(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：３．０〜４．０％，Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、残りＦｅの成分よりなるダクタイル鋳鉄管において、Ｂｉ：０．０００５〜０．０５％を含み、フェライト化焼鈍によって球状黒鉛が球状化率９０％以上維持したままフェライトベースの基地に晶出していることを特徴とする遠心力鋳造法によるダクタイル鋳鉄管。
【請求項２】
請求項１において、Ｂｉの他にＣａ：０．０００１〜０．０５％を含み、球状黒鉛が球状化率９０％以上を維持したままフェライトベースの基地に晶出していることを特徴とする遠心力鋳造法によるダクタイル鋳鉄管。
【請求項３】
請求項１において、フェライトベースの基地に晶出している球状黒鉛が少なくとも１，０００個／ｍｍ2以上測定され、かつ、球状化率が９０％以上維持していることを特徴とする遠心力鋳造によるダクタイル鋳鉄管。
【請求項４】
請求項２において、フェライトベースの基地に晶出している球状黒鉛が少なくとも２，０００個／ｍｍ2以上、望ましくは３，０００個／ｍｍ2以上測定され、かつ、球状化率が９０％以上維持していることを特徴とする遠心力鋳造によるダクタイル鋳鉄管。
【請求項５】
溶湯成分がＣ：３．０〜４．０％，Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、残りＦｅとなるように溶解、精練した後、該溶湯にＭｇを主体とした球状化処理剤を加えて黒鉛の球状化処理を行ない、Ｂｉを含む接種剤を溶湯へ接種して遠心力鋳造し凝固後、フェライト化焼鈍し、最終的に残留成分としてＢｉが０．０００５〜０．０５％含まれることを特徴とするダクタイル鋳鉄管の製造方法。
【請求項６】
溶湯成分がＣ：３．０〜４．０％，Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、残りＦｅとなるように溶解、精練した後、該溶湯にＭｇを主体とした球状化処理剤を加えて黒鉛の球状化処理を行ない、Ｂｉ及びＣａを含む接種剤を溶湯へ接種して遠心力鋳造し凝固後、フェライト化焼鈍し、最終的に残留成分としてＢｉが０．０００５〜０．０５％、Ｃａが０．０００１〜０．０５％含まれることを特徴とするダクタイル鋳鉄管の製造方法。
【請求項７】
請求項５において、Ｂｉの添加は化学成分がＳｉ：２０〜８０％、Ｂｉ：０．１〜２５．０％、残りＦｅよりなる合金粉末または混合粉末を接種剤として使用することを特徴とするダクタイル鋳鉄管の製造方法。
【請求項８】
請求項５または６において、Ｂｉ、Ｃａの添加は化学成分がＳｉ：２０〜８０％、Ｂｉ：０．１〜２５．０％、Ｃａ：１〜４０％、残りＦｅよりなる合金粉末または混合粉末を接種剤として使用することを特徴とするダクタイル鋳鉄管の製造方法。
【請求項９】
Ｂｉ、Ｃａを添加する際の接種剤の粒径が０．０５ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とするについて請求項５〜８記載のダクタイル鋳鉄管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダクタイル鋳鉄管、およびその製造方法に係り、特に遠心力鋳造法によって製造されるダクタイル鋳鉄管において焼鈍特性に優れ、組織が緻密で靭性なども従来に優越する管の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダクタイル鋳鉄管は上下水道、農業用水、工業用水などさまざまな分野で流体輸送に使用されるもので、独自に規格した受口、挿口の嵌め合わせによって簡単に管を接合して管路を敷設できるから、鋼管のように溶接工事を必要とせず、敷設作業が簡単で品質も信頼できるため、管路形成の主流として最も汎用化されている。ダクタイル鋳鉄管には直管や異形管など種々の形態が含まれるが、主体である直管については遠心力鋳造法が中心であり、高速回転する円筒形の金型内へ高温の溶湯を注入するのであるから、通常の鋳造法に比べると冷却速度が著しく速く、そのために鋳放し状態ではチル組織が発生し、延性や強度の点でそのまま使用することは許されず、熱処理によって靭性の高いフェライト相に調質することが不可欠とされている。
