JPS5922780B2 - 耐摩耗性鋳鉄 - Google Patents

耐摩耗性鋳鉄

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JPS5922780B2
JPS5922780B2 JP54035726A JP3572679A JPS5922780B2 JP S5922780 B2 JPS5922780 B2 JP S5922780B2 JP 54035726 A JP54035726 A JP 54035726A JP 3572679 A JP3572679 A JP 3572679A JP S5922780 B2 JPS5922780 B2 JP S5922780B2
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casting
cast iron
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JP54035726A
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ロバ−ト・ピ−・ゲ−ヤ−
ケネス・エフ・ヴイ−スマン
ヴイラクデイ・ジ−・ヴエ−ララ−ヴアン
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Standard Car Truck Co
Original Assignee
Standard Car Truck Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鉄道貨物車両の制動系部材に使用される耐
摩耗性鋳鉄の冶金処理に関するものである。
特に、この発明は、耐摩耗性鋳鉄の化学組成、ならびに
、該鋳造物に所望の顕微鏡組織を生じさせるためのプロ
セス制御用パラメーター(注湯温度、鋳型から鋳造物を
はずす時の温度、及び、それに続(冷却速度)に関する
ものである。
ここに記載した冶金処理によって得られる鋳鉄は、大部
分がマルテンサイトとベイナイト組織からなり、い(ら
かの残留オーステナイトを含んでいるが、パーライトは
5%を越えず、かつ、カーバイドに至っては極く微量し
か含んでいない「鋳造された状態」での針状顕微鏡組織
を有する。
パーライトは該鋳造物を急速かつ過度に摩耗させるので
非常に好ましくない組織であり、また、カーバイドは該
鋳造物を所望程度以上に脆(、かつ、固(してしまう。
完成鋳造品のブリネル硬度は302乃至415である。
以下、本発明による冶金仕様ならびに得られる鋳鉄製品
の性質及び応用について詳述する。
該鋳造物の特定の化学組成は下記の通りである。
元 素 重量% 炭素 3.00〜3.30 珪素 1.20〜1.50 マンガン 0.85〜1.00モ
リブデン 0.80〜0.90銅
及び/又はニッケル 1.40〜1.60鉄(
不可避成分を含む) 残 余該鋳造物の組成
を上記範囲に限定する理由は次の通りである。
すなわち、炭素は当該耐摩耗性鋳鉄に成る一定の硬度を
与えるためのものであって、上記範囲外では所望の硬度
数(ブリネノビ硬度数302乃至415)が得られない
硅素は該鋳鉄の冷却速度を制御する役目をし、溶融金属
を入れる取瓶(し−ドル)に施す接種剤と相俟って適切
な冷却速度を確保し、大量のカーバイドの生成を回避す
るためのものであり、上述の組成範囲外では所望の成果
を収めることができない。
マンガンは該鋳鉄に加工硬化特性を与えて、所要の強度
つまり引張強度、耐摩耗性等を得るための成分であって
、上記の組成範囲外では所期の強度(引張強度で700
00osi)を得ることが不可能である。
又、モリブデンならびに銅は耐摩耗性鋳鉄の冷却を制御
するための重要な成分であり、特に上述の組成範囲で両
者を組合わせて使用すると、冷凍、スプレー等によって
生ずる急速冷却を回避できるとともに周囲温度での冷却
を達成することが可能となる。
上述した使用目的の鋳造物を上記の化学組成を以て形成
する方法は厳密を要する。
即ち、欠陥のない鋳造物を得る温度、好ましくは、14
28−1454℃(2600’F〜2650下)で溶融
金属を取瓶(し−ドル)に注ぐ。
溶融金属の取出し温度は一定していなげればならず、ま
た、この溶融金属は、接種剤(イノキュラント)が消滅
しない中に、通常は3分以内に、鋳型に注がなければな
らない。
鋳造物が鋳型内に滞留する時間(典型的な摩擦鋳造の場
合は30〜60分)は鋳型からはずす際の鋳造物温度が
