JPS6030735B2

JPS6030735B2 - 球状黒鉛鋳鉄およびその製造方法

Info

Publication number: JPS6030735B2
Application number: JP14035079A
Authority: JP
Inventors: 良治高橋
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1979-10-30
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1985-07-18
Also published as: JPS5665963A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は球状黒鉛鋳鉄およびその製造方法に係り、特に
極低温城における衝撃値の大なる球状黒鉛鋳鉄およびそ
の製造方法に関するものである。

体○立方格子の結晶構造を持つ金属には、低温でぜし・
弱になる性質がある。ぜし、弱になる温度は、衝撃値あ
るいは衝撃吸収エネルギーか−定の値に低下した時の温
度、衝撃値あるいは衝撃吸収エネルギーが、延性城にお
ける衝撃値あるいは衝撃吸収エネルギーとぜし、性城に
おける衝撃値あるいは衝撃吸収エネルギーの相加平均値
に低下した時の温度などとして定義され、衝撃遷移温度
と呼ばれている。衝撃遷移温度は、黒鉛の有無、黒鉛が
存在する場合にはその形状、大きさ、量並びに分布、基
地組織、化学成分、介在物の形状、大きさ、量並びに分
布などに依存する。

基地組織がほぼ完全にフェライト化した球状黒鉛鋳鉄は
、鋳鉄の中で延性城における衝撃値あるいは衝撃吸収エ
ネルギーが大きい材料であるが、衝撃遷移温度が高い欠
点がある。

この欠点を取り除くために、Ｓｉ含有量の低下、熱処理
の実施などの対策が講じられてきた。その結果、衝撃遷
移温度が低いことで定評のある黒心可鍛鋳鉄に匹敵する
低い衝撃遷移温度を持つ球状黒鉛鋳鉄の製造法が開発さ
れた。しかし、これらの方法により製造された球状黒鉛
鋳鉄も、ＪＩＳ３号衝撃試験片による−１００ｑＣにお
ける衝撃値が１．０ｋ９・仇／地を越えることはない。
基地がフェライトとパーラィトの混合組織より成る低炭
素銭鋼は、延性城における衝撃値あるいは衝撃吸収エネ
ルギーは、上記の球状黒鉛鋳鉄に比べるとはるかに大き
いが、衝撃遷移温度が高いため、ＪＩＳ３号衝撃試験片
による−１００ｑｏにおける衝撃値は必ずしも高くない
。

銭鋼は、炭素含有量が少ないため、凝固温度城のレベル
が高く、鋳造性が悪い欠点を持つ。面心立方格子の結晶
構造を持つ金属には、低温でぜい弱になる性質がないの
で、低温じん性の要求される部品用の材料としては、こ
れまでオーステナィト基地組織を有する球状黒鉛鋳鉄が
選択されることとが多かった。

しかし、この材料は、高価なニッケルを２０％近く含有
させる必要があるため、はなはだ不経済である。そこで
本発明者は、球状黒鉛鋳鉄の衝撃遷移温度に及ぼす原材
料、溶解法、接種、化学成分、不純物元素の含有量、銭
放し組織、熱処理条件などの影響に関する広範囲にわた
る研究結果に基づいて、衝撃遷移温度の低いフェライト
基地球状黒鉛鋳鉄の製造法を提供するものである。

本発明の目的は−１００℃におけるＪＩＳ３号衝撃試験
片による衝撃値が１．８ｋ９・肌／塊以上のフェライト
地球状黒鉛鋳鉄およびその製造方法を提供することにあ
る。

すなわち基地組織をフェライトとし「低Ｓｉ、低Ｍｎと
すると共に、フェライト化を妨害する不純物元素の量を
一定範囲以下に抑制したことにより３極低温城における
衝撃値を向上させることに成功したものである。

而して望ましくは、上記不純物元素の重量比（％）とそ
れぞれの係数との積の和Ｔを５．０以下とする。ここに
おいてＴは次式で表わされるものである。
３Ｔ＝２にｒ＋７Ｃｕ＋２Ｎｉ＋５庇ｎ＋５０
０Ｐｂ＋５０庇ｂ＋１００雌ｉ＋２０印Ｂ＋１００Ｔｅ
＋３＄ｅ＋５０Ｖ＋２０Ｍｏ十２０Ｗ＋１皿ｎ＋５０Ｎ
＋５蛇＄＋２０Ｔｉ＋２００Ｃｄ以下実施例により本発
明を更に詳細に説現す全る。

第１表は本発明の実施例および従来例の化学成分および
許容量を各々重量％で示したものであり、フェライト化
妨害係数（前記許容量％の逆数）を併記したものである
。第１表に示す実施例ＡおよびＢならびに従来例につい
て前記Ｔを算出すると、表中に示すように夫々２．８５
１、４．４８および６．２０である。第１表実施例ＡおよびＢに示すものは、銭放し状態においては
基地組織はフェライトまたはフェライトと若干のパーラ
ィトとの混合組織であるが、これを８５０こ０に加熱し
てオーステナイト組織とした後、徐冷して基地組織をフ
ェライトに変態させたものである。

これらの顕微鏡組織を第１図および第２図に示す。第１
図および第２図は各々前記実施例ＡおよびＢに対応する
ものであり、フェライト基地組織中に球状黒鉛が分布し
ている。第３図は温度と衝撃値との関係を示す図であり
、所謂衝撃遷移曲線図である。

同図において曲線Ａ，Ｂは各々前記実施例Ａ，Ｂに対応
し、曲線Ｚは従来例のフェライト地球状黒鉛鋳鉄におけ
るものを示すものである。図から明らかなように、曲線
Ａ，Ｂは−１００ｑｏにおいても何れも衝撃値２．０、
２．２ｋ９・肌／鮒を示し、従釆のものにおける０．８
ｋ９・肌／地よりはるかに高い値を示し、特に低温城に
おける値が何れも従来のものを大中に上回つている。本
発明においてＣ含有量を３．０〜４．０％としたのは、
Ｃが少な過ぎると引け巣やチルが発生しやすく、逆に多
過ぎると製造された球状黒鉛鋳鉄の衝撃値を含む諸性質
が劣化す紬まかりでなく、厚肉製品を対象とする場合に
は、黒鉛が浮上していわゆる黒鉛ドロスが発生するから
である。

Ｓｉは、フェライト地球状黒鉛鋳鉄において、その含有
量の増加につれ、衝撃遷移温度を上昇させるので、上限
を２．３％とした。

Ｓｉ含有量が少なくなるにつれて錆放し状態で遊離セメ
ンタィトが発生するようになる。遊離セメンタィトは、
オーステナィト域で加熱することにより黒鉛化すること
ができるが、球状黒鉛の表面に凹凸が生成するなどのた
めに衝撃遷移温度が上昇するので、遊離セメンタイトの
発生は好ましくない。そのためＳｉ含有量の下限を１．
５％とした。Ｍｎは、含有量が多くなると、遊離セメン
タィトを発生させる。

この遊離セメンタィトは、オーステナィト城で加熱する
ことによって黒鉛化されるけれども、上記の低Ｓｉの場
合と同様の弊害を伴うので０．２０以下とする必要があ
る。Ｐは、衝撃遷移温度を上昇させる元素なので、本発
明に係わる方法により低温においてじん性を有する球状
黒鉛鋳鉄を製造するには、０．０２５％以下とせねばな
らない。

ィオウは、黒鉛の球状化を阻害する元素なので、球状黒
鉛鋳鉄の製造に際しては、その含有量を最終的に０．０
１５％以下とするのが普通である。

４Ｍｇは、本発明に係わる方法により製造された球状
黒鉛鋳鉄において、黒鉛の球状化が十分に行われる範囲
で少ない方がよいので０．０３０〜０．０６０％とした
。フェライト地球状黒鉛鋳鉄の製造に際して、遊離セメ
ンタィトを晶析出させることにより、あるいはパーラィ
トを安定化することによってフェライト化を妨害する元
素が多数ある。

