JPH01198446A - 耐熱鋳鋼部品 - Google Patents
耐熱鋳鋼部品Info
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- JPH01198446A JPH01198446A JP2172488A JP2172488A JPH01198446A JP H01198446 A JPH01198446 A JP H01198446A JP 2172488 A JP2172488 A JP 2172488A JP 2172488 A JP2172488 A JP 2172488A JP H01198446 A JPH01198446 A JP H01198446A
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Landscapes
- Exhaust Silencers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、耐熱鋳鋼の改良に関する。
たとえば自動車用のエンジンは、ターボ、ツインカム、
あるいはスーパーチャージャーの使用により高出力化す
る傾向にあり、それにともなって排気ガスの温度は高く
なりつつある。 高速道路の普及で長時間にわたる高速
走行をする場合も多くなり、このようなとき、排気ガス
の温度上昇は著しい。 高温の排気ガスを排出させる排気マニホールドとして、
従来は、球状黒鉛鋳鉄、高３ｉ鋳鉄またはニレジスト鋳
鉄などの材料で製作したものが使用されていた。 これ
らの材料は、鋳造性や被剛性はすぐれているものの、排
ガス温度が高温になるにつれて強く要求される耐酸化性
および熱疲労強度などの性質は、十分であるとはいえな
い。
あるいはスーパーチャージャーの使用により高出力化す
る傾向にあり、それにともなって排気ガスの温度は高く
なりつつある。 高速道路の普及で長時間にわたる高速
走行をする場合も多くなり、このようなとき、排気ガス
の温度上昇は著しい。 高温の排気ガスを排出させる排気マニホールドとして、
従来は、球状黒鉛鋳鉄、高３ｉ鋳鉄またはニレジスト鋳
鉄などの材料で製作したものが使用されていた。 これ
らの材料は、鋳造性や被剛性はすぐれているものの、排
ガス温度が高温になるにつれて強く要求される耐酸化性
および熱疲労強度などの性質は、十分であるとはいえな
い。
本発明の目的は、上記した技術を一歩前進させ、従来の
球状黒鉛鋳鉄などのもつすぐれた鋳造性および被削性を
維持したまま、耐酸化性および熱疲労強度を改善した耐
熱鋳鋼部品を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の耐熱鋳鋼部品は、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ
： １．０〜３．５％、Ｃｒ ：１３．０〜２０゜０％
、Ｓ：０．０５〜０．３０％およびＣａ：Ｏ。 ＯＯ５〜０．０２％を含有し、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ
：０．１％以下であって、残部が実質的にＦｅからなる
。 （作 用］ 本発明の耐熱鋳鋼部品を構成する合金成分のはたらきと
、組成範囲の限定理由を以下に説明する。 Ｃ：０．２％以下 Ｃは鋳鋼の強度を得るために加える元素である。 しか
し、多量に添加しすぎると鋳鋼は硬くなり、被剛性が値
下して工具寿命が短くなるから、鋳造後に焼なましなど
の熱処理が必要となる。 さらには、熱疲労強度をそこ
なうので、本発明では０．２％を上限値とし・ た。 Ｓｉ：１．０〜３．５％ Ｓｌは耐酸化性および鋳造時の流動性を高める。 １．
０％に足りない含有量では効果が小さく、目的を達成で
きない・。 一方、３゜５％を超えると鋳鋼の被剛性や
靭性が低下する。 Ｑｒ：１３．０〜２０．０％ Ｃｒは鋳鋼の基地組織をマルテンサイトまたはフェライ
トにし、加熱−冷却時の膨張−収縮にともなう熱応力の
発生を抑制して熱疲労強度を向上ざ其るとともに、耐酸
化性を改善させるのに有効な元素である。 １３．０％
未満ではこの効果が小さく、一方、２０．０％より多量
に含有するとＣｒ炭化物の析出量が多くなり、被剛性を
低下させる。 Ｓ：０．００５〜０．３０％ Ｓは被削性を改善する元素である。 Ｓの添加は耐酸化
性をそこなうことがないので、とくに耐熱鋳鋼には好ま
しい。 被剛性向上の効果は、０．００５％に足りない
