(57)【要約】【課題】鋳鉄の難溶接性という問題を解決し、溶接性の良い鋳鉄材を提供すること。【解決手段】本発明の溶接性に優れた片状黒鉛鋳鉄材は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの含有量が、それぞれ重量％で２．５％≦Ｃ≦３．５％、１．２％≦Ｓｉ≦２．５％、Ｃｒ≦１．３％の範囲を満たし、かつ前記Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの重量％の関係がＣ％＋０．２３Ｓｉ％≦４．３、Ｃ％≦Ｃｒ％＋３．２、Ｓｉ％≧１．２＋Ｃｒ％の関係式を満たし、かつＭｎ、Ｐ、Ｓを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの含有量が、それぞれ重量％で２．５％≦Ｃ≦３．５％、１．２％≦Ｓｉ≦２．５％、Ｃｒ≦１．３％の範囲を満たし、かつ前記Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの重量％の関係がＣ％＋０．２３Ｓｉ％≦４．３、Ｃ％≦Ｃｒ％＋３．２、Ｓｉ％≧１．２＋Ｃｒ％の関係式を満たし、かつＭｎ、Ｐ、Ｓを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする溶接性に優れた片状黒鉛鋳鉄材。
【請求項２】
前記片状黒鉛鋳鉄材は、酸素量が０≦１２０ｐｐｍ含まれることを特徴とする請求項１に記載の溶接性に優れた片状黒鉛鋳鉄材。
【請求項３】
前記片状黒鉛鋳鉄材は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｓｎのうち、少なくとも１つの元素を添加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接性に優れた片状黒鉛鋳鉄材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成分元素の含有量を調整することで、溶接時にピンホールの発生を低減し、溶接性に優れた片状黒鉛鋳鉄材を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋳鉄材は安価で、鋳造性に優れ、かつ振動吸収性が良いことから、自動車用のプレス金型、工作機械などの構造用部品、シリンダーヘッドなどの自動車用部品などによく用いられている。複雑形状を一体で製作できる鋳造品では、溶接によって構造材を組み立てる例は少ない。ところが、鋳造後の補修や使用中の破損に対しては、溶接を用いて仕上げや修理を施すことが一般的である。
【０００３】
なかでも、プレス金型は、形状の変更により形状面を修正することが多々あり、この場合は形状面に肉盛溶接を施し、然るべき形状に加工する。また、プレス回数が進めば、形状面の摩耗量が多くなるので、定期的に補修をする必要がある。また、金型の突発的な欠損により補修を強いられる場合もある。このような場合、溶接によって補修するのが通常である。
【０００４】
このように、プレス金型はじめとして、鋳鉄鋳物部材においても、溶接によって形状を修正し、溶接によって補修をする機会が多い。しかしながら、鋳鉄材は難溶接材と言われており、溶接部を健全に仕上げることは、現在でも難しい作業とされている。
【０００５】
鋳鉄材が難溶接材といわれるのは、次に挙げる２つの要因に基づくものである。第一の要因としては、溶接部にピンホールと呼ばれる小孔が発生することである。この小孔はブローホールと呼ばれることもあるが、以降、ピンホールと記述する。ピンホールの発生原因としては、母材中の炭素と溶接時に巻き込まれた酸素が反応することによって、ＣＯガスが生じるためと言われている。
【０００６】
鋳鉄材料は、黒鉛組織の形態から片状黒鉛鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄の２種類に大別される。この２種類の鋳鉄材にピンホール発生量についての実験を行なうと、片状黒鉛鋳鉄の方が、含有する炭素量が球状黒鉛鋳鉄に比べて少ないにもかかわらず、ピンホールが発生しやすいことが発明者らにより分かった。特にプレス金型の溶接補修においてピンホールが発生すると、プレス加工する鋼板にそのまま転写され、成型不良となることから、その対策は急務である。
【０００７】
