JPS634044A

JPS634044A - エキゾ−ストマニホ−ルド用合金

Info

Publication number: JPS634044A
Application number: JP14650686A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okada; 裕二岡田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1988-01-09

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】（産業上の利用分野）本発明は、自動車のエキゾーストマニホールド用合金、
特に耐酸化鉛腐食性に優れたエキゾーストマニホールド
用合金に関する。

（従来の技術）従来、エキゾーストマニホールド（以下、Ｅｘマニホー
ルドという）には、ＦＣＶ　３０　（コンパクテドバー
ミキュラ鋳鉄）、高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄、Ｆｃ２０（片状
黒鉛鋳鉄）　、　ＦＣＤ　４５　（ダクタイル鋳鉄）等
が使用されていた。（ＪＩＳハンドブック鉄鋼、新編自
動車工学ハンドブック　自動車技術協会編等参照）。

（発明が解決しようとする問題点）ところで近年、エンジンの高性能化に伴い、従来では問
題のなかった部位に新たな不具合が生じることが多くな
ってきている。Ｅｘマニホールドについても、その例外
たり得す、従来バルブ、バルブシートあるいはＥＧＲバ
ルブでしか問題のなかった酸化鉛（ｐｂｏ）による腐食
が問題になってきている。

このＰｂＯ腐食の問題は当然のこととして有鉛ガソリン
地域で発生するが、特にｐｂ量が３．０ｇ／ｇａ１以上
の地域において、Ｅｘマニホールド゛への影響が顕著と
なり、穴あき等の不具合が発生することがあった。

本発明は、上記従来の問題を解決すべくなされたもので
、その目的とするところは、有鉛ガソリン使用に対して
も十分なる耐久性を有するＥｘマニホールド用金合金提
供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記従来の問題点を解決するため、重量％で
、Ｃ１，５〜２．５％、Ｓｉ　１．０％以下、Ｍｎ０．
８％以下、Ｐ０．１％以下、５Ｏ０１％以下、Ｃｒ　１
．６〜４．５％、Ａｎ　３．５〜５．５％、残部Ｆｅよ
り成り、　Ｃ＋％　　（Ｓｉ＋Ｐ）で与えられるＣＥ値
（ｃａｒｂｏｎ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｖａｌｕｅ　
）が１．５〜２．９の範囲にあるように構成したことを
特徴とする。

こ＼で、　Ｃ，Ｓｉについては、鋳造性に対して重要な
元素であるが、Ｓｉは耐ＰｂＯ腐食性を低下させるので
、これを　１．０％以下に抑えた。

Ｍａｌは、　０．８％を越えるとパーライトを形成し、
加工性、耐熱性を低下させるので、０．８％以下に抑え
た。

Ｏｒは、耐酸化性、耐ＰｂＯ腐食性の向上に有効である
が、　１．８％未満ではその効果が小さく、４．５％を
越えるとＯｒ炭化物の生成量の増大を招くと共にその粗
大化を招いて上記特性を低下させるので、これを　１．
８−４．５％とした。

Ａ文は、耐酸化性、耐ＰｂＯ腐食性に優れた効果を示す
が、その反面著しく鋳造性を悪化させる欠点を有するの
で、上記範囲３．５〜５．５％とした。

Ｐ、Ｓについては、不純物程度の混入として各０．１％
以下に抑えた。

さらに、ＣＥ値としては、　１．５未満ではブローホー
ルが多発し、−方２．９を越えると黒鉛の析出を招いて
強度、熱疲労の低下を招くので、これを　１．５〜２．
３範囲とした。

上記のように構成した合金は、組織的には黒鉛を含まず
、微細炭化物がデンドライト状に分布する。この合金は
、鋳放しま＼で使用して良いが、加工性を改善するため
、焼なましを行って使用しても良い。

（作用）上記構成のＥｘマニホールド用金合金おいて、特にＣｒ
とＡ文の相乗効果により耐ＰｂＯ腐食性が著しく向上す
る。また同時に高温空気酸化に対する抵抗性も向上する
。

（実施例）以下、本発明の実施例を比較例と対比しつ＼説明する。

実」１例」２２０Ｋｇ高周波溶解炉を用いて大気溶解を行い、出湯温
度１８００℃以上、注湯温度１５５０°Ｃ以上の条件で
鋳込んで鋳造試片を得、これを後述するＰｂＯ腐食試験
に供した。供試材の化学成分は、第１表に示すとおりで
あり、表中、Ｘ−ｔ〜Ｘ−４は本発明材を、Ａ−１−Ａ
−４は比較材をそれぞれ表わす。なお、さらに比較のた
め、工場規格で溶解した従来材の高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄Ｂ
ＰｂＯ腐食試験は、上記鋳造試片から削り出した５Ｘ　
２０Ｘ　３０ｍｍ大きさの平板状試験片を用い、これを
ＰｂＯ粉末中に埋没させ、８００℃にて　１００時間保
持する方法によった。評価は、試験層板厚減少量を測定
する方法によった。

