JP6466727B2 - Spheroidal graphite cast iron and automotive engine exhaust system parts - Google Patents
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Description
本発明は、球状黒鉛鋳鉄及び自動車用エンジンの排気系部品に関する。更に詳細には、本発明は、球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いて製造された自動車用エンジンの排気系部品に関する。 The present invention relates to spheroidal graphite cast iron and automobile engine exhaust system parts. More specifically, the present invention relates to spheroidal graphite cast iron and an exhaust system component of an automobile engine manufactured using the same.
従来、高い高温強度と耐酸化性を有する球状黒鉛鋳鉄が提案されている（特許文献１参照。）。
具体的には、球状黒鉛鋳鉄の１つの形態として、質量比で、炭素：２．０〜４．０％、シリコン：３．５〜５．０％、マンガン：１．０％以下、クロム：０．１〜１．０％、モリブデン：０．２〜２．０％、バナジウム：０．１〜１．０％、マグネシウム：０．０２〜０．１％を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から構成されるものが提案されている。
また、球状黒鉛鋳鉄の他の形態として、質量比で、炭素：２．０〜４．０％、シリコン：３．５〜５．０％、マンガン：１．０％以下、クロム：０．１〜１．０％、モリブデン：０．２〜２．０％、バナジウム：０．１〜１．０％、マグネシウム：０．０２〜０．１％を含有し、タングステン：０．１〜１．０％及びニオブ：０．０２〜０．３０％の少なくとも一方を更に含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から構成されるものが提案されている。
Conventionally, spheroidal graphite cast iron having high high-temperature strength and oxidation resistance has been proposed (see Patent Document 1).
Specifically, as one form of spheroidal graphite cast iron, by mass ratio, carbon: 2.0-4.0%, silicon: 3.5-5.0%, manganese: 1.0% or less, chromium: Contains 0.1 to 1.0%, molybdenum: 0.2 to 2.0%, vanadium: 0.1 to 1.0%, magnesium: 0.02 to 0.1%, the balance being iron and inevitable Those composed of mechanical impurities have been proposed.
Moreover, as another form of spheroidal graphite cast iron, by mass ratio, carbon: 2.0-4.0%, silicon: 3.5-5.0%, manganese: 1.0% or less, chromium: 0.1 -1.0%, molybdenum: 0.2-2.0%, vanadium: 0.1-1.0%, magnesium: 0.02-0.1%, tungsten: 0.1-1. It has been proposed to further contain at least one of 0% and niobium: 0.02 to 0.30%, with the balance being composed of iron and inevitable impurities.
しかしながら、特許文献１に記載された球状黒鉛鋳鉄においては、要求性能の更なる向上に伴い、耐酸化性や高温強度が十分なものではないという問題点があった。 However, the spheroidal graphite cast iron described in Patent Document 1 has a problem that oxidation resistance and high-temperature strength are not sufficient as the required performance is further improved.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、優れた耐酸化性や高温強度を有する球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いて製造された自動車用エンジンの排気系部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. An object of the present invention is to provide a spheroidal graphite cast iron having excellent oxidation resistance and high temperature strength, and an exhaust system part of an automobile engine manufactured using the same.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、質量比で、炭素を２．９０〜３．４０％、ケイ素を４．５０〜５．１０％、マンガンを０．３０％以下、リンを０．０８％以下、硫黄を０．０２％以下、マグネシウムを０．０２５〜０．０６０％、クロムを０．０９％以下、モリブデンを０．４０〜１．５０％、ニオブを０．３０〜１．０％、バナジウムを０．５０％以下、セリウムを０．００５〜０．０１５質量％含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなるものとすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies in order to achieve the above object. As a result, by mass ratio, carbon was 2.90 to 3.40%, silicon was 4.50 to 5.10%, manganese was 0.30% or less, phosphorus was 0.08% or less, and sulfur was 0.02%. %, Magnesium 0.025-0.060%, Chromium 0.09% or less, Molybdenum 0.40-1.50%, Niobium 0.30-1.0%, Vanadium 0.50% Hereinafter , it has been found that the above object can be achieved by containing 0.005 to 0.015% by mass of cerium and the balance being iron and inevitable impurities, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の球状黒鉛鋳鉄は、質量比で、炭素を２．９０〜３．４０％、ケイ素を４．５０〜５．１０％、マンガンを０．３０％以下、リンを０．０８％以下、硫黄を０．０２％以下、マグネシウムを０．０２５〜０．０６０％、クロムを０．０９％以下、モリブデンを０．４０〜１．５０％、ニオブを０．３０〜１．０％、バナジウムを０．５０％以下、セリウムを０．００５〜０．０１５質量％含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなるものである。 That is, the spheroidal graphite cast iron of the present invention has a mass ratio of 2.90 to 3.40% carbon, 4.50 to 5.10% silicon, 0.30% or less manganese, and 0.08% phosphorus. 0.02% or less of sulfur, 0.025 to 0.060% of magnesium, 0.09% or less of chromium, 0.40 to 1.50% of molybdenum, 0.30 to 1.0% of niobium In addition, 0.50% or less of vanadium, 0.005 to 0.015% by mass of cerium, and the balance is made of iron and inevitable impurities.
