JP2000291430A - 排気系部品、およびそれを用いた内燃機関、並びに排気系部品の製造方法 - Google Patents

排気系部品、およびそれを用いた内燃機関、並びに排気系部品の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １０００℃を超える温度、または
１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガ
スに曝されての耐久性に優れ、薄肉としてまたエンジン
の後方に配置して排気ガス浄化用触媒の初期機能を向上
させることができる排気系部品と、それを用いた内燃機
関、並びに排気系部品の製造方法を得る。 【解決手段】 排気系部品を、高Ｃｒ高Ｎｉオー
ステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の少
なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下とし、１０１０℃におい
て２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃ
ｍ2 以下、またはさらに１０５０℃において２００時間
大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下、
またはさらに１１００℃において２００時間大気中に保
持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ2 以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジン用
のエキゾーストマニホールドやタービンハウジングなど
の排気系部品、およびそれを用いた内燃機関、並びに排
気系部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車のエキゾーストマニホール
ドやタービンハウジング等の排気系部品等は、ニレジス
ト鋳鉄（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｕ系オーステナイト鋳鉄）等の
耐熱鋳鉄やフェライト系耐熱鋳鋼などが採用されてい
た。しかし、ニレジスト鋳鉄は、排気ガス温度が９００
℃までは高温強度が比較的良好であるが、それ以上の温
度では耐久性が劣る。また、フェライト系耐熱鋳鋼は、
排気ガス温度が９５０℃以上の高温強度が劣るという問
題点がある。
【０００３】ニレジスト鋳鉄等の耐熱鋳鉄やフェライト
系耐熱鋳鋼より高温に耐える材料として、オーステナイ
ト系耐熱鋳鋼がある。例えば特開昭５４−９６４１８号
公報には、その特許請求の範囲の項に、Ｃ：０．１〜
１．５％，Ｓｉ：０．５〜５．０％，Ｍｎ：２．５％未
満，Ｃｒ：１５〜３５％，Ｎｉ：８〜４５％，Ｗ：０．
５〜３．０％，Ｎｂ：０．２〜５．０％，またはさら
に、Ｍｏ：０．５〜２．０％、またはさらに、Ｓ：０．
０５〜０．２５％，残部が実質的にＦｅとした記載があ
る。そして、この特開昭５４−９６４１８号公報の実施
例には、Ｃ：０．１２〜１．４２％，Ｓｉ：０．２３〜
０．７３％，Ｍｎ：０．７７〜０．８３％，Ｍｏ：０．
８７〜１．６２％，Ｃｒ：２４．８〜２５．３％，Ｎ
ｉ：１９．６〜２０．３％，Ｗ：０．８６〜１．６％，
Ｎｂ：０．２１〜１．３３％，Ｓ：０．０８〜０．１６
％として、Ｓを添加含有させて被削性を向上させ、また
１０００℃における高温引張強さを１０．６〜１５．４
ｋｇ／ｍｍ2 、９００℃における酸化減量を１．７〜
８．３ｍｇ／（ｄｍ2 ・ｈｒ）とした記載がある。
【０００４】本出願人も、９００℃以上高温での使用に
耐えるオーステナイト系耐熱鋳鋼として、特開平５−５
１６１号公報、特開平７−２２８９４８号公報に記載さ
れる発明を提案した。
【０００５】すなわち、特開平５−５１６１号公報とし
て、質量比で、Ｃ：０．２０〜０．６０％，Ｓｉ：２．
００％以下，Ｍｎ：１．００以下，Ｃｒ：１５〜３０
％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｗ：２〜６％，Ｎｂ：０．２〜
１．０％，Ｂ：０．００１〜０．０１％，残部：Ｆｅお
よび不可避不純物，あるいはそれらにＭｏ：０．２〜１
％および／またはＣｏ：２０％以下として、特に９００
℃を超える加熱と冷却の繰り返し熱サイクルを受けても
高温強度が優れるオーステナイト系耐熱鋳鋼およびそれ
からなる排気系部品を提案した。そして、実施例におい
て、Ｃ：０．１９〜０．４９％，Ｓｉ：０．８７〜１．
０６％，Ｍｎ：０．４６〜０．５９％，Ｃｒ：１８．８
２〜２８．２０％，Ｎｉ：８．２６〜１８．８４％，
Ｗ：２．０２〜５．０３％，Ｎｂ：０．２８〜０．９８
％，Ｂ：０．００２〜０．００８％，残部：Ｆｅおよび
不可避不純物，あるいはそれらにＭｏ：０．４９〜０．
５５％および／またはＣｏ：４．５０〜１８．７４％を
試みた。この実施例では、１０５０℃における０．２％
耐力が３３〜６２ＭＰａ、引張強さが５９〜３１ＭＰ
ａ、伸びが２７〜４０％であった。また、熱疲労寿命
は、標点間距離を２０ｍｍ、標点間の直径を１０ｍｍと
した丸棒試験片を用い、加熱伸び縮みを機械的に完全に
拘束した状態で、下限温度を１５０℃、上限温度を１０
００℃、各１サイクルを１２分として熱疲労破壊までの
サイクル数が８８〜１９５サイクルであった。さらに、
１０００℃において２００時間大気中に保持後の酸化減
量は、１５〜５０ｍｇ／ｃｍ2 であった。
【０００６】さらに、特開平７−２２８９４８号公報と
して、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｃ−Ｎｂ／
８：０．０５〜０．６％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％
以下，Ｃｒ：１５〜３０％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｗ：１
〜６％，Ｎｂ：０．５〜６％，Ｎ：０．０１〜０．３
％，Ｓ：０．０１〜０.５％，残部：Ｆｅおよび不可避
不純物からなる鋳造性および被削性に優れたオーステナ
イト系耐熱鋳鋼とそれからなる排気系部品を提案した。
そして、実施例において、Ｃ：0．２１〜０．８０％，
Ｃ−Ｎｂ／８：０．１２〜０．５８％，Ｓｉ：０．５２
〜１．１１％，Ｍｎ：０．５１〜１．０５％，Ｃｒ：１
６．５５〜２１．０２％，Ｎｉ：８．４５〜１８．５５
％，Ｗ：１．０２〜５．８０％，Ｎｂ：０．6８〜６．
９５％，Ｎ：０．０３〜０．１４％，Ｓ：０．０３〜
０.４１％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物とすること
を試みた。この実施例では、１０００℃における０．２
％耐力が５５〜８０ＭＰａ、引張強さが６２〜１２５Ｍ
Ｐａ、伸びが２６〜７５％であった。また、熱疲労寿命
は、標点間距離を２０ｍｍ、標点間の直径を１０ｍｍと
した丸棒試験片を用い、加熱伸び縮みを機械的に完全に
拘束した状態で、下限温度を１５０℃、上限温度を１０
００℃、各１サイクルを１２分として熱疲労破壊までの
サイクル数が１４５〜２１０サイクルであった。さら
に、１０００℃において２００時間大気中に保持後の酸
化減量は、１８〜５０ｍｇ／ｃｍ2 であった。
【０００７】ところで、自動車のエンジンは、吸気系部
品のインテークマニホールド内やコレクター内でガソリ
ンと空気を混合し、これを燃焼室に供給する構造が主流
である。この構造であると、自動車が万一衝突して、イ
ンテークマニホールドやコレクター内のガソリンまたは
ガソリンと空気の混合したものが外部に漏洩した際に引
火などすると大きな事故になる。これを防止するため、
エンジンの後方にインテークマニホールドやコレクター