【０００３】
金型へダクタイル鋳鉄を鋳造する際に生じるチル組織の解消を課題とする従来技術としては、特開２０００−４５０１１公報などが認められる。この先行技術は、Ｃ：３．１０〜３．９０％、Ｓｉ：２．５０〜４．００％、Ｍｎ：０．４５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｃｕ：０．５％以下、Ｍｏ：０．３％以下、Ｍｇ：０．０５％以下、Ｂｉ＋Ｓｂ＋Ｔｉ：０．１％以下を含有する金型鋳造法に用いられる球状黒鉛鋳鉄である。金型鋳造法は通常の砂型に比べると冷却速度が大きいため、特に球状黒鉛鋳鉄を注湯したときは溶湯から晶出する球状黒鉛晶出メカニズムによって本質的に過冷しやすく、これによってチル化が促進されるとしている。この過冷現象は共晶反応開始点から晶出した丸い小さな黒鉛がオーステナイトに取り囲まれ、オーステナイトから吐き出される黒鉛が積み重なって成長していくという特殊な経過によるものと解釈され、黒鉛の先端が常に溶湯に接している片状黒鉛に比べて黒鉛成長のために必然的に周辺から熱を吸収するために過冷が起ると説明されている。
【０００４】
この従来技術では溶湯を球状化処理剤で球状黒鉛処理を行ない、金型へ注湯するまでに１回以上の加珪を行なうことによって、Ｓｉの合計が２．５０〜４．００％となるようにすることが発明の要旨であり、このように加珪を経て鋳造した後、充分に取り扱いのできる９００℃前後で取り出し、大気放冷することによってチル組織のない超微細な黒鉛組織をもつミクロ組織の鋳造品が得られるから、従来必要不可欠であった焼鈍が省略できるようになったとしている。
【０００５】
引用文献の実施例を見ると、加珪後の最終Ｓｉが２．５０％未満のときは黒鉛数が多いけれどもチルが発生し、これに対しＳｉが２．５０％以上の場合にはチルは発生しておらず、黒鉛粒数がほぼ１９００個／ｍｍ2あって、この１９００個／ｍｍ2がチル発生防止の領域であると見れば、従来調質のために必要であった熱処理が最早不要となったばかりでなく、機械的性質や物理的性質の向上も伴うとその成果を謳っている。
【０００６】
特開平１−３０９９３９号公報による別の従来技術では、自動車などのフェライト地の球状黒鉛鋳鉄において、伸び、特に低温衝撃値を向上し熱処理を省略、または容易にすることを課題とし、通常の球状黒鉛鋳鉄の成分の他に、Ｃｒ：０．１％未満、Ｂｉ：０．００１５〜０．００８％含み、Ｃ．Ｅ値を３．９〜４．６にすることで黒鉛粒数を３００個／ｍｍ2以上の組織としたとしている。
【０００７】
本来、球状黒鉛鋳鉄では、Ｓを筆頭にＳｂ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｐｂなどが微量含まれると、球状の黒鉛が晶出し難いというのが定説である。しかし、この従来技術では適量のＢｉを添加して黒鉛粒数を３００個／ｍｍ2以上とすることでパーライトを減少させ、低温熱処理、または熱処理なしで十分な伸びと衝撃値を得たと謳っている。しかし、Ｂｉは溶湯に対する溶込み歩留りが悪く、歩留り率の変動も大きいから、残留含有量を維持するためには添加量を０．００５〜０．０２５％の範囲に設定する必要があるが、残留Ｂｉ量が０．００８％を超えてしまうと黒鉛の球状化が阻害され、球状化率が８０％以下となるので注意が必要であるとしている。同じ出願人による特開平２−７００１５号の従来技術もほぼ同じ要旨からなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
