JPH01180942A - 高断熱性鋳鉄 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は例えば各種成形機部品の如く高精密性と高断熱
性が要求される構成材として好適な高断熱性鋳鉄に関す
る。

（従来の技術） 従来、よく知られているように、熱処理炉、＝　　１　
− 溶解炉あるいは反応炉等の炉壁には断熱材として気孔率
の高い各種レンガや綿状のセラミックスファイバ等から
なる断熱材が用いられ、高温室内の熱の発散や伝達を防
止し、エネルギの消耗低減（保温）と低温部の熱からの
保護（遮熱）とが図られている。ところが、レンガやセ
ラミックスファイバ等の断熱材は、材料自体が低熱伝導
性のものであるだけでなく、熱伝導率が非常に低い（６
゜２　ｘ　１０−”ｃａｌ／ｃｍ＠　ｓ　・℃）空気を
多量に包含しているもので、機械的強度、例えば耐衝撃
性や剛性が低く、また複雑な形状どすることが困翔であ
る。

このため上記の材料は一般に機械、器具部品としての構
造材には適用されず、これらの構造材にはオーステナイ
トステンレス鋼等が採用されている。オーストナイトス
テンレス鋼は熱伝導率が０゜０４〜０．０５ｃａｌ／ｃ
ｍ−ｓ−℃と比較的低く、例えば風呂桶や魔法び／υ等
の容器壁どして用いられている。

しかし、ステンレス鋼は鋳造性や加工性が一般−つ　　
　　− 鋳鉄に比べて低く、金属業界で用いられている鋳造用金
型、ダイキャス１〜マシンや熱間加工機の部品、あるい
は樹脂業界等で用いられる射出成形器用ノズルチップや
その他の部品等の如く、近年極めて高度の精密性が要求
されるようになった各種の構成材としては適用が困難で
ある。また、オーステナイトステンレス鋼でも断熱性が
不十分な場合も多い。例えば内部が４００〜５００℃に
加熱される金型の場合、この金型から隣接する制御用機
器にその高熱が伝達されると、機器の操作上支障を生じ
る場合等があり、このような高精密成形装置等に対して
は、オーステナイトステンレス鋼以上の高断熱性を有す
る構造材が望まれる。

（発明が解決しようとする課題） 近年、成形機等の各種分野で用いられる部品に対しては
、より一層の高精密性および高断熱性が要求されるよう
になっており、従来用いられているオーステナイトステ
ンレス鋼等では十分その要求が満されなくなってきてい
る。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたちので、熱伝
導率が０．０２ｃａｌ／ｃｍ１　ｓｅｃ　Ｉ　℃以下と
いう高断熱性を有Ｊるとともに、一般鋳鉄並の機械的強
度、加工性を有する高断熱性鋳鉄を提供づ−ることを目
的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明の高断熱性鋳鉄は、重量化で炭素０゜８〜１．５
％、シリコン３．５〜５．０％、マンガンＯ〜０．４％
、ニッケル１８〜３６％、マグネシウム０．０４〜０．
１％を含み、残部が一般鋳鉄に含まれる成分からなる組
成を有することを特徴とする。

以下に上記の成分組成の範囲限定理由について述べる。

ニッケル（Ｎ　ｉ　）は材料長地をオーステナイト組織
にするために含有するものである。オーステナイト組織
の鋳鉄は、フェライトやパーライト、マルテンサイト等
の弛の組織のものよりも低熱導性が低いからである。材
料全体をオーステナイト組織とするためには１８％以上
の含有量が必要である。ただし、ＮＩの含有量が３６％
を超えると基地鉄が軟質となって加工性、強度が低下し
、鋳造性も悪くなる。このことから、Ｎｉ含有量は１８
〜３６％、好ましくは２０〜２５％である。なお、オー
ステナイト基地鉄は、−１００℃以下の低温で特に著し
い断熱性を示す。