量ではあられれず、多量にすぎると靭性を低下させて熱
疲労強度をそこなうので、０．３０％を上限値とした。 Ｃａ ：０．００５〜０．０２％ ＱａはＳと同じく被削性を改善する元素である。 この
効果は、０．００５％程度の少量から認められる。 一
方、０．０２％を超えると、かえって効果が低くなる。 Ｍｎ ：・１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下ＭｎはＳ
と化合物をつくり被削性を改善するが、１．０％を超え
ると効果が小さい。 Ｐは、パーライトの形成を促進し
たり、ステダイトの晶出を促進させたりする元素で、そ
の含有量を低く抑える必要がある。 このため本発明で
は、それぞれの元素をＭｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０
４％以下に規制した。
球状黒鉛鋳鉄などのもつすぐれた鋳造性および被削性を
維持したまま、耐酸化性および熱疲労強度を改善した耐
熱鋳鋼部品を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の耐熱鋳鋼部品は、Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ
： １．０〜３．５％、Ｃｒ ：１３．０〜２０゜０％
、Ｓ：０．０５〜０．３０％およびＣａ：Ｏ。 ＯＯ５〜０．０２％を含有し、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ
：０．１％以下であって、残部が実質的にＦｅからなる
。 （作 用］ 本発明の耐熱鋳鋼部品を構成する合金成分のはたらきと
、組成範囲の限定理由を以下に説明する。 Ｃ：０．２％以下 Ｃは鋳鋼の強度を得るために加える元素である。 しか
し、多量に添加しすぎると鋳鋼は硬くなり、被剛性が値
下して工具寿命が短くなるから、鋳造後に焼なましなど
の熱処理が必要となる。 さらには、熱疲労強度をそこ
なうので、本発明では０．２％を上限値とし・ た。 Ｓｉ：１．０〜３．５％ Ｓｌは耐酸化性および鋳造時の流動性を高める。 １．
０％に足りない含有量では効果が小さく、目的を達成で
きない・。 一方、３゜５％を超えると鋳鋼の被剛性や
靭性が低下する。 Ｑｒ：１３．０〜２０．０％ Ｃｒは鋳鋼の基地組織をマルテンサイトまたはフェライ
トにし、加熱−冷却時の膨張−収縮にともなう熱応力の
発生を抑制して熱疲労強度を向上ざ其るとともに、耐酸
化性を改善させるのに有効な元素である。 １３．０％
未満ではこの効果が小さく、一方、２０．０％より多量
に含有するとＣｒ炭化物の析出量が多くなり、被剛性を
低下させる。 Ｓ：０．００５〜０．３０％ Ｓは被削性を改善する元素である。 Ｓの添加は耐酸化
性をそこなうことがないので、とくに耐熱鋳鋼には好ま
しい。 被剛性向上の効果は、０．００５％に足りない
量ではあられれず、多量にすぎると靭性を低下させて熱
疲労強度をそこなうので、０．３０％を上限値とした。 Ｃａ ：０．００５〜０．０２％ ＱａはＳと同じく被削性を改善する元素である。 この
効果は、０．００５％程度の少量から認められる。 一
方、０．０２％を超えると、かえって効果が低くなる。 Ｍｎ ：・１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下ＭｎはＳ
と化合物をつくり被削性を改善するが、１．０％を超え
ると効果が小さい。 Ｐは、パーライトの形成を促進し
たり、ステダイトの晶出を促進させたりする元素で、そ
の含有量を低く抑える必要がある。 このため本発明で
は、それぞれの元素をＭｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０
４％以下に規制した。
表に示す組成の鋳鋼を溶製した。 Ｎα１〜３は比較材
（Ｎα１：ＦＣＤ４５、Ｎα２：５ＬＩＳ４３０、Ｎα
３：５Ｃ３１３）であり、Ｎα４および５が本発明の鋳
鋼である。 表に示した各材料の鋳造品から、直径７＃１ｌＩＩＸ長
ざ１５Ｍの試験片を採取し、これらの試験・片を大気雰
囲気下において、９００℃に１００時間保持し、酸化に
ともなう増量を調べた。 在来のフェライト系ステンレ
ス鋼５ＵＳ４３０ （Ｎα２）を基準として酸化増量比
を求めて、各°材料の耐酸化性を評価した。 結果を表
に併記する。 この結果から杓かるように、本発明の鋳鋼は、５ｔＪＳ
４３０およびＦＣＤ４５よりも耐酸化性にすぐれている
