JPS59185758A - 高珪素球状黒鉛鋳鉄 - 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、内燃機関用排気マニホールドや、過給機のタ
ービン・ハウジングなど内燃機関において燃焼した排気
ガスに曝らされるため、高温′強度と耐酸化性を必要と
する高珪素球状黒鉛鋳鉄に関する。

排気マニホールドや過給機のタービン・−・ウジングに
は、従来、表１にその一例を示すねずみ鋳鉄又は、ＪＩ
Ｓ規格でＦＣＤ　４０　＊ＦＣＤ　４ｓとして表示され
るフェライト系球状黒鉛鋳鉄が使用されていたが、排気
ガス温度の上昇とともに強度が不足し、かつこの強度不
足に伴って著しく酸化し、表面に大量の酸化スケールが
発生するという問題が生じた。

これらの問題を解決するため、これまでに珪素を４．０
〜４．５％に高めた高珪素球状黒鉛鋳鉄が開発されてい
る。この材料の化学成分の一例を表１に示す。この耐酸
化性は、前記のねすみ鋳鉄やＦＣＤ　４０等のフェライ
ト系球状黒鉛鋳鉄に比較して優れているが、高温強度が
不十分である。

一方、高温強度と耐酸化性の両者が優れた材料として表
１に化学成分の一例を示すニッケルを多量に含むオース
テナイト系球状黒鉛鋳鉄があるが、この材料は、ニッケ
ルを多量に含むため、他の材料に比較して著しく高価で
あるという問題を有している。

本発明は、以上の諸点に鑑みてなされたもので、高珪素
球状黒鉛鋳鉄にほぼ匹敵できる耐酸化性を有し、かつ高
珪素球状黒鉛鋳鉄よシも優れた高温強度を示し、しかも
オーステナイト系球状黒鉛鋳鉄よシも安価な高珪素球状
黒鉛鋳鉄を提供するものである。

すなわち本発明は、炭素２．８〜３．５％、珪素３．８
〜４．５チ、マンガン０．４５係以下、リン０、［１５
ｑ６以下、硫黄０．０２チ以下、クロム０．２〜１．０
チ、マグネシウム０．０２〜ｏ、ｏｓｑ６を含み、残シ
鉄から成ることを特徴とする高温においても高い強度と
優れた耐酸化性を示す高珪素球状黒鉛鋳鉄に関するもの
である。

本発明においては、耐酸化性を付与するために珪素を３
．８〜４，５チに増加させると同時に、高温強度を付与
するためにクロムを０．２〜１．０係添加した。そして
、クロム添加してもフェライト基地を確保できるように
マンガン、リン。

硫黄、マグネシウムの添加量を制限したものである。

本発明鋳鉄は、内燃機関用排気マニホールドや過給機の
タービン・ハウジングなどのように　　　゛燃焼した排
気ガスに曝らされる部材に適用できる。

本発明の最大の要点は、耐酸化性、高温強度及びコスト
の３点を同時に両立させるために、従来から耐酸化性が
優れていることが知られているフェライト基地を有する
高珪素球状黒鉛鋳鉄にクロムを０．２〜１．０％するこ
とによって、高珪素球状黒鉛鋳鉄の耐酸化性を維持しつ
つ、高温強度を一段と向上させたことであシ、添加した
クロムは比較的安価で、しかもその添加量も１チ以下の
ため、コスト的にもオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄に比
較して非常に有利である。

なお、クロムを鋳鉄に添加してパーライト基地を強化し
、高強度パーライト鋳鉄を作ることは公知の技術である
が、クロムは炭化物形成元素のため、これをフェライト
系球状黒鉛鋳鉄に添加すれば、延性や耐酸化性を低下さ
せる遊離炭化物やパーライトを形成させるために、クロ
ムをフェライト系球状黒鉛鋳鉄に添加することは有害と
されていた。

そこで本発明では、これらのクロム添加による問題点を
克服するだめに、フェライト形成元素である珪素を耐酸
化性の向上も兼ねて３．８〜４．５チに増化させるとと
もに、炭化物及びパーライトの形成を促進させる元素で
あるマンガンを０．４５％以下、リンをｏ、ｏｓ％以下
、硫黄をｏ、ｏ２％以下及びマグネシウムを０．０２〜
０．０５係に押さえて、クロムを最大１．０係添加して
も使用状態でフェライト基地を９０係以上確保できるよ
うにしたのである０ このように、クロムを０．２〜１．０％添加しても、フ
ェライト基地を９０％以上確保した本発明鋳鉄は、従来
のフェライト基地を有する高珪素鋳鉄に比較して、特に
高温強度の向上が顕著である。

次に、本発明を表２及び表３に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。

表２の１〜１０は本発明鋳鉄の化学成分のうち主要元素
である炭素、珪素、マンガン、クロム、及びマグネシウ
ムの含有量を種々変化されたものと、それらによって得
られた鋳鉄の機械的性質及び酸化試験結果を示したもの
である。

機械的性質は高周波誘導溶解炉によって溶解した溶湯を
ＪＩＳ　Ｂ号試験片に鋳造し、それからＪＩＳ　Ｚ　２
２０１の４号引張試験片を切出して試験した結果、得ら
れた値である。

また酸化増量値は、前記ＪＩＳ　Ｂ号試験片から２０　
Ｘ　２５　Ｘ　５ｔａｍ　　の板状試験片を切出し、９
５０℃の電気炉中にｊ　２５　Ｈｒ　　静置し、その試
験前後の重量を測定して算出したものである。

表３は、表１及び表２に示す鋳鉄の６００℃における引
張性質を示したものである〇次に、各元素の範囲を規定
した理由を以下に記す。

■　　炭　　素　　： 炭素は、珪素とともに鋳鉄の組織を決定する最も重要な
元素である。炭素が２．８％未満になると、パーライト
組織が析出し、耐酸化性が低下するので、その下限を２
．８条とする。

壕だ、本発明鋳鉄は、後記するごとく耐酸化性の向上に
最も寄与する珪素を最大４．５％含むので炭素を３．５
係よシも多く添加すると、それが溶解中に溶湯の表面に
浮上してカーボン・ドロスとなシ、表面欠陥を発生させ
るので、炭素の上限を３．８％とする。

■　　珪　　素　　： 珪素は、耐酸化性を確保する上で、本発明鋳鉄で規定し
た７成分のうち最も重俄な元素□ である。珪素量が増加すると耐酸化性は向上するが、３
．８％未満ではその効果は小さいので、その下限を３．
８％とする。一方、珪素量が増加するほど耐酸化性は向
上するが、それが４．５％を越えると延性や靭性が極端
に低下するので、その上限を４．５ｑｂとする０■　マ
ンガン： マンガンは、パーライト形成元素であるので、多くなる
とパーライトが析出し１．耐酸化性が低下する。この事
は、表２の５及び６を見ても分かる。すなわち、マンガ
ンが少ないほど耐酸化性が向上するが、マンガンを極端
に下げるにはマンガンを除去した高価な地金を使用しな
ければならないので、その上限をコスト及び耐酸化性の
両方を考慮して０．４５係とする。

■　　り　　ロ　　ム　ニ クロムは、本発明鋳鉄における最も重要な元素で、これ
を添加することによって強度、特に高温強度が改善され
る。その下限としては、０．２％未満になると強度の改
善度が小さいので、０．２％とする。一方、１．ｏ％を
越えると遊離炭化物が析出し始め、耐酸化性が低下する
と同時に延性や靭性が低下するので、その上限を１．０
チとする。

■　マグネシウム： マグネシウムは、黒鉛の球状化剤として球状黒鉛鋳鉄の
元素として不可欠なものである。

マグネシウムが０．２％未満になると黒鉛の球状化が不
完全とな多、強度が低下するので、その下限を肌２％と
する。一方、マグネシウム量が増加すると炭化物が析出
し、耐酸化性が低下するので、その上限をｏ、ｏｓ％と
する。

■　リン及び硫黄ニ リン及び硫黄は、球状黒鉛鋳鉄におけ・る不純物元素で
あり、これらが多く含まれると遊離炭化物が析出し、耐
酸化性とともに、延性や靭性が低下する。このため、こ
れらの元素はできる限多少ない方が良い。しかし、極端
にその含有量を下げようとすると、高純度で、高価な地
金を使用せざるを得ないので、それらの上限を、リンの
場合肌０５％、硫黄の場合０．０２％とする。

以上詳述したように、本発明の高珪素球状黒２５）、　
フェライト系球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４０）、高珪素球状
黒鉛鋳鉄に比較して、耐酸化性（第２表参照）とともに
、高温強度（第６表参照）が改善されるのである。

復代理人　　内　１）　　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 手続補正書 特許庁長官　若杉和夫殿 昭和５８年４月５日提出の特許願　（１）２、発明の名
称　高珪素球状黒鉛鋳鉄 ３、補止をする者 小作との関係　　特許出願人 ｊｉ：　　＋’ｌｉ　　　東京都千代田区丸の内二丁目
５番１号４、復式　理　人 １、ｉ−＋（Ｉｉ　　東京都港区虎）門−丁目１６番２
号２補正の対象 （１）　　明細書の「特許請求の範囲」の項（２）　　
明細書の「発明の詳細な説明」の項＆補正の内容 （１）明細書１頁の特許請求の範囲を別紙の通シ訂正す
る。

（２）　　同４頁１０行の「マグネシウム１０２〜（Ｌ
０５チ」を［マグネシウム［１，０２〜ｌ１０６チ］と
訂正する。

（３）　　同６頁９行の［マグネシウムを［１０２〜Ｃ
Ｌｏｓｊｔｒマグネシウム’ｅ０．０２〜ＣＬＯＪと訂
正する。

（４）同１２頁９行のｌ’−Ｑ、ｆ）５％］を「ｏ、　
ｏ　ｂチ」と訂正する。

特許請求の範囲 炭素２．８〜６．５チ、珪素３．８〜４．５チ、マンガ
ン０．４５％以下、リン０．０５％以下、硫黄０．０２
チ以下、クロム０．２〜１．０％、マグネシウム０．０
２〜０．０６％を含み、残シ鉄から成ることを特徴とす
る高温においても高い強度と優れた耐酸化性を示す高珪
素球状黒鉛鋳鉄。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素２．８〜３．　ｓ　、％　、珪素３．８〜４．５チ
   、マンガン０．４５％以下、リンｏ、ｏｓ％以下、硫黄
   ０．０２ヂ以下、クロム０．２〜１．０係、マグネシウ
   ム０．０２〜０．０５係を含み、残シ鉄から成ることを
   特徴とする高温においても高い強度と優れた耐酸化性を
   示す高珪素球状黒鉛鋳鉄。