(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、かつＣｒ／Ｎｉの質量比を１．０〜１．５とし、オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織を有し、１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする排気系部品。
【請求項２】
高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、かつＣｒ／Ｎｉの質量比を１．０〜１．５とし、オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織を有し、１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする排気系部品。
【請求項３】
高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、かつＣｒ／Ｎｉの質量比を１．０〜１．５とし、オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織を有し、１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする排気系部品。
【請求項４】
請求項１に記載の排気系部品において、１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする排気系部品。
【請求項５】
請求項２に記載の排気系部品において、１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする排気系部品。
【請求項６】
請求項１に記載の排気系部品において、１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする排気系部品。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６何れか１項に記載の排気系部品において、加熱上限温度１０００℃、温度振幅８００℃以上、拘束率０．２５で加熱冷却する熱疲労試験での熱疲労寿命が２００サイクル以上であることを特徴とする排気系部品。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７何れか１項に記載の排気系部品において、加熱上限温度１０００℃、温度振幅８００℃以上、拘束率０．５で加熱冷却する熱疲労試験での熱疲労寿命が１００サイクル以上であることを特徴とする排気系部品。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８何れか１項に記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．３〜０．６％，Ｓｉ：０．２〜１．０％，Ｍｎ：０．８〜１．５％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．１２〜０．２０％，Ｃｒ：２３〜２７％，Ｎｉ：１８〜２２％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする排気系部品。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９何れか１項に記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｗ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超え４％以下を含むことを特徴とする排気系部品。
【請求項１１】
請求項１０に記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｗ：２．７〜３．３％および／またはＮｂ：１．８〜２．２％を含むことを特徴とする排気系部品。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、Ｗ＝２Ｍｏの割合でＭｏを含有していることを特徴とする排気系部品。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２何れか１項に記載の排気系部品において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫化物粒子がマンガン硫化物を含むことを特徴とする排気系部品。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３何れか１項に記載の排気系部品がタービンハウジングであることを特徴とする排気系部品。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３何れか１項に記載の排気系部品がエキゾーストマニホールドであることを特徴とする排気系部品。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１３何れか１項に記載の排気系部品がタービンハウジング一体エキゾーストマニホールドであることを特徴とする排気系部品。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１３何れか１項に記載の排気系部品が触媒ケースであることを特徴とする排気系部品。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１３何れか１項に記載の排気系部品が触媒ケース一体エキゾーストマニホールドであることを特徴とする排気系部品。
【請求項１９】
エンジンへの吸気系部品と排気系部品の配列が、エンジンの前方に吸気系部品を配置し、エンジンの後方に排気系部品を配置して、少なくともエキゾーストマニホールドが排気ガス浄化装置と直結した構造の内燃機関であって、請求項１乃至請求項１８何れか１項に記載の排気系部品を用いることを特徴とする内燃機関。
【請求項２０】
