JP2020122212A - Method for producing spheroidal graphite cast iron product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、球状黒鉛鋳鉄品の製造方法に関し、特に、基地表面に金属種含浸処理を施すことによって球状黒鉛鋳鉄の表面改質を行う技術に関する。 The present invention relates to a method for producing a spheroidal graphite cast iron product, and more particularly to a technique for performing surface modification of a spheroidal graphite cast iron by impregnating a surface of a base material with a metal species.
球状黒鉛鋳鉄は、高温強度及び耐酸化性に優れ、しかも安価で成形しやすいことから、例えばディーゼル機関のエキゾーストマニホールドやタービンハウジング等に使用されている。また、鋳鉄製品の高温強度や耐酸化性等の特性を更に優れたものとするべく、種々の球状黒鉛鋳鉄が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Spheroidal graphite cast iron is used in, for example, an exhaust manifold or a turbine housing of a diesel engine, because it is excellent in high temperature strength and oxidation resistance, inexpensive, and easy to mold. Further, various spheroidal graphite cast irons have been proposed in order to further improve properties such as high-temperature strength and oxidation resistance of cast iron products (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１には、クロム、モリブデン、バナジウム、タングステン、ニオブ等を所定の配合量ずつ添加することにより、高温強度、耐酸化性及び延性に優れた球状黒鉛鋳鉄を低コストで製造することが開示されている。 Patent Document 1 discloses that spheroidal graphite cast iron excellent in high temperature strength, oxidation resistance and ductility is manufactured at low cost by adding chromium, molybdenum, vanadium, tungsten, niobium and the like in predetermined compounding amounts. Has been done.
近年、高出力自動車等の高速ディーゼル機関では排ガス温度が従来よりも高く、より高温の環境（例えば８５０℃や９００℃を超える温度）に耐え得る鋳鉄材が要求されている。しかしながら、特許文献１に記載のものは、８００℃における耐酸化性の評価結果において、タービンハウジング用材料として従来使用されている高ケイ素モリブデン系鋳鉄材とほぼ同等であり、上記要求を満足する程度に十分に高い耐酸化性を有しているとは言いにくい。 In recent years, a high-speed diesel engine such as a high-power automobile has a higher exhaust gas temperature than before, and a cast iron material capable of withstanding a higher temperature environment (for example, a temperature exceeding 850° C. or 900° C.) is required. However, the one described in Patent Document 1 is almost equivalent to the high silicon molybdenum-based cast iron material conventionally used as a material for turbine housings in the evaluation result of the oxidation resistance at 800° C., and satisfies the above requirements. It is hard to say that it has sufficiently high oxidation resistance.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、耐高温酸化性に優れた球状黒鉛鋳鉄品を得ることができる球状黒鉛鋳鉄品の製造方法を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a method for producing a spheroidal graphite cast iron product capable of obtaining a spheroidal graphite cast iron product excellent in high-temperature oxidation resistance.
本発明者らは、金属表面にクロムを拡散浸透させる処理（クロマイジング処理）と、アルミニウムを拡散浸透させる処理（カロライジング処理）とを複合的に施すことにより、球状黒鉛鋳鉄の表面改質を行うことに着目した。ところが、本発明者らが検討したところ、基地に対し上記の拡散浸透処理を単に施しただけでは金属拡散層と鋳鉄基地との密着性が十分でなく、鋳鉄に対して十分に高い耐高温酸化性を付与できないことが分かった。耐高温酸化性に優れた鋳鉄品を得るべく本発明者らは更に鋭意検討し、その結果、クロマイジング処理及びカロライジング処理を行う前に、鋳鉄基地に対して特定の処理を施すことにより上記課題を解決可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明により以下の手段が提供される。 The inventors of the present invention perform surface modification of spheroidal graphite cast iron by performing combined treatment of diffusing and penetrating chromium on the metal surface (chromizing treatment) and treatment of diffusing and penetrating aluminum (calorizing treatment). Focused on what to do. However, as a result of studies by the present inventors, the adhesion between the metal diffusion layer and the cast iron base is not sufficient simply by subjecting the base to the above diffusion/infiltration treatment, and the high temperature oxidation resistance against cast iron is sufficiently high. It turned out that it was not possible to impart sex. In order to obtain a cast iron product excellent in high temperature oxidation resistance, the present inventors have further studied, as a result, before performing the chromizing treatment and the calorizing treatment, by performing a specific treatment on the cast iron base, The inventors have found that the problems can be solved and have completed the present invention. Specifically, the present invention provides the following means.
本発明は、球状黒鉛鋳鉄品の製造方法に関する。第１の構成は、基地の金属組織をフェライト化するフェライト化熱処理を行う工程と、前記フェライト化熱処理を施した前記基地の表面にクロムを拡散浸透させる第１浸透処理を行う工程と、前記第１浸透処理を施した前記基地の表面にアルミニウムを拡散浸透させる第２浸透処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。 The present invention relates to a method for manufacturing a spheroidal graphite cast iron product. A first configuration is a step of performing a ferritization heat treatment for making a matrix metallization into a ferrite, a step of performing a first infiltration treatment of diffusing and infiltrating chromium into a surface of the matrix subjected to the ferritization heat treatment, and A step of performing a second permeation treatment for diffusing and permeating aluminum into the surface of the base that has been subjected to the first permeation treatment.
上記構成によれば、第１浸透処理によって鋳鉄基地にクロムを拡散浸透する前に、基地に対してフェライト化熱処理を行うことにより、金属拡散層（耐酸化皮膜）の基地に対する密着性を改善することができる。これにより、耐高温酸化性に優れた球状黒鉛鋳鉄品を得ることができる。 According to the above configuration, the adhesion of the metal diffusion layer (oxidation-resistant film) to the matrix is improved by performing the ferritizing heat treatment on the matrix before the chromium is diffused and permeated into the cast iron matrix by the first infiltration treatment. be able to. This makes it possible to obtain a spheroidal graphite cast iron product having excellent high temperature oxidation resistance.
