JP3904335B2

JP3904335B2 - Fe-based alloy material for thixocasting and casting method using the same

Info

Publication number: JP3904335B2
Application number: JP32256598A
Authority: JP
Inventors: 雅之土屋; 宏明上野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: JP2000144304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料に係り、特に、凝固形成時に発生する薄肉部や細い溶湯通路部での凝固収縮によるクラックの発生を防止することができるチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料とそれを用いた鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チクソキャスティング法では、鋳造材料を加熱して固相（略固相となっている相、以下同じ）と液相とが共存する半溶融状態とし、次いで、その半溶融状態の鋳造材料を加圧下で鋳型のキャビティに充填し、その加圧下で鋳造材料を凝固させるようにしている。このようなチクソキャスティング法では、鋳造材料を半溶融状態とすることにより、低い溶融温度で鋳型への鋳造が可能であるため、鋳型への熱負荷が一般の鋳造と比べて極めて軽減され、型寿命が長く経済的であるとともに、普通のダイキャスト装置を用いることができる等の利点があることから、近年では広く普及している。このようなチクソキャスティング法として特開平５−４３９７８号公報では、Ｃ：２．６〜３．６ｗｔ％、Ｓｉ：０〜３．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％含有し、かつ、共晶の量が５０ｗｔ％以上で７０ｗｔ％以下、炭素等量（Ｃｗｔ％＋０．３Ｓｉｗｔ％）が３．５〜３．９ｗｔ％を満たすＦｅ系合金材料を用い、固相率を３０〜５０ｗｔ％としてチクソキャスティングを行うことにより、収縮孔の少ない良好な鋳物を得ることができるとされている。
【０００３】
ところで、Ｆｅ系合金材料を用いたチクソキャスティング法では、溶湯温度が低い状態で鋳型へ充填するため、薄肉製品や複雑な形状の製品を鋳造する場合のように、内部に狭い溶湯通路を有する鋳型を用いる鋳造では、半溶融鋳造材料が鋳型壁面から急激に冷却され、得られた製品のうち液相から凝固した部分が靭性の低いチル組織になる。このチル組織は、鋳造材料の凝固収縮時にクラック発生の起点となるため、鋳型内部に狭い溶湯通路を設けないような設計を余儀なくされていた。そこで、特開平９−２３９５１３号および特開平９−２３９５１４号では、薄板形状の製品の表面性状を向上させることも兼ね、鋳型内壁部に炭素材料（黒鉛）を用いることにより溶湯の急冷を緩和し、チル組織、特にセメンタイトの生成を抑制し、割れの少ない鋳物製品を製造することができるダイキャスト用鋳型が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶湯を鋳型に直接鋳造する場合よりも低い温度での鋳造が可能なチクソキャスティング法においても、Ｆｅ系合金材料を用いると溶湯温度は１２００℃前後というかなりの高温であり、しかも、溶湯を加圧するダイキャスト法を用いるため使用環境がかなり厳しい。したがって、炭素材料を用いた鋳型では、特に、製品の薄肉部や溶湯通路等での鋳型表面の溶損が激しい。このため、鋳型の交換を頻繁に行う必要があり、経済的でなく生産性も低下するという問題があった。したがって、薄肉の製品のクラックの発生を防止するために、鋳造材料そのものを改善することが重要な課題となっていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、従来の鋳型を用いることで経済性および生産性を低下させることなく、凝固収縮時のクラックの起点となるチル組織と靭性の高い相の並列（混合）とすることにより、薄肉や細形状の製品であってもクラックの発生を未然に防止することができるチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料とそれを用いた鋳造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、凝固時のチル組織の発生を抑制するために鋭意研究を重ねた結果、オーステナイト生成元素であるＭｎに着目した。すなわち、本発明者は、適量のＭｎを含有するＦｅ系合金材料に加熱処理を施すことにより、液相と固相とが混在する半溶融合金材料を調製し、これをチクソキャスティングして製品の組織を観察した。その結果、複雑形状（薄肉部）を有する製品であっても、全体的に固相部分がオーステナイトとマルテンサイトの混合組織となり、液相部分がチル組織のレデブライトとなる成形後の組織が得られることを見出した。さらに、肉厚部を有する製品を鋳造する場合には、冷却速度が遅い部分でのパーライト化を阻害して固相部分にオーステナイトを残留させることも判った。そして、固相部分に残留したオーステナイトにより、組織全体の靭性が増加し、成形後の鋳型中での凝固収縮によるクラックの発生が防止されることを見い出した。
【０００７】
本発明の第１のＦｅ系合金材料は、上記知見に基づいてクラック発生の防止に寄与するＭｎ量を定量的に解析してなされたもので、Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％であるチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料において、Ｍｎを０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％含有することを特徴としている。以下、上記数値限定の根拠を本発明の作用とともに説明する。
【０００８】
共晶量Ｅｃ：１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％
Ｆｅ系合金材料を加熱して行くと、共晶温度で共晶の溶融が始まり、その溶融潜熱のために温度の上昇は一時停止し、その温度で共晶の溶融が進行する。そして、全ての共晶が溶融すると温度は再び上昇し始める。したがって、共晶量が多ければ固相率が低くなる。チクソキャスティング法では、固相率を厳密に管理する必要があることから、共晶温度よりもやや高い温度まで加熱することで加熱温度に基づいて固相率を管理する。本発明では、共晶量Ｅｃを前述の特開平５−４３９７８号における５０ｗｔ％≦Ｅｃ≦７０ｗｔ％よりも低く設定することにより、製品の機械的特性を向上させるとともに固相率を高めている。
【０００９】
