JPS62500181A - Ｃｖ黒鉛鋳鉄の製造方法 - Google Patents

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】 鋳鉄、特番ζぜん束状グラファイト を含有する鋳鉄を製造する方法 本発明は、構造変性添加剤、好ましくは炭素をぜん去状（ｖｅｒｍｉｃｕｌａｒ 　）グラファイトの形で沈＃させる添加剤を含有する鋳鉄を製造する方法に関す る。

ぜん束状グラファイトはＩＳＯ／Ｒ９４５−１９６９ｉｃ：Ｂイてフオーム■グ ラファイトとして、あるいはＡＳＴＭ明細Ａ２４７によりタイプ■Ａとして定義 されている。

鋳鉄は工業的鋳造法で最も重要な材料の一つであり、固化するときセメンタイト 、Ｆａ、Ｃの形で炭素を沈澱させ白鋳鉄を形成でき、グラファイトの形でねずみ 鋳鉄を形成できる。白鋳鉄は脆いが、高圧縮強さを有し、摩耗に対し高度１こ抵 抗性である。ねずみ鋳鉄は容易ｌこ加工でき、機械工学内で非常に広い用途分野 を有する。ねずみ鋳鉄中でグラファイトは通常フレークの形で沈澱する。これは 限られた破断歪（０５％）の鋳鉄を生せしめる。ねずみ鋳鉄は良好な熱伝導率を 有するが、高温で体積における永久変化を受ける、これは幾つかの目的のため（ こけその用途を制限する。

従って一定の添加剤を混入することＩζよって沈澱したグラファイトの形態を変 える計画がなされて来た。この点において、マグネシウム、またはセリウムの如 き稀土類金属と組合せたマグネシウムが通常使用されている、これらの変性添加 剤はフレーク状グラファイトの生長を阻止し、小さい長球または団塊の形でグラ ファイトを生ぜしめる。この材料は球状黒鉛鋳鉄として知られている。構造材料 としての球状鉄の使用は構造物分野内で広く生長して来た。この分野での別の開 発は他のグラファイト形態の創造を含んでいた。しかしながらいわゆるコンパク ト化グラファイト鋳鉄、またはいわゆるぜん去状鉄はそれを特に関心あるものに し・多くの種々の用途分野に関しねずみ鋳鉄および球状鉄よりもすぐれている性 質を与える性質を有することが見出されている。しかしながら所望の添加量から の小さい変差および不純物の存在か、それを安価な原材料の使用を不可能着こす る要因である、従って多くの試験および実験を行なうことにより、そしてしばし ば高価であり、経験によって良く規定された原材料および添加剤を使用すること によって、専門的意見を構成した数少ない鋳造工場１こ製造が限定されている。

従って鋳鉄材料の任意の溶融浴の製造を、再現性をもってぜん去状鉄に浴を固化 させる方法で制御できる方法ｌζ対する明らかな要求がある。

金属の鋳造（こ当っては、溶融浴の組成に大きな要点が置かれている、しかし続 いて浴構成成分の結晶化されるコースに影響を与える他の要因も目的製品の最終 的性質に関する決定的に重要な要因である。

合金化元素、不純物、ガス含有率等の如き浴の化学的組成は、近代的な分析装置 の助けで迅速に監視および検査でき、必要な修正をすることを可能にする。

しかしながら一方では、たとえこの目的のため行なわれた多くの実験および試験 か関連した文献ｌこ見出されたとしても、またかかる方法に関連した多くの特許 出願が出願されたとしても、広く行なわれる固化条件下に固化したとき溶融材料 の一定温が得る結晶構造の種類をすばやくかつ信頼性をもって予測し、制御でき る方法は今だに完全に開発されていない。

鋳造材料は固化法の」帽こよって二つの主たる群に分けることができる、この主 たる群のうち第一は単−相（−次回化法）で固化する材料を含む。この群には殆 どの種類の鋼、アルミニウム合金、および銅合金を含む。他の群は二つ以上の相 （二次固化法）で固化する材料をも含む。この群ｌこ属する材料の例には各種の 鋳鉄、シルミン型アルミニウム合金（Ａ１８〜１２％Ｓｉ　）かある。

従って本発明の目的は、従来可能でなかった通常の容易に入手できる鉄原材料お よび鋼スクラツプからなる出発材料からコンパクト化されたグラファイト鋳鉄ま たはぜん虫状鋳鉄を得るように、主として溶融鋳鉄の固化に当って二次固化法を 制御する方法を提供することにある。

