JPS62205244A

JPS62205244A - 低膨脹性鋳鉄

Info

Publication number: JPS62205244A
Application number: JP4729586A
Authority: JP
Inventors: Aritomo Uchijima; 内島　有朋
Original assignee: YAMATO METAL KOGYO KK
Current assignee: YAMATO METAL KOGYO KK
Priority date: 1986-03-06
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1987-09-09
Also published as: JPH0136548B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、熱変位が問題となる機械構造材、例えば超精
密工作機械の中枢部分や、放電加工機、エレクトロニク
ス関連分野のラッピングプレートなどに使用される熱膨
張係数の低い鋳鉄に関する。

（従来技術及びその問題点）超精密工作機械の中枢部分や放電加工機、エレクトロニ
クス関連分野のラッピングプレートなどは、その構造材
料として摩擦熱や作業環境の温度変化があっても伸縮量
が極めて少ないものが要求される。このような材料とし
て、セラミ・ノクス系材料、鉄−ニッケル系アンバー合
金などがある。

しかしセラミックス材料は、加工性が極めて困難であり
、またアンバー合金は精密鋳造が行ないがたく、シかも
コストが高い。従って、いずれの材料もこの種の構造材
料として不適切であるといえる。一方、加工性、鋳造性
の優れた材料として鋳鉄があるが、従来の鋳鉄の熱膨張
率は、約１１〜１２Ｘ１０″６／’Ｃと高く上述した構
造材として適切とはいえない。

（発明が解決しようとする技術的課題）本発明は、熱膨
張係数が極めて低く、かつ鋳造性および加工性も良好な
低膨脹性鋳鉄を提供することを目的とする。

（技術的課題を解決するための手段）この発明は、重量％で、ニッケル２６〜３４％、コバル
ト１〜５％、バナジウム０６１〜０．３％、ニオブ０．
０１〜０．０４９６、炭素２．０〜４．０％、残部鉄及
び不可避的不純物を含有する低膨脹性鋳鉄である。

以下この発明を図面を参照して説明する。

この発明にかかる鋳鉄に加えられる添加元素の添加理由
及び添加範囲を限定した理由に付いて先ず説明する。ニ
ッケルは、鋳鉄の熱膨張係数を下げかつ耐食性を向上す
るために添加する。上記範囲に限定した理由はこの範囲
のものが鋳鉄の熱膨張係数を小さくでき、この範囲を外
れると、いずれも熱膨張係数が高くなるためである。第
１図は、鉄−３，０％炭素合金を基礎として、これにニ
ッケルを各種添加量で添加してその熱膨張係数を調べた
結果を示す。この図から斜線で示した範囲、即ちニッケ
ル２６〜３４％の範囲が熱膨張係数が低いことかわかる
。

コバルトは、鋳鉄の熱膨張係数を下げ、かつ耐食性を向
上する元素である。添加範囲を限定した理由は、上記範
囲で鋳鉄の熱膨張係数が低くなるためである。第２図は
、鉄−３，０％炭素−３０％ニッケル合金を基礎として
これにコバルトを各種添加範囲で添加した合金、及び鉄
−３，０％炭素−３４％ニッケル合金を基礎としてこれ
にコバルトを６種添加範囲で添加した合金についてそれ
ぞれその熱膨張係数を調べた結果を示す。この結果から
コバルト１〜５０６の範囲が熱膨張係数が低いことがわ
かる。

バナジウムは、鋳鉄の熱膨張係数を下げるために添加す
る。そのふ加範囲を−１−記範囲に限定した理由は、こ
の範囲で熱膨張係数が低く、この範囲を外れると熱膨張
係数か上昇するためである。第３図は鉄−０，３％炭素
−３０％ニッケルー３％コバルト合金を基礎として、こ
れにバナジウムを各種範囲で添加した合金の熱膨張係数
を示す。また鉄−０，３％炭素−３０％ニッケルー５％
コバルト合金を基礎として、これにバナジウムを各種範
囲で添加した合金の熱膨張係数を示す。これらの結果か
らバナジウムを０．１〜０３％添加したものが熱膨張係
数が低いことかわかる。

ニオブは、鋳鉄の熱膨張係数をＦげかつ溶接性を高める
ために添加する。上記範囲に限定した理由は、この範囲
のものが熱膨張係数が低く、この範囲から外れると熱膨
張係数か上昇するためである。第４図は、鉄−０，３％
炭素−３０％ニッケルー３％コバルトー０．２％バナジ
ウム−合金を基礎として、これにニオブを各種添加範囲
で添加した合金の熱膨張係数を示す。また鉄−０，３％
炭素−３０％ニッケルー３％コバルトー０．３％バナジ
ウム合金を基礎として、これにニオブを各種添加量で添
加した合金の熱膨張係数を示す。これら曲線からニオブ
０．０１〜０．０４％の範囲が良いことがわかる。

炭素は、鋳鉄に鋳造性、切削加工性、溶接性などの特性
を持たせる元素である。上記範囲に限定した理由は、鋳
鉄の流動性と強度とをいずれも満足しているためである
。即ち、第５図は、鉄−３０％ニッケルー３％コバルト
ー０．２％バナジウム−０，０２％ニオブ合金について
、その流動性と強度とをそれぞれ調べたものである。両
回線から炭素２〜４％のものは、流動性及び強度がいず
れも優れていることがわかる。

不可避的不純物には、例えば珪素、マンガン、リン、硫
黄、銅、クロムなどがあり、その含Ｈａは、例えば、珪
素０．５〜２．０％、マンガン０．５〜２．５％、リン
０．１〜０，０１％、硫黄０．２〜０．０５％、銅０．
３〜０，１％、クロム０．５〜０，０５％程度である。

この鋳鉄は、従来公知の製造方法で製造でき、例えば溶
融鉄中にこれら添加元素を単独または母合金の形で添加
して製造される。

（発明の効果）このようにして得られる鋳鉄は、熱膨張係数が１．４〜
２Ｘ１０’／℃程度であり、従来の鋳鉄と比へて１／１
０〜１／６と極めて低い。また鋳造性が良好で複雑な形
状の部品を製造するのに好適である。この鋳鉄は切削加
工性も良好である。

更に溶接が容品で組成の異なる材質との復合祠を作るの
に好適である。更にまた耐食性が従来の鋳鉄に比べて優
れている。

従って本発明にかかる鋳鉄は、温度変化により熱膨張し
ては困る構造材、例えば超精密工作機械、放電加工機械
、エレクトロニクス関連分野のラツビンクプレート、半
導体用工作機械、精密研削盤、光学機械、レーザー加工
機械等の構造材として極めて有効である。

（実施例）従来公知の通常の方法で本発明鋳鉄を製造し、その機械
的及び物理的性質を調べた。その結果を表１に示す。な
お鋳鉄の組成は、鉄−３，０％炭素−３０％ニッケルー
３％コバルトー〇、２％バナジウム−０，０２％ニオブ
である。

表１

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明にかかる鋳鉄の線熱膨張係数を本発明の
範囲から外れるものとともに示したもので、第１図はニ
ッケルの添加量と線熱膨張係数との関係を示す図、第２
図はコバルトの添加量と線膨張係数との関係を示す図、
第３図はバナジウム添加量と線熱膨張係数との関係を示
す図、第４図はニオブ添加量と線熱膨張係数との関係を
示す図、第５図は炭素添加量と流動性及び強度との関係
を示す図である。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦ＣＯ喀力号（’Ｉｅ）第２じ第゛３図４４図Ｃ省重量（−）ｉ５図昭　（１１５１月　　　　　１１特許庁長官　宇　賀　道　部　　　ｊ股１、事件の表示特願昭６１−４７２９５号２、発明の名称低膨張性門鉄３、補正をする名事件との関係特許出・頂人ヤマトメダル工業株式会社ｌｉ、代理人５、自発補正７、補正の内容（１）明’ＡＨ８中第４頁第９行、同頁２ｇ１２行、第
５頁第１行支び回、ぼ第４行〜第５行に「０．３係炭素
」とあるをそれぞれ「３．０壬炭素」と訂正する。（２）図面中、第３図にｒｙｅ−０，３Ｃ−３ＯＮｉ−５ＣｏＪ　　ノ）；び　
ｒ　ｒｅ−０，３Ｃ−３ＯＮｉ−３Ｃｏ、ｌ、と記載さ
れているのをそれぞれ別紙の通りｒ　Ｆｅ−３，０Ｃ−
３ＯＮ＋　−５ＣｏＪ及びｒｙｅ−３，ｎＣ−３ＯＮｉ
−３ＣｏＪ　と訂正する。（３）図面９第４図にｒｙｅ−０，３Ｃ−３１１Ｎ　ｌ
−３Ｃｏ　−０，３ＶＪ　＆びｒ　Ｆ’ｅ−０，３Ｏ−
３ＯＮ　！−３Ｃｏ−０．２ＶＪとある全それぞれ別紙
の通、！７　ｒ　Ｆｅ−３，□Ｃ−３（’）Ｎ　ｌ−３
Ｃｏ−０，３ＶＪ　Ｉりびｒ　Ｗｅ−３，０Ｃ−３ＯＮ
ｉ−３Ｃｏ−０，２ＶＪと訂正する。ｌｉ３　図貫４　Ｑ

Claims

【特許請求の範囲】

重量％で、ニッケル２６〜３４％、コバルト１〜５％、
バナジウム０．１〜０．３％、ニオブ０．０１〜０．０
４％、炭素２．０〜４．０％、残部鉄及び不可避的不純
物を含有する低膨脹性鋳鉄。