JPH0548290B2 - - Google Patents
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- JPH0548290B2 JPH0548290B2 JP17039385A JP17039385A JPH0548290B2 JP H0548290 B2 JPH0548290 B2 JP H0548290B2 JP 17039385 A JP17039385 A JP 17039385A JP 17039385 A JP17039385 A JP 17039385A JP H0548290 B2 JPH0548290 B2 JP H0548290B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は耐熱鋳鋼に関し、詳しくは、優れた耐
熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等とい
つた性能・耐久性特性を有するとともに、優れた
鋳造性と機械加工性を有しているため生産性が良
好であり、しかも、安価に製造することができる
ことから、車両用エンジンの排気系部品等に好適
に適用することのできる耐熱鋳鋼にかかる。 〔従来の技術〕 近年、ガソリンエンジンもしくはデイーゼルエ
ンジン等の車両用エンジン、特に自動車用エンジ
ンにおいては、高出力化、低燃費化に対する改善
要求の高まりに伴い、燃焼効率の改善のための研
究開発が積極的に実施されている。 その結果、このような要求に応える自動車用エ
ンジンにおいては、従来の自動車用エンジンに比
較して、排気ガス温度が著しく高温となる傾向に
ある。 とりわけ、自動車用エンジンのエキゾーストマ
ニホルド、ターボチヤージヤ用タービンハウジン
グ、デイーゼルエンジン用予燃焼室等の排気系部
品においては、使用条件が特に高温苛酷となるこ
とから、従来においては高Si鋳鉄、ニレジスト鋳
鉄、Al鋳鉄等の耐熱鋳鉄や、特例的にはフエラ
イト系もしく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（ステンレス）鋳鋼が採用
されていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明
が解決しようとする問題点は、従来の自動車用エ
ンジンの排気系部品用材料として使用されてい
る、高Si鋳鉄、ニレジスト鋳鉄、Al鋳鉄等の耐
熱鋳鉄においては、その優れた鋳造性と機械加工
性等といつた生産性特性は良好であるものの、耐
熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等とい
つた性能・耐久性特性が劣ることから、800℃以
上の高温における耐熱性に対する要求の厳しい部
材には適用することができず、また、ステンレス
鋳鋼等の高合金耐熱鋳鋼においては、800℃以上
における耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸
化性等といつた性能・耐久性特性には優れている
ものの、鋳造性が悪いため鋳造成形時に“ひけ
巣”、“油廻り不良”等の鋳造不良を発生し易いこ
と、機械加工性が悪いこと等からその生産性が劣
り、耐熱部材としての優れた鋳造性、機械加工
性、低価格性等といつた生産性特性、及び、優れ
た耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等
といつた性能・耐久性特性とを、バランス良く兼
ね備えた耐熱鋳造材料の開発が強く望まれていた
ということである。 従つて、本発明の技術的課題とするところは、
耐熱鋳鋼における組成的な調整と鋳造後の焼なま
し処理の実施によつて、従来の耐熱鋳鉄に匹敵す
る鋳造性、機械加工性、低価格性等といつた生産
性特性と、従来の高合金耐熱鋳鋼に匹敵する耐熱
性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等といつ
た性能・耐久性特性とを、バランス良く兼ね備え
た耐熱鋳鋼とすることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 このような従来の技術における問題点に鑑み、
本発明における従来の技術の問題点を解決するた
めの手段は、重量比率で、Ｃ；0.5〜2.5％、Si；
1.5％〜4.5％、Mn；0.7％以下、Ｐ；0.05％以下、
Ｓ；0.1％以下、Cr；5.0〜14.0％、Ti；0.15〜4.6
