JPS60500217A - 改良された強度を有するダクタイル鋳鉄の製造方法 - Google Patents
改良された強度を有するダクタイル鋳鉄の製造方法Info
- Publication number
- JPS60500217A JPS60500217A JP50088983A JP50088983A JPS60500217A JP S60500217 A JPS60500217 A JP S60500217A JP 50088983 A JP50088983 A JP 50088983A JP 50088983 A JP50088983 A JP 50088983A JP S60500217 A JPS60500217 A JP S60500217A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- cast iron
- silicon
- ferrite
- ductile
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D5/00—Heat treatments of cast-iron
- C21D5/02—Heat treatments of cast-iron improving the malleability of grey cast-iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
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】
改良された強度を有するダクタイル鋳鉄の゛製造方法
背景技術
ダクタイル鋳鉄は、ノジュラー鋳鉄又は球状黒鉛鋳鉄としても知られていて、ね
ずみ鋳鉄中では通常は黒鉛が片状に、可鍜鋳鉄中では押しつぶされた集合体とし
て存在しているのに代って、微小な球状又は粒状となって存在している鋳鉄であ
る。
非合金ノジュラー鉄の組成はねずみ鋳鉄の組成と類似し、同程度の量の炭素、け
い素、マンガンおよびリンを含有する。その球状黒鉛組織は溶融鉄に1種または
複数種の元素を添加することによって得られ、これらの元素は通常ノジュラー化
剤と呼ばれ、商業ベースではマグネシウムおよび/又はセリウムである。
ダクタイル鋳鉄(・ま鋳造状態(鋳放しの1\)で製造されろか、あろい(はフ
ェライト化焼な徒しなどの焼なまし処理、または焼入れ焼もとしも可能である。
鋳放し01才のダクタイル鋳鉄のミクロ組織は7トリノクスが少量のセメンタイ
トを伴なったパーライト組織であり、黒鉛ノジュールの各々を囲んでいる相当量
のフェライト(一般にプルスアイ・フェライトと呼ばれている)が存在する。パ
ーライト、フェライトおよびセメンタイトの相対的な量は組成、接種剤の種別、
接種法および最も重要なものとして冷却速度によって決まる。
焼な丑しされたダクタイル鋳鉄、特にフェライト化焼な捷しされた鋳鉄のミクロ
組織は、マトリツクスがフェライトでその中に黒鉛ノジュールが少量または無視
しうる量のセメンタイトと共に存在している。オーステンパー処理されたダクタ
イル鋳鉄のミクロ組織はオーステナイトとマルテンサイト又はベイナイトから成
る混合相組織のマ) IJソックスある(米国特許2.324,322と3.8
60,457参照)。焼入れ焼戻しされたダクタイル鉄のミクロ組織は、焼戻し
マルテンサイトおよび/又はベイナイト組織である(米国特許3,702,26
9参照)。
ダクタイル鋳鉄のこれらいくつかの型のミクロ組織1i−j、物理的性質の全体
の組み合わせの点で向上を望まれろ余地が残されている。例えば、従来の鋳放し
のままのダクタイル鋳鉄の降伏強さは典型的に約42kgf/mx2(6Q k
si ) 、引張強さは約56 kgf/1nyn2(80kS1)、伸びは約
3%である。この種の鉄は特に強くもなく、特に延性でもない。焼なましされた
ダクタイル鋳鉄、特にフェライト化焼なましされたものは、降伏強さが約2 B
kgf/mx2(40ksi )、引張強さが42kgf鷹”(60ksi)
で伸び:は10−18係になる。後者の鉄は延性はすぐれているが、特に強いも
のではな!/′1o従来の焼入れ焼もどしされたダクタイル鋳鉄は、典型的に降
伏強さが約63 kgf/myn、” (9Q ksi ) 、引張強さが84
−kgf/Iu12(120ksi ) T、伸びH2%以下である。焼入れ焼
戻しされたダクタイル鋳鉄は非常に強いが延性(は劣っている。
先行技術で要求されていることは、275−290BHN (プリネル硬度〕の
範囲の非常に高い硬さと共に、少くとも56 kgf /mx” (3Q ks
i )の降伏強さ、98kgf/B2(140ksl)の引張強さを含む物理的
諸性質が粗み合わせて向上されたダクタイル鉄を製造する方法と能力である。
発明の開示
本発明は、ダクタイル鋳鉄を製造する改良された方法〔および改良された鋳鉄組
成〕であり、前記ダクタイル鋳鉄は、針状フェライトとベイナイトとからなる伏
強さ及び少くとも98 kgf/myn” (140,000psj、 )の引
張強さを示す。
