JP7743971B2 - iron castings - Google Patents
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Description
本発明は、フェライト系の鋳造用材料を用いて製造された鉄鋳物に関する。 The present invention relates to iron castings produced using ferritic casting materials.
特許文献1の要約には、優れた耐熱疲労性を有する耐熱鋳鋼を提供することが記載されている。また、特許文献1の要約には、C、Si、Mn、P、SおよびCrの含有量がそれぞれ、0.10重量%≦C<0.30重量%、2.0重量%≦Si≦4.0重量%、0.3重量%≦Mn≦1.0重量%、P≦0.04重量%、S≦0.30重量%、5.0重量%≦Cr≦15.0重量%であり、残部が実質的にFeである組成を有し、マトリックスの鋳造組織が、フェライト相およびパーライト相よりなる混相組織であり、これにより、耐熱鋳鋼の熱疲労寿命を延ばし、また常温伸びを良好にして、その耐熱疲労性を向上させることができることが記載されている。The abstract of Patent Document 1 states that a heat-resistant cast steel with excellent thermal fatigue resistance is provided. The abstract also states that the contents of C, Si, Mn, P, S, and Cr are 0.10 wt%≦C<0.30 wt%, 2.0 wt%≦Si≦4.0 wt%, 0.3 wt%≦Mn≦1.0 wt%, P≦0.04 wt%, S≦0.30 wt%, and 5.0 wt%≦Cr≦15.0 wt%, respectively, with the balance being substantially Fe, and that the cast structure of the matrix is a multiphase structure consisting of ferrite and pearlite phases, thereby extending the thermal fatigue life of the heat-resistant cast steel and improving its room-temperature elongation, thereby improving its thermal fatigue resistance.
フェライト系の鋳造用材料を用いて伸びを向上させた鉄鋳物を提供する。 We provide iron castings with improved elongation using ferritic casting materials.
本発明の一態様は、フェライト系の鋳造用材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して第1の熱処理を行うことにより得られる鉄鋳物である。鋳造用材料は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrとを含み、残部がFeおよび不可避元素である。第1の熱処理を行うことは、熱処理対象物を750~1380℃の第1の温度範囲で保持することを含む。One aspect of the present invention is an iron casting obtained by performing a first heat treatment on a heat treatment object cast using a ferritic casting material. The casting material contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, and the balance being Fe and unavoidable elements. Performing the first heat treatment includes holding the heat treatment object in a first temperature range of 750 to 1380°C.
上記態様においては、Niの含有量を0.001~0.6質量%にし、Crの含有量を16.0~21.0質量%にした鋳造用材料を用いて鋳造することで、熱処理対象物内にフェライト相を主相として晶出させている。さらに、フェライト相の晶出過程において液相が凝固する際、フェライト相を構成する結晶粒の内部(以下「結晶粒内」という。)に不均一な濃度分布で固溶された溶質元素に対して第1の熱処理を行い、750~1380℃の第1の温度範囲で保持することで、溶質元素を結晶粒内に均一性高く固溶させている。これにより、結晶粒内における溶質元素の偏析を低減させることができる。その結果、鉄鋳物の伸びを向上させることができる。さらに、上記態様においては、鋳造用材料におけるCの含有量を0.0001~0.03質量%にすることで、Cの凝固偏析量を低減させるとともに、微量ながら結晶粒内に凝固偏析したCに対しては第1の熱処理を施すことで、結晶粒内におけるCの偏析を確実性高く低減させることができる。上記態様において、第1の温度範囲で保持することは、熱処理対象物を0.5~6.0時間の第1の時間範囲で保持することを含むことが好ましい。In the above embodiment, a casting material containing 0.001 to 0.6% Ni by mass and 16.0 to 21.0% Cr by mass is used for casting, causing the ferrite phase to crystallize as the main phase within the heat-treated object. Furthermore, when the liquid phase solidifies during the ferrite phase crystallization process, a first heat treatment is performed on the solute elements dissolved with a non-uniform concentration distribution within the crystal grains that make up the ferrite phase (hereinafter referred to as "inside the crystal grains"), and the solute elements are uniformly dissolved within the crystal grains by maintaining the temperature within a first temperature range of 750 to 1380°C. This reduces the segregation of solute elements within the crystal grains. As a result, the elongation of the iron casting can be improved. Furthermore, in the above-mentioned aspect, by setting the C content in the casting material to 0.0001 to 0.03 mass%, the amount of solidification segregation of C can be reduced, and by performing the first heat treatment on the small amount of C that has solidified and segregated within the crystal grains, the segregation of C within the crystal grains can be reliably reduced. In the above-mentioned aspect, holding the heat treatment object in the first temperature range preferably includes holding the heat treatment object in a first time range of 0.5 to 6.0 hours.
上記鉄鋳物は、第1の熱処理を行うことの後に、熱処理対象物に対して第2の熱処理を行うことにより得られることが好ましい。第2の熱処理を行うことは、熱処理対象物を20~1080℃の第2の温度範囲で保持することを含むことが好ましい。フェライト相の結晶粒内または結晶粒の境界(以下「結晶粒界」という。)に分布した溶質元素に対して第2の熱処理を行い、20~1080℃の第2の温度範囲で保持することで、結晶粒内または結晶粒界における溶質元素の偏析状態を制御している。これにより、例えば、溶質元素の偏析を減少させたり、溶質元素の偏析傾向を変化させたりしやすい。その結果、鉄鋳物の伸びをより一層向上させやすい。上記態様において、第2の温度範囲で保持することは、熱処理対象物を0.3~48時間の第2の時間範囲で保持することを含むことが好ましい。The iron casting is preferably obtained by performing a second heat treatment on the heat-treatment object after the first heat treatment. The second heat treatment preferably includes holding the heat-treatment object at a second temperature range of 20 to 1080°C. By performing the second heat treatment on solute elements distributed within the ferrite phase grains or at the grain boundaries (hereinafter referred to as "grain boundaries") and holding the second temperature range of 20 to 1080°C, the segregation state of the solute elements within the grains or at the grain boundaries is controlled. This, for example, makes it easier to reduce the segregation of solute elements or change the segregation tendency of solute elements. As a result, it is easier to further improve the elongation of the iron casting. In the above aspect, holding the second temperature range preferably includes holding the heat-treatment object for a second time range of 0.3 to 48 hours.
鋳造用材料は、0.0001~0.03質量%のNをさらに含むことが好ましい。鋳造用材料におけるNの含有量を0.0001~0.03質量%にすることで、Nの凝固偏析量を低減させるとともに、微量ながら結晶粒内に凝固偏析したNに対しては第1の熱処理を施すことで、結晶粒内におけるNの偏析を確実性高く低減させることができる。 It is preferable that the casting material further contains 0.0001 to 0.03 mass% N. By setting the N content in the casting material to 0.0001 to 0.03 mass%, the amount of N that solidifies and segregates is reduced, and by subjecting the small amount of N that has solidified and segregated within the crystal grains to the first heat treatment, it is possible to reliably reduce the segregation of N within the crystal grains.
鋳造用材料は、0.001~1.0質量%のMnをさらに含むことが好ましい。鋳造用材料におけるMnの含有量を0.001~1.0質量%にすることで、オーステナイト相の析出を抑制することができる。このため、常温域から高温域にわたりフェライト相を安定させやすく、第1の熱処理に伴う相変態を抑制しやすい。したがって、相変態に伴う延性の低下を抑制することができる。 The casting material preferably further contains 0.001 to 1.0 mass% Mn. By setting the Mn content in the casting material to 0.001 to 1.0 mass%, the precipitation of the austenite phase can be suppressed. This makes it easier to stabilize the ferrite phase from room temperature to high temperature, and to suppress the phase transformation associated with the first heat treatment. Therefore, the decrease in ductility associated with the phase transformation can be suppressed.
鋳造用材料は、0.1~0.3質量%のTiをさらに含むことが好ましい。鋳造用材料におけるTiの含有量を0.1~0.3質量%にすることで、結晶粒を微細化し、フェライト相中における結晶粒界の割合を増加させることができる。このため、結晶粒界における溶質元素の偏析濃度を低下させやすい。したがって、鉄鋳物の伸びを向上させやすい。 It is preferable that the casting material further contains 0.1 to 0.3 mass% Ti. By setting the Ti content in the casting material to 0.1 to 0.3 mass%, the crystal grains can be refined and the proportion of grain boundaries in the ferrite phase can be increased. This makes it easier to reduce the segregation concentration of solute elements at the grain boundaries, which in turn makes it easier to improve the elongation of the iron casting.
本発明の他の態様は、フェライト系の鋳造用材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して第1の熱処理を行うことにより得られる鉄鋳物であって、第1の熱処理を行うことは、熱処理対象物を750~1380℃の第1の温度範囲で保持することを含む鉄鋳物である。上記鉄鋳物は、第1の熱処理を行うことの後に、熱処理対象物に対して第2の熱処理を行うことにより得られることが好ましい。第2の熱処理を行うことは、熱処理対象物を20~1080℃の第2の温度範囲で保持することを含むことが好ましい。 Another aspect of the present invention is an iron casting obtained by performing a first heat treatment on a heat treatment object cast using a ferritic casting material, wherein the first heat treatment includes holding the heat treatment object in a first temperature range of 750 to 1380°C. The iron casting is preferably obtained by performing a second heat treatment on the heat treatment object after the first heat treatment. The second heat treatment preferably includes holding the heat treatment object in a second temperature range of 20 to 1080°C.
以下、添付図面を参照して、本願が開示する鉄鋳物の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されず、請求の範囲に規定されたものを含む。 Embodiments of the iron castings disclosed in this application will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments and includes those defined in the claims.
