(57)【要約】【課題】−６０℃以下の環境下においても、十分な靱性を備えることが可能な低温靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法を提供する。【解決手段】質量比で炭素：２．０〜４．０％と、マグネシウム、カルシウム、及び希土類元素のいずれか１又は２以上からなる球状化促進元素：０．０１〜０．１％と、ケイ素：１．０〜３．０％と、硫黄：０．０２％以下とを有し、残部が鉄と不可避的不純物からなり、不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を極力微量にすることで−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値が１４Ｊ／ｃｍ２  以上となる。その製造方法は、上記した成分量の炭素、ケイ素、硫黄を有し、残部が鉄と微量の不可避的不純物からなる合金をコールドクルーシブル溶解炉１０で溶解した後、前記球状化促進元素を含む球状化処理剤を添加し、接種処理を行うことなく冷却させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比で炭素：２．０〜４．０％と、マグネシウム、カルシウム、及び希土類元素のいずれか１又は２以上からなる球状化促進元素：０．０１〜０．１％と、ケイ素：１．０〜３．０％と、硫黄：０．０２％以下とを有し、残部が鉄と不可避的不純物からなり、該不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を極力微量にして、−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値が、Ｖノッチ試験片で１４Ｊ／ｃｍ２  以上であることを特徴とする低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄。
【請求項２】
請求項１記載の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄において、前記不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を、それぞれ質量比で０．００３％以下にしたことを特徴とする低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄。
【請求項３】
質量比で炭素：２．０〜４．０％と、ケイ素：１．０〜３．０％と、硫黄：０．０２％以下とを有し、残部が鉄と微量の不可避的不純物からなる合金を、コールドクルーシブル溶解炉に投入して溶解した後、これにマグネシウム、カルシウム、及び希土類元素のいずれか１又は２以上からなる球状化促進元素を含む球状化処理剤を、前記球状化促進元素が最終組成で０．０１〜０．１％になるように添加し、黒鉛化を促進させる接種処理を行うことなく冷却させ、前記鉄との合金を造って−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値を、Ｖノッチ試験片で１４Ｊ／ｃｍ２  以上にすることを特徴とする低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法において、前記不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を、それぞれ質量比で０．００３％以下にしたことを特徴とする低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温での靱性値、特に−６０℃以下での耐衝撃性に優れる低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体心立方構造をもつ鉄系の材料は、衝撃を受けたとき、高温では破壊のときに粘り強く変形しながら破壊するため大きなエネルギーを吸収するが、低温側になるとガラスがパキリと割れるときのように簡単に破壊してしまう性質を持っている。このような、高温側での破壊を延性破壊、低温側での破壊を脆性破壊といい、その変化する温度を延性脆性遷移温度と呼ぶ。
