JPS6353240A - エキゾ−ストマニホ−ルド用鋳鉄 - Google Patents

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
用鋳鉄に関する。

（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、ｒｃｖ　ａｏ（フンバクト　バーミ
キ二う鋳鉄）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）・ンドプツク　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、−＋：の
倒外たし得ず、従来バルブ、バルブシートあるいはＥＧ
Ｒバルブでしか問題のなかった酸化鉛（ＰｂＯ）　ｉｃ
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給ガソリン
使用地域で発生するが、特にｐｂ量が３、５　ｔ　／　
ｇａｔ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おっ
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＝ｙｉｔ−ルド用鋳鉄
を提供することにある。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明の、上記従来の問題点を解決するためのＥｘマニ
ホールド用鋳鉄は、 重ｔチで、Ｃ１，５〜２．５チ、　Ｓｌ　１．０チ以下
、Ｐ０．０２％以下、Ｍｎ０．５％以下、ｓｏ、ｏｓ％
以下、Ｃｒ　４．５〜８．５　％、Ｎｂ　０．１５〜０
．７５％、残部Ｆｓより成し、Ｃ十発（Ｓｉ＋Ｐ）　　
で与えられるＣＥ値が１．５〜２．８の範囲にあること
を特徴とする。

ここで、Ｃ及びＳｔは、鋳造性を良くするために重要な
元素であるが、Ｃは多すぎると高温での使用時に膨張や
変形あるいは亀裂などが発生しやすい。これは高温で組
織変化が起こりやすいためである。−万、Ｓｌは耐ｐｂ
腐食に対し弱い元素であるため極力少ない方が望ましい
。

従ってＣは１．５〜２．５チの範囲、ｓｉは１．　０以
下として好結果が得られる。

Ｐ、Ｍｎ及びＳは、不純物程度の混入は許容しえるもの
の、いずれも多くな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、Ｐ、Ｍｎ及びＳ各々、０．０
２％、０．５％及び０．０５以下とするのが必要で、可
能な限り少ない方が望ましい。

Ｃｒは、耐酸化性、耐ＰｂＯ腐食性Ω向上に有効である
が、本発明の成分系においては４．５−未満では七の効
果が小さく、８．５チを越えるとＣｒ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、熱処理を行なっ
ても硬度が低下しないため加工性を損なう。七のためＣ
ｒ含有量は４．５〜８．５−の範囲にあることが必要で
ある。

Ｎｂは粒界強化と耐酸化性向上に寄与する元素であり、
０．１５％未満ではその効果は充分に発揮されず、一方
０．７５　％を越えるとそれ以上の効果はみられずコス
ト高になるだけであるので、Ｎｂの好ましい含有量は０
．１５〜０．７５％の範囲となる。

ＣＥ値（Ｃａｒｂｏｎ　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　　Ｖａ
ｌｕｅ）は１、５以下ではプローホールの多発がみられ
。

２．８以上では黒鉛の析出がみられ、強度、熱疲労の低
下が始まるため、１．５〜２．８の範囲にあることが必
太である。

本発明のＥｘマニホールド用鋳鉄は、従来の鋳鉄と鋼の
中間材に位置すると云えるもので、Ｅｘマニホールドを
製作するに当っては、上記成分組成となるように材料を
組合せて鋳造した物を、好ましくは９１０〜９４５℃で
０．５ｈｒ以上加熱保持して均一なオーステナイト状態
にした後、５０〜１３０Ｃ／ｈｒ　の冷却速度で５００
℃まで冷却し、その後一般放冷する。

（作用） 上記のような成分組成とすることによって、その鋳鉄の
耐ｐｂｏＸ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向性も向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。

実施例１ ２０Ｋｆ高周波溶解炉を用いて大気ｎ解を行い、出湯温
度１６００℃以上、注湯温度１５５０℃の条件で鋳込ん
で、成分組成の異なる各種の鋳造試験片（２０■ＸＩＯ
瓢×５１ａＩの直方体）を得、これを後述するｐｂｏ　
　腐食試験に供した。供試材として本発明材および比較
材の他に、烙らに比較のため、工場規格で溶解した従来
材の高Ｓｔ球状黒鉛鋳鉄も含めた。それらの組成は第１
表（残部Ｆｅは無表示、後の第２表にても同じ）に示す
とおりであり、表中の数値は％Ｆ６基地中の各元素の含
有″４（重量部）を表わす。