などの吸気系部品を配置し、エンジンの前方にエキゾー
ストマニホールド、タービンハウジングなどの排気系部
品を配置している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】近年、地球環境、地域
環境の保全の面から排気ガスの更なる削減や燃費の向上
が求められている。そして、エンジンの高出力化、高温
燃焼化が進められ、燃焼室内にガソリンを直接噴射す
る、いわゆる直噴型エンジンが普及しつつある。この直
噴型エンジンでは、ガソリンが、燃料タンクから燃焼室
に直接導かれるので、万一、自動車が衝突してもガソリ
ンが外部に漏洩する量が僅かであり、大きな事故になる
ことが少ない。このため、従来までのエンジンの前方に
排気系部品を、後方に吸気系部品を配置するのに代わ
り、エンジンの前方にインテークマニホールドやコレク
ターなどの吸気系部品を配置して燃焼室に冷却された空
気を取り入れ、また、エンジンの後方にエキゾーストマ
ニホールドやタービンハウジングなどの排気系部品を配
置して排気ガス浄化装置と直結してエンジン始動時の排
気ガス浄化用触媒の初期機能を向上することも行なわれ
てきている。
【０００９】一方、エンジンの後方にエキゾーストマニ
ホールドやタービンハウジングなどの排気系部品を配置
すると、自動車の走行時に風が当たり難くて排気系部品
の表面温度が上昇し、高温度域での耐久性が必要とされ
る。
【００１０】そして、エキゾーストマニホールドやター
ビンハウジングなどの排気系部品においては、現在、１
０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、または
さらに１１００℃付近の排気ガスに曝されての耐久性が
要求されてきている。また、上記の排気系部品には、エ
ンジン始動時における排気ガス浄化用触媒の初期機能確
保のため薄肉化が要求されてきている。
【００１１】前記特開昭５４−９６４１８号公報に記載
のものは、９００℃における酸化減量が１．７〜８．３
ｍｇ／（ｄｍ2 ・ｈｒ）で、１０００℃の引張強さが１
０．６〜１５．４ｋｇ／ｍｍ2 であるが、１０００℃を
超える排気ガスに曝される排気系部品の開示や示唆はな
い。
【００１２】また、本出願人の前記特開平５−５１６１
号公報に記載のものは、１０００℃において２００時間
大気中に保持後の酸化減量が１５〜５０ｍｇ／ｃｍ2 で
あるが、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気系
部品の開示や示唆はない。
【００１３】また、本出願人の前記特開平７−２２８９
４８号公報に記載のものは、１０００℃において２００
時間大気中に保持後の酸化減量が１８〜５０ｍｇ／ｃｍ
2 であるが、１０００℃を超える排気ガスに曝される排
気系部品の開示や示唆はない。
【００１４】本発明の課題は、１０００℃を超える温
度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付
近の排気ガスに曝されての耐久性に優れ、薄肉としてま
たエンジンの後方に配置して排気ガス浄化用触媒の初期
機能を向上させることができる排気系部品と、それを用
いた内燃機関、並びに排気系部品の製造方法を得ること
にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高Ｃｒ高
Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼をベースにして、Ｃ，Ｃ
ｒ，Ｎｉ，Ｓ，Ｗ，Ｎｂなどの含有量を変化させて、耐
酸化性、熱疲労寿命ほかの高温特性を向上することを鋭
意研究した。その結果、排気系部品の１０００℃を超え
る排気ガスに曝されての耐久性は、高温強度だけでな
く、耐酸化性が重要な因子となることを見出した。すな
わち、排気系部品が高温の排気ガスに曝されて酸化が起
こるとそこから最初に微小亀裂が入り、その微小亀裂が
また酸化して亀裂が増幅し、これが繰り返されることで
亀裂が大きく進展し、この酸化が排気系部品の耐久性を
決定していた。そして、酸化をできる限り少なくするに
は、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼での組成
と、Ｃｒ／Ｎｉの質量比を適切にし、オーステナイト基
地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させ
た組織をとすることで耐酸化性が向上し、１０００℃を
超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１
００℃付近の排気ガスに曝されての耐久性に優れ、砂鋳
型での減圧鋳造により溶湯の湯流れ性を向上して排気ガ
スに接する通路の少なくとも一部を肉厚５ｍｍ以下と
し、またエンジンの後方に配置して排気ガス浄化用触媒
の初期機能を向上させる排気系部品が得られ、この排気
系部品をエンジンの後方に配置することで、排気ガス浄
化用触媒の初期機能を向上させる内燃機関が得られるこ
とを見出し本発明に想到した。
【００１６】すなわち第１発明の排気系部品は、高Ｃｒ
高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接す
る通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、１
０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量
が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下である。
【００１７】第２発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の
少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、１０５０℃
において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００
ｍｇ／ｃｍ2 以下である。
【００１８】第３発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の
少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、１１００℃
において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００
ｍｇ／ｃｍ2 以下である。
【００１９】第４発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の
少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、１０１０℃
において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍ
ｇ／ｃｍ2 以下、１０５０℃において２００時間大気中
に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下である。
【００２０】第５発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の
少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、１０５０℃
において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００
ｍｇ／ｃｍ2 以下、１１００℃において２００時間大気
中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ2 以下であ
