JP4318761B2 - Casting method for Fe-C-Si alloy castings - Google Patents
Casting method for Fe-C-Si alloy castings Download PDFInfo
- Publication number
- JP4318761B2 JP4318761B2 JP01199397A JP1199397A JP4318761B2 JP 4318761 B2 JP4318761 B2 JP 4318761B2 JP 01199397 A JP01199397 A JP 01199397A JP 1199397 A JP1199397 A JP 1199397A JP 4318761 B2 JP4318761 B2 JP 4318761B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- casting
- point
- graphite
- eutectic
- casting material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、鋳造後のＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物に存する炭化物、即ち、主としてセメンタイトを熱処理により微細球状化することによって、前記鋳物の機械的強度を、機械構造用炭素鋼と同程度まで向上させることのできる技術を開発した（特願平８−２５０９５３号明細書および図面参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記熱処理後のＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の金属組織には、微細球状化したセメントタイトだけでなく黒鉛も存在する。この黒鉛には、熱処理前、したがって鋳造後の前記鋳物が元々有していたものと、前記熱処理中にセメントタイトの一部が分解して生じたＣ（炭素）に起因するものとが含まれ、この黒鉛量が一定量を超えると、熱処理後のＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の機械的強度の向上が妨げられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記熱処理により生じる黒鉛量が略一定していることから、鋳造により生じる黒鉛量を所定値に抑え、これにより前記熱処理による機械的強度向上を実現し得るようにした前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば、鋳造後、炭化物の微細球状化熱処理を施されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法であって、特定の組成範囲にあるＣ及びＳｉ、並びに不可避不純物を含む残部ＦｅのＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳造材料を、液相状態および固液共存状態の一方の状態にして鋳型に充填する第１工程と、前記第１工程で鋳型に充填した前記鋳造材料を、共晶温度域まで冷却して凝固させる第２工程と、前記第２工程で凝固させた前記鋳造材料を冷却する第３工程とを順次行い、前記第２工程における前記鋳造材料の平均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設定すると共に、前記第３工程における前記鋳造材料の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min に設定し、前記特定の組成範囲は、Ｃ含有量をｘ軸とし、またＳｉ含有量をｙ軸としたとき、座標（１．９５，０．７）に対応する第１の点と、座標（３．０３，０．７）に対応する第２の点と、座標（２．４２，３）に対応する第３の点と、座標（１．４５，３）に対応する第４の点とを結んで得られ、且つ第２，第３の点およびその両点を結ぶ第１の線分が５０重量％共晶線上に在り、且つまた第１，第４の点およびその両点を結ぶ第２の線分が０重量％共晶線上に在る略平行四辺形の図形の範囲内であり、ただし、前記組成範囲の限界を示す前記図形の輪郭上の組成から、前記第２，第３の点及び前記第１の線分上の組成、ならびに前記第１，第４の点及び前記第２の線分上の組成が除かれることを特徴とするＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法が提供される。
【０００６】
共晶量Ｅｃは黒鉛の面積率に関係する。そこで、共晶量ＥｃをＥｃ＜５０重量％に設定（即ち鋳造材料のＣ及びＳｉを前記特定の組成範囲に設定）し、また平均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設定すると、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物に晶出する黒鉛量を、その面積率Ａ1 においてＡ1 ＜５％に抑制することが可能である。また前記平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min に設定すると、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物における黒鉛の析出を妨げてその面積率Ａ1 を凝固時のＡ1 ＜５％に維持することが可能である。
【０００７】
ただし、共晶量ＥｃがＥｃ≧５０重量％では（即ち鋳造材料のＣ及びＳｉが前記特定の組成範囲に無ければ）、平均凝固速度Ｖ1 および平均冷却速度Ｖ2 をそれぞれＶ1 ≧５００℃／min およびＶ2 ≧９００℃／min に設定しても、黒鉛の面積率Ａ1 がＡ1 ≧５％となる。また平均凝固速度Ｖ1 がＶ1 ＜５００℃／min では、共晶量ＥｃをＥｃ＜５０重量％に設定（即ち鋳造材料のＣ及びＳｉを前記特定の組成範囲に設定）しても黒鉛の面積率Ａ1 がＡ1 ≧５％となる。さらに平均冷却速度Ｖ2 がＶ2 ＜９００℃／min では、黒鉛の面積率Ａ1 ＜５％を維持することができない。
【０００８】