第二の要因は、母材の鋳造時の冷却過程で硬くて脆い炭化物（Ｆe3Ｃ）とパーライトの混合組織であるレデブライト組織（チル）が生じることである。通常の鋳鉄母材の基地組織は、フェライトまたはパーライト組織である。鋳造後に、通常の母材基地組織と異なるチルが発生する要因としては、鋳物冷却時の冷却速度やチル化促進元素の作用がある。鋳物冷却時の冷却速度が速い場合はチルが発生しやすく、チル化促進元素としては、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏなどが挙げられる。チルは脆く、延性がないために、チルが現れた鋳物の溶接では、溶接時の内部応力により炭化物にそって、溶接割れを生じやすい。
【０００８】
溶接割れを防止する方法としては、母材の予熱が従来から用いられている。予熱方法としては、酸素アセチレンガスやプロパンガスなどのトーチで加熱する方法や高周波で加熱する方法（例えば、特許文献１参照）、小物の場合は電気炉などで加熱する方法がある。しかし、いずれの場合も高温に晒されながらの作業となるために、作業性は著しく悪くなるという問題がある。
【０００９】
ピンホールの発生を抑制する技術としては、溶接棒の組成、溶接方法、溶接装置の改良に主眼をおいた発明が多くされている（例えば、特許文献２〜５参照）。しかし、溶接条件が狭い範囲に限定され、条件の調整が難しいことや、良好な溶接部を得るには、最終的に作業者の溶接技能に左右されるなどの問題を抱えている。
【特許文献１】特開平０８−９０２３８号公報
【特許文献２】特開平０６−１５４８１号公報
【特許文献３】特開平０７−４７４８９号公報
【特許文献４】特開２０００−２３３２７６号公報
【特許文献５】特開平０５−５０２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
鋳鉄の溶接時に発生するピンホールおよび炭化物による溶接割れを根本的に解決するためには、母材となる鋳鉄自体の溶接性を向上させる必要に迫られている。鋳鉄自体の溶接性が向上すれば、溶接時に溶接棒の組成や溶接条件を狭い範囲に限定することなく、作業者の技量も問わないので、溶接による修正や補修作業の作業性が向上し、産業上大きな利益をもたらす。また、溶接母材の形状、肉厚にも制約を受けずに溶接が可能であるという利点もある。
【００１１】
発明者らは、鋳鉄の溶接におけるピンホールと炭化物による溶接割れの発生原因とメカニズムを究明し、その対策案を見出すための実験を重ねてきた。その結果、鋳鉄の組成の中でも特に溶接性に関して重要と思われるＣ、Ｓｉ、Ｃｒの配合量および酸素含有率が特に重要であることが分かった。本発明は、その結果に基づき、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの配合量と酸素含有率を制御することで、鋳鉄の難溶接性という問題を解決し、溶接性の良い鋳鉄材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の溶接性に優れた片状黒鉛鋳鉄材は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの含有量が、それぞれ重量％で２．５％≦Ｃ≦３．５％、１．２％≦Ｓｉ≦２．５％、Ｃｒ≦１．３％の範囲を満たし、かつ前記Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの重量％の関係がＣ％＋０．２３Ｓｉ％≦４．３、Ｃ％≦Ｃｒ％＋３．２、Ｓｉ％≧１．２＋Ｃｒ％の関係式を満たし、かつＭｎ、Ｐ、Ｓを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることとした。
【００１３】
また、前記片状黒鉛鋳鉄材は、酸素量が０≦１２０ｐｐｍ含まれることとした。
【００１４】
さらに、前記片状黒鉛鋳鉄材は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｓｎのうち、少なくとも１つの元素を添加することとした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶接性に優れた片状黒鉛鋳鉄材は、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの含有量が、それぞれ重量％で２．５％≦Ｃ≦３．５％、１．２％≦Ｓｉ≦２．５％、Ｃｒ≦１．３％の範囲を満たし、かつ前記Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの重量％の関係がＣ％＋０．２３Ｓｉ％≦４．３、Ｃ％≦Ｃｒ％＋３．２、Ｓｉ％≧１．２＋Ｃｒ％の関係式を満たし、かつＭｎ、Ｐ、Ｓを含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることとしたため、鋳鉄の溶接におけるピンホールを低減するとともに、炭化物による溶接割れを防止し、片状黒鉛鋳鉄鋳物において良好な溶接性を実現することを可能とした。