また、本発明の自動車用エンジンの排気系部品は、上記本発明の球状黒鉛鋳鉄を用いて製造されたものである。 Moreover, the exhaust system component of the automobile engine of the present invention is manufactured using the above-mentioned spheroidal graphite cast iron of the present invention.
本発明によれば、質量比で、炭素を２．９０〜３．４０％、ケイ素を４．５０〜５．１０％、マンガンを０．３０％以下、リンを０．０８％以下、硫黄を０．０２％以下、マグネシウムを０．０２５〜０．０６０％、クロムを０．０９％以下、モリブデンを０．４０〜１．５０％、ニオブを０．３０〜１．０％、バナジウムを０．５０％以下、セリウムを０．００５〜０．０１５質量％含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなるものとした。
そのため、優れた耐酸化性や高温強度を有する球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いて製造された自動車用エンジンの排気系部品を提供することができる。
According to the present invention, by mass ratio, carbon is 2.90 to 3.40%, silicon is 4.50 to 5.10%, manganese is 0.30% or less, phosphorus is 0.08% or less, and sulfur is added. 0.02% or less, magnesium 0.025 to 0.060%, chromium 0.09% or less, molybdenum 0.40 to 1.50%, niobium 0.30 to 1.0%,
Therefore, it is possible to provide spheroidal graphite cast iron having excellent oxidation resistance and high temperature strength, and an exhaust system part for an automobile engine manufactured using the same.
以下、本発明の一実施形態に係る球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いて製造された自動車用エンジンの排気系部品について詳細に説明する。 Hereinafter, a spheroidal graphite cast iron according to an embodiment of the present invention and an exhaust system component of an automobile engine manufactured using the same will be described in detail.
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る球状黒鉛鋳鉄について詳細に説明する。
本実施形態の球状黒鉛鋳鉄は、炭素を２．９０〜３．４０質量％、ケイ素を４．５０〜５．１０質量％、マンガンを０．３０質量％以下、リンを０．０８質量％以下、硫黄を０．０２質量％以下、マグネシウムを０．０２５〜０．０６０質量％、クロムを０．０９質量％以下、モリブデンを０．４０〜１．５０質量％、ニオブを０．３０〜１．０質量％、バナジウムを０．５０質量％以下含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなるものである。
このような構成とすることにより、優れた耐酸化性や高温強度を有するものとなる。
また、このような球状黒鉛鋳鉄は、詳しくは後述する優れた耐酸化性や高温強度が要求されるタービンハウジング、エキゾーストマニホールド、タービンハウジング一体型エキゾーストマニホールドその他の自動車用エンジンの排気系部品に適用することが特に好ましい。
更に、このような球状黒鉛鋳鉄は、タービンハウジング、エキゾーストマニホールド、タービンハウジング一体型エキゾーストマニホールドに適用すると、これらの低コスト化を図ることができるという副次的な利点も得られる。
(First embodiment)
First, the spheroidal graphite cast iron according to the first embodiment will be described in detail.
