JP2022124625A

JP2022124625A - 片状黒鉛鋳鉄製品及びその製造方法

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Publication number: JP2022124625A
Application number: JP2021022368A
Authority: JP
Inventors: 亮輔藤本; Ryosuke Fujimoto; 俊明小関; Toshiaki Koseki
Original assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2022-08-26
Anticipated expiration: 2041-02-16
Also published as: CN115516123A; JP7278316B2; WO2022176237A1

Abstract

【課題】一定の機械的性質を確保しつつ、引け性を改善できる片状黒鉛鋳鉄製品を提供する。【解決手段】片状黒鉛鋳鉄製品は、含有する炭素及びケイ素の質量％をそれぞれＣ及びＳｉで表し、炭素当量（質量％）を次式ＣＥ＝Ｃ＋１／３×Ｓｉで計算するとき、下記の不等式、２．７≦Ｃ≦３．５、１．２≦Ｓｉ≦１．７、及びＣＥ≦－０．３３×Ｓｉ＋４．３６を満たす。【選択図】図４

Description

本開示は、片状黒鉛鋳鉄製品及びその製造方法に関する。なお、一般に、鋳鉄は、鋳物を指す場合と、鋳物の材料を指す場合とがある。本開示においても同様とする。また、本開示では、鋳物について鋳鉄製品の語を用いることがある。

片状黒鉛鋳鉄製品は、溶湯（溶融状態の鋳鉄）が鋳型内で冷却されて凝固することによって形成される。このとき、凝固収縮によって鋳物内に引け巣（空間）が形成されることがある。引け巣を低減する方法としては、例えば、鋳鉄の冷却の際に晶出する黒鉛の量を増加させる方法、及び鋳型内において引け巣が生じやすい箇所（例えば厚肉部）に冷し金を配置し、冷却温度を均一にする方法が知られている。下記特許文献１では、球状黒鉛鋳鉄において、炭素当量（ＣＥ）の値を所定の範囲内にすることなどによって、高剛性化を図りつつ、引け巣の発生を低減する技術が開示されている。

特開２０００－１７３７２号公報

引け巣を低減するために黒鉛を多く晶出させると、鋳物の機械的性質（例えば引張強さ）が低下する。また、冷し金を利用する場合においては、例えば、鋳物の形状が複雑であると、引け巣の位置を特定することが困難である。ひいては、冷し金の配置位置の設定が困難である。また、鋳物が大型であると、冷し金の個数が増加し、及び／又は冷し金の体積が増大する。ひいては、工数、購入費及び管理費が増大する。従って、一定の機械的性質を確保しつつ、引け性を改善できる片状黒鉛鋳鉄製品及びその製造方法が待たれる。

本開示に係る片状黒鉛鋳鉄製品は、含有する炭素及びケイ素の質量％をそれぞれＣ及びＳｉで表し、炭素当量（質量％）を次式
ＣＥ＝Ｃ＋１／３×Ｓｉ
で計算するとき、下記の不等式、
２．７≦Ｃ≦３．５、
１．２≦Ｓｉ≦１．７、及び
ＣＥ≦－０．３３×Ｓｉ＋４．３６
を満たす。

本開示に係る片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法は、炉内で溶解されていた鋳鉄の溶湯を鋳型内で冷却して凝固させ、片状黒鉛鋳鉄製品を製造する方法であって、前記鋳鉄が含有する炭素及びケイ素の質量％をそれぞれＣ及びＳｉで表し、炭素当量を次式
ＣＥ＝Ｃ＋１／３×Ｓｉ
で計算するとき、前記炉内における溶湯が、下記の不等式、
２．７≦Ｃ≦３．５、
１．２≦Ｓｉ≦１．７、及び
ＣＥ≦－０．３３×Ｓｉ＋４．３６
を満たす。

上記の構成又は手順によれば、一定の機械的性質を確保しつつ、引け性を改善できる。

鋳造方法の手順を示すフローチャート。鋳型の一部を示す断面図。実施例及び比較例の特性を示す図表。実施例及び比較例の炭素及びケイ素の含有量を示す図。

（鋳造方法の概要）
本実施形態に係る鋳造方法（換言すれば片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法）は、鋳鉄の組成及び接種剤の組成を除いて、種々の態様とされてよく、また、概略、公知の鋳造方法及び／又は一般的な鋳造方法と同様とされて構わない。以下に、鋳造方法の一例の概要について説明する。

