(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、Ｓ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｍｇ：０．０２〜０．０６％、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ、（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）を７％以上とすることを特徴とする薄肉球状黒鉛鋳鉄。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
【請求項２】
質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、Ｓ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｍｇ：０．０２〜０．０６％、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ、（２）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）を７％以上とすることを特徴とする薄肉球状黒鉛鋳鉄。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（２）
但し、１．５≦α≦１．９
【請求項３】
３ｍｍ以下薄肉部の鋳放しでのチル面積率が２％以下である請求項１または請求項２に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄。
【請求項４】
質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、Ｓ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｍｇ：０．０２〜０．０６％、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ、（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）を７％以上とする薄肉球状黒鉛鋳鉄を用いたことを特徴とする自動車用部品。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
【請求項５】
３ｍｍ以下薄肉部の鋳放しでのチル面積率が２％以下である請求項４に記載の自動車用部品。
【請求項６】
自動車用部品が懸架装置部品である請求項４または請求項５に記載の自動車用部品。
【請求項７】
自動車用部品が差動歯車装置部品である請求項４または請求項５に記載の自動車用部品。
【請求項８】
質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、残部Ｆｅ、Ｓ及び不可避不純物からなる組成を有する溶湯を準備し、Ｃ及びＳｉの分量を（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）が７％以上となる様に調製し、ＲＥＭを含む球状化剤で球状化処理を行って残留Ｍｇ：０．０２〜０．０６％とし、更に前記球状化処理と同時または球状化処理した後にＢｉ：２０〜１５０ｐｐｍ添加し、Ｓの含有量を結果として０．００６〜０．０２５％未満に調整することを特徴とする薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
【請求項９】
質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、残部Ｆｅ、Ｓ及び不可避不純物からなる組成を有する溶湯を準備し、Ｃ及びＳｉの分量を（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）が７％以上となる様に調製し、球状化剤で球状化処理を行って残留Ｍｇ：０．０２〜０．０６％とし、更に前記球状化処理と同時または球状化処理した後にＢｉ：２０〜１５０ｐｐｍ及びＲＥＭを添加し、結果として含有量がＳ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍに調整することを特徴とする薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
【請求項１０】
Ｓが元湯で添加されてＳの含有量が結果として０．００６〜０．０２５％未満に調整する請求項８または請求項９に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
【請求項１１】
Ｓを取鍋ポケット内で添加して、元湯で含有するＳと併せＳが結果として０．００６〜０．０２５％未満に調整される請求項８または請求項９に記載の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法。