The spheroidal graphite cast iron of the present embodiment has carbon of 2.90 to 3.40 mass%, silicon of 4.50 to 5.10 mass%, manganese of 0.30 mass% or less, and phosphorus of 0.08 mass% or less. 0.02 mass% or less of sulfur, 0.025 to 0.060 mass% of magnesium, 0.09 mass% or less of chromium, 0.40 to 1.50 mass% of molybdenum, and 0.30 to 1 of niobium 0.0% by mass and 0.50% by mass or less of vanadium, with the balance being iron and inevitable impurities.
By setting it as such a structure, it has the outstanding oxidation resistance and high temperature strength.
Further, such spheroidal graphite cast iron is applied to a turbine housing, an exhaust manifold, an exhaust manifold integrated with a turbine housing, and other exhaust parts of an automobile engine, which are required to have excellent oxidation resistance and high temperature strength, which will be described in detail later. It is particularly preferred.
Furthermore, when such spheroidal graphite cast iron is applied to a turbine housing, an exhaust manifold, and an exhaust manifold integrated with a turbine housing, a secondary advantage that costs can be reduced can be obtained.
ここで、各成分について更に詳細に説明する。 Here, each component will be described in more detail.
（炭素（Ｃ）：２．９０〜３．４０質量％）
炭素の含有量は、後述するケイ素の含有量を高めに設定するために、２．９０〜３．４０質量％であることを要し、３．００〜３．１５質量％であることが好ましい。
炭素の含有量が、２．９０質量％未満である場合には、炭化物を生成し易く、炭素の含有量が３．４０質量％超である場合には、異常黒鉛が晶出し、強度及び靭性が低下する。
(Carbon (C): 2.90 to 3.40% by mass)
The carbon content needs to be 2.90 to 3.40% by mass and is preferably 3.00 to 3.15% by mass in order to set the silicon content described later higher. .
When the carbon content is less than 2.90% by mass, it is easy to form carbides, and when the carbon content exceeds 3.40% by mass, abnormal graphite crystallizes, and strength and toughness. Decreases.
（ケイ素（Ｓｉ）：４．５０〜５．１０質量％）
ケイ素の含有量は、炭素の黒鉛化効果や、基地組織のフェライト化効果を得、更に高温における耐酸化性の向上効果を得るために、４．５０〜５．１０質量％であることを要し、４．７５〜５．１０質量％であることが好ましい。
ケイ素の含有量が４．５０質量％未満である場合には、十分な耐酸化性が得られない可能性があり、ケイ素の含有量が５．１０質量％超である場合には、得られる球状黒鉛鋳鉄が脆くなるおそれがある。
(Silicon (Si): 4.50 to 5.10% by mass)
The silicon content needs to be 4.50 to 5.10% by mass in order to obtain the graphitization effect of carbon and the ferritization effect of the base structure, and further to improve the oxidation resistance at high temperatures. And it is preferably 4.75 to 5.10% by mass.
If the silicon content is less than 4.50% by mass, sufficient oxidation resistance may not be obtained, and if the silicon content exceeds 5.10% by mass, it is obtained. Spheroidal graphite cast iron may become brittle.
（マンガン（Ｍｎ）：０．３０質量％以下）
マンガンは、原料に不可避的に含まれる硫黄を硫化マンガン（ＭｎＳ）の形で固定化して無害化するため、球状黒鉛鋳鉄の製造に不可欠な合金元素である。一方、基地組織のパーライト化を促進して、耐熱亀裂性を低下させる。そのため、０．３０質量％以下であることを要し、０．２０〜０．２５質量％であることが好ましい。
(Manganese (Mn): 0.30 mass% or less)
Manganese is an indispensable alloy element for the production of spheroidal graphite cast iron, because sulfur contained unavoidably in the raw material is immobilized in the form of manganese sulfide (MnS) and rendered harmless. On the other hand, the formation of pearlite in the base structure is promoted, and the thermal crack resistance is lowered. Therefore, it needs to be 0.30 mass% or less, and it is preferable that it is 0.20-0.25 mass%.
