JPS62214154A

JPS62214154A - 耐酸化性鉄合金

Info

Publication number: JPS62214154A
Application number: JP5790286A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Mori; 政信森; Mamoru Sayashi; 鞘師　守
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1987-09-19

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、耐酸化性に優れていると共に、良好な伸び
および加工性を示し、例えば加熱・冷却を頻繁に繰返す
部品の素材として利用される耐酸化性鉄合金に関するも
のである。

（従来の技術）従来、耐酸化性を向上させるためにＡｉを添加した鉄合
金があるが、この鉄合金は、Ｎｉ　、Ｃｒを多量に含有
するニレジスト（後出の表のＮｏ、　２に示す組成）や
高Ｃｒ鋳鉄に比較して同等ないしはそれ以上の優れた耐
酸化性を示すものがあるとともに、著しく廉価であるた
め、従来より多くの組成のものが開発されてきた（例え
ば、特公大４−２８４４号、特公昭３０−２９５３号、
特開昭５６−７２１５１号公報など）。

（発明が解決しようとする問題点）このようなＡｎ添加耐酸化性鉄合金のうち、ニレジスト
と同程度ないしはそれ以上の耐酸化性を有するものとし
て、後出の表のＮ００４に示す組成のものがある。この
Ｎ００４鉄合金を溶製したのち鋳造した合金の組織は、
第６図に示すように、Ａ見およびＳｉによって硬化した
フェライトと、巨大な複炭化物（Ｆｅ３　Ａ１Ｃｘ　；
第６図ではねずみ色）と、黒鉛とよりなっている。そし
て、このような組織をもつ鉄合金は、室温において伸び
はほとんどなく、硬さは焼鈍熱処理（例えば、１０００
℃×８時間加熱、２５℃／Ｈｒで炉冷；組織は第７図）
によってもほとんど低下しないものである。

このように、従来の耐酸化性に優れたＡＭ添加鉄合金は
、室温での伸びが著しく小さく靭性に劣っているため、
例えば自動車のエンジンに装着するタービン式過給機用
ケーシングのような拘束下でかつ加熱・冷却を頻繁に繰
返す部品の素材として適用すると熱疲労を起して割れを
発生することがあり、このような使用条件の厳しい部品
の素材には適していないという問題点があった。加えて
、前記したように硬さも大きく、例えば後出の表のＮ０
８４の鉄合金では焼鈍熱処理後においてもＨＲＣ４０以
上であるため、機械加工が困難であるという問題点があ
った。

この発明は、上述したような従来の問題点に着目してな
されたもので、耐酸化性に優れているとともに、特に室
温での伸びおよび加工性にも優れており、使用条件の厳
しい部品の素材として使用したときでも熱疲労を生じが
たく、成形性も良好である耐酸化性鉄合金を提供するこ
とを目的としている。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明による耐酸化性鉄合金は、Ｃ：１．０〜３．２
重量％、Ａ文：５〜９重量％、およびＣ：１．０重量％
以上２．０重量％未満の範囲ではＳｉ：０．８重量％以
下、Ｃ：２．０重量％以上３．２重量％以下の範囲では
Ｓｉ：０．４重量％未満を含有し、必要に応じてＭｇ、
Ｃａ、ＲＥＭなどの球状化処理元素：０．１重量％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなること
を特徴としている。

この発明による耐酸化性鉄合金は上記の組成を有するも
のであり、耐酸化性を向上させるためにＡＩＬを大量に
添加したときに、靭性（室温伸び、硬さ）に有害な影響
を与える元素であるＳｉを低くおさえるようにしたもの
である。そして、Ｓｉを低下させたことにより鋳造時に
発生しやすくなっている擬パーライト（組織上はパーラ
イトに近似している（第２図、第８図参照）が、Ｘ線回
折ではＦｅ３　ＡｕＣｘで検出されるためここでは仮に
擬パーライトと称する）による硬さの上昇および伸びの
低下を解消するために、より望ましくは焼鈍熱処理を加
え、組織をフェライトと球状あるいは塊状の微細複炭化
物および黒鉛とすることにより軟化させ、室温伸びの確
保と機械加工性の改善を行うようにする。この場合の焼
鈍熱処理条件としては、例えば、７００〜ｔｏｏｏ℃に
１〜２０時間保持した後、５０℃／Ｈｒ以下の冷却速度
で炉冷するのが良い。

