JPH01205058A

JPH01205058A - 黒鉛鋳鋼

Info

Publication number: JPH01205058A
Application number: JP2931488A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Haniyuda; 智紀羽生田; Sadayuki Nakamura; 中村　貞行
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1989-08-17
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JP2613612B2

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】（技術分野）本発明は黒鉛鋳鋼に係り、特に鋳造のままで、被削性と
機械的性質に優れた黒鉛鋳鋼の特性の改善に関するもの
である。

（背景技術）従来から、塑性加工や切削加工等を容易とするために、
鋳鋼の内部に球状黒鉛を析出させた黒鉛鋼乃至は黒鉛鋳
鋼が知られている。ところで、そのような黒鉛を鋳鋼中
に析出させるには、黒鉛鋼では黒鉛化熱処理を施せば良
いが、鋳鋼においても同様な熱処理により黒鉛を析出さ
せようとすると、その熱処理に長時間を要し、しかも析
出した黒鉛が粗大で、形状が球状とならないために、熱
処理では所期の目的を達成するのが難しいとされている
。尤も、鋳鋼に対しては、溶製時にマグネシウム、カル
シウム等を接種すると、鋳造のままで球状黒鉛を鋳物中
に生成させることが出来るが、球状黒鉛の分布が均一で
なく、しかも析出した黒鉛粒径が大きいため、被削性等
の製品特性は充分に満足し得るものではなかったのであ
る。

このため、本発明者らは、先に、特願昭６１−２４８２
８４号として、溶製時に希土類元素の接種を行なう改善
策を提案し、これによって、鋳造のままで、微細な球状
黒鉛が鋳物中に均一に析出分布した、被削性と機械的性
質に優れた鋳鋼を得ることが出来ることとなった。

ところが、本発明者らの更なる研究の結果、このような
、従来の黒鉛鋳鋼に比べて優れた特性を有する快削黒鉛
鋳鋼にあっては、マンガン、クロム等の炭化物形成元素
を添加して、その強度を向上せしめようとした場合にお
いて、析出黒鉛が粗大且つ不均一となる問題を生じるこ
とが明らかとなったのである。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、上記の事情を背景にして為さ
れたものであって、その解決すべき課題とするところは
、先に提案した快削黒鉛鋳鋼の優れた特性を損なうこと
なく、換言すれば鋳造のままで、微細且つ均一な球状黒
鉛が析出せしめられるようにすると共に、かかる鋳鋼の
強度を向上せしめようとするごとにある。

（解決手段）そして、本発明は、かかる課題解決のために、重ｌ　７
Ｊ準で、０．４５〜２．０％の炭素（Ｃ）　、１．０〜
３．２％のケイ素（Ｓ　ｉ）　、０．０１〜１．０％の
希土類元素（ＲＥＭ）を含み、且つ０．００５〜０、４
００％のカルシウム（Ｃａ）及び０．００５〜０．４０
０％のマグネシウム（Ｍｇ）のうちの１種若しくは２種
を含むと共に、更に０．３％を越え、２．０％以下のマ
ンガン（Ｍｎ）、０．１％を越え、１．０％以下のクロ
ム（Ｃｒ）、０．０１％を越え、１．０％以下のモリブ
デン（Ｍｏ）、０．０１％を越え、０．５％以下のタン
グステン（Ｗ）　、０．０１％を越え、０．５％以下の
バナジウム（Ｖ）　、０．０１％を越え、０．５％以下
のニオブ（Ｎｂ）、及び０．０１５％を越え、０．５％
以下のチタン（Ｔｉ）のうちの１種若しくは２種以上を
含む、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなる、
被削性と機械的性質に優れた黒鉛鋳鋼を、その要旨とす
るものである。

このように、本発明にあっては、鋳造の、ままで、極め
て微細且つ均一な球状黒鉛を析出せしめるべく、ＲＥＭ
を添加する一方、強度を向上させるために添加されるＭ
ｎ、Ｃｒ等の炭化物形成元素によって惹起される析出黒
鉛の粗大化、不均一化を、ＣａやＭｇの添加により防止
するようにしたのである。即ち、黒鉛鋳鋼においては、
析出黒鉛が微細且つ均一なもの程、同じ引張強さにおい
て比較すると、延性、被削性が良好となるのであり、そ
れ故、本発明において、炭化物形成元素とＣａ。

Ｍｇを添加することにより、より高強度で、しかも延性
、被削性の優れた黒鉛鋳鋼を製造することが出来たので
ある。

ところで、かかる本発明に従う快削黒鉛鋳鋼の各合金成
分の作用並びにその含有量の限定理由は、以下の通りで
ある。なお、以下に示される百分率は、何れも重量を基
準とするものである。

Ｃ：０．４５〜２．０％この元素は、鋳鋼中の黒鉛生成に不可欠な元素であり、
その下限値（０，４５％）に満たない含有量では、球状
黒鉛の析出量が少なく、黒鉛による被削性向上効果が充
分でない。また、上限値（２，０％）を越えるようにな
ると、網目状黒鉛が析出して、機械的性質が低下し、好
ましくない。

Ｓｉ：１．Ｏ〜３．２％Ｓｔは黒鉛の析出を促進する。その含有量が１．０％未
満では、その効果が小さく、黒鉛析出量が少ない。一方
、３．２％を越える含有量では、鋳鋼の硬度が増大し、
延性が著しく低下する問題を惹起する。

ＲＥＭ：０．０１〜１．０％ＲＥＶとしては、原子番号５７のＬａから原子番号７１
のＬｕまでの元素を指し、この１種または２種以上が用
いられることとなるが、そのようなＲＥＭは黒鉛の析出
を促す元素である。そして、その効果は、０．０１％程
度の低い含有量から認められ、０．１〜１．０％の範囲
で充分に高められる。

