JPH06128684A - 耐熱性球状黒鉛鋳鉄 - Google Patents
耐熱性球状黒鉛鋳鉄Info
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- JPH06128684A JPH06128684A JP5122293A JP12229393A JPH06128684A JP H06128684 A JPH06128684 A JP H06128684A JP 5122293 A JP5122293 A JP 5122293A JP 12229393 A JP12229393 A JP 12229393A JP H06128684 A JPH06128684 A JP H06128684A
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- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
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- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 15
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋳物の耐熱性を一層向上させるとともに、そ
の高温疲労強度を改善すること。 【構成】 13.0〜40.0％のNiと、4.0〜10.0％のSiとを
含む球状黒鉛鋳鉄であって、Nb,Mo,V,Ti,Ta の中の１ま
たは２以上の元素を、前記S
の高温疲労強度を改善すること。 【構成】 13.0〜40.0％のNiと、4.0〜10.0％のSiとを
含む球状黒鉛鋳鉄であって、Nb,Mo,V,Ti,Ta の中の１ま
たは２以上の元素を、前記S
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多量のNiを含んだ耐
熱性球状黒鉛鋳鉄に関するものである。
熱性球状黒鉛鋳鉄に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多量のNiを含んだ耐熱性球状黒鉛鋳鉄
は、良好な耐熱性を有するものとして広く用いられてお
り、この種の耐熱性球状黒鉛鋳鉄の中には前記Niととも
にSiをも添加したものがある。
は、良好な耐熱性を有するものとして広く用いられてお
り、この種の耐熱性球状黒鉛鋳鉄の中には前記Niととも
にSiをも添加したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の耐
熱性球状黒鉛鋳鉄に添加するSi量を増加させると、Si量
の増加に伴って鋳物の強度等の機械的性質が低下し、こ
れによって工業材料としての実用性を損なうおそれがあ
る。
熱性球状黒鉛鋳鉄に添加するSi量を増加させると、Si量
の増加に伴って鋳物の強度等の機械的性質が低下し、こ
れによって工業材料としての実用性を損なうおそれがあ
る。
【０００４】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、鋳物の耐熱性を一層向上させるとともに、
とくにその高温疲労強度を向上させることを目的とする
ものである。
れたもので、鋳物の耐熱性を一層向上させるとともに、
とくにその高温疲労強度を向上させることを目的とする
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、13.0〜40.0％のNiと、4.0
〜10.0％のSiとを含む球状黒鉛鋳鉄であって、Nb,Mo,V,
Ti,Ta の中の１または２以上の元素を、前記Si重量の5
〜30％添加したことを特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、13.0〜40.0％のNiと、4.0
〜10.0％のSiとを含む球状黒鉛鋳鉄であって、Nb,Mo,V,
Ti,Ta の中の１または２以上の元素を、前記Si重量の5
〜30％添加したことを特徴とする。
【０００６】
【作用】13.0〜40.0％のNiと4.0〜10.0％のSiとを含む
球状黒鉛鋳鉄に対して、Nb等の元素を添加すると、その
鋳物の耐熱性が向上する。
球状黒鉛鋳鉄に対して、Nb等の元素を添加すると、その
鋳物の耐熱性が向上する。
【０００７】そして、この場合にSi量の5%〜30%の割合
でNb,Mo,V,Ti,Ta の中の１または２以上の元素を添加す
ると、鋳物の高温疲労強度も併せて向上させることがで
きる。
でNb,Mo,V,Ti,Ta の中の１または２以上の元素を添加す
