(57)【要約】  強度と振動減衰能を両立させた高強度高減衰能鋳鉄を提供する。  高強度高減衰能鋳鉄は、溶湯に黒鉛球状化処理を行うことを含む方法によって得られ、Ｃ：２〜４％、Ｓｉ：１〜５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：３〜１０％、Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％、Ｍｇ：０．０２〜０．１０％、ＲＥ：０〜０．５％（Ｃｅ、Ｌａ）、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。
2014185455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯に黒鉛球状化処理を行うことを含む方法によって得られ、Ｃ：２〜４％及びＳｉ：１〜５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：３〜１０％、Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％、Ｍｇ：０．０２〜０．１０％、任意の比率のＣｅおよび／またはＬａからなるＲＥ：０．００１〜０．５００％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項２】
Ｓｂ：０．２〜１％またはＳｎ：０．１〜０．５％である請求項１に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項３】
Ｓｂ：０．５〜１％である請求項１に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項４】
Ａｌ：３〜７％である請求項１に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項５】
ＲＥ：０．００１〜０．０５０％である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項６】
前記方法は、前記鋳鉄においてＣａ：０．０００１〜０．０１％またはＢａ：０．０００１〜０．０１％となるように、Ｃａ及びＢａの少なくとも一方の元素を含む接種剤を前記溶湯に添加する接種処理を更に含んだ請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項７】
前記接種処理は、後期接種を含む請求項６に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項８】
前記方法は、焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを９００℃以上で行うことを更に含んだ請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項９】
前記方法は、焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを１０００℃以上で行うことを更に含んだ請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項１０】
黒鉛球状化処理による黒鉛の球状化率が４０％以上である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高強度高減衰鋳鉄。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の高強度高減衰鋳鉄からなる鋳鉄製部品。
【請求項１２】
建設機械の部品である請求項１１に記載の鋳鉄製部品。
【請求項１３】
油圧部品である請求項１１に記載の鋳鉄製部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、強度及び振動減衰性に優れた高強度高減衰能鋳鉄に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状では、騒音は、典型７公害である大気汚染、水質汚濁、土壌汚染、振動、騒音、地盤沈下、悪臭の苦情件数の上位にある。騒音に関する苦情件数の内、建設作業騒音は大きな割合を占めている。そのような苦情は都市部に集中しており、都市型建機の騒音低減が急務になっている。また、世界的な対環境性重視指向の中で、販売規制を伴うＥＵの騒音規制もますます厳しくなってきており、今までの技術の延長では、騒音低減が騒音規制の強化に追いつかなくなってきている。今後、地球規模での環境対応重視のトレンドに対応していくべく、低騒音車を世界基準車としていくという流れがある。すでに建設機械には自動車並の低騒音化が求められており、エンジン、ファン、マフラ等の着実な低騒音化が図られている。今後は、油圧システム全体の低騒音化に取組まなければならない。【０００３】
