(57)【要約】化学組成C、Si、Cu、Ni、及び／又はMo、Mn、Mg、及びSからなる高モジュラスE弾性を有する鋳鉄製品用のノジュラー鋳鉄合金に間する。当該合金は、Cが＜2.9重量％、Siが3.8〜4.3重量％、Cuが0.5〜1.0重量％、Ni及び／又はMoが0〜4重量％で、モリブデン含有量が多くても1.0％であり、Mnが0.1〜0.8重量％、Mgが0.03〜0.07重量％、Sが多くても0.015重量％で構成される。CとSiの混合物物が極めて共晶に近い。【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成C、Si、Cu、Ni、及び／又はMo、Mn、Mg、及びSからなる高モジュラス弾性を有する鋳鉄製品用のノジュラー鋳鉄合金であって、合金は、Cが＜2.9重量％、Siが3.8〜4.3重量％、Cuが0.5〜1.0重量％、Ni及び／又はMoが0〜4重量％で、モリブデン含有量が多くても1.0％であり、Mnが0.1〜0.8重量％、Mgが0.03〜0.07重量％、Sが多くても0.015重量％で構成され、CとSiの混合物割合が極めて共晶に近いことを特徴とするノジュラー鋳鉄合金。
【請求項２】
C含有量が、2.6〜2.9重量％であることを特徴とする請求項1記載の合金。
【請求項３】
Si含有量が、3.9〜4.1重量％であることを特徴とする請求項１又は2項に記載の合金。
【請求項４】
S含有量が、0.01より少ないことを特徴とする請求項１〜3項のいずれか1項に記載の合金。
【請求項５】
パーライト含有量が、70重量％より少ないことを特徴とする請求項１〜4項のいずれか１項に記載の合金。
【請求項６】
パーライト含有量が、50〜70重量％より少ないことを特徴とする請求項１〜4項のいずれか１項に記載の合金。
【請求項７】
生産された一部が、少なくとも170Gpaの弾性のモジュラスを有する先行するいずれか1項に記載の合金。
【請求項８】
自動車のクランクシャフトに使用される先行するいずれか1項に記載の合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高モジュラス弾性を有する鋳鉄製品用ノジュラー鋳鉄合金であって、非鉄組成物として、少なくともC、Si、Mn、Cu、Mg、S、及び添加混合物として、Ni及び／又はMoを含むノジュラー鋳鉄合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノジュラ−鋳鉄合金は、ねじれモーメントへ高い耐性を有しなければならない鋳造の製品、自動車のエンジンの一部として例えば、クランクシャフトの自動車産業に使用される。鋳造は、異なるレベルの負荷を受ける多数の領域で非常に複雑な幾何学をしばしば有し、それゆえ、異なる肉厚を有する。これは、非常に区別された幾何学を有する部分に適する鋳造技術を要求する。また、鋳造はしばしば、後処理しなければならない。後処理は、熱処理、及び／又は機械処理であるかもしれない。このタイプの鋳造に所望される重要な特性は、可能な限り高い弾性のモジュラスである。およそ160GPaまでの弾性のモジュラスを有する合金は、現在慣例となっている。スチール合金は、できるだけ高い弾性のモジュラスを有する部分に通常使用される、当該部分は、その後、鍛造加工されるであろう。しかしながら、これは、高価な生産方法である。
【０００３】
WO  99／19525は、ディスクブレーキのシャフトとデスクに使用することができるノジュラー鋳鉄合金を開示している。重量％において、合金は、Cを1.5〜4.5％、Siを1.5〜4.5％、Moを少なくとも1.0〜6.5％、及び適当な場合、合計6.5％を越えないNi及びCu、残部鉄、及び標準的な不純物を含む。この合金は、良好な耐恒温性と耐磨耗性によって識別される。
【０００４】
WO  96／38596は、弾性の高モジュラスを有するのノジュラ−鋳鉄を開示する。
【０００５】
この合金は、重量％において、Cを3.0〜3.8％、Siを2.0〜2.6％、マンガンを0.2〜0.6％、Pを0.02％未満、Sを0.03％未満、マグネシウムを0.03〜0.06％、Niを0.8〜1.2％、Cuを0.8〜1.2％、Moを0.4〜1.0％、残部Feを含む。
【０００６】
高いパーライト及びグラファイト含有量を有するノジュラ−鋳鉄合金が知られている。これら既知の合金において、弾性のモジュラスは、ある用途において低すぎる。もしグラファイト含有量が、低いレベルで維持されると、弾性のモジュラスとしてマトリックス含有量は増加する。グラファイトよりさらに固溶体を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術の基礎に取り組み、本発明の目的は、170GPaより高い弾性のモジュラスを有する鋳鉄製品用ノジュラ−鋳鉄合金を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的は、合金が、Cが＜2.9重量％、Siが3.8〜4.3重量％、Cuが0.5〜1.0重量％、Ni及び／又はMoが0〜4重量％、Mnが0.1〜0.8重量％、Mgが0.03〜0.07重量％、Sが0.015重量％で構成され、CとSiの混合物含有量が極めて共晶に近いことを特徴とする合金によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい改良は、従属クレームに示されるであろう。
【００１０】
これは、50％未満〜70％のパーライト含有量によって達成される。より低い含有量は、機械特性を改善する。
【００１１】
鋳鉄製品の微細構造において固溶体の硬化を確実にすることは有利である。これは、3.8〜4.0％のSi含有量によって達成される。
【００１２】
本発明の基本的考えは、内部燃焼エンジンにおけるクランクシャフト特に適するノジュラー鋳鉄合金を提供することにある。弾性のより高いモジュラスは、かなり小さい断面と大きい断面の交互の幾何学を有する単一部分のシャフトの場合でさえ、破砕の危険をかなり減少させて、シャフトの耐用年数を延長させる。クランクシャフトの堅さもまた、増加する。これはクランクシャフトのスムーズな起動となる。スムーズな起動は、また、クランクシャフトのベアリングに作用する振動がかなり減少されるということも意味する。その結果、ベアリング及びシャフトは、顕著に長い作動時間を達成する。C含有量は、クランクシャフトの弾性のモジュラス用に決定的である。当該合金におけるグラファイトの含有量が、低いレベルで維持されるなら、固溶体の容積割合は、微細構造におけるグラファイト含有量に比較して増加する。これは、弾性のモジュラスの増加を誘導する。3.0％以下のC含有量を有するノジュラー鋳鉄合金は、以前に開示されていない。ノジュラ−鋳鉄合金は、通常10〜15体積％のグラファイトを含む。本ノジュラ−鋳鉄合金は、初めて、ここで、多くとも10体積％のグラファイト含有量を達成することを提案した。
【００１３】
実施例１
人が乗る自動車の自動車エンジン用クランクシャフトは、以下の化学組成：すなわち、Cが2.8％、Siが4.0％、Mnが0.2％、Cuが0.9％、Mgが0.047％、Sが0.005％を有するノジュラ−鋳鉄(GJS)からなる。
【００１４】
微細構造は、60〜70％のパーライト、30〜40％のフェライトからなる。全グラファイト含有量は、10％である。グラファイトの形成は、６〜７の大きさを有する90％V及びVI(DIN EN ISO 945に従う)より大きい。
【００１５】
この鋳造の機械的特性は、Rp0.2＝574Ｎ/mm2、Ｒｍ＝811Ｎ/ｍｍ2及びＡ=2.7％。弾性のモジュラスは、179.5GPaである。全断面に渡る硬度は、254−285HB10/300である。
【国際調査報告】
2005514519.tif 000002
2005514519.tif 000003
2005514519.tif 000004
2005514519.tif 000005
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