％、残部実質的にFeからなる組成を有し、鋳造
後に焼なまし処理を施したことを特徴とする耐熱
鋳鋼としたことにある。 なお、本発明の耐熱鋳鋼において鋳造後の熱処
理は、900〜950℃×0.5時間以上のオーステナイ
ト化処理後、680〜750℃まで炉冷し、680〜750℃
×0.5時間以上保持して冷却するという通常の焼
なまし処理で充分である。 〔作用〕 以下、本発明の作用について説明する。 本発明において、従来の技術の問題点を解決す
るための手段を上述のような構成とすることによ
つて、本発明の耐熱鋳鋼を組成的には、特にTi
添加と他合金元素とのバランスにより耐熱特性を
改善して、従来の耐熱鋳鉄に匹敵する鋳造性、機
械加工性、低価格性等といつた生産性特性を保有
させた上で、従来のステンレス鋳鋼等の高合金耐
熱鋳鋼に近い耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、
耐酸化性等といつた性能・耐久性特性を付与し得
る範囲とし、鋳造後の焼なまし処理により基地組
織をフエライト組織化していることから、従来の
耐熱鋳鉄に匹敵する鋳造性、機械加工性、低価格
性等といつた生産性特性と、従来の高合金耐熱鋳
鋼に匹敵する耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、
耐酸化性等といつた性能・耐久性特性とを、バラ
ンス良く兼ね備えた耐熱鋳鋼とすることができる
のである。 以下、本発明の耐熱鋳鋼に添加する各合金元素
の添加量の範囲限定理由について説明する。 なお、以下の説明において各合金元素の添加量
は全て重量％にて表示している。 まず、Ｃは本発明の耐熱鋳鋼において強度特性
及び鋳造性を向上させることから有効であるが、
0.5％未満ではそれらの特性の改善効果が充分で
なく、一方、2.5％を越えて添加すると炭素の黒
鉛化を促進して耐熱鋳鋼の強度特性を低下させる
ことから0.5〜2.5％とした。 また、Siは本発明の耐熱鋳鋼において脱酸剤と
して有効であるばかりでなく、鋳造性及び耐酸化
性を改善させることから有効であるが、1.5％未
満ではそれらの特性の改善効果が充分でなく、
4.5％を越えて添加すると、 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耐熱鋳鋼の機械加工性を悪
化させる。 フエライト基地組織中のSi含有量が過多とな
つて、耐熱鋳鋼の靱性を低下させて生産性を悪
化させる。 等の理由から1.5〜4.5％とした。 また、Mnはパーライト組織の形成元素である
ことから、本発明材のように基地組織をフエライ
ト組織とした耐熱鋳鋼にはあまり好ましない合金
元素であるが、Siと同様に脱酸剤として有効であ
り、また、鋳造時の“湯流れ性”を向上させて生
産性を改善させる合金元素として有効であること
から0.7％以下の範囲で含有させるのが良い。 また、Ｐは0.05％を越えて添加すると基地組織
のパーライト組織化を促進させたり、ステダイト
の晶出を促進させることから0.05％以下とした。 また、Ｓは通常においては特に必須の合金元素
ではないが、機械加工性の要求が厳しい部品を製
造する場合においては、Ｓ量とMn量の添加量を
多くしてMnSを晶出させ、機械加工性を改善さ
せることができることから0.1％以下とした。 また、CrはSiと同様に耐酸化性を改善させる
ことから有効であるが、5.0％未満ではその耐酸
化性の改善効果が充分でなく、14.0％を越えて添
加すると高硬度のCr炭化物の析出量が多くなつ
て、機械加工性を著しく悪化させることから5.0
〜14.0％とした。 また、Tiは本発明材において特に重要な合金
元素であり、耐酸化性及び耐熱性（高温強度）を
改善させるために有効であるが、0.15％未満では
その耐熱性（高温強度）の改善効果が充分でな
く、4.6％を越えて添加するとTiCの晶出により
耐熱鋳鋼の機械加工性を著しく悪化させることか
ら0.15〜4.6％とした。 〔実施例〕 以下、添付図面に基づいて、本発明の１実施例
を説明する。 本発明材の耐酸化性と耐熱亀裂性を評価するた
めに、第１表に示すような３種類の本発明材〜
及び４種類の比較材〜を鋳造成形により製
造した。 なお、鋳造に当たつては20Kg用高周波溶解炉を
用いて大気溶解し、Fe−Si（75重量％）を0.3％添
加することにより脱酸処理した後、1650℃以上で
出湯して1550℃以上にて注湯した。 なお、鋳造成形のための鋳型としてはJIS規格
