JPS616250A

JPS616250A - 耐食性鋳鉄

Info

Publication number: JPS616250A
Application number: JP26043084A
Authority: JP
Inventors: Akiya Suzuki; 鈴木　韶也; Katsuhiro Shibata; 勝弘柴田; Kimiharu Kawamura; 河村　公治
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Asama Giken Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Asama Giken Co Ltd
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1984-12-10
Publication date: 1986-01-11
Also published as: JPS6117900B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は耐食性鋳鉄、特に摺動摩耗する自動車部品の構
成材料として最適な、錆層の層状剥離抵抗性を向上させ
た耐食性鋳鉄に関する。

例えば厳冬期に融雪剤或は凍結防止剤として路上に塩（
Ｎａ（Ｉｄｌ等）を散布する地域においては、鋳鉄製ブ
レーキディスクは前記塩および水分による腐食環境下に
あり、また摩擦パッドとの摺動により摩擦熱を発生する
ためブレーキディスクの腐食は著しく増大し、表面に錆
層が形成される。この錆層は或一定厚さに生長すると、
部分的または全面的に剥離するためブレーキディスクの
摺動面に段付きを発生することになる。ブレーキディス
ク摺動面の平坦度は通常１０ｐｍ以下であることを要求
されるが、前記錆層が約２００〜１５００μｍに生長す
ると錆層の層状剥離現象が発生するため、摺動面に段付
きを生じ、その振れが大きくなって制動時フィーリング
を損なうという問題がある。

この問題に対処するためには錆層の生長が遅く、その層
状剥離を抑制し得る鋳鉄が要求されるが、このような鋳
鉄は現在までに開発されていない。

そこで、ブレーキディスクの発生熱を吸収させて腐食反
応の進行を阻止するため、ブレーキディスクの熱容量を
必要以上に上昇させるべく、ブレーキディスクの重量を
増大させることが行われているが、この手段は車両の軽
量化を図り、燃料消費量を節減するという現在の要請に
逆行するものであり良策とはいえない。

上記錆層の層状剥離現象に伴う問題は、前記塩等による
腐食環境下にあるブレーキディスクばかりでなく、他の
部品、例えば水分による腐食環境下にあるプレッシャデ
ィスク、フライホイール等のクラッチ部品、ガソリンお
よびオイル中のＳを含む塩、オイル中のＣｊｌを含む塩
および水分による腐食環境下にあるエンジンブロック、
エンジンスリーブ等のエンジン部品についても同様に発
生する。

本発明は上記従来の不具合に鑑み、キュポラ溶解等で得
られる比較的低コストな鋳鉄に所定量のＣ１３％　Ｃｒ
およびＮｉを添加することにより各種腐食環境下におけ
る錆層の生長を大幅に遅らせ、また錆層の酸化増量を抑
制し、さらに錆層の層状剥離抵抗性を向上させた耐食性
鋳鉄を提供することを目的とする。

即ち、炭素当量３．８〜４．５重量％の範囲で、Ｃ２，
８〜４．０重量％およびＳｉ　　Ｌ５〜３．０重量％を
含有し、さらにＭｎ０．３〜１．２重量％、ＰＯ９２０
重量％以下、５０．０６〜０．２５重量％、Ｃｕ　　０
．１５〜３．５重量％、Ｃｒ　　０．０５〜０．５重量
％、Ｎｉ０．０５〜０．５重量％および残部としてＦｅ
と不純物を含有することを特徴とする。

上記各構成元素の含有量を限定した理由は下記の通りで
ある。

（ａｌｃ、ＳｉについてＣ，Ｓｉは鋳鉄を構成する基本的元素であり、それらの
量的組合せにより黒鉛形態、量化地の組織が変化する。

一般には炭素当量（０重量％＋１／３３ｉ重景％）が４
．５重量％を上回ると、初晶黒鉛の晶出、遊離フェライ
トの生成が多くなり、鋳鉄の抗張力および硬度の低下を
来たす。一方炭素当量が３，８重量％を下回ると、白銑
化して鋳鉄の硬度が過度に高くなり、切削加工性を損な
う。したがって、炭素当量３．８〜４．５重量％の範囲
でＣ２゜８〜４．０重量％およびＳｉ１．５〜３．０重
量％と限定される。