ると、鋳物の高温疲労強度も併せて向上させることがで
きる。
【０００８】よって、請求項１記載の耐熱性球状黒鉛鋳
鉄は、鋳物の耐熱性を一層向上させるとともに、その高
温疲労強度を向上させることができる。
鉄は、鋳物の耐熱性を一層向上させるとともに、その高
温疲労強度を向上させることができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例によりこの発明を説明するが、
まず表．１により、本願発明による添加元素としてNbの
みを用いたものを説明する。なお、表．１は、各試料の
成分組成を重量％で示すものである。
まず表．１により、本願発明による添加元素としてNbの
みを用いたものを説明する。なお、表．１は、各試料の
成分組成を重量％で示すものである。
【００１０】
【表．１】 前記表．１において、試料１は比較例であって、従来公
知の，いわゆるニレジストダクタイル鋳鉄のＤ2種（AST
M A439のD-2,JIS FCDA-NiCr20 2相当）である。
知の，いわゆるニレジストダクタイル鋳鉄のＤ2種（AST
M A439のD-2,JIS FCDA-NiCr20 2相当）である。
【００１１】試料２から試料７は、いずれもこの発明の
実施例であり、これらの各試料２〜７の添加元素である
NbのSi量に対する重量割合は、試料２は9.2％、試料３
は24.2％、試料４は28.9％、試料５は14.6％、試料６は
22.7％、試料７は24.7％である。
実施例であり、これらの各試料２〜７の添加元素である
NbのSi量に対する重量割合は、試料２は9.2％、試料３
は24.2％、試料４は28.9％、試料５は14.6％、試料６は
22.7％、試料７は24.7％である。
【００１２】これらの成分組成からなる鋳物の耐熱性を
評価するために、前記各試料１〜７のそれぞれを同一条
件で溶解し、所定の金型に注湯して一定形状の鋳物を形
成し、この鋳物の黒皮部分を除いた内部から所定の直方
体形状に切りだして耐熱性試験用試料を作成した。
評価するために、前記各試料１〜７のそれぞれを同一条
件で溶解し、所定の金型に注湯して一定形状の鋳物を形
成し、この鋳物の黒皮部分を除いた内部から所定の直方
体形状に切りだして耐熱性試験用試料を作成した。
【００１３】まず、これらの試料による耐熱性の評価試
験について説明する。
験について説明する。
【００１４】この耐熱性の評価試験としては、比較例と
しての試料１と，本願発明の実施例としての試料２〜７
とについて、次のような加熱保持試験と繰り返し加熱試
験とを行なった。
しての試料１と，本願発明の実施例としての試料２〜７
とについて、次のような加熱保持試験と繰り返し加熱試
験とを行なった。
【００１５】加熱保持試験は、加熱炉中において、所定
の直方体形状に形成された各試料を均一に加熱して一定
温度で一定時間保持させた後、各試料の質量を測定して
酸化減量を得るものであり、この加熱保持試験において
は加熱温度を900℃とし、加熱保持時間を4時間，および
20時間としてそれぞれの時点での酸化減量を得た。
の直方体形状に形成された各試料を均一に加熱して一定
温度で一定時間保持させた後、各試料の質量を測定して
酸化減量を得るものであり、この加熱保持試験において
は加熱温度を900℃とし、加熱保持時間を4時間，および
20時間としてそれぞれの時点での酸化減量を得た。
【００１６】この結果は、図１に示すとおりである。な
お、図中Ａは加熱保持時間が4時間の時点での酸化減量
を示し、Ｂは20時間の時点での酸化減量を示す。
お、図中Ａは加熱保持時間が4時間の時点での酸化減量
を示し、Ｂは20時間の時点での酸化減量を示す。
【００１７】図１から理解できるように、加熱保持試験
における酸化減量は、比較例としての試料１が最も大き
く、本願の実施例である，試料２〜７はいずれも前記試
料１より小さい値となっている。そして、この酸化減量
の差は、加熱時間が長いほど拡大傾向にあることがわか
る。
における酸化減量は、比較例としての試料１が最も大き
く、本願の実施例である，試料２〜７はいずれも前記試
料１より小さい値となっている。そして、この酸化減量
の差は、加熱時間が長いほど拡大傾向にあることがわか
る。
【００１８】したがって、この加熱保持試験の結果か
ら、本願発明の各実施例はいずれも既存の耐熱鋳鉄より
良好な耐熱性を有することが確認できる。
ら、本願発明の各実施例はいずれも既存の耐熱鋳鉄より
良好な耐熱性を有することが確認できる。
【００１９】一方、繰り返し加熱試験は、前記加熱炉中
の低温部と高温部との間を移動させることにより一定の
熱サイクルで繰り返し加熱し、これに伴う酸化減量を測
定するものである。
