JP4395385B2

JP4395385B2 - ねずみ鋳鉄材

Info

Publication number: JP4395385B2
Application number: JP2004030683A
Authority: JP
Inventors: 法章香取; 省一石井
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: JP2005220420A

Description

本発明はねずみ鋳鉄材に関するものである。

ねずみ鋳鉄は、生産性、耐磨耗性に優れているが引張強さが低いため、構造部品への適用が制約されている。そこで、例えば、車両のエンジンにおける吸気弁や排気弁を作動させるロッカアーム等の構造部品に対するねずみ鋳鉄の適用を容易に行い得るよう、ねずみ鋳鉄を高強度化することが行われており、この高強度化したねずみ鋳鉄としては、例えば、１．低炭素化や接種技術を用いたもの、２．合金添加により高強度化を計ったもの、がある。

なお、ねずみ鋳鉄の先行技術文献としては、例えば、特許文献１、特許文献２等がある。
特開２００２−１０５５８１号公報特開２００３−２４７０１４号公報

上述の高強度化したねずみ鋳鉄のうち、１．のねずみ鋳鉄では、原料を溶解する際に、鋼屑材を４０〜１００％と多量に使用し、加炭して鋳造するため、コストや生産性に問題がある。又、２．のねずみ鋳鉄では、薄肉部に炭化物の析出が生じやすく、炭化物の析出部は本来の要求された性質と大きく異なるため、通常のねずみ鋳鉄の引張強さは３５０ＭＰａ程度が限界であるという問題がある。

本発明は上述の実情に鑑み、硬度の大幅な上昇がない耐磨耗性に優れた、引張強さが４００ＭＰａ以上の生産性の良好なねずみ鋳鉄材を提供することを目的としてなしたものである。

請求項１のねずみ鋳鉄材は、重量比で、Ｃ：２．４〜２．８Ｗｔ％、Ｓｉ：２．３〜３．５Ｗｔ％、Ｍｎ：０．２〜０．８Ｗｔ％、Ｐ：≦０．１Ｗｔ％、Ｓ：≦０．１５Ｗｔ％、Ｃｕ：０．６〜１．４Ｗｔ％、Ｍｏ：≦０．５Ｗｔ％、Ｃｒ：≦０．３Ｗｔ％、残部はＦｅである化学成分を含有し、Ｓｉ／Ｃの比を０．９５以上とし、（Ｓｉ／Ｃ）／Ｃｕの比を１．５以下としたものである。

本発明の請求項１記載のねずみ鋳鉄材によれば、炭化物の析出が少なく、且つ硬度の大幅な上昇がない耐磨耗性に優れた、引張強さが４００ＭＰａ以上の生産性の良好な鋳鉄を得ることができる、という優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
本発明者は、上記観点から種々の検討を行い、引張強さが４００ＭＰａ以上の高強度で、且つ、耐磨耗性に優れた生産性の良好なねずみ鋳鉄材（本発明材）を開発した。而して、本発明材は、図１の表の上欄に示すように、Ｃ：２．４〜２．８Ｗｔ％、Ｓｉ：２．３〜３．５Ｗｔ％、Ｍｎ：０．２〜０．８Ｗｔ％、Ｐ：≦０．１Ｗｔ％、Ｓ：≦０．１５Ｗｔ％、Ｃｕ：０．６〜１．４Ｗｔ％、Ｍｏ：≦０．５Ｗｔ％、Ｃｒ：≦０．３Ｗｔ％、残部は実質的にＦｅの化学成分を含有している。本発明材に含有される化学成分としては、例えば、上記各化学成分以外に、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｖ、Ｓｂを夫々０．３Ｗｔ％以下なら含有しても良い。

又、本発明材では、ＳｉとＣの比（Ｓｉ／Ｃ）を０．９５以上とする。これは図２に示すグラフから明らかなように、引張強さを４００ＭＰａ以上にするには、Ｓｉ／Ｃの比を０．９５以上とすることが必要なためである。

更に、本発明材では、Ｓｉ／ＣとＣｕの比（（Ｓｉ／Ｃ）／Ｃｕ）を１．５以下とする。これは図３に示すグラフから明らかなように、引張強さを４００ＭＰａ以上にするには、（（Ｓｉ／Ｃ）／Ｃｕ）の比を１．５以下とすることが必要なためである。本発明材の組織調整として、接種処理は行っても行わなくても良い。なお、参考として、従来材（ＦＣ２５０）の化学成分を図１の表の下欄に示してある。

