JPS5814867B2 - 黒鉛の一部が過共析球状黒鉛よりなる靭性鋳鉄 - Google Patents

黒鉛の一部が過共析球状黒鉛よりなる靭性鋳鉄

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JPS5814867B2
JPS5814867B2 JP53102873A JP10287378A JPS5814867B2 JP S5814867 B2 JPS5814867 B2 JP S5814867B2 JP 53102873 A JP53102873 A JP 53102873A JP 10287378 A JP10287378 A JP 10287378A JP S5814867 B2 JPS5814867 B2 JP S5814867B2
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cast iron
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calcium
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音谷登平
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METARU RISAACHI KOOHOREESHON KK
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METARU RISAACHI KOOHOREESHON KK
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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 鋳鉄は過共晶,共晶,亜共晶の3種の組織をそれぞれ有
ずる過共晶鋳鉄,共晶鋳鉄,亜共晶鋳鉄に分類すること
ができ、それらの鋳鉄溶湯がそれぞれ凝固する際黒鉛は
初品線,共晶点,過共折線に達したとき、それぞれ析出
する。
ところで球状黒鉛鋳鉄は上記の初晶線,共晶点過共析線
でそれぞれ析出する3種の析出黒鉛が何れも球状化され
ている鋳鉄である。
ところで黒鉛の球状化を壊乱する元素としてAltSb
,As,Bi,Pb,Se,Te,Sn,Ti等が知ら
れており、黒鉛を完全に球状化するためには、前記諸元
素の許容上限量が一般に下記の如く規定されている。
Al0.0 5係,Sb0.01係,As0.05係,
Bi O.0 0 2%, Pb O.0 2%, S
e O.0 3%,Te O.0 1%+ Sn 0.
0 8%t Ti O.0 7%したがってこれら壊乱
元素の含有量が前記上限量以下であれは、鋳鉄中にMg
が0.06’Z程度含有されると、一般に黒鉛が完全球
状化した鋳鉄を得ることができる。
一方バーミキュラー鋳鉄(vermicular ca
s一t i ron)と称せられる虫食い形黒鉛を有す
る鋳鉄が知られている。
この鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄用溶湯に前記壊乱元素のあるも
の、例えばTiの如き元素が小量添加されており、Mg
合金を鋳造直前に添加して製造される。
この鋳鉄中の黒鉛は虫食い形あるいは雪の結晶のような
形をしたもので、黒鉛の周囲に凹凸が見られ、このよう
な黒鉛が多くなると機械的性質が多少低下するが、一方
振動吸収能が犬になるのでその特性を利用して実用され
ようとしている。
本発明は、球状黒鉛鋳鉄,片状黒鉛鋳鉄,バーミキュラ
ー鋳鉄のそれぞれ有する特徴と欠陥とを取捨、選択して
なる過共析球状黒鉛,微細黒鉛,片状黒鉛が混在した黒
鉛組織を有する靭性鋳鉄を提供することを目的とし、C
0.2〜4.0%;SiO.5 〜4.o% ; Ca
O. o o 1以上0.25%未満;A l,S
b 5 A S 5 B 1 t P b t S e
t T e ,S n ,T Iのうちから選ばれる
伺れか少なくとも1種0.1〜1.0係;S0.O05
係を超え0.03%以下;oo.oos係以下+Ca以
外のアルカリ士類金属、希土類金属のうちから選はれる
何れか1種または2種の合計含有量0.03%以下;残
部実質的にFeよりなり黒鉛の一部が過共析球状黒鉛よ
りなる靭性鋳鉄を提供することによって、前記目的を達
成することができる。
次に本発明を詳細に説明する。
本発明の鋳鉄は、Caが含有されていることにより、過
共析黒鉛のみが球状化しており、鋳造過程で析出する共
晶黒鉛,初晶黒鉛はAl,Sb,As,B 1 5 P
b 5 S e ,T e t S n I T i
等壊乱元素の含有により微細化または片状化されており