山）ＭｎについてＭｎは鋳鉄中のＳと結合して微粒状のＭｎＳを生成し、
摺動摩耗する自動車部品にとっては、その潤滑特性の向
上が図られ、相手材を含めた摩耗抑制効果がある。ただ
し、Ｍｎの含有量が０．３重量％を下回ると、Ｓ量にも
よるが、ＭｎＳの生成が少なく、前記効果を得ることが
できない。一方Ｍｎの含有量が１．２重置％を上回ると
白銑化傾向が増大し、鋳鉄の硬度が高くなるので切削加
工性を損なう。したがってＭｎの含有量は０．３〜１．
２重量％と限定される。

（ＱＩ　ＰについてＰの含有量が０．２０重量％を上回ると、溶湯の流動性
を向上させる効果があるが、一方量化地中にリン化量を
生成し、鋳鉄を脆弱にするので、上記含有量に限定され
る。

ｆｄｌ　ＳについてＳは前記中）項で述べたＭｎＳを生成するために必要で
あるが、Ｓの含有量が０．０６重量％を下回ると、Ｍｎ
Ｓの生成が少なく、一方０．２５重量％を上回るとＭｎ
Ｓの生成量が増大し、その結果Ｍｎ添加量の増加を来し
、白銑化傾向を増大して鋳鉄の切削加工性を損なう。し
たがってＳの含有量は０．０６〜０．２５重重置と限定
される。

（ｅ）　ＣｕについてＣｕは量化地中に完全に固溶することによりパーライト
組織を緻密化してＦｅイオンの溶出を抑制し、特にＮ　
ａ　Ｃ１、Ｏｘを含む環境下における鋳鉄の錆層の生長
を大幅に遅らせると共にその錆層の層状剥離現象を抑制
して耐食性を向上させる効果がある。またＣｕは遊離フ
ェライトの生成を抑制し、その上黒鉛化を促進する効果
もある。ＣＵの含有量が０．１５重量％を下回ると前記
諸効果が得られず、一方３．５装置％を上回ると、鉄生
地および錆層の硬度が過度に上昇し、摺動特性を劣化さ
せるので錆層の部分剥離現象が発生する。したがってＣ
ｕの含有量は０．１５〜３．５重量％と限定される。

（ｆ）Ｃｒ、ＮｉについてＣｒおよびＮｉを牟独で添加した場合、鋳鉄の腐食増減
量、特に酸化増量を抑制する点においては効果があるが
、錆層の層状剥離現象を抑制する点においては全く効果
がない。しかしＣｒ、ＮｉをＣｕと共に添加すると、前
記酸化増量抑制効果に加えて錆層の部分的層状剥離現象
を抑制する効果がある。ただし、Ｃｒ、Ｎｉ含有量が０
．０５重量％を下回ると前記部分的層状剥離現象抑制効
果がない。またＣｒ含有量が０．５重量％を上回ると、
クロム炭化物の発生が増大して材質を脆弱にし、且つ硬
度も増大して切削加工性を損ない、一方Ｎｉ含有量が０
．５重量％を上回ると、Ｃｒの場合と同様切削加工性を
損なう。したがってＣｒおよびＮｉ含有量はそれぞれ０
．０５〜０．５重量％と限定される。

第１図はＣｒ　０．０６重量％、Ｎ　ｉ　０．０７重量
％とじ、Ｃｕ含有量を変えた種々のサンプルを鋳造し、
それらについて錆層発生テストを行った場合のＣＩ３含
有量に対する錆層の初回層状剥離発生確率を示すもので
ある。

錆層発生テストはサンプルを２５０±５０℃で６０分間
、酸化炉で加熱し、次いでサンプルを浴温２０〜９０℃
の過飽和ＮａＣ１浴槽に５分間浸漬し、その後サンプル
を１〜１０時問屋内曝露した。

第１図から明らかなようにＣｕ含有量が０．１５重量％
以上では錆層の層状剥離現象は発生しないが、０．１５
重量％を下回ると錆層の層状剥離現象が急激に増大する
。

第２図はＣｒ、Ｎｉを含ますＣｕ含有量が０．１５重量
％を下回る鋳鉄について前記錆層発生テストを行った場
合の錆層の厚さに対する剥１ｌｉＩｌ確率を示すもので
、錆層の厚さが０．３〜Ｑ、　４　＋ｎに生長すると、
その層状ｆｆ、ｌＩ離現象が発生し、錆層の厚さが１．
２ｍｓに生長すると錆層が１００％剥離することが判る
。