図１は、本実施形態に係る鋳造方法の手順の一例を示すフローチャートである。

ステップＳＴ１では、鋳鉄となる種々の素材が炉において溶解されて溶湯が生成される。ステップＳＴ２では、炉内の溶湯が取鍋によって運搬される。ステップＳＴ３では、取鍋から鋳型へ溶湯が注がれる。ステップＳＴ４では、溶湯が鋳型内で冷却されて凝固される。これにより、片状黒鉛鋳鉄製品が形成される。

上記の一連の手順の適宜な時期において、種々の目的で接種が行われてよい。図示の例では、取鍋で行われる接種（ステップＳＴ５）と、注湯以後に行われる接種（ステップＳＴ６）とが示されている。本開示において、前者を一次接種といい、後者を二次接種ということがある。もちろん、これらの接種の一方又は双方は行われなくてもよい。念のために記載すると、注湯以後は、注湯の後だけでなく、注湯中も含む。

各ステップにおける機器の構成及び手順も公知のもの及び／又は一般的なものとされて構わない。例えば、炉の構成、取鍋の構成及び鋳型の構成は、公知の及び／又は一般的な種々のものとされて構わない。比較的小型な鋳物の製造においては、炉及び取鍋に代えて、溶解及び運搬の双方に利用される坩堝が用いられてもよい。炉内の溶湯の温度及び鋳型内における溶湯の冷却速度も適宜に設定されてよい。溶湯の冷却では、鋳型の熱が大気に奪われる放冷のみが行われてもよいし、適宜な時期に冷媒（例えば常温の水）を鋳型内に供給する水冷が行われてもよい。

図２は、鋳型１の一例の一部を示す模式的な断面図である。

鋳型１は、いわゆる砂型であり、例えば、不図示の枠と、枠内に配置された砂部３とを有している。さらに、図示の例では、鋳型１は、冷し金５Ａ及び５Ｂを有している。鋳型１の内部には、砂部３（図示の例では更に冷し金５Ａ及び５Ｂ）によって、溶湯が満たされる空間である鋳物部７が構成されている。なお、鋳型１は、金型などの他の形式の型であっても構わない。また、冷し金５Ａ及び／又は５Ｂは設けられなくてもよい。

鋳型１において、不図示の枠は、例えば、金属又は木材からなる。砂部３は、例えば、砂と、砂を結合する粘結剤とからなる。砂は、例えば、珪砂である。粘結剤は、例えば、樹脂、粘土又は水ガラスである。冷し金５Ａ及び５Ｂは、砂部３（換言すれば鋳型１の主体となる材料）よりも熱伝導率が高い材料によって構成されている。そのような材料としては、例えば、鉄鋼及びカーボンを挙げることができる。なお、カーボンの例示から理解されるように、冷し金の材料は、金属に限定されない。

（鋳物）
鋳物部７（換言すれば鋳物）の大きさ及び形状は、特に限定されない。ただし、本実施形態に係る鋳鉄は、その組成（後述）によって引け性が改善されることから、例えば、引け巣が生じやすい厚肉部を有する鋳物に対して特に有用性が高い。また、例えば、組成に基づく引け性の改善によって、冷し金の個数及び／又は体積を低減できるから、大型の鋳物に対して特に有用性が高く、また、冷し金の配置の設定が困難な複雑な形状の鋳物に対しても有用性が高い。

厚肉部を有する形状としては、例えば、板状部（鋳物部７の板対応部７ａを参照）と、板状部の表裏の一方の面から立ち上がるリブ（鋳物部７のリブ対応部７ｂを参照）とを有する形状を挙げることができる。この形状では、板状部の厚みがリブの位置にて厚くなって肉厚部が構成されているといえるから、当該位置において引け巣が生じやすい。このような形状を有する鋳物としては、例えば、工作機械のテーブルを挙げることができる。

