(57)【要約】      （修正有）【課題】個別の熱処理を必要とせず、鋳造状態で０．２％耐力、引張強さおよび破断伸びに優れた高張力球状黒鉛鋳鉄合金の提供。【解決手段】Ｃ  ２．８〜３．７質量％、Ｓｉ  １．５〜４質量％、Ｎｉ  １〜６．２質量％、Ｐ  ０．０２〜０．０５質量％、Ｍｇ  ０．０２５〜０．０６質量％、Ｃｒ  ０．０１〜０．０３質量％、Ａｌ  ０．００３〜０．３質量％、Ｓ  ０．０００５〜０．０１２質量％、Ｃｕ  ０．０３〜１．５質量％およびＭｎ  ０．１〜２質量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物を含み、鋳造状態で引き続く熱処理を行わなくても６００ＭＰａ以上の０．２％耐力および７５０ＭＰａ以上の引張強さの高い静的強度と同時に、２〜１０％の破断伸びＡ５の良好な延性が達成されていることを特徴とする、鋳鉄製品用のパーライト−フェライト状組織を有する球状黒鉛鋳鉄合金。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄成分として、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、Ｓおよび通常の不純物を含み、鋳造状態で既に、高い強度と同時に良好な延性および靭性を有している、鋳鉄製品用のパーライト−フェライト状組織を有する球状黒鉛鋳鉄合金において、前記球状黒鉛鋳鉄合金は、
Ｃ  ２．８〜３．７質量％、
Ｓｉ  １．５〜４質量％、
Ｎｉ  １〜６．２質量％、
Ｐ  ０．０２〜０．０５質量％、
Ｍｇ  ０．０２５〜０．０６質量％、
Ｃｒ  ０．０１〜０．０３質量％、
Ａｌ  ０．００３〜０．３質量％、
Ｓ  ０．０００５〜０．０１２質量％、
Ｃｕ  ０．０３〜１．５質量％および
Ｍｎ  ０．１〜２質量％、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物を含み、前記球状黒鉛鋳鉄合金は、鋳造状態で引き続く熱処理を行わなくても６００ＭＰａ以上の０．２％耐力および７５０ＭＰａ以上の引張強さの高い静的強度と同時に、２〜１０％の破断伸びＡ５の良好な延性が達成されていることを特徴とする、球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項２】
前記合金は、Ｓｉ  ２〜３．５質量％、特に好ましくはＳｉ  ２．２〜３．３質量％を含み、ＮｉとＳｉとの合金含有率の合計が≦９質量％であり、かつ同時に（Ｎｉ＋０．５・Ｍｎ）／（１．５・Ｓｉ）の比率が≦１．５であり、鋳造高温から室温までの冷却の際に５０％超のパーライト、残部フェライトの純粋パーライト−フェライト状組織が生じていることを特徴とする、請求項１記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項３】
前記合金は、Ｎｉ  ２．５〜５．２質量％、特に好ましくはＮｉ  ４．０〜５．２質量％を含み、ＮｉとＳｉとの合金含有率の合計が≦９質量％であり、かつ同時に（Ｎｉ＋０．５・Ｍｎ）／（１．５・Ｓｉ）の比率が≦１．５であり、鋳造高温から室温までの冷却の際に５０％超のパーライト、残部フェライトの純粋パーライト−フェライト状組織が生じていることを特徴とする、請求項１または２記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項４】
前記合金は、Ｍｎ  ０．２〜０．５質量％、特に好ましくはＭｎ  ０．１５〜０．４質量％を含み、ＮｉとＳｉとの合金含有率の合計が≦９質量％であり、かつ同時に（Ｎｉ＋０．５・Ｍｎ）／（１．５・Ｓｉ）の比率が≦１．５であり、鋳造高温から室温までの冷却の際に５０％超のパーライト、残部フェライトの純粋パーライト−フェライト状組織が生じていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項５】
