JPH05179406A - Heat resistant cast steel and its production and parts for internal combustion engine - Google Patents

Heat resistant cast steel and its production and parts for internal combustion engine

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JPH05179406A
JPH05179406A JP11688392A JP11688392A JPH05179406A JP H05179406 A JPH05179406 A JP H05179406A JP 11688392 A JP11688392 A JP 11688392A JP 11688392 A JP11688392 A JP 11688392A JP H05179406 A JPH05179406 A JP H05179406A
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heat
cast steel
resistant cast
phase
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Kimiteru Otsuka
公輝 大塚
Norio Takahashi
紀雄 高橋
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a heat resistant cast steel showing superior heat resistance, such as thermal deformation resistance, resistance to heat check, and oxidation resistance, even in the case where exhaust gas temp. becomes high temp. and also excellent in castability, workability, and weldability. CONSTITUTION:The heat resistant cast steel can be obtained by blending at least one kind among, by weight ratio, 0.1-2% W and/or Co <=0.1% rare earth element and/or Y, 0.005-0.03% Mg and/or Ca, and 0.001-0.01% B with a composition consisting of 0.05-0.25% C, 2.5-3.5% Si, <=2% Mn, 4-8% Cr, <=0.05% N, and the balance essentially Fe with inevitable elements. This heat resistant, cast steel has a metallic matrix structure consisting substantially of ferritic phase and colony phase of pearlite state and also has superior characteristics mentioned above.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性、耐熱亀裂
性、耐熱変形性等に優れているとともに、鋳造性、加工
性に優れた耐熱鋳鋼、及びその製造方法、並びにそれら
により形成された内燃機関の燃焼室部品や排気系部品等
の部品に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a heat-resistant cast steel which is excellent in oxidation resistance, heat crack resistance, heat deformation resistance, etc., and is also excellent in castability and workability, a method for producing the same, and a method for forming the same. Further, the present invention relates to parts such as combustion chamber parts and exhaust system parts of an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、自動車用内燃機関、すなわち
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの燃焼室部品や
排気系部品を構成する材料は、エンジンの全負荷時にお
ける排気ガス温度、さらに排気ガス温度と時間当たりの
排気ガス排出量によって決まる総排出熱量、部品形状、
部品に対する拘束条件、及び、エンジンのコールドスタ
ート時に排気ガス浄化用の触媒コンバータの活性温度へ
の到達時間を左右する排気系部品の熱容量等を考慮し
て、経験的に決められている。そこで、自動車用内燃機
関のプレチャンバー、ポートライナー、エキゾーストマ
ニホールド、ターボチャージャハウジング、ターボチャ
ージャの直下に接続して用いられるエキゾーストアウト
レットや、排気ガス浄化用触媒コンバータ容器等の排気
系部品においては、過酷な高温条件下で酸化や熱応力を
受けることから、従来は比較的耐熱性の優れた高シリコ
ン球状黒鉛鋳鉄、多量のニッケルを含有するオーステナ
イト球状黒鉛鋳鉄、まれにオーステナイト耐熱鋳鋼SCH1
2 等が用いられていた。
2. Description of the Related Art Generally, the materials constituting the combustion chamber parts and exhaust system parts of internal combustion engines for automobiles, that is, gasoline engines and diesel engines, are exhaust gas temperature at full load of the engine, and further exhaust gas temperature and time. Exhaust heat quantity, component shape,
It is empirically determined in consideration of constraints on parts, heat capacity of exhaust system parts that affect the time required to reach the activation temperature of the catalytic converter for purifying exhaust gas when the engine is cold started, and the like. Therefore, in exhaust system parts such as the pre-chamber, port liner, exhaust manifold, turbocharger housing, exhaust outlet used directly below the turbocharger of the internal combustion engine for automobiles, and the catalytic converter container for exhaust gas purification, it is harsh. Since it is subject to oxidation and thermal stress under high temperature conditions, it has traditionally been relatively high heat resistant high silicon spheroidal graphite cast iron, austenitic spheroidal graphite cast iron containing a large amount of nickel, rarely austenitic heat resistant cast steel SCH1
2nd grade was used.

【0003】特に全負荷時の排気ガス温度が 900℃以下
の場合、自然吸気エンジンのエキゾーストマニホールド
及びその直下に接続される排気ガス浄化用触媒コンバー
タ容器等には、高シリコン球状黒鉛鋳鉄やFCD400等の鋳
鉄が主に使用され、また過給機付きエンジンのエキゾー
ストマニホールド、ターボチャージャハウジング等に
は、その部品要求機能上、高シリコン球状黒鉛鋳鉄やオ
ーステナイト球状黒鉛鋳鉄が使用されている。後者の場
合、ターボチャージャハウジング直下に接続される排気
ガス浄化用触媒コンバータ容器には、高シリコン球状黒
鉛鋳鉄やFCD400製鋳鉄等が主に使用されている。
Particularly, when the exhaust gas temperature at full load is 900 ° C. or lower, high-silicon spheroidal graphite cast iron, FCD400, etc. are used for the exhaust manifold of a naturally aspirated engine and the exhaust gas purifying catalytic converter container connected directly below the exhaust manifold. Cast iron is mainly used, and high-silicon spheroidal graphite cast iron and austenitic spheroidal graphite cast iron are used for the exhaust manifold, turbocharger housing, and the like of engines with a supercharger because of the required function of the parts. In the latter case, high-silicon spheroidal graphite cast iron, FCD400 cast iron, etc. are mainly used for the exhaust gas purifying catalytic converter container connected directly below the turbocharger housing.

【0004】一方、全負荷時の排気ガス温度が 900℃を
超える超高性能エンジンの場合、過給機付きエンジンの
エキゾーストマニホールドには、オーステナイト球状黒
鉛鋳鉄やフェライト系高合金耐熱鋳鋼が使用されてお
り、一部の自然吸気高性能エンジンのエキゾーストマニ
ホールドにも、オーステナイト球状黒鉛鋳鉄が使われて
いる。また、このような超高性能エンジンのターボチャ
ージャハウジングには、高合金のフェライト系やオース
テナイト系の耐熱鋳鋼製のものが採用され始めている。
On the other hand, in the case of an ultra-high performance engine whose exhaust gas temperature at full load exceeds 900 ° C., austenite spheroidal graphite cast iron or ferritic high alloy heat-resistant cast steel is used for the exhaust manifold of the engine with a supercharger. Austenitic spheroidal graphite cast iron is also used in the exhaust manifold of some naturally aspirated high-performance engines. Further, as a turbocharger housing for such an ultra-high performance engine, those made of high alloy ferritic or austenitic heat resistant cast steel have begun to be adopted.

【0005】ところが最近の排気ガス規制の強化によ
り、コールドスタート時における排気ガス浄化効率を一
層向上することが要求されるようになったが、そのため
には、エキゾーストマニホールドから排気ガス浄化用触
媒装置に至る各部品の熱容量を低減して、エンジンのコ
ールドスタート後できるだけ早く触媒コンバータの温度
を活性温度に到達させる必要がある。また、燃費性能の
向上とCO2 排出量抑制のために、エンジン部品を含めた
車両部品の大幅な軽量化と、高温燃焼化によるエネルギ
ー効率の向上が不可欠である。
However, due to recent tightening of exhaust gas regulations, it has been required to further improve the exhaust gas purification efficiency at the cold start. For that purpose, an exhaust manifold is changed to an exhaust gas purification catalyst device. It is necessary to reduce the heat capacity of each component to reach the activation temperature of the catalytic converter as soon as possible after the cold start of the engine. In addition, in order to improve fuel efficiency and reduce CO 2 emissions, it is essential to significantly reduce the weight of vehicle parts including engine parts and to improve energy efficiency through high temperature combustion.

【0006】このような目的のために、最近では、SUS4
10やSUS430等のフェライト系ステンレス材料の圧延板や
パイプをプレス成形又は曲げ加工し、溶接してなる薄肉
軽量の板金パイプ溶接構造の排気系部品が広く使用され
るようになってきた。ところが、このような溶接構造部
品、例えばエキゾーストマニホールドの集合部などは、
複雑な溶接構造となり、このため多大な製造コストを要
する。そのうえ、この部分は過酷な熱応力が作用するた
め、耐久性(いわゆる耐熱変形性や耐熱亀裂性など)を
確保することが難しいことが多い。
For this purpose, SUS4 has recently been used.
BACKGROUND ART Exhaust system parts having a thin and lightweight sheet metal pipe welded structure formed by press-forming or bending a rolled plate or pipe of a ferritic stainless steel material such as 10 or SUS430 and welding have been widely used. However, such welded structural parts, such as the exhaust manifold assembly,
This results in a complicated welded structure, which requires a large manufacturing cost. Moreover, since severe thermal stress acts on this portion, it is often difficult to ensure durability (so-called heat distortion resistance, heat crack resistance, etc.).

【0007】そこで、このように成形や溶接が困難な部
位の問題を解決するため、上述のいわゆる高合金耐熱鋳
鋼で複雑形状に鋳造した部品と、曲げ加工を施されたパ
イプとを溶接して造られたものも、一部には実用化され
ている。
Therefore, in order to solve the problem of the portion that is difficult to form or weld in this way, the above-mentioned so-called high-alloy heat-resistant cast steel is welded to a component cast in a complicated shape and a bent pipe. Some of the manufactured products have been put to practical use.

【0008】例えば、自然吸気エンジンの場合、図6に
示すように、エキゾーストマニホールド1にすぐ連結す
る位置に小型のコールドスタート用の排気ガス浄化触媒
装置(副触媒コンバータ)4を設け、その下流に大型の
排気ガス浄化触媒装置(主触媒コンバータ)7を設ける
ことが行われようとしている。副触媒コンバータ容器4
はエキゾーストマニホールド1の下流端に溶接されてお
り、主触媒コンバータ容器7は副触媒コンバータ4の下
流端に溶接されたフロントチューブに溶接されている。
このような構造により、排気系部品全体の熱容量(サー
マルイナーシャ)が低減し、それによって排気ガスは途
中で熱を奪われにくくなり、コールドスタート時におけ
る触媒の排気ガスの浄化性能が大きく向上する。
For example, in the case of a naturally aspirated engine, as shown in FIG. 6, a small cold start exhaust gas purifying catalyst device (auxiliary catalyst converter) 4 is provided at a position immediately connected to the exhaust manifold 1, and a downstream thereof is provided. A large-sized exhaust gas purification catalyst device (main catalytic converter) 7 is about to be provided. Sub-catalyst converter container 4
Is welded to the downstream end of the exhaust manifold 1, and the main catalytic converter container 7 is welded to the front tube welded to the downstream end of the auxiliary catalytic converter 4.
With such a structure, the heat capacity (thermal inertia) of the entire exhaust system components is reduced, whereby the exhaust gas is less likely to be deprived of heat during the process, and the exhaust gas purification performance of the catalyst during cold start is greatly improved.

【0009】一方、このような排気系部品においては、
エンジンの全負荷時には、 900℃を超える高温の排気ガ
スが通過するので、優れた耐熱性(耐酸化性、耐熱亀裂
性、耐熱変形性)を有することが強く望まれている。
On the other hand, in such an exhaust system component,
When the engine is fully loaded, high-temperature exhaust gas exceeding 900 ° C passes through, so it is strongly desired to have excellent heat resistance (oxidation resistance, heat crack resistance, heat distortion resistance).

【0010】このような背景において、米国特許第 4,7
90,977号は、高温における良好な耐酸化性及びクリープ
強度を有するフェライト相からなる鋼合金として、重量
比で、C:約0.01%〜約 0.3%、Mn:約2%以下、Si:
2.35%を超えて約4%まで、Cr:約3%〜約7%、Ni:
約1%以下、N:約0.15%以下、Al: 0.3%未満、少な
くとも一種の炭化物及び窒化物形成元素(Nb、Ta、V、
Ti、Zr): 1.0%以下、さらに、Mo:最大2%までを含
み、残部実質的にFeからなる鋼合金を開示している。
Against this background, US Pat. No. 4,7,4
No. 90,977 is a steel alloy consisting of a ferritic phase having good oxidation resistance and creep strength at high temperature, in a weight ratio, C: about 0.01% to about 0.3%, Mn: about 2% or less, Si:
More than 2.35% to about 4%, Cr: about 3% to about 7%, Ni:
About 1% or less, N: about 0.15% or less, Al: less than 0.3%, at least one carbide and nitride forming element (Nb, Ta, V,
A steel alloy containing Ti, Zr): 1.0% or less, Mo: up to 2% and the balance substantially consisting of Fe is disclosed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このフ
ェライト相からなる鋼合金は、 800℃以上の高温にさら
される場合、必ずしも満足すべき耐熱性、特に耐熱変形
性を示さないことがわかった。
However, it has been found that the steel alloy consisting of this ferritic phase does not necessarily exhibit satisfactory heat resistance, particularly heat distortion resistance, when exposed to a high temperature of 800 ° C. or higher.

【0012】本発明は、上記の問題を解決するため、排
気ガス温度が 800℃以上、特に 900℃〜950 ℃となる場
合において、優れた耐熱変形性、耐熱亀裂性、耐酸化性
等の耐熱性を示し、かつ鋳造性、加工性、溶接性に優
れ、しかも安価な耐熱鋳鋼を提供することを目的とす
る。
In order to solve the above problems, the present invention provides excellent heat resistance such as heat distortion resistance, heat crack resistance and oxidation resistance when the exhaust gas temperature is 800 ° C or higher, particularly 900 ° C to 950 ° C. It is an object of the present invention to provide a heat resistant cast steel which exhibits excellent properties, is excellent in castability, workability and weldability and is inexpensive.

【0013】本発明のもう1つの目的は、かかる耐熱鋳
鋼を製造する方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for producing such heat resistant cast steel.