Ａ号のＹブロツク鋳造用の鋳型を使用した。 そして、上述により鋳造成形された鋳造粗形材
状態の各供試材に対して、通常の焼なまし処理を
実施した。 このようにして製造された本発明にかかる耐熱
鋳鋼の金属組織の顕微鏡写真を第３図に示す。 なお、第３図ａは本発明材の金属組織を倍率
100倍の低倍率にて観察したものであり、第３図
ｂは同一金属組織を400倍の高倍率にて観察した
ものである。 第３図ａから明らかなように、本発明材におい
ては白色の基地フエライト組織中に１次炭化物が
デンドライト状（樹枝状）に晶出していることが
観察され、また、第３図ｂから明らかなように、
白色の基地フエライト組織中に粒状の２次炭化物
が微細に分散して析出していることが観察され
る。ここで、デンドライト状の１次炭化物の生成
は高温強度の確保が推察され、また、耐酸化性を
改善するCr炭化物やTi炭化物等の２次炭化物の
微細な粒状での分散は、均一な耐酸化性が確保さ
れていることが推察される。
熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等とい
つた性能・耐久性特性を有するとともに、優れた
鋳造性と機械加工性を有しているため生産性が良
好であり、しかも、安価に製造することができる
ことから、車両用エンジンの排気系部品等に好適
に適用することのできる耐熱鋳鋼にかかる。 〔従来の技術〕 近年、ガソリンエンジンもしくはデイーゼルエ
ンジン等の車両用エンジン、特に自動車用エンジ
ンにおいては、高出力化、低燃費化に対する改善
要求の高まりに伴い、燃焼効率の改善のための研
究開発が積極的に実施されている。 その結果、このような要求に応える自動車用エ
ンジンにおいては、従来の自動車用エンジンに比
較して、排気ガス温度が著しく高温となる傾向に
ある。 とりわけ、自動車用エンジンのエキゾーストマ
ニホルド、ターボチヤージヤ用タービンハウジン
グ、デイーゼルエンジン用予燃焼室等の排気系部
品においては、使用条件が特に高温苛酷となるこ
とから、従来においては高Si鋳鉄、ニレジスト鋳
鉄、Al鋳鉄等の耐熱鋳鉄や、特例的にはフエラ
イト系もしく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（ステンレス）鋳鋼が採用
されていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明
が解決しようとする問題点は、従来の自動車用エ
ンジンの排気系部品用材料として使用されてい
る、高Si鋳鉄、ニレジスト鋳鉄、Al鋳鉄等の耐
熱鋳鉄においては、その優れた鋳造性と機械加工
性等といつた生産性特性は良好であるものの、耐
熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等とい
つた性能・耐久性特性が劣ることから、800℃以
上の高温における耐熱性に対する要求の厳しい部
材には適用することができず、また、ステンレス
鋳鋼等の高合金耐熱鋳鋼においては、800℃以上
における耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸
化性等といつた性能・耐久性特性には優れている
ものの、鋳造性が悪いため鋳造成形時に“ひけ
巣”、“油廻り不良”等の鋳造不良を発生し易いこ
と、機械加工性が悪いこと等からその生産性が劣
り、耐熱部材としての優れた鋳造性、機械加工
性、低価格性等といつた生産性特性、及び、優れ
た耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等
といつた性能・耐久性特性とを、バランス良く兼
ね備えた耐熱鋳造材料の開発が強く望まれていた
ということである。 従つて、本発明の技術的課題とするところは、
耐熱鋳鋼における組成的な調整と鋳造後の焼なま
し処理の実施によつて、従来の耐熱鋳鉄に匹敵す
る鋳造性、機械加工性、低価格性等といつた生産
性特性と、従来の高合金耐熱鋳鋼に匹敵する耐熱
性（高温強度）、耐熱亀裂性、耐酸化性等といつ
た性能・耐久性特性とを、バランス良く兼ね備え
た耐熱鋳鋼とすることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 このような従来の技術における問題点に鑑み、
本発明における従来の技術の問題点を解決するた
めの手段は、重量比率で、Ｃ；0.5〜2.5％、Si；
1.5％〜4.5％、Mn；0.7％以下、Ｐ；0.05％以下、
Ｓ；0.1％以下、Cr；5.0〜14.0％、Ti；0.15〜4.6