【００１６】
また、前記片状黒鉛鋳鉄材は、酸素量が０≦１２０ｐｐｍ含まれることとしたため、ピンホールの発生を確実に低減させることができる。
【００１７】
さらに、前記片状黒鉛鋳鉄材は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｓｎのうち、少なくとも１つの元素を添加することとしたため、基地組織中のパーライト面積率を上げ、さらに強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
鋳鉄におけるピンホールの発生メカニズムについては、鋳鉄に多量に含まれる炭素によりＣＯガスが発生し、このガスがピンホールになるとされている。この説から考えるならば、Ｃ含有量の多い球状黒鉛鋳鉄の方がＣ含有量の低い片状黒鉛鋳鉄よりも、ピンホールの発生が多くなくてはならない。そこで、発明者らは球状黒鉛鋳鉄と片状黒鉛鋳鉄におけるピンホールの発生量についての実験を行なってみた。その結果、球状黒鉛鋳鉄においては片状黒鉛鋳鉄よりもピンホールが発生しづらいことをつきとめた。次に、発明者らは、ＣＯガスの発生の一要因と考えられる鋳鉄の酸素量に着目して、鋭意実験を行なった。
【００１９】
まず、各種鋳鉄材を常温で約２年間保管し、その間における鋳鉄材内部の酸素量の変化を調査した。 また、短期間で酸化の様子を調べるため、同種の鋳鉄材を２００℃の大気雰囲気で７日間保持し、その間における鋳鉄材内部の酸素量の変化を調べた。
【００２０】
それぞれの結果を図２、図３に示す。これより以下のことが分かった。第一に、片状黒鉛鋳鉄は鋳込み直後から酸素量が多く, 時間の経過に伴って酸素量が増えていることである。第二に、サイズの大きな鋳物の方が酸素の増加量が多くなることである。第三に、球状黒鉛鋳鉄は酸素量が少なく経時変化もないことである。これらの事実により考えれば、片状黒鉛鋳鉄では、鋳鉄材の炭素と反応する酸素量が多いため、溶接性を悪くしているということが考えられる。
【００２１】
実際に、酸素量が多い鋳鉄材と少ない鋳鉄材で溶接を行なった場合、図４に示す結果の如く、酸素量が多い片状黒鉛鋳鉄材の方がピンホールの発生量が多いことが分かった。
【００２２】
片状黒鉛鋳鉄では黒鉛を先行相として凝固が進行することが一般論として言われており、共晶セル内で黒鉛が連続していることはもちろんであるが、共晶セル間でもある確率をもって黒鉛は連続していると考えられる。一方、球状黒鉛鋳鉄は、一つ一つの黒鉛結晶が独立しているために、黒鉛結晶間の連続性がない。即ち、凝固理論に則して考察すれば、片状黒鉛鋳鉄で酸素量が多いのは、黒鉛結晶の連続性が大きく関与していることに想到する。
【００２３】
さらに、片状黒鉛鋳鉄における黒鉛結晶の連続性と酸素量の関係について調査するために、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）およびエネルギー分散型X線分析装置（ＥＤＳ）を使った分析を行なった。図５に９５０℃で熱処理した片状黒鉛鋳鉄の、表面から３.０ｍｍまでの深さにおけるＳＥＭ写真とＥＤＳマッピング写真を示す。
【００２４】
ＥＤＳマッピング写真は、指定した元素の分布を示すものであり、色の濃くなるほど、元素がその部分に濃化していることを表している。ＳＥＭ写真で、黒鉛結晶と基地組織の界面付近に着目して、ＥＤＳマッピング分析を行なうと、シリコン、マンガン、酸素の分布に特に顕著な傾向が現われた。
【００２５】
即ち、シリコンおよびマンガンの酸化物が、黒鉛結晶と基地組織の界面付近に偏析しているという事実が分かった。さらに、観察と分析の状況を説明すると以下のようになる。
【００２６】
表面から１.５ｍｍまではマンガンの酸化物とシリコンの酸化物の偏析が見られるが、２.５ｍｍではマンガンの酸化物は見られず、シリコンの酸化物の偏析のみが見られた。３.０ｍｍでは酸化物は見られなかった。酸化はＳｉＯ2、ＭｎＯを形成する形で進行するが、ＳｉＯ2のほうが生成エネルギーは低く、深くまで存在している事から、ＳｉＯ2による酸化が主体であると考えられる。
【００２７】
溶接部周辺の共晶セルサイズが１ｍｍであることと比較すると、酸化物は２.５ｍｍの深さまで存在していることから、酸化は共晶セルを越えて進んでいると考えられる。
【００２８】