先に引用した従来技術は高性能ピストン用の金型鋳造品を主なターゲットとして研究、開発された成果であり、その成果に対して異論を挟む余地はない。ただしその成果は目的とする特定の用役に対してはきわめて高く評価されようが、別の用役、製品に適用して必ずしも同じ高い評価を受けるという保証はあり得ない。遠心力鋳造法によるダクタイル鋳鉄管についてもこの原則は活きており、高速回転中の金型へ高温の溶湯を注入し、遠心力という高エネルギーを伴いつつ凝固に至る過酷な過程は、同じ金型とは云え、その凝固メカニズムが全く別異なものに変るからである。
【０００９】
金型遠心力鋳造によって製造されたダクタイル鋳鉄管の顕微鏡組織を鋳放し状態で観察すると、その組織におけるセメンタイトの分布はほぼ全断面に及び、顕微鏡視野に占めるセメンタイト相の割合は優に９０％を越える。鋳造品の肉厚、金型のコーティングにもよるが、たとえば最小肉厚が２〜１０ｍｍとして、通常の砂型がほぼ１０℃／ｓ以上の冷却速度であるとすれば、前記引用例の金型鋳造では１５℃／ｓ以上を要件として設定しているのに対し、金型遠心力鋳造では少なくとも３０℃／ｓ以上の猛烈なスピードで冷却されることが測定されている。通常の金型に比べても遥かに冷却速度が大きく、球状黒鉛周辺の過冷の度合いもこれに応じて極端に昂進するから、セメンタイトはほぼ１００％に近い完全白銑化した全面チル状態となり、組織の違いは余りに大きい。また、レジンコーテッドサンドで被覆した金型内周面の方がむしろ冷却速度が小さくなるため、通常のチル組織の発生傾向とは逆転した現象を起すケースもあるという特殊な例外も起り得る。
【００１０】
遠心力鋳造品は顕微鏡で観察した組織自体についての公式の検査基準はないが、機械的性質としてＪＩＳ  Ｇ  ５５２６に規定されるＦＣＤ４００、４５０などに求められる引張り強さ４００〜４５０Ｎ／ｍｍ2や伸び１０％以上を満足するためには、結局、フェライト相が３０％以上（セメンタイト相が５％以下）という内部の検鏡基準をクリアしなければ到底達成することはできない。
【００１１】
また、ダクタイル鋳鉄管を対象とするフェライト化焼鈍は、いうまでもなく鋳放しで晶出したセメンタイトを分解、ひいては基地であるパーライトを分解してフェライトベースにしてしまうことが目的であるが、第一の引用例では添付した組織写真に関してチル（白銑組織）の有無だけの説明に終始しているが、対象が高負荷のピストンである限り基地組織がフェライトベースということは到底考えられず、全面強力なパーライトか、ベーナイト組織であると想定するのが妥当ではある。また遠心力鋳造という過酷な鋳造条件に伴い発生する内部応力（特に内外面間に発生する引張り−圧縮力）を完全に開放することも必要な過程の一つであり、焼鈍の意義を単にチルの分解だけに限定できるわけでもない。
【００１２】
後に引用した第二の従来技術も自動車部品などの金型静置鋳造品であり、遠心力鋳造とは冷却速度が全く異なる上、静置であるから黒鉛核が発生し周辺のオーステナイト中から吐き出されるＣを集合して成長する固相〜液相線から凝固初期の領域で静的な初晶組織の成長が進むのに対し、遠心力鋳造では液相も固相も常に重力の３０〜５０倍の重圧（流動的な外力が）直撃して静的な組織の成長を圧潰（攪拌、分断）する要因が重なるから、条件が明白に異なる。したがって微量Ｂｉの黒鉛球状化阻害要素を重視して厳重なＢｉ残留量を制限する従来技術の要件は、本願のような遠心力鋳造とは完全にマッチングしないと解釈すべきである。逆に言えば遠心力鋳造独自の凝固過程を１００％活用して静置鋳造では及びもつかない飛躍的な品質改造に結びつけることも可能となる。
【００１３】