る。
【００２１】第６発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の
少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、１０１０℃
において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍ
ｇ／ｃｍ2 以下、１０５０℃において２００時間大気中
に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下、１１０
０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２
００ｍｇ／ｃｍ2 以下である。
【００２２】第７発明の排気系部品は、第１発明乃至第
６発明において、加熱上限温度１０００℃、温度振幅８
００℃以上、拘束率０．２５で加熱冷却する熱疲労試験
での熱疲労寿命が２００サイクル以上である。
【００２３】第８発明の排気系部品は、第１発明乃至第
７発明において、加熱上限温度１０００℃、温度振幅８
００℃以上、拘束率０．５で加熱冷却する熱疲労試験で
の熱疲労寿命が１００サイクル以上である。
【００２４】第９発明の排気系部品は、第１発明乃至第
８発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐
熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２
％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０４％以下，
Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎ
ｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物を含
む組成からなる。
【００２５】第１０発明の排気系部品は、第９発明にお
いて、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、
好ましくは、質量比で、Ｃ：０．３〜０．６％，Ｓｉ：
０．２〜１．０％，Ｍｎ：０．８〜１．５％，Ｐ：０．
０４％以下，Ｓ：０．１２〜０．２０％，Ｃｒ：２３〜
２７％，Ｎｉ：１８〜２２％，残部：Ｆｅおよび不可避
不純物を含む組成からなる。
【００２６】第１１発明の排気系部品は、第９発明にお
いて、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、
質量比で、Ｗ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超
え４％以下を含む。
【００２７】第１２発明の排気系部品は、第１１発明に
おいて、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼
は、好ましくは、質量比で、Ｗ：２．７〜３．３％およ
び／またはＮｂ：１．８〜２．２％を含む。
【００２８】第１３発明の排気系部品は、第１１または
第１２発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト
系耐熱鋳鋼は、Ｗ＝２Ｍｏの割合でＭｏを含有してい
る。
【００２９】第１４発明の排気系部品は、第９発明乃至
第１３発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト
系耐熱鋳鋼は、Ｃｒ／Ｎｉの質量比が１．０〜１．５で
ある。
【００３０】第１５発明の排気系部品は、第９発明乃至
第１３発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト
系耐熱鋳鋼は、Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫化物粒
子がマンガン硫化物を含む。
【００３１】第１６発明の排気系部品は、第９発明乃至
第１３発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト
系耐熱鋳鋼は、オーステナイト基地中にクロムを主体と
する炭化物が微細に分散析出させた組織を有する。
【００３２】第１７発明の排気系部品は、第１発明乃至
第１６発明に記載の排気系部品がタービンハウジングで
ある。
【００３３】第１８発明の排気系部品は、第１発明乃至
第１６発明に記載の排気系部品がエキゾーストマニホー
ルドである。
【００３４】第１９発明の排気系部品は、第１発明乃至
第１６発明に記載の排気系部品がタービンハウジング一
体エキゾーストマニホールドである。
【００３５】第２０発明の排気系部品は、第１発明乃至
第１６発明に記載の排気系部品が触媒ケースである。
【００３６】第２１発明の排気系部品は、第１発明乃至
第１６発明に記載の排気系部品が触媒ケース一体エキゾ
ーストマニホールドである。
【００３７】第２２発明は内燃機関であって、エンジン
への吸気系部品と排気系部品の配列が、エンジンの前方
に吸気系部品を配置し、エンジンの後方に排気系部品を
配置して、少なくともエキゾーストマニホールドが排気
ガス浄化装置と直結した構造であって、第１発明乃至第
２２発明の排気系部品を用いる。
【００３８】第２３発明は、排気系部品の製造方法であ
って、（１）湯口から連通して、排気ガスに接する通路
の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下とした排気系部品の
キャビティを形成し、このキャビティの堰部から隔離し
た位置での溶湯の最終充填部近くに、溶湯を遮断しかつ
通気部を形成した砂鋳型を準備する工程、（２）前記砂
鋳型の前記通気部を減圧することで前記キャビティ内を
減圧する工程、（３）前記砂鋳型に、質量比で、Ｃ：
０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２．０％以
下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，
Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，またはさら
にＷ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超え４％以
下，残部：Ｆｅおよび不可避不純物を含むオーステナイ
ト系耐熱鋳鋼組成となる溶湯で鋳造する工程、（４）鋳
造後、オーステナイト基地中に平均粒径１０μｍ以下の
クロムを主体とする炭化物を均一で微細に分散析出させ
た組織とする熱処理を施す工程、以上（１）乃至（４）
を含む工程により排気系部品を得る。
【００３９】以下、本発明の排気系部品、および内燃機
関、並びに排気系部品の製造方法での限定の理由を説明
する。なお、組成は質量比で示す。
【００４０】（１）排気ガスに接する通路の少なくとも
一部が肉厚５ｍｍ以下 排気系部品の熱容量が大きくなると、排気ガスの熱を奪
い排気ガス浄化用触媒の初期機能が低下する。排気ガス
に接する通路の少なくとも一部を肉厚５ｍｍ以下とする
ことで、排気ガス浄化用触媒の初期機能を維持できる。
【００４１】（２）１０１０℃において２００時間大気
中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下 排気系部品は、エンジンからの排気ガスに含まれる硫黄
酸化物、窒素酸化物などの酸化物に直接曝される。そし
て、酸化が起こると最初に微小亀裂が入り、その微小亀
裂がまた酸化して亀裂が増幅し、これが繰り返されて亀
裂が大きく進展して排気系部品の耐久性が決定される。
このため、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気
系部品には、耐酸化性が特に要求される。この耐酸化性
は、オーステナイト系耐熱鋳鋼で、たとえば直径１０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍの丸棒試験片を作製し、１０００℃を
超える温度において２００時間大気中に保持し、取り出
し後にショットブラスト処理を施して酸化スケールを除
去し、酸化試験前後の単位面積あたりの質量変化、すな
わち酸化減量（単位：ｍｇ／ｍｍ2 ）を求めることによ
り評価できる。温度的には１０００℃より僅か１０℃上
の１０１０℃でも、排気系部品の材料によって酸化減量
が大きく異なる。そして、１０１０℃において２００時
間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下で
あると、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気系
部品、そしてこれを用いた内燃機関に適用できる。
【００４２】（３）１０５０℃において２００時間大気
中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下 １０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減
量が１００ｍｇ／ｃｍ 2 以下であると、１０５０℃付近
の排気ガスに曝される排気系部品、そしてこれを用いた
内燃機関に適用できる。
【００４３】（４）１１００℃において２００時間大気
中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ2 以下 １１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減
量が２００ｍｇ／ｃｍ 2 以下であると、１１００℃付近
の排気ガスに曝される排気系部品、そしてこれを用いた
内燃機関に適用できる。そして、１０００℃を超える温
度、１０５０℃、１１００℃各々の酸化減量が連続して
少なければ、さらに排気系部品の耐久性は向上する。
【００４４】（５）加熱上限温度１０００℃、温度振幅
８００℃以上、拘束率０．２５で加熱冷却する熱疲労試
験での熱疲労寿命が２００サイクル以上 排気系部品は、エンジンの運転と停止の繰り返しによる
熱疲労寿命が必要である。この熱疲労寿命は、たとえ
ば、標点間距離を２５ｍｍ、標点間の直径を１０ｍｍと
し、電気−油圧サーボ方式の熱疲労試験機に取り付けた
丸棒試験片に、加熱上限温度を１０００℃、温度振幅を
８００℃以上、１サイククルを１２分として、加熱冷却
サイクルを繰り返し、この加熱冷却に伴う伸び縮みを機
械的に拘束して熱疲労破壊を起こさせることで評価でき
る。通常、タービンハウジング、エキゾーストマニホー
ルドや触媒ケースなどの排気系部品は、加熱冷却に伴う
伸びが完全に拘束される拘束率１．０ではなく、ある程
度、加熱冷却に伴う伸びを許容する拘束率０．５付近で
取り付けられる。また、拘束率１．０の場合は、高温強
度が排気系部品の耐久性に影響を与えるが、拘束率０．
５付近では、長期間使用時の酸化ほかによる熱亀裂が排
気系部品の耐久性に影響を与える。そして、拘束率０．
２５での熱疲労寿命が２００サイクル以上であれば、１
０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、または
さらに１１００℃付近の排気ガスに曝される排気系部品
に適用できる。
【００４５】（６）加熱上限温度１０００℃、温度振幅
８００℃以上、拘束率０．５で加熱冷却する熱疲労試験
での熱疲労寿命が１００サイクル以上 拘束率０．５での熱疲労寿命が２００サイクル以上であ
れば、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付
近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝される
排気系部品に適用できる。
【００４６】（７）Ｃ（炭素）：０．２〜１．０％、好
ましくは、Ｃ：０．３〜０．６％ Ｃは、溶湯の流動性、すなわち鋳造性を良くし、また一
部基地に固溶して、固溶強化する。また、一次および二
次炭化物を形成して、高温強度を高める。さらに、Ｎｂ
を含有させた場合、Ｎｂとの共晶炭化物を形成し、鋳造
性を高める。このような作用を有効に発揮するために、
Ｃは０．２％以上必要である。一方、Ｃが１．０％を超
えると共晶炭化物をはじめ、各種の炭化物の析出量が多
くなり過ぎて脆化し、延性が低下すると共に加工性が劣
化する。このため、Ｃ：０．２〜１．０％とする。好ま
しくは、Ｃ：０．３〜０．６％である。
【００４７】（８）Ｓｉ（ケイ素）：２％以下、好まし
くは、Ｓｉ：０．２〜１．０％ Ｓｉは、溶湯の脱酸剤としての役割を有するほか、耐酸
化性の改善に有効な元素である。しかし、過剰に加える
とオーステナイト組織が不安定になり、鋳造性の劣化を
招く。このため、Ｓｉ：２％以下とする。好ましくは、
Ｓｉ：０．２〜１．０％である。
【００４８】（９）Ｍｎ（マンガン）：２％以下、好ま
しくは、０．８〜１．５％ Ｍｎは、Ｓｉと同様に溶湯の脱酸剤として有効である
が、あまり多く加えると耐酸化性が劣化する。このた
め、Ｍｎ：２％以下とする。好ましくは、Ｍｎ：０．８
〜１．５％である。
【００４９】（１０）Ｐ（リン）：０，０４％以下 Ｐは、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼の融点を
下げ、高温度域で使用する排気系部品では熱疲労寿命を
低下させるので少ない方がよい。このため、Ｐ：０．０
４％以下とする。
【００５０】（１１）Ｓ（硫黄）：０．０５〜０．２５
％、好ましくは、Ｓ：０．１２〜０．２％ Ｓは、鋳鋼においては球状もしくは塊状の硫化物を生成
させ、機械加工において切粉の分断を促進して被削性を
向上させる。この効果を得るためには、Ｓは０．０５％
以上必要である。一方、Ｓを多量に添加すると粒界に硫
化物が多量に析出し高温強度を劣化させるので、Ｓは
０．２５％を限度とする。このため、Ｓ：０．０５〜
０．２５％とする。好ましくは、Ｓ：０．１２〜０．２
％である。
【００５１】（１２）Ｃｒ：（クロム）：２０〜３０
％、好ましくは、Ｃｒ：２３〜２７％ Ｃｒは、Ｎｉと共存し、鋳鋼組織をオーステナイト化し
て、高温強度や耐酸化性を高めるほか、炭化物を形成し
高温強度を高めるのに有効な元素である。特に、１００
０℃を超える高温域でこれらの効果を有効なものにする
ためには、Ｃｒは２０％以上含有することが必要であ
る。しかし、Ｃｒの含有量が３０％を超えると、過剰に
二次炭化物が析出すること、さらにはσ相などの脆い析
出物などが析出し、脆化が著しくなる。このためＣｒ：
２０〜３０％とする。好ましくは、Ｃｒ：２３〜２７％
である。
【００５２】（１３）Ｎｉ（ニッケル）：１６〜３０
％、好ましくは、Ｎｉ：１８〜２２％ Ｎｉは、前述のＣｒと共に鋳鋼組織をオーステナイト化
して、その組織を安定にして鋳造性を高めるのに有効な
元素である。特に、１０００℃を超える高温域用の排気
系部品での薄肉化において良好な鋳造性を有するために
は、Ｎｉは１６％以上の添加が必要である。Ｎｉの増加
と共に上記特性は向上するが、Ｎｉが３０％を超えても
効果は飽和し、経済的にも不利である。このためＮｉ：
１６〜３０％とする。好ましくは、Ｎｉ：１８〜２２％
である。
【００５３】（１４）Ｗ（タングステン）：１〜４％、
好ましくは、Ｗ：２．７〜３．３％ 高温強度を改善するため、必要に応じてＷを１％以上含
有させる。一方、Ｗを多量に添加すると耐酸化性が劣化
するので、Ｗは４％を上限とする。このため、Ｗ：１〜
４％とする。好ましくは、Ｗ：２．７〜３．３％であ
る。なお、Ｗとほぼ同様の効果をＭｏを添加しても得ら