【請求項１２】
Ｓを二次接種と同時に０．００３％添加して、元湯で含有するＳと併せＳが結果として０．００６〜０．０２５％未満に調整される請求項８または請求項９に記載の薄肉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】
本発明は薄肉球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いた自動車用部品並びに薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
球状黒鉛鋳鉄は優れた機械的強度を有し、自動車部品や機械部品等を含む種々の用途に広く使われている。この球状黒鉛鋳鉄で、特に部分的に薄肉部を有する鋳物の場合、その薄肉部における冷却速度が速くなりチル化するという問題がある。このため、鋳放しの状態で薄肉球状黒鉛鋳鉄に、引張強さ、伸び及び衝撃値等について優れた機械的性質を持たせるには、基地組織中の黒鉛粒数を増加することによりチル発生を少なくする必要がある。このような目的で従来から、球状黒鉛鋳鉄の組成におけるＣＥ値［炭素当量＝（Ｃ）＋１／３（Ｓｉ）］を高くする、或は炭化物を安定させる元素を排除する等の調整を行うなど、薄肉部を有する球状黒鉛鋳鉄について種々の開発が行われている。
【０００３】
かかる従来例として特開平１−３０９９３９号公報には、球状黒鉛鋳鉄でのＣＥ値を３．９〜４．６重量％とし、Ｂｉを０．０１５〜０．００８重量％含有することにより、黒鉛粒数が３００個／ｍｍ2 以上の高靱性の球状黒鉛鋳鉄が得られるとする開示がある。また、特開平２−７００１５号公報には、球状黒鉛鋳鉄でのＣＥ値を３．９〜４．６重量％とし、Ｂｉを０．００３〜０．０１５重量％添加することにより、黒鉛粒数が３００個／ｍｍ2 以上の高靱性の球状黒鉛鋳鉄が得られるとする開示がある。更に、特開平３−１３０３４４号公報には、Ｓを０．０１６〜０．０３０重量％含有させると共に、必要によりランタニド系希土類元素を含有させ、鋳放し肉厚が３ｍｍのとき、２μｍ以上の粒径を有する黒鉛粒数が１７００個／ｍｍ2 以上の高靱性の球状黒鉛鋳鉄が得られるとする開示がある。また更に、特公平４−１８００２号公報には、Ｓを０．０２５〜０．１８重量％含有する溶湯に、Ｓの２．０〜７．０倍量の希土類金属または希土類元素を含む合金或いはその添加剤で処理し、引き続きＭｇ系の球状化剤で球状化処理することにより、鋳放しでチルの存在しない健全な薄肉球状黒鉛鋳鉄を得ることができるとする開示がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし各従来技術によっても、まだまだ薄肉球状黒鉛鋳鉄でのチル発生防止を充分に達成することはできず、更に改善の余地がある。特に近年自動車用部品においては、その軽量化の要請が大きく、その要請に伴い薄肉化される傾向があり、その反面強度上の要請も大きく、軽量化と強度確保が同時に存在するという特性がある。従って、薄肉化を進めていくと同時に、チルの発生による強度上の欠陥の発生を防止しなければならないという課題がある。
【０００５】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、鋳放しでの薄肉部位においてもチル発生が極めて少ない薄肉球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いた自動車用部品並びに薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を達成するための手段】
本発明者等は以上の課題を達成するために種々検討し、球状黒鉛鋳鉄溶湯の組成をＳ、Ｂｉ、チル化炭素当量（ＣＥc）等に関して適宜に調整し、ＲＥＭを含む球状化剤で球状化処理を行って残留Ｍｇ濃度を調整すると共に球状化処理と同時または球状化処理した後にＢｉを所定量添加することにより、薄肉部においても有効にチル化防止を図ることができることを知見し本発明に想到した。
【０００７】
以上の課題を達成する本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄は、質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、Ｓ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｍｇ：０．０２〜０．０６％、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ、（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）を７％以上とすることを特徴とする。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
