JP2001240945A - 靱性に優れた耐銹性耐摩耗用鋼 - Google Patents

靱性に優れた耐銹性耐摩耗用鋼

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JP2001240945A
JP2001240945A JP2000053682A JP2000053682A JP2001240945A JP 2001240945 A JP2001240945 A JP 2001240945A JP 2000053682 A JP2000053682 A JP 2000053682A JP 2000053682 A JP2000053682 A JP 2000053682A JP 2001240945 A JP2001240945 A JP 2001240945A
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steel
rust
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JP2000053682A
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Kazunari Kidena
一成 貴傳名
Yoichi Eda
陽一 江田
Tatsuro Isomoto
辰郎 磯本
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた耐銹性と高い焼入焼戻し硬さに加え、
高靱性を兼ね備えた自動車エンジン用部材に適する耐摩
耗用鋼を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.4〜0.6%未満、
Si:1.0%未満、Mn:1.0%以下、Cr:6.
0〜11.0%未満、Al:0.001〜0.10%未
満、N:0.020〜0.10%未満で残部Feおよび
不可避的不純物からなり、かつ焼入焼戻し組織において
旧オーステナイト結晶粒径20μm以下の面積率が80
%以上からなることを特徴とする靱性に優れた耐銹性耐
摩耗用鋼。上記に加えて、Al,Nとの比N/Al>
3.0を満たすこと。さらに、Mo:4.0%未満であ
ること。さらに加えて、B:0.001〜0.010
%、並ぶにS:0.05〜0.50%、Pb:0.03
〜0.30%、Bi:0.03〜0.30%、のうち1
種または2種以上、およびTi:0.02〜1.00
%、Nb:0.02〜1.00%、V:0.02〜1.
00%、のうち1種または2種以上を含有させたことを
特徴とする靱性に優れた耐銹性耐摩耗用鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、優れた耐銹性と高
い焼入焼戻し硬さに加え、高靱性を兼ね備えた自動車エ
ンジン用部材に適する耐摩耗用鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用エンジンにおいて最近では直噴
エンジンが開発され、それらに使用される部材には、特
に摺動性、耐高圧性の観点から耐銹性、耐摩耗用鋼が使
用される。これらの必要とされる特徴に対応できる可能
性のあるものとしてSUS440C等のJIS鋼種の使
用が考えられる。しかしながら、この鋼種は自動車エン
ジン部品用鋼としては、靱性に欠ける等の問題がある。
また、JIS鋼種SUS440Cの改良鋼として軸受用
耐銹性、耐摩耗用鋼として、特開平5−34418号公
報があるが、これは軸受用として開発されたものであ
り、特に疲労寿命を重点に置いて開発されている。しか
し、自動車部品用鋼としては疲労寿命よりも、むしろ高
靱性の鋼としての開発が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
のエンジン部品用鋼に必要な特性として、高靱性が求め
られているものの、上述したJIS鋼種であるSUS4
40Cを用いると、焼入硬さは得られるが、靱性値は低
い値しか得られない。また、特開平5−34418号公
報での開発鋼はSUS440Cの特徴に加えて靱性値は
改善されているが、しかし、自動車のエンジン部品とし
ての要求される値までは至っていないという問題があ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の問題を解消するた
めに、発明者らは鋭意開発を進めた結果、自動車エンジ
ン部品に要求される高い靱性値を得るためには焼入焼戻
し後の組織において旧オーステナイト結晶粒径が20μ
m以下の面積率を80%以上とすること、さらに、鋼中
成分であるAl,Nの比としてN/Al>3.0とする
ことにより、結晶粒の粗大化を抑制し、さらなる靱性の
改善が期待できることにある。その発明の要旨とすると
ころは、 (1)重量%で、C:0.4〜0.6%未満、Si:
1.0%未満、Mn:1.0%以下、Cr:6.0〜1
1.0%未満、Al:0.001〜0.10%未満、
N:0.020〜0.10%未満で残部Feおよび不可
避的不純物からなり、かつ焼入焼戻し組織において旧オ
ーステナイト結晶粒径20μm以下の面積率が80%以
上からなることを特徴とする靱性に優れた耐銹性耐摩耗
用鋼。
【0005】(2)前記(1)に加えて、Al,Nとの
比N/Al>3.0を満たすことを特徴とする靱性に優
れた耐銹性耐摩耗用鋼。 (3)前記(1)または(2)に加えて、Mo:4.0
%未満であることを特徴とする靱性に優れた耐銹性耐摩
耗用鋼。 (4)前記(1)〜(3)に加えて、B:0.001〜
0.010%を含有することを特徴とする靱性に優れた
耐銹性耐摩耗用鋼。
【0006】(5)前記(1)〜(4)に加えて、S:
0.05〜0.50%、Pb:0.03〜0.30%、
Bi:0.03〜0.30%、のうち1種または2種以
上含有することを特徴とする靱性に優れた耐銹性耐摩耗
用鋼。 (6)前記(1)〜(5)に加えて、Ti:0.02〜
1.00%、Nb:0.02〜1.00%、V:0.0
2〜1.00%、のうち1種または2種以上含有するこ
とを特徴とする靱性に優れた耐銹性耐摩耗用鋼にある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る成分組成の限
定理由について説明する。 C:0.4〜0.6%未満 Cは素地に固溶され、硬さを上昇させる元素であり、H
RC50以上の硬さを得るためには0.4%以上必要で
ある。しかし、0.6%以上の添加では、巨大炭化物が
発生して靱性を損なう恐れがあるため、その範囲を0.
4〜0.6%未満とした。
【0008】Si:1.0%未満 Siは脱酸剤として添加し、焼入性を向上させるが、
1.0%以上の添加では靱性を低下させるので、上限を
1.0%未満とした。 Mn:1.0%以下 MnはSiと同様に脱酸剤として添加し、焼入性を向上
させるが、1.0%以上の添加では靱性を低下させるの
で、上限を1.0%未満とした。
【0009】Cr:6.0〜11.0%未満 Crはマトリックス中に固溶し、耐銹性を向上させるた
めには6.0%以上必要である。しかし、11%以上添
加すると巨大炭化物を生成し靱性を損なう恐れがあるた
め、その範囲を6.0〜11.0%未満とした。 Al:0.001〜0.10%未満 Alは脱酸剤として使用し、耐銹性を向上させるために
は、0.001%以上の添加が有効であるが、0.1%
以上の添加で靱性の低下を引き起こすので、その範囲を
0.001〜0.10%未満とした。
【0010】N:0.020〜0.10%未満 Nはマトリックスに固溶し、耐食性を向上させるために
は0.020%以上必要であるが、0.1%以上添加す
ると靱性が低下する。従って、その範囲を0.020〜
0.10%未満とした。 B:0.001〜0.010% Bは熱間加工性を向上させるが、0.001%未満では
効果が少なく、0.010%を超えると熱間加工性を悪
化させる。従って、その範囲を0.001〜0.10%
とした。
【0011】S:0.05〜0.50% Sは硫化物を生成し被削性向上に極めて効果が大きい。
量に応じて被削性改善効果は増加するが、0.05%未
満では効果が少なく、0.50%を超えると効果が飽和
し、且つ熱間加工性を悪化させる。従って、その範囲を
0.05〜0.50%とした。 Pb:0.03〜0.30% Pbは鋼中に単独あるいは介在物に付着する形で分散し
て存在し、被削性改善の効果がある。しかし、0.03
%未満では効果が少なく、0.30%を超えると効果が
飽和し、かつ熱間加工性を悪化させる。従って、その範
囲を0.03〜0.30%とした。
【0012】Bi:0.03〜0.30% BiはPbと同様、低融点で鋼中に分散して存在し、被
削性改善に効果がある。しかし、0.03%未満では効
果が少なく、0.30%を超えると効果が飽和し、かつ
熱間加工性を悪化させる。従って、その範囲を0.03
〜0.30%とした。 Ti:0.02〜1.00% Tiは炭窒化物形成により耐食性改善に寄与する。しか
し、0.02%未満では効果が少なく、1.00%を超
えると効果が飽和する。従って、その範囲を0.02〜
1.00%とした。
【0013】Nb:0.02〜1.00% Nbは炭窒化物形成によりCr炭化物の形成を抑制し耐
食性を向上させる。しかし、0.02%未満では効果が
少なく、1.00%を超えると効果が飽和する。従っ
て、その範囲を0.02〜1.00%とした。 V:0.02〜1.00% Vは炭窒化物を生成し耐食性を向上させる。しかし、
0.02%未満では効果が少なく、1.00%を超える
と効果が飽和する。従って、その範囲を0.02〜1.
00%とした。
【0014】
【実施例】100kg鋼塊を真空誘導溶解炉で、表1に
示す成分組成の鋼を溶製し、平均径190mmの鋳型に
鋳込み、直径20mmの棒鋼に鍛伸し、1030℃に3
0分間保持後油焼入れし、180℃で1時間保持後空冷
で焼戻し処理を施してから、次の各試験に供した。その
結果を、旧オーステナイト結晶粒円相当直径の平均値が
20μm以下の面積率およびN/Al値並びにそのとき
の衝撃値として示す。表1に示すように、No1〜5は
本発明鋼であり、いずれも衝撃値が80J/cm2 以上
の優れた靱性値を示しているに対して、No6〜9の比
較鋼は、いずれも衝撃値が80J/cm2 未満であり、
十分な靱性値を示していないことが分かる。すなわち、
N/Alの値が3.0以下となると結晶粒の粗大化が顕
著となり、その結果靱性値が著しく低下した。また、焼
入焼戻し後の組織において旧オーステナイト結晶粒径の
円相当直径が20μm以下の面積率が80%以下となる
と著しい靱性値の低下を引起こすことが分かる。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、従来のSUS440
Cクラスのマルテンサイト系ステンレス鋼を使用してい
た高圧フューエルポンプ等の自動車エンジン用部品に対
し、本発明を採用することにより靱性の向上等による長
寿命化などが、他の機能特性を同等以上に維持しつつ得
ることが出来る極めて優れた効果を奏するものである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C:0.4〜0.6%未満、 Si:1.0%未満、 Mn:1.0%以下、 Cr:6.0〜11.0%未満、 Al:0.001〜0.10%未満、 N:0.020〜0.10%未満 で残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ焼入焼
    戻し組織において旧オーステナイト結晶粒径20μm以
    下の面積率が80%以上からなることを特徴とする靱性
    に優れた耐銹性耐摩耗用鋼。
  2. 【請求項2】 請求項1に加えて、Al,Nとの比N/
    Al>3.0を満たすことを特徴とする靱性に優れた耐
    銹性耐摩耗用鋼。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に加えて、Mo:4.
    0%未満であることを特徴とする靱性に優れた耐銹性耐
    摩耗用鋼。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3に加えて、B:0.001
    〜0.010%を含有することを特徴とする靱性に優れ
    た耐銹性耐摩耗用鋼。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4に加えて、 S:0.05〜0.50%、 Pb:0.03〜0.30%、 Bi:0.03〜0.30%、 のうち1種または2種以上含有することを特徴とする靱
    性に優れた耐銹性耐摩耗用鋼。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5に加えて、 Ti:0.02〜1.00%、 Nb:0.02〜1.00%、 V:0.02〜1.00%、 のうち1種または2種以上含有することを特徴とする靱
    性に優れた耐銹性耐摩耗用鋼。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3150735A4 (en) * 2014-05-28 2017-12-13 Hitachi Metals, Ltd. Hot work tool material and method for manufacturing hot work tool
CN108977721A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 江苏双星特钢有限公司 一种防堵塞隔舱篦板及其制造方法

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