大型の鋳物としては、例えば、最大長さが１ｍ以上、３ｍ以上若しくは５ｍ以上のもの、及び／又は質量が１０００ｋｇ以上、３０００ｋｇ以上若しくは５０００ｋｇ以上のものを挙げることができる。このような大型の鋳物としては、例えば、工作機械のテーブルを挙げることができる。

引け巣の生じやすさは、種々のパラメータによって表される。従って、本実施形態に係る鋳鉄は、鋳型１内（より厳密には鋳物部７内）の鋳鉄に、所定のパラメータの値が所定の範囲内となる部分が生じる鋳物（別の観点では鋳造方法）に対して特に有用であるということができる。

このようなパラメータとしては、新山パラメータＧ／Ｒ^１／２（（℃×ｍｉｎ）^１／２／ｃｍ）を挙げることができる（以下、Ｇ／Ｒ^１／２の単位は同様。）。ここで、Ｇ（℃／ｃｍ）は温度勾配である。Ｒ（℃／ｍｉｎ）は冷却速度である。Ｇ／Ｒ^１／２が小さいほど、引け巣が生じやすい。例えば、鋳鉄を冷却しているとき（ステップＳＴ４）、鋳物部７内の鋳鉄は、Ｇ／Ｒ^１／２が０．４以下となる部分（別の観点では位置又は点）を有してよい。

なお、Ｇ／Ｒ^１／２が０．４以下か否かの判定において、小数第２位は四捨五入されてよい。すなわち、０．４以下という範囲は、０．４４を含み、０．４５を含まない。Ｇ／Ｒ^１／２が０．４以下の部分は、鋳鉄を冷却している期間のいずれかの時期（時点）に生じればよい。Ｇ／Ｒ^１／２の算出方法（手順及び条件設定等を含む）は、適宜なものとされてよく、例えば、上記の０．４以下か否かの判定に資する場合においては、誤差が０．０５未満又は０．０１以下となる種々の態様とされてよい。

（冷し金の配置位置）
冷し金が配置される場合、その配置位置は適宜に設定されてよい。例えば、冷し金は、鋳物のうち引け巣が相対的に生じやすい局部に当接するものであってもよいし、鋳物に対して全体的に当接するものであってもよい。図２の例では、冷し金５Ａは、鋳物の板状部（板対応部７ａ参照）の表裏のうちリブ（リブ対応部７ｂ参照）とは反対側の面の略全面に当接する。また、冷し金５Ｂは、鋳物の板状部とリブとが成す角部（すなわち局部）に当接する。

上述のように、本実施形態に係る鋳鉄は、その組成によって引け性が改善されるから、従来に比較して、冷し金の個数及び／又は体積を低減することができる。冷し金が低減されたか否かは、例えば、鋳型１内で鋳鉄を冷却しているときの上述の新山パラメータＧ／Ｒ^１／２を用いて判断されてよい。

具体的には、例えば、上述のように、鋳型１内の鋳鉄が、Ｇ／Ｒ^１／２が０．４以下となる期間を有する部分を有している場合においては、引け巣が生じやすい。このような場合において、冷し金が設けられていないときは、冷し金が低減されていると判断されてよい。

また、冷し金が設けられている場合においては、例えば、以下のような第１部位が存在するときに、冷し金が低減されていると判定されてよい。鋳型１内（厳密には鋳物部７内）の鋳鉄は第１部位（体積等の設定は任意）を有する。鋳型の内面のうち第１部位から最短距離に位置する部分に冷し金は設けられていない。第１部位は、Ｇ／Ｒ^１／２が１．０以下又は０．４以下となる期間を有する。

上記のような第１部位が存在する場合において、冷し金が設けられる部分は、下記のような第２部位であってよい。鋳型１内（厳密には鋳物部７内）の鋳鉄は第２部位（体積等の設定は任意）を有する。鋳型の内面のうち第２部位から最短距離に位置する部分に冷し金が設けられている。第２部位は、冷し金が設けられていないと仮定した場合にＧ／Ｒ^１／２が０．０１以下となる期間を有する。なお、第１部位は、Ｇ／Ｒ^１／２が０．０１以下となる期間を有さない部位であってよい。