（リン（Ｐ）：０．０８質量％以下）
リンの含有量が、０．０８質量％超である場合には、鉄とリン、炭素の化合物が晶出して機械的性質が低下する。そのため、リンの含有量は、０．０８質量％以下であることを要し、０．０４０〜０．０５０質量％であることが好ましい。
(Phosphorus (P): 0.08 mass% or less)
When the phosphorus content is more than 0.08% by mass, a compound of iron, phosphorus and carbon is crystallized and mechanical properties are lowered. Therefore, the phosphorus content needs to be 0.08% by mass or less, and preferably 0.040 to 0.050% by mass.
（硫黄（Ｓ）：０．０２質量％以下）
硫黄の含有量が、０．０２質量％超である場合には、黒鉛の球状化が著しく阻害される。そのため、硫黄の含有量は、０．０２質量％以下であることを要する。
(Sulfur (S): 0.02 mass% or less)
When the sulfur content is more than 0.02% by mass, the spheroidization of graphite is significantly inhibited. Therefore, the sulfur content is required to be 0.02% by mass or less.
（マグネシウム（Ｍｇ）：０．０２５〜０．０６０質量％）
マグネシウムは、黒鉛の球状化処理効果を得るために、０．０２５〜０．０６０質量％であることを要する。
マグネシウムの含有量が０．０２５質量％未満である場合には、黒鉛の球状化不足が起こり、マグネシウムの含有量が０．０６０質量％超である場合には、炭化物の生成や、ドロス等の欠陥が発生する。
(Magnesium (Mg): 0.025 to 0.060 mass%)
Magnesium needs to be 0.025 to 0.060 mass% in order to obtain the effect of spheroidizing graphite.
When the magnesium content is less than 0.025% by mass, insufficient spheroidization of graphite occurs, and when the magnesium content exceeds 0.060% by mass, generation of carbides, dross, etc. Defects occur.
（クロム（Ｃｒ）：０．０９質量％以下）
クロムの含有量は、０．０９質量％以下であることを要する。
クロムの含有量が、０．０９質量％超である場合には、炭化物の増加によって硬度が高くなり、被削性や高温における延性が低下する。さらには０．０１〜０．０５質量％であることが好ましい。
(Chromium (Cr): 0.09 mass% or less)
The chromium content is required to be 0.09% by mass or less.
When the chromium content is more than 0.09% by mass, the hardness increases due to an increase in carbides, and the machinability and ductility at high temperatures decrease. Furthermore, it is preferable that it is 0.01-0.05 mass%.
（モリブデン（Ｍｏ）：０．４０〜１．５０質量％）
モリブデンは、高温における引張り強さ、耐力を強化させ、耐熱亀裂性を向上させる。一方、その添加量が多くなりすぎると、炭化物の増加などにより、硬くなり被削性を損なう弊害が発生する。そのため、０．４０〜１．５０質量％であることを要する。さらには０．４０〜０．７０質量％であることが好ましい。
(Molybdenum (Mo): 0.40 to 1.50 mass%)
Molybdenum enhances tensile strength and yield strength at high temperatures and improves thermal crack resistance. On the other hand, if the amount added is too large, there is an adverse effect that the material becomes hard due to an increase in carbides and the machinability is impaired. Therefore, it needs to be 0.40 to 1.50% by mass. Furthermore, it is preferable that it is 0.40 to 0.70 mass%.
（ニオブ（Ｎｂ）：０．３０〜１．０質量％）
ニオブは、基地組織に微細な炭化物を析出し、高温における引張り強さ、耐力を強化させる。一方、その添加量が多くなりすぎると、延性の低下及び黒鉛の球状化を妨げる。そのため、ニオブの含有量は、高温における高い引張り強さ、耐力と延性とを両立させる０．３０〜１．０質量％であることを要し、０．４０〜０．６０質量％であることが好ましい。
(Niobium (Nb): 0.30 to 1.0% by mass)
Niobium precipitates fine carbides in the matrix structure, strengthening the tensile strength and proof stress at high temperatures. On the other hand, if the amount added is too large, it will hinder ductility and graphite spheroidization. Therefore, the niobium content needs to be 0.30 to 1.0% by mass that achieves both high tensile strength at high temperature, proof stress and ductility, and is 0.40 to 0.60% by mass. Is preferred.
