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こうじたておか
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1 No.26, Understanding, Method and Case tudy on Metal Analysis for Quality Control, Trouble Settlement and Product Development Akira Okamoto ( ) JIS JIS( ) JIS ) JIS C( ) Si( ) Mn( ) P( ) S( ) 5 5 Cr( ) Ni( ) Cu( ) Mo( ) JIS , 7) 1) (JIS G ) (JIS G 1257) ICP (JIS G 1258) 2) (JIS G 1253) X (JIS G 1256)

2 34 1 6) JIS ( ) 5, 8) 2.2 Fe JIS

3 No.26, Cu Cu Ni Ni Mg Al Al Ti Ti Zr Zr Ta Ti JIS JIS Cu ( ) ICP 9) JIS 1, 2) SCM435 SUS304 CAC406 AC4C ZDC2 1 ( ) % 1 ( ) ( ) 1 1 ( 4 6 ) X ( ) 10) ( ) ( ) ( ) BCR(Community Bureau of Reference) IRMM(Institute for Reference Materials and Measurements) ERM(European Reference Materials) NIST(National Institute of Standard and Technology) 11 13) ICP 14) RMinfo 15) 3.1.2

4 36 X 3.2 JIS 3, 16) (1) JIS G ) JIS 4) 2 2

5 No.26, cm (2) X JIS G 1256 X 3) JIS 4) 3 X X X X X FP( X X X X 3 X

6 38 ) FP X (C O N ) C μm (1) JIS 3, 8) CCD CID ICP 4 ICP

No.26, 2012 39 ph 1 ICP (2) ICP( JIS G 1258

7 No.26, ph 1 ICP (2) ICP( JIS G 1258 ICP 3) JIS 4) 4 ICP ppm % ICP CCD CID ICP 5

40 (3) JIS G 1257 3) JIS 4) 5 ( ) ICP ICP (4) ICP 6

8 40 (3) JIS G ) JIS 4) 5 ( ) ICP ICP (4) ICP 6 ICP ICP ICP ICP ICP 2 3 ICP ICP 6 ICP

9 No.26, ) C( ) S( ) N( ) O( ) H( ) C S ( ) C S C S JIS G 1211 JIS G ) C S 7 ( ) C S CO 2 (CO 2 + CO ) SO 2 C S C C 1000 C CO2 (CO) SO2 H2O CO2 (CO) SO2 7

10 42 8

11 No.26, N H (TCD) O H N O H SUS304 SUS304 3 JIS G SUS302 SUS304 Mo Cu 2 Cu SUS304J3 SUS304 Cu Mo JIS SUS304 21) SUS SUS304 Ni Cr Mn Cr 12% Cr Cr 12% 2 mass% 4 mass% 3 JIS G 4303 ( ) mass%

44 表5 JIS G 4303 ステンレス鋼棒の成分表 ( 一部抜粋 ) 㻯表6 㻿㼕㻹㼚㻼㻿㻺㼕 mass% 㻯㼞㻺㻿㼁㻿㻞㻜㻝㻜㻚㻝㻡㻝㻚㻜㻜㻡㻚㻡㻜䡚㻣㻚㻡㻜㻜㻚㻜㻢㻜㻜㻚㻜㻟㻜㻟㻚㻡㻜䡚㻝㻢㻚㻜㻜䡚㻡㻚㻡㻜㻝㻤㻚㻜㻜㻜㻚㻞㻡㻿㼁㻿㻞㻜㻞㻜㻚㻝㻡㻝㻚㻜㻜㻣㻚㻡㻜䡚㻝㻜㻚㻜㻜㻜㻚㻜㻢㻜㻜㻚㻜㻟㻜㻠㻚㻜㻜䡚㻝㻣㻚㻜㻜䡚㻢㻚㻜㻜

耐食性が悪いと考えられる JIS では高 Mn ステンレス鋼として表 5 に示すような材質もあるがこれとも明らかに異なる Mn は鉄鋼材料におけるオーステナイト安定化元素でありこのトラブル品は SUS304 などと同様に非磁性であったしたがってこれは磁石に付かない性質を利用して一般鋼材と区別できても SUS304 に混入してしまうと容易に区別できなくなるまた

12 44 表5 JIS G 4303 ステンレス鋼棒の成分表 ( 一部抜粋 ) 㻯表6 㻿㼕㻹㼚㻼㻿㻺㼕 mass% 㻯㼞㻺㻿㼁㻿㻞㻜㻝㻜㻚㻝㻡㻝㻚㻜㻜㻡㻚㻡㻜䡚㻣㻚㻡㻜㻜㻚㻜㻢㻜㻜㻚㻜㻟㻜㻟㻚㻡㻜䡚㻝㻢㻚㻜㻜䡚㻡㻚㻡㻜㻝㻤㻚㻜㻜㻜㻚㻞㻡㻿㼁㻿㻞㻜㻞㻜㻚㻝㻡㻝㻚㻜㻜㻣㻚㻡㻜䡚㻝㻜㻚㻜㻜㻜㻚㻜㻢㻜㻜㻚㻜㻟㻜㻠㻚㻜㻜䡚㻝㻣㻚㻜㻜䡚㻢㻚㻜㻜㻝㻥㻚㻜㻜㻜㻚㻞㻡粒間腐食を生じた亜鉛合金ダイカストの分析例と JIS H 5301 亜鉛合金ダイカストの ZDC2 成分値の比較 mass% 㻭㼘㻯㼡㻹㼓㻲㼑㻼㼎㻯㼐㻿㼚㛫㣗ရ 㻟㻚㻜㻜㻜㻚㻜㻝㻜㻚㻜㻝㻜㻜㻚㻜㻝㻜㻚㻜㻞㻜㻜㻚㻜㻝㻜㻜㻚㻜㻝㻜㻜㻚㻞㻡㻜㻚㻜㻞㻜䡚㻜㻚㻜㻢㻜㻚㻝㻜㻜㻚㻜㻜㻡㻜㻚㻜㻜㻠㻜㻚㻜㻜㻟㼆㻰㻯㻞㻟㻚㻡䡚㻠㻚㻟ス鋼ではなく耐食性が悪いと考えられる JIS では高 Mn ステンレス鋼として表 5 に示すような材質もあるがこれとも明らかに異なる Mn は鉄鋼材料におけるオーステナイト安定化元素でありこのトラブル品は SUS304 などと同様に非磁性であったしたがってこれは磁石に付かない性質を利用して一般鋼材と区別できても SUS304 に混入してしまうと容易に区別できなくなるまたオーステナイト系ステンレス鋼の腐食トラブルとして C 量が高い事例も多い C 量が高いと Cr 炭化物を形成する鋭敏化を生じやすく不動態皮膜の形成が阻害され耐食性は低下するこのため C 量は必ず規定範囲内に収めておくことが重要である亜鉛合金ダイカストの粒間腐食トラブル亜鉛合金ダイカストはアルミニウム合金やマグネシウム合金ダイカストに比べ湯流れ性寸法精度表面処理性に優れることから薄肉部品に多く活用され錠前金具類ケーシングレバーノブなどに使用されている近年多くは海外から輸入された製品において数年の使用の後に破損する事例が発生している図 9 にこのような破損が起こった亜鉛合金ダイカスト製品の破断面と光学顕微鏡組織写真約 100 倍を示す破断面によれば中央部は正常な銀白色を呈図9 粒間腐食を起こした亜鉛合金ダイカストの破断面の外観 ( 上 ) と光学顕微鏡組織 ( 下 ) しているが外周部は異常な灰色を呈していた光学顕微鏡組織から外周部では結晶粒界で優先的に腐食カスト製品の分析例を JIS H 5301 亜鉛合金ダイカスが起こったことがわかるこの製品は表面に塗装をト ZDC2 の規定とともに示す破損品では Pb Cd していたにもかかわらず腐食が徐々に進行し数年 Sn の含有量が規定範囲を大きく上回り Al Mg は下後に使用強度に耐えられなくなって破損したものと推回っていることが大きな特徴である亜鉛合金ダイカ定される表 6 に粒間腐食を起こした亜鉛合金ダイストでは製造時に不純物元素の Pb Cd Sn が規定

45 大阪府立産業技術総合研究所報告 No.26, 2012 以上に混入すると粒間腐食が極めて起こりやすくなる 22) JIS H 5301 でも元素ごとの濃度範囲の規定とは Cu Ni Cr Mo V Ti などを分析することもある鋳鉄では組成分析で問題がなくても強度試験や別に不純物元素の合計量が 0.

不純物管理と併せて全面的な鋳造プロセスの見球状化材が鋳造時に添加されて一部の Mg は FCD 直しが必要であるに残留する一般的に残留 Mg の適正量は 0.030 一般的に粒間腐食は徐々にしか進行せず鋳造後に 0.

