JPH02274842A - 耐熱鋳鋼 - Google Patents
耐熱鋳鋼Info
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- JPH02274842A JPH02274842A JP9294689A JP9294689A JPH02274842A JP H02274842 A JPH02274842 A JP H02274842A JP 9294689 A JP9294689 A JP 9294689A JP 9294689 A JP9294689 A JP 9294689A JP H02274842 A JPH02274842 A JP H02274842A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐熱疲労性、耐酸化性に優れた耐熱鋳鋼に関
する。
する。
従来の耐熱鋳鉄、鋳鋼としては、例えば第１表に示すよ
うなものがある。
うなものがある。
自動ｎｔ用エンジンのエキゾーストマニホールド、ター
ボチャージャ用タービンハウジング、ディーゼルエンノ
ン用予燃焼室、排気〃ス浄化装置用部品等の排気系部品
においては、使用条件が高温苛酷となることから、第１
表に示すような高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、ニレジスト鋳鉄、
ＡＩ鋳鉄簿の耐熱鋳鉄や、特例的にはオーステナイト系
ステンレス鋳鋼等の高価な高合金耐熱情鋼が採用されて
いた。
ボチャージャ用タービンハウジング、ディーゼルエンノ
ン用予燃焼室、排気〃ス浄化装置用部品等の排気系部品
においては、使用条件が高温苛酷となることから、第１
表に示すような高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、ニレジスト鋳鉄、
ＡＩ鋳鉄簿の耐熱鋳鉄や、特例的にはオーステナイト系
ステンレス鋳鋼等の高価な高合金耐熱情鋼が採用されて
いた。
しかしながら、このような従来の耐熱鋳鉄、鋳鋼にあっ
ては、例えば高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、ニレジスト鋳鉄やＣ
Ｂ−３０（ＡＣＩ 規格）のような７エフイト系ステ
ンレス箭鋼では、比較的、鋳造性や加工性等の生産性は
良好であるものの、耐熱疲労性あるいはＷＷｌ化性とい
った耐久性が劣ることから、８００℃以上の高温となる
部材には適用できず、またＡｌ＠鉄やオーステナイト系
ステンレス鋳鋼等の高合金耐熱鋳鋼では、８００℃以上
での耐久性には優れているものの、鋳造性が悪く僑造時
にひけ巣、湯まわり不良等の清遺欠陥が発生し易く、機
械加工性も悪いという問題点があった。
ては、例えば高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、ニレジスト鋳鉄やＣ
Ｂ−３０（ＡＣＩ 規格）のような７エフイト系ステ
ンレス箭鋼では、比較的、鋳造性や加工性等の生産性は
良好であるものの、耐熱疲労性あるいはＷＷｌ化性とい
った耐久性が劣ることから、８００℃以上の高温となる
部材には適用できず、またＡｌ＠鉄やオーステナイト系
ステンレス鋳鋼等の高合金耐熱鋳鋼では、８００℃以上
での耐久性には優れているものの、鋳造性が悪く僑造時
にひけ巣、湯まわり不良等の清遺欠陥が発生し易く、機
械加工性も悪いという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決することを目的とするもの
である。
である。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、重量比率でｃ：ｏ、ｉ。
たもので、重量比率でｃ：ｏ、ｉ。
％以下、Ｎ：０．０１〜０．１０％、Ｓｉ ： ２゜０
−４．０％、Ｍｎ ： ０．３−１．０％、 Ｐ：０゜
０４％以下、 Ｓ：０．０４％以下、Ｃｒ ：１５〜２
２％、Ｎｂ：０，０１−２．０％、残部Ｆｅお上り不可
避的不純物からなる組成を有し、鋳造後に２相混合域以
下の温度で焼準処理を施したことを特徴とするものであ
る。
−４．０％、Ｍｎ ： ０．３−１．０％、 Ｐ：０゜
０４％以下、 Ｓ：０．０４％以下、Ｃｒ ：１５〜２
２％、Ｎｂ：０，０１−２．０％、残部Ｆｅお上り不可
避的不純物からなる組成を有し、鋳造後に２相混合域以
下の温度で焼準処理を施したことを特徴とするものであ
る。
以下、本発明による耐熱猜鋼の成分範囲（重量％）の限
定理由について説明する。
定理由について説明する。
Ｃ（炭素）：０．１０％以下
Ｃは、Ｃｒ含有量との関係からａ−γ相変態に伴なう局
部熱応力による耐熱疲労性の低下を防ぐ目的でＣは０．
１０％以下とする。
部熱応力による耐熱疲労性の低下を防ぐ目的でＣは０．
１０％以下とする。
また、上記の低Ｃ範囲とすることにより耐酸化性の向上
、および耐食性および加工性の低下を引き起こすＣ・ｒ
炭化物の析出を抑制することができる。
、および耐食性および加工性の低下を引き起こすＣ・ｒ
炭化物の析出を抑制することができる。
Ｎ （窒素）： ｏ、ｏ ｉ〜０．１０％Ｎは、高温強
度を改善善する元素であり、含有量０．０１％以上で効