本発明の実施形態に係る鉄鋳物を製造するために用いる材料は、フェライト系の鋳造用材料である。「フェライト系の鋳造用材料」は、フェライト相を主相とする鋳造用材料を意味する。例えば、全組織に占めるフェライト相の割合は、50%以上である。全組織に占めるフェライト相の割合は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがより好ましく、92.5%以上であることがより好ましく、95%以上であることがより好ましく、97.5%以上であることがより好ましく、99%以上であることがさらに好ましい。 The material used to produce the iron castings according to the embodiments of the present invention is a ferritic casting material. "Ferritic casting material" refers to a casting material having ferrite as the main phase. For example, the proportion of ferrite in the entire structure is 50% or more. The proportion of ferrite in the entire structure is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 92.5% or more, more preferably 95% or more, more preferably 97.5% or more, and even more preferably 99% or more.
本発明の実施形態において、「鋳造」は、砂型鋳造法、金型鋳造法、ダイカスト法、ロストワックス鋳造法等の各種鋳造法による鋳造を含む。また、元素の「質量%」は、フェライト系の鋳造用材料の質量に対する、元素の質量の百分率を意味する。例えば、「X~Y質量%の元素」の表記は、元素の質量%がX%以上Y%以下であることを意味する。「残部」は、フェライト系の鋳造用材料を構成する成分のうち、列挙された元素以外の成分を意味する。したがって、例えば、「・・・Cと、・・・Niと、・・・Crとを含み、残部がFeおよび不可避元素」の表記は、フェライト系の鋳造用材料を構成する成分のうち、C、NiおよびCr以外の成分がFeおよび不可避元素であることを意味する。また、熱処理条件における「X~Y℃」の表記は、保持温度がX℃以上Y℃以下であることを意味し、「X~Y時間」の表記は、保持時間がX時間以上Y時間以下であることを意味する。In the present invention, "casting" refers to various casting methods, such as sand casting, metal mold casting, die casting, and lost-wax casting. The "mass %" of an element refers to the mass percentage of the element relative to the mass of the ferritic casting material. For example, "X to Y mass % of elements" means that the mass % of the element is X to Y%. The "balance" refers to components other than the listed elements that make up the ferritic casting material. Therefore, for example, "including ...C, ...Ni, and ...Cr, with the balance being Fe and unavoidable elements" means that, of the components that make up the ferritic casting material, the components other than C, Ni, and Cr are Fe and unavoidable elements. In addition, the notation "X to Y°C" in the heat treatment conditions refers to a holding temperature of X to Y°C, and the notation "X to Y hours" refers to a holding time of X to Y hours.
<鋳造用材料の第1の形態>
フェライト系の鋳造用材料(以下「本材料」という。)の第1の形態は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のSiと、0.001~1.0質量%のMnと、0.0001~0.04質量%のPと、0.0001~0.027質量%のSと、0.3~0.8質量%のCuと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.3~0.8質量%のNbと、0.0001~0.03質量%のNとを含み、残部がFeおよび不可避元素である。
<First embodiment of casting material>
A first form of the ferritic casting material (hereinafter referred to as "the material") contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Si, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.0001 to 0.04 mass% P, 0.0001 to 0.027 mass% S, 0.3 to 0.8 mass% Cu, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.3 to 0.8 mass% Nb, and 0.0001 to 0.03 mass% N, with the remainder being Fe and unavoidable elements.
(C:炭素)
本材料の第1の形態は、0.0001~0.03質量%のCを含む。本材料の第1の形態においては、Cの含有量の上限を0.03質量%にすることで、NとともにCをNb炭窒化物として固定することにより、Cr炭窒化物の生成を低減することができる。このため、フェライト相中のCrの含有量の減少を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の耐食性の低下を抑制することができる。また、Cの含有量の上限を0.03質量%にすることで、高温域におけるオーステナイト相の析出を抑制することができる。このため、Crの拡散速度を低下させやすいオーステナイト相の割合を減少させることにより、鉄鋳物の酸化被膜に対するCrの供給量を確保することができる。したがって、鉄鋳物の耐食性を向上させることができる。また、Cの含有量の上限を0.03質量%にすることで、NとともにCをNb炭窒化物として固定しながらもNb炭窒化物の過剰な生成を抑制することができる。このため、結晶粒内や結晶粒界におけるNb炭窒化物の過剰な析出を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。さらに、Nb炭窒化物の過剰な生成を抑制することができるため、フェライト相へのNbの固溶量の減少を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の高温強度を向上させることができる。Cの含有量の上限は、0.02質量%であることが好ましい。Cr炭窒化物やNb炭窒化物の析出を一層抑制することができる。したがって、鉄鋳物の耐食性の低下や脆化を一層抑制することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(C: carbon)
A first embodiment of the material contains 0.0001 to 0.03 mass% C. In the first embodiment of the material, setting the upper limit of the C content to 0.03 mass% allows C to be fixed together with N as Nb carbonitrides, thereby reducing the formation of Cr carbonitrides. This prevents a decrease in the Cr content in the ferrite phase. This, in turn, prevents a decrease in the corrosion resistance of the iron casting. Furthermore, setting the upper limit of the C content to 0.03 mass% prevents the precipitation of austenite phase at high temperatures. This reduces the proportion of austenite phase, which tends to slow the Cr diffusion rate, thereby ensuring a sufficient supply of Cr to the oxide film of the iron casting. This, in turn, improves the corrosion resistance of the iron casting. Furthermore, setting the upper limit of the C content to 0.03 mass% prevents excessive formation of Nb carbonitrides while still fixing C together with N as Nb carbonitrides. This prevents excessive precipitation of Nb carbonitrides within crystal grains and at grain boundaries. Therefore, it is possible to suppress the decrease in ductility of the iron casting and the occurrence of weld cracks. Furthermore, since it is possible to suppress the excessive generation of Nb carbonitrides, it is possible to suppress the decrease in the amount of Nb dissolved in the ferrite phase. Therefore, it is possible to improve the high-temperature strength of the iron casting. The upper limit of the C content is preferably 0.02 mass%. It is possible to further suppress the precipitation of Cr carbonitrides and Nb carbonitrides. Therefore, it is possible to further suppress the decrease in corrosion resistance and embrittlement of the iron casting. The same applies to the following embodiments of this material.
(Si:ケイ素)
本材料の第1の形態は、0.001~1.0質量%のSiを含む。本材料の第1の形態においては、Siの含有量の上限を1.0質量%にすることで、フェライト相へのSiの固溶量の増加を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。また、Siの含有量の上限を1.0質量%にすることで、二酸化ケイ素等の非金属介在物(酸化物)の凝集を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の表面欠陥や内部欠陥の発生を抑制することができる。Siの含有量の下限は、0.4質量%であることが好ましい。二酸化ケイ素等の非金属介在物をNb炭窒化物の析出核として作用させることができる。このため、Nb炭窒化物の凝集を抑制し、結晶粒内にNb炭窒化物を均一に分散させやすい。したがって、結晶粒内におけるNb炭窒化物の過剰な成長を抑制することにより、鉄鋳物の脆性破壊を抑制することができる。Siの含有量の上限は、0.6質量%であることが好ましい。結晶粒内にNb炭窒化物を一層均一に分散させやすく、Nb炭窒化物の過剰な成長を一層抑制することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(Si: silicon)
A first embodiment of the material contains 0.001 to 1.0 mass% Si. In this first embodiment of the material, setting the upper limit of the Si content to 1.0 mass% can suppress an increase in the amount of Si dissolved in the ferrite phase. This can prevent a decrease in the ductility of the iron casting and suppress the occurrence of weld cracks. Furthermore, setting the upper limit of the Si content to 1.0 mass% can suppress the aggregation of non-metallic inclusions (oxides) such as silicon dioxide. This can suppress the occurrence of surface defects and internal defects in the iron casting. The lower limit of the Si content is preferably 0.4 mass%. Non-metallic inclusions such as silicon dioxide can act as nuclei for precipitation of Nb carbonitrides. This suppresses the aggregation of Nb carbonitrides and facilitates uniform dispersion of Nb carbonitrides within the crystal grains. Therefore, by suppressing excessive growth of Nb carbonitrides within the crystal grains, brittle fracture of the iron casting can be suppressed. The upper limit of the Si content is preferably 0.6 mass%. This makes it easier to disperse Nb carbonitrides more uniformly within the crystal grains, and makes it possible to further suppress excessive growth of Nb carbonitrides. The same applies to the following embodiments of the present material.
(Mn:マンガン)
本材料の第1の形態は、0.001~1.0質量%のMnを含む。本材料の第1の形態においては、オーステナイト化元素であるMnの含有量の上限を1.0質量%にすることで、オーステナイト相の析出を抑制することができる。このため、常温域から高温域にわたりフェライト相を安定させることができる。また、Mnの含有量の上限を1.0質量%にすることで、最終凝固部に偏析しやすいMnがSとともに形成する硫化マンガン等の非金属介在物(硫化物)の過剰な生成を抑制することができる。このため、硫化マンガン等の非金属介在物を析出核として、Nb炭窒化物が結晶粒内や結晶粒界に析出することを抑制することができる。したがって、特に結晶粒界に析出したNb炭窒化物による粒界脆化の発生を抑制することができる。Mnの含有量の上限は、0.2質量%であることが好ましく、0.15質量%であることがより好ましい。結晶粒界に析出する硫化マンガン等の非金属介在物の量を低減することができる。このため、二酸化ケイ素等の非金属介在物をNb炭窒化物の析出核として優先的に作用させやすく、結晶粒内にNb炭窒化物を均一に分散させやすい。本材料の下記形態においても同様である。
(Mn: Manganese)
A first embodiment of the material contains 0.001 to 1.0 mass% Mn. In this first embodiment of the material, setting the upper limit of the Mn content, an austenitizing element, to 1.0 mass% can suppress the precipitation of the austenite phase. This allows the ferrite phase to be stabilized from room temperature to high temperatures. Furthermore, setting the upper limit of the Mn content to 1.0 mass% can suppress the excessive formation of non-metallic inclusions (sulfides) such as manganese sulfide, which are formed together with S by Mn, which tends to segregate in the final solidification region. This can suppress the precipitation of Nb carbonitrides within crystal grains or at grain boundaries, using non-metallic inclusions such as manganese sulfide as precipitation nuclei. This can therefore suppress the occurrence of grain boundary embrittlement, particularly due to Nb carbonitrides precipitated at grain boundaries. The upper limit of the Mn content is preferably 0.2 mass%, more preferably 0.15 mass%. This can reduce the amount of non-metallic inclusions such as manganese sulfide that precipitate at grain boundaries. This makes it easier for non-metallic inclusions such as silicon dioxide to act preferentially as nuclei for precipitation of Nb carbonitrides, and makes it easier to uniformly disperse Nb carbonitrides within the crystal grains.
