JPH0463142B2 - - Google Patents

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JPH0463142B2
JPH0463142B2 JP62126736A JP12673687A JPH0463142B2 JP H0463142 B2 JPH0463142 B2 JP H0463142B2 JP 62126736 A JP62126736 A JP 62126736A JP 12673687 A JP12673687 A JP 12673687A JP H0463142 B2 JPH0463142 B2 JP H0463142B2
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cast iron
corrosion resistance
corrosion
oxide film
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Akio Tanaka
Shoichi Yoshino
Takeshi Ugata
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、大気、土壌、水中等の諸環境で使用
される鋳鉄管、異形管、ボルト・ナツト、その他
配管付属部品用材質として好適な耐食性に優れた
配管材料用鋳鉄材に関する。 (従来の技術と問題点) 鋳鉄製配管材料は、寸法的に大形のものも多く
使用され、また極めて劣悪な取扱い状態におかれ
るため、通常の防食塗料の塗布では塗覆層が剥離
し易く、傷部から腐食が容易に進行する。また、
耐食性を向上させるために、材料表面にSiO2
膜を形成して不働態化を図る手段も採られるが、
被膜が傷付いた場合、上記塗覆層の場合と同様、
傷部において腐食が進行する。 特に、海岸埋立地、海成粘土地帯等の高腐食性
土壌中においては、腐食の進行が著しく、配管材
料自体に対する優れた耐食性(耐腐食性)への要
望が強い。 また、配管接続用ボルト等の配管接続部品では
管本体との間で局部電池が構成され、選択的に腐
食が進行するという問題がある。 本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、優
れた耐食性を具備し、かつ従来に比べて電気化学
的に貴な配管材料用鋳鉄材を提供することを目的
とする。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するためになされた本発明の配
管材料用耐食性鋳鉄材は、 化学組成が重量%で、 C:2.5〜4.5%,Si:1.5〜3.0%,Mn:0.9%以
下、P:0.1%以下、S:0.03%以下、Ni:2.5〜
5.0%,Nb,Cr,Mo:一種以上の合計量0.6%以
下、Mg:0.04〜0.1%、 を含み、下記式で表される炭素飽和度Scが、 Sc=C%/X ここにX=4.26−0.31×Si%−0.33×P%+0.18
(Mn%−1.76×S%) Sc:0.5〜1.5であり、かつNb:0.05〜0.3%,
Cr:0.05〜0.3%,Mo:0.1〜0.5%であり、残部
が実質的にFeからなる球状黒鉛鋳鉄であること
を第1発明の構成とするものである。また、上記
化学組成において、Ni:2.5〜5.0%の代わりに
Ni:0.5〜1.2%,Cu:0.2〜0.3%を用いることを
第2発明の構成とするものである。 (作用) 本発明において、Si:1.5〜3.0%およびNi:2.5
〜5.0%(又はNi:0.5〜1.2%,Cu:0.2〜0.3%)
を含有しているから、鋳鉄材自体を電気化学的に
貴にすることができ、また、材料表面に耐食性に
優れたSiO2被膜を容易に生成させることができ、
材料を不働態化することができる。 また、所定量のNb,Cr,Moを一種又は二種
以上含有しているから、材料表面に生成した前記
SiO2被膜が損傷剥離して材料の地肌が腐食環境
に露呈されても、地肌表面にこれらの金属の酸化
物被膜が自然に形成され、不働態の状態が維持さ
れ、耐食性が劣化することがない。 (実施例) まず、本発明鋳鉄材の化学組成(単位重量%)
およびその限定理由について説明する。 *C:2.5〜4.5% 球状黒鉛を得るためには、過共晶組成であるこ
とが望ましいため、Si含有量を考慮して2.5〜4.5
%とする。 *Si:1.5〜3.0% Siは主として材料表面にSiO2被膜を生成させ
るために添加される。SiはFe中に固溶し、材質
中に均等に分布しているので、鋳鉄材表面に一様
にSiO2被膜を形成することができる。1.5%未満
では被膜生成が過少であり、また、遊離セメンタ
イト(チル)が発生し易くなる。一方、3.0%を
越えると機械的性質特に衝撃値の劣化が著しくな