本発明と関係して問題になる妨害元素は、Ｃｒ，Ｃｕ，
Ｎｉ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｂ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｖ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｚｎ，Ｎ，Ａｓ，Ｔｉ，Ｃｄである。フェラ
イト化を妨害す０る度合は元素によって異なり、各妨害
元素の含有量の代数和によって全体の含有量を規制して
も意味がないので、各妨害元素の含有量とそれぞれの元
素のフェライト化妨害度合に対応する係数との積の総和
が５．０を越えないように妨害元素の含有量を規制した
。総和が５．０を越えて遊離セメンタィトが晶析出して
も、あるいは銭放し状態におけるパーラィトの面積率が
増加しても、前記の熱処理を施すことにより基地組織を
フェライト化することはできるが、Ｓｉ含有量が１．５
％以下の場合と同様球状黒鉛の表面に凹凸ができるので
好ましくない。本発明の球状黒鉛鋳鉄およびその製造方
法は、以上記述のような構成および作用であるから、下
記の効果を奏し得る。

‘１’ −１００ｑｏにおける衝撃値が１．８ｋ９・川
／め以上であり、従来のものの３〜４倍の値を示すため
、極寒冷地における車両部品、建設用機器、構築物用材
料として極めて信頼性が高い。

■ 寒冷地以外の冷凍機器部品、ＬＭＧ用配管機器部品
等、低温城における耐衝撃材料としても同様に高信頼性
を具有する。

ｔ３’ 従釆の球状黒鉛鋳鉄同様、複雑な部品の鋳造も
可能であり、特に大中な製造手段の変更を要しない。

｛４ー低温敬一性を付与するために高価なニッケル元
素を含有させる必要もないため、大量生産のみならず経
済的な生産手段となり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は各々本発明の実施例における顕微
鏡組織を示す写真、第３図は温度と衝撃値との関係を示
す図である。うトー図才２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】１重量比でＣ３．０〜４．０％、Ｓｉ１．５〜２．３
％、Ｍｎ０．２０％以下、Ｐ０．０２５％以下、Ｓ０．
０１５％以下、Ｍｇ０．０３０〜０．０６０％残部Ｆｅ
及び若干の不純物を含有し、該不純物元素の重量比（％
）と、それぞれの係数との積の和Ｔ＝２００ｒ＋７０ｕ
＋２Ｎｉ＋５０Ｓｍ＋５００Ｐｂ＋５００Ｓｂ＋１００
０Ｂｉ＋２００Ｂ＋１００Ｔｅ＋３３Ｓｅ＋５０Ｖ＋２
０Ｍｏ＋２０Ｗ＋１０Ｚｎ＋５０Ａｌ＋５０Ａｓ＋２０
Ｔｉ＋２００Ｃｄが５．０以下であり、基地組織がフエ
ライトからなり、低温度で大きな衝撃値を有する球状黒
鉛鋳鉄。２重量比でＣ３．０〜４．０％、Ｓｉ１．５〜２．３
％、Ｍｎ０．２０％以下、Ｐ０．０２５％以下Ｓ０．０
１５％以下、Ｍｇ０．０３０〜０．０６０％残部Ｆｅ及
び若干の不純物を含有し、該不純物元素の重量比（％）
と、それぞれの係数との積の和Ｔ＝２００ｒ＋７Ｃｕ＋
２Ｎｉ＋５０Ｓｍ＋５００Ｐｂ＋５００Ｓｂ＋１０００
Ｂｉ＋２００Ｂ＋１００Ｔｅ＋３３Ｓｅ＋５０Ｖ＋２０
Ｍｏ＋２０Ｗ＋１０Ｚｎ＋５０Ａｌ＋５０Ａｓ＋２０Ｔ
ｉ＋２００Ｃｄが５．０以下であり、基地組織がフエラ
イトからなり、低温度で大きな衝撃値を有する球状黒鉛
鋳鉄を製造する方法であつて、基地組織がフエライトま
たはフエライトと若干のパーライトとの混合組織を有す
る鋳放状態の球状黒鉛鋳鉄を、加熱してオーステナイト
基地組織とした後、徐冷若しくは６７０〜７８０℃の間
の任意の温度に保持することにより基地組織をフエライ
トに変態させることを含む球状黒鉛鋳鉄を製造方法。