JPH0543978A

JPH0543978A - 固液共存域のダイカスト用鋳鉄とその使用方法

Info

Publication number: JPH0543978A
Application number: JP22530591A
Authority: JP
Inventors: Chisato Yoshida; 千里吉田; Katsuhiro Takebayashi; 克浩竹林; Seiro Hachiman; 誠朗八幡
Original assignee: Leotec KK
Current assignee: Leotec KK
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1991-08-12
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【構成】共晶の量が50〜70％の固液共存域のダイカス
ト用鋳鉄であり、さらに、Ｃ：2.6 〜3.6 ％、Si：１〜
３％を、炭素当量＝Ｃ＋0.3 Siが、3.5 〜3.9 ％を満足
する範囲で含有し、かつ、Mn：0.1 〜１％を含む上記ダ
イカスト用鋳鉄であり、加えて、固相率を30〜50％に加
熱して射出する上記ダイカスト用鋳鉄の使用方法であ
る。【効果】鋳鉄の固液共存域でのダイカストを容易に
し、品質の良好な製品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、融点の高い鉄系合金
材料の固液共存域でのダイカストに有利に適合するダイ
カスト用鋳鉄とその使用方法を提案しようとするもので
ある。

【０００２】通常、亜鉛合金、アルミ合金材料のダイカ
ストにあたっては、それらの材料を液相線以上の温度に
加熱して完全に溶融させ射出する方法が行われている。
しかし、融点の高い鉄系合金材料の場合には、その材料
を完全に溶融し射出すると、金型の表面温度が工業的な
耐熱温度を超えてしまいダイカストが困難になる。そこ
で、融点の高い材料の場合には、その材料の固相線以
上、液相線以下の温度に加熱し、材料の一部を溶融して
射出する、すなわち、射出時の材料温度を低くできる固
液共存域でのダイカストが有利になる。

【０００３】この固液共存域でのダイカストは、通常の
液相でのダイカストにくらべ、射出時の材料の温度が低く、かつ潜熱も少ないので金
型に対する熱負荷が少なくなり、その結果金型の寿命が
のび、また、通常の液相でのダイカストでは困難であっ
た鉄系合金などの高融点材料のダイカストが容易にな
る。材料の一部が溶融した状態では、固相が網状に連結
し、材料全体では固体状にできるため、加熱装置から金
型までの移送が高速化でき生産性を向上できる。なお、上記網状に連結した固相は、射出時には射出力に
より破壊され固体粒が孤立して液体中で浮遊した状態と
なって材料全体が液体と同程度の流動性になり射出を容
易にすることができる。素材の一部が固相であるため、収縮孔の少ない品質の
よい製品が得られる。射出時の材料温度が低いため、その材料による金型の
加熱が少なく、冷却速度が大きくなるので組織が微細化
し特性の良好な製品が得られる。などの長所がある。したがって、鋳鉄のダイカストを支
障なく行えるようにし、上記長所を有利に発揮させるこ
とが課題となっている。

【０００４】

【従来の技術】これまで、通常の鋳鉄は鋳造性のよい共
晶近傍の組成が用いられ、強度を重視する場合には、共
晶組成より炭素量の低い組成も用いられているが、これ
らの場合を含め、共晶の量について特に明示したものは
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
ように、品質特性に優れる製品を得るために固液共存域
でのダイカストで収縮孔を少なくし、上記ダイカストを
行うにあたっては、固液共存域の鋳鉄が、加熱炉から金
型への移送段階では固体状であって、その移送を容易か
つ高速化できるようにし、射出段階では液体と同程度の
流動性を有して射出を容易にするなどの、固液共存域で
のダイカストの長所を十分に発揮できるダイカスト用鋳
鉄及びその使用方法を提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の要旨は、共晶
の量が50wt％以上、70wt％以下となるＣと残部が実質的
に鉄の組成よりなることを特徴とする流動性に富む固液
共存域のダイカスト用鋳鉄（第１発明）であり、

