經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____ B7 五、發明説明ί：】） 本發明係有關鑄造具有高強度扃韌性之高強度球狀石 墨鑄鐵之發明，並可作爲鑄鋼、鍛鋼、沃斯田回火法球狀 石墨鑄鐵及球狀石墨鑄鐵的替代材料。 以往，鑄鋼、鍛鋼及鑄鐵等被廣泛地使用於車輛，產 業機械，及建設機械的部品上。近年來隨著這些產業機械 性能的提昇’則同時希望能有可依形狀改變而產生具複雜 、高強度及高韌性之部品材料的產生。 但’具高強度及高韌性的锻鋼或鑄鋼常因其具熔融液 的特性，而不易得到較複雜的形狀，且亦有高製造費用等 問題。又，對球狀石墨鑄鐵而言，因其對比較複雜部品的 形狀具有較高的自由基，故以往鑄造的材料常無法合於被 要求的應具有JIS G5502的FCD 800規定 (伸強強度P80 0 (N/mm2 )以上，延伸率：2 ( %)以上）之對應機械性質。 又，沃斯田回火法球狀石墨鑄鐵也會有因熱處理產生 費用提高，楊氏率降低及殘留的沃斯田鐵之加工誘發麻田 散鐵產生使被削性降低等問題。 本發明之高強度球狀石墨鑄鐵可解決上sg 可提供一具高伸張強度及延伸率之鑄造材料，且，具高楊 氏率及良好被削性之高強度球狀石墨鑄鐵β 本發明之高強度球狀石墨鑄鐵，以重毚％而言，其特 徵爲含碳（C) :3. 0〜3. 8%，矽（Si): 2 . 0 〜2· 6%'Ι£(Μη) ： 0. 2 〜〇 6%, 磷（Ρ) :0. 02%以下，硫黃（S) ： 〇 〇3%以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公疫 1 ~~- -4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 '_B7___ 五、發明説明（2 ). 下，鎂（厘宮）：0.03〜0. 06%’鎳（1^1):. 0. 8 〜1. 2%，銅（Cu) :0' 8 〜1. 2%’ 鉬（Mo) :0. 4〜1. 0%，其他部份由實質的鐵（ F e )所組成。 又，前述高強度球狀石墨鑄鐵可另含有鉍（B i ): 20〜100 Ppm，及對鉍含量爲〇· 5〜1比例的稀 土族元素（RE)，又，如上述般可以少量Ni ，Cu’ Μ 〇適當比例予以合金化，或，可於球狀化處理及/或接 種時添加鉍與稀土族元素。‘ 本發明之高強度球狀石墨鑄截，因其留有緻密的盤狀 純粒鐵（ferrite )及/或針狀的珠層鐵.（pearlite)所 構成的基礎組織，故可同時得到具有高強度及延展性的‘結 果。欲得到此種基礎組織必須使N i ，C u及Μ 〇合金化 。這些元素可提供具良好鍛燒性的鑄鐵，使禱鐵的厚度感 受度純化，爲得到均勻基礎組織所不可欠缺的要件。又， 同時爲促進珠層鐵基礎安定的元素。 N i於球狀石墨附近基礎組織中濃化，可抑制通過共 析變態溫度時於沃斯田鐵組織內含有的碳以石墨方式析出 ，室溫中的基礎組織形成珠層鐵時，於石墨周遭因有呈純 粒鐵化之濃縮N i元素使得純粒鐵基礎組織得以存留。又 ’1^1未達〇. 8%時未能得到良好的延伸率，相反的 N i超過1 . 2 %時則因其機械性質的增大而使費用會高 至無法.估計，故將N i含有率設定於前述之範圍。 Μ 〇爲考慮鑄物的厚度變化，使基礎組織平均化而添 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁)
-5 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明説明{ 3 ) 加的元素。上限設定爲1 . 0 %係因超過此比例將使共晶 晶格境界部產生碳化物而使機械性質特別是予延展性不良 影響及損害被削性。另一方面，下限爲0 . 4%，未達此 點將無法得到良好的延伸率。 c U，則與N i大致相同作用係促進珠層鐵基礎組織 的發展，較鎳而言具有使珠層鐵更緻密的作用》又因較 N i便宜，故常被使用作爲Ni的替代元素。又，超過 1. 2%時合金化易使延展性大幅降低，且被削性亦變差 ，故以此爲上限。另一方面，下限爲0. 4%，未達此點 則不易得到良好的伸展性。 N i及C u的複合添加方式，具有可互捕各元素所具 有的缺點，便宜且最適宜的機械性質，可得到良好楊氏率 及被削性等經濟理由。 C及S i爲一般性球狀石墨的化學成份，其含有率若 未於上記範圍時則鑄造性，劣化及冷硬化傾向等將對熔融 液性狀有不良影響，故各別設定其範圍。 Μη的上限爲〇 . 6%，超過此點則作爲玻層鐵安定 化元素之Μ η在共晶晶格境界中有強烈的離析，除基礎組 織不均外其碳化物製得之鑄鐵其延展性亦顯著降低。 Ρ，爲防止低融點之最終固凝固部即共晶晶格境界濃 化產生史帝田鐵而使延展性降低，故以0. 03 %以下爲 佳。 S爲阻礙球狀化之元素，在製得球狀石墨鑄鐵的經濟 性而言，以0. 03%以下爲佳》