(P:リン)
本材料の第1の形態は、0.0001~0.04質量%のPを含む。本材料の第1の形態においては、Pの含有量の上限を0.04質量%にすることで、フェライト相へのPの固溶量の増加を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。Pの含有量の上限は、0.03質量%であることが好ましい。鉄鋳物の脆化を一層抑制することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(P: Rin)
A first embodiment of the material contains 0.0001 to 0.04 mass% P. In the first embodiment of the material, by setting the upper limit of the P content to 0.04 mass%, it is possible to suppress an increase in the amount of P dissolved in the ferrite phase. This can therefore suppress a decrease in the ductility of the iron casting and the occurrence of weld cracks. The upper limit of the P content is preferably 0.03 mass%, which can further suppress embrittlement of the iron casting. The same applies to the following embodiments of the material.
(S:硫黄)
本材料の第1の形態は、0.0001~0.027質量%のSを含む。本材料の第1の形態においては、Sの含有量の上限を0.027質量%にすることで、最終凝固部に偏析しやすいSがMnとともに形成する硫化マンガン等の非金属介在物(硫化物)の過剰な生成を抑制することができる。このため、硫化マンガン等の非金属介在物を析出核として、Nb炭窒化物が結晶粒内や結晶粒界に過剰に析出することを抑制することができる。したがって、特に結晶粒界に析出したNb炭窒化物による粒界脆化の発生を抑制することができる。Sの含有量の上限は、0.025質量%であることが好ましく、0.020質量%であることがより好ましく、0.015質量%であることがさらに好ましい。Sの含有量の下限は、0.001質量%であることが好ましく、0.004質量%であることがより好ましい。結晶粒界に析出する硫化マンガン等の非金属介在物の量を低減することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(S: sulfur)
A first embodiment of the material contains 0.0001 to 0.027 mass% S. In this first embodiment of the material, setting the upper limit of the S content to 0.027 mass% can suppress the excessive formation of non-metallic inclusions (sulfides) such as manganese sulfide, which are formed together with Mn by S, which tends to segregate in the final solidification portion. This can suppress the excessive precipitation of Nb carbonitrides within crystal grains or at grain boundaries, using non-metallic inclusions such as manganese sulfide as precipitation nuclei. This can particularly suppress the occurrence of grain boundary embrittlement due to Nb carbonitrides precipitated at grain boundaries. The upper limit of the S content is preferably 0.025 mass%, more preferably 0.020 mass%, and even more preferably 0.015 mass%. The lower limit of the S content is preferably 0.001 mass%, more preferably 0.004 mass%. This can reduce the amount of non-metallic inclusions such as manganese sulfide that precipitate at grain boundaries. The same applies to the following embodiments of the material.
(Cu:銅)
本材料の第1の形態は、0.3~0.8質量%のCuを含む。本材料の第1の形態においては、Cuの含有量を0.3~0.8質量%にすることで、鉄鋳物の耐食性を向上させることができる。Cuの含有量の下限は、0.4質量%であることが好ましい。鉄鋳物の耐食性の低下を抑制することができる。Cuの含有量の上限は、0.5質量%であることが好ましい。Cuの析出を抑制し、鉄鋳物の延性の低下を抑制することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(Cu: Copper)
A first embodiment of the material contains 0.3 to 0.8 mass% Cu. In the first embodiment of the material, by setting the Cu content to 0.3 to 0.8 mass%, the corrosion resistance of the iron casting can be improved. The lower limit of the Cu content is preferably 0.4 mass%. This can prevent a decrease in the corrosion resistance of the iron casting. The upper limit of the Cu content is preferably 0.5 mass%. This can prevent Cu precipitation and prevent a decrease in the ductility of the iron casting. The same applies to the following embodiments of the material.
(Ni:ニッケル)
本材料の第1の形態は、0.001~0.6質量%のNiを含む。本材料の第1の形態においては、オーステナイト化元素であるNiの含有量の上限を0.6質量%にすることで、オーステナイト相の析出を抑制することができる。このため、常温域から高温域にわたりフェライト相を安定させることができる。また、Niの含有量の上限を0.6質量%にすることで、オーステナイト相の析出による熱膨張係数の増加を抑制するとともに、高温域における耐酸化性の低下を抑制することができる。Niの含有量の上限は、0.4質量%であることが好ましく、0.3質量%であることがより好ましい。合金コストの増大を抑制しつつ、鉄鋳物の耐食性を向上させることができる。本材料の下記形態においても同様である。
(Ni: Nickel)
A first embodiment of the material contains 0.001 to 0.6 mass% Ni. In this first embodiment of the material, by setting the upper limit of the content of Ni, an austenitizing element, to 0.6 mass%, the precipitation of the austenite phase can be suppressed. This makes it possible to stabilize the ferrite phase from room temperature to high temperatures. Furthermore, by setting the upper limit of the Ni content to 0.6 mass%, it is possible to suppress an increase in the thermal expansion coefficient due to the precipitation of the austenite phase and to suppress a decrease in oxidation resistance at high temperatures. The upper limit of the Ni content is preferably 0.4 mass%, more preferably 0.3 mass%. The corrosion resistance of the iron casting can be improved while suppressing an increase in alloy cost. The same applies to the following embodiments of the material.
(Cr:クロム)
本材料の第1の形態は、16.0~21.0質量%のCrを含む。本材料の第1の形態においては、フェライト化元素であるCrの含有量を16.0~21.0質量%にすることで、常温域から高温域にわたりフェライト相を安定させることができる。また、Crの含有量を16.0~21.0質量%にすることで、鉄鋳物の耐食性を向上させることができる。Crの含有量の下限は、18.0質量%であることが好ましい。鉄鋳物の耐食性を一層向上させることができる。Crの含有量の上限は、19.0質量%であることが好ましい。σ相等の脆化相の析出を抑制し、鉄鋳物の延性の低下を抑制することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(Cr: chromium)
A first embodiment of the material contains 16.0 to 21.0 mass% Cr. In this first embodiment of the material, by setting the content of Cr, a ferrite-forming element, to 16.0 to 21.0 mass%, the ferrite phase can be stabilized from room temperature to high temperature. Furthermore, by setting the Cr content to 16.0 to 21.0 mass%, the corrosion resistance of the iron casting can be improved. The lower limit of the Cr content is preferably 18.0 mass%. This can further improve the corrosion resistance of the iron casting. The upper limit of the Cr content is preferably 19.0 mass%. This can suppress the precipitation of embrittlement phases such as the σ phase, and suppress a decrease in the ductility of the iron casting. The same applies to the following embodiments of the material.
(Nb:ニオブ)
本材料の第1の形態は、0.3~0.8質量%のNbを含む。本材料の第1の形態においては、Nbの含有量を0.3~0.8質量%にすることで、フェライト相へNbを固溶させ、鉄鋳物の高温強度を向上させることができる。また、CやNをNb炭窒化物として固定し、Cr炭窒化物の生成を抑制することで耐酸化性能を向上させることができる。Nbの含有量の上限は、0.6質量%であることが好ましく、0.4質量%であることがより好ましい。過剰な固溶強化やNb炭窒化物の過剰な生成による鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(Nb: niobium)
A first embodiment of the material contains 0.3 to 0.8 mass% Nb. In the first embodiment of the material, by setting the Nb content to 0.3 to 0.8 mass%, Nb is dissolved in the ferrite phase, improving the high-temperature strength of the iron casting. Furthermore, C and N are fixed as Nb carbonitrides, and the formation of Cr carbonitrides is suppressed, improving oxidation resistance. The upper limit of the Nb content is preferably 0.6 mass%, more preferably 0.4 mass%. This suppresses the decrease in ductility of the iron casting due to excessive solid-solution strengthening and excessive formation of Nb carbonitrides, and also suppresses the occurrence of weld cracks. The same applies to the following embodiments of the material.