なお、Ｇ／Ｒ^１／２が０．０１以下か否かの判定において、小数第３位は四捨五入されてよい。すなわち、０．０１４は、０．０１以下であり、０．０１５は、０．０１超である。同様に、Ｇ／Ｒ^１／２が１．０以下又は０．４以下か否かの判定において、小数第２位は四捨五入されてよい。既述のように、Ｇ／Ｒ^１／２の算出方法（手順及び条件設定等を含む）は、適宜なものとされてよく、例えば、上記の０．０１以下か否かの判定に資する場合においては、誤差が０．００５未満又は０．００１以下となる種々の態様とされてよい。

（鋳鉄の組成）
以下、本実施形態に係る片状黒鉛鋳鉄の組成等について説明する。なお、以下の説明では、鋳鉄の成分の質量％（ｗｔ％）を元素記号で示すことがある。例えば、炭素の質量％をＣで表し、ケイ素の質量％をＳｉで表すことがある。

鋳鉄は、一般に、炭素（Ｃ）を２．１４質量％以上６．６７質量％以下含み、ケイ素（Ｓｉ）を概ね１質量％以上３％質量以下含む鉄（Ｆｅ）の三元合金とされている。ここで、炭素当量ＣＥ（質量％）を以下の（１）式で計算するものとする。
ＣＥ＝Ｃ＋１／３×Ｓｉ（１）

このとき、本実施形態に係る片状黒鉛鋳鉄は、以下の不等式を満たす。
２．７≦Ｃ≦３．５
１．２≦Ｓｉ≦１．７
ＣＥ≦－０．３３×Ｓｉ＋４．３６（２）

Ｃ、Ｓｉ及びＣＥの上限が上記のように規定されることによって、黒鉛が粗大化する蓋然性が低減され、一定の機械的性質を確保できる。一方で、Ｃ及びＳｉの下限が上記のように規定されることによって、黒鉛の晶出量を多くすることができる。その結果、引け巣を低減することができる。

上記において、値が示されている桁よりも小さい桁は、四捨五入されてよい。例えば、２．６５は、２．７以上の範囲に含まれてよく、３．５４は、３．５以下の範囲に含まれてよい。ＣＥの値においては、少数第３位が四捨五入されてよい。以下に示す他の不等式等においても同様である。

上記の一定の機械的性質は、適宜に想定されてよい。例えば、ＪＩＳ（日本産業規格）及びＩＳＯ（国際標準化機構）が規定するＦＣ３００における機械的性質又はこれに近い機械的性質が想定されてよい。ＦＣ３００では、引張強さ（以下、ＴＳと略すことがある。）は、３００ＭＰａよりも大きい。また、ブリネル硬さ（以下、ＨＢと略すことがある。）は、２６２ＨＢよりも小さい。

本実施形態に係る片状黒鉛鋳鉄は、さらにマンガン（Ｍｎ）及び／又はスズ（Ｓｎ）を含んでよい。この場合において、これらの成分の質量％は、以下の範囲とされてよい。
０．９０≦Ｍｎ≦１．００
０．０２≦Ｓｎ≦０．０５

Ｍｎ及びＳｎは、他の材料に比較して、凝固収縮量が最も大きい共晶反応時において、黒鉛化を阻害する作用が小さい。その一方で、Ｍｎ及びＳｎは、他の材料に比較して、共析反応時にパーライト化を促進する作用が大きい。Ｍｎ及び／又はＳｎのパーライト化の促進によって、例えば、基地組織を全面的にパーライトにし、引張強さを向上させることができる。Ｍｎ及び／又はＳｎの質量％が上記の下限以上であれば、例えば、パーライト化の効果を得ることができる。また、Ｍｎ及び／又はＳｎの質量％が上記の上限以下であれば、例えば、脆化作用が抑えられ、ひいては、機械的性質を確保することが容易である。

なお、一般に、Ｍｎ及びＳｎは、黒鉛晶出を阻害することから鋳鉄に添加されない。特に、球状黒鉛鋳鉄では、延性が要求されることから、焼鈍において化合炭素の分解が阻害されないように、Ｍｎの質量％はできるだけ低くされる。

