JP2000144304A - チクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料およびそれを用いた鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝固収縮時のクラックの起点となるチル組織
と靭性の高い相の並列（混合）とすることにより、薄肉
や細形状の製品であってもクラックの発生を未然に防止
する。 【解決手段】 Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、
Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０％、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが１０
ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％、Ｍｎが０．８ｗｔ％≦Ｍｎ
≦１．５ｗｔ％であるチクソキャスティング用Ｆｅ系合
金材料である。このＦｅ系合金材料では、固相部分がマ
ルテンサイトとオーステナイトからなり、液相部分がオ
ーステナイトとセメンタイトとの共晶からなるレデブラ
イトであり、オーステナイトの存在により靭性が向上
し、凝固収縮時のクラックの発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チクソキャスティ
ング用Ｆｅ系合金材料に係り、特に、凝固形成時に発生
する薄肉部や細い溶湯通路部での凝固収縮によるクラッ
クの発生を防止することができるチクソキャスティング
用Ｆｅ系合金材料とそれを用いた鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】チクソキャスティング法では、鋳造材料
を加熱して固相（略固相となっている相、以下同じ）と
液相とが共存する半溶融状態とし、次いで、その半溶融
状態の鋳造材料を加圧下で鋳型のキャビティに充填し、
その加圧下で鋳造材料を凝固させるようにしている。こ
のようなチクソキャスティング法では、鋳造材料を半溶
融状態とすることにより、低い溶融温度で鋳型への鋳造
が可能であるため、鋳型への熱負荷が一般の鋳造と比べ
て極めて軽減され、型寿命が長く経済的であるととも
に、普通のダイキャスト装置を用いることができる等の
利点があることから、近年では広く普及している。この
ようなチクソキャスティング法として特開平５−４３９
７８号公報では、Ｃ：２．６〜３．６ｗｔ％、Ｓｉ：０
〜３．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％含有し、
かつ、共晶の量が５０ｗｔ％以上で７０ｗｔ％以下、炭
素等量（Ｃｗｔ％＋０．３Ｓｉｗｔ％）が３．５〜３．
９ｗｔ％を満たすＦｅ系合金材料を用い、固相率を３０
〜５０ｗｔ％としてチクソキャスティングを行うことに
より、収縮孔の少ない良好な鋳物を得ることができると
されている。

【０００３】ところで、Ｆｅ系合金材料を用いたチクソ
キャスティング法では、溶湯温度が低い状態で鋳型へ充
填するため、薄肉製品や複雑な形状の製品を鋳造する場
合のように、内部に狭い溶湯通路を有する鋳型を用いる
鋳造では、半溶融鋳造材料が鋳型壁面から急激に冷却さ
れ、得られた製品のうち液相から凝固した部分が靭性の
低いチル組織になる。このチル組織は、鋳造材料の凝固
収縮時にクラック発生の起点となるため、鋳型内部に狭
い溶湯通路を設けないような設計を余儀なくされてい
た。そこで、特開平９−２３９５１３号および特開平９
−２３９５１４号では、薄板形状の製品の表面性状を向
上させることも兼ね、鋳型内壁部に炭素材料（黒鉛）を
用いることにより溶湯の急冷を緩和し、チル組織、特に
セメンタイトの生成を抑制し、割れの少ない鋳物製品を
製造することができるダイキャスト用鋳型が提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶湯を
鋳型に直接鋳造する場合よりも低い温度での鋳造が可能
なチクソキャスティング法においても、Ｆｅ系合金材料
を用いると溶湯温度は１２００℃前後というかなりの高
温であり、しかも、溶湯を加圧するダイキャスト法を用
いるため使用環境がかなり厳しい。したがって、炭素材
料を用いた鋳型では、特に、製品の薄肉部や溶湯通路等
での鋳型表面の溶損が激しい。このため、鋳型の交換を
頻繁に行う必要があり、経済的でなく生産性も低下する
という問題があった。したがって、薄肉の製品のクラッ
クの発生を防止するために、鋳造材料そのものを改善す
ることが重要な課題となっていた。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、従来の鋳型を用いることで経済性および生産性を低
下させることなく、凝固収縮時のクラックの起点となる
チル組織と靭性の高い相の並列（混合）とすることによ
り、薄肉や細形状の製品であってもクラックの発生を未
然に防止することができるチクソキャスティング用Ｆｅ
系合金材料とそれを用いた鋳造方法を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、凝固時の
チル組織の発生を抑制するために鋭意研究を重ねた結
果、オーステナイト生成元素であるＭｎに着目した。す
なわち、本発明者は、適量のＭｎを含有するＦｅ系合金
材料に加熱処理を施すことにより、液相と固相とが混在
する半溶融合金材料を調製し、これをチクソキャスティ
ングして製品の組織を観察した。その結果、複雑形状
（薄肉部）を有する製品であっても、全体的に固相部分
がオーステナイトとマルテンサイトの混合組織となり、
液相部分がチル組織のレデブライトとなる成形後の組織
が得られることを見出した。さらに、肉厚部を有する製
品を鋳造する場合には、冷却速度が遅い部分でのパーラ
イト化を阻害して固相部分にオーステナイトを残留させ
ることも判った。そして、固相部分に残留したオーステ
ナイトにより、組織全体の靭性が増加し、成形後の鋳型
中での凝固収縮によるクラックの発生が防止されること
を見い出した。

