JP2002317251A - 耐高温へたり性に優れたメタルガスケット用高強度マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐高温へたり性に優れたメタルガスケット用高強度マルテンサイト系ステンレス鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ５５０℃以下の高温環境での耐へたり性を改
善して高温用メタルガスケットにより適したマルテンサ
イト系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：０．１５質量％以下、Ｓｉ：２．０質量
％以下、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｐ：０．０６０質量
％以下、Ｓ：０．０２０質量％以下、Ｎｉ：２．０〜
６．０質量％、Ｃｒ：１２．０〜２０．０質量％、Ｍ
ｏ：２．０質量％以下、Ｎ：０．１０質量％以下を含
み、さらに必要に応じて、Ｃｕ：３．０質量％以下、Ｎ
ｂ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．５０質量％以下、
Ａｌ：０．２質量％以下、Ｂ：０．０１５質量％以下、
ＲＥＭ：０．２質量％以下、Ｙ：０．２質量％以下、Ｃ
ａ：０．１質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以下の一
種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的
不純物であって、下記（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）
値が１２５以上、下記（２）式で定義されるＲｓ値が５
３０以上となる成分組成に調整した。 （１）Md(N)＝580‐520C‐2Si‐16Mn‐16Cr‐23Ni‐26C
u‐300N‐10Mo （２）Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N
善して高温用メタルガスケットにより適したマルテンサ
イト系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：０．１５質量％以下、Ｓｉ：２．０質量
％以下、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｐ：０．０６０質量
％以下、Ｓ：０．０２０質量％以下、Ｎｉ：２．０〜
６．０質量％、Ｃｒ：１２．０〜２０．０質量％、Ｍ
ｏ：２．０質量％以下、Ｎ：０．１０質量％以下を含
み、さらに必要に応じて、Ｃｕ：３．０質量％以下、Ｎ
ｂ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．５０質量％以下、
Ａｌ：０．２質量％以下、Ｂ：０．０１５質量％以下、
ＲＥＭ：０．２質量％以下、Ｙ：０．２質量％以下、Ｃ
ａ：０．１質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以下の一
種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的
不純物であって、下記（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）
値が１２５以上、下記（２）式で定義されるＲｓ値が５
３０以上となる成分組成に調整した。 （１）Md(N)＝580‐520C‐2Si‐16Mn‐16Cr‐23Ni‐26C
u‐300N‐10Mo （２）Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のエンジンや
排気ガス配管等の高温に晒される部位で使用されるメタ
ルガスケット用ステンレス鋼であって、特に高温に晒さ
れても耐へたり性に優れるマルテンサイト系ステンレス
鋼に関する。
排気ガス配管等の高温に晒される部位で使用されるメタ
ルガスケット用ステンレス鋼であって、特に高温に晒さ
れても耐へたり性に優れるマルテンサイト系ステンレス
鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンなどの温度の上昇する部
分でのガスケット材としてはアスベスト等が使用されて
きたが、エンジンの高性能化やノンアスベストの法規制
化の動きに対してメタルガスケットが使用されてきてい
る。このガスケットは接合面の気密性を維持するために
必要な諸特性を具備しておく必要がある。例えば、エン
ジンのシリンダーヘッドガスケット部では、エンジン特
有の高温・高圧および高振動下でしかも温度変化と圧力
変化が繰り返されるため、これに対応できる疲労特性や
シール性を維持するための加工部分の形状凍結（耐へた
り性）が要求される。これらのメタルガスケットでは、