上述した質量％は、例えば、炉で溶解される種々の素材の質量から算出されてもよいし、鋳型から取り出された鋳物を分析することによって算出されてもよい。鋳鉄は、接種が行われることによって、炉内におけるときの成分比と、鋳型内における成分比とが相違する。しかし、一般に、接種剤の質量％は小さい（例えば１％以下又は０．５％以下）。従って、接種剤が含む材料等によるが、上述した質量％の範囲に及ぼす影響は比較的小さい。

鋳鉄は、上記以外の成分を微小量含んでいてもよい。当該成分は、所定の効果を狙って意図的に添加されたものであってもよいし、不可避に（望まれずに）含まれてしまうものであってもよい。このような他の成分（接種剤を含む）の質量％は、例えば、合計で、２％以下、１％以下又は０．５％以下である。

本実施形態に係る鋳鉄は、黒鉛の形状が片状（板状）の片状黒鉛鋳鉄である。別の観点では、本実施形態に係る鋳鉄の製造方法では、黒鉛を球状にするための特定の処理（例えばＭｇの添加）は行われていない。片状黒鉛の形状等の具体的な態様は適宜なものとされてよい。例えば、片状黒鉛鋳鉄は、ＡＳＴＭが規定するＡ型～Ｅ型のいずれでもよく、例えば、大部分（例えば任意の断面において８割以上の面積）はＡ型である。

（一次接種）
既述のように、本実施形態では、取鍋で接種を行う一次接種が行われてよい。接種方法は、種々の態様とされてよい。例えば、接種は、溶湯が注がれる前の取鍋の底に接種剤を配置しておくものであってもよいし、取鍋内の溶湯にその表面から接種剤を添加するものであってもよいし、取鍋内の溶湯又は取鍋内に注がれる溶湯に接種剤が配置されたワイヤーを接触させるものであってもよい。

接種剤の材料（別の観点では目的）も任意である。接種剤の材料としては、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ系、Ｃａ－Ｓｉ系、Ｓｉ－Ｚｒ系及びＦｅ－Ｃｒ系のものを挙げることができる。その添加量は、例えば、接種剤の種類にもよるが、添加前の溶湯の質量に対して、０．１質量％以上０．５％質量以下である。

なお、例えば、接種剤についてＦｅ－Ｓｉ系というとき、Ｆｅ及びＳｉが接種剤の主成分を構成することを意味する。主成分は、例えば、接種剤の５０質量％以上、６０質量％以上又は８０質量％以上の成分とされてよい。従って、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ系接種剤は、Ｆｅ及びＳｉの合計質量が接種剤の質量５０％以上、６０質量％以上又は８０質量％以上を占める。

上記のように一次接種における接種剤の材料及び添加量は任意であるが、例えば、溶湯の質量に対して、０．４質量％以上０．６質量％以下のＦｅ－Ｓｉ系接種剤の接種が行われてよい。Ｆｅ－Ｓｉ系接種剤の具体例としては、例えば、接種剤１００質量％に対して、５０質量％のＳｉ、１０質量％のＣａ、５質量％のＢａ、及び残りの質量％のＦｅを含むものが用いられてよい。

（二次接種）
既述のように、本実施形態では、注湯以後に接種を行う二次接種が行われてよい。この接種方法は、種々の物とされてよい。例えば、接種は、鋳型に注がれている溶湯に接種剤を添加するものであってもよいし、鋳型に注がれている溶湯に接種剤が配置されたワイヤーを触れさせるものであってもよいし、溶湯が注がれる前の湯溜まり又は鋳型内に接種剤を配置しておくものであってもよい。接種剤の材料及び添加量も任意であり、これらについては、上記の一次接種の説明が援用されてよい。

上記のように二次接種における接種剤の材料及び添加量は任意であるが、例えば、溶湯の質量に対して、０．０５質量％以上０．１０質量％以下のＦｅ－Ｓｉ系接種剤の接種が行われてよい。Ｆｅ－Ｓｉ系接種剤としては、例えば、上記の一次接種の説明で例示したものが用いられてよい。

