JP2004225155A - ガスケット材用冷延鋼板、その製造方法およびその製造方法により製造されたガスケット材 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価で、ビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板およびその製造法を提供し、冷却水用開口、潤滑油用開口およびボルト孔等の開口部について好適に用いられるシール性能が優れた安価なガスケット材を提供する。
【解決手段】重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関において、シリンダを始めとする各開口部のシール材として使用されるガスケット材用冷延鋼板、その製造方法およびその製造方法により製造されたガスケット材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジン回りには、シリンダーヘッドガスケットをはじめとして多くのガスケットが使用されている。このガスケット用材料として、従来はアスベストが使用されてきたが、環境問題およびエンジンの高性能化等に対処するため非アスベスト材料が模索されている。
【０００３】
上記アスベスト代替材料として、アラミド繊維や黒鉛を用い、軟鋼板との複合加工としたものが使用されている。また、従来のガスケット構造と全く異なるものとして、ステンレス鋼にゴム塗料を塗装したものも使用されている。
【０００４】
従来、冷延鋼板をガスケット用材料に用いたケースとして、再結晶温度以上に加熱した後、急冷する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、急冷するため、急冷後、冷延鋼板にそりが発生し、平坦性の点で問題がある。
【０００５】
また、ステンレス鋼板を提供する例が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、ステンレス鋼板は高価であるため、不経済である。
【０００６】
本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１９４９３５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０９９５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記アラミド繊維や黒鉛を用いたものや、ステンレス鋼にゴム塗料を塗装したものは、他の材料との複合加工を行う必要があるため、コストアップとなるという問題がある。
【０００９】
図３はばね性が要求されるばね用途と加工性が要求される加工用途のガスケット材の使用態様を示す模式断面図である。この図３に示すように、シリンダ４３とシリンダヘッド４４との間に介装されるガスケット材４１は、シール性を向上させるため、ビード部４２が形成されている。このため、ばね性が要求されるガスケット材４１としての特性は、ビード加工性とばね性である。このビード加工性とばね性とは金属学上相反する性質である。
【００１０】
即ち、一般に加工性を向上させるには鋼材を軟化させるのがよく、一方ばね性を向上させるためには、鋼材を硬化させるのがよい。
【００１１】
従って、本発明においては、安価で、かかるビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
更に、本発明の他の目的は、シリンダ用開口部のシール性能に必要なばね性が特に良好であり、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についてもよく適応でき、ばね性の良好なシール性能が得られるガスケット材を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のガスケット材用冷延鋼板は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなることを特徴とする。
【００１４】
これにより本発明のガスケット材用冷延鋼板は、安価で、ビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するものとなる。更に、本発明のガスケット材用冷延鋼板は、安価で、１８０度の折り曲げが可能な折り曲げ性にすぐれたガスシール性を有するものとなる。
【００１５】
請求項２に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施すことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率３０％以上の２次圧延を施すことを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ≦：０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率７％以下の２次圧延を施すことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ≦：０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率３０％以上の２次圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率７％以下の２次圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００２１】