（１）湯口から連通して、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下とした排気系部品のキャビティを形成し、このキャビティの堰部から隔離した位置での溶湯の最終充填部近くに、溶湯を遮断しかつ通気部を形成した砂鋳型を準備する工程、（２）前記砂鋳型の前記通気部を減圧することで前記キャビティ内を減圧する工程、（３）前記砂鋳型に、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，またはさらにＷ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超え４％以下，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなるオーステナイト系耐熱鋳鋼組成となる溶湯で鋳造する工程、（４）鋳造後、７００℃以上の温度で０．５〜３時間保持後冷却する熱処理を施す工程、以上（１）乃至（４）を含む工程により得られることを特徴とする排気系部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車エンジン用のエキゾーストマニホールドやタービンハウジングなどの排気系部品、およびそれを用いた内燃機関、並びに排気系部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のエキゾーストマニホールドやタービンハウジング等の排気系部品等は、ニレジスト鋳鉄（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｕ系オーステナイト鋳鉄）等の耐熱鋳鉄やフェライト系耐熱鋳鋼などが採用されていた。しかし、ニレジスト鋳鉄は、排気ガス温度が９００℃までは高温強度が比較的良好であるが、それ以上の温度では耐久性が劣る。また、フェライト系耐熱鋳鋼は、排気ガス温度が９５０℃以上の高温強度が劣るという問題点がある。
【０００３】
ニレジスト鋳鉄等の耐熱鋳鉄やフェライト系耐熱鋳鋼より高温に耐える材料として、オーステナイト系耐熱鋳鋼がある。例えば特開昭５４−９６４１８号公報には、その特許請求の範囲の項に、Ｃ：０．１〜１．５％，Ｓｉ：０．５〜５．０％，Ｍｎ：２．５％未満，Ｃｒ：１５〜３５％，Ｎｉ：８〜４５％，Ｗ：０．５〜３．０％，Ｎｂ：０．２〜５．０％，またはさらに、Ｍｏ：０．５〜２．０％、またはさらに、Ｓ：０．０５〜０．２５％，残部が実質的にＦｅとした記載がある。そして、この特開昭５４−９６４１８号公報の実施例には、Ｃ：０．１２〜１．４２％，Ｓｉ：０．２３〜０．７３％，Ｍｎ：０．７７〜０．８３％，Ｍｏ：０．８７〜１．６２％，Ｃｒ：２４．８〜２５．３％，Ｎｉ：１９．６〜２０．３％，Ｗ：０．８６〜１．６％，Ｎｂ：０．２１〜１．３３％，Ｓ：０．０８〜０．１６％として、Ｓを添加含有させて被削性を向上させ、また１０００℃における高温引張強さを１０．６〜１５．４ｋｇ／ｍｍ2 、９００℃における酸化減量を１．７〜８．３ｍｇ／（ｄｍ2 ・ｈｒ）とした記載がある。
【０００４】
本出願人も、９００℃以上高温での使用に耐えるオーステナイト系耐熱鋳鋼として、特開平５−５１６１号公報、特開平７−２２８９４８号公報に記載される発明を提案した。
【０００５】
すなわち、特開平５−５１６１号公報として、質量比で、Ｃ：０．２０〜０．６０％，Ｓｉ：２．００％以下，Ｍｎ：１．００以下，Ｃｒ：１５〜３０％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｗ：２〜６％，Ｎｂ：０．２〜１．０％，Ｂ：０．００１〜０．０１％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物，あるいはそれらにＭｏ：０．２〜１％および／またはＣｏ：２０％以下として、特に９００℃を超える加熱と冷却の繰り返し熱サイクルを受けても高温強度が優れるオーステナイト系耐熱鋳鋼およびそれからなる排気系部品を提案した。そして、実施例において、Ｃ：０．１９〜０．４９％，Ｓｉ：０．８７〜１．０６％，Ｍｎ：０．４６〜０．５９％，Ｃｒ：１８．８２〜２８．２０％，Ｎｉ：８．２６〜１８．８４％，Ｗ：２．０２〜５．０３％，Ｎｂ：０．２８〜０．９８％，Ｂ：０．００２〜０．００８％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物，あるいはそれらにＭｏ：０．４９〜０．５５％および／またはＣｏ：４．５０〜１８．７４％を試みた。この実施例では、１０５０℃における０．２％耐力が３３〜６２ＭＰａ、引張強さが５９〜３１ＭＰａ、伸びが２７〜４０％であった。また、熱疲労寿命は、標点間距離を２０ｍｍ、標点間の直径を１０ｍｍとした丸棒試験片を用い、加熱伸び縮みを機械的に完全に拘束した状態で、下限温度を１５０℃、上限温度を１０００℃、各１サイクルを１２分として熱疲労破壊までのサイクル数が８８〜１９５サイクルであった。さらに、１０００℃において２００時間大気中に保持後の酸化減量は、１５〜５０ｍｇ／ｃｍ2 であった。
【０００６】
さらに、特開平７−２２８９４８号公報として、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｃ−Ｎｂ／８：０．０５〜０．６％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｃｒ：１５〜３０％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｗ：１〜６％，Ｎｂ：０．５〜６％，Ｎ：０．０１〜０．３％，Ｓ：０．０１〜０.５％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋳造性および被削性に優れたオーステナイト系耐熱鋳鋼とそれからなる排気系部品を提案した。そして、実施例において、Ｃ：0．２１〜０．８０％，Ｃ−Ｎｂ／８：０．１２〜０．５８％，Ｓｉ：０．５２〜１．１１％，Ｍｎ：０．５１〜１．０５％，Ｃｒ：１６．５５〜２１．０２％，Ｎｉ：８．４５〜１８．５５％，Ｗ：１．０２〜５．８０％，Ｎｂ：０．6８〜６．９５％，Ｎ：０．０３〜０．１４％，Ｓ：０．０３〜０.４１％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物とすることを試みた。この実施例では、１０００℃における０．２％耐力が５５〜８０ＭＰａ、引張強さが６２〜１２５ＭＰａ、伸びが２６〜７５％であった。また、熱疲労寿命は、標点間距離を２０ｍｍ、標点間の直径を１０ｍｍとした丸棒試験片を用い、加熱伸び縮みを機械的に完全に拘束した状態で、下限温度を１５０℃、上限温度を１０００℃、各１サイクルを１２分として熱疲労破壊までのサイクル数が１４５〜２１０サイクルであった。さらに、１０００℃において２００時間大気中に保持後の酸化減量は、１８〜５０ｍｇ／ｃｍ2 であった。