第２の構成は、上記第１の構成において、前記基地の温度を前記フェライト化熱処理の処理温度以上に保持したまま、前記フェライト化熱処理から前記第１浸透処理に移行することを特徴とする。この構成では、フェライト化熱処理時の高温状態を保持したまま、フェライト化熱処理から連続して第１浸透処理（クロマイジング処理）を行う。これにより、酸化物の生成を抑制しながら基地表面にクロムを拡散浸透させることができ、更には、基地に対する金属拡散層の密着性をより高くすることができる。また、フェライト化熱処理とクロマイジング処理とを連続して行うことにより、工程時間の短縮化及び製造工程の簡略化を図ることができる。 A second configuration is characterized in that, in the first configuration, the temperature of the matrix is maintained at a temperature equal to or higher than the treatment temperature of the ferritization heat treatment and the ferritization heat treatment shifts to the first infiltration treatment. In this configuration, the first infiltration treatment (chromizing treatment) is continuously performed from the ferrite heat treatment while maintaining the high temperature state during the ferrite heat treatment. Thereby, chromium can be diffused and permeated to the surface of the base while suppressing the generation of oxides, and further, the adhesion of the metal diffusion layer to the base can be further increased. Further, by continuously performing the ferritization heat treatment and the chromizing treatment, it is possible to shorten the process time and simplify the manufacturing process.
第３の構成は、上記第１の構成又は第２の構成において、前記フェライト化熱処理は、前記基地の金属組織をオーステナイト化した後にフェライト化する処理であることを特徴とする。この場合、第１浸透処理の前に金属組織を十分にフェライト化しておくことができ、基地と金属拡散層との密着性を改善する上でより好適である。 A third configuration is characterized in that, in the first configuration or the second configuration, the ferritic heat treatment is a process of austenitizing the metal structure of the matrix and then performing ferritic conversion. In this case, the metal structure can be made sufficiently ferrite before the first infiltration treatment, which is more suitable for improving the adhesion between the matrix and the metal diffusion layer.
以下、本発明に関連する事項について詳細に説明する。本発明に係る球状黒鉛鋳鉄品は、球状黒鉛鋳鉄からなる基地に対して金属種含浸処理を施すことにより製造される。本発明の球状黒鉛鋳鉄品の製造方法は、フェライト化工程と、クロマイジング工程と、カロライジング工程とを含む。以下、各工程について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the present invention will be described in detail. The spheroidal graphite cast iron product according to the present invention is manufactured by subjecting a matrix made of spheroidal graphite cast iron to a metal seed impregnation treatment. The method for producing a spheroidal graphite cast iron product of the present invention includes a ferrite forming step, a chromizing step, and a calorizing step. Hereinafter, each step will be described in detail.
本製造方法により金属種含浸処理を施すにあたり、まず、金属種含浸処理を施す鋳造品を準備する（準備工程）。本製造方法に供される鋳造品（すなわち、球状黒鉛鋳鉄）の化学成分は特に限定されず、所望とする製品の用途等に応じて適宜選択することができる。優れた高温強度及び耐高温酸化性を有する球状黒鉛鋳鉄製品を得る観点から、金属種含浸処理を施す対象の球状黒鉛鋳鉄として、ケイ素を４．０〜６．０質量％含む高ケイ素球状黒鉛鋳鉄を用いることが好ましい。より具体的には、その化学成分が、質量％で、Ｃ：２．０〜３．５％、Ｓｉ：４．０〜６．０％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｃｒ：０．７％以下、Ｍｏ：０．４％以下、Ｍｇ：０．０１５〜０．０６％、Ａｌ：０．１％以下であり、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる球状黒鉛鋳鉄を用いることが好ましい。 When performing the metal species impregnation treatment by the present manufacturing method, first, a cast product to be subjected to the metal species impregnation treatment is prepared (preparation step). The chemical composition of the cast product (that is, spheroidal graphite cast iron) used in the present manufacturing method is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the intended use of the product and the like. From the viewpoint of obtaining a spheroidal graphite cast iron product having excellent high-temperature strength and high-temperature oxidation resistance, a high-silicon spheroidal graphite cast iron containing 4.0 to 6.0 mass% of silicon is used as the spheroidal graphite cast iron to be subjected to the metal species impregnation treatment. Is preferably used. More specifically, the chemical components are C:2.0-3.5%, Si:4.0-6.0%, Mn:0.5% or less, P:0.05 by mass%. % Or less, S: 0.02% or less, Cr: 0.7% or less, Mo: 0.4% or less, Mg: 0.015 to 0.06%, Al: 0.1% or less, and the balance is It is preferable to use spheroidal graphite cast iron composed of Fe and inevitable impurities.
Ｃは、適量の黒鉛を形成させるとともに、マトリックスに固溶して鋳鉄を有効に強化する観点から、その含有量は、２．１〜３．４％であることがより好ましく、２．２〜３．３％であることが更に好ましい。また、炭素当量（ＣＥ値）は、４．０〜４．５であることが好ましい。
Ｓｉは、十分な耐酸化性を得るとともに、基地組織のフェライト相が脆化することを抑制するために、その含有量は、４．２〜５．９％であることがより好ましく、４．３〜５．７％であることが更に好ましい。
Ｍｎは、硫黄を十分に取り除くための成分元素である。ただし、過剰であると鋳鉄の組織がチル化する傾向があるため、０．５％以下であることが好ましく、０．４以下であることがより好ましい。
From the viewpoint of forming an appropriate amount of graphite and effectively forming a solid solution in the matrix to strengthen the cast iron, the content of C is more preferably 2.1 to 3.4%, and preferably 2.2 to 2.2. More preferably, it is 3.3%. Further, the carbon equivalent (CE value) is preferably 4.0 to 4.5.
The content of Si is more preferably 4.2 to 5.9% in order to obtain sufficient oxidation resistance and to suppress the embrittlement of the ferrite phase of the matrix structure. More preferably, it is 3 to 5.7%.
Mn is a constituent element for sufficiently removing sulfur. However, if it is excessive, the structure of cast iron tends to be chilled, so 0.5% or less is preferable, and 0.4 or less is more preferable.
Ｐは、加熱冷却の繰り返しによる熱劣化を抑制する観点から、好ましくは０．０５％以下、より好ましくは０．０４以下である。
Ｓは、加熱冷却の繰り返しによる熱劣化を抑制する観点から、好ましくは０．０２％以下であり、より好ましくは０．０１％以下である。
Ｃｒは、鋳鉄の靭性が低下することを抑制するために、好ましくは０．７％以下であり、より好ましくは０．６％以下である。
P is preferably 0.05% or less, more preferably 0.04 or less from the viewpoint of suppressing thermal deterioration due to repeated heating and cooling.
S is preferably 0.02% or less, and more preferably 0.01% or less, from the viewpoint of suppressing thermal deterioration due to repeated heating and cooling.
Cr is preferably 0.7% or less, and more preferably 0.6% or less, in order to suppress deterioration of the toughness of cast iron.