請求項２〜４および６により、本発明においては、安価で、ビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板を製造することができる。
【００２２】
請求項２、３、５および７により、本発明においては、安価で、折り曲げ性にすぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板を製造することができる。
【００２３】
請求項８に記載のガスケット材は、請求項１に記載のガスケット材用冷延鋼板を用いて製造することを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載のガスケット材は、請求項２乃至７のいずれかに記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法を用いて製造することを特徴とする。
【００２５】
これにより本発明のガスケット材は、シリンダ用開口部のシール性能に必要なばね性が特に良好であり、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についてもよく適応でき、ばね性の良好なシール性能がを発揮することができる。
【００２６】
このガスケット材の強度としては、ＪＩＳ５号片の引張強度（抗張力：以下、「Ｔ．Ｓ．」という）で１０００ＭＰａ以上、望ましくは、１２００ＭＰａ以上を必要とする。また、ガスケット材は上記のようにビード部の加工に対しては、３％以上の伸び（全伸び：以下、「Ｔ．ＥＬ．」という）、望ましくは、５％以上が必要である。
【００２７】
更に、ばね性が要求されるばね用途の他に、ガスケット材としては、図４に示すように、折り曲げ加工が要求される加工用途もある。その場合、その強度はＪＩＳ５号片のＴ．Ｓ．で５００ＭＰａ以上、望ましくは、６００ＭＰａ以上を必要とし、１５％以上のＴ．ＥＬ．、望ましくは、２０％以上が必要である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
原板となるガスケット材用冷延鋼板の鋼成分
本発明のガスケット材用冷延鋼板の鋼成分は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる。
【００３０】
Ｃはガスケット材用冷延鋼板に高い調質度に加えるため、
Ｃは０．０８重量％以上あることが望ましい。一方でＣ成分が０．６０重量％を超えると炭化物析出量が増大し、ガスケット材用冷延鋼板の加工性の低下をもたらすと同時に、冷間圧延の負荷の増大、形状の劣化、連続焼鈍工程での通板性阻害等、生産性低下の原因となる。そのため本発明ではＣ成分の上限値を０．６０重量％とする。
【００３１】
Ｍｎは不純物であるＳによる熱延中の赤熱脆性を防止するために必要な成分であると同時に、上記のＣと同様にガスケット材用冷延鋼板に高い調質度を与えるため、Ｍｎ成分は０．５重量％以上とする。しかし、ここでもＣ同様に、多過ぎると冷間圧延の負荷の増大、スラブ圧延中の割れ発生、形状の劣化、連続焼鈍工程での通板性阻害等、生産性低下の原因となるため、上限値を３．０重量％とする。
【００３２】
Ｐは結晶粒微細化成分であり、またガスケット材用冷延鋼板の強度を高めることから一定の割合で添加されるが、一方で耐食性を阻害する。本発明の用途としては、Ｐが０．０６重量％を超えると耐食性、特に耐孔明性が著しく低下するため上限値を０．０６重量％とする。
【００３３】
Ｓは熱延中において赤熱脆性を生じる不純物成分であり、極力少ないことが望ましいが、鉄鋼石等からの混入を完全に防止することができず、工程中の脱硫も困難なことからある程度の残留もやむをえない。少量の残留Ｓによる赤熱脆性はＭｎにより軽減できるため、Ｓ成分の上限値は０．０６重量％とする。
【００３４】
Ａｌは製鋼に際し脱酸剤として鋼浴中に添加されるが、０．１０重量％以上になると連続鋳造時に酸化抑制剤、および、連続鋳造での鋳型への焼き付き防止剤として使用する鋳型パウダー中の酸素と過剰Ａｌが反応し、本来のパウダー効果を阻害する。したがって、Ａｌ量は０．１０重量％以下とする。
【００３５】
ＮはＣ、Ｍｎと同様にガスケット材用冷延鋼板に高い調質度を与える。耐力強化のために必要な成分であるが、０．００１重量％より少なくすることは製鋼上の困難を生じ、また一方０．０１５０重量％を超える添加は製鋼時に添加するフェロ窒化物の歩留の低下が著しく、安定性に欠けると同時に、プレス成形時の異方性を著しく劣化させる。さらに連続鋳造片の表面に割れが生じ、鋳造欠陥となるため、本発明においてはＮ成分範囲を０．００１〜０．０１５０重量％とする。より望ましくは０．００２１〜０．０１５０とする。