冷間圧延によって加工誘起マルテンサイトの生成等によ
り高強度が得られるが、これまでは、加工硬化型の準安
定オーステナイト系であるＳＵＳ３０１系が主に使用さ
れている（例えば、特開平１０−６８０５０号公報）。
さらには、耐熱合金としてＮｉを多く含有した高価なＳ
ＵＳ３１０ＳやＮｉ基合金が使用された例もある。
分でのガスケット材としてはアスベスト等が使用されて
きたが、エンジンの高性能化やノンアスベストの法規制
化の動きに対してメタルガスケットが使用されてきてい
る。このガスケットは接合面の気密性を維持するために
必要な諸特性を具備しておく必要がある。例えば、エン
ジンのシリンダーヘッドガスケット部では、エンジン特
有の高温・高圧および高振動下でしかも温度変化と圧力
変化が繰り返されるため、これに対応できる疲労特性や
シール性を維持するための加工部分の形状凍結（耐へた
り性）が要求される。これらのメタルガスケットでは、
冷間圧延によって加工誘起マルテンサイトの生成等によ
り高強度が得られるが、これまでは、加工硬化型の準安
定オーステナイト系であるＳＵＳ３０１系が主に使用さ
れている（例えば、特開平１０−６８０５０号公報）。
さらには、耐熱合金としてＮｉを多く含有した高価なＳ
ＵＳ３１０ＳやＮｉ基合金が使用された例もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１０-
６８０５０号公報に示されるステンレス鋼はＮｉを７質
量％以上含有しているオーステナイト系であるため、お
のずと材料コストが高くつく。またこれらは冷間圧延に
よって加工誘起マルテンサイトを適量生成させる手法を
適用するため、成分組成に応じて適正な冷間圧延率を選
択する必要があり、メタルガスッケットの製品厚さに併
せたゲージコントロールを実現する上での工程上の制約
も多い。
６８０５０号公報に示されるステンレス鋼はＮｉを７質
量％以上含有しているオーステナイト系であるため、お
のずと材料コストが高くつく。またこれらは冷間圧延に
よって加工誘起マルテンサイトを適量生成させる手法を
適用するため、成分組成に応じて適正な冷間圧延率を選
択する必要があり、メタルガスッケットの製品厚さに併
せたゲージコントロールを実現する上での工程上の制約
も多い。
【０００４】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、Ｎｉ含有量を抑えた安価な材料
で、上記のような工程上の制約を受けない手法により、
５５０℃以下の高温環境での耐へたり性を改善して高温
用メタルガスケットにより適したマルテンサイト系ステ
ンレス鋼を提供することを目的とする。
出されたものであり、Ｎｉ含有量を抑えた安価な材料
で、上記のような工程上の制約を受けない手法により、
５５０℃以下の高温環境での耐へたり性を改善して高温
用メタルガスケットにより適したマルテンサイト系ステ
ンレス鋼を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の耐高温へたり性
に優れたメタルガスケット用高強度マルテンサイト系ス
テンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：０．１５
質量％以下、Ｓｉ：２．０質量％以下、Ｍｎ：２．０質
量％以下、Ｐ：０．０６０質量％以下、Ｓ：０．０２０
質量％以下、Ｎｉ：２．０〜６．０質量％、Ｃｒ：１
２．０〜２０．０質量％、Ｍｏ：２．０質量％以下、
Ｎ：０．１０質量％以下を含み、さらに必要に応じて、
Ｃｕ：３．０質量％以下、Ｎｂ：０．５０質量％以下、
Ｔｉ：０．５０質量％以下、Ａｌ：０．２質量％以下、
Ｂ：０．０１５質量％以下、希土類元素：０．２質量％
以下、Ｙ：０．２質量％以下、Ｃａ：０．１質量％以
下、Ｍｇ：０．１０質量％以下の一種または２種以上を
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であって、下
記（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）値が１２５以上、下
記（２）式で定義されるＲｓ値が５３０以上となる成分
組成に調整したものである。 （１） Md(N)＝580‐520C‐2Si‐16Mn‐16Cr‐23Ni‐2
6Cu‐300N‐10Mo （２） Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N
に優れたメタルガスケット用高強度マルテンサイト系ス
テンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：０．１５
質量％以下、Ｓｉ：２．０質量％以下、Ｍｎ：２．０質
量％以下、Ｐ：０．０６０質量％以下、Ｓ：０．０２０
質量％以下、Ｎｉ：２．０〜６．０質量％、Ｃｒ：１
２．０〜２０．０質量％、Ｍｏ：２．０質量％以下、
