JPH0359967B2

JPH0359967B2 -

Info

Publication number: JPH0359967B2
Application number: JP26041984A
Authority: JP
Inventors: Juji Okada; Shigetoshi Sugimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1984-12-10
Publication date: 1991-09-12
Also published as: DE3543601C2; DE3543601A1; JPS61139649A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、車両用エンジンの排気系部品に向け
て好適な耐熱鋳鋼品の製造方法に関する。（従来の技術）近年、車両用特に自動車用エンジンは、ガソリ
ンエンジン、デイーゼルエンジンを問わず高出
力、低燃費化を達成すべく燃焼効率の向上を図つ
ており、このため排気ガス温度が上昇する傾向に
ある。特にエキゾーストマニホールド、ターボチ
ヤージヤーのタービンハウジングやタービンホイ
ール、デーゼルエンジンのチヤンバー等の排気系
部品は使用条件がより苛酷となり、その材質選定
の重要さが改めて問われてきている。従来、排気系部品としては、一般的に高ケイ素
鋳鉄、ニレジスト鋳鉄、アルミニウム鋳鉄等の耐
熱鋳鉄が使用され、また特例的に高Cr系、高Cr
−高Ni系耐熱鋳鋼が使用されている。（本発明が解決しようとする問題点）しかしながら、耐熱鋳鉄の場合、その鋳造性の
良さにより生産性に優れているものの800℃以上
での使用条件では耐熱性、耐酸化性に乏しくて寿
命が短かいという欠点があり、一方耐熱鋳鋼の場
合、800℃以上でも優れた耐熱性、耐酸化性を有
するものの、鋳造性並びに機械加工性に乏しくて
生産性に劣り、かつ高価な合金元素を多量に添加
するため全体として高価にならざるを得ないとい
う欠点があつた。（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するため、重量比
で、炭素（Ｃ）0.3〜2.0％、ケイ素（Si）2.5〜3.5
％、マンガン（Mn）0.7％以下、リン（Ｐ）0.01
％以下、イオウ（Ｓ）0.1％以下、クロム（Cr）
5.0〜10.0％、鉄（Fe）残部から成る合金を鋳込
んだことを特徴とする。本発明はまた、上記鋳込み後に、900〜950℃に
加熱保持した後、680〜750℃に冷却してその温度
に保持する焼なまし処理を施し、フエライト基地
に、デンドライト状の１次炭化物と粒状の２次炭
化物とを分散させるようにしたことを特徴とす
る。また本発明によれば、顕微鏡組織中に黒鉛が
生じることはない。（作用）上記構成の耐熱鋳鋼において、Ｃは強度向上と
鋳造性の向上に有効であるが、0.3％未満ではそ
の効果小さく、2.0％を越えると黒鉛化して強度
を低下させるので、これを0.3〜2.0％とした。Si
は耐酸化性と鋳造性の向上に有効であるが、2.5
％未満ではその効果小さく、3.5％を越えると１
次炭化物が粗大化し易くなりかつ機械加工性を劣
化させるので、これを2.5〜3.5％とした。Mnは
前記Siと共に脱酸剤として有効であるが、フエラ
イト化には好ましくない元素であるため、これを
0.7％以下とした。Ｐは0.01％を越えるとステダ
イトを晶出するおそれがあるため、これを0.01％
以下とした。Ｓは材料を脆化させるおそれがある
ため、これを可及的に少ない0.1％以下とした。
CrはSiと同様に耐酸化性の向上に有効であるが、
5.0％未満ではその効果小さく、10.0％を越える
と高硬度の炭化物を多量に生じて加工性を劣化さ
せるので、これを5.0〜10.0％とした。そして、上記のように構成したことにより、フ
エライト基地中に、デンドライト状の１次炭化物
と微細な粒状の２次炭化物とが適宜の割合で分散
し、従来の高ケイ素鋳鉄、ニレジスト等の合金鋳
鉄と同等の鋳造性および機械加工性を確保する中
で、従来の高クロム系耐熱鋳鋼と同等の耐熱性、
耐酸化性を確保しうるところとなる。（実施例）以下、本発明の実施例を比較例と対比しつゝ説
明する。次表は実験室規模で溶製した本発明の実施例材
料並びに比較例材料の化学成分を一括して示した
ものである。