れるので、Ｗの一部または全量をＭｏに置換することも
可能である。この場合、質量比でＷ＝２Ｍｏの割合でＭ
ｏに置換する。
【００５４】（１５）Ｎｂ（ニオブ）：１％を超え４％
以下、好ましくは、Ｎｂ：１．８〜２．２％ Ｎｂは、Ｃと結合して微細な炭化物を形成し、高温での
引張強さ並びに耐熱疲労性を増大させる。また、Ｃｒの
炭化物の生成を抑制することによって耐酸化性と被削性
を向上させる。さらに、共晶炭化物を生成するため、薄
肉の排気系部品の鋳造性を向上させる。このような目的
で必要に応じて、Ｎｂを１％を超えて含有させる。しか
し、Ｎｂを多量に添加すると、結晶粒界に生成する共晶
炭化物が多くなって脆化し強度と延性が著しく低下する
ため４％を限度とする。したがって、Ｎｂ：１％を超え
４％以下である。好ましくは、Ｎｂ：１．８〜２．２％
である。
【００５５】（１６）Ｃｒ／Ｎｉの質量比が１．０〜
１．５ 前述のとおり、Ｃｒは、Ｎｉと共存し、鋳鋼組織をオー
ステナイト化して、高温強度や耐酸化性を高めるほか、
炭化物を形成し高温強度を高めるのに有効な元素であ
る。また、Ｎｉは、Ｃｒと共存し、鋳鋼組織をオーステ
ナイト化して、その組織を安定にして鋳造性を高めるの
に有効な元素である。Ｃｒに対するＮｉの増加と共に耐
酸化性、高温強度は向上するが、Ｃｒ／Ｎｉの質量比で
１．０未満となるように、Ｎｉを多く含有させてもその
効果は飽和し、経済的にも不利である。一方、Ｃｒ／Ｎ
ｉの質量比で１．５を超えて。Ｃｒを多く含有させる
と、Ｃｒの二次炭化物が過剰に析出すること、さらには
σ相などの脆い析出物などが析出し、脆化が著しくな
る。したがって、Ｃｒ／Ｎｉの質量比は１．０〜１．５
とする。
【００５６】（１７）Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫
化物粒子がマンガン硫化物を含む Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫化物粒子がマンガン硫
化物を含むことで、被削性が向上し、低コストに排気系
部品を製造できる。
【００５７】（１８）オーステナイト基地中にクロムを
主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織 たとえば７００℃以上の温度で０．５〜３時間保持後冷
却する熱処理を施すことより、鋳造時に生成された浸炭
層の過剰な炭素（Ｃ）が内部に拡散し、オーステナイト
粒界近傍にクロムを主体とする炭化物（Ｃｒ23Ｃ6 ）が
微細に析出する。そして、１０００℃を超える温度、ま
たは１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排
気ガスに曝される排気系部品の耐酸化性が向上する。
【００５８】（１９）排気系部品が、タービンハウジン
グ、エキゾーストマニホールド、タービンハウジング一
体エキゾーストマニホールド、触媒ケース、触媒ケース
一体エキゾーストマニホールド 上記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼により製造
された、タービンハウジング、エキゾーストマニホール
ド、タービンハウジングとエキゾーストマニホールドを
鋳造で一体としたタービンハウジング一体エキゾースト
マニホールド、触媒ケース、または触媒ケースとエキゾ
ーストマニホールドを鋳造で一体とした触媒ケース一体
エキゾーストマニホールドなどの排気系部品により、１
０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、または
さらに１１００℃付近の排気ガスに曝されても耐酸化性
に優れ、排気ガスに接する通路の少なくとも一部を肉厚
５ｍｍ以下としてまたエンジンの後方に配置して排気ガ
ス浄化用触媒の初期機能を上昇させることができる。
【００５９】（２０）砂鋳型での減圧鋳造 湯口から連通して、排気ガスに接する通路の少なくとも
一部が肉厚５ｍｍ以下とした排気系部品のキャビティを
形成し、このキャビティの堰部から隔離した位置での溶
湯の最終充填部近くに、溶湯を遮断しかつ通気部を形成
した砂鋳型を準備し、この砂鋳型の通気部を減圧するこ
とでキャビティ内が減圧されて、鋳造時に高Ｃｒ高Ｎｉ
オーステナイト系耐熱鋳鋼組成の溶湯の流動性が向上
し、少なくとも一部が５ｍｍの薄肉部を有する排気系部
品を健全に鋳造することができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を詳細に説明す
る。表１に示す組成のオーステナイト系耐熱鋳鋼を、１
００ｋｇ用高周波炉を用いて大気溶解し、１５５０℃以
上で出湯した後、直ちに１５００℃以上で注湯し、２５
×２５×１６５ｍｍのブロックに鋳造した。
【００６１】 （表１） 化学組成（質量％） C Si Mn P S Cr Ni 発明材(上限) 1.0 2.0 2.0 0.04 0.25 30 30 (下限) 0.2 0.05 20 16 実施例01 0.30 0.54 1.02 0.03 0.16 24.9 20.3 発明材02 0.25 0.53 0.95 0.03 0.15 23.7 20.9 発明材03 0.35 0.58 1.03 0.03 0.15 26.0 19.3 発明材04 0.33 0.50 0.86 0.03 0.01 25.2 19.9 発明材05 0.30 0.56 1.03 0.03 0.15 25.3 20.8 発明材06 0.44 0.50 0.96 0.03 0.15 25.1 19.8 発明材07 0.46 0.60 1.02 0.03 0.15 25.0 18.0 発明材08 0.39 0.55 1.00 0.03 0.14 25.0 20.4 発明材09 0.46 0.50 0.96 0.03 0.16 25.4 20.1 発明材10 0.45 0.50 1.00 0.03 0.15 25.0 20.0 発明材11 0.50 0.50 0.91 0.03 0.15 24.5 19.7 発明材12 0.52 0.55 0.95 0.03 0.16 24.9 18.2 発明材13 0.55 0.95 1.00 0.03 0.15 25.0 20.0 比較材01 0.38 0.92 0.46 0.03 0.04 19.5 9.3 比較材02 0.47 0.72 1.04 0.03 0.17 20.1 10.0
【００６２】
【００６３】表１において、比較材０１は特開平５−５
１６１号公報に記載されるオーステナイト系耐熱鋳鋼で
あり、比較材０２は特開平７−２２８９４８号公報に記
載されるオーステナイト系耐熱鋳鋼である。
【００６４】そして、鋳造した発明材０１〜１３および
比較材０１，０２の２５×２５×１６５ｍｍのブロック
を、加熱炉にて８００℃で２時間保持後空冷する熱処理
を行った。
【００６５】次に、各供試材を用いて、以下に述べる各
種の評価試験を行った。（１）酸化減量 排気系部品は、エンジンからの排気ガスに含まれる硫黄
酸化物、窒素酸化物などの酸化物に直接曝されるため、
耐酸化性が要求される。１０００℃を超える温度、１０
５０℃付近、または１１００℃付近の排気ガスに曝され
る排気系部品を考慮し、この高温での耐酸化性を評価し
た。耐酸化性は、直径１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの丸棒試
験片を作製し、１０００℃、１０１０℃、１０５０℃お
よび１１００℃において２００時間大気中に保持し、取
り出し後にショットブラスト処理を施して酸化スケール
を除去し、酸化試験前後の単位面積あたりの質量変化、
すなわち酸化減量（ｍｇ／ｃｍ2 ）を求めることにより
評価した。その結果を表２に示す。