Ｍｏは、鋳鉄の靭性が低下することを抑制するために、好ましくは０．４％以下であり、より好ましくは０．３７％以下である。
Ｍｇは、黒鉛の球状化を好適に行わせるとともに、余剰のＭｇが晶出して中温脆化を引き起こすことを抑制するために、０．０１５〜０．０６％であることが好ましく、０．０２〜０．０５％であることがより好ましい。
Ａｌは、鋳鉄材の耐酸化性に寄与するが、過剰であると湯流れを悪化させるため、好ましくは０．１％以下であり、より好ましくは０．０７％以下である。
Mo is preferably 0.4% or less, more preferably 0.37% or less, in order to suppress deterioration of the toughness of cast iron.
The Mg content is preferably 0.015 to 0.06%, and is preferably 0.02% to prevent the excessive Mg from crystallizing and causing the intermediate temperature embrittlement, while favorably spheroidizing the graphite. It is more preferably about 0.05%.
Al contributes to the oxidation resistance of the cast iron material, but if it is excessive, it deteriorates the flow of molten metal, so it is preferably 0.1% or less, and more preferably 0.07% or less.
本製造方法に供される鋳造品を得るには、まず、球状黒鉛鋳鉄の最終的な化学成分が、上記の各成分組成となるように原料を調製し、これを電気炉で溶融し、更に溶湯に黒鉛球状化処理を施し、その後、所定の形状に鋳込む。本製造方法では、このようにして得られた鋳放し状態の鋳造品に対して、以下に説明するフェライト化処理、クロマイジング処理、及びカロライジング処理を施す。 In order to obtain the cast product to be used in the present manufacturing method, first, the final chemical components of the spheroidal graphite cast iron are prepared as raw materials so that each of the above component compositions is obtained, and this is melted in an electric furnace. The molten metal is subjected to spheroidization of graphite and then cast into a predetermined shape. In the present manufacturing method, the as-cast cast product thus obtained is subjected to the ferritizing treatment, chromizing treatment, and calorizing treatment described below.
＜フェライト化工程＞
本工程は、球状黒鉛鋳鉄の金属組織をフェライト化するための熱処理（以下、「フェライト化処理」という。）を行う工程である。なお、フェライト化処理が「フェライト化熱処理」に相当する。
<Ferritization process>
This step is a step of performing heat treatment (hereinafter referred to as “ferritization treatment”) for making the metallic structure of spheroidal graphite cast iron into ferrite. The ferritization treatment corresponds to “ferritization heat treatment”.
フェライト化処理は、好適には、球状黒鉛鋳鉄の基地の金属組織をオーステナイト化した後にフェライト化する熱処理（フェライト化焼鈍）である。具体的には、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、まず、上記で準備した鋳造品を加熱してオーステナイト化温度Ｔｏまで昇温し、オーステナイト化温度Ｔｏで所定時間ｔｏ保持することにより、基地組織中のパーライト相を形成するセメンタイトを分解してオーステナイト化する。続いて、オーステナイト化温度Ｔｏよりも低温のフェライト化温度Ｔｆまで、パーライト変態が生じない速度で炉冷し、フェライト化温度Ｔｆで所定時間ｔｆ保持し、必要に応じて炉冷した後、空冷する。これにより、フェライト相を主体とする球状黒鉛鋳鉄が得られる。 The ferritization treatment is preferably a heat treatment (ferritization annealing) of austenitizing the metallic structure of the base of spheroidal graphite cast iron and then ferritizing it. Specifically, as shown in FIGS. 1A and 1B, first, the cast product prepared above is first heated to an austenitizing temperature To and held at the austenitizing temperature To for a predetermined time to. As a result, the cementite forming the pearlite phase in the matrix structure is decomposed into austenite. Then, the furnace is cooled to a ferritization temperature Tf lower than the austenitization temperature To at a rate at which pearlite transformation does not occur, the ferritization temperature Tf is maintained for a predetermined time tf, and if necessary, the furnace is cooled and then air-cooled. .. As a result, spheroidal graphite cast iron mainly composed of ferrite phase is obtained.
オーステナイト化温度Ｔｏは、オーステナイト単相温度域内であればよく、例えば８００〜１１００℃である。保持時間ｔｏは、例えば３０分〜５時間である。金属組織のオーステナイト化を十分に行いつつ、過剰な熱エネルギーの消費を抑制する点で、保持時間ｔｏは、好ましくは１〜４時間である。フェライト化温度Ｔｆは、例えば７４０〜７７０℃である。保持時間ｔｆは、例えば３０分〜５時間であり、好ましくは１〜４時間である。オーステナイト化温度Ｔｏからフェライト化温度Ｔｆへの炉冷の時間は、パーライト変態の生成を抑制する観点から、好ましくは１〜６時間、より好ましくは２〜６時間である。 The austenitizing temperature To may be in the austenite single phase temperature range, and is, for example, 800 to 1100°C. The holding time to is, for example, 30 minutes to 5 hours. The holding time to is preferably 1 to 4 hours in order to suppress excessive heat energy consumption while sufficiently performing austenitization of the metal structure. The ferrite temperature Tf is, for example, 740 to 770°C. The holding time tf is, for example, 30 minutes to 5 hours, preferably 1 to 4 hours. The furnace cooling time from the austenitizing temperature To to the ferritic temperature Tf is preferably 1 to 6 hours, more preferably 2 to 6 hours from the viewpoint of suppressing the formation of pearlite transformation.
＜クロマイジング工程＞
本工程は、フェライト化処理を施した基地の表面に対し、クロムを拡散浸透させる処理（クロマイジング処理）を行う工程である。本工程により、球状黒鉛鋳鉄の基地表面に、クロムを含む合金層を形成することができる。こうした合金層が基地表面に形成されることにより、基地に耐浸硫性及び耐酸化性を付与することができる。なお、クロマイジング処理が「第１浸透処理」に相当する。
<Chromizing process>
This step is a step of performing a treatment (chromizing treatment) of diffusing and infiltrating chromium into the surface of the base material subjected to the ferrite treatment. By this step, an alloy layer containing chromium can be formed on the surface of the matrix of spheroidal graphite cast iron. By forming such an alloy layer on the surface of the base, it is possible to impart sulfur resistance and oxidation resistance to the base. The chromizing process corresponds to the “first infiltration process”.
