JP2003082441A - メタルガスケット用高強度オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
メタルガスケット用高強度オーステナイト系ステンレス鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐ヘタリ性に優れ、長期間にわたり気密性を
維持するメタルガスケットとして好適なオーステナイト
系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 このオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃ：
0.02〜0.20％，Ｓｉ：0.8〜3.0％，Ｍｎ：2.5％以下，
Ｐ：0.060％以下，Ｓ：0.020％以下，Ｎｉ：7.0〜15.0
％，Ｃｒ：13.0〜25.0％，Ｎｂ：0.80％以下，Ｎ：0.05
〜0.25％を含み、Ｃ＋２Ｎ：0.20％以上でHVR＝Ｃ＋2Ｎ
＋0.12Ｓｉ＋1.4Ｎｂと定義されるHVR値が0.45以上に調
整されている。更にＭｏ：2.0％以下，Ｃｕ：3.0％以
下，Ｔｉ：0.5％以下，Ａｌ：0.2％以下，Ｂ：0.015％
以下，REM（希土類元素）：0.2％以下，Ｙ：0.2％以
下，Ｃａ：0.1％以下，Ｍｇ：0.10％以下の１種又は２
種以上を含むことができる。
維持するメタルガスケットとして好適なオーステナイト
系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 このオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃ：
0.02〜0.20％，Ｓｉ：0.8〜3.0％，Ｍｎ：2.5％以下，
Ｐ：0.060％以下，Ｓ：0.020％以下，Ｎｉ：7.0〜15.0
％，Ｃｒ：13.0〜25.0％，Ｎｂ：0.80％以下，Ｎ：0.05
〜0.25％を含み、Ｃ＋２Ｎ：0.20％以上でHVR＝Ｃ＋2Ｎ
＋0.12Ｓｉ＋1.4Ｎｂと定義されるHVR値が0.45以上に調
整されている。更にＭｏ：2.0％以下，Ｃｕ：3.0％以
下，Ｔｉ：0.5％以下，Ａｌ：0.2％以下，Ｂ：0.015％
以下，REM（希土類元素）：0.2％以下，Ｙ：0.2％以
下，Ｃａ：0.1％以下，Ｍｇ：0.10％以下の１種又は２
種以上を含むことができる。
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雰囲気に曝されても、優れた耐ヘ
タリ性を維持するメタルガスケットとして使用されるオ
ーステナイト系ステンレス鋼に関する。
排気ガス配管等の高温雰囲気に曝されても、優れた耐ヘ
タリ性を維持するメタルガスケットとして使用されるオ
ーステナイト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来技術及び問題点】昇温が予定されている雰囲気に
曝されるエンジン等には、従来からアスベスト製のガス
ケットが使用されきたが、エンジンの高性能化やノンア
スベストの法規制化に対応してメタルガスケットが使用
されるようになってきた。ガスケットは、接合面の気密
性を維持するための諸特性を備えていることが要求され
る。たとえば、排気系のエキゾストマニホルドガスケッ
トやマフラー部分のガスケットでは、エンジン特有の高
温・高圧及び高振動下で、しかも温度変化，圧力変化や
排気系での温度上昇に対応できる疲労特性やシール性を
維持するため、被加工部分の形状凍結性（耐ヘタリ性）
に優れていることが要求される。そこで、オーステナイ
ト系の中でも耐熱性や高温強度を重視してSUS310S等の
高Ｎｉ−高Ｃｒ鋼がメタルガスケット材料に使用されて
いる。
曝されるエンジン等には、従来からアスベスト製のガス
ケットが使用されきたが、エンジンの高性能化やノンア
スベストの法規制化に対応してメタルガスケットが使用
されるようになってきた。ガスケットは、接合面の気密
性を維持するための諸特性を備えていることが要求され