果があられれるが、一方、製造の安定性を確保するため
とＣｒ、Ｎ析出による脆化を避けるために ０．１０％
以下とした。
度を改善善する元素であり、含有量０．０１％以上で効
果があられれるが、一方、製造の安定性を確保するため
とＣｒ、Ｎ析出による脆化を避けるために ０．１０％
以下とした。
Ｓｉ（けい素）： ２，０〜４．０％
Ｓｉは本Ｆｅ−Ｃｒ系合金系のγ相範囲を狭め組織安定
性を増し、耐酸化性の改善効果がある。
性を増し、耐酸化性の改善効果がある。
しかし一方で、Ｃとのバランス （炭素当量）により１
次炭化物を粗大化させて加工性を悪化し、高温での σ
相形成を助長するため４゜０％以下とした。
次炭化物を粗大化させて加工性を悪化し、高温での σ
相形成を助長するため４゜０％以下とした。
Ｍｎ （ＷンＮ’／）： ０．３−１．０％Ｍｎは、Ｓ
ｉ と同様に溶湯の脱酸剤とじて有効であり、僑造時゛
の湯流れ性を向上させるため０．３〜１．０％とする。
ｉ と同様に溶湯の脱酸剤とじて有効であり、僑造時゛
の湯流れ性を向上させるため０．３〜１．０％とする。
Ｐ （リン）：０，０４％以下
０．０４％を超えて含有するとパーライト化やステゲイ
ト晶出による加工性の悪化や、不純物として耐食性およ
び耐熱疲労強度を低下させろため０．０４％以下とする
。
ト晶出による加工性の悪化や、不純物として耐食性およ
び耐熱疲労強度を低下させろため０．０４％以下とする
。
Ｓ （イオウ）：０，０４％以下
Ｓは、ＭｎＳ晶出による加工性の改善は期待できるが、
不純物として耐食性および耐熱疲労性を低下させるため
０．０４％以下とする。
不純物として耐食性および耐熱疲労性を低下させるため
０．０４％以下とする。
Ｃｒ（クロム）：１５〜２２％
Ｃ「は、Ｓｉ と同様に耐酸化性を改善し、共析変態温
度を上昇させ、主にＣ含有量との関係から実用高温域で
のα−γ相変態を防止し、組織安定性を狙う目的で１５
％以上とする。
度を上昇させ、主にＣ含有量との関係から実用高温域で
のα−γ相変態を防止し、組織安定性を狙う目的で１５
％以上とする。
しかし一方で、多量の添加はＣｒの１次炭化物を粗大化
させ機械加工性を悪化させることと、高温でのσ相形成
を助長し着しく脆化を起こすため２２％以下とする。
させ機械加工性を悪化させることと、高温でのσ相形成
を助長し着しく脆化を起こすため２２％以下とする。
Ｎｂ（ニオブ）： ０．０１〜２．０％Ｎｂは、Ｃと結
合して微細な炭化物を生成し、高温での引張強度並びに
熱疲労強度を増大させる。
合して微細な炭化物を生成し、高温での引張強度並びに
熱疲労強度を増大させる。
また、Ｃｒ系炭化物の生成を抑制することによって耐食
性と被切削性を向上させる目的で０．０１％以上とする
。
性と被切削性を向上させる目的で０．０１％以上とする
。
しかし一方で、多量の添加は結晶粒界に炭化物を形成し
、靭性を低下させるため ２，０％以下とする。
、靭性を低下させるため ２，０％以下とする。
以下、この発明を実施例により説明する。
第１表は、この発明の実施例を示す表である。
本発明材の各種の特性を評価するために、第１表のよう
な３種類の本発明材■〜■お上１４種類の比較材■〜■
の供試材を鋳造により製造した。
な３種類の本発明材■〜■お上１４種類の比較材■〜■
の供試材を鋳造により製造した。
なお、各供試材の鋳造に当たっては、１００ｋｇ用高周
波炉を用いて大気溶解し、直ちに１５５０℃以上で出湯
して１５００℃以上で注湯し、ＪＩＳ規格Ａ号のＹブロ
ック形状に鋳造した。
波炉を用いて大気溶解し、直ちに１５５０℃以上で出湯
して１５００℃以上で注湯し、ＪＩＳ規格Ａ号のＹブロ
ック形状に鋳造した。
ついで、上述により鋳造されたＹブロックを加熱炉中に
て８００℃で２８ｒ保持後、空冷する焼準処理を行なっ
た。
て８００℃で２８ｒ保持後、空冷する焼準処理を行なっ
た。
なお第１表において、比較材■〜■は自動車用ターボチ
ャージャ・ハウジングや排気マニホールドなどの耐熱部
品に使用されているもので、比較材■は＾Ｓｉ球状黒鉛
鋳鉄であり、比較材■はニレノスト球状黒鉛債鉄であり
、比較材■はＡＣＩ規俗のＣＢ−３０であり、また比較
材■はオーステナイト系耐熱鋳鋼（ＪＩＳ規格５ＣＨ２
１相当）と称されるものの１種である。
ャージャ・ハウジングや排気マニホールドなどの耐熱部
品に使用されているもので、比較材■は＾Ｓｉ球状黒鉛
鋳鉄であり、比較材■はニレノスト球状黒鉛債鉄であり
、比較材■はＡＣＩ規俗のＣＢ−３０であり、また比較
材■はオーステナイト系耐熱鋳鋼（ＪＩＳ規格５ＣＨ２
１相当）と称されるものの１種である。
また、第１表の（−）は未分析を表わす。
上述によりＩＩ遺した第１表に示すような組成を有する
各供試材を用いて、以下に述べるような各種の評価試験
を行なった。
各供試材を用いて、以下に述べるような各種の評価試験
を行なった。
まず、電気−油圧サーボ方式の熱疲労試験機を用いて、
上述の各供試材に対して熱疲労試験を実施した。
上述の各供試材に対して熱疲労試験を実施した。
なお、熱疲労試験は、標点間距離が２０１、標点間の直
径が１０１の丸棒試験片を用いて、試験片の加熱による
伸びを機械的に完全拘束した状態で下限温度を１００℃
、上限温度を９００℃とし、１サイクル１２分として加
