戸 ︑)

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NO.5 

A NO.6 

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^NO.7

ハU

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ー0.5

‑5

1U

N 

Crystalization  of graphaite 

‑1.

0 

ー1.5

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_{0.5  1} 

Fraction of solid 

Fig. 4‑3‑7 Relation between _LC~m' i of residualliquid and  fraction of solid. 

2 . 5  

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ウ

M 1 1 1 i

ハU

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お 円 { (︼

S ∞

MOZ055L

0 . 0  

‑ 1 . 2  ‑ 1 . 0  ‑ 0 . 8   ‑ 0 . 6   ‑ 0 . 4   エ c J m 1 1

Fig.4‑3‑8 Relation between fraction of graphaite and LC~m' ⁱ 

‑48‑

jiiiÞ'~

減 少 し ， あ る 固 相 率 で 最 小 値 を と り ， そ の 後 増 加 す る 傾 向 が 見 ら れ る .

γ+

黒 鉛 共 晶 が 晶 出 し た の は ち ょ う ど 玄

C

_L'm'，が最小 値 を 示 し た 融 液 か ら で あ る . 上 式 中 の 各 元 素 の m'の 値 か ら 明 ら か な よ う に 凝 固 に 伴 う

L

C_L' m'jの 変 化 に は， Vと Siの 寄 与 が 大 き い . ま た C合 有量の等 し い 試 料 で も ， 過 共 品 試 料 で は ， 融液から初品 M Cが晶出し， γ+MC共 品 開 始 時 の 残 液 中 の C濃度が低く ， し かも， γ十M C共 晶 凝 固 に 伴 い 残 液 中 の V 濃度は低減するが， Mo， W， Cr濃 度 は 上 昇 す る た め ， さ ら に γ + M₆C お よ び y+ M₇C₃共 晶 の 品 出 に よ る 残 液 中 の こ れ ら の 炭 化 物 形 成 元 素 濃 度 が 低 減 し ，Si濃度が上昇した後に， γ +黒 鉛 共 晶 が 品 出 し た と 考 え ら れ る . 一方 ， 亜 共 晶 試 料 で は 初 品 γが品出し， γ+MC  共 品 開 始 時 の 残 液 中 の C 濃 度 が 過 共 晶 試 料 よ り 高 い . γ+MC共 晶 の 品 出 に よ るV濃 度 の 低 下 と と も に

L

C_L' m'jが 小 さ く な り ， 同 時 に 残 液 の C濃 度 も 十 分

に高くなり，

γ+

黒 鉛 共 品 が 晶 出 し た と 考 え ら れ る . ま た Nbは ， ほ と ん ど M C 炭 化 物 と し て 品 出 し ， 黒 鉛 化 阻 害 作 用 も 小 さ い た め 黒 鉛 晶 出 時 の

L

C_L' m'jに はほとんど影響しない.

次 に ， 試 料 の 初 期 組 成 か ら 黒 鉛 晶 出 量 の 予 測 の 可 能 性 に つ い て 検 討 し た .

前掲の Table4‑3‑1に 示 し た 各 試 料の黒 鉛 面 積 率 と 平 均 組 成 か ら 算 出 し た LC_L' 

m¥

との関係を Fig.4‑3‑8に 示 す.黒 鉛 晶 出 量 は ほ ぼ LC_L' m'jに 依 存 し て，L C

L'  fT131が 低 下 す る と 共 に 増 加 し て お り ，

Gr%  =  ‑ 0 . 399 ‑2 . 0 7 エ c i M l

が得られた. し た が っ て ， 本 合 金 組 成 範 囲 に お い て は ， 合 金 組 成 の LC

L' m'j  の 値 か ら ， 黒 鉛 晶 出 量 を あ る 程 度 推 測 す る こ と が で き る .

4.3.4  黒 鉛 晶 出 に 及 ぼ す 冷 却 速 度 と 接 種 の 影 響

冷 却 速 度 の 影 響 に 関 す る 調 査 は ， 試 料 No.5，No.6を 用 い て 行 っ た . これら の試料を 8.33x 10.²"‑'0.33K/sの 冷 却 速 度 で 凝 固 さ せ た と き の 黒 鉛 晶 出量およ び 黒 鉛 片 の 数 と 冷 却 速 度 と の 関 係 を Fig.4‑3‑9，10に 示 す . 黒 鉛 片 面 積 率 ， 7 

鉛 片 数 と も に 冷 却 速 度 が 小 さ く な る に つ れ て 増 加 す る 傾 向 が あ る . ま た ， 冷 却 速 度 が 大 き く な る に つ れ て ， 黒 鉛 片 が 小 さ く な り ， あ る 臨 界 冷 却 速 度 以 上 に な

¥ ¥ ¥ ¥ 

︑¥

¥ ‑ ム A A U 

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NO.5  NO.6 

ム

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1.5 

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0

己咽 cd  1‑0  bJ)  4‑< 

。

e 

0.5 

...... 

