JPS6247456A - 高シリコン黒鉛鋳鋼の製造方法 - Google Patents

高シリコン黒鉛鋳鋼の製造方法

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JPS6247456A
JPS6247456A JP18770285A JP18770285A JPS6247456A JP S6247456 A JPS6247456 A JP S6247456A JP 18770285 A JP18770285 A JP 18770285A JP 18770285 A JP18770285 A JP 18770285A JP S6247456 A JPS6247456 A JP S6247456A
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steel
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Shigeki Tamura
茂樹 田村
Akiyoshi Morita
章義 森田
Tamio Hayasaka
早坂 民雄
Mitsuyoshi Sato
三由 佐藤
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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、高シリコン黒鉛鋳鋼とその製造方法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
例えば、エンジンのクランクシャフト或いはコンロッド
等は、従来、鍛造で作られているが、そのために、コス
トアンプになるという問題があった。
この問題を解決する方法の一つとして、従来。
クランクシャフト或いはコンロフト等を鍛造ではなく鋳
造で作ることが試みられている。鋳造で作れば非常にコ
ストダウンになるからである。
しかしながら、従来の試みはいずれも実用化には程遠い
ものであった。これは次の理由による。
即ち、クランクシャフト或いはコンロッド等を構成する
材料としては、高強度、高靭性が要求される。鋳造でき
、且つ、高強度、高靭性を備えた材料として例えば鋳鋼
があるが、鋳鋼は大きな押湯を必要とするという欠点が
ある。また、切削性が悪いため鋳鉄に比べて劣り機械加
工が困難である。
また、更には、高強度、高靭性のみならず高い切削性を
有する材料として、特公昭59−26645で提案され
ている高炭素球状黒鉛鋳鋼がある。
しかしながら、この材料は強度及び靭性が鋳鉄に近いも
のであり、従って、この材料でクランクシャフト或いは
コンロッド等を鋳造で作ることは難しかった。
また5特公昭32−10460.特公昭31−9007
で提案されている材料は鋳造性が劣り。
従って、この材料でクランクシャフト或いはコンロッド
等を鋳造で作ることは難しかった。
〔発明が解決しよ−うとする問題点〕
上記説明から分かるように、従来の材料を用いて鋳造で
エンジンのクランクシャフト或いはコンロッド等を作ろ
うとすると、鋳造性が悪かったり。
切削性が劣ったり、或いは2強度が充分ではないという
問題があった。
本発明は、このような従来の技術の問題点を解決するも
のである。
本発明の技術的課題は、高強度、高靭性を保ちながら、
且つ、高い切削性を維持しながら、鋳造性の優れた新材
料を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この技術的課題を達成するために1本発明にあっては次
のような手段が講じられている。
即ち1本特定発明に係る高シリコン黒鉛鋳鋼というのは
1重量割合で。
C:0.4〜0.8%。
Si:1.5〜3.0%。
Mn:2,5%以下。
P:0.04%以下。
S:0.01%以下。
Ni:0.5〜3.0%。
残部Feから成り、基地は微細なフェライトとパーライ
トとの二相混合であることを特徴とする。
また2重付合発明に係る高シリコン黒鉛鋳鋼の製造方法
というのは1重量割合で。
C:0.4〜0.8%。
Si:1.5〜3.0%。
Mn:2.5%以下。
P:0.04%以下。
S:0.01%以下。
Ni:0.5〜3.0%。
残部Feから成る溶鋼に残留マグネシウム量が0゜01
