JP2017160492A - Stainless steel for metal gasket - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stainless steel for metal gasket capable of being effectively manufactured and excellent in strength and leak resistance.SOLUTION: A stainless steel for metal gasket contains 0.05 mass% to 0.30 mass% of C, 1.50 mass% or less of Si, 2.5 mass% to 7.0 mass% of Mn, 0.06 mass% or less of P, 0.005 mass% or less of S, 1.0 mass% or more and less than 5.0 mass% of Ni, 15.0 mass% to 19.0 mass% of Cr, 2.0 mass% or less of Mo, 1.0 mass% to 3.5 mass% of Cu and 0.05 mass% to 0.30 mass% of N with C+N≥0.20 mass% and the balance Fe with inevitable impurities. It has a value of Mdof 10 to 30, a value of SFE of 15 or more and less than 35, a value of δcal of 2.0 or less and a dual-phase structure with an austenite phase and a processing induction martensite phase, and a surface hardness of the steel of 450 HV or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、メタルガスケット用ステンレス鋼に関する。   The present invention relates to stainless steel for metal gaskets.

図1に示すように、車両用エンジンに使用されるシリンダーヘッドガスケットやエキゾーストマニホールドガスケット等のメタルガスケット1は、接合面の気密性を維持するのに必要な諸特性を備えている必要があるとともに、燃焼ガス雰囲気下で繰り返し加えられるエンジン特有の振動応力に耐える性能を備えている必要がある。   As shown in FIG. 1, a metal gasket 1 such as a cylinder head gasket or an exhaust manifold gasket used in a vehicle engine needs to have various characteristics necessary for maintaining the airtightness of the joint surface. It is necessary to have the ability to withstand the vibration stress specific to the engine repeatedly applied in the combustion gas atmosphere.

また、メタルガスケット1には、図2に示すように、開口部2の周囲に十分な気密性を維持するための一定高さのビード(突起)3が形成されているため、その材料には、高強度および良好な加工性が要求される。なお、メタルガスケット1は、少なくとも1層にビード3が形成され、数枚が積層された構成で使用される。   Further, as shown in FIG. 2, the metal gasket 1 is formed with a bead (projection) 3 having a certain height around the opening 2 so as to maintain sufficient airtightness. High strength and good workability are required. The metal gasket 1 is used in a configuration in which beads 3 are formed in at least one layer and several sheets are laminated.

そして、エンジンのシリンダーヘッドガスケットの場合、燃焼室の周囲および水孔や油孔の周囲に沿うようにビード3が形成されたメタルガスケット1に成形し、このビード3を締め付けたときに発生する高面圧によって、ガス、水および油をシールするのが一般的である。   In the case of an engine cylinder head gasket, a metal gasket 1 formed with beads 3 along the periphery of the combustion chamber and the periphery of the water holes and oil holes is formed and the bead 3 is tightened. It is common to seal gas, water and oil by surface pressure.

この種のメタルガスケット用の材料としては、冷間加工により高強度を得られるSUS301に代表される加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼が多用されている。   As a material for this type of metal gasket, work hardening type metastable austenitic stainless steel represented by SUS301, which can obtain high strength by cold working, is frequently used.

また、メタルガスケット用の材料としては、例えば特許文献1ないし3に記載されているような準安定オーステナイト系ステンレス鋼において、加工誘起マルテンサイトを生成させた加工硬化型オースナイト系ステンレス鋼や、特許文献4に記載されているようなフェライトおよびマルテンサイトの複相組織を有するステンレス鋼や、特許文献5に記載されているようなMnを10質量%以上含有させてオーステナイト組織を安定化させたステンレス鋼が知られている。   In addition, as a material for the metal gasket, for example, a metastable austenitic stainless steel described in Patent Documents 1 to 3, a work hardening type austenitic stainless steel in which work-induced martensite is generated, and a patent Stainless steel having a multiphase structure of ferrite and martensite as described in Document 4, and stainless steel having austenite structure stabilized by containing 10% by mass or more of Mn as described in Patent Document 5 Steel is known.

特許第3347582号公報Japanese Patent No. 3347582 特許第4019630号公報Japanese Patent No. 4019630 特許第4785302号公報Japanese Patent No. 4785302 特開2000−256802号公報JP 2000-256802 A 特許第4116134号公報Japanese Patent No. 4116134

例えばシリンダーヘッドに使用されるメタルガスケットでは、圧縮時に高圧がかかるためガスシール性を確保するには、接触相手との高面圧(接触圧力)を必要とする。このため、メタルガスケットでは、ビード成形高さを高くするとともに、材料強度を向上させる必要がある。   For example, metal gaskets used for cylinder heads require high surface pressure (contact pressure) with a contact partner in order to ensure gas sealability because high pressure is applied during compression. For this reason, in the metal gasket, it is necessary to increase the bead molding height and improve the material strength.

そして、SUS301系では、高強度を得るためには高い冷間加工を施す必要があるため、延性および加工性の低下によるビード生成加工時のビード肩R部に肌荒れやミクロクラックが発生して、耐リーク性が低下するという問題がある。   And in SUS301 system, in order to obtain high strength, it is necessary to perform high cold working, and therefore, rough skin and micro cracks are generated in the bead shoulder R portion at the time of bead generation processing due to reduction in ductility and workability, There is a problem that the leak resistance is lowered.

特許文献1のステンレス鋼は、高温特性に有効なNの含有量を増加させ、N添加の弊害となるAlの含有量を規定することで、高温強度および高温酸化性を向上させている。しかしながら、この特許文献1では、Niを7〜15質量%添加するため、原料コストが上昇してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 1 improves the high-temperature strength and the high-temperature oxidizability by increasing the N content effective for high-temperature characteristics and defining the Al content that is a harmful effect of N addition. However, in this patent document 1, since 7 to 15% by mass of Ni is added, there is a problem that the raw material cost is increased and it cannot be efficiently manufactured.

特許文献2のステンレス鋼は、エンジンガスケットに関するもので、調質圧延材の金属組織を規定することで、疲労強度および耐へたり性を向上させている。しがしながら、Niを6〜8質量%添加するため、原料コストが上昇してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 2 relates to an engine gasket, and the fatigue strength and sag resistance are improved by defining the metal structure of the temper rolled material. However, since Ni is added in an amount of 6 to 8% by mass, there is a problem that the raw material cost increases and the production cannot be efficiently performed.

特許文献3のステンレス鋼は、耐へたり性に優れた高温用メタルガスケットに関するものであるが、Niを7〜15質量%添加するため、原料コストが上昇してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 3 relates to a metal gasket for high temperature having excellent sag resistance, but because Ni is added in an amount of 7 to 15% by mass, the raw material cost increases and it cannot be efficiently manufactured. There's a problem.

特許文献4は、複相化熱処理により、フェライトおよびマルテンサイトの複相組織を有することから、硬度が400HV以下と低いため、強度の観点から耐リーク性が不足するという問題がある。   Patent Document 4 has a problem that leakage resistance is insufficient from the viewpoint of strength because it has a multiphase structure of ferrite and martensite by a multiphase heat treatment, and therefore has a hardness as low as 400 HV or less.

特許文献5のステンレス鋼は、オーステナイト組織を安定化するためにMnを10〜25質量%含有する。このような高Mn鋼は、製鋼や精錬の際に有害なMn酸化物の微細粒子が生成される。また、鋼中のMn含有量が高いことに起因して鋼板の表面品質が低下しやすく、焼鈍酸洗や光輝焼鈍等の製造工程において生産性が低下してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 5 contains 10 to 25% by mass of Mn in order to stabilize the austenite structure. Such high Mn steel produces fine Mn oxide particles that are harmful during steelmaking and refining. In addition, due to the high Mn content in the steel, the surface quality of the steel sheet is likely to deteriorate, and the productivity is reduced in the manufacturing process such as annealing pickling and bright annealing, so that it cannot be efficiently manufactured. There is.

そこで、メタルガスケット用ステンレス鋼として、原料コストの観点からも生産性の観点からも効率的に製造でき、強度および耐リーク性に優れた材料が求められていた。   Therefore, as stainless steel for metal gaskets, there has been a demand for a material that can be efficiently manufactured from the viewpoint of raw material costs and from the viewpoint of productivity, and that is excellent in strength and leak resistance.

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、効率的に製造でき、強度および耐リーク性に優れたメタルガスケット用ステンレス鋼を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the stainless steel for metal gaskets which can be manufactured efficiently and was excellent in intensity | strength and leak resistance.

