JP4514056B2 - 高Cr鋳鉄鋳物の鋳造方法 - Google Patents
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本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、本体部の湯口部直下部位に硬度低下が生じ難い、亜共晶組成の高Cr鋳鉄鋳物およびその製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、亜共晶組成の高Cr鋳鉄溶湯は湯流れ性が悪く、引け巣が生じ易いことから、図1に示すように、その鋳造用鋳型において、押し湯部1を大きくすると共に、押し湯部1から鋳型の本体部3へ連通する湯口部2の横断面も大きく設定されていた。ところが、湯口部2を大きく設定すると、鋳込み時に、湯口部2が接続される本体部3の湯口部直下部位の冷却速度が本体部に比して遅くなり、1000℃以下で2次炭化物が析出し、母相中の固溶Cを固定してしまう。焼き入れによりマルテンサイト化した母相の固さは、焼入れ時の固溶C量に依存するため、2次炭化物によりCが固定されて固溶C量が減少した湯口部直下部位では、たとえ十分な焼き入れ冷却速度を与えても、十分に焼きが入らず、硬さが低下するようになるのである。
すなわち、Sn/Sが0.10未満では引け巣発生の抑制が不十分となり、一方0.75超では本体部3との冷却速度差が大きくなって、湯口部直下部位での硬度低下を招来するようになる。また、Sn/Sを0.75以下に設定することで、湯口部2の切断を容易に行うことができるようになり、押し湯部2を本体部3から容易に分離することができるようになる。Sn/Sは、好ましくは0.1〜0.5、より好ましくは0.1〜0.3とするのがよい。なお、押し湯部のサイズ(体積)は、通常、本体部に対して1/5〜1/2程度に設定される。
C:2.5〜3.5%
Cは、高硬度の1次炭化物の生成、および母相のマルテンサイトの硬さの確保により十分な硬さを得るために必要である。2.5%未満では硬さが不十分となり、一方3.5%を超えると、母相に残留オーステナイトが生成するようになるため、かえって硬さが低下する。このため、C量の下限を2.5%、その上限を3.5%とする。
Crは、Cと同様に高硬度の1次炭化物の生成、および母相の焼き入れ性の確保により高硬度を得るために必要である。11%未満では、1次炭化物の生成量が過少となるとともに、母相中の固溶Cr量が不足して焼き入れ性が低下するために十分な硬さが得られない。一方、22%を超えると、1次炭化物は多量に晶出するが、マルテンサイト母相の固さを向上させるための固溶Cが低減してしまうために、やはり十分な硬さが得られない。このため、Cr量の下限を11%、その上限を22%とする。
Si:0.2〜1.0%、
Siは、鋳造時の溶湯の流動性確保および溶解・精錬時の脱酸に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるためには0.2%以上含有させることが好ましい。一方、1.0%を超えて含有させると靭性が低下するようになる。このため、上限は1.0%とするのがよい。
Mnは、高Cr鋳鉄の焼入性を改善し、特にベイナイトの抑制に有効である。0.6%未満ではこのような作用が過少であり、一方2.0%を超えると残留オーステナイトが過多となり、硬さがかえって低下する。このため、Mn量の下限を0.6%、その上限を2.0%とする。
Moは、高Cr鋳鉄の焼入性を向上させ、特にパーライトの抑制に有効である。1.0%未満ではこのような作用が過少であり、一方3.0%を超えるとその作が飽和する。このため、Mo量の下限を1.0%、その上限を3.0%とする。
Nは、高Cr鋳鉄の焼入性を改善し、特に基地中に固溶してオーステナイトが硬さの低いベイナイトに変態するのを抑制する作用を有している。0.01%未満では、このような作用が過少であり、一方0.15%超では基地中の残留オーステナイトが過多になり、硬さがかえって低下するようになる。このため、N量の下限を0.01%、その上限を0.15%とする。
・高Cr鋳鉄組成(mass%、残部Feおよび不純物)
C:2.95%、Si:0.5%、Mn:0.7%、
Cr:14.5%、Mo:1.8%、N:0.05%
これに対して、比較例の試料No. 11,13,15は、Sn/Sが0.10未満であるため、硬度差は問題なかったものの、1mm以上の大きな引け巣が観察された。一方、試料No. 12,14は、Sn/Sが0.75超となっており、湯口サイズが大きいので1mm以上の引け巣は観察されなかったものの、硬度差がHv52,54と大きく現れ、硬度の不均一が認められた。
2 湯口部
3 本体部
Claims (1)
- mass%で、C:2.5〜3.5%、Cr:11〜22%を含む高Cr鋳鉄を溶製し、押し湯部からネック部を介して本体部が形成された鋳造空間を有する鋳型に前記高Cr鋳鉄の溶湯を鋳込み、冷却凝固させる、高Cr鋳鉄鋳物の製造方法であって、
前記本体部の平均横断面積をS、湯口部の平均横断面積をSnとするとき、Sn/Sを0.10〜0.75とする、高Cr鋳鉄鋳物の製造方法。
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---|---|---|---|---|
JPH04200951A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐摩耗高Cr鋳鉄鋳物製品の製造方法及び同鋳型 |
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