(N:窒素)
本材料の第1の形態は、0.0001~0.03質量%のNを含む。本材料の第1の形態においては、Nの含有量の上限を0.03質量%にすることで、NがCとともに形成するCr炭窒化物の生成を低減することができる。このため、フェライト相中のCrの含有量の減少を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の耐食性の低下を抑制することができる。また、Nの含有量の上限を0.03質量%にすることで、高温域におけるオーステナイト相の析出を抑制することができる。このため、Crの拡散速度を低下させやすいオーステナイト相の割合を減少させることにより、鉄鋳物の酸化被膜に対するCrの供給量を確保することができる。したがって、鉄鋳物の耐食性を向上させることができる。また、NがCとともに形成するNb炭窒化物の過剰な生成を抑制することができる。このため、結晶粒内や結晶粒界におけるNb炭窒化物の過剰な析出を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。また、Nb炭窒化物の過剰な生成を抑制することができるため、フェライト相へのNbの固溶量の減少を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の高温強度を向上させることができる。Nの含有量の上限は、0.02質量%であることが好ましい。Cr炭窒化物やNb炭窒化物の析出を一層抑制することができる。したがって、鉄鋳物の耐食性の低下や脆化を一層抑制することができる。本材料の下記形態においても同様である。
(N: nitrogen)
A first embodiment of the material contains 0.0001 to 0.03 mass% N. In this first embodiment of the material, setting the upper limit of the N content to 0.03 mass% reduces the formation of Cr carbonitrides formed by N together with C. This prevents a decrease in the Cr content in the ferrite phase. This prevents a decrease in the corrosion resistance of the iron casting. Furthermore, setting the upper limit of the N content to 0.03 mass% prevents the precipitation of austenite phase at high temperatures. This reduces the proportion of austenite phase, which tends to reduce the diffusion rate of Cr, thereby ensuring a sufficient supply of Cr to the oxide film of the iron casting. This improves the corrosion resistance of the iron casting. Furthermore, excessive formation of Nb carbonitrides formed by N together with C can be suppressed. This prevents excessive precipitation of Nb carbonitrides within grains and at grain boundaries. This prevents a decrease in the ductility of the iron casting and also prevents the occurrence of weld cracks. Furthermore, since excessive generation of Nb carbonitrides can be suppressed, the amount of Nb dissolved in the ferrite phase can be suppressed from decreasing. Therefore, the high-temperature strength of the iron casting can be improved. The upper limit of the N content is preferably 0.02 mass%. Precipitation of Cr carbonitrides and Nb carbonitrides can be further suppressed. Therefore, the decrease in corrosion resistance and embrittlement of the iron casting can be further suppressed. The same applies to the following embodiments of this material.
(Fe:鉄、不可避元素)
本材料の第1の形態における残部は、Feおよび不可避元素である。残部に含まれる不可避元素としては、例えば、Al(アルミニウム)、Mo(モリブデン)、V(バナジウム)、Co(コバルト)、Sn(スズ)、Ce(セリウム)、Te(テルル)、La(ランタン)、Bi(ビスマス)、Zn(亜鉛)等の元素が挙げられる。不可避元素の含有量は、例えば、合計で5.0質量%以下であることが好ましく、合計で3.0質量%以下であることがより好ましく、合計で1.0質量%以下であることがより好ましく、合計で0.5質量%以下であることがより好ましく、合計で0.2質量%以下であることがより好ましく、合計で0.1質量%以下であることがさらに好ましい。本材料の下記形態においても同様である。
(Fe: iron, an unavoidable element)
The balance in the first embodiment of this material is Fe and unavoidable elements. Examples of unavoidable elements contained in the balance include elements such as Al (aluminum), Mo (molybdenum), V (vanadium), Co (cobalt), Sn (tin), Ce (cerium), Te (tellurium), La (lanthanum), Bi (bismuth), and Zn (zinc). The content of unavoidable elements is, for example, preferably 5.0% by mass or less in total, more preferably 3.0% by mass or less in total, more preferably 1.0% by mass or less in total, more preferably 0.5% by mass or less in total, more preferably 0.2% by mass or less in total, and even more preferably 0.1% by mass or less in total. The same applies to the following embodiments of this material.
<鋳造用材料の第2の形態>
本材料の第2の形態は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のSiと、0.001~1.0質量%のMnと、0.0001~0.04質量%のPと、0.0001~0.027質量%のSと、0.3~0.8質量%のCuと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.3~0.8質量%のNbと、0.0001~0.03質量%のNと、0.1~0.3質量%のTiとを含み、残部がFeおよび不可避元素である。
<Second embodiment of casting material>
A second form of the material contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Si, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.0001 to 0.04 mass% P, 0.0001 to 0.027 mass% S, 0.3 to 0.8 mass% Cu, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.3 to 0.8 mass% Nb, 0.0001 to 0.03 mass% N, 0.1 to 0.3 mass% Ti, and the balance being Fe and unavoidable elements.
(Ti:チタン)
本材料の第2の形態は、0.1~0.3質量%のTiを含む。本材料の第2の形態においては、Tiの含有量を0.1~0.3質量%にすることで、結晶粒を微細化し、フェライト相中における結晶粒界の割合を増加させることができる。このため、結晶粒界における溶質元素の偏析濃度を低下させやすい。したがって、鉄鋳物の伸びを向上させやすい。Tiの含有量の下限を0.1質量%にすることで、結晶粒の微細化を促進することができる。Tiの含有量の上限を0.3質量%にすることで、過剰な固溶強化やTi酸化物の過剰な生成による鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。また、Cの含有量の上限を0.03質量%にし、Nの含有量の上限を0.03質量%にするとともに、Tiの含有量を0.1~0.3質量%にすることで、Ti窒化物やTi炭窒化物の過剰な生成を抑制することができる。このため、結晶粒内や結晶粒界におけるTi窒化物やTi炭窒化物の過剰な析出を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。また、Ti窒化物やTi炭窒化物の過剰な生成を抑制することができるため、フェライト相へのTiの固溶量の減少を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の高温強度を向上させることができる。
(Ti: Titanium)
A second embodiment of the material contains 0.1 to 0.3 mass% Ti. In this second embodiment, the Ti content of 0.1 to 0.3 mass% refines the grains and increases the proportion of grain boundaries in the ferrite phase. This reduces the segregation concentration of solute elements at the grain boundaries, thereby improving the elongation of the iron casting. Setting the lower limit of the Ti content to 0.1 mass% promotes grain refinement. Setting the upper limit of the Ti content to 0.3 mass% suppresses the reduction in ductility of the iron casting due to excessive solid solution strengthening and excessive formation of Ti oxides, and also suppresses the occurrence of weld cracks. Furthermore, setting the upper limit of the C content to 0.03 mass%, the upper limit of the N content to 0.03 mass%, and the Ti content to 0.1 to 0.3 mass% suppresses the excessive formation of Ti nitrides and Ti carbonitrides. This makes it possible to suppress excessive precipitation of Ti nitrides and Ti carbonitrides within crystal grains and at grain boundaries. This, in turn, makes it possible to suppress a decrease in the ductility of the iron casting and to suppress the occurrence of weld cracks. Furthermore, because excessive formation of Ti nitrides and Ti carbonitrides can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in the amount of Ti dissolved in the ferrite phase. This, in turn, makes it possible to improve the high-temperature strength of the iron casting.
なお、本材料は、上記形態に限定されない。例えば、本材料は、上記元素C、Si、Mn、P、S、Cu、Ni、Cr、Nb、NおよびTiのうち1つまたは複数の元素を含み、残部がFeおよび不可避元素であってもよい。本材料の他の形態の一例は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrとを含み、残部がFeおよび不可避元素である。また、本材料の他の形態の一例は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.1~0.3質量%のTiとを含み、残部がFeおよび不可避元素である。また、本材料の他の形態の一例は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のMnと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.0001~0.03質量%のNとを含み、残部がFeおよび不可避元素である。また、本材料の他の形態の一例は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のMnと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.0001~0.03質量%のNと、0.1~0.3質量%のTiとを含み、残部がFeおよび不可避元素である。 Note that this material is not limited to the above-mentioned form. For example, this material may contain one or more of the above-mentioned elements C, Si, Mn, P, S, Cu, Ni, Cr, Nb, N, and Ti, with the balance being Fe and unavoidable elements. Another example of this material contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 0.6 mass% Ni, and 16.0 to 21.0 mass% Cr, with the balance being Fe and unavoidable elements. Another example of this material contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, and 0.1 to 0.3 mass% Ti, with the balance being Fe and unavoidable elements. Another example of this material contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.0001 to 0.03 mass% N, with the balance being Fe and unavoidable elements. Another example of this material contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.0001 to 0.03 mass% N, and 0.1 to 0.3 mass% Ti, with the balance being Fe and unavoidable elements.
<熱処理の第1の形態>
本材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して行う熱処理(以下「本熱処理」という。)の第1の形態は、熱処理対象物に対して第1の熱処理(固溶化処理、一次熱処理)を行うことを含む。第1の熱処理を行うことは、熱処理対象物を750~1380℃の第1の温度範囲で保持することを含む。第1の温度範囲で保持することは、熱処理対象物を0.5~6.0時間の第1の時間範囲で保持することを含む。
<First form of heat treatment>
A first form of heat treatment (hereinafter referred to as "this heat treatment") performed on a heat-treatment object cast using this material includes performing a first heat treatment (solution treatment, primary heat treatment) on the heat-treatment object. Performing the first heat treatment includes holding the heat-treatment object in a first temperature range of 750 to 1380°C. Holding the heat-treatment object in the first temperature range includes holding the heat-treatment object for a first time range of 0.5 to 6.0 hours.
まず、第1の熱処理を行うことの前において、Niの含有量を0.001~0.6質量%にし、Crの含有量を16.0~21.0質量%にした鋳造用材料を用いて鋳造することで、熱処理対象物内にフェライト相を主相として晶出させている。次に、本熱処理の第1の形態においては、フェライト相の晶出過程において液相が凝固する際、フェライト相を構成する結晶粒内に不均一な濃度分布で固溶された溶質元素に対して第1の熱処理を行う。第1の熱処理を行うことは、熱処理対象物を750~1380℃の第1の温度範囲で保持することを含むため、溶質元素を結晶粒内に均一性高く固溶させることができる。これにより、結晶粒内における溶質元素の偏析を低減させることができる。その結果、鉄鋳物の伸びを向上させることができる。本熱処理の下記形態においても同様である。First, before performing the first heat treatment, a casting material containing 0.001 to 0.6% Ni by mass and 16.0 to 21.0% Cr by mass is cast, causing the ferrite phase to crystallize as the main phase within the heat-treated object. Next, in a first embodiment of this heat treatment, when the liquid phase solidifies during the ferrite phase crystallization process, the first heat treatment is performed on the solute elements dissolved with a non-uniform concentration distribution within the crystal grains that make up the ferrite phase. Performing the first heat treatment involves holding the heat-treated object within a first temperature range of 750 to 1380°C, allowing the solute elements to be dissolved uniformly within the crystal grains. This reduces segregation of the solute elements within the crystal grains, resulting in improved elongation of the iron casting. The same applies to the following embodiments of this heat treatment.