【００３６】
Ｓｉは本発明の主要な特徴である。Ｓｉは鋼中では大きな固溶強化能を持ち、ばね性を得るのに有効な元素である。従って、１．０重量％以上は必要である。また、材質強化面では多い程良いが、３．０重量％を超えると冷間圧延の負荷の増大、形状の劣化を招くため上限値を３．０重量％とする。
【００３７】
熱間圧延
熱間圧延工程における鋼片加熱温度は本発明において特定するものではないが、Ｎの積極的分解固溶および熱間仕上圧延温度の安定的確保の見地から１１００℃以上とするのが望ましい。熱間圧延仕上温度をＡｒ３ 点以下にすると、熱間鋼帯の結晶組織が混粒化するとともに粗大化し、目的の強度が得られないので熱間圧延仕上温度はＡｒ３ 点以上とするのが望ましい。
【００３８】
巻き取り温度は４５０℃〜６５０℃とする。熱延時のコイルの幅方向および長手方向の品質安定性を考慮して４５０℃を下限とする。また、巻取温度が６５０℃を超えると、熱延時および連続焼鈍時で結晶粒径が大きくなり、ガスケットビード加工時の不良原因となるため、巻取温度は６５０℃以下とするのが望ましい。
【００３９】
上記の成分系で熱延された鋼板を冷間圧延するが、この冷間圧延率は、成分とともに本発明の重要な強度因子であり、目的の強度を得るために、５０〜９０％で行う。
【００４０】
上記のように５０〜９０％の冷間圧延を施した材料は、クリーニング工程で脱脂を施した後、６３０〜８７０℃以上、望ましくは６８０〜８７０℃で連続焼鈍を行う。または、５００〜７５０℃、望ましくは６００〜７５０℃でバッチ焼鈍を行う。焼鈍時間は再結晶される範囲内であれば良い。
【００４１】
ばね用途に用いる場合は、圧延率３０％以上、望ましくは６０％以上の二次冷間圧延を行い、ひずみを導入させる。その後、必要により調質圧延により表面粗度を付与する。
【００４２】
一方、折り曲げ性に優れる加工用途に用いる場合は、焼鈍後に圧延率７％以下の２次圧延または調質圧延を施す。その後、必要により調質圧延により表面粗度を付与する。
【００４３】
つぎに、このようにして作成した本発明のガスケット材用冷延鋼板としては、シ−ト状およびコイル状の鋼板、鋼箔およびそれらの鋼板に表面処理を施したものがあげられる。特に、下層が金属クロム、上層がクロム水和酸化物の２層構造をもつ電解クロム酸処理鋼板あるいは極薄錫めっき鋼板、ニッケルめっき鋼板、亜鉛めっき鋼板およびこれらのめっき鋼板にクロム水和酸化物あるいは上層がクロム水和酸化物、下層が金属クロム層からなる２層構造をもつ表面処理をほどこしたものが耐食性の点で優れている。
【００４４】
【実施例】
本発明である実施例と比較例について、表１に鋼成分と圧延率などの製造条件を示し、表２にその特性評価結果を示す。
【００４５】
表１と表２より、実施例である試料Ｎｏ．１〜１０は、高強度でかつ高いばね性を示すばね用途に用いることができ、試料Ｎｏ．１１〜１３は折り曲げ性に優れる加工用途に用いることができる。表２には、ばね用途に用いる試料Ｎｏ．１〜１０は、バネ評価及びビード加工の欄で○印で良好であるが、折り曲げ加工性は×で適用できない。また、加工用途に用いる試料Ｎｏ．１１〜１３は、ばね性の欄は×で、ばね用途には適用できないが、折り曲げ加工性の欄は○となり、良好な折り曲げ性を示す。
【００４６】
一方、比較例である試料Ｎｏ１４〜３１は、ばね性あるいはビード加工性の特性を満足しておらず、ばね用途には適用できない（表２のばね性及びビード加工性の欄のいずれかの項目に×印を記載）。更に折り曲げ加工性が、いずれも×で劣っている。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
ばね性およびビード加工性の評価
本発明のガスケットについてのビード加工性およびばね性の評価は下記のようにして行った。まず、図１に示すような断面形状に鋼板をプレス加工（フランジ付きビード溝加工）し、幅ｗ、高さｔのビード部を形成する。このビード加工時にビード部に割れが発生しない場合は○で合格とし、一方、割れが発生するものは、ビード加工性不合格として評価×とした。
【００５０】
図２は、ばね性を評価するための試験法である圧縮試験の工程を示す。図２の（ａ）は、加工ビード部の圧縮前の状態を示し、同図（ｂ）は、圧縮荷重を負荷した状態を示し、同図（ｃ）は、圧縮荷重を除荷した状態を示す。
【００５１】
図２に示すように、圧縮試験機にてビード部に上方から圧縮荷重を負荷した。荷重除荷後、圧縮量（Ｔ）に対し復元量（Ｔ１）が４０％を超えたものを、ばね性が合格で○で表した。一方、４０％以下の場合は、バネ性が×で、不合格とした。
【００５２】
折り曲げ加工性評価
折り曲げ加工性は、試料をＯＴ（折り曲げ部に板を挟まない）で１８０°折り曲げ加工を施し、試料に亀裂が起きるか起きないかで評価した。亀裂が発生した場合を×として表し、不合格とした。逆に亀裂が発生しなかった場合を、○とし表し、合格とした。伸びが１５％以上を示す試料は、この折り曲げ加工性が良好であった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のガスケット材用冷延鋼板およびその製造方法は、上記のように構成され作用するものであるために、安価で、ビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板を得ることができる。