この延性脆性遷移温度は、従来の球状黒鉛鋳鉄では０℃付近にあり、低温側での利用範囲が制限されていた。そのような状況の中で、例えば、特許文献１には、鋳鉄の基本成分の他に、ビスマス（Ｂｉ）、バリウム（Ｂａ）と共にカルシウム（Ｃａ）を添加することにより、−３０℃という低温で、１５Ｊ／ｃｍ２  （Ｕノッチ試験片で測定、Ｕノッチでの衝撃試験は本発明で使用したＶノッチの場合に比べて大きな吸収エネルギーと低い延性脆性遷移温度を示す）という吸収エネルギー値を達成し、靱性値を向上させた球状黒鉛鋳鉄が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３１７０９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した球状黒鉛鋳鉄は、０℃以下での靱性値の向上は認められるものの−３０℃での改善例であり、昨今の低温技術の進歩から材料に求められる要求に対しては十分とはいえない。また、日本の最低気温が−４１℃、北半球の最低気温が−７１℃であることから、環境中での利用を考えた場合もより低温で使用可能な材料が望まれている。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、−６０℃以下の環境下においても、十分な靱性を備えることが可能な低温靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄は、質量比で炭素：２．０〜４．０％と、マグネシウム、カルシウム、及び希土類元素のいずれか１又は２以上からなる球状化促進元素：０．０１〜０．１％と、ケイ素：１．０〜３．０％と、硫黄：０．０２％以下とを有し、残部が鉄と不可避的不純物からなり、該不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を極力微量にして、−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値が、Ｖノッチ試験片で１４Ｊ／ｃｍ２  以上である。ここで、シャルピー衝撃試験に用いるＶノッチ試験片は、例えばＪＩＳ  Ｚ  ２２０２に従って加工されたものであり、５ｍｍの幅としたＶノッチ付きの試験片（５５×１０×５ｍｍ）である。このように、不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素の量を極力微量にすることで、不純物に起因すると考えられる亀裂の発生基点となる介在物を少なくでき、また内部の脆弱部分を減少させることができるので、−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値を従来よりも高めた球状黒鉛鋳鉄を提供できる。
ここで、本発明に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄において、不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を、それぞれ質量比で０．００３％以下にすることが好ましい。このように、鉄との合金を造って低温強度を備えることが可能なコバルト、銅、及びニッケル以外の元素の量を０．００３％以下にするので、更に介在物を少なくできると共に、内部の脆弱部分を減少させた球状黒鉛鋳鉄を提供できる。
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法は、質量比で炭素：２．０〜４．０％と、ケイ素：１．０〜３．０％と、硫黄：０．０２％以下とを有し、残部が鉄と微量の不可避的不純物からなる合金を、コールドクルーシブル溶解炉に投入して溶解した後、これにマグネシウム、カルシウム、及び希土類元素のいずれか１又は２以上からなる球状化促進元素を含む球状化処理剤を、球状化促進元素が最終組成で０．０１〜０．１％になるように添加し、黒鉛化を促進させる接種処理を行うことなく冷却させ、鉄との合金を造って−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値を、Ｖノッチ試験片で１４Ｊ／ｃｍ２  以上にする。ここで、コールドクルーシブル溶解炉（以下、ＣＣＭＬ炉とも言う）とは、水冷した高純度の銅製のるつぼを使用し、疑似的に銅製のるつぼと溶融金属とを非接触状態にして溶解する装置である。このため、従来の溶解工程のような、るつぼあるいは気相（環境）から溶融金属への不純物の混入が防止され、高純度の材料を作製できる。このように、炭素、ケイ素、硫黄、及び残部が鉄と不可避的不純物からなる合金をコールドクルーシブル溶解炉で溶解することで、溶融した合金中への不純物元素の混入が防止され、球状化処理剤を添加する球状化処理だけで黒鉛を十分に生成できるので、従来球状化処理と共に行われていた接種処理を行うことなく、球状黒鉛鋳鉄を製造できる。ここで、本発明に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法において、不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を、それぞれ質量比で０．００３％以下にすることが好ましい。このように、鉄との合金を造って低温強度を備えることが可能なコバルト、銅、及びニッケル以外の元素の量を０．００３％以下にするので、更に介在物を少なくできると共に、内部の脆弱部分を減少させた球状黒鉛鋳鉄を製造できる。
