JP2613612B2

JP2613612B2 - 黒鉛鋳鋼

Info

Publication number: JP2613612B2
Application number: JP63029314A
Authority: JP
Inventors: 智紀羽生田; 貞行中村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPH01205058A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は黒鉛鋳鋼に係り、特に鋳造のままで、被削性
と機械的性質（延性）に優れた黒鉛鋳鋼の特性の改善に
関するものである。

（背景技術）従来から、塑性加工や切削加工等を容易とするため
に、鋳鋼の内部に球場黒鉛を析出させた黒鉛鋼乃至は黒
鉛鋳鋼が知られている。ところで、そのような黒鉛を鋳
鋼中に析出させるには、黒鉛鋼では黒鉛化熱処理を施せ
ば良いが、鋳鋼においても同様な熱処理により黒鉛を析
出させようとすると、その熱処理に長時間を要し、しか
も析出した黒鉛が粗大で、形状が球状とならないため
に、熱処理では所期の目的を達成するのが難しいとされ
ている。尤も、鋳鋼に対しては、溶製時にマグネシウ
ム，カルシウム等を接種すると、鋳造のままで球状黒鉛
を鋳物中に生成させることが出来るが、球状黒鉛の分布
が均一ではなく、しかも析出した黒鉛粒径が大きいた
め、被削性の製品特性は充分に満足し得るものではなか
ったのである。

このため、本発明者らは、先に、特開昭61−248284号
として、溶製時に希土類元素の接種を行なう改善策を提
案し、これによって、鋳造のままで、微細な球状黒鉛が
鋳物中に均一に析出，分布した、被削性と機械的性質に
優れた鋳鋼を得ることが出来ることとなった。

ところが、本発明者らの更なる研究の結果、このよう
な、従来の黒鉛鋳鋼に比べて優れた特性を有する快削黒
鉛鋳鋼にあっては、マンガン、クロム等の炭化物形成元
素を添加して、その強度を向上せしめようとした場合に
おいて、析出黒鉛が粗大且つ不均一となる問題を生じる
ことが明らかとなったのである。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、上記の事情を背景にして為
されたものであって、その解決すべき課題とするところ
は、先に提案した快削黒鉛鋳鋼の優れた特性を損なうこ
となく、換言すれば鋳造のままで、微細且つ均一な球状
黒鉛が析出せしめられるようにすると共に、かかる鋳鋼
の強度を向上せしめようとすることにある。

（解決手段）そして、本発明は、かかる課題解決のために、重量基
準で、0.45〜2.0％の炭素（Ｃ）、1.0〜3.2％のケイ素
（Si）、0.01〜1.0％の希土類元素（REM）を含み、且つ
0.005〜0.400％のカルシウム（Ca）及び0.005〜0.400％
のマグネシウム（Mg）のうちの１種若しくは２種を含む
と共に、更に0.3％を越え、2.0％以下のマンガン（M
n）、0.1％を越え、1.0％以下のクロム（Cr）、0.01％
を越え、1.0％以下のモリブテン（Mo）、0.01％を越
え、0.5％以下のタングステン（Ｗ）、0.01％を越え、
0.5％以下のバナジウム（Ｖ）、0.01％を越え、0.5以下
のニオブ（Nb）、及び0.015％を越え、0.5％以下のチタ
ン（Ti）のうちの１種若しくは２種以上を含む、残部が
鉄（Fe）及び不可避的不純物からなる、黒鉛平均粒径が
3.0μｍ以下の、被削性と延性に優れた黒鉛鋳鋼を、そ
の要旨とするものである。

このように、本発明にあっては、鋳造のままで、極め
て微細且つ均一な球状黒鉛を析出せしめるべく、REMを
添加する一方、強度を向上させるために添加されるMn,C
r等の炭化物形成元素によって惹起される析出黒鉛の粗
大化、不均一化を、CaやMgの添加により防止するように
したのである。即ち、黒鉛鋳鋼においては、析出黒鉛が
微細且つ均一なもの程、同じ引張強さにおいて比較する
と、延性、被削性が良好となるのであり、それ故、本発
明において、炭化物形成元素とCa,Mgを添加することに
より、黒鉛平均粒径を3.0μｍ以下と為し、以てより高
強度で、しかも延性、被削性の優れた黒鉛鋳鋼を製造す
ることが出来たのである。

ところで、かかる本発明に従う快削黒鉛鋳鋼の各合金
成分の作用並びにその含有量の限定理由は、以下の通り
である。なお、以下に示される百分率は、何れも重量を
基準とするものである。

C:0.45〜2.0％この元素は、鋳鋼中の黒鉛生成に不可欠な元素であ
り、その下限値（0.45％）に満たない含有量では、球状
黒鉛の析出量が少なく、黒鉛による被削性向上効果が充
分でない。また、上限値（2.0％）を越えるようになる
と、網目状黒鉛が析出して、機械的性質が低下し、好ま
しくない。

Si:1.0〜3.2％ Siは黒鉛の析出を促進する。その含有量が1.0％未満
では、その効果が小さく、黒鉛析出量が少ない。一方、
3.2％を越える含有量では、鋳鋼の硬度が増大し、延性
が著しく低下する問題を惹起する。

REM:0.01〜1.0％ REMとしては、原子番号57のLaから原子番号71のLuま
での元素を指し、この１種または２種以上が用いられる
こととなるが、そのようなREMは黒鉛の析出を促す元素
である。そして、その効果は、0.01％程度の低い含有量
から認められ、0.1〜1.0％の範囲で充分に高められる。
しかし、1.0％を越えるような含有量になると、鋳物の
ヒケが大きく、割れが生じる恐れがある。