請求項1に記載されたメタルガスケット用ステンレス鋼は、C:0.05質量%以上0.30質量%以下、Si:1.50質量%以下、Mn:2.5質量%以上7.0質量%以下、P:0.06質量%以下、S:0.005質量%以下、Ni:1.0質量%以上5.0質量%未満、Cr:15.0質量%以上19.0質量%以下、Mo:2.0質量%以下、Cu:1.0質量%以上3.5質量%以下およびN:0.05質量%以上0.30質量%以下を含有し、C+Nが0.20質量%以上であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moで示すオーステナイト安定指標であるMd30の値が10以上30以下で、SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32で示す積層欠陥エネルギー生成指標であるSFEの値が15以上35未満で、δcal=−15−44.91C−0.88Mn−2.31Ni+2.20Cr−1.08Cu−28.8Nで示す1230℃で2時間加熱した後のδフェライト生成指標であるδcalの値が2.0以下で、オーステナイト相および加工誘起マルテンサイト相の複相組織を有し、表面硬度が450HV以上であるものである。 The stainless steel for a metal gasket according to claim 1 is C: 0.05% by mass or more and 0.30% by mass or less, Si: 1.50% by mass or less, Mn: 2.5% by mass or more and 7.0% by mass. %: P: 0.06 mass% or less, S: 0.005 mass% or less, Ni: 1.0 mass% or more and less than 5.0 mass%, Cr: 15.0 mass% or more and 19.0 mass% or less Mo: 2.0% by mass or less, Cu: 1.0% by mass to 3.5% by mass and N: 0.05% by mass to 0.30% by mass, and C + N is 0.20% by mass or more, the balance being Fe and unavoidable impurities, with Md 30 = 551-462 (C + N ) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo austenite stability index represented by the value of a certain Md 30 more than 10 30 or less, S The value of SFE, which is a stacking fault energy generation index indicated by E = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn + 32, is 15 or more and less than 35, and δcal = -15-44.91C-0.88Mn-2.31Ni + 2 The value of δcal, which is a δ ferrite formation index after heating at 1230 ° C. for 2 hours, as shown by .20Cr-1.08Cu-28.8N, is 2.0 or less, and a multiphase structure of an austenite phase and a work-induced martensite phase. And having a surface hardness of 450 HV or more.

請求項2に記載されたメタルガスケット用ステンレス鋼は、請求項1記載のメタルガスケット用ステンレス鋼において、V:0.02質量%以上0.20質量%以下およびCo:0.01質量%以上0.20質量%以下の少なくとも1種を含有するものである。   The stainless steel for a metal gasket according to claim 2 is the stainless steel for a metal gasket according to claim 1, wherein V: 0.02% by mass to 0.20% by mass and Co: 0.01% by mass to 0%. It contains at least one of 20% by mass or less.

本発明によれば、所定の範囲に規定された合金組成において、Md30の値が10以上30以下で、SFEの値が15以上35未満で、δcalの値が2.0以下となるように成分調整されているため、効率的に製造でき、強度および耐リーク性を向上できる。 According to the present invention, in the alloy composition defined in the predetermined range, the value of Md 30 is 10 or more and 30 or less, the value of SFE is 15 or more and less than 35, and the value of δcal is 2.0 or less. Since the components are adjusted, it can be produced efficiently and the strength and leak resistance can be improved.

シリンダーヘッドガスケットの構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of a cylinder head gasket. メタルガスケットのビード部の断面構造を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the cross-section of the bead part of a metal gasket. (a)は、耐へたり性評価試験片の表面形状を示す平面図であり、(b)は耐へたり性評価試験片の断面形状を示す断面図である。(A) is a top view which shows the surface shape of a sag resistance evaluation test piece, (b) is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of a sag resistance evaluation test piece. (a)疲労特性試験片のビードを形成するビード金型の構成を概略的に示す説明図であり、(b)は疲労特性試験片の表面形状を示す平面図であり、(c)は疲労特性試験片の圧縮前の断面形状を示す断面図であり、(d)は疲労特性試験片の圧縮後の断面形状を示す断面図である。(A) It is explanatory drawing which shows roughly the structure of the bead metal mold | die which forms the bead of a fatigue characteristic test piece, (b) is a top view which shows the surface shape of a fatigue characteristic test piece, (c) is fatigue. It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape before compression of a characteristic test piece, (d) is sectional drawing which shows the cross-sectional shape after compression of a fatigue characteristic test piece.

以下、本発明の一実施の形態の構成について詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be described in detail.

メタルガスケット用ステンレス鋼は、メタルガスケットとして優れた耐久性を発現するために、耐へたり性に優れていることが前提となる。そして、耐へたり性を向上させるには、ステンレス鋼を高強度化することが有効である。   Stainless steel for metal gaskets is premised on having excellent sag resistance in order to exhibit excellent durability as a metal gasket. In order to improve sag resistance, it is effective to increase the strength of stainless steel.

一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼をベースにして高強度を得るために有効な手段は、冷間圧延等の加工を付与してオーステナイト相を加工硬化させること、および、オーステナイト相の一部を硬質な加工誘起マルテンサイト相へ変態させる、いわゆる加工誘起変態塑性(TRIP)現象を利用することである。   In general, effective means to obtain high strength based on austenitic stainless steel is to provide work such as cold rolling to work harden the austenite phase and harden part of the austenite phase. The so-called work-induced transformation plasticity (TRIP) phenomenon that transforms into a new work-induced martensite phase.

また、メタルガスケットへの成形工程においても、加工ひずみが付与された箇所は、TRIP現象により硬化する。このようなTRIP現象の起こりやすさは、オーステナイト安定度に影響される。   Moreover, also in the molding process to the metal gasket, the portion to which processing strain is applied is cured by the TRIP phenomenon. The likelihood of such a TRIP phenomenon being affected by the austenite stability.

しかしながら、このようなTRIP現象による硬化は、高強度化による耐へたり性の向上には有効であるものの、メタルガスケットとしての加工性(例えば曲げ性等)が低下する要因となる。   However, such curing due to the TRIP phenomenon is effective in improving the sag resistance by increasing the strength, but causes a decrease in workability (for example, bendability) as a metal gasket.

したがって、メタルガスケット用ステンレス鋼において、メタルガスケット用材料として優れた加工性を維持しつつ、良好な耐へたり性を得るには、オーステナイト安定度および加工誘起マルテンサイト量を調整することが重要である。   Therefore, in order to obtain good sag resistance while maintaining excellent workability as a metal gasket material in stainless steel for metal gasket, it is important to adjust the austenite stability and the amount of work-induced martensite. is there.

また、加工性の基準の1つである曲げ性は、引張試験等で評価される伸びとある程度相関がある。この伸びには、TRIP現象および加工誘起マルテンサイト相の強度に影響する固溶強化元素であるCおよびNが深く関係している。すなわち、加工性を確保するために曲げ性を向上させるには、オーステナイト安定度とC量およびN量とを適正範囲に調整する必要がある。   Further, bendability, which is one of the criteria for workability, has a certain degree of correlation with the elongation evaluated by a tensile test or the like. This elongation is closely related to C and N, which are solid solution strengthening elements that affect the strength of the TRIP phenomenon and the processing-induced martensite phase. That is, in order to improve the bendability in order to ensure the workability, it is necessary to adjust the austenite stability, the C amount, and the N amount within appropriate ranges.

そして、積層欠陥エネルギーの生成指標であるSFEの値が大きいと、オーステナイト相の加工硬化を生じにくくなるため、加工誘起マルテンサイト相とオーステナイト相との硬度差が大きくなり、SFEの値が小さいと、オーステナイト相の加工硬化が生じやすくなるため、オーステナイト相の延性が低下する。   And when the value of SFE, which is a generation index of stacking fault energy, is large, work hardening of the austenite phase is difficult to occur, so the hardness difference between the work-induced martensite phase and the austenite phase is large, and the value of SFE is small. Since work hardening of the austenite phase tends to occur, the ductility of the austenite phase decreases.

これら加工誘起マルテンサイト相とオーステナイト相との硬度差の増大、および、オーステナイト相の延性の低下のいずれも、曲げ性を低下させる要因となるため、メタルガスケット用の素材として、良好な曲げ性を確保するには、SFEの値を調整することが重要である。   Both the increase in the hardness difference between the work-induced martensite phase and the austenite phase and the decrease in the ductility of the austenite phase are factors that reduce the bendability. In order to ensure, it is important to adjust the value of SFE.