前記合金は、Ｃｕ  ０．０３〜０．５質量％、特に好ましくはＣｕ  ０．０３〜０．１質量％を含み、ＮｉとＳｉとの合金含有率の合計が≦９質量％であり、かつ同時に（Ｎｉ＋０．５・Ｍｎ）／（１．５・Ｓｉ）の比率が≦１．５であり、鋳造高温から室温までの冷却の際に５０％超のパーライト、残部フェライトの純粋パーライト−フェライト状組織が生じていることを特徴とする、請求項１記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項６】
前記合金は、Ａｌ  ０．００３〜０．２５質量％、特に好ましくはＡｌ  ０．００３〜０．０２質量％を含み、ＮｉとＳｉとの合金含有率の合計が≦９質量％であり、かつ同時に（Ｎｉ＋０．５・Ｍｎ）／（１．５・Ｓｉ）の比率が≦１．５であり、鋳造高温から室温までの冷却の際に５０％超のパーライト、残部フェライトの純粋パーライト−フェライト状組織が生じていることを特徴とする、請求項１記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項７】
黒鉛割合は、鋳造および冷却の直後に、存在する黒鉛の９０％より多くが球状に形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項８】
鋳造部品のパーライト−フェライト状マトリックス組織は、鋳造および冷却の直後に、５５〜９０％がパーライト状に形成されており、かつ残部のフェライトは、この場合、好ましくは球状に形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項９】
鋳造部品の組織は、鋳造および冷却の直後に、１ｍｍ2当たり２００〜１２００の球晶を有していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項１０】
黒鉛粒子は、DIN EN ISO 945に従って、サイズ８少なくとも５％、サイズ７  ４０％〜７０％、サイズ６最大で３５％のサイズ分布を有していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項１１】
鋳造部品は２６０〜３２０ＨＢＷのブリネル硬さを有していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の球状黒鉛鋳鉄合金。
【請求項１２】
６００ＭＰａ以上の０．２％耐力および７５０ＭＰａ以上の引張強さの高い静的強度と同時に、２〜１０％の破断伸びＡ５の良好な延性を有している、自動車中のシャシ部材、好ましくは自動車中のホイールキャリア、自在軸受、車軸ガイド、クランクシャフトおよび／またはリアアクスルハウジングの製造のための、請求項１記載の球状黒鉛鋳鉄合金の使用。
【請求項１３】
請求項１記載の球状黒鉛鋳鉄合金からなる鋳造部品の製造方法において、前記鋳造部品の鋳造および冷却後に、前記鋳造部品の熱処理を行わず、かつ前記鋳造部品は、６００ＭＰａ以上の０．２％耐力および７５０ＭＰａ以上の引張強さの高い静的強度と同時に、２〜１０％の破断伸びＡ５の良好な延性を有していることを特徴とする、鋳造部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄成分のＣ、Ｓｉ、Ｐ、Ｍｇ、Ｓ、ＭｎおよびＮｉ、ならびに通常の不純物を含み、鋳造状態で引き続き熱処理を行わなくても、既に≧６００ＭＰａの０．２％耐力および≧７５０ＭＰａの引張強さの高い静的強度と同時に、２％〜１０％の破断伸びの良好な延性を有する鋳鉄製品用のパーライト−フェライト状組織を有する球状黒鉛鋳鉄合金に関する。自動車製造用の使用可能性は、例えばホイールキャリア、車両構造部材、ならびにクランクシャフトのようなシャシ構成要素である。
【０００２】
自動車製造において、重量軽減の可能性を利用するために比較的高い強度により優れている、高硬質鋳鉄合金を使用することが次第に増えている。この場合、コストの理由から、できる限り、全ての熱処理プロセスを省略し、ならびに単に適度な合金添加で必要とされる機械特性を達成することが焦点となっている。
【０００３】