る。たとえば、排気系のエキゾストマニホルドガスケッ
トやマフラー部分のガスケットでは、エンジン特有の高
温・高圧及び高振動下で、しかも温度変化，圧力変化や
排気系での温度上昇に対応できる疲労特性やシール性を
維持するため、被加工部分の形状凍結性（耐ヘタリ性）
に優れていることが要求される。そこで、オーステナイ
ト系の中でも耐熱性や高温強度を重視してSUS310S等の
高Ｎｉ−高Ｃｒ鋼がメタルガスケット材料に使用されて
いる。
【０００３】しかし、SUS310SはＮｉを２０質量％程度
含有するオーステナイト系ステンレス鋼であり、おのず
と材料コストが高くなる。また、SUS310Sほどの高合金
では、熱間圧延や冷間圧延時に変形抵抗が大きく、製造
性に難点がある。しかも、メタルガスケットの製品厚さ
に対応したゲージコントロールを実現するために工程に
加わる制約も多くなる。
含有するオーステナイト系ステンレス鋼であり、おのず
と材料コストが高くなる。また、SUS310Sほどの高合金
では、熱間圧延や冷間圧延時に変形抵抗が大きく、製造
性に難点がある。しかも、メタルガスケットの製品厚さ
に対応したゲージコントロールを実現するために工程に
加わる制約も多くなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】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量の低減に
より材料コストの上昇を抑制すると共に、オーステナイ
ト自体の硬さ及び高温保持中の歪み時効を積極的に利用
して高温強度を改善し、耐ヘタリ性に有効な合金設計を
採用することにより、５００〜８００℃の高温雰囲気に
おいても優れた耐ヘタリ性を呈し、高温用メタルガスケ
ットに適したオーステナイト系ステンレス鋼を提供する
ことを目的とする。
題を解消すべく案出されたものであり、Ｎｉ量の低減に
より材料コストの上昇を抑制すると共に、オーステナイ
ト自体の硬さ及び高温保持中の歪み時効を積極的に利用
して高温強度を改善し、耐ヘタリ性に有効な合金設計を
採用することにより、５００〜８００℃の高温雰囲気に
おいても優れた耐ヘタリ性を呈し、高温用メタルガスケ
ットに適したオーステナイト系ステンレス鋼を提供する
ことを目的とする。
【０００５】本発明のメタルガスケット用オーステナイ
ト系ステンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：
０.０２〜０.２０質量％，Ｓｉ：０.８〜３.０質量％，
Ｍｎ：２.５質量％以下，Ｐ：０.０６０質量％以下，
Ｓ：０.０２０質量％以下，Ｎｉ：７.０〜１５.０質量
％，Ｃｒ：１３.０〜２５.０質量％，Ｎｂ：０.８０質
量％以下，Ｎ：０.０５〜０.２５質量％を含み、残部が
実質的にＦｅの組成をもち、Ｃ＋２Ｎ：０.２０質量％
以上でHVR＝Ｃ＋２N＋０.１２Ｓｉ＋１.４Ｎｂと定義さ
れるHVR値が０.４５以上に調整されていることを特徴と
する。
ト系ステンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：
０.０２〜０.２０質量％，Ｓｉ：０.８〜３.０質量％，
Ｍｎ：２.５質量％以下，Ｐ：０.０６０質量％以下，
Ｓ：０.０２０質量％以下，Ｎｉ：７.０〜１５.０質量
％，Ｃｒ：１３.０〜２５.０質量％，Ｎｂ：０.８０質
量％以下，Ｎ：０.０５〜０.２５質量％を含み、残部が
実質的にＦｅの組成をもち、Ｃ＋２Ｎ：０.２０質量％
以上でHVR＝Ｃ＋２N＋０.１２Ｓｉ＋１.４Ｎｂと定義さ
れるHVR値が０.４５以上に調整されていることを特徴と
する。
【０００６】このオーステナイト系ステンレス鋼は、更
にＭｏ：２.０質量％以下，Ｃｕ：３.０質量％以下，Ｔ
ｉ：０.５質量％以下，Ａｌ：０.２質量％以下，Ｂ：
０.０１５質量％以下，REM（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１種又は２種以上を含
むことができる。
にＭｏ：２.０質量％以下，Ｃｕ：３.０質量％以下，Ｔ