即ち、本発明は前記した課題のもとに鋭意開発を進め、球状黒鉛鋳鉄中の不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素の量を極力微量、特に質量比で０．００３％（３０ｐｐｍ）以下にすることで、低温での靱性値に優れる球状黒鉛鋳鉄が得られることを知見し、試験で確認し、本発明に係る低温靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄を完成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法に適用されるコールドクルーシブル溶解炉の説明図、図２は同球状黒鉛鋳鉄の製造方法を適用して製造した本発明材のシャルピー衝撃試験の結果の説明図である。
【０００８】
本発明の一実施の形態に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄は、質量比で炭素（Ｃ）：２．０〜４．０％と、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、及び希土類元素（ＲＥ）のいずれか１又は２以上からなる球状化促進元素：０．０１〜０．１％と、ケイ素：１．０〜３．０％と、硫黄：０．０２％以下とを有し、残部が鉄と不可避的不純物からなり、不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素を極力微量にしたものである。以下、詳しく説明する。
【０００９】
炭素は鋳鉄には欠くことのできない元素であり、一般には炭素量が２％以上のものが鋳鉄とされている。炭素成分は、最終的に黒鉛あるいは炭化物として生成されるが、凝固のときに生成する大きすぎる炭化物が、球状黒鉛鋳鉄の強度、伸び、靱性値を低下させるため、一般的な鋳鉄では凝固のときに黒鉛を生成させている。
ここで、球状黒鉛鋳鉄中の炭素量が２．０％を下回ると黒鉛の晶出が起こりにくくなり、更に球状黒鉛鋳鉄中に生成する引け巣も大きくなる。一方、炭素量が４．０％を超えると融点が高くなり過ぎて、球状黒鉛鋳鉄を製造するための原料の溶解が困難になり、また組織的には製造した球状黒鉛鋳鉄中の黒鉛量が多くなり過ぎて、十分な強度や靱性を得られなくなる。
【００１０】
球状化促進元素を含む球状化処理剤は、黒鉛を球状にするために必要であるが、球状黒鉛鋳鉄の最終組成において、球状黒鉛鋳鉄中の球状化促進元素の量が０．０１％未満になると球状化が不良になる。一方、０．１％を超えると炭化物の生成を促進してしまい、球状黒鉛鋳鉄の強度、伸び、靱性値を低下させる。従って、球状化を良好に行うと共に、炭化物の生成を抑制するには、球状黒鉛鋳鉄中の球状化促進元素の量を０．０１〜０．０７％、更には０．０２〜０．０５％とすることが好ましい。
なお、球状化促進元素に含まれる希土類元素としては、例えば、セリウム（Ｃｅ）等が挙げられる。
ケイ素も球状黒鉛鋳鉄の製造には不可欠であり、湯流れ性の向上や、炭素成分の黒鉛としての晶出を促進する。ここで、球状黒鉛鋳鉄中のケイ素量が１．０％より小さくなると黒鉛の生成が困難になり、一方、３．０％を超えると球状黒鉛鋳鉄の靱性値が低下する。従って、黒鉛の生成を良好にすると共に、球状黒鉛鋳鉄の靱性値を高めるため、球状黒鉛鋳鉄中のケイ素量を１．５〜２．８％、更には２．０〜２．７％とすることが好ましい。
【００１１】
硫黄は、黒鉛の生成を助けるために必要であるが、球状黒鉛鋳鉄中の硫黄量が０．０２％を超えると黒鉛の生成を阻害あるいは黒鉛の球状化を妨げる。このような理由から、球状黒鉛鋳鉄中には硫黄が含まれていなくても構わないため、下限値については規定していない。従って、黒鉛を生成させると共に、黒鉛の球状化を促進するためには、球状黒鉛鋳鉄中の硫黄量を、０．０１５％以下、更には０．０１％以下とすることが好ましい。
