判别铸铁溶液中有无球化剂或CV化剂和片状石墨铸铁激冷化倾向的方法及所用的取样容器

本发明涉及判别球墨铸铁或CV石墨铸铁的溶液中有无添加剂的方法及判别石墨铸铁的激冷（チル）化倾向的方法。

在制造球墨铸铁时，添加到金属溶液中的添加剂，主要采用镁或镁系合金。

CV石墨铸铁比起球墨铸铁来，其工业性质均衡，最近，特别是作为工业用结构部件的新型铸铁材料，引起重视。

这些铸铁的各种性质，根据其石墨形状而具有不同特征，特别是机械性质受石墨形状和石墨粒度的影响。

当制造这种CV石墨铸铁时，和球墨铸铁的情况相同，也要添加以镁为主体的CV化处理剂。

制造球墨或CV石墨铸铁时，通过热分析法来监视铸造前铸铁溶液的成分，从而测定其球化率。先有技术中，在其热分析中，将铸铁溶液的一部分作为试样取到安装有镍铬·镍铝线电热偶的耐热小型杯状取样容器中，使用记录装置来记录试样在温度降低时的冷却曲线图，然后通过将上述冷却曲线的共晶温度和共晶过冷度作为因子进行重回归分析的统计方法，借此来预定石墨球化率。

然而，在制造球墨铸铁和CV石墨铸铁时，如果在其溶液中不添加球化剂或CV化剂，或其添加量不足以进行反应时，则用先有测定技术就不可能事前正确地测定球化率。

另一方面，不向铸铁溶液中添加球化剂或CV化剂，使片状的石墨结晶析出的普通铸铁，即片状石墨铸铁中，从前为了提高其机械性能而采取减缓激冷的措施，而最近却希望确立能有效利用激冷的技术。在这种情况下就需要有使激冷化倾向变化的技术，和测定激冷化倾向的技术。

关于前者，即使片状石墨铸铁激冷化倾向变化的技术，迄今已有各种报告，而有关判定激冷化倾向的技术，虽然采用了制成试验用板体后再测定激冷深度的方法，但迄今还未公开过借助于炉前的热分析试验来判定激冷化倾向的技术。

鉴于以上所述先有技术的问题点，本发明的主要目的在于提供一种可以根据球墨和CV石墨铸铁的铸造前对溶液的热分析试验来确认是否正确添加球化剂或CV化剂的判别方法。

本发明的另一重要目的在于提供一种在普通铸铁、即片状石墨铸铁溶液的炉前热分析试验中，容易判定激冷化倾向的新方法。

本发明的目的还在于提供一种能有效用于其判别的对溶液取样用的容器。

迄今公开的报告有：（1）如果在片状石墨铸铁中添加Te，铸铁就会白口化;（2）如果在Fe-C系及Fe-C-Si系合金中添加Te，石墨的形状就会由片状变化成共晶状石墨、小的球状石墨，进而变化成白口铁;（3）如果在铸铁中添加Te，在共晶石墨生成时就会阻止a轴方向的生长，特别是在Si量少的亚共晶锻铸铁中伴随着γ晶的结晶，在某种程度上阻止了C轴方向的成长，以致凝固状态很容易向准稳定系转移。

根据上述看法，本发明是，以铸铁溶液的一部分作为试样，在对其进行热分析时，利用以往通常使用的安装有热电偶的耐热性取样容器，和同样容器中配置有Te的容器，用这两种容器进行铸铁溶液的热分析，通过这种热分析来判定在铸铁溶液中是否添加有以Mg为主成分的球化剂或CV化剂。

根据本发明方法，为了达到上述目的，如图1所示，将备有热电偶的热分析用的第一取样容器10和第二取样容器12的各自检测端14，16，与其本身属于公知的冷却曲线制图记录装置18相连接，在其第一容器10的内部不加任何添加物，而在第二容器12中预先配置有极少量的碲（Te）。

将球墨铸铁或CV石墨铸铁的铸造前的溶液作为试样同时取到第一容器10和第二容器12中，监测由两容器得到的热分析结果，从而判断是否正确地添加了球化剂或CV化剂。

不添加Te的第一容器10专门用于计算出球墨铸铁和CV石墨铸铁的球化率。配置有Te的第二容器12中一旦加入了铸铁溶液的试料，不含有以Mg为主成分的球化剂或CV化剂，其形态是片状石墨的情况下在准稳定系中白口铁凝固，在其热分析中不显示共晶过冷度。

与此相反，作为球化剂或CV化剂添加Mg时，稳定系中石墨凝固，其热分析中显示共晶过冷度。因此，由于使用了配置有这种Te的第二容器12，就可以明确判断铸铁溶液的石墨形状是片状，或是CV状，或者是球状。

实施按照本发明的判别有无添加剂的方法时，如图2所示，不是分别准备两个种类的取样容器，而是在耐热性的坯块（ブロツク）20中设置上方敞开的作为第一容器部分的空穴22，和同样是上方敞开但内部配置有Te的作为第二容器部分的空穴24，第一空穴22的底部和第二空穴24的底部用V字形的溶液通路26相连接，优选利用空穴22和24上各自设有与冷却曲线制图记录装置相连接的热电偶28，30的组合容器。