クロマイジング処理の各種条件は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を適用することができる。クロマイジング処理は通常、被処理物（すなわち、球状黒鉛鋳鉄）を、金属Ｃｒ粉４０〜８０質量％、Ａｌ２Ｏ３粉１９〜５９質量％、及びＮＨ４Ｃｌ粉０．５〜１．０質量％を混合してなるクロム浸透剤と共に半密閉容器内に充填し、不活性ガス又は還元ガスを流しながら８００〜１１００℃で５〜３０時間加熱することにより行う。 Various conditions for the chromizing treatment are not particularly limited, and conventionally known methods can be applied. In the chromizing treatment, the object to be treated (i.e., spheroidal graphite cast iron) is usually made of metal Cr powder of 40 to 80 mass %, Al 2 O 3 powder of 19 to 59 mass %, and NH 4 Cl powder of 0.5 to 1.0. It is carried out by filling a semi-closed container together with a chromium penetrant formed by mixing mass% and heating at 800 to 1100° C. for 5 to 30 hours while flowing an inert gas or a reducing gas.
クロマイジング処理は、フェライト化処理を施した基地の表面にクロムを拡散浸透させるように行う限り、その実施態様は特に制限されない。フェライト化処理からクロマイジング処理へ移行する際の熱処理の温度パターンの具体例としては、（１）フェライト化処理の完了後に一旦冷却し、その後昇温することによりクロマイジング処理を実施する態様（図１（ａ）参照）、（２）フェライト化処理の完了後に冷却せずに、フェライト化処理時の温度以上で保持することによりクロマイジング処理を実施する態様（図１（ｂ）参照）、等が挙げられる。これらのうち、パーライト変態による炭化物の生成を十分に抑制し、耐高温酸化性をより高めることができる点、及び工程時間の短縮化を図ることができる点で、上記（２）の方法によることが好ましい。 The embodiment of the chromizing treatment is not particularly limited, as long as chromium is diffused and permeated into the surface of the matrix subjected to the ferrite treatment. Specific examples of the temperature pattern of the heat treatment when shifting from the ferritic treatment to the chromizing treatment include (1) a mode in which the chromizing treatment is performed by cooling once after the ferritizing treatment is completed and then raising the temperature (Fig. 1(a)), (2) A mode in which the chromizing treatment is carried out by holding the temperature at or above the temperature during the ferritizing treatment without cooling after completion of the ferritizing treatment (see FIG. 1(b)), etc. Is mentioned. Among these, according to the method (2) above, it is possible to sufficiently suppress the formation of carbides due to pearlite transformation, to further enhance the high temperature oxidation resistance, and to shorten the process time. Is preferred.
上記（２）の方法の場合、鋳造品とクロム浸透剤とを容器内に充填した状態でフェライト化処理を実施し、フェライト化処理の完了に伴い、そのままフェライト化温度Ｔｆからクロマイジング処理温度Ｔｃまで昇温し（図１（ｂ）参照）、等温保持することによりクロムを拡散浸透させるとよい。この場合、フェライト化処理からクロマイジング処理への移行の際に鋳造品をわざわざ取り出さなくてもよく、工程の簡略化を図ることができる点で好適である。上記（２）の方法では、フェライト化焼鈍により鋳鉄基地の金属組織をフェライト相＋オーステナイト相の状態とし、その状態のまま、フェライト化焼鈍から連続的にクロマイズ処理に移行する加熱パターンとすることが好ましい。 In the case of the above method (2), the ferritizing treatment is carried out in a state where the cast product and the chromium penetrant are filled in the container, and upon completion of the ferritizing treatment, the ferritizing temperature Tf is directly changed to the chromizing treatment temperature Tc. It is advisable to diffuse and permeate chromium by increasing the temperature (see FIG. 1B) and maintaining the temperature at the same temperature. In this case, it is preferable that the cast product does not need to be taken out at the time of shifting from the ferrite treatment to the chromizing treatment, and the process can be simplified. In the above method (2), the metal structure of the cast iron base is made into a state of ferrite phase+austenite phase by ferritic annealing, and a heating pattern in which the ferritic annealing continuously shifts to chromizing treatment can be performed in that state. preferable.
＜カロライジング工程＞
本工程は、クロマイジング処理を施した鋳鉄基地の表面に対し、アルミニウムを拡散浸透させる処理（カロライジング処理）を行う工程である。本工程により、球状黒鉛鋳鉄の基地表面に、アルミニウムを含む合金層を形成することができる。また、アルミニウム含有の合金層が基地表面に形成されることにより、鋳鉄基地に優れた耐高温酸化性を付与することができる。また、カロライジング処理を単独で実施すると処理面の面荒れが目立ちやすいが、本製造方法のように、クロマイジング処理の後にカロライジング処理を行うことにより、処理面の面荒れを抑制できる点で好適である。なお、カロライジング処理が「第２浸透処理」に相当する。
<Calorizing process>
This step is a step of carrying out a process (calorizing process) of diffusing and permeating aluminum into the surface of the cast iron base subjected to the chromizing process. By this step, an alloy layer containing aluminum can be formed on the surface of the matrix of spheroidal graphite cast iron. Further, by forming the aluminum-containing alloy layer on the surface of the matrix, it is possible to impart excellent high temperature oxidation resistance to the cast iron matrix. In addition, the surface roughening of the treated surface tends to be conspicuous when the calorizing treatment is carried out alone, but the surface roughening of the treated surface can be suppressed by performing the calorizing treatment after the chromizing treatment as in the present manufacturing method. It is suitable. The calorizing process corresponds to the “second permeation process”.
カロライジング処理の各種条件は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を適用することができる。カロライジング処理は、通常、試験片（本発明では、クロマイジング処理後の試験片）を、Ｆｅ−Ａｌ合金粉１０〜６０質量％、Ａｌ２Ｏ３粉３９〜８９質量％、及びＮＨ４Ｃｌ粉０．５〜１．０質量％を混合してなるアルミ浸透剤と共に半密閉容器内に充填し、不活性ガス又は還元ガスを流しながら、８００℃〜１１００℃で５〜３０時間加熱することにより行う。 Various conditions for the calorizing treatment are not particularly limited, and conventionally known methods can be applied. In the calorizing treatment, the test piece (in the present invention, the test piece after the chromizing treatment) is usually made of Fe—Al alloy powder of 10 to 60 mass %, Al 2 O 3 powder of 39 to 89 mass %, and NH 4 Cl. Fill a semi-closed container with an aluminum penetrant formed by mixing 0.5 to 1.0 mass% of powder, and heat at 800°C to 1100°C for 5 to 30 hours while flowing an inert gas or a reducing gas. By.