油圧システムの低騒音化を達成するために、重機油圧部品の素材に振動減衰性能を持たせることが考えられる。しかし、振動減衰性能（低騒音効果）を有する片状黒鉛鋳鉄は、鋳鉄製重機油圧部品に応用するには強度が小さい。そのため、従来用いられている球状黒鉛鋳鉄に相当する強度を有する材料が必要である。【０００４】
重機油圧部品に由来する騒音は、具体的には、コントロールバルブ、モーターのカバー等において発生し、重機のエンジン音の低下に伴い相対的に顕著になる。いずれの部品も球状黒鉛鋳鉄またはＣＶ（Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ  Ｖｅｒｍｉｃｕｌａｒ）黒鉛鋳鉄で出来ており、それらの強度は４００〜５００ＭＰａである。これに対し、片状黒鉛鋳鉄では３５０ＭＰａ以上の強度を出すことは難しい。【０００５】
特許文献１および２には、高い振動減衰能を示す高剛性高減衰能鋳鉄が記載されている。しかし、これらは片状黒鉛鋳鉄であるため強度が不足している。【０００６】
特許文献３には、希土類−Ｓｉ−鉄合金を添加することにより得られる、微細化した黒鉛を有する鋳鉄が記載されている。特許文献３の鋳鉄は、強度を低下させずに振動減衰能を向上させた、ＦＣ２００クラスの鋳鉄に相当する。しかし、この鋳鉄の強度はＦＣ２００と同程度のものでしかない。【０００７】
特許文献４には、片状黒鉛に加え微細気孔を有することにより、優れた振動減衰能を示す鋳鉄材料が記載されている。この鋳鉄材料では、基地組織における気孔率を増加させることにより、振動減衰能を向上させることができる。その反面、気孔率の増加とともに強度が減少する。【０００８】
特許文献５は、振動減衰能と強度との両方に優れた鋳鉄材料を得ることを目的としている。この文献には、片状黒鉛とともにステダイトを分散させて振動減衰能を高めることが記載されている。【０００９】
しかし、特許文献１乃至５に記載されている高減衰能鋳鉄は、建設機械の重機油圧部品に求められる４００ＭＰａ以上の強度を有していない。
【特許文献１】特開２００８−２２３１３５
【特許文献２】特開２００９−２８７１０３
【特許文献３】特開２００２−１４６４６８
【特許文献４】特開２００１−２００３３０
【特許文献５】特開２０００−１０４１３８
【発明の開示】
【００１０】
この発明は、高い強度と高い振動減衰能とを両立させた高強度高減衰能鋳鉄を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の一側面に係る高強度高減衰能鋳鉄は、Ｃ：２〜４％、Ｓｉ：１〜５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：３〜１０％、Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％、Ｍｇ：０．０２〜０．１０％、ＲＥ：０〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。ここで％は重量％（又は質量％）を示す。また、ＲＥとはレアアースのことであり、Ｃｅ（セレニウム）および／またはＬａ（ランタン）からなる。
【００１２】
この球状黒鉛鋳鉄の製造において、球状化処理により黒鉛を球状化することによって、球状黒鉛鋳鉄およびＣＶ黒鉛鋳鉄が得られる。黒鉛の球状化処理には、置き注ぎ処理（サンドイッチ法）、タンディッシュ法、ワイヤ処理法等公知の全ての球状化処理法を用いることができる。例えば、一般的に多く使用されている置き注ぎ法では、次のように黒鉛球状化処理を行う。先ず、取鍋底部の反応溝（ポケット）に球状化剤を充填し、カバー剤（鉄屑、Ｆｅ−Ｓｉ等）で完全に覆う。その後、１４００〜１５００℃の溶湯をこの取鍋に注湯して球状化処理する。この球状化処理には、ＭｇとＲＥ（Ｃｅ、Ｌａ）を含有した一般的な球状化剤を用いることができる。
【００１３】
また、この溶湯にＣａ：０〜０．０１％および／またはＢａ０〜０．０１％を含む接種剤を添加することで強度の向上が見込まれる。
【００１４】
さらに、９００℃以上の熱処理（焼き入れ、焼きならし、焼きなまし）により、基地組織を改質および均一化してもよい。この熱処理の結果、球状黒鉛鋳鉄の振動減衰性能をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄の組織図写真。
【図２】従来型のＡｌ添加片状黒鉛鋳鉄の組織図写真。
【図３】焼きなましを行っていない、本発明の実施形態に係るＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄の組織図写真。