第　　１　　表 ＰｂＯ腐食試験は板厚５鵠の前記試験片をＰｂＯ粉末中
に埋没嘔せ、８００℃にて１００時間保持する方法によ
った。評価は試験後の板厚減少量を測定する方法によっ
た。

七の結果を第１図に示す。それによると、従来より使用
されている高Ｓｔ球状黒鉛鋳鉄の板厚減少量は５■（残
存板厚０−）であるのに対し１本発明材人〜Ｃは、七の
板厚減小量がいずれも０．９諺以下（平均的０．７　ａ
ｍ　）であり、極めて優れた耐ｐｂｏ　腐食性を示すこ
とが判る。

比較材１は１本発明による８１量の上限値以上にＳｉを
添加した材料であり、その板厚減少量を本発明材のそれ
と比較して判るように、Ｓｉ量の増加は、耐ＰｂＯ腐食
性を悪化させることを示している。

比較材２は、本発明によるＣｒｆの上限値以上にＣｒを
添加した材料である。耐ＰｂＯ腐食性は本発明材と同等
でおり問題はないが、焼鈍処理を行なっても硬さが高く
、約Ｈマ３５０（試験荷重２０９）であるため加工性が
著しく低下する。

比較材３は、本発明に係る成分含有量の範囲よりもＣｒ
を少なく且つＮｂ　を多く添加したものであり、木材も
また比較材１と同様に、本発明材に比べ約３倍の板厚減
少量が見られた。これはＣｒの効果が少ないためであり
、Ｎｂを少々増した位では十分な耐ＰｂＯ腐食性を得る
ことができない事を示している。

比較材４は、ＣＥ値が本発明に係る範囲より低いもので
あり、そのためブローホール、ひけ巣等が多発し、試験
できる状態ではなかったため試験は中止し九。

実施例２ 実施例１と同様の手順により、第２表に示す組成の本発
明材Ｄ−Ｆｋ得、これらを大気酸化試験に供し九。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Ｓｔ球状黒鉛鋳鉄を得、同じ試験に供した。

第　　２　　表 試験は、実施例１で用いたものと同一形状の試験片を用
い、これを９５０℃Ｉ／ｃ１００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Ｄ〜Ｆは、従
来材の高Ｓｔ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。

なお、第３図（、）、（ｂ）は本発明材の金属組織ヲ示
したもので、黒鉛を含まず、炭化物が微細に分布した状
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鋳鉄は、耐ＰｂＯ腐食性が著しく向
上したものとなり、有鉛ガソリンを使用する地域、例え
ば欧州、中近東地域を走する自動車のエキゾーストマニ
ホールドに採用すれば、その使用寿命を著しく長くする
ことができる。

また、大気中における耐高温酸化性にも優れ、高速用工
／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する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のエキゾーストマニホールド用鋳鉄の
実施例のｐｂｏ腐食試験結果を比較材及び従来材と対比
して示すグラフ、 第２図は、他の実施例の大気酸化試験結果を従来材と対
比して示すグラフ、 第３図（＆）及び（ｂ）は、実施例の金属組織を示す顕
微鏡写真である。 第１図 第２図 第３図 ｘｌｏｏ（倍率） Ｘ　４００　（倍率）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量部で、Ｃ１．５〜２．５％、Ｓｉ１．０以下、Ｐ０
   ．０２％以下、Ｍｎ０．５％以下、Ｓ０．０５％以下、
   Ｃｒ４．５〜８．５％、Ｎｂ０．１５〜０．７５％、残
   部Ｆｅより成り、Ｃ＋１／３（Ｓｉ＋Ｐ）で与えられる
   ＣＥ値が１．５〜２．８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鋳鉄。