本発明の一実施の形態に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、0.05質量%以上0.30質量%以下のC(炭素)、1.50質量%以下のSi(ケイ素)、2.5質量%以上7.0質量%以下のMn(マンガン)、0.06質量%以下のP(リン)、0.005質量%以下のS(硫黄)、1.0質量%以上5.0質量%未満のNi(ニッケル)、15.0質量%以上19.0質量%以下のCr(クロム)、2.0質量%以下のMo(モリブデン)、1.0質量%以上3.5質量%以下のCu(銅)、および、0.05質量%以上0.30質量%以下のN(窒素)を含有し、C+N≧0.20質量%であり、残部がFe(鉄)および不可避的不純物で構成される。   The stainless steel for metal gasket according to one embodiment of the present invention is 0.05 mass% or more and 0.30 mass% or less of C (carbon), 1.50 mass% or less of Si (silicon), 2.5 mass. % Mn (manganese), 0.06 mass% or less P (phosphorus), 0.005 mass% or less S (sulfur), 1.0 mass% or more and less than 5.0 mass% Ni (nickel), 15.0 mass% to 19.0 mass% Cr (chromium), 2.0 mass% or less Mo (molybdenum), 1.0 mass% to 3.5 mass% Cu (Copper) and 0.05 mass% or more and 0.30 mass% or less of N (nitrogen), C + N ≧ 0.20 mass%, and the balance is composed of Fe (iron) and inevitable impurities The

また、必要に応じて、0.02質量%以上0.20質量%以下のV(バナジウム)および0.01質量%以上0.20質量%以下のCo(コバルト)の少なくとも1種を含有する。   Moreover, 0.02 mass% or more and 0.20 mass% or less V (vanadium) and 0.01 mass% or more and 0.20 mass% or less Co (cobalt) are contained as needed.

さらに、上記各元素の含有量の範囲において、Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moの(1)式で示すオーステナイト安定指標であるMd30の値が10以上30以下となるように成分調整されている。 Further, in the range of the content of each element, austenite represented by the formula (1) of Md 30 = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo The components are adjusted so that the value of Md 30 as a stability index is 10 or more and 30 or less.

また、上記各元素の含有量の範囲において、SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32の(2)式で示す積層欠陥エネルギー生成指標であるSFEの値が15以上35未満となるように成分調整されている。   Moreover, in the range of the content of each element described above, the value of SFE, which is a stacking fault energy generation index represented by the formula (2) of SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn + 32, is 15 or more and less than 35. The ingredients are adjusted so that

さらに、上記各元素の含有量の範囲において、δcal=−15−44.91C−0.88Mn−2.31Ni+2.20Cr−1.08Cu−28.8Nの(3)式で示す1230℃で2時間加熱した後のδフェライト生成指標であるδcalの値が2.0以下となるように成分調整されている。   Furthermore, within the range of the content of each element described above, δcal = -15-44.91C-0.88Mn-2.31Ni + 2.20Cr-1.08Cu-28.8N represented by the formula (3) at 1230 ° C. for 2 hours The components are adjusted so that the value of δcal, which is a δ ferrite formation index after heating, is 2.0 or less.

そして、一実施の形態に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、オーステナイト相および加工誘起マルテンサイト相の複相組織を有し、鋼の表面硬度が450HV以上である。鋼の表面硬度が450HV未満であると耐へたり性が低下するため、車両用エンジンのメタルガスケットとして使用した場合に、エンジンの振動等により、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの間で必要な接触圧力(シール性)が得られなくなる可能性がある。   And the stainless steel for metal gaskets which concerns on one Embodiment has a double phase structure of an austenite phase and a process induction martensite phase, and the surface hardness of steel is 450 HV or more. If the steel surface hardness is less than 450 HV, the sag resistance decreases, so when used as a metal gasket for a vehicle engine, the required contact pressure between the cylinder head and the cylinder block due to engine vibrations, etc. (Sealability) may not be obtained.

CおよびNは、オーステナイト生成元素であり、これらの元素の含有量が少なすぎるとδフェライト相の生成量が増大し、熱間加工性が低下する。また、CおよびNは、加工誘起マルテンサイト相を固溶強化するために有用な元素である。そして、Cの含有量およびNの含有量をいずれも、0.05質量%以上にすることが、顕著な延性向上作用を安定して得るために重要である。一方、CおよびNを、0.30質量%を超えて過剰に含有させると、鋼が過度に硬質化し加工性を阻害する要因となる可能性がある。   C and N are austenite-generating elements. If the content of these elements is too small, the amount of δ ferrite phase increases and hot workability decreases. C and N are useful elements for strengthening the solution-induced martensite phase by solid solution strengthening. And, it is important for both the C content and the N content to be 0.05% by mass or more in order to stably obtain a remarkable ductility improving effect. On the other hand, when C and N are contained excessively exceeding 0.30 mass%, the steel becomes excessively hard and may be a factor that hinders workability.

また、加工誘起マルテンサイト相の生成の際、TRIPによる十分な延性を発現させるためには、C+N(CおよびNの合計含有量)を0.20質量%以上とする必要がある。   Moreover, in order to express sufficient ductility by TRIP at the time of production | generation of a process induction martensite phase, it is necessary to make C + N (total content of C and N) 0.20 mass% or more.

したがって、Cの含有量およびNの含有量は、いずれも0.05質量%以上0.30質量%以下とし、C+Nを0.20質量%以上とする。   Accordingly, the C content and the N content are both 0.05% by mass and 0.30% by mass, and C + N is 0.20% by mass or more.

なお、C+Nが0.40質量%を超えると、硬質化による加工性を阻害する可能性がある。そのため、C+Nを0.40質量%以下にすることが好ましく、Cの含有量およびNの含有量をいずれも0.05質量%以上0.15質量%以下とし、C+Nを0.20質量%以上0.30質量%以下とするとより好ましい。   In addition, when C + N exceeds 0.40 mass%, there exists a possibility of inhibiting the workability by hardening. Therefore, C + N is preferably 0.40% by mass or less, and the C content and N content are both 0.05% by mass and 0.15% by mass, and C + N is 0.20% by mass or more. More preferably, it is 0.30 mass% or less.

Siは、製鋼での脱酸に有用な元素であるとともに、固溶強化に寄与する元素であるが、1.50質量%を超えて過剰に含有させると、鋼が硬質化し加工性を損なう要因となる。また、Siはフェライト生成元素であるため、過剰添加は高温域でのδフェライト相の多量生成を招き、熱間加工性を阻害する。したがって、Siの含有量は、1.50質量%以下とする。   Si is an element useful for deoxidation in steelmaking and an element that contributes to solid solution strengthening, but if it exceeds 1.50% by mass, the steel becomes hard and the workability is impaired. It becomes. Further, since Si is a ferrite-forming element, excessive addition causes a large amount of δ-ferrite phase to be generated at a high temperature range, thereby impairing hot workability. Therefore, the Si content is set to 1.50 mass% or less.

Mnは、Niに比べて安価で、Niの作用を代替できる有用なオーステナイト形成元素であり、その作用を活用するためには、2.5質量%以上含有させる必要がある。一方、Mnを、7.0質量%を超えて過剰に含有させると、製鋼工程における環境保全の問題が生じやすくなるとともに、表面性状に起因する生産性の低下を引き起こす要因となるとともに、MnS等の介在物生成に起因する加工性の低下や耐食性の低下を引き起こす要因となる。したがって、Mnの含有量は、2.5質量%以上7.0質量%以下とする。   Mn is a useful austenite-forming element that is cheaper than Ni and can substitute for the action of Ni. In order to utilize this action, it is necessary to contain 2.5% by mass or more. On the other hand, when Mn is contained excessively in excess of 7.0 mass%, it becomes easy to cause environmental conservation problems in the steelmaking process, and causes a decrease in productivity due to surface properties, and MnS and the like. This is a factor that causes deterioration of workability and corrosion resistance due to the formation of inclusions. Therefore, the Mn content is set to 2.5% by mass or more and 7.0% by mass or less.

PおよびSは、不可避的不純物として混入するが、その含有量は低いほど好ましい。そして、加工性およびその他の材料特性や、製造性への悪影響を考慮して、Pの含有量を0.06質量%以下とし、Sの含有量を0.005質量%以下とする。   P and S are mixed as inevitable impurities, but the lower the content, the better. In consideration of adverse effects on workability and other material characteristics and manufacturability, the P content is set to 0.06% by mass or less, and the S content is set to 0.005% by mass or less.

Niは、オーステナイト系ステンレス鋼に必須の元素である。C,N,Mnの上記範囲で良好な熱間加工性を得るには、例えば1200℃の加熱温度でγ単相となるようにNiを含有させる必要があり、その下限は1.0質量%である。また、原料コスト低減の観点からNiの含有量を極力低く抑えるように成分設計を行っている。したがって、Niの含有量は、1.0質量%以上5.0質量%未満とし、好ましくは4.0質量%以下であり、より好ましくは3.0質量%以下である。   Ni is an essential element for austenitic stainless steel. In order to obtain good hot workability in the above range of C, N, and Mn, for example, it is necessary to contain Ni so as to be a γ single phase at a heating temperature of 1200 ° C., and the lower limit is 1.0 mass%. It is. In addition, from the viewpoint of reducing raw material costs, component design is performed so as to keep the Ni content as low as possible. Therefore, the Ni content is 1.0% by mass or more and less than 5.0% by mass, preferably 4.0% by mass or less, and more preferably 3.0% by mass or less.