【図４】１０００℃で焼きなましを行った、本発明の実施形態に係るＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄の組織図写真。
【図５】ピストンポンプの概略的斜視図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態によれば、鋳放しでも高い強度と高い振動減衰能を両立できる。さらに熱処理を行うことにより、振動減衰能の改善効果を安定化させることができる。具体的には、振動減衰能に優れた従来の片状黒鉛鋳鉄と同程度の振動減衰能を有すると同時に、高い強度を示す高強度高減衰能鋳鉄が得られる。この実施形態は、黒鉛の球状化処理を含む方法を用いて、上述した組成の鋳鉄を鋳造することによって得られる、高い強度および高減衰能を有するＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄を提供する。このＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄は、例えば、図１の組織図写真に示すような組織構造を有する。【００１７】
高強度化には黒鉛形状の制御が不可欠である。強度低下の原因となる片状黒鉛の形成を抑制し、鋳鉄内の黒鉛を球状黒鉛または球状黒鉛＋ＣＶ黒鉛にする必要がある。図１では、黒く丸い部分が球状黒鉛であり、黒く小さい塊がＣＶ黒鉛である。【００１８】
また、黒鉛鋳鉄へのＡｌ（アルミニウム）の添加に伴って、基地組織内でＦｅ−Ａｌ炭化物が形成される。このＦｅ−Ａｌ炭化物により、鋳鉄の振動減衰能が改善される。図１では、灰色の部分がＦｅ−Ａｌ炭化物であり、これがフェライト基地組織（白い部分）に比べてより多く含まれていることが確認できる。【００１９】
即ち、本発明の実施形態に係る鋳鉄は、強度の要求される鋳鉄製部品、例えば重機用油圧部品あるいは自動車用構造材料等として使用した場合に、それらの制振性を高め、それゆえ、騒音抑制に有効である。さらに、この鋳鉄はＡｌを多量に含んでいるため、高温における耐酸化性が通常の鋳鉄より優れていることが予想される。【００２０】
図２は、Ａｌ添加片状黒鉛鋳鉄の組織図写真を示している。Ａｌ添加片状黒鉛鋳鉄は、Ａｌ添加球状黒鉛鋳鉄と同様に、基地組織の大部分がＦｅ−Ａｌ炭化物からなる。しかし、その名前が示すとおり、Ａｌ添加片状黒鉛鋳鉄では、黒鉛が片状のものである。図２において、黒く細長い部分が片状の黒鉛である。片状黒鉛は、図２のように、連続的に広がった薄片である。片状黒鉛はこのような形状を有しているため切欠き効果をもたらし、鋳鉄の機械的強度を低減させる。このように、黒鉛鋳鉄において片状黒鉛が強度低下の原因となるため、黒鉛は球状化する必要がある。【００２１】
Ａｌ添加黒鉛鋳鉄において、Ａｌ添加によるＦｅ−Ａｌ炭化物の形成により振動減衰能が改善される一方で、Ａｌは黒鉛の球状化を阻害する元素でもある。Ａｌ添加量は３〜１０％、好ましくは３〜７％である。鋳鉄に添加するＡｌの量を徐々に増やしていくと、Ａｌ添加量が３％となった時点から基地組織の振動減衰能が改善し始める。しかし、添加量が７％を超えると振動減衰能はむしろ低下する。また、上述したように、Ａｌの添加に伴って黒鉛の球状化が阻害され、強度が低下してしまうので、過剰な添加は好ましくない。【００２２】
しかし、本発明者らは、基地組織に形成されるＦｅ−Ａｌ炭化物に対してＳｉ（シリコン）、Ｓｂ（アンチモン）、またはＳｎ（スズ）を適量添加すると、Ｆｅ−Ａｌ炭化物の形成と黒鉛の球状化が共に促進されることを見出した。この知見に基づいて、Ａｌ添加黒鉛鋳鉄にＳｉ、Ｓｂ、またはＳｎを適量添加することにより、振動減衰能を有しつつ高強度化を実現できることを究明するに至った。即ち、Ｓｉ、Ｓｂ、またはＳｎを適量添加すると、Ａｌの添加量が７％を超えた場合でも、Ａｌ添加黒鉛鋳鉄の振動減衰能および強度がＡｌの添加に伴って改善する。但し、Ａｌの添加量が１０％を超えると、Ｆｅ−Ａｌ金属間化合物が形成されて、鋳鉄が非常にもろくなるという不都合を生じる可能性がある。【００２３】
なお、Ａｌ添加による片状黒鉛鋳鉄の振動減衰能の改善機構に関しては、Ａｌを固溶した鉄合金の形成によるものとする説と、Ｆｅ−Ａｌ炭化物の形成によるものとする説がある。いずれの説においても、振動減衰能が、Ａｌ添加により形成されるこれらの物質の強磁性型の減衰機構によって改善するものと推測されている。本発明の実施形態に係るＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄の振動減衰能は、後者の説と同様にＦｅ−Ａｌ炭化物の減衰機構により改善しているものと思われる。【００２４】
Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％と規定するのは次の理由による。ＳｂまたはＳｎを添加しない場合でも、Ｆｅ−Ａｌ炭化物が形成するので鋳鉄は振動減衰性能を示す。しかし、上述したようにＳｂやＳｎを添加することで、黒鉛球状化作用による強度向上効果および振動減衰能の改善効果が得られ、鋳鉄の性能が改善される。Ｓｂ及びＳｎの添加量を増やしていくと、Ｓｂが約０．２％、Ｓｎが約０．１％である場合に、強度、振動減衰能の改善に効果が現れ、Ｓｂが約０．５％、Ｓｎが約０．１％である場合に最も顕著な効果が現れる。ＳｂまたはＳｎの添加量が多くなると次第に効果が低減する。Ｓｂが１％を超えるか、または、Ｓｎが０．５％を超えると、改善効果が得られない。また、ＳｂやＳｎの添加量が多いと、鋳鉄に引け等の欠陥が生じやすくなる。なお、ＳｂおよびＳｎを添加しなくても、それぞれが不可避成分として鋳鉄に０．０１％程度含まれてしまう可能性がある。そのため、ＳｂおよびＳｎを意図的に添加した場合、Ｓｂは０．０１％以上であり、Ｓｎは０．０１％以上であることが通常である。【００２５】
ＳｂやＳｎの添加による改善効果の機構については、次のように考えられる。上述のとおり、鋳鉄にＡｌを添加すると、鉄とＡｌと炭素の反応によりＦｅ−Ａｌ炭化物が形成される。また、Ｆｅ−Ａｌ炭化物は、強磁性体であるため、強磁性体型の振動減衰機構を発現する。本発明者らの研究によれば、Ａｌの添加量を増やしていけば、Ｆｅ−Ａｌ炭化物が増加していく。しかし、およそ６％のＡｌ添加量でＦｅ−Ａｌ炭化物が増加しなくなる。厳密には、７％まではＦｅ−Ａｌ炭化物の形成量が増加するものの、６％を超えると、６％以下までと比べて、Ａｌ添加量の増加に対してＦｅ−Ａｌ炭化物が増加する割合が少ない。また、このＡｌ添加量の領域では、基地組織が非常に硬くなるため好ましくない。しかし、ＳｂまたはＳｎを添加すると、Ａｌ単独の添加に比較してより多くのＦｅ−Ａｌ炭化物が形成されるようになる。このように、Ｆｅ−Ａｌ炭化物が増加するため、振動減衰能を改善する効果が現れるものと考えられる。また、Ａｌ添加によりチャンキー黒鉛が形成されるが、ＳｂやＳｎを添加することによりこのチャンキー黒鉛の形成を抑制できる。しかし、ＳｂやＳｎの添加量が過剰になると黒鉛の球状化が阻害される。したがって、上記範囲の添加量にて最適な基地組織、黒鉛組織が得られる。【００２６】
従来の片状鋳鉄に比べて、球状黒鉛およびＣＶ黒鉛を有する鋳鉄が優れた強度を有する理由は以下のとおりである。片状黒鉛鋳鉄では、基地組織内の片状黒鉛が連続的に広がった薄片のような形状有しているため切欠き効果をもたらす。この切欠き効果によって片状黒鉛鋳鉄の機械的強度が低下する。黒鉛を球状化することによって、黒鉛の連続的な形状が失われ、切欠き効果がなくなる。そのため、黒鉛が球状化した鋳鉄では機械的強度を確保することができる。特に、鋳鉄に含まれる黒鉛のうち、球状化により形成された球状黒鉛およびＣＶ黒鉛が占める数の割合、即ち球状化率、が４０％以上になると、黒鉛の球状化による鋳鉄強度の改善効果が現れる。なお、ここでいう黒鉛の球状化率とは、ＪＩＳ  Ｇ  ５５２０（２００１）に定義されているものである。【００２７】
本発明の実施形態の高強度高減衰能鋳鉄は、上記Ａｌ、Ｓｂ、Ｓｎ以外に、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｍｇ、ＲＥ（Ｃｅ、Ｌａ）を含んでいる。 
Ａｌ添加黒鉛鋳鉄において、Ｃは黒鉛およびＦｅ−Ａｌ炭化物の形成に影響し、Ｓｉは黒鉛形状に影響する。Ｃの含有量は通常の球状黒鉛鋳鉄と同様に２〜４％である。Ｓｉは１〜５％添加することができる。ただし、Ｓｉを含む黒鉛鋳鉄にＡｌが添加された場合、黒鉛の球状化が阻害されチャンキー黒鉛が形成する。このチャンキー黒鉛の原因となるＳｉの添加量は１〜２％が好ましい。また、Ｓｉの添加量が１．０％以下の場合、鋳鉄が引け易くなるため好ましくない。【００２８】
Ｍｎの含有量は通常の球状黒鉛鋳鉄の場合と同様に、０．２〜０．９％とする。０．２％以上のＭｎ含有量では、鋳鉄の強さおよび硬さが増す。一方、Ｍｎの含有量が０．９％を超えると、最終凝固部に粗大なセメンタイトが形成するため、機械的性質が低下する。【００２９】
Ｐの含有量は、通常の球状黒鉛鋳鉄の場合と同様に、０．１％以下となるように制御する。この理由は、Ｐは含有量が０．１％を超えると、鉄と反応して硬い化合物であるステダイトを形成し、鋳鉄を脆くするためである。【００３０】
Ｓの含有量は、通常の球状黒鉛鋳鉄の場合と同様に、０．１％以下となるように制御する。この理由は、Ｓ含有量が０．１％を超えると、黒鉛球状化を阻害し、強度低下の原因となるためである。【００３１】