本発明において、Ｃｕ含有量を０．１５重量％以上とす
ることにより、パーライト組織の強化が行われるためＦ
ｓイオンの溶出が抑制され、錆層の生長が大幅に遅れて
剥離に至る厚さまで生長しない。テストの結果、Ｃｕ０
．６７重量％、Ｃｒ０．０６重量％、Ｎｉ０．０７重量
％を含有する鋳鉄では錆層の厚さが平均０．１５ｎ以下
であった。

またＣｒ、Ｎｉを含みＣｕ含有量０．１５重量％以上の
鋳鉄においては錆層が緻密に生成されるため、腐食の進
行が遅れ、前記テストを繰り返した場合Ｃｒ、Ｎｉを含
ますＣｕ含有量０．１５重量％以下の鋳鉄においては錆
層の層状剥離現象が３〜６回発生しても、前記Ｃｕ含有
量０．１５重量％以上の鋳鉄においては錆層の層状剥離
現象が全く発生しなかった。

第３図は各サンプルについて前記テストをｌサイクルと
して、これを９４サイクル（１３５日経過）行った場合
のＣｕ含有量に対する腐食増減量の関係を示したもので
ある。

（Ａ）はＣｕ０．６７重量％、Ｃｒ０．０６重量％。

Ｎｉ０．０７重量％を含有する本発明と同一のサンプル
の場合を示し、（Ａ）においては錆層の層状剥離現象が
発生しないため錆層は酸化増量の過程にあるがその増量
分は僅かである。

（Ｂ）はＣｕ含有量が１．１１重量％のサンプル、（Ｃ
）はＣｕ含有量が１．２４重量％のサンプルの場合を示
し、両サンプルにおいてＣｕ含有量は本発明範囲に含ま
れるがＣｒおよびＮｉを含有しないため酸化増量分が（
Ａ）に比べて多い。

（Ｄ）　〜（Ｉ＋）はＣｒおよびＮｉを含まず、またＣ
ｕ含有量を０．１５重量％以下、即ち（Ｄ）・・・０．
１０重量％、（［り・・・０．１４重量％、（Ｆ）・・
・０．０３重量％、（Ｇ）・・・０．０２重量％、（Ｈ
）・・・０．０１重量％にした場合を示し、これらにつ
いては、３〜６回の錆層の層状剥離現象が発生している
ので大幅に腐食減量することが判る。また（Ｄ）〜（Ｈ
）については初回層状剥離現象が１６サイクルで発生し
ているので、単純比較でも、（＾）は（Ｄ）〜（１１）
に対して５倍以上も優れているといえる。

以上のように本発明によれば、キュポラ溶解等で得られ
る比較的低コストな鋳鉄に所定量のＣｕ、ＣｒおよびＮ
ｉを添加することにより、各種腐食環境下における錆層
の生長を大幅に遅らせ、また錆層の酸化増量を抑制し、
さらに錆層の層状剥離抵抗性を向上させた耐食性鋳鉄を
提供することができ、摺動摩耗する自動車部品、例えば
ブレーキディスク、ブレーキドラム、クラッチ部品（プ
レッシャディスク、フライホイール）およびエンジン部
品（エンジンブロック、エンジンスリーブ）等の構成材
料として有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｕ含有量に対する錆層の初回層状剥離発生確
率の関係を示すグラフ、第２図は錆層の厚さに対する剥
離確率の関係を示すグラフ、第３図はＣｕ含有量に対す
る腐食増減量の関係を示すグラフである。 □葬回１ｍ！”！５ａｉｉ’ｉｌ！ＩｔｌＪｙ−；豐恒
撮鵠

Claims

【特許請求の範囲】

炭素当量３．８〜４．５重量％の範囲で、Ｃ２．８〜４
．０重量％およびＳｉ１．５〜３．０重量％を含有し、
さらにＭｎ０．３〜１．２重量％、Ｐ０．２０重量％以
下、Ｓ０．０６〜０．２５重量％、Ｃｕ０．１５〜３．
５重量％、Ｃｒ０．０５〜０．５重量％、Ｎｉ０．０５
〜０．５重量％および残部としてＦｅと不純物を含有す
ることを特徴とする、錆層の層状剥離抵抗性を向上させ
た耐食性鋳鉄。