ここで、クロマイジング処理によれば、球状黒鉛鋳鉄に対し耐浸硫性を付与でき、また処理後の面荒れを抑制できる一方、高温環境下での耐酸化性が十分でなく、例えば９００℃を超える温度域での使用が想定される製品への適用が妨げられることがある。また、球状黒鉛鋳鉄に耐酸化性を付与するべく、クロマイジング処理とカロライジング処理とを複合的に実施すると、クロマイジング処理により形成したクロム拡散層と鋳鉄基地との密着性が十分でなく、鋳鉄基地に対して優れた耐高温酸化性を付与できないことが分かった。 Here, according to the chromizing treatment, it is possible to impart sulphidic resistance to the spheroidal graphite cast iron, and it is possible to suppress surface roughness after the treatment, but the oxidation resistance under a high temperature environment is not sufficient, and for example, 900° C. Application to products that are expected to be used in the temperature range above may be hindered. Further, in order to impart oxidation resistance to the spheroidal graphite cast iron, when performing a chromizing treatment and a calorizing treatment in combination, the adhesion between the chromium diffusion layer formed by the chromizing treatment and the cast iron base is not sufficient, It was found that excellent high temperature oxidation resistance cannot be imparted to the cast iron matrix.
これに対し、本製造方法では、前処理として、鋳鉄基地に対してフェライト化処理（フェライト化焼鈍）を行い、その後、フェライト化した基地の表面にクロムを拡散浸透させる。これにより、鋳鉄基地に対するクロム拡散層の密着性を改善することができるとともに、アルミ拡散層の剥離を抑制することができ、耐高温酸化性に優れた球状黒鉛鋳鉄製品を得ることができる。なお、前処理としてフェライト化焼鈍を行うことによって、耐酸化皮膜の基地に対する密着性を改善できた理由は定かではないが、フェライト化焼鈍によって基地中（より具体的には、フェライト基地中）に存在する過剰な炭化物が分解されたことによるものと推測される。 On the other hand, in the present manufacturing method, as a pretreatment, the cast iron matrix is subjected to ferrite treatment (ferritization annealing), and then chromium is diffused and permeated into the surface of the ferrite matrix. As a result, the adhesion of the chromium diffusion layer to the cast iron matrix can be improved, peeling of the aluminum diffusion layer can be suppressed, and a spheroidal graphite cast iron product excellent in high-temperature oxidation resistance can be obtained. The reason why the adhesion of the oxidation resistant film to the matrix can be improved by performing the ferritic annealing as the pretreatment is not clear, but in the matrix (more specifically, in the ferrite matrix) by the ferritic annealing. It is speculated that the excess carbides present were decomposed.
球状黒鉛鋳鉄に対してフェライト化処理、クロマイジング処理及びカロライジング処理を施す際の処理条件を下記式（１）により各処理ごとにパラメータ変換し、それらの総和（パラメータ総和ΣＰ）を下記数式（２）により算出した場合、より優れた耐高温酸化性を実現するために、パラメータ総和ΣＰは、６０００以上であることが好ましく、６１００以上であることがより好ましい。
Ｐ＝（Ｔ＋２７３）×（ｌｏｇｔ＋１） …（１）
（数式（１）中、Ｔは処理温度［℃］であり、ｔは処理時間［ｈｒ］である。）
ΣＰ＝Ｐｆ＋Ｐｃ＋Ｐａ …（２）
ただし、Ｐｆ＝ｋ×（Ｔｆ＋２７３）×（ｌｏｇ（ｔｆ）＋１） …（３）
Ｐｃ＝（Ｔｃ＋２７３）×（ｌｏｇ（ｔｃ）＋１） …（４）
Ｐａ＝（Ｔａ＋２７３）×（ｌｏｇ（ｔａ）＋１） …（５）
（数式（３）中、ｋは係数であり、Ｔｆはフェライト化処理の処理温度［℃］であり、ｔｆは処理時間［ｈｒ］である。数式（４）中、Ｔｃはクロマイジング処理の処理温度［℃］であり、ｔｃは処理時間［ｈｒ］である。数式（５）中、Ｔａはカロライジング処理の処理温度［℃］であり、ｔａは処理時間［ｈｒ］である。）
The processing conditions for performing the ferriteizing treatment, the chromizing treatment, and the calorizing treatment on the spheroidal graphite cast iron are parameter-converted for each treatment by the following equation (1), and the sum of them (parameter summation ΣP) is expressed by the following equation ( When calculated by 2), the parameter sum ΣP is preferably 6000 or more, and more preferably 6100 or more, in order to realize more excellent high temperature oxidation resistance.
P=(T+273)×(logt+1) (1)
(In the formula (1), T is the processing temperature [° C.] and t is the processing time [hr].)
ΣP=Pf+Pc+Pa (2)
However, Pf=k×(Tf+273)×(log(tf)+1) (3)
Pc=(Tc+273)×(log(tc)+1) (4)
Pa=(Ta+273)×(log(ta)+1) (5)
(In the formula (3), k is a coefficient, Tf is a processing temperature [° C.] of the ferrite treatment, and tf is a processing time [hr]. In the formula (4), Tc is a chromizing process. (Temperature [° C.], tc is treatment time [hr]. In Formula (5), Ta is the treatment temperature [° C.] of the calorizing treatment, and ta is the treatment time [hr].)
なお、ｋは、フェライト化条件のパラメータ値であり、フェライト化処理からクロマイジング処理に連続的に移行した場合（すなわち、図１（ｂ）のヒートパターンとした場合）をｋ＝１．０とし、フェライト化処理とクロマイジング処理とを独立して実施した場合（すなわち、図１（ａ）のヒートパターンとした場合）をｋ＝０．５とし、フェライト化処理及びクロマイジング処理を共に実施しなかった場合をｋ＝０とした係数である。 It should be noted that k is a parameter value of the ferriteization condition, and k=1.0 when the transition from the ferriteization process to the chromizing process is continuous (that is, the heat pattern of FIG. 1B). In the case where the ferritizing treatment and the chromizing treatment are performed independently (that is, when the heat pattern shown in FIG. 1A is used), k is set to 0.5, and the ferritizing treatment and the chromizing treatment are performed together. The coefficient is k=0 when it is not present.