Ｍｇの添加量は球状化が可能となる０．０２〜０．１０％とする。０．１０％以上では黒鉛の球状化が阻害され、鋳造時の反応が激しくなるため実用的でない。【００３２】
ＲＥ（Ｃｅ、Ｌａ）を添加しない場合でも球状黒鉛は形成されるが、ＲＥは黒鉛形成の核を形成するため、添加量を０．００１〜０．５００％とする。ただし０．００１％以下では黒鉛の球状化率が低下し、０．０５０％以上では厚肉鋳造品においてチャンキー黒鉛形成を助長する。そのため、０．００１〜０．０５０％が好ましい。黒鉛の核となる化合物を形成するＲＥとして、ＣｅおよびＬａが有効であることが一般的に知られている。本発明の実施形態においてＣｅおよびＬａのいずれを用いてもよい。また、ＣｅまたはＬａを単独で用いても、或いは任意の比率でＣｅおよびＬａを併用してもよい。なお、従来の鋳鉄と同様に、ＣｅまたはＬａを単独で用いた場合と、両者を（如何なる比率を用いて）併用した場合とで、黒鉛球状化の結果に影響しない。【００３３】
ＣａやＢａの添加は必須ではないが、０．０００１〜０．０１％のＣａおよび／またはＢａを添加すると、接種効果により強度がさらに向上する。０．０１％以上の添加は、鋳造時のドロスの発生や厚肉鋳造品におけるチャンキー黒鉛晶出を促進するため、好ましくない。なお、ＣａおよびＢａはどちらか一方を単独で用いてもよく、或いは任意の比率で併用してもよい。また、一般的に接種効果は接種直後が一番高く、例えばストリューム法などの湯流れ接種法やインモールド法などの鋳型内接種法により接種剤を注湯後半に添加する後期接種がより効果的である。【００３４】
以上の化学組成を有する鋳鉄は、鋳放しでも高い強度と高減衰能を併せ持っているが、この鋳鉄に対して９００℃以上の焼きなましなどの熱処理を行うことにより、振動減衰性能がさらに向上する。高温の熱処理により鋳鉄の振動減衰能が改善する理由は、基地組織が改質および均一化されるためである。通常の鋳鉄は８００℃程度の熱処理で組織制御を行う。しかし、本発明においては大量のＡｌを添加しているため共析温度が上昇している。従って、９００℃以上の熱処理温度を要する。また、熱処理温度を上昇させることによって、Ｆｅ−Ａｌ炭化物が均一化されるとともに微細化し、鋳鉄の振動減衰性がさらに向上する。よって、９５０℃や1０００℃以上の熱処理により、振動減衰性能を一層向上させることができる。【００３５】
図３は、焼なましを行っていないＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄の基地組織の組織図写真を示している。図４は、１０００℃で焼きなましを行ったＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄の基地組織の組織図写真を示している。図３の基地組織と図４の基地組織を比較すると、焼きなましによりＦｅ−Ａｌ炭化物が微細化し、基地組織内の全域に亘ってより均一に分布していることが確認できる。【００３６】
本発明の一側面によれば、１つ以上の高強度高減衰能鋳鉄を含んだ、建設機械等の部品を提供する。本発明の実施形態に係る鋳鉄を含んだ部品は、例えば重機油圧部品である。【００３７】
図５は、ケーシング１１、シャフト１２、およびシリンダーブロック１３を備えたピストンポンプ１の概略的斜視図である。本発明の実施形態に係る建設機械の部品の一例として、ケーシング１１を、本発明の実施例に係る１つ以上の高強度高減衰能鋳鉄で構成することができる。このようなケーシング１１は高い制振性を有するため、ピストンポンプ１の騒音を効果的に抑制する。【００３８】
次に、本発明の具体的な実施例について比較例とともに説明する。【００３９】
まず、高周波溶解炉を用いて溶湯を調製した。次に、黒鉛ルツボに銑鉄、加炭材、フェロマンガンを入れて溶解した。その後、フェロシリコンと加炭材で炭素量、シリコン量を調整し、溶解量を約５ｋｇとした。但し、得られる鋳造品のＡｌ量はアルミニウムインゴットを添加して調整した。Ｓｂ量、Ｓｎ量は純アンチモン、純スズを添加して調整した。また、ＲＥを添加する場合は、ＲＥ源として市販のミッシュメタル（Ｃｅ：Ｌａの重量比が２：１の合金製品）を使用した。また、溶解温度は約１４５０℃とした。取鍋にて球状化処理および溶湯への接種剤の添加を行い、溶湯をφ３０×２００ｍｍのフラン自硬性鋳型に鋳込んだ。なお、接種剤にはＣａ＋Ｂａを用いた。また、実施例１２および１３では、取鍋における溶湯への接種剤の添加に加え、Ｃａ＋Ｂａを接種剤に用いて後期接種を行った。【００４０】
