JPH01108343A - 高強度を有する鉄系鋳物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高強度、高剛性を有する鉄系鋳物に関するも
のであり、さらに詳細には、Ｆｅ−ｃ−ｓｉ系の過共析
組成を有し、球状黒鉛とパーライト組構とからなる鉄系
鋳物に関するものである。

先行技術 近年、自動車用部品においては、軽量化のニーズから、
材料の高強度化が、また、振動、騒音対策の面から、材
料の高剛性化が、それぞれ求められている。

今日、自動車用部品として多く用いられている球状黒鉛
鋳鉄は、優れた鋳造性を有し、また、オーステンパー処
理などによって高強度化が図られているが、この球状黒
鉛鋳鉄は、通常、２．５重量％以上の炭素を含んでいる
ため、弾性係数が低く、剛性の面で劣るという問題があ
った。また、鋳鋼は、強度、剛性面で優れているが、製
造がし′にくく、加工性に劣るという欠点があった。

このような状況下で、特開昭６１−１７４３５８号公報
は、Ｆｅ−Ｃ−３ｉ系の過共析組成を有し、マグネシウ
ム、カルシウム、セリウムなどの球状化元素を加えるこ
とにより球状化した黒鉛と、ベイナイＩ・組織からなる
低炭素の球状黒鉛鋳鉄を提案している。

発明の解決しようとする問題点 しかしながら、このようにマグネシウム、カルシウム、
セリウムなどの球状化元素を加えることにより黒鉛の球
状化を図るときは、球状化処理時に激しい反応や温度低
下が生じて、歩留まりが悪く、製造上の管理が困難であ
るだけでなく、球状黒鉛が微細化しにくく、強度、剛性
に劣るなど、自動車のクランクシャフト、コンロッド、
カムシャフトなどの部品に使用するには、十分な性能が
得られないという問題があった。

発明の目的 本発明は、製造が容易で、高強度、高剛性を有する鉄系
鋳物を提供することを目的とするものである。

本発明の別の目的は、自動車のクランクシャフト、コン
ロッド、カムシャフトなどの部品に適した、製造が容易
で、高強度、高剛性を有する鉄系鋳物を提供することに
ある。

発明の構成 本発明のかかる目的は、０．５〜２．５重量％の炭素、
１．０〜４．０重量％の珪素、０．６重量％以下のマン
ガン、０．０５重量％以下のイオウ、０．０１〜０゜１
重量％の硼素を含み、基地が球状黒鉛が分散したパーラ
イト組織よりなる過共析組成を有するように鉄系鋳物を
構成することによって達成される。

本発明において、炭素は、珪素とともに、黒鉛の生成を
促進する元素である。炭素の含有量が、０．５重量％未
満では、鋳造性、とくに、流動性および引は性が悪化す
るとともに黒鉛の生成が少なく、炭化物が多く析出し、
延性が低くなってしまう。他方、２゜５重量％を越える
と、黒鉛の析出が多くなりすぎ、強度が低下するととも
に弾性係数が低下して、剛性を十分高めることができな
くなる。

本発明において、珪素は、黒鉛の生成を促進する元素で
あり、この含有量が、１．０重量％未満では、黒鉛の生
成が少なく、炭化物が多く析出すにとともに、鋳造性が
著しく悪化し、他方、３．０重量％を越えると、黒鉛お
よびフェライトが多く析出し、強度および剛性が低下し
てしまう。

本発明において、マンガンは、炭化物の生成を促進する
元素であるが、この含有量が、０．６重量％を越えると
、黒鉛の生成が阻害され、また、不純物であるイオウと
化合して、ＭｎＳを生成し、黒鉛の球状化が不十分とな
り、延性も悪化してしまう。

本発明において、イオウは不純物であり、マンガンと化
合して、？、４ｎＳを作り、黒鉛の球状化を悪化させる
ので、０．０５重量％以下に抑えることが必要である。

本発明において、硼素は、黒鉛の球状化を促進させる元
素である。硼素を添加することにより、基地中に適度な
黒鉛核が生成し、鋳造性が著しく改善されるとともに微
細な球状黒鉛が組織中に分散され、強度が大幅に向上す
る。硼素は、その含有量が、０．０１重量％未満では、
かかる効果が十分でなく、また、０．１重量％を越えて
添加しても、かかる効果が飽和してしまうので、意味が
ない。

本発明において、さらに、必要に応じて、ビスマス、チ
タンおよびテルルのうち、少なくとも１種を、０．０５
重量％以下、添加してもよい。硼素のみでは、黒鉛は比
較的粗大となるため、機械的性質が必ずしも十分でない
場合があるが、これらを添加すると、黒鉛のより一層の
微細化を図ることができ、好ましい。