この観察および分析の結果より、次の２つの事実が分かった。第一は、片状黒鉛鋳鉄では、大気中の酸素が、黒鉛と基地組織の界面に浸入していき、浸入した深さまで基地中のシリコンが酸化することである。第二は、酸素の浸入は、黒鉛結晶の連続性により、共晶セルを越えて浸入していることである。
【００２９】
以上より、片状黒鉛鋳鉄のピンホール発生は、単にＣだけの問題ではなく、鋳鉄表面からの酸化によるＳｉＯ2の発生が主原因であり、溶接時の熱によりこのＳｉＯ2と溶け出したＣの間でＳｉＯ2+２Ｃ→Ｓｉ+２ＣＯの反応が起こることが原因であることが分かった。
【００３０】
上記の実験をもとに、本発明では、片状黒鉛鋳鉄の溶接においてピンホールと炭化物による溶接割れが発生するという問題を解決するために、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒがそれぞれ２.５％≦Ｃ≦３．５％、１．２％≦Ｓｉ≦２．５％、Ｃr≦１．３％の範囲を満たし、かつＣ、Ｓｉ、Ｃｒの％の関係がＣ＋０．２３Ｓｉ≦４．３、Ｃ≦Ｃｒ＋３．２、Ｓｉ≧１．２＋Ｃｒの全ての関係式を満たすこととした。
【００３１】
以下、上記条件を設定した理由について、詳細に述べる。
【００３２】
２．５％≦Ｃ≦３．５％について
Ｃが２．５％未満では、鋳物製作時の凝固過程において、炭化物面積率７％を超える炭化物が発生し溶接時に溶接割れが発生するとともに、引け巣を生じやすい。溶接時に発生する溶接割れと炭化物との関係は、実験により求めたもので、炭化物面積率が７％を超えると溶接割れが発生する。一方、Ｃが３．５％を超えると、黒鉛の形態が粗大化するため黒鉛を通しての酸化がより進行するようになり、溶接時のピンホールの量が急激に増す。また、Ｃが３．５％を超えると鋳物自体の機械的性質の低下を招き、また加工時に黒鉛がむしれるなど加工性も悪化するため、Ｃ含有量は２．５〜３．５％にする必要がある。
【００３３】
１．２％≦Ｓｉ≦２．５％について
Ｓｉが１．２％未満では、鋳物製作時の凝固過程において、炭化物面積率７％を超える炭化物が発生するとともに引け巣を生じやすい。一方、Ｓｉが２．５％を超えるとフェライト基地中に固溶したＳｉがフェライト基地組織を脆化させるため、伸びや衝撃値等の機械的性質の低下を招き、また加工性も悪くなるため、Ｓｉ含有量は１．２〜２．５％にする必要がある。
【００３４】
Ｃr≦１．３％について
Ｃｒが１．３％を超えると鋳物製作時の凝固過程において、炭化物面積率７％を超える炭化物が発生するとともに引け巣を生じやすい。したがって、Ｃｒの含有量は１．３％以下にする必要がある。
【００３５】
Ｃ％＋０．２３Ｓｉ％≦４．３について
Ｃ％＋０．２３Ｓｉ％は、鋳鉄部材の亜共晶側での炭素当量を示すものであり、上記に示したＣとＳｉの組成範囲で、かつＣ％＋０．２３Ｓｉ％が４．３以下を満たした鋳鉄部材を鋳造する必要がある。Ｃ％＋０．２３Ｓｉ％が４．３を超えると過共晶成分となるため初晶黒鉛が晶出し、晶出した初晶黒鉛が浮上して介在するカーボンフローテーションを起こすため伸びや衝撃値等の機械的性質の低下を招く。また、黒鉛の形態が粗大化するため黒鉛を通しての酸化がより進行するようになり、溶接時のピンホールの量が急激に増加する。
【００３６】
発明者らは、いくつかの元素についてピンホールを減少させる効果があるかどうかの実験を行なっていく中で、Ｃｒを添加するとピンホールが減少することをつきとめた。しかしながらＣｒは、鋳物製作時の凝固過程において、炭化物の発生を促進する元素でもある。Ｃｒ量を増した場合、炭化物の発生を防止するには、黒鉛化促進元素であるＣ、Ｓｉの含有量を増やせばよいのであるが、その場合は溶接時にピンホールが発生しやすくなり、溶接性が悪くなる。すなわち、炭化物が発生しない健全な鋳物において、良好な溶接性を実現するには、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの含有量を調整し、ある条件下に制御する必要がある。しかし、そのような観点から鋳鉄の組成と溶接性において詳細な検討を行なった研究例や発明は、これまで皆無であった。そこで発明者らは、鋭意研究のもと、以下に示す２つの条件下に、鋳物の健全性と良好な溶接性の双方を実現できることを導き、本発明を想到するに至った。
【００３７】
Ｃ％≦Ｃｒ％＋３．２について
Ｃｒは添加量が増えると、溶接時のピンホールの発生を抑制する。一方、Ｃは添加量が増えると、溶接時のピンホールの発生を助長する。しかしながら、Ｃ％≦Ｃｒ％＋３．２を満たすようにＣおよびＣｒの含有量を調整すれば、Ｃｒのピンホール抑制効果が優り、溶接後にピンホールの発生が十分抑制される。したがって、ＣとＣｒの含有量の関係はＣ％≦Ｃｒ％＋３．２を満たす必要がある。