欧州特許出願公開第１２２５２３９号明細書（EP 1 225 239 A1）からは、非鉄成分として、Ｎｉ２〜４質量％およびＭｎ０．０５〜０．４５質量％を含有する高硬質ベイナイト球状黒鉛鋳鉄合金が公知であり、このＮｉ−Ｍｎスパンが、伸び率に対する強度の変化可能な比率の調節に利用される。この発明の実施のためには、非鉄成分のＣ  ３．１〜４質量％およびＳｉ  １．８〜３質量％が好ましい。この組織を有するこの組成の原材料は、６５０〜８５０ＭＰａの引張強さ、および≧５００ＭＰａの０．２％耐力で、１４．５〜７％の破断伸びにより優れている。これらの特性は、熱処理を行うことなく達成されるのだが、達成可能な強度は合金組成により制限されている。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２００４０４００５６号明細書（DE 10 2004 040 056 A1）からは、高張力および耐摩耗性で、かつ耐腐食性であると記載されている別の鋳鉄合金が公知である。この鋳鉄合金は、Ｃ  ３〜４．２質量％、Ｓｉ  １〜３．５質量％、Ｎｉ  １〜６質量％、Ｃｒ  ≦５質量％、Ｃｕ  ≦３質量％、Ｍｏ  ≦３質量％、Ｍｎ  ≦１質量％、Ｖ  ≦１質量％、Ｐ  ≦０．４質量％、Ｓ  ≦０．１質量％、Ｍｇ  ≦０．０８質量％、Ｓｎ  ≦０．３質量％および製造に起因する不純物から構成される。この別の合金範囲は、オーステナイト（＜２０％）、マルテンサイト（＜３０％）、パーライト（＜５０％）および炭化物（＜１５％）の多様な割合を有する＞５０％針状フェライトの多様なマトリックス組成を生じ、黒鉛形成は、球状黒鉛に限らず、バーミキュラ状および片状であることもある。ピストンリングの適用例に関して達成可能な曲げ破壊強さは、＞１１００ＭＰａであり、硬さは３２０ＨＢ２．５であり、詳細には述べられていない高い靭性／延性が強調されている。しかし破断伸びは、特に組織内に１５％までの炭化物含有率を有する合金バリエーションでは、明らかに低減されるであろう。わずかな肉厚（モジュール≦１．５ｃｍ）の場合にはさらに、＜７００℃の温度での焼戻しの形の付加的なプロセス工程が必要であることがある。
【０００５】
カナダ国特許出願公開第１２２４０６６号明細書／米国特許第４４８４９５３号明細書（CA 122 40 66 A1/US 448 49 53 A）からは、高張力球状黒鉛鋳鉄合金が公知であり、この球状黒鉛鋳鉄合金は、非鉄成分としてＣ  ３〜３．６質量％、Ｓｉ  ３．５〜５質量％、Ｎｉ  ０．７〜５質量％、Ｍｏ  ０〜０．３質量％、Ｍｎ  ０．２〜０．４質量％、Ｐ  ≦０．０６質量％、およびＳ  ≦０．０１５質量％を含む。この場合、記載された≧９５０ＭＰａの引張強さ、≧５５０ＭＰａの０．２％耐力、および６〜１０％の破断伸びを達成するために、フェライト−ベイナイト組織が不可欠であり、このフェライト−ベイナイト組織は完全にフェライト化する熱処理が必ず必要であることが欠点である。
【０００６】
米国特許第３７０２２６９号明細書（US 370 22 69 A）からは、高張力の高合金化された球状黒鉛鋳鉄合金が公知であり、この非鉄成分は、Ｃ  ２．６〜４質量％、Ｓｉ  １．５〜４質量％、Ｎｉ  ６〜１１質量％、Ｃｏ  ≦７質量％、Ｍｏ  ≦０．４質量％、Ｍｎ  ≦１質量％、およびＣｒ  ≦０．２質量％を含む。≧１０００ＭＰａの高い引張強さは、微細粒のベイナイト組織に限られ、この場合、この目標組織は焼戻しの形での必要な熱処理によって調節しなければならず、これはまたコストの増大を必要とする。
【０００７】
