JP3401054B2 - 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法 - Google Patents
球状黒鉛鋳鉄とその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は球状黒鉛鋳鉄に関し、詳
しくは耐熱性，耐熱亀裂性，耐青熱脆性のような耐熱疲
労性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び自動車の排気
マニホールド等に用いられる球状黒鉛鋳鉄に関する。 【０００２】 【従来の技術】自動車用エンジンにおける排気マニホー
ルドは、高出力化，燃焼効率の改善などにより、排気ガ
ス温度が著しく高温となる傾向にあって、特に排気マニ
ホールドは高温加熱と冷却とをくり返し受けるために高
温での耐酸化性や耐熱疲労性にすぐれていることが要求
される。耐酸化性や耐熱疲労性を向上させるには、素材
である球状黒鉛鋳鉄に含まれているＳｉを増量し、Ｃ
ｒ，Ｍｏなどを添加することで解決されるが、これだけ
では十分でなく、Ｒｅ等希土類元素の量を規定している
例もある（特開昭５８−１７１５５３号）。一方、耐熱
疲労性を調べるには、特殊な設備が必要であるとともに
長時間を要するので、耐熱疲労性と深く関連する耐青熱
脆性を対象として、これを向上させる方法を検討し、Ｐ
含有量とＴｉ含有量とを共にコントロールする方法が開
示されている（特開昭６１−７３８５９号）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】球状黒鉛鋳鉄の耐熱疲
労性，耐青熱脆性を向上させるためには、上記のような
化学成分のみでなく、溶解炉の種類など多くの要因を管
理しなければならず、非常に繁雑であるという問題点が
ある。本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、前
記問題点を解消した球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び自動車
の排気マニホールド等に適した球状黒鉛鋳鉄を提供しよ
うとするものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】前目的に添い、本発明
は、球状黒鉛鋳鉄としてのＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃ
ｒ，Ｍｇの化学成分を含むとともに、其他の化学成分の
有無、並びにその含有量を特定せずに、Ｍｇ：０．０２
１〜０．０４９重量％，Ｐ：０．０２０〜０．０６５重
量％，Ｃｒ：０．０１８〜０．０７重量％とし、かつＭ
ｇ／Ｐ％＝０．５〜１．５として鋳造し、青熱脆性状態
において、約４００℃における静的引張伸びが１３．３
％以上であることを特徴とする自動車の排気マニホール
ド用球状黒鉛鋳鉄とすることによって前記課題を解消し
た。 【０００５】本発明において対象とする球状黒鉛鋳鉄
（以下ＦＣＤとする）は、ＪＩＳ規格によるもの、高硅
素含有のもの、及び其他一般に用いられている所謂球状
黒鉛鋳鉄であって、化学成分として、基本的な含有成分
であるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，ＳおよびＭｇを含むＦＣＤ
をすべて対象とし、その各化学成分はＦＣＤとしての範
囲を超えないものである。そして、Ｍｇ含有量は０．０
２１〜０．０４９重量％, Ｐ含有量は０．０２０〜０．
０６５重量％の範囲とする。ＭｇはＦＣＤにおいて黒鉛
を球状にするために不可欠の元素で、その含有量が０．
０２１％以下では黒鉛の球状化が達成されず崩れてしま
い、また多量に含有すると浮上黒鉛と酸化Ｍｇとが混在
する、所謂ドロスと呼ばれる鋳造欠陥を発生するため含
有量の上限は０．０４９％が好ましい。 【０００６】一方、Ｐは多量に含有すると粒界に介在物
となって晶出したり、粒界を脆弱化させるのでその含有
量は０．０６５％以下とし、またあまり少量であると青
熱脆性を助長するので、含有量の下限は０．０２０％が
好ましい。さらに本発明ではＭｇ及びＰの前記範囲の含
有量を前提として、重量％でＭｇ／Ｐ＝０．５〜１．５
となるように選定する。この比の範囲とすることによっ
て耐熱疲労性に優れた、即ち、青熱脆性状態において、
例えば約４００℃における静的引張伸びが１０％以上と
なり、特に自動車用排気マニホールド材として最も適し
たＦＣＤが得られる。そしてＭｇ及びＰの前記含有量並
びにその比の範囲を選定する限り、前記Ｃ，Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｐ，Ｓ及びＭｇ以外の其他の化学成分の有無、並び
にその含有量の如何に関係なく、目的とするＦＣＤが容
易に製造できる。 【０００７】 【実施例】表１及び表２に本発明の多数実施例と比較例
についての化学成分，Ｍｇ／Ｐ，４００℃における伸び
％、即ちＥｌ 400（％）について示す。２６個の試料の
うち、試料Ｎo.２，４，５，８，１０，１２，１５，１
６，１７，１８，１９，２２，２３，２４，２５，２６
は本発明の実施例を、其他の試料Ｎo.は比較例を示す。 【０００８】 【表１】【表２】【０００９】これによれば、伸びについては、本発明の