得られた鋳造品を４×２０×２００ｍｍに加工して、強度および振動減衰能を評価した。強度の評価値として引張強さを求めた。引張試験は、鋳造品を４号試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１）に加工し、万能試験機にて評価した。また、振動減衰能の評価値として対数減衰率を求めた。振動試験方法は、ＪＩＳＧ０６０２に準拠した。即ち、試験片を二点吊りして電磁加振器で１×１０−４εのひずみ振幅を与え、その後、加振を止めて自由減衰させて、対数減衰率を求めた。このようにして得られた鋳造品の特性を、それらの組成とともに下記表１および表２に示す。表１は、本発明の実施例の特性および組成を示しており、表２は従来材料および比較例の特性と組成を示している。【００４１】
なお、「高強度鋳鉄」とは、ＦＣ３００（引張強度３００ＭＰａ）との相対評価で１．５〜２．５倍程度のものを示す。本発明の実施形態において、４００ＭＰａ以上の引張強度を高強度とする。また、「高減衰鋳鉄」とは、ＦＣＤ４５０（対数減衰率２０〜３０Ｎｐ×１０−４）との相対評価で２〜４倍程度のものを示す。本発明の実施形態において、４０Ｎｐ×１０−４の対数減衰率を高減衰とする。即ち、本発明の一側面によれば、高強度高減衰鋳鉄とは、４００ＭＰａ以上の引張強度と４０Ｎｐ×１０−４以上の対数減衰率を併せ持っているもののことである。
【表１】
2014185455.tif 000003
【００４２】
＜実施例＞
実施例１および２は、ＳｎとＳｂが添加されてなく（それぞれの添加量が０．００％）、熱処理が行われていない試料である。これらの試料は、上記にて定義した高強度および高減衰性能を満たしている。【００４３】
実施例３および６はＳｎを適量添加したもの、実施例９はＳｂを適量添加したものである。これらの試料は、実施例１および２と同様に、高強度高減衰鋳鉄としての水準を満たしている。【００４４】
実施例４および５は、実施例３と同じ組成の鋳造品を用いて、焼きなましの効果を検討したものである。同様に、実施例７および８は、実施例６と同じ鋳造品に焼きなましを行ったものである。実施例１０は、実施例９と同じ鋳造品に焼きなましを行ったものである。９００℃以上の焼きなましを行うと、引張強度が僅かに減少するものの、対数減衰率が向上する。また、実施例４では熱処理温度が９００℃、実施例５では熱処理温度が１０００℃だった。実施例４と実施例５との比較が示すように、より高い熱処理温度を用いることによって、対数減衰率の改善効果がさらによくなる。実施例７と８の比較も同様の結果を示している。【００４５】
実施例１１は振動減衰能が比較的低い。実施例１２は、実施例１１と同じ組成の溶湯に、接種剤としてＣａ＋Ｂａを用いて後期接種を行ったものである。実施例１３は、接種剤の量を増やして後期接種を行ったものである。表１に示すように、後期接種を行うことで振動減衰率が向上した。実施例１１〜１３の結果は、後期接種によって性能のばらつきを抑えられることを示している。
【表２】
2014185455.tif 000004
【００４６】
＜従来例＞
表２から明らかなように、従来材料の何れにも高強度と高減衰性能を併せ持っている鋳鉄はない。【００４７】
＜比較例＞
比較例１および２は、Ａｌを添加しているが、黒鉛を球状化していない試料である。即ち、比較例１および２はＡｌ添加片状黒鉛鋳鉄である。黒鉛が片状であるこれらの試料は、高い振動減衰性能を示すものの、引張強さが低い。【００４８】
比較例３はＳｂの添加量が１％を超えており、比較例４はＳｎの添加量が０．５％を超えている。比較例３および４では引けが発生してしまい、欠陥のある鋳鉄が得られた。【００４９】
比較例５はＡｌの添加量が３％未満の例である。表２のとおり、比較例５の引張強度も対数減衰率のどちらも本願発明の水準に達していない。【００５０】
以上の結果が示すように、Ａｌを多量に含有した片状黒鉛鋳鉄、すなわちＡｌ添加片状黒鉛鋳鉄では高い強度が得られなかった。黒鉛を球状化してＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄を鋳造することで、高い強度を有する高強度高減衰能鋳鉄が得られた。
【図１】
2014185455.tif 000005
【図２】
2014185455.tif 000006
【図３】
2014185455.tif 000007
【図４】
2014185455.tif 000008
【図５】
2014185455.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月30日(2014.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯に黒鉛球状化処理を行うことを含む方法によって得られ、Ｃ：２〜４％及びＳｉ：１〜５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：３〜７％、Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％、Ｍｇ：０．０２〜０．１０％、任意の比率のＣｅおよび／またはＬａからなるＲＥ：０．００１〜０．５００％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項２】