しかし、１．０％を越えるような含有量になると、鋳物
のヒケが大きく、割れが生じる恐れがある。

Ｃａ　：　０．００５〜０．４００％ＭＨ：０．００５〜０．／１００％これらの元素は、後述する炭化物形成元素を添加した場
合において惹起される、析出黒鉛の粗大化、不均一化を
防止する効果を有する。そして、その効果を充分に奏せ
しめるためには、それら元素は、それぞれ、少なくとも
０．００５％以上添加せしめる必要があるが、それら元
素を、その上限値の０、４００％を越えて添加しても、
その効果は飽和するようになり、より以上の微細化効果
を期待することは困難となる。

Ｍｎ：０．３％超、２．０％以下Ｃｒ：０．１％超、１．０％以下Ｍｏ：０．０１％超、１．０％以下Ｗ：０．０１％超、０．５％以下ｖ：ｏ、ｏｔ％超、０．５％以下Ｎｂ：０．０１％超、０．５％以下Ｔｉ：０．０１５％超、０．５％以下これらの元素は何れも炭化物形成元素であって、それら
元素の少なくとも１種の添加により、鋳鋼中に炭化物を
形成して、機械的性質、特に強度を向上せしめることと
なるが、それら元素のそれぞれの下限値に満たない添加
では、その添加効果を充分に発揮することが出来ない。

また、これら元素をそれぞれの上限値以上含有するよう
になると、黒鉛の球状化を著しく阻害し、靭延性を低下
せしめる等の問題を惹起する。

（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。

先ず、下記第１表に示される合金成分からなる組成の鋳
鋼を、５０ｋｇ誘導炉で溶製して、第１図（ａ）及び（
ｂ）に示される鋳造品を砂型鋳造し、次いで、その得ら
れた鋳造品を７７０℃×２時間の熱処理を施した後、空
冷した。そして、この得られた鋳造品について、それぞ
れ、切削試験及び引張試験を行なうと共に、顕微鏡観察
を行なった。

なお、ＲＥＭとしてはミソシュメタルを使用した。

また、１ｌｈｌ〜１３は、本発明に従う鋳鋼であり、更
にＡ−Ｄは、それぞれの本発明鋼に対応する引張強さを
有するように調整された比較鋼である。

ところで、引張強さ及び伸びの試験方法は、第１図（ａ
）及び（ｂ）に示される如く、各鋳造品より、その破線
部分をＪＩＳｄ号引張試験片として取り出し、それぞれ
の試験を行なった。また、切削能率に係る試験は、第１
図（ａ）及び（ｂ）に示される鋳造品の健全部のドリル
寿命試験によって行なった。より具体的には、工具とし
て、５Ｋｌ（５１，φ５ストレートシャンクドリルを用
い、送り：０．１ｓｍ／ｒｅｖ、穴深さ：２０ｍｍにて
、各鋳造品の工具寿命と切削速度との関係を求め、比較
鋼Ａの工具寿命が１０００ｍｍとなる切削速度を７．１
（１００）として、それに対する各鋳造品の工具寿命が
１０００　ｕ＋となる切削速度の比を、切削能率とした
。

得られた結果を、黒鉛平均粒径と共に、下記第２表に示
す。

第　　　１　　表第　　　２　　　表かかる第１表と第２表の対比から明らかなように、本発
明鋼１と比較鋼Ａとは、６０ｋｇｆ／■■２級の引張強
さに調整されたものであり、また本発明！ＩＩ２，３．
４と比較鋼Ｂとは、７０　ｋｇ　ｆ　／鶴２級の引張強
さに、更に、本発明鋼５と比較＠Ｃとは、８０　ｋｇ　
ｆ　７１２級の引張強さに、そしてまた、本発明鋼６〜
１３と比較鋼りとは、９０　ｋｇ　ｆ　／＋ｕ”級の引
張強さに、それぞれ調整されたものであるが、比較１２
１Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに比べて、本発明鋼１〜１３にあって
は、ＣａやＭｇの添加効果によって、析出黒鉛の平均粒
径が著しく小さなものとなり、そして伸びや切削能率が
著しく向上されているのである。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明に従う黒鉛鋳鋼
は、希土類元素の効果により、鋳造のままで、微細且つ
均一な球状黒鉛を析出せしめた快削黒鉛鋳鋼の強度を、
Ｍｎ、Ｃｒ等の炭化物形成元素の量により調整しつつ、
Ｃａ及び／又はＭｇの添加により黒鉛の析出状ａ＜粒径
１分布）を改善して、その延性、被削性を向上せしめ得
たものであり、換言すれば被削性や機械的性質を向上せ
しめつつ、強度特性を効果的に高め得たものであって、
そこに、本発明の格別顕著な技術的意義が存するのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例において
、砂型鋳造された鋳造品の正面図及びその側面図を示す
ものである。

Claims

【特許請求の範囲】

　重量基準で、０．４５〜２．０％の炭素、１．０〜３
．２％のケイ素、０．０１〜１．０％の希土類元素を含
み、且つ０．００５〜０．４００％のカルシウム及び０
．００５〜０．４００％のマグネシウムのうちの１種若
しくは２種を含むと共に、更に０．３％を越え、２．０
％以下のマンガン、０．１％を越え、１．０％以下のク
ロム、０．０１％を越え、１．０％以下のモリブデン、
０．０１％を越え、０．５％以下のタングステン、０．
０１％を越え、０．５％以下のバナジウム、０．０１％
を越え、０．５％以下のニオブ、及び０．０１５％を越
え、０．５％以下のチタンのうちの１種若しくは２種以
上を含む、残部が鉄及び不可避的不純物からなる、被削
性と機械的性質に優れた黒鉛鋳鋼。