【０００７】本発明の第１のＦｅ系合金材料は、上記知
見に基づいてクラック発生の防止に寄与するＭｎ量を定
量的に解析してなされたもので、Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ
≦２．５ｗｔ％、Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０
％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、共晶量Ｅｃが１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％である
チクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料において、Ｍｎ
を０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％含有することを特
徴としている。以下、上記数値限定の根拠を本発明の作
用とともに説明する。

【０００８】共晶量Ｅｃ：１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ
％ Ｆｅ系合金材料を加熱して行くと、共晶温度で共晶の溶
融が始まり、その溶融潜熱のために温度の上昇は一時停
止し、その温度で共晶の溶融が進行する。そして、全て
の共晶が溶融すると温度は再び上昇し始める。したがっ
て、共晶量が多ければ固相率が低くなる。チクソキャス
ティング法では、固相率を厳密に管理する必要があるこ
とから、共晶温度よりもやや高い温度まで加熱すること
で加熱温度に基づいて固相率を管理する。本発明では、
共晶量Ｅｃを前述の特開平５−４３９７８号における５
０ｗｔ％≦Ｅｃ≦７０ｗｔ％よりも低く設定することに
より、製品の機械的特性を向上させるとともに固相率を
高めている。

【０００９】一般に、Ｆｅ系合金材料を加熱して半溶融
状態にすると、共晶の溶融（共晶溶解）で生じた液相が
固相の周りを取り囲む。液相は大きな潜熱を持っている
ためその流動性が維持され、固相が成長して凝固収縮が
進行している間も固相どうしの隙間に液相が充分に供給
され、ミクロンオーダーの空孔の発生が防止される。こ
れにより、チクソキャスティング特有の機械的特性を有
する製品を得ることができる。ところが、共晶量が上記
従来技術のように多いと、熱処理後に粗大な黒鉛の析出
量が多くなって製品の機械的特性が通常の鋳込みによる
鋳物と同等になってしまう。本発明者の検討によれば、
共晶量Ｅｃを５０ｗｔ％未満にすることにより、製品の
ヤング率、引張強さ、疲労強度等の機械的特性が向上す
ることが判明している。また、共晶量Ｅｃを５０ｗｔ％
未満にすることで固相率を高めることができ、これによ
り、鋳造温度（半溶融Ｆｅ系合金材料の温度、以下、同
じ）を低温側にシフトさせ、鋳造装置の耐久劣化を緩和
することができるとともに、半溶融材料の自立性等の取
扱性を向上させることができる。

【００１０】一方、共晶量Ｅｃが１０ｗｔ％以下の場合
には、鋳造温度がＦｅ系合金の平衡状態図の液相線近く
まで上昇してしまい、鋳造装置や搬送装置の熱負荷が高
くなってその耐久性を劣化させる。よって、共晶量Ｅｃ
は、１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％とした。

【００１１】Ｃ：１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％ ＣはＳｉとともに共晶量を左右する元素であり、共晶量
が１０ｗｔ％を上回るようにするためには１．８ｗｔ％
以上含有する必要がある。また、Ｃの含有量が１．８ｗ
ｔ％未満では、Ｓｉの含有量を増やして共晶量が１０ｗ
ｔ％を上回るようにしても、鋳造温度が高くなってしま
うのでチクソキャスティングの利点が滅殺される。一
方、Ｃの含有量が２．５ｗｔ％を上回ると共晶量が多く
なり、その結果、前述のように黒鉛の析出量が多くなる
とともに、固相率が低下して鋳造装置の耐久性と半溶融
材料の取扱性を低下させる。よってＣの含有量は１．８
ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％とした。