ｉ：０.５質量％以下，Ａｌ：０.２質量％以下，Ｂ：
０.０１５質量％以下，REM（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１種又は２種以上を含
むことができる。
【０００７】
【実施の形態】本発明者等は、Ｎｉ含有量を１５質量％
以下に抑えたオーステナ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、具体的には高温雰囲気に曝
されても硬度低下が少なく、良好な耐ヘタリ性を維持す
る高温用ガスケットに適したオーステナイト系ステンレ
ス鋼板を合金設計の面から種々調査検討した。高温メタ
ルガスケットは、加熱・冷却が頻繁に繰り返される５０
０℃以上の高温雰囲気で使用される。このような過酷な
雰囲気を考慮すると、ビード加工した個所を変形させた
とき、弾性変形内で当初のビード形状に復元しようとす
る力、すなわちスプリング力が重要なファクターにな
る。なかでも、振動の激しい部位に使用される高温用メ
タルガスケットでは、大きな復元力を呈することが必要
とされる。
以下に抑えたオーステナ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、具体的には高温雰囲気に曝
されても硬度低下が少なく、良好な耐ヘタリ性を維持す
る高温用ガスケットに適したオーステナイト系ステンレ
ス鋼板を合金設計の面から種々調査検討した。高温メタ
ルガスケットは、加熱・冷却が頻繁に繰り返される５０
０℃以上の高温雰囲気で使用される。このような過酷な
雰囲気を考慮すると、ビード加工した個所を変形させた
とき、弾性変形内で当初のビード形状に復元しようとす
る力、すなわちスプリング力が重要なファクターにな
る。なかでも、振動の激しい部位に使用される高温用メ
タルガスケットでは、大きな復元力を呈することが必要
とされる。
【０００８】復元力の増大には、冷間圧延等により歪を
導入し、多くの転位を組織に導入することが有効であ
る。導入された転位は転位相互の干渉によって所定の変
形が外部から加えられた際に大きな抵抗となって働き、
結果としてスプリング力を向上させる。しかし、高温用
メタルガスケットのように５００℃以上の高温雰囲気に
長時間曝される用途では、スプリング性に有効な転位が
ミクロ組織的に移動し、転位密度が低下する傾向にある
（回復過程）。本発明にあっては、転位の移動を抑制す
ることにより転位回復を遅らせ、優れたスプリング性を
維持することを狙っている。転位の移動抑制は、(１)加
熱前の初期状態で転位を相互干渉させることによって動
きやすい可動転位の割合を少なくすること、(２)高温雰
囲気における転位の移動（ミクロ的に原子の運動）を抑
制すること、(３)転位が移動する場合にあっても転位の
移動を阻止する障害物を作り込んでおくことによって達
成される。
導入し、多くの転位を組織に導入することが有効であ
る。導入された転位は転位相互の干渉によって所定の変
形が外部から加えられた際に大きな抵抗となって働き、
結果としてスプリング力を向上させる。しかし、高温用
メタルガスケットのように５００℃以上の高温雰囲気に
長時間曝される用途では、スプリング性に有効な転位が
ミクロ組織的に移動し、転位密度が低下する傾向にある
（回復過程）。本発明にあっては、転位の移動を抑制す
ることにより転位回復を遅らせ、優れたスプリング性を
維持することを狙っている。転位の移動抑制は、(１)加
熱前の初期状態で転位を相互干渉させることによって動
きやすい可動転位の割合を少なくすること、(２)高温雰
囲気における転位の移動（ミクロ的に原子の運動）を抑
制すること、(３)転位が移動する場合にあっても転位の
移動を阻止する障害物を作り込んでおくことによって達
成される。
【０００９】前掲(１)〜(３)の機能を付与するため、本
発明ではＣ，Ｎ，Ｓｉ，Ｎｂ量を規制している。侵入型
原子として固溶するＣ，Ｎは、マトリックスを固溶強化
すると共に転位の導入過程を複雑化し、可動転位の割合
を減少させる。また、転位近傍に集積しやすく、転位の
移動抑制にも有効である。更に、炭窒化物として析出し
た場合には、転位の移動を阻止するピニング効果が発現
する。Ｓｉは高温雰囲気における転位の移動抑制に有効
である。原子半径の大きなＮｂは，それ自体の拡散が遅
くなるドラッグ効果によって高温雰囲気における転位の
移動抑制に働き、析出物を生成した場合にはピニング効
果を発現させる。転位の移動抑制に有効なＣ，Ｎ，Ｓ
ｉ，Ｎｂの影響を総合的に調査し、それぞれの寄与度を
解析した結果、Ｃ＋Ｎ≧０.２０質量％でHVR＝Ｃ＋２Ｎ
＋０.１２Ｓｉ＋１.４Ｎｂと定義されるHVR値を０.４５
以上に調整するとき、要求特性に応じた転位の移動抑制
効果が得られ、優れたスプリング性を呈するメタルガス
ケットが得られることを解明した。
発明ではＣ，Ｎ，Ｓｉ，Ｎｂ量を規制している。侵入型
原子として固溶するＣ，Ｎは、マトリックスを固溶強化
すると共に転位の導入過程を複雑化し、可動転位の割合
を減少させる。また、転位近傍に集積しやすく、転位の
移動抑制にも有効である。更に、炭窒化物として析出し
た場合には、転位の移動を阻止するピニング効果が発現
する。Ｓｉは高温雰囲気における転位の移動抑制に有効
である。原子半径の大きなＮｂは，それ自体の拡散が遅
くなるドラッグ効果によって高温雰囲気における転位の
移動抑制に働き、析出物を生成した場合にはピニング効
果を発現させる。転位の移動抑制に有効なＣ，Ｎ，Ｓ
ｉ，Ｎｂの影響を総合的に調査し、それぞれの寄与度を
解析した結果、Ｃ＋Ｎ≧０.２０質量％でHVR＝Ｃ＋２Ｎ
＋０.１２Ｓｉ＋１.４Ｎｂと定義されるHVR値を０.４５
以上に調整するとき、要求特性に応じた転位の移動抑制
効果が得られ、優れたスプリング性を呈するメタルガス
ケットが得られることを解明した。
【００１０】以下、本発明が対象とするオーステナイト
系ステンレス鋼に含まれる合金成分，含有量等を説明す
る。 Ｃ：０.０２〜０.２０質量％ 高温強度の向上に有効な合金成分であり、固溶強化や析
出硬化によってステンレス鋼を高強度化する。このよう
な作用は、０.０２質量％以上のＣ含有で顕著になる。
しかし、０.２０質量％を超える過剰量のＣが含まれる
と、高温保持中に巨大な粒界炭化物が析出しやすくな
り、材料を脆化させる。
系ステンレス鋼に含まれる合金成分，含有量等を説明す
る。 Ｃ：０.０２〜０.２０質量％ 高温強度の向上に有効な合金成分であり、固溶強化や析
出硬化によってステンレス鋼を高強度化する。このよう
な作用は、０.０２質量％以上のＣ含有で顕著になる。
しかし、０.２０質量％を超える過剰量のＣが含まれる
と、高温保持中に巨大な粒界炭化物が析出しやすくな
り、材料を脆化させる。
【００１１】Ｓｉ：０.８〜３.０質量％
フェライト形成元素であり、オーステナイト相中で大き
な固溶強化能を呈し、高温保持中に歪み時効によって時
効硬化を促進させる。このような効果は、０.８質量％
以上のＳｉ含有量で顕著になる。しかし、３.０質量％
を超える過剰量のＳｉを添加すると、高温割れが誘発さ
れ、製造上で種々のトラブルを引き起こす。 Ｍｎ：２.５質量％以下 オーステナイト形成元素であり、高価なＮｉの代替成分
として使用され、Ｎｉの必要量を低減できる。また、Ｓ
を固定することによって熱間加工性を改善することにも
有効である。しかし、２.５質量％を超える過剰量のＭ
ｎ添加は、σ相等の金属間化合物を析出させる原因とな
り、高温強度や機械的性質を低下させる。
な固溶強化能を呈し、高温保持中に歪み時効によって時
効硬化を促進させる。このような効果は、０.８質量％
以上のＳｉ含有量で顕著になる。しかし、３.０質量％
を超える過剰量のＳｉを添加すると、高温割れが誘発さ
れ、製造上で種々のトラブルを引き起こす。 Ｍｎ：２.５質量％以下 オーステナイト形成元素であり、高価なＮｉの代替成分
として使用され、Ｎｉの必要量を低減できる。また、Ｓ
を固定することによって熱間加工性を改善することにも
有効である。しかし、２.５質量％を超える過剰量のＭ
ｎ添加は、σ相等の金属間化合物を析出させる原因とな
