JP2603980B2

JP2603980B2 - 高断熱性鋳鉄

Info

Publication number: JP2603980B2
Application number: JP374488A
Authority: JP
Inventors: 隆宣西村; 基夫鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH01180942A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は例えば各種成形機部品の如く高精密性と高断
熱性が要求される構成材として好適な高断熱性鋳鉄に関
する。

（従来の技術）従来、よく知られているように、熱処理炉、溶解炉あ
るいは反応炉等の炉壁には断熱材として気孔率の高い各
種レンガや綿状のセラミックスファイバ等からなる断熱
材が用いられ、高温室内の熱の発散や伝達を防止し、エ
ネルギの消耗低減（保温）と低温部の熱からの保護（遮
熱）とが図られている。ところが、レンガやセラミック
スファイバ等の断熱材は、材料自体が低熱伝導性のもの
であるだけでなく、熱伝導率が非常に低い（6.2×10^-5c
al/cm・ｓ・℃）空気を多量に包含しているもので、機
械的強度、例えば耐衝撃性や剛性が低く、また複雑な形
状とすることが困難である。

このため上記の材料は一般に機械、器具部品としての
構造材には適用されず、これらの構造材にはオーステナ
イトステンレス鋼等が採用されている。オーステナイト
ステンレス鋼は熱伝導率が0.04〜0.05cal/cm・ｓ・℃と
比較的低く、例えば風呂桶や魔法びん等の容器壁として
用いられている。

しかし、ステンレス鋼は鋳造性や加工性が一般鋳鉄に
比べて低く、金属業界で用いられている鋳造用金型、ダ
イキャストマシンや熱間加工機の部品、あるいは樹脂業
界等で用いられる射出成形器用ノズルチップやその他の
部品等の如く、近年極めて高度の精密性が要求されるよ
うになった各種の構成材としては適用が困難である。ま
た、オーステナイトステンレス鋼でも断熱性が不十分な
場合も多い。例えば内部が400〜500℃に加熱される金型
の場合、この金型から隣接する制御用機器にその高熱が
伝達されると、機器の操作上支障を生じる場合等があ
り、このような高精密成形装置等に対しては、オーステ
ナイトステンレス鋼以上の高断熱性を有する構造材が望
まれる。

（発明が解決しようとする課題）近年、成形機等の各種分野で用いられる部品に対して
は、より一層の高精密性および高断熱性が要求されるよ
うになっており、従来用いられているオーステナイトス
テンレス鋼等では十分その要求が満されなくなってきて
いる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、熱
伝導率が0.02cal/cm・sec・℃以下という高断熱性を有
するとともに、一般鋳鉄並の機械的強度、加工性を有す
る高断熱性鋳鉄を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用）本発明の高断熱性鋳鉄は、重量比で炭素0.8〜1.5％、
シリコン3.5〜5.0％、マンガン0.4％以下、ニッケル18
〜36％、マグネシウム0.04〜0.1％を含み、残部が一般
鋳鉄に含まれる成分からなる組成を有することを特徴と
する。

以下に上記の成分組成の範囲限定理由について述べ
る。

ニッケル（Ni）は材料基地をオーステナイト組織にす
るために含有するものである。オーステナイト組織の鋳
鉄は、フェライトやパーライト、マンテンサイト等の他
の組織のものよりも低熱導性が低いからである。材料全
体をオーステナイト組織とするためには18％以上の含有
量が必要である。ただし、Niの含有量が36％を超えると
基地鉄が軟質となって加工性、強度が低下し、鋳造性も
悪くなる。このことから、Ni含有量は18〜36％、好まし
くは20〜25％である。なお、オーステナイト基地鉄は、
−100℃以下の低温で特に著しい断熱性を示す。

また、炭素（Ｃ）は熱伝導率を高める方向に作用する
ので熱伝導率低下のためにはＣ含有量を少なくすること
が望ましいが、Ｃ含有量が低過ぎると鋳造性および被削
性が悪くなる。良好な鋳造性および被削性を確保するた
めのＣ含有量は0.8％以上、好ましくは1.0％以上であ
る。但し、Ｃの含有量が２％を超えると黒鉛化が著し
く、固溶Ｃ量が低下して機械的性質が悪くなるため、Ｃ
含有量の上限は1.5％とすることが好ましい。

シリコン（Si）は熱伝導率を低下させる方向に作用す
る。したがって断熱性を上げるためには含有量が多い程
良く、3.5％以上が効果的であるが、5.5％以上になる
と、Niと金属間化合物を生成するため、それ以下、好ま
しくは５％以下とする。

マンガン（Mn）は熱伝導率を高める方向に作用する。
したがって、断熱性を上げるためには含有量が少ない程
良いが、天然には鉄鉱中に併存しており、精鉄後も残存
する。但し、その含有量が0.4％以下では、熱伝導率へ
の影響は少ないため、その範囲での含有は許容される。

マグネシウム（Mg）は組織中の黒鉛を球状化させる。
黒鉛球状化は熱伝導率の低下に重要な因子である。ま
た、鋳造性、被削性等の機械的性質を向上させる方向に
作用するため、0.04％以上含有することが望ましい。し
かし、その含有量が0.10％を超えると熱伝導率を高め
る。そこでMg含有量は0.04〜0.10％、好ましくは0.04〜
0.06％とする。

なお、残りの一般鋳鉄中にはイオウ（Ｓ）が約0.05
％、リン（Ｐ）が0.01％以下含まれるが、これらは熱伝
導率に大きい影響はなく、含有量が少なければ機械的性
質を向上することから、ＳおよびＰそれぞれの含有量は
好ましくは0.03％および0.03％以下である。

発明者における種々の実験結果によれば、高Niオース
テナイト鋳鉄の熱伝導率は成分組成と以下の関係にある
ことが判った。

＜実施例＞誘導電気炉で鋳鉄、軟鋼、NiFe−Si、加炭材（Ｃ）お
よび返材を溶融し、1600℃で出湯、Mg処理（黒鉛球化）
および接種（Fe−Si添加）の後、鋳型に注湯（1450℃〜
1320℃）し、種々の試料を得た。

得られた成分組成と熱伝導率との関係を下記の第１表
に示し、機械的特性を下記の第２表に示す。

本発明による成分範囲内での実施例（１〜９）の範囲
内であれば、第１表に示すように、熱伝導率が全て0.02
cal/cm・sec・day以下であり、高い断熱効果が発揮でき
る。また、これらの実施例のものは、第２表に示すよう
に、引張り強さが40kgf/mm²以上、耐力が38kgf/mm²以
上、伸びは15％以上であり、機械的強度が優れているこ
とが判る。また、鋳造性および被削はともに良く、各種
構造材料として好適に実施できることが判る。このよう
に、実施例によるものは、断熱性が高く、かつ一般鋳鉄
（比較例10）並の機械的特性を有することが確認され
た。

これに対し、比較例１〜９で示したものは、第１表お
よび第２表に示したように、熱伝導率、機械的強度また
は性質のいずれかの点で劣っていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、熱伝導率が0.02cal/
cm・sec・day℃以下の高断熱性を有し、しかも一般鋳鉄
並の機械的強度、加工性等を有するものが実現でき、構
造材料として必要な剛性や靭性を有し、かつ高い断熱性
を要求される機械部品や容器に適した鋳鉄が提供できる
ようになる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で炭素0.8〜1.5％、シリコン3.5〜
5.0％、マンガン0.4％以下、ニッケル18〜36％、マグネ
シウム0.04〜0.1％を含み、残部が一般鋳鉄に含まれる
成分からなる組成を有することを特徴とする高断熱性鋳
鉄。