本発明は以上の課題を解決するために、鋳放し状態で黒鉛核を従来よりも多数発生させるが、この時点におけるチル発生の防止を第一義的に目指すのではなく、従来に比べると遥かに簡略化されたフェライト化焼鈍によって最終的には多数晶出した細粒の球状黒鉛が、球状化率９０％以上を維持したまま、フェライトベースの基地に分散して成長した組織のダクタイル鋳鉄管を提供することが目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る遠心力鋳造によるダクタイル鋳鉄管は、Ｃ：３．０〜４．０％，Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、残りＦｅの成分よりなる基本成分に対し、Ｂｉ：０．０００５〜０．０５％を含み、多数の球状黒鉛が球状化率９０％以上を維持したままフェライトベースの基地に晶出していることを構成上の特徴とすることによって前記の課題を解決した。
【００１５】
さらに望ましくは、前記基本構成のＢｉの他に、Ｃａ：０．０００１〜０．０５％を含み、より多数の球状黒鉛が高い球状化率を維持したままフェライトベースの基地に晶出させることができる。
【００１６】
また、該ダクタイル鋳鉄管を製造する方法としては、溶湯成分がＣ：３．０〜４．０％，Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜０．４％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、残りＦｅとなるように溶解、精練した後、該溶湯にＭｇを主体とした球状化処理剤を加えて黒鉛の球状化処理を行ない、接種剤を溶湯へ接種して最終的にＢｉが０．０００５〜０．０５％の範囲で明確に検出できるように添加し、さらに望ましくはＣａをＢｉと共に添加し、より望ましくはＢｉが０．０００５〜０．０５％、Ｃａ：０．０００１〜０．０５％の範囲で明確に検出できるように歩留まりを計算に入れて添加して遠心力鋳造し、凝固後、簡略化されたフェライト化焼鈍を行なう手順を要件とする。
【００１７】
この場合、具体的には、Ｂｉ添加の場合は化学成分がＳｉ：２０〜８０％、Ｂｉ：０．１〜２５．０％、残りＦｅよりなり、Ｂｉ、Ｃａの添加の場合は化学成分がＳｉ：２０〜８０％、Ｂｉ：０．１〜２５．０％、Ｃａ：１〜４０．０％、残りＦｅよりなる合金粉末または混合粉末を接種剤として使用することが望ましい。
【００１８】
接種材の粒径は細かいほど接種の歩留まりは向上し効果が上がるが、細かすぎると接種時に粉末が飛散し逆に効果が低減する。よって下限を０．０５ｍｍとする。また、上限は３ｍｍを超えると接種剤が均一に溶湯中に拡散できず効果が出ない。よって、粒径範囲を０．０５ｍｍ〜３ｍｍとする。最適範囲は、下限が粉末管理面からまた経済性から０．１ｍｍ以上とする。
【００１９】
なお、フェライト化焼鈍については、通常のダクタイル鋳鉄管の製造工程で適用する焼鈍パターン（図７参照）より低い温度で、および／又はより短い保持時間で処理するという簡略化されたフェライト化焼鈍によることが製法上の最大の特徴であり、利点でもある。
【００２０】
このダクタイル鋳鉄管の成分限定は通常のＪＩＳ  Ｇ  ５５２６、または日本水道協会の規定（ＪＷＷＡ  Ｇ  １１３）をほぼ踏襲し、ただ、遠心力鋳造直前にＢｉを最終的に０．０００５〜０．０５％を明確に検出できるように含有する他、より望ましくはＣａを０．０００１〜０．０５％検出できるように歩留まりを考慮した添加量を接種して、黒鉛を微細に晶出して球状黒鉛数を大量に増発させ、一次晶出のオーステナイト粒度を微細化した上で、例えば、従来の半分程度に短縮したフェライト化焼鈍を通じて緻密で強靱な組織に調質することを特徴とする。
【００２１】
この成分のうち、前記第一の従来技術ではＳｉ：２．５０〜４．００％を最重要の要件とするのに対し、本発明ではＳｉ：１．５〜３．０％と限定するもので、Ｓｉが２．５％を越え３．０％に接近するほどダクタイル鋳鉄管の外表面にピンホールなどの荒れが発生しやすくなることや、さらに４．０％に近づくと黒鉛が凝集して浮上し、これにＦｅやＭｇの酸化物が付着してドロスと化して巻き込みやすいという遠心力鋳造独自の条件を加味すると、望ましくはＳｉ：１．５０〜２．５０％を原則としつつも、とくに耐久性や耐食性など特別な仕様を要求される場合に限り、Ｓｉ：２．５０〜３．００％の範囲も許容することを要旨とし、このことがＳｉ：２．５０％以上を絶対的な要件とする従来技術との基本的な相違点である。