り、高温強度や機械的性質を低下させる。
【００１２】Ｐ：０.０６０質量％以下
固溶強化能の大きな合金成分であるが、靭性に悪影響を
及ぼすことを考慮し、通常許容されている０.０６０質
量％にＰ含有量の上限を設定した。 Ｓ：０.０２０質量％以下 熱間圧延段階で耳割れ発生の原因となる硫化物を生成さ
せる有害元素であることから、Ｓ含有量は低いほど好ま
しい。しかし、Ｂ添加によってＳ含有量の許容範囲も拡
大するので、０.０２０質量％をＳ含有量の上限に設定
した。
及ぼすことを考慮し、通常許容されている０.０６０質
量％にＰ含有量の上限を設定した。 Ｓ：０.０２０質量％以下 熱間圧延段階で耳割れ発生の原因となる硫化物を生成さ
せる有害元素であることから、Ｓ含有量は低いほど好ま
しい。しかし、Ｂ添加によってＳ含有量の許容範囲も拡
大するので、０.０２０質量％をＳ含有量の上限に設定
した。
【００１３】Ｎｉ：７.０〜１５.０質量％
安定なオーステナイト組織を確保するために必須の合金
成分であり、Ｎｉの最適含有量は鋼材に含まれるＣｒ，
Ｓｉ，Ｍｏ等のフェライト形成元素量に依存する。しか
し、７.０質量％未満のＮｉ含有量ではオーステナイト
相の安定化が困難になる。他方、１５.０質量％を越え
るＮｉ含有量では、鋼材コストが上昇して経済的に不利
となる。 Ｃｒ：１３.０〜２５.０質量％ 耐食性・耐酸化性に必要な合金成分であり、過酷な高温
腐食雰囲気に曝されるメタルガスケット用途を考慮する
と少なくとも１３.０質量％のＣｒ量が必要である。し
かし、２５.０質量％を超える過剰量のＣｒが含まれる
と、δフェライトが形成され、安定したオーステナイト
相が維持できなくなる。
成分であり、Ｎｉの最適含有量は鋼材に含まれるＣｒ，
Ｓｉ，Ｍｏ等のフェライト形成元素量に依存する。しか
し、７.０質量％未満のＮｉ含有量ではオーステナイト
相の安定化が困難になる。他方、１５.０質量％を越え
るＮｉ含有量では、鋼材コストが上昇して経済的に不利
となる。 Ｃｒ：１３.０〜２５.０質量％ 耐食性・耐酸化性に必要な合金成分であり、過酷な高温
腐食雰囲気に曝されるメタルガスケット用途を考慮する
と少なくとも１３.０質量％のＣｒ量が必要である。し
かし、２５.０質量％を超える過剰量のＣｒが含まれる
と、δフェライトが形成され、安定したオーステナイト
相が維持できなくなる。
【００１４】Ｎｂ：０.８０質量％以下
メタルガスケットが曝される高温雰囲気下で析出物を形
成し、或いはオーステナイトマトリックスに固溶するこ
とにより、硬度を上昇させ、耐ヘタリ性を改善する。し
かし、０.８０質量％を超える過剰量のＮｂ含有は、高
温強度向上に起因して熱間加工性を低下させる。 Ｎ：０.０５〜０.２５質量％ オーステナイト系ステンレス鋼の高温強度を上昇させる
と共に、マルテンサイト相の硬化に有効な合金成分であ
り、０.０５質量％以上でＮの添加効果が顕著になる。
しかし、０.２５質量％を超える過剰量のＮが含まれる
と、鋳造時にブローホールが発生しやすくなる。
成し、或いはオーステナイトマトリックスに固溶するこ
とにより、硬度を上昇させ、耐ヘタリ性を改善する。し
かし、０.８０質量％を超える過剰量のＮｂ含有は、高
温強度向上に起因して熱間加工性を低下させる。 Ｎ：０.０５〜０.２５質量％ オーステナイト系ステンレス鋼の高温強度を上昇させる
と共に、マルテンサイト相の硬化に有効な合金成分であ
り、０.０５質量％以上でＮの添加効果が顕著になる。
しかし、０.２５質量％を超える過剰量のＮが含まれる
と、鋳造時にブローホールが発生しやすくなる。
【００１５】Ｍｏ：２.０質量％以下
必要に応じて添加される合金成分であり、耐食性の向上
に有効であると共に、高温保持中に炭窒化物となって微
細に分散し高温強度を上昇させる。時効処理時にあって
は、析出物の形成によって強度を向上させる。そのた
め、メタルガスケットが過酷な高温雰囲気に曝されて
も、Ｍｏ添加により強度の低下が防止される。しかし、
２.０質量％を超えるＭｏの過剰添加は、高温域でのδ
フェライト生成を促進させる。
