JPH05125494A

JPH05125494A - フエライト系耐熱鋳鋼およびそれからなる排気系部品

Info

Publication number: JPH05125494A
Application number: JP11413692A
Authority: JP
Inventors: Norio Takahashi; 紀雄高橋; Toshio Fujita; 利夫藤田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【構成】フェライト系耐熱鋳鋼は、重量比率で、Ｃ：
０．１５〜０．４５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：
１．０％以下，Ｃｒ：１７．０〜２２．０％，Ｗ：１．
０〜３．０％，Ｎｂおよび／またはＶ：０．０１〜０．
４５％，ＲＥＭ：０．０１〜０．５％，残部：Ｆｅおよ
び不可避不純物からなる組成を有し、通常のα相のほか
にγ相から（α＋炭化物）に変態したα’相を有すると
ともに、α’相の面積率｛α’／（α＋α’）｝が２０
〜８０％である。このフェライト系耐熱鋳鋼は、自動車
用排気系部品に使用される。【効果】高温引張強度、耐熱疲労性、耐酸化性につい
て、従来の耐熱鋳鋼を上回る特性を示し、また、鋳造
性、加工性に優れているので、安価に製造することがで
る。この排気系部品は熱亀裂を生じることなく、極めて
優れた耐久性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジンの排気
系部品などに適する耐熱鋳鋼に関し、特に熱疲労寿命、
耐酸化性といった耐久性に優れているとともに、鋳造
性、加工性に優れ安価なコストで製造可能な耐熱鋳鋼お
よびそれからなる排気系部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の耐熱鋳鉄、耐熱鋳鋼としては、例
えば表１に比較例として示すようなものがある。自動車
のエキゾーストマニフォールドやタービンハウジングな
どの排気系部品等においては、使用条件が高温過酷とな
ることから、表１に示すような高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、ニ
レジスト鋳鉄（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｕ系オーステナイト鋳
鉄）等の耐熱鋳鉄や、特例的にはオーステナイト鋳鋼等
の高価な高合金耐熱鋳鋼が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の耐熱
鋳鉄、耐熱鋳鋼のうち、例えば高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄やニ
レジスト鋳鉄は、比較的鋳造性が良好であるものの、耐
熱疲労性、あるいは耐酸化性といった耐久性が劣ること
から、９００℃以上の高温となる部材には適用できな
い。また、オーステナイト系耐熱鋳鋼等の高合金耐熱鋳
鋼は、９００℃以上での耐久性に優れているものの熱膨
張が大きいことに起因して熱疲労寿命が短いという欠点
を有する。また、鋳造性が悪いために、鋳造時にひけ巣
や湯廻り不良等の鋳造欠陥が発生しやすく、さらに機械
加工性が悪いために、それから部品等を製造する場合
に、生産性が低いという問題点もあった。なお、その他
にフェライト系ステンレス鋳鋼は、高温強度を改善しよ
うとすると、室温における延性に乏しくなり機械的衝撃
等の加わる部材には使用できないという問題がある。

【０００４】従って、本発明は、上記従来の耐熱鋳鉄、
耐熱鋳鋼の問題点を解決し、耐熱疲労性、耐酸化性とい
った耐久性、更に室温の強度、延性、鋳造性、および加
工性に優れ、安価に製造可能な耐熱鋳鋼を提供すること
を目的とする。

【０００５】本発明のもう一つの目的は、かかる耐熱鋳
鋼からなる排気系部品を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、Ｗ，Ｎｂおよび／またはＶ，Ｒ
ＥＭ等を適量添加することにより、フェライト基地およ
び結晶粒界を強化し、室温のおける延性を損なわずに変
態点を上昇させ、高温強度を向上することができること
を見いだし本発明に想到した。

【０００７】すなわち、本発明のフェライト系耐熱鋳鋼
は、重量比率で、Ｃ：０．１５〜０．４５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：１．０％以下，Ｃｒ：１７．０〜２２．０％，Ｗ：１．０〜３．０％，Ｎｂおよび／またはＶ：０．０１〜０．４５％，ＲＥＭ：０．０１〜０．５％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、通常のα相のほかにγ相からα＋
炭化物に変態したα’相を有するとともに、α’相の面
積率｛α’／（α＋α’）｝が２０〜８０％であること
を特徴とする。