Crは、ステンレス鋼の耐食性を担保する不動態皮膜の形成に必須の元素であり、15.0質量%以上含有させることで、耐食性を十分に確保できる。一方、Crは、フェライト生成元素であるため、過度に含有させると熱延前加熱温度が(γ+δ)2相域となり、加熱後もδフェライトの多量生成を招き、熱間加工性を損なう要因となる。この一実施の形態では、オーステナイト生成元素の含有量の調整により19.0質量%まで含有させることができる。したがって、Crの含有量は、15.0質量%以上19.0質量%以下とする。   Cr is an element essential for the formation of a passive film that ensures the corrosion resistance of stainless steel. By containing 15.0% by mass or more, sufficient corrosion resistance can be secured. On the other hand, since Cr is a ferrite-forming element, if it is contained excessively, the heating temperature before hot rolling becomes a (γ + δ) two-phase region, which causes a large amount of δ ferrite after heating, which is a factor that impairs hot workability. Become. In this embodiment, the content of the austenite-generating element can be adjusted to 19.0% by mass. Therefore, the Cr content is 15.0 mass% or more and 19.0 mass% or less.

Moは、耐食性の向上に有用な元素であるとともに、固溶強化に寄与する元素であるが、2.0質量%を超えて過剰に含有させると、熱間加工性を損なう要因となる。したがって、Moの含有量は、2.0質量%以下とする。   Mo is an element that is useful for improving corrosion resistance and contributes to solid solution strengthening. However, if it is excessively contained in an amount exceeding 2.0% by mass, hot workability is impaired. Therefore, the Mo content is set to 2.0 mass% or less.

Cuは、オーステナイト生成元素であることから、Cuの含有量の増加に応じてNi含有量の設定自由度が拡大し、Niを抑制した成分設計が容易になる。また、加工誘起マルテンサイト相の生成に起因する加工硬化が抑制されるとともに、SFEの値を高める上で有効な元素でもある。これらの作用を有効に得るためには、Cuを1.0質量%以上含有させる必要がある。一方、Cuを、3.5質量%を超えて多量に含有させると、熱間加工性を阻害する可能性がある。したがって、Cuの含有量は、1.0質量%以上3.5質量%以下とする。   Since Cu is an austenite-generating element, the degree of freedom in setting the Ni content increases with an increase in the Cu content, and component design that suppresses Ni becomes easy. Moreover, it is an element effective in raising the value of SFE while suppressing the work hardening resulting from the production | generation of a work induction martensite phase. In order to obtain these effects effectively, it is necessary to contain Cu by 1.0 mass% or more. On the other hand, when Cu is contained in a large amount exceeding 3.5% by mass, hot workability may be hindered. Therefore, the Cu content is set to 1.0% by mass or more and 3.5% by mass or less.

Vは、加工硬化能を高める作用を有しており、耐へたり性を向上させる効果がある。この効果を得るためにはVを0.02質量%以上含有させる必要がある。一方、Vを、0.20質量%を超えて含有させると、熱間加工性の低下につながる可能性がある。したがって、Vを含有させる場合のVの含有量は、0.02質量%以上0.20質量%以下とする。   V has the effect | action which improves work hardening ability and has the effect of improving sag-proof property. In order to acquire this effect, it is necessary to contain V 0.02 mass% or more. On the other hand, if V is contained in an amount exceeding 0.20% by mass, hot workability may be reduced. Therefore, when V is contained, the content of V is set to 0.02% by mass or more and 0.20% by mass or less.

Coは、耐食性および耐へたり性を向上させる効果があり、この効果を得るためには、0.01質量%以上含有させる必要がある。一方、Coを、0.20質量%を超えて含有させると、強度の低下により耐へたり性が低下する可能性がある。したがって、Coを含有させる場合のCoの含有量は、0.01質量%以上0.20質量%以下とし、より好ましくは、0.01質量%以上0.10質量%以下である。   Co has an effect of improving corrosion resistance and sag resistance. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.01% by mass or more. On the other hand, when Co is contained in an amount exceeding 0.20% by mass, the sag resistance may decrease due to the decrease in strength. Therefore, when Co is contained, the Co content is 0.01% by mass or more and 0.20% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.10% by mass or less.

ここで、(1)式で表されるオーステナイト安定度指標であるMd30は、その値が大きいほど、オーステナイト相から加工誘起マルテンサイト相への変態が起こりやすく、軽度の冷延ひずみの付与で高強度が得られるとともに、優れた延性を確保することができる。また、成形工程においても、曲げ部など加工ひずみが付与された部分はTRIP現象によりさらに高強度化して、優れた耐へたり性を発現しやすい。このような効果はMd30の値が10以上の場合に顕著に現れる。一方、Md30の値が30を超えると、曲げ加工を施した部分における加工誘起マルテンサイト生成量が多くなり過ぎるため、割れが誘発され曲げ性が劣化する可能性がある。したがって、表面強度が450HV以上でかつ良好な延性を安定して確保するために、オーステナイト安定度指標であるMd30の値は、10以上30以下とする。 Here, the larger the value of Md 30 that is the austenite stability index represented by the formula (1), the easier the transformation from the austenite phase to the work-induced martensite phase occurs. High strength can be obtained and excellent ductility can be secured. Also in the molding process, a portion to which processing strain is applied, such as a bent portion, is further increased in strength by the TRIP phenomenon, and easily exhibits excellent sag resistance. Such an effect appears remarkably when the value of Md 30 is 10 or more. On the other hand, if the value of Md 30 exceeds 30, the amount of work-induced martensite generation in the part subjected to the bending process becomes too large, so that cracking may be induced and the bendability may deteriorate. Therefore, in order to stably secure a good ductility with a surface strength of 450 HV or more, the value of Md 30 as an austenite stability index is set to 10 or more and 30 or less.

また、(2)式で表される積層欠陥エネルギー指標であるSFEは、その値が大きい場合、具体的にはSFEの値が35以上である場合に、オーステナイト相の加工硬化が小さくなり、加工時に生じた加工誘起マルテンサイト相とオーステナイト相との硬度差により、亀裂が生じやすくなる。一方、SFEの値が15未満の場合は、オーステナイト相の加工硬化が過大となり、延性が低下してしまう可能性がある。したがって、硬度差による亀裂の発生および延性低下を防止するために、積層欠陥エネルギー指標であるSFEの値は、15以上35未満とする。   Further, when the value of SFE, which is the stacking fault energy index represented by the formula (2), is large, specifically, when the value of SFE is 35 or more, the work hardening of the austenite phase becomes small, and Cracks are likely to occur due to the difference in hardness between the work-induced martensite phase and the austenite phase that sometimes occurs. On the other hand, when the value of SFE is less than 15, work hardening of the austenite phase becomes excessive, and ductility may be reduced. Therefore, the value of SFE, which is a stacking fault energy index, is set to 15 or more and less than 35 in order to prevent the occurrence of cracks due to the hardness difference and the decrease in ductility.

さらに、(3)式で表されるδcalは、連続鋳造後に1230℃で2時間の加熱処理を施した後の鋳片(特に鋳片の中央部)におけるδフェライト量を示している。Mnの含有量およびCuの含有量をいずれも増加させると、熱間圧延前の加熱においてCu−Mn相が析出し、その後の熱間圧延で割れが発生する可能性がある。Cu−Mn相はδフェライト相と相関があり、δcalの値が2.0を超えて大きくなると、多量のCu−Mn相の析出により熱間圧延の際に2枚割れが発生しやすくなる。またδフェライト相は、機械特性および疲労特性の低下にも影響する。したがって、メタルガスケット用の素材として良好な熱間加工性、機械特性および疲労特性を確保するために、1230℃で2時間加熱した後のδフェライト生成指標であるδcalの値は、2.0以下とする。   Further, δcal represented by the expression (3) indicates the amount of δ ferrite in the slab (particularly the center portion of the slab) after being subjected to heat treatment at 1230 ° C. for 2 hours after continuous casting. When both the Mn content and the Cu content are increased, the Cu—Mn phase may be precipitated in the heating before hot rolling, and cracking may occur in the subsequent hot rolling. The Cu—Mn phase has a correlation with the δ ferrite phase, and when the value of δcal exceeds 2.0, a two-piece crack is likely to occur during hot rolling due to the precipitation of a large amount of the Cu—Mn phase. The δ ferrite phase also affects the deterioration of mechanical properties and fatigue properties. Therefore, in order to ensure good hot workability, mechanical properties and fatigue properties as a material for a metal gasket, the value of δcal which is a δ ferrite formation index after heating at 1230 ° C. for 2 hours is 2.0 or less. And

上記一実施の形態に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼板の製造プロセスにより製造可能である。   The stainless steel for metal gasket according to the above embodiment can be manufactured by a general austenitic stainless steel sheet manufacturing process.