一般に、Ｆｅ系合金材料を加熱して半溶融状態にすると、共晶の溶融（共晶溶解）で生じた液相が固相の周りを取り囲む。液相は大きな潜熱を持っているためその流動性が維持され、固相が成長して凝固収縮が進行している間も固相どうしの隙間に液相が充分に供給され、ミクロンオーダーの空孔の発生が防止される。これにより、チクソキャスティング特有の機械的特性を有する製品を得ることができる。ところが、共晶量が上記従来技術のように多いと、熱処理後に粗大な黒鉛の析出量が多くなって製品の機械的特性が通常の鋳込みによる鋳物と同等になってしまう。本発明者の検討によれば、共晶量Ｅｃを５０ｗｔ％未満にすることにより、製品のヤング率、引張強さ、疲労強度等の機械的特性が向上することが判明している。また、共晶量Ｅｃを５０ｗｔ％未満にすることで固相率を高めることができ、これにより、鋳造温度（半溶融Ｆｅ系合金材料の温度、以下、同じ）を低温側にシフトさせ、鋳造装置の耐久劣化を緩和することができるとともに、半溶融材料の自立性等の取扱性を向上させることができる。
【００１０】
一方、共晶量Ｅｃが１０ｗｔ％以下の場合には、鋳造温度がＦｅ系合金の平衡状態図の液相線近くまで上昇してしまい、鋳造装置や搬送装置の熱負荷が高くなってその耐久性を劣化させる。よって、共晶量Ｅｃは、１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％とした。
【００１１】
Ｃ：１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％
ＣはＳｉとともに共晶量を左右する元素であり、共晶量が１０ｗｔ％を上回るようにするためには１．８ｗｔ％以上含有する必要がある。また、Ｃの含有量が１．８ｗｔ％未満では、Ｓｉの含有量を増やして共晶量が１０ｗｔ％を上回るようにしても、鋳造温度が高くなってしまうのでチクソキャスティングの利点が滅殺される。一方、Ｃの含有量が２．５ｗｔ％を上回ると共晶量が多くなり、その結果、前述のように黒鉛の析出量が多くなるとともに、固相率が低下して鋳造装置の耐久性と半溶融材料の取扱性を低下させる。よってＣの含有量は１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％とした。
【００１２】
Ｓｉ：１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％
Ｓｉの含有量が１．０ｗｔ％未満では、Ｃの含有量が１．８ｗｔ％未満のときと同様に鋳造温度が高くなってしまう。一方、Ｓｉの含有量が３．０ｗｔ％を上回ると、硬くて脆いシリコフェライトが増加して製品の機械的特性の向上を図ることができない。よって、Ｓｉの含有量は１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％とした。
【００１３】
また、ＣとＳｉの含有量と固相率との関係から上記数値限定の根拠を説明する。図１はＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金における加熱温度と固相率との関係を示す線図であり、Ｃ，Ｓｉ含有量がそれぞれ本発明の下限値の１．８ｗｔ％、１．０ｗｔ％の場合と、Ｃ，Ｓｉ含有量がそれぞれ本発明の上限値の２．５ｗｔ％、３．０ｗｔ％の場合の加熱温度−固相率の関係を示している。Ｃ，Ｓｉ含有量の下限値未満では、必要な固相率Ｒ（例えばＲ＞５０ｗｔ％）を得るためには鋳造温度がかなり高くなってしまうのが判る。換言すれば、鋳造装置等の耐久性の観点から設定される鋳造温度では固相率が高く、溶湯の充填不良や湯境などにおける成形不良が生じる。一方、Ｃ，Ｓｉ含有量の上限値を上回ると、固相率が低い結果チル組織が増大し、クラックが発生し易くなることが判る。なお、図１には、後述する実施例２（Ｃ：２．２８ｗｔ％、Ｓｉ：１．９６ｗｔ％）の加熱温度と固相率の関係も示した。
【００１４】
Ｍｎ：０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％
Ｍｎは脱酸剤として添加されるが、前述のとおりオーステナイト生成元素であり、固相部分にオーステナイトを残留させる重要な元素である。Ｍｎの含有量が０．８ｗｔ％を下回ると、固相部分でのオーステナイトの残留が不充分になるとともに、チル組織を呈するレデブライトにおけるオーステナイトの晶出が不充分となる。一方、Ｍｎの含有量が１．５ｗｔ％を上回ると、レデブライト中のセメンタイト［（ＦｅＭｎ）_３Ｃ］の析出量が多くなるため、製品の靭性および切削性が低下する。よって、Ｍｎの含有量は０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％とした。
【００１５】
さらに、本発明者は、オーステナイト生成元素であるＮｉと組織の微細化元素であるＴｉに着目して検討を重ねた結果、これら元素を上記元素と併用することにより、成形後の凝固収縮によるクラックの発生をより一層確実に防止できることを見出した。本発明の第２のＦｅ系合金材料は、上記知見に基づいてなされたもので、Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％であるチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料において、Ｎｉを０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦３．０ｗｔ％、Ｔｉを０．０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．６ｗｔ％のうち少なくとも１種以上をさらに含有し、元素Ａのｗｔ％を［Ａｗｔ％］としたときに下記式を満足し、かつ、Ｍｎの含有量を０．６ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％にしたことを特徴としている。
【数２】
［Ｍｎｗｔ％］＋［Ｎｉｗｔ％］＋［Ｔｉｗｔ％］≧０．８ｗｔ％
【００１６】
上記数値限定のうちＣとＳｉの含有量および共晶量は、前述の第１のチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料と同じであり、その限定理由も同じである。このチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料は、Ｎｉおよび／またはＴｉをさらに添加し、それらとＭｎとの総量を規定しているところに特徴がある。以下、これらの数値限定の根拠について説明する。
【００１７】
Ｎｉ：０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦３．０ｗｔ％
オーステナイト生成元素であるＮｉは、オーステナイトの残留をさらに促進するとともに、残留させたオーステナイトに不純物を閉じ込めて無害化する。つまり、靭性を低下させる不純物を靭性に富むオーステナイト中に分散させることにより、不純物が機械的特性に対して影響しないようにする働きがある。また、Ｎｉは肉厚部のように徐冷される部分のパーライト化を防止する働きがある。そのような効果を得るためには、Ｎｉの含有量は０．２ｗｔ％以上必要である。一方、製品を鋳造した後には、セメンタイトを消失させて微細な球状黒鉛にする熱処理が行われるのが通常であるが、Ｎｉの含有量が３．０ｗｔ％を上回ると、析出した黒鉛が凝集して靭性を低下させるとともに、熱処理後の冷却でマトリックスがマルテンサイト化し硬度が高くなる。さらに、Ｎｉの過剰な添加は材料費のコストアップにつながる。よって、Ｎｉの含有量は０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦３．０ｗｔ％とした。
【００１８】
Ｔｉ：０．０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．６ｗｔ％