〜0.03%程度になるように1500〜1600°C
でマグネシウムを添加処理した後、鉄・珪素系の合金接
種剤を0.1〜0.5%接種して鋳造し、その後700
〜850℃の温度範囲において約2時程度度保持し、そ
の後10℃/min以上でマルテンサイトが生成しない
程度の冷却速度で冷却することを特徴とする。
以上が本発明で講じられている手段である。
〔作用〕
本特定発明に係る高シリコン黒鉛鋳鋼において。
各成分の限定理由を説明する。
Cに関しては次の通りである。即ち、Cは鋳造性の向上
に有効であるが、0.4%未満では殆ど析出せず引は量
が増大する。逆に、0.8%を超えると、今度は2球状
黒鉛が得られるには得られるが2球状黒鉛がブルスアイ
型になりやすく2強度が低下する。従って、Cは0.4
〜0.8%とした。
Siに関しては次の通りである。即ち、Stは鋳造性(
湯流れ性)の向上に有効であるが、1゜5%未満ではそ
の効果は小さい。逆に、3.0%を超えると、今度は、
鋳造割れを引き起こす原因になり、また、切削性も悪く
なる。従って、Stは1.5〜3.0%とした。なお、
iti度に黒鉛を析出させるためにもSiは1.5〜3
.0%カ良い。
Mnについては次の通りである。即ち、Mnは。
脱酸剤として有効であり、また、Sの悪影響も除くが、
余分のMnは炭化物を安定にして材料を脆弱にする。ま
た、切削性を悪化させるし、二相混合の出現温度を向上
させる。従って、Mnは2゜5%以下にした。
Pは、0.04%を超えるとステダイトを晶出するので
材料が固くて脆くなる。従って、Pは可及的に0.04
%以下にした。
Sは、o、oi%を超えると材料を脆弱にするために、
Sは可及的に0.01%以下にした。
Niについては、Stと同様の理由で0.5〜3.0%
とした。
本併合発明に係る高シリコン黒鉛鋳鋼の製造方法におい
て、マグネシウム処理をするのは、析出した黒鉛を球状
化させるためである。マグネシウム処理にはNi−Mg
合金を使用するのが望ましい。
本発明のものが、高強度、高靭性を保ちながら。
且つ、高い切削性を維持しながら、鋳造へが優れている
理由を説明する。
本発明のものが高強度、高靭性(即ち、鋳鋼と同じ程度
の高強度、高靭性)及び高い切削性(即ち、鋳鉄と同じ
程度の高い切削性)を保っているのは、基地が微細なフ
ェライトとパーライトとの2相部合になっているためで
ある。
本発明のものが鋳造性に優れている(即ち、鋳鉄と間し
程度の鋳造性)のは、C,Si及びNiが前述の成分割
合で含まれているからである。即ち、高Siであるため
に、湯流れ性は極めて良く。
また、黒鉛が球状に析出しているために引は欠陥が極め
て少ない(これに対して、ステンレス鋳鋼及び特公昭5
9−26645に記載の高炭素球状黒鉛鋳鋼は、前に述
べた通り、鋳造性が悪い)。
斯くて2本発明のものは、高強度、高靭性を保ちながら
、且つ、高い切削性を維持しながら、鋳造性が優れてい
る。
また、然も1本発明のものは、セメンタイトを析出させ
ずに黒鉛を析出させているために、耐熱亀裂性も充分で
ある。
最後に2本発明に係る高シリコン黒鉛鋳鋼と特公昭59
−26645に記載の高炭素球状黒鉛鋳鋼とはその組成
が非常に良く似かよっているが。
次の三つの点で明確に異なっていることを明らかにして
おく。
第1には、炭素濃度である。特公昭59−26645に
記載の高炭素球状黒鉛鋳鋼は、炭素濃度が非常に高い(
C:’1.8〜2.6%)のに対して1本発明に係る高
シリコン黒鉛鋳鋼は、炭素濃度が低い(C:0.4〜0
.8%)ことである(炭素濃度が低いと通常では鋳造性
が低下するが。
本発明のものは鋳造性が低下しないようにしている)。
第2には、冷却速度である。特公昭59−26645に
記載の高炭素球状黒鉛鋳鋼は、冷却速度が非常に遅い(
10°C/ Hr )のに対して3本発明に係る高シリ
コン黒鉛鋳鋼は、冷却速度が早い(10℃/ m i 
n以上でマルテンサイトが生成しない程度)ことである
第3には、基地についてである。特公昭59−2664
5に記載の高炭素球状黒鉛鋳鋼は粗大な黒鉛が析出して
いるが、これに対して9本発明のものの基地は、粗大な
黒鉛が析出せずフェライトとパーライトとの2相部合に
なっていることである。
本発明の作用は、以下の実施例からより一層明らかにさ
れる。
〔実施例〕
C:0.6%、Si:2,5%の成分濃度を有する本実
施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼の鋳造試験を行った。鋳
造試験において湯流れ性は渦巻き型湯流れ試験片で調べ
た。なお、比較のために。
鋳鉄(JIS  FCD70)、ステンレス鋳鋼。
普通鋳鋼についても湯流れ試験を行った。この結果が第
1図に示されている。
鋳鉄(JIS  FCD70)の主な成分は。
C:3.8%、Si:3.0%である。ステンレス鋳鋼
の主な成分は、coo、15%、5ill。
5%、Cr:1.2%である。普通鋳鋼の主な成分は、
C:0.3%、Si:0.4%である。
第1図から分かるように2本実施例に係る高シリコン黒
鉛鋳鋼の湯流れ性は、普通鋳鋼に比べて約3刻時度高い
。これは高濃度のSiによるものと考えられる。
鋳造用は性は、引は試験球により調査した。この結果が
第2図に示されている。第2図において。
(a)は鋳鉄、 (b)はステンレス鋳鋼、 (C)は
普通鋳鋼、 (d)は本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳
鋼である。
第2図の(d)から分かるように2本実施例に係る高シ
リコン黒鉛鋳鋼の引けは極めて少なく。
僅かに内引けが観察される程度に止まった。これは、S
i、Ni等の黒鉛化促進元素の添加に起因するものであ
る。なお、これらの元素の添加により、セメンタイトが
析出せず黒鉛が析出しているために、耐熱亀裂性も良好
である。
第3図に示されるような実際のクランクシャフト1を鋳
造してIV−IV断面で切断して引は巣状態を調査した
結果が第4図に示されている。第4図において、 (a
)は普通鋳鋼、 (b)はC:0゜6%、St:2.5
%の本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼、 (C)はC
:0.6%、Si:3゜0%の本実施例に係る高シリコ
ン黒鉛鋳鋼、 (d)は球状黒鉛鋳鉄である。
第4図の(b)、  (c)から分かるように、実際の
クランクシャフトにおいても引は巣は僅かである。この
程度の引は巣ならば押し湯で充分対処することが出来る
第5図は1本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼の鋳放し
組織の顕微鏡写真である。第6図は、熱処理後の組織の
顕微鏡写真である。いずれも倍率は100倍である。
第5図及び第6図から分かるように、低炭素領域(C:
0.55%)であるにも関わらず、黒鉛が析出している
ことが分かる。これは、黒鉛化促進元素Si、Niの添
加に基づくものである。また、熱処理後のMi織(第6
図参照)は微細なフェライトとパーライトとの2相部合
組織であることが分かる。
鋳造性以外にも2本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼の
特徴は、充分に硬度が低く、即ち、切削性が良く、然も
5引張強さ、伸び、疲労限界が高いという点が挙げられ
る。本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼の引張強さくK
g/mm2)、降伏点(Kg/mm”)、硬さくHv)
、伸び(%)。
疲れ限度(Kg/mm2)、ヤング率(Kg/mmZ 
)は下記表15表2の通りである。なお2表1、表2に
は比較のために2球状黒鉛鋳鉄(FCD50)、特公昭
59−26645に記載の高炭素球状黒鉛鋳鋼、特公昭
31−9007に記載の球状黒鉛鋼についても、引張強
さ、降伏点、硬さ。
伸び、疲れ限度、ヤング率が記載されている。表1、表
2においては1本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼をA
1球状黒鉛鋳鉄(FCD50)をB。
特公昭59−26645に記載の高炭素球状黒鉛鋳鋼を
C1特公昭31−9007に記載の球状黒鉛鋼をDで表
している。
表1 表2 上記表11表2から分かるように1本実施例に係る高シ
リコン黒鉛鋳鋼Aは、フェライトが一様に分布している
ために1球状黒鉛鋼り、高炭素球状黒鉛鋳鋼Cと比べて
硬さは低い(換言すれば。
切削性が良い)にも関わらず2本実施例に係る高シリコ
ン黒鉛鋳鋼Aは、それら以上の引張強さと伸びとを有し
ていることが分かる。また、疲れ限度も極めて高い。更
には、一般の鋳鉄と比較してヤング率も高い。
本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼の熱処理方法(製造
方法)について説明する。
機械的性質を向上させるためには、フェライトとパーラ
イトとの2相部合の結晶粒界を出来るだけ微細にするこ
とが重要である。結晶粒界が微細になればなる程、伸び
、疲労限度等が向上する。
フェライトとパーライトとの2相部合の結晶粒界を出来
るだけ微細にするためには、出来るだけオーステナイト
領域の最下部(A3変g、AC□変態直上)で保持して
、その後空冷又は強制空冷を行う熱処理が必要である。
この保持温度は、下記の説明から分かるように、700
〜850℃程度である。
二つの試料1.IIについて保持温度と硬さとの関係を
調べた結果が第7図に示されている。第7図において保
持時間は約2時間である。試料Iは。
C:0.6%、Si:2.5%であり、試料■は。
C:1.2%、Si:2.5%である。
第7図において、フェライトとパーライトとの2相部合
出現領域は、ハンチングが付されている部分、即ち、7
50〜800℃の間である。
本実施例に係る高シリコン黒鉛鋳鋼を作るには冷却速度
も非常に大切である。即ち、冷却速度は。
10℃/分以上で然もマルテンサイトが生成しない範囲
の冷却速度を選択する必要がある。
〔考案の効果〕
上記実施例の説明から分かるように1本発明によれば、
高強度、高靭性を保ちながら、且つ5高い切削性を維持
しながら、鋳造性の優れた新材料を得ることが出来ると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、鋳込み温度と湯流れ量との関係を表すグラフ
。 第2図は、引は試験球による試験結果を表す説明図。 第3図は、クランクシャフトの側面図。 第4図は、第3図のIV−rV断面図。 第5図は1本実施例の高シリコン黒鉛鋳鋼の鋳放し組織
の顕微鏡写真(倍率100倍)。 第6図は1本実施例の高シリコン黒鉛鋳鋼の熱処理組織
の顕微鏡写真(倍率100倍)。 第7図は、保持温度と硬さとの関係を表すグラフである

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量割合で、 C:0.4〜0.8%、 Si:1.5〜3.0%、 Mn:2.5%以下、 P:0.04%以下、 S:0.01%以下、 Ni:0.5〜3.0%、 残部Feから成り、基地は微細なフェライトとパーライ
    トとの二相混合であることを特徴とする高シリコン黒鉛
    鋳鋼。
  2. (2)重量割合で、 C:0.4〜0.8%、 Si:1.5〜3.0%、 Mn:2.5%以下、 P:0.04%以下、 S:0.01%以下、 Ni:0.5〜3.0%、 残部Feから成る溶鋼に残留マグネシウム量が0.01
    〜0.03%程度になるように1500〜1600℃で
    マグネシウムを添加処理した後、鉄・珪素系の合金接種
    剤を0.1〜0.5%接種して鋳造し、その後700〜
    850℃の温度範囲において約2時間程度保持し、その
    後10℃/min以上でマルテンサイトが生成しない程
    度の冷却速度で冷却することを特徴とする高シリコン黒
    鉛鋳鋼の製造方法。
JP18770285A 1985-08-27 1985-08-27 高シリコン黒鉛鋳鋼の製造方法 Granted JPS6247456A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5823819A (en) * 1996-06-07 1998-10-20 Yazaki Corporation Electric junction box

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5823819A (en) * 1996-06-07 1998-10-20 Yazaki Corporation Electric junction box

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