具体的には、上述のように成分調整された鋼を製鋼設備により溶製し鋳片とした後、熱間圧延により熱延鋼板とする。なお、熱間圧延前の鋳片加熱温度は、1100℃以上1350℃以下の範囲であればよい。   Specifically, steel whose components are adjusted as described above is melted by a steel making facility to form a cast slab, and then hot rolled to obtain a hot rolled steel sheet. In addition, the slab heating temperature before hot rolling should just be the range of 1100 degreeC or more and 1350 degrees C or less.

熱延鋼板には、中間焼鈍を施した後、冷間圧延により板厚を減少させ、仕上焼鈍を施す。なお、中間焼鈍および仕上焼鈍の後には、酸洗を行う。また、必要に応じて冷間圧延途中に中間焼鈍を施してもよい。   The hot-rolled steel sheet is subjected to intermediate annealing, and then subjected to finish annealing by reducing the sheet thickness by cold rolling. In addition, pickling is performed after intermediate annealing and finish annealing. Moreover, you may give an intermediate annealing in the middle of cold rolling as needed.

熱間圧延以降の中間焼鈍および仕上焼鈍は、900℃以上1100℃以下の範囲で行うことが好ましい。   The intermediate annealing and the finish annealing after the hot rolling are preferably performed in the range of 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

また、仕上焼鈍後は目標硬さに応じた調質圧延が施され、例えば板厚0.1mm以上3.0mm以下の調質圧延鋼板とすることができる。さらに、調質圧延後には、必要に応じて、形状矯正が実施される。   In addition, after finish annealing, temper rolling according to the target hardness is performed, and for example, a temper rolled steel sheet having a thickness of 0.1 mm to 3.0 mm can be obtained. Furthermore, after temper rolling, shape correction is performed as necessary.

上記一実施の形態によれば、Md30の値が10以上30以下となるように成分調整することにより、オーステナイト相から加工誘起マルテンサイト相へ変態しやすくTRIP現象を起きやすくできるため、高強度化できるとともに、曲げ性の低下を抑制して加工性の低下を防止できる。 According to the above-described embodiment, by adjusting the components so that the value of Md 30 is 10 or more and 30 or less, the TRIP phenomenon can easily occur from the austenite phase to the work-induced martensite phase. In addition, it is possible to prevent a decrease in workability by suppressing a decrease in bendability.

また、SFEの値が15以上35未満となるように成分調整することにより、オーステナイト相の過剰な加工硬化による延性の低下を抑制できるとともに、オーステナイト相と加工誘起マルテンサイト相との硬度差による亀裂の発生を抑制でき、加工性の低下を防止できる。   In addition, by adjusting the components so that the SFE value is 15 or more and less than 35, it is possible to suppress a decrease in ductility due to excessive work hardening of the austenite phase, and cracks due to a hardness difference between the austenite phase and the work-induced martensite phase. Generation can be suppressed and deterioration of workability can be prevented.

δcalの値が2.0以下となるように成分調整することにより、Cu−Mn層の析出を抑制して熱間圧延の際の割れの発生を抑制して熱間加工性の低下を防止できるとともに、δフェライト相による機械的特性および疲労特性の低下を防止できる。   By adjusting the components so that the value of δcal is 2.0 or less, it is possible to suppress the precipitation of the Cu—Mn layer and suppress the generation of cracks during hot rolling, thereby preventing the deterioration of hot workability. At the same time, it is possible to prevent the deterioration of the mechanical characteristics and fatigue characteristics due to the δ ferrite phase.

C+Nを0.20質量%以上にすることにより、TRIPにより延性を発現させて曲げ性を向上でき、加工性を向上できる。   By setting C + N to 0.20% by mass or more, ductility can be expressed by TRIP, the bendability can be improved, and the workability can be improved.

したがって、上記合金組成の範囲において、Md30の値が10以上30以下で、SFEの値が15以上35未満で、δcalの値が2.0以下で、C+Nが0.20質量%以上となるように成分調整することにより、Niの含有量を5.0質量%未満にして原料コストの上昇を抑えることができるともに、Mnの多量添加で表面品質が低下することによる生産性の低下を防止でき、効率的に製造できるとともに、メタルガスケット用材料として良好な耐久性および耐へたり性を確保できるように強度を向上でき、加工性を向上させて耐リーク性を向上できる。 Therefore, within the above alloy composition range, the value of Md 30 is 10 or more and 30 or less, the value of SFE is 15 or more and less than 35, the value of δcal is 2.0 or less, and C + N is 0.20% by mass or more. By adjusting the components as described above, the Ni content can be reduced to less than 5.0% by mass, and the increase in raw material costs can be suppressed, and the decrease in the surface quality due to the addition of a large amount of Mn is prevented. In addition to being able to be manufactured efficiently, the strength can be improved so that good durability and sag resistance can be secured as a metal gasket material, and workability can be improved to improve leakage resistance.

そして、本発明に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、例えばSUS301およびSUS304等の300系ステンレス鋼と同等以上のばね性、耐久性および耐食性を備え、メタルガスケット用材料として、優れた耐へたり性、曲げ性、疲労特性および耐食性を備えている。   And the stainless steel for metal gaskets according to the present invention has a spring property, durability and corrosion resistance equal to or higher than 300 series stainless steels such as SUS301 and SUS304, and has excellent sag resistance as a metal gasket material, Has bendability, fatigue properties and corrosion resistance.

以下、本実施例および比較例について説明する。   Hereinafter, this example and a comparative example will be described.

まず、表1に示す組成のステンレス鋼を溶製した。表1において、a1〜a8が本発明で規定する化学成分を有する発明対象鋼(本実施例)で、b1〜b5が比較鋼(比較例)で、c1およびc2はそれぞれ従来鋼(比較例)のSUS301およびSUS304である。なお、b1はMd30の値およびSFEの値が本発明で規定する範囲外であり、b2はSFEの値が本発明で規定する範囲外であり、b3およびb4はMd30が本発明で規定する範囲外であり、b5はC+Nおよびδcalの値が本発明で規定する範囲外である。 First, stainless steel having the composition shown in Table 1 was melted. In Table 1, a1 to a8 are subject steels having the chemical components defined in the present invention (this example), b1 to b5 are comparative steels (comparative examples), and c1 and c2 are conventional steels (comparative examples), respectively. SUS301 and SUS304. B1 is outside the range defined by the present invention in terms of Md 30 and SFE, b2 is outside the range defined by the present invention in SFE, and b3 and b4 are defined by Md 30 in the present invention. B5 is outside the range defined by the present invention in terms of C + N and δcal.

Figure 2017160492
Figure 2017160492

各鋼いずれも100kgの鋼塊を得た後に、抽出温度1230℃で熱間圧延することにより板厚3mmの熱延鋼帯を製造した。   Each steel obtained a steel ingot of 100 kg, and then hot rolled at an extraction temperature of 1230 ° C. to produce a hot rolled steel strip having a thickness of 3 mm.

この熱延鋼帯に1080℃で均熱1分の焼鈍を施した後、冷間圧延および焼鈍を繰り返すことにより、硬さが450±3HV5、板厚が0.50±0.003mmの調質圧延鋼帯を得た。   This hot-rolled steel strip was annealed at 1080 ° C. for 1 minute soaking, and then repeated cold rolling and annealing, so that the hardness was 450 ± 3HV5 and the thickness was 0.50 ± 0.003 mm. A rolled steel strip was obtained.

また、調質圧延後の硬さが450HV5となる調質圧延率をそれぞれの鋼についてあらかじめ調べておき、その調質圧延率をもとに仕上焼鈍時の板厚を設定して、その板厚まで冷間圧延を行った後に1080℃で均熱1分の仕上焼鈍を実施した。   In addition, the temper rolling rate at which the hardness after temper rolling becomes 450 HV5 is examined in advance for each steel, and the plate thickness at the time of finish annealing is set based on the temper rolling rate, and the plate thickness After performing cold rolling to 1, the finish annealing was carried out at 1080 ° C. for 1 minute.

さらに、仕上焼鈍後に板厚0.2mmまで調質圧延を行った。この調質圧延は、鋼板の温度が70℃となるよう加温した上で7〜10パス行った。   Furthermore, temper rolling was performed to a sheet thickness of 0.2 mm after finish annealing. This temper rolling was performed for 7 to 10 passes after heating the steel sheet to 70 ° C.

このように製造した板厚0.2mmの調質圧延材を用いて、耐へたり性および疲労特性の調査を行った。   Using the temper rolled material having a thickness of 0.2 mm manufactured as described above, the sag resistance and fatigue characteristics were investigated.

耐へたり性を評価する試験は、図3(a)および図3(b)に示すガスケットを模擬した耐へたり性試験片11を用いて行った。なお、図3(a)は耐へたり性試験片11の表面形状を示し、図3(b)は耐へたり性評価試験の板厚方向に平行な断面形状を片側のみ示す。   The test for evaluating the sag resistance was performed using a sag resistance test piece 11 simulating the gasket shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). 3A shows the surface shape of the sag resistance test piece 11, and FIG. 3B shows the cross-sectional shape parallel to the plate thickness direction of the sag resistance evaluation test only on one side.