本発明方法による鋳造後、炭化物の微細球状化熱処理を施されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物において、金属組織内に存する黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％にできるので、熱処理後の黒鉛の面積率Ａ2 をＡ2 ＜８％に抑制して、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の機械的強度、特に、ヤング率を、例えば球状黒鉛鋳鉄のそれよりも向上させることが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示す加圧鋳造装置１はＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳造材料を用いてチクソキャスティング法、またはダイカスト法の適用下で鋳物を鋳造するために用いられる。その加圧鋳造装置１は、鉛直な合せ面２ａ，３ａを有する固定金型２および可動金型３よりなる鋳型ｍを備え、両合せ面２ａ，３ａ間に鋳物成形用キャビティ４が形成される。固定金型２に、半溶融鋳造材料５を設置し、また溶湯を保持するチャンバ６が形成され、そのチャンバ６はゲート７を介してキャビティ４に連通する。また固定金型２に、チャンバ６に連通するスリーブ８が水平に付設され、そのスリーブ８にチャンバ６に挿脱される加圧プランジャ９が摺動自在に嵌合される。スリーブ８は、その周壁上部に材料および溶湯用挿入口１０を有する。固定および可動金型２，３には、それぞれキャビティ４に近接するように冷却液通路１１が設けられている。
【００１０】
表１は、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳造材料の例１〜９に関するＣおよびＳｉ含有量（残部は不可避不純物を含むＦｅ）、共晶量Ｅｃ、液相線温度、共晶温度および共析変態終了温度をそれぞれ示す。
【００１１】
【表１】
先ず、鋳造材料の例１〜８を用い、次のようなチクソキャスティング法の適用下で、材料の例１〜８に対応する鋳物の例１〜８を鋳造した。
（ａ） 第１工程
鋳造材料を１２２０℃まで誘導加熱して、固相と液相とが共存する半溶融鋳造材料を調製した。この材料の固相率ＲはＲ＝７０％であった。次いで、図１の加圧鋳造装置１において、固定および可動金型２，３の温度を制御すると共にそのチャンバ６内に前記半溶融鋳造材料５を設置し、加圧プランジャ９を作動させてその鋳造材料５をキャビティ４に充填した。この場合、半溶融鋳造材料５の充填圧力は３６ＭＰａであった。
（ｂ） 第２工程
加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによってキャビティ４内に充填された半溶融鋳造材料５に加圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳造材料５を共晶温度域まで冷却することで凝固させて鋳物を得た。この場合、半溶融鋳造材料５の平均凝固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃／min に設定された。
（ｃ） 第３工程
鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2 はＶ2 ≧１３０４℃／min に設定された。鋳物の例１〜８における共析変態終了温度は表１に示した通りであり、この温度よりも約１００℃低い温度およびその近傍を共析変態終了温度域とする。
【００１３】
次に、鋳造材料の例９を用い、次のようなダイカスト法の適用下で、材料の例９に対応する鋳物の例９を鋳造した。
（ａ） 第１工程
鋳造材料を１４００℃にて溶解して、固相率が０％の溶湯を調製した。次いで、図１の加圧鋳造装置１において、固定および可動金型２，３の温度を制御すると共にそのチャンバ６内に前記溶湯を保持させ、加圧プランジャ９を作動させてその溶湯をキャビティ４に充填した。この場合、溶湯の充填圧力は３６ＭＰａであった。
（ｂ） 第２工程
加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによってキャビティ４内に充填された溶湯に加圧力を付与し、その加圧下で溶湯を共晶温度域まで冷却することで凝固させて鋳物を得た。この場合、溶湯の平均凝固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃／min に設定された。
（ｃ） 第３工程
鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2 は、前記同様に、Ｖ2 ≧１３０４℃／min に設定された。
【００１４】
鋳物、つまり鋳放し品の例１〜９について、黒鉛の面積率Ａ1 を測定した。この面積率Ａ1 は、テストピースを研磨し、エッチングを行うことなく、画像回析装置（ＩＰ−１０００ＰＣ、旭化成社製）を用いて求められた。
【００１５】
鋳放し品の例１〜９に熱処理を施して炭化物、主としてセメントタイトの微細球状化を行い、次いで熱処理後の鋳物、つまり熱処理品の例１〜９について、前記同様の方法で黒鉛の面積率Ａ2 を測定し、またヤング率Ｅ、引張強さおよび硬さを求めた。
【００１６】
表２は鋳放し品に対する熱処理条件を示す。
【００１７】
【表２】
表３は、鋳放し品の例１〜９における黒鉛の面積率Ａ1 ならびに熱処理品の例１〜９における黒鉛の面積率Ａ2 、ヤング率Ｅ、引張強さおよび硬さを示す。
【００１９】
【表３】
図２は、表１，３に基づいて、共晶量Ｅｃと、鋳放し品および熱処理品における黒鉛の面積率Ａ1 ，Ａ2 との関係をグラフ化したものである。図２から、鋳放し品に熱処理を施すと、黒鉛量が増加することが判る。
【００２１】
図３は、表２に基づいて、熱処理品の例１〜９における黒鉛の面積率Ａ2 とヤング率Ｅとの関係をグラフ化したものである。
【００２２】
図３から明らかなように、黒鉛の面積率Ａ2 をＡ2 ＜８％に設定すると、熱処理品の例１〜５のごとく、それらのヤング率ＥをＥ≧１７０ＧＰａにして球状黒鉛鋳鉄のそれ（Ｅ＝１６２ＧＰａ）よりも確実に向上させることができる。これを実現するためには、図２に示すように、共晶量Ｅｃ＜５０重量％において、鋳放し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％に設定することが必要である。
【００２３】
また図３から明らかなように黒鉛の面積率Ａ2 をＡ2 ≦１．４％に設定すると、熱処理品の例１のごとく、そのヤング率ＥをＥ≧２００ＧＰａにして機械構造用炭素鋼のそれ（Ｅ＝２０２ＧＰａ）と同程度まで向上させることができる。これを実現するためには、図２に示すように、共晶量Ｅｃ＜５０重量％において、鋳放し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ≦０．３％に設定することが必要である。
【００２４】
次に、鋳造材料の例２を用い、前記と同様のチクソキャスティング法を実施して平均凝固速度Ｖ1 および平均冷却速度Ｖ2 と、黒鉛の面積率Ａ1 との関係を調べたところ、表４の結果を得た。
【００２５】
【表４】
図４は表４に基づいて、平均凝固速度Ｖ1 および平均冷却速度Ｖ2 と、黒鉛の面積率Ａ1 との関係をグラフ化したものである。図４から明らかなように、鋳放し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％にするためには、平均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設定し、また平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min に設定することが必要である。前記のような速い平均凝固速度Ｖ1 は、金型、黒鉛型等の熱伝導率の高い型を用いることによって達成される。