【表】鋳造は20Kg用高周波溶解炉を用いて大気溶解を
行い、Fe−Si（75％）で脱酸し、1550℃以上で出
湯、1450℃以上で注湯を行つた。型はJISA号を
使用し、実施例１〜３並びに比較例１〜２に関し
ては、鋳造試片に対して、930℃×0.5Hr加熱后、
720℃の炉中に投入して3Hr保持し、後常温まで
空冷した。その后、鋳造試片から各種テストピー
スを製作し、これを酸化、寸法変化、熱疲労の各
試験に供した。第１図と第２図は酸化試験の結果を示したもの
である。試験は800℃と900℃に各100Hr保持し、
後酸化減量を求めることによつて行つた。第１図
と第２図に示す結果より、本発明の実施例である
試料Ａ，Ｂ，Ｃは高Cr系の鋳鋼であるJISSCS1
（Ｈ）とほゞ同等の酸化減量を示しており、その
耐酸化性の優れていることが明らかとなつた。こ
れに対して、本発明と同系であり、一部Cr含有
量を2.0％と低くする試料Ｄおよび一部Si含有量
を１％と低くする試料Ｅはいずれも耐酸化性が劣
り、鋳鉄（Ｆ，Ｇ）並あるいはそれより劣る結果
となつている。第３図は寸法変化試験の結果を示したものであ
る。試験は900℃と500℃の温度間を300回まで往
復させることにより行い、その間における寸法変
化量を求めるようにした。なお、寸法変化量は(1)
式によつた。寸法変化量＝試験後長さ−試験前長さ／試験前長さ×100…(1) これより、本発明の実施例である試料Ａは、
300回の繰返しでもなおほとんど寸法変化を起こ
さず、その熱的安定性の大きいことが確認でき
た。これに対して高Si鋳鉄である試料Ｆは極めて
大きな寸法変化を示している。またニレジスト
（）は、前記高Si鋳鉄に比べれば寸法変化は小
さいが、本発明品よりは大きな寸法変化を示して
いる。第４図は熱疲労試験の結果を示したものであ
る。試験は、テストピースを拘束しつゝ、900℃
と400℃間を往復させることにより行い、破断ま
での繰返し数を求めた。なお拘束率は(2)式によつ
た。拘束率＝自由伸び−拘束伸び／自由伸び×100 …(2) これより、本発明の実施例である試料Ａは高Si
鋳鉄である試料Ｆ、ニレジストである試料Ｉに比
しはるかに高い繰返し数に耐え、その耐熱疲労性
に優れていることが確認できた。特に拘束率30％
では６×10³回の繰返し数でもなお波断しなかつ
た。こゝで、本発明の実施例である試料Ａ，Ｂ，Ｃ
は、鋳鉄（Ｆ，Ｇ）と同等の鋳造性を有しまた
SCS1（Ｈ）と同等の耐熱性を有することが確認で
きた。さらに、本発明の実施例である試料Ａ，Ｂ，Ｃ
はいずれも硬さがHv300以下で、機械加工性にも
問題がないことが確認できた。また、実施例１（Ａ）と同一成分を有するター
ビンハウジングを溶製し、これを台上耐久試験に
供した。試験は、該ハウジングを2000c.c.、６気筒
ガソリンエンジンに組み込み、最大排気温度950
℃の冷熱パターンの条件で行つた。その結果、従
来材（高Si鋳鉄）と比べて、酸化スケール厚さは
１／５以下となり、亀裂発生時間は1.6倍となつ
た。なお、第５図は実施例１（Ａ）の100倍、第６図
は実施例１（Ａ）の400倍のミクロ組織をそれぞれ
示したもので、白色のフエライト基地１中にデン
ドライト状の１次炭化物２と粒状の２次炭化物３
とが分散している。（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明にかゝる
耐熱鋳鋼品の製造方法によれば、鋳造性、機械加
工性、耐熱性、耐酸化性共に満足する耐熱鋳鋼品
を得ることができ、価格的、性能的に車両用エン
ジンの排気系部品に向けて好適となる効果を奏し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明にかゝる耐熱鋳鋼の耐
酸化性試験結果を比較例と対比して示す特性図、
第３図は本耐熱鋳鋼の寸法変化試験結果を比較例
と対比して示す特性図、第４図は本耐熱鋳鋼の熱
疲労試験の結果を比較例と対比して示す特性図、
第５図と第６図は本耐熱鋳鋼のミクロ組織を示す
顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量比で、C0.3〜2.0％、Si0.5〜3.5％、
Mn0.7％以下、P0.01％以下、S0.1％以下、Cr5.0
〜10.0％、Fe残部を含む合金を鋳込み、この鋳込
み後に、900〜950℃に加熱保持した後、680〜750
℃に冷却してその温度に保持する焼なまし処理を
施し、フエライト基地に、デンドライト状の１次
炭化物と粒状の２次炭化物とを分散させることを
特徴とする耐熱鋳鋼品の製造方法。