【0014】本発明のさらにもう1つの目的は、かかる
耐熱鋳鋼からなる内燃機関用部品を提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to provide an internal combustion engine component made of such heat-resistant cast steel.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上述課題を解決するため
に鋭意研究の結果、本発明者は、耐熱変形性の向上のた
めには、パーライト状のコロニー相を基地中に形成させ
ることが必要であることを見出し、該コロニー相の生成
を阻害する元素を添加せず、鉄合金の基地を実質的にフ
ェライト相とパーライト状のコロニー相とし、(a) W及
び/又はCo、(b) 希土類元素及び/又はY、(c) Mg及び
/又はCa、及び(d) Bを1種又は2種以上組み合わせて
配合することにより、上記の耐熱性の要求を満たすこと
ができる耐熱鋳鋼が得られることを発見し、本発明に想
到した。尚、これらの特性を満たすためには、コロニー
相の面積率を約15%以上とする必要がある。
As a result of earnest research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that it is necessary to form a pearlite-like colony phase in the matrix in order to improve heat distortion resistance. It was found that the elements of the colony phase were not added, and the matrix of the iron alloy was substantially a ferrite phase and a pearlite-like colony phase, and (a) W and / or Co, (b) A heat-resistant cast steel capable of satisfying the above heat resistance requirements can be obtained by blending one or more of rare earth elements and / or Y, (c) Mg and / or Ca, and (d) B in combination. The present invention was discovered, and the present invention was conceived. In order to satisfy these characteristics, the area ratio of the colony phase needs to be about 15% or more.

【0016】すなわち、本発明の第一の耐熱鋳鋼は、化
学成分が重量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5
%、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W
及び/又はCo: 0.1〜2%、残部実質的にFe及び不可避
的元素からなり、金属基地組織が実質的にフェライト相
とパーライト状のコロニー相とからなることを特徴とす
る。ここで、実質的とは、常温での金属組織が、M23
6 等で表される金属と炭素の化合物とフェライトとの共
析組織であるパーライト状のコロニー相と、フェライト
相とからなることを特徴とするが、更に、これらの相中
に金属化合物や介在物が存在してもよいことを意味す
る。以下に述べる本発明の第二乃至第十の耐熱鋳鋼につ
いても同様の意味である。
That is, in the first heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition by weight ratio is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5.
%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W
And / or Co: 0.1 to 2%, the balance substantially consisting of Fe and an unavoidable element, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. Here, “substantially” means that the metal structure at room temperature is M 23 C
It is characterized in that it is composed of a pearlite-like colony phase, which is a co-eutectoid structure of a metal-carbon compound represented by 6 and ferrite, and a ferrite phase. It means that things may exist. The second to tenth heat-resistant cast steels of the present invention described below have the same meaning.

【0017】本発明の第二の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、希土類元素及
び/又はY: 0.1%以下、残部実質的にFe及び不可避的
元素からなり、金属基地組織が実質的にフェライト相と
パーライト状のコロニー相とからなることを特徴とす
る。
In the second heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition by weight ratio is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, and the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is substantially ferrite phase and pearlite. It is characterized in that it consists of a colony phase.

【0018】本発明の第三の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、Mg及び/又は
Ca:0.005〜0.03%、残部実質的にFe及び不可避的元素
からなり、金属基地組織が実質的にフェライト相とパー
ライト状のコロニー相とからなることを特徴とする。
In the third heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, Mg and / or
Ca: 0.005 to 0.03%, the balance substantially consisting of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.

【0019】本発明の第四の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、B: 0.001〜
0.01%、残部実質的にFe及び不可避的元素からなり、金
属基地組織が実質的にフェライト相とパーライト状のコ
ロニー相とからなることを特徴とする。
In the fourth heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, B: 0.001 to
0.01%, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is characterized by consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.

【0020】本発明の第五の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1%以
下、残部実質的にFe及び不可避的元素からなり、金属基
地組織が実質的にフェライト相とパーライト状のコロニ
ー相とからなることを特徴とする。
In the fifth heat resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. Characterize.

【0021】本発明の第六の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、Mg及び/又はCa: 0.005〜0.03%、残
部実質的にFe及び不可避的元素からなり、金属基地組織
が実質的にフェライト相とパーライト状のコロニー相と
からなることを特徴とする。
In the sixth heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, Mg and / or Ca: 0.005 to 0.03%, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. Characterize.

【0022】本発明の第七の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、B: 0.001〜0.01%、残部実質的にFe
及び不可避的元素からなり、金属基地組織が実質的にフ
ェライト相とパーライト状のコロニー相とからなること
を特徴とする。
In the seventh heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition by weight ratio is C: 0.05 to 0.25%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1-2%, B: 0.001-0.01%, balance substantially Fe
And an unavoidable element, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.

【0023】本発明の第八の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C、0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1%以
下、Mg及び/又はCa: 0.005〜0.03%、残部実質的にFe
及び不可避的元素からなり、金属基地組織が実質的にフ
ェライト相とパーライト状のコロニー相とからなること
を特徴とする。
In the eighth heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C, 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, Mg and / or Ca: 0.005 to 0.03%, balance substantially Fe
And an unavoidable element, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.

【0024】本発明の第九の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又はC
o: 0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1%以
下、B: 0.001〜0.01%、残部実質的にFe及び不可避的
元素からなり、金属基地組織が実質的にフェライト相と
パーライト状のコロニー相とからなることを特徴とす
る。
In the ninth heat resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or C
o: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, B: 0.001 to 0.01%, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metallic matrix structure is substantially ferrite phase and pearlite-like And a colony phase.

【0025】本発明の第十の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又はC
o: 0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1%以
下、Mg及び/又はCa: 0.005〜0.03%、B: 0.001〜0.
01%、残部実質的にFe及び不可避的元素からなり、金属
基地組織が実質的にフェライト相とパーライト状のコロ
ニー相とからなることを特徴とする。
In the tenth heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or C
o: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, Mg and / or Ca: 0.005 to 0.03%, B: 0.001 to 0.
It is characterized in that 01%, the balance consists essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure consists essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.

【0026】また本発明の耐熱鋳鋼を製造する方法は、
凝固後の組成が前記組成となるような溶湯を、減圧下で
砂型内に注湯するか、又は精密鋳造鋳型内に注湯し、凝
固後鋳造品の最も高温部分の温度が 900℃以下となるま
で前記型内で自然冷却し、型ばらしを行うことを特徴と
する。この方法により、常温での金属基地組織がM23
6 等で表される金属と炭素の化合物とフェライトとの共
析組織であるパーライト状のコロニー相と、フェライト
相とを有し、耐熱性に優れた耐熱鋳鋼を得ることができ
る。
The method for producing the heat-resistant cast steel of the present invention is
The molten metal whose composition after solidification is the above composition is poured into the sand mold under reduced pressure or poured into the precision casting mold, and the temperature of the hottest part of the cast product after solidification is 900 ° C or less. It is characterized in that the mold is released by natural cooling in the mold until that time. By this method, the metallic matrix structure at room temperature becomes M 23 C.
A heat-resistant cast steel having a pearlite-like colony phase, which is a eutectoid structure of a metal / carbon compound represented by 6 and the like, and a ferrite phase, and having excellent heat resistance can be obtained.

【0027】さらに本発明の内燃機関用部品は、800 ℃
以上の高温の燃焼ガス又は排気ガスにさらされるもの
で、少なくとも一部が、上記組成を有する耐熱鋳鋼によ
り形成されていることを特徴とする。
Further, the internal combustion engine component of the present invention has a temperature of 800 ° C.
It is exposed to the above-mentioned high temperature combustion gas or exhaust gas, and is characterized in that at least a part thereof is formed of heat resistant cast steel having the above composition.

【0028】以下に本発明を詳細に説明する。まず、以
下に各元素の含有量の特定理由を述べる。
The present invention will be described in detail below. First, the reasons for specifying the content of each element will be described below.

【0029】(a) C:0.05〜0.25重量% Cは、熱ひずみ拘束下において耐熱変形性などの熱疲労
特性を左右する重要な元素であり、一般にその含有量が
増加するに従い引張特性やクリープ特性が向上する。一
方、優れた溶接性を確保するには、溶接境界部の硬さが
できるだけ低いことが求められるが、0.05重量%未満と
なると耐熱変形性が急激に低下する。耐熱変形性を確保
するためにはコロニーの面積率が約15%以上必要であ
る。そのためには、C含有量の下限は0.05重量%であ
る。ところが、C含有量が0.25重量%を超えると、基地
に固溶して耐酸化性を向上させるCrやW等と過剰の炭化
物をつくり、耐熱材料で重要な耐酸化性を低下させるだ
けでなく、鋳放し組織がフェライトとパーライト状のコ
ロニーの混在組織でなくなり、かつA1 変態点が 850℃
未満となり、熱疲労寿命を低減させる。従って、C含有
量は0.25重量%以下である必要がある。
(A) C: 0.05 to 0.25 wt% C is an important element that influences thermal fatigue properties such as heat distortion resistance under the constraint of thermal strain. Generally, as the content increases, tensile properties and creep The characteristics are improved. On the other hand, in order to secure excellent weldability, it is required that the hardness of the weld boundary portion be as low as possible, but if it is less than 0.05% by weight, the heat distortion resistance is sharply reduced. The area ratio of colonies must be about 15% or more to ensure heat distortion resistance. For that purpose, the lower limit of the C content is 0.05% by weight. However, if the C content exceeds 0.25% by weight, not only does it form an excessive amount of carbide with Cr, W, etc. that form a solid solution in the matrix to improve the oxidation resistance, and not only reduce the important oxidation resistance of the heat-resistant material. , The as-cast structure is no longer a mixed structure of ferrite and pearlite colonies, and the A 1 transformation point is 850 ℃
Is less than 1, which reduces the thermal fatigue life. Therefore, the C content needs to be 0.25% by weight or less.

【0030】なお、良好な耐熱変形性を確保するために
は、C含有量は約0.12重量%以上であるのが望ましい。
従って、多少高温強度を犠牲にしても溶接性が一義的に
重視される部品では、Cの好ましい含有量は0.05〜0.12
重量%であり、また、耐熱変形性が一義的に重要とされ
る部品では、Cの好ましい含有量は0.12〜0.18重量%で
ある。
In order to secure good heat distortion resistance, the C content is preferably about 0.12% by weight or more.
Therefore, even if the high temperature strength is sacrificed, the preferable content of C is 0.05 to 0.12.
%, And in parts where heat distortion resistance is of primary importance, the preferred C content is 0.12 to 0.18% by weight.

【0031】(b) Si: 2.5〜3.5 重量% SiはA1 変態点を高温側に押し上げるとともに、耐酸化
性の改善効果が大きい。さらに、鋳造性を改善し、脱酸
剤として働き、鋳物のガス欠陥を低減する効果もある。
このような効果を得るためには、 2.5重量%以上を必要
とする。一方、フェライト基地中に固溶するSiが過多と
なると、靭性の低下や、溶接性の低下をまねくので、Si
含有量の上限は 3.5重量%とする。好ましいSiの含有量
は 2.8〜3.2 重量%である。
(B) Si: 2.5 to 3.5% by weight Si pushes up the A 1 transformation point to the high temperature side and has a great effect of improving the oxidation resistance. Furthermore, it has the effects of improving the castability, acting as a deoxidizer, and reducing gas defects in the casting.
To obtain such effects, 2.5 wt% or more is required. On the other hand, if too much Si is dissolved in the ferrite matrix, the toughness and weldability will deteriorate.
The upper limit of the content is 3.5% by weight. The preferable Si content is 2.8 to 3.2% by weight.

【0032】(c) Mn:2重量%以下 MnもSiと同様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させる。しかし、2重
量%を超えると、材質が脆化するために不都合である。
好ましいMnの含有量は 0.2〜0.8 重量%である。
(C) Mn: 2% by weight or less Mn is also effective as a deoxidizer like Si, and improves the flowability of molten metal during casting to improve productivity. However, if it exceeds 2% by weight, the material becomes brittle, which is inconvenient.
The preferable Mn content is 0.2 to 0.8% by weight.

【0033】(d) Cr:4〜8重量% Crは、Siとともに耐酸化性を改善し、A1 変態温度を上
昇させるため、本発明では重要な元素である。耐酸化性
は、被代替材である高シリコン球状黒鉛鋳鉄やオーステ
ナイト球状黒鉛鋳鉄以上とする必要があるため、Siの含
有量を考慮して、Cr含有量を4重量%以上とする。ま
た、8重量%を超えると、湯流れ性が悪くなり、鋳造性
を低下させる。
(D) Cr: 4 to 8 wt% Cr is an important element in the present invention because it improves the oxidation resistance together with Si and raises the A 1 transformation temperature. The oxidation resistance needs to be higher than that of the high silicon spheroidal graphite cast iron or austenite spheroidal graphite cast iron that is the substitute material, so the Cr content is set to 4% by weight or more in consideration of the Si content. On the other hand, if it exceeds 8% by weight, the flowability of the molten metal deteriorates, and the castability decreases.

【0034】(e) N:0.05重量%以下 NはCと同様に高温強度を改善する元素であるが、0.05
重量%を超えて溶湯中に含有すると、凝固時にピンホー
ル等のガス欠陥を誘発して、製造時の安定性を損なわせ
る。従って、安定した製造性を確保する上で、Nの含有
量は0.05重量%以下とする。
(E) N: 0.05% by weight or less N is an element which improves the high temperature strength like C, but 0.05
If it is contained in the molten metal in an amount exceeding 5% by weight, it induces gas defects such as pinholes during solidification and impairs stability during production. Therefore, in order to ensure stable manufacturability, the content of N is set to 0.05% by weight or less.

【0035】本発明の第一の耐熱鋳鋼は、上記の基本成
分の他にW及び/又はCoを含有することを特徴とする。
The first heat-resistant cast steel of the present invention is characterized by containing W and / or Co in addition to the above basic components.

【0036】(f) W及び/又はCo: 0.1〜2重量% W及び/又はCoは、固溶強化元素として高温における引
張強さ等の機械的性質を向上するので、最低でも 0.1重
量%の含有が必要である。一方、含有量が多すぎると、
常用温度の低温側( 150℃未満)において延性が低下
し、溶接割れの原因をつくる。従って、2重量%を超え
て含有すべきではない。WとCoを両方を同時に添加し含
有させる場合、合計量が 0.1〜2重量%の範囲内に入る
ようにする。W及び/又はCoの好ましい添加量は 0.2〜
0.8 重量%である。
(F) W and / or Co: 0.1 to 2 wt% W and / or Co improve mechanical properties such as tensile strength at high temperature as a solid solution strengthening element, so at least 0.1 wt%. Need to be included. On the other hand, if the content is too large,
Ductility decreases on the low temperature side (less than 150 ° C) of the normal temperature and causes welding cracks. Therefore, it should not be contained in excess of 2% by weight. When both W and Co are added and contained at the same time, the total amount should be within the range of 0.1 to 2% by weight. The preferred amount of W and / or Co added is 0.2-
It is 0.8% by weight.