（バナジウム（Ｖ）：０．５０質量％以下）
バナジウムは、基地組織に微細な炭化物を析出し、高温における引張り強さ、耐力を強化させる。また、高温時におけるパーライト組織の分解阻止効果を有する。一方、その添加量が多くなりすぎると、延性の低下及び黒鉛の球状化を妨げる。そのため、バナジウムの含有量は、０．５０質量％以下であることを要し、０．０５〜０．３０質量％であることが好ましい。
(Vanadium (V): 0.50 mass% or less)
Vanadium precipitates fine carbides in the matrix structure and strengthens the tensile strength and proof stress at high temperatures. In addition, it has an effect of preventing the decomposition of pearlite structure at high temperatures. On the other hand, if the amount added is too large, it will hinder ductility and graphite spheroidization. Therefore, the vanadium content needs to be 0.50% by mass or less, and preferably 0.05 to 0.30% by mass.
（セリウム（Ｃｅ）：０．００５〜０．０１５質量％）
セリウムは、球状化処理効果を得るために、０．００５〜０．０１５質量％含有されることが好ましい。特に、マグネシウムと併せて含有させることにより、黒鉛の球状化が促進される。
(Cerium (Ce): 0.005 to 0.015 mass%)
Cerium is preferably contained in an amount of 0.005 to 0.015% by mass in order to obtain a spheroidizing effect. In particular, spheroidization of graphite is promoted by inclusion in combination with magnesium.
また、本実施形態の好適形態としては、基地組織をフェライト相主体とし、黒鉛が球状化しているものを挙げることができる。
このような構成とすることにより、より優れた耐酸化性や高温強度を有するものとなる。
Further, as a preferred embodiment of the present embodiment, there can be mentioned a material in which the base structure is mainly a ferrite phase and graphite is spheroidized.
By setting it as such a structure, it has the more excellent oxidation resistance and high temperature strength.
更に、本実施形態の好適形態としては、炭素当量（Ｃｅｑ（Ｃ＋Ｓｉ／３））が４．６５〜５．００であるものを挙げることができる。
炭素当量は、鋳鉄の鋳造性を示す指標であり、一般的な球状黒鉛鋳鉄の炭素当量（Ｃｅｑ（Ｃ＋Ｓｉ／３））は４．３０〜４．５０であるが、本実施形態においては、炭素当量（Ｃｅｑ（Ｃ＋Ｓｉ／３））を４．６５〜５．００とすることが好ましい。
Furthermore, as a suitable form of this embodiment, a carbon equivalent (Ceq (C + Si / 3)) is 4.65 to 5.00.
The carbon equivalent is an index indicating the castability of cast iron, and the carbon equivalent (Ceq (C + Si / 3)) of general spheroidal graphite cast iron is 4.30 to 4.50. It is preferable that the equivalent (Ceq (C + Si / 3)) is 4.65 to 5.00.
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る自動車用エンジンの排気系部品について詳細に説明する。
本実施形態の自動車用エンジンの排気系部品は、上述した本発明の球状黒鉛鋳鉄を用いて製造されたものである。
自動車用エンジンの排気系部品は、優れた高温強度や耐酸化性が要求されるため、上述した本発明の球状黒鉛鋳鉄を用いて製造されたものを適用することが特に好ましい。
ここで、自動車用エンジンの排気系部品の代表例としては、タービンハウジング、エキゾーストマニホールド、タービンハウジング一体型エキゾーストマニホールドなどを挙げることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。例えば、高温環境下で使用される構造部材などに適用することもできる。
(Second Embodiment)
Next, the exhaust system parts of the automobile engine according to the second embodiment will be described in detail.
The exhaust system component of the automobile engine of this embodiment is manufactured using the above-described spheroidal graphite cast iron of the present invention.
Since exhaust system parts for automobile engines are required to have excellent high-temperature strength and oxidation resistance, it is particularly preferable to apply those manufactured using the above-described spheroidal graphite cast iron of the present invention.
