JPS63192843A - オ−ステナイト系耐熱鋳鉄材料 - Google Patents
オ−ステナイト系耐熱鋳鉄材料Info
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- JPS63192843A JPS63192843A JP2427587A JP2427587A JPS63192843A JP S63192843 A JPS63192843 A JP S63192843A JP 2427587 A JP2427587 A JP 2427587A JP 2427587 A JP2427587 A JP 2427587A JP S63192843 A JPS63192843 A JP S63192843A
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Landscapes
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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。
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
この発明は自動車のターボハウジングの如く、高温に曝
される部位に使用されるオーステナイト系の耐熱鋳鉄材
料に関し、特に繰返し加熱−冷却が繰返されるような使
用条件下での耐酸化性が優れたオーステナイト系耐熱鋳
鉄材料に関するものである。
される部位に使用されるオーステナイト系の耐熱鋳鉄材
料に関し、特に繰返し加熱−冷却が繰返されるような使
用条件下での耐酸化性が優れたオーステナイト系耐熱鋳
鉄材料に関するものである。
従来の技術
最近の自動車エンジンは益々高性能化される傾向にあり
、そのためエンジンの排気ガ°ス温度も従来よりも高温
化していることから、ターボハウジングなどの排気ガス
系の鋳鉄部品としても、より一層耐熱性を高めることが
要求されている。
、そのためエンジンの排気ガ°ス温度も従来よりも高温
化していることから、ターボハウジングなどの排気ガス
系の鋳鉄部品としても、より一層耐熱性を高めることが
要求されている。
従来このような用途に使用される耐熱鋳鉄材料としては
、例えば特公昭５４−３８９６８号に示されているよう
なフェライト系の高３ｉ球状黒鉛鋳鉄や、ニレジスト鋳
鉄（インコ社商標）として知られるオーステナイト系の
高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄が代表的である。
、例えば特公昭５４−３８９６８号に示されているよう
なフェライト系の高３ｉ球状黒鉛鋳鉄や、ニレジスト鋳
鉄（インコ社商標）として知られるオーステナイト系の
高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄が代表的である。
発明が解決すべき問題点
前述のような従来の耐熱鋳鉄材料のうちでも、特にオー
ステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄は、他の耐熱鋳鉄例え
ばフェライト系高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄などと比較して優れ
た高温強度や耐熱疲労特性を示すことから、ターボハウ
ジンクなどに適当と考えられる。しかしながら従来のオ
ーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄は、繰返し加熱−冷
却における耐酸化性がフェライト系の高３ｉ球状黒鉛鋳
鉄より劣る問題があった。すなわち、ターボハウジング
等の自動車部品は、繰返して加熱−冷却サイクルを受け
る環境下にあり、したがって従来のオーステナイト系高
Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄では酸化の問題から必ずしも充分な耐
久性を示し得なかったのである。
ステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄は、他の耐熱鋳鉄例え
ばフェライト系高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄などと比較して優れ
た高温強度や耐熱疲労特性を示すことから、ターボハウ
ジンクなどに適当と考えられる。しかしながら従来のオ
ーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄は、繰返し加熱−冷
却における耐酸化性がフェライト系の高３ｉ球状黒鉛鋳
鉄より劣る問題があった。すなわち、ターボハウジング
等の自動車部品は、繰返して加熱−冷却サイクルを受け
る環境下にあり、したがって従来のオーステナイト系高
Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄では酸化の問題から必ずしも充分な耐
久性を示し得なかったのである。
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、従
来のオーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄をざらに改良
し、繰返し加゛熱−冷却を受ける環境下でも優れた耐酸
化性を発揮し得るようにしたオーステナイト系の高Ｎｉ
球状黒鉛鋳鉄からなる耐熱鋳鉄材料を提供することを目
的とするものである。
来のオーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄をざらに改良
し、繰返し加゛熱−冷却を受ける環境下でも優れた耐酸
化性を発揮し得るようにしたオーステナイト系の高Ｎｉ
球状黒鉛鋳鉄からなる耐熱鋳鉄材料を提供することを目
的とするものである。
問題点を解決するための手段
本発明者等は、オーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄の
耐酸化性を向上させる手段について種々実験・検討を重
ねた結果、Ｚｒを添加することによって、高温強度や耐
熱疲労特性を損なうことなく、耐酸化性を従来よりも大
幅に向上させ、特に加熱−冷却が繰返されるような環境
下でも充分な耐酸化性を発揮し得ることを見出し、この
発明をなすに至ったのである。
耐酸化性を向上させる手段について種々実験・検討を重
ねた結果、Ｚｒを添加することによって、高温強度や耐
熱疲労特性を損なうことなく、耐酸化性を従来よりも大
幅に向上させ、特に加熱−冷却が繰返されるような環境
下でも充分な耐酸化性を発揮し得ることを見出し、この
発明をなすに至ったのである。
すなわちこの発明のオーステナイト系耐熱鋳鉄材料は、
成分組成がＣ２，５〜３．０％、Ｓｉ２．６〜３．２％
、Ｍｎ０．８〜１．０％、Ｐ０．０８％以下、Ｓ ０．
０２％以下、Ｃｒ１．５〜５．０％、Ｎｉ１６．０〜３
０゜０％、Ｍｇ０．０３〜０．１０％、Ｚｒ０１０６〜
０．５％、残部Ｆｅおよびその他の不可避的不純物より
なり、かつ金属組織として、オーステナイト基地中に球
状黒鉛が晶出しかつその間に微細な炭化物が析出したも
のである。
成分組成がＣ２，５〜３．０％、Ｓｉ２．６〜３．２％
、Ｍｎ０．８〜１．０％、Ｐ０．０８％以下、Ｓ ０．
０２％以下、Ｃｒ１．５〜５．０％、Ｎｉ１６．０〜３
０゜０％、Ｍｇ０．０３〜０．１０％、Ｚｒ０１０６〜
０．５％、残部Ｆｅおよびその他の不可避的不純物より
なり、かつ金属組織として、オーステナイト基地中に球
状黒鉛が晶出しかつその間に微細な炭化物が析出したも
のである。
作 用
この発明の耐熱鋳鉄材料においては、基本的には従来の
オーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄にＺｒを添加する
ことによって粒界腐食を防止し、これによって耐酸化性
を飛躍的に向上させている。
オーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄にＺｒを添加する
ことによって粒界腐食を防止し、これによって耐酸化性
を飛躍的に向上させている。
なお金属組織としては、従来のものと同様に、オーステ
ナイト基地中に球状黒鉛が晶出し、かつ黒鉛間に微細炭
化物が析出したものとなっている。
ナイト基地中に球状黒鉛が晶出し、かつ黒鉛間に微細炭
化物が析出したものとなっている。
次にこの発明における各合金元素の添加理由および添加
量限定理由について説明する。
量限定理由について説明する。
Ｃ，Ｓｉ：
Ｃおよび３ｉは鋳鉄としての黒鉛の晶出に関係する必須
の元素であり、これらのうち５ｉは耐酸化性の向上にも
寄与する。鋳鉄においてはＣ量、Ｓｉ母は次式で表わさ
れる炭素当ｌｉｔ （ＣＥ値）で総合的に考慮する必要
がおる。
の元素であり、これらのうち５ｉは耐酸化性の向上にも
寄与する。鋳鉄においてはＣ量、Ｓｉ母は次式で表わさ
れる炭素当ｌｉｔ （ＣＥ値）で総合的に考慮する必要
がおる。
ＣＥ＝Ｃ（％）−１１３ｉ（％）＋Ｐ（％））／３炭素
当量が３．４０未満では湯流れ性が悪く、またひけ巣や
ピンホールの発生率なども高くなり、一方４．１０を越
えればカーボン７０−やチルの発生などの問題が生じる
。したがって炭素当量を３．４０〜４．１０の範囲内と
し、しかもＳｉの耐酸化性向上効果を考慮して３ｉの割
合を若干高める観点から、Ｃは２，５〜３．０％、Ｓｉ
は２．６〜３．２％の範囲内に定めた。
当量が３．４０未満では湯流れ性が悪く、またひけ巣や
ピンホールの発生率なども高くなり、一方４．１０を越
えればカーボン７０−やチルの発生などの問題が生じる
。したがって炭素当量を３．４０〜４．１０の範囲内と
し、しかもＳｉの耐酸化性向上効果を考慮して３ｉの割
合を若干高める観点から、Ｃは２，５〜３．０％、Ｓｉ
は２．６〜３．２％の範囲内に定めた。
Ｍｎ：
Ｍｎはオーステナイトの安定化に重要な元素であるが、
０．６％未満ではその効果が少なく、１，０％を越えれ
ばブローホールなどの発生が多くなる。
０．６％未満ではその効果が少なく、１，０％を越えれ
ばブローホールなどの発生が多くなる。
したがってＭｎは０．６〜１．０％の範囲内とした。
Ｐ、Ｓ：
ＰおよびＳはいずれも不可避的不純物として含有される
元素であり、その母が多ければ粒界に析出して耐酸化性
を低下させるが、Ｐ ０．０８％以下、Ｓ ０．０２％
以下であれば特に問題がないところから、Ｐは０．０８
％以下、Ｓは０．０２％以下とした。
元素であり、その母が多ければ粒界に析出して耐酸化性
を低下させるが、Ｐ ０．０８％以下、Ｓ ０．０２％
以下であれば特に問題がないところから、Ｐは０．０８
％以下、Ｓは０．０２％以下とした。
０ｒ＝
Ｃｒは高温強度、耐酸化性の向上に有効な元素であるが
、１．５％未満では充分な効果が得られず、５．０％を
越えれば加工性が低下するから、１，５〜５．０％の範
囲内とした。なおこの発明の鋳鉄材料の場合、Ｚｒの添
加によって耐酸化性が著しく向上するとともに高温強度
も向上するから、Ｃｒの添加量が従来よりも少ない１．
５〜２．５％の範囲内でも充分な高温強度、耐酸化性が
得られ、したがってコストの面からはＯｒは１．５〜２
．５％の範囲内とすることが望ましい。
、１．５％未満では充分な効果が得られず、５．０％を
越えれば加工性が低下するから、１，５〜５．０％の範
囲内とした。なおこの発明の鋳鉄材料の場合、Ｚｒの添
加によって耐酸化性が著しく向上するとともに高温強度
も向上するから、Ｃｒの添加量が従来よりも少ない１．
５〜２．５％の範囲内でも充分な高温強度、耐酸化性が
得られ、したがってコストの面からはＯｒは１．５〜２
．５％の範囲内とすることが望ましい。
Ｎ１ ：
Ｎｉは基地組織のオーステナイト化のために最も重要な
元素である。Ｎｉが１６．０％未満ではオーステナイト
を安定化する効果が充分に得られず、一方３０．０％を
越えればその効果が飽和し、コスト上昇を招くだけであ
るから、１６．０〜３０．０％の範囲内とした。なおＮ
ｉが２０％前後まではオーステナイト安定化の効果が必
ずしも充分ではないことがおるが、この発明の場合は、
Ｚｒの添加によって礪械的性質が充分に向上されるため
、実際上は２０％前後でも充分であり、またＮｉは高価
でおることから、Ｎｉの添加量は前記の範囲内でも特に
１９〜２２％の範囲内が好ましい。
元素である。Ｎｉが１６．０％未満ではオーステナイト
を安定化する効果が充分に得られず、一方３０．０％を
越えればその効果が飽和し、コスト上昇を招くだけであ
るから、１６．０〜３０．０％の範囲内とした。なおＮ
ｉが２０％前後まではオーステナイト安定化の効果が必
ずしも充分ではないことがおるが、この発明の場合は、
Ｚｒの添加によって礪械的性質が充分に向上されるため
、実際上は２０％前後でも充分であり、またＮｉは高価
でおることから、Ｎｉの添加量は前記の範囲内でも特に
１９〜２２％の範囲内が好ましい。
Ｍｇ：
Ｍｇは鋳鉄組織中の黒鉛を球状化するために必要な元素
であり、残留Ｍｇ量が０．０３〜０．１０％の範囲内で
なければ必要とする球状黒鉛鋳鉄組織が得られない。特
にＭＣＩが０．０３％未満では黒鉛が芋虫状となって充
分に球状化されない。したがってＭＣＩは０．０３〜０
．１０％の範囲内とした。
であり、残留Ｍｇ量が０．０３〜０．１０％の範囲内で
なければ必要とする球状黒鉛鋳鉄組織が得られない。特
にＭＣＩが０．０３％未満では黒鉛が芋虫状となって充
分に球状化されない。したがってＭＣＩは０．０３〜０
．１０％の範囲内とした。
Ｚｒ：
Ｎｂは安定な炭化物を生成するとともに硫化物を安定化
して、耐粒界腐食性を高め、これにより耐酸化性能を著
しく向上させる重要な元素であり、またこのほか結晶粒
微細化等によって、高温強度等の機械的性質の向上にも
寄与する元素である。
して、耐粒界腐食性を高め、これにより耐酸化性能を著
しく向上させる重要な元素であり、またこのほか結晶粒
微細化等によって、高温強度等の機械的性質の向上にも
寄与する元素である。
Ｚｒが０．０６％未満では上記の効果が少なく、一方０
．５％を越えれば析出物量が多くなって各種性能を劣化
させる傾向を示し、またそれ以上添加しても添加量のわ
りには性能が向上しないためコスト的に不利となる。し
たがってＮｂは０．０６〜０．５％の範囲内とした。
．５％を越えれば析出物量が多くなって各種性能を劣化
させる傾向を示し、またそれ以上添加しても添加量のわ
りには性能が向上しないためコスト的に不利となる。し
たがってＮｂは０．０６〜０．５％の範囲内とした。
実施例
第１表の材料Ｎα１〜６に示す成分の材料について、２
０に９高周波溶解炉を用いて鋳造した。ここで球状化処
理材としてはＮｉ−８％ＭＱ合金を用い、また接種材と
してはＦｅ−７５％Ｓｉ合金を０．３％使用した。出８
温度は１６５０’Ｃ１注湯温度は１５００’Ｃ以上であ
る。
０に９高周波溶解炉を用いて鋳造した。ここで球状化処
理材としてはＮｉ−８％ＭＱ合金を用い、また接種材と
してはＦｅ−７５％Ｓｉ合金を０．３％使用した。出８
温度は１６５０’Ｃ１注湯温度は１５００’Ｃ以上であ
る。
なお第１表のＮＱ １は、従来のオーステナイト系高Ｎ
ｉ球状黒鉛鋳鉄すなわちニレジスト鋳鉄のうらでも、こ
の発明の成分に近いＡＳＴＭ規格のＤ−２のニレジスト
鋳鉄からなる従来材、Ｎ（１２およびＮα３はそれぞれ
この発明の成分範囲内の本発明材、Ｎ０． ４はフェラ
イト系耐熱鋳鉄として一般的な高３ｉ球状黒鉛鋳鉄から
なる比較材、Ｎα５およびＮ０． ６はそれぞれｚｒ添
加量がこの発明の範囲を外れた比較材である。
ｉ球状黒鉛鋳鉄すなわちニレジスト鋳鉄のうらでも、こ
の発明の成分に近いＡＳＴＭ規格のＤ−２のニレジスト
鋳鉄からなる従来材、Ｎ（１２およびＮα３はそれぞれ
この発明の成分範囲内の本発明材、Ｎ０． ４はフェラ
イト系耐熱鋳鉄として一般的な高３ｉ球状黒鉛鋳鉄から
なる比較材、Ｎα５およびＮ０． ６はそれぞれｚｒ添
加量がこの発明の範囲を外れた比較材である。
第 １ 表 ： 供試材の成分組成 （ｗｔ％）□□□
−−−］ 」 第１表に示す各材料Ｎ（１１〜Ｎ０１６について、２０
＃Ｘ３０ｍＸ ５＃の試験片を切出し、２００’Ｃ＃９
００℃の繰返し酸化試験を行なって、酸化減量を調べた
。ここで繰返し試験の条件は、２００’Ｃから９００°
Ｃまで１４分間で昇温し、９００°Ｃに１０分間保持し
た後、２００’Ｃまで４分間で強制冷却し、２００’Ｃ
到達後ただちに９００ ’Ｃまで前記同様に加熱する過
程を、加熱−保持−冷却を１サイクルとして１００サイ
クル繰返した。また酸化減量は、上記の繰返し酸化試験
後にショツトブラスト処理を施してスケール除去を行な
ってから重量を測定して試験後重量とし、 によって求めた。
−−−］ 」 第１表に示す各材料Ｎ（１１〜Ｎ０１６について、２０
＃Ｘ３０ｍＸ ５＃の試験片を切出し、２００’Ｃ＃９
００℃の繰返し酸化試験を行なって、酸化減量を調べた
。ここで繰返し試験の条件は、２００’Ｃから９００°
Ｃまで１４分間で昇温し、９００°Ｃに１０分間保持し
た後、２００’Ｃまで４分間で強制冷却し、２００’Ｃ
到達後ただちに９００ ’Ｃまで前記同様に加熱する過
程を、加熱−保持−冷却を１サイクルとして１００サイ
クル繰返した。また酸化減量は、上記の繰返し酸化試験
後にショツトブラスト処理を施してスケール除去を行な
ってから重量を測定して試験後重量とし、 によって求めた。
以上の酸化減量測定結果を第１図に示す。第１図から、
本発明材（Ｎα２、Ｎα３）は、従来材であるニレジス
ト鋳鉄（Ｎα１）と比較して酸化減量が約１７４〜１１
５であり、したがって繰返し加熱−冷却における耐酸化
性が著しく優れていることが明らかである。
本発明材（Ｎα２、Ｎα３）は、従来材であるニレジス
ト鋳鉄（Ｎα１）と比較して酸化減量が約１７４〜１１
５であり、したがって繰返し加熱−冷却における耐酸化
性が著しく優れていることが明らかである。
なおフェライト系耐熱鋳鉄材料の高３ｉ球状黒鉛鋳鉄で
あるＮα４の比較材は酸化減量がニレジスト鋳鉄（Ｎα
１）の約１７２ではあるが、本発明材（Ｎα２、Ｎα３
）の約２倍の酸化減量を示しており、したがってこの発
明の鋳鉄材料はオーステナイト系のものであるにもかわ
らず、従来のフェライト系の耐熱鋳鉄材料と比較しても
耐酸化性が優れていることが判る。またＮα５の比較材
はＺｒ添加量がこの発明の下限値に満たないものである
が、この場合は本発明材の２倍以上の酸化減量を示した
。
あるＮα４の比較材は酸化減量がニレジスト鋳鉄（Ｎα
１）の約１７２ではあるが、本発明材（Ｎα２、Ｎα３
）の約２倍の酸化減量を示しており、したがってこの発
明の鋳鉄材料はオーステナイト系のものであるにもかわ
らず、従来のフェライト系の耐熱鋳鉄材料と比較しても
耐酸化性が優れていることが判る。またＮα５の比較材
はＺｒ添加量がこの発明の下限値に満たないものである
が、この場合は本発明材の２倍以上の酸化減量を示した
。
ざらに、Ｎα６の比較材はＺｒ添加量がこの発明の上限
値を越えるものであり、Ｎα３の本発明材の約３倍の伍
の７−ｒを添加したにもかかわらず酸化減量はほぼ等し
り、シたがってＺｒをこの発明の上限値以上添加しても
耐食性向上効果は変わらないことが判る。
値を越えるものであり、Ｎα３の本発明材の約３倍の伍
の７−ｒを添加したにもかかわらず酸化減量はほぼ等し
り、シたがってＺｒをこの発明の上限値以上添加しても
耐食性向上効果は変わらないことが判る。
また第１表に示す本発明材Ｎ（１２の断面金属組織写真
を第２図（Ａ＞、（Ｂ）に示す。これらの組織写真から
、本発明材では従来のニレジスト鋳鉄と同様にオーステ
ナイト基地中に球状黒鉛が晶出するとともに、その間に
微細な炭化物が析出していることが判る。
を第２図（Ａ＞、（Ｂ）に示す。これらの組織写真から
、本発明材では従来のニレジスト鋳鉄と同様にオーステ
ナイト基地中に球状黒鉛が晶出するとともに、その間に
微細な炭化物が析出していることが判る。
発明の効果
この発明の耐熱鋳鉄材料は、単に高温強度や耐熱疲労特
性が優れるのみならず、耐酸化性が著しく優れており、
特に繰返し加熱−冷却を受けるような環境下での耐酸化
性が従来のオーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄である
ニレジスト鋳鉄と比較して格段に優れており、したがっ
て自動車のターボハウジング等に使用して従来よりも格
段にその長寿命化を図ることができる。
性が優れるのみならず、耐酸化性が著しく優れており、
特に繰返し加熱−冷却を受けるような環境下での耐酸化
性が従来のオーステナイト系高Ｎｉ球状黒鉛鋳鉄である
ニレジスト鋳鉄と比較して格段に優れており、したがっ
て自動車のターボハウジング等に使用して従来よりも格
段にその長寿命化を図ることができる。
第１図は実施例における各材料の酸化減量を比較して示
すグラフ、第２図は本発明材の断面金属組織写真で、そ
の（Ａ＞は倍率１００倍のもの、（Ｂ）は倍率４００倍
のものでおる。 第１図
すグラフ、第２図は本発明材の断面金属組織写真で、そ
の（Ａ＞は倍率１００倍のもの、（Ｂ）は倍率４００倍
のものでおる。 第１図
Claims (1)
- Ｃ２．５〜３．０％（重量％、以下同じ）、Ｓｉ２．６
〜３．２％、Ｍｎ０．６〜１．０％、Ｐ０．０８％以下
、Ｓ０．０２％以下、Ｃｒ１．５〜５．０％、Ｎｉ１６
．０〜３０．０％、Ｍｇ０．０３〜０．１０％、Ｚｒ０
．０６〜０．５％、残部Ｆｅおよびその他の不可避的不
純物よりなる成分組成を有し、オーステナイト基地中に
球状黒鉛が晶出しかつその間に微細な炭化物が析出した
組織からなることを特徴とするオーステナイト系耐熱鋳
鉄材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2427587A JPS63192843A (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | オ−ステナイト系耐熱鋳鉄材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2427587A JPS63192843A (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | オ−ステナイト系耐熱鋳鉄材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63192843A true JPS63192843A (ja) | 1988-08-10 |
Family
ID=12133652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2427587A Pending JPS63192843A (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | オ−ステナイト系耐熱鋳鉄材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63192843A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100435324B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2004-06-10 | 현대자동차주식회사 | 고온 내산화성을 갖는 내열구상흑연주철 |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP2427587A patent/JPS63192843A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100435324B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2004-06-10 | 현대자동차주식회사 | 고온 내산화성을 갖는 내열구상흑연주철 |
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