【０００７】
ところで、自動車のエンジンは、吸気系部品のインテークマニホールド内やコレクター内でガソリンと空気を混合し、これを燃焼室に供給する構造が主流である。この構造であると、自動車が万一衝突して、インテークマニホールドやコレクター内のガソリンまたはガソリンと空気の混合したものが外部に漏洩した際に引火などすると大きな事故になる。これを防止するため、エンジンの後方にインテークマニホールドやコレクターなどの吸気系部品を配置し、エンジンの前方にエキゾーストマニホールド、タービンハウジングなどの排気系部品を配置している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、地球環境、地域環境の保全の面から排気ガスの更なる削減や燃費の向上が求められている。そして、エンジンの高出力化、高温燃焼化が進められ、燃焼室内にガソリンを直接噴射する、いわゆる直噴型エンジンが普及しつつある。この直噴型エンジンでは、ガソリンが、燃料タンクから燃焼室に直接導かれるので、万一、自動車が衝突してもガソリンが外部に漏洩する量が僅かであり、大きな事故になることが少ない。このため、従来までのエンジンの前方に排気系部品を、後方に吸気系部品を配置するのに代わり、エンジンの前方にインテークマニホールドやコレクターなどの吸気系部品を配置して燃焼室に冷却された空気を取り入れ、また、エンジンの後方にエキゾーストマニホールドやタービンハウジングなどの排気系部品を配置して排気ガス浄化装置と直結してエンジン始動時の排気ガス浄化用触媒の初期機能を向上することも行なわれてきている。
【０００９】
一方、エンジンの後方にエキゾーストマニホールドやタービンハウジングなどの排気系部品を配置すると、自動車の走行時に風が当たり難くて排気系部品の表面温度が上昇し、高温度域での耐久性が必要とされる。
【００１０】
そして、エキゾーストマニホールドやタービンハウジングなどの排気系部品においては、現在、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝されての耐久性が要求されてきている。また、上記の排気系部品には、エンジン始動時における排気ガス浄化用触媒の初期機能確保のため薄肉化が要求されてきている。
【００１１】
前記特開昭５４−９６４１８号公報に記載のものは、９００℃における酸化減量が１．７〜８．３ｍｇ／（ｄｍ2 ・ｈｒ）で、１０００℃の引張強さが１０．６〜１５．４ｋｇ／ｍｍ2 であるが、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気系部品の開示や示唆はない。
【００１２】
また、本出願人の前記特開平５−５１６１号公報に記載のものは、１０００℃において２００時間大気中に保持後の酸化減量が１５〜５０ｍｇ／ｃｍ2 であるが、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気系部品の開示や示唆はない。
【００１３】
また、本出願人の前記特開平７−２２８９４８号公報に記載のものは、１０００℃において２００時間大気中に保持後の酸化減量が１８〜５０ｍｇ／ｃｍ2 であるが、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気系部品の開示や示唆はない。
【００１４】
本発明の課題は、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝されての耐久性に優れ、薄肉としてまたエンジンの後方に配置して排気ガス浄化用触媒の初期機能を向上させることができる排気系部品と、それを用いた内燃機関、並びに排気系部品の製造方法を得ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼をベースにして、Ｃ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓ，Ｗ，Ｎｂなどの含有量を変化させて、耐酸化性、熱疲労寿命ほかの高温特性を向上することを鋭意研究した。その結果、排気系部品の１０００℃を超える排気ガスに曝されての耐久性は、高温強度だけでなく、耐酸化性が重要な因子となることを見出した。すなわち、排気系部品が高温の排気ガスに曝されて酸化が起こるとそこから最初に微小亀裂が入り、その微小亀裂がまた酸化して亀裂が増幅し、これが繰り返されることで亀裂が大きく進展し、この酸化が排気系部品の耐久性を決定していた。そして、酸化をできる限り少なくするには、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼での組成と、Ｃｒ／Ｎｉの質量比を適切にし、オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織をとすることで耐酸化性が向上し、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝されての耐久性に優れ、砂鋳型での減圧鋳造により溶湯の湯流れ性を向上して排気ガスに接する通路の少なくとも一部を肉厚５ｍｍ以下とし、またエンジンの後方に配置して排気ガス浄化用触媒の初期機能を向上させる排気系部品が得られ、この排気系部品をエンジンの後方に配置することで、排気ガス浄化用触媒の初期機能を向上させる内燃機関が得られることを見出し本発明に想到した。
【００１６】