Ｓｂ：０．２〜１％またはＳｎ：０．１〜０．５％である請求項１に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項３】
Ｓｂ：０．５〜１％である請求項１に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
ＲＥ：０．００１〜０．０５０％である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項６】
前記方法は、前記鋳鉄においてＣａ：０．０００１〜０．０１％またはＢａ：０．０００１〜０．０１％となるように、Ｃａ及びＢａの少なくとも一方の元素からなる接種剤を前記溶湯に添加する接種処理を更に含んだ請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項７】
前記接種処理は、後期接種を含む請求項６に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項８】
前記方法は、焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを９００℃以上で行うことを更に含んだ請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項９】
前記方法は、焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを１０００℃以上で行うことを更に含んだ請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
【請求項１０】
黒鉛球状化処理による黒鉛の球状化率が４０％以上である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高強度高減衰鋳鉄。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の高強度高減衰鋳鉄からなる鋳鉄製部品。
【請求項１２】
建設機械の部品である請求項１１に記載の鋳鉄製部品。
【請求項１３】
油圧部品である請求項１１に記載の鋳鉄製部品。
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月14日(2016.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯に黒鉛球状化処理を行うことを含んだ、Ｃ：２〜４％及びＳｉ：１〜５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：３〜７％、Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％、Ｍｇ：０．０２〜０．１０％、任意の比率のＣｅおよび／またはＬａからなるＲＥ:０．００１〜０．５００％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項２】
Ｓｂ：０．２〜１％またはＳｎ：０．１〜０．５％である請求項１に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項３】
Ｓｂ：０．５〜１％である請求項１に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項４】
ＲＥ：０．００１〜０．０５０％である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項５】
前記鋳鉄においてＣａ：０．０００１〜０．０１％またはＢａ：０．０００１〜０．０１％となるように、Ｃａ及びＢａの少なくとも一方の元素からなる接種剤を前記溶湯に添加する接種処理を更に含んだ請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項６】
前記接種処理は、後期接種を含む請求項５に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項７】
焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを９００℃以上で行うことを更に含んだ請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項８】
焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを１０００℃以上で行うことを更に含んだ請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項９】
黒鉛球状化処理による黒鉛の球状化率が４０％以上である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄の製造方法を含んだ鋳鉄製部品の製造方法。
【請求項１１】
前記鋳鉄製部品は建設機械の部品である請求項１０に記載の鋳鉄製部品の製造方法。
【請求項１２】
前記鋳鉄製部品は油圧部品である請求項１０に記載の鋳鉄製部品の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の一側面に係る高強度高減衰能鋳鉄は、Ｃ：２〜４％、Ｓｉ：１〜５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：３〜１０％、Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％、Ｍｇ：０．０２〜０．１０％、ＲＥ：０〜０．５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。ここで％は重量％（又は質量％）を示す。また、ＲＥとはレアアースのことであり、Ｃｅ（セリウム）および／またはＬａ（ランタン）からなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
以上の結果が示すように、Ａｌを多量に含有した片状黒鉛鋳鉄、すなわちＡｌ添加片状黒鉛鋳鉄では高い強度が得られなかった。黒鉛を球状化してＡｌ添加球状黒鉛鋳鉄を鋳造することで、高い強度を有する高強度高減衰能鋳鉄が得られた。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］（補正後）  溶湯に黒鉛球状化処理を行うことを含む方法によって得られ、Ｃ：２〜４％及びＳｉ：１〜５％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．１％以下、Ａｌ：３〜７％、Ｓｂ：０〜１％、Ｓｎ：０〜０．５％、Ｍｇ：０．０２〜０．１０％、任意の比率のＣｅおよび／またはＬａからなるＲＥ:０．００１〜０．５００％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる高強度高減衰能鋳鉄。
［２］  Ｓｂ：０．２〜１％またはＳｎ：０．１〜０．５％である［１］に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
［３］  Ｓｂ：０．５〜１％である［１］に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
［４］  （削除）
［５］（補正後）  ＲＥ：０．００１〜０．０５０％である［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
［６］（補正後）  前記方法は、前記鋳鉄においてＣａ：０．０００１〜０．０１％またはＢａ：０．０００１〜０．０１％となるように、Ｃａ及びＢａの少なくとも一方の元素からなる接種剤を前記溶湯に添加する接種処理を更に含んだ［１］乃至［５］のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
［７］  前記接種処理は、後期接種を含む［６］に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
［８］  前記方法は、焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを９００℃以上で行うことを更に含んだ［１］乃至［７］のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
［９］  前記方法は、焼き入れ、焼きならし、または焼きなましを１０００℃以上で行うことを更に含んだ［１］乃至［７］のいずれか１項に記載の高強度高減衰能鋳鉄。
［１０］  黒鉛球状化処理による黒鉛の球状化率が４０％以上である［１］乃至［９］のいずれか１項に記載の高強度高減衰鋳鉄。
［１１］  ［１］乃至［１０］のいずれか１項に記載の高強度高減衰鋳鉄からなる鋳鉄製部品。
［１２］  建設機械の部品である［１１］に記載の鋳鉄製部品。
［１３］  油圧部品である［１１］に記載の鋳鉄製部品。
【国際調査報告】
2014185455.tif 000010
2014185455.tif 000011
2014185455.tif 000012
2014185455.tif 000013