る。 *Mn:0.9%以下 MnはSをMnSとして除去するために添加され
る。Mnは黒鉛球状化に害を及ぼさないが、脱硫
後のMn含有量が1%程度以上あるとチル化が生
じ易くなるため、0.9%以下とする。 *P:0.1%以下 Pも黒鉛球状化に害を及ぼさないが、0.1%を
越えるとステダイトが析出するようになり、脆化
する。 *S:0.03%以下 Sは黒鉛球状化を阻害するため少ない程よい。
0.03%を越えると球状化が困難になる。 *Ni:2.5〜5.0% Niは自然電位を上げ、材質を電気化学的に貴
とするために添加される。2.5%未満ではその効
果がほとんど期待できず、一方5.0%を越えると
その効果は飽和し、Niは高価であるから経済的
に不利となる。尚、上記Ni含有量は後述するよ
うに、Ni:0.5〜1.2%,Cu:0.2〜0.3%で置換す
ることができる。 *Nb:0.05〜0.3%,Cr:0.05〜0.3%,Mo:
0.1〜0.5%のうち一種以上の合計量が0.6%以下 Nb,Cr,Moは、いずれも常温においても酸
化され易く、鋳鉄中に微量添加するだけで材料表
面にこれらの金属酸化物被膜を容易に生成するこ
とができる。従つて、材料の地肌が腐食雰囲気に
直接曝露されても自然に酸化物被膜を形成するこ
とができ、不働態状態を維持することができる。 Nb0.05%未満、Cr0.05%未満、Mo0.1%未満で
は酸化被膜が充分形成されず、不働態状態の維持
が困難となる。一方、Nb0.3%,Cr0.3%,Mo0.5
%を越えた場合、炭化物の析出が過多となり、靭
性が低下する。また、Nb,Cr,Moを複合添加
する場合は、合計量を0.6%以下とする。0.6%を
越えると炭化物の析出が過多となり、靭性が劣化
するからである。 因みに、第1図〜第3図はNb,Cr,Mo含有
量と組織中における遊離炭化物量(面積率)との
関係を示すグラフ図であり、これらの金属元素が
上限を越えた場合、炭化物量が各々5%を越え、
靭性確保に問題のあることが知られる。 また、第4図はNb,Cr,Mo複合含有量と同
炭化物量との関係を示すグラフ図であり、複合添
加の場合では0.6%を越えると炭化物量が5%を
越えることが知られる。 尚、第1図〜第4図は、Ni3.3%および所定量
のNb,Cr,Moを含有した球状黒鉛鋳鉄溶湯を
JISB号Yブロツク(砂型)に鋳造し、鋳放し状
態における金属組織を顕微鏡観察して、組織中の
炭化物量を面積率で求めたものである。 *Mg:0.04〜0.1% Mgは黒鉛の球状化のために含有され、0.04%
未満では球状化作用が不足し、一方0.1%を越え
て含有しても、その作用は飽和する。 *炭素飽和度Sc:0.5〜1.5 但し、Sc=C%/X ここにX=4.26−0.31×Si%−0.33×P%+
0.18(Mn%−1.76×S%) Sc0.5未満では鋳造性、溶湯流動性に問題があ
り、一方1.5を越えると粗大黒鉛の析出、鋳造巣、
ブローホール等の鋳造欠陥の発生、鋳物強度の低
下を招来する。 本出願の第1発明の球状黒鉛鋳鉄材は、以上の
合金成分のほか、残部実質的にFeで形成される。 本出願の第2発明の鋳鉄材は、第1発明の鋳鉄
材において、Ni:2.5〜5.0%とあるのをNi:0.5
〜1.2%,Cu:0.2〜0.3%としたものである。本
発明者は、Ni:0.5〜1.2%,Cu:0.2〜0.3%の複
合添加によつて、Ni:2.5〜5.0%と同等の自然電
位向上効果があることを知見したからである。 因みに、NiとCuとの複合添加の耐食性に及ぼ
す影響を調べた結果を第1表に示す。第1表中腐
食減量は、人工海水中に6ケ月浸漬したときのデ
ータである。同表中、試料はC3.58%,Si2.61%,
Mn0.37%,P0.01%,S0.01%、残部実質的にFe
からなるベースメタルを低周波炉で溶製し、所要
の合金元素を適宜添加して調製したものである。
【表】 本発明の鋳鉄材は、鋳放し状態でも材料表面に
SiO2を主体とした酸化物被膜が生成し、前記
Nb,Cr,Moによる酸化被膜とあいまつて材料
を不働態化することができるが、鋳造後、600〜
950℃で15〜120分保持することにより、10〜
70μm程度の充分な厚さのSiO2を主体とした酸化
物被膜を形成することができる。そして、かかる
酸化物被膜が損傷し、材料の地肌が露呈しても、
自然に生成したNb,Cr,Moの酸化物被膜によ
つて、傷部が速やかに修復されて不働態状態を維
持することができる。 因みに、3%食塩水中における自然電極電位に
及ぼす鋳鉄組成および酸化物被膜の有無の影響に
ついて調べた結果を第2表(1)および(2)に示す。 同表における試料は、鋳鉄、鋼屑、FeSi等を
低周波炉において溶解して、C3.6%,Si2.7%,
Mn0.34%,P0.01%,S0.01%、残部実質的にFe
からなるベースメタルを溶製し、これに黒鉛球状