に有効であると共に、高温保持中に炭窒化物となって微
細に分散し高温強度を上昇させる。時効処理時にあって
は、析出物の形成によって強度を向上させる。そのた
め、メタルガスケットが過酷な高温雰囲気に曝されて
も、Ｍｏ添加により強度の低下が防止される。しかし、
２.０質量％を超えるＭｏの過剰添加は、高温域でのδ
フェライト生成を促進させる。
【００１６】Ｃｕ：３.０質量％以下
必要に応じて添加される合金成分であり、メタルガスケ
ットが使用される雰囲気の温度上昇に伴ってＣｕ系析出
物を生成させ、高温強度，耐ヘタリ性を改善する。しか
し、３.０質量％を超えるＣｕの過剰添加は、熱間加工
性を低下させ、割れ発生の原因となる。 Ｔｉ：０.５質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、硬度上昇，耐
ヘタリ性の改善に有効な析出物を高温雰囲気で形成す
る。しかし、０.５質量％を超えるＴｉの過剰添加は、
表面疵を発生させる原因となる。
ットが使用される雰囲気の温度上昇に伴ってＣｕ系析出
物を生成させ、高温強度，耐ヘタリ性を改善する。しか
し、３.０質量％を超えるＣｕの過剰添加は、熱間加工
性を低下させ、割れ発生の原因となる。 Ｔｉ：０.５質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、硬度上昇，耐
ヘタリ性の改善に有効な析出物を高温雰囲気で形成す
る。しかし、０.５質量％を超えるＴｉの過剰添加は、
表面疵を発生させる原因となる。
【００１７】Ａｌ：０.２質量％以下
必要に応じて添加される合金成分であり、製鋼時に脱酸
剤として添加されると共に、鋼板をガスケット形状に打
抜く際に打抜き性に悪影響を及ぼすＡ2系介在物を激減
させる効果を奏する。このような効果は０.２質量％の
Ａｌ含有量で飽和し、それ以上Ａｌを増量しても却って
表面欠陥の増加を招く。 Ｂ：０.０１５質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、高温強度上昇
に有効な炭窒化物の微細析出を促進させ、熱間圧延温度
域においてはＳ等の粒界偏析を抑制しエッジクラックの
発生を防止する作用を呈する。しかし、０.０１５質量
％を超える過剰量のＢを添加すると、低融点硼化物が生
成しやすく、却って熱間加工性が劣化する。
剤として添加されると共に、鋼板をガスケット形状に打
抜く際に打抜き性に悪影響を及ぼすＡ2系介在物を激減
させる効果を奏する。このような効果は０.２質量％の
Ａｌ含有量で飽和し、それ以上Ａｌを増量しても却って
表面欠陥の増加を招く。 Ｂ：０.０１５質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、高温強度上昇
に有効な炭窒化物の微細析出を促進させ、熱間圧延温度
域においてはＳ等の粒界偏析を抑制しエッジクラックの
発生を防止する作用を呈する。しかし、０.０１５質量
％を超える過剰量のＢを添加すると、低融点硼化物が生
成しやすく、却って熱間加工性が劣化する。
【００１８】REM（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 必要に応じて添加される合金成分であり、何れも熱間加
工性を改善し、耐酸化性の向上にも有効である。熱間加
工性，耐酸化性に及ぼす効果は何れも添加量の増加に応
じて顕著になるが、REM，Ｙでは０.２０質量％、Ｃａ，
Ｍｇでは０.１０質量％で飽和する。
Ｙ：０.２質量％以下 Ｃａ：０.１質量％以下，Ｍｇ：０.１０質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、何れも熱間加
工性を改善し、耐酸化性の向上にも有効である。熱間加
工性，耐酸化性に及ぼす効果は何れも添加量の増加に応
じて顕著になるが、REM，Ｙでは０.２０質量％、Ｃａ，
Ｍｇでは０.１０質量％で飽和する。
【００１９】
【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，冷延工程を経て板厚０.