Ｔｉは固相の結晶粒を微細化して靭性をさらに高める働きがある。Ｔｉの含有量が０．０５ｗｔ％未満ではそのような効果が得られず、一方、０．６ｗｔ％を超えて含有するとＴｉＣが析出し、これによって切削性が低下するとともに溶湯の流動性を低下させ、鋳造欠陥の原因となる。よって、Ｔｉの含有量は０．０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．６ｗｔ％とした。
なお、Ｔｉおよび／またはＮｉを含有する結果、Ｍｎの含有量の下限値は、前述の第１のチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料よりも低い０．６ｗｔ％まで許容される。また、Ｍｎの含有量の上限値とその根拠は、前述の第１のチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料と同じである。
【００１９】
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉの総量：０．８ｗｔ％以上
通常の鋳込みによる鋳造でも固相部分にオーステナイトを残留させることは可能であるが、そのためには冷却速度を極めて厳密に管理しなければならない。本発明は、チクソキャスティング法という固相と液相とが共存する鋳造方法に、Ｍｎ、ＮｉおよびＴｉの特性を組み合わせることで、固相部分にオーステナイトが残留するとともに結晶粒が微細化し、組織全体の靭性が増加して成形後の鋳型中での凝固収縮によるクラックの発生が一層確実に防止される。上記したＭｎ、ＮｉおよびＴｉの総量の下限値である０．８ｗｔ％は、そのような効果を冷却速度の影響をうけずに得るための条件である。
【００２０】
上記のようなチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料を用いて鋳造するには、固相率が５０ｗｔ％を上回る半溶融状態とする。これにより、鋳造温度を低温側へシフトして鋳造装置の耐久劣化を緩和するとともに、オーステナイトが残存した微細な固相組織が多いことは、凝固収縮時のクラックの発生防止に一層の効果をもたらす。さらに、固相率が５０ｗｔ％以下では、液相量が多すぎて半溶融材料の自立性と取扱性が悪化する。
【００２１】
【実施例】
Ａ．鋳造装置
以下、具体的な実施例により本発明をさらに詳細に説明する。図２は図３に示すオイルポンプカバー２０を鋳造するために用いられる加圧鋳造装置１を示す断面図であり、鋳造されたオイルポンプカバー２０は、湯道２１と製品部２２とからなっている。この加圧鋳造装置１は、鉛直な合せ面２ａ、３ａを有する固定金型２および可動金型３を備え、両合せ面２ａ、３ａ間に鋳物形成用キャビティ４が形成される。固定金型２には、Ｆｅ系合金材料５を収容するチャンバ６が形成され、チャンバ６は円錐台形孔７およびゲート８を介してキャビティ４に連通している。また、固定金型２には、チャンバ６に連通するスリーブ９が水平に取り付けられ、スリーブ９には、チャンバ６に挿入されるプランジャ１０が水平方向に摺動自在に嵌合されている。そして、スリーブ９の周壁上部に形成された材料挿入口１１から半溶融状態のＦｅ系合金材料５を落下させ、プランジャ１０を左方向へ水平移動させることで材料５をキャビティ４内に充填するようになっている。キャビティ４には、ゲート８の直後の位置に湯道４ａが設けられ、オイルポンプカバー２０の中央の孔２３を形成する抜きピン４ｂと周縁部のボルト孔２４を形成する抜きピン４ｃが設けられている。なお、固定および可動金型２，３は、例えばＳＫＤ６１等の鉄系合金で構成される。なお、冷却速度を増すためにＣｕ−Ｂｅ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ系などの銅系合金で構成しても良い。
【００２２】
Ｂ．鋳造用材料
図４は本実施例（比較例も含む）で使用されるＦｅ−Ｃ−Ｓｉ系合金材料におけるＣおよびＳｉ含有量と共晶量Ｅｃとの関係を示す線図である。この図に示すように、固相線の右側へ向かって共晶量Ｅｃがそれぞれ１０ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、１００ｗｔ％の１０ｗｔ％共晶線、２０ｗｔ％共晶線、３０ｗｔ％共晶線、４０ｗｔ％共晶線、５０ｗｔ％共晶線、１００ｗｔ％共晶線が並んでいる。
【００２３】
また、Ｆｅ系合金材料の共晶量Ｅｃは１０ｗｔ％≦Ｅｃ≦５０ｗｔ％としており、これは図４では１０ｗｔ％共晶線と５０ｗｔ％共晶線の間の範囲となる。さらに、Ｆｅ系合金材料のＣの含有量は１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、Ｓｉの含有量は１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％としており、この含有量で図４を区画すると、点ａ_１〜点ａ_６を結んで得られる略六角形状の範囲となる。そして、以下に説明する本発明の実施例と比較例のＦｅ系合金材料は、略六角形状の範囲内となるように成分が調整されている。なお、図４における括弧内の数字は、Ｃ含有量をｘ軸、Ｓｉ含有量をｙ軸としたときの座標である。
【００２４】
Ｃ．鋳造試験
図２に示す加圧鋳造装置１を用いて、直径が５０ｍｍ、長さが６５ｍｍの円柱状Ｆｅ系合金材料を半溶融状態に加熱し、最小肉厚部の厚さが２．５ｍｍ、図３に示す９箇所の抜き穴を有するオイルポンプカバーを鋳造した。その際の金型の予熱温度は２５０℃、加圧保持時間は５秒とした。この鋳造に使用したＦｅ系合金材料の成分、鋳造温度、共晶量および固相率を表１に示した。なお、表１中実施例１，２，３は、それぞれＭｎ単独、ＭｎとＮｉの組合せ、ＭｎとＴｉの組合せでＭｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量をほぼ０．８ｗｔ％にしたものである。また、実施例４は、Ｍｎを単独でほぼ１．２％含有し、実施例５，６は、ＭｎとＮｉを組み合わせてそれらの総量を２．０ｗｔ％前後にしたものである。さらに、実施例７は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉを組み合わせてそれらの総量を２．３ｗｔ％としたものであり、実施例８，９は、ＭｎとＮｉを組み合わせてそれらの総量を２．５ｗｔ％以上にしたものである。
【００２５】
比較例１０〜１３は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量が０．８ｗｔ％を下回るものとした。また、比較例１４，１５は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量は０．８ｗｔ％を上回るが、Ｍｎを極力含有しないものとした。以上のＦｅ系合金材料を用いてオイルポンプカバーの鋳造を行い、各製品へのクラックの発生の有無をレッドマークチェックで確認した。その結果、クラックが発生しなかった場合を「○」、発生した場合を「×」として表１に併記した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１に示すように、実施例１〜９では一切クラックが発生しなかったのに対し、比較例１０〜１５では全て発生した。図５に実施例のオイルポンプカバーを示し、図６に、比較例で発生した大きな割れとボルト孔部分に発生したヘアークラックを示す。また、図７に、比較例において２つの抜きピンの間で拘束されることによって生じたクラックを示す。Ｍｎを単独で含有する場合を比較すると、比較例１０，１１，１３ではＭｎの含有量が０．７８ｗｔ％以下でクラックが発生したのに対し、実施例１、４では、Ｍｎの含有量が０．８ｗｔ％以上でクラック発生しなかった。以上のように、Ｍｎを単独で含有する場合には、その含有量は０．８％以上であるとした第１発明の数値限定の根拠を裏付ける結果となった。