該方法は次の工程を含む:(a)実質的に重量で3,0−6.6%の炭素と、3
.5−5.0%のけい素と1.7−5.0係のニッケルと、0−1ろ飴のモリブ
デンと、2−.4%のマンガンと1.015%未満の硫黄と1.06%未満のリ
ンと実質的に残部の鉄とからなる鉄合金を溶解し、前記溶湯にノジュラー化剤な
作用させて冷却と凝固に際して黒鉛が凝集してダクタイル鋳鉄になるようにして
タゞクタイル鋳鉄を形成し:(b)前記ダクタイル鋳鉄を8.57−898°C
(1575−1650F″〕に1−3時間加熱I、てから直ちに少くとも1分当
り152.8°CC275″F)の速度で204−413°C(400−775
’F)−fで急冷し;そして(c)ダクタイル鋳鉄を後者の温度に、5−4時間
保持し引続いて室温まで冷却するO
そのようにして得られたダクタイル鋳鉄は、フェライトと」二gBベイナイトか
ら々るマトリックスを有する0溶湯のけb素含有量は、鋳鉄中のけい素濃度がマ
トリックスに沿ってミクロ的なさざ波状になって存在するように熱処理温度と相
互に関連づけろようにするのが好ましい。このようなけい素のミクロ的濃度勾配
(1、フェライト中のけい素含眉量が上部ベイナイト中のけい素含有量よりも少
くとも1.5重量係たけ多くなるようにするものであることが好ましい。これは
直径6.65−711.2 ’3 mM (’/4 ’/6インチ)の粒度な有
するノジュラー化剤を使って、けい素θつさざ波状偏析を確保することによって
促進することができる。捷た溶湯の化学分析値としては、炭素が6.6%、けい
素75;4.0%、ニッケルが1.3%%モリブデンが、60%、マンガンが、
2%であるのが好適である。
工程(b)および(C)での加熱で、工程(b)におけろ871’C(1600
’F)のオーステナイト化処理温度を用い、続いてソルトパス中で急冷し、工程
(C)での保持@度が685°C(725乍)であって冷却がlぐ°−ミキュラ
イト[vermiculite (ひる石)〕中で6時間に亘って行なわれれば
有利である。
本発明の合成物は、実質的に重量でろ、0−3.6%の炭素と、6.5−5.0
係θ)けい素と1.7−5.0%のニッケルと、0−.3%のモリブデン、!:
1.2−、4係のマンガンと1.06 %未満のリンと、015%未満の硫黄と
1.02−.06%のノジュラー化剤と実質的に残部の鉄とからなるフェライト
/ベイナイトダクタイル鋳鉄である。この合成物のマトリックス組織は、好適に
は70−85%のベイナイトと、15−30%のフェライトと、1−2%の等質
オースナイトとから成る。この合成物は、少くとも98kgf/myn” (1
40ksi)の引張強さと、少くとも56kgf/U2(80kS1)の降伏強
さと、6−10%の伸びと、少くとも275 BH+vの硬さとを有する。
図面の簡単な説明
第1図ぽ、本発明のfヒ学成分を用いた鋳放し状態(熱処理なし〕のダクタイル
鋳鉄の顕微鏡写真(倍率100X)i
第2図は本発明の熱処理された材料の顕微鏡写真(倍率500X)で、ンリコー
フエライトと上部ベイナイトとのミクロ組織を示している。
発明を実施するための最良の形態
フェライトと上部ベイナイトからなるマトリックスを有するミクロ組織を備えた
ダクタイル鋳鉄を製造するための、本発明を実施する好ましいフ0ロセスは以下
の通りである。
溶解
ノジュラー化処理の前に、ノジュラー鉄に変化させろ予定の浴融法の基本組成が
、鋼と鋳鉄スクラップと種々の等級の銑鉄との適切な割合によって構成されろ。
溶湯の鉄成分は、通常鉄や鋼に添加されろある種の合金元素は勿論、リン、クロ
ム、チタン、銅、鉛、及び黒鉛化な妨(げるその飴の非鉄金属の含有量が低いも
のでなければならない。ノジュラー鋳鉄を作るだめの通常の溶湯は、典型的に重
量で3.0−3.8%の炭素と、2.4−2.6%のけい素と1.6−.7%の
マンガンと、6015%を超えないように制限される硫黄および、06 %まで
に制限されるリンとを包含している。
本発明によれば、鉄基合金は3.0−3.6%の炭素(好適には3,2係の炭素
〕と、3.5−5.0%のけい素(好適にハ4.0%)と1,7−5%のニッケ
ル(好適には1.ろ饅のニッケル)と、0−1ろチのモリブデンと1.2−.4
%のマンガンと、通常の上限量のリンおよび硫黄と共に残部が実質的に鉄から成
るもθっである。
硫黄は、硫黄の低い主成分材料を用いること、溶湯を脱硫すること、又は両者を
組み合わせることによって抑制される。溶湯の温度と組成の良好な制御が維持さ
れるならば、どのような溶解設備でも使用できる。
一般に用いられろ施設ば:(a)酸・汁又は塩基性スラグな用いろキュポラ溶解
、(b)酸性又は塩基性キュポラ溶解に続いて酸性または塩基性電弧炉中で溶解
し組成の調整を行ないその後でマグネシウム合金による処理のために溶湯温度を
上昇させろ複合溶解および(c)酸性又は塩基性電弧溶解である。
溶湯の温度は、鋳造状態で良好な機械的性質を有する健全な鋳造品を製造するの
に極めて重要なものである。最適温度は鋳込1れる鋳造品の断面肉厚、溶解設備
及び鋳型への金属の配分、マグネシウム及び他の接種剤の添加方法並びに用いら
れる湯口方案にJ:つて左右されろ。
ノジュラー鉄溶湯の構成の変化量に対する化学的限界は重要である。例えば、3
.5−5.0なるけい素の化学的範囲限界については、ろ、5見、下のけい素を
用いた溶湯は(a)プルスアイ・フェライトを生じ、本発明で望まれるフェライ
ト/ベイナイト混合組織を生じず、(b)ベイナイトが増加することにより延性
を極度に低減させろ。けい素含有量が5.0%を超えると、過剰のけい素による
脆化のため合成物(は十分な強度を有することができない。しかし、更に重大な
ことは、オーステナイトfヒ領域が狭くなることと、温度制御に対する要求が不
都合な程度捷で厳重になることにより材料の熱処理が困難になる。
ニッケル含有量が所望量より低いと、マトリックスの組織はある程度のベイナイ
トを伴なったパーライト組織を呈し、強度と延性を著るしく低下させろ。伸びは
、他の機械的性質の低下を伴って2−6係に低下する。ニッケル含有量が6係を
超えると、合成物の機械的性質は劣化しなくても材料の加工が極めて高価になる
。
重量で、6係を超えろモリブデンを期用するとモリブデンの偏析が生じ、それに
よりフェライト相の好ましくない組織を生ずる。
球状黒鉛は、マグネシウム、セリウム、カルシウム、リチウム、ナトリウム等を
含む元素の1種又はそれ以上を溶融金属に添加することによって生成され9本明
細書にとって重要憾なものはマグネシウムとセリウムの二つだけであり、その理
由はその二つが商業的に入手可能で且つ夏用されているからである。この三者中
ではマグネシウムの方が一層多く使われ通常は、(a)鉄/ケい素/マグネシウ
ム、(b)ニッケル/鉄/ケい素/マグネシウム/、(C)ニッケル/マグネシ
ウム、又は他の組み合せからなる合金として添加される。マグネシウムは何種か
の方法のどれを用いても溶湯にさらされろ。tp在の産業界では、とりべ中処理
と鋳型肉処理が使用されているが、圧力とりべ1去や浸漬耐火バスケット法など
も利用できる。
熱処理
ノジュラー鋳鉄は凝固及び冷却の後2段階で熱処理され、第1段階は857−8
98°C(1575−1650’F)に1−6時間、好捷しくば2時間加熱する
ものである。この加熱は、オーステナイトとフェライトの混合相が生成されろ実
質的なオーステナイト化である。第2段階では、鉄は直ちに201L−413°
C(400−775″F)の温度に1で少くとも152.8’C/分(275’
F/分)の速度′で、好ましくはソルトバス中で急冷されろ。この温度で、5−
4時間保持され、その後室温1で≠−目19.5°C/分(35″F/分)又は
それり、下の速度で、好1しくにマルテンサイト変態を防止すべくバーミキュラ
イト中で冷却(好ましくは徐冷〕されろ。生成された鋳鉄は、フェライトとベイ
ナイトとの独特な組合わせを有する。これ(ri非自明な結果であり、何故なら
ば先行技術はフェライトを得るには徐冷が必要であり、一方ペイナイトを得るに
は急冷が必要であると認めているからである。通常とは異なる化学成分ならびに
処理により、表面上は相反するような目標が同時に達成された。
本発明の化学成分と処理の限界を例証するために試料が準備されて熱処理された
。生じたデータを第1表に示す。全ての試料は重量でろ、0−3.6%の炭素と
、\
0
.06%未(角のリンと51.015%未角の硫黄を含有していた。各ダクタイ
ル鉄は強く〔少くとも56kgf/rnyn”(80ksi )の降伏強さ、少
くとも98 k!?f/mu”(140ksi )の引張強さ〕で延性(少くと
も6%の伸びってあった。
国際調査報告
Claims (1)
- 1. フェライトとベイナイトとからなろマ[リツクスを有するミクロ組織を備 え、少くとも98kgf/mL2の引張強さと少くとも56kgt/m、2の降 伏強さと少くとも6−10%の伸びとを示すダクタイル鋳鉄の製造方、去であっ て: (a)実質的に重量で6.0−6.6係の炭素と、3.5−5.0%のけい素と 1.7−5.0条のニッケルと、〇−86%のモリブデンと1.2−.4%のマ ンガンと1.06係を超えないリンと1.015係を超えない硫黄と、実質的に 残部の鉄とからなる鉄合金を溶解し、該溶解鉄合金に凝固及び冷却後にダクタイ ル鋳鉄を生成すべくノジュラー化剤を作用させ; (b)前記ダクタイル鋳鉄を857−898°Cσ〕温度で1−3時間加熱し、 直ちにろ75−699°Cの温度まで少くとも152.8°C/分の速度で急冷 し;さらに(C) 前記ダクタイル鋳鉄を204−413″CQ)温度で、5− 4時間保持し続いて室温まで冷却する;諸工程を有するダクタイル鋳鉄の製造方 法。 2 前記鉄合金の、容湯が約41.O%σ〕けい素と、1.6係のニッケルと1 ,5係のモリブデンと1,2襲のマンガンと本質的に残部の鉄とから成っている 請求の範囲第1項に記載の方法。 ろ 前記熱処理(は、第1段階で約871°Gに2時間加熱して直ちに385° Gまで急冷し室温まで冷却する前に約2時間保持することによって実施される請 求の範囲第1項に記載の方法。 4、 前記鉄合金中に存在するけい素は臨界的なミクロ濃度勾配にあり、それに よづてフェライト中のけい素含有量が重量で少くとも約1.5%だけベイナイト 中のけい素含有量よりも多くなっている請求の範囲第1項に記載の方法。 5 実質的に重量でろ、0−3.6%の炭素と、3.5−5.0%のけい素と1 .7−5.0%のニッケルと、0−13%のモリブデンと1.2−.4%のマン ガンと1.06%未満のリンと1.015%未満の硫黄と1.02−.06 % のマグネシウムと、実質的に残部の鉄とから成るフェライト−ベイナイト・ダク タイル鋳鉄合成物であって、70−85%のベイナイトと、15−30%の針状 フェライトと、0−2%の等質オーステナイトとを有しグラファイトノジュール がマトリックス全体に分散しているマトリックスを有するミクロ組織により荷に 特徴付けられるダクタイルνj鉄合成物。 6 前記合成物が少くとも98 kgf/ mx2の引張強さと、少くとも56 kgf/門2の降伏強さと、6−10%の伸ひとを示¥請求の範囲第5項に記載 の≠す##ツ合成物。 Z 前記合成物が更に少くとも270 BHNの硬度レベルを示す請求の範囲第 6項に記載の合成物。 14 8 前記ノジュラーfヒ剤は6.35Uから4.23yの平均粒度直径を有する 請求の範囲第1項に記載の方法。 特許aGO−500217(2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1983/000114 WO1984002925A1 (en) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | Method of making ductile cast iron with improved strength |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60500217A true JPS60500217A (ja) | 1985-02-21 |
Family
ID=22174821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50088983A Pending JPS60500217A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | 改良された強度を有するダクタイル鋳鉄の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60500217A (ja) |
WO (1) | WO1984002925A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56130453A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-13 | Riken Corp | Tough spheroidal graphite cast iron and its heat treatment |
JPS5956518A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-04-02 | Honda Motor Co Ltd | 強靭球状黒鉛鋳鉄の熱処理方法 |
JPS5959825A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-05 | Honda Motor Co Ltd | 強靭球状黒鉛鋳鉄の熱処理方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2324322A (en) * | 1940-05-30 | 1943-07-13 | Int Nickel Co | High quality cast iron |
US3549430A (en) * | 1967-11-14 | 1970-12-22 | Int Nickel Co | Bainitic ductile iron having high strength and toughness |
US3600159A (en) * | 1968-03-11 | 1971-08-17 | William H Moore | Nodular cast iron containing silicon and vanadium |
US3673004A (en) * | 1970-07-23 | 1972-06-27 | Inst Ceretari Tehnologice Pent | Method of making piston rings |
US3702269A (en) * | 1971-01-22 | 1972-11-07 | Int Nickel Co | Ultra high strength ductile iron |
JPS5931567B2 (ja) * | 1978-04-07 | 1984-08-02 | マツダ株式会社 | 球状黒鉛鋳鉄部品の熱処理方法 |
-
1983
- 1983-01-24 WO PCT/US1983/000114 patent/WO1984002925A1/en unknown
- 1983-01-24 JP JP50088983A patent/JPS60500217A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56130453A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-13 | Riken Corp | Tough spheroidal graphite cast iron and its heat treatment |
JPS5956518A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-04-02 | Honda Motor Co Ltd | 強靭球状黒鉛鋳鉄の熱処理方法 |
JPS5959825A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-05 | Honda Motor Co Ltd | 強靭球状黒鉛鋳鉄の熱処理方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1984002925A1 (en) | 1984-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4596606A (en) | Method of making CG iron | |
US4484953A (en) | Method of making ductile cast iron with improved strength | |
WO2004104253A1 (en) | Wear resistant cast iron | |
US7846381B2 (en) | Ferritic ductile cast iron alloys having high carbon content, high silicon content, low nickel content and formed without annealing | |
CN108203786B (zh) | 一种硅固溶高强度塑性铁素体球墨铸铁、制造方法和铁路机车零部件 | |
Stefanescu | Classification and basic types of cast iron | |
EP0272788B1 (en) | A method of making wear resistant gray cast iron | |
JP3723706B2 (ja) | 高強度球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法 | |
CA1229508A (en) | Method of making high strength ferritic ductile iron parts | |
US2796373A (en) | Method of forming malleableized iron castings | |
JP4527304B2 (ja) | 高強度高靱性球状黒鉛鋳鉄 | |
JPS60500217A (ja) | 改良された強度を有するダクタイル鋳鉄の製造方法 | |
JPH04350113A (ja) | 浸炭熱処理時に結晶粒が粗大化しない肌焼鋼の製造方法 | |
JPH0140900B2 (ja) | ||
JP2002275575A (ja) | 高強度球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法 | |
JPS5867844A (ja) | 靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄およびその製造方法 | |
CN115537642B (zh) | 过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法 | |
JP2659352B2 (ja) | バーミキユラ黒鉛鋳鉄の製造法 | |
CN109280845B (zh) | 高强韧性铬球铁 | |
JPH08176728A (ja) | 耐火性および強度・靭性の優れた鋳鋼およびその 製造法 | |
Sheikholeslam et al. | The effect of partial melting homogenization on the mechanical properties of thick section austempered ductile iron containing 2% Mn | |
JPH0270015A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄 | |
CN117448667A (zh) | 一种高强韧球墨铸铁及其制备方法和应用 | |
JPH04259349A (ja) | 熱間鍛造時に組織が粗大化しない熱鍛非調質鋼の製造方法 | |
CN117448668A (zh) | 一种高强度的托臂梁及其制备方法 |