JPH10273711A - 高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法 - Google Patents
高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法Info
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- JPH10273711A JPH10273711A JP7857597A JP7857597A JPH10273711A JP H10273711 A JPH10273711 A JP H10273711A JP 7857597 A JP7857597 A JP 7857597A JP 7857597 A JP7857597 A JP 7857597A JP H10273711 A JPH10273711 A JP H10273711A
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- cast iron
- spheroidal graphite
- graphite cast
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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】 比較的安価なコストで、高温域での脆化がな
く、機械的性質の優れた高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄を製造
する。 【構成】 Ｍｇ系球状化剤を用いて行なう球状化処理と
Ｓｉ系接種剤を用いて行なう接種処理とを高温用厚肉球
状黒鉛鋳鉄品に対して同時に行なうか、あるいは該球状
化処理を行なった後に該接種処理を行なうか、もしくは
該球状化処理のみを行なうようにしたものである。
く、機械的性質の優れた高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄を製造
する。 【構成】 Ｍｇ系球状化剤を用いて行なう球状化処理と
Ｓｉ系接種剤を用いて行なう接種処理とを高温用厚肉球
状黒鉛鋳鉄品に対して同時に行なうか、あるいは該球状
化処理を行なった後に該接種処理を行なうか、もしくは
該球状化処理のみを行なうようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温用厚肉球状黒鉛鋳
鉄品の製造方法に係り、特に、タービン部品やエンジン
部品等に使用することが出来る、高温域における機械的
性質に優れた高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法に関
するものである。
鉄品の製造方法に係り、特に、タービン部品やエンジン
部品等に使用することが出来る、高温域における機械的
性質に優れた高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】球状黒鉛鋳鉄は、４００℃近傍で急激に
脆化する。この現象については、従来、たとえば、特公
昭６２−２６３９５０号公報に開示されているように、
Ｍｇ誘起によるＳの粒界偏析が原因とされてきた。ま
た、一般論として、Ｍｏも脆化改善効果があるとされ、
結果的に、 Ｓの含有量を下げる。 適量のＭｏを添加する。 の２つの対策が採られてきた。以上が、従来の高温用厚
肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法の特徴である。
脆化する。この現象については、従来、たとえば、特公
昭６２−２６３９５０号公報に開示されているように、
Ｍｇ誘起によるＳの粒界偏析が原因とされてきた。ま
た、一般論として、Ｍｏも脆化改善効果があるとされ、
結果的に、 Ｓの含有量を下げる。 適量のＭｏを添加する。 の２つの対策が採られてきた。以上が、従来の高温用厚
肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法の特徴である。
【０００３】図５に、従来の高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品
の製造方法を用いて製造した高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品
の、温度と引張試験結果の相関を示し、表１に鋳造品の
化学成分を示す。ここで、ポイントＡ、ＢともＳ含有量
を下げ、ポイントＢはＭｏを添加している。
の製造方法を用いて製造した高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品
の、温度と引張試験結果の相関を示し、表１に鋳造品の
化学成分を示す。ここで、ポイントＡ、ＢともＳ含有量
を下げ、ポイントＢはＭｏを添加している。
【０００４】
【表１】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５や表１によると、
ポイントＡ、Ｂの双方とも、４００℃近傍での伸び、絞
りの低下、すなわち、脆化が著しく、常温時の半分以下
である。さらに、ポイントＢのＭｏを添加した場合は、
強度に改善は認められるものの、逆に延性が低下してい
る。以上の結果より、従来の製造方法では、４００℃近
傍における脆化を防止することが困難である。次に、従
来の製造方法では、溶湯の溶製時に用いる銑鉄、鋼屑、
戻り屑にＳの低いものを用いなければならない。また、
溶解および精錬時にＳを下げる場合においても、時間お
よび副資材（石灰、螢石等）を要するため、全体的にコ
ストが非常に割高になるし、Ｍｏ添加もコスト増を招
く。
ポイントＡ、Ｂの双方とも、４００℃近傍での伸び、絞
りの低下、すなわち、脆化が著しく、常温時の半分以下
である。さらに、ポイントＢのＭｏを添加した場合は、
強度に改善は認められるものの、逆に延性が低下してい
る。以上の結果より、従来の製造方法では、４００℃近
傍における脆化を防止することが困難である。次に、従
来の製造方法では、溶湯の溶製時に用いる銑鉄、鋼屑、
戻り屑にＳの低いものを用いなければならない。また、
溶解および精錬時にＳを下げる場合においても、時間お
よび副資材（石灰、螢石等）を要するため、全体的にコ
ストが非常に割高になるし、Ｍｏ添加もコスト増を招
く。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上述
の課題を解決するため、第１の発明では、Ｍｇ系球状化
剤を用いて行なう球状化処理とＳｉ系接種剤を用いて行
なう接種処理とを高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品に対して同
時に行なうか、あるいは該球状化処理を行なった後に該
接種処理を行なうか、もしくは該球状化処理のみを行な
うようにした。
の課題を解決するため、第１の発明では、Ｍｇ系球状化
剤を用いて行なう球状化処理とＳｉ系接種剤を用いて行
なう接種処理とを高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品に対して同
時に行なうか、あるいは該球状化処理を行なった後に該
接種処理を行なうか、もしくは該球状化処理のみを行な
うようにした。
【０００７】また、第２の発明では、第１に発明におけ
る高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の化学成分を、Ｃを３．１
０〜３．８０重量％、Ｓｉを１．８０〜２．７０重量
％、Ｐを０．０３〜０．１０重量％、Ｓを０．００１〜
０．０２％、Ｍｇを０．０３〜０．０６重量％含有し、
ＣＥ値（Ｃ＋１／２Ｓｉ＋１／２Ｐ）が４．００〜４．
４０重量％とした。
る高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の化学成分を、Ｃを３．１
０〜３．８０重量％、Ｓｉを１．８０〜２．７０重量
％、Ｐを０．０３〜０．１０重量％、Ｓを０．００１〜
０．０２％、Ｍｇを０．０３〜０．０６重量％含有し、
ＣＥ値（Ｃ＋１／２Ｓｉ＋１／２Ｐ）が４．００〜４．
４０重量％とした。
【０００８】そして、第３の発明では、高温用厚肉球状
黒鉛鋳鉄品の肉厚が１０ｃｍ以上か、または、モジュラ
スが２．５以上の部分を有する大型のものを対象とし
た。
黒鉛鋳鉄品の肉厚が１０ｃｍ以上か、または、モジュラ
スが２．５以上の部分を有する大型のものを対象とし
た。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明においては、高温用厚肉球
状黒鉛鋳鉄品の製造に際して、Ｍｇ系球状化剤を用いて
行なう球状化処理とＳｉ系接種剤を用いて行なう接種処
理とを高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品に対して同時に行なう
か、あるいは該球状化処理を行なった後に該接種処理を
行なうか、もしくは該球状化処理のみを行なうようにし
たため、常温から４５０℃までに全ての温度領域におい
て、機械的性質に優れた高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品を得
ることができる。また、第２の発明で規定した化学成分
構成とすることにより、ＰによるフリーＭｇ（非介在物
Ｍｇ）のセル境界偏析抑制作用に起因して、高温域での
著しい脆化が改善される。また、第３の発明では、高温
用厚肉球状黒鉛鋳鉄品として、肉厚が１０ｃｍ以上か、
または、モジュラスが２．５以上の部分を有する大型の
ものを対象としたので、高温強度の強い大型鋳鉄品が製
造できる。
状黒鉛鋳鉄品の製造に際して、Ｍｇ系球状化剤を用いて
行なう球状化処理とＳｉ系接種剤を用いて行なう接種処
理とを高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品に対して同時に行なう
か、あるいは該球状化処理を行なった後に該接種処理を
行なうか、もしくは該球状化処理のみを行なうようにし
たため、常温から４５０℃までに全ての温度領域におい
て、機械的性質に優れた高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品を得
ることができる。また、第２の発明で規定した化学成分
構成とすることにより、ＰによるフリーＭｇ（非介在物
Ｍｇ）のセル境界偏析抑制作用に起因して、高温域での
著しい脆化が改善される。また、第３の発明では、高温
用厚肉球状黒鉛鋳鉄品として、肉厚が１０ｃｍ以上か、
または、モジュラスが２．５以上の部分を有する大型の
ものを対象としたので、高温強度の強い大型鋳鉄品が製
造できる。
【００１０】
【実施例】以下図面に基づいて、本発明の実施例の詳細
について説明する。図１〜図４は本発明の実施例に係
り、図１は高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄の溶解から鋳込まで
の製造工程図、図２は鋳造品形状および引張試験片採取
位置を示す説明図、図３は引張試験片の詳細側面図、図
４は温度と引張試験結果の相関を示すグラフである。な
お、図５は従来法における温度と引張試験結果の相関を
示すグラフであり、表２は本発明による高温用厚肉球状
黒鉛鋳鉄品の化学成分表である。
について説明する。図１〜図４は本発明の実施例に係
り、図１は高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄の溶解から鋳込まで
の製造工程図、図２は鋳造品形状および引張試験片採取
位置を示す説明図、図３は引張試験片の詳細側面図、図
４は温度と引張試験結果の相関を示すグラフである。な
お、図５は従来法における温度と引張試験結果の相関を
示すグラフであり、表２は本発明による高温用厚肉球状
黒鉛鋳鉄品の化学成分表である。
【００１１】高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品に製造は、図１
の製造工程で行なわれ、溶解には、酸性ライニングを施
した溶解容量２０００ｋｇの高周波誘導炉を用いた。溶
解材料には、ダクタイル銑鉄を用い、黒鉛粉、Ｆｅ−Ｓ
ｉにより化学成分調整を行なった。図１の工程〜の
化学成分調整の後、工程にて１３５０〜１４５０℃で
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｓｉを用い、置注ぎ法により
球状化および接種処理を同時に行なった。処理反応が収
まった後に除滓をし、化学成分分析用の試料をサンプリ
ングした（工程）。以上の溶解方法によって、表２に
記載の分類Ｃ〜Ｆに示した各化学成分を有する溶湯を溶
製し、鋳型に鋳込んだ。球状化処理および接種処理から
鋳込みまでの時間は１５分以内とした。
の製造工程で行なわれ、溶解には、酸性ライニングを施
した溶解容量２０００ｋｇの高周波誘導炉を用いた。溶
解材料には、ダクタイル銑鉄を用い、黒鉛粉、Ｆｅ−Ｓ
ｉにより化学成分調整を行なった。図１の工程〜の
化学成分調整の後、工程にて１３５０〜１４５０℃で
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｓｉを用い、置注ぎ法により
球状化および接種処理を同時に行なった。処理反応が収
まった後に除滓をし、化学成分分析用の試料をサンプリ
ングした（工程）。以上の溶解方法によって、表２に
記載の分類Ｃ〜Ｆに示した各化学成分を有する溶湯を溶
製し、鋳型に鋳込んだ。球状化処理および接種処理から
鋳込みまでの時間は１５分以内とした。
【００１２】
【表２】
【００１３】その後、２４時間ほど鋳型内冷却を実施
し、解枠後に砂落しを行ない、図３の引張試験片１を、
図２の標準供試材（ＪＩＳ Ｇ ５５０２ Ｃ号）２の
図２に示す位置より採取した。引張試験には、１００Ｋ
Ｎのインストロン型引張試験機を用い、試験温度は常温
から５５０℃、歪み速度は０．２％耐力まで３．０×１
０-3Ｓ-1、それ以降は７．５×１０-2Ｓ-1とした。
し、解枠後に砂落しを行ない、図３の引張試験片１を、
図２の標準供試材（ＪＩＳ Ｇ ５５０２ Ｃ号）２の
図２に示す位置より採取した。引張試験には、１００Ｋ
Ｎのインストロン型引張試験機を用い、試験温度は常温
から５５０℃、歪み速度は０．２％耐力まで３．０×１
０-3Ｓ-1、それ以降は７．５×１０-2Ｓ-1とした。
【００１４】引張試験結果を図４に示す。図４によれ
ば、Ｐ含有量の増加によって４００℃近傍のおける著し
い脆化が、明らかに改善されており、常温から５５０℃
の全ての温度領域において１０％以上の伸びを示してい
る。また、Ｍｏを添加した場合は、０．２％耐力で若干
の上昇が認められるが、伸びの低下を考慮すると、添加
は必要ないと言える。以上のことから、本発明の方法
は、高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法として、特に大
型製品について、有効であることが判明した。
ば、Ｐ含有量の増加によって４００℃近傍のおける著し
い脆化が、明らかに改善されており、常温から５５０℃
の全ての温度領域において１０％以上の伸びを示してい
る。また、Ｍｏを添加した場合は、０．２％耐力で若干
の上昇が認められるが、伸びの低下を考慮すると、添加
は必要ないと言える。以上のことから、本発明の方法
は、高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法として、特に大
型製品について、有効であることが判明した。
【００１５】次に、本発明における高温用厚肉球状黒鉛
鋳鉄品の各化学成分の設定および臨界的意義について、
説明する。 （１）ＣおよびＳｉ 基本的には、Ｃ：３．４０〜３．６０重量％、Ｓｉ：
２．１０〜２．７０重量％とし、ＣＥ値により制御す
る。球状化黒鉛鋳鉄は黒鉛化の観点より、過共晶組成で
あることが望ましい。したがって、共晶度をＣＥ値によ
り判断することにした。具体的には、４．００重量％未
満では凝固時の黒鉛に伴なう凝固膨張量が不十分とな
り、引け巣が発生し易くなる。また、４．４０重量％を
越えると、黒鉛、Ｍｇ2 ＳｉＯ4 系ドロスが発生し、鋳
肌が粗悪となる。 （２）Ｐ ０．０３重量％以上で高温域における脆化改善効果が現
れる。厚肉球状黒鉛鋳鉄の場合は凝固セルが大きいた
め、０．１０重量％を越えると、セル境界で過度にＰが
濃化し、ステダイトの形成による脆化が起こる。通常、
中級の銑鉄、鋼屑、戻り屑を使用した場合、特にＰの添
加を行わなくても０．０３〜０．０５重量％に収まる。 （３）Ｓ 黒鉛球状化作用をなすＭｇをＭｇＳの形で消費し球状化
を妨げるため、０．０２重量％以下に抑える。ただし、
中級の銑鉄、鋼屑、戻り屑を使用した場合、特に精錬を
行わなくても、０．０１０〜０．０２０重量％に収ま
る。 （４）Ｍｇ 厚肉球状黒鉛鋳鉄の場合、鋳型内で凝固中に起こるＭｇ
フェーディングが激しいため、０．０３重量％未満では
組織中に球状黒鉛粒数が十分に確保されずチャンキー黒
鉛等の粗悪な黒鉛が形成され機械的性質が低下する惧れ
がある。また、０．０６重量％を越えると、フリーＭｇ
のセル境界偏析量が多くなり、高温域での脆化傾向が強
くなる。さらに、Ｍｇドロスの発生による鋳肌の粗悪
化、チル晶の発生による脆化および引け巣の発生が起こ
る。
鋳鉄品の各化学成分の設定および臨界的意義について、
説明する。 （１）ＣおよびＳｉ 基本的には、Ｃ：３．４０〜３．６０重量％、Ｓｉ：
２．１０〜２．７０重量％とし、ＣＥ値により制御す
る。球状化黒鉛鋳鉄は黒鉛化の観点より、過共晶組成で
あることが望ましい。したがって、共晶度をＣＥ値によ
り判断することにした。具体的には、４．００重量％未
満では凝固時の黒鉛に伴なう凝固膨張量が不十分とな
り、引け巣が発生し易くなる。また、４．４０重量％を
越えると、黒鉛、Ｍｇ2 ＳｉＯ4 系ドロスが発生し、鋳
肌が粗悪となる。 （２）Ｐ ０．０３重量％以上で高温域における脆化改善効果が現
れる。厚肉球状黒鉛鋳鉄の場合は凝固セルが大きいた
め、０．１０重量％を越えると、セル境界で過度にＰが
濃化し、ステダイトの形成による脆化が起こる。通常、
中級の銑鉄、鋼屑、戻り屑を使用した場合、特にＰの添
加を行わなくても０．０３〜０．０５重量％に収まる。 （３）Ｓ 黒鉛球状化作用をなすＭｇをＭｇＳの形で消費し球状化
を妨げるため、０．０２重量％以下に抑える。ただし、
中級の銑鉄、鋼屑、戻り屑を使用した場合、特に精錬を
行わなくても、０．０１０〜０．０２０重量％に収ま
る。 （４）Ｍｇ 厚肉球状黒鉛鋳鉄の場合、鋳型内で凝固中に起こるＭｇ
フェーディングが激しいため、０．０３重量％未満では
組織中に球状黒鉛粒数が十分に確保されずチャンキー黒
鉛等の粗悪な黒鉛が形成され機械的性質が低下する惧れ
がある。また、０．０６重量％を越えると、フリーＭｇ
のセル境界偏析量が多くなり、高温域での脆化傾向が強
くなる。さらに、Ｍｇドロスの発生による鋳肌の粗悪
化、チル晶の発生による脆化および引け巣の発生が起こ
る。
【００１６】以上述べたように、高温用厚肉球状黒鉛化
鋳鉄の製造に際して、本発明の方法を使用することによ
り、４００℃近傍における脆化を防止すること可能とな
り、従来の製造方法のように、溶湯の溶製時に用いる銑
鉄、鋼屑、戻り屑にＳの低いものを用いなければならな
いという制約が解消される。また、溶解および精錬時に
Ｓを下げる場合においても、時間および副資材（石灰、
螢石等）を要するため、全体的にコストが非常に割高に
なり、Ｍｏ添加もコスト増を招くと言う従来の課題が解
消される。
鋳鉄の製造に際して、本発明の方法を使用することによ
り、４００℃近傍における脆化を防止すること可能とな
り、従来の製造方法のように、溶湯の溶製時に用いる銑
鉄、鋼屑、戻り屑にＳの低いものを用いなければならな
いという制約が解消される。また、溶解および精錬時に
Ｓを下げる場合においても、時間および副資材（石灰、
螢石等）を要するため、全体的にコストが非常に割高に
なり、Ｍｏ添加もコスト増を招くと言う従来の課題が解
消される。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明においては、常温から４５０℃までの全ての温度
領域において、機械的性質に優れた高温用厚肉球状黒鉛
鋳鉄を製造することが出来る。また、高純度の溶解材料
の使用および精錬を要しないばかりでなく、Ｃ、Ｓｉ、
Ｍｇの成分調整しか必要としないので、溶解コストが安
い。
本発明においては、常温から４５０℃までの全ての温度
領域において、機械的性質に優れた高温用厚肉球状黒鉛
鋳鉄を製造することが出来る。また、高純度の溶解材料
の使用および精錬を要しないばかりでなく、Ｃ、Ｓｉ、
Ｍｇの成分調整しか必要としないので、溶解コストが安
い。
【図１】本発明に実施例に係る高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄
の溶解から鋳込までの製造工程図である。
の溶解から鋳込までの製造工程図である。
【図２】本発明の実施例に係る鋳造品形状および引張試
験片採取位置を示す説明図である。
験片採取位置を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例に係る引張試験片の詳細側面図
である。
である。
【図４】本発明の実施例に係る温度と引張試験結果の相
関を示すグラフである。
関を示すグラフである。
【図５】従来法における温度と引張試験結果の相関を示
すグラフである。
すグラフである。
１ 引張試験片 ２ 標準供試材 Ｅ 伸び（％） Ｔ 温度（℃） ｔ 時間（分）
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｍｇ系球状化剤を用いて行なう球状化処
理とＳｉ系接種剤を用いて行なう接種処理とを高温用厚
肉球状黒鉛鋳鉄品に対して同時に行なうか、あるいは該
球状化処理を行なった後に該接種処理を行なうか、もし
くは該球状化処理のみを行なう高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄
品の製造方法。 - 【請求項２】 Ｃを３．１０〜３．８０重量％、Ｓｉを
１．８０〜２．７０重量％、Ｐを０．０３〜０．１０重
量％、Ｓを０．００１〜０．０２％、Ｍｇを０．０３〜
０．０６重量％含有し、ＣＥ値（Ｃ＋１／２Ｓｉ＋１／
２Ｐ）が４．００〜４．４０重量％の請求項１記載の高
温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法。 - 【請求項３】 肉厚が１０ｃｍ以上か、または、モジュ
ラスが２．５以上の部分を有する大型の高温用厚肉球状
黒鉛鋳鉄品を対象とした請求項１または請求項２記載の
高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7857597A JPH10273711A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7857597A JPH10273711A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10273711A true JPH10273711A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13665710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7857597A Pending JPH10273711A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 高温用厚肉球状黒鉛鋳鉄品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10273711A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100325125B1 (ko) * | 1998-12-29 | 2002-06-28 | 신현준 | 내열용구상흑연주철재및그열처리방법 |
| CN114438399A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-05-06 | 襄阳金耐特机械股份有限公司 | 一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP7857597A patent/JPH10273711A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100325125B1 (ko) * | 1998-12-29 | 2002-06-28 | 신현준 | 내열용구상흑연주철재및그열처리방법 |
| CN114438399A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-05-06 | 襄阳金耐特机械股份有限公司 | 一种铸态铁素体球墨铸铁件的制备方法 |
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