【００２８】
また、Ｍｎの含有量が０．８％を下回るが０．６ｗｔ％以上で、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量が０．８％以上である実施例２，３，５，７〜９でクラックが発生しなかったのに対し、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉの総量が０．８ｗｔ％以上であってもＭｎを極力含有しない比較例１４，１５ではクラックが発生している。このように、Ｍｎに加えてＮｉおよび／またはＴｉを含有する場合には、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉを総量で０．８％以上含有し、かつ、Ｍｎは０．６ｗｔ％以上含有するとした第２発明の数値限定を裏付ける結果となった。
【００２９】
Ｄ．金属組織観察
図８は実施例６の内部組織を示す顕微鏡写真（１００倍）である。図８において黒く針状をしているのがマルテンサイトで、これに隣接する灰色の部分がオーステナイトである。そして、これらマルテンサイトとオーステナイトが上記鋳造の際に固相であった部分である。また、固相部分の周囲の濃い灰色の部分はオーステナイトとセメンタイトとの共晶からなるレデブライトであり、上記鋳造の際に液相であった部分である。
【００３０】
また、図９は比較例１１の内部組織を示す顕微鏡写真（１００倍）である。図９において黒い部分が上記鋳造の際に固相であった部分であり、パーライト組織を呈している。また、その固相部分の周囲の濃い灰色の部分はオーステナイトとセメンタイトとの共晶からなるレデブライトであり、上記鋳造の際に液相であった部分である。図７および図８を比較して明らかなように、実施例６では固相部分にオーステナイトが存在しているため、全体としてオーステナイトの量が多く、靭性が向上されていることが理解できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ系（三元系）合金材料において、Ｍｎ含有量と共晶量とを適切に限定しているため、凝固収縮時にクラック発生の起点となるチル組織と靭性の高いオーステナイトの並列とすることにより、薄肉や細形状の製品であってもクラックの発生を未然に防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃ，Ｓｉ含有量に対応した加熱温度と固相率との関係を示す線図である。
【図２】本発明の実施例で使用した加圧鋳造装置の断面図である。
【図３】実施例で鋳造したオイルポンプカバーを示す平面図である。
【図４】Ｃ，Ｓｉ含有量と共晶量との関係を示す線図である。
【図５】実施例で鋳造したオイルポンプカバーを示す写真である。
【図６】比較例で鋳造したオイルポンプカバーのクラックを示す写真である。
【図７】比較例で鋳造したオイルポンプカバーのクラックを示す写真である。
【図８】実施例で鋳造したオイルポンプカバーの内部組織を示す顕微鏡写真である。
【図９】比較例で鋳造したオイルポンプカバーの内部組織を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１…加圧鋳造装置、５…Ｆｅ系合金材料、４…キャビティ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an Fe-based alloy material for thixocasting, and in particular, an Fe-based alloy material for thixocasting that can prevent the occurrence of cracks due to solidification shrinkage in thin-walled portions and thin molten metal passage portions that occur during solidification. The present invention relates to a casting method using the same.
[0002]
[Prior art]
In the thixocasting method, a casting material is heated to a semi-molten state in which a solid phase (substantially solid phase, hereinafter the same) and a liquid phase coexist, and then the semi-molten casting material is pressurized. Thus, the mold cavity is filled and the casting material is solidified under the pressure. In such a thixocasting method, the casting material can be cast into a mold at a low melting temperature by making the casting material in a semi-molten state. Therefore, the thermal load on the mold is greatly reduced compared to general casting, and the mold In recent years, it has become widespread because of its advantages such as long life and economics, as well as the ability to use ordinary die-casting equipment. As such thixocasting method, JP-A-5-43978 discloses C: 2.6 to 3.6 wt%, Si: 0 to 3.0 wt%, Mn: 0.1 to 1.0 wt%, and The Fe-based alloy material satisfying the eutectic amount of 50 wt% or more and 70 wt% or less and the carbon equivalent (C wt% + 0.3 Si wt%) of 3.5 to 3.9 wt% is used, and the solid phase ratio is 30 to 50 wt. It is said that a good casting with few shrinkage holes can be obtained by performing thixocasting as a percentage.