、またCa以外のアルカリ十類金属,希土類金属の含有
により共晶黒鉛,初晶黒鉛の球状化が抑制されてなる新
規な鋳鉄である。
本発明者は、先に黒鉛鋼の黒鉛析出作用に及ぼす硫黄,
酸素ならびに珪素の影響を明らかし(日本金属学会誌1
968年第32巻第84〜88頁)さらにカルシウム黒
鉛鋼の発明について特許権を取得した(特許登録番号第
257706号,第266848号)。
前記研究によれば、Ca処理溶鋼に硫黄が0.03%含
有されると黒鉛化が阻害され、0.13係以上含有され
ると黒鉛が析出せずに、初析セメンタイトが結晶粒界と
粒内に析出するようになり、また酸素含有量がo.oo
s%以上になると黒鉛の析出が著しく抑制され、初析セ
メンタイトが安定することが判った。
またCaによる球状黒鉛の析出機構ならひに珪素による
黒鉛の析出の促進作用について研究した。
本発明者は、さらに研究を重ねCa球状黒鉛鋼にあって
は硫黄,酸素の如き黒鉛化ならびに球状化を阻害する元
素がある限度量含有されても珪素を適当量添加すると、
過共折線に沿って析出する黒鉛は容易に球状化すること
を知見し、さらに壊乱元素が相当量例え:−XO.1〜
0.6係程度含有されても、M,9球状黒鉛鋳鉄の場合
と異なり、過共析球状黒鉛の球状化は影響を受けないこ
とを知見して、本発明に想到した。
本発明者は、前述の如く壊乱元素が相当量あっても過共
析球状黒鉛の球状化が影響されない原因については次の
如く考える。
すなわち過共折線に沿って析出する黒鉛はγ−オーステ
ナイトの固体から黒鉛が析出するため、初晶黒鉛,共晶
点にて析出する黒鉛のような液体から直接析出する黒鉛
と異なるから、各結晶軸に沿って結晶ハビットにより自
由に成長発達することが制限されることによるものと思
われる。
本発明はかかる知見に基いて完成されたものであり、従
来の球状黒鉛鋳鉄,片状黒鉛鋳鉄と比較して次の如き特
徴を有する。
■.原料銑,鉄屑を購買する際壊乱元素の制限が少ない
ため広範囲の組成の原料から選択することができる。
2.高炭素,高珪素組成の溶銑を使用することができる
ため、鋳造性が良好であり、かつ収縮率が低く、押湯等
を必要としないため溶湯歩留が良い。
3.球状化元素の含有量が少なく、l−’oス、収縮等
の鋳造欠陥が少ない。
次に本発明を実験データについて説明する。
先づ普通銑と含チタン銑とをチタン量を調整する為適宜
配合しその2.5kgを高周波炉で溶解した。
温度が1450°C−1500’Cに達したならば、そ
の約500grを20mmφのCO2型に鋳込み、元湯
成分の試料採取試片とした。
残溶湯には珪化カルシウム粉の規定量をその1/3量の
弗化カルシウム粉と同時に添加し、その約500grを
002型に鋳込んだ。
残溶湯には更に同上のカルシウム剤の規定量を追加添加
し、再びその約500grをCO2型に鋳込んだ。
このようにして次第に珪化カルシウムの添加量を増して
ゆき、一つの溶湯から珪化カルシウム添加量の異なる4
種の試験片を取った。
硫黄o.o11%,酸素o.oo5%を含有する元湯中
のチタン含有量をO〜0.6係の範囲内に変化させた場
合の珪化カルシウム添加量と組織との関係を第1図に示
し、チタン含有量がそれぞれ異なる第1図に示した試料
の5%Nitalで腐蝕したもの(倍率150)と腐蝕
しないもの(倍率75)との顕微鏡写真を第2図に示す
これらの図から珪化カルシウム4係程度でも、チタンが
o.1o%以下の場合には、黒鉛球状化率は5ob以上
と良好であり、チタン0.35〜0.1%の範囲内には
一部球状黒鉛が存在している。
更に珪化カルシウムの添加量を6係に増加すると、チタ
ン含有量0.1〜0. 6 %の範囲内において、球状
黒鉛が存在することが明らかとなった。
前述の如くマグネシウム球状黒鉛鋳鉄においてはチタン
の最大許容限はo.o7fOであるから、カルシウム球
状黒鉛鋳鉄においてはチタンの影響は緩和されているこ
とが判る。
第2図から明らかな如くチタンが痕跡の場合は完全に近
い球状化を示すが、チタン0.34%においては過共析
黒鉛のみ球状化してオーステナイトの粒界の黒鉛は片状
化していることが判る。
珪化カルシウム4係と多量のカルシウム合金を使用する
ことは経費と作業性の為工業的には実施が不可能である
従ってこれが工業的に成功する為には特許第30044
1号(鉄カルシウム基合金)又は特許第858399号
(溶融鉄鋼類に対するカルシウム添加用クラツド線材)
の如き方法によってカルシウム合金の添加量を1%程度
に低下することができる。
かかる鉄カルシウム基合金、カルシウム添加用クラツド
線材を使用する場合にカルシウム以外のアルカリ土類金
属,希土類金属がカルシウム相当量以下含有されること
は何等差支えない。
併しカルシウム残留量0.001以上o.o25%未満