この目的のため、問題の溶融浴からとった試料の種々の部分（こおいて打効な温 度を測定し、時間に従って記録するようにした熱分析法を使用する。

この温度一時間記録法はそれ自体は新規でなくて、変換温度および溶融温度を測 定する古典的方法である。結晶変換は通常一定温度でまたは一定温度範囲内で生 起する。

かかる方法１こおいて、温度計、温度素子、サーミスター等の如き温度感応装置 を、セットしたプログラムＩこ従って加熱され、冷却せしめられる試料または試 験容器と接触状態に置く。変換温度は、場合によって、既知の参考材料（こつい ての相当する値開で測定した差、または同化曲線の導関数であるとして記録する 。

この方法は、例えば中央に置いた温度計を有する鋳物川砂試料ビーカー中に浴の 試料を注入して、鋳鉄中のいわゆる炭素当量（ＣＥ　） を測定する、迅速化学分析を行なうことを金属学の分野で使用されて来た。鉄結 晶（オーステナイト）を溶融材料から形成するとき、プラトーを固化曲線から読 みとることができる、このプラトーは用いた試料採取法の補正により炭素当量を 示す。従って従来より使用されている装置は原則的に鉄の組成の迅速分析を行な うのに適している、しかし形成されたオーステナイトの可能な結晶の形に関して は明らかにするものではない。かかる装置は、中でも商品名ＴＥＣＴＩＰでアメ リカの会社リーブ・アンド・／−スラップから市販されている。

同様の装置か鉄−炭素−ケイ素系におけるオーステナイト生長温度を測定するた め、および共晶反応前に過冷却の程度を測定するため使用されている。しかしな がらこれで得られる測定結果は、溶融浴の同化時および上記共晶反応中期待てき る結晶構造の満足できる指標を与えない。溶融材料を玲だい鋳型中１と注入する ようなこれらのような装置イこＴ；いでは、鋳型の冷い壁の近くで固体用の皮を 瞬間的１こ形成され７）、４（？’：でグラファイト相を有する鉄およびノフー バイド相を何する鉄が生じ、そ１＞ぞイ１の相（こ対する適切１′、Ｃ生１す温 度−で、ト記相は新し、いまだ（よ再生し、た、核発生を行なう過冷却臨界（（ 達することなく実に簡単１こ生長するこ、にができる。

球状鋳鉄１こ関するこの方法の（＋　ｉこ立たないことの重大な調査か最近ＡＦ Ｓ　トランスアクションズ８２：　１３１、第３０７ｆｊ〜第３１１頁に発表さ れた１、この調査では構造を測定するに当っでこの方法（ｒ、　、Ｊ、り提供さ れる精度における信頼性は８（）％の程度である、このこ、とは工業的生産方法 １こ吉一つでは全く満足できるものではない。

更（こ正確であることを測定力法（こ要求しているぜん去状グシ・ファイトの形 成を予め知らんとするさき（こは、更（こ悪い結果か期待される。

しかしなから箸通１こ行なわれている熱分析法におけるこれらの基本的欠点は、 スエーデン特許第３５０６０６号１こ記載されている方法によって部勺的（こ克 ［屓された。

この方法を用いると、結晶の形成および生長中の実際の過冷却および生長温度を １１１定することができる。この方法は試料採取容器を溶融浴中（こ浸漬するか 別の方法で容器を加熱し、かぐして試料採取容器およびその内容物の両者を冷却 工程の１−１１．Ｉ始１油に結晶化の温度より上の温度で熱平衡に到達させるこ とによって行なう。固化工程中種々の結晶生ジ現象の改良さｔｌだ指標は、核発 生Ｗ口で一過冷却温度を６１１］定Ａ−るこ、Ｊ：、＋こよ゛つて、＋１１−輝 点（結晶化の放出熱（こよる再加熱）強度および時間（正の５否、導関数の時間 および最大値善こよ−って聞をも簡単ＩＣ６川定される）を楯つこノニかできる 。１，７かし、なからεｔ１鉄の共晶反応を４１１１定するさき、本質的な問題 か残る、再輝機能お、１び生長温度は牛髪形次第で生ずるのＴはｔく形成される グラファイト結晶の濃度（単位容積当りのグラファイト結晶の数）ｉこ依存する 、そしてこのＪｊ法はこれら一つの要因の間の区別を明確（こしない、かかる区 別は構造形を予想するためおよびこの方法を正しいブ）向に影響を与えるこ吉が できるようにするために必要である。