677℃(1250’F)以上、好ましくは760℃(
1400下)程度となるよう最適状態としなければなら
ない。
後程述べるように、鋳型からの分離温度はパーライトの
形成を回避する上で重要である。
鋳造物を砂型からはずせば、砂型と鋳造物は分離され、
該鋳造物は、設定した温度環境中で、個別に、他の熱処
理を要せずに周囲温度まで冷却される。
溶融金属の入っている取瓶は、冷却不足及び大量のカー
バイドの形成を回避できるよう十分接種されていなけれ
ばならない。
接種剤は公知の珪素組成を有する市販の珪素含有製品で
あって、その使用量は溶融金属中の珪素レベルを0.1
4〜0.17%まで増加させるようにすることができる
添附の図面は公称組成の合金に使用する典型的な時間/
温度/変態図である。
図から分るように、金属を649℃(1200”F)以
上の温度に保持する限り、該金属は安定したオーステナ
イト状態にとどまっている。
鉄を649℃(1200’F)以下に冷却すると、オー
ステナイトの相は不安定となり、時間の経過と共に変態
が生ずる。
パーライト変態を回避し、かつ、マルテンサイトとベイ
ナイトを生ずるような変態を事実上行わせることが重要
であるから、鋳造物を安定したオーステナイト状態にあ
る温度で鋳型から取りはずすことが必要である。
図示のように、オーステナイト状態から臨界冷却速度以
上の速度で該鋳造物を冷却すると、該鋳造物は、パーラ
イト変態を回避できるようになるか、あるいは、パーラ
イトが生成してもせいぜい最低量にとどまる。
鋳造物を677℃(1250’F)以上の温度から周辺
温度まで冷却することは、図から明らかなように、所望
の変態生成物を得る上で適切である。
本明細書に記載した方法盤に開示した特定の化学的性能
の一具体例として、下記の組成を有する鉄合金を145
0℃(2645下)で取瓶に取出し、r SMZ j
(ユニオンカーバイド社製)として知られている接種剤
(イノキュラント)を6ポンド/トンの割合で使用して
該取瓶内で接種し、740℃(1382下)で鋳型から
取りはずし、かつ、空気中で放冷した。
元 素 重量%炭素
3.11 珪素 1.49 マンガン 0.93モリ
ブデン 0.84銅
1.53鉄(不可
避成分を含む) 残 余得られた鋳造物
はブリネル硬度が321で、パーライト及びカーバイド
を含まない針状の顕微鏡組織を示した。
第二の具体例として、下記組成の鋳造物を形成し、14
54℃(2650y)で取瓶に取出し、該取瓶内でrs
MZJを使用して接種を行ない、680℃(1260下
)の鋳造温度で鋳型から取はずし、空気中で放冷した。
元 素 重量%炭素
3.30 珪素 1.40 マンガン 0.85元
素 重量%モリブデン
0.82銅
1.57鉄(不可避成分を
含む) 残 余得られた「鋳造された状
態の」針状顕微鏡組織を有する鋳鉄製品は、ブリネル硬
度が332で、計測可能な量のパーライト又はカーバイ
ドの存在を示さなかった。
第三の具体例として、前記第二の具体例と全く同一の取
瓶から得た鋳造物を、該鋳造物が610℃(1130’
F)の時に鋳型から取はずした、即ち、分離したことを
除いて、全く同一の方法で処理した。
得られた鋳造物は顕微鏡組織が主としてパーライトで占
められ、ブリネル硬度も262であったため使用不可能
であった。
以上に記載した冶金処理によって得られる本発明の耐摩
耗性鋳鉄は、硬度が302乃至415BHN(ブリネル
硬度数)であり、この硬度に対する引張強度は7000
0psi以上である。
又、その耐摩耗性は熱間圧延によって得られる高炭素鋼
のもつ数値範囲366乃至477BHN、及びマンガン
鋼のもつ数値範囲387乃至418BHNに比肩すべき
数値を有している。
更に、耐衝撃性に関しては、引張強度70000 ps
iの展延性鋳鉄が有する45乃至60ft/lbに匹敵
する耐衝撃性を有している。
このような良好な特性値に鑑み、特に上述の硬度並びに
引張強度が両々相俟って、本発明の耐摩耗性鋳鉄は冒頭
で述べたような鉄道車両用の制動系部材として有用であ
るのみならず、他の製品にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
添附の図面は、オーステナイトから各種の変態生成物に
至る鋳造物の変態を示す公称組成の合金に使用する連続
冷却、時間/温度/変態相関図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素3.00〜3.30重量%、珪素1.20〜1
    .50重量%、マンガン0.85〜1.00重量%、モ