ものはいずれも１０％以上の値を示した。なお、これを
より判然とさせるため、縦軸に４００℃における伸び
を、横軸をＭｇ／Ｐとし、各試料をプロットしたところ
図１に示すような散布図がえられた。Ｍｇ／Ｐが０．５
〜１．５の範囲のものは、充分な耐青熱脆性を示し、こ
の範囲を外れたものは極端に低い伸びを示している。 【００１０】 【発明の効果】本発明によれば、従来のＦＣＤの化学成
分組成のものであっても、特にＭｇとＰの成分範囲と、
それらの比を特定して鋳造することによって格段に優れ
た耐青熱脆性を備えた材料が得られ、特に排気マニホー
ルド用として適したＦＣＤが得られる。即ち、Ｃ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｍｇの化学成分をもつ慣用の
ＦＣＤにおいて、其他の化学成分の有無に関係なく、ま
たその含有量を特定することなく、本発明の方法によっ
て実現が可能であり、製造上、特に難しく繁雑な管理を
することなく、容易に前記目的のＦＣＤが得られる。
しくは耐熱性，耐熱亀裂性，耐青熱脆性のような耐熱疲
労性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び自動車の排気
マニホールド等に用いられる球状黒鉛鋳鉄に関する。 【０００２】 【従来の技術】自動車用エンジンにおける排気マニホー
ルドは、高出力化，燃焼効率の改善などにより、排気ガ
ス温度が著しく高温となる傾向にあって、特に排気マニ
ホールドは高温加熱と冷却とをくり返し受けるために高
温での耐酸化性や耐熱疲労性にすぐれていることが要求
される。耐酸化性や耐熱疲労性を向上させるには、素材
である球状黒鉛鋳鉄に含まれているＳｉを増量し、Ｃ
ｒ，Ｍｏなどを添加することで解決されるが、これだけ
では十分でなく、Ｒｅ等希土類元素の量を規定している
例もある（特開昭５８−１７１５５３号）。一方、耐熱
疲労性を調べるには、特殊な設備が必要であるとともに
長時間を要するので、耐熱疲労性と深く関連する耐青熱
脆性を対象として、これを向上させる方法を検討し、Ｐ
含有量とＴｉ含有量とを共にコントロールする方法が開
示されている（特開昭６１−７３８５９号）。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】球状黒鉛鋳鉄の耐熱疲
労性，耐青熱脆性を向上させるためには、上記のような
化学成分のみでなく、溶解炉の種類など多くの要因を管
理しなければならず、非常に繁雑であるという問題点が
ある。本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、前
記問題点を解消した球状黒鉛鋳鉄の製造方法及び自動車
の排気マニホールド等に適した球状黒鉛鋳鉄を提供しよ
うとするものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】前目的に添い、本発明
は、球状黒鉛鋳鉄としてのＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃ
ｒ，Ｍｇの化学成分を含むとともに、其他の化学成分の
有無、並びにその含有量を特定せずに、Ｍｇ：０．０２
１〜０．０４９重量％，Ｐ：０．０２０〜０．０６５重
量％，Ｃｒ：０．０１８〜０．０７重量％とし、かつＭ
ｇ／Ｐ％＝０．５〜１．５として鋳造し、青熱脆性状態
において、約４００℃における静的引張伸びが１３．３
％以上であることを特徴とする自動車の排気マニホール
ド用球状黒鉛鋳鉄とすることによって前記課題を解消し
た。 【０００５】本発明において対象とする球状黒鉛鋳鉄
（以下ＦＣＤとする）は、ＪＩＳ規格によるもの、高硅
素含有のもの、及び其他一般に用いられている所謂球状
黒鉛鋳鉄であって、化学成分として、基本的な含有成分
であるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，ＳおよびＭｇを含むＦＣＤ
をすべて対象とし、その各化学成分はＦＣＤとしての範
囲を超えないものである。そして、Ｍｇ含有量は０．０
２１〜０．０４９重量％, Ｐ含有量は０．０２０〜０．
０６５重量％の範囲とする。ＭｇはＦＣＤにおいて黒鉛
を球状にするために不可欠の元素で、その含有量が０．
０２１％以下では黒鉛の球状化が達成されず崩れてしま
い、また多量に含有すると浮上黒鉛と酸化Ｍｇとが混在
する、所謂ドロスと呼ばれる鋳造欠陥を発生するため含
有量の上限は０．０４９％が好ましい。 【０００６】一方、Ｐは多量に含有すると粒界に介在物
となって晶出したり、粒界を脆弱化させるのでその含有
量は０．０６５％以下とし、またあまり少量であると青
熱脆性を助長するので、含有量の下限は０．０２０％が
好ましい。さらに本発明ではＭｇ及びＰの前記範囲の含
有量を前提として、重量％でＭｇ／Ｐ＝０．５〜１．５
となるように選定する。この比の範囲とすることによっ
て耐熱疲労性に優れた、即ち、青熱脆性状態において、
例えば約４００℃における静的引張伸びが１０％以上と
なり、特に自動車用排気マニホールド材として最も適し
たＦＣＤが得られる。そしてＭｇ及びＰの前記含有量並