【００２７】
図５，６（ａ）は鋳放し品の例２における金属組織を示す顕微鏡写真であり、図５は研磨後に、また図６（ａ）はナイタル液によるエッチング後にそれぞれ該当する。図５において、黒点状部分が微細黒鉛であり、その面積率Ａ1 はＡ1 ＝０．４％である。図６において、網目状セメンタイトが島状のマルテンサイトを取囲むように存在することが判る。 図７は、鋳放し品の例２に熱処理を施して得られた熱処理品の例２（表３参照）の金属組織を示す顕微鏡写真である。図７において、黒点状および黒線状部分が黒鉛であり、その面積率Ａ2 はＡ2 ＝２％である。薄灰色部分はフェライト、濃灰色の層状部分はパーライトである。
【００２８】
図８（ａ）は鋳放し品の例２4 の金属組織を示す顕微鏡写真であり、ナイタル液によるエッチング後に該当する。図８において、少量の網目状セメンタイトと、比較的多くの大、小黒鉛が観察される。この場合の黒鉛の面積率Ａ1 はＡ1 ＝６．１％である。
【００２９】
図９は、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳造材料におけるＣおよびＳｉ含有量と共晶量Ｅｃとの関係を示す。
【００３０】
本発明における鋳造材料としては、下記のような特定の組成範囲にあるＣ及びＳｉ、並びに不可避不純物を含む残部ＦｅよりなるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金が用いられる。この組成範囲は、図９においてＣ含有量をｘ軸とし、またＳｉ含有量をｙ軸としたとき、座標（１．９５，０．７）に対応する第１の点ａ1 、座標（３．０３，０．７）に対応する第２の点ａ2 、座標（２．４２，３）に対応する第３の点ａ3 、座標（１．４５，３）に対応する第４の点ａ4 を結んで得られ、且つ第２，第３の点ａ 2 ，ａ 3 およびその両点ａ 2 ，ａ 3 を結ぶ第１の線分ｂ 1 が５０重量％共晶線上に在り、且つまた第１，第４の点ａ 1 ，ａ 4 およびその両点ａ 1 ，ａ 4 を結ぶ第２の線分ｂ 2 が０重量％共晶線上に在る略平行四辺形の図形の範囲内である。ただし、前記組成範囲の限界を示す前記図形の輪郭ｂ上の組成から、５０重量％共晶線上に在る第２，第３の点ａ2 ，ａ3 およびそれらを結ぶ第１の線分ｂ1 上の組成、ならびに０重量％共晶線上に在る第１，第４の点ａ1 ，ａ4 およびそれらを結ぶ第２の線分ｂ2 上の組成は除かれる。
【００３１】
ただし、共晶量ＥｃがＥｃ≧５０重量％では黒鉛量が増加し、一方、Ｅｃ＝０重量％では炭化物が生成されない。またＳｉ含有量がＳｉ＜０．７重量％では、鋳造温度の上昇を来たし、一方、Ｓｉ＞３重量％ではシリコフェライトが生じるため鋳物の機械的特性が低下傾向となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、熱処理後において球状黒鉛鋳鉄よりも優れると共に機械構造用炭素鋼と同等の機械的特性、特に、高いヤング率Ｅを示すＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を量産することが可能な鋳造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 加圧鋳造装置の縦断面図である。
【図２】 共晶量Ｅｃと黒鉛の面積率Ａ1 ，Ａ2 との関係を示すグラフである。
【図３】 各種鋳物（熱処理品）のヤング率Ｅを示すグラフである。
【図４】 平均凝固速度Ｖ1 および平均冷却速度Ｖ2 と黒鉛の面積率Ａ1 との関係を示すグラフである。
【図５】 鋳物（鋳放し品）の例２における研磨後の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図６】 （ａ）は、鋳物（鋳放し品）の例２におけるエッチング後の金属組織を示す顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）の要部写図である。
【図７】 鋳物（熱処理品）の例２の金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図８】 （ａ）は、鋳物（鋳放し品）の例２4 におけるエッチング後の金属組織を示す顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）の要部写図である。
【図９】 ＣおよびＳｉ含有量と、共晶量Ｅｃとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
４ キャビティ
５ 半溶融鋳造材料
９ 加圧プランジャ
１１ 冷却液通路
ｍ 鋳型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a casting method for Fe-C-Si alloy castings.
[0002]
[Prior art]
The present applicant has previously made the mechanical strength of the casting carbon steel for mechanical structure by making the carbide existing in the cast Fe-C-Si alloy cast, that is, cementite, mainly into fine spheroids by heat treatment. (See Japanese Patent Application No. 8-250953 and drawings).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the metal structure of the Fe—C—Si alloy casting after the heat treatment, not only fine spheroidized cementite but also graphite exists. This graphite includes what was originally possessed by the casting before heat treatment, and thus after casting, and that caused by C (carbon) generated by the decomposition of a part of cementite during the heat treatment. If the amount of graphite exceeds a certain amount, improvement of the mechanical strength of the Fe—C—Si alloy casting after heat treatment is hindered.