JPS6112982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はひけ巣がなく組織が均一で緻密な球状
黒鉛鋳鉄に関するものである。 球状黒鉛鋳鉄は強度などの機械的性質にすぐれ
耐摩耗性も良好であるため自動車のフロントアク
スルハブ、デフケース、クランクシヤフト等の
他、高級機械部品の材料として適している。ま
た、従来の球状黒鉛鋳鉄における黒鉛球状化剤を
減少せしめ、あるいはチタンを添加する等の手段
により黒鉛球状化率を50％〜75％程度と低くした
鋳鉄が開発されている。この鋳鉄は一般に擬球状
黒鉛鋳鉄と称されているが、これは従来の球状黒
鉛鋳鉄の鋳造性を改善したもので、強度はねずみ
鋳鉄よりもすぐれ球状黒鉛鋳鉄に近似する。本発
明の球状黒鉛鋳鉄は上記擬球状黒鉛鋳鉄も含む球
状黒鉛鋳鉄を意味する。なおここで、 黒鉛球状化率（％）＝０×ｎ＋０．３×ｎ＋０．７×ｎ＋０．９×ｎ＋１．０×ｎ／ｎ＋ｎ＋ｎ＋
ｎ＋ｎ ただし、ｎ〜ｎは第２図の形態記号に該当す
る黒鉛の数である。 上記意味における球状黒鉛鋳鉄は一般に2.8％
〜4.2％（重量％、以下同じ）程度の炭素、1.5％
〜4.3％程度のシリコンを含み、また微量のマン
ガン、リン、硫黄を含むがそれぞれの上限は一般
にマンガン0.8％、リン0.2％、硫黄0.05％程度で
ある。チタンは黒鉛の球状化を阻害し、かつ黒鉛
の球状化の程度を型（第２図）に一様に揃える
性質をもつもので、目的とする黒鉛球状化率に応
じて添加されるが一般には不純物として存在する
程度から0.5％程度の範囲である。なお、黒鉛球
状化剤としてはマグネシウム系、セリウム系（マ
グネシウムの他セリウムを含む）、カルシウム系
（マグネシウムの他のカルシウムを含む）が用い
られる。 ところで上記従来の球状黒鉛鋳鉄は、前述の如
きすぐれた特性をもつ反面、鋳造時のひけ量が大
であつてひけ巣が発生し、これがしばしば割れの
原因となるという欠点がある。本発明はこのひけ
量を可及的に少なく均一な組織の球状黒鉛鋳鉄を
得ることに成功したのである。 発明者らは種々実験を重ねた結果、球状黒鉛鋳
鉄中のチタン量上限を0.3％におさえるととも
に、従来は球状黒鉛鋳鉄において望ましくない元
素とされていたアンチモンを0.01％〜0.04％の範
囲で積極的に添加した組織、およびアンチモン
0.01〜0.04％とともに銅1.0％〜5.0％を積極的に
添加した組織は、従来の球状黒鉛鋳鉄および擬球
状黒鉛鋳鉄に比してひけ量を著しく減少せしめて
均一な組織のものとすることができることを見出
したのである。 即ち、本発明の球状黒鉛鋳鉄の組成は、炭素
2.8％〜4.2％、シリコン1.5〜4.3％、マンガン0.8
％以下、リン0.2％以下、硫黄0.05％以下、チタ
ン0.3％以下、マグネシウム0.005％〜0.07％の他
に、0.01％〜0.04％のアンチモン、または0.01％
〜0.04％のアンチモンとともに1.0％〜5.0％の銅
を含み、残部実質的に鉄の組成を有する。かくし
て、黒鉛球状化剤としてマグネシウム系を用いる
ときは0.01％〜0.07％のマグネシウム、セリウム
系またはカルシウム系を用いるときは0.005％〜
0.05％マグネシウムが望ましい範囲である。そし
てこの範囲内においてマグネシウムを多くすると
きは球状化率は増大し、少くするときは球状化率
は減少する傾向を示し擬球状黒鉛鋳鉄の組織とな
る。本発明の球状黒鉛鋳鉄の黒鉛球状化率は50％
以上である。 以下本発明の詳細を実験例に基づき説明する。 実験例 (1) 球状黒鉛鋳鉄中のチタン、銅およびアンチモ
ンのひけ巣に及ぼす影響を確認するための実験
を行なつた。結果を第１図に示す。これらはい
ずれも炭素3.8％、シリコン2.7％、マンガン
0.25％、リン0.02％、硫黄0.01％を基本成分と
し所定量のマグネシウムを含む。鋳造条件はい
ずれも高周波誘導炉で溶解し、1400℃にてシエ
ル鋳型に注湯して鋳造した。ひけ巣量は水中浸
漬法により求めた。 図中線１はマグネシウム0.045％〜0.05％
で、銅およびアンチモンはいずれも添加されて
いない。線２はマグネシウム0.045％〜0.05％
で3.9％の銅が含有されている。線３はマグネ
シウム0.045％〜0.05％で0.02％のアンチモンが
含有されている。線４はマグネシウム0.02％〜
0.022％で２％の銅と0.02％のアンチモンが含
有されている。 この結果よりチタン量が増加するとともにひ
け量が増加することがわかる。また、銅または
アンチモンの添加によりひけ量は著しく減少
し、就中アンチモンを添加したとき、およびア
ンチモンおよび銅を複合添加したときはその効
果が特にすぐれていることがわかる。また銅お
よびアンチモンを複合添加したときはチタンの
増加にかかわらずひけ量が減少する傾向を示し
ている。 (2) 上記と同一の鋳造条件にて鋳造した各種組成
の球状黒鉛鋳鉄について、ひけ量、引張り強さ
を測定し、また黒鉛の球状化状態をしらべた。
その代表例を第１表および第２表に示す。第１
表は試料の組成、第２表は各試料の試験結果を
示す。第２表中〜は、黒鉛粒子形態分類を
示す第２図の第形態〜第形態に相当する。
試料中７〜９が本発明の球状黒鉛鋳鉄であり、
他は比較材である。 表においては試料１は従来一般の球状黒鉛鋳
鉄であり、試料２は球状黒鉛鋳鉄組成にチタン
を添加したもので、これにより上記擬球状黒鉛
鋳鉄となるが、ひけ量は増している。試料３は
チタンの他に銅を添加したものであるが、銅の
添加にかかわらずひけ量が大であるのはチタン
量が0.5％と多いことによるものと認められ
る。試料４は錫を添加したものであり、ひけ量
は少ないが組織内に微細欠陥が生じ好ましくな
い。試料５および６はチタンとともに銅を添加
したもので、試料１〜３に比しひけ量は著しく
減少し、また引張強さにもすぐてれいる。 試料７〜９は本発明の球状黒鉛鋳鉄である。
試料７は上記の銅にかえアンチモンを添加した
もので、ひけ量は更に大幅に少く試料１の1/4
以下となる。試料８はチタンを含まず、アンチ
モンを添加したものでひけ量は少なく試料７と
同程度である。なお球状化率の高いのはチタン
を含まないことによるものと認められる。試料
９はチタンとともに銅およびアンチモンの両方
を含有するものでひけ量の減少は試料７に匹敵
し、極めて良好である。