    リブデン0.80〜0.90重量%、銅1.40〜1.
    60重量%及び残余が鉄(不可避成分を含む)からなり
    、パーライトとカーバイドを実質的に含まない「鋳造さ
    れたままの」針状顕微鏡組織を有するとともに、硬さが
    ブリネル硬度で302〜415の範囲であることを特徴
    とする鉄道車両等の制動系部材に使用する耐摩耗性鋳鉄
    。 2 1428℃〜1454℃(2600’F〜2650
    ″F)の範囲の一定温度で鋳造すべき鉄合金の溶湯を取
    瓶内に汲出すとともに、直ちに該溶湯を鋳型に注ぎ;該
    鋳造物を該鋳型から分離して取りはずす際の温度が67
    7℃(1250T)以上となるよう前記鋳造物の前記鋳
    型内における滞留時間を最適に制御し;該鋳鉄が安定し
    たオーステナイト状態にある前記温度で、該鋳造物を該
    鋳型から取りはずして分離し;且、パーライト変態を回
    避するような速度で冷却する工程よりなることを特徴と
    する、炭素3,00〜330重量%、珪素1.20〜1
    .50重量%、マンガン0.85〜1.00重量%、モ
    リブデン0.80〜0.90重量%、銅1.40〜1.
    60重量%及び残余が鉄(不可避成分を含む)からなり
    、パーライトとカーバイドを実質的に含まない「鋳造さ
    れたままの」針状顕微鏡組織を有するとともに、硬さが
    ブリネル硬度で302〜415の範囲である鉄道車両等
    の制動系部材に使用する耐摩耗性鋳鉄の製造法。 3 冷却不足による影響及びカーバイド生成を回避する
    よう十分な接種を施した取瓶から鋳型に前記溶湯を注ぐ
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項の方法。 4 前記鋳鉄を鋳型から分離して取りはずした後、周囲
    温度で冷却することを特徴とする特許請求の範囲第2項
    の方法。 5 前記鋳造物を前記鋳型から取りはずす温度が760
    ℃(1400’F)近傍であることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項の方法。
JP54035726A 1978-03-31 1979-03-28 耐摩耗性鋳鉄 Expired JPS5922780B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US000000892142 1978-03-31
US05/892,142 US4166756A (en) 1978-03-31 1978-03-31 Railroad car friction casting metallurgy

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Publication Number Publication Date
JPS54138812A JPS54138812A (en) 1979-10-27
JPS5922780B2 true JPS5922780B2 (ja) 1984-05-29

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JP (1) JPS5922780B2 (ja)
AU (1) AU520648B2 (ja)
BR (1) BR7901957A (ja)
FR (1) FR2421219B1 (ja)
IN (1) IN151129B (ja)
MX (1) MX6363E (ja)
ZA (1) ZA791071B (ja)

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AU4526279A (en) 1979-10-04
FR2421219A1 (fr) 1979-10-26
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BR7901957A (pt) 1979-11-27
JPS54138812A (en) 1979-10-27
US4166756A (en) 1979-09-04
ZA791071B (en) 1980-05-28
MX6363E (es) 1985-05-21
IN151129B (ja) 1983-02-26

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