【０００７】Ｃ：2.6 wt％以上、3.6 wt％以下及び Si：１wt％以上、３wt％以下を炭素当量＝Ｃ (wt％) ＋0.3 Si (wt％) が、3.5 wt％
以上、3.9 wt％以下を満足する範囲で含有し、さらに、 Mn：0.1 wt％以上、１wt％以下を含み、残部は鉄及び不可避的不純物の組成になる第１
発明のダイカスト用鋳鉄（第２発明）であり、

【０００８】さらに、固相率が30wt％以上、50wt％以下
の固液共存域に加熱して射出成形する第１発明のダイカ
スト用鋳鉄の使用方法（第３発明）である。

【０００９】

【作用】この発明をさらに詳しく以下に述べる。まず、
鋳鉄の共晶の量及び固相率について、その限定理由を述
べる。好適な固液共存域でのダイカストを行うための条
件として、固液共存域でのダイカストで収縮孔を少なく
し、かつ、加熱して鋳鉄の一部を溶融した状態では、網
状に連結した固相となって固体状を呈し高速の移送を容
易にするためには、その鋳鉄の固相率は30wt％以上であ
ることが必要であり、また、射出時には、上記網状の固
相を射出力で破壊し固体粒を孤立して液体中に浮遊させ
鋳鉄全体を液体と同程度の流動性とするためには、上記
固相率は50wt％以下であることが必要である。

【００１０】一方、鋳鉄の加熱時における固相率の制御
は、その共晶の量を利用することが有利である。すなわ
ち，鋳鉄を、温度を測定しながら加熱して行くと、共晶
温度で共晶の溶融が始まり、溶融潜熱のため温度の上昇
は一時停止し、その停止した一定温度で共晶の溶融が進
行する。そして、すべての共晶が溶融し終ると温度は再
び上がり始める。すなわち、この温度が上がり始めるこ
とにより共晶が全て溶融したことが判明し、この時点で
の固相率は100(wt％)−共晶の量（wt％）となる。この
現象をとらえれば容易に固相率を制御することができ、
さらに、その温度は、共晶温度をわずかに超えた温度で
あるため射出時の金型に対する熱負荷を小さくできる。

【００１１】したがって、好適な固液共存域でのダイカ
ストを行うために必要な30wt％以上、50wt％以下の固相
率をより低温度で得るためには、鋳鉄の共晶の量を50wt
％以上、70wt％以下にする必要がある。

【００１２】なお、当然のことながら上記方法によれ
ば、鋳鉄の共晶の量が50wt％未満及び70wt％超えの場
合、固相率は30〜50wt％の範囲を外れることになるが、
たとえば、共晶の量が50wt％未満の鋳鉄を、更に共晶温
度以上に加熱して共晶以外の部分も溶解し、固相率を30
〜50wt％の範囲内にして射出することも考えらるが、こ
の場合には、射出温度が高くなって金型に対する熱負荷
が大きくなり好ましくない。

【００１３】また、共晶の量が70wt％超えの鋳鉄におい
ては、共晶の溶融が一定温度（共晶温度) で進行するた
め、温度を測定して共晶の量以下の溶融量、すなわち、
30wt％以上の固相率を判定ならびに制御することはでき
ない。

【００１４】つぎに、成分組成範囲の限定理由について
述べる。Ｃ：2.6 〜3.6 wt％及びSi：１〜３wt％を、炭素当量＝
Ｃ（wt％）＋0.3 Si（wt％）が、3.5 〜3.9 wt％を満た
す範囲前記した共晶の量が50〜70wt％の範囲の炭素当量は3.5
〜3.9 wt％の範囲である。そして、Siは、製品を硬くし
て被削性を悪くするセメンタイトの析出を防止し、さら
にセメンタイトが析出した場合でも熱処理により容易に
分解させる効果があり、この効果の発現のためにはその
含有量は１wt％以上を必要とするが、３wt％を超えて含
有させると衝撃値の劣化をまねく。したがって、Si含有
量は１wt％以上、３wt％以下とし、Ｃ含有量は、炭素当
量を3.5 wt％以上、3.9wt％以下の関係を満たす必要が
あり、Si含有量との関係から、2.6 wt％以上、3.6 wt％
以下とする。

