以下、本発明について更に詳しく説明する� �� 
 本発明者等は、上記特許文献1~3の課題を解� ��するために、先に炭素当量とC量,Si量との関 係を開示した高剛性鋼減衰能鋳鉄を提案した (特願2007-33894)。しかし、本特許の場合では、 十分な減衰性能が得られない事が判明した。

 こうしたことから、本発明者等は、更に改� ��を進めて本発明を究明するに至った。 
 片状黒鉛鋳鉄(高剛性高減衰能鋳鉄)は、Al(� �ルミニウム)の添加量に伴って振動減衰能が� ��善されるが限界が現れる。例えば、Alの添� �量を順次増やしてその振動減衰能及びヤン� �率を測定すると、3%Al添加から改善が見られ� ��が、7%を超えると振動減衰能はむしろ低下� �る。しかし、本発明者らは、これらAlを添加 した片状黒鉛鋳鉄にスズ(Sn)を適量添加する� �、ヤング率及び振動減衰能が改善されるこ� �を究明するに至った。更に、本発明者らは� �振動減衰能及びヤング率は、片状黒鉛鋳鉄� �炭素当量(C.E.)、(C/Si)重量比、Al、Snの添加量� ��調整によって大きく変動することも明らか� ��した。ヤング率を維持したまま振動減衰能� ��改善するには、特許請求の範囲に記載するC .E.、(C/Si)重量比、Al、Snの値の適正な調整が� �要である。

 本発明において、Al:3~7%と規定するのは次 の理由による。即ち、AlとSnを添加した片状� �鉛鋳鉄でAlの添加量が振動減衰能に好ましい 影響を及ぼすのは3%からで、3%より少ない場� �、ほとんど改善効果は認められない。また� �6%以上になると振動減衰能は徐々に低下し、 7%を超えると更に振動減衰能が低下する。そ� ��て、Alの添加量が7%を超えると、Alの添加に� ��って形成される鉄Al炭化物が硬く脆くなる� �で、割れ易くなり且つ加工性が悪くなる。� �のような理由より、Alの適正添加量を3~7%と� �た。

 Al添加による片状黒鉛鋳鉄の振動減衰能� �改善機構に関しては、Alを固溶した鉄合金の 形成によるものとする説(前者)と、鉄Al炭化� �の形成によるものとする説(後者)があるが、 本発明者らの研究では後者の説を捉えている 。いずれの説もこれらの形成される物質の強 磁性型の減衰機構によるものと推測されてい る点では同じである。

 本発明において、Sn:0.03~0.2%と規定するの� ��次の理由による。即ち、Snの添加量は少な� �ぎると、ヤング率及び振動減衰能の改善効� �が認められない。0.03%ぐらいからヤング率、 振動減衰能の改善に効果を現し、0.08%前後で� ��も顕著な効果を現す。Snの添加量が多くな� �と次第に効果が低減し、0.2%以上になると効� ��が大きく低下し、改善効果が得られなくな� ��。そのため、Snの添加量は0.03~0.2%が適正値� �ある。Snは、ヤング率、振動減衰能の改善ば かりでなく引張強度も改善するため、重要な 添加元素である。

 なお、Sn添加による改善効果の機構につ� �ては諸説あるが、次にように考えられる。� �ち、片状黒鉛鋳鉄にAlを添加すると、鉄とAl� ��炭素の反応により鉄Al炭化物が形成される� �いわれている。また、鉄Al炭化物は強磁性体 であり、強磁性体型の振動減衰機構を発現す るといわれている。本発明者らの研究によれ ば、Alの添加量を増やしていけば、鉄Al炭化� �が増加していくが、およそ6%前後で鉄Al炭化� ��が増加しなくなる。しかし、Snを添加する� �、Al単独の添加に比較して常により多くの鉄 Al炭化物が形成されるようになり、その結果S n添加による改善効果が現れるものと考えら� �る。

 本発明において、本発明の高剛性高減衰能� ��鉄は、上記Al,Sn以外に、C,Si,Mn,P,S等を含んで いる。ここで、C及びSiの量は後に詳述すると おりである。 
 Mnは通常の片状黒鉛鋳鉄の場合と同様に、0. 25~1.0%とする。この理由は、Mnは0.25%以上では� ��鉄の強さ、硬さを増すが、1.0%を超えると鋳 鉄をチル化させ、硬く脆くするので、上記数 値範囲とした。

 Pは通常の片状黒鉛鋳鉄の場合と同様に、0.0 4%以下とする。この理由は、Pは0.04%を超える� ��、鉄と反応して硬い化合物であるステダイ� ��を形成し鋳鉄を脆くするため、上記数値範� ��とした。 
 Sは、通常の片状黒鉛鋳鉄の場合と同様に、 0.03%以下とする。この理由は、Sが0.03%を超え� ��と、溶湯の流動性を悪くするとともに、鋳� ��をチル化させ硬く脆くするためである。

 第3の発明において、上記式(1)に示す炭素 当量は上記したように3.30~3.95%にする。炭素� �量は、大きくなると振動減衰能が改善され� �ング率が低下する。炭素当量の増減では両� �の両立はできないが、振動減衰能とヤング� �に与える影響は大きいので適正な値にする� �要がある。Alが添加された場合、従来の片状 黒鉛鋳鉄に比較して、オーステナイトと黒鉛 の共晶反応が起きる共晶組成が変化する。従 来の片状黒鉛鋳鉄は上記式1で表される炭素� �量が4.3%で共晶反応を生じるが、Alが添加さ� �るとこの値よりも小さい値で共晶反応が起� �るようになる。共晶組成より大きな炭素当� �になると過共晶となりヤング率が大きく低� �するので好ましくない。

 本発明の場合、炭素当量(C.E.)が3.95%を超え� �と、振動減衰能が大きく改善されるが、ヤ� �グ率が大きく低下する。これは、炭素当量� �共晶組成を超えて過共晶になるためだと考� �られる。一方、炭素当量が小さい場合には� �黒鉛の形成量が減少するためヤング率が改� �される。しかし、振動減衰能が低下するの� �、3.3%以上の炭素当量が必要である。従って� ��炭素当量は3.30~3.90とした。 
 本発明において、鋳造後の熱処理温度は280~ 630℃とした。加熱冷却処理による性能改善は 、加熱温度により大きく変化する。この熱処 理による効果を図1に示す。なお、図1はAl,Sn� �加えた発明材料の場合を示したが、Alのみを 添加した場合もほぼ同様の傾向を示した。熱 処理温度が280℃未満ではその効果は小さく、 630℃を超えた場合も同様に効果は小さい。

 即ち、減衰性能の改善率が5%以上になる� �度範囲、280~630℃で加熱処理した後に冷却す� ��のが良い。なお、効果が20%以上に改善され� ��温度範囲は、360~580℃である。これらの温度 範囲で高い効果が現れるが、最も効果のある のは500℃に加熱し冷却した場合である。冷却 方法は、炉冷、空冷のどちらでもよい。なお 、熱処理によって減衰性能が改善される理由 は不明である。

 熱処理する工程は、本発明による鋳造品� ��鋳造後の工程により異なる。例えば、鋳造� ��鋳肌のまま使用される場合は、鋳造後に熱� ��理する。また、例えば、鋳造後に機械加工� ��て所定の寸法に仕上げてから使用される場� ��、機械加工後に熱処理するのが最も好まし� ��。但し、機械加工後に熱処理できない理由� ��ある場合には、機械加工前に熱処理しても� ��い。

 次に、本発明の具体的な実施例について比� ��例とともに説明する。 
 (実施例1~8及び比較例1~8) 
 まず、高周波溶解炉を用いて鋳鉄の組成を� ��整した。次に、黒鉛ルツボにFC300で製作し� �鋳鉄塊、加炭材、フェロマンガン、炭化珪� �を入れて溶解し、その後フェロシリコンと� �炭材で炭素量、シリコン量を調整し、溶解� �を約20kgとした。但し、得られる鋳造品のAl� �はフェロアルミ、スズ量は純スズを添加し� �調整した。また、溶解温度は約1450℃とした� ��出湯前にCa-Si-Ba系接種剤を添加した後、φ30� �300mmのフラン自硬性鋳型に鋳込んだ。

 得られた鋳造品を4×20×200mmに加工して、振� ��減衰能の評価値として対数減衰率及び動的� ��ング率を求めた。このとき、熱処理しない� ��のとの比較を行った。即ち、実施例1~8ではA l添加鋳鉄を熱処理し、比較例1~8ではAl添加鋳 鉄を熱処理しなかった。試験方法は、JISG0602� ��準拠した。即ち、試験片を二点吊りして電� ��加振器で1×10 ^-4 のひずみ振幅を与え、その後加振を止めて自 由減衰させて、対数減衰率と動的ヤング率を 求めた。このようにして得られた鋳造品の特 性を下記表1に示す。但し、対数減衰率は、� �動のひずみ振幅が1×10 ^-4 の時の値を示した。なお、P,Sは表1に示さな� �ったが、いずれも、P<0.025、S<0.020である 。また、実施例には同組成のものがあるが、 これらは溶解が同じで、鋳造試料が異なるこ とを意味する。

 上記表1に示したデータのうち、各試料の ヤング率-対数減衰率の関係を示したグラフ� �図2に示した。ヤング率と対数減衰率を同時� ��評価した場合、図2で比較すると分かりやす い。各試料のヤング率と対数減衰率の値はば らつくが、平均的値を直線で表わした。図2� �おいて、線aは実施例1~8のデータを、線bは比 較例1~8のデータを示す。なお、上記データの ヤング率が、115~130GPaの範囲にあるのは、現� �鋳鉄のFC250,FC300で振動減衰性能を重視した場 合のヤング率がおよそ120GPaを示すため、これ らとの比較をする目的でその範囲のデータを 掲載した。

 図2から比較例1~8(熱処理しない場合)のヤン� ��率-対数減衰特性に対して、熱処理を施した 本発明は約40%の性能改善が認められる。この 値は、現用鋳鉄のFC250,FC300の特性(ヤング率が 120PGaのときの対数減衰率は約100×10 ^-4 )と比較すると約2.5~3.0倍以上の性能を示す。

 (実施例9~16及び比較例9~16) 
 上記実施例1~8及び比較例1~8と同様な操作に� ��り、φ30×300mmのフラン自硬性鋳型に鋳込ん� �。 
 得られた鋳造品を4×20×200mmに加工して、振� ��減衰能の評価値として対数減衰率及び動的� ��ング率を求めた。このとき、熱処理しない� ��のとの比較を行った。即ち、実施例9~16では Al,Sn添加鋳鉄を熱処理し、比較例9~16ではAl,Sn� ��加鋳鉄を熱処理しなかった。試験方法は、J ISG0602に準拠した。即ち、試験片を二点吊り� �て電磁加振器で1×10 ^-4 のひずみ振幅を与え、その後加振を止めて自 由減衰させて、対数減衰率と動的ヤング率を 求めた。このようにして得られた鋳造品の特 性を下記表2に示す。但し、対数減衰率は、� �動のひずみ振幅が1×10 ^-4 の時の値を示した。なお、P,Sは表2に示さな� �ったが、いずれも、P<0.025、S<0.020である 。また、実施例には同組成のものがあるが、 これらは溶解が同じで、鋳造試料が異なるこ とを意味する。

 上記表2に示したデータのうち、各試料の ヤング率-対数減衰率の関係を示したグラフ� �図3に示した。ヤング率と対数減衰率を同時� ��評価した場合、図3で比較すると分かりやす い。各試料のヤング率と対数減衰率の値はば らつくが、平均的値を直線で表わした。図3� �おいて、線aは実施例9~16のデータを、線bは� �較例8~16のデータを示す。なお、上記データ� ��ヤング率が、115~130GPaの範囲にあるのは、現 用鋳鉄のFC250,FC300で振動減衰性能を重視した� ��合のヤング率がおよそ120GPaを示すため、こ� ��らとの比較をする目的でその範囲のデータ� ��掲載した。

 図3から比較例9~16(熱処理しない場合)のヤン グ率-対数減衰特性に対して、熱処理を施し� �本発明は約30%の性能改善が認められる。こ� �値は、現用鋳鉄のFC250,FC300の特性(ヤング率� �120PGaのときの対数減衰率は約100×10 ^-4 )と比較すると約3.5倍の性能を示す。

 なお、この発明は、上記実施形態そのま� ��に限定されるものではなく、実施段階では� ��の要旨を逸脱しない範囲でAl,Sn,C,Si,Mn,P,S等� �組成を適宜変えて具体化できる。また、前� �実施形態に開示されている複数の組成の適� �な組合せにより種々の発明を形成できる。