【０００８】本発明のフェライト系耐熱鋳鋼において、
α’相からγ相への変態点は１０００℃以上である。

【０００９】さらに、本発明のフェライト系耐熱鋳鋼お
いて、残留歪の除去や加工上の必要性がある場合は、
α’相がγ相に変態しない温度域で焼鈍処理を行う。

【００１０】さらに、本発明のフェライト系耐熱鋳鋼か
らなる排気系部品は、上記組成を有する耐熱鋳鋼により
形成され、エキゾーストマニフォールド、タービンハウ
ジングであることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上述したように、フェライト系ステンレス材料
に、重量比率で、Ｗを１．０〜３．０％、Ｎｂおよび／
またはＶを０．０１〜１．０％、ＲＥＭを０．０１〜
０．５％添加すると、α’相を含有する組織が得られ、
それにより、従来の高合金鋼を上回る耐熱疲労性および
耐酸化性を有し、室温における延性を損なうことなく耐
熱鋳鉄と同等の鋳造性、加工性を有し、かつ低価格な耐
熱鋳鋼が得られる。さらに変態点温度が１０００℃以上
となるので、耐熱疲労性が向上する。

【００１２】以下、本発明フェライト系耐熱鋳鋼の各合
金元素の組成範囲および組織範囲の限定理由について詳
細に説明する。

【００１３】（１）Ｃ（炭素）：０．１５〜０．４５
％Ｃは溶湯の流動性すなわち鋳造性を良くするとともに、
α’相を適量生成する作用を有し、さらには９００℃以
上の高温における強度を高く維持する働きがある。この
ような作用を有効に発揮するためには、Ｃは０．１５％
以上必要である。なお、一般のフェライト系耐熱鋳鋼で
は室温でα相のみであるが、炭素量の調整により、高温
から常温まで存在するα相のほかに、高温ではＣが固溶
したγ相ができる。このいγ相は冷却中に炭化物を析出
して（α相＋炭化物）に変態する。このような相をα’
相と呼ぶ。

【００１４】一方、Ｃの含有量が０．４５％を越えると
α’相が存在しにくくなって、マルテンサイト組織にな
り、また耐酸化性、耐蝕性および加工性の低下を引き起
こすＣｒ炭化物の析出が顕著になる。このため、Ｃは
０．１５〜０．４５％とする。望ましくは、Ｃは、０．
２０〜０．４０％である。

【００１５】（２）Ｓｉ（ケイ素）：２．０％以下Ｓｉは、本発明のＦｅ−Ｃｒ系合金のγ相の範囲を狭
め、組織の安定性を増し、耐酸化性の改善効果もある。
さらに鋳造性の改善、脱酸剤としての作用、鋳物のピン
ホール欠陥の低減効果等もある。しかし多すぎると、Ｃ
とのバランス（炭素当量）により一次炭化物を粗大化
し、鋳鋼の加工性を低下したり、またフェライト基地組
織中のＳｉ含有量が過多となって延性の低下を起こした
り、高温でのδ相を形成したりする。このためＳｉの含
有量は２．０％以下とする。望ましくは、Ｓｉは、０．
５〜１．５％である。

【００１６】（３）Ｍｎ（マンガン）：１．０％以下Ｍｎは、Ｓｉと同様に溶湯の脱酸剤として有効であり、
また鋳造時の湯流れ性を向上させて生産性を改善する。
しかし、多すぎると靱性を低下させるので、Ｍｎの含有
量を１．０％以下とする。望ましくは、Ｍｎは、０．４
〜０．７％である。

【００１７】（４）Ｃｒ（クロム）：１７．０〜２
２．０％Ｃｒは耐酸化性を改善し、フェライト組織を安定にする
元素であるが、その効果を確実にするため１７．０％以
上とする。一方、多量の添加はＣｒの一次炭化物を粗大
化させ、高温でのδ相形成を助長し、著しく脆化を起こ
す。そのため、Ｃｒの上限を２２．０％以下とする。望
ましくは、Ｃｒは、１８．０〜２１．０％である。