また、鋳造用材料において、オーステナイト化元素であるNiの含有量の上限を0.6質量%にし、かつ、フェライト化元素であるCrの含有量を16.0~21.0質量%にすることで、常温域から高温域にわたりフェライト相を安定させることができる。このため、第1の熱処理に伴う相変態を抑制しやすい。したがって、相変態に伴う延性の低下を抑制することができる。本熱処理の下記形態においても同様である。 Furthermore, by setting the upper limit of the content of Ni, an austenitizing element, in the casting material to 0.6 mass %, and the content of Cr, a ferrite-forming element, to 16.0 to 21.0 mass %, the ferrite phase can be stabilized from room temperature to high temperature. This makes it easier to suppress the phase transformation that occurs during the first heat treatment. Therefore, it is possible to suppress the decrease in ductility that occurs during phase transformation. The same applies to the following forms of this heat treatment.
また、第1の熱処理を行うことの前において、Cの含有量を0.0001~0.03質量%にし、かつ、Nの含有量を0.0001~0.03質量%にした鋳造用材料を用いて鋳造することで、熱処理対象物内におけるCおよびNの凝固偏析量を低減させることができる。次に、本熱処理の第1の形態においては、微量ながら結晶粒内に凝固偏析したCおよびNに対して第1の熱処理を行う。これにより、結晶粒内におけるCおよびNの偏析を確実性高く低減させることができる。本熱処理の下記形態においても同様である。 Furthermore, by casting a casting material with a C content of 0.0001-0.03% by mass and an N content of 0.0001-0.03% by mass before performing the first heat treatment, the amount of solidification segregation of C and N within the heat-treated object can be reduced. Next, in the first form of this heat treatment, the first heat treatment is performed on the small amounts of C and N that have solidified and segregated within the crystal grains. This makes it possible to reliably reduce the segregation of C and N within the crystal grains. The same applies to the following forms of this heat treatment.
第1の温度範囲の上限は、1350℃であることが好ましく、1300℃であることがより好ましく、1250℃であることがより好ましく、1200℃であることがより好ましく、1150℃であることがより好ましく、1125℃であることがさらに好ましい。第1の温度範囲の下限は、775℃であることが好ましく、800℃であることがより好ましく、850℃であることがより好ましく、900℃であることがより好ましく、950℃であることがより好ましく、1000℃であることがより好ましく、1050℃であることがより好ましく、1075℃であることがさらに好ましい。本熱処理の下記形態においても同様である。 The upper limit of the first temperature range is preferably 1350°C, more preferably 1300°C, more preferably 1250°C, more preferably 1200°C, more preferably 1150°C, and even more preferably 1125°C. The lower limit of the first temperature range is preferably 775°C, more preferably 800°C, more preferably 850°C, more preferably 900°C, more preferably 950°C, more preferably 1000°C, more preferably 1050°C, and even more preferably 1075°C. The same applies to the following forms of this heat treatment.
第1の時間範囲の上限は、5.5時間であることが好ましく、5.0時間であることがより好ましく、4.5時間であることがより好ましく、4.0時間であることがより好ましく、3.5時間であることがさらに好ましい。第1の時間範囲の下限は、1.0時間であることが好ましく、1.5時間であることがより好ましく、2.0時間であることがより好ましく、2.5時間であることがさらに好ましい。本熱処理の下記形態においても同様である。 The upper limit of the first time range is preferably 5.5 hours, more preferably 5.0 hours, more preferably 4.5 hours, more preferably 4.0 hours, and even more preferably 3.5 hours. The lower limit of the first time range is preferably 1.0 hour, more preferably 1.5 hours, more preferably 2.0 hours, and even more preferably 2.5 hours. The same applies to the following forms of this heat treatment.
<熱処理の第2の形態>
本熱処理の第2の形態は、第1の熱処理を行うことの後に、熱処理対象物に対して第2の熱処理(時効処理、二次熱処理)を行うことを含む。第2の熱処理を行うことは、熱処理対象物を20~1080℃の第2の温度範囲で保持することを含む。第2の温度範囲で保持することは、熱処理対象物を0.3~48時間の第2の時間範囲で保持することを含む。
<Second form of heat treatment>
A second form of the present heat treatment includes performing a second heat treatment (aging treatment, secondary heat treatment) on the heat treatment object after performing the first heat treatment. Performing the second heat treatment includes holding the heat treatment object at a second temperature range of 20 to 1080°C. Holding at the second temperature range includes holding the heat treatment object for a second time range of 0.3 to 48 hours.
本熱処理の第2の形態においては、フェライト相の結晶粒内または結晶粒界に分布した溶質元素に対して第2の熱処理を行う。第2の熱処理を行うことは、20~1080℃の第2の温度範囲で保持することを含むため、結晶粒内または結晶粒界における溶質元素の偏析状態を制御することができる。これにより、例えば、溶質元素の偏析を減少させたり、溶質元素の偏析傾向を変化させたりすることができる。その結果、鉄鋳物の伸びをより一層向上させることができる。In a second form of this heat treatment, a second heat treatment is performed on solute elements distributed within the crystal grains or at the grain boundaries of the ferrite phase. The second heat treatment involves maintaining the temperature in a second temperature range of 20 to 1080°C, which allows for control of the segregation state of the solute elements within the crystal grains or at the grain boundaries. This makes it possible, for example, to reduce the segregation of the solute elements or change the segregation tendency of the solute elements. As a result, the elongation of the iron casting can be further improved.
また、鋳造用材料において、オーステナイト化元素であるNiの含有量の上限を0.6質量%にし、かつ、フェライト化元素であるCrの含有量を16.0~21.0質量%にすることで、常温域から高温域にわたりフェライト相を安定させることができる。このため、第2の熱処理に伴う相変態を抑制しやすい。したがって、相変態に伴う延性の低下を抑制することができる。 In addition, by setting the upper limit of the content of Ni, an austenitizing element, in the casting material to 0.6 mass %, and the content of Cr, a ferrite-forming element, to 16.0 to 21.0 mass %, the ferrite phase can be stabilized from room temperature to high temperature. This makes it easier to suppress the phase transformation that occurs during the second heat treatment. Therefore, it is possible to suppress the decrease in ductility that occurs due to the phase transformation.
なお、第2の熱処理を行う際、結晶粒内に固溶されていたCおよびNがNb炭窒化物として再析出する可能性があるが、Cの含有量の上限を0.03質量%にし、かつ、Nの含有量の上限を0.03質量%にすることで、第2の熱処理に伴うNb炭窒化物の再析出量の増加を未然に抑制することができる。このため、結晶粒内や結晶粒界におけるNb炭窒化物の過剰な再析出を抑制することができる。したがって、鉄鋳物の延性の低下を抑制し、溶接割れの発生も抑制することができる。 When the second heat treatment is performed, there is a possibility that the C and N dissolved in the crystal grains may be reprecipitated as Nb carbonitrides. However, by setting the upper limit of the C content to 0.03 mass% and the upper limit of the N content to 0.03 mass%, it is possible to prevent an increase in the amount of reprecipitation of Nb carbonitrides that occurs during the second heat treatment. This makes it possible to prevent excessive reprecipitation of Nb carbonitrides within crystal grains and at grain boundaries. This in turn prevents a decrease in the ductility of the iron casting and also prevents the occurrence of weld cracks.
第2の温度範囲の上限は、1050℃であることが好ましく、1000℃であることがより好ましく、950℃であることがより好ましく、900℃であることがより好ましく、850℃であることがより好ましく、800℃であることがより好ましく、750℃であることがより好ましく、700℃であることがより好ましく、650℃であることがより好ましく、600℃であることがより好ましく、550℃であることがより好ましく、525℃であることがさらに好ましい。第2の温度範囲の下限は、50℃であることが好ましく、100℃であることがより好ましく、150℃であることがより好ましく、200℃であることがより好ましく、250℃であることがより好ましく、300℃であることがより好ましく、350℃であることがより好ましく、400℃であることがより好ましく、450℃であることがより好ましく、475℃であることがさらに好ましい。 The upper limit of the second temperature range is preferably 1050°C, more preferably 1000°C, more preferably 950°C, more preferably 900°C, more preferably 850°C, more preferably 800°C, more preferably 750°C, more preferably 700°C, more preferably 650°C, more preferably 600°C, more preferably 550°C, and even more preferably 525°C. The lower limit of the second temperature range is preferably 50°C, more preferably 100°C, more preferably 150°C, more preferably 200°C, more preferably 250°C, more preferably 300°C, more preferably 350°C, more preferably 400°C, more preferably 450°C, and even more preferably 475°C.
第2の時間範囲の上限は、42時間であることが好ましく、36時間であることがより好ましく、32時間であることがより好ましく、24時間であることがより好ましく、22時間であることがより好ましく、20時間であることがより好ましく、18時間であることがより好ましく、16時間であることがより好ましく、14時間であることがより好ましく、12時間であることがより好ましく、10時間であることがさらに好ましい。第2の時間範囲の下限は、0.5時間であることが好ましく、1.0時間であることがより好ましく、1.5時間であることがより好ましく、2.0時間であることがより好ましく、2.5時間であることがより好ましく、3.0時間であることがより好ましく、3.5時間であることがより好ましく、4.0時間であることがより好ましく、4.5時間であることがより好ましく、5.0時間であることがより好ましく、5.5時間であることがより好ましく、6.0時間であることがより好ましく、6.5時間であることがより好ましく、7.0時間であることがより好ましく、7.5時間であることがさらに好ましい。 The upper limit of the second time range is preferably 42 hours, more preferably 36 hours, more preferably 32 hours, more preferably 24 hours, more preferably 22 hours, more preferably 20 hours, more preferably 18 hours, more preferably 16 hours, more preferably 14 hours, more preferably 12 hours, and even more preferably 10 hours. The lower limit of the second time range is preferably 0.5 hours, more preferably 1.0 hours, more preferably 1.5 hours, more preferably 2.0 hours, more preferably 2.5 hours, more preferably 3.0 hours, more preferably 3.5 hours, more preferably 4.0 hours, more preferably 4.5 hours, more preferably 5.0 hours, more preferably 5.5 hours, more preferably 6.0 hours, more preferably 6.5 hours, more preferably 7.0 hours, and even more preferably 7.5 hours.