米国特許第５８５３５０４号明細書（US 585 35 04 A）には、鉄を基礎とする高合金化された鋳造材料が記載されていて、この鋳造材料の非鉄成分は、Ｃ  ０．８〜３．５質量％、Ｓｉ  １〜７質量％、Ｎｉ  ５〜１５質量％、Ｍｎ  ≦１質量％、Ｃｒ  ≦２質量％、Ｍｇ、ＣａおよびＣｅの群の少なくとも１つの元素  ≦０．１質量％、およびＭｏ、Ｎｂ、ＴｉおよびＶの群の少なくとも１つの元素  ≦２質量％を含む。この原材料は、少なくとも３０％のマルテンサイトの組織割合で少なくとも２５０ＨＶの硬さを有し、黒鉛形成は、主に球状である。目的生成物として、好ましくは半導体製造の際に使用するためのラッピングディスクが公知である。任意の熱処理にもかかわらず、合金中に含まれる５〜１０％の炭化物およびマルテンサイト状マトリックスの大きすぎる部分に基づき、低すぎる破断伸びが生じる。これは、安全上の理由から、動的荷重がかかる自動車用鋳造製品、例えば構造部材／シャシ部材についての使用が除外される。
【０００８】
米国特許第３５４９４３０号明細書（US 354 94 30 A）からは、高張力のベイナイト状球状黒鉛鋳鉄合金が公知であり、この球状黒鉛鋳鉄合金は、非鉄成分として、Ｃ  ２．９〜３．９質量％、Ｓｉ  １．７〜２．６質量％、Ｎｉ  ３．２〜７質量％、Ｍｏ  ０．１５〜０．４質量％、Ｃｒ  ≦０．２質量％、およびＭｎ  ≦１質量％を含む。この合金は、≧８２０ＭＰａの高い引張強さ、≧５２０ＭＰａの０．２％耐力で、少なくとも２％の破断伸びにより優れている。これらの特性を達成するために熱処理が必要であり、さらに大きな肉厚の場合には局所的に使用される低温鋳造が必要となることがある。
【０００９】
さらに、独国特許出願公開第１８０８５１５号明細書（DE 180 85 15 A1）は、高張力球状黒鉛鋳鉄合金を記載しており、この非鉄成分は、Ｃ  ２．９〜３．９質量％、Ｓｉ  １．７〜２．６質量％、Ｎｉ  ３．２〜７質量％、Ｍｏ  ０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ  ≦０．１質量％、Ｍｎ  ０〜１質量％、および最大０．５質量％のＭｏおよびＣｒの全体含有率でＣｒ  ０〜０．２５質量％を含む。この原材料は、≧１０００ＭＰａの引張強さ、および≧７５０ＭＰａの０．２％耐力で、少なくとも４％の破断伸びを有する。しかしながら、この原材料の主要な特徴は、温度２００〜３１５℃で数時間という、焼戻しの形での熱処理である。というのもマトリックス組織の焼戻しなしでは、記載された特性値を達成することができないためである。
【００１０】
欧州特許第１８３４００５号明細書（EP 1 834 005 B1）からは、自動車製造での用途のための高張力の、主にパーライト状の球状黒鉛鋳鉄合金が公知である。この球状黒鉛鋳鉄合金は、非鉄成分のＣ  ３．０〜３．７質量％、Ｓｉ  ２．６〜３．４質量％、Ｐ  ０．０２〜０．０５質量％、Ｍｇ  ０．０２５〜０．０４５質量％、Ｃｒ  ０．０１〜０．０３質量％、Ａｌ  ０．００３〜０．０１７質量％、Ｓ  ０．０００５〜０．０１２質量％、およびＢ  ０．０００４〜０．００２質量％、Ｃｕ  ０．１〜１．５質量％、Ｍｎ  ０．１〜１．０質量％、および不可避的不純物を含む。この組成で作製されるシャシ構成要素は、付加的な熱処理を行わない鋳造状態で既に６００〜９００ＭＰａの引張強さ、４００〜６００の０．２％耐力で、１４〜５％の破断伸びを有する。
【００１１】
これらの先行技術を出発点として、本発明の中心的な課題は、０．２％耐力、引張強さおよび破断伸びについての要件が、他の助力なしに鋳造状態で既に達成される、好ましくは、公知の高張力鋳鉄合金、例えばＡＤＩ原材料（＝オーステンパダクタイル鉄（Austempered Ductile Iron））とは反対に、つまり個別の熱処理を必要としない高張力球状黒鉛鋳鉄合金を提供することである。
【００１２】
この課題は、Ｃ  ２．８〜３．７質量％、Ｓｉ  １．５〜４質量％、Ｎｉ  １〜６．２質量％、Ｐ  ０．０２〜０．０５質量％、Ｍｇ  ０．０２５〜０．０６質量％、Ｃｒ  ０．０１〜０．０３質量％、Ａｌ  ０．００３〜０．３質量％、Ｓ  ０．０００５〜０．０１２質量％、Ｃｕ  ０．０３〜１．５質量％、およびＭｎ  ０．１〜２質量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物を含む本発明による球状黒鉛鋳鉄合金により達成され、この球状黒鉛鋳鉄合金は、その後の熱処理なしに鋳造状態で、≧６００ＭＰａの０．２％耐力および≧７５０ＭＰａの引張強さの高い静的強度と同時に２〜１０％の破断伸びＡ５の良好な延性を達成する。