。 次に、５ＫＨ９製のストレートドリルを使用して、各鋳
造品に深さ１０ｍのめくら穴をあけ、ストレートドリル
による切削不可能になるまでの切削長さを調べた。 ５
ＬＪＳ４３０ （Ｎα２）を基準として工具寿命比を求
めることにより、各材料の被削性を評価した。 この結
果も表に併記した。 本発明の鋳鋼は、Ｎα１の球状黒ｉ鋳鉄に匹敵するすぐ
れた被剛性を有し、Ｎα２のステンレス鋼にくらべて被
剛性は約２倍であった。 ざらに、表に示した成分の鋳造品を、熱疲労試験に供し
た。 熱疲労試験は、試験片に３．５Ｋｇｆ／ｌｌ１ｍ
２の応力をかけ、２００℃〜７００℃の温度領域内で加
熱−冷却をくりかえし、何サイクルで試験片が破壊され
るかを測定する。 サイクルは、２００→７００℃（加
熱）に１０秒、７００℃保持に１０秒、７００→２００
℃（冷却）に１０秒、２００℃保持に１０秒、の計４０
秒からなる。 Ｎα２の５ＵＳ４３０を基準として熱疲労サイクル比を
求めることにより、各材料の熱疲労強度の評価を・した
。 結果は、表にあわせて記載したとおりである。 本発明の鋳鋼の熱疲労強度は５ＵＳ４３０と同等であっ
て、ＦＣＤ４５とは比較にならないほどすぐれているこ
とが確認できた。 ＩＩに、表に示した各成分の鋳造品を対象に、室温から
７００℃までの平均線膨張係数を測定した。 その結果
も表に併記した。 本発明の鋳鋼は、基地がマルテンサイトまたはフェライ
トなので、オーステナイト系ステンレス！ｌ１ｉｌＳＣ
８１３にくらべて熱膨張が小さい。 別に、各成分の溶湯を、１０ｍ角Ｘ１３５０ｍ長さの溝
を有する鋳型内に流し、流動した長さを測定して鋳造の
際の湯流れの良否を評価した。 この結果を同じく表に示す。 ［発明の効果］ 本発明の耐熱鋳鋼部品は、５ＵＳ４３０やＦＣＤ４５に
くらべて耐酸化性がすぐれており、被削性はＦＣＤ４５
に匹敵し、熱疲労強度は５ＵＳ４３０と同等である。
本発明の鋳鋼の平均線膨張係数が小さいということは、
温度の変化がひきおこす熱応力が小さいということにほ
かならず、これは耐熱部品にとって大きなメリットであ
る。 このようなわけで、本発明の耐熱鋳鋼部品は、これまで
球状黒鉛鋳鉄、高Ｓｉ鋳鉄およびニレジスト鋳鉄などの
材料で製作していた耐熱部品にくらべて耐久性にまざり
、より過酷な条件下での使用に対しても十分に対応でき
る。 一方、これまで５ＬＩＳ４３０を使用してきた分野にお
いても、それと同等以上の耐酸化性を有する本発明の鋳
鋼部品で代替することができる。 ５ＵＳ４３０は連流れが悪いので鋳造に向かず、部品の
一作は＠造ヤ板金加工によってなされているのに対し、
本発明の耐熱鋳鋼は湯流れがよいので、ＣＬＡＳプロセ
スのような精密鋳造が可能であって、部品形状の精密化
に加えて薄肉軽量化が実現する。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 同 本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫
（Ｎα１：ＦＣＤ４５、Ｎα２：５ＬＩＳ４３０、Ｎα
３：５Ｃ３１３）であり、Ｎα４および５が本発明の鋳
鋼である。 表に示した各材料の鋳造品から、直径７＃１ｌＩＩＸ長
ざ１５Ｍの試験片を採取し、これらの試験・片を大気雰
囲気下において、９００℃に１００時間保持し、酸化に
ともなう増量を調べた。 在来のフェライト系ステンレ
ス鋼５ＵＳ４３０ （Ｎα２）を基準として酸化増量比
を求めて、各°材料の耐酸化性を評価した。 結果を表
に併記する。 この結果から杓かるように、本発明の鋳鋼は、５ｔＪＳ
４３０およびＦＣＤ４５よりも耐酸化性にすぐれている
。 次に、５ＫＨ９製のストレートドリルを使用して、各鋳
造品に深さ１０ｍのめくら穴をあけ、ストレートドリル
による切削不可能になるまでの切削長さを調べた。 ５
ＬＪＳ４３０ （Ｎα２）を基準として工具寿命比を求
めることにより、各材料の被削性を評価した。 この結
果も表に併記した。 本発明の鋳鋼は、Ｎα１の球状黒ｉ鋳鉄に匹敵するすぐ
れた被剛性を有し、Ｎα２のステンレス鋼にくらべて被
剛性は約２倍であった。 ざらに、表に示した成分の鋳造品を、熱疲労試験に供し
た。 熱疲労試験は、試験片に３．５Ｋｇｆ／ｌｌ１ｍ
２の応力をかけ、２００℃〜７００℃の温度領域内で加
熱−冷却をくりかえし、何サイクルで試験片が破壊され
るかを測定する。 サイクルは、２００→７００℃（加
熱）に１０秒、７００℃保持に１０秒、７００→２００
℃（冷却）に１０秒、２００℃保持に１０秒、の計４０