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-6 - A7 _____B7 _ 五、發明説明（4 ) B i爲增大石墨粒數並於共晶.晶格境界部濃化基礎組 織及減緩Μη及Μ 〇之對機械性質產生不良影響等副作用 之元素。但若超過上限之1 0 0 p pm時則阻礙球狀化的 作用會提高，其機械性質會顯著降低，故設於上述範圍。 R E爲防止球狀化率的衰減，且在緩和B i的球狀化 阻礙作用時爲必要。與B i的比值若大於1時會抑制B i 使石墨粒數增大的作用，相反的，未達0. 5時則無法迴 避B i的球狀化阻礙作用，故將RE設於前述範圍。 實施例 使用表及圖對本發明之高強度球狀石墨鑄鐵之一實施 例作具體的說明。文中所示第1表爲本發明之高強度球·狀 石墨鑄鐵材與目前的材料進行材質比較的結果，第2表爲 本發明之高強度球狀石墨鑄鐵材與目前材料所製得之鑽刃 之主切刃面摩耗幅度之比較。又，個1爲第2表所示摩耗 面之外觀圓。 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -7 - A7 __B7 五、發明説明'（5 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第1表 拉伸強度 (N/mm2) 0. 2%耐力 (N/mm2 ) 延展 (%) 硬度 (HB) 楊氏率 (N/mm2) 本發明 材料1 952 818 4.6 321 169,000 本發明 材料2 955 792 6.0 298 170,000 本發明 材料3 992 795 4.2 332 171,000 本發明 材料4 967 6 97 6.6 318 171,000 比較材 料1 852 510 5.1 262 170,000 比較材 料2 1078 750 10.0 304 161,000 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X ：297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (. av·^— fl— I me 1^1^1 1·nn tsm ^^^^1 ^^—^1 _ 澤- 、vs _ 8 _ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _______B7__ 五、發明説明—（6 ) 註：比較材1爲相當鑄料FCD800之#料 比較材2爲相當F CD 1 〇 〇 0A之材料 實施例1 上記第1表所示試驗材料之本發明材料1，係以容量 3 0 Okg之高周波感應爐熔製相當於f C D 5 0 〇之熔融 液’在添加適量的N i ，C u及Mo後，進行添加1 %含 8 %M g之球狀處理合金以三明治法進行之石墨球狀化處 理及將經後期接種處理所得之熔融液注入有機自硬性鑄模 ，而製得J I S G 5 5 0 2 k b號型之供試材料。 本發明材料1所得試驗材料的化學成份分析結果爲c
::3. 2%’Si :2· 55%，Mn.:〇. 5 2.%,.P :0_ 〇2%' S ： 〇 . 010%. Ni ：ι. 10%,
Ctl · 1· 〇7%，Μο : 58%，其他爲 Fe 及不 可避免的雜質。本發明材料1的機械性質及楊氏率載於第 1表的本發明材料1之欄中。 實施例2 將第1表所示本發明材料2之試驗材料，依實施例工 的設備及相同方法進行化學成份變化的製作。而得本發明 材料2之試驗材料，其化學成份分析結果爲，c: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
70%, Si: 2· 33%·Μη：〇. 34%»Ρ