【００１２】Ｓｉ：１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％ Ｓｉの含有量が１．０ｗｔ％未満では、Ｃの含有量が
１．８ｗｔ％未満のときと同様に鋳造温度が高くなって
しまう。一方、Ｓｉの含有量が３．０ｗｔ％を上回る
と、硬くて脆いシリコフェライトが増加して製品の機械
的特性の向上を図ることができない。よって、Ｓｉの含
有量は１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％とした。

【００１３】また、ＣとＳｉの含有量と固相率との関係
から上記数値限定の根拠を説明する。図１はＦｅ−Ｃ−
Ｓｉ系合金における加熱温度と固相率との関係を示す線
図であり、Ｃ，Ｓｉ含有量がそれぞれ本発明の下限値の
１．８ｗｔ％、１．０ｗｔ％の場合と、Ｃ，Ｓｉ含有量
がそれぞれ本発明の上限値の２．５ｗｔ％、３．０ｗｔ
％の場合の加熱温度−固相率の関係を示している。Ｃ，
Ｓｉ含有量の下限値未満では、必要な固相率Ｒ（例えば
Ｒ＞５０ｗｔ％）を得るためには鋳造温度がかなり高く
なってしまうのが判る。換言すれば、鋳造装置等の耐久
性の観点から設定される鋳造温度では固相率が高く、溶
湯の充填不良や湯境などにおける成形不良が生じる。一
方、Ｃ，Ｓｉ含有量の上限値を上回ると、固相率が低い
結果チル組織が増大し、クラックが発生し易くなること
が判る。なお、図１には、後述する実施例２（Ｃ：２．
２８ｗｔ％、Ｓｉ：１．９６ｗｔ％）の加熱温度と固相
率の関係も示した。

【００１４】Ｍｎ：０．８ｗｔ％≦１．５ｗｔ％ Ｍｎは脱酸剤として添加されるが、前述のとおりオース
テナイト生成元素であり、固相部分にオーステナイトを
残留させる重要な元素である。Ｍｎの含有量が０．８ｗ
ｔ％を下回ると、固相部分でのオーステナイトの残留が
不充分になるとともに、チル組織を呈するレデブライト
におけるオーステナイトの晶出が不充分となる。一方、
Ｍｎの含有量が１．５ｗｔ％を上回ると、レデブライト
中のセメンタイト［（ＦｅＭｎ）_３Ｃ］の析出量が多く
なるため、製品の靭性および切削性が低下する。よっ
て、Ｍｎの含有量は０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％
とした。

【００１５】さらに、本発明者は、オーステナイト生成
元素であるＮｉと組織の微細化元素であるＴｉに着目し
て検討を重ねた結果、これら元素を上記元素と併用する
ことにより、成形後の凝固収縮によるクラックの発生を
より一層確実に防止できることを見出した。本発明の第
２のＦｅ系合金材料は、上記知見に基づいてなされたも
ので、Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、Ｓｉを
１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが１０ｗ
ｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％であるチクソキャスティング用
Ｆｅ系合金材料において、Ｎｉを０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦
３．０ｗｔ％、Ｔｉを０．０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．６ｗ
ｔ％のうち少なくとも１種以上をさらに含有し、元素Ａ
のｗｔ％を［Ａｗｔ％］としたときに下記式を満足し、
かつ、Ｍｎの含有量を０．６ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ
％にしたことを特徴としている。

【数２】［Ｍｎｗｔ％］＋［Ｎｉｗｔ％］＋［Ｔｉｗｔ
％］≧０．８ｗｔ％

【００１６】上記数値限定のうちＣとＳｉの含有量およ
び共晶量は、前述の第１のチクソキャスティング用Ｆｅ
系合金材料と同じであり、その限定理由も同じである。
このチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料は、Ｎｉお
よび／またはＴｉをさらに添加し、それらとＭｎとの総
量を規定しているところに特徴がある。以下、これらの
数値限定の根拠について説明する。