すなわち第１発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、かつＣｒ／Ｎｉの質量比を１．０〜１．５とし、オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織を有し、１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００１７】
第２発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、かつＣｒ／Ｎｉの質量比を１．０〜１．５とし、オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織を有し、１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００１８】
第３発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼製で、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下であって、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、かつＣｒ／Ｎｉの質量比を１．０〜１．５とし、オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織を有し、１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００１９】
第４発明の排気系部品は、第１発明において、１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００２０】
第５発明の排気系部品は、第２発明において、１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００２１】
第６発明の排気系部品は、第１発明において、１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ２以下、かつ１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【００２２】
第７発明の排気系部品は、第１発明乃至第６発明において、加熱上限温度１０００℃、温度振幅８００℃以上、拘束率０．２５で加熱冷却する熱疲労試験での熱疲労寿命が２００サイクル以上である。
【００２３】
第８発明の排気系部品は、第１発明乃至第７発明において、加熱上限温度１０００℃、温度振幅８００℃以上、拘束率０．５で加熱冷却する熱疲労試験での熱疲労寿命が１００サイクル以上である。
【００２５】
第９発明の排気系部品は、第１発明乃至第８発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｃ：０．３〜０．６％，Ｓｉ：０．２〜１．０％，Ｍｎ：０．８〜１．５％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．１２〜０．２０％，Ｃｒ：２３〜２７％，Ｎｉ：１８〜２２％，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる。
【００２６】
第１０発明の排気系部品は、第１発明乃至第９発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｗ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超え４％以下を含む。
【００２７】
第１１発明の排気系部品は、第１０発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、質量比で、Ｗ：２．７〜３．３％および／またはＮｂ：１．８〜２．２％を含む。
【００２８】
第１２発明の排気系部品は、第１０発明または第１１発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、Ｗ＝２Ｍｏの割合でＭｏを含有している。
【００３０】
第１３発明の排気系部品は、第１発明乃至第１２発明において、前記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼は、Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫化物粒子がマンガン硫化物を含む。
【００３２】
第１４発明の排気系部品は、第１発明乃至第１３発明に記載の排気系部品がタービンハウジングである。
【００３３】
第１５発明の排気系部品は、第１発明乃至第１３発明に記載の排気系部品がエキゾーストマニホールドである。
【００３４】
第１６発明の排気系部品は、第１発明乃至第１３発明に記載の排気系部品がタービンハウジング一体エキゾーストマニホールドである。
【００３５】
第１７発明の排気系部品は、第１発明乃至第１３発明に記載の排気系部品が触媒ケースである。
【００３６】
第１８発明の排気系部品は、第１発明乃至第１３発明に記載の排気系部品が触媒ケース一体エキゾーストマニホールドである。
【００３７】
第１９発明は内燃機関であって、エンジンへの吸気系部品と排気系部品の配列が、エンジンの前方に吸気系部品を配置し、エンジンの後方に排気系部品を配置して、少なくともエキゾーストマニホールドが排気ガス浄化装置と直結した構造であって、第１発明乃至第１８発明の排気系部品を用いる。
【００３８】