[0003]
By the way, in the thixocasting method using an Fe-based alloy material, the mold is filled with a molten metal at a low temperature, so that a mold having a narrow molten metal passage is used in the case of casting a thin product or a product having a complicated shape. In the casting using, the semi-molten casting material is rapidly cooled from the mold wall surface, and the portion solidified from the liquid phase of the obtained product becomes a chill structure with low toughness. Since this chill structure becomes a starting point of crack generation when the casting material is solidified and contracted, it has been inevitably designed such that a narrow molten metal passage is not provided inside the mold. Therefore, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-239513 and 9-239514, the surface property of a thin plate product is improved, and the quenching of the molten metal is mitigated by using a carbon material (graphite) for the inner wall of the mold. In addition, a die casting mold has been proposed that can suppress the generation of chill structure, particularly cementite, and can produce a cast product with few cracks.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the thixocasting method that allows casting at a lower temperature than when casting the molten metal directly on the mold, the molten metal temperature is as high as around 1200 ° C. when using an Fe-based alloy material. The use environment is rather severe because of the die-casting method that applies pressure. Therefore, in the mold using the carbon material, the melt damage on the mold surface is particularly severe in the thin wall portion of the product, the molten metal passage or the like. For this reason, it is necessary to frequently replace the mold, which is not economical and reduces productivity. Therefore, in order to prevent the occurrence of cracks in thin products, it has been an important issue to improve the casting material itself.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by using a conventional mold, a chill structure that is the starting point of cracks during solidification shrinkage and a phase with high toughness are paralleled without lowering economy and productivity ( The purpose of the present invention is to provide an iron-based alloy material for thixocasting that can prevent the occurrence of cracks even for thin-walled or thin products, and a casting method using the same. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention focused on Mn, which is an austenite-generating element, as a result of intensive studies to suppress the generation of a chill structure during solidification. That is, the present inventor prepares a semi-molten alloy material in which a liquid phase and a solid phase are mixed by heat-treating an Fe-based alloy material containing an appropriate amount of Mn, and thixocasts this to produce a product. The tissue was observed. As a result, even a product having a complicated shape (thin wall portion) can be obtained a molded structure in which the solid phase portion is a mixed structure of austenite and martensite as a whole, and the liquid phase portion is a rebright of a chill structure. I found out. Furthermore, when casting a product having a thick part, it was also found that austenite remains in the solid phase part by inhibiting pearlite formation in the part where the cooling rate is slow. And it discovered that the austenite which remained in the solid-phase part increased the toughness of the whole structure | tissue, and the generation | occurrence | production of the crack by the solidification shrinkage in the casting_mold | template after shaping | molding was discovered.
[0007]
The first Fe-based alloy material of the present invention is obtained by quantitatively analyzing the amount of Mn that contributes to prevention of crack generation based on the above knowledge, and C is 1.8 wt% ≦ C ≦ 2.5 wt. %, Si is 1.0 wt% ≦ Si ≦ 3.0%, the balance is Fe and inevitable impurities, and the eutectic amount Ec is 10 wt% <Ec <50 wt%. In the present invention, Mn is contained in an amount of 0.8 wt% ≦ Mn ≦ 1.5 wt%. Hereinafter, the grounds for the above numerical limitation will be described together with the operation of the present invention.
[0008]
Eutectic amount Ec: 10 wt% <Ec <50 wt%
When the Fe-based alloy material is heated, eutectic melting starts at the eutectic temperature, and the temperature rise temporarily stops due to the latent heat of fusion, and eutectic melting proceeds at that temperature. And when all the eutectics melt, the temperature begins to rise again. Therefore, if the amount of eutectic is large, the solid phase ratio becomes low. In the thixocasting method, since it is necessary to strictly control the solid phase ratio, the solid phase ratio is controlled based on the heating temperature by heating to a temperature slightly higher than the eutectic temperature. In the present invention, the eutectic amount Ec is set lower than 50 wt% ≦ Ec ≦ 70 wt% in the above-mentioned JP-A-5-43978, thereby improving the mechanical properties of the product and increasing the solid phase ratio.
[0009]
Generally, when a Fe-based alloy material is heated to a semi-molten state, a liquid phase generated by eutectic melting (eutectic dissolution) surrounds the solid phase. Since the liquid phase has a large latent heat, its fluidity is maintained, and while the solid phase grows and solidification shrinkage proceeds, the liquid phase is sufficiently supplied to the gap between the solid phases, and the micron order is empty. Generation of holes is prevented. Thereby, the product which has the mechanical characteristic peculiar to thixocasting can be obtained. However, if the amount of eutectic is large as in the prior art, the amount of coarse graphite deposited after heat treatment increases, and the mechanical properties of the product become equivalent to those obtained by casting by ordinary casting. According to the study of the present inventor, it has been found that by setting the eutectic amount Ec to less than 50 wt%, mechanical properties such as Young's modulus, tensile strength, and fatigue strength of the product are improved. Further, by setting the eutectic amount Ec to less than 50 wt%, it is possible to increase the solid phase ratio, thereby shifting the casting temperature (the temperature of the semi-molten Fe-based alloy material, hereinafter the same) to the low temperature side, and casting. The durability deterioration of the apparatus can be alleviated, and handling properties such as the self-supporting property of the semi-molten material can be improved.
[0010]
On the other hand, when the eutectic amount Ec is 10 wt% or less, the casting temperature rises to near the liquidus in the equilibrium diagram of the Fe-based alloy, and the heat load of the casting apparatus and the conveying apparatus increases, resulting in durability. Deteriorate the sex. Therefore, the eutectic amount Ec is set to 10 wt% <Ec <50 wt%.
