JPS60426B2 - オ−ステナイト鋳鉄 - Google Patents

オ−ステナイト鋳鉄

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JPS60426B2
JPS60426B2 JP52071965A JP7196577A JPS60426B2 JP S60426 B2 JPS60426 B2 JP S60426B2 JP 52071965 A JP52071965 A JP 52071965A JP 7196577 A JP7196577 A JP 7196577A JP S60426 B2 JPS60426 B2 JP S60426B2
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JP
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cast iron
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austenitic
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ハンス・ユルゲン・ケ−ネルト
ヘルベルト・シユメタン
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Mahle GmbH
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Mahle GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/10Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/935Seal made of a particular material
    • Y10S277/939Containing metal
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は下記の性質を有するオーステナィト鋳鉄に関す
る:【a’20〜100午0で16.0×10‐6〜2
1.0×10‐6/℃の熱膨張係数、{b)GGL一N
iCuCr 15 6 2(D的1694)に相当する
良好な耐摩耗性および強度値、{c} 50N′協より
大きい結合強度を有するアルミニウム合金との良好な金
属間結合、td} 次の加工性:静的および動的主切削
力がGGL−NiCuCr156 2により公知の範囲
または少しそれより上になければならない。
機械加工の際同様の工具寿命を維持しうるように、硬い
介在物(炭化物)の割合が著しく高くてはならない。‘
e} 良好な鋳造性、GGL−NiCuCr15 6
2の場合のように次の要求を充足しなければならない:
引け巣傾向、酸化物皮膜を形成する傾向、流動性および
白銑化傾向はGGL−NiCuCr156 2から公知
の範囲になければならない。
とくに合金は遠心鋳造加工可能でなければならない。的
十分なオーステナィト安定性、すなわち合金は300
ooで少なくとも30餌時間の熱処理後、オーステナィ
ト分解相を有してはならない。
さらに合金は高温で短時間の熱処理(500qoで8時
間まで)およびアルミニウム鉄層の形成ならびに鋳造過
程の間同様オーステナィト分解を示してはならない。こ
のような合金はたとえば全部または1部軽金属材料へ鋳
ぐるみ、焼嫉めまたは圧入する部材としてきわめて適す
る。
軽金属としてはとくにアル.ミニウムおよびその合金が
挙げられる。この合金は内燃機関の軽金属ピストンの場
合たとえばリング溝(いわゆるリング支持体)強化用の
とくに有利な材料である。というのはこのようなりング
支持体はピストンへ銭ぐるみまたは氏入され、きわめて
高い負荷において軽金属材料中で確実な固定を保証しな
ければならないからである。前述の要求に適する合金は
技術水準で公知である。
例として次の組成:C 2.4〜2.8% Sil・8〜2.4% Mnl.0〜1.4% Ni13.5〜17.0% Crl.0〜3.0% Cu5。
0〜7.0% を有する以下に合金Aと称するOGL−NiCuCr1
56 2が挙げられる。
しかしこの合金はNi分が比較的高いためかなり高価と
なる欠点がある。英国特許明細書第558182号から
公知の合金も同様であり、そのN扮は最低8%、本発明
の使用目的に対しては少なくとも12%である。この理
由によりすでに早くからN倉量の低い代用合金が提案さ
れている。
たとえば西ドイツ特許明細書第磯3699号がある。こ
の特許明細書には以下合金Bと称する次の組成:C
2.5〜3.5% Si2.0〜5.0% Mn4.0〜12.0% Nil.5〜8.0% Coo.0〜10.0% を有するオーステナィト鋳鉄が示される。
この合金範囲に入る次の組成の材料(以下合金Cと称す
)は軽金属ピストンのリング支持材料としてもとくに重
要である:C 12.7〜3.2% Si2.7〜3.9% Mn9.5〜12% S <0.0雌% Cro.2〜0.4% Ni5.0〜6.0% Cu <0.3% この材料は次の性質を有する: 硬度 170〜220kg′磯HB30ノ5抗張力
180〜松肌′協弾性係数 100000〜120
00帆/桝熱側鯵張係数25〜10000:17.5×
10‐6/0025〜20000:18.6×10‐6
/℃25〜30000:19.1×10‐6/o025
〜40ぴ○:19.3×10‐6/℃比重:7.4夕/