【００１５】すなわち、上記について、ＣとSi含有量と
の関係を図１に示すが、この図において、Ｃ 2.6wt％−
Si ３wt％、Ｃ 3.2wt％−Si ３wt％、Ｃ 3.2wt％−Si
１wt％及びＣ 3.6wt％−Si １wt％の４点に囲まれる
範囲（図１の斜線部）である。

【００１６】Mn：0.1 〜１wt％ Mnは、不純物として含有するＳによる製品の特性の劣化
を防止するために含有させる。その効果は0.1 wt％から
１wt％までの範囲で有効である。したがって、その含有
量は、0.1wt ％以上、１wt％以下とする。

【００１７】

【実施例】この発明の適合例及び比較例について、鋳鉄
の成分組成を変えて固液共存域でのダイカストを行い、
得られた製品については、引張り強さ、衝撃値、硬さを
測定した。これらの結果を以下に順に記す。

【００１８】なお、上記に用いた固液共存域のダイカス
ト成形機の主要諸元は以下のとおりである。

【００１９】型締力：425 t ダイストローク：560 mm 射出力：３〜53 t プランジャーストローク：595 mm 射出速度：0.01〜5.00 m／sec

【００２０】適合例１Ｃ：３wt％、Si：２wt％及びMn：0.5 wt％を含有する鋳
鉄を素材として、この素材をセラミックス製のスリーブ
中で２色温度計で温度を測定しながら1160℃まで加熱し
射出した。この組成の1160℃における固相率は45wt％で
ある。（共晶温度は1150℃) この結果、金型までの移送及び射出は正常に実施でき、
また、射出後900 ℃、１時間の焼鈍を施した製品の特性
は以下のとおりであった。・引張り強さ：50 kgf/mm² ・シャルピー衝撃値：３ kgf・m/cm² ・硬さ ( H_B) : 140

【００２１】適合例２Ｃ：3.5 wt％、Si：１wt％及びMn：0.5 wt％を含有する
鋳鉄を素材として、上記と同様の方法により、1150℃ま
で加熱し射出した。なお、この組成の1150℃における固
相率は35wt％である。この結果、金型までの移送及び射
出は正常に実施でき、また、射出後900 ℃、１時間の焼
鈍を施した製品の特性は以下のとおりであった。・引張り強さ：40 kgf/mm² ・シャルピー衝撃値：２ kgf・m/cm² ・硬さ ( H_B) ：135

【００２２】適合例３Ｃ：3.2 wt％、Si：１wt％及びMn：0.5 wt％を含有する
鋳鉄を素材として、上記と同様の方法により、1150℃ま
で加熱し射出した。なお、この組成の1150℃における固
相率は50wt％である。この結果、金型までの移送及び射
出は正常に実施でき、また、射出後900 ℃、１時間の焼
鈍を施した製品の特性は以下のとおりであった。・引張り強さ：38 kgf/mm² ・シャルピー衝撃値：1.8kgf・m/cm² ・硬さ ( H_B) ：130

【００２３】適合例４Ｃ：３wt％、Si：３wt％及びMn：１wt％を含有する鋳鉄
を素材として、上記と同様の方法により、1150℃まで加
熱し射出した。なお、この組成の1150℃における固相率
は30wt％である。この結果、金型までの移送及び射出は
正常に実施でき、また、射出後900 ℃、１時間の焼鈍を
施した製品の特性は以下のとおりであった。・引張り強さ：45 kgf/mm² ・シャルピー衝撃値：1.5kgf・m/cm² ・硬さ ( H_B) ：150