【0037】本発明の第二の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、希土類元素及
び/又はY: 0.1%以下、残部実質的にFe及び不可避的
元素からなる組成を有し、金属基地組織が実質的にフェ
ライト相とパーライト状のコロニー相とからなる。第二
の耐熱鋳鋼は、下記の通り希土類元素及び/又はYを含
有することを特徴とする。希土類元素としては、La、C
e、Nd、Pr、Sm等が好ましい。特にLa、Ceを主体とする
ミッシュメタルは低コストのために好ましい。その他の
成分については、第一の耐熱鋳鋼と同じである。
In the second heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition by weight ratio is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, and the balance substantially consisting of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is substantially It consists of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. The second heat resistant cast steel is characterized by containing a rare earth element and / or Y as described below. La, C as rare earth elements
e, Nd, Pr, Sm and the like are preferable. Especially, a misch metal mainly composed of La and Ce is preferable because of its low cost. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0038】(g) 希土類元素及び/又はY: 0.1重量%
以下 希土類元素及び/又はYは、高温における耐酸化性を向
上させる作用を有するが、その含有量が 0.1重量%を超
えても、それに見合う効果の向上は得られない。従っ
て、希土類元素及び/又はYの上限は 0.1重量%とす
る。下限に関しては、 0.005重量%である。これらの下
限値より少ないと、添加の効果はほとんど得られない。
(G) Rare earth element and / or Y: 0.1% by weight
Hereinafter, the rare earth element and / or Y has the effect of improving the oxidation resistance at high temperatures, but even if the content thereof exceeds 0.1% by weight, the corresponding improvement in effect cannot be obtained. Therefore, the upper limit of the rare earth element and / or Y is 0.1% by weight. The lower limit is 0.005% by weight. If it is less than these lower limits, the effect of addition is hardly obtained.

【0039】本発明の第三の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、Mg及び/又は
Ca:0.005〜0.03%、残部実質的にFe及び不可避的元素
からなる組成を有し、金属基地組織が実質的にフェライ
ト相とパーライト状のコロニー相とからなる。第三の耐
熱鋳鋼は、下記の通りMg及び/又はCaを含有することを
特徴とする。その他の成分については、第一の耐熱鋳鋼
と同じである。
In the third heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, Mg and / or
Ca: 0.005 to 0.03%, the balance substantially consisting of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. The third heat-resistant cast steel is characterized by containing Mg and / or Ca as described below. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0040】(h) Mg及び/又はCa: 0.005〜0.03重量% Mg及び/又はCaは、脱酸、脱硫作用とともに、介在物を
球状化させることにより、延性を向上させる作用を有す
る。介在物とはSi、Mn等からなるもので、例えば、Mg、
Si、Mn、Al等からなる金属元素とO又はSとの化合物、
すなわち、酸化物又は硫化物である。Mg及び/又はCaの
含有量が 0.005重量%未満であると、十分な効果が得ら
れず、一方0.03重量%を超えると、脆化する。なおMg及
びCaを同時添加する場合、両者の合計含有量は 0.005〜
0.03重量%の範囲内である。Mg及び/又はCaの好ましい
添加量は 0.015〜0.02重量%である。
(H) Mg and / or Ca: 0.005 to 0.03 wt% Mg and / or Ca has a deoxidizing and desulfurizing effect and also has a function of improving the ductility by spheroidizing the inclusions. The inclusions are composed of Si, Mn, etc., for example, Mg,
A compound of a metal element composed of Si, Mn, Al, etc. and O or S,
That is, it is an oxide or a sulfide. If the content of Mg and / or Ca is less than 0.005% by weight, sufficient effect cannot be obtained, while if it exceeds 0.03% by weight, embrittlement occurs. When Mg and Ca are added simultaneously, the total content of both is 0.005〜
It is within the range of 0.03% by weight. The preferred addition amount of Mg and / or Ca is 0.015 to 0.02% by weight.

【0041】本発明の第四の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、B: 0.001〜
0.01%、残部実質的にFe及び不可避的元素からなる組成
を有し、金属基地組織が実質的にフェライト相とパーラ
イト状のコロニー相とからなる。第四の耐熱鋳鋼は、下
記の通りBを含有することを特徴とする。その他の成分
については、第一の耐熱鋳鋼と同じである。
In the fourth heat resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, B: 0.001 to
It has a composition of 0.01%, the balance being substantially Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. The fourth heat resistant cast steel is characterized by containing B as described below. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0042】(i) B: 0.001〜0.01% Bは鋳鋼の結晶粒界を強化するほか、粒界炭化物を微細
にするとともに、その凝集粗大化を妨げ、高温強度と靭
性を改善する。このため、 0.001重量%以上の含有が望
ましい。一方多量の含有はB化合物を析出させ、高温強
度を劣化させるので、0.01重量%を上限とする。好まし
いBの含有量は 0.005〜0.01重量%である。
(I) B: 0.001 to 0.01% B not only strengthens the crystal grain boundaries of cast steel, but also makes the grain boundary carbides finer and prevents their agglomeration and coarsening, improving the high temperature strength and toughness. Therefore, 0.001% by weight or more is desirable. On the other hand, a large amount of B precipitates the B compound and deteriorates the high temperature strength, so the upper limit is 0.01% by weight. The preferred B content is 0.005 to 0.01% by weight.

【0043】本発明の第五の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1%以
下、残部実質的にFe及び不可避的元素からなる組成を有
し、金属基地組織が実質的にフェライト相とパーライト
状のコロニー相とからなる。第五の耐熱鋳鋼はW及び/
又はCoと、希土類元素及び/又はYとを同時に含有する
ので、高温強度と耐酸化性に優れている。なお、W及び
/又はCo、希土類元素及び/又はYの含有量に関する言
及は、上記と同じでよい。その他の成分については、第
一の耐熱鋳鋼と同じである。
In the fifth heat resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, the balance substantially consisting of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is substantially a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. Consists of. The fifth heat resistant cast steel is W and / or
Alternatively, since it contains Co and a rare earth element and / or Y at the same time, it is excellent in high temperature strength and oxidation resistance. The references regarding the contents of W and / or Co, the rare earth element and / or Y may be the same as above. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0044】本発明の第六の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、Mg及び/又はCa: 0.005〜0.03%、残
部実質的にFe及び不可避的元素からなる組成を有し、金
属基地組織が実質的にフェライト相とパーライト状のコ
ロニー相とからなる。第六の耐熱鋳鋼はW及び/又はCo
と、Mg及び/又はCaとを同時に含有するので、高温強度
と靭性に優れている。なお、W及び/又はCo、Mg及び/
又はCaの含有量に関する言及は、上記と同じでよい。そ
の他の成分については、第一の耐熱鋳鋼と同じである。
In the sixth heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition by weight ratio is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, Mg and / or Ca: 0.005 to 0.03%, the balance being substantially Fe and inevitable elements, and the metal matrix structure is substantially a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. Consists of. The sixth heat-resistant cast steel is W and / or Co
And Mg and / or Ca at the same time, they are excellent in high temperature strength and toughness. In addition, W and / or Co, Mg and /
Alternatively, the reference regarding the content of Ca may be the same as the above. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0045】本発明の第七の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、B: 0.001〜0.01%、残部実質的にFe
及び不可避的元素からなる組成を有し、金属基地組織が
実質的にフェライト相とパーライト状のコロニー相とか
らなる。第七の耐熱鋳鋼はW及び/又はCoと、Bとを同
時に含有するので、高温強度と靭性に優れている。な
お、W及び/又はCo、Bの含有量に関しては、上記と同
じでよい。その他の成分については、第一の耐熱鋳鋼と
同じである。
In the seventh heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is, by weight ratio, C: 0.05 to 0.25%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1-2%, B: 0.001-0.01%, balance substantially Fe
And a metal matrix structure consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. Since the seventh heat-resistant cast steel contains W and / or Co and B at the same time, it is excellent in high temperature strength and toughness. The content of W and / or Co and B may be the same as above. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0046】本発明の第八の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1%以
下、Mg及び/又はCa: 0.005〜0.03%、残部実質的にFe
及び不可避的元素からなる組成を有し、金属基地組織が
実質的にフェライト相とパーライト状のコロニー相とか
らなる。第八の耐熱鋳鋼は、W及び/又はCoと、希土類
元素及び/又はYと、Mg及び/又はCaとを同時に含有す
るので、高温強度、靭性並びに耐酸化性に優れている。
なお、W及び/又はCo、希土類元素及び/又はY、Mg及
び/又はCaの含有量に関する言及は、上記と同じでよ
い。その他の成分については、第一の耐熱鋳鋼と同じで
ある。
In the eighth heat resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, Mg and / or Ca: 0.005 to 0.03%, balance substantially Fe
And a metal matrix structure consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. The eighth heat-resistant cast steel contains W and / or Co, a rare earth element and / or Y, and Mg and / or Ca at the same time, and is therefore excellent in high temperature strength, toughness and oxidation resistance.
The references regarding the contents of W and / or Co, the rare earth element and / or Y, Mg and / or Ca may be the same as above. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0047】本発明の第九の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1以下、
B: 0.001〜0.01%、残部実質的にFe及び不可避的元素
からなる組成を有し、金属基地組織が実質的にフェライ
ト相とパーライト状のコロニー相とからなる。第九の耐
熱鋳鋼はW及び/又はCoと、希土類元素及び/又はY
と、Bとを同時に含有するので、高温強度、靭性並びに
耐酸化性に優れている。なお、W及び/又はCo、希土類
元素及び/又はY、及びBの含有量に関する言及は、上
記と同じでよい。その他の成分については、第一の耐熱
鋳鋼と同じである。
In the ninth heat resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1 or less,
B: 0.001 to 0.01% with the balance being substantially Fe and inevitable elements, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. The ninth heat-resistant cast steel is W and / or Co, and rare earth elements and / or Y
And B are contained at the same time, they are excellent in high temperature strength, toughness and oxidation resistance. The references regarding the contents of W and / or Co, the rare earth element and / or Y, and B may be the same as above. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0048】本発明の第十の耐熱鋳鋼は、化学成分が重
量比で、C:0.05〜0.25%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2
%以下、Cr:4〜8%、N:0.05%以下、W及び/又は
Co:0.1〜2%、希土類元素及び/又はY: 0.1以下、M
g及び/又はCa: 0.005〜0.03%、B: 0.001〜0.01
%、残部実質的にFe及び不可避的元素からなる組成を有
し、金属基地組織が実質的にフェライト相とパーライト
状のコロニー相とからなる。第十の耐熱鋳鋼はW及び/
又はCoと、希土類元素及び/又はYと、Mg及び/又はCa
と、Bとを同時に含有するので、高温強度、靭性並びに
耐酸化性に優れている。なお、W及び/又はCo、希土類
元素及び/又はY、Mg及び/又はCa、Bの含有量に関し
ては、上記と同じでよい。その他の成分については、第
一の耐熱鋳鋼と同じである。
In the tenth heat-resistant cast steel of the present invention, the chemical composition is C: 0.05-0.25%, Si: 2.5-3.5%, Mn: 2 by weight ratio.
% Or less, Cr: 4 to 8%, N: 0.05% or less, W and / or
Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1 or less, M
g and / or Ca: 0.005-0.03%, B: 0.001-0.01
%, The balance being substantially Fe and an unavoidable element, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase. The tenth heat-resistant cast steel is W and / or
Or Co, rare earth element and / or Y, Mg and / or Ca
And B are contained at the same time, they are excellent in high temperature strength, toughness and oxidation resistance. The content of W and / or Co, the rare earth element and / or Y, Mg and / or Ca, B may be the same as above. Other components are the same as those of the first heat resistant cast steel.

【0049】上記組成を有する本発明の耐熱鋳鋼は、凝
固後の組成が前記組成となるような溶湯を、減圧下で砂
型内に注湯するか、又は精密鋳造鋳型内に注湯し、凝固
後鋳造品の最も高温部分の温度が 900℃以下となるまで
前記鋳型内で自然冷却し、型ばらしを行うことにより、
製造することができる。
The heat-resistant cast steel of the present invention having the above-described composition is poured into a sand mold under reduced pressure or a molten metal whose composition after solidification is the above composition is poured into a precision casting mold and solidified. By naturally cooling in the mold until the temperature of the hottest part of the post-casting product reaches 900 ° C or lower, and removing the mold,
It can be manufactured.

【0050】常温の鋳型内に注入する場合、鋳型は減圧
下状態におき溶湯を注入する。これは、上記組成の鋳造
品を与える組成の溶湯が比較的低い流動性(湯流れ性)
を示すので、極めて薄肉の内燃機関用部品を健全に鋳造
するためには、不可欠な技術である。減圧条件は一般に
5kPa 〜40kPa 程度である。
When pouring into the mold at room temperature, the mold is kept under reduced pressure and the molten metal is poured. This is because the melt having the composition that gives the cast product having the above composition has relatively low fluidity (melt flowability).
Therefore, it is an indispensable technology for sound casting of extremely thin-walled internal combustion engine parts. The reduced pressure condition is generally about 5 kPa to 40 kPa.

【0051】型ばらし温度は、鋳造品の最高温度が 900
℃以下となるような温度である。 900℃を超える部分が
あると、急冷されて、金属基地組織がソルバイト状の堅
い組織となり、所望の材料性質が得られない。
As for the mold releasing temperature, the maximum temperature of the cast product is 900
The temperature is below ℃. If there is a portion exceeding 900 ° C, it is rapidly cooled and the metal matrix structure becomes a sorbite-like hard structure, and desired material properties cannot be obtained.

【0052】このような方法により製造することができ
る耐熱鋳鋼の鋳造品は、3mm以下に薄肉化することがで
きる。薄肉化は、上述したように、排気系部品の熱容量
(サーマルイナーシャ)を低減する上で重要である。
The heat-resistant cast steel cast product which can be produced by such a method can be thinned to 3 mm or less. As described above, thinning is important for reducing the heat capacity (thermal inertia) of exhaust system components.