耐へたり性試験片11は、φ50mmの円形試験片の中央にφ32mmの円形の開口部12を打ち抜いて形成した後、開口部12の周囲に開口部12に沿ってビード13をプレス成型により形成した。ビード13は、幅3mm、高さ0.5mmのビードをプレス成型により形成した。   The sag resistance test piece 11 is formed by punching a circular opening 12 of φ32 mm in the center of a circular test piece of φ50 mm, and then forming a bead 13 around the opening 12 along the opening 12 by press molding. did. The bead 13 was formed by press molding a bead having a width of 3 mm and a height of 0.5 mm.

耐へたり性は、耐へたり性試験片11を用いて、25kNで圧縮、口開き量10μmまで復元する圧縮復元動作を最大10サイクルまで繰り返し、ビードの残存高さおよび割れの有無で評価した。 The sag resistance is evaluated by using a test specimen 11 for sag resistance, compressing at 25 kN, and restoring and restoring up to 10 μm for up to 10 5 cycles. did.

なお、このような試験方法によれば、実際のばね形状に成形加工し、セッチングと呼ばれる工程を経て実使用された際の耐へたり性をシミュレートすることが可能であり、試験後の平均ビード高さが高いほど耐へたり性に優れると評価される。   It should be noted that according to such a test method, it is possible to simulate the sag resistance when molded into an actual spring shape and actually used through a process called setting. The higher the bead height, the better the sag resistance.

疲労特性を評価する試験は、図4(b)に示す疲労特性試験片15を用いた。この疲労特性試験片15は、長手方向がL方向の短冊状試料を採取し、図4(a)に示すビード金型14を用いて初期ビード17をプレス成型して形成した。   In the test for evaluating the fatigue characteristics, a fatigue characteristic test piece 15 shown in FIG. 4B was used. This fatigue characteristic test piece 15 was formed by taking a strip-shaped sample having a longitudinal direction L direction and press-molding an initial bead 17 using a bead die 14 shown in FIG.

なお、疲労特性試験片15は、図4(c)に示すように、幅が3mmで高さが0.4mmである初期ビード17を形成した。この初期ビード17に、メタルガスケットの初期締め相当の圧縮を加えて、図4(d)に示すように、残存ビード高さが0.1mmとなるビード18とした。   In addition, as shown in FIG.4 (c), the fatigue characteristic test piece 15 formed the initial bead 17 whose width is 3 mm and whose height is 0.4 mm. The initial bead 17 was subjected to compression equivalent to the initial tightening of the metal gasket to obtain a bead 18 having a residual bead height of 0.1 mm as shown in FIG.

このような疲労特性試験片15を用いて模擬ビード部(ビード18)に両振り応力を付与する疲労試験を行い、繰り返し数10サイクルにおける疲労限界応力(疲れ限度:N/mm)を求めた。 Such fatigue characteristics test piece 15 simulated bead portion using subjected to fatigue testing of imparting Reversed stresses (bead 18), the fatigue limit stress (fatigue limit: N / mm 2) in the repeating number 10 6 cycles determined It was.

そして、疲労限界応力が300N/mm以上であるものは、ビードプレス成形部を有するメタルガスケットにおいて優れた疲労特性を有すると評価できる。 And what has a fatigue limit stress of 300 N / mm 2 or more can be evaluated as having excellent fatigue characteristics in a metal gasket having a bead press-formed part.

本実施例および比較例に関する機械的特性、耐へたり性評価試験および疲労特性評価試験の結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of the mechanical characteristics, the sag resistance evaluation test, and the fatigue characteristics evaluation test related to this example and the comparative example.

なお、表2における比較例c1およびc2の調質圧延率を示すHは、JIS G 4313「ばね用ステンレス鋼帯」で定められた調質記号である。   In Table 2, H indicating the temper rolling ratio of Comparative Examples c1 and c2 is a tempering symbol defined by JIS G 4313 “Stainless Steel Band for Spring”.

Figure 2017160492
Figure 2017160492

本実施例は、従来鋼のSUS301およびSUS304(比較例であるc1およびc2)と同等以上の耐へたり性および疲労特性を有することが確認された。   This example was confirmed to have sag resistance and fatigue characteristics equivalent to or better than those of conventional steels SUS301 and SUS304 (comparative examples c1 and c2).

また、本実施例はいずれも、残ビード高さが0.111mm以上で割れも確認されず、疲労限界応力が500N/mm以上であり、優れた耐へたり性および疲労特性を有していた。 Further, in all of the examples, the residual bead height is 0.111 mm or more, no crack is confirmed, the fatigue limit stress is 500 N / mm 2 or more, and excellent sag resistance and fatigue characteristics are obtained. It was.

一方、各比較鋼(比較例であるb1〜b5)は、残ビード高さは0.081〜0.093mmで本実施例より低く、割れの発生率は本実施例に比べて高く、疲労限界応力も460N/mm以下で本実施例より低かった。すなわち、比較例はいずれも本実施例に比べて耐へたり性および疲労特性に劣っていた。 On the other hand, each comparative steel (comparative examples b1 to b5) has a residual bead height of 0.081 to 0.093 mm, which is lower than that of the present example, and the occurrence rate of cracks is higher than that of the present example. The stress was 460 N / mm 2 or less, which was lower than that of this example. That is, all of the comparative examples were inferior in sag resistance and fatigue characteristics as compared with the present example.

したがって、本発明で規定した組成に調整することにより、調質圧延により高強度化した鋼において、メタルガスケット用材料として優れた耐へたり性と疲労特性とを両立できることが確認された。   Therefore, it was confirmed that, by adjusting to the composition defined in the present invention, both sag resistance and fatigue characteristics excellent as a metal gasket material can be achieved in steel strengthened by temper rolling.

本発明は、メタルガスケット用ステンレス鋼に関する。   The present invention relates to stainless steel for metal gaskets.

図1に示すように、車両用エンジンに使用されるシリンダーヘッドガスケットやエキゾーストマニホールドガスケット等のメタルガスケット1は、接合面の気密性を維持するのに必要な諸特性を備えている必要があるとともに、燃焼ガス雰囲気下で繰り返し加えられるエンジン特有の振動応力に耐える性能を備えている必要がある。   As shown in FIG. 1, a metal gasket 1 such as a cylinder head gasket or an exhaust manifold gasket used in a vehicle engine needs to have various characteristics necessary for maintaining the airtightness of the joint surface. It is necessary to have the ability to withstand the vibration stress specific to the engine repeatedly applied in the combustion gas atmosphere.

また、メタルガスケット1には、図2に示すように、開口部2の周囲に十分な気密性を維持するための一定高さのビード(突起)3が形成されているため、その材料には、高強度および良好な加工性が要求される。なお、メタルガスケット1は、少なくとも1層にビード3が形成され、数枚が積層された構成で使用される。   Further, as shown in FIG. 2, the metal gasket 1 is formed with a bead (projection) 3 having a certain height around the opening 2 so as to maintain sufficient airtightness. High strength and good workability are required. The metal gasket 1 is used in a configuration in which beads 3 are formed in at least one layer and several sheets are laminated.

そして、エンジンのシリンダーヘッドガスケットの場合、燃焼室の周囲および水孔や油孔の周囲に沿うようにビード3が形成されたメタルガスケット1に成形し、このビード3を締め付けたときに発生する高面圧によって、ガス、水および油をシールするのが一般的である。   In the case of an engine cylinder head gasket, a metal gasket 1 formed with beads 3 along the periphery of the combustion chamber and the periphery of the water holes and oil holes is formed and the bead 3 is tightened. It is common to seal gas, water and oil by surface pressure.

この種のメタルガスケット用の材料としては、冷間加工により高強度を得られるSUS301に代表される加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼が多用されている。   As a material for this type of metal gasket, work hardening type metastable austenitic stainless steel represented by SUS301, which can obtain high strength by cold working, is frequently used.

また、メタルガスケット用の材料としては、例えば特許文献1ないし3に記載されているような準安定オーステナイト系ステンレス鋼において、加工誘起マルテンサイトを生成させた加工硬化型オースナイト系ステンレス鋼や、特許文献4に記載されているようなフェライトおよびマルテンサイトの複相組織を有するステンレス鋼や、特許文献5に記載されているようなMnを10質量%以上含有させてオーステナイト組織を安定化させたステンレス鋼が知られている。   In addition, as a material for the metal gasket, for example, a metastable austenitic stainless steel described in Patent Documents 1 to 3, a work hardening type austenitic stainless steel in which work-induced martensite is generated, and a patent Stainless steel having a multiphase structure of ferrite and martensite as described in Document 4, and stainless steel having austenite structure stabilized by containing 10% by mass or more of Mn as described in Patent Document 5 Steel is known.

