JPH10195586A - Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物およびその鋳造方法 - Google Patents
Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物およびその鋳造方法Info
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- JPH10195586A JPH10195586A JP1199397A JP1199397A JPH10195586A JP H10195586 A JPH10195586 A JP H10195586A JP 1199397 A JP1199397 A JP 1199397A JP 1199397 A JP1199397 A JP 1199397A JP H10195586 A JPH10195586 A JP H10195586A
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱処理後において、高いヤング率を示すＦｅ
−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を提供する。 【解決手段】 鋳造後、炭化物の微細球状化熱処理を施
されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物において、金属組織内
に存する黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％に設定する。こ
れにより、熱処理後の鋳物における黒鉛の面積率Ａ2 を
Ａ2 ＜８％に抑制えて、その熱処理品のヤング率Ｅを向
上させることができる。
−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を提供する。 【解決手段】 鋳造後、炭化物の微細球状化熱処理を施
されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物において、金属組織内
に存する黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％に設定する。こ
れにより、熱処理後の鋳物における黒鉛の面積率Ａ2 を
Ａ2 ＜８％に抑制えて、その熱処理品のヤング率Ｅを向
上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合
金鋳物、特に、鋳造後において炭化物の微細球状化熱処
理を施されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物およびその鋳造
方法に関する。
金鋳物、特に、鋳造後において炭化物の微細球状化熱処
理を施されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物およびその鋳造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、先に、鋳造後のＦｅ−Ｃ−
Ｓｉ系合金鋳物に存する炭化物、即ち、主としてセメン
タイトを熱処理により微細球状化することによって、前
記鋳物の機械的強度を、機械構造用炭素鋼と同程度まで
向上させることのできる技術を開発した（特願平８−２
５０９５３号明細書および図面参照）。
Ｓｉ系合金鋳物に存する炭化物、即ち、主としてセメン
タイトを熱処理により微細球状化することによって、前
記鋳物の機械的強度を、機械構造用炭素鋼と同程度まで
向上させることのできる技術を開発した（特願平８−２
５０９５３号明細書および図面参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記熱処理後のＦｅ−
Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の金属組織には、微細球状化したセ
メントタイトだけでなく黒鉛も存在する。この黒鉛に
は、熱処理前、したがって鋳造後の前記鋳物がもともと
有していたものと、前記熱処理中にセメントタイトの一
部が分解して生じたＣ（炭素）に起因するものとが含ま
れ、この黒鉛量が一定量を超えると、熱処理後のＦｅ−
Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の機械的強度の向上が妨げられる。
Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の金属組織には、微細球状化したセ
メントタイトだけでなく黒鉛も存在する。この黒鉛に
は、熱処理前、したがって鋳造後の前記鋳物がもともと
有していたものと、前記熱処理中にセメントタイトの一
部が分解して生じたＣ（炭素）に起因するものとが含ま
れ、この黒鉛量が一定量を超えると、熱処理後のＦｅ−
Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の機械的強度の向上が妨げられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記熱処理に
より生じる黒鉛量が略一定していることから、鋳造によ
り生じる黒鉛量を所定値に抑え、これにより前記熱処理
による機械的強度向上を実現し得るようにした前記Ｆｅ
−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を提供することを目的とする。
より生じる黒鉛量が略一定していることから、鋳造によ
り生じる黒鉛量を所定値に抑え、これにより前記熱処理
による機械的強度向上を実現し得るようにした前記Ｆｅ
−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を提供することを目的とする。
【０００５】前記目的を達成するため本発明によれば、
鋳造後、炭化物の微細球状化熱処理を施されるＦｅ−Ｃ
−Ｓｉ系合金鋳物において、金属組織内に存する黒鉛の
面積率Ａ1 がＡ1 ＜５％であるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳
物が提供される。
鋳造後、炭化物の微細球状化熱処理を施されるＦｅ−Ｃ
−Ｓｉ系合金鋳物において、金属組織内に存する黒鉛の
面積率Ａ1 がＡ1 ＜５％であるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳
物が提供される。
【０００６】前記のように構成すると、鋳造後の黒鉛の
面積率Ａ1 ＜５％において、熱処理後の黒鉛の面積率Ａ
2 をＡ2 ＜８％に抑制して、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物