本実施形態では、炉内の溶湯におけるＳｉは、上記のように１．７質量％以下であり、比較的少なくされている。そして、二次接種（及び／又は一次接種）においてＦｅ－Ｓｉ系接種剤を用いると、最終的に鋳鉄が含むＳｉを少なくしつつも、黒鉛の晶出量を増加させることができる。一方で、そのような黒鉛の晶出量が増加した鋳鉄において、Ｆｅ－Ｓｉ系接種剤によって組織を微細化して、引け性の改善及び強度の向上を図ることができる。Ｓｎが添加されてパーライト化が図られた組織においては、上記の効果が更に向上する。

（実施例）
上述の組成を有する片状黒鉛鋳鉄を実際に作製し、その機械的性質（ＴＳ及びＨＢ）を調べた。その結果を以下に示す。

図３は、実施例及び比較例に係る片状黒鉛鋳鉄の組成及び機械的性質を示す図表である。

この図において、「Ｎｏ．」の欄は、実施例及び比較例に付した通し番号を示している。Ｎｏ．１～Ｎｏ．７及びＮｏ．９は比較例である。Ｎｏ．８及びＮｏ．１０～Ｎｏ．１７は実施例である。

「Ｃ（ｗｔ％）」、「Ｓｉ（ｗｔ％）」、「Ｍｎ（ｗｔ％）」及び「Ｓｎ（ｗｔ％）」の欄は、それぞれ、実施例及び比較例に係る片状黒鉛鋳鉄（１００質量％）が含むＣ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＳｎの質量％を示している。図示されていないが、Ｆｅは、基本的に（意図されていない微量の成分を無視したときに）、残りの質量％を占める。なお、ここでの質量％は、炉に供給されたこれらの素材の質量比から求められており、接種等の影響は除外されている。

「ＣＥ（ｗｔ％）」の欄は、「Ｃ（ｗｔ％）」及び「Ｓｉ（ｗｔ％）」欄の値を既述の（１）式に代入して算出したＣＥ（質量％）の値を示している。「ＣＥ＿Ｌ（ｗｔ％）」の欄は、「Ｃ（ｗｔ％）」及び「Ｓｉ（ｗｔ％）」欄の値を既述の（２）式の右辺に代入して算出したＣＥ（質量％）の上限値を示している。

「ＴＳ（ＭＰａ）」の欄は引張強さを示している。「ＨＢ」の欄はブリネル硬さ（単位無し）を示している。いずれの値も実験によって得られた値である。「Ｅｖａｌ．」は、ＴＳ及びＨＢについての評価結果を示している。ここでは、ＦＣ３００の条件であるＴＳ＞３００ＭＰａかつＨＢ＜２６２が満たされた場合は「Ａ」とし、それ以外の場合は「Ｂ」とした。

なお、実施例及び比較例では、一次接種及び二次接種が行われている。一次接種では、既述のＦｅ－５０％Ｓｉ－１０％Ｃａ－５％Ｂａの接種剤を取鍋にて０．５％添加している。二次接種では、既述のＦｅ－５０％Ｓｉ－１０％Ｃａ－５％Ｂａの接種剤を掛け堰にて０．１％添加している。

図４は、図３に示した実施例及び比較例のＳｉ及びＣの質量％を示す図である。

この図において、横軸は、Ｓｉの質量％を示している。縦軸は、Ｃの質量％を示している。各軸の最小値及び最大値は、一般的な鋳鉄におけるＳｉ及びＣの質量％の最小値及び最大値と概ね一致している。

図中の右上には、図中に示された点又は線の凡例が示されている。「ＥＸ」の点は、実施例に対応している。「ＲＥＦ」の点は、比較例に対応している。「ＥＱ」の線は、既述の（２）式の左辺と右辺とが同じとき（ＣＥが上限値であるとき）のＣとＳｉとの関係を示している。「ＥＱ」の線よりも左下の領域において（２）式が満たされている。

図では、Ｃ（質量％）の下限（２．７）及び上限（３．５）を示す線、並びにＳｉ（質量％）の下限（１．２）及び上限（１．７）を示す線も示されている。また、ハッチングは、本実施形態のＣ、Ｓｉ及びＣＥに係る条件を満たす範囲を示している。