本材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して本熱処理を行うことで、伸びを向上させた鉄鋳物を提供することができる。したがって、この鉄鋳物は、優れた伸び特性が求められる多種多様な用途に好適である。例えば、自動車等の排気系部品(エキゾーストマニホールド、タービンハウジング等)においては、排気系部品を構成する鋳造製部品と鋼製部品との溶接時の割れ(溶接割れ)を抑制することが求められることから、この鉄鋳物は、排気系部品の鋳造製部品の製造に好適である。さらに、この鉄鋳物は、複雑形状で、かつ、高温強度や熱疲労にも耐え得る低熱膨張性および/または高延性が求められる多種多様な用途にも好適である。例えば、航空機や船舶等のエンジン用部品、火力発電のボイラーやタービン等の製造にも好適である。By subjecting a heat-treatment object cast using this material to this heat treatment, an iron casting with improved elongation can be produced. Therefore, this iron casting is suitable for a wide variety of applications requiring excellent elongation properties. For example, in the case of exhaust system components (exhaust manifolds, turbine housings, etc.) for automobiles and other vehicles, it is necessary to suppress cracking (weld cracking) during welding between the cast components and steel components that make up the exhaust system. Therefore, this iron casting is suitable for the production of cast exhaust system components. Furthermore, this iron casting is suitable for a wide variety of applications requiring complex shapes and low thermal expansion and/or high ductility to withstand high-temperature strength and thermal fatigue. For example, it is suitable for the production of engine parts for aircraft and ships, and boilers and turbines for thermal power plants.
<第1の実施形態>
第1の実施形態の鉄鋳物は、本材料の第1の形態を用いて鋳造した熱処理対象物に対して本熱処理の第1の形態を行うことにより得られる鉄鋳物である。すなわち、第1の実施形態の鉄鋳物は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のSiと、0.001~1.0質量%のMnと、0.0001~0.04質量%のPと、0.0001~0.027質量%のSと、0.3~0.8質量%のCuと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.3~0.8質量%のNbと、0.0001~0.03質量%のNとを含み、残部がFeおよび不可避元素である本材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して、第1の熱処理を行うことにより得られる。
First Embodiment
The iron casting of the first embodiment is an iron casting obtained by subjecting a heat treatment object cast using the first embodiment of the present material to the first embodiment of the present heat treatment. That is, the iron casting of the first embodiment is obtained by subjecting a heat treatment object cast using the present material containing 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Si, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.0001 to 0.04 mass% P, 0.0001 to 0.027 mass% S, 0.3 to 0.8 mass% Cu, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.3 to 0.8 mass% Nb, and 0.0001 to 0.03 mass% N, with the remainder being Fe and unavoidable elements, to a first heat treatment.
<第2の実施形態>
第2の実施形態の鉄鋳物は、本材料の第2の形態を用いて鋳造した熱処理対象物に対して本熱処理の第1の形態を行うことにより得られる鉄鋳物である。すなわち、第2の実施形態の鉄鋳物は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のSiと、0.001~1.0質量%のMnと、0.0001~0.04質量%のPと、0.0001~0.027質量%のSと、0.3~0.8質量%のCuと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.3~0.8質量%のNbと、0.0001~0.03質量%のNと、0.1~0.3質量%のTiとを含み、残部がFeおよび不可避元素である本材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して、第1の熱処理を行うことにより得られる。
Second Embodiment
The iron casting of the second embodiment is an iron casting obtained by subjecting an object to heat treatment that has been cast using the second embodiment of the material to the first embodiment of the heat treatment. That is, the iron casting of the second embodiment is obtained by performing a first heat treatment on a heat treatment object that is cast using the material containing 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Si, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.0001 to 0.04 mass% P, 0.0001 to 0.027 mass% S, 0.3 to 0.8 mass% Cu, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.3 to 0.8 mass% Nb, 0.0001 to 0.03 mass% N, and 0.1 to 0.3 mass% Ti, with the remainder being Fe and unavoidable elements.
<第3の実施形態>
第3の実施形態の鉄鋳物は、本材料の第1の形態を用いて鋳造した熱処理対象物に対して本熱処理の第2の形態を行うことにより得られる鉄鋳物である。すなわち、第3の実施形態の鉄鋳物は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のSiと、0.001~1.0質量%のMnと、0.0001~0.04質量%のPと、0.0001~0.027質量%のSと、0.3~0.8質量%のCuと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.3~0.8質量%のNbと、0.0001~0.03質量%のNとを含み、残部がFeおよび不可避元素である本材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して、第1の熱処理を行うことの後に、第2の熱処理を行うことにより得られる。
Third Embodiment
An iron casting according to a third embodiment is an iron casting obtained by subjecting a heat treatment object cast using the first embodiment of the present material to the second embodiment of the present heat treatment. That is, the iron casting according to the third embodiment is obtained by subjecting a heat treatment object cast using the present material containing 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Si, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.0001 to 0.04 mass% P, 0.0001 to 0.027 mass% S, 0.3 to 0.8 mass% Cu, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.3 to 0.8 mass% Nb, and 0.0001 to 0.03 mass% N, with the remainder being Fe and unavoidable elements, to a first heat treatment and then to a second heat treatment.
<第4の実施形態>
第4の実施形態の鉄鋳物は、本材料の第2の形態を用いて鋳造した熱処理対象物に対して本熱処理の第2の形態を行うことにより得られる鉄鋳物である。すなわち、第4の実施形態の鉄鋳物は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のSiと、0.001~1.0質量%のMnと、0.0001~0.04質量%のPと、0.0001~0.027質量%のSと、0.3~0.8質量%のCuと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.3~0.8質量%のNbと、0.0001~0.03質量%のNと、0.1~0.3質量%のTiとを含み、残部がFeおよび不可避元素である本材料を用いて鋳造した熱処理対象物に対して、第1の熱処理を行うことの後に、第2の熱処理を行うことにより得られる。
<Fourth embodiment>
The iron casting of the fourth embodiment is an iron casting obtained by subjecting an object to heat treatment that has been cast using the second embodiment of the material to the second embodiment of the present heat treatment. That is, the iron casting of the fourth embodiment is obtained by performing a first heat treatment on a heat treatment object cast using the material containing 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Si, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.0001 to 0.04 mass% P, 0.0001 to 0.027 mass% S, 0.3 to 0.8 mass% Cu, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.3 to 0.8 mass% Nb, 0.0001 to 0.03 mass% N, and 0.1 to 0.3 mass% Ti, with the remainder being Fe and unavoidable elements, and then performing a second heat treatment on the heat treatment object.
上記実施形態のうち、第1の熱処理後に第2の熱処理を行わない第1の実施形態および第2の実施形態における「熱処理対象物」は、「鋳造後、第1の熱処理を行う前の鉄鋳物」を意味する。また、第1の熱処理後に第2の熱処理を行う第3の実施形態および第4の実施形態における「熱処理対象物」は、第1の熱処理前においては「鋳造後、第1の熱処理を行う前の鉄鋳物」を意味し、第2の熱処理前においては「第1の熱処理後、第2の熱処理を行う前の鉄鋳物」を意味する。熱処理対象物は、機械加工前の鉄鋳物であってもよく、機械加工後の鉄鋳物であってもよい。なお、上記実施形態の後述する各実施例においては、熱処理対象物に対して機械加工は施しておらず、また、鍛造加工、圧延加工等の塑性加工(熱間加工、冷間加工等)も施していない。 In the first and second embodiments described above, in which the second heat treatment is not performed after the first heat treatment, the "heat-treated object" refers to the "iron casting after casting and before the first heat treatment." Furthermore, in the third and fourth embodiments, in which the second heat treatment is performed after the first heat treatment, the "heat-treated object" refers to the "iron casting after casting and before the first heat treatment" before the first heat treatment, and to the "iron casting after the first heat treatment and before the second heat treatment" before the second heat treatment. The heat-treated object may be an iron casting before or after machining. Note that in the examples described below of the above embodiments, the heat-treated object was not machined, nor was it subjected to plastic processing (hot processing, cold processing, etc.) such as forging or rolling.
<実施例>
図1に、第1の実施形態における実施例1~7および第2の実施形態における実施例8の組成と、比較例1~2の組成とを示している。図3Aに、第3の実施形態における実施例9~43の組成を示している。図3Bに、第3の実施形態における実施例44~77の組成を示している。図3Cに、第4の実施形態における実施例78~105の組成と、比較例3~5の組成とを示している。図1、図3A、図3Bおよび図3Cにおいて、各元素の含有量(質量%)は、株式会社島津製作所製の発光分光分析装置「PDA-8000」を用いて発光分光分析法により測定した値である。
<Example>
FIG. 1 shows the compositions of Examples 1 to 7 in the first embodiment and Example 8 in the second embodiment, and the compositions of Comparative Examples 1 and 2. FIG. 3A shows the compositions of Examples 9 to 43 in the third embodiment. FIG. 3B shows the compositions of Examples 44 to 77 in the third embodiment. FIG. 3C shows the compositions of Examples 78 to 105 in the fourth embodiment and the compositions of Comparative Examples 3 to 5. In FIGS. 1, 3A, 3B, and 3C, the content (mass%) of each element is a value measured by optical emission spectroscopy using an optical emission spectrometer "PDA-8000" manufactured by Shimadzu Corporation.