【００１３】
球状黒鉛析出物を取り囲むマトリックス組織は、この場合、＞５０％のパーライトでパーライト−フェライト状に形成され、好ましくはこのパーライトは微細な縞状で、かつフェライトは球状で存在する。またそれにより、本発明による球状黒鉛鋳鉄合金は、機械的特性および炭化物形成剤であるＭｏ、Ｎｂ、ＴｉおよびＶが省略される以外に、部分的に重複するＮｉ−合金領域を有する米国特許第５８５３５０４号明細書（US 585 35 04 A）から公知の合金とは明確に区別される。この点で同様に、独国特許出願公開第１０２００４０４００５６号明細書（DE 10 2004 040 056 A1）から公知の鋳鉄合金との相違が基礎づけられる。というのも針状フェライトの機械的特性は、球状に形成されたフェライトとは明らかに異なるためである。
【００１４】
好ましくは、球状黒鉛鋳鉄合金は、砂型球状黒鉛鋳鉄合金として形成される。
【００１５】
本発明の中心思想は、本発明による球状黒鉛鋳鉄合金の、適切に調整された組成、およびそれにより生じる機械特性の組合せに基づき自動車製造において、例えば、自動車の衝突の際に実際に変形してもよいが、破断してはならない車軸部材およびシャシ部材のためにも、高い動的負荷に曝される構造部材およびクランクシャフトのためにも使用することができる球状黒鉛鋳鉄合金を提供することである。
【００１６】
本発明による球状黒鉛鋳鉄合金は、その機械特性および使用可能性を考慮して、オーステナイト状球状黒鉛鋳鉄合金と比べて既に適度な合金添加で十分であることは言及するに値する。
【００１７】
ＮｉおよびＳｉは、０．２％耐力を高めることが知られている。これは、一方で混晶凝固に起因し（ＳｉおよびＮｉ）、他方でオーステナイト−フェライト転移温度を低い温度に低下させることによるパーライト微細化に起因する（Ｎｉ）。この合金は、低すぎない破断伸び値で、できる限り高い０．２％耐力を有することが利点である（高い軽量化構造の可能性）。これは第一に、球状黒鉛鋳鉄合金が、Ｎｉ  １〜６．２質量％、好ましくはＮｉ  ２．５〜５．２質量％、特に好ましくはＮｉ  ４〜５．２質量％を有することにより達成される。
【００１８】
特にＳｉ  １．５〜４質量％、好ましくはＳｉ  ２〜３．５質量％、特に好ましくはＳｉ  ２．２〜３．３質量％と関連して、低すぎない破断伸び値で良好な強度特性が達成される。例えば、同様に熱処理を必要としない欧州特許出願公開第１２２５２３９号明細書（EP 1 225 239 A1）から公知のベイナイト状合金と比べて、本発明のパーライト−フェライト状球状黒鉛鋳鉄合金の≧６００ＭＰａの０．２％耐力は、≧５００ＭＰａと比べて明らかに高い（引張強さも同様にいくらか高い）。例えば、欧州特許出願公開第１２２５２３９号明細書（EP 1 225 239 A1）で述べられた実施例は、５５０ＭＰａを越える０．２％耐力の値を含まない。
【００１９】
非鉄成分のＳｉおよびＮｉについて記載された上限および下限の維持は、パーライト−フェライト状目標組織のために、かつそれにより本発明による球状黒鉛鋳鉄合金の機械的特性を達成するために重要である。
【００２０】
＜１質量％のＮｉ含有率で、目立った耐力上昇は見られず、＞６．２質量％の含有率は、マルテンサイト形成のリスクが高まることに基づき回避すべきである。マルテンサイト形成のこのリスクに関して、本発明による球状黒鉛鋳鉄合金は、独国特許出願公開第１０２００４０４００５６号明細書（DE 10 2004 040 056 A1）からの類似のＮｉ含有率限度を有する合金と比べて明らかな利点を有しており、例えば、約８ｍｍの低い肉厚の場合でさえ、後続する焼戻しを行う必要なしに、マルテンサイト不含の組織を確実に達成する。本発明による球状黒鉛鋳鉄合金の好ましい実施形態の場合に、これは、Ｎｉ含有率、Ｓｉ含有率およびＭｎ含有率に関して所定の組成比を維持することにより可能である。例えば、鋳造状態で本発明による球状黒鉛鋳鉄合金のマルテンサイト不含のパーライト−フェライト状組織のためには、ＮｉとＳｉとの含有率の合計が≦９質量％であることが好ましく、同時に（Ｎｉ＋０．５・Ｍｎ）／（１．５・Ｓｉ）の比率が値１．５を上回らないことが好ましい。