【００１７】Ｎｉ：０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦３．０ｗｔ％ オーステナイト生成元素であるＮｉは、オーステナイト
の残留をさらに促進するとともに、残留させたオーステ
ナイトに不純物を閉じ込めて無害化する。つまり、靭性
を低下させる不純物を靭性に富むオーステナイト中に分
散させることにより、不純物が機械的特性に対して影響
しないようにする働きがある。また、Ｎｉは肉厚部のよ
うに徐冷される部分のパーライト化を防止する働きがあ
る。そのような効果を得るためには、Ｎｉの含有量は
０．２ｗｔ％以上必要である。一方、製品を鋳造した後
には、セメンタイトを消失させて微細な球状黒鉛にする
熱処理が行われるのが通常であるが、Ｎｉの含有量が
３．０ｗｔ％を上回ると、析出した黒鉛が凝集して靭性
を低下させるとともに、熱処理後の冷却でマトリックス
がマルテンサイト化し硬度が高くなる。さらに、Ｎｉの
過剰な添加は材料費のコストアップにつながる。よっ
て、Ｎｉの含有量は０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦３．０ｗｔ％
とした。

【００１８】Ｔｉ：０．０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．６ｗｔ
％ Ｔｉは固相の結晶粒を微細化して靭性をさらに高める働
きがある。Ｔｉの含有量が０．０５ｗｔ％未満ではその
ような効果が得られず、一方、０．６ｗｔ％を超えて含
有するとＴｉＣが析出し、これによって切削性が低下す
るとともに溶湯の流動性を低下させ、鋳造欠陥の原因と
なる。よって、Ｔｉの含有量は０．０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦
０．６ｗｔ％とした。なお、Ｔｉおよび／またはＮｉを
含有する結果、Ｍｎの含有量の下限値は、前述の第１の
チクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料よりも低い０．
６ｗｔ％まで許容される。また、Ｍｎの含有量の上限値
とその根拠は、前述の第１のチクソキャスティング用Ｆ
ｅ系合金材料と同じである。

【００１９】Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉの総量：０．８ｗｔ％以
上 通常の鋳込みによる鋳造でも固相部分にオーステナイト
を残留させることは可能であるが、そのためには冷却速
度を極めて厳密に管理しなければならない。本発明は、
チクソキャスティング法という固相と液相とが共存する
鋳造方法に、Ｍｎ、ＮｉおよびＴｉの特性を組み合わせ
ることで、固相部分にオーステナイトが残留するととも
に結晶粒が微細化し、組織全体の靭性が増加して成形後
の鋳型中での凝固収縮によるクラックの発生が一層確実
に防止される。上記したＭｎ、ＮｉおよびＴｉの総量の
下限値である０．８ｗｔ％は、そのような効果を冷却速
度の影響をうけずに得るための条件である。

【００２０】上記のようなチクソキャスティング用Ｆｅ
系合金材料を用いて鋳造するには、固相率が５０ｗｔ％
を上回る半溶融状態とする。これにより、鋳造温度を低
温側へシフトして鋳造装置の耐久劣化を緩和するととも
に、オーステナイトが残存した微細な固相組織が多いこ
とは、凝固収縮時のクラックの発生防止に一層の効果を
もたらす。さらに、固相率が５０ｗｔ％以下では、液相
量が多すぎて半溶融材料の自立性と取扱性が悪化する。

【００２１】

【実施例】Ａ．鋳造装置 以下、具体的な実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。図２は図３に示すオイルポンプカバー２０を鋳造
するために用いられる加圧鋳造装置１を示す断面図であ
り、鋳造されたオイルポンプカバー２０は、湯道２１と
製品部２２とからなっている。この加圧鋳造装置１は、
鉛直な合せ面２ａ、３ａを有する固定金型２および可動
金型３を備え、両合せ面２ａ、３ａ間に鋳物形成用キャ
ビティ４が形成される。固定金型２には、Ｆｅ系合金材
料５を収容するチャンバ６が形成され、チャンバ６は円
錐台形孔７およびゲート８を介してキャビティ４に連通
している。また、固定金型２には、チャンバ６に連通す
るスリーブ９が水平に取り付けられ、スリーブ９には、
チャンバ６に挿入されるプランジャ１０が水平方向に摺
動自在に嵌合されている。そして、スリーブ９の周壁上
部に形成された材料挿入口１１から半溶融状態のＦｅ系
合金材料５を落下させ、プランジャ１０を左方向へ水平
移動させることで材料５をキャビティ４内に充填するよ
うになっている。キャビティ４には、ゲート８の直後の
位置に湯道４ａが設けられ、オイルポンプカバー２０の
中央の孔２３を形成する抜きピン４ｂと周縁部のボルト
孔２４を形成する抜きピン４ｃが設けられている。な
お、固定および可動金型２，３は、例えばＳＫＤ６１等
の鉄系合金で構成される。なお、冷却速度を増すために
Ｃｕ−Ｂｅ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ系な
どの銅系合金で構成しても良い。

