JPH06116677A - 強靭性および耐肌荒性に優れたダクタイル鋳鉄材 - Google Patents

強靭性および耐肌荒性に優れたダクタイル鋳鉄材

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JPH06116677A
JPH06116677A JP26767692A JP26767692A JPH06116677A JP H06116677 A JPH06116677 A JP H06116677A JP 26767692 A JP26767692 A JP 26767692A JP 26767692 A JP26767692 A JP 26767692A JP H06116677 A JPH06116677 A JP H06116677A
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JP
Japan
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graphite
cast iron
ductile cast
toughness
iron material
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Pending
Application number
JP26767692A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunori Kamimiyata
和則 上宮田
Takayuki Koie
隆之 小家
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダクタイル鋳鉄は黒鉛を球状化させること
で、片状黒鉛鋳鉄より強度を増加させたものである。し
かしながら、大きな荷重がかかる場合(例えば圧延用ロ
ール)には、さらに強度の増加が求められている。した
がって本発明は、球状化した黒鉛を均一微細分散させる
ことにより、著しく強靭性を改善するとともに耐肌荒性
も改善したダクタイル鋳鉄材を提供するものである。 【構成】 Mgで球状化処理を施した通常のダクタイル
鋳鉄に、微量のビスマスを添加することにより、球状黒
鉛を均一に微細分散させた。これにより例えば圧延用ロ
ールでは耐肌荒性の改善に有効であるとともに強靭性が
著しく改善された。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は強靭性および耐肌荒性を
改善し、黒鉛組織が極めて微細に均一分布しているダク
タイル鋳鉄材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ダタイル鋳鉄は、Mg添加等の球状化処
理を実施することにより黒鉛を球状化させ、片状黒鉛鋳
鉄より機械的性質を改善したものである。このダクタイ
ル鋳鉄の機械的性質をさらに改善することを目的とし
て、CrとMoを添加することでパーライトの安定化を
図り、かつ熱処理により生成した微細な炭化物のフェラ
イトに対する散布強化を図ったものが、特開昭48−3
16号公報に開示されている。しかしながら特開昭48
−316号公報の場合は、白銑化傾向が強く、また、黒
鉛組織の改善は得られない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】例えばダクタイル鋳鉄
材を圧延ロールのように大きな荷重のかかる部材に適用
する場合、その材料強度は特に重要となる。また、圧延
ロールは使用時に圧延材と接触するため、ロール表面の
凹凸も問題になりやすい。
【0004】したがって、ダクタイル鋳鉄材の強靭性お
よび耐肌荒性をさらに向上させる必要があるが、そのた
めには、黒鉛を均一に微細分散させることが有効である
と考えられる。その方法としては鋳造凝固速度を上げ、
急冷によることが最も容易であるが、圧延ロールのよう
な大物鋳造品の場合は、特に内部において十分な凝固速
度が得られず、強靭性および耐肌荒性を改善するまで微
細分散した黒鉛組織は得られない。
【0005】本発明の目的は、十分な冷却速度の得られ
ない場合においても黒鉛を均一に微細分散させ強靭性お
よび耐肌荒性を改善したダクタイル鋳鉄材を提供するも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はBi添加により
黒鉛粒の微細化を図ったもので、化学成分が重量比で
C:3.0〜4.0%,Si:1.0〜4.0%,M
n:0.3〜1.3%,P:0.1%以下,S:0.0
5%以下,Ni:1.0〜4.0%,Cr:0.2〜
1.5%,Mo:0.1〜0.2%,Mg:0.1〜
1.0%,Bi:0.0005〜0.05%残部不純物
および実質的にFeからなることを特徴とする強靭性お
よび耐肌荒性に優れたダクタイル鋳鉄材である。
【0007】
【作用】上記組成にすることにより、黒鉛を均一に微細
分散させ強靭性および耐肌荒性を改善したものである。
以下合金成分を上記範囲に限定した理由を述べる。
【0008】C:3.0〜4.0%の限定について、C
は後述のSi,Niの黒鉛化生成元素により微細黒鉛を
晶出する3.0〜4.0%の範囲とした。 Si:1.0〜4.0%の限定について、Siは黒鉛晶
出に不可欠な元素であり、炭化物の晶出を極力抑制する
とともに黒鉛晶出のための必要量である1.0〜4.0
%の範囲とした。
【0009】Mn:0.3〜1.3%の限定について、
Mnは機械的性質、特に靭性の劣化を生じない0.3〜
1.3%の範囲とした。 P:0.1%以下の限定について、Pは材質を脆くする