【００５４】
本発明のガスケット材は、製造方法を少し変えることにより、加工性とばね性との調和がとれているばね用途、あるいは、ＯＴ折り曲げ加工性に優れている加工用途として、いずれもすぐれたガスシール性を有する。
【００５５】
さらに、表面処理を施したガスケット材は、高温状態にさらされてもすぐれた耐食性を示し、長期間安定したガスシール性を示す。
【００５６】
また、本発明のガスケット材は、ばね用途では、シリンダ用開口部のシール性能に必要なばね特性が特に良好であり、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についても好適に用いることができる。加工用途では、ばね用途には適用できないが、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についても好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスケットについての加工性の評価法を示す概略図
【図２】ばね性を評価するための試験法を示す概略図
【図３】ばね用途のガスケット材の使用態様を示す模式断面図
【図４】折り曲げ加工を施したガスケット材の使用態様を示す模式断面図
【符号の説明】
Ｔ 圧縮量
Ｔ１ 復元量
４１ ガスケット材
４２ ビード部
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関において、シリンダを始めとする各開口部のシール材として使用されるガスケット材用冷延鋼板、その製造方法およびその製造方法により製造されたガスケット材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジン回りには、シリンダーヘッドガスケットをはじめとして多くのガスケットが使用されている。このガスケット用材料として、従来はアスベストが使用されてきたが、環境問題およびエンジンの高性能化等に対処するため非アスベスト材料が模索されている。
【０００３】
上記アスベスト代替材料として、アラミド繊維や黒鉛を用い、軟鋼板との複合加工としたものが使用されている。また、従来のガスケット構造と全く異なるものとして、ステンレス鋼にゴム塗料を塗装したものも使用されている。
【０００４】
従来、冷延鋼板をガスケット用材料に用いたケースとして、再結晶温度以上に加熱した後、急冷する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、急冷するため、急冷後、冷延鋼板にそりが発生し、平坦性の点で問題がある。
【０００５】
また、ステンレス鋼板を提供する例が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、ステンレス鋼板は高価であるため、不経済である。
【０００６】
本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１９４９３５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０９９５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記アラミド繊維や黒鉛を用いたものや、ステンレス鋼にゴム塗料を塗装したものは、他の材料との複合加工を行う必要があるため、コストアップとなるという問題がある。
【０００９】
図３はばね性が要求されるばね用途と加工性が要求される加工用途のガスケット材の使用態様を示す模式断面図である。この図３に示すように、シリンダ４３とシリンダヘッド４４との間に介装されるガスケット材４１は、シール性を向上させるため、ビード部４２が形成されている。このため、ばね性が要求されるガスケット材４１としての特性は、ビード加工性とばね性である。このビード加工性とばね性とは金属学上相反する性質である。
【００１０】
即ち、一般に加工性を向上させるには鋼材を軟化させるのがよく、一方ばね性を向上させるためには、鋼材を硬化させるのがよい。
【００１１】
従って、本発明においては、安価で、かかるビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
更に、本発明の他の目的は、シリンダ用開口部のシール性能に必要なばね性が特に良好であり、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についてもよく適応でき、ばね性の良好なシール性能が得られるガスケット材を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のガスケット材用冷延鋼板は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなることを特徴とする。
【００１４】