の低温部と高温部との間を移動させることにより一定の
熱サイクルで繰り返し加熱し、これに伴う酸化減量を測
定するものである。
【００２０】この繰り返し加熱試験においては、低温部
の温度を200℃とし高温部の温度を870℃として、各試料
をそれぞれ200回，500回および1000回の回数だけ加熱
し、各時点で質量を測定することにより酸化減量を得
た。
の温度を200℃とし高温部の温度を870℃として、各試料
をそれぞれ200回，500回および1000回の回数だけ加熱
し、各時点で質量を測定することにより酸化減量を得
た。
【００２１】この繰り返し加熱試験の結果は、図２に示
す通りである。図中Ｃは200回の時点での酸化減量を示
し、Ｄは500回，Ｅは1000回の酸化減量を示す。
す通りである。図中Ｃは200回の時点での酸化減量を示
し、Ｄは500回，Ｅは1000回の酸化減量を示す。
【００２２】図２からあきらかなように、繰り返し加熱
の回数がいずれの場合であっても、比較例である試料１
の酸化減量が最も大きく、本願発明の実施例である各試
料２〜７はいずれもそれより小さくなっている。
の回数がいずれの場合であっても、比較例である試料１
の酸化減量が最も大きく、本願発明の実施例である各試
料２〜７はいずれもそれより小さくなっている。
【００２３】したがって、本願発明の各実施例は、この
繰り返し加熱試験の結果からも、既存の耐熱性鋳鉄より
良好な耐熱性を有していることがわかる。
繰り返し加熱試験の結果からも、既存の耐熱性鋳鉄より
良好な耐熱性を有していることがわかる。
【００２４】とくに、試料６については、前記加熱保持
試験および繰り返し加熱試験のいずれの結果において
も、既存の耐熱性鋳鉄の酸化減量と比べて大幅に小さい
値を示しており、きわめて優れた耐熱性を備えているこ
とが明らかである。
試験および繰り返し加熱試験のいずれの結果において
も、既存の耐熱性鋳鉄の酸化減量と比べて大幅に小さい
値を示しており、きわめて優れた耐熱性を備えているこ
とが明らかである。
【００２５】そして、かかる組成の鋳物の高温疲労強度
を評価するため、次のような試験を行なった。
を評価するため、次のような試験を行なった。
【００２６】すなわち、高温疲労強度は、ある形状とし
た鋳物品について、高温下にある材料の機械的性質の劣
化と、熱応力とが複合して作用した場合の関係である。
た鋳物品について、高温下にある材料の機械的性質の劣
化と、熱応力とが複合して作用した場合の関係である。
【００２７】したがって、この試験においては概ね容器
状の所定形状のターボチャージャ用ケーシング部品をそ
のままテストピースとして用い、これを前記繰り返し加
熱試験と同一条件で繰り返し加熱することにより、その
形状において熱応力の集中する部位での損傷が生じるま
での加熱回数を以て高温疲労強度とした。
状の所定形状のターボチャージャ用ケーシング部品をそ
のままテストピースとして用い、これを前記繰り返し加
熱試験と同一条件で繰り返し加熱することにより、その
形状において熱応力の集中する部位での損傷が生じるま
での加熱回数を以て高温疲労強度とした。
【００２８】この結果は、図３に実線で示すとおりであ
る。なお、図３において○付きの数字は成分組成が対応
する試料番号を示す。
る。なお、図３において○付きの数字は成分組成が対応
する試料番号を示す。
【００２９】図３から明かとなるように、本願実施例で
ある前記各試料と同様の成分組成からなるターボチャー
ジャ用ケーシングの高温疲労強度は、Si量に対するNb添
加量割合（以下、単にSi量比という）の5%〜30%の範囲
で、中高状となっており、この範囲での高温疲労強度
は、この範囲の両側のSi量比5%未満，あるいは30%超の
場合より高い値を示しており、Nbの添加により高温疲労
強度が改善されていることがわかる。
ある前記各試料と同様の成分組成からなるターボチャー
ジャ用ケーシングの高温疲労強度は、Si量に対するNb添
加量割合（以下、単にSi量比という）の5%〜30%の範囲
で、中高状となっており、この範囲での高温疲労強度
は、この範囲の両側のSi量比5%未満，あるいは30%超の
場合より高い値を示しており、Nbの添加により高温疲労
強度が改善されていることがわかる。
【００３０】以上の各試験結果から明らかなように、本
願発明にかかる耐熱性球状黒鉛鋳鉄は、従来より優れた
耐熱性と高温疲労強度とを有しているので、工業材料と
しての高い実用性を具備している。
願発明にかかる耐熱性球状黒鉛鋳鉄は、従来より優れた
耐熱性と高温疲労強度とを有しているので、工業材料と
しての高い実用性を具備している。
【００３１】次に、本願発明にかかる添加元素としてMo