【００２４】適合例５Ｃ：2.6 wt％、Si：３wt％及びMn：0.1 wt％を含有する
鋳鉄を素材として、上記と同様の方法により、1150℃ま
で加熱し射出した。なお、この組成の1150℃における固
相率は50wt％である。この結果、金型までの移送及び射
出は正常に実施でき、また、射出後900 ℃、１時間の焼
鈍を施した製品の特性は以下のとおりであった。・引張り強さ：60 kgf/mm² ・シャルピー衝撃値：３ kgf・m/cm² ・硬さ ( H_B) ：130

【００２５】比較例１Ｃ：４wt％、Si：２wt％及びMn：0.5 wt％を含有する鋳
鉄を素材として、上記と同様の方法により、1150℃まで
加熱した。なお、この組成の1150℃における固相率は２
wt％である。この結果、固相率が低すぎるためスリーブ
中での加熱中に素材が溶出し、金型までの移送及び射出
を実施することができなかった。

【００２６】比較例２Ｃ：２wt％、Si：２wt％及びMn：0.5 wt％を含有する鋳
鉄を素材として、上記と同様の方法で、1200℃まで加熱
し射出を試みた。なお、この組成の1200℃における固相
率は80wt％である。この結果、固相率が高すぎるため加
熱した素材の流動性が悪く、素材がゲート部で詰まり射
出できなかった。

【００２７】比較例３Ｃ：３wt％、Si：0.5 wt％及びMn：0.5 wt％を含有する
鋳鉄を素材として、上記と同様の方法により、1200℃ま
で加熱し射出した。なお、この組成の1200℃における固
相率は39wt％である。この結果、金型までの移送及び射
出は正常に実施できたが、射出後900 ℃、１時間焼鈍後
の製品は、Si含有量が少ないためセメンタイトが析出
し、切削加工ができなかった。そしてその硬さは、Hvで
750 と高かった。

【００２８】比較例４Ｃ：３wt％、Si：４wt％及びMn：0.5 wt％を含有する鋳
鉄を素材として、上記と同様の方法により、1160℃まで
加熱し射出した。なお、この組成の1160℃における固相
率は34wt％である。この結果、金型までの移送及び射出
は正常に実施でき、また、射出後900 ℃、１時間の焼鈍
を施した製品の特性は以下のとおりであるが、Si含有量
が高いため衝撃値が劣っている。・引張り強さ：30 kgf/mm² ・シャルピー衝撃値：0.5kgf・m/cm² ・硬さ ( H_B) ：160

【００２９】以上、この発明の適合例は、加熱後金型ま
での移送、射出ともに問題なく実施することができ、か
つ、得られた製品の特性も良好である。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、鋳鉄の固液共存域で
のダイカストを行うにあたり、その素材である鋳鉄の共
晶の量を規制して射出時の固相率の制御を容易にし、適
正な固相率に加熱して射出することにより鋳鉄のダイカ
ストを容易にし、さらに、その成分組成を適正化するこ
とも加えて品質特性の良好な製品を得ることができるよ
うにしたもので、ダイカスト用鋳鉄として有利に用いら
れるばかりでなく、鋳鉄のガイカスト製品の製造及びそ
の用途拡大に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＣとSiの含有量の範囲を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共晶の量が50wt％以上、70wt％以下とな
るＣと残部が実質的に鉄の組成よりなることを特徴とす
る流動性に富む固液共存域のダイカスト用鋳鉄。
【請求項２】Ｃ：2.6wt ％以上、3.6wt ％以下及び Si：１wt％以上、３wt％以下を、炭素当量＝Ｃ（wt％) ＋0.3 Si（wt％) が、3.5 wt
％以上、3.9 wt％以下を満足する範囲で含有し、さら
に、 Mn：0.1 wt％以上、１wt％以下を含み、残部は鉄及び不可避不純物の組成になる請求項
１に記載の固液共存域のダイカスト用鋳鉄。
【請求項３】固相率が30wt％以上、50wt％以下の固液
共存域に加熱して射出成型することを特徴とする請求項
１に記載のダイカスト用鋳鉄の使用方法。