【００２２】Ｂ．鋳造用材料 図４は本実施例（比較例も含む）で使用されるＦｅ−Ｃ
−Ｓｉ系合金材料におけるＣおよびＳｉ含有量と共晶量
Ｅｃとの関係を示す線図である。この図に示すように、
固相線の右側へ向かって共晶量Ｅｃがそれぞれ１０ｗｔ
％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ
％、１００ｗｔ％の１０ｗｔ％共晶線、２０ｗｔ％共晶
線、３０ｗｔ％共晶線、４０ｗｔ％共晶線、５０ｗｔ％
共晶線、１００ｗｔ％共晶線が並んでいる。

【００２３】また、Ｆｅ系合金材料の共晶量Ｅｃは１０
ｗｔ％≦Ｅｃ≦５０ｗｔ％としており、これは図４では
１０ｗｔ％共晶線と５０ｗｔ％共晶線の間の範囲とな
る。さらに、Ｆｅ系合金材料のＣの含有量は１．８ｗｔ
％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、Ｓｉの含有量は１．０ｗｔ％≦
Ｓｉ≦３．０ｗｔ％としており、この含有量で図４を区
画すると、点ａ_１〜点ａ_６を結んで得られる略六角形状
の範囲となる。そして、以下に説明する本発明の実施例
と比較例のＦｅ系合金材料は、略六角形状の範囲内とな
るように成分が調整されている。なお、図４における括
弧内の数字は、Ｃ含有量をｘ軸、Ｓｉ含有量をｙ軸とし
たときの座標である。

【００２４】Ｃ．鋳造試験 図２に示す加圧鋳造装置１を用いて、直径が５０ｍｍ、
長さが６５ｍｍの円柱状Ｆｅ系合金材料を半溶融状態に
加熱し、最小肉厚部の厚さが２．５ｍｍ、図３に示す９
箇所の抜き穴を有するオイルポンプカバーを鋳造した。
その際の金型の予熱温度は２５０℃、加圧保持時間は５
秒とした。この鋳造に使用したＦｅ系合金材料の成分、
鋳造温度、共晶量および固相率を表１に示した。なお、
表１中実施例１，２，３は、それぞれＭｎ単独、Ｍｎと
Ｎｉの組合せ、ＭｎとＴｉの組合せでＭｎ，Ｎｉ，Ｔｉ
の総量をほぼ０．８ｗｔ％にしたものである。また、実
施例４は、Ｍｎを単独でほぼ１．２％含有し、実施例
５，６は、ＭｎとＮｉを組み合わせてそれらの総量を
２．０ｗｔ％前後にしたものである。さらに、実施例７
は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉを組み合わせてそれらの総量を
２．３ｗｔ％としたものであり、実施例８，９は、Ｍｎ
とＮｉを組み合わせてそれらの総量を２．５ｗｔ％以上
にしたものである。

【００２５】比較例１０〜１３は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの
総量が０．８ｗｔ％を下回るものとした。また、比較例
１４，１５は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量は０．８ｗｔ％
を上回るが、Ｍｎを極力含有しないものとした。以上の
Ｆｅ系合金材料を用いてオイルポンプカバーの鋳造を行
い、各製品へのクラックの発生の有無をレッドマークチ
ェックで確認した。その結果、クラックが発生しなかっ
た場合を「○」、発生した場合を「×」として表１に併
記した。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１に示すように、実施例１〜９では一切
クラックが発生しなかったのに対し、比較例１０〜１５
では全て発生した。図５に実施例のオイルポンプカバー
を示し、図６に、比較例で発生した大きな割れとボルト
孔部分に発生したヘアークラックを示す。また、図７
に、比較例において２つの抜きピンの間で拘束されるこ
とによって生じたクラックを示す。Ｍｎを単独で含有す
る場合を比較すると、比較例１０，１１，１３ではＭｎ
の含有量が０．７８ｗｔ％以下でクラックが発生したの
に対し、実施例１、４では、Ｍｎの含有量が０．８ｗｔ
％以上でクラック発生しなかった。以上のように、Ｍｎ
を単独で含有する場合には、その含有量は０．８％以上
であるとした第１発明の数値限定の根拠を裏付ける結果
となった。