【００６６】 （表２） 酸化減量(mg/cm2 ) 1000℃ 1010℃ 1050℃ 1100℃ 発明材 50以下 100以下 200以下 発明材01 11 13 16 120 発明材02 12 14 15 131 発明材03 11 13 15 154 発明材04 11 15 17 102 発明材05 15 16 17 97 発明材06 17 18 21 140 発明材07 13 15 17 155 発明材08 15 18 21 72 発明材09 16 17 19 32 発明材10 7 12 20 35 発明材11 14 35 52 105 発明材12 13 25 30 120 発明材13 24 27 44 62 比較材01 44 133 442 967 比較材02 37 121 888 1065
【００６７】 （表２ つづき） 熱疲労寿命(サイクル) 1050℃高温耐力(N/mm2 ) 拘束率0.25 拘束率0.5 発明材 200以上 100以上 発明材01 323 246 51 発明材02 378 203 53 発明材03 231 123 50 発明材04 358 253 49 発明材05 376 276 56 発明材06 214 126 55 発明材07 231 153 53 発明材08 894 315 50 発明材09 1189 299 51 発明材10 643 271 52 発明材11 677 302 50 発明材12 402 311 52 発明材13 805 656 58 比較材01 274 260 58 比較材02 486 194 51
【００６８】表２から、発明材０１〜１３は、１０００
℃、１０１０℃、１０５０℃、１１００℃何れも温度に
おいても酸化減量が少なく、また高温になるに従っての
酸化減量の増加も少ない。一方、比較材０１，０２は、
１０００℃では発明材０１〜１３と同等であるが、１０
００℃を超えた温度の１０１０℃、１０５０℃、１１０
０℃と高温になるに従い酸化減量が急激に増加してい
る。以上のことから、１０００℃を超える温度域、１０
５０℃付近、または１１００℃付近の排気ガスに曝され
る排気系部品には、発明材０１〜１３のものが優れてい
ることがわかる。
【００６９】（２）熱疲労寿命 排気系部品は、エンジンの運転と停止の繰り返しによる
熱疲労寿命が必要である。この熱疲労寿命を評価するた
め、標点間距離が２０ｍｍ、標点間の直径が１０ｍｍの
丸棒試験片を作製し、電気−油圧サーボ方式の熱疲労試
験機を用いて、下限温度：１５０℃、上限温度：１００
０℃、各１サイククル：１２分で、加熱冷却サイクルを
繰り返し、加熱冷却に伴う伸び縮みを機械的に拘束率
を、０．２５、０．５と変えて熱疲労破壊を起こさせ
た。その結果を表２に示す。
【００７０】表２から、発明材０１〜１３の熱疲労寿命
は、拘束率０．２５、および拘束率０．５の何れにおい
ても比較材０１，０２とそん色なく同等であることがわ
かる。
【００７１】（３）高温における耐力 排気系部品は、耐熱変形性を考慮した場合、高温におけ
る耐力が高いほど優れている。標点間距離が５０ｍｍ、
標点の直径が１０ｍｍのつばつき試験片を用い、１０５
０℃と高温での０．２％耐力（Ｎ／ｍｍ2 ）を測定し
た。その結果を表２に示す。
【００７２】表２から、発明材０１〜１３の１０５０℃
高温耐力は、比較材０１，０２とそん色なく同等である
ことがわかる。
【００７３】
【実施例】（実施例１）図１は、エキゾーストマニホー
ルド３１、タービンハウジング３２、触媒ケース３４を
含む排気系部品の斜視図である。エンジン（図示せず）
からの排気ガス（矢印Ａで示す）をエキゾーストマニホ
ールド３２で集合させ、排気ガスの運動エネルギーでタ
ービンハウジング３２内のタービン（図示せず）を回転
させ、このタービンと同軸の圧縮機を駆動してエンジン
（矢印Ｃで示す）へ吸入する空気を圧縮し、高密度の空
気をエンジンに供給する（矢印Ｂで示す）ことで、エン
ジンの出力を高めるものである。一方、タービンハウジ
ング３２からの排ガス中の有害物質は、接続部３３を
経、触媒ケース３４内の触媒により削減され、消音マフ
ラー３５を経由して大気中に放出（矢印Ｄで示す）され
る。エキゾーストマニホールド３１、タービンハウジン
グ３２、接続部３３、および触媒ケース３４には排気ガ
ス通路が形成されており、排気ガス通路の主要部肉厚は
エキゾーストマニホールド３１が２．０〜２．５ｍｍ、
タービンハウジング３２が２．５〜３．５ｍｍ、接続部
３３が２．５〜３．５ｍｍ、触媒ケースが２．０〜２．
５ｍｍで複雑な形状をしている。
【００７４】まず、エキゾーストマニホールド３１の製
造方法について説明する。図３は、エキゾーストマニホ
ールド３１を鋳造するための鋳造装置の断面図である。
砂鋳型１には、湯口３から連通して、排気ガス通路の主
要部肉厚を２．０〜２．５ｍｍとしたエキゾーストマニ
ホールド３１のキャビティ４を形成し、このキャビティ
４の堰部５から隔離した位置に押湯６または吐かせを形
成し、この押湯６または吐かせの近くに外部と連通する
空孔部９を形成する。なお、１ａは上型、１ｂは下型、
１ｃは中子、７はフィルターである。一方、１００ｋｇ
用高周波炉を用い、表１の発明材０７の高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系耐熱鋳鋼組成となるように大気溶解し、
直ちに１５５０℃以上で取鍋に出湯する。そして、鋳型
１の空孔部９より減圧装置２で減圧してキャビティ４内
を減圧しつつ、取鍋８内の溶湯Ｍを、湯口３より１５０
０℃以上で注湯する。鋳造時の湯流れは良く、鋳造欠陥
の発生が見られない。
【００７５】鋳造後、８００℃の温度で２時間保持後に
炉冷する。この熱処理により、鋳造時に生成された浸炭
層の過剰なＣが内部に拡散し、クロムを主体とする炭化
物（Ｃｒ23Ｃ6 ）がオーステナイト基地中に極微細に析
出する。さらに、エキゾーストマニホールド３１に機械
加工を施して、被削性の評価を行っても何等問題は生じ
ていない。
【００７６】図４はタービンハウジング３２を示し、
（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。タービンハウ
ジング３２は、スクロール３２ａが巻き貝状の空洞を有
し、その空洞は一方から他方向に向かって空洞の面積が
増大する複雑な形状をしている。また、タービンハウジ
ング３２には、バルブ（図示せず）を開閉することで排
気ガスをバイパスさせるウエストゲート部３２ｂが設け
られている。このウエストゲート部３２ｂは、高温の排
気ガスが流れるため特に耐酸化性が要求される。このよ
うなタービンハウジング３２、さらに触媒ケース３４
も、前述のエキゾーストマニホールド３１と同様にし
て、例えば発明材１９の組成で鋳造して製造することが
できる。なお、型合せが可能であれば、タービンハウジ
ング３２とエキゾーストマニホールド３１とを鋳造時に
一体としたタービンハウジング一体エキゾーストマニホ
ールドや、タービンハウジング３２を中間に介在しない
場合、触媒ケース３４とエキゾーストマニホールド３１
を鋳造時に一体とした触媒ケース一体エキゾーストマニ
ホールドとしても良い。
【００７７】次に、直列４気筒で排気量２０００ｃｃの
高性能ガソリンエンジン相当の排気ガスを発生する排気
シミュレータに、エキゾーストマニホールド３１とター
ビンハウジング３２を組み付け、耐久試験を実施した。
試験条件として、加熱１０分、冷却１０分を１サイクル
とする加熱冷却サイクルを１５００サイクルまで実施し
た。
【００７８】全負荷時の排気ガス温度は、タービンハウ
ジングの入口温度で１０８０℃であった。この条件下で
のエキゾーストマニホールド３１の表面温度は、エキゾ
ーストマニホールド３１の集合部で約１０００℃、ター
ビンハウジング３２の表面温度は、ウエストゲート部３
２ｂで約１０５０℃であった。
【００７９】図５に、タービンハウジング３２のウエス
トゲート部３２ｂの試験結果を模式図で示す。図５に示