鋳鉄組織内の片状黒鉛は、従来材（ＦＣ２５０）においては図５に示すように長いが、本発明材は従来材と比較して緻密で、図４に示すように、微細な片状黒鉛が基地組織中に分散している。基地組織は、緻密なパーライト又は、パーライトに若干のフェライトが加わったものである。

本発明材の引張強さは、図６に示すように、約４４０ＭＰａである。従来材のＣｒ−Ｍｏ合金鋳鉄（ＦＣ２５０）の引張強さは約２８０ＭＰａであるから、本発明材においては、約６０％の引張強さの向上が見られた。又、本発明材の疲労限は図７のＮ−Ｓ曲線に示すように、１５０ＭＰａ以上であり、従来材のＣｒ−Ｍｏ合金鋳鉄（ＦＣ２５０）の疲労限は約９５ＭＰａであるから、約６０％の疲労限の向上が見られた。更に、本発明材の硬さは、≦ＨＶ２８０で、従来材よりも若干高い程度であった。

従来材のＣｒ−Ｍｏ合金鋳鉄（ＦＣ２５０）と本発明材の耐磨耗試験を往復動磨耗試験機を用いて図８に示すように行った。図中、１は従来材若しくは本発明材の試験片であり、試験片１は８ｍｍのストロークで往復動を行わせるようになっている。２は往復動試験機における円筒状でＳＵＪ２製の荷重付与材であり、荷重付与材２を介し、試験片１に対し所定の荷重Ｗを付与し得るようになっている。

而して、荷重Ｗにより試験片１に付与される面圧を５７５ＭＰａ、試験片１の滑り速度を平均速度で０．３ｍ／ｓと、０．０７ｍ／ｓの２水準、滑り距離を４０００ｍとし、試験開始時のみ潤滑油としてエンジンオイルを給油し、雰囲気温度を室温にして耐磨耗試験を行った。

耐磨耗試験の結果は図９に示されている。図９において、本発明材の滑り速度０．３ｍ／ｓの場合の磨耗深さは約１．０μｍ、滑り速度０．０７ｍ／ｓの場合の磨耗深さは約１．５μｍである。又、従来材のＣｒ−Ｍｏ合金鋳鉄の滑り速度０．３ｍ／ｓの場合の磨耗深さは約２．５μｍ、滑り速度０．０７ｍ／ｓの場合の磨耗深さは約３．０μｍである。従って、滑り速度０．３ｍ／ｓの場合、本発明材の磨耗深さは、従来材の約２／５に減少し、滑り速度０．０７ｍ／ｓの場合、本発明材の磨耗深さは、従来材の約１／２に減少した。

従って、本発明によれば、炭化物の析出が少なく、且つ硬度の大幅な上昇がない耐磨耗性に優れた、引張強さが４００ＭＰａ以上の生産性の良好なねずみ鋳鉄材を得ることができる。

なお、本発明は上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明材と従来材の化学成分（Ｗｔ％）を示す表である。本発明材のＳｉ／Ｃの比と引張強さＭＰａとの関係を示すグラフである。本発明材の（Ｓｉ／Ｃ）／Ｃｕの比と引張強さＭＰａとの関係を示すグラフである。本発明材の組織写真である。従来材（ＦＣ２５０）の組織写真である。本発明材及び従来材（ＦＣ２５０）の引張強さＭＰａを示すグラフである。本発明材及び従来材（ＦＣ２５０）の疲労限を示すＮ−Ｓ曲線である。本発明材及び従来材（ＦＣ２５０）について行った磨耗試験の状態を示す斜視図である。本発明材と従来材（ＦＣ２５０）の磨耗深さを示すグラフである。

符号の説明

１試験片
２荷重付与材
Ｗ荷重

Claims

重量比で、Ｃ：２．４〜２．８Ｗｔ％、Ｓｉ：２．３〜３．５Ｗｔ％、Ｍｎ：０．２〜０．８Ｗｔ％、Ｐ：≦０．１Ｗｔ％、Ｓ：≦０．１５Ｗｔ％、Ｃｕ：０．６〜１．４Ｗｔ％、Ｍｏ：≦０．５Ｗｔ％、Ｃｒ：≦０．３Ｗｔ％、残部はＦｅである化学成分を含有し、Ｓｉ／Ｃの比を０．９５以上とし、（Ｓｉ／Ｃ）／Ｃｕの比を１．５以下としたことを特徴とするねずみ鋳鉄材。