なお、図４では、図３に示した、Ｃ（質量％）及びＳｉ（質量％）における小数第２位の値が四捨五入されていない値をプロットしている。一方、Ｃ及びＳｉの範囲は、少数第１位までの値で規定されている。その結果、Ｓｉ＝１．２付近において、Ｎｏ．１６（実施例）に対応する点が、ハッチングされた領域（実施例を示す領域）の外側に位置している。

図３に示すように、実施例は全てＡ評価である。一方、比較例は全てＢ評価である。そして、図４に示すように、実施例と比較例とは「ＥＱ」の線の付近に密集しているとともに、「ＥＱ」の線を境にして図の左下と右上とに分かれて分布している。以上のことから、（２）式を満たすようにＣＥを設定することによって、ＦＣ３００における機械的性質又はこれに近い性質を確保しつつ、ＣＥ（質量％）を最大限大きくできることが確認された。ＣＥを最大限大きくできることによって、黒鉛の晶出量を多くして、引け性を改善できる。

図３において、Ｎｏ．１６は、他の実施例に比較してＳｎが少ない実施例とされている。Ｎｏ．１４は、Ｃ及びＳｉの条件がＮｏ．１６に近い実施例である。両者のＴＳの比較から、Ｓｎの添加によって引張強さが向上することが確認できる。

なお、図３及び図４に示す実施例からは、以下のとおり、実施形態で説明した質量％の範囲よりも狭い範囲を抽出することができる。

例えば、Ｃ（質量％）の下限として、実施例中で最も低いＣの値である２．９（Ｎｏ．１７）を抽出できる。Ｃ（質量％）の上限として、実施例中で最も高いＣの値である３．４（Ｎｏ．８）を抽出できる。Ｓｉ（質量％）の上限として、実施例中で最も低いＳｉの値である１．５（Ｎｏ．１０）を抽出できる。

実施形態では、ＣＥの下限については直接的には触れず、Ｃの下限及びＳｉの下限によって間接的にＣＥの下限が規定された。ただし、例えば、「ＥＱ」の線に平行で、「ＥＱ」の線から離れた線によってＣＥの下限を規定してもよい。

より具体的には、例えば、実施例中で、「ＥＱ」の線から最も離れた実施例（Ｎｏ．１７）を通る線を下限としてよい。この場合、以下の不等式が満たされてよい。
ＣＥ≧－０．３３×Ｓｉ＋３．８３

また、例えば、ＣＥを「ＥＱ」の線に極力近づけることとして、ＣＥが３．６７のＮｏ．１３又はＣＥが３．８３のＮｏ．１５を通る線を下限として、以下の不等式が満たされてよい。
ＣＥ≧－０．３３×Ｓｉ＋４．１５、又は
ＣＥ≧－０．３３×Ｓｉ＋４．２７
なお、前者の不等式は、Ｎｏ．１３の他、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０～Ｎｏ．１２及びＮｏ．１５において満たされる。後者の不等式は、Ｎｏ．１５の他、Ｎｏ．８及びＮｏ．１０～Ｎｏ．１２において満たされる。

（引け性の改善）
実施形態に係る片状黒鉛鋳鉄製品を実際に作製して引け性を評価した。具体的には、以下のとおりである。

実施形態に係る片状黒鉛鋳鉄によって、工作機械用のテーブルを作製した。テーブルの形状は、図２を参照して説明したように、概略、板状部と、板状部から立ち上がるリブとを有する形状である。テーブルの質量は、３８００ｋｇとした。板状部とリブとが交差する部分における断面を撮像し、画像処理によって前記断面における引け巣の面積を測定した。その結果、公知の一般的な組成では引け巣の面積は４９９０ｍｍ^２だった。一方、本実施形態に係る組成では、引け巣は１５００ｍｍ^２だった。すなわち、引け巣が７０％低減された。