固化した材料の他の性質、例えば固化温度の下約１００℃で、完全（こ固化した 試料の熱伝導率または寸法変化（膨張試験）を測定することができる（スエーデ ン特許出願第７８０５６３３−０号）。しかしながらこれらの方法の助けでも、 形態についてまたはグラファイト相の分散度について充分な精度で構造形成を測 定することはできない。

ここに本発明の結果として、熱分析を基にした新しく開発された方法を適用する ことによって、実際固化工程中に固化浴の構造形成を信頼性をもって確立するこ とができる３、この新規な方法によれば、問題の溶融浴からとった試料の量を、 結晶化温度より上の温度で、中に含有された溶融試料と容器の間の熱平衡にまで 加熱された試料採取および試験容器に移し、時間と共に試料の中央と、試料容器 の壁に直接隣接する位置で生じた温度の変化を記録する。この方法（こおいて、 鋳造中固化の工程に関するより完全な情報を提供できる二つの相互に分離した固 化曲線が得られる。（以後試料容器とのみ称するが、これは試験容器をも意味す ることは判るであろう。） 本発明は構造変性添加剤を含有する鋳鉄溶融物から鋳物を作るための方法に関し 、この方法は始めに鋳鉄浴を作り：試料採取容器により浴の試料量を取り出し、 試料採取容器および試料量が浴の結晶化温度以上の温度で実質的に熱平衡にある ような状態から試料量を固化させ、試料量を０．５〜１０分間で完全に固化させ る、このとき二つの温度感応装置で温度一時間数列を同時に測定し、記録する、 そして上記温度感応装置の一つは試料量の中央に置き、他は試料容器の壁に隣接 した溶融材料中に置くことを特徴としている。同じ試料採取法に対して知られて いる参考値ζこ関連したグラフアイ１−相の分散問を、容器壁での溶融材料中で の最初の結晶化発生中測定した温度、容器壁での再輝度（ｌ”θｋｖ　）、上記 壁での温度と試料中央での温度の正の差（ΔＴ＋）、および（−′ｒ−）　（Ｔ ｃ　ｍａｘ）として表わした共晶生長前線に遅れた試料中の温度勾配（試料量の 中央での共晶生長中の短時間に対しては少なくともほぼ一定（ａｒ＝ｏ））の助 けによって評価する、場合によっては温度差の最大の負の値（ΔＴｍａｘ）とし て表わした値を用いる。そして溶融浴が結晶化核を充分１こ有していないときに は、グラファイト核発生剤をそれに加え、反対に結晶化核発生剤が過剰であるこ とか見出されたとき、この過剰分を減少させる。グラファイト沈澱の形態を、浴 の中央での結晶化温度（Ｔ’；　）、中央での再輝度（ｒｏｋｃ）および最高生 長温度（Ｔｃ　ｍａｘ）の助けにより、同じ試料採取法に対する既知参考値との 関連で測定する、そして存在する構造変性剤の量を、鋳造後鋳鉄溶融物の固化中 ぜん去状の形でグラファイトが沈澱するように修正する。

本発明を添付図面を参照して更に詳細に説明する。

第１図はぜん去状鋳鉄を製造するとき得られる測定値から誘導された同化線図の グラフである。

第２図、第３図および第４図は本発明方法を実施するとき使用するのに適した試 料採取容器の種々の具体例を示す。

第１図は温度（Ｔ）一時間（τ）曲線を示し、曲線工は試料採取容器の壁近くの 位置での固化のコースを示し、曲線りは容器中の試料の中央での固化のコースを 示す。

両曲線を見て、参照番号１は一次相オーステナイトの形成によって発生した熱に よる単位時間についての温度低下中の降下である。曲線■上の参照番号２は試料 全体にわたってオーステナイト結晶〔デンドライト（枝）の形〕が形成された点 を示す。それに続いて、溶融試料材料はオーステナイト結晶間で炭素（および他 の合金化元素）が豊富になる、かくして試料温度の低下が継続するに従って徐々 に共晶組成に達する。