すように、特に高温の排気ガスが通過するウエストゲー
ト部３２ｂにおいても酸化が少なく熱亀裂は発生せず、
また熱変形によるガスの漏洩も無く、優れた耐久性およ
び信頼性を有することが確認された。
【００８０】比較のため、比較材０２のオーステナイト
系耐熱鋳鋼で作製したタービンハウジング３２をエキゾ
ーストマニホールド３１に組み付け、同じ排気シミュレ
ータにより耐久試験を実施した。その結果、急激に酸化
が進み、５０サイクルで、図６の模式図に示すようにウ
エストゲート部３２ｂに大きな亀裂３２ｄが発生し、ま
た、座面３２ｃも変形していた。このことから、発明材
１９の高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼で鋳造し
たタービンハウジングが耐久性に優れていることを確認
できた。
【００８１】（実施例２）図２は、本発明の排気系部品
を用いた横置き内燃機関３０の模式図である。図２に示
す内燃機関３０は、エンジン３６の前方に吸気系部品３
７を配置し、エンジン３６の後方に排気系部品であるエ
キゾーストマニホールド３１、タービンハウジング３
２、触媒ケース３３などを配置している。エンジン３６
の前方に吸気系部品３７を配置し冷却された空気を燃焼
室３６ａに取り入れることで、吸入空気温度の上昇を抑
制して吸入空気密度を向上させることができる。また、
エンジン３６の後方に排気系部品を配置し排気ガスの温
度低下を少なくすることで、エンジン始動時の排気ガス
浄化用触媒の初期機能を向上することができる。
【００８２】
【発明の効果】本発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオ
ーステナイト系耐熱鋳鋼からなり、特に１００℃を超え
る温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００
℃付近の排気ガスに曝されての耐酸化性を有し耐久性に
優れる。この排気系部品を用いた内燃機関は、高性能と
なり、排出ガスの浄化能力に優れる。また、排気系部品
は、減圧鋳造法と熱処理を施すことにより製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気系部品であるエキゾーストマニホールド、
タービンハウジング、触媒ケースを含む斜視図である。
【図２】エンジンへの吸気系部品と排気系部品の配列
が、エンジンの前方に吸気系部品を配置し、エンジンの
後方に排気系部品を配置した構造の内燃機関の要部断面
図である。
【図３】排気系部品を減圧鋳造するための鋳造装置の断
面図である。
【図４】タービンハウジングを示す図である。
【図５】発明材１９の組成で鋳造し熱処理を施して作製
したタービンハウジングのウエストゲート部の試験結果
を示す模式図である。
【図６】比較材０２のオーステナイト系耐熱鋳鋼で作製
したタービンハウジングのウエストゲート部の試験結果
を示す模式図である。
【符号の説明】
１：鋳型、２：減圧装置、３：湯口、４：キャビティ、
５：堰部、６：押湯、７：フィルター、８：取鍋、９：
空孔部、３０：内燃機関、３１：エキゾーストマニホー
ルド、３２：タービンハウジング、３３：接続部、３
４：触媒ケース、３５：消音マフラー、３６：エンジ
ン、３６ａ：燃焼室、３７：吸気系部品。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 紀雄 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内 Ｆターム(参考） 3G004 AA01 DA02 FA04 GA03

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼
    製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５
    ｍｍ以下であって、１０１０℃において２００時間大気
    中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下であるこ
    とを特徴とする排気系部品。
  2. 【請求項２】 高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼
    製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５
    ｍｍ以下であって、１０５０℃において２００時間大気
    中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下である
    ことを特徴とする排気系部品。
  3. 【請求項３】 高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼
    製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５
    ｍｍ以下であって、１１００℃において２００時間大気
    中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ2 以下である
    ことを特徴とする排気系部品。
  4. 【請求項４】 高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼
    製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５
    ｍｍ以下であって、１０１０℃において２００時間大気
    中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下、１０５
    ０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１
    ００ｍｇ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする排気系部
    品。
  5. 【請求項５】 高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼
    製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５
    ｍｍ以下であって、１０５０℃において２００時間大気
    中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下、１１
    ００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が
    ２００ｍｇ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする排気系
    部品。
  6. 【請求項６】 高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼
    製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５
    ｍｍ以下であって、１０１０℃において２００時間大気
    中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下、１０５
    ０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１
    ００ｍｇ／ｃｍ2 以下、１１００℃において２００時間
    大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ2 以下で