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, since the amount of graphite generated by the heat treatment is substantially constant, the amount of graphite generated by casting is suppressed to a predetermined value, and thereby the mechanical strength can be improved by the heat treatment. An object is to provide a casting method for a Si-based alloy casting.
[0005]
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a casting method of Fe-C-Si based alloy casting which is subjected to micro-spheroidizing heat treatment of carbide after casting, wherein C and Si in a specific composition range, And a casting material made of an Fe—C—Si alloy of the balance Fe containing inevitable impurities in one of a liquid phase state and a solid-liquid coexistence state and filling the mold with the casting mold in the first step In the second step, the casting material filled in the second step is cooled to the eutectic temperature range and solidified by a second step, and the third step of cooling the casting material solidified in the second step is performed. it sets the average solidification rate V 1 of the said casting material to V 1 ≧ 500 ℃ / min, the average cooling rate V 2 to eutectoid transformation finish temperature region of the casting material in the third step V 2 ≧ 900 ° C. set / min, the specific composition range When the C content is the x-axis and the Si content is the y-axis, the first point corresponding to the coordinates (1.95, 0.7) and the coordinates (3.03, 0.7) Obtained by connecting the corresponding second point, the third point corresponding to the coordinates (2.42, 3), and the fourth point corresponding to the coordinates (1.45, 3); , The third line and the first line connecting both points are on the 50 wt% eutectic line, and the second line connecting the first and fourth points and both points is 0 wt%. Within the range of the substantially parallelogram figure on the eutectic line, but from the composition on the outline of the figure showing the limit of the composition range, the second and third points and the first line There is provided a method for casting an Fe—C—Si based alloy casting characterized in that the composition on the minute and the composition on the first, fourth and second line segments are removed .
[0006]
The eutectic amount Ec is related to the area ratio of graphite. Therefore, when the eutectic amount Ec is set to Ec <50 wt% (that is, C and Si of the casting material are set to the specific composition range), and the average solidification rate V 1 is set to V 1 ≧ 500 ° C./min. The amount of graphite crystallized in the Fe—C—Si alloy casting can be suppressed to A 1 <5% at the area ratio A 1 . When the average cooling rate V 2 is set to V 2 ≧ 900 ° C./min, the precipitation of graphite in the Fe—C—Si alloy casting is hindered and the area ratio A 1 is maintained at A 1 <5% during solidification. Is possible.