また、本発明によれば、上記のフェライト化工程、クロマイジング工程及びカロライジング工程を含む球状黒鉛鋳鉄の表面処理方法が提供される。この表面処理方法によれば、金属表面に強固な耐酸化皮膜を形成でき、耐高温酸化性に優れた球状黒鉛鋳鉄を得ることができる。 Further, according to the present invention, there is provided a surface treatment method for spheroidal graphite cast iron, which includes the above-mentioned ferriteizing step, chromizing step and calorizing step. According to this surface treatment method, a strong oxidation resistant film can be formed on the metal surface, and spheroidal graphite cast iron excellent in high temperature oxidation resistance can be obtained.
本製造方法により得られる球状黒鉛鋳鉄品は種々の用途に利用される。特に、本製造方法により得られた球状黒鉛鋳鉄品は耐高温酸化性に優れており、例えば９００℃を超える高温環境下での使用にも耐え得る。したがって、高温環境下での使用が想定される自動車用の排気系部品、具体的には、エキゾーストマニホールド、タービンハウジング、ターボハウジング、ターボハウジングアウトレットパイプ、タービンハウジング一体型エキゾーストマニホールド、ターボハウジング一体型エキゾーストマニホールド等に好ましく適用することができる。 The spheroidal graphite cast iron product obtained by the present manufacturing method is used for various purposes. In particular, the spheroidal graphite cast iron product obtained by the present manufacturing method is excellent in high-temperature oxidation resistance, and can withstand use in a high-temperature environment exceeding 900° C., for example. Therefore, exhaust system parts for automobiles that are expected to be used in high temperature environments, specifically, exhaust manifolds, turbine housings, turbo housings, turbo housing outlet pipes, turbine housing integrated exhaust manifolds, turbo housing integrated exhausts. It can be preferably applied to a manifold or the like.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In addition, "part" and "%" in an Example and a comparative example are a mass reference|standard unless there is particular notice.
＜試験片の作製＞
Ｆｅ以外の元素の組成が、質量％で、Ｃ：３．１４％、Ｓｉ：４．３３％、Ｍｎ：０．２１％、Ｐ：０．０３５％、Ｓ：０．００８％、Ｃｒ：０．５３％、Ｍｏ：０．３４％、Ｍｇ：０．０３５％、Ａｌ：０．０２１％である球状黒鉛鋳鉄を製造した。なお、Ｃｒ及びＭｏが少量添加された、パーライト組織が析出しやすい化学成分値の高ケイ素球状黒鉛鋳鉄を試験片として用いた。この球状黒鉛鋳鉄のビッカース硬度（Ｈｖ（１９６Ｎ））は２５７Ｈｖであり、Ａｃ１変態開始温度は８７５℃、Ａｃ１変態完了温度は９２０℃であった。なお、球状黒鉛鋳鉄の化学成分データは、作製した球状黒鉛鋳鉄を発光分光分析装置により分析した値である。
試験片は、鋳放し状態の鋳造ブロック（Ｙブロック）から２５ｍｍ角×２２０ｍｍの角材を切り出し、その切り出した角材を湿式鋸刃切断機により更に切断し、１０ｍｍ角×３０ｍｍの大きさとした。
<Preparation of test piece>
The composition of elements other than Fe is C:3.14%, Si:4.33%, Mn:0.21%, P:0.035%, S:0.008%, Cr:0 in mass%. Spheroidal graphite cast iron having 0.53%, Mo: 0.34%, Mg: 0.035% and Al: 0.021% was produced. In addition, a high silicon spheroidal graphite cast iron having a chemical composition value in which a small amount of Cr and Mo was added so that a pearlite structure was easily precipitated was used as a test piece. The Vickers hardness of the spherical graphite cast iron (Hv (196N)) is 257Hv, A c1 transformation start temperature is 875 ° C., A c1 transformation completion temperature was 920 ° C.. The chemical composition data of spheroidal graphite cast iron is a value obtained by analyzing the produced spheroidal graphite cast iron with an emission spectroscopic analyzer.
The test piece was cut into a 25 mm square×220 mm square piece from an as-cast casting block (Y block), and the cut square piece was further cut by a wet saw blade cutting machine to give a size of 10 mm square×30 mm.
＜球状黒鉛鋳鉄の表面処理及び評価＞
［実施例３〜９］
１．試験片の表面処理
上記で作製した試験片に対し、フェライト化処理、クロマイジング処理及びカロライジング処理をこの順に実施した。実施例３〜９では、図１（ｂ）に示すヒートパターンに従って熱処理を行った。
まず、クロム粉末４０〜８０質量％、アルミナ粉末１９〜５９質量％、及び塩化アンモニウム粉末０．５〜１．０質量％を混合してなるクロム浸透剤に試験片を埋設し、半密閉容器に充填して、Ａｒガスを流しながらバッチ式電気炉にて９００〜１０００℃まで昇温し、３時間保持することにより、試験片の金属組織をオーステナイト化した。その後、７００〜８００℃の温度まで炉冷し、その温度を保持してフェライト相を析出させた。
徐冷後、処理温度（Ｔｃ）まで昇温し、温度Ｔｃで保持することによりクロマイジング処理を行った。処理時間ｔｃの経過後、室温まで徐冷した。
続いて、試験片を取り出し、Ｆｅ−Ａｌ合金粉末１０〜６０質量％、アルミナ粉末３９〜８９質量％、及び塩化アンモニウム粉末０．５〜１．０質量％を混合してなるアルミ浸透剤に、クロマイジング処理後の試験片を埋設し、半密閉容器に充填して、Ａｒガスを流しながら処理温度（Ｔａ）まで昇温し、時間ｔａの間、温度Ｔａで保持することによりカロライジング処理を行った。実施例３〜９では、下記表１に示すように、各試験片に対して異なる処理温度及び処理時間にて、フェライト化処理、クロマイジング処理及びカロライジング処理をそれぞれ行った。
<Surface treatment and evaluation of spheroidal graphite cast iron>
[Examples 3 to 9]
1. Surface Treatment of Test Piece The test piece produced above was subjected to a ferrite treatment, a chromizing treatment, and a calorizing treatment in this order. In Examples 3 to 9, heat treatment was performed according to the heat pattern shown in FIG.
First, a test piece is embedded in a chromium penetrant formed by mixing 40 to 80 mass% of chromium powder, 19 to 59 mass% of alumina powder, and 0.5 to 1.0 mass% of ammonium chloride powder, and placed in a semi-closed container. The metal structure of the test piece was austenitized by charging and raising the temperature to 900 to 1000° C. in a batch type electric furnace while flowing Ar gas and holding for 3 hours. After that, the furnace was cooled to a temperature of 700 to 800° C., and the temperature was maintained to precipitate a ferrite phase.