【０００８】
また本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄は、質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、Ｓ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｍｇ：０．０２〜０．０６％、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ、（２）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）を７％以上とすることを特徴とする。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（２）
但し、１．５≦α≦１．９
このような薄肉球状黒鉛鋳鉄は、３ｍｍ以下薄肉部の鋳放しでのチル面積率が２％以下となる。
【０００９】
また、以上の課題を達成する本発明の自動車部品は、質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、Ｓ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｍｇ：０．０２〜０．０６％、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ、（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）を７％以上とする薄肉球状黒鉛鋳鉄を用いたことを特徴とする。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
そして、このような自動車部品は、３ｍｍ以下薄肉部の鋳放しでのチル面積率が２％以下となり、懸架装置部品のサスペンションアームや差動歯車装置部品のギャーケース等である。
【００１０】
以上の課題を達成する本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法は、  質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、残部Ｆｅ、Ｓ及び不可避不純物からなる組成を有する溶湯を準備し、Ｃ及びＳｉの分量を（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）が７％以上となる様に調製し、ＲＥＭを含む球状化剤で球状化処理を行って残留Ｍｇ：０．０２〜０．０６％とし、更に前記球状化処理と同時または球状化処理した後にＢｉ：２０〜１５０ｐｐｍ添加し、Ｓの含有量を結果として０．００６〜０．０２５％未満に調整することを特徴とする。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
【００１１】
また以上の課題を達成する本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法は、質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、残部Ｆｅ、Ｓ及び不可避不純物からなる組成を有する溶湯を準備し、Ｃ及びＳｉの分量を（１）式で示されるチル化炭素当量（ＣＥc）が７％以上となる様に調製し、球状化剤で球状化処理を行って残留Ｍｇ：０．０２〜０．０６％とし、更に前記球状化処理と同時または球状化処理した後にＢｉ：２０〜１５０ｐｐｍ及びＲＥＭを添加し、結果として含有量がＳ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍに調整することを特徴とする。
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
【００１２】
Ｓを添加してＳの含有量を結果として０．００６〜０．０２５％未満に調整するには、元湯でＳを添加してもよく、また、取鍋内でＳを添加してもよく、更に、二次接種と同時にＳを添加して、元湯で含有するＳと併せることもできる。
【００１３】
【作用】
以下、本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いた自動車用部品並びに薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法における各合金元素の組成範囲の限定理由について詳細に説明する。
【００１４】
（１）Ｃ（炭素）：３．０〜４．０％、好ましくは、Ｃ：３．６〜４．０％
Ｃが３．０％未満では黒鉛粒数が減少して、パーライトが多くなりチル化しやすい。一方、Ｃが４．０％を越えるとキッシュ黒鉛が出やすくなり強度が低下する。このためＣは３．０〜４．０％とし、好ましくは、Ｃは３．６〜４．０％とする。