また、炭素（Ｃ）は熱伝導率を高める方向に作用するの
で熱伝導率低下のためにはＣ含有量を少なくすることが
望ましいが、Ｃ含有量が低過ぎると鋳造性および被削性
が悪くなる。良好な鋳造性および被削性を確保するため
のＣ含有量は０．８％以上、好ましくは１．０％以上で
ある。但し、Ｃの含有量が２％を超えると黒鉛化が著し
く、固溶Ｃｆｆ１が低下して機械的性質が悪くなるため
、Ｃ含有量の上限は１．５％とすることが好ましい。

シリコン（Ｓｌ）は熱伝導率を低下さ°ける方向に作用
する。したがって断熱性を上げるためには含有量が多い
程良く、３．５％以上が効果的であるが、５．５％以上
になると、Ｎ１と金属間化合物を生成するため、それ以
下、好ましくは５％以下とする。

マンガン（Ｍｎ）は熱伝導率を高める方向に作用する。

したがって、断熱性を上げるためには含有量が少ない程
良いが、天然には鉄鉱中に併存しており、精鉄後も残存
する。但し、その含有量が０．４％以下では、熱伝導率
への影響は少ないため、その範囲での含有は許容される
。

マグネシウム（Ｍｇ）は組織中の黒鉛を球状化させる。

黒鉛球状化は熱伝導率の低下に重要な因子である。また
、鋳造性、被削性等の機械的性質を向上させる方向に作
用するため、０．０４％以上含有することが望ましい。

しかし、その含有量が０．１０％を超えると熱伝導率を
高める。そこでＭＣＩ含有量は０．０４〜０．１０％、
好ましくは０．０４〜０．０６％とする。

なお、残りの一般鋳鉄中にはイオウ（Ｓ）が約０．０５
％、リン（Ｐ）が０．０１９６以下含マレるが、これら
は熱伝導率に大きい影響はなく、含有量が少なければ機
械的性質を向上することから、ＳおよびＰそれぞれの含
有量は好ましくは０．０３％および０．０３％以下であ
る。

発明者における種々の実験結果によれば、高Ｎｌオース
テナイト鋳鉄の熱伝導率は成分組成と以下の関係にある
ことが判った。

〈実施例〉 誘導電気炉で鋳鉄、軟鋼、ＮｉＦｅ−３ｉ、加炭材（Ｃ
）および遅相を溶融し、１６００℃で出湯、Ｍｇ処理（
黒鉛球化）および接種（Ｆｅ−８］添加）の後、鋳型に
注湯（１４５０℃〜１３２０℃）し、種々の試料を得た
。

得られた成分組成と熱伝導率との関係を下記の第１表に
示し、機械的特性を下記の第２表に示づ。

第１表 本発明による成分範囲内での実施例（１〜９）の範囲内
であれば、第１表に示すように、熱伝導率が全て０　、
０２　ｃａｌ／ｃｍ　−ｓｅｃ　−ｄａｙ以下であり、
高い断熱効果が発揮できる。また、これらの実施例のも
のは、第２表に示すにうに、引張り強さが４０に９ｆ／
−以上、耐力が３８Ｋｇｆ／ｍＡ以上、伸びは１５％以
上であり、機械的強度が優れていることが判る。また、
鋳造性および被削はともに良く、各種構造材料として好
適に実施できることが判る。

このように、実施例によるものは、断熱性が高く、かつ
一般鋳鉄（比較例１０）並の機械的特性を有することが
確認された。

これに対し、比較例１〜９で示したものは、第１表およ
び第２表に示したように、熱伝導率、機械的強度または
性質のいずれかの点で劣っていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、熱伝導率が０　、０２
　ｃａｌ／ｃｍ　−ｓｅｃ　−ｄａｙ　”Ｃ以下の高断
熱性を有し、しかも一般鋳鉄並の機械的強度、加工性等
を有するものが実現でき、構造材料どして必要な剛性や
靭性を有し、かつ高い断熱性を要求される機械部品や容
器に適した鋳鉄が提供できるようになる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重間比で炭素０．８〜１．５％、シリコン３．５〜５．
   ０％、マンガン０〜０．４％、ニッケル１８〜３６％、
   マグネシウム０．０４〜０．１％を含み、残部が一般鋳
   鉄に含まれる成分からなる組成を有することを特徴とす
   る高断熱性鋳鉄。