Ｎ：０．１０質量％以下を含み、さらに必要に応じて、
Ｃｕ：３．０質量％以下、Ｎｂ：０．５０質量％以下、
Ｔｉ：０．５０質量％以下、Ａｌ：０．２質量％以下、
Ｂ：０．０１５質量％以下、希土類元素：０．２質量％
以下、Ｙ：０．２質量％以下、Ｃａ：０．１質量％以
下、Ｍｇ：０．１０質量％以下の一種または２種以上を
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であって、下
記（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）値が１２５以上、下
記（２）式で定義されるＲｓ値が５３０以上となる成分
組成に調整したものである。 （１） Md(N)＝580‐520C‐2Si‐16Mn‐16Cr‐23Ni‐2
6Cu‐300N‐10Mo （２） Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N
【０００６】
【作用】本発明者らは、Ｃ含有量を０．１５質量％以下
に抑えたマルテンサイト系ステンレス鋼の範疇で、過酷
な使用環境に耐え得る、つまり高温に晒されても硬度低
下が小さく、耐へたり性に優れる高温用ガスケット用ス
テンレス鋼を得る手段を成分組成の面から種々検討し
た。高温状態で長時間保持すると、溶体化処理後もしく
は冷間圧延で生成されたマルテンサイトはオーステナイ
トに逆変態し、強度的に低下するとともにへたりやすく
なる。そこで、溶体化処理後もしくは冷間圧延で生成さ
れたマルテンサイト自身の硬さならびに高温保持中の歪
み時効を積極的に利用して高温での強度上昇をはかり、
さらに高温に晒しても逆変態を起こしてオーステナイト
を生成させずマルテンサイトを残して、高温での耐へた
り性を向上させる成分組成を見出した。
に抑えたマルテンサイト系ステンレス鋼の範疇で、過酷
な使用環境に耐え得る、つまり高温に晒されても硬度低
下が小さく、耐へたり性に優れる高温用ガスケット用ス
テンレス鋼を得る手段を成分組成の面から種々検討し
た。高温状態で長時間保持すると、溶体化処理後もしく
は冷間圧延で生成されたマルテンサイトはオーステナイ
トに逆変態し、強度的に低下するとともにへたりやすく
なる。そこで、溶体化処理後もしくは冷間圧延で生成さ
れたマルテンサイト自身の硬さならびに高温保持中の歪
み時効を積極的に利用して高温での強度上昇をはかり、
さらに高温に晒しても逆変態を起こしてオーステナイト
を生成させずマルテンサイトを残して、高温での耐へた
り性を向上させる成分組成を見出した。
【０００７】
【実施の態様】以下、本発明ステンレス鋼の成分組成等
について説明する。なお、各元素の含有量を示す「％」
は特に示さない限り「質量％」を意味する。Ｃ：０．１５％以下 Ｃはオーステナイト形成元素で、高温で生成するδフェ
ライトの抑制、焼入れ時の冷却中に生成するマルテンサ
イト相の強化に極めて有効である。さらにメタルガスケ
ットとしての使用環境での温度上昇による炭化物析出に
よる高温強度維持ならびに耐へたり性向上に有効であ
る。さらに、Ｃ含有量を下げることで焼戻し工程を省略
することができる。しかし、０．１５％を超える過剰量
のＣが含まれると、複相化焼鈍後の冷却過程や時効処理
時にＣｒ系炭化物が粒界に析出し、耐粒界腐食性および
疲労特性を低下させやすい。
について説明する。なお、各元素の含有量を示す「％」
は特に示さない限り「質量％」を意味する。Ｃ：０．１５％以下 Ｃはオーステナイト形成元素で、高温で生成するδフェ
ライトの抑制、焼入れ時の冷却中に生成するマルテンサ
イト相の強化に極めて有効である。さらにメタルガスケ
ットとしての使用環境での温度上昇による炭化物析出に
よる高温強度維持ならびに耐へたり性向上に有効であ
る。さらに、Ｃ含有量を下げることで焼戻し工程を省略
することができる。しかし、０．１５％を超える過剰量
のＣが含まれると、複相化焼鈍後の冷却過程や時効処理
時にＣｒ系炭化物が粒界に析出し、耐粒界腐食性および
疲労特性を低下させやすい。
【０００８】Ｓｉ：２．０％以下 Ｓｉはフェライト形成元素であり、マルテンサイト相を
硬くするとともに、マルテンサイト相にも固溶してこれ
を硬化させ、冷間圧延後の強度を大きくする作用を有し
ている。さらに時効処理においては歪み時効により時効
硬化能を促進する。このようにＳｉには種々の作用を有
しているが、過度の添加は高温割れを誘発しやすくな
り、製造上種々の問題も生じるので、上限は２．０％と
した。
硬くするとともに、マルテンサイト相にも固溶してこれ
を硬化させ、冷間圧延後の強度を大きくする作用を有し
ている。さらに時効処理においては歪み時効により時効
硬化能を促進する。このようにＳｉには種々の作用を有
しているが、過度の添加は高温割れを誘発しやすくな
り、製造上種々の問題も生じるので、上限は２．０％と
した。
【０００９】Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎはオーステナイト化安定元素で、焼入れ温度領域で
オーステナイト相とし、その後に硬度上昇に寄与するマ
ルテンサイトを生成させる元素である。しかし過度の添
加は高温での耐酸化性を低下させ、また、残留オーステ
ナイトを生成させるので、その含有量は２．０％以下
（０％を含まず）とした。
オーステナイト相とし、その後に硬度上昇に寄与するマ
ルテンサイトを生成させる元素である。しかし過度の添
加は高温での耐酸化性を低下させ、また、残留オーステ
ナイトを生成させるので、その含有量は２．０％以下
（０％を含まず）とした。
【００１０】Ｐ：０．０６０％以下 Ｐは固溶強化能が大きい元素であるが、靭性に悪影響を
与えることがあるために、通常許容される程度の０．０
６％以下とする。Ｓ：０．０２％以下 Ｓは熱間圧延での耳切れ発生の面から好ましい元素であ
り、低いほど好ましい。しかし、Ｂを添加することで許
容されるＳ含有量も拡大されるので、Ｓ含有量の上限と
しては０．０２０％まで許容される。
与えることがあるために、通常許容される程度の０．０
６％以下とする。Ｓ：０．０２％以下 Ｓは熱間圧延での耳切れ発生の面から好ましい元素であ
り、低いほど好ましい。しかし、Ｂを添加することで許
容されるＳ含有量も拡大されるので、Ｓ含有量の上限と
しては０．０２０％まで許容される。
【００１１】Ｎｉ：２．０〜６．０％ ＮｉもＭｎと同様に高温域でのδフェライト相の生成を
抑制する。さらに、析出硬化能に有効に寄与する元素で
あるが、多量のＮｉ含有は焼鈍後の残留オーステナイト
量を多くし、強度を低下させる原因となる。また過剰の
Ｎｉ添加はガスケットで使用される高温保持中にマルテ
ンサイトからオーステナイトの逆変態を生じさせ、高温
強度や耐へたり性を低下させる。したがってＮｉ含有量
の範囲は２．０〜６．０％とした。
抑制する。さらに、析出硬化能に有効に寄与する元素で
あるが、多量のＮｉ含有は焼鈍後の残留オーステナイト
量を多くし、強度を低下させる原因となる。また過剰の
Ｎｉ添加はガスケットで使用される高温保持中にマルテ
ンサイトからオーステナイトの逆変態を生じさせ、高温
強度や耐へたり性を低下させる。したがってＮｉ含有量
の範囲は２．０〜６．０％とした。
【００１２】Ｃｒ：１２．〜２０．０％ Ｃｒは耐食性を付与させるために必須の成分である。意
図する耐食性を付与するためには少なくとも１２．０％
のＣｒを必要とする。しかし、Ｃｒはフェライト形成元
素でもあるので、多く含有させ過ぎると高温でδフェラ
イト相が多量に生成してしまう。そこでδフェライト相
抑制のためにＣ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ等のオーステナイト形
成元素を添加しなければならないが、これらの元素の過
剰な添加は室温でのオーステナイトの安定化をもたら
し、時効処理後に高強度を得ることが不可能になる。こ
のため、Ｃｒ含有量の上限は２０．０％とした。
図する耐食性を付与するためには少なくとも１２．０％
のＣｒを必要とする。しかし、Ｃｒはフェライト形成元
素でもあるので、多く含有させ過ぎると高温でδフェラ
イト相が多量に生成してしまう。そこでδフェライト相
抑制のためにＣ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ等のオーステナイト形
成元素を添加しなければならないが、これらの元素の過
剰な添加は室温でのオーステナイトの安定化をもたら
し、時効処理後に高強度を得ることが不可能になる。こ
のため、Ｃｒ含有量の上限は２０．０％とした。
【００１３】Ｍｏ：２．０％以下 Ｍｏは耐食性を向上させ、時効処理時に炭窒化物を微細
に分布させる効果がある。Ｍｏは時効処理した際に強度
に寄与する析出物を形成させるので、Ｍｏを添加するこ
とによって、ガスケット材がかなり高温環境におかれて
も強度の低下を防ぐことができるようになる。しかし、
Ｍｏを多量に含有させると高温でδフェライトが形成さ
れるのでＭｏの含有量は２．０％とした。
に分布させる効果がある。Ｍｏは時効処理した際に強度
に寄与する析出物を形成させるので、Ｍｏを添加するこ
とによって、ガスケット材がかなり高温環境におかれて
も強度の低下を防ぐことができるようになる。しかし、
Ｍｏを多量に含有させると高温でδフェライトが形成さ
れるのでＭｏの含有量は２．０％とした。
【００１４】Ｎ：０．１０％以下 Ｎはオーステナイト形成元素であるとともに、マルテン
サイト相を硬化させるのに極めて有効な元素であるが、
多量の添加は鋳造時のブローホールの原因となる他、耐
粒界腐食性および疲労特性に悪影響を及ぼす炭窒化物が
複相化焼鈍後の冷却過程で生成しやすくなる。このた
め、Ｎ含有量は０．１０％以下（０％を含まず）とし
た。
サイト相を硬化させるのに極めて有効な元素であるが、
多量の添加は鋳造時のブローホールの原因となる他、耐
粒界腐食性および疲労特性に悪影響を及ぼす炭窒化物が
複相化焼鈍後の冷却過程で生成しやすくなる。このた
め、Ｎ含有量は０．１０％以下（０％を含まず）とし
た。
【００１５】以上の他に、高温強度や耐へたり性等を向
上させるために、下記元素も必要に応じて含有させるこ
とができる。Ｃｕ：３．０％以下 Ｃｕもオーステナイト化安定元素で、焼入れ温度領域で
オーステナイト相とし、その後に硬度上昇に寄与するマ
ルテンサイトを生成させる元素である。また、使用環境
での温度上昇によるＣｕ析出物の析出による高温強度維
持ならびに耐へたり性向上に有効である。しかし、過剰
の添加は熱間加工性を劣化させ、割れ発生の原因となる
ので、添加する場合は３．０％以下とすることが好まし
い。
上させるために、下記元素も必要に応じて含有させるこ
とができる。Ｃｕ：３．０％以下 Ｃｕもオーステナイト化安定元素で、焼入れ温度領域で
オーステナイト相とし、その後に硬度上昇に寄与するマ
ルテンサイトを生成させる元素である。また、使用環境
での温度上昇によるＣｕ析出物の析出による高温強度維
持ならびに耐へたり性向上に有効である。しかし、過剰
の添加は熱間加工性を劣化させ、割れ発生の原因となる
ので、添加する場合は３．０％以下とすることが好まし
い。
【００１６】Ｎｂ：０．５０以下 Ｎｂはガスケットとしての使用中の高温環境下での析出
物形成や基地組織のマルテンサイト中の回復を抑制し、
硬度上昇や耐へたり性の向上に有効である。しかし、高
温強度上昇による熱間加工性の低下をもたらすので、添
加する場合は０．５０％以下とすることが好ましい。Ｔｉ：０．５０％以下 Ｔｉも高温で析出物を形成し、硬度上昇や耐へたり性の
向上に効果がある。しかし、過剰の添加は表面疵を発生
させるので、添加する場合は０．５０％以下とすること
が好ましい。
物形成や基地組織のマルテンサイト中の回復を抑制し、
硬度上昇や耐へたり性の向上に有効である。しかし、高
温強度上昇による熱間加工性の低下をもたらすので、添
加する場合は０．５０％以下とすることが好ましい。Ｔｉ：０．５０％以下 Ｔｉも高温で析出物を形成し、硬度上昇や耐へたり性の
向上に効果がある。しかし、過剰の添加は表面疵を発生
させるので、添加する場合は０．５０％以下とすること
が好ましい。
【００１７】Ａｌ：０．２％以下 Ａｌは製鋼時の脱酸に有効な元素であり、ガスケットに
打抜き時に悪影響を及ぼすＡ2系介在物を激減させる効
果がある。しかし、０．２％を超えて含有させてもその
効果は飽和するばかりではなく、表面欠陥の増加を招く
等の弊害をもたらすので、Ａｌの作用を有効に利用する
場合のその上限は０．２％とすることが好ましい。
打抜き時に悪影響を及ぼすＡ2系介在物を激減させる効
果がある。しかし、０．２％を超えて含有させてもその
効果は飽和するばかりではなく、表面欠陥の増加を招く
等の弊害をもたらすので、Ａｌの作用を有効に利用する
場合のその上限は０．２％とすることが好ましい。
【００１８】Ｂ：０．０１５％以下 Ｂは熱間圧延温度域でのδフェライト相とオーステナイ
ト相の変形抵抗の差異により生じる熱延鋼帯でのエッジ
クラックの発生防止に有効な元素であるが、過度の添加
は低融点硼化物を形成しやすくなり、逆に熱間加工性を
劣化させるので、添加する場合は０．０１５％を上限に
することが好ましい。
ト相の変形抵抗の差異により生じる熱延鋼帯でのエッジ
クラックの発生防止に有効な元素であるが、過度の添加
は低融点硼化物を形成しやすくなり、逆に熱間加工性を
劣化させるので、添加する場合は０．０１５％を上限に
することが好ましい。
【００１９】希土類元素：０．２％以下、Ｙ：０．２％以下 Ｃａ：０．１％以下、Ｍｇ：０．１％以下 希土類元素、Ｙ、ＣａおよびＭｇはいずれも熱間加工性
の向上に有効な元素であり、耐酸化性の向上にも有効で
ある。しかし、いずれも添加量の増加によりこれらの効
果は増加するが、次第にその効果は飽和するので、希土
類元素、Ｙを含有させる場合は０．２０％、またＣａ、
Ｍｇを含有させる場合は０．１０％を上限にすることが
好ましい。
の向上に有効な元素であり、耐酸化性の向上にも有効で
ある。しかし、いずれも添加量の増加によりこれらの効
果は増加するが、次第にその効果は飽和するので、希土
類元素、Ｙを含有させる場合は０．２０％、またＣａ、
Ｍｇを含有させる場合は０．１０％を上限にすることが
好ましい。
【００２０】Ｍｄ（Ｎ）≧１２５ 本発明では、溶体化処理後冷却中もしくは冷間圧延でマ
ルテンサイトに変態させ、耐熱ガスケットとして使用さ
れる高温域で高強度ならびに耐へたり性を維持するため
に、溶体化処理後もしくは冷間圧延後に少なくとも７０
体積％以上のマルテンサイト相を形成される必要があ
る。このためには、オーステナイトの加工に対する安定
度である下記（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）を１２５
以上にする必要がある。
ルテンサイトに変態させ、耐熱ガスケットとして使用さ
れる高温域で高強度ならびに耐へたり性を維持するため
に、溶体化処理後もしくは冷間圧延後に少なくとも７０
体積％以上のマルテンサイト相を形成される必要があ
る。このためには、オーステナイトの加工に対する安定
度である下記（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）を１２５
以上にする必要がある。
【００２１】（１） Md(N)＝580‐520C‐2Si‐16Mn‐1
6Cr‐23Ni‐26Cu‐300N‐10Mo
6Cr‐23Ni‐26Cu‐300N‐10Mo
【００２２】Ｒｓ≧５３０ また使用温度環境下でマルテンサイトがオーステナイト
に逆変態すると高温強度が低下するばかりでなく、逆変
態オーステナイトの生成による体積収縮で耐へたり性が
低下する。したがって耐熱ガスケットの使用可能温度を
高めるためには逆変態温度を高くする必要がある。ガス
ケットの使用温度である５５０℃でもへたらないように
するためには、５５０℃でも逆変態が生じないような成
分組成を選定しなければならない。本発明者らは、逆変
態温度に関連する成分組成指標として次式（２）で定義
されるＲｓ値を導入した。 （２） Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N
に逆変態すると高温強度が低下するばかりでなく、逆変
態オーステナイトの生成による体積収縮で耐へたり性が
低下する。したがって耐熱ガスケットの使用可能温度を
高めるためには逆変態温度を高くする必要がある。ガス
ケットの使用温度である５５０℃でもへたらないように
するためには、５５０℃でも逆変態が生じないような成
分組成を選定しなければならない。本発明者らは、逆変
態温度に関連する成分組成指標として次式（２）で定義
されるＲｓ値を導入した。 （２） Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N
【００２３】この式そのものは、厳密には熱力学的デー
タに基づいて導き出されるものであるが、本発明者らは
実験による回帰式として算出した。この値が小さいほど
逆変態開始温度は低温側にシフトする。上記ガスケット
の使用温度である５５０℃でも逆変態を起こさせないた
めには、このＲｓ値を５３０以上にする必要があること
を確認した。ガスケット使用温度が５５０℃を超える場
合には、このＲｓ値をもっと高くする必要があることは
言うまでもない。
タに基づいて導き出されるものであるが、本発明者らは
実験による回帰式として算出した。この値が小さいほど
逆変態開始温度は低温側にシフトする。上記ガスケット
の使用温度である５５０℃でも逆変態を起こさせないた
めには、このＲｓ値を５３０以上にする必要があること
を確認した。ガスケット使用温度が５５０℃を超える場
合には、このＲｓ値をもっと高くする必要があることは
言うまでもない。
【００２４】
【実施例】表１に示す組成のステンレス鋼を真空溶解炉
で溶製し、鍛造、熱延、焼鈍ならびに冷延により板厚
０．５〜０．２ｍｍとした。仕上げ焼鈍１０５０℃×１
分均熱処理ならびに場合によってはさらに冷間圧延を施
し、最終板厚０．２ｍｍとした。なお、表１中、鋼Ｎ
ｏ．１〜８が本発明鋼、鋼Ｎｏ．９〜１４が比較鋼であ
る。その後、図１に示すような１５０ｍｍ×１５０ｍｍ
×０．２ｍｍのサイズに切り出した正方形試料の中心に
内径７５ｍｍの円孔を開け、周辺に幅２．５ｍｍ、高さ
０．２５ｍｍ、突起部２Ｒのビードをプレス成形しガス
ケットを製造した。
で溶製し、鍛造、熱延、焼鈍ならびに冷延により板厚
０．５〜０．２ｍｍとした。仕上げ焼鈍１０５０℃×１
分均熱処理ならびに場合によってはさらに冷間圧延を施
し、最終板厚０．２ｍｍとした。なお、表１中、鋼Ｎ
ｏ．１〜８が本発明鋼、鋼Ｎｏ．９〜１４が比較鋼であ
る。その後、図１に示すような１５０ｍｍ×１５０ｍｍ
×０．２ｍｍのサイズに切り出した正方形試料の中心に
内径７５ｍｍの円孔を開け、周辺に幅２．５ｍｍ、高さ
０．２５ｍｍ、突起部２Ｒのビードをプレス成形しガス
ケットを製造した。
【００２５】図１の試験片からビード部を含んだ２０ｍ
ｍ角に切り出し、ビード部がフラットになるように治具
で押さえ、５００℃で１０時間加熱保持し室温まで徐冷
した後の室温での素材硬度と残存ビード高さを測定し
た。なお、残存ビード高さは焦点顕微鏡で３点の平均で
求めた。
ｍ角に切り出し、ビード部がフラットになるように治具
で押さえ、５００℃で１０時間加熱保持し室温まで徐冷
した後の室温での素材硬度と残存ビード高さを測定し
た。なお、残存ビード高さは焦点顕微鏡で３点の平均で
求めた。
【００２６】
【００２７】本発明鋼は、当初マルテンサイト量が７０
体積％以上で、５００℃×１０時間加熱保持後も逆変態
オーステナイトは生成されておらず、しかも室温での表
面硬度が４７０以上で、残存ビード高さが０．１８ｍｍ
以上あって、高温ガスケット材に必要な耐へたり性を十
分備えている。これに対して、比較鋼は、残存ビード高
さが０．１６ｍｍ未満である。特に比較鋼Ｎｏ．９、１
３はＲｓが請求項で規定する範囲を外れるために５００
℃での保持でマルテンサイトからオーステナイトへの逆
変態が起こり（それぞれ２４ｖｏｌ％、７ｖｏｌ％の逆
変態オーステナイトを生成）、耐へたり性が低下し、ビ
ード部残存高さが小さくなっている。
体積％以上で、５００℃×１０時間加熱保持後も逆変態
オーステナイトは生成されておらず、しかも室温での表
面硬度が４７０以上で、残存ビード高さが０．１８ｍｍ
以上あって、高温ガスケット材に必要な耐へたり性を十
分備えている。これに対して、比較鋼は、残存ビード高
さが０．１６ｍｍ未満である。特に比較鋼Ｎｏ．９、１
３はＲｓが請求項で規定する範囲を外れるために５００
℃での保持でマルテンサイトからオーステナイトへの逆
変態が起こり（それぞれ２４ｖｏｌ％、７ｖｏｌ％の逆
変態オーステナイトを生成）、耐へたり性が低下し、ビ
ード部残存高さが小さくなっている。
【００２８】比較鋼Ｎｏ．９、１０、１１および１４は
Ｍｄ（Ｎ）が請求項で規定した１２５を下回っているた
め当初からマルテンサイト量が少なく、へたり量が多
い。さらに比較鋼Ｎｏ．１２はＣ含有量が多いために炭
化物が形成され、それに起因してビード部で割れが発生
した。以上のように請求項で規定した範囲を外れたもの
はいずれもガスケット材としての所要特性を満たしてい
なかった。
Ｍｄ（Ｎ）が請求項で規定した１２５を下回っているた
め当初からマルテンサイト量が少なく、へたり量が多
い。さらに比較鋼Ｎｏ．１２はＣ含有量が多いために炭
化物が形成され、それに起因してビード部で割れが発生
した。以上のように請求項で規定した範囲を外れたもの
はいずれもガスケット材としての所要特性を満たしてい
なかった。
【００２９】
【００３０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のステン
レス鋼は、成分組成をマルテンサイトが生成しやすく、
かつ５５０℃の高温に晒してもオーステナイトに逆変態
しないように調整することによって、５５０℃以下の高
温環境下で使用してもへたりがない耐熱メタルガスケッ
ト用マルテンサイト系ステンレス鋼の提供を可能にし
た。
レス鋼は、成分組成をマルテンサイトが生成しやすく、
かつ５５０℃の高温に晒してもオーステナイトに逆変態
しないように調整することによって、５５０℃以下の高
温環境下で使用してもへたりがない耐熱メタルガスケッ
ト用マルテンサイト系ステンレス鋼の提供を可能にし
た。
【図１】 耐ヘタリ試験に用いた試験片の形状
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｊ 15/08 Ｆ１６Ｊ 15/08 Ｐ (72)発明者 平松 直人 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社ステンレス事業本部内 Ｆターム(参考） 3J040 BA01 EA05 EA18 FA02 HA17
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：０．１５質量％以下、Ｓｉ：２．０
質量％以下、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｐ：０．０６０
質量％以下、Ｓ：０．０２０質量％以下、Ｎｉ：２．０
〜６．０質量％、Ｃｒ：１２．０〜２０．０質量％、Ｍ
ｏ：２．０質量％以下、Ｎ：０．１０質量％以下を含
み、残部がＦｅおよび不可避的不純物であって、下記
（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）値が１２５以上、下記
（２）式で定義されるＲｓ値が５３０以上となる成分組
成を有することを特徴とする高温メタルガスケット用マ
ルテンサイト系ステンレス鋼。 （１） Md(N)＝580‐520C‐2Si‐16Mn‐16Cr‐23Ni‐2
6Cu‐300N‐10Mo （２） Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N - 【請求項２】 Ｃ：０．１５質量％以下、Ｓｉ：２．０
質量％以下、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｐ：０．０６０
質量％以下、Ｓ：０．０２０質量％以下、Ｎｉ：２．０
〜６．０質量％、Ｃｒ：１２．０〜２０．０質量％、Ｍ
ｏ：２．０質量％以下、Ｎ：０．１０質量％以下を含
み、さらにＣｕ：３．０質量％以下、Ｎｂ：０．５０質
量％以下、Ｔｉ：０．５０質量％以下、Ａｌ：０．２質
量％以下、Ｂ：０．０１５質量％以下、希土類元素：
０．２質量％以下、Ｙ：０．２質量％以下、Ｃａ：０．