【００１８】（５）Ｗ（タングステン）：１．０〜
３．０％Ｗはフェライト基地を強化して、室温の延性を損なわず
高温強度を向上させる作用を持つ。従って、耐クリープ
性および変態点温度上昇による耐熱疲労性向上の目的
で、Ｗを１．０％以上とする。しかし、Ｗの含有量が
３．０％を越えると粗大な共晶炭化物が生成し、延性の
低下および機械加工性の悪化を引き起こすのだ３．０％
以下とする。望ましくは、Ｗは、１．２〜２．５％であ
る。

【００１９】なお、Ｗとほぼ同様の効果は、Ｍｏを添加
しても得られるが（ただし、Ｍｏは原子比でＷの２倍で
あるので、重量比率では添加量が１／２となる）、Ｗの
方がＭｏより融点が高く、高温での拡散速度が遅く、高
温特に９００℃の高温強度に大きく寄与すること、また
耐酸化性が優れるので、本発明ではＭｏを含有せず、Ｗ
のみを含有する。

【００２０】（６）Ｎｂ（ニオブ）および／またはＶ
（バナジウム）：０．０１〜０．４５％ＮｂおよびＶは、Ｃと結合して微細な炭化物を形成し、
高温での引張強さならびに耐熱疲労性を増大させる。ま
た、Ｃｒの炭化物の生成を抑制することによって耐酸化
性と切削性を向上させる。このような目的で、Ｎｂおよ
び／またはＶの含有量は０．０１％以上とする。しか
し、多量に添加すると、結晶粒界に炭化物を形成し、ま
たＮｂおよびＶの炭化物を生成することによりＣが消費
され、α’相が形成されにくくなり、強度と延性が著し
く低下する。このため、Ｎｂおよび／またはＶの含有量
は０．４５％以下とする。望ましくは、Ｎｂおよび／ま
たはＶの含有量は、０．０２〜０．４０％である。

【００２１】なお、ＮｂとＶでは炭化物を形成する温度
域が異なるので、広い温度域にわたり析出強化（硬化）
作用が期待できる。従って、どちらか一方の単独含有の
みならず、複合添加により大きな効果が期待できる。

【００２２】（７）ＲＥＭ（希土類金属）：０．０１
〜０．５％ＲＥＭとは、Ｃｅ（セリウム）、Ｌａ（ランタン）等を
主とした軽希土類元素であり、安定な酸化物を形成し、
耐酸化性を改善し、また結晶粒界を微細にする作用があ
る。さらに、非金属介在物を球状化し、室温延性を向上
する。このような作用を有効にするため、ＲＥＭを０．
０１％以上添加する。一方、多量に添加すると、非金属
介在物となって特に延性に対して有害である。そのた
め、ＲＥＭの上限を０．５％とする。なお、ＲＥＭ添加
はα’相の量や変態点には影響を及ぼさない。望ましく
は、ＲＥＭは、０．０５〜０．３％である。

【００２３】以上を要約すると。本発明のフェライト系
耐熱鋳鋼の組成は以下の通りである。本発明の組成は、
重量比率で、Ｃ：０．１５〜０．４５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：１．０％以下，Ｃｒ：１７．０〜２２．０％，Ｗ：１．０〜３．０％，Ｎｂおよび／またはＶ：０．０１〜０．４５％，ＲＥＭ：０．０１〜０．５％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる。

【００２４】そして、本発明の好ましい組成範囲は、Ｃ：０．２０〜０．４０％，Ｓｉ：０．５〜１．５％，Ｍｎ：０．４〜０．７％，Ｃｒ：１８．０〜２１．０％，Ｗ：１．２〜２．５％，Ｎｂおよび／またはＶ：０．０２〜０．４％，ＲＥＭ：０．０５〜０．３％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる。