【００１５】
（２）Ｓｉ（珪素）：１．５〜３．０％、好ましくは、Ｓｉ：２．０〜２．７％
Ｓｉが１．５％未満では炭化物が析出しやすくなり衝撃値と伸びが低下する。一方、Ｓｉが３．０％を越えるとシリコフェライトの影響で衝撃値や伸びが低下する。このため、Ｓｉは１．５〜３．０％とし、好ましくは、Ｓｉは２．０〜２．７％とする。
【００１６】
（３）Ｍｎ（マンガン）：０．５％未満、好ましくは、Ｍｎ：０．３％未満
Ｍｎが０．５％以上ではパーライトが多くなり衝撃値と伸びが低下する。このため、Ｍｎは０．５％以下とし、好ましくは、Ｍｎは０．３％未満とする。
【００１７】
（４）Ｐ（リン）：０．０５％未満、好ましくは、Ｐ：０．０３％未満
Ｐが０．０５％以上あると基地中に固溶して組織を脆化させる。このためＰは０．０５％未満とし、好ましくは、Ｐは０．０３％未満とする。
【００１８】
（５）Ｓ（硫黄）：０．００６〜０．０２５％未満、好ましくは、Ｓ：０．００８〜０．０２０％、更に好ましくは、Ｓ：０．０１２〜０．０１８％
Ｓは通常不純物として認識されるが、本発明では、Ｓを積極的に含有させ、有用元素として認識する。即ち、Ｓを適量添加することにより、黒鉛の球状化を阻害せずにチル発生を抑制させる。Ｓが０．００６％未満ではチルが発生する。一方、Ｓが０．０２５％を越えると、黒鉛の球状化率が低下して強度が出なくなる。このため、Ｓは０．００６〜０．０２５％未満、好ましくは、Ｓは０．００８〜０．０２０、更に好ましくは、Ｓは０．０１２〜０．０１８％とする。Ｓの添加は、元湯でＳを高めにするか、取鍋内に置くか、または二次接種と同時に行うかして行うが、チル抑制には元湯で高Ｓ化するのが効果が大きい。図１２は、元湯でＳの添加量を変化させた場合のチル面積率の関係を示す図である。図１２に示すように、Ｓ添加量が０．００６〜０．０２５の範囲でチル面積率が２％以下になっていることがわかる。
【００１９】
（６）Ｍｇ（マグネシウム）：０．０２〜０．０６％
Ｍｇが０．０２％未満では黒鉛が球状化せず、一方、Ｍｇが０．０６％を越えると、引け巣、炭化物が出やすくなるばかりでなく、経済的にも不利となる。このため、Ｍｇは０．０２〜０．０６％とする。図１はＳ及びＭｇの含有量と球状化率の関係を示す図である。Ｓは元湯で添加し、球状化率は実際の球状黒鉛鋳鉄での薄肉部を想定した２ｍｍ厚さの部分と、Ｙブロックでの球状黒鉛鋳鉄での厚肉部を想定した２５ｍｍ厚さの部分で測定した。Ｓ添加が０．００８％での球状化率は、２ｍｍ厚さで８７．１％、２５ｍｍ厚さで８３．１％である。これに対して、Ｓが０．０１２％での球状化率は２ｍｍ厚さで８７．８％、２５ｍｍ厚さで７９．１％である。２ｍｍの薄肉部では球状化率が殆ど低下せず、また２５ｍｍの厚肉部での球状化率もほぼ８０％であり、実際の球状黒鉛鋳鉄にしても問題のない球状化率となっている。図１３は、Ｓ及びＭｇ含有量と球状黒鉛鋳鉄の黒鉛球状率の関係を示す図である。図１３に示すように、黒鉛球状率を８０％以上確保するには、Ｓ含有量に応じてＭｇの含有量を０．０２〜０．０６％で変化させればよいことがわかる。
【００２０】
（７）Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、好ましくは、Ｂｉ：１０〜５０ｐｐｍ
ＢｉはＣＥ値（炭素当量）の広い範囲でチル化を抑止する効果を有し、球状黒鉛鋳鉄の引張強さ、伸び、衝撃値を向上する。薄肉球状黒鉛鋳鉄のチル化を抑止し、引張強さ、伸び、衝撃値を確保するためには、薄肉球状黒鉛鋳鉄のチル面積率は２％以下とする必要があり、このためＢｉを５ｐｐｍ以上含有させる必要がある。一方、Ｂｉを６０ｐｐｍを越えて含有すると逆にチルが２％以上発生する。このため、Ｂｉは５〜６０ｐｐｍ、好ましくは、Ｂｉは１０〜５０ｐｐｍとする。Ｂｉ含有量を確保するためには、本発明でのＳ添加、ＲＥＭを含む球状化剤での球状化処理との関係から、Ｂｉの添加量は２０〜１５０ｐｐｍとする。
【００２１】
（８）チル化炭素当量（ＣＥc）
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
但し、１＜α≦２
本発明において、鋳鉄溶湯の成分組成におけるチル化炭素当量（ＣＥc）を規定するのは、チル化炭素当量（ＣＥc）を設定し、かかるチル化炭素当量（ＣＥc）によって鋳鉄溶湯の冷却過程におけるチル化傾向を評価するようにし、特には前記チル化炭素当量（ＣＥc）をＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％（但し、１＜α≦２）として算出するようにすることによりチル化傾向を客観的、定量的に精度良く評価することができ最適に性状を調整した溶湯によりチルのない鋳鉄を効率よく生産することが可能となるからである。本出願においてかかるチル化炭素当量（ＣＥc）のαを１＜α≦２と規定するのは、αが１未満ではチル化炭素当量（ＣＥc）とチル化傾向との相関が従来の炭素当量と同程度となり、溶湯のチル化傾向を精度良く評価することができないからである。またαが２を越えるとチル化炭素当量（ＣＥc）とチル化傾向との相関が認められなくなる。かかるチル化炭素当量（ＣＥc）のαは１．５≦α≦１．９とするのがより好ましい。αが１．５未満及びαが１．９を越えるとチル化炭素当量（ＣＥc）とチル化傾向との相関がまだ十分ではなく、溶湯のチル化傾向を十分に精度良く評価することができないからである。