13 45 大阪府立産業技術総合研究所報告 No.26, 2012 以上に混入すると粒間腐食が極めて起こりやすくなる 22) JIS H 5301 でも元素ごとの濃度範囲の規定とは Cu Ni Cr Mo V Ti などを分析することもある鋳鉄では組成分析で問題がなくても強度試験や別に不純物元素の合計量が 0.010% を超えないように組織観察で鋳造不良が発覚することが多いしかし管理すべきとも明記されており特に注意を要する FCD の球状化不良は組成分析だけで強く疑われる場また Al Mg が規定を下回っていることから鋳造合があり以下に事例を紹介する 23) プロセス全般に何らかの問題を抱えているものと推定 Mg は FCD の黒鉛球状化に有効で Mg を含有したされ不純物管理と併せて全面的な鋳造プロセスの見球状化材が鋳造時に添加されて一部の Mg は FCD 直しが必要であるに残留する一般的に残留 Mg の適正量は一般的に粒間腐食は徐々にしか進行せず鋳造後に 0.040% 程度であるがこれより低い場合は球状化数年以上経過して破損事故に至るしたがって鋳造材の添加の不足添加後の時間経過によるフェーディ直後の強度試験に合格しても将来的に破損が起こらングの発生他の元素との配合バランスの不具合などないことの保証にならない当所に持ち込まれた粒間により Mg 量が低下した可能性があるこれらの要因腐食品の組成分析ではそのほとんどで組成異常が生は全て球状化不良に直結するため注意が必要であるじており粒間腐食と組成の関連性は強い粒間腐食 S は FCD の球状化阻害元素として代表的である S を避けるためには正規のダイカスト地金を使用するはそれ単独での阻害だけでなく MgS の形成とそれなど鋳造プロセスの適正化を図るとともに組成分析に伴う Mg の低減で球状化不良がさらに助長されるを行って管理することが望ましい図 10 に S が原因で球状化不良を生じた FCD の光学顕微鏡組織を示すこれは FCD の鋳造時に鋳型から S 鋳鉄における鋳造不良 JIS の鋳鉄品においてオーステナイト鋳鉄品を除が混入したもので写真左側の鋳物表面から一定の深きねずみ鋳鉄品 (FC) 球状黒鉛鋳鉄品 (FCD) などさまで球状化不良が生じている一般的に FCD の S では組成の規定がなく受渡当事者間の協定によると量は数十 ppm であるが百 ppm を超える場合には球されている (JIS G 5502 球状黒鉛鋳鉄品には解説参考状化不良が疑われる原材料や鋳造プロセスにおいて表 1 JIS G 5504 低温用厚肉フェライト球状黒鉛鋳鉄 S 量が多い場合は球状化材を多めに添加するが残品には参考表 1 の化学成分表が存在する ) これは留 Mg 量が高くなると鋳物の中心部で図 11 の右上に鋳鉄では組成以外にも鋳造プロセスが強度に大きく認められるような硬くて脆い炭化物が晶出した逆チル関係するためで引張強度 200 MPa 以上の FC200 やが生じる可能性も考えておく必要がある逆に S 量が 450 MPa 以上の FCD450 といったように分類される低すぎても相対的に Mg 量が高くなり逆チルを生じるしかし大きさ肉厚冷却速度などに応じてある場合もあり S と Mg 量の管理は極めて重要である程度の目安となる元素含有量の範囲が存在する FC S と Mg 量が適正であっても他の微量元素の影響では C Si Mn P S の基本 5 元素 FCD では Mg で球状化不良が起こることがあるそのような元素も含めた 6 元素の分析が一般的であるこれら以外にとして Ti があり海外で調達した原料銑鉄に Ti が多く含まれていたために球状化不良を起こした例があ㠃図 10 ෆ㒊 S の混入により表面部に球状化不良を生じた FCD の光学顕微鏡組織図 11 FCD 内部で生じた逆チル ( 左上部 ) の光学顕微鏡組織

14 46 24) 5. 25) H O ) 1) (2011). 2) JIS (2011). 3) JIS (2011). 4) (1998). 5) (2009). 6) (2003) ) (2007) ) JIS (2011). 9) (2003) ) (2012). 11) (2010) ) (2010) ) (2010) ) (1999) ) HP rminfo.nite.go.jp (2012). 16) JIS (2011). 17) (1999) ) (2006) ) BUNSEKI KAGAKU 56 (2007) ) BUNSEKI KAGAKU 52 (2003) ) JIS (1978) ) 69 (1997) ) (1992) ) No (2001). 25) 77 (1991) 1749.

三重県工業研究所研究報告 No.38 (2014) フェライト系球状黒鉛鋳鉄の肉厚感受性服部俊 , 村川悟 , 河合真 * The Section Thickness Sensitivity of Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Suguru HA

三重県工業研究所研究報告 No.38 (2014) フェライト系球状黒鉛鋳鉄の肉厚感受性服部俊 *, 村川悟 *, 河合真 * The Section Thickness Sensitivity of Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Suguru HA フェライト系球状黒鉛鋳鉄の肉厚感受性服部俊 *, 村川悟 *, 河合真 * The Section Thickness Sensitivity of Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Suguru HATTORI, Satoru MURAKAWA and Makoto KAWAI Key words: Spheroidal Graphite Cast Iron,