JPS5911653B2

JPS5911653B2 - 耐食性鋳鉄

Info

Publication number: JPS5911653B2
Application number: JP16434780A
Authority: JP
Inventors: 韶也鈴木; 勝弘柴田; 公治河村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Asama Giken Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Asama Giken Co Ltd
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1980-11-21
Publication date: 1984-03-16
Also published as: DE3146120A1; JPS5789452A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は耐食性鋳鉄、特に摺動摩耗する自動車部品の構
成材料として最適な、錆層の層状剥離抵抗性を向上させ
た耐食性鋳鉄に関する。

例えは厳冬期に融雪剤或は凍結防止剤として路上に塩（
ＮａＣｌ等）を散布する地域においては、ブレーキディ
スクは前記塩および水分による腐食環境下にあり、すた
摩擦パッドとの摺動により摩擦熱を発生するためブレー
キディスクの腐食は著しく増大し、表面に錆層が形成さ
れる。

この錆層は或一定厚さに生長すると、部分的すたは全面
的に剥離するためブレーキディスクの摺動面に段付きを
発生することになる。ブレーキディスク摺動面の平担度
は通常１０μｍ以下であることを要求されるが、前記錆
層が約２００〜１５００μｍに生長すると錆層の層状剥
離現象が発生するため、摺動面に段付きを生じ、その振
れが大きくなつて制動時フィーリングを損うという問題
がある。この問題に対処するためには錆層の生長が遅く
、その層状剥離を制御し得る鋳鉄が要求されるが、この
ような鋳鉄は現在までに開発されていない。そこで、ブ
レーキディスクの発生熱を吸収させて腐食反応の進行を
阻止するため、ブレーキディスクの熱容量を必要以上に
上昇させるべく、ブレーキディスクの重量を増大させる
ことが行われているが、この手段は車両の軽量化を図り
、燃料消費量を節減するという現在の要請に逆行するも
のであり良策とはいえない。上記錆層の層状剥離現象に
伴う問題は、前記塩等による腐食環境下にあるブレーキ
ディスクばかりでなく、他の部品、例えば水分による腐
食環境下にあるプレッシャディスク、フライホィール等
のクラッチ部品、ガソリンおよびオイル中のＳを含む塩
、オイル中のＣｌを含む塩および水分による腐食環境下
にあるエンジンブロック、エンジンスリーブ等のエンジ
ン部品についても同様に発生する。

本発明は上記従来の不具合に鑑み、キユポラ溶解等で得
られる比較的低コストな鋳鉄に所定量のＣｕを添加して
パーライト生地を強化することによりＦｅイオンの溶出
を抑制し、各種腐食環境下における錆層の生長を大幅に
遅らせ、その層状剥離抵抗性を向上させた耐食性錆鉄を
提供することを目的とする。

即ち、炭素当量３．８〜４．５重量％の範囲で、Ｃ２．
８〜４．０重量％およびＳｉｌ，５〜３．０重量％を含
有し、さらにＭｎＯ．３〜１．２重量％、ＰＯ．２Ｏ重
量％以下、ＳＯ．Ｏ６〜０．２５重量％、ＣｕＯ．ｌ５
〜３．５重量％および残部としてＦｅと不純物を含有す
ることを特徴とする。

上記各構成元素の含有量を限定した理由は下記の通りで
ある。

（ａ）Ｃ，．ＳｉについてＣ．Ｓｌは鋳鉄を構成する基本的元素であり、それらの
量的組合せにより黒鉛形態、鉄生地の組織が変化する。

一般には炭素当量（Ｃ重量％＋★Ｓｉ重量％）が４．５
重量％を上回ると、初晶黒鉛の晶出、遊離フェライトの
生成が多くなり、鋳鉄の抗張力および硬化の低下を来た
す。一方炭素当量が３．８重量％を下回ると、白銑化し
て鋳鉄の硬度が過度に高くなり、切削加工性を損う。し
たがつて、炭素当量３。８〜４．５重量％の範囲で、Ｃ
２．８〜４，０重量％およびＳｉｌ．５〜３．０重量％
と限定される。

（ｂ）ＭｎについてＭｎは鋳鉄中のＳと結合して微粒状のＭｎＳを生成し、
摺動摩耗する自動車部品にとつては、その潤滑特性の向
上が図られ、相手材を含めた摩耗抑制効果がある。

ただし、Ｍｎの含有量が０．３重量％を下回ると、Ｓ量
にもよるが、ＭｎＳの生成が少なく、前記効果を得るこ
とができない。一方Ｍｒｌの含有量が１．２重量％を上
回ると白銑化傾向が増大し、鋳鉄の硬度が高くなるので
切削力目工性を損う。したがつてＭｎの含有量は０．３
〜１．２重量％と限定される。（ｃ）ＰについてＰの含有量が０．２０重量％を上回ると、溶湯の流動性
を向上させる効果があるが、一方、鉄生地中にリン化鉄
を生成し、鋳鉄を脆弱にするので、上記含有量に限定さ
れる。

（ｄ）ＳについてＳは前記（ｂ）項で述べたＭｎＳを生成するために必要
であるが、Ｓの含有量が０．０６重量％を下回ると、Ｍ
ｎＳの生成が少なく、一方０．２５重量％を上回るとＭ
ｎＳの生成量が増大し、その結果Ｍｎ添加量の増加を来
たし、白銑化傾向を増大して鋳鉄の切削加工性を損う。

したがつてＳの含有量は０．０６〜０．２５重量％と限
定される。（ｅ）ＣｕについてＣｕは鉄生地中に完全に
固溶してパーライト組織の緻密化を促進し、また遊離フ
ェライトの生成を抑制し、さらに黒鉛化を促進する等の
効果がある。

またＮａＣｌ，Ｏ２を含む環境下における鋳鉄の耐食性
向上、特に錆層生成に伴つて発生する錆層の層状剥離現
象を抑制する効果がある。Ｃｕの含有量が０．１５重量
％を下回ると前記効果が得られず、一方３．５重量％を
上回ると、鉄生地および錆層の硬度が過度に上昇し、摺
動特性を劣化させるので錆層の部分剥離現象が発生する
。したがつてＣｕの含有量は０．１５〜３．５重量％と
限定される。第１図はＣｕ含有量を変えた種々のサンプ
ルを鋳造し、それらについて錆層発生テストを行つた場
合のＣｕ含有量に対する錆層の初回層状剥離発生確率を
示すものであ。

錆層発生テストはサンプルを２５０℃±５００Ｃで６０
分間、酸化炉で加熱し、次いでサンプルを浴温２０〜９
０℃の過飽和ＮａＣ！浴槽に５分間浸漬し、その後サン
プルを１〜１０時問屋内曝露した。

第１図から明らかなようにＣｕ含有量が０．１５重量％
以上では錆層の層状剥離現象は発生しないが、０．１５
重量％を下回ると錆層の層状剥離現象が急激に増大する
。

第２図はＣｕ含有量が０．１５重量％を下回る鋳鉄につ
いて前記錆層発生テストを行つた場合の錆層の厚さに対
する剥雅確率を示すもので、錆層の厚さが０．３〜０．
４Ｔｔｍ１こ生長すると、その層状剥離現象が発生し、
錆層の厚さが１．２ｍｍに生長すると錆層が１００％剥
離することが判る。

本発明において、Ｃｕ含有量を０．１５重量％以上とす
ることにより、パーライト組織の強化が行われるためＦ
ｅイオンの溶出が抑制され、その結果錆層の生長が大幅
に遅れて剥離に至る厚さまで生長しない。

テストの結果、Ｃｕ含有量０．３３重量％の鋳鉄では錆
層の厚さが平均０．１５ｍ７１Ｌ以下、Ｃｕ含有量０．
３３〜１．９１重量％の鋳鉄では錆層の厚さが約０．１
２ｍ１Ｌ以下、Ｃｕ含有量１．９１〜３．５重量％の鋳
鉄では錆層の厚さが約０．１０ｍ７７！以下であつた。
またＣｕ含有量０．１５重量％以上の鋳鉄においては錆
層が緻密に生成されるため、腐食の進行が遅れ、前記テ
ストを繰返した場合Ｃｕ含有量０．１５重量％以下の鋳
鉄において錆層の層状剥離現象が３〜６回発生しても、
Ｃｕ含有量０．１５重量％以上の鋳鉄においては錆層の
層状剥離現象が全く発生しなかつた。

第３図は各サンプルについて前記テストを１サイクノレ
として、これを９４サイタノレ（１３５日経過）行つた
場合のＣｕ含有量に対する腐食増減量の関係を示したも
のである。

Ｃｕ含有量は、ＣＡ）・・・１．１１重量％、（Ｂ）・
・・１．２４重量％、（Ｃ）・・・０．６７重量％で、
これらについては錆層の層状剥離現象が発生しないため
錆層は酸化増量の過程にある。

これに対して（Ｄ）・・・０．１０重量％、（Ｅ）・・
・０．１４重量％、（Ｆ）・・・０．０３重量％、（Ｇ
）・・０．０２重量％、（２）・・・０．０１重量％に
ついては、３〜６回の錆層の層状剥離現象が発生してい
るので大幅に腐食減量することが判る。また（Ｄ）〜（
２）については初回層状剥離現象が１６サイクルで発生
しているので、単純比較でも、（Ａ）〜（Ｃ）は（１）
）〜（２）に対して５倍以上も優れているといえる。な
お、鋳鉄の錆層層状剥離現象を抑制するためにＣｕと共
にＣｒを、またはＣｕと共にＣｒとＮ１を添加すること
は有効な手段である。

フＣｒ，．Ｎｉを単独で添加した場合、鋳鉄の腐食減量を
抑制する点においては効果があるが、錆層の層状剥離現
象を抑制する点においては全く効果がない。

しかし、Ｃｒ，．ＮｉをＣｕと共に添加すると、錆層の
部分的層状剥離現象を抑制する効果がある。た＼゛しＣ
ｒｌＮｉ含有量が０．０５重量％を下回ると上記効果が
ない。またＣｒ含有量が０．５重量％を上回ると、クロ
ム炭化物の発生が増大して材質を脆弱にし、且つ硬度も
増大して切削加工性を損い、一方Ｎｉ含有量が０．５重
量％を上回ると、Ｃｒの場合と同様切削加工性を損う。
したがってＣ，およびＮｉ含有量はそれぞれ０．０５〜
０．５重量％と限定される。以上のように第１番目の発
明によれば、キユポラ溶解等で得られる比較的低コスト
な鋳鉄に所定量のＣｕを添加してパーライト生地を強化
することによりＦｅイオンの溶出を抑制し、各種腐食環
境下における錆層の生長を大幅に遅らせ、その層状剥離
抵抗性を向上させた耐食性鋳鉄を得ることができ、摺動
摩耗する自動車部品、例えばブレーキディスク、ブレー
キドラム、タラツチ部品（プレッシャディスク、フライ
ホィール）およびエンジン部品（エンジンブロック、エ
ンジンスリーブ）等の構成材料として有効である。

また第２，第３番目の発明によれば、さらに所定量のＣ
ｒ，ＣｒとＮｉを添加して、それとＣｕとの協働により
前記錆層の部分的層状剥離現象を抑制することができ、
Ｃｕ単独添加の場合に比べて一層前記抵抗性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｕ含有量に対する錆層の初回層状剥離発生確
率の関係を示すグラフ、第２図は錆層の厚さに対する剥
離確率の関係を示すグラフ、第３図はＣｕ含有量に対す
る腐食増減量の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１炭素当量３．８〜４．５重量％の範囲で、Ｃ２．８
〜４．０重量％およびＳｉ１．５〜３．０重量％を含有
し、さらにＭｎ０．３〜１．２重量％、Ｐ０．２０重量
％以下、Ｓ０．０６〜０．２５重量％、Ｃｕ０．１５〜
３．５重量％および残部としてＦｅと不純物を含有する
ことを特徴とする、錆層の層状剥離抵抗性を向上させた
耐食性鋳鉄。２炭素当量３．８〜４．５重量％の範囲で、Ｃ２．８
〜４．０重量％およびＳｉ１．５〜３．０重量％を含有
し、さらにＭｎ０．３〜１．２重量％、Ｐ０．２０重量
％以下、Ｓ０．０６〜０．２５重量％、Ｃｕ０．１５〜
３．５重量％、Ｃｒ０．０５〜０．５重量％および残部
としてＦｅと不純物を含有することを特徴とする、錆層
の層状剥離抵抗性を向上させた耐食性鋳鉄。３炭素当量３．８〜４．５重量％の範囲で、Ｃ２．８
〜４．０重量％およびＳｉ１．５〜３．０重量％を含有
し、さらにＭｎ０．３〜１．２重量％、Ｐ０．２０重量
％以下、Ｓ０．０６〜０．２５重量％、Ｃｕ０．１５〜
３．５重量％、Ｃｒ０．０５〜０．５重量％、Ｎｉ０．
０５〜０．５重量％および残部としてＦｅと不純物を含
有することを特徴とする、錆層の層状剥離抵抗性を向上
させた耐食性鋳鉄。