５〜０.２ｍｍのステンレス鋼帯を製造した。
で溶製し、鍛造，熱延，焼鈍，冷延工程を経て板厚０.
５〜０.２ｍｍのステンレス鋼帯を製造した。
【００２０】
【００２１】各ステンレス鋼帯から１５０ｍｍ×１５０
の正方形試験片を切り出し、試験片の中央に内径７５ｍ
ｍの円形開口を形成し、開口周辺に幅２.５ｍｍ，高さ
０.２５ｍｍ，突起部２Ｒのビードをプレス成形するこ
とによりメタルガスケット（図１）を作製した。次い
で、ビード部を含んで２００ｍｍ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え、７００℃に４８
時間保持した後、室温まで徐冷した。徐冷後の試験片に
ついて、室温での素材硬度及び残存ビード高さを測定し
た。なお、残存ビード高さの測定には焦点顕微鏡を使用
し、３点の平均値として算出した。
の正方形試験片を切り出し、試験片の中央に内径７５ｍ
ｍの円形開口を形成し、開口周辺に幅２.５ｍｍ，高さ
０.２５ｍｍ，突起部２Ｒのビードをプレス成形するこ
とによりメタルガスケット（図１）を作製した。次い
で、ビード部を含んで２００ｍｍ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え、７００℃に４８
時間保持した後、室温まで徐冷した。徐冷後の試験片に
ついて、室温での素材硬度及び残存ビード高さを測定し
た。なお、残存ビード高さの測定には焦点顕微鏡を使用
し、３点の平均値として算出した。
【００２２】表２の測定結果にみられるように、鋼種N
o.１〜７（本発明例）では７００℃×４８時間加熱後に
室温での残存ビード高さが０.２１０ｍｍ以上であり、
メタルガスケットに要求される耐ヘタリ性を備えてい
た。他方、比較鋼No.８〜１３（比較例）では、何れも
残存ビード高さが０.２００ｍｍ未満であり、メタルガ
スケットとしての性能上に問題があった。残存ビード高
さが低い理由には、次のような原因が考えられる。比較
鋼No.８はＳｉ量が不足し、比較鋼No.１１，１２はＨＶ
Ｒ値，Ｃ＋２Ｎが低すぎるため、耐ヘタリ性が十分でな
い。比較鋼No.９は、過剰量のＣを含んでいることから
加熱保持中に炭化物が過剰析出してビード部に割れが発
生した。比較鋼No.１０は、過剰なＣｒ含有のためδフ
ェライト生成に起因する割れが発生した。比較鋼No.１
３は、Ｎｉ量が不足するためオーステナイト単相組織を
維持できず、マルテンサイトの生成によって高温保持中
で著しく軟化し、ヘタリ量が多くなった。
o.１〜７（本発明例）では７００℃×４８時間加熱後に
室温での残存ビード高さが０.２１０ｍｍ以上であり、
メタルガスケットに要求される耐ヘタリ性を備えてい
た。他方、比較鋼No.８〜１３（比較例）では、何れも
残存ビード高さが０.２００ｍｍ未満であり、メタルガ
スケットとしての性能上に問題があった。残存ビード高
さが低い理由には、次のような原因が考えられる。比較
鋼No.８はＳｉ量が不足し、比較鋼No.１１，１２はＨＶ
Ｒ値，Ｃ＋２Ｎが低すぎるため、耐ヘタリ性が十分でな
い。比較鋼No.９は、過剰量のＣを含んでいることから
加熱保持中に炭化物が過剰析出してビード部に割れが発
生した。比較鋼No.１０は、過剰なＣｒ含有のためδフ
ェライト生成に起因する割れが発生した。比較鋼No.１
３は、Ｎｉ量が不足するためオーステナイト単相組織を
維持できず、マルテンサイトの生成によって高温保持中
で著しく軟化し、ヘタリ量が多くなった。
【００２３】この対比から明らかなように、Ｎｉ量を低
減したオーステナイト系ステンレス鋼であっても、ＨＶ
Ｒ値、Ｃ＋２Ｎの適正管理により、形状凍結性に優れ、
長期間にわたって気密性を維持するメタルガスケットが
得られることが確認された。
減したオーステナイト系ステンレス鋼であっても、ＨＶ
Ｒ値、Ｃ＋２Ｎの適正管理により、形状凍結性に優れ、
長期間にわたって気密性を維持するメタルガスケットが
得られることが確認された。
【００２４】
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のオース
テナイト系ステンレス鋼は、Ｎｉ量を低減した成分系に