次に、この発明による耐酸化性Ａ４Ｑ、含有鉄合金の成
分限定理由について説明する。

Ｃ：ＣはＳｌとともに黒鉛鋳鉄の基本成分であるが、１．０
重量％よりも少ないと溶融点が１４００℃を超えるよう
になって鋳造が難しぐなり、３．２重量％よりも多いと
擬パーライトおよび微細な複炭化物であったＦｅ５ＡＪ
ＩＣｘが大量のＡｎおよび大量のＣにより擬パーライト
に長く伸びたＦｅ５ＡＩＣｘ複炭化物が混じり出し、室
温での伸びに対して悪影響を及ぼすようになるので１．
０〜３．２重量％の範囲とした。

Ａ見：Ａｉは鋳鉄の耐酸化性を向上させるのに有効な元素であ
る。そして、鋳鉄の耐酸化性および靭性に及ぼすＡｕの
影響を調べてみると、例えばタービン式過給機のケーシ
ングに使用されているニレジスト球状黒鉛鋳鉄（後出の
表のＮｏ、２）の耐酸化性を上回るためには５重量％以
上の添加が必要である。そして、室温での伸びが得られ
る最大のＡｎ含有量は９重量％までである。ところで、
Ｆｅ−Ａｎ系合金では良く知られているように１３重量
％Ａｎ近傍でＦｅ５ＡＪｌのＤＯ３構造の規則化が起り
、ここでの塑性加工性は極めて困難であり、室温ではへ
き開破環するため伸びがない。そして、この影響は９重
量％Ａｎから現われてくるのでそれ以上では伸びがなく
なる。したがって、上記した耐酸化性と室温伸びの両方
を満足するようにＡＪＩ含有量は５〜９重量％とした。

Ｓｉ：Ａｌ含有量が５重量％以上である鉄合金において、Ｃ：
１．０重量％以上２．０重量％未満の範囲でＳｉが０．
８重量％より多く含有していると、擬パーライトが消え
てその代わりに組織中に巨大なＦｅ３　ＡＪＬＣｘが現
われる。また、Ｃ：２．０重量％以上３．２重量％以下
の範囲でＳｉが０．４重量％以上含有しているときも同
様であり（第６図参照）、これによって室温での伸びが
失われる。

そして、一度発生した巨大なＦｅ５ＡｕＣｘ炭化物は焼
鈍熱処理によっても分解せず、むしろさらに巨大化する
のでより好ましくない（第７図参照）。

したがって、Ｓｉ量はＣ量が１．０重量％以上２．０重
量％未満の範囲で０．８重量％以下、Ｃ量が２．０重量
％以上３．２重量％以下の範囲で０．４重量％未満とし
た。

以上に示したＣ、ＡｉおよびＳｔの組成範囲であれば、
鋳造時に黒鉛（ただし、Ｃ，Ｓｉ量が低い側では出ない
ところもある。）擬パーライト組織を呈しく第２図参照
）、焼鈍熱処理によって上記擬パーライトが分解して微
細な粒状ないしは塊状の複炭化物（Ｆｅ３ＡＪＬＣＸ）
となり、マトリックスはフェライト化する（第１図参照
）。

なお、黒鉛が凝固時に晶出しない低Ｃ，Ｓｉ量の組成の
ものも焼鈍熱処理によって球状ないしは塊状の黒鉛が析
出し、焼鈍熱処理後は全組成域にわたって同じ組織を呈
する。

凝固時に黒鉛を晶出する組成範囲では、黒鉛を球状化す
るためにＭｇ　、Ｃａ　、ｃｅ　（ＲＥＭ）。

Ｚｒなどの球状化処理元素を用いることができるが、大
量に使いすぎるとマトリックスを硬化させるので０．１
重量％以下にする必要がある。そして、球状化処理後に
球状化処理元素が実質的に含まれていない場合もこの発
明に包含される（例えば、後出の表の崩、７）。

（実施例）表に示す成分のＡ９．含有鉄合金（Ｎｏ、１〜６゜９は
比較合金、Ｎｏ、７．８は本発明合金）を溶製したのち
、各合金の引張強度、伸び、硬さ、耐成長性および耐酸
化性について評価した。

これらのうち、耐成長性試験はＡｒ中で室温〜９００℃
までの昇降温を５回行ったあと室温での寸法変化割合を
求めたものであり、耐酸化性試験は大気中９５０℃×２
００時間連続酸化させたのち表面に付着したスケールの
厚さを測定したものである。

さらに、比較合金Ｎｂ、２，３，４．５および本発明合
金尚、７の金属組織を調べた。この結果を第１図ないし
第８図に示す。

この結果、本発明合金であるＩｔ）、７．８は、ニレジ
ス）（Ｎｏ、２）並みの耐酸化性を有しかつ焼鈍熱処理
により硬さを大幅に減じることができ。

機械加工性を良好なものにすると共に、室温での伸びを
確保できることが明らかである。これに対して、Ｓｉ量
が多すぎる合金（Ｎｂ、３，４．５）では室温での伸び
がなくかつ焼鈍熱処理によっても硬さはほとんど低下せ
ず、機械加工性が著しく悪い。さらにＡｌ量が少なすぎ
る合金（Ｎｏ、６）では耐酸化性が良くなく、Ａｌ量が
多すぎる合金（Ｎｏ、９）では耐酸化性は良好であるも
のの焼鈍熱処理後においても硬さの低下がなく、室温伸
びは得られないことが明らかである。

このように、この発明による鉄合金は耐酸化性に優れて
いると共に室温において１％以上の伸びを示し、靭性が
得られると共に機械加工性も良好であり、例えば自動車
のエンジンに装着するタービン式過給機のケーシングの
ような拘束下で加熱・冷却を頻繁に繰返す部品の素材と
しても好適であって、熱疲労のおそれが著しく少ないも
のである。

［発明の効果］以上説明してきたように、この発明による耐酸化性鉄合
金は、Ｃ：１．Ｏ〜３．２重量％、ＡｆＬ：５〜９重量
％、およびＣ：１．０重量％以上２．０重量％未満の範
囲ではＳｉ：０．８重量％以下、Ｃ：２．０重量％以上
３．２重量％以下の範囲ではＳｉ：０．４重量％未満を
含有し、必要に応じてＭｇ、Ｃａ、ＲＥＭなとの球状化
処理元素：０．１重量％以下を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避的不純物よりなるものであるから、Ｎｉを多量に
含む比較的高価なニレジストと同程度ないしはそれ以上
のすぐれた耐酸化性を有していると共に、室温において
１％以上の伸びを示し、靭性が良好であるため例えば昇
降温を頻繁に繰返す部品の素材として使用したときでも
従来の高Ａｎ鉄合金よりも熱疲労の発生が著しく少なく
、焼鈍熱処理によって硬さを低下させることができるた
め機械加工性にもすぐれており、耐酸化性および靭性の
著しく良好な材料を安価に提供することが可能であると
いう非常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による耐酸化性Ａｎ鉄合金（表の陥、
７合金）の焼鈍熱処理後の金属組織を示す顕微鏡写真（
４００倍）、第２図は同じく陽、７合金の鋳造ままの金
属組織を示す顕微鏡写真（４００倍）、第３図は従来の
耐酸化性合金であるニレジスト（表の陽、２合金）の金
属組織を示す顕微鏡写真（４００倍）、第４図は従来の
耐酸化性Ａｎ鉄合金（表の尚、３合金）の鋳造ままの金
属組織を示す顕微鏡写真（４００倍）、第５図は同じく
陥、３合金の焼鈍熱処理後の金属組織を示す顕微鏡写真
（４００倍）、第６図は従来の耐酸化性Ａ文鉄合金（表
の陥、４合金）の鋳造ままの金属組織を示す顕微鏡写真
（４００倍）、第７図は同じく崩、４合金の焼鈍熱処理
後の金属組織を示す顕微鏡写真（４００倍）、第８゛図
は従来の耐酸化性Ａ見鉄合金（表の勤、５合金）の鋳造
ままの金属組織を示す顕微鏡写真（４００倍）である。特許出願人　　　　日産自動車株式会社代理人弁理士　
　　小　　塩　　　　豊第３図１Ｉ４図第５図（Ｘ４００）第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ：１．０〜３．２重量％、Ａｌ：５〜９重量％
、およびＣ：１．０重量％以上２．０重量％未満の範囲
ではＳｉ：０．８重量％以下、Ｃ：２．０重量％以上３
．２重量％以下の範囲ではＳｉ：０．４重量％未満を含
有し、Ｍｇ、Ｃａ、ＲＥＭなどの球状化処理元素：０．
１重量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる
ことを特徴とする耐酸化性鉄合金。