Here, typical examples of the exhaust system parts of an automobile engine include a turbine housing, an exhaust manifold, a turbine housing integrated exhaust manifold, and the like, but are not necessarily limited thereto. For example, the present invention can be applied to a structural member used in a high temperature environment.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
（実施例１〜実施例３、比較例１及び比較例２）
表１に示す組成となるように原料を調合して、溶融した後、ＪＩＳ Ｇ ５５０２に準じたノックオフ形（Ｙｂ形）の形状及び各種性能評価用の試験片作製鋳型に鋳込み、各例の球状黒鉛鋳鉄（供試材）を得た。各例の仕様の一部を表１に示す。また、実施例２の球状黒鉛鋳鉄のミクロ組織写真を図１に示す。
(Examples 1 to 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2)
After the raw materials were prepared and melted so as to have the composition shown in Table 1, they were cast into a knock-off type (Yb type) shape according to JIS G5502 and test piece preparation molds for various performance evaluations. Graphite cast iron (test material) was obtained. A part of the specification of each example is shown in Table 1. Moreover, the microstructure picture of the spheroidal graphite cast iron of Example 2 is shown in FIG.
［性能評価］
（耐酸化性性能評価）
耐酸化性性能を、酸化減量で評価した。具体的には、電気炉内に各例の供試材を入れ、大気雰囲気中、９５０℃で２００時間保持した。次いで、１８％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）＋３％過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）溶液中で各例の供試材を煮沸した後、１０％クエン酸アンモニウム溶液中で各例の供試材を煮沸し、各例の供試材の表面の酸化物を除去した。加熱前及び酸化物除去後の各例の供試材の質量を測定し、式（１）により酸化減量を算出した。得られた結果を表１及び図２に示す。
[Performance evaluation]
(Oxidation resistance performance evaluation)
The oxidation resistance performance was evaluated by oxidation weight loss. Specifically, the test materials of each example were placed in an electric furnace and held at 950 ° C. for 200 hours in an air atmosphere. Next, each sample material was boiled in 18% sodium hydroxide (NaOH) + 3% potassium permanganate (KMnO 4 ) solution, and then each sample material was boiled in 10% ammonium citrate solution. Then, the oxide on the surface of the sample material of each example was removed. The mass of the test material of each example before heating and after oxide removal was measured, and the oxidation loss was calculated by equation (1). The obtained results are shown in Table 1 and FIG.
Ｗｄ＝（Ｗ０−ＷＳ）／Ａ０ ・・・（１）
（式（１）中、Ｗｄは酸化減量（ｍｇ／ｃｍ２）、ＷＳは試験後の質量（ｍｇ）、Ｗ０は試験前の質量（ｍｇ）、Ａ０は試験前の供試材の表面積（ｃｍ２）を示す。）
W d = (W 0 −W S ) / A 0 (1)
(In formula (1), W d is a weight loss after oxidation (mg / cm 2 ), W S is a mass after test (mg), W 0 is a mass before test (mg), and A 0 is a test material before test. The surface area (cm 2 ) of
（高温強度性能評価）
高温強度性能の１つを変態点温度で評価した。具体的には、各例の供試材を、熱機械分析装置を用いて、昇温速度５℃／分で昇温させ、変態開始温度を測定した。得られた結果を表１及び図３に示す。
(High temperature strength performance evaluation)
One of the high temperature strength performances was evaluated at the transformation point temperature. Specifically, the sample material of each example was heated at a temperature rising rate of 5 ° C./min using a thermomechanical analyzer, and the transformation start temperature was measured. The obtained results are shown in Table 1 and FIG.