【００２２】
球状黒鉛鋳鉄の溶湯へＢｉを添加して黒鉛を微細化し均一に基地中へ分配する作用自体は公知であり、同じような働きをする元素としてＳｂ、Ｔｅ、Ｓｎなども知られている。しかし、本発明で特定するように、遠心力鋳造法による急冷作用と溶湯を押圧（機械的に強制流動）する外力という特殊条件が複合することによって、静置鋳造法では定説とされる黒鉛の球状化阻害要因に大きな違いが現れるのではないか。このことは後述する実施例における顕微鏡組織の観察からも示唆されるように、Ｂｉの比較的高い残留量であっても黒鉛の球状化率は依然として９０％以上を維持したまま格段に微細化した組織が得られることからも推定される。Ｂｉは０．０００５％を超えてから優れた黒鉛晶出能を示し、０．０５％以上では黒鉛晶出能が低下したり、球状化阻害などの悪影響が出てくる。
【００２３】
Ｂｉの添加について、前記第二の従来技術では円錐形の塊状Ｂｉを添加し、または粒状として紙などに包んで添加してＢｉ歩留まりを向上させたとあり、同時にＦｅ−Ｓｉの接種剤を使用した実施例を報告している。しかし本発明ではＢｉの添加は粉粒体状による接種で、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂｉの混合粉末または合金粉末を使用し、かつ、望ましくはＢｉの添加と共にＣａを添加をＦｅ−Ｓｉ−Ｂｉ−Ｃａの混合粉末または合金粉末を使用することで一段と発明の目的を効果的に達成できることを特に挙げておきたい。Ｃａは鋳造後の残留成分として検知できない程度の添加量であっても、接種することによってＢｉの歩留まりを向上する安定化作用が顕れる。すなわち黒鉛核発生の凝固初期の段階でＣａが液化し、液相ＣａとＢｉが接触するとＢｉ−Ｃａの金属間化合物を形成して、蒸気圧が低いＢｉの気化損耗を抑止する作用があるのではないかと推定される。いうまでもなくＣａには溶湯に対する脱酸、脱硫の作用があって黒鉛球状化の大敵であるＳを取り除く（を促進させる）作用が具わっているから、Ｂｉと共存することによってＢｉの球状化阻害要因を補って正常な球状化の進行に貢献する相乗作用があると考えられる。Ｃａが残留成分として検知できる程度まで含まれれば、この相乗作用は一段と強力に発現することは後の実施例でも明確に立証されている。Ｃａは０．０００１％を超えてから明確にＢｉとの相乗効果が確認され、０．０５％を超えると不経済な上、相乗効果は減少し、外観不良等も増加する。なお、このような働きはＣａ以外の元素としてＭｇ、Ｓｒ、Ｂａなど周期律表ＩＩA族の金属や、希土類元素をブレンドした接種剤でも期待される。
【００２４】
以上述べたように、鋳放しではほぼ９０％以上の基地をセメンタイトで占める遠心力鋳造法で製造したダクタイル鋳鉄管を、Ｂｉ若しくはＢｉ、Ｃａの接種処理という一動作を加えるだけで、従来に比較して簡略化されたフェライト化焼鈍を施すことにより、従来以上に微細、緻密、強靱な組織に調質することが本発明の要旨である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
表１は本発明の実施例および比較例の成分一覧表であり、各成分ともに通常のダクタイル鋳鉄管として適用される標準成分であるが、Ｂｉの添加、若しくはＢｉ、Ｃａ添加の有無だけが両者を分ける相違点である。比較例１はいうまでもなくＢｉ、Ｃａ共に０％である。また、比較例２はＢｉが請求項の０．０５％を超えて添加された場合である。実施例１は接種剤にはＢｉのみが含有されたものを用いた場合で、実施例２は検出されるＣａこそ０％ではあるが、Ｂｉと共にＣａを接種し検出不可能なまで消耗し尽くされた例であり、実施例３、４は実施例２を上回るＣａ添加によってＣａが検出された例である。