第２０発明は、排気系部品の製造方法であって、（１）湯口から連通して、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下とした排気系部品のキャビティを形成し、このキャビティの堰部から隔離した位置での溶湯の最終充填部近くに、溶湯を遮断しかつ通気部を形成した砂鋳型を準備する工程、（２）前記砂鋳型の前記通気部を減圧することで前記キャビティ内を減圧する工程、（３）前記砂鋳型に、質量比で、Ｃ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２．０％以下，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．０５〜０．２５％，Ｃｒ：２０〜３０％，Ｎｉ：１６〜３０％，またはさらにＷ：１〜４％および／またはＮｂ：１％を超え４％以下，残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなるオーステナイト系耐熱鋳鋼組成となる溶湯で鋳造する工程、（４）鋳造後、７００℃以上の温度で０．５〜３時間保持後冷却する熱処理を施す工程、以上（１）乃至（４）を含む工程により排気系部品を得る。
【００３９】
以下、本発明の排気系部品、および内燃機関、並びに排気系部品の製造方法での限定の理由を説明する。なお、組成は質量比で示す。
【００４０】
（１）排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下
排気系部品の熱容量が大きくなると、排気ガスの熱を奪い排気ガス浄化用触媒の初期機能が低下する。排気ガスに接する通路の少なくとも一部を肉厚５ｍｍ以下とすることで、排気ガス浄化用触媒の初期機能を維持できる。
【００４１】
（２）１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下
排気系部品は、エンジンからの排気ガスに含まれる硫黄酸化物、窒素酸化物などの酸化物に直接曝される。そして、酸化が起こると最初に微小亀裂が入り、その微小亀裂がまた酸化して亀裂が増幅し、これが繰り返されて亀裂が大きく進展して排気系部品の耐久性が決定される。このため、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気系部品には、耐酸化性が特に要求される。この耐酸化性は、オーステナイト系耐熱鋳鋼で、たとえば直径１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの丸棒試験片を作製し、１０００℃を超える温度において２００時間大気中に保持し、取り出し後にショットブラスト処理を施して酸化スケールを除去し、酸化試験前後の単位面積あたりの質量変化、すなわち酸化減量（単位：ｍｇ／ｍｍ2 ）を求めることにより評価できる。温度的には１０００℃より僅か１０℃上の１０１０℃でも、排気系部品の材料によって酸化減量が大きく異なる。そして、１０１０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が５０ｍｇ／ｃｍ2 以下であると、１０００℃を超える排気ガスに曝される排気系部品、そしてこれを用いた内燃機関に適用できる。
【００４２】
（３）１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下
１０５０℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が１００ｍｇ／ｃｍ2 以下であると、１０５０℃付近の排気ガスに曝される排気系部品、そしてこれを用いた内燃機関に適用できる。
【００４３】
（４）１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ2 以下
１１００℃において２００時間大気中に保持した酸化減量が２００ｍｇ／ｃｍ2 以下であると、１１００℃付近の排気ガスに曝される排気系部品、そしてこれを用いた内燃機関に適用できる。そして、１０００℃を超える温度、１０５０℃、１１００℃各々の酸化減量が連続して少なければ、さらに排気系部品の耐久性は向上する。
【００４４】
（５）加熱上限温度１０００℃、温度振幅８００℃以上、拘束率０．２５で加熱冷却する熱疲労試験での熱疲労寿命が２００サイクル以上
排気系部品は、エンジンの運転と停止の繰り返しによる熱疲労寿命が必要である。この熱疲労寿命は、たとえば、標点間距離を２５ｍｍ、標点間の直径を１０ｍｍとし、電気−油圧サーボ方式の熱疲労試験機に取り付けた丸棒試験片に、加熱上限温度を１０００℃、温度振幅を８００℃以上、１サイククルを１２分として、加熱冷却サイクルを繰り返し、この加熱冷却に伴う伸び縮みを機械的に拘束して熱疲労破壊を起こさせることで評価できる。通常、タービンハウジング、エキゾーストマニホールドや触媒ケースなどの排気系部品は、加熱冷却に伴う伸びが完全に拘束される拘束率１．０ではなく、ある程度、加熱冷却に伴う伸びを許容する拘束率０．５付近で取り付けられる。また、拘束率１．０の場合は、高温強度が排気系部品の耐久性に影響を与えるが、拘束率０．５付近では、長期間使用時の酸化ほかによる熱亀裂が排気系部品の耐久性に影響を与える。そして、拘束率０．２５での熱疲労寿命が２００サイクル以上であれば、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝される排気系部品に適用できる。
【００４５】
（６）加熱上限温度１０００℃、温度振幅８００℃以上、拘束率０．５で加熱冷却する熱疲労試験での熱疲労寿命が１００サイクル以上
拘束率０．５での熱疲労寿命が２００サイクル以上であれば、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝される排気系部品に適用できる。
【００４６】
（７）Ｃ（炭素）：０．２〜１．０％、好ましくは、Ｃ：０．３〜０．６％
Ｃは、溶湯の流動性、すなわち鋳造性を良くし、また一部基地に固溶して、固溶強化する。また、一次および二次炭化物を形成して、高温強度を高める。さらに、Ｎｂを含有させた場合、Ｎｂとの共晶炭化物を形成し、鋳造性を高める。このような作用を有効に発揮するために、Ｃは０．２％以上必要である。一方、Ｃが１．０％を超えると共晶炭化物をはじめ、各種の炭化物の析出量が多くなり過ぎて脆化し、延性が低下すると共に加工性が劣化する。このため、Ｃ：０．２〜１．０％とする。好ましくは、Ｃ：０．３〜０．６％である。
【００４７】
（８）Ｓｉ（ケイ素）：２％以下、好ましくは、Ｓｉ：０．２〜１．０％
