JPS6240403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は極厚鋳鉄製品中のチヤンキー状黒鉛の
生成防止法に関する。 ［従来の技術］ 片状黒鉛鋳鉄は一般に伸び、絞りや衝撃値など
の延靭性が低いために信頼性に乏しく、大きなあ
るいは衝撃的な力がかかるような製品には適して
いない。したがつて、最近ではマグネシウムなど
を添加して黒鉛の形状を球状化して延靭性を向上
させたいわゆる球状黒鉛鋳鉄が開発され、広く使
用されるようになつた。 一般に球状化剤であるマグネシウム合金にはマ
グネシウムの球状化効果を維持するためにCeや
Laを主成分とする希土類元素が含有され、小型
鋳鉄材の場合にはMg合金のフエイデイング現象
（マグネシウムによる黒鉛球状化作用が消滅する
現象）の防止により黒鉛形状の改善に大きな効果
がある。しかし、大型材すなわち最大肉厚が100
mm以上の極厚球状黒鉛鋳鉄になると、希土類金属
の存在にも拘わらずチヤンキー状黒鉛（第３図参
照）が生成し易くなり、しかも鋳鉄の純度が良い
ほどそれが顕著になることが知られている。さら
に、チヤンキー状黒鉛が発生している球状黒鉛鋳
鉄を引張り試験すると伸びが２〜３％程度と低
く、靭性を著しく損い、片状黒鉛鋳鉄と同一レベ
ルとなる場合があり、信頼性が著しく低下する。
したがつて、これまでに鋳鉄の純度を下げるため
にTe、Se、Sbなどの元素を添加するとチヤンキ
ー状黒鉛の低減に効果があると報告されている
が、その必要添加量などは定量的には不明であつ
た。 ［発明が解決しようとする問題点］ したがつて、このチヤンキー状黒鉛の生成防止
が大型球状黒鉛鋳鉄の製造にとつて極めて重要で
あり、本発明は上述のチヤンキー状黒鉛の生成を
防止する方法を提供すること目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明は上記のようなチヤンキー状黒
鉛の生成を定量的に防止する方法に関するもので
ある。 すなわち本発明は、鋳鉄溶湯中にマグネシウム
系球状化剤を添加して100mm以上の極厚球状黒鉛
鋳鉄製品を製造するにあたり、該鋳鉄中の不純物
として含有するアンチモンと、マグネシウム系球
状化剤中に含有された希土類金属（REM）の鋳
鉄中への添加量とが第１図に示す斜線の領域（図
中座標点Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤを結ぶ線で囲まれる領
域、但しＡ点：REM0.005％、Sb0.1％、Ｂ点：
REM0.05％、Sb0.1％、Ｃ点：REM0.05％、
Sb0.015％、Ｄ点：REM0.005、Sb0.0015％）に
あるアンチモン含有量と希土類金属の添加量とす
ることからなる極厚鋳鉄のチヤンキー状黒鉛生成
防止法に存する。すなわち、該鋳鉄中の不純物と
して含有するアンチモン量と、マグネシウム系球
状化剤に含有された希土類金属の鋳鉄中の添加量
との重量比（アンチモン／希土類金属）を0.3以
上とするとともに、マグネシウム系球状化剤中の
希土類金属の添加量を0.005〜0.05重量％、鋳鉄
中のアンチモンの含有量を0.1重量％以下とする
ことからなる極厚球状黒鉛鋳鉄のチヤンキー状黒
鉛生成防止法にある。 ［作 用］ チヤンキー状黒鉛の生成条件を考える場合には
不純物量と希土類元素量の両方から議論する必要
があるが、これまでにはこのような観点から論じ
た研究は全く見当たらない。そこで、まず大型材
を想定してシミユレーシヨン試験を行い、黒鉛形
状を調査した。 シミユレーシヨン実験 実験は凝固時間を大型材と同様に長くするため
加熱炉内で共晶温度直下の1130℃に保持しておい
た鋳型に鋳込み、加熱炉内で所定時間共晶温度に
保持したのち電源をカツトして凝固させた。鋳鉄
は大気下で高周波式誘導溶解炉により30Kgを溶解
して取鍋に出銑したのち、球状化剤および接種剤
を同時あるいは別々に添加し、1280℃〜1300℃の
温度で鋳型内へ鋳込んだ。使用した球状化剤は希
土類元素を約1.5重量％含有する3.5重量％および
5.5重量％マグネシウム合金と、希土類元素を含
有しない15重量％マグネシウム合金であり、各チ
ヤージともマグネシウムの添加量として0.07〜
0.012重量％となるよう球状化剤を添加した。な
お接種剤としてはFe−50％Siを使用した。鋳鉄
試験材の形状は150mm立方体で重量は約25Kgであ
り、共晶温度から低下し始める時間で定義した凝
固時間は10〜13時間であつた。 得られた鋳鉄材は中心部から試料を採取してチ
ヤンキー状黒鉛の発生率（面積率）を測定した。
チヤンキー状黒鉛の面積率とアンチモン（Sb）
含有量と希土類金属（REM）添加量との重量比
［Sb（含有量）／REM（添加量）］との関係を第
２図に示す。第２図より、Sb／REM比が小さい
ときにはチヤンキー状黒鉛が多く発生するが、こ
の重量比が0.3以上になるとチヤンキー状黒鉛は
発生しないことがわかつた。なおチヤンキー状黒
鉛の１例（顕微鏡写真による組織図、20倍）を第
３図に示す。図中Ａは球状黒鉛、Ｂはチヤンキー
状黒鉛である。したがつて、大型球状黒鉛鋳鉄に
おいてチヤンキー状黒鉛の生成を防止するために
は、Sb／REM比を0.3以上にすればよいことがわ
かる。ただし、Sbは片状黒鉛の生成元素であ
り、0.1重量％を越えると片状黒鉛が生成して悪
影響を与えるので、0.1重量％以下とすべきであ
る。また、希土類金属の添加量は0.05重量％を越
えると爆発状黒鉛が生成して延靭性に悪影響を与
えるので0.05重量％以下とすべきであり、希土類
金属添加量が0.005重量％未満では希土類金属に
よるフエイデイング現象防止の作用がなくなるの
で希土類金属添加量の下限を0.005重量％とす
る。 ［実施例］ 低周波誘導炉により溶製した鋳鉄溶湯を置注ぎ
法により球状化処理したのち、フラン樹脂硬化砂
型に鋳込んで実用大型試験材を溶製した。この場
合の凝固時間は約８時間であつた。鋳鉄材の炭素
当量はシミユレーシヨン実験とほぼ同様の4.1〜
4.3であり、Sb含有量及び希土類金属の添加量を
種々変化させた。得られた鋳塊からは中心部にお
いて試料を採取し、チヤンキー状黒鉛の有無につ
いて調査した。得られた結果を表に示す。

【表】 表から明らかな如く、本発明方法によれば肉厚
が100mm以上でもチヤンキー状黒鉛は発生しない
ことがわかつた。 ［発明の効果］ このように本発明によれば、大型球状黒鉛鋳鉄
の製造において生成するチヤンキー状黒鉛の生成
を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は希土類金属添加量とアンチモン含有量
との本発明の特許請求の範囲の領域を示す図、第
２図は本発明のSb（含有量）／REM（添加量）
重量比に対するチヤンキー状黒鉛発生率（面積
率）の関係を示す線図、第３図はチヤンキー状黒
鉛組織の顕微鏡写真を示す図（Ａ……球状黒鉛、
Ｂ……チヤンキー状黒鉛）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳鉄溶湯中にマグネシウム系球状化剤を添加
   して100mm以上の極厚球状黒鉛鋳鉄製品を製造す
   るにあたり、該鋳鉄中の不純物として含有するア
   ンチモンと、マグネシウム系球状化剤中に含有さ
   れた希土類金属の鋳鉄中への添加量とが第１図に
   示す斜線の領域にあるアンチモン含有量と希土類
   金属の添加量とすることからなる極厚鋳鉄のチヤ
   ンキー状黒鉛生成防止法。