％、残部実質的にFeからなる組成を有し、鋳造
後に焼なまし処理を施したことを特徴とする耐熱
鋳鋼としたことにある。 なお、本発明の耐熱鋳鋼において鋳造後の熱処
理は、900〜950℃×0.5時間以上のオーステナイ
ト化処理後、680〜750℃まで炉冷し、680〜750℃
×0.5時間以上保持して冷却するという通常の焼
なまし処理で充分である。 〔作用〕 以下、本発明の作用について説明する。 本発明において、従来の技術の問題点を解決す
るための手段を上述のような構成とすることによ
つて、本発明の耐熱鋳鋼を組成的には、特にTi
添加と他合金元素とのバランスにより耐熱特性を
改善して、従来の耐熱鋳鉄に匹敵する鋳造性、機
械加工性、低価格性等といつた生産性特性を保有
させた上で、従来のステンレス鋳鋼等の高合金耐
熱鋳鋼に近い耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、
耐酸化性等といつた性能・耐久性特性を付与し得
る範囲とし、鋳造後の焼なまし処理により基地組
織をフエライト組織化していることから、従来の
耐熱鋳鉄に匹敵する鋳造性、機械加工性、低価格
性等といつた生産性特性と、従来の高合金耐熱鋳
鋼に匹敵する耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、
耐酸化性等といつた性能・耐久性特性とを、バラ
ンス良く兼ね備えた耐熱鋳鋼とすることができる
のである。 以下、本発明の耐熱鋳鋼に添加する各合金元素
の添加量の範囲限定理由について説明する。 なお、以下の説明において各合金元素の添加量
は全て重量％にて表示している。 まず、Ｃは本発明の耐熱鋳鋼において強度特性
及び鋳造性を向上させることから有効であるが、
0.5％未満ではそれらの特性の改善効果が充分で
なく、一方、2.5％を越えて添加すると炭素の黒
鉛化を促進して耐熱鋳鋼の強度特性を低下させる
ことから0.5〜2.5％とした。 また、Siは本発明の耐熱鋳鋼において脱酸剤と
して有効であるばかりでなく、鋳造性及び耐酸化
性を改善させることから有効であるが、1.5％未
満ではそれらの特性の改善効果が充分でなく、
4.5％を越えて添加すると、 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耐熱鋳鋼の機械加工性を悪
化させる。 フエライト基地組織中のSi含有量が過多とな
つて、耐熱鋳鋼の靱性を低下させて生産性を悪
化させる。 等の理由から1.5〜4.5％とした。 また、Mnはパーライト組織の形成元素である
ことから、本発明材のように基地組織をフエライ
ト組織とした耐熱鋳鋼にはあまり好ましない合金
元素であるが、Siと同様に脱酸剤として有効であ
り、また、鋳造時の“湯流れ性”を向上させて生
産性を改善させる合金元素として有効であること
から0.7％以下の範囲で含有させるのが良い。 また、Ｐは0.05％を越えて添加すると基地組織
のパーライト組織化を促進させたり、ステダイト
の晶出を促進させることから0.05％以下とした。 また、Ｓは通常においては特に必須の合金元素
ではないが、機械加工性の要求が厳しい部品を製
造する場合においては、Ｓ量とMn量の添加量を
多くしてMnSを晶出させ、機械加工性を改善さ
せることができることから0.1％以下とした。 また、CrはSiと同様に耐酸化性を改善させる
ことから有効であるが、5.0％未満ではその耐酸
化性の改善効果が充分でなく、14.0％を越えて添
加すると高硬度のCr炭化物の析出量が多くなつ
て、機械加工性を著しく悪化させることから5.0
〜14.0％とした。 また、Tiは本発明材において特に重要な合金
元素であり、耐酸化性及び耐熱性（高温強度）を
改善させるために有効であるが、0.15％未満では
その耐熱性（高温強度）の改善効果が充分でな
く、4.6％を越えて添加するとTiCの晶出により
耐熱鋳鋼の機械加工性を著しく悪化させることか
ら0.15〜4.6％とした。 〔実施例〕 以下、添付図面に基づいて、本発明の１実施例
を説明する。 本発明材の耐酸化性と耐熱亀裂性を評価するた
めに、第１表に示すような３種類の本発明材〜
及び４種類の比較材〜を鋳造成形により製
造した。 なお、鋳造に当たつては20Kg用高周波溶解炉を
用いて大気溶解し、Fe−Si（75重量％）を0.3％添
加することにより脱酸処理した後、1650℃以上で
出湯して1550℃以上にて注湯した。 なお、鋳造成形のための鋳型としてはJIS規格