[0011]
C: 1.8 wt% ≦ C ≦ 2.5 wt%
C is an element that influences the amount of eutectic together with Si, and in order for the amount of eutectic to exceed 10 wt%, it is necessary to contain 1.8 wt% or more. Further, if the C content is less than 1.8 wt%, the advantage of thixocasting is destroyed because the casting temperature becomes high even if the Si content is increased and the eutectic amount exceeds 10 wt%. . On the other hand, if the C content exceeds 2.5 wt%, the amount of eutectic increases, and as a result, the amount of precipitated graphite increases as described above, and the solid phase ratio decreases and the durability of the casting apparatus is reduced. Reduces handling of semi-molten materials. Therefore, the content of C is set to 1.8 wt% ≦ C ≦ 2.5 wt%.
[0012]
Si: 1.0 wt% ≦ Si ≦ 3.0 wt%
When the Si content is less than 1.0 wt%, the casting temperature becomes high as in the case where the C content is less than 1.8 wt%. On the other hand, when the Si content exceeds 3.0 wt%, the hard and brittle silicoferrite increases and the mechanical properties of the product cannot be improved. Therefore, the content of Si is set to 1.0 wt% ≦ Si ≦ 3.0 wt%.
[0013]
The basis for the above numerical limitation will be described from the relationship between the C and Si contents and the solid phase ratio. FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the heating temperature and the solid phase ratio in an Fe—C—Si alloy, and the C and Si contents are 1.8 wt% and 1.0 wt%, respectively, which are the lower limit values of the present invention. And the relationship between the heating temperature and the solid phase ratio when the C and Si contents are 2.5 wt% and 3.0 wt% of the upper limit values of the present invention, respectively. It can be seen that if the content of C and Si is less than the lower limit, the casting temperature becomes considerably high in order to obtain the required solid phase ratio R (for example, R> 50 wt%). In other words, at the casting temperature set from the viewpoint of durability of the casting apparatus or the like, the solid phase ratio is high, resulting in defective filling of the molten metal or defective molding at the hot water boundary. On the other hand, when the upper limit value of the C and Si contents is exceeded, the chill structure is increased as a result of the low solid phase ratio, and cracks are likely to occur. FIG. 1 also shows the relationship between the heating temperature and the solid phase ratio in Example 2 (C: 2.28 wt%, Si: 1.96 wt%) described later.
[0014]
Mn: 0.8 wt% ≦ Mn ≦ 1.5 wt%
Mn is added as a deoxidizing agent. As described above, Mn is an austenite-generating element, and is an important element that causes austenite to remain in the solid phase portion. When the Mn content is less than 0.8 wt%, austenite remains insufficiently in the solid phase portion, and austenite crystallization in the redebrite exhibiting a chill structure becomes insufficient. On the other hand, when the content of Mn exceeds 1.5 wt%, the amount of cementite [(FeMn) ₃ C] in the redebrite increases, so that the toughness and machinability of the product decrease. Therefore, the Mn content is set to 0.8 wt% ≦ Mn ≦ 1.5 wt%.
[0015]
Furthermore, as a result of repeated investigations focusing on Ni, which is an austenite-generating element, and Ti, which is an element for refining the structure, the present inventor has used these elements in combination with the above elements, so that cracks due to solidification shrinkage after molding are obtained. It has been found that the occurrence of occurrence can be prevented more reliably. The second Fe-based alloy material of the present invention was made based on the above knowledge, and C was 1.8 wt% ≦ C ≦ 2.5 wt%, Si was 1.0 wt% ≦ Si ≦ 3.0 wt%, In the Fe-based alloy material for thixocasting, wherein the balance has a composition composed of Fe and inevitable impurities, and the eutectic amount Ec is 10 wt% <Ec <50 wt%, Ni is 0.2 wt% ≦ Ni ≦ 3.0 wt%, When Ti further contains at least one of 0.05 wt% ≦ Ti ≦ 0.6 wt%, and the wt% of element A is [A wt%], the following formula is satisfied, and the content of Mn Is 0.6 wt% ≦ Mn ≦ 1.5 wt%.
[Expression 2]
[Mnwt%] + [Niwt%] + [Tiwt%] ≧ 0.8 wt%
[0016]
Among the above numerical limitations, the content of C and Si and the amount of eutectic are the same as those of the above-described first Fe-based alloy material for thixocasting, and the reason for the limitation is also the same. This Fe-based alloy material for thixocasting is characterized in that Ni and / or Ti are further added and the total amount of these and Mn is defined. Hereinafter, the grounds for limiting these numerical values will be described.
[0017]
Ni: 0.2 wt% ≦ Ni ≦ 3.0 wt%
Ni, which is an austenite-generating element, further promotes the austenite residue and confines impurities in the retained austenite to render it harmless. That is, by dispersing impurities that reduce toughness in austenite rich in toughness, there is a function of preventing the impurities from affecting the mechanical properties. Further, Ni has a function of preventing pearlite in a portion that is gradually cooled, such as a thick portion. In order to obtain such an effect, the Ni content needs to be 0.2 wt% or more. On the other hand, after casting the product, heat treatment is usually performed to eliminate cementite to make fine spherical graphite. However, if the Ni content exceeds 3.0 wt%, the precipitated graphite aggregates. As a result, the toughness is reduced, and the matrix is martensite and the hardness is increased by cooling after heat treatment. Furthermore, excessive addition of Ni leads to an increase in material costs. Therefore, the content of Ni is set to 0.2 wt% ≦ Ni ≦ 3.0 wt%.
[0018]
Ti: 0.05 wt% ≦ Ti ≦ 0.6 wt%
Ti has a function to further refine toughness by refining solid phase crystal grains. When the Ti content is less than 0.05 wt%, such an effect cannot be obtained. On the other hand, when the Ti content exceeds 0.6 wt%, TiC is precipitated, thereby reducing the machinability and the fluidity of the molten metal. Cause casting defects. Therefore, the Ti content is set to 0.05 wt% ≦ Ti ≦ 0.6 wt%.