秒からなる。 Ｎα２の５ＵＳ４３０を基準として熱疲労サイクル比を
求めることにより、各材料の熱疲労強度の評価を・した
。 結果は、表にあわせて記載したとおりである。 本発明の鋳鋼の熱疲労強度は５ＵＳ４３０と同等であっ
て、ＦＣＤ４５とは比較にならないほどすぐれているこ
とが確認できた。 ＩＩに、表に示した各成分の鋳造品を対象に、室温から
７００℃までの平均線膨張係数を測定した。 その結果
も表に併記した。 本発明の鋳鋼は、基地がマルテンサイトまたはフェライ
トなので、オーステナイト系ステンレス！ｌ１ｉｌＳＣ
８１３にくらべて熱膨張が小さい。 別に、各成分の溶湯を、１０ｍ角Ｘ１３５０ｍ長さの溝
を有する鋳型内に流し、流動した長さを測定して鋳造の
際の湯流れの良否を評価した。 この結果を同じく表に示す。 ［発明の効果］ 本発明の耐熱鋳鋼部品は、５ＵＳ４３０やＦＣＤ４５に
くらべて耐酸化性がすぐれており、被削性はＦＣＤ４５
に匹敵し、熱疲労強度は５ＵＳ４３０と同等である。
本発明の鋳鋼の平均線膨張係数が小さいということは、
温度の変化がひきおこす熱応力が小さいということにほ
かならず、これは耐熱部品にとって大きなメリットであ
る。 このようなわけで、本発明の耐熱鋳鋼部品は、これまで
球状黒鉛鋳鉄、高Ｓｉ鋳鉄およびニレジスト鋳鉄などの
材料で製作していた耐熱部品にくらべて耐久性にまざり
、より過酷な条件下での使用に対しても十分に対応でき
る。 一方、これまで５ＬＩＳ４３０を使用してきた分野にお
いても、それと同等以上の耐酸化性を有する本発明の鋳
鋼部品で代替することができる。 ５ＵＳ４３０は連流れが悪いので鋳造に向かず、部品の
一作は＠造ヤ板金加工によってなされているのに対し、
本発明の耐熱鋳鋼は湯流れがよいので、ＣＬＡＳプロセ
スのような精密鋳造が可能であって、部品形状の精密化
に加えて薄肉軽量化が実現する。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 同 本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫
Claims (2)
- （１）Ｃ：０．２％以下、Ｓｉ：１．０〜３．５％、Ｃ
ｒ：１３．０〜２０．０％、Ｓ：０．００５〜０．３０
％、Ｃａ：０．００５〜０．０２％を含有し、Ｍｎ：１
．０％以下、Ｐ：０．１％以下であつて、残部が実質的
にＦｅからなる耐熱鋳鋼を鋳造してなる部品。 - （２）内燃エンジンの排気マニホールドである請求項１
の部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021724A JP2580671B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 耐熱鋳鋼部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021724A JP2580671B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 耐熱鋳鋼部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198446A true JPH01198446A (ja) | 1989-08-10 |
| JP2580671B2 JP2580671B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=12063030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63021724A Expired - Fee Related JP2580671B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 耐熱鋳鋼部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2580671B2 (ja) |
-
1988
- 1988-02-01 JP JP63021724A patent/JP2580671B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2580671B2 (ja) | 1997-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |