JPS6360255A - 低熱膨張鋳鉄とその製造法 - Google Patents
低熱膨張鋳鉄とその製造法Info
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Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
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〕
本発明は超精密加工用工作機部材等に用いるのに適した
低熱膨張鋳鉄とその製造法に関するものである。
低熱膨張鋳鉄とその製造法に関するものである。
従来、工作機用ベッドなどには片状黒鉛鋳鉄が使用され
ていた。この材質の物理的性質及び機械的性質はRT〜
100℃の熱膨張係数が10〜12XIF’程度、引張
強さが10〜20 k5f/ mm”程度である。近年
、工作機による加工精度の要求が飛w的に厳しくなり、
これに伴って工作機を構成する材料も気温による寸法変
化の少い低熱膨張材が要求されるようになっている。
ていた。この材質の物理的性質及び機械的性質はRT〜
100℃の熱膨張係数が10〜12XIF’程度、引張
強さが10〜20 k5f/ mm”程度である。近年
、工作機による加工精度の要求が飛w的に厳しくなり、
これに伴って工作機を構成する材料も気温による寸法変
化の少い低熱膨張材が要求されるようになっている。
これらの要求に応えるRT〜100°Cの外形張係数が
5.0〜6.0X10−’程度のU鉄材料は。
5.0〜6.0X10−’程度のU鉄材料は。
片状黒鉛系としてはミノ−バー鋳鉄、球状黒鉛系として
はニレジス8村夫(D−5)などが以前から存在してい
る。これら工作機を構成する材料の熱膨張係数低減の要
求は近年更に厳しくなり、これに応えるものとしてRT
〜100℃の熱膨張係数が3.0〜4.OX 10−’
程度の紡鉄材にNiおよびCOを添加した材料が供給さ
れている。
はニレジス8村夫(D−5)などが以前から存在してい
る。これら工作機を構成する材料の熱膨張係数低減の要
求は近年更に厳しくなり、これに応えるものとしてRT
〜100℃の熱膨張係数が3.0〜4.OX 10−’
程度の紡鉄材にNiおよびCOを添加した材料が供給さ
れている。
このNi及びGoを含有する鋳鉄の黒鉛形状は、例えば
特公昭60−51547号公報で開示されているように
片状のものと、Mgを添加することにより黒鉛を球状化
したものとの2種類がある。
特公昭60−51547号公報で開示されているように
片状のものと、Mgを添加することにより黒鉛を球状化
したものとの2種類がある。
しかし、片状黒鉛系材質は、工作機部材に要求される他
の性質である減衰能は大きいものの、引張強さが2Qk
gf/mm”以下と低く、20kgf/mm”以上の要
求機能部品には適用困雅である。
の性質である減衰能は大きいものの、引張強さが2Qk
gf/mm”以下と低く、20kgf/mm”以上の要
求機能部品には適用困雅である。
一方1球状黒鉛鋳鉄系材質は引張強さは40kgf/m
m”以上と高い値を示すが、工作機部品に屡々要求され
る減衰能が低く、要求に応え得ない場合がある。
m”以上と高い値を示すが、工作機部品に屡々要求され
る減衰能が低く、要求に応え得ない場合がある。
従来通常用いられているMg系の球状化剤を用いて黒鉛
の球状化処理を行った場合、共品状思鉛又は部分的な球
状化不良黒鉛を屡々発生し、このため機械的性質が著し
く低下することがある。更には球状化処理後の溶湯処理
の有無およびその方法の優劣によって、部品の薄肉部に
はセメンタイトの発生による熱膨張率の増大と機械的性
質および加工性の劣化が、厚肉部においては粗大黒鉛の
発生による機械的性質の劣化などの不具合が生じる。
の球状化処理を行った場合、共品状思鉛又は部分的な球
状化不良黒鉛を屡々発生し、このため機械的性質が著し
く低下することがある。更には球状化処理後の溶湯処理
の有無およびその方法の優劣によって、部品の薄肉部に
はセメンタイトの発生による熱膨張率の増大と機械的性
質および加工性の劣化が、厚肉部においては粗大黒鉛の
発生による機械的性質の劣化などの不具合が生じる。
本発明の目的は、まず熱膨張係数が極めて低く、しかも
引張強さが片状黒鉛系低熱膨張鋳鉄より大きく、更に付
随機能としては減衰能が球状黒鉛系低熱膨張鋳鉄よりも
大きいCV黒鉛低熱膨張鋳鉄と本鋳鉄を高品質水準に安
定して製造する方法とを提供するものである。
引張強さが片状黒鉛系低熱膨張鋳鉄より大きく、更に付
随機能としては減衰能が球状黒鉛系低熱膨張鋳鉄よりも
大きいCV黒鉛低熱膨張鋳鉄と本鋳鉄を高品質水準に安
定して製造する方法とを提供するものである。
ついで、熱膨張係数が極めて低く、しかも肉厚変化によ
る黒鉛形状の変動が小さい球状黒鉛低熱膨張鋳鉄と本鋳
鉄を高品質水準に安定して製造する方法とを提供するも
のである。
る黒鉛形状の変動が小さい球状黒鉛低熱膨張鋳鉄と本鋳
鉄を高品質水準に安定して製造する方法とを提供するも
のである。
本発明は化学組成が、重量%でC1,O〜2.7%、S
i0.8〜3.0%、Ni29〜33%、 C。
i0.8〜3.0%、Ni29〜33%、 C。
4.5−6.5%、Mn1.0%以下、Cr3.0%以
下、Ti1.0%以下、残部は鉄及び不可避的元素より
なる溶湯にその残留量が0.5%以下となるように希土
類元素(RE)を添加した後、Fe−Siを基合金とす
る接種剤でその添加総量が81当量で0.05%以上と
なるような接種を1回以上行なうことを特徴とする低熱
膨張鋳鉄の製造法と、本製造法で製造され黒鉛組織が球
状化率30%以上70%未満のCV黒鉛低熱膨張鋳鉄、
および黒鉛組織が球状化率70%以上である球状黒鉛低
熱膨張鋳鉄である。
下、Ti1.0%以下、残部は鉄及び不可避的元素より
なる溶湯にその残留量が0.5%以下となるように希土
類元素(RE)を添加した後、Fe−Siを基合金とす
る接種剤でその添加総量が81当量で0.05%以上と
なるような接種を1回以上行なうことを特徴とする低熱
膨張鋳鉄の製造法と、本製造法で製造され黒鉛組織が球
状化率30%以上70%未満のCV黒鉛低熱膨張鋳鉄、
および黒鉛組織が球状化率70%以上である球状黒鉛低
熱膨張鋳鉄である。
次に本発明の低熱膨張鋳鉄の化学組成数値限定理由につ
いて説明する。
いて説明する。
C:組織中に黒鉛が発生する限界は約0.8%であるが
、1.0%未満では組織中の黒鉛量が著しく減少し、鋳
造性および加工性が低下する。
、1.0%未満では組織中の黒鉛量が著しく減少し、鋳
造性および加工性が低下する。
267%を超えると特に厚肉鋳物においてキッシュ黒鉛
が多量に晶出して引張強さが低下し、また、鋳造欠陥も
発生し易くなる。
が多量に晶出して引張強さが低下し、また、鋳造欠陥も
発生し易くなる。
Si:0.8%未満では本来の黒鉛化促進機能が発揮さ
れず組織中の黒鉛量が著しく減少し、場合によってはセ
メンタイト発生の恐れが生じる。
れず組織中の黒鉛量が著しく減少し、場合によってはセ
メンタイト発生の恐れが生じる。
3.0%を超えると熱膨張係数を低位に抑制することが
困難になると共に、C址によってはキッシュの発生を促
進する。
困難になると共に、C址によってはキッシュの発生を促
進する。
Ni:他の化学組成が本特許請求の範囲においてNiが
29%未満の場合あるいは33%を超えた場合、何れも
RT〜100”Cの熱膨張係数が5 x L O−″5
以上となり本発明の目的と合致しなくなる。
29%未満の場合あるいは33%を超えた場合、何れも
RT〜100”Cの熱膨張係数が5 x L O−″5
以上となり本発明の目的と合致しなくなる。
CO:他の化学組成が本特許請求の範囲において、Co
が4.5%未満の場合あるいは6.5%を超えた場合、
何れもRT〜100℃の熱膨張係数が5×10−5以上
となり、本発明の目的と合致しなくなる。本発明の機能
上の特徴は5×10−5以下の低熱膨張係数であること
であり、このためにはNiの組成範囲とCoの組成範囲
が各々本特許請求の範囲にあることが必要である。
が4.5%未満の場合あるいは6.5%を超えた場合、
何れもRT〜100℃の熱膨張係数が5×10−5以上
となり、本発明の目的と合致しなくなる。本発明の機能
上の特徴は5×10−5以下の低熱膨張係数であること
であり、このためにはNiの組成範囲とCoの組成範囲
が各々本特許請求の範囲にあることが必要である。
Mn:Mnは鋳鉄溶湯を清浄にし、鋳造欠陥を防止する
ために必要な元素であるが、1%を超えると熱膨張係数
が5X10””以上となり目的に合致しない。
ために必要な元素であるが、1%を超えると熱膨張係数
が5X10””以上となり目的に合致しない。
Cr:Crは耐食性を向上するが3%を超えると黒鉛の
晶出が著しく困難になり、薄肉鋳物においては屡々セメ
ンタイトを晶出し熱膨張係数が大となる。また硬度が上
昇し切削性が低下する。
晶出が著しく困難になり、薄肉鋳物においては屡々セメ
ンタイトを晶出し熱膨張係数が大となる。また硬度が上
昇し切削性が低下する。
Ti : Tjは黒鉛の形状を安定してCV化するに有
効な元素であるが、1%を超えると黒鉛の晶出を阻害す
ると共に切削性を低下させる。なお、Tiは球状黒鉛系
鋳鉄には原則として添加しない。
効な元素であるが、1%を超えると黒鉛の晶出を阻害す
ると共に切削性を低下させる。なお、Tiは球状黒鉛系
鋳鉄には原則として添加しない。
希土類元素(RE):REは低熱膨張鋳鉄の黒鉛形状を
球状化率30以上70%未満のCV状または球状化率を
70以上の球状にするために含有させるものである。C
v黒鉛低熱膨張鋳鉄を得るためには通常REを0.01
〜0.08%含有せしめる。
球状化率30以上70%未満のCV状または球状化率を
70以上の球状にするために含有させるものである。C
v黒鉛低熱膨張鋳鉄を得るためには通常REを0.01
〜0.08%含有せしめる。
更にTiを0.05〜0.3%含有せしめることによっ
て一層安定したCv状黒鉛組織を得ることができる。
て一層安定したCv状黒鉛組織を得ることができる。
球状黒鉛低熱膨張鋳鉄を得るには通常REを0005〜
0.3%含有せしめる。しかしREが0.5%を超える
と、接種による溶湯黒鉛化促進処理を行なっても薄肉鋳
物においてはセメンタイトが晶出し易くなり、熱膨張係
数の増大と切削性の低下が起る。
0.3%含有せしめる。しかしREが0.5%を超える
と、接種による溶湯黒鉛化促進処理を行なっても薄肉鋳
物においてはセメンタイトが晶出し易くなり、熱膨張係
数の増大と切削性の低下が起る。
従来、一般の球状黒鉛鋳鉄および球状黒鉛低熱膨張鋳鉄
には、球状化剤としてMg系合金が使用されていたが、
既述の如く問題があった。本発明は希土類元素を含有さ
せることによって、製造ロット問および肉厚差による組
織の変動とそれによる諸性質の変動を大幅に低下させる
ことに成功したものである。
には、球状化剤としてMg系合金が使用されていたが、
既述の如く問題があった。本発明は希土類元素を含有さ
せることによって、製造ロット問および肉厚差による組
織の変動とそれによる諸性質の変動を大幅に低下させる
ことに成功したものである。
続いて製造法である接種の効果について説明する。第1
表は本発明による球状黒鉛低熱膨張鋳鉄の接種前溶湯化
学組成を示したものである。第2表は本鋳物の肉厚を変
えて接種の効果を調べたものである。−次接種は何れも
Fe−8i(75)をSi当量にて0.2%添加し、二
次接種はFe−Si(73)−Ca(2)−Al(3)
合金をSi当量で0.1%添加したものである。
表は本発明による球状黒鉛低熱膨張鋳鉄の接種前溶湯化
学組成を示したものである。第2表は本鋳物の肉厚を変
えて接種の効果を調べたものである。−次接種は何れも
Fe−8i(75)をSi当量にて0.2%添加し、二
次接種はFe−Si(73)−Ca(2)−Al(3)
合金をSi当量で0.1%添加したものである。
第1表 (wt%)
第2表
注=()はセメンタイト発生
発明者等は、実験によって5mmの肉厚鋳物において注
湯流に対しSi当量で0.05%の接種を行なうことに
より、セメンタイトが消失することを確認した。尚、こ
こでは球状黒鉛低熱膨張鋳鉄における結果を例示したが
、CV黒釦低熱膨張鋳鉄においても接種による黒鉛粒数
の増加および球状化率の肉厚差での安定性は同様の傾向
を示すことを確認している。
湯流に対しSi当量で0.05%の接種を行なうことに
より、セメンタイトが消失することを確認した。尚、こ
こでは球状黒鉛低熱膨張鋳鉄における結果を例示したが
、CV黒釦低熱膨張鋳鉄においても接種による黒鉛粒数
の増加および球状化率の肉厚差での安定性は同様の傾向
を示すことを確認している。
以下本発明の実施例をさらに詳細に説明する。
〔実施例、1〕
NiおよびCoを含む戻り肩、金J3!NiおよびC。
合金を主体とする原料を高周波炉にて熔解し、RE金合
金てCV化処理の後、接種をせずに肉厚25mmおよび
75+++mのYブロックを鋳造し試験に供した。試料
の分析結果は、鉄と不可避的不純物と第3表に示す通り
であった。
金てCV化処理の後、接種をせずに肉厚25mmおよび
75+++mのYブロックを鋳造し試験に供した。試料
の分析結果は、鉄と不可避的不純物と第3表に示す通り
であった。
第3表 (wt%)
第4表に熱膨張係数、球状化率、黒鉛粒数及び機械的性
質を示す。
質を示す。
第4表 (注)熱膨張係数はXl0−’である。
〔実施例、2〕
NiおよびGoを含む戻り屑、金属NiおよびCO合金
を主体とする原料を高周波炉にて熔解し、R8合金にて
CV化処理の後、−次接種はFe−3i(75)をSi
当量で0.2%添加し、二次接種はFC−Si(73)
Ca(2) Al(3)合金をSi当量で0.1
%をYブロックへの注湯流へ添加した。
を主体とする原料を高周波炉にて熔解し、R8合金にて
CV化処理の後、−次接種はFe−3i(75)をSi
当量で0.2%添加し、二次接種はFC−Si(73)
Ca(2) Al(3)合金をSi当量で0.1
%をYブロックへの注湯流へ添加した。
Yブロックの肉厚は25mmおよび75mmである。
試料の分析結果は、鉄と不可避的不純物と第5表に示す
通りであった。 第5表 (wt%)第6表に熱
膨張係数、球状化率、黙釦粒数及び機械的性質を示す。
通りであった。 第5表 (wt%)第6表に熱
膨張係数、球状化率、黙釦粒数及び機械的性質を示す。
第6表 熱膨張係数は×101熱膨張係数の測定温度は
20〜100℃である。
20〜100℃である。
〔実施例、3〕
NiおよびCOを含む戻り屑、金属NiおよびC。
合金を主体とする原料を高周波炉にて熔解し、R8合金
にて球状化処理の後、接種をせずに肉厚25羽および7
5+nmのYブロックを鋳造し試験に供した。試料の分
析結果は、鉄と不可避的不純物と第7表に示す通りであ
った。
にて球状化処理の後、接種をせずに肉厚25羽および7
5+nmのYブロックを鋳造し試験に供した。試料の分
析結果は、鉄と不可避的不純物と第7表に示す通りであ
った。
第7表 (wt%)
第8表に熱膨張係数、球状化率、黒鉛粒数及び機械的性
質を示す。
質を示す。
第8表 (注)熱膨張係数はXl0−’である。
熱膨張係数の測定温度は20〜100℃である。
〔実施例、4〕
NiおよびGoを含む戻りH1金属NiおよびCO合金
を主体とする原料を高周波炉にて熔解し、R8合金にて
球状化処理の後、−次接種はFe−Si(75)にてS
i当量で0.3%添加し、二次接種はFe−8i(73
)−Ca(2)−Al(3)合金をSi当量で0.1−
%をYブロックへの注湯流へ添加した。
を主体とする原料を高周波炉にて熔解し、R8合金にて
球状化処理の後、−次接種はFe−Si(75)にてS
i当量で0.3%添加し、二次接種はFe−8i(73
)−Ca(2)−Al(3)合金をSi当量で0.1−
%をYブロックへの注湯流へ添加した。
Yブロックの肉厚は25叩および73mmである。
試料の分析結果は、鉄と不可避的不純物と第9表に示す
通りであった。
通りであった。
第9表 (wt%)
第10表に熱膨張係数8球状化率、黒鉛粒数1機械的性
質を示す。第10表 熱膨張係数はXl0−1′熱膨張
係数の測定温度は20〜100℃である。
質を示す。第10表 熱膨張係数はXl0−1′熱膨張
係数の測定温度は20〜100℃である。
以上、思εイ)の形状についてはCV、%鉛と球状黒鉛
、接種については処理の有りおよび無しについて各々肉
厚25mmおよび75mmについて計4例を実施例とし
て示した。
、接種については処理の有りおよび無しについて各々肉
厚25mmおよび75mmについて計4例を実施例とし
て示した。
何れの合金も他の合金系鋳鉄には見られない低い熱膨張
係数を示した、 次に黒鉛形状についてはRE金合金Tiを含有させるこ
とによって安定してCv黒鉛を得ることができた。これ
により従来の片状黒鉛系鋳鉄では得られない20kgf
/mm2以上の引張り強さが得られた。
係数を示した、 次に黒鉛形状についてはRE金合金Tiを含有させるこ
とによって安定してCv黒鉛を得ることができた。これ
により従来の片状黒鉛系鋳鉄では得られない20kgf
/mm2以上の引張り強さが得られた。
球状黒鉛はRE元素の含有量を増すことによって得られ
、これにより肉厚鋳物についても30kgf/mm”以
上の引張り強さが確保できた。
、これにより肉厚鋳物についても30kgf/mm”以
上の引張り強さが確保できた。
さらに、接種の効果については〔実施例、1〕と〔実施
例、2〕および〔実施例、3〕と〔実施例、4〕を比較
すると明らかなように接種することにより熱膨張係数を
阻害することなく、同一肉厚鋳物においては構造材とし
ての諸性質が大幅に向上し、しかも肉厚の増大によるこ
れら諸性質の劣化が著しく抑制される。
例、2〕および〔実施例、3〕と〔実施例、4〕を比較
すると明らかなように接種することにより熱膨張係数を
阻害することなく、同一肉厚鋳物においては構造材とし
ての諸性質が大幅に向上し、しかも肉厚の増大によるこ
れら諸性質の劣化が著しく抑制される。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、化学組成が、重量%でC1.0〜2.7%、Si0
.8〜3.0%、Ni29〜33%、Co4.5〜6.
5%、Mn1.0%以下、Cr3.0%以下、Ti1.
0%以下、希土類元素(RE)0.5%以下、残部は鉄
及び不可避的元素よりなる低熱膨張鋳鉄。 2、黒鉛組織が球状化率30%以上70%未満である特
許請求の範囲第1項記載の低熱膨張鋳鉄。 3、黒鉛組織が球状化率70%以上である特許請求の範
囲第1項記載の低熱膨張鋳鉄。 4、化学組成が、重量%でC1.0〜2.7%、Si0
.8〜3.0%、Ni29〜33%、Co4.5〜6.
5%、Mn1.0%以下、Cr3.0%以下、Ti1.
0%以下、残部は鉄及び不可避的元素よりなる溶湯にそ
の残留量が0.5%以下となるように希土類元素(RE
)を添加した後、Fe−Siを基合金とする接種剤でそ
の添加総量がSi当量で0.05%以上となるような接
種を1回以上行なうことを特徴とする低熱膨張鋳鉄の製
