JPH0533105A - フエライト系耐熱鋳鋼 - Google Patents
フエライト系耐熱鋳鋼Info
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- JPH0533105A JPH0533105A JP21599191A JP21599191A JPH0533105A JP H0533105 A JPH0533105 A JP H0533105A JP 21599191 A JP21599191 A JP 21599191A JP 21599191 A JP21599191 A JP 21599191A JP H0533105 A JPH0533105 A JP H0533105A
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- Japan
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- phase transformation
- upper limit
- ferritic heat
- heat resisting
- resisting steel
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温でのα-γ相変態，熱変形を起こさず、
高温強度に優れ、熱疲労特性の優れたフェライト系耐熱
鋳鋼を提供することを目的とする。 【構成】 フェライト系耐熱鋳鋼を、重量基準でＣ：＜
０．０６％，Ｓｉ：≦２．０％，Ｍｎ：≦１．０％，
Ｐ：≦０．０４％，Ｓ：≦０．０４％，Ｃｒ：１５〜２
２％，Ｎｂ：０．０１〜３．０％，Ｎ：０．０１〜０．
１％，残部実質的にＦｅから成る組成を有するようにす
る。また更に上記成分に加えてＮｉ，Ｍｏ，Ｗの何れか
一種又は二種以上をＮｉ：０．１〜１．０％，Ｍｏ：
０．１〜１．０％，Ｗ：０．１〜３．０％の量で含むよ
うにする。
高温強度に優れ、熱疲労特性の優れたフェライト系耐熱
鋳鋼を提供することを目的とする。 【構成】 フェライト系耐熱鋳鋼を、重量基準でＣ：＜
０．０６％，Ｓｉ：≦２．０％，Ｍｎ：≦１．０％，
Ｐ：≦０．０４％，Ｓ：≦０．０４％，Ｃｒ：１５〜２
２％，Ｎｂ：０．０１〜３．０％，Ｎ：０．０１〜０．
１％，残部実質的にＦｅから成る組成を有するようにす
る。また更に上記成分に加えてＮｉ，Ｍｏ，Ｗの何れか
一種又は二種以上をＮｉ：０．１〜１．０％，Ｍｏ：
０．１〜１．０％，Ｗ：０．１〜３．０％の量で含むよ
うにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自動車用エンジンのエ
キゾーストマニホールド等の材料として好適なフライト
系耐熱鋳鋼に関する。
キゾーストマニホールド等の材料として好適なフライト
系耐熱鋳鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジンのエキゾーストマニホ
ールド、ターボチャージャーハウジング、ディーゼルエ
ンジン用予燃室、排気ガス浄化装置用部品等の排気系部
品において、従来高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、ニレジスト鋳
鉄、Ａｌ鋳鉄等の耐熱鋳鉄が使用されている。
ールド、ターボチャージャーハウジング、ディーゼルエ
ンジン用予燃室、排気ガス浄化装置用部品等の排気系部
品において、従来高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、ニレジスト鋳
鉄、Ａｌ鋳鉄等の耐熱鋳鉄が使用されている。
【０００３】しかしながら最近のエンジンの高性能化及
び、燃焼効率の上昇に伴う排気ガス温度の上昇により、
従来の耐熱鋳鉄では耐熱性、耐酸化性が不十分となって
きている。そのため一部でステンレス鋳鋼が使用されて
いる。
び、燃焼効率の上昇に伴う排気ガス温度の上昇により、
従来の耐熱鋳鉄では耐熱性、耐酸化性が不十分となって
きている。そのため一部でステンレス鋳鋼が使用されて
いる。
【０００４】これらの排気系部品に使用されるステンレ
ス鋳鋼としては、熱疲労特性の点から熱膨張率係数の小
さいフェライト系ステンレス鋳鋼が一般的である。
ス鋳鋼としては、熱疲労特性の点から熱膨張率係数の小
さいフェライト系ステンレス鋳鋼が一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のフ
ェライト系ステンレス鋳鋼（例えばAlloy Casting Inst
itute 規格のCB-30）は、α-γ相変態による局部熱応力
が原因となる変形が生じるため、α-γ相変態温度以上
では使用できないという欠点があり、特に９００℃以上
の高温で使用される排気系部品への適用が困難である。
ェライト系ステンレス鋳鋼（例えばAlloy Casting Inst
itute 規格のCB-30）は、α-γ相変態による局部熱応力
が原因となる変形が生じるため、α-γ相変態温度以上
では使用できないという欠点があり、特に９００℃以上
の高温で使用される排気系部品への適用が困難である。
【０００６】またα-γ相変態が生じないようなフェラ
イト単相のフェライト系ステンレス鋳鋼は、高温強度が
小さいため、熱疲労特性を更に向上させるために、高温
強度の向上が求められている。
イト単相のフェライト系ステンレス鋳鋼は、高温強度が
小さいため、熱疲労特性を更に向上させるために、高温
強度の向上が求められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
事情を背景としてなされたもので、第一の発明はフェラ
イト系耐熱鋳鋼の組成を、重量基準でＣ：＜０．０６
％，Ｓｉ：≦２．０％，Ｍｎ：≦１．０％，，Ｐ：≦
０．０４％，Ｓ：≦０．０４％，Ｃｒ：１５〜２２％，
Ｎｂ：０．０１〜３．０％，Ｎ：０．０１〜０．１％，
残部実質的にＦｅから成る組成とすることを特徴とする
ものである（請求項１）。
事情を背景としてなされたもので、第一の発明はフェラ
イト系耐熱鋳鋼の組成を、重量基準でＣ：＜０．０６
％，Ｓｉ：≦２．０％，Ｍｎ：≦１．０％，，Ｐ：≦
０．０４％，Ｓ：≦０．０４％，Ｃｒ：１５〜２２％，
Ｎｂ：０．０１〜３．０％，Ｎ：０．０１〜０．１％，
残部実質的にＦｅから成る組成とすることを特徴とする
ものである（請求項１）。
【０００８】また本願の別の発明は、フェライト系耐熱
鋳鋼の組成を、請求項１の各成分に加え更にＮｉ，Ｍ
ｏ，Ｗの何れか一種又は二種以上をＮｉ：０．１〜１．
０％，Ｍｏ：０．１〜１．０％，Ｗ：０．１〜３．０％
の量で含有する組成と成すことを特徴とする（請求項
２）。
鋳鋼の組成を、請求項１の各成分に加え更にＮｉ，Ｍ
ｏ，Ｗの何れか一種又は二種以上をＮｉ：０．１〜１．
０％，Ｍｏ：０．１〜１．０％，Ｗ：０．１〜３．０％
の量で含有する組成と成すことを特徴とする（請求項
２）。
【０００９】本願の発明に係る耐熱鋳鋼はＣの添加レベ
ルを低くし、またＮｂ等の所定量の添加等によって特性
改善したもので、耐熱性に優れるとともにα-γ相変態
を生じず、従って相変態に基づく変形を起こさず、しか
も高温強度，熱疲労特性においても優れており、自動車
用エンジンのエキゾーストマニホールド等高温条件下に
おかれる部品に好適に用いることができる。
ルを低くし、またＮｂ等の所定量の添加等によって特性
改善したもので、耐熱性に優れるとともにα-γ相変態
を生じず、従って相変態に基づく変形を起こさず、しか
も高温強度，熱疲労特性においても優れており、自動車
用エンジンのエキゾーストマニホールド等高温条件下に
おかれる部品に好適に用いることができる。
【００１０】尚本願の耐熱鋳鋼はＣの添加レベルを低く
し、α-γ相変態が起こらないようにした点を一つの特
徴とするものであるが、Ｃ量を少なくすることによって
鋳造性がある程度低下する。
し、α-γ相変態が起こらないようにした点を一つの特
徴とするものであるが、Ｃ量を少なくすることによって
鋳造性がある程度低下する。
【００１１】しかしながら鋳造性の低下は例えば特殊な
減圧鋳造法を用いることによって解決可能であり、現に
本願の発明鋼を用いて複雑形状の排気系部品を鋳造した
ところ何ら問題は生じなかった。
減圧鋳造法を用いることによって解決可能であり、現に
本願の発明鋼を用いて複雑形状の排気系部品を鋳造した
ところ何ら問題は生じなかった。
【００１２】換言すれば本願発明はフェライト系鋳鋼に
おいて鋳造性確保のために従来行われていなかった低レ
ベルまでＣ量を少なくすることで、またこれと併せてＮ
ｂ等他成分を調整することで熱疲労特性等機能を高め得
たものである。
おいて鋳造性確保のために従来行われていなかった低レ
ベルまでＣ量を少なくすることで、またこれと併せてＮ
ｂ等他成分を調整することで熱疲労特性等機能を高め得
たものである。
【００１３】
【成分の限定理由】Ｃ：＜０．０６％
上限：Ｃは鋳造時の溶湯の流動性を良くし、高温強度を
高める働きがある。しかしＣ量の増加によりα-γ相変
態が起こり易くなり、変態の際の局部熱応力が大きくな
り、局部熱応力による変形が著しくなる。またＣ量の増
加により後述するＮｂ，Ｗの添加による高温強度の向上
の効果が得られなくなる。
高める働きがある。しかしＣ量の増加によりα-γ相変
態が起こり易くなり、変態の際の局部熱応力が大きくな
り、局部熱応力による変形が著しくなる。またＣ量の増
加により後述するＮｂ，Ｗの添加による高温強度の向上
の効果が得られなくなる。
【００１４】そこでα-γ相変態を生ぜしめず、またＮ
ｂ，Ｗ添加の効果を発揮させるために上限を０．０６％
とした。鋳造性の確保については特殊な減圧鋳造法を用
いることにより、低Ｃ量でも複雑形状の排気系部品の鋳
造が可能なことを確認した。
ｂ，Ｗ添加の効果を発揮させるために上限を０．０６％
とした。鋳造性の確保については特殊な減圧鋳造法を用
いることにより、低Ｃ量でも複雑形状の排気系部品の鋳
造が可能なことを確認した。
【００１５】Ｓｉ：≦２．０％
上限：Ｓｉはフェライト安定化元素であり、α-γ相変
態を起こりにくくする働きがある。しかし過剰の添加は
延性を低下させ、高温でのσ相の形成を助長するので上
限を２．０％とした。
態を起こりにくくする働きがある。しかし過剰の添加は
延性を低下させ、高温でのσ相の形成を助長するので上
限を２．０％とした。
【００１６】Ｍｎ：≦１．０％
上限：Ｍｎは耐酸化性を向上させるが過剰の添加はＭｎ
Ｓを生成し、延性の低下の原因となるので上限を１．０
％とした。
Ｓを生成し、延性の低下の原因となるので上限を１．０
％とした。
【００１７】Ｐ：≦０．０４％
上限：Ｐは不純物として耐酸化性、熱疲労特性を劣化さ
せるので０．０４％以下とした。
せるので０．０４％以下とした。
【００１８】Ｓ：≦０．０４％
上限：ＳはＭｎＳの生成によって延性の低下の原因とな
るので０．０４％以下とした。
るので０．０４％以下とした。
【００１９】Ｃｒ：１５〜２２％
下限：耐酸化性を確保し、また前述のＣ量との関係から
α-γ相変態を起こらなくするために１５％以上とし
た。 上限：多量の添加により高温でのσ相形成を助長し、脆
化を引き起こすので上限を２２％とした。
α-γ相変態を起こらなくするために１５％以上とし
た。 上限：多量の添加により高温でのσ相形成を助長し、脆
化を引き起こすので上限を２２％とした。
【００２０】Ｎｂ：０．０１〜３．０％
下限：Ｎｂは安定なＮｂＣの生成により高温強度を増大
させ、α-γ相変態を抑制する。またＮｂはＣｒに比べ
炭化物形成傾向が高く、Ｃｒ炭化物の生成を抑制し、耐
酸化性を向上させる。これらの効果を得、α-γ相変態
を完全に起こらなくするためには０．０１％以上の添加
が必要である。
させ、α-γ相変態を抑制する。またＮｂはＣｒに比べ
炭化物形成傾向が高く、Ｃｒ炭化物の生成を抑制し、耐
酸化性を向上させる。これらの効果を得、α-γ相変態
を完全に起こらなくするためには０．０１％以上の添加
が必要である。
【００２１】上限：前述のようにＣ量を低くした関係か
ら、Ｎｂを１．０％以上添加してもＮｂＣの生成量は増
加しない。従ってＮｂＣの生成による高温強度の増大及
びα-γ相変態の抑制の効果を得るためには１．０％の
添加で十分である。
ら、Ｎｂを１．０％以上添加してもＮｂＣの生成量は増
加しない。従ってＮｂＣの生成による高温強度の増大及
びα-γ相変態の抑制の効果を得るためには１．０％の
添加で十分である。
【００２２】しかしながら１．０％以上添加することに
より、ＮｂＣを生成しなくなった過剰のＮｂの効果によ
り、更に高温強度が増大する。但し３．０％以上添加し
てもその効果が得られなくなるばかりでなく延性の著し
い低下を招く。そのため上限を３．０％とする。
より、ＮｂＣを生成しなくなった過剰のＮｂの効果によ
り、更に高温強度が増大する。但し３．０％以上添加し
てもその効果が得られなくなるばかりでなく延性の著し
い低下を招く。そのため上限を３．０％とする。
【００２３】Ｎ：０．０１〜０．１％
下限：Ｎは高温強度を向上させる効果があり、その効果
を得るために０．０１％以上必要である。上限：多量の
添加はＣｒ2Ｎの過剰の析出により延性の低下を引き起
こすので上限を０．１％以下とした。
を得るために０．０１％以上必要である。上限：多量の
添加はＣｒ2Ｎの過剰の析出により延性の低下を引き起
こすので上限を０．１％以下とした。
【００２４】Ｎｉ：０．１〜１．０％
下限：靱性向上のために０．１％以上必要である。
上限：Ｎｉ量の増加によりオ−ステナイト相が生成され
やすくなる。フェライト相を安定させ、α-γ相変態を
抑制する上で１．０％以下にする必要がある。
やすくなる。フェライト相を安定させ、α-γ相変態を
抑制する上で１．０％以下にする必要がある。
【００２５】Ｍｏ：０．１〜１．０％
下限：Ｍｏにはフェライト相を安定させ、α-γ相変態
による局部熱応力が原因となる変形を抑制する効果があ
る。その効果を得るためには０．１％以上の添加が必要
である。 上限：一方過剰な添加は粗大炭化物を生成し、延性の低
下の原因となるので上限を１．０％とした。
による局部熱応力が原因となる変形を抑制する効果があ
る。その効果を得るためには０．１％以上の添加が必要
である。 上限：一方過剰な添加は粗大炭化物を生成し、延性の低
下の原因となるので上限を１．０％とした。
【００２６】Ｗ：０．１〜３．０％
下限：固溶強化により高温強度を向上させるため０．１
％以上必要である。 上限：過剰の添加は延性の低下の原因となるので上限を
３．０％以下とした。
％以上必要である。 上限：過剰の添加は延性の低下の原因となるので上限を
３．０％以下とした。
【００２７】
【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を詳述する。表１に示す化学成分のものを
５０ｋｇ高周波誘導炉で溶解し、ＪＩＳＡ号試験片に鋳
込成形した。これを７８０℃→空冷の条件で熱処理して
各試験片を採取し、引張試験，熱疲労試験に供した。こ
こで引張試験は室温と９００℃とで行い、また熱疲労試
験は下記の条件で行った。結果が表２に示してある。
にその実施例を詳述する。表１に示す化学成分のものを
５０ｋｇ高周波誘導炉で溶解し、ＪＩＳＡ号試験片に鋳
込成形した。これを７８０℃→空冷の条件で熱処理して
各試験片を採取し、引張試験，熱疲労試験に供した。こ
こで引張試験は室温と９００℃とで行い、また熱疲労試
験は下記の条件で行った。結果が表２に示してある。
【００２８】熱疲労試験：円盤型試験片（φ４５ｍｍ）
を１５０℃の流動床炉中に３分間暴露した後、９５０℃
の流動床炉中に３分間暴露するサイクルを４００回繰返
したのちの試験片円周上に発生するワレの総長さを測定
した。
を１５０℃の流動床炉中に３分間暴露した後、９５０℃
の流動床炉中に３分間暴露するサイクルを４００回繰返
したのちの試験片円周上に発生するワレの総長さを測定
した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】表の結果からわかるように、発明材はα-
γ相変態が生じないため熱疲労試験において変形が発生
していない。
γ相変態が生じないため熱疲労試験において変形が発生
していない。
【００３２】また発明材３，４，１０は、Ｎｂを１％以
上添加することにより高温強度が向上し、熱疲労試験で
発生するワレ長さが小さくなっている。
上添加することにより高温強度が向上し、熱疲労試験で
発生するワレ長さが小さくなっている。
【００３３】更に発明材６，７は、Ｗの添加によりＮｂ
添加と同様の効果が得られている。
添加と同様の効果が得られている。
【００３４】また発明材８，９は、Ｎｂ，Ｗの複合添加
（Ｎｂの添加量が１．０％以上）の効果により熱疲労特
性が更に向上し、熱疲労試験においてワレが発生してい
ない。
（Ｎｂの添加量が１．０％以上）の効果により熱疲労特
性が更に向上し、熱疲労試験においてワレが発生してい
ない。
【００３５】一方比較材１（ＡＣＩ（Alloy Casting In
stitute）規格のCB-30）は、高Ｃのために熱疲労試験で
α-γ相変態による局部熱応力が原因で変形が発生して
いる。
stitute）規格のCB-30）は、高Ｃのために熱疲労試験で
α-γ相変態による局部熱応力が原因で変形が発生して
いる。
【００３６】また比較材２（高Ｃ材）においても、高Ｃ
のために熱疲労試験でα-γ相変態による局部熱応力が
原因で変形が発生している。
のために熱疲労試験でα-γ相変態による局部熱応力が
原因で変形が発生している。
【００３７】更に比較材３（高Ｃ材Ｎｂ添加）は、高Ｃ
のために１％以上のＮｂ添加による高温強度向上の効果
が現れていない。
のために１％以上のＮｂ添加による高温強度向上の効果
が現れていない。
【００３８】尚、本発明材を用いてガソリンエンジン用
排気マニホールドを特殊な減圧鋳造法を用いて鋳造した
ところ、湯回り不良や引け巣等の鋳造欠陥を発生させ
ず、鋳造歩留りも７０％以上を確保することができ、生
産性に優れていることを確認した。
排気マニホールドを特殊な減圧鋳造法を用いて鋳造した
ところ、湯回り不良や引け巣等の鋳造欠陥を発生させ
ず、鋳造歩留りも７０％以上を確保することができ、生
産性に優れていることを確認した。
【００３９】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づきその他の変更を加え
た態様で実施可能である。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づきその他の変更を加え
た態様で実施可能である。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量基準で Ｃ ：＜０．０６％ Ｓｉ：≦２．０％ Ｍｎ：≦１．０％ Ｐ ：≦０．０４％ Ｓ ：≦０．０４％ Ｃｒ：１５〜２２％ Ｎｂ：０．０１〜３．０％ Ｎ ：０．０１〜０．１％ 残部実質的にＦｅから成る組成を有することを特徴とす
るフェライト系耐熱鋳鋼。 - 【請求項２】 請求項１の各成分に加え更にＮｉ，Ｍ
ｏ，Ｗの何れか一種又は二種以上を Ｎｉ：０．１〜１．０％ Ｍｏ：０．１〜１．０％ Ｗ ：０．１〜３．０％ の量で含有させたことを特徴とするフェライト系耐熱鋳
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21599191A JPH0533105A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | フエライト系耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21599191A JPH0533105A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | フエライト系耐熱鋳鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533105A true JPH0533105A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16681596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21599191A Pending JPH0533105A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | フエライト系耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0533105A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582657A (en) * | 1993-11-25 | 1996-12-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Heat-resistant, ferritic cast steel having high castability and exhaust equipment member made thereof |
| EP2481827A1 (de) * | 2011-01-31 | 2012-08-01 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Gussstahllegierung und Gussbauteil |
| WO2022210793A1 (ja) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | ヒノデホールディングス株式会社 | 鉄鋳物 |
-
1991
- 1991-07-31 JP JP21599191A patent/JPH0533105A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582657A (en) * | 1993-11-25 | 1996-12-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Heat-resistant, ferritic cast steel having high castability and exhaust equipment member made thereof |
| EP2481827A1 (de) * | 2011-01-31 | 2012-08-01 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Gussstahllegierung und Gussbauteil |
| CN102618789A (zh) * | 2011-01-31 | 2012-08-01 | J·埃贝斯佩歇合资公司 | 铸钢合金和铸造组件 |
| US9090958B2 (en) | 2011-01-31 | 2015-07-28 | Eberspaecher Exhaust Technology Gmbh & Co. Kg | Cast steel alloy and cast component |
| WO2022210793A1 (ja) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | ヒノデホールディングス株式会社 | 鉄鋳物 |
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