【００２２】
（９）ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ
ＲＥＭを含む球状化剤で球状化処理を行えば、球状化処理により発生した主としてマグネシウム硫化物などにより、球状黒鉛鋳鉄の球状化率が損なわれずにＲＥＭが機能する。図１４は、ＲＥＭとして（Ｃｅ＋Ｌａ）の含有量とチル面積率の関係を示す図である。図１４に示すように、ＲＥＭ（Ｃｅ＋Ｌａ）が２０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍの範囲でチル面積率が２％以下になっている。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄及びこれを用いた自動車用部品並びに薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法を実施例により説明する。
（実施例１）
質量比で、Ｍｎ：０．３％未満、Ｐ：０．０３％未満、Ｓ：０．００９以上とし残部Ｃ、Ｓｉ、Ｆｅ及び不可避不純物からなる組成を有する溶湯を準備し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｃａ系球状化剤により球状化処理を行い、残留Ｍｇ：０．０２７〜０．０４７％とし、更に前記球状化処理した後に、Ｂｉを５０ｐｐｍ添加して、Ｂｉ含有量が５〜６０ｐｐｍである場合の、ＣＥ値ごとに発生するチル面積率を測定した。その結果を図３に実線で示す。図３には比較例として、Ｓのみを変え、Ｓを０．００８以下にして含有させた場合のチル面積率を点線として示す。図３に示すように、実施例のＳを０．００９％以上含有させたものは、ＣＥ値全域にわたってチル面積率が２％以下となっている。これに対し、比較例のＳが０．００８％以下含有では、チル面積率はＣＥ値全域にわたって高く、チル面積率が２％に達する場合もある。
【００２４】
（実施例２）
図４は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｃａ系球状化剤により球状化処理を行い残留Ｍｇ：０．０３２〜０．０３８％とし、Ｓ：０．００６〜０．０１０％含有させ、ＣＥ値を４．４７〜４．５０％として、Ｂｉを０〜５００ｐｐｍ添加した場合の発生するチル面積率を測定した結果を示す。図４に示すように、Ｂｉを２０〜１５０ｐｐｍ添加することにより、チル面積率を２％以下とすることができる。
【００２５】
（実施例３）
図５はＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｃａ系球状化剤により球状化処理を行い、残留Ｍｇ：０．０３５〜０．０４４％、Ｓ：０．００８〜０．００９％を含有し、Ｂｉ：０〜５００ｐｐｍ添加した鋳放し薄肉球状黒鉛鋳鉄のＢｉ含有量とチル面積率を示す。Ｂｉ含有量５〜６０ｐｐｍの範囲でチル面積率は３％以下となっている。ここで、図１２はＢｉ含有量５〜６０ｐｐｍの範囲のときのＳ量とチル面積率の関係を示す。Ｂｉ含有量５〜６０ｐｐｍの範囲にあれば、Ｓ：０．００１０〜０．０１６％とすることにより、鋳放しで安定してチル面積率２％以下の薄肉球状黒鉛鋳鉄を得ることができる。
【００２６】
（実施例４）
図６は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｃａ系球状化剤により球状化処理を行い残留Ｍｇ：０．０２７〜０．０３８％とし、Ｓを０．００６〜０．０１０％含有させた溶湯にＢｉを５０ｐｐｍ添加し、ＣＥ値を変化させた場合のチル面積率を示す図である。図６において実線は実施例のものを示し、破線はＢｉ無添加の比較例のものを示す。図６に示すように、実施例のものではＣＥ値が４．４５〜４．７５の広範囲にわたってチル面積率が２％以下になっていることがわかる。これに対し、図６の比較例のＦｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｃａ系球状化剤により球状化処理を行い、残留Ｍｇ：０．０２７〜０．０３８％とし、Ｓを０．００６〜０．０１０％含有させた溶湯でＢｉを添加しないものは、ＣＥ値が４．６３を越えればチル面積率が２％以下になるが、それ以下ではチル面積率が２％を大きく越えてる。