であって、カルシウム以外のアルカリ十類金属,希土類
金属が残留量0.025以上であると初晶黒鉛,共晶点
にて析出する黒鉛の一部が球状化するため本発明の特性
が害されるので好ましくない。
次に本発明において成分組成を限定する理由を説明する
Cは2係より少ないと鋳造性が劣化し、一方4.0係よ
り多いと脆くなるので、Cは2.0〜4.0係の範囲内
にする必要がある。
Caはo.oo1%より少ないと黒鉛の球状化が困難に
なり、一方0.03%より多いと、不経済であると共に
黒鉛の球状化率が50%以上となるので好ましくない、
Caは0.001〜0.03係の範囲内にする必要があ
る。
壊乱元素の総和がo. i %より少ないと、黒鉛が完
全球状化し、一方1.0係より多いと、球状黒鉛の生成
が困難となるので、壊乱元素の総和は0.1〜1.0%
の範囲内にする必要がある。
Siはo. 5%より少ないと黒鉛が析出せず、一方4
.0係より多いと脆くなるので、Siは0.5〜4.0
%の範囲内にする必要がある。
Sは0.0301)より多いと黒鉛が球状化が困難とな
るので好ましくなく、またSが0.005%以下となる
と黒鉛の球状化率が50係以上となるので好ましくない
従って、Sはo.oos%を超えo.o30I)以下に
する必要がある。
酸素はo.oos%より多いと黒鉛化が困難になるので
、酸素は0.008%以下にする必要がある。
Ca以外のアルカリ士類金属,希土類金属の総和が0.
03%より多いと過共析球状黒鉛以外の黒鉛が一部球状
化して、完全球状黒鉛鋳鉄に近づき、本発明鋳鉄が得ら
れないので前記総和は0.03%以下にする必要がある
次に本発明を実施例について説明する。
実施例 1 溶解原料には古銑又は木炭銑を使用し、マグネシアライ
ニングを施した高周波誘導炉により約100Kを溶解し
た、最高加熱温度は1550°Cで出湯後のカルシウム
合金の処理温度は14500C〜1500゜C最終鋳込
温度は1410゜Cであった。
取鍋にて75k9づつを分湯してカルシウム合金を1%
とその1/3の弗化カルシウムとを添加した。
添加合金の化学組成と鋳鉄の化学組成は次の通りである
その顕微鏡組織は第2図のチタン0.34%でカルシウ
ムシリサイド4%添加の場合と同様に過共析球状黒鉛の
み球状化して、黒鉛の周囲にフエライトを伴なっていた
抗張力は3 5. 8 kg/my?t、伸び25係、
硬度はRbの82.4であった。
実施例 2 低周波誘導炉で1480〜1515°Cに溶解したFC
3 0用溶銑を1000kg容量の取鍋に注湯除滓後
casi5o%を含有する外径8mmのカルシウムシリ
サイドクラツドワイヤー0.8%を25m/分の速度で
線材繰出機で添加した。
添加後の化学組成並びに機械的性質は次の通りであった
顕微鏡組織は均一な片状黒鉛を含み一部に球状黒鉛を含
む強靭鋳鉄であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶湯中のTi含有量とCaSi添加量との関係
が鋳鉄の黒鉛組織に及ぼず影響を示す図、第2図はチタ
ン含有量がそれぞれ異なる溶湯にCaSiとCaF2と
を添加処理した鋳鉄の組織を示す顕微鏡写真である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 020〜4.0係;Si0.5〜4.OL:I);
    CaO.OO1%以上o.o25%未満; A7,Sb
    ,As,BitPb+SetTe,Sn,Tiのうちか
    ら選ばれる何れか少なくとも1種0.1〜10傑;S0
    .005係を超え0.03%以下;oo.oos%以下
    ;Ca以外のアルカリ十類金屈、希土類金属のうちから
    選はれる何れか1種または2種の合計含有量0.03%
    以下;残部実質的にはFeよりなり黒鉛の一部が過共析
    球状黒鉛よりなる靭性鋳鉄。
JP53102873A 1978-08-25 1978-08-25 黒鉛の一部が過共析球状黒鉛よりなる靭性鋳鉄 Expired JPS5814867B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2926613B2 (ja) * 1987-11-13 1999-07-28 ブラザー工業株式会社 ミシンの情報表示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5431022A (en) * 1977-08-11 1979-03-07 Toyota Motor Corp Nodular graphite cast iron

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