【表】

【表】

【表】 以上、実験の代表例を示したが、発明者らの行
なつた実験の結果を綜合するに、チタン量は0.3
％以下が適当であり、0.03％を越えてチタンを添
加すると、銅およびアンチモンを添加してもこれ
等のひけ巣量減少効果が充分に発揮されない。ア
ンチモンは添加量が0.01％未満ではひけ巣量減少
効果が不充分であり、一方0.04％を越えると通称
内ひげと呼ばれる内部欠陥が生じ始め、硬さも硬
くなりすぎ難剤となるので好ましくない。アンチ
モンとともに銅を添加することはひけ量減少を助
長し、またアンチモンによるチル化傾向を抑制
し、かつ組織の均一化に役立つ。だだし、銅の添
加が1.0％未満では上記の効果が充分に現れず、
一方、5.0％を越えるとアンチモン多過の場合と
同様な内部欠陥が生じる。なお、本発明では、炭
素、シリコン、マンガンなど、チタン、アンチモ
ン、銅以外の成分については従来の球状黒鉛鋳鉄
の含有量が適用され得る。 以上要するに本発明は、従来球状黒鉛鋳鉄にお
いて望ましくないとされていたアンチモンを、ま
たアンチモンとともに銅を積極的に、かつ適量に
添加含有せしめることによりひけ量が少なく組織
が均一であり、引張強さなど機械的性質のすぐれ
た球状黒鉛鋳鉄を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はチタン、銅、アンチモン量の球状黒鉛
鋳鉄におけるひけ量との関係を示す図、第２図は
球状黒鉛鋳鉄における黒鉛粒子形状分類を示す図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 2.8％〜4.2％の炭素、1.5％〜4.3％のシリコ
   ン、0.8％以下のマンガン、0.2％以下のリン、
   0.05％以下の硫黄、0.3％以下のチタン、0.005％
   〜0.07％のマグネシウムの他に、0.01％〜0.04％
   のアンチモンを含み、残部実質的に鉄であつて黒
   鉛球状化率が50％以上であることを特徴とする、
   ひけ巣のない均一な組織を有する球状黒鉛鋳鉄。 ２ 2.8％〜4.2％の炭素、1.5％〜4.3％のシリコ
   ン、0.8％以下のマンガン、0.2％以下のリン、
   0.05％以下の硫黄、0.3％以下のチタン、0.005％
   〜0.07％のマグネシウムの他に、0.01％〜0.04％
   のアンチモンおよび1.0％〜5.0％の銅を含み、残
   部実質的に鉄であつて黒鉛球状化率が50％以上で
   あることを特徴とする、ひけ巣のない均一な組織
   を有する球状黒鉛鋳鉄。