これにより本発明のガスケット材用冷延鋼板は、安価で、ビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するものとなる。更に、本発明のガスケット材用冷延鋼板は、安価で、１８０度の折り曲げが可能な折り曲げ性にすぐれたガスシール性を有するものとなる。
【００１５】
請求項２に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施すことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率３０％以上の２次圧延を施すことを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ≦：０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率７％以下の２次圧延を施すことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ≦：０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率３０％以上の２次圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率７％以下の２次圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とする。
【００２１】
請求項２〜４および６により、本発明においては、安価で、ビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板を製造することができる。
【００２２】
請求項２、３、５および７により、本発明においては、安価で、折り曲げ性にすぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板を製造することができる。
【００２３】
請求項８に記載のガスケット材は、請求項１に記載のガスケット材用冷延鋼板を用いて製造することを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載のガスケット材は、請求項２乃至７のいずれかに記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法を用いて製造することを特徴とする。
【００２５】
これにより本発明のガスケット材は、シリンダ用開口部のシール性能に必要なばね性が特に良好であり、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についてもよく適応でき、ばね性の良好なシール性能がを発揮することができる。
【００２６】
このガスケット材の強度としては、ＪＩＳ５号片の引張強度（抗張力：以下、「Ｔ．Ｓ．」という）で１０００ＭＰａ以上、望ましくは、１２００ＭＰａ以上を必要とする。また、ガスケット材は上記のようにビード部の加工に対しては、３％以上の伸び（全伸び：以下、「Ｔ．ＥＬ．」という）、望ましくは、５％以上が必要である。
【００２７】
更に、ばね性が要求されるばね用途の他に、ガスケット材としては、図４に示すように、折り曲げ加工が要求される加工用途もある。その場合、その強度はＪＩＳ５号片のＴ．Ｓ．で５００ＭＰａ以上、望ましくは、６００ＭＰａ以上を必要とし、１５％以上のＴ．ＥＬ．、望ましくは、２０％以上が必要である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】
原板となるガスケット材用冷延鋼板の鋼成分
本発明のガスケット材用冷延鋼板の鋼成分は、重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる。
【００３０】
Ｃはガスケット材用冷延鋼板に高い調質度に加えるため、
Ｃは０．０８重量％以上あることが望ましい。一方でＣ成分が０．６０重量％を超えると炭化物析出量が増大し、ガスケット材用冷延鋼板の加工性の低下をもたらすと同時に、冷間圧延の負荷の増大、形状の劣化、連続焼鈍工程での通板性阻害等、生産性低下の原因となる。そのため本発明ではＣ成分の上限値を０．６０重量％とする。
【００３１】
Ｍｎは不純物であるＳによる熱延中の赤熱脆性を防止するために必要な成分であると同時に、上記のＣと同様にガスケット材用冷延鋼板に高い調質度を与えるため、Ｍｎ成分は０．５重量％以上とする。しかし、ここでもＣ同様に、多過ぎると冷間圧延の負荷の増大、スラブ圧延中の割れ発生、形状の劣化、連続焼鈍工程での通板性阻害等、生産性低下の原因となるため、上限値を３．０重量％とする。
【００３２】
Ｐは結晶粒微細化成分であり、またガスケット材用冷延鋼板の強度を高めることから一定の割合で添加されるが、一方で耐食性を阻害する。本発明の用途としては、Ｐが０．０６重量％を超えると耐食性、特に耐孔明性が著しく低下するため上限値を０．０６重量％とする。
【００３３】