【００２１】
＜１．５質量％のＳｉの含有率は、炭化物形成のリスクを高め、最悪の場合には、白色凝固（Weisserstarrung）を生じる結果となることがある。＞４質量％のＳｉの含有率は、破断伸びの明らかな低下を引き起こし、かつオーステナイト中での低められた炭素溶解度に基づき同様にマルテンサイト形成のリスクを高める。さらに、Ｓｉ含有率は、ケイ素がオーステナイト−フェライト転移温度をより高い温度にシフトさせ、それによりニッケル添加により達成しようとするパーライト微細化に反対に作用するという理由から制限しなければならない。
【００２２】
Ｃｕ  ０．０３〜１．５質量％の合金化は、ことに本発明による球状黒鉛鋳鉄合金について記載された限度に関して低いＮｉ含有率で、同時に高いＳｉ含有率で、機械的特性を達成するために、パーライト＞５０％、残部フェライトを有する主にパーライト状組織の確保のために行われ、この場合、フェライトは好ましくは球状に形成される。
【００２３】
Ｍｎは、その割合が増加するとスクラップ随伴物となる。耐力の向上のために、適度な含有率までのＭｎは好ましい。さらにＭｎは、マルテンサイト開始温度を低下させ、かつそれにより、急速に冷却される薄い壁の部材部分において、マルテンサイト形成のリスクを低減することに寄与することができる。本発明による球状黒鉛鋳鉄合金について２質量％というＭｎの上限は、炭化物形成による著しい脆化に起因するが、ことに同時に比較的高いＳｉ含有率で溶離する粒界炭化物の増加は、低いＭｎ含有率の場合で既に記録すべきである。
【００２４】
Ａｌ  ０．００３〜０．３質量％の合金添加は、混晶凝固によりさらに強度を向上させるために行うことができる。しかしながら、Ａｌの含有率は＜０．３質量％に制限すべきである。というのもＡｌは、同時にフェライト安定化剤として作用し、それにより機械的特性のために必要な、＞５０％パーライトを有する主なパーライト状組織形成に対抗するためである。
【００２５】
非鉄成分のＭｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ、Ｓについて記載された上限を維持することは、本発明による球状黒鉛鋳鉄合金からなる鋳造部品の機械特性ならびに加工性の達成のために重要である。Ｃｕ、Ｍｇ、ＡｌおよびＳに関して過剰に高い含有率は、黒鉛形成に不利な影響を及ぼしかねず、達成しようとする球状の形からの黒鉛形状の相応する相違が、破断伸びおよび達成可能な強度の明らかな悪化を引き起こす。同様に、Ｃｒは、それ自体炭化物形成を促進することにより脆化するように作用する。
【００２６】
Ｐは、粒界に形成されることがある低融点のＰ富有相（かつての、Ｐ富有残留溶融物領域）の十分に公知の脆化作用に基づき制限しなければならない。
【００２７】
好ましくは、鋳造プロセス直後の黒鉛割合は、鋳造状態において、つまり鋳造され、かつ型内で冷却された後で、存在する黒鉛の９０％より多くが球状に形成されている。
【００２８】
鋳造部品のマトリックス構造が、鋳造プロセス直後で、鋳造状態において、つまり鋳造され、かつ型内で冷却された後で、５０〜９０％がパーライト状に形成されている場合が好ましい。
【００２９】
好ましい実施態様では、鋳造部品の組織は、鋳造プロセス直後で、鋳造状態において、つまり鋳造され、かつ型内で冷却された後で、１ｍｍ2当たり２００〜１２００の球晶を有する。
【００３０】
好ましくは、黒鉛粒子は、DIN EN ISO 945に従って、サイズ８少なくとも５％、サイズ７  ４０％〜７０％、サイズ６最大で３５％のサイズ分布を有する。
【００３１】
鋳造部品は２６０〜３２０ＨＢＷのブリネル硬さを有する場合が好ましい。
【００３２】