After the gradual cooling, the temperature was raised to the processing temperature (Tc) and the temperature was maintained at the temperature Tc to perform the chromizing treatment. After the lapse of the processing time tc, it was gradually cooled to room temperature.
Subsequently, the test piece was taken out, and an aluminum penetrant obtained by mixing 10 to 60 mass% of Fe-Al alloy powder, 39 to 89 mass% of alumina powder, and 0.5 to 1.0 mass% of ammonium chloride powder, The test piece after the chromizing treatment is buried, filled in a semi-closed container, heated to the treatment temperature (Ta) while flowing Ar gas, and kept at the temperature Ta for the time ta to perform the calorizing treatment. went. In Examples 3 to 9, as shown in Table 1 below, each test piece was subjected to a ferrite treatment, a chromizing treatment, and a calorizing treatment at different treatment temperatures and treatment times.
２．高温酸化試験
表面処理を施した各試験片を用いて高温酸化試験を行った。高温酸化試験は次のようにして行った。
まず、表面処理後の各試験片をムライト質磁性製ルツボ（株式会社ニッカトー社製、理化学用陶磁器（最大１１００℃耐用品））に１個ずつ入れ、剥離スケールが毀れ落ちないようにした上で電気炉内に装填した。なお、ルツボには蓋を取り付けなかった。電気炉としては、光洋サーモシステム株式会社製（型式：ＫＢＦ８２８Ｎ１）を用いた。電気炉内において試験片を、目標耐用温度よりも高温の１０００℃で１００時間、連続で恒温保持し、高温加熱前後の質量変化を計測した。試験片の質量増減については、ルツボ単独の質量を最初に計測しておき、それ以降は、高温加熱前、高温加熱後、及びスケール除去後のそれぞれについて、磁性製ルツボ内に試験片を入れた状態で質量計測を行うことにより求め、試験片の質量増減から酸化減耗率［％］を算出した。なお、酸化減耗率が低い値であるほど、耐高温酸化性が良好であるといえる。各試験片の試験結果を下記表１に示した。
2. High Temperature Oxidation Test A high temperature oxidation test was conducted using each surface-treated test piece. The high temperature oxidation test was conducted as follows.
First, each of the test pieces after the surface treatment was put into a mullite magnetic crucible (manufactured by Nikkato Co., Ltd., porcelain for physics and chemistry (up to 1100°C durability)) one by one to prevent the peeling scale from falling off. It was loaded in an electric furnace. No lid was attached to the crucible. As the electric furnace, Koyo Thermo System Co., Ltd. (model: KBF828N1) was used. In the electric furnace, the test piece was continuously kept at a constant temperature of 1000° C. higher than the target service temperature for 100 hours, and the mass change before and after the high temperature heating was measured. For increasing or decreasing the mass of the test piece, the mass of the crucible alone was first measured, and thereafter, the test piece was put into the magnetic crucible before high temperature heating, after high temperature heating, and after scale removal. It was obtained by measuring the mass in the state, and the oxidative wear rate [%] was calculated from the increase and decrease in the mass of the test piece. It can be said that the lower the oxidation loss rate is, the better the high temperature oxidation resistance is. The test results of each test piece are shown in Table 1 below.
［実施例１、２］
上記で作製した試験片に対し、図１（ａ）に示すヒートパターンに従ってフェライト化処理を行い、室温まで徐冷後にクロマイジング処理を実施した点、及び各処理条件を下記表１に記載のとおりとした点以外は実施例３〜９と同様に試験片に各処理を施すとともに、高温酸化試験を行った。
［比較例１〜１０］
フェライト化処理、クロマイジング処理及びカロライジング処理の少なくともいずれかを実施しなかった点、及び各処理条件を下記表１に記載のとおりとした点以外は実施例１、２と同様に試験片に各処理を施すとともに、高温酸化試験を行った。なお、比較例７では、フェライト化処理、クロマイジング処理及びカロライジング処理のいずれも実施しなかった。表１中、処理温度及び処理時間に「０」が付された処理については、その処理を行わなかったことを意味する。
[Examples 1 and 2]
The test pieces prepared above were subjected to ferrite treatment according to the heat pattern shown in FIG. 1( a ), chroming treatment after slow cooling to room temperature, and the respective treatment conditions as shown in Table 1 below. The test piece was subjected to each treatment and a high temperature oxidation test was performed in the same manner as in Examples 3 to 9 except for the above.
[Comparative Examples 1 to 10]
Test pieces were prepared in the same manner as in Examples 1 and 2 except that at least one of the ferrite treatment, the chromizing treatment, and the calorizing treatment was not performed, and that each treatment condition was as shown in Table 1 below. A high temperature oxidation test was performed along with each treatment. In addition, in Comparative Example 7, none of the ferrite treatment, the chromizing treatment, and the calorizing treatment was performed. In Table 1, the treatment with “0” added to the treatment temperature and the treatment time means that the treatment was not performed.
＜パラメータ変換＞
熱処理の処理時間及び処理温度を一元化するために、各実施例及び比較例の処理条件について、上記数式（１）によりパラメータ変換した。また、上記数式（１）に基づき、フェライト化処理、クロマイジング処理及びカロライジング処理の各処理のパラメータ（Ｐｆ、Ｐｃ、Ｐａ）を算出し、それらの総和であるパラメータ総和ΣＰを上記数式（２）により算出した。各実施例及び比較例におけるＰｆ、Ｐｃ、Ｐａ及びΣＰを下記表１に併せて示した。
<Parameter conversion>
In order to unify the processing time and the processing temperature of the heat treatment, the processing conditions of each Example and Comparative Example were parameter-converted by the above mathematical expression (1). Further, the parameters (Pf, Pc, Pa) of each processing of the ferrite treatment, the chromizing treatment, and the calorizing treatment are calculated based on the above equation (1), and the parameter sum ΣP which is the sum of them is calculated by the above equation (2). ). Table 1 below also shows Pf, Pc, Pa and ΣP in each Example and Comparative Example.