地 熱伝導度:0.0&al′伽sec。
Cとくに軽金属へ挿入する構造部材たとえばリング支持
体として使用する場合この材料は次の欠点を有する:高
い硬度およびそれに塞く加工の際の高い切削力:多量の
硬い組織成分による高い工具摩耗(約5%までのセメン
タィト含量が許容される)。
これはとくに合金Aとの直接比較により明らかである。
合金 合金C 硬度HB30 120〜160 170〜220雌/の
柊抗 張 力 145〜180 180〜220グラフ
アイ タイプA佃 タイプA+B3−5ド形 4
十5 ASTM基質組織オ一ステナ オ一ステナイ
ト イト 炭化物量2%まで 5%まで 本発明の目的は合金Aに比して低いN谷量および首記a
〜fの性質を有する合金を得ることである。
N谷量の低下によって材料は安価にならなければならな
い。
これは合金Aに比しても英国特許第558182号の合
金に比しても同様である。この目的は本発明によりNi
o.1〜6.0%C I.5〜4.0% Sio.5〜4.0% Mn6.0〜14.0% Cu2.0〜7.0% Cr く0.3% AIO.3〜8.0% Tio.01〜0.5% 残部Feおよび製造に塞く不純物 より成る合金によって解決される。
本発明によれば公知の比較可能の合金に比するNi含量
の低下が著しいコスト節約となり、それにもかかわらず
鋳鉄へ本発明により課された要求が完全に充足されるよ
うに、Ni舎量を低く選ぶことがとくに重要である。
Ni舎量0.1〜6%の合金の組成に対しては、ここに
行われたN谷量の低下は他の合金成分の割合を変化しな
ければ、この鋳鉄のオーステナィト安定性が低くなるこ
とに注意を要する。
これは指示されたMnの最低量によって必要の場合補償
することができる。高いMn分は不所望の白銑化傾向を
高くするけれど、これは示された高い銅含量、およびC
r含量上限の低下によって救済される。鋳造性を重視す
る場合、合金の組成は下記のとおりに選ばれる。Ni2
.0〜6.0% C I.8〜4.0% Sjl.0〜3.0% Mn6.0〜12.0% Cu5.0〜7.0% Cr く0.08% AIO.3〜2.0% Tio.05〜0.3% 残部Feおよび製造に基く不純物 この場合AI含量は最大2%に低下される。
この合金に不所望の白銑化が生じないようにTi含量は
0.05〜0.3%の最適量に選ばれる。白銑化はそれ
によって合金の加工性が悪くなるので望ましくない。指
示された最適のTi含量によってCr含量は0.08%
より低くしなければならない。低いN含量のため灰銑化
の維持(良好な加工性のため)にはさらに元素Ni、C
uおよびSiを最適量にすることが必要である。合金の
良好な鋳造性および加工性のためCの下限も上げられる
。次の組成: Ni3.5〜4.0% C 2.8〜3.4% Si2.0〜2.2% Mn8.5〜9.5% Cu5.0〜5.5% Cr <0.08% AIO.3〜2.0% Tio.1〜0.15% 残部Feおよび製造に基く不純物 を有する合金は軽金属ピストンのリング支持体に用する
ため最適である。
この合金組成の材料はたとえば次の機械性質を有する:
抗張力 150〜310N/協 降伏点 125〜250N′協 破断伸び 1.0〜2.0% 硬度HB30120〜180k9/磯 その組織は合金Aと比較可能である。
オーステナィトの地にごく少量の炭化物が均一な分布で
介する。グラフアィトの形はASTMによればタイプA
(E)サイズ4〜5に分類される。試験しこ試料の場合
、合金は鋳造前にCa含有接種剤でした。接種剤および
方法に応じて他のグラフアィト形状たとえば球状グラフ
アィトに調節することもできる。その他の材料データは
次のとおりである:弾性係数 75000〜1100
0帆/磯(動的測定)熱膨張(20〜100oo)16
.5〜17.5×10‐6肌/仇℃熱伝導度
0.065〜0.070KCal′肌Sec℃密 度
69k9′地圧縮強度 1200〜1500N/桝 材料の所望性質に重要な影響をおよぼす合金成分に関す
る詳細は次のとおりである:アルミニウム: アルミニウムは第1に強い黒鉛化作用のため添加され、
通常Mn約6%で始まる高い炭化物形成能は高いMn含
量へずらされる。
黒鉛化作用はSi添加量を高くすることによっても達成
されるけれど、Siは相応するAIの添加に比してオー
ステナィトの安定性を低くする。これは同時に共晶変態
の温度を高くするSiの強いフェライト化作用に帰せら
れる。マンガン: Ni含量が低い場合またはNjを含ない場合、Mnの添
加は必要で十分なオーステナィト安定性を保証する。
本発明により規定されるMn含量によって首記a〜fの
性質は最適に達成される。ニッケル: 指示されたNi含量は第1に合金の加工性のため重要で
ある。
さもなければN谷量はもっと低くすることもできる。銅
: 本発明による銅の範囲内で最高のオーステナィト安定性
が達成される。
クロムおよびチタン: 0。
08%を超えるCr含量はその強い炭化物形成作用のた
め加工性に不利な影響をおよぼす。
Tiはこの場合触媒作用を有する。チタン: チタンは少量で強い黒鉛化元素である。
この作用はTj約0.1%で最大に達し、次に再び低下
し、約0.5%で再び出発状態に達する。本発明による
マンガンオーステナィト鋳鉄の場合0.1〜0.15%
のTi分が最適であることが明らかになった。チタンは
少量のクロムをその触媒作用で中性化する能力がある。
次に実施例により本発明による合金の製造を説明する。
誘導炉により下記の量(最終合金に対し)および組成で
溶解した:C3.35%「 Si2.25%、Mno.
75%、Nio.35%、Cuo.15%、Cr<0.
01%、PO.01%、SO.02%のインゴツト材料
30%、C3.90%「 Si2.30%、Mno.9
0%、PO.02%「SO.07%のなまこ形銑鉄30
%、 CO.40%〜「Sio。
33%、Mno.65%の鋼屑15%。
次にこの溶湯に下記添加剤を下記の順序で添加する:C
6.50%「Sio.8%、Mn76.00%、残部F
eのフエロマンガン11.1%、Si75%、残部Fe のフエロシリコン0.9%、 Cu99.9%の電気銅5.45%、Ni99.9%の
ニッケルベレツト3.89%、Tjlo.0%、AI2
.0%、残部Feのフエロチタン1.5%。
加熱温度が152000に達した後、熱分析によりC含
量を石炭グリース0.35%の添加によって所望最終値
にもたらす。
この場合液相線温度は固相線温度より約10つ0上にあ
る。次に純アルミニウム1.5%をなまこの形で添加す
る。約5分後1500o0の炉温で炉の内容物を鍋に取
り、1〜6帆の大粒子の形の接種剤(Si75%、Ca
o.1%、Sro.8%、山0.5%)0.5%で処理
し、1430qCで遠心鋳造する。このように得た合金
の化学分析値は次のとおりである:C3.26%、Si
2.27%、Mn8.79%、Ni4.0%、Cu5.
30%、AIl.53%、Tio.12%、PO.02
%、SO.03%この材料の機械性質は鋳造状態で次の
とおりである:硬度HB30160〜180kg 抗張力 270N′の 降伏点 180N/柵 破断伸び 1.7% 断性係数 83000N′地

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Ni0.1〜6.0% C1.5〜4.0% Si0.5〜4.0% Mn6.0〜14.0% Cu2.0〜7.0% Cr<0.3% Al0.3〜8.0% Ti0.01〜0.5% 残部Feおよび製造に基く不純物 よりなる、20〜100℃で16.0×10^−^6〜
    21.0×10^−^6/℃の熱膨張係数、およびGG
    L−NiCuCr1562に相当する耐摩耗性と強度性
    質を有するオーステナイト鋳鉄。 2 Ni2.0〜6.0% C1.8〜4.0% Si1.0〜3.0% Mn6.0〜12.0% Cu5.0〜7.0% Cr<0.08% Al0.3〜2.0% Ti0.05〜0.3% 残部Feおよび製造に基く不純物 よりなる特許請求の範囲第1項記載のオーステナイト鋳
    鉄。 3 Ni3.5〜4.0% C2.8〜3.4% Si2.0〜2.2% Mn8.5〜9.5% Cu5.0〜5.5% Cr<0.08% Al0.3〜2.0% Ti0.1〜0.15% 残部Feおよび製造に基く不純物 よりなる特許請求の範囲第2項記載のオーステナイト鋳
    鉄。 4 内燃機関のアルミニウムピストンのリング溝の補強
    材料として使用する特許請求の範囲第1項から第3項ま
    でのいずれか1項記載のオーステナイト鋳鉄。
JP52071965A 1976-06-18 1977-06-17 オ−ステナイト鋳鉄 Expired JPS60426B2 (ja)

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DE (1) DE2627329C2 (ja)
ES (1) ES459868A1 (ja)
FR (1) FR2355080A1 (ja)
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