特許第3347582号公報Japanese Patent No. 3347582 特許第4019630号公報Japanese Patent No. 4019630 特許第4785302号公報Japanese Patent No. 4785302 特開2000−256802号公報JP 2000-256802 A 特許第4116134号公報Japanese Patent No. 4116134

例えばシリンダーヘッドに使用されるメタルガスケットでは、圧縮時に高圧がかかるためガスシール性を確保するには、接触相手との高面圧(接触圧力)を必要とする。このため、メタルガスケットでは、ビード成形高さを高くするとともに、材料強度を向上させる必要がある。   For example, metal gaskets used for cylinder heads require high surface pressure (contact pressure) with a contact partner in order to ensure gas sealability because high pressure is applied during compression. For this reason, in the metal gasket, it is necessary to increase the bead molding height and improve the material strength.

そして、SUS301系では、高強度を得るためには高い冷間加工を施す必要があるため、延性および加工性の低下によるビード生成加工時のビード肩R部に肌荒れやミクロクラックが発生して、耐リーク性が低下するという問題がある。   And in SUS301 system, in order to obtain high strength, it is necessary to perform high cold working, and therefore, rough skin and micro cracks are generated in the bead shoulder R portion at the time of bead generation processing due to reduction in ductility and workability, There is a problem that the leak resistance is lowered.

特許文献1のステンレス鋼は、高温特性に有効なNの含有量を増加させ、N添加の弊害となるAlの含有量を規定することで、高温強度および高温酸化性を向上させている。しかしながら、この特許文献1では、Niを7〜15質量%添加するため、原料コストが上昇してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 1 improves the high-temperature strength and the high-temperature oxidizability by increasing the N content effective for high-temperature characteristics and defining the Al content that is a harmful effect of N addition. However, in this patent document 1, since 7 to 15% by mass of Ni is added, there is a problem that the raw material cost is increased and it cannot be efficiently manufactured.

特許文献2のステンレス鋼は、エンジンガスケットに関するもので、調質圧延材の金属組織を規定することで、疲労強度および耐へたり性を向上させている。しがしながら、Niを6〜8質量%添加するため、原料コストが上昇してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 2 relates to an engine gasket, and the fatigue strength and sag resistance are improved by defining the metal structure of the temper rolled material. However, since Ni is added in an amount of 6 to 8% by mass, there is a problem that the raw material cost increases and the production cannot be efficiently performed.

特許文献3のステンレス鋼は、耐へたり性に優れた高温用メタルガスケットに関するものであるが、Niを7〜15質量%添加するため、原料コストが上昇してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 3 relates to a metal gasket for high temperature having excellent sag resistance, but because Ni is added in an amount of 7 to 15% by mass, the raw material cost increases and it cannot be efficiently manufactured. There's a problem.

特許文献4は、複相化熱処理により、フェライトおよびマルテンサイトの複相組織を有することから、硬度が400HV以下と低いため、強度の観点から耐リーク性が不足するという問題がある。   Patent Document 4 has a problem that leakage resistance is insufficient from the viewpoint of strength because it has a multiphase structure of ferrite and martensite by a multiphase heat treatment, and therefore has a hardness as low as 400 HV or less.

特許文献5のステンレス鋼は、オーステナイト組織を安定化するためにMnを10〜25質量%含有する。このような高Mn鋼は、製鋼や精錬の際に有害なMn酸化物の微細粒子が生成される。また、鋼中のMn含有量が高いことに起因して鋼板の表面品質が低下しやすく、焼鈍酸洗や光輝焼鈍等の製造工程において生産性が低下してしまい、効率的に製造できないという問題がある。   The stainless steel of Patent Document 5 contains 10 to 25% by mass of Mn in order to stabilize the austenite structure. Such high Mn steel produces fine Mn oxide particles that are harmful during steelmaking and refining. In addition, due to the high Mn content in the steel, the surface quality of the steel sheet is likely to deteriorate, and the productivity is reduced in the manufacturing process such as annealing pickling and bright annealing, so that it cannot be efficiently manufactured. There is.

そこで、メタルガスケット用ステンレス鋼として、原料コストの観点からも生産性の観点からも効率的に製造でき、強度および耐リーク性に優れた材料が求められていた。   Therefore, as stainless steel for metal gaskets, there has been a demand for a material that can be efficiently manufactured from the viewpoint of raw material costs and from the viewpoint of productivity, and that is excellent in strength and leak resistance.

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、効率的に製造でき、強度および耐リーク性に優れたメタルガスケット用ステンレス鋼を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the stainless steel for metal gaskets which can be manufactured efficiently and was excellent in intensity | strength and leak resistance.

請求項1に記載されたメタルガスケット用ステンレス鋼は、C:0.05質量%以上0.30質量%以下、Si:1.50質量%以下、Mn:2.5質量%以上7.0質量%以下、P:0.06質量%以下、S:0.005質量%以下、Ni:1.0質量%以上5.0質量%未満、Cr:15.0質量%以上19.0質量%以下、Mo:2.0質量%以下、Cu:1.0質量%以上3.5質量%以下N:0.05質量%以上0.30質量%以下、V:0.02質量%以上0.20質量%以下およびCo:0.01質量%以上0.20質量%以下を含有し、C+Nが0.20質量%以上であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moで示すオーステナイト安定指標であるMd30の値が10以上30以下で、SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32で示す積層欠陥エネルギー生成指標であるSFEの値が15以上35未満で、δcal=−15−44.91C−0.88Mn−2.31Ni+2.20Cr−1.08Cu−28.8Nで示す1230℃で2時間加熱した後のδフェライト生成指標であるδcalの値が2.0以下で、オーステナイト相および加工誘起マルテンサイト相の複相組織を有し、表面硬度が450HV以上であるものである。 The stainless steel for a metal gasket according to claim 1 is C: 0.05% by mass or more and 0.30% by mass or less, Si: 1.50% by mass or less, Mn: 2.5% by mass or more and 7.0% by mass. %: P: 0.06 mass% or less, S: 0.005 mass% or less, Ni: 1.0 mass% or more and less than 5.0 mass%, Cr: 15.0 mass% or more and 19.0 mass% or less Mo: 2.0 mass% or less, Cu: 1.0 mass% or more and 3.5 mass% or less , N: 0.05 mass% or more and 0.30 mass% or less , V: 0.02 mass% or more, and 0.0. 20% by mass or less and Co: 0.01% by mass or more and 0.20% by mass or less , C + N is 0.20% by mass or more, the balance is made of Fe and inevitable impurities, and Md 30 = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7C The value of Md 30 is austenite stability index indicated by -18.5Mo is 10 or more and 30 or less, the value of SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr- 13Si-1.2Mn + 32 is a stacking fault energy generation index indicated by SFE Δcal is an index of δ ferrite formation after heating at 1230 ° C. for 2 hours, expressed as δcal = −15−44.91C−0.88Mn−2.31Ni + 2.20Cr−1.08Cu−28.8N. value at 2.0 or less, having a duplex structure of austenite phase and work-induced martensite phase, Ru der those surface hardness is above 450 HV.

本発明によれば、所定の範囲に規定された合金組成において、Md30の値が10以上30以下で、SFEの値が15以上35未満で、δcalの値が2.0以下となるように成分調整されているため、効率的に製造でき、強度および耐リーク性を向上できる。 According to the present invention, in the alloy composition defined in the predetermined range, the value of Md 30 is 10 or more and 30 or less, the value of SFE is 15 or more and less than 35, and the value of δcal is 2.0 or less. Since the components are adjusted, it can be produced efficiently and the strength and leak resistance can be improved.

シリンダーヘッドガスケットの構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of a cylinder head gasket. メタルガスケットのビード部の断面構造を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the cross-section of the bead part of a metal gasket. (a)は、耐へたり性評価試験片の表面形状を示す平面図であり、(b)は耐へたり性評価試験片の断面形状を示す断面図である。(A) is a top view which shows the surface shape of a sag resistance evaluation test piece, (b) is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of a sag resistance evaluation test piece. (a)疲労特性試験片のビードを形成するビード金型の構成を概略的に示す説明図であり、(b)は疲労特性試験片の表面形状を示す平面図であり、(c)は疲労特性試験片の圧縮前の断面形状を示す断面図であり、(d)は疲労特性試験片の圧縮後の断面形状を示す断面図である。(A) It is explanatory drawing which shows roughly the structure of the bead metal mold | die which forms the bead of a fatigue characteristic test piece, (b) is a top view which shows the surface shape of a fatigue characteristic test piece, (c) is fatigue. It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape before compression of a characteristic test piece, (d) is sectional drawing which shows the cross-sectional shape after compression of a fatigue characteristic test piece.

以下、本発明の一実施の形態の構成について詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be described in detail.