【００２５】上記組成を有する本発明のフェライト系耐
熱鋳鋼は、通常のα相のほかにγからα＋炭化物に変態
したα’相を有する。なお通常のα相とは、δ（デル
タ）フェライトを意味する。また、析出した炭化物は、
Ｆｅ，Ｃｒ，Ｗ，Ｎｂ等の炭化物（Ｍ23Ｃ6 ，Ｍ7Ｃ3，
ＭＣ等）である。

【００２６】このα’相の面積率｛α’／（α＋
α’）｝が２０％未満では、室温における延性が低く、
極めて脆い。一方、８０％を越えると硬くなりすぎ、室
温の延性が低下するとともに、機械加工性が著しく悪く
なる。そのため面積率｛α’／（α＋α’）｝は２０〜
８０％とする。

【００２７】また、フェライト系耐熱鋳鋼に対して、残
留歪の除去や加工上の必要がある場合、鋳造後にα’相
がγ相に変態しない温度域で焼鈍処理を施す。このとき
の焼鈍処理の温度は、一般に７００〜８５０℃であり、
焼鈍時間は１〜１０時間である。

【００２８】なお、使用温度域にα’相からγ相に変態
点が存在すると、加熱−冷却のサイクルを受けて発生す
る熱応力が増大し、熱疲労寿命が短くなる。そのため、
９００℃以上の変態点を有する必要がある。このように
高い変態点を有するためには、フェライト生成元素であ
るＣｒ，Ｓｉ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂとオーステナイト生成元素
であるＣ，Ｍｎのバランスが適正であることが必要であ
る。そして、本発明のフェライト系耐熱鋳鋼における変
態点は、１０００℃以上である。

【００２９】このような本発明のフェライト系耐熱鋳鋼
は、特に自動車の排気系部品を製造するのに適してい
る。自動車の排気系部品として、過給機付き直列４気筒
エンジンに取り付けられた一体構造型エキゾーストマニ
フォールドを図１に示す。エキゾーストマニフォールド
１はターボチャージャのタービンハウジング２に結合し
ており、またタービンハウジング２には、エキゾースト
アウトレットパイプ３を介して、排気ガス浄化用触媒コ
ンバータ容器４が接続している。さらにコンバータ容器
４にはメインキャタライザ５が接続している。メインキ
ャタライザ５の出口はマフラー（Ｄ）に連通している。
一方、タービンハウジング２は、インテークマニフォー
ルド（Ｂ）に連通しており、かつ（Ｃ）より吸気される
ようになっている。なお排気ガスは、（Ａ）よりエキゾ
ーストマニフォールド１に流入する。

【００３０】このようなエキゾーストマニフォールド１
やタービンハウジング２は、熱容量を小さくするため
に、できるだけ薄肉にするのが好ましい。エキゾースト
マニフォールド１およびタービンハウジング２の肉厚
は、例えば、それぞれ２．５〜３．４ｍｍ、２．７〜
４．１ｍｍである。

【００３１】このような薄肉のフェライト系耐熱鋳鋼か
らなるエキゾーストマニフォールド１やタービンハウジ
ング２は、加熱−冷却の熱サイクルを受けても、亀裂が
生じることがなく、優れた耐久性を有する。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００３３】実施例１〜１０、比較例１〜５表１に示す種類のフェライト系耐熱鋳鋼について、鋳造
によりＪＩＳ規格のＹ形Ｂ号供試材を作製した。なお、
鋳造にあたっては、１００ｋｇ用高周波炉を用いて大気
溶解し、直ちに１５５０℃以上で出湯して約１５００℃
で注湯した。

【００３４】実施例１〜１０のフェライト系耐熱鋳鋼に
ついては、鋳造時の湯流れが良く、鋳造欠陥の発生が見
られなかった。次に鋳造した実施例１〜１０供試材（Ｙ
ブロック）を加熱炉中にて８００℃で２時間保持後空冷
する熱処理を行った。一方、従来材（比較例１〜５）に
ついては全て鋳放しのまま試験に供した。