本発明の実施例を次に説明するが、本発明は次の実施例だけに限定されるものではなく、または次の実施例によって限定されるものではない。
【００３３】
Ｙ２試料を、本発明による球状黒鉛鋳鉄合金から砂型中で鋳造した。この化学組成は、Ｃ  ２．８７質量％、Ｎｉ  ５．１２質量％、Ｓｉ  ３．２５質量％、Ｃｕ  ０．０３質量％、Ｍｎ  ０．２２質量％、Ｍｇ  ０．０４６質量％、Ｐ  ０．０３７質量％、Ｃｒ  ０．０２２質量％、Ａｌ  ０．０１３質量％、およびＳ  ０．００３質量％、残部Ｆｅおよび通常の不純物である。したがって、Ｎｉ＋Ｓｉの含有率の合計は、≒８．４質量％（好ましくは≦９質量％）、比率（Ｎｉ＋０．５・Ｍｎ）／（１．５・Ｓｉ）≒１．１（好ましくは≦１．５）である。この鋳造品を、鋳造状態で、球晶数、黒鉛含有率、黒鉛形状、および黒鉛サイズ、パーライト含有率、ならびに引張試験からの特性値、ブリネル硬さおよび衝撃仕事（衝撃エネルギー）に関して調査した。球晶数は１ｍｍ2当たり２１８の球晶であり、黒鉛含有率は１０．６％である。DIN EN ISO 945による黒鉛形状は、９４％が形状ＶＩである。DIN EN ISO 945によるサイズ分布は、サイズ８  ８％、サイズ７  ５７％、およびサイズ６  ３３％である。マトリックスのパーライト含有率は７９％（組織画像は図１参照、残部成分：フェライト、球状に形成されている）である。ブリネル硬さは３１０±２  ＨＢＷ５／７５０である。個々の試料の衝撃仕事は、それぞれ、室温で３０．１Ｊ、−３０℃で１２．５Ｊであった。DIN EN ISO 6892-1による室温引張試験は、次の特性値を生じた：
−  ０．２％耐力：６５８〜６６３ＭＰａ、
−  引張強さ：８８４〜８８９ＭＰａ、
−  破断伸び：６．２〜７．９％、
−  弾性係数（１００〜３００ＭＰａの範囲内で回帰に関して測定）：１７５〜１８６ＧＰａ。
【００３４】
本発明による球状黒鉛鋳鉄合金の上記実施例と同じ溶融物から、引張試験ブランクも鋳造し、その鋳造肉厚は試験領域で約８ｍｍであった。これから取り出された６ｍｍ引張試験片は、Ｙ２試料結果に合格し、６５２ＭＰａの０．２％耐力および８７２ＭＰａの引張強さで、６．９％の破断伸びを達成することができた。
【００３５】
したがって、本発明による球状黒鉛鋳鉄合金のこれらの実施例バリエーションの試料は、引張試験特性値に関して、鋳造状態で既に、ＡＤＩ（＝オーステンパダクタイル鉄（Austempered Ductile Iron））の、極めて手間のかかる熱処理により作成された、より大きな肉厚で元素Ｎｉおよび／またはＭｏの合金化によってのみ実現可能で、かつそれにより、欧州においてEN 1564の下で規格化されている期待通りの高価な球状黒鉛鋳鉄原材料の等級にある。
【００３６】
具体的に説明するために、図２において、破断伸びＡ５の関数としての耐力Ｒｐ０．２が示されている。本発明による球状黒鉛鋳鉄合金について記載された実施例、ならびにDIN EN 1563およびDIN EN 1564において規格化された球状黒鉛鋳鉄合金の代表物がプロットされている。図２中の灰色の実線は、鋳造状態で製造された種類の球状黒鉛を有する鋳鉄についてのDIN EN 1563規格による最小値を結ぶ。図２中の一貫した黒色の実線は、熱処理されたＡＤＩ種類の球状黒鉛を有する鋳鉄についてのDIN EN 1564規格による最小値を結ぶ。Georg Fischer社の特許付与された球状黒鉛鋳鉄合金（欧州特許第１８３４００５号明細書（EP 1 834 005 B1）および欧州特許第１２７０７４７号明細書（EP 1 270 747 B1））が、破線で黒色に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による球状黒鉛鋳鉄合金の組織画像
【図２】多様なＧＪＳ合金についての破断伸びＡ５の関数として耐力Ｒｐ０．２を示す。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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