JPS59113160A - 耐熱亀裂性にすぐれたオ−ステナイト球状黒鉛鋳鉄 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐熱亀裂性にすぐれたオーステナイ−１− ト球状黒鉛鋳鉄に関するものである。内燃機関の排気ガ
ス圧を用いたターボチャージャーのタービンハウジング
用の材料として、オーステナイト球状黒鉛鋳鉄が用いら
れている。この従来のオーステナイト球状ＦＡ　％）　
鋳鉄Ｌｅｔ；、Ｃ：２．９％、Ｓｉ　：３．８％、Ｍｎ
：１．５％、Ｎｉ：２２％、Ｃｒ：２．４％の組成を有
するもので、タービンハウジングの薄肉部でかつ高温の
排気ガスにさらされる部分に、熱疲労や熱衝撃による亀
裂がしばしば発生ずる。このために、亀裂の発生する可
能性のあるタービンハウジングにおいては、上記従来の
Ａ−ステナイト球状黒鉛鋳鉄よりもニッケルの配合量の
多い、ニッケル配合量が４０重重石程度を含む高級なＡ
−ステナイト球状黒鉛鋳鉄が使用されている。

本発明は、熱疲労や熱衝撃に対してすぐれ、耐久性のあ
るオーステナイト球状黒鉛鋳鉄を提供することを目的と
するものである。

本発明の耐熱亀裂性にすぐれたオーステナイト球状黒鉛
ｖｆ鉄は、炭素２．５〜３．５重用％、■−２− 索１．５〜３．０重量％、マンガン０．２〜８゜０重量
％、ニッケル１８〜３５重量％、クロム１゜０〜３．０
重量％、リン０．０５重量％以下、硫黄０．１５重量％
以下、残部鉄および不純物からなることを特徴とするも
のである。

本発明のオーステナイト球状黒鉛鋳鉄においては、従来
のタービンハウジング用材料として知られているオース
テナイト球状黒鉛鋳鉄に比較して珪素量を１．５〜３．
０重量％と少くしたところに組成上の特徴を有する。即
ち、本発明者等は、オースナナ４１〜球状黒鉛鋳鉄中の
珪素量を１．５〜３．０１ｆｉ％とすることにより、金
属組織中に析出する有害な析出物の量を少くすることが
でき、それによって耐熱亀裂性を向上させることができ
ることを見いだしたものである。かつ、予期せざる効果
として、珪素量を１．５〜３．０重量％とすることによ
り、内燃機関の排気ガスのように、酸素潤度の低い雰囲
気中で、さらに常に激しい振動を受けるような条件下で
は、珪素配合量が１゜５〜３．０重量％といった珪素量
の低い鋳鉄はど、−３− 耐酸化性が良好であることを見いだしｌζものであテナ
イト球状黒鉛鋳鉄は、内燃機関等の排気ガスにさらされ
る部品の材料、特に排気ガス圧を用いたターボチャージ
ャーのタービンハウジング用の祠お１として最適のもの
である。

本発明のオーステナイト球状黒鉛鋳鉄において、炭素は
、溶湯流動ｆｌを向上さけるためのもので、２．５型組
％以下では、流動性が低下し、又、３゜５重量％を越え
る場合には、浮遊黒ξ、１）を生じ、耐久性が劣る。

珪素は、溶場の流動性どか一般的な意味ぐの耐酸化性を
向上させる目的で添加される。１．５重量％以下では、
上記した効果が少く、３．０重量％を越えた場合には、
組織中にＭ３　Ｓｉ等の有害な析出物の量が増大し、耐
熱亀裂↑１が低下する。

マンガンは強さおにび基地のオーステナイト化を安定に
し、配合量は、０．２〜８．０重量％、より好ましくは
、１．０〜５．０＠ｆｉ％である。

ニッケルは、本発明合金の組織をＡ−ステナイ−４− ト化して耐熱性を向上させるものである。配合割合は、
１８〜３５重量％、高温の排気ガスに直接さらされるタ
ービンハウジング用材料どしては、特にニッケル配合量
が２０％以上が好ましい。尚、経済性を考慮すると３０
％以下が好ましい。

クロムは耐スケール性向上に効果があり、また、クリー
プ特性を改善させる炭化物を形成する働きをし、配合量
は１．０〜３．０重量％程度が適当である。

リンおよび硫黄は、炭素の球状化に有害であり、リンに
ついては、０．０５重型組以下、硫黄については、０．
１５重量％以下である必要がある。

尚、残部は鉄及び不純物で構成される。

本発明の上記組成のオーステナイ］・球状黒鉛鋳鉄は耐
熱性、特に耐熱亀裂性にすぐれ、内燃機関の排気ガスに
さらされる部品の材料、特にターボチャージャーのター
ビンハウジング用の材料として最適である。