Ｓｉは、溶湯の脱酸剤としての役割を有するほか、耐酸化性の改善に有効な元素である。しかし、過剰に加えるとオーステナイト組織が不安定になり、鋳造性の劣化を招く。このため、Ｓｉ：２％以下とする。好ましくは、Ｓｉ：０．２〜１．０％である。
【００４８】
（９）Ｍｎ（マンガン）：２％以下、好ましくは、０．８〜１．５％
Ｍｎは、Ｓｉと同様に溶湯の脱酸剤として有効であるが、あまり多く加えると耐酸化性が劣化する。このため、Ｍｎ：２％以下とする。好ましくは、Ｍｎ：０．８〜１．５％である。
【００４９】
（１０）Ｐ（リン）：０，０４％以下
Ｐは、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼の融点を下げ、高温度域で使用する排気系部品では熱疲労寿命を低下させるので少ない方がよい。このため、Ｐ：０．０４％以下とする。
【００５０】
（１１）Ｓ（硫黄）：０．０５〜０．２５％、好ましくは、Ｓ：０．１２〜０．２％
Ｓは、鋳鋼においては球状もしくは塊状の硫化物を生成させ、機械加工において切粉の分断を促進して被削性を向上させる。この効果を得るためには、Ｓは０．０５％以上必要である。一方、Ｓを多量に添加すると粒界に硫化物が多量に析出し高温強度を劣化させるので、Ｓは０．２５％を限度とする。このため、Ｓ：０．０５〜０．２５％とする。好ましくは、Ｓ：０．１２〜０．２％である。
【００５１】
（１２）Ｃｒ：（クロム）：２０〜３０％、好ましくは、Ｃｒ：２３〜２７％
Ｃｒは、Ｎｉと共存し、鋳鋼組織をオーステナイト化して、高温強度や耐酸化性を高めるほか、炭化物を形成し高温強度を高めるのに有効な元素である。特に、１０００℃を超える高温域でこれらの効果を有効なものにするためには、Ｃｒは２０％以上含有することが必要である。しかし、Ｃｒの含有量が３０％を超えると、過剰に二次炭化物が析出すること、さらにはσ相などの脆い析出物などが析出し、脆化が著しくなる。このためＣｒ：２０〜３０％とする。好ましくは、Ｃｒ：２３〜２７％である。
【００５２】
（１３）Ｎｉ（ニッケル）：１６〜３０％、好ましくは、Ｎｉ：１８〜２２％
Ｎｉは、前述のＣｒと共に鋳鋼組織をオーステナイト化して、その組織を安定にして鋳造性を高めるのに有効な元素である。特に、１０００℃を超える高温域用の排気系部品での薄肉化において良好な鋳造性を有するためには、Ｎｉは１６％以上の添加が必要である。Ｎｉの増加と共に上記特性は向上するが、Ｎｉが３０％を超えても効果は飽和し、経済的にも不利である。このためＮｉ：１６〜３０％とする。好ましくは、Ｎｉ：１８〜２２％である。
【００５３】
（１４）Ｗ（タングステン）：１〜４％、好ましくは、Ｗ：２．７〜３．３％
高温強度を改善するため、必要に応じてＷを１％以上含有させる。一方、Ｗを多量に添加すると耐酸化性が劣化するので、Ｗは４％を上限とする。このため、Ｗ：１〜４％とする。好ましくは、Ｗ：２．７〜３．３％である。なお、Ｗとほぼ同様の効果をＭｏを添加しても得られるので、Ｗの一部または全量をＭｏに置換することも可能である。この場合、質量比でＷ＝２Ｍｏの割合でＭｏに置換する。
【００５４】
（１５）Ｎｂ（ニオブ）：１％を超え４％以下、好ましくは、Ｎｂ：１．８〜２．２％
Ｎｂは、Ｃと結合して微細な炭化物を形成し、高温での引張強さ並びに耐熱疲労性を増大させる。また、Ｃｒの炭化物の生成を抑制することによって耐酸化性と被削性を向上させる。さらに、共晶炭化物を生成するため、薄肉の排気系部品の鋳造性を向上させる。このような目的で必要に応じて、Ｎｂを１％を超えて含有させる。しかし、Ｎｂを多量に添加すると、結晶粒界に生成する共晶炭化物が多くなって脆化し強度と延性が著しく低下するため４％を限度とする。したがって、Ｎｂ：１％を超え４％以下である。好ましくは、Ｎｂ：１．８〜２．２％である。
【００５５】
（１６）Ｃｒ／Ｎｉの質量比が１．０〜１．５
前述のとおり、Ｃｒは、Ｎｉと共存し、鋳鋼組織をオーステナイト化して、高温強度や耐酸化性を高めるほか、炭化物を形成し高温強度を高めるのに有効な元素である。また、Ｎｉは、Ｃｒと共存し、鋳鋼組織をオーステナイト化して、その組織を安定にして鋳造性を高めるのに有効な元素である。Ｃｒに対するＮｉの増加と共に耐酸化性、高温強度は向上するが、Ｃｒ／Ｎｉの質量比で１．０未満となるように、Ｎｉを多く含有させてもその効果は飽和し、経済的にも不利である。一方、Ｃｒ／Ｎｉの質量比で１．５を超えて。Ｃｒを多く含有させると、Ｃｒの二次炭化物が過剰に析出すること、さらにはσ相などの脆い析出物などが析出し、脆化が著しくなる。したがって、Ｃｒ／Ｎｉの質量比は１．０〜１．５とする。
【００５６】
（１７）Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫化物粒子がマンガン硫化物を含む
Ｍｎ／Ｓの質量比が５以上で、硫化物粒子がマンガン硫化物を含むことで、被削性が向上し、低コストに排気系部品を製造できる。
【００５７】
（１８）オーステナイト基地中にクロムを主体とする炭化物が微細に分散析出させた組織
たとえば７００℃以上の温度で０．５〜３時間保持後冷却する熱処理を施すことより、鋳造時に生成された浸炭層の過剰な炭素（Ｃ）が内部に拡散し、オーステナイト粒界近傍にクロムを主体とする炭化物（Ｃｒ23Ｃ6 ）が微細に析出する。そして、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝される排気系部品の耐酸化性が向上する。
【００５８】
（１９）排気系部品が、タービンハウジング、エキゾーストマニホールド、タービンハウジング一体エキゾーストマニホールド、触媒ケース、触媒ケース一体エキゾーストマニホールド
上記高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼により製造された、タービンハウジング、エキゾーストマニホールド、タービンハウジングとエキゾーストマニホールドを鋳造で一体としたタービンハウジング一体エキゾーストマニホールド、触媒ケース、または触媒ケースとエキゾーストマニホールドを鋳造で一体とした触媒ケース一体エキゾーストマニホールドなどの排気系部品により、１０００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝されても耐酸化性に優れ、排気ガスに接する通路の少なくとも一部を肉厚５ｍｍ以下としてまたエンジンの後方に配置して排気ガス浄化用触媒の初期機能を上昇させることができる。