【0053】本発明の耐熱鋳鋼からなる鋳造部品は、極
めて良好な耐熱性を有する。耐酸化性に関しては、 900
℃の大気中において連続 200時間保持したときの酸化減
量が0.003g/cm2 以下である。また本発明材は、材料
温度が 900℃と室温との間で繰り返し加熱冷却される熱
疲労サイクル下でも耐熱亀裂性や耐熱変形性に優れ、さ
らに排気ガス温度が800 ℃以上特に約 900〜950 ℃とな
る状況において、排気系部品が通常のエンジン運転条件
下で受けるような振動にさらされても、疲労亀裂は生じ
ない。そのうえ、本発明の耐熱鋳鋼は、熱ひずみが完全
に拘束された状況下でも材料温度が 900℃以下において
1 変態点を有せず、優れた耐熱変形性を有している。
The cast parts made of the heat-resistant cast steel of the present invention have extremely good heat resistance. 900 for oxidation resistance
Oxidation weight loss is 0.003g / cm 2 or less when kept in the air at ℃ for 200 hours continuously. Further, the material of the present invention is excellent in heat crack resistance and heat distortion resistance even under a thermal fatigue cycle in which the material temperature is repeatedly heated and cooled between 900 ° C. and room temperature, and the exhaust gas temperature is 800 ° C. or higher, particularly about 900 to 950. Even if the exhaust system components are exposed to the vibrations that they would be subjected to under normal engine operating conditions in the temperature range of 0 ° C, fatigue cracks do not occur. Moreover, the heat-resistant cast steel of the present invention does not have an A 1 transformation point at a material temperature of 900 ° C. or lower even under the condition where the thermal strain is completely restrained, and has excellent heat distortion resistance.

【0054】[0054]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施例1〜35、比較例1〜7、従来例8〜12 表1は、本発明の耐熱鋳鋼の実施例の化学成分を示す。
また表2並びに表3には、各特性を比較するために鋳造
した比較例及び従来例の化学成分を示す。表2の比較材
は本発明の耐熱鋳鋼の優位性を確認するために鋳造した
ものである。また、表3記載の従来例8〜12は、自動車
用エキゾーストマニホールドやターボチャージャハウジ
ング等の排気系耐熱部品に実用されているもので、従来
例8はフェライト系の高Si球状黒鉛鋳鉄であり、従来例
9はオーステナイト球状黒鉛鋳鉄であり、従来例10はJI
S の耐熱鋳鋼SCH1相当のフェライト系の耐熱鋳鋼であ
り、従来例11及び12は、米国特許第4,790,977 号で開示
されているフェライト系耐熱鋳鋼合金である。表1〜表
3中の(−)は化学成分が未分析であることを表す。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Examples 1 to 35, Comparative Examples 1 to 7 and Conventional Examples 8 to 12 Table 1 shows the chemical components of Examples of the heat resistant cast steel of the present invention.
Further, Tables 2 and 3 show the chemical components of the comparative example and the conventional example that were cast to compare the respective properties. The comparative materials in Table 2 were cast in order to confirm the superiority of the heat resistant cast steel of the present invention. In addition, Conventional Examples 8 to 12 shown in Table 3 are practically used for exhaust system heat-resistant parts such as an exhaust manifold for automobiles and turbocharger housings, and Conventional Example 8 is a ferrite high Si spheroidal graphite cast iron. Conventional Example 9 is austenitic spheroidal graphite cast iron, and Conventional Example 10 is JI
It is a ferritic heat-resistant cast steel corresponding to the heat-resistant cast steel SCH1 of S, and Conventional Examples 11 and 12 are ferritic heat-resistant cast steel alloys disclosed in US Pat. No. 4,790,977. (-) In Tables 1 to 3 means that the chemical components are not analyzed.

【0055】各供試材の鋳造に当たっては、溶解能力 1
00kgの高周波溶解炉を用いて大気溶解し、直ちに1550℃
以上で出湯して、CO2 鋳砂で成形したYブロック形状の
JIS規格Y型B号供試材用鋳型に1500℃以上で注湯し
て、供試用試験片を鋳造した。
When casting each test material, the melting capacity 1
Immediately melts in the atmosphere using a 00kg high frequency melting furnace and immediately at 1550 ℃
With the above, tapping the hot water and molding it with CO 2 sand
A test piece for test was cast by pouring it into a mold for JIS standard Y type B test material at 1500 ° C. or higher.

【0056】ついで、上述の方法により鋳造された本発
明材の供試材については、大気雰囲気中の加熱炉にて 8
00℃で2時間保持後、加熱炉より取り出し、大気中にて
自然冷却する熱処理を行った。
Then, the test material of the material of the present invention cast by the above method was placed in a heating furnace in an air atmosphere.
After holding at 00 ° C. for 2 hours, it was taken out from the heating furnace and heat-treated by natural cooling in the atmosphere.

【0057】一方、表2中の比較材は、必要に応じて前
記と同じ熱処理を実施した。また、表3中の従来例8は
鋳放しのまま試験に供試し、従来例9は大気雰囲気中の
加熱炉にて 900℃で2時間保持後、加熱炉より取り出
し、大気中にて自然冷却する熱処理を行った。次に、従
来例10については、加熱炉で 920℃にて2時間保持後 8
00℃まで炉冷し、加熱炉より取り出し、大気中にて自然
冷却する熱処理を行った。さらに、従来例11及び12につ
いては、加熱炉で1120℃にて2時間保持後 900℃まで炉
冷し、加熱炉より取り出し大気中にて自然冷却する熱処
理を行った。
On the other hand, the comparative materials in Table 2 were subjected to the same heat treatment as described above, if necessary. Further, Conventional Example 8 in Table 3 was subjected to the test as cast, and Conventional Example 9 was held in a heating furnace in an air atmosphere at 900 ° C. for 2 hours, then taken out from the heating furnace and naturally cooled in the air. Heat treatment was performed. Next, for Conventional Example 10, after holding in a heating furnace at 920 ° C. for 2 hours,
The furnace was cooled to 00 ° C., taken out of the heating furnace, and heat-treated by natural cooling in the atmosphere. Further, in Conventional Examples 11 and 12, a heat treatment was performed in which the furnace was held at 1120 ° C. for 2 hours, then cooled to 900 ° C., taken out of the heating furnace, and naturally cooled in the atmosphere.

【0058】 表1 化学成分(重量%) 実施例 Si Mn Cr 1 0.08 2.70 0.41 0.005 0.006 4.25 0.02 2 0.10 2.68 0.52 0.004 0.005 4.53 0.03 3 0.07 2.59 0.45 0.005 0.006 4.41 0.03 4 0.14 3.02 0.48 0.005 0.007 6.02 0.03 5 0.16 3.15 0.55 0.004 0.006 6.18 0.04 6 0.17 3.08 0.44 0.004 0.005 6.12 0.03 7 0.24 3.41 0.58 0.006 0.006 7.91 0.02 8 0.23 3.47 0.42 0.007 0.005 7.57 0.02 9 0.22 3.38 0.55 0.005 0.007 7.83 0.03 10 0.14 3.12 0.48 0.005 0.005 6.08 0.03 11 0.16 3.05 0.42 0.004 0.006 6.15 0.03 12 0.16 3.09 0.52 0.005 0.006 6.21 0.02 13 0.15 2.92 0.51 0.005 0.006 6.11 0.03 14 0.17 2.98 0.49 0.005 0.006 6.04 0.02 15 0.16 3.15 0.52 0.007 0.005 6.20 0.02 16 0.13 3.06 0.50 0.004 0.007 6.08 0.03 17 0.15 3.18 0.41 0.004 0.008 6.22 0.03 18 0.12 2.95 0.42 0.004 0.006 6.00 0.02 19 0.16 3.05 0.51 0.004 0.005 6.02 0.03 20 0.15 3.10 0.58 0.004 0.006 6.09 0.03 21 0.13 3.04 0.42 0.005 0.007 6.14 0.03 22 0.14 3.09 0.45 0.004 0.008 6.21 0.03 23 0.16 3.11 0.55 0.006 0.006 6.13 0.03 24 0.17 3.01 0.62 0.004 0.005 5.93 0.03 25 0.18 2.95 0.47 0.005 0.006 6.48 0.02 Table 1 Chemical composition (wt%) Example C Si Mn P S Cr N 1 0.08 2.70 0.41 0.005 0.006 4.25 0.02 2 0.10 2.68 0.52 0.004 0.005 4.53 0.03 3 0.07 2.59 0.45 0.005 0.006 4.41 0.03 4 0.14 3.02 0.48 0.005 0.007 6.02 0.03 5 0.16 3.15 0.55 0.004 0.006 6.18 0.04 6 0.17 3.08 0.44 0.004 0.005 6.12 0.03 7 0.24 3.41 0.58 0.006 0.006 7.91 0.02 8 0.23 3.47 0.42 0.007 0.005 7.57 0.02 9 0.22 3.38 0.55 0.005 0.007 7.83 0.03 10 0.14 3.12 0.48 0.005 0.005 6.05 11 0.16 3.05 0.42 0.004 0.006 6.15 0.03 12 0.16 3.09 0.52 0.005 0.006 6.21 0.02 13 0.15 2.92 0.51 0.005 0.006 6.11 0.03 14 0.17 2.98 0.49 0.005 0.006 6.04 0.02 15 0.16 3.15 0.52 0.007 0.005 6.20 0.02 16 0.13 3.06 0.50 0.004 0.007 6.08 0.03 17 0.15 3.18 0.41 0.004 0.008 6.22 0.03 18 0.12 2.95 0.42 0.004 0.006 6.00 0.02 19 0.16 3.05 0.51 0.004 0.005 6.02 0.03 20 0.15 3.10 0.58 0.004 0.006 6.09 0.03 21 0.13 3.04 0.42 0.005 0.007 6.14 0.03 22 0.14 3.09 0.45 0.004 0.008 6.21 0.03 23 0.16 3.11 0.55 0.006 0.006 6.13 0.03 24 0.17 3.01 0.62 0.004 0.005 5.93 0.03 25 0.18 2.95 0.47 0.005 0.006 6.48 0.02

【0059】 表1(続き) 化学成分(重量%) 実施例 Co REM* Mg Ca 1 0.24 − − − − − − 2 − 0.15 − − − − − 3 0.55 0.41 − − − − − 4 1.21 − − − − − − 5 − 1.03 − − − − − 6 1.12 0.78 − − − − − 7 1.95 − − − − − − 8 − 1.97 − − − − − 9 0.79 1.18 − − − − − 10 − − 0.03 − − − − 11 − − − 0.01 − − − 12 − − 0.04 0.01 − − − 13 − − − − 0.010 − − 14 − − − − − 0.013 − 15 − − − − 0.018 0.005 − 16 − − − − − − 0.003 17 − − − − − − 0.008 18 0.50 − 0.01 − − − − 19 − 0.82 − 0.007 − − − 20 0.62 0.48 0.01 0.003 − − − 21 0.72 − − − 0.008 − − 22 − 1.02 − − − 0.008 − 23 0.58 0.62 − − 0.008 0.006 − 24 0.55 − − − − − 0.004 25 − 1.02 − − − − 0.008 Table 1 (continued) Chemical composition (wt%) Example W Co REM * Y Mg Ca B 1 0.24 − − − − − − − 2 − 0.15 − − − − − 3 0.55 0.41 − − − − − 4 1.21 − − − − − − 5 − 1.03 − − − − − 6 1.12 0.78 − − − − − 7 1.95 − − − − − − 8 − 1.97 − − − − − 9 0.79 1.18 − − − − − 10 − − 0.03 − − − − 11 − − − 0.01 − − − 12 − − 0.04 0.01 − − − 13 − − − − 0.010 − − 14 − − − − − 0.013 − 15 − − − − 0.018 0.005 − 16 − − − − − − 0.003 17 − − − − − − 0.008 18 0.50 − 0.01 − − − − 19 − 0.82 − 0.007 − − − 20 0.62 0.48 0.01 0.003 − − − 21 0.72 − − − 0.008 − − 22 − 1.02 − − − 0.008 − 23 0.58 0.62 − − 0.008 0.006 − 24 0.55 − − − − − 0.004 25 − 1.02 − − − − 0.008

【0060】 表1(続き) 化学成分(重量%) 実施例 Si Mn Cr 26 0.17 2.99 0.46 0.005 0.006 6.18 0.03 27 0.14 3.14 0.42 0.004 0.005 6.33 0.03 28 0.15 3.03 0.49 0.004 0.006 6.14 0.03 29 0.16 3.18 0.44 0.005 0.006 6.08 0.03 30 0.18 3.30 0.52 0.005 0.006 6.17 0.03 31 0.16 3.09 0.58 0.004 0.006 6.02 0.03 32 0.14 3.18 0.55 0.003 0.006 6.16 0.03 33 0.19 3.28 0.61 0.004 0.006 6.28 0.02 34 0.14 3.09 0.43 0.004 0.006 6.19 0.03 35 0.16 3.01 0.40 0.004 0.006 6.08 0.03 Table 1 (continued) Chemical composition (wt%) Example C Si Mn P S Cr N 26 0.17 2.99 0.46 0.005 0.006 6.18 0.03 27 0.14 3.14 0.42 0.004 0.005 6.33 0.03 28 0.15 3.03 0.49 0.004 0.006 6.14 0.03 29 0.16 3.18 0.44 0.005 0.006 6.08 0.03 30 0.18 3.30 0.52 0.005 0.006 6.17 0.03 31 0.16 3.09 0.58 0.004 0.006 6.02 0.03 32 0.14 3.18 0.55 0.003 0.006 6.16 0.03 33 0.19 3.28 0.61 0.004 0.006 6.28 0.02 34 0.14 3.09 0.43 0.004 0.006 6.19 0.03 35 0.16 3.01 0.40 0.004 0.006 6.08 0.03

【0061】 表1(続き) 化学成分(重量%) 実施例 Co REM* Mg Ca 26 0.50 0.48 − − − − 0.006 27 1.02 0.20 0.03 0.01 0.018 0.008 − 28 0.20 0.98 0.05 0.02 0.011 0.007 − 29 0.50 0.48 0.03 0.01 0.007 0.008 − 30 1.08 0.15 0.01 0.01 − − 0.005 31 0.18 1.32 0.02 0.02 − − 0.008 32 0.68 0.51 0.02 0.02 − − 0.009 33 0.22 0.22 0.01 0.01 0.006 0.007 0.003 34 0.50 0.58 0.01 0.01 0.008 0.009 0.005 35 0.58 0.49 0.02 0.01 0.010 0.011 0.008 Table 1 (continued) Chemical composition (wt%) Example W Co REM * Y Mg Ca B 26 0.50 0.48 − − − − 0.006 27 1.02 0.20 0.03 0.01 0.018 0.008 − 28 0.20 0.98 0.05 0.02 0.011 0.007 − 29 0.50 0.48 0.03 0.01 0.007 0.008 − 30 1.08 0.15 0.01 0.01 − − 0.005 31 0.18 1.32 0.02 0.02 − − 0.008 32 0.68 0.51 0.02 0.02 − − 0.009 33 0.22 0.22 0.01 0.01 0.006 0.007 0.003 34 0.50 0.58 0.01 0.01 0.008 0.009 0.005 35 0.58 0.49 0.02 0.01 0.010 0.011 0.008