また、本発明において、さらに、必要に応じて、バナジ
ウム、銅、スズなどのパーライト化元素を添加して、基
地のパーライト化を促進し、強度の一層の向上を図るこ
ともできる。バナジウムは、強力な炭化物生成元素であ
るが、本発明にかかる組成条件下では、１Ｎ素との併用
により、炭化物を過度に生成させることはなく、パーラ
イト量を増大させて、強度をより向上させることができ
、好ましい。パーライト化元素の添加量は、バナジウム
は、０．０５〜０．２重量％、銅は、０．３〜１．５重
量％、スズは、０．０２〜０．２重量％が、それぞれ好
ましい。

本発明において、基地をパーライト化する方法は、とく
に限定されず、公知の方法が使用でき、鋳造後、熱処理
を施しても、また、熱処理を施さず、鋳放しによっても
よい。

実施例 以下、本発明の効果を、より一層明確にするため、実施
例を掲げる。

実施例 第１表に示す組成のＪＩＳ４５．　Ｎｏ、　１２に規定
される試験片サンプルを作り、機械的特性および鋳造性
ヲ調べた。サンプル＃１〜６は、本発明の実施例にかか
り、サンプル＃７〜９は、比較例である。

第１表の化学組成中、りん（Ｐ）は、不純物である。鋳
型としては、Ｙ型ブロック形状の鋳型で、サンプル＃１
は、背面金型シエノヘサンプル＃２は、金型を用い、そ
の他のサンプルは、シェル型を用いた。サンプル＃１．
２および４については、０．１５重量％のＦｅ−３ｉ−
Ｂｉ接種剤を取鍋添加した。

また、溶解炉としては、１０ｋｇ高周波溶解炉を用いた
。鋳造後、サンプル＃２は、焼準処理、すなわち、９３
０℃で２時間にわたり、加熱した後、空冷し、また、サ
ンプル＃８は、調質処理（焼入れ後、焼戻し処理）を施
したが、その他のサンプルは、鋳放しによった。第１表
中、硬度Ｈｖは、ビッカース硬度を示す。

こうして得られた本発明の実施例にかかるサンプル＃１
〜６は、いずれも球状黒鉛にパーライトおよび少量のフ
ェライトを含んだ組織を形成していた。第１図（ａ）　
〜（ｄ）に、サンプル＃１．２．３および４の組織を示
す写真が示されている。第１図（ａ）〜（ｄ）の写真に
おいて、黒い円形の部分は球状黒鉛を、黒鉛のまわりの
白い部分はフェライトを、また、その他の部分はパーラ
イトを、それぞれ示している。また、第１表より明らか
なように、これらのサンプルは、いずれも所望以上の強
度、剛性を備えていることがわかった。第１図（ａ）〜
（ｄ）に示されるサンプルのうち、金型を用いて鋳造し
、焼準処理を施したサンプル＃２は、他のサンプルに比
べて、球状黒鉛のサイズが微細で、数多く分散しており
、その結果、強度も剛性も、他のサンプルに比し、優れ
ていることがわかる。

また、比較例であるサンプル＃７は、硼素を添加してい
ないため、黒鉛の生成がほとんどなく、セメンタイトが
多量に析出した組織となっており、そのため、硬度が著
しく高く、義賊的性質および鋳造性が劣っている。同じ
く比較例であるサンプル＃８は、鋳鋼であり、強度およ
び剛性は十分であるが、溶解温度が高いために鋳造性が
劣り、また、加工性も悪かった。さらに、もう１つの比
較例であるサンプル＃９は、通常の球状黒鉛鋳鉄であり
、引張強度もヤング率も小さく、強度も剛性も不十分で
あった。

第２表は、サンプル＃１．３．８．９につき、直径７５
ｍｍのシェル型ボール状試験片を用いて、引は巣の量を
調べた結果を示している。第２表より、サンプル＃１．
２および９における引は巣の量はほぼ同等であり、これ
らは鋳造性に優れていることがわかったが、サンプル＃
８は、所定以上の強度および剛性を有するものの、引は
巣の量が、他のサンプルに比べて、著しく大きく、鋳造
性に劣っていることが明らかになった。

第２表 本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能で
あり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである
ことはいうまでもない。

発明の効果 本発明によれば、製造が容易で、高強度、高剛性を有す
る鉄系鋳物を得ることが可能となり、軽量で、かつ高い
強度、剛性が要求される自動車のクランクシャフト、コ
ンロッド、カムシャフトなどの部品に適した鉄系鋳物を
容易に製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（６）は、実施例におけるサンプルの組
織を示す写真である。 ハ？　　　　　　　　　　　　　　　　凸（、）口 ＼＋／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０．５〜２．５重量％の炭素、１．０〜４．０重量％の
   珪素、０．６重量％以下のマンガン、０．０５重量％以
   下のイオウ、０．０１〜０．１重量％の硼素を含み、基
   地が球状黒鉛が分散したパーライト組織よりなる過共析
   組成を有することを特徴とする高強度を有する鉄系鋳物
   。