In addition, as a result of containing Ti and / or Ni, the lower limit value of the Mn content is allowed to be 0.6 wt%, which is lower than the above-described first thixotropic Fe-based alloy material. Further, the upper limit value of the Mn content and the grounds thereof are the same as those in the first Fe-based alloy material for thixocasting described above.
[0019]
Total amount of Mn, Ni, Ti: 0.8 wt% or more Even with normal casting, austenite can remain in the solid phase part, but for this purpose, the cooling rate must be controlled very strictly. I must. The present invention combines the characteristics of Mn, Ni, and Ti with a casting method called thixocasting, in which a solid phase and a liquid phase coexist, whereby austenite remains in the solid phase portion and crystal grains become finer, and the entire structure This increases the toughness of the mold and prevents the occurrence of cracks due to solidification shrinkage in the mold after molding. The lower limit of 0.8 wt% of the total amount of Mn, Ni and Ti described above is a condition for obtaining such an effect without being affected by the cooling rate.
[0020]
In order to cast using the Fe-based alloy material for thixocasting as described above, the solid phase ratio is set to a semi-molten state exceeding 50 wt%. As a result, the casting temperature is shifted to a low temperature side to alleviate durability deterioration of the casting apparatus, and the fact that there are many fine solid phase structures in which austenite remains has a further effect in preventing cracks during solidification shrinkage. . Further, when the solid phase ratio is 50 wt% or less, the liquid phase amount is too large, and the self-supporting property and handling property of the semi-molten material are deteriorated.
[0021]
【Example】
A. Casting apparatus Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the pressure casting apparatus 1 used for casting the oil pump cover 20 shown in FIG. 3. The cast oil pump cover 20 includes a runner 21 and a product portion 22. Yes. The pressure casting apparatus 1 includes a fixed mold 2 and a movable mold 3 having vertical mating surfaces 2a and 3a, and a casting forming cavity 4 is formed between the mating surfaces 2a and 3a. The fixed mold 2 is formed with a chamber 6 for containing the Fe-based alloy material 5, and the chamber 6 communicates with the cavity 4 through a frustoconical hole 7 and a gate 8. Further, a sleeve 9 communicating with the chamber 6 is horizontally attached to the fixed mold 2, and a plunger 10 inserted into the chamber 6 is fitted to the sleeve 9 so as to be slidable in the horizontal direction. Then, the semi-molten Fe-based alloy material 5 is dropped from the material insertion port 11 formed in the upper peripheral wall of the sleeve 9, and the material 5 is filled into the cavity 4 by horizontally moving the plunger 10 leftward. It has become. In the cavity 4, a runner 4 a is provided immediately after the gate 8, and a punch pin 4 b that forms the central hole 23 of the oil pump cover 20 and a punch pin 4 c that forms the bolt hole 24 in the peripheral portion are provided. ing. The fixed and

movable molds

2 and 3 are made of an iron-based alloy such as SKD61, for example. In order to increase the cooling rate, a Cu-Be alloy, a Cu-Cr alloy, a Cu-Ni alloy, or other copper alloy may be used.
[0022]
B. Casting material Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the C and Si contents and the eutectic amount Ec in the Fe-C-Si based alloy material used in this example (including comparative examples). is there. As shown in this figure, the eutectic amounts Ec are 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%, 40 wt%, 50 wt%, and 100 wt%, respectively, toward the right side of the solidus line. , 30 wt% eutectic line, 40 wt% eutectic line, 50 wt% eutectic line, and 100 wt% eutectic line.
[0023]
Further, the eutectic amount Ec of the Fe-based alloy material is set to 10 wt% ≦ Ec ≦ 50 wt%, which is a range between the 10 wt% eutectic line and the 50 wt% eutectic line in FIG. Further, the C content of the Fe-based alloy material is 1.8 wt% ≦ C ≦ 2.5 wt%, and the Si content is 1.0 wt% ≦ Si ≦ 3.0 wt%. With this content, FIG. When divided, it becomes a substantially hexagonal range obtained by connecting the points a ₁ to a ₆ . And the component of the Fe-type alloy material of the Example of this invention demonstrated below and a comparative example is adjusted so that it may become in the substantially hexagonal range. The numbers in parentheses in FIG. 4 are coordinates when the C content is the x axis and the Si content is the y axis.
[0024]
C. Casting test Using a pressure casting apparatus 1 shown in Fig. 2, a columnar Fe-based alloy material having a diameter of 50 mm and a length of 65 mm is heated to a semi-molten state, and the thickness of the minimum thickness portion is reduced. An oil pump cover having 2.5 mm and nine holes shown in FIG. 3 was cast. At this time, the preheating temperature of the mold was 250 ° C., and the pressurization holding time was 5 seconds. Table 1 shows the components of the Fe-based alloy material used for casting, the casting temperature, the eutectic amount, and the solid phase ratio. In Table 1, Examples 1, 2, and 3 are those in which the total amount of Mn, Ni, and Ti is approximately 0.8 wt% by Mn alone, a combination of Mn and Ni, and a combination of Mn and Ti, respectively. In addition, Example 4 contains approximately 1.2% of Mn alone, and Examples 5 and 6 are a combination of Mn and Ni to make their total amount around 2.0 wt%. Further, Example 7 is a combination of Mn, Ni, and Ti to have a total amount thereof of 2.3 wt%, and Examples 8 and 9 are a combination of Mn and Ni to have a total amount of 2.5 wt%. That's it.
[0025]
In Comparative Examples 10 to 13, the total amount of Mn, Ni, and Ti was less than 0.8 wt%. In Comparative Examples 14 and 15, the total amount of Mn, Ni, and Ti exceeded 0.8 wt%, but Mn was not contained as much as possible. The oil pump cover was cast using the above Fe-based alloy material, and the presence or absence of cracks in each product was confirmed by a red mark check. As a result, the case where no crack occurred was shown in Table 1 as “◯” and the case where it occurred “X”.