のみを用いた場合について説明するが、概ね前記のNbの
場合と同様であり、その成分組成を表．２に重量％で示
す。
のみを用いた場合について説明するが、概ね前記のNbの
場合と同様であり、その成分組成を表．２に重量％で示
す。
【００３２】
【表．２】 なお、前記表．２において、試料１は表．１で記載した
と同一の比較例であり、試料８は新たな比較例である。
と同一の比較例であり、試料８は新たな比較例である。
【００３３】試料９から試料１５は、いずれもこの発明
の実施例であって、これらの各試料９〜１５の添加元素
であるMoのSi量に対する重量割合は、試料９は23.0％、
試料１０は11.5％、試料１１は16.9％、試料１２は22.2
％、試料１３は29.2％、試料１４は25.9％、試料１５は
24.7％である。
の実施例であって、これらの各試料９〜１５の添加元素
であるMoのSi量に対する重量割合は、試料９は23.0％、
試料１０は11.5％、試料１１は16.9％、試料１２は22.2
％、試料１３は29.2％、試料１４は25.9％、試料１５は
24.7％である。
【００３４】これらの成分組成からなる鋳物について
も、前記Nbの場合と同様に耐熱性試験用試料を作成し、
前記のNbと同様の加熱保持試験および繰り返し加熱試験
により、これらの各試料８〜１５について前記と同様に
酸化減量を測定し、いずれも既存の耐熱鋳鉄である，試
料１より小さい値を示し、良好な耐熱性を示した。
も、前記Nbの場合と同様に耐熱性試験用試料を作成し、
前記のNbと同様の加熱保持試験および繰り返し加熱試験
により、これらの各試料８〜１５について前記と同様に
酸化減量を測定し、いずれも既存の耐熱鋳鉄である，試
料１より小さい値を示し、良好な耐熱性を示した。
【００３５】なお、本願発明の一実施例である試料９の
酸化減量は0.015mg/cm2であり、比較例としての試料８
の酸化減量は0.026mg/cm2であった。このことから、Mo
の添加が鋳物の耐熱性を向上させていることがわかる。
酸化減量は0.015mg/cm2であり、比較例としての試料８
の酸化減量は0.026mg/cm2であった。このことから、Mo
の添加が鋳物の耐熱性を向上させていることがわかる。
【００３６】前記表．１に記載した試料６に成分組成の
点で対応する，試料１４は実施例としての各試料９〜１
５中で最も優れた耐熱性を示した。
点で対応する，試料１４は実施例としての各試料９〜１
５中で最も優れた耐熱性を示した。
【００３７】そして、このMoを添加した場合において
も、前記Nbの場合と同様に、所定のターボチャージャ用
ケーシング部品をそのままテストピースとして用いて同
様の繰り返し加熱試験により繰り返し回数を得た。
も、前記Nbの場合と同様に、所定のターボチャージャ用
ケーシング部品をそのままテストピースとして用いて同
様の繰り返し加熱試験により繰り返し回数を得た。
【００３８】この結果は、図３に破線で示すとおりであ
る。
る。
【００３９】この結果においても、Si量比が5%〜30%の
範囲内では、前記Nbの場合と同様に中高傾向が示されて
おり、Moの添加により高温疲労強度が改善されている。
範囲内では、前記Nbの場合と同様に中高傾向が示されて
おり、Moの添加により高温疲労強度が改善されている。
【００４０】したがって、このMoを添加した本願発明に
かかる耐熱性球状黒鉛鋳鉄も、従来より優れた耐熱性と
高温疲労強度とを有しているので、工業材料としての高
い実用性を具備するものである。
かかる耐熱性球状黒鉛鋳鉄も、従来より優れた耐熱性と
高温疲労強度とを有しているので、工業材料としての高
い実用性を具備するものである。
【００４１】以上説明した各実施例においては、本願発
明にかかる添加元素としてNb，あるいはMoを、各実施例
の組成成分中のSi量の5％〜30％の範囲内でそれぞれ単
独に添加したものである。
明にかかる添加元素としてNb，あるいはMoを、各実施例
の組成成分中のSi量の5％〜30％の範囲内でそれぞれ単
独に添加したものである。
【００４２】しかし、前記NbやMoの元素の性質から考え
て、この他V,Ti,Ta を用いることも可能であり、これら
のNb，Mo，V,Ti,Ta の内の２以上の元素を併用して、そ
の添加量の総和がSi重量の5〜30％の範囲内とすること
によっても同様の効果を奏することができると考えられ
る。
て、この他V,Ti,Ta を用いることも可能であり、これら
のNb，Mo，V,Ti,Ta の内の２以上の元素を併用して、そ
の添加量の総和がSi重量の5〜30％の範囲内とすること
によっても同様の効果を奏することができると考えられ