Ca:0.005〜0.400％ Mg:0.005〜0.400％これらの元素は、後述する炭化物形成元素を添加した
場合において惹起される、析出黒鉛の粗大化、不均一化
を防止する効果を有する。そして、その効果を充分に奏
せしめるためには、それら元素は、それぞれ、少なくと
も0.005％以上添加せしめる必要があるが、それら元素
を、その上限値の0.400％を越えて添加しても、その効
果は飽和するようになり、より以上の微細化効果を期待
することは困難となる。

Mn:0.3％超,2.0％以下 Cr:0.1％超,1.0以下 Mo:0.01％超,1.0％以下 W:0.01％超,0.5％以下 V:0.01％超,0.5％以下 Nb:0.01％超,0.5％以下 Ti:0.015％超,0.5％以下これらの元素は何れも炭化物形成元素であって、それ
ら元素の少なくとも１種の添加により、鋳鋼中に炭化物
を形成して、機械的性質、特に強度を向上せしめること
となるが、それら元素のそれぞれの下限値に満たない添
加では、その添加効果を充分に発揮することが出来な
い。また、これら元素をそれぞれの上限値以上含有する
ようになると、黒鉛の球状化を著しく阻害し、靭延性を
低下せしめる等の問題を惹起する。

（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更
に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、その
ような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるも
のでないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上
記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限
りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。

先ず、下記第１表に示される合金成分からなる組成の
鋳鋼を、50kg誘導炉で溶製して、第１図（ａ）及び
（ｂ）に示される鋳造品を砂型鋳造し、次いで、その得
られた鋳造品を770℃×２時間の熱処理を施した後、空
冷した。そして、この得られた鋳造品について、それぞ
れ、切削試験及び引張試験を行なうと共に、顕微鏡観察
を行なった。なお、REMとしてはミッシュメタルを使用
した。また、No.1〜13は、本発明に従う鋳鋼であり、更
にＡ〜Ｄは、それぞれの本発明鋼に対応する引張強さを
有するように調整された比較鋼である。

ところで、引張強さ及び伸びの試験方法は、第１図
（ａ）及び（ｂ）に示される如く、各鋳造品より、その
破線部分をJIS4号引張試験片として取り出し、それぞれ
の試験を行なった。また、切削能率に係る試験は、第１
図（ａ）及び（ｂ）に示される鋳造品の健全部のドリル
寿命試験によって行なった。より具体的には、工具とし
て、SKH51,φ５ストレートシャンクドリルを用い、送
り:0.1mm/rev、穴深さ:20mmにて、各鋳造品の工具寿命
と切削速度との関係を求め、比較鋼Ａの工具寿命が1000
mmとなる切削速度を基準（100）として、それに対する
各鋳造品の工具寿命が1000mmとなる切削速度の比を、切
削能率とした。

得られた結果を、黒鉛平均粒径と共に、下記第２表に
示す。

かかる第１表と第２表の対比から明らかなように、本
発明鋼１と比較鋼Ａとは、60kg f/mm²級の引張強さに調
整されたものであり、また本発明鋼2,3,4と比較鋼Ｂと
は、70kg f/mm²級の引張強さに、更に、本発明鋼５と比
較鋼Ｃとは、80kg f/mm²級の引張強さに、そしてまた、
本発明鋼６〜13と比較鋼Ｄとは、90kg f/mm²級の引張強
さに、それぞれ調整されたものであるが、比較鋼A,B,C,
Dに比べて、本発明鋼１〜13にあっては、CaやMgの添加
効果によって、析出黒鉛の平均粒径が3.0μｍ以下の著
しく小さなものとなり、そして伸びや切削能率が著しく
向上されているのである。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明に従う黒鉛鋳
鋼は、希土類元素の効果により、鋳造のままで、微細且
つ均一な球状黒鉛を析出せしめた快削黒鉛鋳鋼の強度
を、Mn,Cr等の炭化物形成元素の量により調整しつつ、C
a及び／又はMgの添加により黒鉛の析出状況（粒径，分
布）を改善して、その延製、被削性を向上せしめ得たも
のであり、換言すれば被削性や機械的性質を向上せしめ
つつ、強度特性を効果的に高め得たものであって、そこ
に、本発明の格別顕著な技術的意義が存するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例におい
て、砂型鋳造された鋳造品の正面図及びその側面図を示
すものである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量基準で、0.45〜2.0％の炭素、1.0〜3.
2％のケイ素、0.01〜1.0％の希土類元素を含み、且つ0.
005〜0.400％のカルシウム及び0.005〜0.400％のマグネ
シウムのうちの１種若しくは２種を含むと共に、更に0.
3％を越え、2.0％以下のマンガン、0.1％を越え、1.0％
以下のクロム、0.01％を越え、1.0％以下のモリブテ
ン、0.01％を越え、0.5％以下のタングステン、0.01％
を越え、0.5％以下のバナジウム、0.01％を越え、0.5％
以下のニオブ、及び0.015％を越え、0.5％以下のチタン
のうちの１種若しくは２種以上を含む、残部が鉄及び不
可避的不純物からなる、黒鉛平均粒径が3.0μｍ以下
の、被削性と延性に優れた黒鉛鋳鋼。