以上のとおり、本実施形態に係る片状黒鉛鋳鉄製品は、含有する炭素及びケイ素の質量％をそれぞれＣ及びＳｉで表し、炭素当量（質量％）を既述の（１）式で計算するとき、
下記の不等式、
２．７≦Ｃ≦３．５、
１．２≦Ｓｉ≦１．７、及び
ＣＥ≦－０．３３×Ｓｉ＋４．３６
を満たす。

別の観点では、本実施形態に係る片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法は、炉内で溶解されていた鋳鉄の溶湯を鋳型内で冷却して凝固させ、片状黒鉛鋳鉄製品を製造する方法であって、炉内における溶湯が上記の不等式を満たす。

これにより、既に述べたように、一定の機械的性質を確保しつつ、黒鉛の晶出量を多くして、引け性を改善することができる。

１…鋳型、３…砂部、５Ａ及び５Ｂ…冷し金、７…鋳物部。

Claims

含有する炭素及びケイ素の質量％をそれぞれＣ及びＳｉで表し、
炭素当量（質量％）を次式
ＣＥ＝Ｃ＋１／３×Ｓｉ
で計算するとき、
下記の不等式、
２．７≦Ｃ≦３．５、
１．２≦Ｓｉ≦１．７、及び
ＣＥ≦－０．３３×Ｓｉ＋４．３６
を満たす、
片状黒鉛鋳鉄製品。
含有するマンガンの質量％をＭｎで表すとき、下記の不等式
０．９０≦Ｍｎ≦１．００
を満たす、
請求項１に記載の片状黒鉛鋳鉄製品。
含有するスズの質量％をＳｎで表すとき、下記の不等式
０．０２≦Ｓｎ≦０．０５
を満たす、
請求項１又は２に記載の片状黒鉛鋳鉄製品。
下記の不等式、
ＣＥ≧－０．３３×Ｓｉ＋４．２７
を満たす、
請求項１～３のいずれか１項に記載の片状黒鉛鋳鉄製品。
炉内で溶解されていた鋳鉄の溶湯を鋳型内で冷却して凝固させ、片状黒鉛鋳鉄製品を製造する方法であって、
前記鋳鉄が含有する炭素及びケイ素の質量％をそれぞれＣ及びＳｉで表し、
炭素当量を次式
ＣＥ＝Ｃ＋１／３×Ｓｉ
で計算するとき、
前記炉内における溶湯が、下記の不等式、
２．７≦Ｃ≦３．５、
１．２≦Ｓｉ≦１．７、及び
ＣＥ≦－０．３３×Ｓｉ＋４．３６
を満たす、
片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
取鍋でＦｅ－Ｓｉ系接種剤を前記溶湯に添加する
請求項５に記載の片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
前記鋳型へ前記溶湯を注ぐ時期以後にＦｅ－Ｓｉ系接種剤を前記溶湯に添加する
請求項５又は６に記載の片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
前記鋳型内で前記鋳鉄を冷却するときの温度勾配及び冷却速度をそれぞれＧ（℃／ｃｍ）及びＲ（℃／ｍｉｎ）で表したとき、前記鋳型内の前記鋳鉄に、新山パラメータＧ／Ｒ^１／２（（℃×ｍｉｎ）^１／２／ｃｍ）が０．４以下となる期間を有する部分が生じる
請求項５～７のいずれか１項に記載の片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
前記鋳型に冷し金が設けられていない
請求項８に記載の片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
前記鋳型に冷し金が設けられており、
前記鋳型内の前記鋳鉄は、Ｇ／Ｒ^１／２が１．０以下となる期間を有する第１部位を有し、
前記鋳型の内面のうち前記第１部位から最短距離に位置する部分に冷し金が設けられていない
請求項８に記載の片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
前記第１部位は、Ｇ／Ｒ^１／２が０．４以下となる期間を有する
請求項１０に記載の片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。
前記鋳型内の前記鋳鉄が第２部位を有し、
前記鋳型の内面のうち前記第２部位から最短距離に位置する部分に冷し金が設けられており、かつ
前記第２部位は、冷し金が設けられていないと仮定した場合にＧ／Ｒ^１／２が０．０１以下となる期間を有する
請求項１０又は１１に記載の片状黒鉛鋳鉄製品の製造方法。