【００２６】
【表１】
0003971217.tif 000002
【００２７】
溶解はキュポラ炉１によって行ない、成分調整、脱酸、脱硫など基準通りの溶製を行なった後、１４５０℃にてＭｇの圧力添加、取鍋２に出湯後、８７０ｒｐｍの高速回転中の呼び径１００ｍｍ×４０００ｍｍＬの遠心力鋳造用金型３に注湯する（図６参照）。この注湯に際して取鍋２から溶湯をトラフ４末端部へ落とし込む際、化学成分がＳｉ：２０〜８０％、Ｂｉ：０．１〜２５．０％、残りＦｅ若しくはＳｉ：２０〜８０％、Ｂｉ：０．１〜２５．０％、Ｃａ：１〜４０．０％、残りＦｅよりなる合金粉末または混合粉末を流下しつつある溶湯へ散布して万遍なくＢｉ若しくはＢｉ、Ｃａの添加を行なう。なお、Ｂｉ若しくはＢｉ、Ｃａの添加については、該注湯流接種のみではなく、取鍋２中添加してもよく、また、両者を併用してもよい。さらには先端接種で行ってもよい。金型への注湯温度は約１３００℃で、凝固後、金型から製品を引き抜いて放冷する。この実施例１に使用した接種剤は、Ｂｉ：１６％、Ｓｉ：５８％、残りＦｅよりなり、実施例２に使用した接種剤は、Ｂｉ：１６％、Ｃａ：１７％、Ｓｉ：５１％、残りＦｅからなり、実施例３、４に使用した接種剤はＢｉ：１５％、Ｃａ：２３％、Ｓｉ：４７％、残りＦｅからなり、すべて粒径は０．１〜０．５ｍｍの粒体を選んだ。接種量については経験的に目標残留％に対する歩留まりを勘案しつつ溶湯量、製品サイズなどの要素に基づいて区分けして決定している。
【００２８】
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は表１の比較例１、実施例１、２、３における各試験片の顕微鏡組織写真（倍率１００倍）であり、図１（Ａ）は従来の鋳放し状態のもので、図１（Ｂ）は、接種剤にＢｉのみが含有される本発明の実施例１、図１（Ｃ）（Ｄ）はＢｉ、Ｃａの添加をするが、図１（Ｃ）はＢｉのみ検出される本発明の実施例２、図１（Ｄ）はＢｉとＣａが検出される本発明の実施例３の鋳放し状態のものを示したものである。比較例１である図１（Ａ）に対して実施例１、実施例２、実施例３はそれぞれ図１（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に見るごとく、何れも球状黒鉛数が圧倒的に多く、特にＢｉ、Ｃａ添加したものについては粒数にして３倍以上の黒鉛が基地上に晶出していることを示す。なお、この写真は腐食なしの組織であるが、ほとんど全部がセメンタイト相の白銑組織であり、鋳放しの遠心力鋳造法では、ほぼ全面チル化していることを裏付けている。しかも特筆すべきは、Ｂｉが微量含まれても黒鉛の球状化を阻害するという従来の定説に反して、本発明の実施例では有効に微細化しつつも形状は９０％以上の高率で球状を維持しており、これは遠心力鋳造による独特の急冷作用と初晶の成長圧潰（を攪拌、分断）する逆方向の外圧（機械的な外力）が大きく働き、さらにＣａによる黒鉛の球状化助長作用とＢｉの安定化作用という相乗作用が支援して得られる特有の効果と解される。
【００２９】
図２は本発明の実施例および比較例に適用したフェライト化焼鈍のパターン図であり、横型焼鈍炉において１，０００℃まで昇温し、第一段焼鈍（１，０００℃）における保持時間を通常のほぼ半分に短縮した１０分とし、さらに第二段焼鈍（６８０〜７３０℃）においても通常のほぼ半分の１５分に短縮した二段焼鈍を施し、その後、二段に分けた緩冷操作によってフェライト化焼鈍を行った。
【００３０】