また、球状黒鉛鋳鉄中の不可避的不純物の量はできるだけ低減し、鉄との合金を造って低温強度を備えることが可能なコバルト、銅、及びニッケル以外の元素の量を極力微量、特に０．００３％以下とすることが好ましく、更には０．００２％以下、より好ましくは０．００１％以下とすることが好ましい。
このように、球状黒鉛鋳鉄中の不可避的不純物の量を低減することで、不可避的不純物が起因と考えられる破壊の起点となる脆弱な部分を低減することができる。
これにより、球状黒鉛鋳鉄の−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値を、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２に規定されたＶノッチ試験片で１４Ｊ／ｃｍ２  以上にできる。
【００１２】
【実施例】
続いて、本発明の実施例に係る低温靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法について説明する。
まず、この製造方法に使用するコールドクルーシブル溶解炉１０について説明する。
図１に示すように、コールドクルーシブル溶解炉１０は、銅製のるつぼ１１と、この銅製のるつぼ１１の周囲に配置された高周波コイル１２と、銅製のるつぼ１１及び高周波コイル１２を外部から隔離する溶解炉チャンバー１３とを備えている。銅製のるつぼ１１には、複数の配管１４が設けられ、この配管１４には溶解炉チャンバー１３の外部に設置されたポンプ１５が接続されている。これにより、ポンプ１５を作動させることで、銅製のるつぼ１１の内部に各配管１４を介して冷却水を連続的に供給及び排出し、銅製のるつぼ１１を冷却している。なお、高周波コイル１２による加熱は、誘導加熱である。また、図１中の矢印は、冷却水の流れを示している。
【００１３】
このように、コールドクルーシブル溶解炉１０を用いた溶解方法は、従来の耐火物（セラミックス）製のるつぼを用いた溶解方法とは異なり、水冷された銅製のるつぼ１１の中で溶解するというものである。
このコールドクルーシブル溶解炉１０のるつぼ１１に投入する原料としては、純度が高いものであればよく、例えば４Ｎ（９９．９９％、質量比）レベル程度の電解鉄、半導体用シリコン、高純度化処理した黒鉛等を使用する。なお、原料は、例えばアセトン、アルコール等の揮発性溶媒による超音波洗浄を行って使用することが好ましい。
【００１４】
前記したコールドクルーシブル溶解炉１０（（株）富士電機製）の溶解炉チャンバー１３の内壁を、例えば、アセトン、メチルアルコール等で清掃した後、アセトンで超音波洗浄した銅製のるつぼ１１を、溶解炉チャンバー１３内に配置する。そして、銅製のるつぼ１１内に前記した原料を投入した後、溶解炉チャンバー１３内を油回転ポンプ及び油拡散ポンプで真空排気し、続いて溶解炉チャンバー１３内にアルゴンガスを例えば５０ｋＰａまで導入する。更に、高周波コイル１２に電力供給を行って銅製のるつぼ１１内の原料を溶解させ、原料の溶け残りが無くなったことを確認した後、この溶湯１６中に、前記した球状化促進元素を含む球状化処理剤を、球状化促進元素量が最終組成で０．０１〜０．１％になるように、例えば０．５〜２％程度添加する。これにより、鉄との合金を造る。溶解する原料中の各成分量は、球状化処理剤の添加量を予め考慮して調整することが好ましい。なお、原料の溶解は、上記したように、アルゴン雰囲気中で行うことが好ましいが、真空中で行うことも可能である。
【００１５】
このように、前記した原料を、コールドクルーシブル溶解炉１０を用いて溶解させ、黒鉛の球状化処理を施すことで、十分な黒鉛量を生成させることができる。よって、従来行われている接種処理、即ち球状黒鉛粒数を増加（黒鉛化の促進）させ、チル組織を減少させる処理を行うことなく、溶湯１６を冷却し凝固させることができる。従って、従来使用している、例えばケイ素を有し、残部が鉄と、カルシウム、アルミニウム、ジルコニウム、バリウム、マンガン、炭素、及びリンのいずれか１又は２以上からなる接種剤が不要となり、経済的である。
なお、溶湯１６の冷却及び凝固は、高周波コイル１２への電力供給を停止させ、銅製のるつぼ１１内で行う。
【００１６】
凝固させて得られた球状黒鉛鋳鉄は、そのまま使用することも可能であるが、アルゴン雰囲気中で熱処理することが好ましい。
熱処理の条件としては、例えば８００〜９５０℃程度で１時間加熱した後、例えば１〜１００℃／分の冷却速度で冷却する。
この熱処理を施すことにより、フェライトとパーライトの混合基地や、フェライト基地の球状黒鉛鋳鉄に調整できる。これにより、製品品質や信頼性を高めた球状黒鉛鋳鉄を製造できる。
【００１７】