Ａ号のＹブロツク鋳造用の鋳型を使用した。 そして、上述により鋳造成形された鋳造粗形材
状態の各供試材に対して、通常の焼なまし処理を
実施した。 このようにして製造された本発明にかかる耐熱
鋳鋼の金属組織の顕微鏡写真を第３図に示す。 なお、第３図ａは本発明材の金属組織を倍率
100倍の低倍率にて観察したものであり、第３図
ｂは同一金属組織を400倍の高倍率にて観察した
ものである。 第３図ａから明らかなように、本発明材におい
ては白色の基地フエライト組織中に１次炭化物が
デンドライト状（樹枝状）に晶出していることが
観察され、また、第３図ｂから明らかなように、
白色の基地フエライト組織中に粒状の２次炭化物
が微細に分散して析出していることが観察され
る。ここで、デンドライト状の１次炭化物の生成
は高温強度の確保が推察され、また、耐酸化性を
改善するCr炭化物やTi炭化物等の２次炭化物の
微細な粒状での分散は、均一な耐酸化性が確保さ
れていることが推察される。
以上により明らかなように、本発明にかかる耐
熱鋳鋼によれば、耐熱鋳鋼における組成的な調整
と鋳造後の焼なまし処理の実施によつて、従来の
耐熱鋳鉄に匹敵する鋳造性、機械加工性、低価格
性等といつた生産性特性と、従来の高合金耐熱鋳
鋼に匹敵する耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、
耐酸化性等といつた性能・耐久性特性とを、バラ
ンス良く兼ね備えた耐熱鋳鋼とすることができる
利点がある。
熱鋳鋼によれば、耐熱鋳鋼における組成的な調整
と鋳造後の焼なまし処理の実施によつて、従来の
耐熱鋳鉄に匹敵する鋳造性、機械加工性、低価格
性等といつた生産性特性と、従来の高合金耐熱鋳
鋼に匹敵する耐熱性（高温強度）、耐熱亀裂性、
耐酸化性等といつた性能・耐久性特性とを、バラ
ンス良く兼ね備えた耐熱鋳鋼とすることができる
利点がある。
第１図は、本発明材と比較材の900℃における
耐酸化性を比較した結果を示す図、第２図は、本
発明材と比較材の耐熱亀裂性を比較した結果を示
す図、第３図は、本発明材の金属組織の顕微鏡写
真を示す図である。
耐酸化性を比較した結果を示す図、第２図は、本
発明材と比較材の耐熱亀裂性を比較した結果を示
す図、第３図は、本発明材の金属組織の顕微鏡写
真を示す図である。
Claims (1)
- １ 重量比率で、Ｃ；0.5〜2.5％、Si；1.5％〜4.5
％、Mn；0.7％以下、Ｐ；0.05％以下、Ｓ；0.1％
以下、Cr；5.0〜14.0％、Ti；0.15〜4.6％、残部
実質的にFeからなる組成を有し、鋳造後に焼な
まし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 |
|---|---|---|---|
| JP17039385A JPS6230857A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17039385A JPS6230857A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230857A JPS6230857A (ja) | 1987-02-09 |
| JPH0548290B2 true JPH0548290B2 (ja) | 1993-07-21 |
Family
ID=15904094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17039385A Granted JPS6230857A (ja) | 1985-08-01 | 1985-08-01 | 耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230857A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106282783B (zh) * | 2016-10-18 | 2018-05-15 | 江苏上淮动力有限公司 | 发动机的进排气门座圈和进排气门组合 |
-
1985
- 1985-08-01 JP JP17039385A patent/JPS6230857A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6230857A (ja) | 1987-02-09 |
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