結果を第１図に示す。これより、比較材Ａ−１、Ａ−２
のようにＣｒ、　　Ａ文を単独添加したものは、従来材
である高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄Ｂより耐ＰｂＯ腐食性が優れ
ているものの、本発明材Ｘ−１〜　Ｘ−４に比しそれが
大巾に劣ることが明らかである。また比較材Ａ３のよう
に本発明材に比しＣｒ量の少いもの、あるいは比較材Ａ
ｌのように本発明材に比しＡ！Ｌ量の少いものも、　Ａ
−１、Ａ−２と同様に従来材の高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄Ｂよ
り＃ＰｂＯ腐食性が優れているものの、本発明材Ｘ−１
〜Ｘ−４に比し大巾にそれが劣る。これに対して本発明
材Ｘ−１〜Ｘ−４は、Ｃｒ、Ａ文の相乗効果により、著
しく優れた耐ＰｂＯ腐食性を示すことが明らかである。

支ム皇」実施例１と同様の手順により、第２表に示す組成を有す
る本発明材を得、これを大気酸化試験に供した。なお、
比較のため、同じく第２表に示す組成を有する従来材の
高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄を得、同じ試験に供した。

第２表（数値は重量％）試験は、実施例１で用いたものと同一の試験片を用い、
これを９５０℃に１００時間保持する方法によった。

結果を第２図に示す。これより、本発明材Ｘは、従来材
の高Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄に比し酸化重量が約１／８に減少
しており、その耐高温空気酸化性の著しく優れているこ
とが明らかである。

１亙１」工場規格で本発明材から成るＥｘマニホールドを鋳造し
、台上耐久試験に供した。鋳造は、出湯温度１５８０℃
、注湯温度１４８０℃、Ａｎは脱酸を兼ねて出湯時添加
の条件で行った。なお、比較のため、従来材の球状黒鉛
鋳鉄を前記試験に供した。第３表にこの試験に供した本
発明材と従来材の組成を示す。

第３表（数値は重量％）台上耐久試験は、前記Ｅｘマニホールドを２０００ＣＣ
クラス４気筒ガソリンエンジンに組込ミ、ｐｂ量４．５
ｇ／ｇａＭを含むハイオクタンガソリンを用いて、最高
回転最高排気ガス温度８００℃にて２００時間の連続運
転によった。

この結果、本発明材は２００時間運転終了時でもほとん
ど肉厚減少が見られなかったのに対し、従来材の高Ｓｉ
球状黒鉛鋳鉄はｇｏｓ間運転で穴あき腐食が見られ、本
発明材の耐ＰｂＯ腐食性に優れていることが明らかとな
った。

なお、第３図（ａ）　、　（ｂ）は本合金のミクロ組織
を示したもので、黒鉛を含まず、炭化物が微細に分布し
て状態が明らかである。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明にか＼るエキゾー
ストマニホールド用合金は、特にＣｒとＡ文の相乗効果
により耐ｐｂｏ＊食性が著しく向上するものとなり、有
鉛ガソリン地域におけるエキゾーストマニホールドに向
けて好適となる効果を奏した。

また、大気中における耐高温酸化性にも優れ、高速用エ
ンジンや空燃比（Ａ／Ｆ）をリーンにし燃焼効率を上げ
るようなエンジンに使用するエキゾーストマニホールド
に向けても好適となる効果を奏した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にか＼るエキゾーストマニホールド用
合金の斂化鉛腐食試験結果を比較材と対比して示すグラ
フ、第２図は、同じく本合金の大気酸化試験結果を比較
材と対比して示すグラフ、第３図（ａ）　、　（ｂ）は
本合金のミクロ組織を示す顕微鏡写真である。特許出願人　　トヨタ自動車株式会社（ほか１名）第１図第２　図ｉ　　イし　”−ｔ　　（ｍｇ／ｃｎイ）第３図ＣＧ）１　　　　　　　′ （ｂ）ミ ×４００

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ１．５〜２．５％、Ｓｉ１．０％以
下、Ｍｎ０．３％以下、Ｐ０．１％以下、Ｓ０．１％以
下、Ｃｒ１．６〜４．５％、Ａｌ３．５〜５．５％、残
部Ｆｅより成り、Ｃ＋１／３（Ｓｉ＋Ｐ）で与えられる
ＣＥ値が１．５〜２．９の範囲にあることを特徴とする
エキゾーストマニホールド用合金。