造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20307186A JPS6360255A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 低熱膨張鋳鉄とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20307186A JPS6360255A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 低熱膨張鋳鉄とその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6360255A true JPS6360255A (ja) | 1988-03-16 |
Family
ID=16467865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20307186A Pending JPS6360255A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 低熱膨張鋳鉄とその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6360255A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994013847A1 (en) * | 1992-12-15 | 1994-06-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing cast iron of high strength and low expansion |
EP0690341A1 (en) * | 1994-06-08 | 1996-01-03 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Material of construction of a coating apparatus and use of said apparatus |
US6846368B2 (en) | 2001-01-05 | 2005-01-25 | Hitachi Metals, Ltd. | Casting steel having high strength and low thermal expansion |
WO2009108181A1 (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Wescast Industries Incorporated | Ni-25 heat-resistant nodular graphite cast iron for use in exhaust systems |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP20307186A patent/JPS6360255A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994013847A1 (en) * | 1992-12-15 | 1994-06-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing cast iron of high strength and low expansion |
US6110305A (en) * | 1992-12-15 | 2000-08-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for production of high-strength low-expansion cast iron |
EP0690341A1 (en) * | 1994-06-08 | 1996-01-03 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Material of construction of a coating apparatus and use of said apparatus |
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WO2009108181A1 (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Wescast Industries Incorporated | Ni-25 heat-resistant nodular graphite cast iron for use in exhaust systems |
US8454764B2 (en) | 2008-02-25 | 2013-06-04 | Wescast Industries, Inc. | Ni-25 heat-resistant nodular graphite cast iron for use in exhaust systems |
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