【００３５】なお、表１において、従来材（比較例１〜
５）はいずれも自動車のターボチャージャー用ハウジン
グやエキゾーストマニフォールド等の耐熱部品に使用さ
れているもので、比較例１の供試材は高Ｓｉ球状黒鉛鋳
鉄であり、比較例２の供試材はニレジスト鋳鉄であり、
比較例３の供試材はＡＣＩ（ＡｌｌｏｙＣａｓｔｉｎ
ｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）規格のＣＢ−３０であり、ま
た比較例４の供試材はオーステナイト系耐熱鋳鋼（ＪＩ
Ｓ規格ＳＣＨ１２相当）と称されるものの一種であり、
さらに比較例５の供試材は、特開平２−１７５８４１号
公報に示されるフェライト系耐熱鋳鋼である。

【００３６】表１に示す通り、本発明材である実施例１
〜１０は、変態点温度が１０００℃以上あり、比較例１
および３に従来して高いことがわかる。

【００３７】次に、各供試材を用いて、以下に述べる各
種の評価試験を行った。（１）室温引張試験標点間距離が５０ｍｍ、標点間の直径が１４ｍｍの丸棒
試験片（ＪＩＳ４号試験片）を用いて行った。

【００３８】（２）高温引張試験標点間距離が５０ｍｍ、標点間の直径が１０ｍｍのつば
つき試験片を用いて、９００℃で行った。

【００３９】（３）熱疲労試験標点間距離が２０ｍｍ、標点間の直径が１０ｍｍの丸棒
試験片を用い、加熱−冷却による伸び縮みを完全に拘束
した状態で、下記の条件で、加熱−冷却サイクルを繰り
返し、熱疲労破壊を起こさせた。下限温度：１５０℃ 上限温度：９００℃および１０００℃ 各サイクル：１２分なお、試験機として、電気−油圧サーボ方式の熱疲労試
験機を用いた。

【００４０】（４）酸化試験直径１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの丸棒試験片を作製し、９
００℃において２００時間の大気中に保持し、取り出し
後にショットブラスト処理を施して酸化スケールを除去
し、酸化試験前後の単位面積当たりの重量変化（酸化減
量；ｍｇ／ｃｍ2 ）を求めることにより、耐酸化性を評
価した。

【００４１】以上の室温引張試験結果を表２に、９００
℃および１０００℃それぞれにおいての高温引張試験、
熱疲労試験および酸化試験の結果を表３および表４に示
す。

【００４２】

【表１】化学成分（重量％）実施例 C Si Mn Cr W Nb V REM Ni No.1 0.15 0.82 0.44 18.6 1.52 0.05 - 0.03 ー 2 0.21 1.44 0.51 20.8 2.32 - 0.22 0.15 - 3 0.31 1.02 0.66 21.6 2.52 0.4 0.03 0.08 - 4 0.41 1.14 0.58 18.3 2.85 0.11 0.16 0.17 - 5 0.33 1.82 0.95 21.8 2.04 0.25 0.03 0.15 - 6 0.20 1.05 0.42 18.5 1.06 0.10 0.05 0.1 - 7 0.30 0.88 0.63 20.6 2.45 0.38 0.13 0.04 - 8 0.41 0.80 0.49 21.5 2.25 0.05 0.20 0.08 - 9 0.30 0.95 0.58 20.5 2.09 0.05 0.05 0.09 - 10 0.14 0.89 0.43 20.7 2.49 0.25 0.21 0.42 - 比較例 No.1 3.33 4.04 0.35 - - - - - 0.62＊ 2 2.01 4.82 0.45 1.91 - - - - 35.3 3 0.28 1.05 0.44 17.9 - - - - - 4 0.21 1.24 0.50 18.8 - - - - 9.1 5 0.12 1.05 0.48 18.1 - 1.12 - - - （注）＊：Ｍｏ表１（続き） α’／（α＋α’）変態点実施例（％）（℃） No.1 55 1010 2 68 1040 3 58 1070 4 72 1010 5 48 ＞1100 6 78 1040 7 60 ＞1100 8 68 1020 9 70 ＞1100 10 38 ＞1100 比較例 No.1 - 800〜850 2 - - 3 93 910 4 - - 5 0 ＞1100