１質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以下の一種または
２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物で
あって、下記（１）式で定義されるＭｄ（Ｎ）値が１２
５以上、下記（２）式で定義されるＲｓ値が５３０以上
となる成分組成を有することを特徴とする高温メタルガ
スケット用マルテンサイト系ステンレス鋼。 （１） Md(N)＝580‐520C‐2Si‐16Mn‐16Cr‐23Ni‐2
6Cu‐300N‐10Mo （２） Rs＝750‐30Ni‐25Mn‐18Cu‐50C‐30N
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001120851A JP2002317251A (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | 耐高温へたり性に優れたメタルガスケット用高強度マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001120851A JP2002317251A (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | 耐高温へたり性に優れたメタルガスケット用高強度マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002317251A true JP2002317251A (ja) | 2002-10-31 |
Family
ID=18970828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001120851A Withdrawn JP2002317251A (ja) | 2001-04-19 | 2001-04-19 | 耐高温へたり性に優れたメタルガスケット用高強度マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002317251A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8177929B2 (en) | 2006-08-18 | 2012-05-15 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Method of making an embossed metal gasket |
| WO2015166729A1 (ja) * | 2014-05-02 | 2015-11-05 | 日新製鋼株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼板およびメタルガスケット |
| CN107514316A (zh) * | 2015-05-18 | 2017-12-26 | 夏志清 | 一种柴油发动机气缸盖 |
-
2001
- 2001-04-19 JP JP2001120851A patent/JP2002317251A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8177929B2 (en) | 2006-08-18 | 2012-05-15 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Method of making an embossed metal gasket |
| WO2015166729A1 (ja) * | 2014-05-02 | 2015-11-05 | 日新製鋼株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼板およびメタルガスケット |
| JP2016006222A (ja) * | 2014-05-02 | 2016-01-14 | 日新製鋼株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼板およびメタルガスケット |
| CN106471145A (zh) * | 2014-05-02 | 2017-03-01 | 日新制钢株式会社 | 马氏体系不锈钢板以及金属密封圈 |
| US10371261B2 (en) | 2014-05-02 | 2019-08-06 | Nippon Steel Nisshin Co., Ltd. | Martensitic stainless-steel sheet and metal gasket |
| CN107514316A (zh) * | 2015-05-18 | 2017-12-26 | 夏志清 | 一种柴油发动机气缸盖 |
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