JP2002317238A - 鋳放し球状黒鉛鋳鉄品の組織 - Google Patents
鋳放し球状黒鉛鋳鉄品の組織Info
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Abstract
品、機械部品、建築部品等に好適な鋳放しで900〜1
000N/mm2 の強度を有する球状黒鉛鋳鉄品の組
織を提供する。 【解決手段】質量比でC:3.20〜4.00%、S
i:2.00〜3.20%、Mn:0.30〜〜2.5
0%,P:0.035%以下、S:0.12%以下、C
u:0.30〜3.50%、Mg:0.02〜0.08
%、希土類元素:0.005〜0.300%、残部Fe
からなる球状黒鉛鋳鉄品の金属組織を、パーライトの層
間隔を狭めると共に、黒鉛の周囲にフェライト又はフェ
ライトとパーライトが入り組んだ花弁状の組織を含む金
属組織とした。
Description
/mm2 以上、好ましくは900N/mm2 以上の強度
を有する球状黒鉛鋳鉄品の組織に関する。
る球状黒鉛鋳鉄品は、特開2000−26932号によ
り、公知である。この公知鋳鉄品は、質量比でC:3.
20〜4.00%、Si:2.00〜3.20%、M
n:0.30〜2.50%,P:0.035%以下、
S:0.12%以下、Cu:0.30〜2.00%、M
g:0.02〜0.08%、希土類元素:0.01〜
0.30%、残部Feの組成を有し、組織は基地も黒鉛
の周囲も緻密なパーライト又はフェライトとパーライト
の共存組織である。
000N/mm2 の強度を有する球状黒鉛鋳鉄品は、こ
れまで製造することができなかった。このため、800
N/mm2 以下の鋳鉄品を熱処理して強度を増大させて
いたが、熱処理は鋳鉄品のコストが上昇するだけでな
く、金属組織のベイナイト化により加工性が劣化すると
いう問題があった。そこで、自動車部品、機械部品、建
築部品等の鋳鉄品については、強度増大による軽量化を
可能とするため、鋳放しのままで900〜1000N/
mm2 の強度を有する球状黒鉛鋳鉄品の組織が要求され
ていた。
要求に応えることができる球状黒鉛鋳鉄品の組織を提供
することにある。
のパーライトの緻密化及び黒鉛粒の増加及び黒鉛径の微
小化が強度の増大をもたらすことに注目し、パーライト
を緻密化するCu含有量のテストと、黒鉛核の生成を促
進するが、その成長は制限する二次接種と鋳型内の溶湯
の冷却速度促進のテストを数多く繰り返した結果、鋳放
しのままで900〜1000N/mm2 の強度を有する
球状黒鉛鋳鉄の金属組織を見出し、本発明を完成した。
め、本発明が採用する手段は、鋳放しの球状黒鉛鋳鉄品
の組成を、質量比でC:3.20〜4.00%、Si:
2.00〜3.20%、Mn:0.05〜〜3.00
%,P:0.035%以下、S:0.12%以下、C
u:0.30〜3.50%、Mg:0.02〜0.08
%、希土類元素:0.005〜0.30%、残部Feと
し、その金属組織を、パーライトの層間隔を狭めて緻密
化すると共に、黒鉛の周囲にフェライト又はフェライト
とパーライトの入り組んだ花弁状の組織を含む金属組織
とし、強度を800N/mm2 以上、伸びを2%以上と
したことにある。
鋳造するときに、溶湯に希土類元素とSiの一部をイン
モールド法で二次接種するか、又は溶湯の冷却速度を促
進するか、もしくはその双方を実施することにより得ら
れる。
iは質量比で0.01%未満では効果がなく、0.4%
を越えると黒鉛が成長するので、0.01〜0.4%と
する。また、注湯の冷却速度促進は、鋳型内ガスを真空
ポンプで吸引することにより、又は鋳型内に窒素ガス、
アルゴンガス等の冷却ガスを注入することにより、もし
くは冷やし金を使用することにより実施する。
する。
あり、含有率は質量比でCが3.2%未満,Siが2.
00%未満になると白銑化し、Cが4.0%,Siが
3.2%をそれぞれ越えるとフェライト化する。したが
って、組織をパーライト組織とするために、含有率につ
いて、Cは質量比で3.20〜4.00%、Si:2.
00〜3.2%の範囲にそれぞれ限定する。
が、含有率は質量比で0.30%以下ではその効果が少
なく、2.50%を越えると粘り強さを低下させる。し
たがって、Mnの含有率は質量比で0.30〜2.5%
の範囲に限定する。
低下させるので、含有率は質量比で0.035%以下と
する。
質量比で0.12%以下に留める。
晶粒を細かくし、鋳鉄品の引張り強度を増大させるが、
含有率は質量比で0.30%以下ではその効果が低く、
3.50%を越えると不規則黒鉛を生じて鋳鉄品が脆く
なる。したがって、Cuの含有率は質量比で0.30〜
3.50%、好ましくは、0.70〜3.00%の範囲
に限定する。
り、質量比で0.020%未満ではその効果が不十分で
あり、質量比で0.080%を越えても効果は変わらな
いのと、Mgト゛ロス等の欠陥発生原因となるので、その
範囲は0.02〜0.08%とする。
元素のSと反応して、硫化希土類となり、黒鉛化及び黒
鉛球状化を促進する。又、鋳鉄品の基地組織のフェライ
ト量を減少させて、パーライト量を増加させ、さらに、
パーライト組織を緻密にする。この希土類元素により、
鋳鉄品のパーライトの面積比は多くなるから、鋳鉄品の
強度、伸びは安定する。しかし、質量比0.005%未
満ではその効果が不十分であり、0.3%以上になる
と、効果が上がり過ぎて炭化物(チル化)を形成して、
脆くなる。したがって、希土類元素は質量比で0.00
5〜0.30%の範囲、好ましくは0.01〜0.30
%の範囲として、Sの1.5倍〜5.0倍に限定する。
使用するが、高純度のものか又はCe、Laを20%以
上含む安価な軽希土類合金を使用してコストを低下させ
ることが好ましい。希土類元素とSiの一部は、注湯直
前にMgを添加する一次接種とは別に二次接種としてイ
ンモールド法により添加する。
明する。
S、B号Yブロックより切り出したJIS4号試験片で
あり、それぞれFCD800、FCD900、FCD1
000に相当する。これらの試験片は本願発明の組成を
有し、Cuの含有量と、二次接種のSi量以外は、同一
である。
るに従い、パーライト組織は粗部も細部も層間隔が順次
狭くなり、それに応じて強度が増大する。
図1及び図2の電子顕微鏡写真に示すように、従来のパ
ーライト組織以外に、黒鉛の周囲にフェライト又はフェ
ライトとパーライトの入り組んだ花弁状の組織に発現す
るという特徴的な金属組織を有する。この花弁状の組織
は、黒鉛核の生成を促進するが、その成長は抑制するた
め、黒鉛粒の増加と黒鉛径の微小化をもたらすと考えら
れる。
以上であるが、その金属組織は主にフェライトとパーラ
イトであるから、熱処理により金属組織をベイナイト化
して強度を増大させたものに比べると、加工性は格段に
優れる。
のJIS規格(G5502:B号供試材:Z2201:
4号)試験片について実施したテストについて説明す
る。
例試験片NO.4〜NO.16のFeを除く組成と溶湯
の冷却方法は、表2及び表3に示すとおりである。比較
例試験片のCu含有量は1.03%以下であるが、実施
例のCu含有量は1.53%以上である。
あるが、実施例試験片は溶湯の冷却をガス吸引、鋳型内
(インモールド法)二次接種、冷やし金、冷却ガス注入
のいずれか又はそれらの組合せにより促進したものであ
る。
フェライト又は共存組織面積率及び材料試験結果は表4
及び表5に示すとおりである。
NO.3の降伏点が577.0〜620.9N/mm
2 、引張り強度が778.4〜853N/mm2 、伸び
が1.66〜4.00%、実施例試験片N0.4〜N
0.16の降伏点が652.7〜880.1N/mm
2 、引張り強度が892.5N/mm2 〜1028.3
N/mm2 、伸びが3.20〜4.98%であることを
示す。したがって、溶湯の冷却速度を促進した本発明実
施例の球状黒鉛鋳鉄品は、溶湯を自然冷却した比較例の
ものよりも高強度、高靱性であり、鋳放しで900〜1
000N/mm2 の強度と、3%以上の伸びを有するこ
とがこの試験結果により確かめられた。
させたCuにより層間隔が狭くなったパーライトと、鋳
型内の溶湯の冷却速度を促進して黒鉛周囲に発現させた
フェライト又はフェライトとパーライトの入り組んだ花
弁状の組織を含む金属組織を有し、鋳放しで強度は90
0〜1000N/mm2 、伸びは3%以上であり、従来
の熱処理によりベイナイト化して強度を増大させたもの
に比べると、製造コストは大幅に低減するだけでなく、
加工性も良好であり、さらに、強度の増大により10%
以上の軽量化が可能であるから、自動車部品、機械部
品、建築部品等の製造に好適であるという優れた効果を
奏する。
の電子顕微鏡写真
微鏡写真
Claims (3)
- 【請求項1】質量比で、C:3.20〜4.00%、S
i:2.00〜3.20%、Mn:0.30〜2.50
%,P:0.035%以下、S:0.12%以下、C
u:0.30〜3.50%、Mg:0.02〜0.08
%、希土類元素:0.005〜0.30%、残部Feか
らなり、鋳放しで引張り強度が800N/mm2 以上、
好ましくは900〜1000N/mm2 であり、伸びが
2%以上、好ましくは3%以上である鋳鉄品の金属組織
は、黒鉛の周囲にフェライト又はフェライトとパーライ
トの入り組んだ花弁状の組織を含む金属組織であること
を特徴とする鋳放し球状黒鉛鋳鉄品の組織。 - 【請求項2】希土類元素とSiの一部はインモールド法
により二次接種されることを特徴とする請求項1記載の
鋳放し球状黒鉛鋳鉄品の組織。 - 【請求項3】Cu%が質量比で0.70〜3.50%で
あることを特徴とする請求項1又は2記載の鋳放し球状
黒鉛鋳鉄品の組織。
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