合金坯料制备方法
JP2000001731A (ja) 過共晶Al−Si系合金ダイカスト部材及びその製造方法
CN108396266B (zh) 一种过共晶铝硅合金中共晶硅在液相线温度处的球化退火方法
CN113930644B (zh) 一种耐热Al-Fe-Si铝合金及其制备方法
JP2002235139A (ja) 耐火花消耗性に優れた点火プラグ電極材
JP3768778B2 (ja) 厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法
JPH08103859A (ja) 半溶融金属の成形方法
JP3797818B2 (ja) 鋳鉄製造用黒鉛球状化合金
CN105543638A (zh) 一种用于铸造汽车发动机外壳用金属块
JPS5917183B2 (ja) 鋳放しパ−ライト地球状黒鉛鋳鉄
RU1833581C (ru) Способ получения отливок с направленной структурой
CN112063904A (zh) 一种半固态Mg-Zn-Y-Al合金浆料及其制备方法和应用
JPH10330817A (ja) 共晶黒鉛鋳鉄およびその製造方法