[0007]
However, when the eutectic amount Ec is Ec ≧ 50% by weight (that is, when C and Si of the casting material are not in the specific composition range) , the average solidification rate V 1 and the average cooling rate V 2 are V 1 ≧ 500 ° C., respectively. / Min and V 2 ≧ 900 ° C./min, the area ratio A 1 of graphite is A 1 ≧ 5%. In addition, when the average solidification rate V 1 is V 1 <500 ° C./min, the eutectic amount Ec is set to Ec <50 wt% (that is, C and Si of the casting material are set to the specific composition range). The area ratio A 1 is A 1 ≧ 5%. Further, when the average cooling rate V 2 is V 2 <900 ° C./min, the area ratio A 1 <5% of the graphite cannot be maintained.
[0008]
In an Fe—C—Si alloy casting in which a carbide is subjected to a micro-spheroidizing heat treatment after casting according to the method of the present invention, the area ratio A 1 of graphite existing in the metal structure can be A 1 <5%. The area ratio A 2 of graphite can be suppressed to A 2 <8%, and the mechanical strength of the Fe—C—Si alloy casting, in particular, the Young's modulus, can be improved, for example, than that of spheroidal graphite cast iron. It is.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A
[0010]
Table 1 shows C and Si contents (the balance is Fe containing inevitable impurities), eutectic amount Ec, liquidus temperature, eutectic temperature, and the like regarding casting materials examples 1 to 9 made of an Fe-C-Si alloy. The eutectoid transformation end temperature is shown respectively.
[0011]
[Table 1]
First, casting examples 1 to 8 corresponding to material examples 1 to 8 were cast using the casting materials Examples 1 to 8 under the application of the following thixocasting method.
(A) 1st process The casting material was induction-heated to 1220 degreeC, and the semi-molten casting material in which a solid phase and a liquid phase coexisted was prepared. The solid phase ratio R of this material was R = 70%. Next, in the
(B) Second Step By holding the pressure plunger 9 at the end of the stroke, a pressure is applied to the
(C) Third step The casting was cooled to about 400 ° C and then released. In this case, the average cooling rate V 2 up to the eutectoid transformation end temperature range of the casting was set to V 2 ≧ 1304 ° C./min. The eutectoid transformation end temperatures in casting examples 1 to 8 are as shown in Table 1, and a temperature lower than this temperature by about 100 ° C. and the vicinity thereof are defined as eutectoid transformation end temperature ranges.
[0013]
Next, the casting example 9 corresponding to the material example 9 was cast using the casting material example 9 under the application of the following die casting method.
(A) 1st process The casting material was melt | dissolved at 1400 degreeC and the molten metal whose solid phase rate is 0% was prepared. Next, in the
(B) Second step The pressurizing
(C) Third step The casting was cooled to about 400 ° C and then released. In this case, the average cooling rate V 2 up to the eutectoid transformation end temperature range of the casting was set to V 2 ≧ 1304 ° C./min as described above.
[0014]
The graphite area ratio A 1 was measured for Examples 1 to 9 of the castings, that is, the as-cast products. The area rate A 1 is polished test pieces, without etching, using the image diffraction apparatus (IP-1000PC, manufactured by Asahi Kasei Corporation) was determined.
[0015]
The as-cast examples 1 to 9 were subjected to a heat treatment to finely spheroidize carbides, mainly cementite, and then the heat treated castings, that is, the heat treated
[0016]
Table 2 shows the heat treatment conditions for the as-cast product.
[0017]
[Table 2]
Table 3 shows the area ratio A 1 of graphite in Examples 1 to 9 of the as-cast products and the area ratio A 2 , Young's modulus E, tensile strength, and hardness of Examples 1 to 9 of the heat-treated products.
[0019]
[Table 3]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the eutectic amount Ec and the area ratios A 1 and A 2 of graphite in the as-cast product and the heat-treated product based on Tables 1 and 3. It can be seen from FIG. 2 that the amount of graphite increases when heat treatment is performed on the as-cast product.
[0021]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the area ratio A 2 and the Young's modulus E of graphite in Examples 1 to 9 of heat-treated products based on Table 2.
[0022]
As is apparent from FIG. 3, when the area ratio A 2 of graphite is set to A 2 <8%, the Young's modulus E is set to E ≧ 170 GPa as in the heat treated
[0023]
Further, as is clear from FIG. 3, when the area ratio A 2 of graphite is set to A 2 ≦ 1.4%, the Young's modulus E is set to E ≧ 200 GPa as in heat-treated product Example 1, and the carbon steel for mechanical structure is used. It can be improved to the same extent as that (E = 202 GPa). In order to realize this, as shown in FIG. 2, it is necessary to set the area ratio A 1 of the graphite in the as-cast product to A 1 ≦ 0.3% when the eutectic amount Ec <50% by weight. is there.