【００２７】
（実施例５）
図７は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｃａ系球状化剤により球状化処理を行い、残留Ｍｇ：０．０３５〜０．０４４％、ＣＥ値：４．４０〜４．５２、Ｂｉ：５０ｐｐｍとし、Ｓを０．００６〜０．０２５％未満含有させる、添加方法とチル化傾向の関係を調査した結果を示す図である。Ｓの添加はチル抑制に効果があるが、図７に示す元湯での添加が最も効果が大きく、チル面積率が０．３％となっている。次にチル抑制に効果があるのは、取鍋内に添加して元湯で含有するＳと併せ最終Ｓを０．００６〜０．０２５％未満とする方法である。この場合のチル面積率は０．４％となっている。その次に、二次接種と同時に添加して元湯で含有するＳと併せ最終の０．００６〜０．０２５％未満のＳとする方法でのチル面積率は図７に示すように０．９％である。
【００２８】
（実施例６）
図８は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇ−ＲＥＭ−Ｃａ系球状化剤により球状化処理を行い、Ｂｉを５０ｐｐｍ、更にＳを０．０１０％以上含有させ、ＣＥ値を変化させた場合のチル化傾向を調査した結果を示す図である。図８でＢｉを５０ｐｐｍ添加したものはＣＥ値４．４５〜４．７５の全域にわたってチル面積率が２％以下となっている。Ｂｉ：５０ｐｐｍに加え更にＳ：０．０１０％以上含有させたものはチル面積率がＢｉのみより大幅に小さくなっている。一方、図８で示されるＢｉ無添加のものは、ＲＥＭを９０〜１００ｐｐｍ含有する球状化剤で球状化処理を行い、ＣＥ値が４．４５以上４．６０未満、Ｓが０．００８％以下のものであるが、ＣＥ値が４．６５未満ではチル面積率が２％を越えている。
【００２９】
（実施例７）
ＣＥ値を４．４〜４．７５とし、Ｂｉを５０ｐｐｍ添加した溶湯中に、ＲＥＭを１２０〜１５０ｐｐｍ含有させて球状化処理を行い、Ｓを０．０１０％以上添加した溶湯を用いて、クサビ型試験片を鋳造した。このクサビ型試験片の金属組織顕微鏡写真と、この写真により測定した黒鉛粒数とフェライト率の結果を図９に示す。一方、従来の球状黒鉛鋳鉄鋳物を製造する溶湯である、ＣＥ値が４．４５〜４．６０未満、Ｂｉ無添加の溶湯中に、ＲＥＭ：９０〜１００ｐｐｍ添加して球状化処理を行い、Ｓを０．００８％以下とした溶湯により鋳造したクサビ型試験片の金属組織の顕微鏡写真と、この写真により測定した黒鉛粒数とフェライト率の結果を比較例として図９に示す。図９に示すように、実施例のものでは肉厚１５ｍｍでも黒鉛粒数が３１０個／ｍｍ2 、フェライト率が４０％であり、健全な球状黒鉛鋳鉄鋳物になっている。これに対し、比較例のものでは、肉厚１５ｍｍでの黒鉛粒数が２０９個／ｍｍ2、フェライト率が２５％であり、実施例に比較して黒鉛粒数及びフェライト率が少ない。
【００３０】
（実施例８）
最終化学成分（ただし、残部Ｆｅ及び不可避不純物を除く）が表１となるように溶湯を調整し、注湯温度１３３５℃で、図１０にその模型形状を示す自動車用懸架装置部品としてのサスペンションアームを鋳造した。
【００３１】
【表１】
0003858288.tif 000002
【００３２】
そして薄肉部の肉厚が２．５ｍｍ及び２．８ｍｍの部分における金属組織を観察した。その金属組織写真を図１１に示す。図１１に示すように、２．５ｍｍ及び２．８ｍｍの薄肉部においても組織に先の図１に見られるような羽毛状組織のチル発生は見られず、球状化も図れており、健全な球状黒鉛鋳鉄鋳物となっている。
（実施例９）
Ｃ：Ｘwt%、Ｓｉ：Ｙwt%、Ｓ：０．０１２wt%、Ｍｇ：０．０３９〜０．０５２wt%、Ｂｉ：５０ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物なる組成に調整した溶湯にＲＥＭ含有球状化材を添加し鋳造して得られた試験片につきチル面積率を測定した。またその場合のチル化炭素当量（ＣＥc）を（３）式から算出した。
ＣＥc＝Ｃ％＋１．７Ｓｉ％・・・・・・（３）
以上のＸ，Ｙとチル面積率及びチル化炭素当量（ＣＥc）の関係を表２に示す。
【００３３】
【表２】
0003858288.tif 000003
【００３４】
また以上の表２におけるチル化炭素当量とチル面積率との関係を図１５に示す。図１５に示されるようにチル化炭素当量とチル面積率との関係におけるバラツキはｒ＝０．８８であった。
【００３５】
（比較例）
実施例９の試験片について炭素当量（ＣＥ）を従来用いられている下記（４）式から算出した。
ＣＥc＝Ｃ％＋（１／３）Ｓｉ％・・・・・・（４）
以上のＸ，Ｙとチル面積率及び炭素当量（ＣＥ）の関係を表３に示す。
【００３６】
【表３】
0003858288.tif 000004
【００３７】