という点から0.1%以下とした。 S:0.05%以下の限定について、Sは材質を脆くす
るという点から0.05%以下とした。
【0010】Ni:1.0〜4.0%の限定について、
Niはニハード鋳鉄で明らかなように基地組織の改善元
素でありかつ黒鉛元素である。よって基地組織改善およ
び黒鉛化促進効果の得られる、1.0〜4.0%の範囲
とした。 Cr:0.2〜1.5%の限定について、Crは白銑化
促進元素であることから黒鉛晶出を阻害させない程度の
0.2〜1.5%の範囲とした。 Mo:0.1〜2.0%の限定について、Moは、焼入
れ、焼戻し抵抗を維持する0.1〜2.0%の範囲とし
た。
【0011】Bi:0.0005〜0.05%の限定に
ついて、Biは、鋳鉄材に添加すると黒鉛晶出が阻害さ
れ球状化も阻害されることから、一般的にはダクタイル
鋳鉄材において好ましい元素ではなく、従来は添加され
ていない。
【0012】本発明者らは、Biの黒鉛微細晶出効果に
着眼し、上記成分系にある一定範囲内の微量のBiを添
加すると、黒鉛晶出が阻害される等の悪影響もなく、冷
却速度が遅い内部においても黒鉛を均一微細分散できる
ことを見いだしたものである。
【0013】ここでBiを過量に添加すると、均一微細
分散効果よりも、黒鉛量が減少し、鋳鉄の脆化をもたら
す傾向が顕著に現れる。したがって、0.0005〜
0.05%の範囲にした。本発明に係る成分は以上の成
分の他、残部不純物および実質的にFeで形成される。
【0014】次に本発明に至った基礎データ例を説明す
る。この基礎データは図1に示したような鋳型に表1に
示す化学成分の溶湯でBiの含有量をふらして鋳造する
ことにより試験片を作製の後、チル面(鋳型定盤に接し
た面)より100mmの位置から採取した試験片で、黒鉛
量、黒鉛粒数、引張強度および衝撃値を測定したもので
ある。図2に、黒鉛量(黒鉛面積率)とBi添加量との
関係を示す。Biは0.0005%より黒鉛晶出に対し
て増加効果をもたらし、0.05%を越えると急激に低
下する。
【0015】
【表1】
【0016】図3に黒鉛微細度を表わす黒鉛粒数とBi
添加の関係を示す。Biは、0.0005%より黒鉛粒
数を増加させ、0.05%をこえると急激に低下させ
る。図4に引張強度とBi添加量との関係を示す。Bi
を(0.0005%〜0.05%)添加することによ
り、著しい引張強度の増加が認められた。図5に衝撃値
とBi添加量との関係を示す。Biを(0.0005%
〜0.05%)添加することにより、著しい衝撃値の増
加が認められた。
【0017】
【実施例】製品胴径800mmφ、胴長2500mm、全長
5120mmのダクタイル鋳鉄一体型ロールを下記のごと
く製造し、種々の調査に供した。 ダクタイル鋳鉄材として表2に示すBiを含む化学成
分の溶湯を用い内面に塗型を施した金型鋳型に1350
℃の鋳込温度で鋳込んだ。表2は本発明で製造したダク
タイル鋳鉄一体型ロールの溶湯化学成分である。 完全に冷却した後、ロールを鋳型から抜き出すととも
に、表3に示すBiを含まない溶湯化学成分にて上述の
ロール製造法と同様の方法で同一形状のロールを製造
し、両者の製造品質を比較調査した。
【0018】
【表2】
【表3】
【0019】図6に両者の顕微鏡組織写真(表面より1
00mmの位置)を示す。(a)のBi添加したものは、
目的とする黒鉛が、均一微細分散して晶出することが確
認できた。これに対し(b)のBi添加無しは黒鉛が大
きく分散も不均一であった。さらに表4に両ロールの製
造品質を示す。本発明のBi添加ロールは材質強度の増
加と黒鉛組織の微細化を同時に達成している。
【0020】
【表4】
【0021】以上のように本発明ロールにおいては、B
i(0.0005〜0.05%)添加により黒鉛を均一
微細分散して晶出することが可能であり、このことは強
靭性の改善に極めて有効である上に耐肌荒性の改善にも
有効である。尚、本実施例においては、ロールを通常の
鋳込みで製造したが、本発明は、これに限られるもので
はなく遠心鋳造方法で製造しても同様な作用・効果を奏
することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明のダクタイル
鋳鉄材は、従来のダクタイル鋳鉄材に比べ黒鉛を均一微
細分散して晶出させることにより強靭性を著しく改善す
るとともに、耐肌荒性も改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験片採取鋳型の断面図である。
【図2】晶出黒鉛量とBi添加の関係を示す図である。
【図3】黒鉛粒数とBi添加の関係を示す図である。
【図4】引張強度とBi添加の関係を示す図である。
【図5】衝撃値とBi添加の関係を示す図である。
【図6】Bi添加材(a)と非添加材(b)の金属組織
写真(×50)である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学成分が重量比で C :3.0〜4.0%, Si:1.0〜4.0
    %, Mn:0.3〜1.3%, P :0.1%以下, S :0.05%以下, Ni:1.0〜4.0
    %, Cr:0.2〜1.5%, Mo:0.1〜2.0
    %, Mg:0.1〜1.0%, Bi:0.0005〜0.05% 残部不純物および実質的にFeからなることを特徴とす
    る強靭性および耐肌荒性に優れたダクタイル鋳鉄材。
JP26767692A 1992-10-06 1992-10-06 強靭性および耐肌荒性に優れたダクタイル鋳鉄材 Pending JPH06116677A (ja)

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