【００５９】
（２０）砂鋳型での減圧鋳造
湯口から連通して、排気ガスに接する通路の少なくとも一部が肉厚５ｍｍ以下とした排気系部品のキャビティを形成し、このキャビティの堰部から隔離した位置での溶湯の最終充填部近くに、溶湯を遮断しかつ通気部を形成した砂鋳型を準備し、この砂鋳型の通気部を減圧することでキャビティ内が減圧されて、鋳造時に高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼組成の溶湯の流動性が向上し、少なくとも一部が５ｍｍの薄肉部を有する排気系部品を健全に鋳造することができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を詳細に説明する。表１に示す組成のオーステナイト系耐熱鋳鋼を、１００ｋｇ用高周波炉を用いて大気溶解し、１５５０℃以上で出湯した後、直ちに１５００℃以上で注湯し、２５×２５×１６５ｍｍのブロックに鋳造した。
【００６１】
0004379753.tif 000002
【００６２】
0004379753.tif 000003
【００６３】
表１において、比較材０１は特開平５−５１６１号公報に記載されるオーステナイト系耐熱鋳鋼であり、比較材０２は特開平７−２２８９４８号公報に記載されるオーステナイト系耐熱鋳鋼である。
【００６４】
そして、鋳造した発明材０１〜１３および比較材０１，０２の２５×２５×１６５ｍｍのブロックを、加熱炉にて８００℃で２時間保持後空冷する熱処理を行った。
【００６５】
次に、各供試材を用いて、以下に述べる各種の評価試験を行った。
（１）酸化減量
排気系部品は、エンジンからの排気ガスに含まれる硫黄酸化物、窒素酸化物などの酸化物に直接曝されるため、耐酸化性が要求される。１０００℃を超える温度、１０５０℃付近、または１１００℃付近の排気ガスに曝される排気系部品を考慮し、この高温での耐酸化性を評価した。耐酸化性は、直径１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの丸棒試験片を作製し、１０００℃、１０１０℃、１０５０℃および１１００℃において２００時間大気中に保持し、取り出し後にショットブラスト処理を施して酸化スケールを除去し、酸化試験前後の単位面積あたりの質量変化、すなわち酸化減量（ｍｇ／ｃｍ2 ）を求めることにより評価した。その結果を表２に示す。
【００６６】
0004379753.tif 000004
【００６７】
0004379753.tif 000005
【００６８】
表２から、発明材０１〜１３は、１０００℃、１０１０℃、１０５０℃、１１００℃何れも温度においても酸化減量が少なく、また高温になるに従っての酸化減量の増加も少ない。一方、比較材０１，０２は、１０００℃では発明材０１〜１３と同等であるが、１０００℃を超えた温度の１０１０℃、１０５０℃、１１００℃と高温になるに従い酸化減量が急激に増加している。以上のことから、１０００℃を超える温度域、１０５０℃付近、または１１００℃付近の排気ガスに曝される排気系部品には、発明材０１〜１３のものが優れていることがわかる。
【００６９】
（２）熱疲労寿命
排気系部品は、エンジンの運転と停止の繰り返しによる熱疲労寿命が必要である。この熱疲労寿命を評価するため、標点間距離が２０ｍｍ、標点間の直径が１０ｍｍの丸棒試験片を作製し、電気−油圧サーボ方式の熱疲労試験機を用いて、下限温度：１５０℃、上限温度：１０００℃、各１サイククル：１２分で、加熱冷却サイクルを繰り返し、加熱冷却に伴う伸び縮みを機械的に拘束率を、０．２５、０．５と変えて熱疲労破壊を起こさせた。その結果を表２に示す。
【００７０】
表２から、発明材０１〜１３の熱疲労寿命は、拘束率０．２５、および拘束率０．５の何れにおいても比較材０１，０２とそん色なく同等であることがわかる。
【００７１】
（３）高温における耐力
排気系部品は、耐熱変形性を考慮した場合、高温における耐力が高いほど優れている。標点間距離が５０ｍｍ、標点の直径が１０ｍｍのつばつき試験片を用い、１０５０℃と高温での０．２％耐力（Ｎ／ｍｍ2 ）を測定した。その結果を表２に示す。
【００７２】
表２から、発明材０１〜１３の１０５０℃高温耐力は、比較材０１，０２とそん色なく同等であることがわかる。
【００７３】
【実施例】
（実施例１）
図１は、エキゾーストマニホールド３１、タービンハウジング３２、触媒ケース３４を含む排気系部品の斜視図である。エンジン（図示せず）からの排気ガス（矢印Ａで示す）をエキゾーストマニホールド３２で集合させ、排気ガスの運動エネルギーでタービンハウジング３２内のタービン（図示せず）を回転させ、このタービンと同軸の圧縮機を駆動してエンジン（矢印Ｃで示す）へ吸入する空気を圧縮し、高密度の空気をエンジンに供給する（矢印Ｂで示す）ことで、エンジンの出力を高めるものである。一方、タービンハウジング３２からの排ガス中の有害物質は、接続部３３を経、触媒ケース３４内の触媒により削減され、消音マフラー３５を経由して大気中に放出（矢印Ｄで示す）される。エキゾーストマニホールド３１、タービンハウジング３２、接続部３３、および触媒ケース３４には排気ガス通路が形成されており、排気ガス通路の主要部肉厚はエキゾーストマニホールド３１が２．０〜２．５ｍｍ、タービンハウジング３２が２．５〜３．５ｍｍ、接続部３３が２．５〜３．５ｍｍ、触媒ケースが２．０〜２．５ｍｍで複雑な形状をしている。
【００７４】
まず、エキゾーストマニホールド３１の製造方法について説明する。図３は、エキゾーストマニホールド３１を鋳造するための鋳造装置の断面図である。砂鋳型１には、湯口３から連通して、排気ガス通路の主要部肉厚を２．０〜２．５ｍｍとしたエキゾーストマニホールド３１のキャビティ４を形成し、このキャビティ４の堰部５から隔離した位置に押湯６または吐かせを形成し、この押湯６または吐かせの近くに外部と連通する空孔部９を形成する。なお、１ａは上型、１ｂは下型、１ｃは中子、７はフィルターである。一方、１００ｋｇ用高周波炉を用い、表１の発明材０７の高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼組成となるように大気溶解し、直ちに１５５０℃以上で取鍋に出湯する。そして、鋳型１の空孔部９より減圧装置２で減圧してキャビティ４内を減圧しつつ、取鍋８内の溶湯Ｍを、湯口３より１５００℃以上で注湯する。鋳造時の湯流れは良く、鋳造欠陥の発生が見られない。