【0062】 表2 化学成分(重量%) 比較例 Si Mn Cr 1 0.16 1.51 0.50 0.004 0.003 4.05 0.02 2 0.23 2.23 0.51 0.010 0.003 4.18 0.03 3 0.15 3.65 0.47 0.006 0.005 4.59 0.03 4 0.09 4.53 0.50 0.005 0.004 4.40 0.03 5 0.27 3.42 0.48 0.004 0.003 7.82 0.03 6 0.03 3.08 0.51 0.004 0.005 5.83 0.03 7 0.15 3.12 0.49 0.005 0.005 6.01 0.03 Table 2 Chemical composition (% by weight) Comparative example C Si Mn P S Cr N 1 0.16 1.51 0.50 0.004 0.003 4.05 0.02 2 0.23 2.23 0.51 0.010 0.003 4.18 0.03 3 0.15 3.65 0.47 0.006 0.005 4.59 0.03 4 0.09 4.53 0.50 0.005 0.004 4.40 0.03 5 0.27 3.42 0.48 0.004 0.003 7.82 0.03 6 0.03 3.08 0.51 0.004 0.005 5.83 0.03 7 0.15 3.12 0.49 0.005 0.005 6.01 0.03

【0063】 表2(続き) 化学成分(重量%) 比較例 Co REM* Mg Ca 1 0.51 − − − − − − 2 0.53 − − − − − − 3 0.48 − − − − − − 4 0.50 − − − − − − 5 0.48 − − − − − − 6 0.51 − − − − − − 7 − − − − − − − (注)*:希土類元素(Ce:50%、La:30%、Nd:15
%、Pr:4%、Sm:1%のミッシュメタル)
Table 2 (continued) Chemical composition (% by weight) Comparative example W Co REM * Y Mg Ca B 1 0.51 − − − − − − − 0.53 − − − − − − 3 0.48 − − − − − − 4 0.50 − − − − − − 5 0.48 − − − − − − 6 0.51 − − − − − − 7 − − − − − − − (Note) *: Rare earth element (Ce: 50%, La: 30%, Nd: 15
%, Pr: 4%, Sm: 1% misch metal)

【0064】 表3 化学成分(重量%) 従来例 Si Mn Cr 8 3.25 4.11 0.46 0.018 0.010 − 9 2.86 2.58 0.85 0.015 0.006 2.46 10 0.44 2.26 0.31 0.013 0.004 8.31 11 0.03 3.04 0.41 0.004 0.003 4.95 12 0.15 3.18 0.52 0.004 0.003 5.16 Table 3 Chemical composition (% by weight) Conventional example C Si Mn P S Cr 8 3.25 4.11 0.46 0.018 0.010 -9 2.86 2.58 0.85 0.015 0.006 2.46 10 0.44 2.26 0.31 0.013 0.004 8.31 11 0.03 3.04 0.41 0.004 0.003 4.95 12 0.15 3.18 0.52 0.004 0.003 5.16

【0065】 表3(続き) 化学成分(重量%) 従来例 Mo Nb Ti Ni Mg 8 − − − − 0.044 9 − − − 20.9 0.085 10 − − − − − 11 − 0.29 0.15 − − 12 − 0.57 0.16 − − Table 3 (continued) Chemical composition (% by weight) Conventional example Mo Nb Ti Ni Mg 8 − − − − 0.044 9 − − − 20.9 0.085 10 − − − − − 11 − 0.29 0.15 − − 12 − 0.57 0.16 − −

【0066】上述の方法により製作した各供試材を用い
て、以下に述べるような各種の試験を実施した。まず、
耐熱疲労寿命を支配する要因解析をする目的で、直径10
mmで長さ20mmの中実円柱状の試験片を用いて、 900℃に
おいて 200時間の大気中保持による酸化試験を実施し
た。酸化試験の評価方法としては、酸化試験後にサンド
ブラスト処理により試験片表面に生じた酸化膜を除去
し、酸化試験前後の単位表面積当たりの重量変化(酸化
減量:g/cm2 )により評価した。
Various tests as described below were carried out using each of the test materials manufactured by the above method. First,
For the purpose of analyzing the factors that govern the thermal fatigue life, the diameter of 10
Oxidation tests were carried out at 900 ° C for 200 hours in air using a solid cylindrical test piece with a length of 20 mm and a length of 20 mm. As an evaluation method of the oxidation test, the oxide film formed on the surface of the test piece was removed by sandblasting after the oxidation test, and the weight change per unit surface area before and after the oxidation test (oxidation weight loss: g / cm 2 ) was evaluated.

【0067】また、引張特性を調べるために、室温及び
高温での引張試験を実施した。常温引張試験にはJIS Z
2201に定められた4号標準引張試験片を用いた。また、
高温引張試験にはJIS G 0567に定められた直径10mmで標
点間距離50mmのつば付き高温引張試験片を用い、 850℃
において試験を実施した。
Further, in order to examine the tensile properties, tensile tests were carried out at room temperature and high temperature. JIS Z for normal temperature tensile test
A No. 4 standard tensile test piece defined in 2201 was used. Also,
For the high temperature tensile test, a high temperature tensile test piece with a diameter of 10 mm and a gauge length of 50 mm specified by JIS G 0567 is used, and the temperature is 850 ° C.
The tests were carried out in.

【0068】また、直径3mm、長さ10mmの試験片を用い
て、真空加熱により熱膨張量を測定することにより、部
品の常用温度域に存在すると耐熱変形性を損なうことが
知られている変態点を調べた。また、衝撃値をUノッチ
溝付き試験片(JIS 3号試験片)を用いて、室温におい
て実施した。
Further, by using a test piece having a diameter of 3 mm and a length of 10 mm to measure the amount of thermal expansion by vacuum heating, it is known that the thermal deformation resistance is impaired when the component is in the normal temperature range. I checked the points. The impact value was measured at room temperature using a U-notched groove test piece (JIS No. 3 test piece).

【0069】さらに、加熱冷却時の熱膨張及び熱収縮が
拘束された状態で使用される内燃機関用の排気系部品は
過酷な熱疲労を受けるので、排気系部品用としての耐熱
材料は、この熱疲労による亀裂並びに変形を生じにくい
ことが一義的に重要である。そこで、各本発明材につい
て、電気・油圧サーボ方式の熱疲労試験機を用いて、熱
疲労寿命を調査した。
Further, since exhaust system parts for internal combustion engines used in a state where thermal expansion and contraction during heating and cooling are restrained undergo severe thermal fatigue, heat-resistant materials for exhaust system parts are It is primarily important that cracks and deformation due to thermal fatigue are unlikely to occur. Therefore, the thermal fatigue life of each of the materials of the present invention was investigated by using an electric / hydraulic servo type thermal fatigue tester.

【0070】熱疲労試験用に、標点間距離が20mm、標点
間の直径が10mmの試験片を用い、その試験片の標点間
を、高周波コイル出力と冷却空気噴射を制御しながら、
加熱冷却した。この加熱冷却により生ずる標点間の伸び
縮みは、伸び計を用いて機械的に完全拘束した(この場
合温度とひずみの位相は逆位相の関係である)。加熱冷
却条件は、下限温度を 150℃、上限温度までの昇温時間
2分、上限温度 900℃での保持時間を1分、下限温度ま
での降温時間を4分とする1サイクル7分とした。な
お、熱疲労寿命は、試験片標点間の破断か、または試験
片標点間がネッキングして2サイクル目の下限温度での
引張荷重の75%に低下するか、どちらか早い方のサイク
ルをもって定義した。
For the thermal fatigue test, a test piece having a gauge length of 20 mm and a gauge diameter of 10 mm was used, and the radio frequency coil output and cooling air injection were controlled between the gauge marks of the test specimen,
Heated and cooled. The elongation and contraction between the gauge marks caused by this heating and cooling was mechanically completely restrained by using an extensometer (in this case, the phase of temperature and strain have an inverse phase relationship). The heating / cooling conditions were a minimum temperature of 150 ° C., a temperature rising time to the upper limit temperature of 2 minutes, a holding time at the upper limit temperature of 900 ° C. of 1 minute, and a temperature decreasing time to the lower limit temperature of 4 minutes, which was one cycle of 7 minutes. .. The thermal fatigue life depends on the fracture between test piece gauge points, or the necking between test piece gauge points reduces to 75% of the tensile load at the lower limit temperature of the second cycle, whichever comes first. Defined.

【0071】表4は、本発明材の実施例、比較例及び従
来例についての鋳放基地組織の状態、酸化試験、引張試
験、変態点測定、シャルピー衝撃試験及び熱疲労試験の
結果をまとめたものを示す。表4に示す本発明材は、コ
ロニー相面積/(フェライト相面積+コロニー相面積)
すなわちコロニー相面積率が15〜90%を有していたた
め、優れた耐熱特性を有している。本発明材の代表的な
鋳放基地組織を図1及び図2の顕微鏡写真( 100倍)に
示す。図1は、実施例2のものでコロニー相の面積率は
約30%、図2は実施例7のものでコロニー相の面積率は
約90%であった。
Table 4 summarizes the conditions of the as-cast matrix structure, the oxidation test, the tensile test, the transformation point measurement, the Charpy impact test, and the thermal fatigue test for the examples, comparative examples and conventional examples of the material of the present invention. Show things. The materials of the present invention shown in Table 4 are colony phase area / (ferrite phase area + colony phase area).
That is, since the colony phase area ratio was 15 to 90%, it has excellent heat resistance. A typical as-cast matrix structure of the material of the present invention is shown in the micrographs (100 times) of FIGS. 1 and 2. The area ratio of the colony phase was about 30% in FIG. 1 and that of Example 7 in FIG. 2 was about 90%.

【0072】一方、比較例1の鋳放基地組織を図3に示
す。ほぼ基地の全面がソルバイト状の硬い組織を呈して
いる。この理由は、フェライト化促進作用を有するSiの
含有量がC含有量に対して少ないことによる。ソルバイ
ト状組織は硬いため、このままでは脆く、機械加工を施
すことも非常な困難を伴う。無論、このソルバイトは85
0 ℃〜900 ℃の温度で焼鈍を行えば、フェライト相と粒
状炭化物とに分解するが、熱処理に多くのコストを要す
るし、極めて薄肉の部品には大きな熱処理ひずみを生じ
せしめることから、鋳放し金属基地組織がソルバイトで
あることは好ましくない。
On the other hand, the as-cast matrix structure of Comparative Example 1 is shown in FIG. Almost the entire surface of the base has a sorbite-like hard structure. The reason for this is that the content of Si, which has a ferritization promoting action, is smaller than the content of C. Since the sorbite-like structure is hard, it remains brittle as it is, and it is extremely difficult to machine it. Of course, this sorbite is 85
When annealed at a temperature of 0 ° C to 900 ° C, it decomposes into a ferrite phase and granular carbides, but it requires a lot of cost for heat treatment, and it causes large heat treatment strain for extremely thin-walled parts. It is not preferable that the metal matrix structure is sorbite.

【0073】また耐酸化性を比較する目的で、比較例の
試験片に対して、加熱炉で920 ℃にて2時間保持後800
℃まで炉冷し、加熱炉より取出し、大気中にて自然冷却
する熱処理を行った。比較例1は本発明材に比較してか
なり悪いが、これはSi含有量が本発明材より大幅に少な
いことによる。さらに、比較例2の鋳放基地組織も、比
較例1と同様にほぼ基地全体がソルバイト状の硬い組織
を呈してした。この理由も、フェライト化促進作用を有
するSiの含有量がC含有量に対して少ないことによるも
のである。
For the purpose of comparing the oxidation resistance, the test piece of the comparative example was held at 920 ° C. for 2 hours in a heating furnace and then kept at 800
The furnace was cooled to ℃, taken out from the heating furnace, and subjected to a heat treatment of natural cooling in the atmosphere. Comparative Example 1 is considerably worse than the material of the present invention, but this is because the Si content is significantly smaller than that of the material of the present invention. Further, also in the as-cast matrix structure of Comparative Example 2, almost the entire matrix exhibited a sorbite-like hard structure as in Comparative Example 1. The reason for this is also that the content of Si having a ferritization promoting effect is smaller than the content of C.

【0074】比較例3及び4は、Si含有量が3.5 重量%
を超える場合の各性質を比較するために溶製したもので
ある。両者とも鋳放基地組織はフェライト相とパーライ
ト状のコロニーの混在組織であるが、Si含有量が多いた
め延性が低下し、表4に示すように室温の破断伸びがほ
とんど無く、0.2 %耐力すら測定できないほどであっ
た。
Comparative Examples 3 and 4 have a Si content of 3.5% by weight.
It was melted in order to compare each property in the case of exceeding. In both cases, the as-cast matrix structure is a mixed structure of ferrite phase and pearlite-like colonies, but the ductility decreases due to the large Si content, and as shown in Table 4, there is almost no room-temperature elongation at break and even 0.2% proof stress. It was impossible to measure.

【0075】比較例5の鋳放基地組織を図4に示すが、
これも比較例1及び2と同様ほぼ基地の全面がソルバイ
ト状の硬い組織を呈している。これも、比較例1及び2
と同様にフェライト化促進作用を有するSiの含有量がC
含有量に対して少ないことによる。
The as-cast matrix structure of Comparative Example 5 is shown in FIG.
Similar to Comparative Examples 1 and 2, almost all the surface of the matrix has a sorbite-like hard structure. This is also Comparative Examples 1 and 2
Similarly to the above, the content of Si having a ferrite formation promoting action is C
Due to the small amount relative to the content.