利用这种组合容器时，如果将铸铁溶液注入第一空穴22中，该溶液经过底部的V字形通路流向并流入配置了Te的第二空穴24，配置在第二空穴24中的Te由于V字形的通路26而被遮盖，从而对第一空穴22的溶液不起作用。

以下叙述判别有无添加剂的实验例。

将生铁和废钢掺合，在高频感应炉中熔制20kg的CE值为4.4-4.0的原铁水，将该铁水从1550℃开始移至加入兼有适量球化剂或CV化剂及覆盖（カバ一）剂的接种剂的石墨坩蜗中，反应终止后，作为试样加入上述第一取样容器10和第二取样容器12中，然后研究热分析的测定结果。

在实际铸造现场中，即使是对于假定不添加球化剂或CV化剂的情况，仅仅加入接种剂的铸铁溶液，也可以使用这种第一容器和第二容器进行热分析。

表1示出该实验的热分析测定结果。

如表1所示，不添加球化剂或CV化剂的铸铁显微组织，在没有配置Te的第一容器中是片状石墨，而在配置有Te的第二容器中很明显地发生白口化。

添加有CV化剂的石墨形状，在第一容器中是球化率为38%的CV状，而在设置有Te的第二容器中变化成接近片状的形状，从而知道Te是阻碍球化的元素。此外，CV化剂添加量的增加标准，是以球率化达70%为准。添加球化剂的，则其球化率为82%。

关于容器中配置的Te量，如果将它定为取样的0.05（重量）%以下，则不能使不添加球化剂或CV化剂的铸铁溶液充分地白口化。如果将其定为取样的0.3（重量）%以上，则即使是添加有球化剂或CV化剂的铸铁溶液也会白口化。因此，Te添加量的最优选范围是约0.5至0.3（重量）%。

以下说明判定激冷化倾向的方法。

按照本发明，利用片状石墨铸铁炉前热分析法的激冷倾向判定，在于为了作为普通铸铁激冷生成主要因素的溶液的稳定系共晶凝固，首先制出其溶液试样的稳定系共晶凝固的冷却曲线，和在上述溶液试样中添加微量碲后，制出此溶液的准稳定系共晶凝固的冷却曲线，然后将稳定系共晶凝固的冷却曲线和准稳定系共晶凝固的冷却曲线进行比较，从而判别片状石墨铸铁的激冷化倾向。

以下说明判定激冷化倾向的实验方法。

在高频感应炉中熔制20kg的CE值为3.5的铸铁，将1500℃的铸铁溶液，为了进行稳定系共晶凝固，而注入没有配置上述Te的第一取样容器10中，以及为了进行准稳定系凝固而注入配置有0.1（重量）%的第二取样容器12中。

激冷化倾向的变化通过变化接种用Fe-Si的量来进行，而激冷深度的测定是通过激冷板用通常的方法测定。激冷深度的测定结果如表2所示。

根据用第一取样容器10取得的冷却曲线（在图3中用non表示）和用其内部配置Te的第二取样容器12所取得的冷却曲线（图3中用W/Te表示），从第一容器10测定稳定系共晶过冷点温度（TES）和共晶再辉最高温度（TE），从第二容器12测定稳定系共晶温度（TES），并将稳定系共晶过冷点温度（TES）和准稳定系共晶温度（TEW）之差以及共晶再辉最高温度（TE）和准稳定系共晶温度（TEW）之差作为各自共晶温度范围（TER1）和（TER2）进行测定（表2）。

由以上结果可判断，如果共晶温度范围狭窄，激冷深度则呈指数函数增加，当共晶温度范围是负的情况下则变成全激冷（图4）。因此，即使是激冷化倾向完全不清楚的铸铁溶液，通过测定作为稳定系共晶温度和准稳定系共晶温度之差的共晶温度范围，也可以高精度地，而且迅速地判定激冷化倾向。

表2共晶温度范围测定结果（℃）

如上详述，按照本发明方法，通过使用不配置Te的热分析测定用的第一取样容器和内部配置有Te的第二取样容器进行石墨球化的热分析，就可以很容易地判别出作为先有热分析技术弱点的片状石墨铸铁溶液和球状石墨铸铁及CV石墨铸铁溶液，并且对球墨铸铁及CV石墨铸铁，还可以知晓其石墨球化率。

按照本发明，用第一取样容器来测定片状石墨铸铁溶液的稳定系共晶温度，用添加碲的第二取样容器来测定其准稳定系共晶温度，由两者的差值就能容易地判定激冷倾向，同时，如果适宜地组合添加接种材料装置，就可以开拓能有效地利用激冷的铸件的新销路。

以下说明附图。

图1是说明实施本发明方法时使用的铸铁溶液热分析测定用的第一取样容器和内部配置有Te的第二取样容器以及冷却曲线绘制记录装置之间连接的概略图。

图2是说明实施本发明方法时使用的组合容器构造的概略剖面图。

图3所示曲线说明对片状石墨铸铁溶液采用不配置Te的取样容器和配置Te的取样容器得到的共晶温度范围。

图4所示曲线说明片状石墨铸铁的激冷深度与共晶温度之间的关系。

图中符号说明如下。

10  第一取样容器

12  内部配置有Te的第二取样容器

14  第一取样容器的检测端

16  第二取样容器的检测端

18  冷却曲线绘制记录装置

20  耐热性的坯块

21  第一空穴

24  第二空穴

26  铸铁溶液的通路

28，30  热电偶