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】９００℃ 0.2% 引張熱疲労酸化耐力強さ伸び寿命減量実施例 (MPa) (MPa) (%) (サイクル) (mg/cm2) No. 1 22 36 55 185 2 2 24 42 50 200 2 3 26 41 42 230 1 4 28 45 48 350 2 5 25 38 55 340 1 6 29 44 50 450 2 7 22 40 70 390 2 8 30 45 38 490 1 9 26 44 50 330 1 10 21 40 58 295 2 比較例 No. 1 20 40 33 9 200 2 40 90 44 23 20 3 25 42 58 18 1 4 65 128 31 35 2 5 15 28 93 185 2

【００４５】

【表４】１０００℃ 0.2% 引張熱疲労酸化耐力強さ伸び寿命減量実施例 (MPa) (MPa) (%) (サイクル) (mg/cm2) No. 1 15 25 84 90 29 2 16 25 88 180 10 3 18 28 96 200 13 4 17 28 96 300 11 5 14 25 120 235 22 6 19 30 115 340 33 7 16 24 84 250 13 8 19 30 92 355 18 9 16 24 76 260 15 10 14 26 84 210 9

【００４６】表２、表３および表４から明らかなよう
に、本発明による実施例１〜１０は、従来材である比較
例１〜５の供試材と比較して、高温強度、耐酸化性およ
び熱疲労寿命が著しく改善されていることがわかる。こ
れは、適量のＷ，Ｎｂおよび／またはＶ，ＲＥＭを含有
することにより、フェライト基地が強化され、室温の延
性を損なわずに変態点が１０００℃以上に上昇したため
である。０．２％耐力、引張強さ、伸び、熱疲労寿命お
よび酸化減量等の材料特性を各々単独で比較すると、従
来材のなかに本発明材より優れるものがあるが、総合的
にみると本発明材は、諸性質のバランスが良好で、排気
系部品材料として極めて優れている。

【００４７】また、表２に示す通り、本発明材（実施例
１〜１０）は硬さ（ＨＢ）が１７０〜２０１と比較的低
く、機械加工性にも優れていることがわかる。

【００４８】なお、実施例７の耐熱鋳鋼について、顕微
鏡写真（１００倍）を図２に示す。図２の白色部はδ−
フェライトと呼ばれる通常のα相で、ふちどりの内部の
やや黒色部はγ相から変態したα’相で、α’の面積率
｛α’／（α＋α’）｝は６０％である。

【００４９】また、比較例５の耐熱材料の顕微鏡写真
（１００倍）を図３に示す。図３の白色部はδ−フェラ
イトと呼ばれる通常のα相で、粒界にＮｂの炭化物のＮ
ｂＣが観察される。比較例５のα’相の面積率は０％で
ある。

【００５０】次に、実施例７のフェライト系耐熱鋳鋼を
用いて、図１に示すエキゾーストマニフォールド（肉
厚：２．５〜３．４ｍｍ）およびタービンハウジング
（肉厚：２．７〜４．１ｍｍ）を鋳造した。得られた耐
熱鋳鋼部品はいずれも健全なものであった。

【００５１】更に、これらの鋳鋼部品に機械加工を施し
て、切削性の評価を行ったが、いずれのものにも何等問
題は生じなかった。

【００５２】次に、図１に示すように、エキゾーストマ
ニホールドとタービンハウジングを組み付けた直列４気
筒で排気量２０００ｃｃの高性能ガソリンエンジン相当
の排気ガスを発する排気シミュレータにより、耐久試験
を実施した。試験条件として、６０００回転相当での全
負荷運転（連続１４分）−アイドリング（１分）−完全
停止（１４分）−アイドリング（１分）を１サイクルと
する熱冷（ＧＯ−ＳＴＯＰ）サイクルを、５００サイク
ルまで実施した。全負荷時の排気ガス温度は、タービン
ハウジングの入口温度で、９３０℃であった。この条件
下でのエキゾーストマニホールドの表面温度は、エキゾ
ーストマニホールドの集合部で、約８７０℃、タービン
ハウジングの表面温度は、ウエストゲート部で約８９０
℃であった。評価試験の結果、熱変形によるガスの漏洩
や熱亀裂は生じず、優れた耐久性および信頼性を有する
ことが確認された。