【0076】比較例6は、C含有量が0.05重量%未満の
場合の各性質を比較する目的で溶製したものである。鋳
放基地組織はフェライト相とパーライト状のコロニーの
混在組織となっているものの、C含有量が0.03重量%で
あるためコロニー面積率が10%以下であり、熱疲労寿命
が本発明材と比較すると劣る。また、耐熱変形性を向上
する上で重要な引張性質も、本発明材と比較して低い。
Comparative Example 6 was prepared for the purpose of comparing the respective properties when the C content was less than 0.05% by weight. The as-cast matrix structure is a mixed structure of ferrite phase and pearlite-like colonies, but since the C content is 0.03% by weight, the colony area ratio is 10% or less, and the thermal fatigue life is compared with the material of the present invention. Then it is inferior. Further, the tensile properties, which are important for improving the heat distortion resistance, are lower than those of the material of the present invention.

【0077】比較例7は、引張性質を向上するW、Co及
びB等を含有しない場合の各性質を比較する目的で溶製
したものである。鋳放基地組織はフェライト相とパーラ
イト状のコロニーの混在組織となっているものの、W、
Co及びB等を含有した本発明材に比較して、引張強度が
低く、そのため熱疲労寿命が短い。
Comparative Example 7 is prepared by melting for the purpose of comparing the respective properties when W, Co, B and the like, which improve the tensile properties, are not contained. Although the as-cast matrix structure is a mixed structure of ferrite phase and pearlite-like colonies, W,
Compared with the material of the present invention containing Co, B, etc., the tensile strength is low and therefore the thermal fatigue life is short.

【0078】次に、従来例8及び9は、耐酸化性及び熱
疲労特性とも本発明材に対して比較にならないほど低
い。よって、本発明材の適用目標である部品には、適用
できない。
Next, in Conventional Examples 8 and 9, both the oxidation resistance and the thermal fatigue property are so low as to be incomparable with the material of the present invention. Therefore, it cannot be applied to the parts to which the present invention material is applied.

【0079】また、従来例10は、本発明材に比較して高
C低Siであるため、鋳放基地組織がソルバイト状であ
り、変態点が低く、排気系部品で重要な材料要求特性で
ある耐酸化性及び熱疲労特性とも本発明材に対して低
い。さらに、従来例11及び12は、パーライト状のコロニ
ーの生成を阻害するNbやTiを含有するため、鋳放基地組
織全体がほとんどフェライト相となり、引張性質及び熱
疲労特性が本発明材に比較して低い。
Further, the conventional example 10 has a high C and low Si content as compared with the material of the present invention, so that the as-cast matrix structure is sorbite-like, the transformation point is low, and the required material properties are important for exhaust system parts. Both the oxidation resistance and the thermal fatigue property are lower than those of the material of the present invention. Furthermore, Conventional Examples 11 and 12 contain Nb and Ti that inhibit the formation of pearlite-like colonies, so that the entire cast-cast matrix structure becomes almost a ferrite phase, and tensile properties and thermal fatigue properties are compared with the material of the present invention. Low.

【0080】表4の本発明材は、コロニー相/(フェラ
イト相+コロニー相)で定義されるコロニー面積率を約
15〜90%有しており、内燃機関用の排気系部材として具
備すべき諸特性に関して、総合的に優れていることがわ
かる。本発明材がいずれの比較材をも凌駕する熱疲労特
性を有することから、特に排気系部品に重要な要求特性
である耐熱変形性及び耐熱亀裂性について、優れた材料
であることがわかる。
The materials of the present invention shown in Table 4 have a colony area ratio defined by colony phase / (ferrite phase + colony phase) of about
It is 15 to 90%, and it is understood that it is comprehensively excellent in various characteristics that should be provided as an exhaust system member for an internal combustion engine. Since the materials of the present invention have thermal fatigue properties superior to any of the comparative materials, it is understood that they are excellent materials in terms of heat distortion resistance and heat crack resistance, which are important required characteristics particularly for exhaust system parts.

【0081】 表4 シャルピー 熱疲労寿 酸化減量 変態点 衝撃値 命破断サ実施例 組織(1) (g/cm2 ) (℃) (J/cm2 イクル数 1 ○ 0.0022 1000以上 3.0 251 2 ○ 0.0019 1000以上 3.0 265 3 ○ 0.0020 1000以上 4.2 304 4 ○ 0.0016 1000以上 5.0 454 5 ○ 0.0017 1000以上 4.2 488 6 ○ 0.0015 1000以上 3.0 495 7 ○ 0.0013 1000以上 2.7 502 8 ○ 0.0015 1000以上 2.7 551 9 ○ 0.0014 1000以上 2.7 563 10 ○ 0.0012 952 6.3 354 11 ○ 0.0011 965 5.0 316 12 ○ 0.0010 970 3.7 385 13 ○ 0.0017 960 4.2 337 14 ○ 0.0017 970 3.7 349 15 ○ 0.0016 950 3.2 311 16 ○ 0.0018 965 4.2 325 17 ○ 0.0017 955 3.5 385 18 ○ 0.0011 1000以上 2.7 465 19 ○ 0.0012 975 3.0 428 20 ○ 0.0010 1000以上 2.7 486 21 ○ 0.0019 1000以上 2.7 506 22 ○ 0.0020 985 2.7 498 23 ○ 0.0017 1000以上 3.0 457 24 ○ 0.0017 985 3.0 425Table 4 Charpy thermal fatigue life Oxidation weight loss Transformation point Impact value Life rupture service Example Structure (1) (g / cm 2 ) (° C) (J / cm 2 ) Number of icles 1 ○ 0.0022 1000 or more 3.0 251 2 ○ 0.0019 1000 or more 3.0 265 3 ○ 0.0020 1000 or more 4.2 304 4 ○ 0.0016 1000 or more 5.0 454 5 ○ 0.0017 1000 or more 4.2 488 6 ○ 0.0015 1000 or more 3.0 495 7 ○ 0.0013 1000 or more 2.7 502 8 ○ 0.0015 1000 or more 2.7 551 9 ○ 0.0014 1,000 or more 2.7 563 10 ○ 0.0012 952 6.3 354 11 ○ 0.0011 965 5.0 316 12 ○ 0.0010 970 3.7 385 13 ○ 0.0017 960 4.2 337 14 ○ 0.0017 970 3.7 349 15 ○ 0.0016 950 3.2 311 16 ○ 0.0018 965 4.2 325 17 ○ 0.0017 955 3.5 385 18 ○ 0.0011 1000 or more 2.7 465 19 ○ 0.0012 975 3.0 428 20 ○ 0.0010 1000 or more 2.7 486 21 ○ 0.0019 1000 or more 2.7 506 22 ○ 0.0020 985 2.7 498 23 ○ 0.0017 1000 or more 3.0 457 24 ○ 0.0017 985 3.0 425

【0082】 表4(続き) シャルピー 熱疲労寿 酸化減量 変態点 衝撃値 命破断サ実施例 組織(1) (g/cm2 ) (℃) (J/cm2 イクル数 25 ○ 0.0017 1000以上 2.7 592 26 ○ 0.0018 1000以上 4.2 558 27 ○ 0.0012 980 2.7 540 28 ○ 0.0012 1000以上 3.0 497 29 ○ 0.0010 1000以上 4.2 614 30 ○ 0.0011 978 6.3 588 31 ○ 0.0010 1000以上 2.7 582 32 ○ 0.0010 1000以上 3.0 601 33 ○ 0.0009 965 2.7 657 34 ○ 0.0011 985 3.0 602 35 ○ 0.0012 980 2.7 624比較例 1 × 0.238 − − − 2 × 0.0044 − − − 3 ○ 0.0014 − 2.3 355 4 ○ 0.0018 − 2.1 201 5 × 0.0021 − − − 6 △ 0.0014 − 3.5 183 7 ○ 0.0021 − 3.0 191Table 4 (continued) Charpy thermal fatigue life Oxidation weight loss Transformation point Impact value Life rupture Example Example Structure (1) (g / cm 2 ) (℃) (J / cm 2 ) Number of icles 25 ○ 0.0017 1000 or more 2.7 592 26 ○ 0.0018 1000 or more 4.2 558 27 ○ 0.0012 980 2.7 540 28 ○ 0.0012 1000 or more 3.0 497 29 ○ 0.0010 1000 or more 4.2 614 30 ○ 0.0011 978 6.3 588 31 ○ 0.0010 1000 or more 2.7 582 32 ○ 0.0010 1000 or more 3.0 601 33 ○ 0.0009 965 2.7 657 34 ○ 0.0011 985 3.0 602 35 ○ 0.0012 980 2.7 624 Comparative Example 1 × 0.238 − − − 2 × 0.0044 − − − 3 ○ 0.0014 − 2.3 355 4 ○ 0.0018 − 2.1 201 5 × 0.0021 − − − 6 △ 0.0014-3.5 183 7 ○ 0.0021-3.0 191

【0083】 表4(続き) シャルピー 熱疲労寿 酸化減量 変態点 衝撃値 命破断サ従来例 組織(1) (g/cm2 ) (℃) (J/cm2 イクル数 8 * (2) 0.185 805 2.0 34 9 **(3) 0.137 なし 15.0 15 10 × 0.0054 885 4.3 157 11 △ 0.0015 1000以上 4.5 163 12 △ 0.0018 1000以上 4.0 172Table 4 (continued) Charpy thermal fatigue life Oxidation weight loss Transformation point Impact value Life rupture Conventional structure Microstructure (1) (g / cm 2 ) (° C) (J / cm 2 ) Number of ukule 8 * (2) 0.185 805 2.0 34 9 ** (3) 0.137 None 15.0 15 10 × 0.0054 885 4.3 157 11 △ 0.0015 1000 or more 4.5 163 12 △ 0.0018 1000 or more 4.0 172

【0084】 表4(続き) 引張性質(4) 室 温 850℃ 0.2% 引張 0.2% 引張実施例 耐力 強さ 伸び 硬さ 耐力 強さ 伸び 1 420 450 1.8 207 20 29 79 2 445 470 1.5 217 22 32 102 3 460 490 2.0 207 24 30 78 4 440 505 2.2 217 27 35 50 5 460 510 1.3 217 26 36 48 6 490 520 1.3 223 28 39 70 7 535 545 1.0 241 30 39 48 8 520 545 1.5 241 30 41 55 9 520 550 1.6 241 31 43 54 10 430 505 3.1 212 17 26 73 11 435 510 2.5 217 17 26 92 12 420 500 2.0 223 18 26 70 13 445 485 1.2 212 18 27 81 14 435 495 1.3 223 20 29 79 15 425 505 2.0 217 21 29 98 16 450 505 2.2 217 22 29 67 17 455 490 1.9 229 22 31 86 18 435 510 1.3 223 27 36 50 19 425 485 2.0 217 28 40 68 20 450 495 1.5 241 30 41 52 21 490 520 1.3 223 29 38 55 22 480 510 1.4 229 28 39 65 23 505 530 1.8 241 31 40 48[0084] Table 4 (continued) Tensile Properties (4) Room temperature 850 ° C. 0.2% tensile 0.2% Tensile Example Strength Strength Elongation Hardness strength strength elongation 1 420 450 1.8 207 20 29 79 2 445 470 1.5 217 22 32 102 3 460 490 2.0 207 24 30 78 4 4 440 505 2.2 217 27 35 50 5 5 460 510 1.3 217 26 36 48 6 490 520 1.3 223 28 39 70 7 535 545 1.0 241 30 39 48 8 520 545 1.5 241 30 41 55 9 520 550 1.6 241 31 43 54 10 430 505 3.1 212 17 26 73 11 435 510 2.5 217 17 26 92 12 420 500 2.0 223 18 26 70 13 445 485 1.2 212 18 27 81 14 435 495 1.3 223 20 29 79 15 425 505 2.0 217 21 29 98 16 450 505 2.2 217 22 29 67 17 455 490 1.9 229 22 31 86 18 435 510 1.3 223 27 36 50 19 425 485 2.0 217 28 40 68 20 450 495 1.5 241 30 41 52 21 490 520 1.3 223 29 38 55 22 480 510 1.4 229 28 39 65 23 505 530 1.8 241 31 40 48

【0085】 表4(続き) 引張性質(4) 室 温 850℃ 0.2% 引張 0.2% 引張実施例 耐力 強さ 伸び 硬さ 耐力 強さ 伸び 24 520 540 2.0 241 28 40 60 25 535 550 1.8 241 27 39 66 26 540 535 2.2 232 29 41 58 27 495 520 1.3 223 31 41 70 28 480 525 2.0 223 31 39 52 29 490 515 2.2 223 30 42 80 30 455 505 2.8 212 31 43 62 31 470 520 1.8 217 30 41 58 32 485 535 2.3 223 31 43 70 33 505 530 1.3 241 32 41 55 34 500 520 1.8 241 30 39 65 35 495 505 1.2 241 31 43 72比較例 1 − − − 321 − − − 2 − − − 285 − − − 3 −(5) 450 0.2 248 19 29 67 4 −(5) 430 0 255 17 28 55 5 − − − 311 − − − 6 385 465 3.3 187 14 25 84 7 415 440 2.1 212 17 26 78[0085] Table 4 (continued) Tensile Properties (4) Room temperature 850 ° C. 0.2% tensile 0.2% Tensile Example Strength Strength Elongation Hardness strength strength elongation 24 520 540 2.0 241 28 40 60 25 535 550 1.8 241 27 39 66 26 540 535 2.2 232 29 41 58 27 495 520 1.3 223 31 41 70 28 480 525 2.0 223 31 39 52 29 490 515 2.2 223 30 42 80 30 455 505 2.8 212 31 43 62 31 470 520 1.8 217 30 41 58 32 485 535 2.3 223 31 43 70 33 505 530 1.3 241 32 41 55 34 500 520 1.8 241 30 39 65 35 495 505 1.2 241 31 43 72 Comparative example 1 − − − 321 − − − 2 − − − 285 − − − − 3 − (5) 450 0.2 248 19 29 67 4 − (5) 430 0 255 17 28 55 5 − − − 311 − − − 6 385 465 3.3 187 14 25 84 7 415 440 2.1 212 17 26 78

【0086】 表4(続き) 引張性質(4) 室 温 850℃ 0.2% 引張 0.2% 引張従来例 耐力 強さ 伸び 硬さ 耐力 強さ 伸び 8 510 635 11.0 217 21 32 45 9 230 455 16.3 170 75 105 20 10 400 726 14.1 211 36 50 64 11 435 500 3.1 170 14 25 100 12 450 530 1.5 192 16 27 85[0086] Table 4 (continued) Tensile Properties (4) Room temperature 850 ° C. 0.2% tensile 0.2% tensile conventional Strength Strength Elongation Hardness strength strength elongation 8 510 635 11.0 217 21 32 45 9 230 455 16.3 170 75 105 20 10 400 726 14.1 211 36 50 64 11 435 500 3.1 170 14 25 100 12 450 530 1.5 192 16 27 85