次に、前記した実施例に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法を適用し、試験を行った結果について、前記したコールドクルーシブル溶解炉１０を用いて説明する。
球状黒鉛鋳鉄を製造するための原料には、電解鉄（東邦亜鉛（株）製）、半導体用シリコン及び高純度化処理を施した黒鉛（東海カーボン（株）製）を用いた。ここで、電解鉄、半導体用シリコン及び黒鉛の各成分を、表１〜表３にそれぞれ示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
【表３】
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【００２１】
上記した表１〜表３から分かるように、電解鉄、半導体用シリコン及び黒鉛のそれぞれの純度は、およそ４Ｎ（９９．９９％、質量比）レベルである。
この電解鉄、半導体用シリコン及び黒鉛を、原料を構成する各成分として使用し、例えば表４の配合に調整した。
【００２２】
【表４】
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【００２３】
ここで使用するマグネシウムも９９．９％以上の純度のものである。なお、このマグネシウムは球状化促進元素であり、後述する球状化処理剤として溶解した原料中へ添加される。
この原料を、コールドクルーシブル溶解炉１０の銅製のるつぼ１１内に装入後、溶解炉チャンバー１３を油回転ポンプ及び油拡散ポンプで１０−３Ｐａ以下の圧力まで排気した。続いて、溶解炉チャンバー１３内にアルゴンガスを５０ｋＰａ程度まで導入し、アルゴン雰囲気で原料の溶解を行った。
高周波コイル１２の加熱による原料の溶解後、この溶解した原料中に、前記したマグネシウム、電解鉄、及び半導体用シリコンから作製したＦｅ−４７．７Ｓｉ−６．５Ｍｇ合金の球状化処理剤を落下添加し、この溶融金属を水冷が行われている銅製のるつぼ１１内で冷却させ凝固させた。
得られたインゴットのミクロ組織は、レーデブライトが生成しており、基地はフェライトとパーライトの混合組織になっていた。そこで、前記した熱処理を施すことで、フェライト地の球状黒鉛鋳鉄へ調整した。
インゴットの成分分析結果の代表例を表５に示す。
【００２４】
【表５】
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【００２５】
表５の中で、添加成分は、炭素、マグネシウム、及びケイ素であり、これらの元素の分析値の単位は％（質量比）である。その他の元素は不可避的不純物であり、単位はｐｐｍ（質量比）であり、単位は記載していない。なお、分析にはグロー放電質量分析装置（ＧＤ−ＭＳ）を用いた。このグロー放電質量分析装置には、以下の特徴がある。
（１）質量分析であるため高感度で微量の分析が可能である。
（２）酸溶解などの煩雑な前処理を行うことなく固体試料のまま迅速な分析が可能である。
（３）金属成分は勿論、非金属成分やガス成分も含めた全ての元素が定量対象である。
（４）ダイナミックレンジが広く、微量から主要構成元素まで同時に分析可能である。
（５）各元素の検出感度差が小さく、かつ異なる基地による検出感度の差も小さい。
このように、グロー放電質量分析装置は、高純度金属材料の分析に非常に有効な装置であることが分かる。
表５から明らかなように、不可避的不純物の量は、各々の元素で０．００３％以下（３０ｐｐｍ以下）となっている。
【００２６】
また、比較用の従来材は、過共晶成分となるようにし、黒鉛球状化処理及び接種処理を行った後、ＪＩＳ５５０２に従ってＢ号のＹブロックに鋳造した。鋳造のままでは、ブルースアイ組織でＦＣＤ６００の材料に相当する。なお、従来材も熱処理を施し、フェライト地の球状黒鉛鋳鉄とした。ここで、表６にグロー放電質量分析装置で得られた従来材中の代表的な不純物成分の分析結果を示す。
【００２７】
【表６】
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【００２８】
表６から明らかなように、不純物成分の量は、本発明材と比較して微量ではなく、数１０ｐｐｍレベルのものから１００ｐｐｍ以上のものまであり、従来材中にはかなり多くの不純物成分が含まれていることが分かる。
ここで、本発明材Ａ、Ｂと、従来材とを用いてシャルピー衝撃試験（ＪＩＳ  Ｚ２２４２）を行い、低温側での靭性値の評価を行った結果について説明する。なお、本発明材Ａ、Ｂ中の不可避的不純物量は、表５と略同等である。