る。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、13.0〜40.0％のNiと4.0〜10.0％のSiとを
含む球状黒鉛鋳鉄に対して、Nb等の元素を添加すると、
その鋳物の耐熱性が向上する。
明によれば、13.0〜40.0％のNiと4.0〜10.0％のSiとを
含む球状黒鉛鋳鉄に対して、Nb等の元素を添加すると、
その鋳物の耐熱性が向上する。
【００４４】そして、この場合にSi量の5%〜30%の割合
でNb,Mo,V,Ti,Ta の中の１または２以上の元素を添加す
ると、鋳物の高温疲労強度も併せて向上させることがで
きる。
でNb,Mo,V,Ti,Ta の中の１または２以上の元素を添加す
ると、鋳物の高温疲労強度も併せて向上させることがで
きる。
【００４５】よって、請求項１記載の耐熱性球状黒鉛鋳
鉄は、鋳物の耐熱性を一層向上させるとともに、その高
温疲労強度を向上させることができる。
鉄は、鋳物の耐熱性を一層向上させるとともに、その高
温疲労強度を向上させることができる。
【図１】添加元素としてNbを用いた場合の加熱保持試験
の結果を示すグラフである。
の結果を示すグラフである。
【図２】添加元素としてNbを用いた場合の繰り返し加熱
試験の結果を示すグラフである。
試験の結果を示すグラフである。
【図３】高温疲労強度を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 13.0〜40.0％のNiと、4.0〜10.0％のSi
とを含む球状黒鉛鋳鉄であって、Nb,Mo,V,Ti,Ta の中の
１または２以上の元素を、前記Si重量の5〜30％添加し
たことを特徴とする耐熱性球状黒鉛鋳鉄。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5122293A JPH06128684A (ja) | 1992-10-19 | 1993-05-25 | 耐熱性球状黒鉛鋳鉄 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4279790A JPH06128682A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 耐熱鋳鉄 |
| JP5122293A JPH06128684A (ja) | 1992-10-19 | 1993-05-25 | 耐熱性球状黒鉛鋳鉄 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4279790A Division JPH06128682A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 耐熱鋳鉄 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128684A true JPH06128684A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=26459441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5122293A Pending JPH06128684A (ja) | 1992-10-19 | 1993-05-25 | 耐熱性球状黒鉛鋳鉄 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06128684A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8454764B2 (en) | 2008-02-25 | 2013-06-04 | Wescast Industries, Inc. | Ni-25 heat-resistant nodular graphite cast iron for use in exhaust systems |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP5122293A patent/JPH06128684A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8454764B2 (en) | 2008-02-25 | 2013-06-04 | Wescast Industries, Inc. | Ni-25 heat-resistant nodular graphite cast iron for use in exhaust systems |
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