【0087】(注) (1):鋳放基地組織の状態の評価は
以下の通りである。 ○:フェライト相+コロニー相 △:フェライト相+コロニー相(ほぼ全体がフェライト
相) ×:ほぼ全体がソルバイト相 (2):フェライト相+パーライト相+黒鉛 (3):オーステナイト相+黒鉛 (4):各引張性質試験の単位は以下の通りである。 (a) 0.2%耐力:N/mm2 (b) 引張強さ:N/mm2 (c) 伸び:% (d) 硬さ:HB (5):測定不能
(Note) (1): The state of the as-cast matrix structure is evaluated as follows. ○: Ferrite phase + colony phase △: Ferrite phase + colony phase (almost all ferrite phase) ×: Almost all sorbite phase (2): Ferrite phase + pearlite phase + graphite (3): Austenite phase + graphite (4) : The unit of each tensile property test is as follows. (a) 0.2% proof stress: N / mm 2 (b) Tensile strength: N / mm 2 (c) Elongation:% (d) Hardness: H B (5): Not measurable

【0088】表5に示す条件で、図5に示す一般肉厚
2.5mm〜3.4 mmを有する過給機付き直列4気筒エンジン
用鋳造一体構造エキゾーストマニホールド1(耐熱鋳鋼
製品A)と、前記と同じ直列4気筒エンジン用で一般肉
厚 2.7mm〜4.1 mmのターボチャージャハウジング2(耐
熱鋳鋼製品B)と、一般肉厚 2.3mm〜2.8 mmを有するエ
キゾーストアウトレット部品3(耐熱鋳鋼製品C)と、
一般肉厚 2.3mm〜2.8 mmを有するフランジ部品5(耐熱
鋳鋼製品D)とを各々鋳造した。また図6に示すよう
に、他の直列4気筒エンジン用の一般肉厚 2.3mm〜2.8
mmを有する溶接構造エキゾーストマニホールド1用集合
部部品10(耐熱鋳鋼製品E)と、一般肉厚 2.3〜2.8 mm
を有する溶接構造用のフランジ部品5(耐熱鋳鋼製品
F)とを各々鋳造した。
Under the conditions shown in Table 5, the general wall thickness shown in FIG.
A cast integral structure exhaust manifold 1 (heat-resistant cast steel product A) for in-line 4-cylinder engines with a supercharger of 2.5 mm to 3.4 mm and a turbocharger for the same in-line 4-cylinder engine with a general wall thickness of 2.7 mm to 4.1 mm A housing 2 (heat-resistant cast steel product B) and an exhaust outlet part 3 (heat-resistant cast steel product C) having a general wall thickness of 2.3 mm to 2.8 mm,
A flange part 5 (heat resistant cast steel product D) having a general wall thickness of 2.3 mm to 2.8 mm was cast respectively. Also, as shown in FIG. 6, a general wall thickness of 2.3 mm to 2.8 mm for other in-line 4-cylinder engines.
Assembly part 10 (heat-resistant cast steel product E) for welded exhaust manifold 1 with mm and general wall thickness 2.3 to 2.8 mm
And a flange part 5 (heat-resistant cast steel product F) for a welded structure each having the above.

【0089】なお、図5において、4はSUS430の圧延板
からなる副触媒コンバータ容器を示し、6はエキゾース
トパイプを示し、7は主触媒コンバータ容器を示し、8
はセンターハウジングを示し、9は酸素センサーを示
す。また図中Wは副触媒コンバータ容器自身及びそれと
エキゾーストアウトレット部品3及びフランジ部品5と
の溶接部を表す。
In FIG. 5, 4 indicates an auxiliary catalytic converter container made of a rolled plate of SUS430, 6 indicates an exhaust pipe, 7 indicates a main catalytic converter container, 8
Indicates a center housing, and 9 indicates an oxygen sensor. Further, W in the drawing represents the auxiliary catalytic converter container itself and a welded portion thereof with the exhaust outlet part 3 and the flange part 5.

【0090】また、図6において、11はエキゾーストマ
ニホールド1の集合部部品10に溶接されたSUS430製パイ
プを示し、4はSUS430製副触媒コンバータ容器を示し、
6はエキゾーストパイプを示し、7は主触媒コンバータ
容器を示し、9は酸素センサーを示し、12はSUS410製フ
ランジを示す。またWは溶接部を示す。
Further, in FIG. 6, 11 is a SUS430 pipe welded to the assembly part 10 of the exhaust manifold 1, 4 is a SUS430 auxiliary catalytic converter container,
6 is an exhaust pipe, 7 is a main catalytic converter container, 9 is an oxygen sensor, and 12 is a SUS410 flange. W indicates a welded portion.

【0091】 表5 鋳造条件 鋳造化学成分(重量%) 製 品 鋳造数 鋳型 減圧条件 Si Mn A,C,D 各6ケ 砂型 28kPa 0.11 2.95 0.47 B 5ケ 砂型 15kPa 0.16 3.08 0.51 E,F 各10ケ 砂型 35kPa 0.08 2.99 0.48 Table 5 Casting conditions Casting chemical composition (% by weight) Product casting number Mold depressurization condition C Si Mn A, C, D 6 each sand type 28kPa 0.11 2.95 0.47 B 5 sand type 15kPa 0.16 3.08 0.51 E, F 10 each Sand type 35kPa 0.08 2.99 0.48

【0092】 表5(続き) 鋳造化学成分(重量%) 製 品 Cr Co A,C,D 0.006 0.005 6.14 0.02 0.41 − − B 0.005 0.005 6.81 0.03 0.55 0.34 0.002 E,F 0.004 0.005 4.89 0.03 0.28 − −[0092] Table 5 (continued) Casting Chemical Composition (wt%) Product P S Cr N W Co B A , C, D 0.006 0.005 6.14 0.02 0.41 - - B 0.005 0.005 6.81 0.03 0.55 0.34 0.002 E, F 0.004 0.005 4.89 0.03 0.28 − −

【0093】これらの鋳造品について、生産性の評価を
行った。その結果、いずれの条件においても健全な鋳造
部品を得ることができた。さらに、これらの鋳造素材製
品に機械加工を施して、切削性の確認を行ったが、いず
れのものについても何等問題は生じなかった。
The productivity of these cast products was evaluated. As a result, a sound cast component could be obtained under any of the conditions. Further, the cast material products were subjected to machining to confirm their machinability, but no problems occurred in any of them.

【0094】製品C、製品Dについては、SUS430の肉厚
2mmの圧延板を成形加工してなる副触媒コンバータ容器
4と溶接して、溶接一体構造の副触媒コンバータ付エキ
ゾーストアウトレット(図5参照)を製作した。また、
製品E、製品Fについては、SUS430の肉厚2mm、内径40
mmのパイプ11と、同じくSUS430の肉厚2mmの圧延板を成
形加工してなる副触媒コンバータ容器4と溶接して、溶
接一体構造の副触媒コンバータ付エキゾーストマニホー
ルド(図6参照)を製作した。溶接機はMIG タイプのも
のを使用し、シールガスとしてアルゴンガスを用いた。
またワイヤーは、Cが0.01重量%以下のSUS430相当の径
0.8mmのものを使用した。この結果、本発明品の溶接構
造部品である4点の製品とも、SUS430のパイプ及び圧延
板との溶接部は健全に溶着しており、溶接一体構造耐熱
排気系部品として十分な溶接信頼性を有することを確認
した。
As to the products C and D, the exhaust outlet with auxiliary catalytic converter having the integral welding structure is welded to the auxiliary catalytic converter container 4 formed by forming a rolled plate of SUS430 having a thickness of 2 mm (see FIG. 5). Was produced. Also,
For products E and F, SUS430 wall thickness 2 mm, inner diameter 40
The pipe 11 of mm and the auxiliary catalytic converter container 4 formed by forming a rolled plate of SUS430 having a thickness of 2 mm were welded to manufacture an exhaust manifold with an auxiliary catalytic converter (see FIG. 6) having an integrally welded structure. The welding machine used was a MIG type and argon gas was used as the seal gas.
The wire has a diameter equivalent to SUS430 with a C content of 0.01% by weight or less.
A 0.8 mm one was used. As a result, the welded parts of the SUS430 pipe and the rolled plate were welded soundly in all of the four welded structural parts of the product of the present invention, and sufficient welding reliability was obtained as a heat resistant exhaust system part with integrated welding structure. I confirmed that I had it.

【0095】次に、製品Aのエキゾーストマニホールド
1と、製品Bのターボチャージャハウジング2、さらに
製品Cと製品Dを溶接した副触媒コンバータ付エキゾー
ストアウトレット3を組み付けた直列4気筒、排気量20
00ccの高性能ガソリンエンジンにより、実機耐久試験を
実施した。試験条件としては、6000回転全負荷運転を連
続14分間−アイドリング1分間−完全停止を14分間−ア
イドリング1分間を1サイクルとし、この熱冷(GO−ST
OP)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、ターボチャージャハウジング2の入口
で 930℃であった。この条件下において、エキゾースト
マニホールド1の表面最高温度は、集合部で約 870℃、
ターボチャージャハウジング2の表面最高温度は、ウェ
ストゲート部で約 890℃であった。その結果、これらの
部品は熱変形によるガス漏れや熱亀裂が生ずることな
く、優れた耐久性と信頼性を有することが確認された。
Next, the exhaust manifold 1 of the product A, the turbocharger housing 2 of the product B, the in-line 4 cylinder in which the exhaust outlet 3 with the auxiliary catalytic converter in which the products C and D are welded are assembled, and the displacement is 20
An actual machine durability test was conducted using a 00cc high-performance gasoline engine. The test conditions were as follows: continuous operation under full load at 6000 rpm for 14 minutes-idling for 1 minute-complete stop for 14 minutes-idling for 1 minute was set as one cycle, and this heat cooling (GO-ST
OP) cycle was carried out up to 500 cycles. The exhaust gas temperature at full load was 930 ° C at the inlet of the turbocharger housing 2. Under this condition, the maximum surface temperature of the exhaust manifold 1 is about 870 ° C at the collecting part,
The maximum surface temperature of the turbocharger housing 2 was about 890 ° C at the wastegate. As a result, it was confirmed that these parts had excellent durability and reliability without gas leakage or thermal cracking due to thermal deformation.

【0096】一方、表6に示す化学成分にて、製品Aと
同形状の高Si球状黒鉛鋳鉄製エキゾーストマニホールド
と、製品Bと同形状のNI−RESIST D2 (INCOの商品名)
なるオーステナイト球状黒鉛鋳鉄製ターボチャージャハ
ウジングを製作して、同じエンジンを用いて前記と同じ
条件で試験を行った。この試験においても、ターボチャ
ージャハウジングの後端には製品Cと製品Dを溶接した
副触媒コンバータ付エキゾーストアウトレットを装着し
た。この結果、高Si球状黒鉛鋳鉄製エキゾーストマニホ
ールドは、98サイクルで酸化と熱疲労が原因で集合部近
傍に熱亀裂が生じ、使用不能となった。その後、エキゾ
ーストマニホールドを製品Aに取り替え試験を続行した
ところ、NI−RESIST D2 製ターボチャージャハウジング
は2183サイクル目にスクロール部に肉厚を貫通する亀裂
を生じた。一方、副触媒コンバータ付エキゾーストアウ
トレットには何ら問題は生じなかった。
On the other hand, with the chemical composition shown in Table 6, an exhaust manifold made of high Si spheroidal graphite cast iron having the same shape as product A and NI-RESIST D2 (trade name of INCO) having the same shape as product B
The following austenitic spheroidal graphite cast iron turbocharger housing was manufactured and tested using the same engine under the same conditions as above. Also in this test, the exhaust outlet with the auxiliary catalytic converter, in which the products C and D were welded, was attached to the rear end of the turbocharger housing. As a result, the exhaust manifold made of high Si spheroidal graphite cast iron became unusable after 98 cycles due to thermal cracking in the vicinity of the assembly due to oxidation and thermal fatigue. After that, when the exhaust manifold was replaced with the product A and the test was continued, the NI-RESIST D2 turbocharger housing generated a crack penetrating the scroll portion at the 2183th cycle. On the other hand, there was no problem with the exhaust outlet with auxiliary catalytic converter.

【0097】 表6 鋳造条件 鋳造化学成分(重量%) 鋳造数 鋳型 減圧条件 Si Mn エキゾースト マニホールド(1) 2ケ 砂型 15kPa 3.15 3.95 0.47 ターボチャージャ ハウジング(2) 2ケ 砂型 10kPa 2.91 2.61 0.81 Table 6 Casting conditions Casting chemical composition (% by weight) Number of castings Mold depressurization condition C Si Mn Exhaust manifold (1) 2 sand type 15kPa 3.15 3.95 0.47 Turbocharger housing (2) 2 sand type 10kPa 2.91 2.61 0.81

【0098】 表6(続き) 鋳造化学成分(重量%) Cr Ni Mo Mg エキゾースト マニホールド(1) 0.024 0.008 0.03 − 0.55 0.048 ターボチャージャ ハウジング(2) 0.018 0.010 2.57 21.5 − 0.084 (注) (1):製品Aと同形状の高Si球状黒鉛鋳鉄製エキ
ゾーストマニホールド。 (2):製品Bと同形状のオーステナイト球状黒鉛鋳鉄製
ターボチャージャハウジング。
[0098] Table 6 (continued) Casting Chemical Composition (wt%) P S Cr Ni Mo Mg exhaust manifold (1) 0.024 0.008 0.03 - 0.55 0.048 turbocharger housing (2) 0.018 0.010 2.57 21.5 - 0.084 (Note) (1) : Exhaust manifold made of high Si spheroidal graphite cast iron with the same shape as product A. (2): Austenite spheroidal graphite cast iron turbocharger housing with the same shape as product B.

【0099】以上の結果、本発明品であるエキゾースト
マニホールド及びターボチャージャハウジングは、優れ
た耐熱性を有していることが明らかとなった。
As a result of the above, it was revealed that the exhaust manifold and the turbocharger housing, which are the products of the present invention, have excellent heat resistance.