以下実施例により説明する。

実施例１ −　５　− 炭素２．９％、珪素２．７％、マンガン１．５％、クロ
ム２．０％、ニッケル２５．０％、残部鉄及び不純物ノ
〕目うなる球状黒ＩＨＪＦ鉄を用い、排気ｆ１ｉ２４０
０ｃｃ４気筒のディーゼルエンジン用ターボチャージャ
ーのタービンハウジングを製造した。

尚、比較例として炭素２．４％、珪素３．９％、マンガ
ン１．５％、クロム２．０％、ニッケル２５．０％残部
鉄及び不純物から成る球状黒鉛ｔｔｊ鉄を用いて同じタ
ービンハウジングを製造した。このタービンハウジング
を用いて、排気量２４００ｃｃ４気筒のディゼルエンジ
ンに取り付け、排気ガス温度８５０℃ないし２００℃の
条件で３００時間耐久試験を行った。この試験後、上記
２種類のタービンハウジングを取り出し亀裂の有無を調
べた。本実施例の球状黒鉛鋳鉄を用いたタービンハウジ
ングにおいては、亀裂は全く見られなかった。

しかし、比較例の球状黒鉛鋳鉄で製造したタービンハウ
ジングにおいては、高温どなるウェス１〜ゲートバルブ
座部に亀裂の発生しているのが見られた。

−６− 同じ上記本発明の実施例の鋳鉄と比較例として用いた球
状黒鉛鋳鉄を用いて第１図に示す熱疲労試験片を製造し
た。

各々の試験片について、その両端を熱疲労試験機に固定
して拘束した。なお、試験片の調度が６５０℃で歪をゼ
ロとなるようにした。この状態で試験片の中央部に９０
０℃と４００°Ｃの熱風を交互に吹きつ（プ、１リ−イ
クル３分間で９００℃、４ｏ　ｏ　’ｃに繰り返し加熱
、冷却した。また試験機により試験片の拘束率を、７０
％、５０％および３０％でそれぞれ試験し、破壊するま
での繰り返し数を求めた。この結果を第２図に示す。こ
こで拘束率とは （自由伸び一拘束伸び）／〈自由伸び）Ｘ１００を表わ
す。例えば、拘束率１００％とは、試験片が６５０℃か
ら９００℃に加熱された状態でまったく伸びを許さない
拘束条件をいう。拘束伸び５０％とは、自由伸びで例え
ば２ｍｍ伸びるところを１ｍｍの伸びしか許さない拘束
条件をいう。第２図において、白丸は本発明の実施例の
球状黒鉛鋳鉄−７− の結果を、黒丸は比較例の球状黒鉛鋳鉄の結果を示す。

いずれの拘束条件でも本発明の球状黒鉛鋳鉄の耐熱疲労
特性がづぐれているのがわかる。

更に本発明の球状黒鉛鋳鉄の耐酸化性をしらべるために
直径１ｃｍ、長さ５ｃｍの試験片を製作し、ｔ１＋気量
２２００００４＋１１１簡のディゼルエンジンの排気ガ
ス中に１５０時間放冒し、５０時間毎に重８を測定しイ
の酸化減量を調べた。その結果を第３図に示′？Ｉｏ本
発明の実施例の球状黒鉛鋳鉄は比較例の鋳鉄に比較【ノ
て酸化減量が約２１５でありゴぐれた耐酸化性を示した
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の鋳鉄の熱疲労試験に用いた試
験片の形状１３　、、及び寸法を示す図、第２図は実施
例の鋳鉄と比較例の鋳鉄の熱疲労試験の結果を示す破断
までの熱疲労試Ｍ繰り返し数と拘束率との関係を示１線
図、第３図は実施例の鋳鉄と比較例の鋳鉄の耐酸化性を
示す酸化試験時間と酸化減量の関係を示？１線図である
。図中白丸は本発明の実施例の球状黒鉛鋳鉄の結果を、
黒丸は比較−８− 例の鋳鉄の結果を示す。 特許出願人　トヨタ自動車株式会礼 代理人　　弁理士　　大川　宏 同　　　弁理士　　藤谷　修 同　　　弁理士　　丸山明夫 −〇　　− 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素２．５〜３．５重量％、珪素１．５〜３．０
   重量％、マンガン０．２〜８．０重量％、ニッケル１８
   〜３５重量％、クロム１，０〜３゜０重量％、リン０．
   ０５重量％以下、硫黄０．１５重量％以下、残部鉄およ
   び不純物からなることを特徴とする耐熱亀裂性にすぐれ
   たオーステナイト球状黒鉛鋳鉄。
2. （２）マンガンの組成範囲は１〜５重量％、ニッケルの
   組成範囲は２０〜３０％である特許請求の範囲第１項記
   載のオーステナイト球状黒鉛鋳鉄。 〈３）内燃機関のターボチャージャー用タービン。 ハウジングに用いられる特許請求の範囲第１項記載のオ
   ーステナイト球状黒鉛鋳鉄。