【００５３】一方、表５に示す化学成分の高Ｓｉ球状黒
鉛鋳鉄によりエキゾーストマニフォールドを作製し、ま
た同表の化学成分のＮＩ−ＲＥＳＩＳＴＤ２（ＩＮＣ
Ｏ社の商標）なるオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄により
タービンハウジングを作製した。この結果、高Ｓｉ球状
黒鉛鋳鉄製エキゾーストマニフォールドは、９８サイク
ルで集合部近傍に酸化による熱亀裂が生じ、使用不能と
なった。その後、エキゾーストマニフォールドを実施例
７のものに取り替え、試験を続行したところ、３２４サ
イクル目にオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄のタービンハ
ウジングのスクロール部に肉厚を貫通する亀裂が生じ
た。以上の結果、本発明品であるエキゾーストマニフォ
ールドおよびタービンハウジングは、優れた耐久性を有
していることが明らかとなった。

【００５４】

【表５】材種 C Si Mn P S Cr Ni Mo Mg 高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄 3.15 3.95 0.47 0.024 0.008 0.03 - 0.55 0.048オーステナイト系球状黒鉛鋳鉄 2.91 2.61 0.81 0.018 0.010 2.57 21.5 - 0.084

【００５５】

【発明の効果】以上の説明の通り、本発明によれば、特
にＷ，Ｎｂおよび／またはＶ，ＲＥＭを適量添加するこ
とにより、それぞれフェライト基地および結晶粒界を強
化し、室温の延性を損なわずに変態点を上昇させ、特に
重要な高温引張強度、耐熱疲労性、耐酸化性について、
従来の耐熱鋳鋼を上回る特性を示す。また、鋳造性、加
工性に優れているので、安価に製造することがでる。こ
のような本発明のフェライト系耐熱鋳鋼は、エンジン排
気系部品に特に好適である。本発明のフェライト系耐熱
鋳鋼からなる排気系部品は熱亀裂を生じることなく、極
めて優れた耐久性を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフェライト系耐熱鋳鋼により作製し得
るエキゾーストマニフォールドおよびタービンハウジン
グを示す概略図である。

【図２】実施例７のフェライト系耐熱鋳鋼の金属組織を
示す顕微鏡写真（１００倍）である。

【図３】比較例５の耐熱材料の金属組織を示す顕微鏡写
真（１００倍）である。

【符号の説明】

１エキゾーストマニフォールド２タービンハウジング３エキゾーストアウトレット４コンバータ容器５メインキャタライザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比率で、Ｃ：０．１５〜０．４５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：１．０％以下，Ｃｒ：１７．０〜２２．０％，Ｗ：１．０〜３．０％，Ｎｂおよび／またはＶ：０．０１〜０．４５％，ＲＥＭ：０．０１〜０．５％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、通常のα相のほかにγ相からα＋
炭化物に変態した相（以下α’相という）を有するとと
もに、α’相の面積率｛α’／（α＋α’）｝が２０〜
８０％であることを特徴とするフェライト系耐熱鋳鋼。
【請求項２】請求項１記載のフェライト系耐熱鋳鋼に
おいて、α’相からγ相への変態点が１０００℃以上で
あることを特徴とするフェライト系耐熱鋳鋼。
【請求項３】請求項１および２記載のフェライト系耐
熱鋳鋼において、残留歪の除去や加工上の必要性がある
場合、α’相がγ相に変態しない温度域で焼鈍処理を施
すことを特徴とするフェライト系耐熱鋳鋼。
【請求項４】請求項１乃至３いずれかに記載のフェラ
イト系耐熱鋳鋼からなる排気系部品。
【請求項５】請求項４記載の排気系部品において、エ
キゾーストマニフォールドであることを特徴とする排気
系部品。
【請求項６】請求項４記載の排気系部品において、タ
ービンハウジングであることを特徴とする排気系部品。