びにその比の範囲を選定する限り、前記Ｃ，Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｐ，Ｓ及びＭｇ以外の其他の化学成分の有無、並び
にその含有量の如何に関係なく、目的とするＦＣＤが容
易に製造できる。 【０００７】 【実施例】表１及び表２に本発明の多数実施例と比較例
についての化学成分，Ｍｇ／Ｐ，４００℃における伸び
％、即ちＥｌ 400（％）について示す。２６個の試料の
うち、試料Ｎo.２，４，５，８，１０，１２，１５，１
６，１７，１８，１９，２２，２３，２４，２５，２６
は本発明の実施例を、其他の試料Ｎo.は比較例を示す。 【０００８】 【表１】【表２】【０００９】これによれば、伸びについては、本発明の
ものはいずれも１０％以上の値を示した。なお、これを
より判然とさせるため、縦軸に４００℃における伸び
を、横軸をＭｇ／Ｐとし、各試料をプロットしたところ
図１に示すような散布図がえられた。Ｍｇ／Ｐが０．５
〜１．５の範囲のものは、充分な耐青熱脆性を示し、こ
の範囲を外れたものは極端に低い伸びを示している。 【００１０】 【発明の効果】本発明によれば、従来のＦＣＤの化学成
分組成のものであっても、特にＭｇとＰの成分範囲と、
それらの比を特定して鋳造することによって格段に優れ
た耐青熱脆性を備えた材料が得られ、特に排気マニホー
ルド用として適したＦＣＤが得られる。即ち、Ｃ，Ｓ
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ＦＣＤにおいて、其他の化学成分の有無に関係なく、ま
たその含有量を特定することなく、本発明の方法によっ
て実現が可能であり、製造上、特に難しく繁雑な管理を
することなく、容易に前記目的のＦＣＤが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例と比較例について、Ｍｇ／
Ｐと伸びとの関係を散布図として示す説明図である。
Ｐと伸びとの関係を散布図として示す説明図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−193242（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−185758（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 33/08,37/04
C21C 1/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 球状黒鉛鋳鉄としてのＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，
Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｍｇの化学成分を含むとともに、其他の
化学成分の有無、並びにその含有量を特定せずに、Ｍ
ｇ：０．０２１〜０．０４９重量％，Ｐ：０．０２０〜
０．０６５重量％，Ｃｒ：０．０１８〜０．０７重量％
とし、かつＭｇ／Ｐ％＝０．５〜１．５として鋳造し、
青熱脆性状態において、約４００℃における静的引張伸
びが１３．３％以上であることを特徴とする自動車の排
気マニホールド用球状黒鉛鋳鉄。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16657393A JP3401054B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16657393A JP3401054B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0718367A JPH0718367A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3401054B2 true JP3401054B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=15833774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16657393A Expired - Fee Related JP3401054B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3401054B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014148694A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Daihatsu Motor Co Ltd | 鋳鉄 |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP16657393A patent/JP3401054B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0718367A (ja) | 1995-01-20 |
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