また以上の表３における炭素当量とチル面積率との関係を図１６に示す。図１６に示されるように炭素当量（ＣＥ）とチル面積率との関係におけるバラツキはｒ＝０．４１であった。以上の実施例及び比較例に示されるように炭素当量（ＣＥ）とチル面積率すなわちチル化傾向との間には十分な相関が認められないのに対し、チル化炭素当量（ＣＥc）とチル面積率すなわちチル化傾向との間には十分な相関が認められる。
【００３８】
（実施例１０）
ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％・・・・・・（１）
以上の（１）式におけるαを各種設定してチル化炭素当量（ＣＥc）を算出することとして、実施例１と同様に調整した溶湯にＲＥＭ含有球状化材を添加し鋳造して得られた試験片につきチル面積率を測定し、チル化炭素当量（ＣＥc）とチル面積率との相関におけるバラツキ（ｒ）を各種設定したα毎に調査した。その結果として、図１７にＸ，Ｙを各種設定し、各々の溶湯でチル面積率とチル化炭素当量（ＣＥc）の相関におけるバラツキ（ｒ）を各種設定したα毎に調査し、各溶湯で得られる各種設定したα毎のバラツキ（ｒ）をα毎に平均したＲを示す。
【００３９】
図１７に示されるように、αが１．５未満及びαが１．９を越えるとチル化炭素当量（ＣＥc）とチル化傾向との相関におけるバラツキ（Ｒ）が大きくなり、αが１．５未満及びαが１．９を越えると溶湯のチル化傾向を十分に精度良く評価することができないことがわかる。
【００４０】
（実施例１１）
実施例１と同様に調整した溶湯を用い、前述の（１）式におけるαを１．７として、ＣＥcを各種設定してチル臨界冷却速度が１４℃／Ｓ以下となるＣＥcの下限値を調査した。その結果を表４に示す。なお、チル臨界冷却速度を１４℃／Ｓと設定するのは球状黒鉛鋳鉄溶湯を用いて板厚２ｍｍの鋳造品を得る場合に、チルの生じない溶湯とするにはチル臨界冷却速度を１４℃／Ｓ以上とする必要があるからである。
【００４１】
【表４】
0003858288.tif 000005
【００４２】
表４に示されるようにチル臨界冷却速度が１４℃／Ｓ以下となるＣＥc下限値は７．６４％である。
【００４３】
（実施例１２）
実施例１と同様に調整した溶湯を用い、ＣＥ値を４．４９と４．４３に調製した溶湯につきチル臨界冷却速度を調査した。またそれ等の溶湯につき前述の（１）式におけるαを１．７として、ＣＥcを算出した。その結果を表５に示す。
【００４４】
【表５】
0003858288.tif 000006
【００４５】
表５に示されるようにＣＥ値が４．４１〜４．６３内に調製されていてもチル臨界冷却速度は５℃／Ｓまたは２℃／Ｓであり、チル化傾向が大きい。その夫々についてのＣＥc値は７．４５、７．３４であり７．６４未満である。以上のことからＣＥ値が４．４１〜４．６３内に調製されていてもチル化傾向が大きくなる場合があり、チル化傾向の有無についてはＣＥc値がより明確な指標となる。なお以上の実施例１１及び実施例１２の結果から、αの設定如何にも依存するが、ＣＥc値は７．６以上が好ましく、７．８以上であるのがより好ましいことが分かる。
【００４６】
（実施例１３）
実施例１と同様に調整した溶湯を用い、チル臨界冷却速度を調査した。そのチル臨界冷却速度の調査結果に基づき、実用範囲の溶湯の成分におけるＣ量及びＳｉ量を調査した。その結果を図１８に示す。図１８中に斜線で示された領域が実用範囲の溶湯の成分におけるＣ量及びＳｉ量である。図１８にはまた前述の（１）式におけるαを１．７とした場合のＣＥc値が７．６４以上となるＣ量及びＳｉ量の範囲及びＣＥ値が４．４１以上となるＣ量及びＳｉ量の範囲を示す。図に示されるように実用範囲の溶湯の成分におけるＣ量及びＳｉ量の範囲がαを１．７とした場合のＣＥc値が７．６４以上となるＣ量及びＳｉ量の範囲と一致し、チル化傾向の有無についてはＣＥc値が明確な指標となることがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄は、質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、Ｓ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｍｇ：０．０２〜０．０６％、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍ、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、かつ、ＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％（但し、１＜α≦２）で規定されるチル化炭素当量（ＣＥc）が７％以上とするようにしたので、３ｍｍ以下の薄肉部の鋳放しでのチル発生を面積率で２％以下に抑制した健全な薄肉球状黒鉛鋳鉄とすることができる。また、本発明の自動車部品は、上記の薄肉球状黒鉛鋳鉄を用いることにより、３ｍｍ以下の薄肉部の鋳放しでのチル発生を面積率で２％以下に抑制した健全な自動車部品とすることができ、サスペンションアームなどの懸架装置部品や、ギャーケースなどの差動歯車装置部品としてきわめて有用である。