[0024]
Next, the relationship between the average solidification rate V 1 and average cooling rate V 2 and the area ratio A 1 of graphite was examined by performing the thixocasting method similar to the above using Example 2 of the casting material. A result of 4 was obtained.
[0025]
[Table 4]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the average solidification rate V 1 and average cooling rate V 2 and the area ratio A 1 of graphite based on Table 4. As is apparent from FIG. 4, in order to make the area ratio A 1 of graphite in the as-cast product A 1 <5%, the average solidification rate V 1 is set to V 1 ≧ 500 ° C./min, and the average cooling is performed. It is necessary to set the speed V 2 to V 2 ≧ 900 ° C./min. The fast average solidification rate V 1 as described above is achieved by using a mold having high thermal conductivity such as a mold or a graphite mold.
[0027]
5 and 6 (a) are photomicrographs showing the metal structure in Example 2 of an as-cast product, FIG. 5 corresponds to after polishing, and FIG. 6 (a) corresponds to after etching with a night liquid. In FIG. 5, the black spots are fine graphite, and the area ratio A 1 is A 1 = 0.4%. In FIG. 6, it can be seen that the reticulated cementite exists so as to surround the island martensite. FIG. 7 is a photomicrograph showing the metal structure of Example 2 (see Table 3) of the heat-treated product obtained by heat-treating Example 2 of the as-cast product. In FIG. 7, black spots and black line portions are graphite, and the area ratio A 2 is A 2 = 2%. The light gray part is ferrite and the dark gray layered part is pearlite.
[0028]
8 (a) is a micrograph showing a cast product of Example 2 4 metallographic corresponds after etching by nital solution. In FIG. 8, a small amount of reticulated cementite and relatively large and small graphite are observed. In this case, the area ratio A 1 of graphite is A 1 = 6.1%.
[0029]
FIG. 9 shows the relationship between the C and Si contents and the eutectic amount Ec in a casting material made of an Fe—C—Si based alloy.
[0030]
The casting material according to the present invention, C and Si in a specific composition range as follows, as well as Fe-C-Si based alloy ing than the remainder Fe including inevitable impurities is used. In FIG. 9, when the C content is the x axis and the Si content is the y axis in FIG. 9, the first point a 1 corresponding to the coordinates (1.95, 0.7), the coordinates (3 .03, 0.7) , a second point a 2 corresponding to coordinates (2.42, 3 ) , a fourth point corresponding to coordinates (1.45, 3 ) a first line segment b 1 obtained by connecting a 4 and connecting the second and third points a 2 , a 3 and both points a 2 , a 3 is on a 50 wt% eutectic line, and Further, the first and fourth points a 1 and a 4 and the second line segment b 2 connecting the two points a 1 and a 4 are within the range of the substantially parallelogram figure on the 0 wt% eutectic line . It is. However, from the composition on the contour b of the figure indicating the limit of the composition range, the second and third points a 2 and a 3 existing on the 50 wt% eutectic line and the first line segment b connecting them. The composition on 1 and the composition on the first and fourth points a 1 and a 4 on the 0 wt% eutectic line and the second line b 2 connecting them are excluded.
[0031]
However, when the eutectic amount Ec is Ec ≧ 50% by weight, the amount of graphite increases, whereas when Ec = 0% by weight, no carbide is generated. On the other hand, when the Si content is Si <0.7 wt%, the casting temperature rises. On the other hand, when Si> 3 wt%, silicoferrite is generated and the mechanical properties of the casting tend to be lowered.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to mass-produce Fe-C-Si alloy castings that are superior to spheroidal graphite cast iron after heat treatment and have the same mechanical characteristics as carbon steel for mechanical structures, particularly high Young's modulus E A simple casting method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pressure casting apparatus.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the eutectic amount Ec and the area ratios A 1 and A 2 of graphite.
FIG. 3 is a graph showing Young's modulus E of various castings (heat-treated products).
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the average solidification rate V 1 and average cooling rate V 2 and the area ratio A 1 of graphite.
FIG. 5 is a photomicrograph showing the metal structure after polishing in Example 2 of a casting (as-cast product).
6A is a photomicrograph showing the metal structure after etching in Example 2 of a cast product (as-cast product), and FIG. 6B is a main part copy of FIG.
7 is a photomicrograph showing the metal structure of Example 2 of a casting (heat treated product). FIG.
8 (a) is a casting (cast product) photomicrograph showing the metal structure after etching in Example 2 4, (b) is a tracing of an essential portion showing in (a).
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the C and Si content and the eutectic amount Ec.