(.) 

cd 

L司

弘司

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0.1 

Cooling rate， K/s 

Fig.4‑3‑9 Relation between fraction of graphite  and cooling rate. 

1 

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Q

¥   O

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¥  ¥  ¥  ¥  O¥A  NO.5  NO.6 

A 

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Z

0 0.01  ₁ 

Fig.4‑3‑10 Relation between number of graphite  flakes and cooling rate. 

0.1  Cooling rate， K/s 

‑50‑

'F"'~

る と 品 出 し な く な る .

F i g . 4 ‑ 3 ‑ 1 1

に 示 す よ う に ， 冷 却 速 度 が 大 き く な る と と も に 各 共 晶 凝 固 温 度 が 低 下 し て い く が ， 冷 却 速 度 が 大 き く な り 共 晶 凝 固 速 度 が 大 きくなると， γ +黒 鉛 共 晶 温 度 よ り も γ +炭 化 物 共 晶 温 度 の 方 が 高 く な り (Vc)，  後 者 の 凝 固 が 優 先 的 に 生 ず る よ う に な る た め で あ る 4，5，14‑1 6)  し た が っ て ， 本 合 金 で は ， 冷 却 速 度が 大 き く な る と， γ +黒 鉛 共 晶 より 先 に γ + M

7C

3共 品 や γ

+M

6

C

共 品 が 生 じ ， 黒 鉛 が 晶 出 し な く な る も の と 考 え ら れ る .

0 " ' ‑ ' 1 %

の

S i

を 接 種 し ， 予 熱 砂 型 に 鋳 造 し た 試 料 の黒 鉛 分 布の 例 を

F i g . 4 ‑ 3 ‑ 1 2

に ， ま た ， こ れ ら の 試 料 の 黒 鉛 面 積 率 と 粒 数 を

T a b l e4 ‑ 3 ‑ 2

に示 す. 明 ら か に 接 種 に よ っ て 大 き な 片 状 黒 鉛 が 晶 出 し て い る . こ れ ら の 試 料 の 黒 鉛 晶 出 時 の 冷 却速度は 1K/sであり， 黒 鉛 晶 出量お よ び黒 鉛 片 数 と 試 料 の 初 期 組 成 に基 づ い て算出した2:

C L I  

m'rお よ び

S i

接 種量 と の 関 係 を

F i g . 4 ‑ 3 ‑ 1 3

，

1 4

に示す. 黒 鉛 の 晶 出 量 は 合 金 の 初 期 組 成 の 2 :

C L I  

m'jの 低 下 と 共 に 増 加 す る 傾 向 が あ り ，ま た，

S i

接種 量 を 増 す こ と に よ っ て も 黒 鉛量を 増 す こ と が で き る . 一 方 ヲ 黒 鉛 片数も2:

C L I  

m'jの 低 下 と 共 に 増 加 す る 傾 向 が 見 ら れ る が ， 接 種 の 効 果 は 接 種 量

0 . 5 %

の と き に 最 も 大 き く ， 接 種量

1%

で は ， 黒 鉛 晶 出量が 増 し ， 黒 鉛 片 は

よ り 大 き く 成 長 し た が ， 黒 鉛 粒 数 は 減 少 す る .

4.4  結 言

F e ‑ 2 .  7 % C ‑ Q ' " ' ‑ '  3  %  V  ‑ 3   %Cr‑6%Ni‑3%Si‑Nb‑Mo‑Co

系 合 金 の 凝 固 過 程 に お け る 黒鉛 の 晶 出 挙 動 と 黒 鉛 分 布 に 及 ぼ す 合 金 元 素 と 接 種 の 影 響 を 調 査 し て ， 次 の よ

う な 結 果 が 得 ら れ た.

( 1 ) 本 合 金 系 で は V，

Nb

， 

Cr

， 

Mo

等 の 極 め て 強 い 炭 化 物 形 成 元素を 多 く 合 有しているが， 黒鉛 化 助 長元 素の

N i

，

S i

と の 組 合 わ せ で 適 切 な 合金 設 計を 行

つことにより， γ十 炭 化 物 共 晶 セ ル 聞 に 黒 鉛 を 晶 出 さ せ る こ と が で き た .

(2) 本 合 金 系 の 黒 鉛 晶 出 過 程 は 溶 鉄 の 炭 素 溶 解 度 パ ラ メ ー タ に 各 合 金 濃 度 を 乗じた総和(玄 CL

j

m')

の 変 化 に よ り 説 明 で き る . 黒 鉛の晶 出 には ， 残 液 の炭 化 物 元 素 の 減 少 と 黒 鉛 化 促 進 元 素 の 増 加 に よ る 2 :

C L I  

m'jの 減 少 と と も に 残 液 中のC濃 度の 上昇が 必 要 で あ る .

‑ 5 1 ‑

ど三

宮ω

仏戸

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^一

Growth Rate 

Fig.4‑3‑11 Schematic diagrams for the relation between eutectic  temperature and growth rate. 

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￨〆，/

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ドキュメント内 耐摩耗用高炭素ハイス系合金の組織制御と特性評価 (ページ 53-58)