[0026]
[Table 1]

[0027]
As shown in Table 1, no cracks occurred in Examples 1 to 9, whereas all cracks occurred in Comparative Examples 10 to 15. FIG. 5 shows an oil pump cover of the example, and FIG. 6 shows a large crack generated in the comparative example and a hair crack generated in the bolt hole portion. Moreover, in FIG. 7, the crack produced by being restrained between two extraction pins in a comparative example is shown. Comparing the case of containing Mn alone, in Comparative Examples 10, 11, and 13, cracks occurred when the Mn content was 0.78 wt% or less, whereas in Examples 1 and 4, the Mn content was Cracks did not occur at 0.8 wt% or more. As described above, when Mn was contained alone, the content was 0.8% or more, which supported the ground for the numerical limitation of the first invention.
[0028]
In addition, cracks occurred in Examples 2, 3, 5, 7 to 9 in which the Mn content was less than 0.8% but 0.6 wt% or more, and the total amount of Mn, Ni, and Ti was 0.8% or more. Although it did not occur, cracks occurred in Comparative Examples 14 and 15 that did not contain Mn as much as possible even when the total amount of Mn, Ni, and Ti was 0.8 wt% or more. Thus, when Ni and / or Ti is contained in addition to Mn, the total amount of Mn, Ni and Ti is 0.8% or more, and Mn is 0.6 wt% or more. The result proved the numerical limitation of the invention.
[0029]
D. Observation of metal structure FIG. 8 is a micrograph (100 ×) showing the internal structure of Example 6. In FIG. 8, the black needle-like shape is martensite, and the gray portion adjacent to this is austenite. And these martensite and austenite are the parts which were the solid phase at the time of the said casting. The dark gray portion around the solid phase portion is redebrite composed of eutectic of austenite and cementite, and is the portion that was in the liquid phase during the casting.
[0030]
FIG. 9 is a photomicrograph (100 ×) showing the internal structure of Comparative Example 11. In FIG. 9, the black portion is the portion that was in the solid phase during the casting, and exhibits a pearlite structure. Further, the dark gray portion around the solid phase portion is a redebrite composed of a eutectic of austenite and cementite, and is a portion that was in the liquid phase during the casting. As is apparent from a comparison of FIGS. 7 and 8, in Example 6, since austenite is present in the solid phase portion, it can be understood that the amount of austenite is large as a whole and the toughness is improved.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in the Fe-C-Si (ternary) alloy material, the Mn content and the eutectic amount are appropriately limited. By arranging the chill structure and a highly tough austenite in parallel, the effect of preventing the occurrence of cracks can be obtained even for thin-walled or thin products.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a heating temperature corresponding to a C and Si content and a solid phase ratio.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a pressure casting apparatus used in an example of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an oil pump cover cast in an embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the C and Si content and the eutectic amount.
FIG. 5 is a photograph showing an oil pump cover cast in an example.
FIG. 6 is a photograph showing cracks in an oil pump cover cast in a comparative example.
FIG. 7 is a photograph showing a crack in an oil pump cover cast in a comparative example.
FIG. 8 is a photomicrograph showing the internal structure of an oil pump cover cast in an example.
FIG. 9 is a photomicrograph showing the internal structure of an oil pump cover cast in a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pressure casting apparatus, 5 ... Fe-type alloy material, 4 ... Cavity.

Claims

Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％であるチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料において、
Ｍｎを０．８ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％含有することを特徴とするチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料。C has a composition of 1.8 wt% ≦ C ≦ 2.5 wt%, Si 1.0 wt% ≦ Si ≦ 3.0 wt%, the balance being Fe and inevitable impurities, and the eutectic amount Ec is 10 wt% <Ec In the Fe-based alloy material for thixocasting that is <50 wt%,
An Fe-based alloy material for thixocasting, comprising 0.8 wt% ≦ Mn ≦ 1.5 wt% of Mn.

Ｃを１．８ｗｔ％≦Ｃ≦２．５ｗｔ％、Ｓｉを１．０ｗｔ％≦Ｓｉ≦３．０ｗｔ％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、共晶量Ｅｃが１０ｗｔ％＜Ｅｃ＜５０ｗｔ％であるチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料において、
Ｎｉを０．２ｗｔ％≦Ｎｉ≦３．０ｗｔ％、Ｔｉを０．０５ｗｔ％≦Ｔｉ≦０．６ｗｔ％のうち少なくとも１種以上をさらに含有し、元素Ａのｗｔ％を［Ａｗｔ％］としたときに下記式を満足し、かつ、Ｍｎの含有量を０．６ｗｔ％≦Ｍｎ≦１．５ｗｔ％にしたことを特徴とするチクソキャスティング用Ｆｅ系材料。

C has a composition of 1.8 wt% ≦ C ≦ 2.5 wt%, Si 1.0 wt% ≦ Si ≦ 3.0 wt%, the balance being Fe and inevitable impurities, and the eutectic amount Ec is 10 wt% <Ec In the Fe-based alloy material for thixocasting that is <50 wt%,
Ni further includes 0.2 wt% ≦ Ni ≦ 3.0 wt%, Ti further includes at least one of 0.05 wt% ≦ Ti ≦ 0.6 wt%, and the wt% of element A is [A wt%]. An Fe-based material for thixocasting, which sometimes satisfies the following formula and has a Mn content of 0.6 wt% ≦ Mn ≦ 1.5 wt%.

請求項１または２に記載のチクソキャスティング用Ｆｅ系合金材料を固相率が５０ｗｔ％を上回る半溶融状態として用いることを特徴とする鋳造方法。 3. A casting method comprising using the Fe-based alloy material for thixocasting according to claim 1 or 2 in a semi-molten state in which the solid phase ratio exceeds 50 wt%.