Ｓは熱延中において赤熱脆性を生じる不純物成分であり、極力少ないことが望ましいが、鉄鋼石等からの混入を完全に防止することができず、工程中の脱硫も困難なことからある程度の残留もやむをえない。少量の残留Ｓによる赤熱脆性はＭｎにより軽減できるため、Ｓ成分の上限値は０．０６重量％とする。
【００３４】
Ａｌは製鋼に際し脱酸剤として鋼浴中に添加されるが、０．１０重量％以上になると連続鋳造時に酸化抑制剤、および、連続鋳造での鋳型への焼き付き防止剤として使用する鋳型パウダー中の酸素と過剰Ａｌが反応し、本来のパウダー効果を阻害する。したがって、Ａｌ量は０．１０重量％以下とする。
【００３５】
ＮはＣ、Ｍｎと同様にガスケット材用冷延鋼板に高い調質度を与える。耐力強化のために必要な成分であるが、０．００１重量％より少なくすることは製鋼上の困難を生じ、また一方０．０１５０重量％を超える添加は製鋼時に添加するフェロ窒化物の歩留の低下が著しく、安定性に欠けると同時に、プレス成形時の異方性を著しく劣化させる。さらに連続鋳造片の表面に割れが生じ、鋳造欠陥となるため、本発明においてはＮ成分範囲を０．００１〜０．０１５０重量％とする。より望ましくは０．００２１〜０．０１５０とする。
【００３６】
Ｓｉは本発明の主要な特徴である。Ｓｉは鋼中では大きな固溶強化能を持ち、ばね性を得るのに有効な元素である。従って、１．０重量％以上は必要である。また、材質強化面では多い程良いが、３．０重量％を超えると冷間圧延の負荷の増大、形状の劣化を招くため上限値を３．０重量％とする。
【００３７】
熱間圧延
熱間圧延工程における鋼片加熱温度は本発明において特定するものではないが、Ｎの積極的分解固溶および熱間仕上圧延温度の安定的確保の見地から１１００℃以上とするのが望ましい。熱間圧延仕上温度をＡｒ３ 点以下にすると、熱間鋼帯の結晶組織が混粒化するとともに粗大化し、目的の強度が得られないので熱間圧延仕上温度はＡｒ３ 点以上とするのが望ましい。
【００３８】
巻き取り温度は４５０℃〜６５０℃とする。熱延時のコイルの幅方向および長手方向の品質安定性を考慮して４５０℃を下限とする。また、巻取温度が６５０℃を超えると、熱延時および連続焼鈍時で結晶粒径が大きくなり、ガスケットビード加工時の不良原因となるため、巻取温度は６５０℃以下とするのが望ましい。
【００３９】
上記の成分系で熱延された鋼板を冷間圧延するが、この冷間圧延率は、成分とともに本発明の重要な強度因子であり、目的の強度を得るために、５０〜９０％で行う。
【００４０】
上記のように５０〜９０％の冷間圧延を施した材料は、クリーニング工程で脱脂を施した後、６３０〜８７０℃以上、望ましくは６８０〜８７０℃で連続焼鈍を行う。または、５００〜７５０℃、望ましくは６００〜７５０℃でバッチ焼鈍を行う。焼鈍時間は再結晶される範囲内であれば良い。
【００４１】
ばね用途に用いる場合は、圧延率３０％以上、望ましくは６０％以上の二次冷間圧延を行い、ひずみを導入させる。その後、必要により調質圧延により表面粗度を付与する。
【００４２】
一方、折り曲げ性に優れる加工用途に用いる場合は、焼鈍後に圧延率７％以下の２次圧延または調質圧延を施す。その後、必要により調質圧延により表面粗度を付与する。
【００４３】
つぎに、このようにして作成した本発明のガスケット材用冷延鋼板としては、シ−ト状およびコイル状の鋼板、鋼箔およびそれらの鋼板に表面処理を施したものがあげられる。特に、下層が金属クロム、上層がクロム水和酸化物の２層構造をもつ電解クロム酸処理鋼板あるいは極薄錫めっき鋼板、ニッケルめっき鋼板、亜鉛めっき鋼板およびこれらのめっき鋼板にクロム水和酸化物あるいは上層がクロム水和酸化物、下層が金属クロム層からなる２層構造をもつ表面処理をほどこしたものが耐食性の点で優れている。
【００４４】
【実施例】
本発明である実施例と比較例について、表１に鋼成分と圧延率などの製造条件を示し、表２にその特性評価結果を示す。
【００４５】
表１と表２より、実施例である試料Ｎｏ．１〜１０は、高強度でかつ高いばね性を示すばね用途に用いることができ、試料Ｎｏ．１１〜１３は折り曲げ性に優れる加工用途に用いることができる。表２には、ばね用途に用いる試料Ｎｏ．１〜１０は、バネ評価及びビード加工の欄で○印で良好であるが、折り曲げ加工性は×で適用できない。また、加工用途に用いる試料Ｎｏ．１１〜１３は、ばね性の欄は×で、ばね用途には適用できないが、折り曲げ加工性の欄は○となり、良好な折り曲げ性を示す。
【００４６】
一方、比較例である試料Ｎｏ１４〜３１は、ばね性あるいはビード加工性の特性を満足しておらず、ばね用途には適用できない（表２のばね性及びビード加工性の欄のいずれかの項目に×印を記載）。更に折り曲げ加工性が、いずれも×で劣っている。
【００４７】
【表１】
【表２】
ばね性およびビード加工性の評価
本発明のガスケットについてのビード加工性およびばね性の評価は下記のようにして行った。まず、図１に示すような断面形状に鋼板をプレス加工（フランジ付きビード溝加工）し、幅ｗ、高さｔのビード部を形成する。このビード加工時にビード部に割れが発生しない場合は○で合格とし、一方、割れが発生するものは、ビード加工性不合格として評価×とした。
【００５０】
図２は、ばね性を評価するための試験法である圧縮試験の工程を示す。図２の（ａ）は、加工ビード部の圧縮前の状態を示し、同図（ｂ）は、圧縮荷重を負荷した状態を示し、同図（ｃ）は、圧縮荷重を除荷した状態を示す。
【００５１】
図２に示すように、圧縮試験機にてビード部に上方から圧縮荷重を負荷した。荷重除荷後、圧縮量（Ｔ）に対し復元量（Ｔ１）が４０％を超えたものを、ばね性が合格で○で表した。一方、４０％以下の場合は、バネ性が×で、不合格とした。
【００５２】
折り曲げ加工性評価
折り曲げ加工性は、試料をＯＴ（折り曲げ部に板を挟まない）で１８０°折り曲げ加工を施し、試料に亀裂が起きるか起きないかで評価した。亀裂が発生した場合を×として表し、不合格とした。逆に亀裂が発生しなかった場合を、○とし表し、合格とした。伸びが１５％以上を示す試料は、この折り曲げ加工性が良好であった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のガスケット材用冷延鋼板およびその製造方法は、上記のように構成され作用するものであるために、安価で、ビード加工性とばね性との調和をとりながら、すぐれたガスシール性を有するガスケット材用冷延鋼板を得ることができる。
【００５４】
本発明のガスケット材は、製造方法を少し変えることにより、加工性とばね性との調和がとれているばね用途、あるいは、ＯＴ折り曲げ加工性に優れている加工用途として、いずれもすぐれたガスシール性を有する。
【００５５】
さらに、表面処理を施したガスケット材は、高温状態にさらされてもすぐれた耐食性を示し、長期間安定したガスシール性を示す。
【００５６】
また、本発明のガスケット材は、ばね用途では、シリンダ用開口部のシール性能に必要なばね特性が特に良好であり、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についても好適に用いることができる。加工用途では、ばね用途には適用できないが、冷却水用開口、潤滑油用開口、およびボルト孔等の各種開口部についても好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスケットについての加工性の評価法を示す概略図
【図２】ばね性を評価するための試験法を示す概略図
【図３】ばね用途のガスケット材の使用態様を示す模式断面図
【図４】折り曲げ加工を施したガスケット材の使用態様を示す模式断面図
【符号の説明】
Ｔ 圧縮量
Ｔ１ 復元量
４１ ガスケット材
４２ ビード部
Claims (9)
- 重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなることを特徴とするガスケット材用冷延鋼板。
- 重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施すことを特徴とするガスケット材用冷延鋼板の製造方法。
- 重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とするガスケット材用冷延鋼板の製造方法。
- 重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率３０％以上の２次圧延を施すことを特徴とするガスケット材用冷延鋼板の製造方法。
- 重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ≦：０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率７％以下の２次圧延を施すことを特徴とするガスケット材用冷延鋼板の製造方法。
- 重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ≦：０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率３０％以上の２次圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とするガスケット材用冷延鋼板の製造方法。
- 重量％で、Ｃ：０．０８〜０．６０％、Ｓｉ：１．０〜３．０％、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｐ：≦０．０６％、Ｓ：≦０．０６％、Ａｌ：≦０．１％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が５０〜９０％の冷間圧延を施し、連続焼鈍で６３０〜８７０℃以上または、バッチ焼鈍で５００〜７５０℃以上で焼鈍を行い、その後、圧延率７％以下の２次圧延を施し、更に表面にＺｎまたはＮｉめっきを施すことを特徴とするガスケット材用冷延鋼板の製造方法。
- 請求項１に記載のガスケット材用冷延鋼板を用いて製造されたことを特徴とするガスケット材。
- 請求項２乃至７のいずれかに記載のガスケット材用冷延鋼板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするガスケット材。
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