[Explanation of symbols]
4
Claims (1)
特定の組成範囲にあるＣ及びＳｉ、並びに不可避不純物を含む残部ＦｅのＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳造材料を、液相状態および固液共存状態の一方の状態にして鋳型に充填する第１工程と、
前記第１工程で鋳型に充填した前記鋳造材料を、共晶温度域まで冷却して凝固させる第２工程と、
前記第２工程で凝固させた前記鋳造材料を冷却する第３工程とを順次行い、
前記第２工程における前記鋳造材料の平均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設定すると共に、前記第３工程における前記鋳造材料の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min に設定し、
前記特定の組成範囲は、Ｃ含有量をｘ軸とし、またＳｉ含有量をｙ軸としたとき、座標（１．９５，０．７）に対応する第１の点（ａ 1 ）と、座標（３．０３，０．７）に対応する第２の点（ａ 2 ）と、座標（２．４２，３）に対応する第３の点（ａ 3 ）と、座標（１．４５，３）に対応する第４の点（ａ 4 ）とを結んで得られ、且つ第２，第３の点（ａ 2 ，ａ 3 ）およびその両点（ａ 2 ，ａ 3 ）を結ぶ第１の線分（ｂ 1 ）が５０重量％共晶線上に在り、且つまた第１，第４の点（ａ 1 ，ａ 4 ）およびその両点（ａ 1 ，ａ 4 ）を結ぶ第２の線分（ｂ 2 ）が０重量％共晶線上に在る略平行四辺形の図形の範囲内であり、ただし、前記組成範囲の限界を示す前記図形の輪郭（ｂ）上の組成から、前記第２，第３の点（ａ 2 ，ａ 3 ）及び前記第１の線分（ｂ 1 ）上の組成、ならびに前記第１，第４の点（ａ 1 ，ａ 4 ）及び前記第２の線分（ｂ 2 ）上の組成が除かれることを特徴とする、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法。A casting method of an Fe-C-Si alloy casting in which a fine spheroidizing heat treatment of carbide is performed after casting,
A casting material made of a Fe-C-Si alloy of C and Si in a specific composition range and the balance Fe containing inevitable impurities is filled into a mold in one of a liquid phase state and a solid-liquid coexisting state. 1 process,
A second step of cooling and solidifying the casting material filled in the mold in the first step to a eutectic temperature range;
Sequentially performing a third step of cooling the casting material solidified in the second step,
The average cooling rate V 1 of the said casting material in the second step and sets the V 1 ≧ 500 ℃ / min, the average cooling rate V 2 to eutectoid transformation finish temperature region of the casting material in the third step Set V 2 ≥900 ° C / min ,
The specific composition range includes a first point (a 1 ) corresponding to coordinates (1.95, 0.7) and coordinates when the C content is on the x-axis and the Si content is on the y-axis. A second point (a 2 ) corresponding to (3.03, 0.7), a third point (a 3 ) corresponding to coordinates (2.42, 3 ), and coordinates (1.45, 3 ) And the fourth point (a 4 ) corresponding to the second point (a 4 ), and the first point connecting the second point (a 2 , a 3 ) and both points (a 2 , a 3 ). A second line segment in which the line segment (b 1 ) is on the 50 wt% eutectic line and connects the first and fourth points (a 1 , a 4 ) and both points (a 1 , a 4 ). (B 2 ) is within the range of the substantially parallelogram figure present on the 0 wt% eutectic line, provided that the second on the basis of the composition on the outline (b) of the figure indicating the limit of the composition range. , third point (a 2, a 3) and the first Min (b 1) the composition on, and the first, fourth point (a 1, a 4) and the second segment (b 2), wherein that the composition on is removed, Fe- C-Si alloy casting casting method.