図2に、第1の実施形態における実施例1~7および第2の実施形態における実施例8の熱処理条件および機械的性質と、比較例1~2の熱処理条件および機械的性質とを示している。図4Aに、第3の実施形態における実施例9~43の熱処理条件および機械的性質を示している。図4Bに、第3の実施形態における実施例44~77の熱処理条件および機械的性質を示している。図4Cに、第4の実施形態における実施例78~105の熱処理条件および機械的性質と、比較例3~5の熱処理条件および機械的性質とを示している。図2、図4A、図4Bおよび図4Cにおいて、保持温度(℃)は、熱処理炉(熱処理装置)内において熱処理対象物を保持する温度を示している。なお、熱処理炉は、株式会社テック製のマッフル炉「QUICK TEMPER」を用いた。保持時間(時間)は、熱処理炉内を当該保持温度にした状態で熱処理対象物を保持する時間を示している。冷却方法は、熱処理対象物を冷却する方法を示している。例えば、自然空冷は、熱処理対象物を熱処理炉内から取り出した後に冷却ファン等を用いずに空気中で自然に冷却する方法である。強制空冷は、熱処理対象物を熱処理炉内から取り出した後に冷却ファン等を用いて空気中で速やかに冷却する方法である。炉冷は、熱処理対象物を熱処理炉内で徐々に冷却する方法である。油冷は、熱処理対象物を油中で速やかに冷却する方法である。引張強さ(MPa)、0.2%耐力(MPa)および破断伸び(%)は、熱処理後の鉄鋳物の試験片について、JIS Z 2241(金属材料引張試験方法)に従って測定された値である。試験片は、砂型鋳造法により鋳造したY形B号供試材またはノックオフ形供試材から採取した、直径8mm、平行部長さが48mmの14A号試験片を用いた。Figure 2 shows the heat treatment conditions and mechanical properties of Examples 1 to 7 of the first embodiment and Example 8 of the second embodiment, as well as the heat treatment conditions and mechanical properties of Comparative Examples 1 and 2. Figure 4A shows the heat treatment conditions and mechanical properties of Examples 9 to 43 of the third embodiment. Figure 4B shows the heat treatment conditions and mechanical properties of Examples 44 to 77 of the third embodiment. Figure 4C shows the heat treatment conditions and mechanical properties of Examples 78 to 105 of the fourth embodiment and the heat treatment conditions and mechanical properties of Comparative Examples 3 to 5. In Figures 2, 4A, 4B, and 4C, the holding temperature (°C) indicates the temperature at which the heat treatment object is held in the heat treatment furnace (heat treatment device). The heat treatment furnace used was a muffle furnace "QUICK TEMPER" manufactured by TEC Corporation. The holding time (hours) indicates the time the heat treatment object is held at the corresponding holding temperature in the heat treatment furnace. The cooling method indicates the method for cooling the heat treatment object. For example, natural air cooling is a method in which a heat-treatment object is cooled naturally in air without using a cooling fan or the like after being removed from a heat treatment furnace. Forced air cooling is a method in which a heat-treatment object is quickly cooled in air using a cooling fan or the like after being removed from a heat treatment furnace. Furnace cooling is a method in which a heat-treatment object is gradually cooled in a heat treatment furnace. Oil cooling is a method in which a heat-treatment object is quickly cooled in oil. The tensile strength (MPa), 0.2% proof stress (MPa), and fracture elongation (%) were measured in accordance with JIS Z 2241 (Method of Tensile Testing for Metallic Materials) for test pieces of heat-treated iron castings. The test pieces used were 14A test pieces with a diameter of 8 mm and a parallel length of 48 mm, taken from Y-shaped B test pieces or knock-off test pieces cast by sand casting.
(実施例1~8と比較例1~2との比較)
図2に示すように、比較例1の第1の熱処理の保持温度は750℃未満であるのに対して、第1の実施形態における実施例1~7および第2の実施形態における実施例8の第1の熱処理の保持温度は750℃以上である。ここで、比較例1の破断伸びは8.42%であるのに対して、実施例1~8の破断伸びは12.03~17.95%である。したがって、実施例1~5では、比較例1と比べて破断伸びが1.43~2.13倍程度向上している。このように、実施例1~8では、第1の熱処理の保持温度の下限を750℃にし、保持時間を0.5~6.0時間にすることで、鉄鋳物の破断伸びを向上させることができている。また、比較例2の第1の熱処理の保持温度は1380℃を超過するのに対して、実施例1~8の第1の熱処理の保持温度は1380℃以下である。ここで、比較例2の破断伸びは10.18%であるのに対して、実施例1~8の破断伸びは12.03~17.95%である。したがって、実施例1~8では、比較例2と比べて破断伸びが1.18~1.76倍程度向上している。このように、実施例1~8では、第1の熱処理の保持温度の上限を1380℃にし、保持時間を0.5~6.0時間にすることで、鉄鋳物の破断伸びを向上させることができている。
(Comparison between Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2)
As shown in FIG. 2 , the holding temperature of the first heat treatment in Comparative Example 1 is below 750°C, while the holding temperatures of Examples 1 to 7 in the first embodiment and Example 8 in the second embodiment are 750°C or higher. Here, the fracture elongation of Comparative Example 1 is 8.42%, while the fracture elongation of Examples 1 to 8 is 12.03 to 17.95%. Therefore, the fracture elongation of Examples 1 to 5 is improved by approximately 1.43 to 2.13 times compared to Comparative Example 1. Thus, in Examples 1 to 8, the fracture elongation of the iron castings can be improved by setting the lower limit of the holding temperature of the first heat treatment to 750°C and the holding time to 0.5 to 6.0 hours. Furthermore, the holding temperature of the first heat treatment in Comparative Example 2 exceeds 1380°C, while the holding temperature of the first heat treatment in Examples 1 to 8 is 1380°C or lower. Here, the fracture elongation of Comparative Example 2 was 10.18%, while the fracture elongation of Examples 1 to 8 was 12.03 to 17.95%. Therefore, in Examples 1 to 8, the fracture elongation was improved by about 1.18 to 1.76 times compared to Comparative Example 2. In this way, in Examples 1 to 8, the fracture elongation of the iron castings was improved by setting the upper limit of the holding temperature of the first heat treatment to 1380°C and the holding time to 0.5 to 6.0 hours.
(実施例9~105と実施例1~8との比較)
図2、図4A、図4Bおよび図4Cに示すように、実施例1~8では第1の熱処理後に第2の熱処理を行わないのに対して(図2参照)、第3の実施形態における実施例9~77および第4の実施形態における実施例78~105では第1の熱処理後に第2の熱処理を行っている(図4A、図4Bおよび図4C参照)。実施例9~105の第2の熱処理の保持温度は20~1080℃で、保持時間は0.3~48時間である。ここで、実施例1~8の破断伸びは12.03~17.95%であるのに対して、実施例9~77の破断伸びは18.50~38.95%である。したがって、実施例9~77では、実施例1~8と比べて破断伸びが最大3.24倍程度(最小でも1.04倍程度)向上している。このように、実施例9~77では、第2の熱処理の保持温度を20~1080℃にし、保持時間を0.3~48時間にすることで、鉄鋳物の破断伸びをより一層向上させることができている。
(Comparison of Examples 9 to 105 with Examples 1 to 8)
As shown in Figures 2, 4A, 4B, and 4C, Examples 1 to 8 did not undergo a second heat treatment after the first heat treatment (see Figure 2), whereas Examples 9 to 77 of the third embodiment and Examples 78 to 105 of the fourth embodiment underwent a second heat treatment after the first heat treatment (see Figures 4A, 4B, and 4C). The holding temperature for the second heat treatment in Examples 9 to 105 was 20 to 1080°C, and the holding time was 0.3 to 48 hours. The breaking elongations of Examples 1 to 8 were 12.03 to 17.95%, while the breaking elongations of Examples 9 to 77 were 18.50 to 38.95%. Therefore, the breaking elongations of Examples 9 to 77 were improved by a maximum of approximately 3.24 times (at least approximately 1.04 times) compared to Examples 1 to 8. In this way, in Examples 9 to 77, the holding temperature of the second heat treatment was set to 20 to 1080°C and the holding time was set to 0.3 to 48 hours, thereby further improving the fracture elongation of the iron castings.
(実施例9~77と比較例3との比較)
図3A、図3Bおよび図3Cに示すように、比較例3はSの含有量が0.029質量%であるのに対して、実施例9~77はSの含有量の上限を0.027質量%にしている。図4A、図4Bおよび図4Cに示すように、比較例3の破断伸びは8.85%であるのに対して、実施例9~77の破断伸びは18.50~29.75%である。したがって、実施例9~77では、比較例3と比べて破断伸びが2.09~3.36倍程度向上している。このように、実施例9~77では、Sの含有量の上限を0.027質量%にすることで、鉄鋳物の破断伸びを向上させることができている。
(Comparison of Examples 9 to 77 with Comparative Example 3)
As shown in Figures 3A, 3B, and 3C, the S content of Comparative Example 3 is 0.029% by mass, while the upper limit of the S content is 0.027% by mass in Examples 9 to 77. As shown in Figures 4A, 4B, and 4C, the breaking elongation of Comparative Example 3 is 8.85%, while the breaking elongation of Examples 9 to 77 is 18.50 to 29.75%. Therefore, the breaking elongation of Examples 9 to 77 is improved by approximately 2.09 to 3.36 times compared to Comparative Example 3. In this way, by setting the upper limit of the S content to 0.027% by mass in Examples 9 to 77, the breaking elongation of the iron castings can be improved.