表１の結果から明らかなように、クロマイジング処理前にフェライト化処理を行った実施例１〜９では、クロマイジング処理前にフェライト化処理を行わなかった比較例（比較例１、２、４〜６）に比べて、高温酸化試験により算出した酸化減耗率（０．２８％以下）が低かった。特に、フェライト化処理から連続的にクロマイジング処理に移行した実施例３〜９では、酸化減耗率（０．１０％〜０．２２％）がより低く、耐高温酸化性により優れることが分かった。
一方、カロライジング処理を単独で又はクロマイジング処理と組み合わせて行った場合（比較例１〜６）には、酸化減耗率が０．５％以上と大きい値を示した。また、カロライジング処理を行わず、クロマイジング処理を単独で行った場合（比較例９、１０）には、酸化減耗率が７．８０％、５．８０％と非常に大きい値であった。
As is clear from the results in Table 1, in Examples 1 to 9 in which the ferrite treatment was performed before the chromizing treatment, Comparative Examples in which the ferrite treatment was not performed before the chromizing treatment (Comparative Examples 1, 2, 4). The oxidative depletion rate (0.28% or less) calculated by the high temperature oxidation test was lower than that of Comparative Examples 6 to 6). In particular, it was found that in Examples 3 to 9 in which the ferritic treatment was continuously changed to the chromizing treatment, the oxidative wear rate (0.10% to 0.22%) was lower and the high temperature oxidation resistance was superior. ..
On the other hand, when the calorizing treatment was performed alone or in combination with the chromizing treatment (Comparative Examples 1 to 6), the oxidative wear rate was as large as 0.5% or more. Further, when the chromizing treatment was performed alone without the calorizing treatment (Comparative Examples 9 and 10), the oxidative wear rate was a very large value of 7.80% and 5.80%.
さらに、フェライト化処理、クロマイジング処理及びカロライジング処理を行った実施例１〜９のΣＰ値と酸化減耗率との関係を見ると、ΣＰが６１００以上では酸化減耗率が０．２０％以下となり、耐高温酸化性により優れた球状黒鉛鋳鉄品を得るための好適条件であると言える。 Further, looking at the relationship between the ΣP value and the oxidative wear rate of Examples 1 to 9 that were subjected to the ferrite treatment, the chromizing treatment, and the calorizing treatment, when ΣP was 6100 or more, the oxidative wear rate was 0.20% or less. It can be said that this is a suitable condition for obtaining a spheroidal graphite cast iron product having excellent high temperature oxidation resistance.
図２に、高温酸化試験後の試験片の組織写真を示す。図２中、（ａ）は、クロマイジング処理及びカロライジング処理の前にフェライト化処理を行わなかった場合の組織写真であり、（ｂ）は、クロマイジング処理前にフェライト化処理を行い、フェライト化後の試験片に対しクロマイジング処理及びカロライジング処理を行った場合の組織写真である。なお、図２（ｂ）には、フェライト化処理から連続的にクロマイジング処理へ移行することにより表面処理を行った試験片の組織写真を示した。高温酸化試験は、上記「２．高温酸化試験」に記載の条件と同じ条件にて行った。 FIG. 2 shows a structure photograph of the test piece after the high temperature oxidation test. In FIG. 2, (a) is a microstructure photograph when the ferriteizing treatment was not performed before the chromizing treatment and the calorizing treatment, and (b) is a ferrite microstructure that was subjected to the ferriteizing treatment before the chromizing treatment. It is a microstructure photograph when the chromizing treatment and the calorizing treatment are performed to the test piece after aging. In addition, FIG. 2B shows a microstructure photograph of a test piece subjected to a surface treatment by continuously shifting from the ferrite treatment to the chromizing treatment. The high temperature oxidation test was performed under the same conditions as those described in "2. High temperature oxidation test" above.
図２の（ａ）と（ｂ）の組織写真を対比すると分かるように、前処理としてフェライト化焼鈍を行った試験片では、表面処理層の基地との剥離が小さく、基地と表面処理層との密着性が改善された。また、前処理としてフェライト化焼鈍を行った試験片では、表面荒れを抑制しつつ基地表面に金属拡散層を形成することができた。 As can be seen by comparing the structure photographs of (a) and (b) of FIG. 2, in the test piece subjected to the ferrite treatment annealing as the pretreatment, the surface treatment layer was less peeled from the matrix, and the matrix and the surface treatment layer were separated. Has improved adhesion. In addition, in the test piece that was subjected to the ferritic annealing as the pretreatment, the metal diffusion layer could be formed on the surface of the matrix while suppressing the surface roughness.
図３に、フェライト化焼鈍を行った試験片の高温酸化試験後の表面状態を調べるために、電子プローブアナライザ（ＥＰＭＡ）により元素分析を行った結果の組織写真（倍率１００倍）を示す。評価には、フェライト化処理から連続的にクロマイジング処理へ移行し、その後カロライジング処理を行った試験片を用いた。高温酸化試験は、上記「２．高温酸化試験」に記載の条件と同じ条件にて行った。図３中、（ａ）は炭素分布、（ｂ）はクロム分布、（ｃ）はアルミニウム分布を示す。図３の結果から分かるように、試験片の基地に球状黒鉛の分布が確認されるとともに、表面にクロム及びアルミニウムの分布が確認された。この試験片の高温酸化試験後における酸化減耗率は０．０９％であった。 FIG. 3 shows a microstructure photograph (magnification: 100 times) of the result of elemental analysis by an electron probe analyzer (EPMA) in order to examine the surface state of the test piece subjected to ferritic annealing after the high temperature oxidation test. For the evaluation, a test piece which was continuously subjected to chromizing treatment from ferritic treatment and then subjected to calorizing treatment was used. The high temperature oxidation test was performed under the same conditions as those described in "2. High temperature oxidation test" above. In FIG. 3, (a) shows carbon distribution, (b) shows chromium distribution, and (c) shows aluminum distribution. As can be seen from the results of FIG. 3, the distribution of spheroidal graphite was confirmed in the matrix of the test piece, and the distribution of chromium and aluminum was confirmed on the surface. The oxidation loss rate of this test piece after the high temperature oxidation test was 0.09%.
Claims (3)
前記フェライト化熱処理を施した前記基地の表面にクロムを拡散浸透させる第１浸透処理を行う工程と、
前記第１浸透処理を施した前記基地の表面にアルミニウムを拡散浸透させる第２浸透処理を行う工程と、
を含む、球状黒鉛鋳鉄品の製造方法。 A step of performing a ferritic heat treatment for ferriticizing the metal structure of the base;
A step of performing a first infiltration treatment for diffusing and infiltrating chromium into the surface of the matrix which has been subjected to the ferrite heat treatment,
Performing a second infiltration treatment for diffusing and infiltrating aluminum into the surface of the base that has been subjected to the first infiltration treatment;
A method for producing a spheroidal graphite cast iron product including.
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