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01199397A JP4318761B2 (en) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | Casting method for Fe-C-Si alloy castings |
| DE69737048T DE69737048T2 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Process for the preparation of a semi-solid thixocasting material |
| PCT/JP1997/003058 WO1998010111A1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Casting material for thixocasting, method for preparing partially solidified casting material for thixocasting, thixo-casting method, iron-base cast, and method for heat-treating iron-base cast |
| DE69736933T DE69736933T2 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Process for the heat treatment of an iron-based cast article and the article produced by this process |
| EP97937868A EP0864662B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Casting material for thixocasting, method for preparing partially solidified casting material for thixocasting, thixo-casting method, iron-base cast, and method for heat-treating iron-base cast |
| US09/077,169 US6136101A (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Casting material for thixocasting, method for preparing partially solidified casting material for thixocasting, thixo-casting method, iron-base cast, and method for heat-treating iron-base cast |
| DE69735063T DE69735063T2 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | MOLDING MATERIAL FOR THIXOGLING, METHOD FOR THE PRODUCTION OF HALF-RESISTANT MOLDING MATERIAL FOR THIXOGLING, METHOD FOR THIXOGLING, IRON BASED CASTING AND METHOD FOR THE HEAT TREATMENT OF IRON BASE CASTING PIECES |
| EP04007288A EP1460138B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | A process for preparing a thixocast semi-molten casting material |
| DE69736997T DE69736997T2 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Process for producing an iron-based thixocasting material |
| CA002236639A CA2236639C (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Thixocast casting material, process for preparing thixocast semi-molten casting material, thixocasting process, fe-based cast product, and process for thermally treating fe-based cast product |
| EP04007290A EP1460144B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | A process for thermally treating an Fe-based cast product and the product obtained by the process |
| EP04007289A EP1460143B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | A process for preparing an Fe-based thixocast material |
| US09/669,219 US6527878B1 (en) | 1996-09-02 | 2000-09-25 | Thixocast casting material, process for preparing thixocasting semi-molten casting material, thixocast process, fe-based cast product, and process for thermally treating fe-based cast product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01199397A JP4318761B2 (en) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | Casting method for Fe-C-Si alloy castings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195586A JPH10195586A (en) | 1998-07-28 |
| JP4318761B2 true JP4318761B2 (en) | 2009-08-26 |
Family
ID=11793116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01199397A Expired - Lifetime JP4318761B2 (en) | 1996-09-02 | 1997-01-07 | Casting method for Fe-C-Si alloy castings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4318761B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004198A1 (en) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fe ALLOY MATERIAL FOR THIXOCASTING AND METHOD FOR HEATING THE SAME |
| ES2536506T3 (en) | 2006-02-28 | 2015-05-26 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor sliding part, sliding part preform, spiral part and compressor |
| JP5329744B2 (en) * | 2006-03-17 | 2013-10-30 | ダイキン工業株式会社 | Scroll member of scroll compressor |
| EP2853746B1 (en) | 2006-03-03 | 2017-07-19 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor and manufacturing method thereof |
| JP4894486B2 (en) * | 2006-03-03 | 2012-03-14 | ダイキン工業株式会社 | Compressor |
-
1997
- 1997-01-07 JP JP01199397A patent/JP4318761B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10195586A (en) | 1998-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0864662B1 (en) | Casting material for thixocasting, method for preparing partially solidified casting material for thixocasting, thixo-casting method, iron-base cast, and method for heat-treating iron-base cast | |
| JP4318761B2 (en) | Casting method for Fe-C-Si alloy castings | |
| JP4934321B2 (en) | Cast iron method and cast iron mold | |
| JPS59232649A (en) | Metallic mold for molding plastic | |
| JP3876099B2 (en) | Fe-based alloy material for thixocasting | |
| JPS5922780B2 (en) | wear-resistant cast iron | |
| JP4541545B2 (en) | Method for producing pseudo-spherical graphite iron (CGI) | |
| JP2007327083A (en) | Spheroidal graphite cast iron and its production method | |
| JP3768778B2 (en) | Method for producing thick spheroidal graphite cast iron product | |
| JP4109734B2 (en) | Heat treatment method for Fe castings | |
| WO2018043685A1 (en) | Spherical graphite cast iron semi-solid casting method and semi-solid cast product | |
| JPS61119351A (en) | Production of cast iron material having fine spheroidal graphite | |
| JP3290603B2 (en) | Fe-C-Si based alloy casting obtained under application of thixocasting method | |
| US3744997A (en) | Metallurgical grain refinement process | |
| JP3904335B2 (en) | Fe-based alloy material for thixocasting and casting method using the same | |
| JP7220428B2 (en) | Method for manufacturing spheroidal graphite cast iron casting | |
| JP3214814B2 (en) | Method of heating Fe-based casting material for thixocasting | |
| JP2659352B2 (en) | Manufacturing method of Bamikiura graphite cast iron | |
| JPH0776753A (en) | Thin spheroidal graphite cast iron product and production thereof | |
| JPH01107958A (en) | Casting and casting method thereof | |
| JP3382608B2 (en) | Al-Mg based casting material for thixocasting and method of heating Mg-Al based casting material | |
| JP2001240934A (en) | Method for producing spheroidal graphite cast iron | |
| JP3290615B2 (en) | Free-cutting Fe-based members | |
| JP2006122917A (en) | Method for casting cast iron and cast iron product | |
| JP4162461B2 (en) | Spheroidal graphite cast iron and manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060809 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061010 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070214 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070416 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070704 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070903 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070906 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20071005 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20081224 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090527 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120605 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130605 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130605 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140605 Year of fee payment: 5 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |