JP2003105484A - 高強度高耐食性ダクタイル鋳鉄 - Google Patents
高強度高耐食性ダクタイル鋳鉄Info
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Abstract
ように腐食環境下で用いられる各種配管用材料として好
適なダクタイル鋳鉄を提供する。 【解決手段】 本発明の高強度高耐食性ダクタイル鋳鉄
は、重量%にて、C:3.0〜4.0%、Si:1.0〜
4.0%、Mn:0.6%以下、Mg:0.02〜0.08
%、Co:0.05〜0.5%、並びに、Cu及び/又は
Crを合計量で0.2〜0.8%含有し、残部が実質的に
Feである。必要に応じて、Ni:0.1〜1.5%を含
むことができる。
Description
種配管用材料として好適なダクタイル鋳鉄(球状黒鉛鋳
鉄)に関する。
るかに高い強度を具えており、自動車用部材、土木建設
用部材の他に、ガス管、水道管等の材料としても広く用
いられている。ダクタイル鋳鉄として、例えば、特開平
5−125480には、C:2.6〜3.3%、Si:
3.7〜4.5%、Mn:0.2〜0.7%、Mg:0.0
3〜0.06%、並びに、Cu:0.2〜0.5%及び/
又はCr:0.07〜0.15%を含有し、残部実質的F
eからなるものが開示されている。このダクタイル鋳鉄
は、引張強さが60kg/mm2(約600N/mm2)以上
の高強度と、伸びが7%以上の高靱性を具えている。
道管として使用した場合、その法的耐用年数は40年で
ある。ところで、水道管では、管材料費や製造段階にお
ける使用エネルギーの削減等のために、管の肉厚の薄肉
化が要請されている。これまでのダクタイル鋳鉄は、そ
の高強度性により、強度設計面では薄肉化の要請に十分
応え得るものであるが、耐食性の点で十分でなかったた
め、前述の耐用年数を確保するには、管材料の腐食量を
考慮して肉厚を余分に設けねばならず、これが管の薄肉
化を妨げる結果となっていた。苛酷な腐食環境下で用い
られる配管の場合、管の腐食を抑制するために、薄肉化
した管の内面や外面に合成樹脂等の耐食性材料によるラ
イニングを施すこともできるが、製造コストが却って高
くなる。
下で用いられる各種配管用材料として特に適しており、
約630N/mm2以上の高強度及び約7%以上の伸びを
確保しつつ、すぐれた耐食性を具備したダクタイル鋳鉄
を提供することを目的とする。
に、本発明の高強度高耐食性ダクタイル鋳鉄は、重量%
にて、C:3.0〜4.0%、Si:1.0〜4.0%、M
n:0.6%以下、Mg:0.02〜0.08%、Co:
0.05〜0.5%、並びに、Cu及び/又はCrを合計
量で0.2〜0.8%含有し、残部が実質的にFeであ
る。本発明の高強度高耐食性ダクタイル鋳鉄は、必要に
応じて、Ni:0.1〜1.5%を含むことができる。C
oの含有量は、0.05〜0.19%であることが望まし
い。
びMgの基本成分に加えて、所定量のCoと、Cu及び
/又はCrを含有しているので、すぐれた耐食性と、約
630N/mm2以上の高強度を具備する。なお、本発明
のダクタイル鋳鉄は、少なくとも7%以上の伸びが得ら
れるように、Co、Cu、Crの含有量が調整されるか
ら、 管厚の薄肉化に十分耐え得る強靱性も具備する。
3.0%に満たないと湯流れ性が悪くなり、均一な管厚
の管を鋳造することが困難になる。一方、含有量が4.
0%を超えると、黒鉛の晶出量が過多となり、高い引張
強さが得られなくなる。このため、含有量は3.0〜4.
0%に規定する。
促進し、セメンタイトの発生を抑制する作用を有する。
含有量が1.0%に満たないと、これらの作用が不足
し、特に、セメンタイト量が増加する不都合がある。し
かし、含有量が4.0%を超えると、黒鉛の晶出量が過
多となり、高い引張強度が得られなくなるだけでなく、
シリコフェライトの析出による伸びの低下が著しくな
る。このため、含有量は1.0〜4.0%に規定する。な
お、引張強さ及び伸びを重要視するときは、Siの含有
量は1.0〜3.0%とすることが望ましい。また、Si
の含有量が増えるにつれて、セメンタイトの生成が次第
に困難となる。含有量が、3.0%以上では、セメンタ
イトの生成は殆んど認められなくなるため、鋳造後、変
態点付近の温度域(720℃〜740℃)を徐冷すること
により、セメンタイトを殆んど含まない組織を得ること
ができる。この場合、鋳造後の焼鈍工程を省略すること
ができるので、工程簡素化による製造コストの低減化を
重要視するときは、Siの含有量を3.0〜4.0%とす
ることが望ましい。
される。しかし、0.6%を超えると、鋳造組織中のフ
ェライト面積率が減少し、良好な靱性が得られ難くな
る。このため、含有量は0.6%以下とする。
留する量は、通常、0.02〜0.08%である。
り、基地に固溶して、耐食性を顕著に向上させる作用を
有する。Coの含有により、基地が強化されるので、パ
ーライト或いはセメンタイト生成による伸びの低下は可
及的に抑制される。これらの効果を期待するには少なく
とも0.05%以上含有させる必要がある。ところで、
Coは、含有量が増すと鋳造時の湯流れ性を悪くする弊
害がある一方、0.5%を超えて含有しても効果は飽和
してしまい、増量に対応する効果を期待できない。この
ため、含有量の上限は、0.5%とする。なお、Coの
含有量が約0.2%より少ないと、湯流れ性悪化の影響
は殆んど認められないため、0.05〜0.19%の範囲
で含有させることが望ましい。0.1〜0.19%がより
望ましい。
8% Cu、Crは、引張強さと耐食性の向上に寄与するが、
含有量が0.2%に満たないとこれらの作用が不足す
る。一方、0.8%を超えて含まれると、パーライト量
或いはセメンタイト量が多くなって伸びの低下が著しく
なる。このため、Cu及び/又はCrの含有量は、合計
量で0.2〜0.8%に規定する。即ち、Cu又はCrの
どちらか一方を単独で含むとき、その含有量は0.2〜
0.8%であり、CuとCrの両方を含有するとき、そ
の含有量は合計で0.2〜0.8%である。
ライト或いはセメンタイト生成による伸びの低下を抑制
させる作用を有する。この効果を発揮させるために、
0.2〜1.5%の範囲で含有させることが好ましい。
有し、残部は実質的にFeである。実質的にFeとは、
Fe及び不可避的に混入する不純物であることを意味す
る。例えば、P、Sは、使用する原料により不可避的に
混入するが、材質を脆くするので、含有量は少ない程好
ましく、P:0.1%以下、S:0.02%以下の含有で
あれば特に支障はない。
直管状の水道管やガス管を作製する場合、遠心力鋳造法
により、また、異形管又は各種形状の配管部材を作製す
る場合は、静置鋳造によることが好ましい。鋳造後は、
必要に応じて、無チル化した組織を得るために、焼鈍が
行なわれる。
転する円筒状金型に鋳込んで、供試用の鋳造管を作製
し、得られた鋳造管を焼鈍(950℃で15分間保持し
た後徐冷)した後、所定の試験片を切り出し、引張強さ
と伸びを測定すると共に、腐食試験を行なった。
中、No.1〜No.23は発明例、No.101〜No.110は
比較例である。比較例中、No.101〜No.106はCo
を含まない従来例である。また、No.107及びNo.10
8はCoの含有量が本発明の規定より少ない比較例、N
o.109及びNo.110はCoを本発明の規定範囲内で
含有するが、Cu、Crを本発明の規定より多く含む比
較例である。
れた金属材料引張試験方法(Z2241に準拠)により行
なった。腐食試験は、JISに規定された塩水噴霧試験
方法(Z2371に準拠)により行ない、試験前後の試験
片の重量変化を測定し、重量減少率を求めた。重量減少
率が小さいほど、腐食量が少なく、耐食性にすぐれるこ
とを示す。
3は、引張強さが634N/mm2以上、伸びが7.2%
以上、重量減少率が0.42%以下である。比較例のNo.
101〜No.106はCoを含んでいないため、重量減
少量が多く、No.106を除くと、0.60%以上であ
る。なお、No.106はNiを含んでいるため、重量減
少率は若干少ないがそれでも0.58%ある。また、No.
107及びNo.108はCoを含むが、その含有量が本
発明の規定より少ないため、重量減少率は両方とも0.
59%である。このように、Coを含まないか、又は含
んでいても本発明の範囲内よりも少ない場合、重量減少
量が多くなり、発明例よりも耐食性に劣る結果となって
いる。比較例のNo.109及びNo.110は、Coを本発
明の規定範囲内で含んでいるが、Cu、Crの含有量が
本発明の規定範囲よりも多い。このため、引張強さと重
量減少率ではすぐれているが、伸びが低く、管厚を薄肉
にした場合、強靱性が不足する結果となる。なお、C
u、Crについては、強度を重要視するときは本発明の
規定範囲内で多めに含有するようにし、伸びを重要視す
るときは少なめに含有すればよい。
約630N/mm2以上の高強度と、伸びが約7%以上の
高靱性を有すると共に、すぐれた耐食性を有している。
それゆえ、本発明のダクタイル鋳鉄は、地中の厳しい腐
食環境下で使用される水道管、ガス管等の配管用材料と
して、また、これら配管に付属して用いられる押輪、ボ
ルト、ナット等の各種配管付属部品用材料として、好適
である。
び伸びから配管材料として必要とされる強度に見合う管
厚を算出し、それに腐食による肉厚減少量を考慮して最
終的な管厚を規定している。本発明のダクタイル鋳鉄管
は、所定の強度及び伸びを具えると共に、従来のダクタ
イル鋳鉄管に比べて約1.5〜2倍の耐食性を有してお
り、腐食による肉厚減少量は少なくてすむので、薄肉化
設計が可能である。例えば、口径約150mm、長さ約
5000mmの水道管の場合、従来のダクタイル鋳鉄管
では厚さが約6mmであるのに対し、本発明のダクタイ
ル鋳鉄管では、約4.5mmまで薄肉化することができ
た。このように、本発明のダクタイル鋳鉄から作られた
配管では、従来のものと比べて、使用材料の低減の他、
製造段階での使用エネルギーを削減することができ、省
エネルギーを達成できる。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%にて、C:3.0〜4.0%、S
i:1.0〜4.0%、Mn:0.6%以下、Mg:0.0
2〜0.08%、Co:0.05〜0.5%、並びに、C
u及び/又はCrを合計量で0.2〜0.8%含有し、残
部が実質的にFeである高強度高耐食性ダクタイル鋳
鉄。 - 【請求項2】 重量%にて、C:3.0〜4.0%、S
i:1.0〜4.0%、Mn:0.6%以下、Mg:0.0
2〜0.08%、Co:0.05〜0.5%、Ni:0.1
〜1.5%、並びに、Cu及び/又はCrを合計量で0.
2〜0.8%含有し、残部が実質的にFeである高強度
高耐食性ダクタイル鋳鉄。 - 【請求項3】 Coは、0.05〜0.19%である請求
項1又は請求項2に記載の高強度高耐食性ダクタイル鋳
鉄。
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JP2001299121A JP4698098B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 高強度高耐食性ダクタイル鋳鉄 |
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JPH05125480A (ja) * | 1991-11-05 | 1993-05-21 | Kubota Corp | 強靱球状黒鉛鋳鉄 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001299121A patent/JP4698098B2/ja not_active Expired - Lifetime
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