【0100】さらに、本発明部品である製品Eと製品F
を用いた副触媒コンバータ付溶接一体構造エキゾースト
マニホールドを直列4気筒1800ccの自然吸気ガソリンエ
ンジンに組み付け、前記と同じ冷熱サイクル実機耐久試
験を実施した。試験条件としては、6400回転全負荷運転
を連続14分間−アイドリング1分間−完全停止を14分間
−アイドリング1分間を1サイクルとし、この熱冷(GO
−STOP)サイクルを 500回まで実施した。全負荷時の排
気ガス温度は、エキゾーストマニホールド出口で 910℃
であった。エキゾーストマニホールドの製品最高表面温
度は、製品Eが使用されている集合部で、 840℃であっ
た。本試験においても、副触媒コンバータ付溶接一体構
造エキゾーストマニホールドには何ら問題は生じなかっ
た。
Further, product E and product F which are parts of the present invention
An exhaust manifold with a welded structure with a sub-catalyst converter was installed in an in-line 4-cylinder 1800cc naturally aspirated gasoline engine, and the same thermal cycle actual machine durability test as described above was performed. As a test condition, a cycle of 6400 rpm full load operation for 14 continuous minutes-idling for 1 minute-complete stop for 14 minutes-idling for 1 minute was set as one cycle, and this heat cooling (GO
-STOP) cycle was performed up to 500 times. The exhaust gas temperature at full load is 910 ° C at the exhaust manifold outlet.
Met. The maximum product surface temperature of the exhaust manifold was 840 ° C at the assembly where Product E was used. In this test as well, no problem occurred in the exhaust manifold with the auxiliary catalytic converter and the welded structure.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐熱鋳鋼
は、内燃機関の排気系部品において特に重要な耐酸化
性、耐熱亀裂性及び耐熱変形性について、従来の耐熱鋳
鉄や耐熱鋳鋼を上回る特性を有するので、内燃機関の燃
焼ガスまたは排気ガスにさらされる部品に対して優れた
効果を奏する。また本発明の耐熱鋳鋼は、鋳造性、機械
加工性、並びに溶接信頼性において従来のフェライト系
耐熱鋳鋼と同等であるので、廉価に製造することができ
る。
As described above, the heat-resistant cast steel of the present invention is superior to conventional heat-resistant cast iron and heat-resistant cast steel in oxidation resistance, heat crack resistance and heat deformation resistance, which are particularly important in exhaust system parts of internal combustion engines. Since it has characteristics, it has an excellent effect on parts exposed to combustion gas or exhaust gas of an internal combustion engine. Further, since the heat-resistant cast steel of the present invention is equivalent to the conventional ferritic heat-resistant cast steel in castability, machinability, and welding reliability, it can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】表1の実施例2の耐熱鋳鋼の鋳放し状態におけ
る金属組織を表す顕微鏡写真(100倍)である。
FIG. 1 is a micrograph (100 times) showing a metal structure of a heat-resistant cast steel of Example 2 in Table 1 in an as-cast state.

【図2】表1の実施例7の耐熱鋳鋼の鋳放し状態におけ
る金属組織を表す顕微鏡写真(100倍)である。
FIG. 2 is a micrograph (100 times) showing the metal structure of the heat-resistant cast steel of Example 7 in Table 1 in the as-cast state.

【図3】表2の比較例1の耐熱鋳鋼の鋳放し状態におけ
る金属組織を表す顕微鏡写真(100倍)である。
FIG. 3 is a micrograph (100 times) showing the metal structure of the heat-resistant cast steel of Comparative Example 1 in Table 2 in the as-cast state.

【図4】表2の比較例5の耐熱鋳鋼の鋳放し状態におけ
る金属組織を表す顕微鏡写真(100倍)である。
FIG. 4 is a micrograph (100 times) showing the metal structure of the heat-resistant cast steel of Comparative Example 5 in Table 2 in the as-cast state.

【図5】本発明の耐熱鋳鋼を用いて形成した鋳造一体構
造エキゾーストマニホールド、ターボチャージャハウジ
ング、エキゾーストアウトレット及びフランジを用い
て、溶接一体構造とした副触媒コンバータ付排気系機器
の一例を概略的に示す斜視図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of an exhaust system device with an auxiliary catalytic converter that is integrally welded by using an integrally formed exhaust manifold, a turbocharger housing, an exhaust outlet and a flange formed by using the heat-resistant cast steel of the present invention. It is a perspective view shown.

【図6】本発明の耐熱鋳鋼を用いて形成した溶接構造エ
キゾーストマニホールド用集合部部品及び溶接構造フラ
ンジ部品を、エキゾーストマニホールドパイプ及び副触
媒コンバータ容器と一体構造に溶接してなる副触媒コン
バータ付排気系機器の一例を概略的に示す斜視図であ
る。
FIG. 6 is an exhaust with a sub-catalyst converter formed by welding a collective part for a welded structure exhaust manifold and a welded structure flange part formed by using the heat-resistant cast steel of the present invention to an exhaust manifold pipe and a sub-catalyst converter container in an integrated structure. It is a perspective view which shows an example of a system apparatus schematically.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・エキゾーストマニホールド 2・・・ターボチャージャハウジング 3・・・エキゾーストアウトレット 4・・・フランジ部品 5・・・副触媒コンバータ容器 6・・・エキゾーストパイプ 7・・・主触媒コンバータ容器 8・・・センターハウジング 9・・・酸素センサー 10・・・エキゾーストマニホールド用集合部 11・・・エキゾーストマニホールド用パイプ 12・・・フランジ W・・・溶接部 1 ... Exhaust manifold 2 ... Turbocharger housing 3 ... Exhaust outlet 4 ... Flange component 5 ... Auxiliary catalytic converter container 6 ... Exhaust pipe 7 ... Main catalytic converter container 8 ...・ Center housing 9 ・ ・ ・ Oxygen sensor 10 ・ ・ ・ Exhaust manifold collecting section 11 ・ ・ ・ Exhaust manifold pipe 12 ・ ・ ・ Flange W ・ ・ ・ Welding section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 7/16 7114−3G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location F01N 7/16 7114-3G

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、W及び/又はCo: 0.1〜2%、残部実
質的にFe及び不可避的元素からなり、金属基地組織が実
質的にフェライト相とパーライト状のコロニー相とから
なることを特徴とする耐熱鋳鋼。
1. The weight ratio of chemical components is C: 0.05-0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, W and / or Co: 0.1 to 2%, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase Heat resistant cast steel.
【請求項2】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、希土類元素及び/又はY: 0.1%以
下、残部実質的にFe及び不可避的元素からなり、金属基
地組織が実質的にフェライト相とパーライト状のコロニ
ー相とからなることを特徴とする耐熱鋳鋼。
2. The weight ratio of chemical components is C: 0.05-0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and metal matrix structure consisting essentially of ferrite phase and pearlite-like colony phase Heat resistant cast steel.
【請求項3】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、Mg及び/又はCa: 0.005〜0.03%、残
部実質的にFe及び不可避的元素からなり、金属基地組織
が実質的にフェライト相とパーライト状のコロニー相と
からなることを特徴とする耐熱鋳鋼。
3. The weight ratio of chemical components is C: 0.05-0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, Mg and / or Ca: 0.005-0.03%, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase Heat resistant cast steel.
【請求項4】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、B: 0.001〜0.01%、残部実質的にFe
及び不可避的元素からなり、金属基地組織が実質的にフ
ェライト相とパーライト状のコロニー相とからなること
を特徴とする耐熱鋳鋼。
4. The weight ratio of chemical components is C: 0.05 to 0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, B: 0.001 to 0.01%, the balance substantially Fe
And a heat resistant cast steel comprising an unavoidable element and having a metallic matrix structure substantially consisting of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.
【請求項5】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、W及び/又はCo: 0.1〜2%、希土類
元素及び/又はY: 0.1%以下、残部実質的にFe及び不
可避的元素からなり、金属基地組織が実質的にフェライ
ト相とパーライト状のコロニー相とからなることを特徴
とする耐熱鋳鋼。
5. The weight ratio of chemical components is C: 0.05 to 0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, W and / or Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, the balance being substantially Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure being substantially a ferrite phase. A heat-resistant cast steel characterized by comprising a pearlite-like colony phase.
【請求項6】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、W及び/又はCo: 0.1〜2%、Mg及び
/又はCa: 0.005〜0.03%、残部実質的にFe及び不可避
的元素からなり、金属基地組織が実質的にフェライト相
とパーライト状のコロニー相とからなることを特徴とす
る耐熱鋳鋼。
6. The weight ratio of chemical components is C: 0.05-0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, W and / or Co: 0.1 to 2%, Mg and / or Ca: 0.005 to 0.03%, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure is substantially a ferrite phase. A heat-resistant cast steel characterized by comprising a pearlite-like colony phase.
【請求項7】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、W及び/又はCo: 0.1〜2%、B:
0.001〜0.01%、残部実質的にFe及び不可避的元素から
なり、金属基地組織が実質的にフェライト相とパーライ
ト状のコロニー相とからなることを特徴とする耐熱鋳
鋼。
7. The weight ratio of chemical components is C: 0.05-0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, W and / or Co: 0.1 to 2%, B:
A heat-resistant cast steel comprising 0.001 to 0.01%, the balance being substantially Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure being substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.
【請求項8】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、W及び/又はCo: 0.1〜2%、希土類
元素及び/又はY: 0.1%以下、Mg及び/又はCa: 0.0
05〜0.03%、残部実質的にFe及び不可避的元素からな
り、金属基地組織が実質的にフェライト相とパーライト
状のコロニー相とからなることを特徴とする耐熱鋳鋼。
8. The weight ratio of chemical components is C: 0.05-0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, W and / or Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, Mg and / or Ca: 0.0
A heat-resistant cast steel, characterized in that the balance is composed of 05 to 0.03%, the balance being essentially Fe and inevitable elements, and the metal matrix structure is substantially composed of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.
【請求項9】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5 %、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、W及び/又はCo: 0.1〜2%、希土類
元素及び/又はY: 0.1%以下、B: 0.001〜0.01%、
残部実質的にFe及び不可避的元素からなり、金属基地組
織が実質的にフェライト相とパーライト状のコロニー相
とからなることを特徴とする耐熱鋳鋼。
9. The weight ratio of chemical components is C: 0.05-0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, W and / or Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, B: 0.001 to 0.01%,
A heat-resistant cast steel, characterized in that the balance consists essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure consists essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase.
【請求項10】 化学成分が重量比で、C:0.05〜0.25
%、Si: 2.5〜3.5%、Mn:2%以下、Cr:4〜8%、
N:0.05%以下、W及び/又はCo: 0.1〜2%、希土類
元素及び/又はY: 0.1%以下、Mg及び/又はCa: 0.0
05〜0.03%、B: 0.001〜0.01%、残部実質的にFe及び
不可避的元素からなり、金属基地組織が実質的にフェラ
イト相とパーライト状のコロニー相とからなることを特
徴とする耐熱鋳鋼。
10. The chemical composition, by weight ratio, is C: 0.05 to 0.25.
%, Si: 2.5 to 3.5%, Mn: 2% or less, Cr: 4 to 8%,
N: 0.05% or less, W and / or Co: 0.1 to 2%, rare earth element and / or Y: 0.1% or less, Mg and / or Ca: 0.0
05-0.03%, B: 0.001-0.01%, the balance consisting essentially of Fe and unavoidable elements, and the metal matrix structure consisting essentially of a ferrite phase and a pearlite-like colony phase, a heat-resistant cast steel.
【請求項11】 請求項1乃至10のいずれかに記載の
耐熱鋳鋼において、前記パーライト状のコロニー相が金
属と炭素の化合物とフェライトとの共析組織であること
を特徴とする耐熱鋳鋼。
11. The heat-resistant cast steel according to claim 1, wherein the pearlite-like colony phase has a eutectoid structure of a metal-carbon compound and ferrite.
【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかに記載の
耐熱鋳鋼の製造方法において、凝固後の組成が前記組成
となるような溶湯を、減圧下で砂型内に注湯するか、又
は精密鋳造鋳型内に注湯し、凝固後鋳造品の最も高温部
分の温度が 900℃以下となるまで前記型内で自然冷却
し、型ばらしを行うことを特徴とする方法。
12. The method for producing heat-resistant cast steel according to claim 1, wherein a molten metal having the composition after solidification is poured into a sand mold under reduced pressure, or A method comprising pouring molten metal into a casting mold, cooling the mold naturally until the temperature of the hottest part of the cast product reaches 900 ° C. or lower, and then removing the mold.
【請求項13】 請求項12に記載の方法において、鋳
放し後 800〜900 ℃に再加熱し、30分〜 600分保持した
後、自然冷却することを特徴とする方法。
13. The method according to claim 12, wherein the as-cast steel is reheated to 800 to 900 ° C., held for 30 to 600 minutes, and then naturally cooled.
【請求項14】 高温の燃焼ガス又は排気ガスにさらさ
れる内燃機関用部品において、請求項1乃至11に記載
の耐熱鋳鋼により一体形成されていることを特徴とする
内燃機関用部品。
14. A component for an internal combustion engine, which is exposed to high-temperature combustion gas or exhaust gas, which is integrally formed of the heat-resistant cast steel according to any one of claims 1 to 11.
【請求項15】 高温の燃焼ガス又は排気ガスにさらさ
れる内燃機関用部品において、少なくとも一部が、請求
項1乃至11に記載の耐熱鋳鋼の部分により形成されて
いることを特徴とする内燃機関用部品。
15. A component for an internal combustion engine exposed to high-temperature combustion gas or exhaust gas, at least a part of which is formed of the heat-resistant cast steel according to any one of claims 1 to 11. Parts.
【請求項16】 請求項15に記載の内燃機関用部品に
おいて、前記耐熱鋳鋼からなる部分と、ステンレス薄板
材からなる部分とが溶接により一体的に接合されている
ことを特徴とする内燃機関用部品。
16. The internal combustion engine component according to claim 15, wherein the portion made of the heat-resistant cast steel and the portion made of a stainless thin plate material are integrally joined by welding. parts.
【請求項17】 請求項15又は16に記載の内燃機関
用部品において、ステンレス薄板材からなる触媒容器に
溶接接合された耐熱鋳鋼製エキゾーストマニホールドで
あることを特徴とする内燃機関用部品。
17. The internal combustion engine component according to claim 15 or 16, which is a heat-resistant cast steel exhaust manifold welded to a catalyst container made of a stainless thin plate material.
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