図３は本発明の実施例と比較例のフェライト化焼鈍（図２）後における顕微鏡組織の写真（倍率１００倍）であり、図３（Ａ）が比較例１でセメンタイトの面積率が約２０％、球状黒鉛数が６１３個／ｍｍ2の数値が計測され、通常のダクタイル鋳鉄管用の成分からなる標準品では、保持時間を半分に短縮した簡略焼鈍では、なお、セメンタイトが分解し切れず、完全なフェライト化に達していないことを立証している。これに対し実施例１（図３（Ｂ））、実施例２（図３（Ｃ））、実施例３（図３（Ｄ））では、何れもセメンタイト面積率０％で完全にフェライト化し、球状黒鉛数もそれぞれ１１２１、２１２９、３４３５個／ｍｍ2と非常に多く、その鋳放し状態に比べても約１．３１〜１．６０倍増加して比較例の１．１７倍増加を越え、セメンタイトの分解による黒鉛の増加率においても実施例が比較例より優越し、実施例と比較例の球状黒鉛数の差は、熱処理によって一層拡大していることを如実に物語っている。なお、本発明の実施例における球状黒鉛数とは、倍率１００倍の視野で測定し粒径１μｍ以下の粒数を除いた値である。
【００３１】
これでも例証されるように、Ｂｉ単独の添加によっても鋳放し状態における黒鉛粒数が増加するが、Ｂｉと共にＣａを添加した場合には黒鉛粒数が格段に増加し、Ｃａが検知できる程度まで共存すれば、相乗作用によって黒鉛粒数の増加は一層昂進し、組織緻密化という改善効果はさらに高まることが判る。この効果は簡略化した焼鈍によってさらに助長され、セメンタイト分解による黒鉛粒数増加の差が一段と拡大した結果が顕著に示される。
【００３２】
図４は本発明の実施例および比較例のフェライト化焼鈍のパターン図であり、図２に対して第一段焼鈍温度を９５０℃に低温化し、焼鈍保持時間については通常の時間と同等の２０分、第二段焼鈍についても３０分とし、二段焼鈍によるフェライト化焼鈍を行った。
【００３３】
図５は本発明の実施例と比較例のフェライト化焼鈍（図４）後における顕微鏡組織の写真（倍率：１００倍）であり、比較例（図５（Ａ））では低温化に伴いセメンタイトの分解が不完全に留まったのに対し、実施例１（図５（Ｂ））および実施例２（図５（Ｃ））、実施例３（図５（Ｄ））のセメンタイトは、すべて分解して完全なフェライト組織を呈している。また球状黒鉛粒数も非常に多く、Ｂｉ、Ｃａ添加したものでは標準品に比べて３倍以上の値を示しており、優れた機械的性質が期待できる。
【００３４】
基地であるフェライト相の結晶粒度を見ても図３、５における（Ａ）と（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）とでは明確な差があり、球状黒鉛自体のサイズも明らかに実施例が小さく、緻密な基地の結晶組織上へ微細な球状黒鉛が大量、かつ均等に分布しており、強度、靭性、耐食性、耐摩耗性、金属疲労など、金属材料として好ましいすべての特性において凌ぐことを予見させている。すなわちＢｉ、若しくはＢｉ、Ｃａ添加によって黒鉛の微細化が顕著に顕れたにも拘わらず、何れの実施例においても黒鉛が比較例に劣らない高度の球状化率を維持し、球状黒鉛鋳鉄として求められる９０％以上の球状化率を堅持していることは、きわめて優秀な機械的性質のあることを示唆している（表２参照）。
【００３５】
【表２】
0003971217.tif 000003
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように、ダクタイル鋳鉄管の製造において遠心力鋳造後の鋳放しのままでチル化を防止するという点を指向するのではなくて、鋳放しにおいては微細な球状黒鉛の晶出と細かい一次オーステナイト粒度の維持を組成上の基盤とし、該基盤に基づいて従来、汎用化されている焼鈍の半分程度にまで短縮した焼鈍によってセメンタイトを分解し、この分解によってさらに増加した球状黒鉛数と細かい二次晶出のフェライト結晶の基地によって強度、靭性、耐食性、耐摩耗性、疲労強度など、すべての面で従来技術を凌駕する組織を構築する効果がある。これは製造したダクタイル鋳鉄管自体の品質を理想的な状態に向上させると共に、熱処理を中心とする工程の短縮、簡略化と費用の大幅な削減を可能にするなど、画期的な影響を産業界にもたらす効果は図り知れない。
【図面の簡単な説明】
【図１（Ａ）】本発明の比較例１での鋳放し状態における顕微鏡組織の写真である。