の機械的強度、特に、ヤング率を、例えば球状黒鉛鋳鉄
のそれよりも向上させることが可能である。
面積率Ａ1 ＜５％において、熱処理後の黒鉛の面積率Ａ
2 をＡ2 ＜８％に抑制して、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物
の機械的強度、特に、ヤング率を、例えば球状黒鉛鋳鉄
のそれよりも向上させることが可能である。
【０００７】また鋳造後の黒鉛の面積率Ａ1 ＝０．３％
において、熱処理後の黒鉛の面積率Ａ2 をＡ2 ＝１．４
％に抑制して、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物のヤング率
を、機械構造用炭素鋼のそれと同程度まで向上させるこ
とが可能である。
において、熱処理後の黒鉛の面積率Ａ2 をＡ2 ＝１．４
％に抑制して、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物のヤング率
を、機械構造用炭素鋼のそれと同程度まで向上させるこ
とが可能である。
【０００８】ただし、鋳造後の黒鉛面積率Ａ1 がＡ1 ≧
５％になると、熱処理後のＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の
機械的強度が球状黒鉛鋳鉄のそれと略同等となるか、ま
たはそれを下回る。
５％になると、熱処理後のＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の
機械的強度が球状黒鉛鋳鉄のそれと略同等となるか、ま
たはそれを下回る。
【０００９】本発明は前記構成のＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金
鋳物を量産することが可能な前記鋳造方法を提供するこ
とを目的とする。
鋳物を量産することが可能な前記鋳造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】前記目的を達成するため本発明によれば、
共晶量ＥｃがＥｃ＜５０重量％であるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系
合金よりなり、且つ液相状態および固液共存状態の一方
の状態にある鋳造材料を鋳型に充填する第１工程と、前
記鋳造材料を凝固させてＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を得
る第２工程と、前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を冷却す
る第３工程とを順次行い、前記第２工程における前記鋳
造材料の平均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設
定し、前記第３工程における前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金
鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2 をＶ
2 ≧９００℃／min に設定するＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳
物の鋳造方法が提供される。
共晶量ＥｃがＥｃ＜５０重量％であるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系
合金よりなり、且つ液相状態および固液共存状態の一方
の状態にある鋳造材料を鋳型に充填する第１工程と、前
記鋳造材料を凝固させてＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を得
る第２工程と、前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を冷却す
る第３工程とを順次行い、前記第２工程における前記鋳
造材料の平均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設
定し、前記第３工程における前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金
鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2 をＶ
2 ≧９００℃／min に設定するＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳
物の鋳造方法が提供される。
【００１１】共晶量Ｅｃは黒鉛の面積率に関係する。そ
こで、共晶量ＥｃをＥｃ＜５０重量％に設定し、また平
均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設定すると、
Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物に晶出する黒鉛量を、その面
積率Ａ1 においてＡ1 ＜５％に抑制することが可能であ
る。また前記平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min
に設定すると、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物における黒鉛
の析出を妨げてその面積率Ａ1 を凝固時のＡ1 ＜５％に
維持することが可能である。
こで、共晶量ＥｃをＥｃ＜５０重量％に設定し、また平
均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５００℃／min に設定すると、
Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物に晶出する黒鉛量を、その面
積率Ａ1 においてＡ1 ＜５％に抑制することが可能であ
る。また前記平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min
に設定すると、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物における黒鉛
の析出を妨げてその面積率Ａ1 を凝固時のＡ1 ＜５％に
維持することが可能である。
【００１２】ただし、共晶量ＥｃがＥｃ≧５０重量％で
は、平均凝固速度Ｖ1 および平均冷却速度Ｖ2 をそれぞ
れＶ1 ≧５００℃／min およびＶ2 ≧９００℃／min に
設定しても、黒鉛の面積率Ａ1 がＡ1 ≧５％となる。ま
た平均凝固速度Ｖ1 がＶ1 ＜５００℃／min では、共晶
量ＥｃをＥｃ＜５０重量％に設定しても黒鉛の面積率Ａ
1 がＡ1 ≧５％となる。さらに平均冷却速度Ｖ2 がＶ2
＜９００℃／min では、黒鉛の面積率Ａ1 ＜５％を維持
することができない。
は、平均凝固速度Ｖ1 および平均冷却速度Ｖ2 をそれぞ
れＶ1 ≧５００℃／min およびＶ2 ≧９００℃／min に
設定しても、黒鉛の面積率Ａ1 がＡ1 ≧５％となる。ま
た平均凝固速度Ｖ1 がＶ1 ＜５００℃／min では、共晶
量ＥｃをＥｃ＜５０重量％に設定しても黒鉛の面積率Ａ
1 がＡ1 ≧５％となる。さらに平均冷却速度Ｖ2 がＶ2
＜９００℃／min では、黒鉛の面積率Ａ1 ＜５％を維持
することができない。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に示す加圧鋳造装置１はＦｅ
−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳造材料を用いてチクソキャ
スティング法、またはダイカスト法の適用下で鋳物を鋳
造するために用いられる。その加圧鋳造装置１は、鉛直
な合せ面２ａ，３ａを有する固定金型２および可動金型
３よりなる鋳型ｍを備え、両合せ面２ａ，３ａ間に鋳物
成形用キャビティ４が形成される。固定金型２に、半溶
融鋳造材料５を設置し、また溶湯を保持するチャンバ６
が形成され、そのチャンバ６はゲート７を介してキャビ
ティ４に連通する。また固定金型２に、チャンバ６に連
通するスリーブ８が水平に付設され、そのスリーブ８に
チャンバ６に挿脱される加圧プランジャ９が摺動自在に
嵌合される。スリーブ８は、その周壁上部に材料および
溶湯用挿入口１０を有する。固定および可動金型２，３
には、それぞれキャビティ４に近接するように冷却液通
路１１が設けられている。
−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳造材料を用いてチクソキャ
スティング法、またはダイカスト法の適用下で鋳物を鋳
造するために用いられる。その加圧鋳造装置１は、鉛直
な合せ面２ａ，３ａを有する固定金型２および可動金型
３よりなる鋳型ｍを備え、両合せ面２ａ，３ａ間に鋳物
成形用キャビティ４が形成される。固定金型２に、半溶
融鋳造材料５を設置し、また溶湯を保持するチャンバ６
が形成され、そのチャンバ６はゲート７を介してキャビ
ティ４に連通する。また固定金型２に、チャンバ６に連
通するスリーブ８が水平に付設され、そのスリーブ８に
チャンバ６に挿脱される加圧プランジャ９が摺動自在に
嵌合される。スリーブ８は、その周壁上部に材料および
溶湯用挿入口１０を有する。固定および可動金型２，３
には、それぞれキャビティ４に近接するように冷却液通
路１１が設けられている。
【００１４】表１は、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳
造材料の例１〜９に関するＣおよびＳｉ含有量（残部は
不可避不純物を含むＦｅ）、共晶量Ｅｃ、液相線温度、
共晶温度および共析変態終了温度をそれぞれ示す。
造材料の例１〜９に関するＣおよびＳｉ含有量（残部は
不可避不純物を含むＦｅ）、共晶量Ｅｃ、液相線温度、
共晶温度および共析変態終了温度をそれぞれ示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】先ず、鋳造材料の例１〜８を用い、次のよ
うなチクソキャスティング法の適用下で、材料の例１〜
８に対応する鋳物の例１〜８を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１２２０℃まで誘導加熱して、固相と液相と
が共存する半溶融鋳造材料を調製した。この材料の固相
率ＲはＲ＝７０％であった。次いで、図１の加圧鋳造装
置１において、固定および可動金型２，３の温度を制御
すると共にそのチャンバ６内に前記半溶融鋳造材料５を
設置し、加圧プランジャ９を作動させてその鋳造材料５
をキャビティ４に充填した。この場合、半溶融鋳造材料
５の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された半溶融鋳造材料５に加
圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳造材料５を凝固さ
せて鋳物を得た。この場合、半溶融鋳造材料５の平均凝
固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃に設定された。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
はＶ2 ≧１３０４℃／min に設定された。鋳物の例１〜
８における共析変態終了温度は表１に示した通りであ
り、この温度よりも約１００℃低い温度およびその近傍
を共析変態終了温度域とする。
うなチクソキャスティング法の適用下で、材料の例１〜
８に対応する鋳物の例１〜８を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１２２０℃まで誘導加熱して、固相と液相と
が共存する半溶融鋳造材料を調製した。この材料の固相
率ＲはＲ＝７０％であった。次いで、図１の加圧鋳造装
置１において、固定および可動金型２，３の温度を制御
すると共にそのチャンバ６内に前記半溶融鋳造材料５を
設置し、加圧プランジャ９を作動させてその鋳造材料５
をキャビティ４に充填した。この場合、半溶融鋳造材料
５の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された半溶融鋳造材料５に加
圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳造材料５を凝固さ
せて鋳物を得た。この場合、半溶融鋳造材料５の平均凝
固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃に設定された。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
はＶ2 ≧１３０４℃／min に設定された。鋳物の例１〜
８における共析変態終了温度は表１に示した通りであ
り、この温度よりも約１００℃低い温度およびその近傍
を共析変態終了温度域とする。
【００１７】次に、鋳造材料の例９を用い、次のような
ダイカスト法の適用下で、材料の例９に対応する鋳物の
例９を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１４００℃にて溶解して、固相率が０％の溶
湯を調製した。次いで、図１の加圧鋳造装置１におい
て、固定および可動金型２，３の温度を制御すると共に
そのチャンバ６内に前記溶湯を保持させ、加圧プランジ
ャ９を作動させてその溶湯をキャビティ４に充填した。
この場合、溶湯の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された溶湯に加圧力を付与
し、その加圧下で溶湯を凝固させて鋳物を得た。この場
合、溶湯の平均凝固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃に設定さ
れた。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
は、前記同様に、Ｖ2 ≧１３０４℃／min に設定され
た。
ダイカスト法の適用下で、材料の例９に対応する鋳物の
例９を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１４００℃にて溶解して、固相率が０％の溶
湯を調製した。次いで、図１の加圧鋳造装置１におい
て、固定および可動金型２，３の温度を制御すると共に
そのチャンバ６内に前記溶湯を保持させ、加圧プランジ
ャ９を作動させてその溶湯をキャビティ４に充填した。
この場合、溶湯の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された溶湯に加圧力を付与
し、その加圧下で溶湯を凝固させて鋳物を得た。この場
合、溶湯の平均凝固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃に設定さ
れた。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
は、前記同様に、Ｖ2 ≧１３０４℃／min に設定され
た。
【００１８】鋳物、つまり鋳放し品の例１〜９につい
て、黒鉛の面積率Ａ1 を測定した。この面積率Ａ1 は、
テストピースを研磨し、エッチングを行うことなく、画
像回析装置（ＩＰ−１０００ＰＣ、旭化成社製）を用い
て求められた。
て、黒鉛の面積率Ａ1 を測定した。この面積率Ａ1 は、
テストピースを研磨し、エッチングを行うことなく、画
像回析装置（ＩＰ−１０００ＰＣ、旭化成社製）を用い
て求められた。
【００１９】鋳放し品の例１〜９に熱処理を施して炭化
物、主としてセメントタイトの微細球状化を行い、次い
で熱処理後の鋳物、つまり熱処理品の例１〜９につい
て、前記同様の方法で黒鉛の面積率Ａ2 を測定し、また
ヤング率Ｅ、引張強さおよび硬さを求めた。
物、主としてセメントタイトの微細球状化を行い、次い
で熱処理後の鋳物、つまり熱処理品の例１〜９につい
て、前記同様の方法で黒鉛の面積率Ａ2 を測定し、また
ヤング率Ｅ、引張強さおよび硬さを求めた。
【００２０】表２は鋳放し品に対する熱処理条件を示
す。
す。
【００２１】
【表２】
【００２２】表３は、鋳放し品の例１〜９における黒鉛
の面積率Ａ1 ならびに熱処理品の例１〜９における黒鉛
の面積率Ａ2 、ヤング率Ｅ、引張強さおよび硬さを示
す。
の面積率Ａ1 ならびに熱処理品の例１〜９における黒鉛
の面積率Ａ2 、ヤング率Ｅ、引張強さおよび硬さを示
す。
【００２３】
【表３】
【００２４】図２は、表１，３に基づいて、共晶量Ｅｃ
と、鋳放し品および熱処理品における黒鉛の面積率
Ａ1 ，Ａ2 との関係をグラフ化したものである。図２か
ら、鋳放し品に熱処理を施すと、黒鉛量が増加すること
が判る。
と、鋳放し品および熱処理品における黒鉛の面積率
Ａ1 ，Ａ2 との関係をグラフ化したものである。図２か
ら、鋳放し品に熱処理を施すと、黒鉛量が増加すること
が判る。
【００２５】図３は、表２に基づいて、熱処理品の例１
〜９における黒鉛の面積率Ａ2 とヤング率Ｅとの関係を
グラフ化したものである。
〜９における黒鉛の面積率Ａ2 とヤング率Ｅとの関係を
グラフ化したものである。
【００２６】図３から明らかなように、黒鉛の面積率Ａ
2 をＡ2 ＜８％に設定すると、熱処理品の例１〜５のご
とく、それらのヤング率ＥをＥ≧１７０ＧＰａにして球
状黒鉛鋳鉄のそれ（Ｅ＝１６２ＧＰａ）よりも確実に向
上させることができる。これを実現するためには、図２
に示すように、共晶量Ｅｃ＜５０重量％において、鋳放
し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％に設定する
ことが必要である。
2 をＡ2 ＜８％に設定すると、熱処理品の例１〜５のご
とく、それらのヤング率ＥをＥ≧１７０ＧＰａにして球
状黒鉛鋳鉄のそれ（Ｅ＝１６２ＧＰａ）よりも確実に向
上させることができる。これを実現するためには、図２
に示すように、共晶量Ｅｃ＜５０重量％において、鋳放
し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％に設定する
ことが必要である。
【００２７】また図３から明らかなように黒鉛の面積率
Ａ2 をＡ2 ≦１．４％に設定すると、熱処理品の例１の
ごとく、そのヤング率ＥをＥ≧２００ＧＰａにして機械
構造用炭素鋼のそれ（Ｅ＝２０２ＧＰａ）と同程度まで
向上させることができる。これを実現するためには、図
２に示すように、共晶量Ｅｃ＜５０重量％において、鋳
放し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ≦０．３％に設
定することが必要である。
Ａ2 をＡ2 ≦１．４％に設定すると、熱処理品の例１の
ごとく、そのヤング率ＥをＥ≧２００ＧＰａにして機械
構造用炭素鋼のそれ（Ｅ＝２０２ＧＰａ）と同程度まで
向上させることができる。これを実現するためには、図
２に示すように、共晶量Ｅｃ＜５０重量％において、鋳
放し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ≦０．３％に設
定することが必要である。
【００２８】次に、鋳造材料の例２を用い、前記と同様
のチクソキャスティング法を実施して平均凝固速度Ｖ1
および平均冷却速度Ｖ2 と、黒鉛の面積率Ａ1 との関係
を調べたところ、表４の結果を得た。
のチクソキャスティング法を実施して平均凝固速度Ｖ1
および平均冷却速度Ｖ2 と、黒鉛の面積率Ａ1 との関係
を調べたところ、表４の結果を得た。
【００２９】
【表４】
【００３０】図４は表４に基づいて、平均凝固速度Ｖ1
および平均冷却速度Ｖ2 と、黒鉛の面積率Ａ1 との関係
をグラフ化したものである。図４から明らかなように、
鋳放し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％にする
ためには、平均凝固速度Ｖ1をＶ1 ≧５００℃／min に
設定し、また平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min
に設定することが必要である。前記のような速い平均凝
固速度Ｖ1 は、金型、黒鉛型等の熱伝導率の高い型を用
いることによって達成される。
および平均冷却速度Ｖ2 と、黒鉛の面積率Ａ1 との関係
をグラフ化したものである。図４から明らかなように、
鋳放し品における黒鉛の面積率Ａ1 をＡ1 ＜５％にする
ためには、平均凝固速度Ｖ1をＶ1 ≧５００℃／min に
設定し、また平均冷却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min
に設定することが必要である。前記のような速い平均凝
固速度Ｖ1 は、金型、黒鉛型等の熱伝導率の高い型を用
いることによって達成される。
【００３１】図５，６（ａ）は鋳放し品の例２における
金属組織を示す顕微鏡写真であり、図５は研磨後に、ま
た図６（ａ）はナイタル液によるエッチング後にそれぞ
れ該当する。図５において、黒点状部分が微細黒鉛であ
り、その面積率Ａ1 はＡ1 ＝０．４％である。図６にお
いて、網目状セメンタイトが島状のマルテンサイトを取
囲むように存在することが判る。
金属組織を示す顕微鏡写真であり、図５は研磨後に、ま
た図６（ａ）はナイタル液によるエッチング後にそれぞ
れ該当する。図５において、黒点状部分が微細黒鉛であ
り、その面積率Ａ1 はＡ1 ＝０．４％である。図６にお
いて、網目状セメンタイトが島状のマルテンサイトを取
囲むように存在することが判る。
【００３２】図７は、鋳放し品の例２に熱処理を施して
得られた熱処理品の例２（表３参照）の金属組織を示す
顕微鏡写真である。図７において、黒点状および黒線状
部分が黒鉛であり、その面積率Ａ2 はＡ2 ＝２％であ
る。薄灰色部分はフェライト、濃灰色の層状部分はパー
ライトである。
得られた熱処理品の例２（表３参照）の金属組織を示す
顕微鏡写真である。図７において、黒点状および黒線状
部分が黒鉛であり、その面積率Ａ2 はＡ2 ＝２％であ
る。薄灰色部分はフェライト、濃灰色の層状部分はパー
ライトである。
【００３３】図８（ａ）は鋳放し品の例２4 の金属組織
を示す顕微鏡写真であり、ナイタル液によるエッチング
後に該当する。図８において、少量の網目状セメンタイ
トと、比較的多くの大、小黒鉛が観察される。この場合
の黒鉛の面積率Ａ1 はＡ1 ＝６．１％である。
を示す顕微鏡写真であり、ナイタル液によるエッチング
後に該当する。図８において、少量の網目状セメンタイ
トと、比較的多くの大、小黒鉛が観察される。この場合
の黒鉛の面積率Ａ1 はＡ1 ＝６．１％である。
【００３４】図９は、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなる鋳
造材料におけるＣおよびＳｉ含有量と共晶量Ｅｃとの関
係を示す。
造材料におけるＣおよびＳｉ含有量と共晶量Ｅｃとの関
係を示す。
【００３５】本発明における鋳造材料としては、１．４
５重量％＜Ｃ＜３．０３重量％、０．７重量％≦Ｓｉ≦
３重量％および不可避不純物を含む残部Ｆｅよりなり、
且つ共晶量ＥｃがＥｃ＜５０重量％であるＦｅ−Ｃ−Ｓ
ｉ系合金が用いられる。この組成範囲は、図９において
Ｃ含有量をｘ軸とし、またＳｉ含有量をｙ軸としたと
き、座標（１．９５，０．７）…点ａ1 、座標（３．０
３，０．７）…点ａ2 、座標（２．４２，３）…点
ａ3 、座標（１．４５，３）…点ａ4 を結んで得られる
略平行四辺形の図形の範囲内である。ただし、前記組成
範囲の限界を示す前記図形の輪郭ｂ上の組成から、５０
重量％共晶線上に在る両点ａ2 ，ａ3 およびそれらを結
ぶ線分ｂ1 上の組成、ならびに０重量％共晶線上に在る
両点ａ1 ，ａ4およびそれらを結ぶ線分ｂ2 上の組成は
除かれる。
５重量％＜Ｃ＜３．０３重量％、０．７重量％≦Ｓｉ≦
３重量％および不可避不純物を含む残部Ｆｅよりなり、
且つ共晶量ＥｃがＥｃ＜５０重量％であるＦｅ−Ｃ−Ｓ
ｉ系合金が用いられる。この組成範囲は、図９において
Ｃ含有量をｘ軸とし、またＳｉ含有量をｙ軸としたと
き、座標（１．９５，０．７）…点ａ1 、座標（３．０
３，０．７）…点ａ2 、座標（２．４２，３）…点
ａ3 、座標（１．４５，３）…点ａ4 を結んで得られる
略平行四辺形の図形の範囲内である。ただし、前記組成
範囲の限界を示す前記図形の輪郭ｂ上の組成から、５０
重量％共晶線上に在る両点ａ2 ，ａ3 およびそれらを結
ぶ線分ｂ1 上の組成、ならびに０重量％共晶線上に在る
両点ａ1 ，ａ4およびそれらを結ぶ線分ｂ2 上の組成は
除かれる。
【００３６】ただし、共晶量ＥｃがＥｃ≧５０重量％で
は黒鉛量が増加し、一方、Ｅｃ＝０重量％では炭化物が
生成されない。またＳｉ含有量がＳｉ＜０．７重量％で
は、鋳造温度の上昇を来たし、一方、Ｓｉ＞３重量％で
はシリコフェライトが生じるため鋳物の機械的特性が低
下傾向となる。
は黒鉛量が増加し、一方、Ｅｃ＝０重量％では炭化物が
生成されない。またＳｉ含有量がＳｉ＜０．７重量％で
は、鋳造温度の上昇を来たし、一方、Ｓｉ＞３重量％で
はシリコフェライトが生じるため鋳物の機械的特性が低
下傾向となる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、熱処理後において球状黒鉛鋳鉄よりも優
れると共に機械構造用炭素鋼と同等の機械的特性、特
に、高いヤング率Ｅを示すＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を
提供することができる。
ことによって、熱処理後において球状黒鉛鋳鉄よりも優
れると共に機械構造用炭素鋼と同等の機械的特性、特
に、高いヤング率Ｅを示すＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を
提供することができる。
【００３８】また本発明によれば、前記のような手段を
採用することによって前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を
量産することが可能な鋳造方法を提供することができ
る。
採用することによって前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物を
量産することが可能な鋳造方法を提供することができ
る。
【図１】加圧鋳造装置の縦断面図である。
【図２】共晶量Ｅｃと黒鉛の面積率Ａ1 ，Ａ2 との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】各種鋳物（熱処理品）のヤング率Ｅを示すグラ
フである。
フである。
【図４】平均凝固速度Ｖ1 および平均冷却速度Ｖ2 と黒
鉛の面積率Ａ1 との関係を示すグラフである。
鉛の面積率Ａ1 との関係を示すグラフである。
【図５】鋳物（鋳放し品）の例２における研磨後の金属
組織を示す顕微鏡写真である。
組織を示す顕微鏡写真である。
【図６】（ａ）は、鋳物（鋳放し品）の例２におけるエ
ッチング後の金属組織を示す顕微鏡写真、（ｂ）は
（ａ）の要部写図である。
ッチング後の金属組織を示す顕微鏡写真、（ｂ）は
（ａ）の要部写図である。
【図７】鋳物（熱処理品）の例２の金属組織を示す顕微
鏡写真である。
鏡写真である。
【図８】（ａ）は、鋳物（鋳放し品）の例２4 における
エッチング後の金属組織を示す顕微鏡写真、（ｂ）は
（ａ）の要部写図である。
エッチング後の金属組織を示す顕微鏡写真、（ｂ）は
（ａ）の要部写図である。
【図９】ＣおよびＳｉ含有量と、共晶量Ｅｃとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
４ キャビティ ５ 半溶融鋳造材料 ９ 加圧プランジャ １１ 冷却液通路 ｍ 鋳型
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１１月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】先ず、鋳造材料の例１〜８を用い、次のよ
うなチクソキャスティング法の適用下で、材料の例１〜
８に対応する鋳物の例１〜８を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１２２０℃まで誘導加熱して、固相と液相と
が共存する半溶融鋳造材料を調製した。この材料の固相
率ＲはＲ＝７０％であった。次いで、図１の加圧鋳造装
置１において、固定および可動金型２，３の温度を制御
すると共にそのチャンバ６内に前記半溶融鋳造材料５を
設置し、加圧プランジャ９を作動させてその鋳造材料５
をキャビティ４に充填した。この場合、半溶融鋳造材料
５の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された半溶融鋳造材料５に加
圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳造材料５を凝固さ
せて鋳物を得た。この場合、半溶融鋳造材料５の平均凝
固速度Ｖ1 はＶ 1 ＝６００℃／min に設定された。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
はＶ2 ≧１３０４℃／min に設定された。鋳物の例１〜
８における共析変態終了温度は表１に示した通りであ
り、この温度よりも約１００℃低い温度およびその近傍
を共析変態終了温度域とする。
うなチクソキャスティング法の適用下で、材料の例１〜
８に対応する鋳物の例１〜８を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１２２０℃まで誘導加熱して、固相と液相と
が共存する半溶融鋳造材料を調製した。この材料の固相
率ＲはＲ＝７０％であった。次いで、図１の加圧鋳造装
置１において、固定および可動金型２，３の温度を制御
すると共にそのチャンバ６内に前記半溶融鋳造材料５を
設置し、加圧プランジャ９を作動させてその鋳造材料５
をキャビティ４に充填した。この場合、半溶融鋳造材料
５の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された半溶融鋳造材料５に加
圧力を付与し、その加圧下で半溶融鋳造材料５を凝固さ
せて鋳物を得た。この場合、半溶融鋳造材料５の平均凝
固速度Ｖ1 はＶ 1 ＝６００℃／min に設定された。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
はＶ2 ≧１３０４℃／min に設定された。鋳物の例１〜
８における共析変態終了温度は表１に示した通りであ
り、この温度よりも約１００℃低い温度およびその近傍
を共析変態終了温度域とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】次に、鋳造材料の例９を用い、次のような
ダイカスト法の適用下で、材料の例９に対応する鋳物の
例９を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１４００℃にて溶解して、固相率が０％の溶
湯を調製した。次いで、図１の加圧鋳造装置１におい
て、固定および可動金型２，３の温度を制御すると共に
そのチャンバ６内に前記溶湯を保持させ、加圧プランジ
ャ９を作動させてその溶湯をキャビティ４に充填した。
この場合、溶湯の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された溶湯に加圧力を付与
し、その加圧下で溶湯を凝固させて鋳物を得た。この場
合、溶湯の平均凝固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃／min に
設定された。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
は、前記同様に、Ｖ2 ≧１３０４℃／min に設定され
た。
ダイカスト法の適用下で、材料の例９に対応する鋳物の
例９を鋳造した。 （ａ） 第１工程 鋳造材料を１４００℃にて溶解して、固相率が０％の溶
湯を調製した。次いで、図１の加圧鋳造装置１におい
て、固定および可動金型２，３の温度を制御すると共に
そのチャンバ６内に前記溶湯を保持させ、加圧プランジ
ャ９を作動させてその溶湯をキャビティ４に充填した。
この場合、溶湯の充填圧力は３６ＭＰａであった。 （ｂ） 第２工程 加圧プランジャ９をストローク終端に保持することによ
ってキャビティ４内に充填された溶湯に加圧力を付与
し、その加圧下で溶湯を凝固させて鋳物を得た。この場
合、溶湯の平均凝固速度Ｖ1 はＶ1 ＝６００℃／min に
設定された。 （ｃ） 第３工程 鋳物を約４００℃まで冷却し、次いで離型した。この場
合、鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷却速度Ｖ2
は、前記同様に、Ｖ2 ≧１３０４℃／min に設定され
た。
Claims (4)
- 【請求項１】 鋳造後、炭化物の微細球状化熱処理を施
されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物において、金属組織内
に存する黒鉛の面積率Ａ1 がＡ1 ＜５％であることを特
徴とするＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物。 - 【請求項２】 １．４５重量％＜Ｃ＜３．０３重量％、
０．７重量％≦Ｓｉ≦３重量％および不可避不純物を含
む残部Ｆｅよりなり、且つ共晶量ＥｃがＥｃ＜５０重量
％である、請求項１記載のＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物。 - 【請求項３】 共晶量ＥｃがＥｃ＜５０重量％であるＦ
ｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金よりなり、且つ液相状態および固液
共存状態の一方の状態にある鋳造材料を鋳型に充填する
第１工程と、前記鋳造材料を凝固させてＦｅ−Ｃ−Ｓｉ
系合金鋳物を得る第２工程と、前記Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合
金鋳物を冷却する第３工程とを順次行い、前記第２工程
における前記鋳造材料の平均凝固速度Ｖ1 をＶ1 ≧５０
０℃／min に設定し、前記第３工程における前記Ｆｅ−
Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の共析変態終了温度域までの平均冷
却速度Ｖ2 をＶ2 ≧９００℃／min に設定することを特
徴とするＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法。 - 【請求項４】 前記鋳造材料は、１．４５重量％＜Ｃ＜
３．０３重量％、０．７重量％≦Ｓｉ≦３重量％および
不可避不純物を含む残部Ｆｅよりなる、請求項３記載の
Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法。
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01199397A JP4318761B2 (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法 |
| US09/077,169 US6136101A (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Casting material for thixocasting, method for preparing partially solidified casting material for thixocasting, thixo-casting method, iron-base cast, and method for heat-treating iron-base cast |
| EP04007288A EP1460138B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | A process for preparing a thixocast semi-molten casting material |
| DE69736997T DE69736997T2 (de) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Verfahren zur Herstellung eines eisenbasierten Thixogiessmaterials |
| EP04007290A EP1460144B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | A process for thermally treating an Fe-based cast product and the product obtained by the process |
| EP97937868A EP0864662B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Casting material for thixocasting, method for preparing partially solidified casting material for thixocasting, thixo-casting method, iron-base cast, and method for heat-treating iron-base cast |
| CA002236639A CA2236639C (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Thixocast casting material, process for preparing thixocast semi-molten casting material, thixocasting process, fe-based cast product, and process for thermally treating fe-based cast product |
| EP04007289A EP1460143B1 (en) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | A process for preparing an Fe-based thixocast material |
| DE69735063T DE69735063T2 (de) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Giessmaterial zum thixogiessen, verfahren zur herstellung von halbfestem giessmaterial zum thixogiessen, verfahren zum thixogiessen, eisenbasisgussstück und verfahren zur wärmebehandlung von eisenbasisgussstücken |
| DE69736933T DE69736933T2 (de) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Verfahren zur Wärmebehandlung eines eisenbasierten gegossenen Gegenstandes und der nach diesem Verfahren hergestellte Gegenstand |
| DE69737048T DE69737048T2 (de) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Verfahren zur Herstellung eines halbfesten Thixogiessmaterials |
| PCT/JP1997/003058 WO1998010111A1 (fr) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Materiau de coulage pour coulage thixotropique, procede de preparation d'un materiau de coulage partiellement solidifie pour coulage thixotropique, procede de coulage thixotropique, coulee a base de fer et procede de traitement thermique de coulee a base de fer |
| US09/669,219 US6527878B1 (en) | 1996-09-02 | 2000-09-25 | Thixocast casting material, process for preparing thixocasting semi-molten casting material, thixocast process, fe-based cast product, and process for thermally treating fe-based cast product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01199397A JP4318761B2 (ja) | 1997-01-07 | 1997-01-07 | Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195586A true JPH10195586A (ja) | 1998-07-28 |
| JP4318761B2 JP4318761B2 (ja) | 2009-08-26 |
Family
ID=11793116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01199397A Expired - Lifetime JP4318761B2 (ja) | 1996-09-02 | 1997-01-07 | Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金鋳物の鋳造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4318761B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004198A1 (fr) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Materiau en alliage de fer pour thixocoulage et procede de chauffage dudit alliage |
| JP2007247601A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Daikin Ind Ltd | スクロール圧縮機のスクロール部材 |
| JP2007263105A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-10-11 | Daikin Ind Ltd | 圧縮機 |
| US8167596B2 (en) | 2006-03-03 | 2012-05-01 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor and manufacturing method thereof |
| US8366425B2 (en) | 2006-02-28 | 2013-02-05 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor slider, slider preform, scroll part, and compressor |
-
1997
- 1997-01-07 JP JP01199397A patent/JP4318761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004198A1 (fr) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Materiau en alliage de fer pour thixocoulage et procede de chauffage dudit alliage |
| GB2345699A (en) * | 1998-07-14 | 2000-07-19 | Honda Motor Co Ltd | Fe alloy material for thixocasting and method for heating the same |
| GB2345699B (en) * | 1998-07-14 | 2003-01-15 | Honda Motor Co Ltd | Thixocast Fe-based alloy material and process for heating the same |
| US6616777B1 (en) | 1998-07-14 | 2003-09-09 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fe alloy material for thixocasting and method for heating the same |
| US8366425B2 (en) | 2006-02-28 | 2013-02-05 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor slider, slider preform, scroll part, and compressor |
| JP2007263105A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-10-11 | Daikin Ind Ltd | 圧縮機 |
| US8167596B2 (en) | 2006-03-03 | 2012-05-01 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor and manufacturing method thereof |
| US8690558B2 (en) | 2006-03-03 | 2014-04-08 | Daikin Industries, Ltd. | Compressor and manufacturing method thereof |
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|---|---|
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