【００７５】
鋳造後、８００℃の温度で２時間保持後に炉冷する。この熱処理により、鋳造時に生成された浸炭層の過剰なＣが内部に拡散し、クロムを主体とする炭化物（Ｃｒ23Ｃ6 ）がオーステナイト基地中に極微細に析出する。さらに、エキゾーストマニホールド３１に機械加工を施して、被削性の評価を行っても何等問題は生じていない。
【００７６】
図４はタービンハウジング３２を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。タービンハウジング３２は、スクロール３２ａが巻き貝状の空洞を有し、その空洞は一方から他方向に向かって空洞の面積が増大する複雑な形状をしている。また、タービンハウジング３２には、バルブ（図示せず）を開閉することで排気ガスをバイパスさせるウエストゲート部３２ｂが設けられている。このウエストゲート部３２ｂは、高温の排気ガスが流れるため特に耐酸化性が要求される。このようなタービンハウジング３２、さらに触媒ケース３４も、前述のエキゾーストマニホールド３１と同様にして、例えば発明材１９の組成で鋳造して製造することができる。なお、型合せが可能であれば、タービンハウジング３２とエキゾーストマニホールド３１とを鋳造時に一体としたタービンハウジング一体エキゾーストマニホールドや、タービンハウジング３２を中間に介在しない場合、触媒ケース３４とエキゾーストマニホールド３１を鋳造時に一体とした触媒ケース一体エキゾーストマニホールドとしても良い。
【００７７】
次に、直列４気筒で排気量２０００ｃｃの高性能ガソリンエンジン相当の排気ガスを発生する排気シミュレータに、エキゾーストマニホールド３１とタービンハウジング３２を組み付け、耐久試験を実施した。試験条件として、加熱１０分、冷却１０分を１サイクルとする加熱冷却サイクルを１５００サイクルまで実施した。
【００７８】
全負荷時の排気ガス温度は、タービンハウジングの入口温度で１０８０℃であった。この条件下でのエキゾーストマニホールド３１の表面温度は、エキゾーストマニホールド３１の集合部で約１０００℃、タービンハウジング３２の表面温度は、ウエストゲート部３２ｂで約１０５０℃であった。
【００７９】
図５に、タービンハウジング３２のウエストゲート部３２ｂの試験結果を模式図で示す。図５に示すように、特に高温の排気ガスが通過するウエストゲート部３２ｂにおいても酸化が少なく熱亀裂は発生せず、また熱変形によるガスの漏洩も無く、優れた耐久性および信頼性を有することが確認された。
【００８０】
比較のため、比較材０２のオーステナイト系耐熱鋳鋼で作製したタービンハウジング３２をエキゾーストマニホールド３１に組み付け、同じ排気シミュレータにより耐久試験を実施した。その結果、急激に酸化が進み、５０サイクルで、図６の模式図に示すようにウエストゲート部３２ｂに大きな亀裂３２ｄが発生し、また、座面３２ｃも変形していた。このことから、発明材１９の高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼で鋳造したタービンハウジングが耐久性に優れていることを確認できた。
【００８１】
（実施例２）
図２は、本発明の排気系部品を用いた横置き内燃機関３０の模式図である。図２に示す内燃機関３０は、エンジン３６の前方に吸気系部品３７を配置し、エンジン３６の後方に排気系部品であるエキゾーストマニホールド３１、タービンハウジング３２、触媒ケース３３などを配置している。エンジン３６の前方に吸気系部品３７を配置し冷却された空気を燃焼室３６ａに取り入れることで、吸入空気温度の上昇を抑制して吸入空気密度を向上させることができる。また、エンジン３６の後方に排気系部品を配置し排気ガスの温度低下を少なくすることで、エンジン始動時の排気ガス浄化用触媒の初期機能を向上することができる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の排気系部品は、高Ｃｒ高Ｎｉオーステナイト系耐熱鋳鋼からなり、特に１００℃を超える温度、または１０５０℃付近、またはさらに１１００℃付近の排気ガスに曝されての耐酸化性を有し耐久性に優れる。この排気系部品を用いた内燃機関は、高性能となり、排出ガスの浄化能力に優れる。また、排気系部品は、減圧鋳造法と熱処理を施すことにより製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気系部品であるエキゾーストマニホールド、タービンハウジング、触媒ケースを含む斜視図である。
【図２】エンジンへの吸気系部品と排気系部品の配列が、エンジンの前方に吸気系部品を配置し、エンジンの後方に排気系部品を配置した構造の内燃機関の要部断面図である。
【図３】排気系部品を減圧鋳造するための鋳造装置の断面図である。
【図４】タービンハウジングを示す図である。
【図５】発明材１９の組成で鋳造し熱処理を施して作製したタービンハウジングのウエストゲート部の試験結果を示す模式図である。
【図６】比較材０２のオーステナイト系耐熱鋳鋼で作製したタービンハウジングのウエストゲート部の試験結果を示す模式図である。
【符号の説明】
１：鋳型、２：減圧装置、３：湯口、４：キャビティ、５：堰部、６：押湯、７：フィルター、８：取鍋、９：空孔部、３０：内燃機関、３１：エキゾーストマニホールド、３２：タービンハウジング、３３：接続部、３４：触媒ケース、３５：消音マフラー、３６：エンジン、３６ａ：燃焼室、３７：吸気系部品。
【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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