【図１（Ｂ）】本発明の実施例１での鋳放し状態における顕微鏡組織の写真である。
【図１（Ｃ）】本発明の実施例２での鋳放し状態における顕微鏡組織の写真である。
【図１（Ｄ）】本発明の実施例３での鋳放し状態における顕微鏡組織の写真である。
【図２】本発明の実施例、比較例に適用した通常の焼鈍時間を半分に短縮した場合の熱処理チャートである。
【図３（Ａ）】本発明の比較例１でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図３（Ｂ）】本発明の実施例１でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図３（Ｃ）】本発明の実施例２でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図３（Ｄ）】本発明の実施例３でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図４】本発明の実施例、比較例に適用した第一段焼鈍温度を９５０℃に低温化した場合の熱処理チャートである。
【図５（Ａ）】本発明の比較例１でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図５（Ｂ）】本発明の実施例１でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図５（Ｃ）】本発明の実施例２でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図５（Ｄ）】本発明の実施例３でのフェライト化焼鈍後における顕微鏡組織の写真である。
【図６】本発明実施例に使用する遠心力鋳造法を説明する一部断面正面図である。
【図７】通常のダクタイル鋳鉄管の製造工程で適用する焼鈍パターンの熱処理チャートである。
【符号の説明】
１  キュポラ炉
２  取鍋
３  金型
４  トラフ
【図１（Ａ）】
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【図１（Ｂ）】
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【図１（Ｃ）】
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【図１（Ｄ）】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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【図３（Ｃ）】
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【図３（Ｄ）】
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【図４】
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【図５（Ａ）】
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【図５（Ｂ）】
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【図５（Ｃ）】
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【図５（Ｄ）】
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【図６】
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【図７】
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