【００３８】
Ｓｉ％≧１．２＋Ｃｒ％について
Ｃｒは添加量が増えると、鋳物製作時の凝固過程において、炭化物の発生を促進する。一方Ｓｉは添加量が増えると、鋳物製作時の凝固過程において、炭化物の発生を防止する。しかしながら、Ｓｉ％≧１．２＋Ｃｒ％を満たすようにＳｉおよびＣｒの含有量を調整すれば、Ｓｉの炭化物防止効果が優り、鋳物製作時に炭化物が発生しない。したがって、ＳｉとＣｒの含有量の関係は、Ｓｉ％≧１．２＋Ｃｒ％を満たす必要がある。
【００３９】
片状黒鉛鋳鉄材中の酸素量は、図２に示すように、常温での経時変化においても、増加することが分かった。また、各種の試験を行うなかで、前記Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒの範囲内であれば、通常の溶解条件では、経時変化によって酸素量が１２０ｐｐｍ以上にならないことも分かった。しかしながら、逆に酸素量が増すような溶解を行った場合や高温に長時間放置して酸素量が１２０ｐｐｍを超えるときには、ピンホールの発生量が急激に多くなることも分かった。
【００４０】
特に、溶湯中の酸素量が多くなるような酸化溶解を行なった場合には、製造直後の熱影響を与えない片状黒鉛鋳鉄部材においても、溶接時に多くのピンホールが発生した。また図３から予測されるように長時間高温で保持すると、酸素量が１２０ｐｐｍを越えるようになり、ピンホールが発生する。即ち、ピンホールの発生を低減させるためには、溶接時の鋳鉄の酸素量は１２０ｐｐｍ以下であることが望ましい。
【００４１】
以上は、通常の構造部材に用いられる片状黒鉛鋳鉄において、良好な溶接性を持たせるための条件であるが、さらに片状黒鉛鋳鉄の強度を向上せしめる場合には、基地組織中のパーライト面積率を上げる必要がある。そのために、パーライト化促進元素であるＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｓｎの元素の中から、少なくとも１つ以上の元素を選択し、鋳造可能な範囲で添加しても良い。
【実施例１】
【００４２】
以下、本発明を実施例に則してさらに詳しく説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
本実施例では、ピンホール面積率に及ぼす母材成分の影響について調査した。表１に母材となる鋳造材の製造条件を示す。母材成分は、表２のように、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒを変化させ、他の鋳鉄材の構成成分であるＭｎ、Ｐ、Ｓは一定とした。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【表２】
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母材は、表１の製造条件で得られた、幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍ×高さ１００ｍｍのブロックを高さ方向に５０ｍｍの位置で半割にし、半割にした面を平滑に研磨したものを溶接面として使用した。
【００４６】
溶接は、一般的な片状黒鉛鋳鉄用の溶接条件と溶接棒を用い、ＴＩＧ溶接にて行なった。表３に溶接条件、表４に溶接棒の組成を示す。
【００４７】
【表３】
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【００４８】
【表４】
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溶接後の母材は、溶接棒による肉盛部を母材と同じ高さになるまで研磨し、溶接部面積とピンホールの面積を画像解析装置により求めた。
ピンホール面積率は、式（１）より求めた。
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表５に各母材成分におけるピンホールの面積率を示す。また、表５よりピンホール面積率に対するＣ、Ｓｉ、Ｃｒの影響をグラフ化したものを図７、８、９に示す。
【００４９】
【表５】
2007119827.tif 000008