A7 B7 五、發明説明（7 ) 0· 4 4 %,其他爲Fe及不可避免的雜質。本發明材料 2的機械性質及楊氏率載於第厂表的本發明材料2之欄中 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 實施例3 將第1表所示本發明材料3之試 之高周波感應爐熔製相當於F c D 添加適量的Ni ’.C.u及Mo.後，，進 1. 5%之含有RE5%的Mg—F 理合金以三明治法進行石墨球狀化處 接種材料0_ 3%之接種處理後，使 1 鑄造’，而製得J I S G 5 5 0 2 k 本發明材料3所得試驗材料的化 :3. 75，Si :2_ 39%，Μ :〇 · 〇 3 %，S : 〇 . 〇 2 %，Μ Ni：1. 08%*Cu：l. 〇ι %，B · 〇 · 〇〇2%。，R E : 〇 F e及不可避免的雜質。本發明材料 率載於第1表的本發明材料3之檷中 驗材料，以容 5 0 0之熔觭 行添加 e ~ S 理，並 其於自 b號型 學成份 η : 〇 g : 0 % * Μ .0 0 3的機 B i及 i之球 進行添 硬性砂 之供試 分析結 .2 6 • 0 6 〇 : 〇 2，其 械性質 量1噸 液，在 添加 狀化處 加後期 鑄模中 材料。 果爲C % ' P 0， .8 2 他爲 及楊氏 實施例4 將第1表所示試驗材料之本發明材料4，依實施例3 的設備及相同方法進行Mo添加量的變化後，再行同時添 加接種劑及金屬Bi :0_ 01%及RE—Si合金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs ) A4規格（210X297公釐〉 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) -10 - Α7 細 五、發明説明'（8 0 · 0 7%之後期接種，而得本發明材料4。
。本發明材料3所得試驗材料的化學成份分析結果，C :〇. 73%〜：2· 38，，Μη:〇.…， ρ * 〇 · 0 3 % . s ： 0 〇 2 9^ • uz^,Mg：〇. 〇6* N 1 : 1 . 〇 8 %，C U : 1 · 〇 〇 %，Μ 〇 : 〇 . 4 9 1 〇. 008%’RE:0. 005%，其他爲 F e及不：避免的雜質β本發明材料3的機械性質及楊氏 率載於第1表的本發明材料3之欄中。 又’本發明材料4爲與比較材料2 (相當mfcd 1 0 0 0A)之被削性的比較結果以第2表及圖丄所示。 第2表及圖1所示爲本發明材料4及比較材料2各別形成 鑽刃，其主切刃部退刀槽面磨耗幅度的測定值，及其摩耗 狀態的比較。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 390910 at ---、______B7 五、發明説明丨9 ) 第2 .表 '—___ 鑽刃回轉數 --_ 主切刃部退刀槽面摩耗幅度 欠（m m ) (r p m ) 比較材料2 —---- 本發明材料4 7 0 0 0.105 0 · 〇 6 8 14 0 0 鑽'刃肩部破損9個 0 . 0 6 7 --------- 洞（無法測定） ff 鑽刃肩部破損1 1 個洞（無法測定） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 首先，由第1表可知，前記本發明材料1〜4較比較 材料1(鑄造之球狀石墨鑄鐵，相當於FCD800之材 料）具有高拉伸強度及具有良好的延展性。又，以楊氏率 而言，亦較經熱處理而韌化的比較材料2 (相當於F C D 1 0 0 0 A之材料）有較高的數值。由以上可知本發明材 料1〜4優異之特徵。’ 又，依第2表及圖1，本發明4與大約相同硬度之比 較材料比較時，鑽刃部份的摩耗量較少而可知本發明材料 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X'297公釐) ~~ -12 - 910 A7 B7 五、發明説明（10 ) 具有良好的被削性。 本發明之高強度球狀石墨鑄鐵，如上所述添加少量適 切的Ni ’ Cu，Mo使其合金化，或，再於球狀化處理 及/或接種時添加B i及RE，可得拉伸強度900 (N / m m 2 )以上，延展4 %以上之拉伸特性，及楊氏率 169000(N/mm2)以上之鑄料。 以往，鑄造的材料係以合於J I S G 5 5 0 2的 F C D 8 0 0規定爲基本，而鑄造的石墨鑄鐵並不具高拉 伸強度及延展性。又，較沃斯田回火法球狀石墨鑄鐵有較 高的楊氏率及良好的被削性，且具有製造價格低廉等優點 9 « 圖式簡單說明 圖1 第2表所示摩耗面之圖片。 ιι!1ΙΓ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13 -