化剤および所定の合金元素を添加して成分調整
し、φ20mm×長さ90mmのダクタイル鋳鉄製ボルト
を鋳造した後、適宜、酸化物被膜形成用熱処理を
施し、更にはボルト表面の酸化物被膜を部分的に
剥離して傷を付けて供試材としたものである。 次 葉
【表】
【表】 第2表より、本発明実施例(No.7〜10)はNo.2
以外のNo.1〜6と比べて電極電位が高く(陰極
的)、電気化学的に貴となつていることが知られ
る。尚、No.2においても、一旦、傷が付くとNo.3
のように電位は著しく低くなり、耐食性に劣るこ
とが知られる。これに対して、本発明実施例で
は、No.9によつて明らかな通り、傷が付いても電
位の著しい低下は見られない。 次に、人工海水(NaCl30g/l,MgCl26g/
l,MgSO45g/l)およびH2SO4水溶液(PH1)
に対する本発明鋳鉄材の耐食性について調べた結
果を第3表(1)〜(3)に示す。 同表における試料は、C3.5%,Si2.4%,
Mn0.24%,P0.011%,S0.008%、残部実質的に
Feからなるベースメタルを低周波炉において溶
製し、これに合金元素を適宜添加した後、得られ
たダクタイル鋳鉄溶湯をJISB号Yブロツクに鋳
造し、その後、鋳造体にフエライト化熱処理
(900〜950℃×2Hr保持後、0.5〜1℃/minで600
℃まで徐冷)を施し、φ20mm×長さ30mmの腐食試
験片に加工したものである。 試料は、各々液量500c.c.のビーカに浸漬して腐
食減量を測定した。浸漬期間は、人工海水が6ケ
月、H2SO4溶液が1ケ月とした。
【表】
【表】
【表】 第3表より、本発明実施例に係る鋳鉄材は、他
のものに比べて耐食性が著しく優れ、特に複合添
加したものは、この傾向が著しいことが知られ
る。 尚、海水中における腐食条件は、他の環境に比
べて最も厳しい腐食雰囲気にあるといえるので、
海水中における耐食性に優れる場合、土壌中のみ
ならず、ヘドロや都市臨接湾岸地等の酸素の少な
い腐敗有機物中においても充分良好な耐食性を具
備していると言うことができる。 (発明の効果) 以上説明した通り、本出願第1発明の鋳鉄材
は、Si:1.5〜3.0%,Ni:2.5〜5.0%および所定
量のNb,Cr,Moを含有しているから、鋳鉄材
表面にSiO2被膜を主体とした酸化物被膜を容易
に形成でき、Niの含有とあいまつて材料自体に
優れた耐食性や電気化学的性質を付与することが
できる。更に、酸化物被膜が損傷剥離しても、地
肌部に自然にNb等の酸化物被膜が生成し、材料
の不働態状態を維持することができる。 一方、第2発明の鋳鉄材は、上記鋳鉄材に対
し、Ni含有量を0.5〜1.2%にすることができるの
で、高価なNiの使用量を軽減することができ、
経済性に優れる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図はNb,Cr,Moの添加量と炭
化物生成量との関係を示すグラフ図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 化学組成が重量%で、 C:2.5〜4.5%,Si:1.5〜3.0%,Mn:0.9%以
    下、P:0.1%以下、S:0.03%以下、Ni:2.5〜
    5.0%,Nb,Cr,Mo:一種以上の合計量0.6%以
    下、Mg:0.04〜0.1%、 を含み、下記式で表される炭素飽和度Scが、 Sc=C%/X ここにX=4.26−0.31×Si%−0.33×P%+0.18
    (Mn%−1.76×S%) Sc:0.5〜1.5であり、かつNb:0.05〜0.3%,
    Cr:0.05〜0.3%,Mo:0.1〜0.5%であり、残部
    が実質的にFeからなることを特徴とする配管材
    料用耐食性球状黒鉛鋳鉄材。 2 化学組成が重量%で、 C:2.5〜4.5%,Si:1.5〜3.0%,Mn:0.9%以
    下、P:0.1%以下、S:0.03%以下、Ni:0.5〜
    1.2%,Cu:0.2〜0.3%, Nb,Cr,Mo:一種以上の合計量0.6%以下、
    Mg:0.04〜0.1%、 を含み、下記式で表される炭素飽和度Scが、 Sc=C%/X ここにX=4.26−0.31×Si%−0.33×P%+0.18
    (Mn%−1.76×S%) Sc:0.5〜1.5であり、かつNb:0.05〜0.3%,
    Cr:0.05〜0.3%,Mo:0.1〜0.5%であり、残部
    が実質的にFeからなることを特徴とする配管材
    料用耐食性球状黒鉛鋳鉄材。
JP12673687A 1987-05-23 1987-05-23 配管材料用耐食性球状黒鉛鋳鉄材 Granted JPS63293140A (ja)

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