    あることを特徴とする排気系部品。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６何れか１項に記載
    の排気系部品において、加熱上限温度１０００℃、温度
    振幅８００℃以上、拘束率０．２５で加熱冷却する熱疲
    労試験での熱疲労寿命が２００サイクル以上であること
    を特徴とする排気系部品。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７何れか１項に記載
    の排気系部品において、加熱上限温度１０００℃、温度
    振幅８００℃以上、拘束率０．５で加熱冷却する熱疲労
    試験での熱疲労寿命が１００サイクル以上であることを
    特徴とする排気系部品。
  9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８何れか１項に記載
    の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイ
    ト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓ
    ｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，
    Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎ
    ｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物を含
    む組成からなることを特徴とする排気系部品。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の排気系部品におい
    て、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、好
    ましくは、質量比で、Ｃ：０．３〜０．６％，Ｓｉ：
    ０．２〜１．０％，Ｍｎ：０．８〜１．５％，Ｐ：０．
    ０４％以下，Ｓ：０．１２〜０．２０％，Ｃｒ：２３〜
    ２７％，Ｎｉ：１８〜２２％，残部：Ｆｅおよび不可避
    不純物を含む組成からなることを特徴とする排気系部
    品。
  11. 【請求項１１】 請求項９に記載の排気系部品におい
    て、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質
    量比で、Ｗ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超え
    ４％以下を含むことを特徴とする排気系部品。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の排気系部品におい
    て、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、好
    ましくは、質量比で、Ｗ：２．７〜３．３％および／ま
    たはＮｂ：１．８〜２．２％を含むことを特徴とする排
    気系部品。
  13. 【請求項１３】 請求項１１または請求項１２に記載の
    排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト
    系耐熱鋳鋼は、Ｗ＝２Ｍｏの割合でＭｏを含有している
    ことを特徴とする排気系部品。
  14. 【請求項１４】 請求項９乃至請求項１３何れか１項に
    記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステ
    ナイト系耐熱鋳鋼は、Ｃｒ／Ｎｉの質量比が１．０〜
    １．５であることを特徴とする排気系部品。
  15. 【請求項１５】 請求項９乃至請求項１３何れか１項に
    記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステ
    ナイト系耐熱鋳鋼は、Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫
    化物粒子がマンガン硫化物を含むことを特徴とする排気
    系部品。
  16. 【請求項１６】 請求項９乃至請求項１３何れか１項に
    記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステ
    ナイト系耐熱鋳鋼は、オーステナイト基地中にクロムを
    主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織を有する
    ことを特徴とする排気系部品。
  17. 【請求項１７】 請求項１乃至請求項１６記載何れか１
    項に記載の排気系部品がタービンハウジングであること
    を特徴とする排気系部品。
  18. 【請求項１８】 請求項１乃至請求項１６記載何れか１
    項に記載の排気系部品がエキゾーストマニホールドであ
    ることを特徴とする排気系部品。
  19. 【請求項１９】 請求項１乃至請求項１６記載何れか１
    項に記載の排気系部品がタービンハウジング一体エキゾ
    ーストマニホールドであることを特徴とする排気系部
    品。
  20. 【請求項２０】 請求項１乃至請求項１６記載何れか１
    項に記載の排気系部品が触媒ケースであることを特徴と
    する排気系部品。
  21. 【請求項２１】 請求項１乃至請求項１６記載何れか１
    項に記載の排気系部品が触媒ケース一体エキゾーストマ
    ニホールドであることを特徴とする排気系部品。
  22. 【請求項２２】 エンジンへの吸気系部品と排気系部品
    の配列が、エンジンの前方に吸気系部品を配置し、エン
    ジンの後方に排気系部品を配置して、少なくともエキゾ
    ーストマニホールドが排気ガス浄化装置と直結した構造
    の内燃機関であって、請求項１乃至請求項２１何れか１
    項に記載の排気系部品を用いることを特徴とする内燃機
    関。
  23. 【請求項２３】 （１）湯口から連通して、排気ガスに
    接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下とした排
    気系部品のキャビティを形成し、このキャビティの堰部
    から隔離した位置での溶湯の最終充填部近くに、溶湯を
    遮断しかつ通気部を形成した砂鋳型を準備する工程、
    （２）前記砂鋳型の前記通気部を減圧することで前記キ
    ャビティ内を減圧する工程、（３）前記砂鋳型に、質量
    比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：
    ２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２
    ５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，また
    はさらにＷ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超え
    ４％以下，残部：Ｆｅおよび不可避不純物を含むオース
    テナイト系耐熱鋳鋼組成となる溶湯で鋳造する工程、
    （４）鋳造後、オーステナイト基地中に平均粒径１０μ
    ｍ以下のクロムを主体とする炭化物を微細に分散析出さ
    せた組織とする熱処理を施す工程、以上（１）乃至
    （４）を含む工程により得られることを特徴とする排気
    系部品の製造方法。
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