【００２８】また、Ｍｎの含有量が０．８％を下回るが
０．６ｗｔ％以上で、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量が０．８
％以上である実施例２，３，５，７〜９でクラックが発
生しなかったのに対し、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量が０．
８ｗｔ％以上であってもＭｎを極力含有しない比較例１
４，１５ではクラックが発生している。このように、Ｍ
ｎに加えてＮｉおよび／またはＴｉを含有する場合に
は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉを総量で０．８％以上含有し、か
つ、Ｍｎは０．６ｗｔ％以上含有するとした第２発明の
数値限定を裏付ける結果となった。

【００２９】Ｄ．金属組織観察 図８は実施例６の内部組織を示す顕微鏡写真（１００
倍）である。図８において黒く針状をしているのがマル
テンサイトで、これに隣接する灰色の部分がオーステナ
イトである。そして、これらマルテンサイトとオーステ
ナイトが上記鋳造の際に固相であった部分である。ま
た、固相部分の周囲の濃い灰色の部分はオーステナイト
とセメンタイトとの共晶からなるレデブライトであり、
上記鋳造の際に液相であった部分である。

【００３０】また、図９は比較例１１の内部組織を示す
顕微鏡写真（１００倍）である。図９において黒い部分
が上記鋳造の際に固相であった部分であり、パーライト
組織を呈している。また、その固相部分の周囲の濃い灰
色の部分はオーステナイトとセメンタイトとの共晶から
なるレデブライトであり、上記鋳造の際に液相であった
部分である。図７および図８を比較して明らかなよう
に、実施例６では固相部分にオーステナイトが存在して
いるため、全体としてオーステナイトの量が多く、靭性
が向上されていることが理解できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系（三元系）合金材料において、Ｍｎ含
有量と共晶量とを適切に限定しているため、凝固収縮時
にクラック発生の起点となるチル組織と靭性の高いオー
ステナイトの並列とすることにより、薄肉や細形状の製
品であってもクラックの発生を未然に防止することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｃ，Ｓｉ含有量に対応した加熱温度と固相率
との関係を示す線図である。

【図２】 本発明の実施例で使用した加圧鋳造装置の断
面図である。

【図３】 実施例で鋳造したオイルポンプカバーを示す
平面図である。

【図４】 Ｃ，Ｓｉ含有量と共晶量との関係を示す線図
である。

【図５】 実施例で鋳造したオイルポンプカバーを示す
写真である。

【図６】 比較例で鋳造したオイルポンプカバーのクラ
ックを示す写真である。

【図７】 比較例で鋳造したオイルポンプカバーのクラ
ックを示す写真である。

【図８】 実施例で鋳造したオイルポンプカバーの内部
組織を示す顕微鏡写真である。

【図９】 比較例で鋳造したオイルポンプカバーの内部
組織を示す顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１…加圧鋳造装置、５…Ｆｅ系合金材料、４…キャビテ
ィ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、
   Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０％、残部がＦｅおよ
   び不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが１０
   ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％であるチクソキャスティング
   用Ｆｅ系合金材料において、 Ｍｎを０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％含有すること
   を特徴とするチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料。
2. 【請求項２】 Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、
   Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％、残部がＦｅ
   および不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが
   １０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％であるチクソキャスティ
   ング用Ｆｅ系合金材料において、 Ｎｉを０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦３．０ｗｔ％、Ｔｉを０．
   ０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．６ｗｔ％のうち少なくとも１種
   以上をさらに含有し、元素Ａのｗｔ％を［Ａｗｔ％］と
   したときに下記式を満足し、かつ、Ｍｎの含有量を０．
   ６ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％にしたことを特徴とする
   チクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料。 【数１】［Ｍｎｗｔ％］＋［Ｎｉｗｔ％］＋［Ｔｉｗｔ
   ％］≧０．８ｗｔ％
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のチクソキャス
   ティング用Ｆｅ系合金材料を固相率が５０ｗｔ％を上回
   る半溶融状態として用いることを特徴とする鋳造方法。