高温強度性能の１つを熱疲労強度で評価した。具体的には、各例の供試材を、サーボパルサ型熱疲労試験装置（加熱方法は高周波誘導加熱装置）を用いて、大気中で拘束率０．５、「２００℃〜９５０℃まで３℃／秒で昇温→９５０℃で３０秒保持→９５０℃〜２００℃までを３℃／秒で降温」を１サイクルとするパターンを繰り返し、熱疲労寿命の評価を行った。なお、亀裂が貫通したときの繰り返し数を熱疲労寿命と定義した。貫通は試験機の荷重変位の変動が０になったときに、自動停止する試験機設定とした。得られた結果を表１及び図４に示す。 One of the high temperature strength performances was evaluated by thermal fatigue strength. Specifically, the sample material of each example was subjected to a restraint factor of 0.5 in the atmosphere using a servo pulsar thermal fatigue testing apparatus (heating method is a high frequency induction heating apparatus), “200 ° C. to 950 ° C. up to 3 ° C. Thermal fatigue life was evaluated by repeating a pattern in which the temperature was increased at 1 second / second, held at 950 ° C. for 30 seconds, and the temperature was decreased from 950 ° C. to 200 ° C. at 3 ° C./second for one cycle. The number of repetitions when the crack penetrated was defined as the thermal fatigue life. The penetration was set to the testing machine setting that automatically stops when the variation of the load displacement of the testing machine becomes zero. The obtained results are shown in Table 1 and FIG.
図１より、本発明の範囲に属する実施例２の球状黒鉛鋳鉄は、基地組織をフェライト相主体とし、黒鉛が球状化していることが分かる。なお、他の実施例においても、基地組織をフェライト相主体とし、黒鉛が球状化していることを確認した。 From FIG. 1, it can be seen that the spheroidal graphite cast iron of Example 2 belonging to the scope of the present invention has a matrix structure mainly composed of a ferrite phase and graphite is spheroidized. In other examples, it was confirmed that the base structure was mainly composed of a ferrite phase and the graphite was spheroidized.
表１及び図２より、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例２と比較して、酸化減量が少なく耐酸化性性能が向上していることが分かる。また、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例１及び２とそれぞれ比較すると、耐酸化性性能が同等であるか又は向上していることが分かる。 From Table 1 and FIG. 2, it can be seen that Examples 1 to 3 belonging to the scope of the present invention have less oxidation weight loss and improved oxidation resistance performance as compared with Comparative Example 2 outside the present invention. Moreover, when Examples 1-3 which belong to the scope of the present invention are compared with Comparative Examples 1 and 2 outside the present invention, respectively, it can be seen that the oxidation resistance performance is equivalent or improved.
表１及び図３より、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例２と比較して、変態点温度が高く変態点温度を指標とする高温強度性能が向上していることが分かる。また、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例１及び２とそれぞれ比較すると、高温強度性能が向上していることが分かる。 From Table 1 and FIG. 3, Examples 1-3 which belong to the scope of the present invention have a higher transformation point temperature and higher high temperature strength performance using the transformation point temperature as an index compared to Comparative Example 2 outside the present invention. I understand that Moreover, when Examples 1-3 which belong to the range of this invention are compared with the comparative examples 1 and 2 outside this invention, respectively, it turns out that high temperature strength performance is improving.
表１及び図４より、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例２と比較して、熱疲労寿命が多く熱疲労強度を指標とする高温強度性能が向上していることが分かる。また、本発明の範囲に属する実施例１〜３は、本発明外の比較例１及び２とそれぞれ比較すると、高温強度性能が同等であるか又は向上していることが分かる。 From Table 1 and FIG. 4, Examples 1-3 which belong to the scope of the present invention have higher thermal fatigue life and higher temperature strength performance using thermal fatigue strength as an index compared to Comparative Example 2 outside the present invention. I understand that Moreover, when Examples 1-3 which belong to the scope of the present invention are compared with Comparative Examples 1 and 2 outside the present invention, respectively, it can be seen that the high-temperature strength performance is equivalent or improved.
また、現時点においては、優れた耐酸化性性能を有し、９５０℃以上の変態点温度を示すという観点から、実施例２及び実施例３が好ましい結果をもたらすものと思われ、その中でも、実施例２が最も良好な結果をもたらすものと思われる。 In addition, at present, from the viewpoint of having excellent oxidation resistance performance and exhibiting a transformation point temperature of 950 ° C. or higher, Example 2 and Example 3 are considered to bring about preferable results. Example 2 appears to give the best results.
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.
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