本実施例では、ピンホールの発生状況を正確に把握するために、溶接面を平滑に研削し、表面を研磨して、ピンホールの面積率を測定したものである。今回の測定法において、ピンホール面積率が１％未満であれば、実際の使用上は何ら問題がない。そこで、ピンホールの発生が全くなかったものを◎、１％未満のものを○、それ以上のものを×として判定した。◎および○が本発明の範囲である。図６に溶接面の状況の一例を示す。
【００５０】
図７、８、９より、ＣおよびＳｉは含有量が少なくなるほど、またＣｒは含有量が多くなるほど、ピンホール発生に対する抑制効果があることが明らかである。
【００５１】
以上の結果より、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒがどのような関係式を満たせば、ピンホール面積率１％未満を満たすか、さらに検討を加えてみる。
【００５２】
Ｓｉについては、炭化物が晶出しない鋳物の製造条件から、本発明のＳｉの範囲を１．２％≦Ｓｉ≦２．５％と規定した。ピンホール面積率はこの範囲に渡って１％未満である。
【００５３】
一方、ＣはＣr＝０の場合、Ｃの含有量が３．２％以下であれば、ピンホールの発生量は１％未満であるが、３．２％を越えると、ピンホール面積率が１％を超えるようになる。しかし、Ｃの含有量を３．４％に固定し、Ｃｒ量を変化させてピンホール量を測定した場合、Ｃrが０．２％以上の含有量でピンホールの面積率が１％未満になる。
【００５４】
すなわち、Ｃが３．２％を超えた場合は、Ｃｒを含有させることによって、Ｃｒによるピンホール抑制効果が働き、ピンホールを低減させることができる。本発明の範囲を満たし得る効果を発揮するためには、
Ｃ％≦Ｃr％＋３．２
の条件を満たすことが必要である。
【００５５】
以上より、Ｃ、Ｓｉ、Ｃｒそれぞれの含有量を座標軸とし、３次元空間上に本発明の成分範囲を図示すると、図１のようになる。
【実施例２】
【００５６】
本実施例では、鋳鉄溶湯中に強制的に酸素を含有せしめて、溶湯中の酸素含有率とピンホール発生率の関係を求めたものである。表６に母材の成分を示す。この成分は、通常の溶解ではピンホールが発生しない条件のものである。溶接母材の鋳込み条件、および溶接条件は表１、３、４に示すとおりである。
【００５７】
【表６】
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溶湯中の酸素含有率を強制的に上げるために、酸化鉄（Ｆe2Ｏ3）を溶湯中に添加する方法をとった。酸化鉄を溶湯中に加えると、鉄に還元されて、酸素が溶湯中に放出される。即ち、溶湯中に加える酸化鉄量を増やしていくことによって、酸素含有量の高い溶湯が得られることになる。
【００５８】
このような方法によって、母材の酸素含有量を変化させ、実施例１と同様の方法で溶接後のピンホール発生率を測定した。その結果を図１０に示す。
【００５９】
母材の全酸素量が増えるにつれて、ピンホール発生率も高くなっていくが、特徴的なのは、酸素含有量が１２０ｐｐｍを超えると、急激にピンホール発生率が高くなることである。即ち、酸素含有量を１２０ｐｐｍ以下にすれば、ピンホール発生率は１％未満であり、緩やかに増加していくため、溶接が可能である。
【００６０】
以上、詳細に説明してきたように、本発明を実施することによって、健全な片状黒鉛鋳鉄鋳物において良好な溶接性を実現することを可能とした。すなわち、鋳物自体の溶接性が優れているので、溶接時に溶接棒の組成や溶接条件を狭い範囲に限定することなく、作業者の技量も問わない。また、溶接母材の形状、肉厚にも制約を受けずに溶接が可能であるため、鋳鉄製の金型等の肉盛溶接や補修溶接の作業効率が向上するという大きな効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】立体的に表した本発明の範囲を示す図である。
【図２】室温での経時時間における鋳鉄内部の酸素量の変化を示す図である。
【図３】２００℃で熱処理した場合における鋳鉄内部の酸素量の変化を示す図である。
【図４】酸素含有量とピンホールの関係を表す図である。
【図５】ＳＥＭ写真とＥＤＳマッピング写真を示す図である。
【図６】溶接面の状況の一例を示す図である。
【図７】Ｃ含有率とピンホール面積率の関係を示す図である。
【図８】Ｓｉ含有率とピンホール面積率の関係を示す図である。
【図９】Ｃｒ含有率とピンホール面積率の関係を示す図である。
【図１０】全酸素量とピンホール面積率の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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