(実施例9~77と比較例4との比較)
図3A、図3Bおよび図3Cに示すように、比較例4および実施例9~77はいずれもTiを含有していない点で共通している。一方、図4A、図4Bおよび図4Cに示すように、比較例4の第2の熱処理の保持温度は1080℃を超過するのに対して、実施例9~77の第2の熱処理の保持温度は1080℃以下である。ここで、比較例4の破断伸びは9.88%であるのに対して、実施例9~77の破断伸びは18.50~29.75%である。したがって、実施例9~77では、比較例4と比べて破断伸びが1.87~3.01倍程度向上している。このように、実施例9~77では、第2の熱処理の保持温度の上限を1080℃にし、保持時間を0.3~48時間にすることで、鉄鋳物の破断伸びを向上させることができている。
(Comparison of Examples 9 to 77 with Comparative Example 4)
As shown in Figures 3A, 3B, and 3C, Comparative Example 4 and Examples 9 to 77 all share the common feature of not containing Ti. On the other hand, as shown in Figures 4A, 4B, and 4C, the holding temperature of the second heat treatment in Comparative Example 4 exceeds 1080°C, while the holding temperature of the second heat treatment in Examples 9 to 77 is 1080°C or lower. The fracture elongation of Comparative Example 4 is 9.88%, while the fracture elongation of Examples 9 to 77 is 18.50 to 29.75%. Therefore, the fracture elongation of Examples 9 to 77 is improved by approximately 1.87 to 3.01 times compared to Comparative Example 4. Thus, in Examples 9 to 77, the fracture elongation of the iron castings can be improved by setting the upper limit of the holding temperature of the second heat treatment to 1080°C and the holding time to 0.3 to 48 hours.
(実施例78~105と比較例5との比較)
図4Cに示すように、比較例5の第2の熱処理の保持温度は1080℃を超過するのに対して、実施例78~105の第2の熱処理の保持温度は1080℃以下である。ここで、比較例5の破断伸びは18.50%であるのに対して、実施例78~105の破断伸びは21.98~38.95%である。したがって、実施例78~105では、比較例5と比べて破断伸びが1.19~2.11倍程度向上している。このように、実施例78~105では、第2の熱処理の保持温度の上限を1080℃にし、保持時間を0.3~48時間にすることで、鉄鋳物の破断伸びを向上させることができている。
(Comparison of Examples 78 to 105 with Comparative Example 5)
As shown in Figure 4C, the holding temperature of the second heat treatment in Comparative Example 5 exceeds 1080°C, while the holding temperature of the second heat treatment in Examples 78 to 105 is 1080°C or lower. Here, the breaking elongation of Comparative Example 5 is 18.50%, while the breaking elongation of Examples 78 to 105 is 21.98 to 38.95%. Therefore, the breaking elongation of Examples 78 to 105 is improved by approximately 1.19 to 2.11 times compared to Comparative Example 5. In this way, in Examples 78 to 105, the breaking elongation of the iron castings can be improved by setting the upper limit of the holding temperature of the second heat treatment to 1080°C and the holding time to 0.3 to 48 hours.
(実施例78~105と実施例9~77との比較)
図3A、図3Bおよび図3Cに示すように、実施例9~77はTiを含有していないのに対して、実施例78~105はTiの含有量を0.1~0.3質量%にしている。図4A、図4Bおよび図4Cに示すように、実施例9~77および実施例78~105の第2の熱処理の保持温度はいずれも20~1080℃で、保持時間はいずれも0.3~48時間である点で共通している。ここで、実施例9~77の破断伸びは18.50~29.75%であるのに対して、実施例78~105の破断伸びは21.98~38.95%である。したがって、実施例78~105では、実施例9~77と比べて破断伸びの最大値が1.31倍程度向上し、破断伸びの最小値が1.19倍程度向上している。このように、実施例78~105では、Tiの含有量を0.1~0.3質量%にし、第2の熱処理の保持温度を20~1080℃にし、保持時間を0.3~48時間にすることで、鉄鋳物の破断伸びの最大値および最小値を向上させることができている。
(Comparison of Examples 78 to 105 with Examples 9 to 77)
As shown in Figures 3A, 3B, and 3C, Examples 9 to 77 do not contain Ti, while Examples 78 to 105 contain Ti in an amount of 0.1 to 0.3 mass%. As shown in Figures 4A, 4B, and 4C, Examples 9 to 77 and Examples 78 to 105 share the same second heat treatment temperatures of 20 to 1080°C and holding times of 0.3 to 48 hours. The fracture elongations of Examples 9 to 77 ranged from 18.50 to 29.75%, while the fracture elongations of Examples 78 to 105 ranged from 21.98 to 38.95%. Therefore, in Examples 78 to 105, the maximum fracture elongation was approximately 1.31 times higher and the minimum fracture elongation was approximately 1.19 times higher than in Examples 9 to 77. In this way, in Examples 78 to 105, the Ti content was set to 0.1 to 0.3 mass%, the holding temperature of the second heat treatment was set to 20 to 1080°C, and the holding time was set to 0.3 to 48 hours, thereby making it possible to improve the maximum and minimum values of the fracture elongation of the iron castings.
以上のとおり、上記実施形態により、優れた伸び特性が求められる多種多様な用途に好適な鉄鋳物を提供することができる。上記実施形態の鉄鋳物を製造する方法の一態様は、フェライト系の鋳造用材料を用いて熱処理対象物を鋳造することと、熱処理対象物を鋳造することの後に熱処理対象物に対して第1の熱処理を行うこととを含む。上記実施形態の鉄鋳物を製造する方法の他の態様は、フェライト系の鋳造用材料を用いて熱処理対象物を鋳造することと、熱処理対象物を鋳造することの後に熱処理対象物に対して第1の熱処理を行うことと、第1の熱処理を行うことの後に熱処理対象物に対して第2の熱処理を行うこととを含む。第1の熱処理を行うことは、熱処理対象物を750~1380℃の第1の温度範囲で保持することを含む。第1の温度範囲で保持することは、熱処理対象物を0.5~6.0時間の第1の時間範囲で保持することを含む。第2の熱処理を行うことは、熱処理対象物を20~1080℃の第2の温度範囲で保持することを含む。第2の温度範囲で保持することは、熱処理対象物を0.3~48時間の第2の時間範囲で保持することを含む。As described above, the above embodiment can provide iron castings suitable for a wide variety of applications requiring excellent elongation properties. One aspect of the method for producing the iron casting of the above embodiment includes casting a heat-treatment object using a ferritic casting material, and performing a first heat treatment on the heat-treatment object after casting the heat-treatment object. Another aspect of the method for producing the iron casting of the above embodiment includes casting a heat-treatment object using a ferritic casting material, performing a first heat treatment on the heat-treatment object after casting the heat-treatment object, and performing a second heat treatment on the heat-treatment object after performing the first heat treatment. Performing the first heat treatment includes holding the heat-treatment object in a first temperature range of 750 to 1380°C. Holding in the first temperature range includes holding the heat-treatment object for a first time range of 0.5 to 6.0 hours. Performing the second heat treatment includes holding the heat-treatment object in a second temperature range of 20 to 1080°C. Holding the heat treatment object in the second temperature range includes holding the heat treatment object for a second time range of 0.3 to 48 hours.
Claims (4)
前記鋳造用材料は、0.0001~0.03質量%のCと、0.001~1.0質量%のSiと、0.001~1.0質量%のMnと、0.0001~0.04質量%のPと、0.0001~0.027質量%のSと、0.3~0.8質量%のCuと、0.001~0.6質量%のNiと、16.0~21.0質量%のCrと、0.25~0.8質量%のNbと、0.0001~0.03質量%のNとを含み、残部がFeおよび不可避元素であり、
前記第1の熱処理を行うことは、前記熱処理対象物を750~1380℃の第1の温度範囲で保持することを含み、
前記第1の温度範囲で保持することは、前記熱処理対象物を0.5~6.0時間の第1の時間範囲で保持することを含む、鉄鋳物の製造方法。 A method for producing an iron casting, comprising: performing a first heat treatment on a heat treatment object cast using a ferritic casting material,
The casting material contains 0.0001 to 0.03 mass% C, 0.001 to 1.0 mass% Si, 0.001 to 1.0 mass% Mn, 0.0001 to 0.04 mass% P, 0.0001 to 0.027 mass% S, 0.3 to 0.8 mass% Cu, 0.001 to 0.6 mass% Ni, 16.0 to 21.0 mass% Cr, 0.25 to 0.8 mass% Nb, and 0.0001 to 0.03 mass% N, with the remainder being Fe and unavoidable elements;
performing the first heat treatment includes holding the heat treatment object in a first temperature range of 750 to 1380°C;
The method for manufacturing an iron casting, wherein holding the heat treatment object in the first temperature range includes holding the heat treatment object in a first time range of 0.5 to 6.0 hours.
前記第1の熱処理を行うことの後に、前記熱処理対象物に対して第2の熱処理を行うことをさらに含み、
前記第2の熱処理を行うことは、前記熱処理対象物を50~1080℃の第2の温度範囲で保持することを含む、鉄鋳物の製造方法。 In claim 1,
The method further includes performing a second heat treatment on the heat treatment object after performing the first heat treatment,
The method for manufacturing an iron casting, wherein the second heat treatment comprises holding the heat treatment object at a second temperature range of 50 to 1080°C.
前記第2の温度範囲で保持することは、前記熱処理対象物を0.3~48時間の第2の時間範囲で保持することを含む、鉄鋳物の製造方法。 In claim 2,
The method for manufacturing an iron casting, wherein holding the heat treatment object in the second temperature range includes holding the heat treatment object in a second time range of 0.3 to 48 hours.
前記鋳造用材料は、0.1~0.3質量%のTiをさらに含む、鉄鋳物の製造方法。
In any one of claims 1 to 3,
The method for producing an iron casting, wherein the casting material further contains 0.1 to 0.3 mass % of Ti.
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