試験に用いる本発明材Ａ、Ｂは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２に従い、５ｍｍの幅としたＶノッチ付きの試験片に加工した。また、比較用の従来材も同様に、ＪＩＳに従い、１０ｍｍの幅としたＶノッチ付きの試験片に加工した。
【００２９】
本発明材Ａ、Ｂ、及び従来材の各試験片を用いて得られたシャルピー衝撃試験の結果を図２に示す。なお、図２は、ノッチ部の断面積で割った単位面積当たりの吸収エネルギー値で整理したものである。
図２に示すように、本発明材Ａ、Ｂは共に、−６０℃及び−８０℃で１４Ｊ／ｃｍ２  以上の高い吸収エネルギー値を示している。一方、比較用の従来材は、−４０で３．８Ｊ／ｃｍ２  程度、−６０℃で２．５Ｊ／ｃｍ２  となり、本発明材Ａ、Ｂに対してかなり小さい吸収エネルギー値となっている。
上記の結果から明らかなように、本発明材は低温、特に−６０℃以下での靱性値に優れていることが分かる。
なお、本発明材Ａ、Ｂの引張強さは、従来材の９０％程度の引張強さを備えることが可能である。
【００３０】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、不可避的不純物の各元素全てが０．００３％以下である場合について説明した。しかし、球状黒鉛鋳鉄の低温靭性に影響を及ぼさなければ、一部の元素が例えば０．０１％となってもよい。なお、不可避的不純物中の元素でも、鉄と合金を造って低温強度を高めることが可能な、コバルト、銅、及びニッケルは、質量比で０．００３％より多くても構わない。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄、及び請求項３及び４記載の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法においては、不可避的不純物中のコバルト、銅、及びニッケル以外の元素の量を極力微量にすることで、不純物に起因すると考えられる亀裂の発生基点となる介在物を少なくでき、また内部の脆弱部分を減少させることができるので、−６０℃又は−８０℃におけるシャルピー衝撃試験での吸収エネルギー値を従来よりも高めた球状黒鉛鋳鉄を提供できる。これにより、球状黒鉛鋳鉄の低温での靱性を高めることができるので、球状黒鉛鋳鉄の使用用途を広げることができる。従って、この球状黒鉛鋳鉄を、例えば、高強度かつ高靱性の一般機械部品、輸送用機械部品、電気機械部品、プラント設備等の材料に適用でき、産業の発達に寄与できる。
特に、請求項２記載の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄、及び請求項４記載の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法においては、鉄との合金を造って低温強度を備えることが可能なコバルト、銅、及びニッケル以外の元素の量を０．００３％以下にするので、更に介在物を少なくできると共に、内部の脆弱部分を減少させた球状黒鉛鋳鉄を提供できる。これにより、より信頼性を高めた球状黒鉛鋳鉄を提供できる。
【００３２】
請求項３及び４記載の低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法においては、炭素、ケイ素、硫黄、及び残部が鉄と不可避的不純物からなる合金をコールドクルーシブル溶解炉で溶解することで、溶融した合金中への不純物元素の混入が防止され、球状化処理剤を添加する球状化処理だけで黒鉛を十分に生成できるので、従来球状化処理と共に行われていた接種処理を行うことなく、球状黒鉛鋳鉄を製造できる。これにより、接種処理に使用する接種材のコストを低減できると共に、製造時における作業性も良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る低温靱性に優れた球状黒鉛鋳鉄の製造方法に適用されるコールドクルーシブル溶解炉の説明図である。
【図２】同球状黒鉛鋳鉄の製造方法を適用して製造した本発明材のシャルピー衝撃試験の結果の説明図である。
【符号の説明】
１０：コールドクルーシブル溶解炉、１１：銅製のるつぼ、１２：高周波コイル、１３：溶解炉チャンバー、１４：配管、１５：ポンプ、１６：溶湯
【図１】
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【図２】
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