おいてＣ＋２Ｎが０.２０質量％以上でＨＶＲ値が０.４
５以上となる成分設計を採用することにより、メタルガ
スケットに要求される５００〜８００℃の高温環境での
耐ヘタリ性に優れている。また、このオーステナイト系
ステンレス鋼をエギゾストマニホルド，インテックマニ
ホルド等の低温用メタルガスケットとして自動車用エン
ジンに組み込むと、周辺機器の寿命やエンジン自体の性
能が向上する。また、エンジン用ガスケットの他に、自
動車排ガス部品，自動車排気管の振動遮断用継手に使用
されるボールジョイント部に組み込まれる弾性ガスケッ
トにも使用できる。
テナイト系ステンレス鋼は、Ｎｉ量を低減した成分系に
おいてＣ＋２Ｎが０.２０質量％以上でＨＶＲ値が０.４
５以上となる成分設計を採用することにより、メタルガ
スケットに要求される５００〜８００℃の高温環境での
耐ヘタリ性に優れている。また、このオーステナイト系
ステンレス鋼をエギゾストマニホルド，インテックマニ
ホルド等の低温用メタルガスケットとして自動車用エン
ジンに組み込むと、周辺機器の寿命やエンジン自体の性
能が向上する。また、エンジン用ガスケットの他に、自
動車排ガス部品，自動車排気管の振動遮断用継手に使用
されるボールジョイント部に組み込まれる弾性ガスケッ
トにも使用できる。
【図１】 圧縮疲労試験，ヘタリ試験に用いたビード付
き試験片
き試験片
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：０.０２〜０.２０質量％，Ｓｉ：
０.８〜３.０質量％，Ｍｎ：２.５質量％以下，Ｐ：０.
０６０質量％以下，Ｓ：０.０２０質量％以下，Ｎｉ：
７.０〜１５.０質量％，Ｃｒ：１３.０〜２５.０質量
％，Ｎｂ：０.８０質量％以下，Ｎ：０.０５〜０.２５
質量％を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもち、Ｃ＋
２Ｎ：０.２０質量％以上でHVR＝Ｃ＋２N＋０.１２Ｓｉ
＋１.４Ｎｂと定義されるHVR値が０.４５以上に調整さ
れていることを特徴とするメタルガスケット用オーステ
ナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】 更にＭｏ：２.０質量％以下，Ｃｕ：３.
０質量％以下，Ｔｉ：０.５質量％以下，Ａｌ：０.２質
量％以下，Ｂ：０.０１５質量％以下，REM（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１種又は
２種以上を含む請求項１記載のメタルガスケット用オー
ステナイト系ステンレス鋼。
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|---|---|---|---|
| JP2001273552A JP4785302B2 (ja) | 2001-09-10 | 2001-09-10 | メタルガスケット用高強度オーステナイト系ステンレス鋼 |
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| JP2003082441A true JP2003082441A (ja) | 2003-03-19 |
| JP4785302B2 JP4785302B2 (ja) | 2011-10-05 |
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-
2001
- 2001-09-10 JP JP2001273552A patent/JP4785302B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR20160140897A (ko) | 2014-04-02 | 2016-12-07 | 닛신 세이코 가부시키가이샤 | 가스켓용 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 가스켓 |
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