【００４８】
更に、本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法は、（ａ）質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、残部Ｆｅ、Ｓ及び不可避不純物からなる組成を有する溶湯を準備し、Ｃ，Ｓｉの分量をＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％（但し、１＜α≦２）で規定されるチル化炭素当量（ＣＥc）が７％以上となるように調製し、ＲＥＭを含む球状化剤で球状化処理を行って残留Ｍｇ：０．０２〜０．０６％とし、更に前記球状化処理と同時または球状化処理した後にＢｉ：２０〜１５０ｐｐｍ添加し、Ｓの含有量が結果として０．００６〜０．０２５％未満に調整すること、及び、（ｂ）質量比で、Ｃ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．０％、Ｍｎ：０．５％未満、Ｐ：０．０５％未満、残部Ｆｅ、Ｓ及び不可避不純物からなる組成を有する溶湯を準備し、Ｃ，Ｓｉの分量をチル化炭素当量（ＣＥc）がＣＥc＝Ｃ％＋αＳｉ％（但し、１＜α≦２）となるように調製し、球状化剤で球状化処理を行って残留Ｍｇ：０．０２〜０．０６％とし、更に前記球状化処理と同時または球状化処理した後にＢｉ：２０〜１５０ｐｐｍ及びＲＥＭを添加し、結果として含有量がＳ：０．００６〜０．０２５％未満、Ｂｉ：５〜６０ｐｐｍ、ＲＥＭ：２０〜３００ｐｐｍに調整するようにしたので、３ｍｍ以下の薄肉部の鋳放しでのチル発生を面積率２％以下に抑制した健全な薄肉球状黒鉛鋳鉄を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓの含有量（質量％）と球状化率の関係を示す金属組織の顕微鏡写真である。
【図２】ＣＥ値（炭素当量）を変化させた場合のチル面積率の変化を示す図である。
【図３】本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法の一実施例と比較例のＣＥ値（炭素当量）とチル面積率の関係を示す図である。
【図４】本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法の一実施例での、Ｂｉ添加量とチル面積率の関係を示す図である。
【図５】Ｂｉ含有量とチル面積率の関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施例の球状黒鉛鋳鉄のＢｉを５０ｐｐｍ添加と無添加の場合の、ＣＥ値（炭素当量）とチル面積率の関係を示す図である。
【図７】本発明の球状黒鉛鋳鉄の製造方法の一実施例を示し、Ｓの添加方法とチル面積率の関係を示す図である。
【図８】本発明の球状黒鉛鋳鉄鋳鉄の製造方法の一実施例であるＢｉ添加、Ｂｉ添加に加え高Ｓ化と、比較例としてＢｉ無添加の場合のＣＥ値（炭素当量）とチル面積率の関係を示す図である。
【図９】本発明の薄肉球状黒鉛鋳鉄の製造方法の一実施例と比較例の、クサビ型試験での金属組織の顕微鏡写真と、これによる黒鉛粒数とフェライト化率の測定を示す図である。
【図１０】本発明の自動車用部品の一実施例としてのサスペンショナームを製造するための模型形状を示す斜視図である。
【図１１】本発明の自動車用部品の一実施例としてのサスペンショナームの薄肉部である肉厚２．５ｍｍ、２．８ｍｍ部の金属組織の顕微鏡写真である。
【図１２】元湯でＳの含有量を変化させた場合のチル面積率の関係を示す図である。
【図１３】Ｓ及びＭｇ含有量と球状黒鉛鋳鉄の黒鉛球状率の関係を示す図である。
【図１４】ＲＥＭとして（Ｃｅ＋Ｌａ）の含有量とチル面積率の関係を示す図である。
【図１５】本発明の実施例におけるチル化炭素当量とチル面積率との関係におけるバラツキを示す図である。
【図１６】本発明の比較例におけるチル化炭素当量とチル面積率との関係におけるバラツキを示す図である。
【図１７】炭素量Ｘ，Ｓｉ量Ｙを各種設定した溶湯でチル面積率とチル化炭素当量（ＣＥc）の相関におけるバラツキ（ｒ）を各種設定したα毎に調査し、各溶湯で得られる各種設定したα毎のバラツキ（ｒ）をα毎に平均したＲと各種設定したαとの関係を示す図。
【図１８】実施例１と同様に調整した溶湯を用いチル臨界冷却速度を調査した結果に基づき、実用範囲の溶湯の成分におけるＣ量及びＳｉ量を調査した結果を示す図。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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