曲線Ｉ中の参照番号３は温度降下が終了した点を示す。

グラファイト結晶が充分な過冷却で容器壁で形成され、これらのグラファイト結 晶は共晶混合物中で鉄相と共に生長する。固化工程中のこの段階後、溶融試料は 共晶混合物の平衡温度に向って再加熱される（再輝１こより）。これは第１図（ こおいて破線ＴＥＵで示しである。しかしながら共晶反応のこの早い段階で、生 長阻止機構との関連において生長における定常状態にはなお完全には到達せず、 再輝が生起する速度が従って単位容積当りの活性グラファイト核の数を実質的（ こ示す。同様に曲線口中の参照番号４は最大過冷却点（ｒＨ）を示し、６は再輝 曲線を示し、７は試料採取容器の中央での定常状態での生長温度の流れを示す。

これらの値は共晶固化の状態での生長機構に関する情報を提供する。

壁での温度は溶融材料の限定された容積（薄壁）での結晶化のコースの「一時像 」を表わすと言うことができる、そして容器中央での温度は試料の内部全体（こ わたる熱挙動の「積分像」を表わす。二つの測定位置間の試料量中の丸味に沿っ た温度は前方へ拡がる温度波を含み、内側に進行する共晶固化前線（こ沿った生 長過程を反映している。これは実際には、外側温度計か薄い壁の形の鋳物中の固 化工程に相当する固化工程を記録し、一方中央温度計は鋳物の厚い部分中の固化 工程に関する情報を提供する。この組合せた情報を処理する時にのみ、鋳造およ び固化工程中厚さの変化する鋳物中の所望の構造を形成させるための溶融材料の 能力に関する結論を引き出すことができる。

この固化工程の説明は主として超共晶鋳鉄組成物ｌこ関するものである。しかし ながらこの方法は共晶および超共晶組成物の鋳鉄にも適用できる。−次結晶生長 は共晶組成物の固化時に生ぜず、超共晶組成物の場合に一次グラファイト沈澱ｆ こ関して生起するだけである。

固化工程中、不充分な過冷却、弱い再輝および高生長温度か優勢であるとき、フ レーク状グラファイトか形成されることが実験的に見出された。

一方高過冷却温度、小さい再輝および低生長温度が優勢であると、グラファイト が長球状に固化し、球状鋳鉄または長球鉄が得られることを意味する。

ぜん去状グラファイトが固化中解離するとき、高過冷却強力再輝および高生長温 度が得られる。

曲線によって示された偏差はこれらの主群内で小さな相異を作ることができるよ う充分に強調しており、これによって高度の正確さでぜん去状グラファイトの形 成を予想することができ、これはひいては小さい限界内でこの方法を制御できる ようにする。

外的条件が各場合１こおいて同じままであると仮定して、溶融試料量の中央およ び試料採取容器の壁に隣接した位置（こ置いた温度感応装置Ｉこよって記録され た二つの値の間、および溶融浴での異なる試験の間を比較することができる。

勿論、方法および試料採取容器の形状およびその中に置いた材料の相違が、異な る試料から再現できかつ比較できる結果が得られる程小さいことが必要である。

固化試験を実施するとき使用するのに好適な試料採取容器の幾つかを第２図〜第 ４図を参照して後に説明する。溶融材料と試料採取容器の間ｆこ温度平衡が達成 されるように、用いる方法は各試料または試験で同じでなければならぬことは勿 論である。試料採取容器の周囲の温度は、溶融材料か０．５〜１０分間で固化で きる方法で、熱が試料採取容器から失われるよう調整する。下限は、準安定系に よりより迅速冷却かセメンタイトの形成を生ぜしめるという事実によって支配さ れる。１０分より遅い冷却は製造上の観点から実際的でなく、更に得られる測定 結果の精度が対流および容器の中および周囲で生ずる他の反応によって損われる 。

理想的な冷却時間は２〜４分である。試料採取および試験容器の寸法にはさほど 厳密な規制はない、しかし実際的な理由から、容器の直径は約２ｃｒｎより小さ くなく、約１０ｃｒｎより大きくなくすべきである。好適な直径は３〜６ｃｒＲ である。容器は数口の高さまで適当に充満させること、そして試料充満物の高さ はその直径よりも犬としなければならぬことは判るであろう。熱は試料採取容器 から本質的に放射方向４こ失われるこさを確実にするのが好ましい。これは試料 の上面および下面を絶縁することによって達成できる。

用いる試料採取方法は系列毎に変えることかできるが、比較すべき個々の試料系 列では同じにしなければならぬのは勿論である。溶融浴材料の試料を採取すると き、試料採取容器は例えば溶融浴中ｔこ浸漬し、そこでそれが浴の温度に加熱さ れるまで保持するとよい。あるいは試料採取容器を浴温ｆこまで予備加熱し、次 いで溶融浴材料で満たしてもよい。しかし別の好適な方法は試料採取容器および その中に入れる溶融試料を固化曲線を記録する前に別のオーブンまたはキルン中 に置き、そこで平衡にまで加熱する方法である。溶融浴中に試料採取容器を浸漬 し、採取した試料の固化曲線を記録し、次いで固化した試料と共に容器を浴中に 再浸漬し、かくして固化した試料を再溶融させ、容器を新しい試料で再充填して 試験を繰返し行なうことができる。

潜熱の放出および共晶生長前線（これは適切な生長機構に依存する）および前線 の後の固化した層の熱伝導率は共晶構造中のグラファイト結晶の数および上記結 晶の形の両者に高度に依存する。この複合機能を測定するための好適な方法は、 容器の中央に置いた温度感応装置がプラト一温度（共晶定常状態Ｔｃ　ｍａｘで の温度（こ相当）を測定する時間〔この間（Ω入は０に等しい〕にわたり、容器 璧に隣接する位置での温度感応装置の媒介によって固化中得られた傾斜（訂）を 測定することによって得られる。この複合機能はまた固化工程中厚つの曲線の間 の最大差（ΔＴｍａｘ）を測定することｆζよっても測定できる。両者の場合に おいて、鋳鉄中の異なるグラファイトの形に対して値が変化することが判る。フ レーク状グラファイトを含有するねずみ鋳鉄は二つの固化曲線の間に小さい温度 差を生ぜしめる。球状鉄はΔＴ　ｗａｘの大きな価を生ぜしめる、一方ぜん去状 鉄に固化する鋳鉄はその間ｆこ値を生ぜしめ、これで各溶融浴の固化性の示差評 価のすばらしい可能性を提供する。

固体相中でのオーステナイトからフェライトおよびセメンタイト（点８）への共 晶転移時、速度およびそれによる最終構造は、詳細に二つの測定点からの偏差を 比較することにより、特１こ導関数の大きさと時間変移を比較して行なうことが できる。

未知試料からの二重同化曲線を記録し、既知の結晶化特性の試料から得られた対 応する曲線（グラフ的にまたはデタープレツセサ〜の如き他の記録媒体〕とこれ らの曲線の形状を比較することの北述した可能性に加えて、ぜん生状の形（こ固 化するグラファイトを含有する鋳鉄を作るとき次の性質か特長的である。

ぜん去状生長形を確実ｌこする最も信頼できる方法は、この目的のために中央で の過冷却（Ｔ’：）、再輝数列、（ｒｅｋｏ）および共晶最大生長温度（Ｔｃｍ ａｘ）を利用することである。

実際の分散度（ここでは単位容積に対するグラファイト結晶の数として定義した ）は、最初の共晶核発生の温度曲線により、壁での再輝数列（ｒｅｋｖ）、ΔＴ 　ｍａｘまたはＴｃ　ｍａｘでの（ｄｉ）ｖ’こよって測定できる。最初の核発 生の場合は通常過冷却の程度（式）とし２て遭遇する、しかし非常に有効なグラ ファイト核発生の場合においては、冷却曲線中であったとき（オフレーク状のグ ラファイトの少量の形成を示す。

ここに引用した大きさの全てが、溶融浴の固有結晶化性を評価できる再現可能性 およびＳ度で測定できる。

上述した計量数の全てを使用することは必ずしも常に必要なわけではない、何故 ならｃｆｌらの計量値は前述したことから明らかなように相互に関連しているか らであり、従って良く補正された系１こおいては、上記計値の幾つかのみを使用 して充分てあり、ある場合には個々の溶融浴の結晶化性を測定するため上記計量 値の一つのみまたはその他のみを使用することで充分である。このような系イこ おいて、一つの偏Ｉシ・的に置いた温度感応装置から適切な情報の大部分を得る ことができる。

鋳物焉業者は、指示されたデータの中から安定ぜん去状鋳鉄の実際的製造のため 選択すること、測定データを記録し、評価するのに決定できる。本来最も簡単な 方法は、補正された標準曲線を得られた測定値を基齋こした記録された曲線と比 較することである、しかしこれらの値は自動データ処理機からデジタルに比較す ることもできる。

これらの種々の可能性を明らかにするため、時間ｒを二つの曲線間の差、曲線１ −曲線口＝ΔＴに対してプロットし、正のΔＴ値の区域を斜線で示す、最後に二 つの曲線から（石）を引き出す、ここで上述した値は導関数の形で示され、ｒｅ ｋｖおよびｒθに０は正の値の斜線部域として示される。

かくして、グラフの曲線から所望の結果を得るため、採るべき測度を読みとるこ とができる、そして所望によっては更に試料をとり、更に試験を行なって、所望 の結果か達成されたことを知ることができる。溶融浴の結晶化の性質の知識は適 切な物質の必要な添加または必要な除去をなすことができるようにする、また当 業者の知識内で結晶化の性質を完全に自動的に測定し、データプログラミング技 術の助けにより溶融浴の組成を補正できるようにする、かくしてぜん去状鋳鉄を 得られるようにする。固化速度は容器壁の熱伝導率、璧の厚さ、試料の容積−表 面比、および周囲温度によって決る。これらのパラメーターの全ては変えること かできるが、それらは試料採取または試験法をそれぞれの方法で実施できるよう に適応させなければならず、種々の寸法の目的鋳造薔こ適応させなければならぬ ことは判るであろう。

試料採取容器は周囲温度で大気中で最も簡単ｆこ冷却させる、しかし鋳鉄の融点 および周囲温度の間の温度でオーダン中で固化を生起させることにより、固化工 程を延伸させることか好都合であることもある。固化時間はまた試料採取容器を 絶縁することにより、また固化工程中絶縁ジャケット中１ご容器を置くことによ り延伸させることもできる。

所望（こよっては固化工程を冷却空気、デイムスプレーまたは同様の方法で促進 させることもできる。一般的な語で試料採取装置がとりうる形を表わすことはで きない、しかし請求の範囲に記載した条件を達成するための方法（こおいて試料 採取および試験法を工夫することは当業者の技術知識範囲内である。

測定法を開始する前に、全体の装置、試料採取容器、温度室、およびその中にあ る溶融材料は、試料の融点より上の温度で実質的に熱平衡でなければならない。

これは鋳鉄の場合約１２００〜１４００℃の温度を表わす。

この平衡状態は、例えば温度感応装置と共に試料採取容器を、それらを約１２０ ０〜１４００℃の温度ｆこ加熱した溶融浴中ｌｃ浸漬し、全体の装置；ｔがこの 温度に加熱されるまで浴中で保つような方法で構成して達成することができ。

次いで浴から取り出し、冷却させる。温度感応装置は、アナログまたはディジタ ルの形での測定データを貯蔵した記録装置に接続する。

従って試料採取または試験容器は種々の方法で構成できることは判るであろう、 好適な試料採取または試験容器の三種の形状を第２図〜第４図Ｉこ示す。

第２図は熱溶融浴中Ｉこ浸漬すＳのに好適な試料採取または試験容器の一具体例 を示す。この容器は耐熱材料、好適にはセラミック材料のスリーブ１を有する。

スリーブ１は管状部材２にとりつけてあり、これによって容器を浴中に保持し浸 漬できる。スリーブ１には開口３が設けてあり、これを通って溶融材料をスリー ブ］内に流入できる。スリーブ１には二つの温度素子４および５を配置する、そ の一つ４はスリーブの壁のすぐ近く（こ置き、他５はスリーブ１の中央に置く。

温度素子を導線６Ｌこよって記録装置（図示せず）に接続する。

第３図は分析をするための熱浴材料で満たすことのできる試料採取または試験容 器の別の例を示す。この例の容器は、底を通って挿入された温度感応装置８およ び９を有するスリーブ７からなる。一つの温度感応装置８はスリーブ７の壁の近 ＜ｔｃ＃き、他の温度装置９はスリーブ７の中央ＩＣ置く。容器はそれを予備加 熱するための加熱コイル１０によってとりまいである。温度感応装置８および９ は導線１１によって記録装置（図示せず）に接続する。

第４図は試料採取または試験容器の別の例を・・賀し、容器およびその中（ｒハ ゛イイさイまた試料を勇加熱するための高周彼加−１−１１＋装置１３でとりま かれたス１．１＝（Ｙ２からなる３、溶融材料は取瓶の助り（こより容器（こ移 すこ、セかてきる３、にの例の−１、リーブ１２は、スリー、／ｉ丁２［二（こ 蓋］・１をＩＮりため案内１５を設けた蓋１・１および両度感応装置１６ち４↓ 、び１７がドｊ５　＋こ延びて共に作用するため配置（，７である。この感応装 置１６６よび１７は導線１８１こよ一］て記録装置（図示せず）（こ接続されて いる１、温度感応装置を有する蓋は、容器およびその中に含まｔｌ、た試料を必 要温度に１１目熱し、それ（こついでスリーブ１２上１こ置く。

本発明を実施するとき、１じ学組成か化学分析により所望の値（こル周整された 通常の鋳鉄溶融浴を作る３、浴の試料を次いで本発明による熱分析のため採り、 固化曲線を記録する。

溶融浴の固有核発生能力を評価し、酸化物−硫化物形成剤の適切な添加を、所望 の一次核発生削を得るため（こする。

好適な【ｙ化物および硫化物形成添加剤の例５こはカルシウム、アルミニウノ・ およびマグネシウムを含む。グラファイト核発生のための別の前提条件は、炭素 当量ＣＥか充分（こ高いこ吉である。従って核発生は、例えばフェロシリコン、 石英または炭化ケイ素の如き炭素当量ＣＥを局部的ｆこ増大させる物質を加えて 容易ｆこすることができる。核発生剤の添加は尚業者に良く知られているか、鋳 造前にかかる添加をするための必要を充分な精度で確認することは既知の測定法 の助けでは予めできなか−っだ。

系の補正１こ統い−ｒ、Ｐｚおよびｒｏｋ、および、、ｌｉ　Ｔ関数の核発生能 力（ζｌ関Ｍ−る′！８（ζｒｆｉ要な情報かイ４ネられる１、核発生剤のイ・ 埴は、増（し戸５−渦冷却イゲｔ、イナＪ、　、￥）　’）る、どの増大はある 湯８１こｔりいてはＭ安定〒−・・、の転移か試料採取容器の縁で４１−、−（ 、ｉ″、ヒ〕（早入である５、白倶ｌ鉄か固化ず６吉き、ｒヤｊ更に、勃、速な １ｊ輝を′４三ぜ１．める４、請求状鉄を形成するた、）＾、核形成は゛フレー １４大グフフ了イト・許化ニド戊するのｌこ要すＳそイ゛ＬＪ：りも紗面−１音 でなければ４１′・ｂない４、ぜん去状鉄を得るた１＼Ｉ）、核発生能力は、好 適（こは１　（１分の１台の人き、゛【で１球状鉄を形成するの（ζ要すぞ）そ れ、ｌこりも小さくなけ拘ばならない８、過度に低核発４（テ能力が測定された みき、核発生刺戟剤を加えることかできる、−有核発生能力を低下させることを 望む、Ｌきには、溶融浴８ｍｌこ一定時間放置させる、何故なら核発生能力は延 長された保持時間で低下するからである。

活性構造変性物質の清は、溶融材料の中央での堝冷却（Ｔ脣）、材料の中央での 再輝点（ｒθに、、）および最・高生長温度（Ｔｃｍａｘ）に関しで調整する。

試料が固化するとき、存在する活性構造変性物質の量が結晶生長を制御する。球 状グラファ・イトを形成するさき、グラファイトムニ澱があるｔノベルに達した とき３方向で限定される、しかし活性構造変性物質の量か球状グラファイトを得 るのに委する１Ｍ：１こ対しで僅かに減少すると、結晶生長は専ら２方向に限定 され、溶融金属からの結晶生長を３方向で生起させる可能性を残しそしてかかる 結晶生長はぜん束状グラファイト結晶を形成するよう生起する。上述した値（り 、ｒ　ｅ　ｋ　ｃおよびＴｃ　＋ｎａｘ　）の分析は、溶融浴か充分な構造変性 物質を含有するか否かを明らかにする。この含有量か不充分であることが判った とき、構造変性元素を加える。この目的に、場合によってセリウムの如き稀土類 金属と組合せたマグネシウムが作用できる。構造変性物質の過度の高含有量は酸 化によって変えることができる、これは浴中に酸素を導入するか、あるいはそれ にマグネタイトの如き酸化剤を加えることにより行なうことができる。酸化はま た数分間金属の表面を空気に曝露すること１こよっても行なうことができる。活 性構造変性物質の含有量を減少させるためチタンの如き阻止剤を加えることもで きる。

本発明は主として鋳造法を制御する問題を、ぜん去状グラファイト沈澱を有する 固化するために解決することにある。しかしながらこれにも拘わらず、この方法 はねずみ鋳鉄を作るときの分散度を正確に決定する価値ある可能性も、そしてそ れと共に沈澱するフレーク状グラファイトの種類を制御する可能性も提供する。

また球状鉄を作るとき分散の所望程度および構造変性剤の債を正確に決定するこ ともでき、これによって高価な添加剤の使用における節約も可能にする。

固化相の終り向って中央で試料を測定するとき得られる固化曲線における不規則 性は、可能なカーバイド形成も示すことかでき、これはひいては微細構造中で偏 析されるカーバイド安定元素の存在と組合せた核発生剤における不足かあること の価値ある指標を提供する。

製造される鋳造物の溶融処理、加熱保持および鋳造のための溶融器および場合に すっで使用する装置の種類および構造配置を組入れ、局部条件に依存する良く試 験された補正を鋳物技術内で常に使用することも判るであろう。この仕事におい て有効な分析および測定法を最良の可能な程度１こ使用する、そして本発明は鋳 物工業でよくある困難な材料制御問題に対する解決をここに提供する。

鋳造法を制御するとき、一連の相互に異なる要因を固化曲線から誘導でき、全体 として曲線によってとられる形状を既知の全工程展開と比較し、場合によって分 析することかできる。近代のデータ技術は互変法で重要な価値あるものにでき、 対応する参考データと比較できるようにし、溶１２（処理法を制御できるように し、場合１こよって完全に自動化された方法にすることができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融鋳鉄浴を製造し；試料採取および試験容器の助けにより浴の試料量を採 り出し；容器および試料量が浴の結晶化温度より上の温度で実質的に熱平衡にあ るような状態から試料量を固化せしめ、試料量を０．５〜１０分の時間で完全に 固化させるようにし、温度−時間経路を二つの温度感応装置により同時に測定し 、記録しこのときの一つを試料量の中央に置き、他の一つを容器の壁近くの位置 で溶融材料中に置き；Ｔｖで表わされる上記容器壁で測定した共晶反応の第一核 発生中に測定された温度、容器壁での再輝度（ｒｅｋｖ）、容器壁での温度とそ の中央での温度の間の正の差（ΔＴ＋）、および試料の中央での一定共晶生長温 度（ｄＴ／ｄｒ）ｃ＝０に対するその間の上記容器壁での温度低下の導関数（ｄ Ｔ／ｄｒ）ｖ（Ｔｃｍａｘ）あるいは温度差の最大の負の値（ΔＴｍａｘ）の助 けにより最終鋳造物に関する同じ試料採取および試験法に対する既知の参照値に 関せる分散度を評価し、浴が不充分な結晶化核を有する場合それにグラファイト 核発生剤を加え、逆に結晶化核発生剤が過剰に存在する場合には鋳造前に浴を保 持することによつて分散度を低下させ；溶融材料の中央で生ずる過冷却（Ｔｃ） 、中央での再輝度（ｒｅｋｃ）および最高生長温度（Ｔｃｍａｘ）の助けにより 相互に同じ試料採取および試験法に対する既知参考値に関連してグラファイト沈 澱の形態を評価し、鋳造に続いて溶融鋳鉄の固化するとき予定した形をグラファ イト沈澱がその場でとるように、それに応じて構造変性手段の量を修正すること を特徴とする構造変性添加剤を含有する鋳鉄から鋳造物を製造する方法。
2. ２．核発生剤および構造変性剤の両者の浴含有量が、鋳造に続いてぜん虫状の形 でグラファイトを有する溶融鋳鉄が固化するように制御し、これを既知のぜん虫 状構造の鋳鉄で用いられる同じ試料採取および試験法で得られた対応するデータ と記録された測定データを一致させることによつて達成する請求の範囲第１項記 載の方法。
3. ３．試料を試料容器を浴中に浸漬することによつて溶融浴から取り、容器を溶融 材料で満たし、上記容器を浴の温度に加熱し、続いて上記容器を取り出す請求の 範囲第１項記載の方法。
4. ４．溶融浴から試料を取り出し、上記試料を試料採取および試験容器に移し、上 記容器は試料を固化させる前に溶融材料の温度にほぼ等しい温度に予備加熱する 請求の範囲第１項記載の方法。
5. ５．試料を溶融浴から取り出し、試料を試料採取および試験容器に移し、試料を 固化させる前に、続いて容器およびその中に含有された溶融材料を溶融浴の温度 に相当する温度平衡に加熱する請求の範囲第１項記載の方法。