熱冷却サイクルの繰り返しにより熱疲労寿命を求めた。
径が１０１の丸棒試験片を用いて、試験片の加熱による
伸びを機械的に完全拘束した状態で下限温度を１００℃
、上限温度を９００℃とし、１サイクル１２分として加
熱冷却サイクルの繰り返しにより熱疲労寿命を求めた。
また、φ１４Ｘ８０＋ａｍの丸棒試験片を製作し、９０
０℃で２００時間の大気中保持による酸化試験を実施し
た。
０℃で２００時間の大気中保持による酸化試験を実施し
た。
なお、この酸化試験での試験結果の評価方法としては、
酸化試験後にシ５ットプラスト処理を施して酸化スケー
ルを除去し、酸化試験前後の単位表面積出たりの重量変
化（酸化減１：ｍｇ／ｃｖ２）により評価した。
酸化試験後にシ５ットプラスト処理を施して酸化スケー
ルを除去し、酸化試験前後の単位表面積出たりの重量変
化（酸化減１：ｍｇ／ｃｖ２）により評価した。
以上の熱疲労試験、鳥温引張試験、酸化試験の結果を第
２表に示す。
２表に示す。
第２表から明らかなように、本発明材■〜■は、いずれ
も従来材である比較材■〜■と比較すると耐熱疲労性、
耐酸化性は同等以上の性能を有していることがわかる。
も従来材である比較材■〜■と比較すると耐熱疲労性、
耐酸化性は同等以上の性能を有していることがわかる。
次に、本発明材を用いて１．８１ターボチヤージヤガソ
リンエンジン用の排気マニホールドを鋳造により製造し
たところ、湯まわり不良やピンホールなどの鋳造不良を
発生させることなく、鋳造歩留まりも５０％以上とする
ことができ、生産性に優れていることを確認することが
できた。
リンエンジン用の排気マニホールドを鋳造により製造し
たところ、湯まわり不良やピンホールなどの鋳造不良を
発生させることなく、鋳造歩留まりも５０％以上とする
ことができ、生産性に優れていることを確認することが
できた。
また、本発明材の機械加工性については、鋳造後に２相
混合域以下の温度で焼準処理を施すことによって硬さを
ＨＢ２００以下とすることができ、この硬さは、球状黒
鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ４０）材と同等であり、機械
加工性においても何隻問題のない耐熱鋳鋼である。
混合域以下の温度で焼準処理を施すことによって硬さを
ＨＢ２００以下とすることができ、この硬さは、球状黒
鉛鋳鉄（ＪＩＳ規格ＦＣＤ４０）材と同等であり、機械
加工性においても何隻問題のない耐熱鋳鋼である。
〔発明の効果〕
以上説明して外なように、この発明によれば、エンノン
排気系部品において、特に重要な耐熱疲労性と耐酸化性
について従来の耐熱鋳鋼を上回る特性を有し、かつ箭遺
性、機械加工性は従来の耐熱匍鉄と同等の特性を有する
耐熱鋳鋼を廉価に製造することができるという効果が得
られる。
排気系部品において、特に重要な耐熱疲労性と耐酸化性
について従来の耐熱鋳鋼を上回る特性を有し、かつ箭遺
性、機械加工性は従来の耐熱匍鉄と同等の特性を有する
耐熱鋳鋼を廉価に製造することができるという効果が得
られる。
Claims (1)
- 重量比率でＣ：０．１０％以下、Ｎ：０．０１〜０．１
０％、Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ｍｎ：０．３〜１．０
％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０４％以下、Ｃｒ：
１５〜２２％、Ｎｂ：０．０１〜２．０％、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる組成を有し、鋳造後に２相
混合域以下の温度で焼準処理を施したことを特徴とする
耐熱鋳鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9294689A JPH02274842A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9294689A JPH02274842A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 耐熱鋳鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274842A true JPH02274842A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14068640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9294689A Pending JPH02274842A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02274842A (ja) |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP9294689A patent/JPH02274842A/ja active Pending
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