メタルガスケット用ステンレス鋼は、メタルガスケットとして優れた耐久性を発現するために、耐へたり性に優れていることが前提となる。そして、耐へたり性を向上させるには、ステンレス鋼を高強度化することが有効である。   Stainless steel for metal gaskets is premised on having excellent sag resistance in order to exhibit excellent durability as a metal gasket. In order to improve sag resistance, it is effective to increase the strength of stainless steel.

一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼をベースにして高強度を得るために有効な手段は、冷間圧延等の加工を付与してオーステナイト相を加工硬化させること、および、オーステナイト相の一部を硬質な加工誘起マルテンサイト相へ変態させる、いわゆる加工誘起変態塑性(TRIP)現象を利用することである。   In general, effective means to obtain high strength based on austenitic stainless steel is to provide work such as cold rolling to work harden the austenite phase and harden part of the austenite phase. The so-called work-induced transformation plasticity (TRIP) phenomenon that transforms into a new work-induced martensite phase.

また、メタルガスケットへの成形工程においても、加工ひずみが付与された箇所は、TRIP現象により硬化する。このようなTRIP現象の起こりやすさは、オーステナイト安定度に影響される。   Moreover, also in the molding process to the metal gasket, the portion to which processing strain is applied is cured by the TRIP phenomenon. The likelihood of such a TRIP phenomenon being affected by the austenite stability.

しかしながら、このようなTRIP現象による硬化は、高強度化による耐へたり性の向上には有効であるものの、メタルガスケットとしての加工性(例えば曲げ性等)が低下する要因となる。   However, such curing due to the TRIP phenomenon is effective in improving the sag resistance by increasing the strength, but causes a decrease in workability (for example, bendability) as a metal gasket.

したがって、メタルガスケット用ステンレス鋼において、メタルガスケット用材料として優れた加工性を維持しつつ、良好な耐へたり性を得るには、オーステナイト安定度および加工誘起マルテンサイト量を調整することが重要である。   Therefore, in order to obtain good sag resistance while maintaining excellent workability as a metal gasket material in stainless steel for metal gasket, it is important to adjust the austenite stability and the amount of work-induced martensite. is there.

また、加工性の基準の1つである曲げ性は、引張試験等で評価される伸びとある程度相関がある。この伸びには、TRIP現象および加工誘起マルテンサイト相の強度に影響する固溶強化元素であるCおよびNが深く関係している。すなわち、加工性を確保するために曲げ性を向上させるには、オーステナイト安定度とC量およびN量とを適正範囲に調整する必要がある。   Further, bendability, which is one of the criteria for workability, has a certain degree of correlation with the elongation evaluated by a tensile test or the like. This elongation is closely related to C and N, which are solid solution strengthening elements that affect the strength of the TRIP phenomenon and the processing-induced martensite phase. That is, in order to improve the bendability in order to ensure the workability, it is necessary to adjust the austenite stability, the C amount, and the N amount within appropriate ranges.

そして、積層欠陥エネルギーの生成指標であるSFEの値が大きいと、オーステナイト相の加工硬化を生じにくくなるため、加工誘起マルテンサイト相とオーステナイト相との硬度差が大きくなり、SFEの値が小さいと、オーステナイト相の加工硬化が生じやすくなるため、オーステナイト相の延性が低下する。   And when the value of SFE, which is a generation index of stacking fault energy, is large, work hardening of the austenite phase is difficult to occur, so the hardness difference between the work-induced martensite phase and the austenite phase is large, and the value of SFE is small. Since work hardening of the austenite phase tends to occur, the ductility of the austenite phase decreases.

これら加工誘起マルテンサイト相とオーステナイト相との硬度差の増大、および、オーステナイト相の延性の低下のいずれも、曲げ性を低下させる要因となるため、メタルガスケット用の素材として、良好な曲げ性を確保するには、SFEの値を調整することが重要である。   Both the increase in the hardness difference between the work-induced martensite phase and the austenite phase and the decrease in the ductility of the austenite phase are factors that reduce the bendability. In order to ensure, it is important to adjust the value of SFE.

本発明の一実施の形態に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、0.05質量%以上0.30質量%以下のC(炭素)、1.50質量%以下のSi(ケイ素)、2.5質量%以上7.0質量%以下のMn(マンガン)、0.06質量%以下のP(リン)、0.005質量%以下のS(硫黄)、1.0質量%以上5.0質量%未満のNi(ニッケル)、15.0質量%以上19.0質量%以下のCr(クロム)、2.0質量%以下のMo(モリブデン)、1.0質量%以上3.5質量%以下のCu(銅)、0.05質量%以上0.30質量%以下のN(窒素)、0.02質量%以上0.20質量%以下のV(バナジウム)、および、0.01質量%以上0.20質量%以下のCo(コバルト)を含有し、C+N≧0.20質量%であり、残部がFe(鉄)および不可避的不純物で構成される。 The stainless steel for metal gasket according to one embodiment of the present invention is 0.05 mass% or more and 0.30 mass% or less of C (carbon), 1.50 mass% or less of Si (silicon), 2.5 mass. % Mn (manganese), 0.06 mass% or less P (phosphorus), 0.005 mass% or less S (sulfur), 1.0 mass% or more and less than 5.0 mass% Ni (nickel), 15.0 mass% to 19.0 mass% Cr (chromium), 2.0 mass% or less Mo (molybdenum), 1.0 mass% to 3.5 mass% Cu (Copper) , 0 . 05 mass% or more and 0.30 mass% or less N (nitrogen), 0.02 mass% or more and 0.20 mass% or less V (vanadium), and 0.01 mass% or more and 0.20 mass% or less Co containing (cobalt), a C + N ≧ 0.20 wt%, the balance Ru consists of Fe (iron) and unavoidable impurities.

さらに、上記各元素の含有量の範囲において、Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moの(1)式で示すオーステナイト安定指標であるMd30の値が10以上30以下となるように成分調整されている。 Further, in the range of the content of each element, austenite represented by the formula (1) of Md 30 = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo The components are adjusted so that the value of Md 30 as a stability index is 10 or more and 30 or less.

また、上記各元素の含有量の範囲において、SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32の(2)式で示す積層欠陥エネルギー生成指標であるSFEの値が15以上35未満となるように成分調整されている。   Moreover, in the range of the content of each element described above, the value of SFE, which is a stacking fault energy generation index represented by the formula (2) of SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn + 32, is 15 or more and less than 35. The ingredients are adjusted so that

さらに、上記各元素の含有量の範囲において、δcal=−15−44.91C−0.88Mn−2.31Ni+2.20Cr−1.08Cu−28.8Nの(3)式で示す1230℃で2時間加熱した後のδフェライト生成指標であるδcalの値が2.0以下となるように成分調整されている。   Furthermore, within the range of the content of each element described above, δcal = -15-44.91C-0.88Mn-2.31Ni + 2.20Cr-1.08Cu-28.8N represented by the formula (3) at 1230 ° C. for 2 hours The components are adjusted so that the value of δcal, which is a δ ferrite formation index after heating, is 2.0 or less.

そして、一実施の形態に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、オーステナイト相および加工誘起マルテンサイト相の複相組織を有し、鋼の表面硬度が450HV以上である。鋼の表面硬度が450HV未満であると耐へたり性が低下するため、車両用エンジンのメタルガスケットとして使用した場合に、エンジンの振動等により、シリンダーヘッドとシリンダーブロックとの間で必要な接触圧力(シール性)が得られなくなる可能性がある。   And the stainless steel for metal gaskets which concerns on one Embodiment has a double phase structure of an austenite phase and a process induction martensite phase, and the surface hardness of steel is 450 HV or more. If the steel surface hardness is less than 450 HV, the sag resistance decreases, so when used as a metal gasket for a vehicle engine, the required contact pressure between the cylinder head and the cylinder block due to engine vibrations, etc. (Sealability) may not be obtained.

CおよびNは、オーステナイト生成元素であり、これらの元素の含有量が少なすぎるとδフェライト相の生成量が増大し、熱間加工性が低下する。また、CおよびNは、加工誘起マルテンサイト相を固溶強化するために有用な元素である。そして、Cの含有量およびNの含有量をいずれも、0.05質量%以上にすることが、顕著な延性向上作用を安定して得るために重要である。一方、CおよびNを、0.30質量%を超えて過剰に含有させると、鋼が過度に硬質化し加工性を阻害する要因となる可能性がある。   C and N are austenite-generating elements. If the content of these elements is too small, the amount of δ ferrite phase increases and hot workability decreases. C and N are useful elements for strengthening the solution-induced martensite phase by solid solution strengthening. And, it is important for both the C content and the N content to be 0.05% by mass or more in order to stably obtain a remarkable ductility improving effect. On the other hand, when C and N are contained excessively exceeding 0.30 mass%, the steel becomes excessively hard and may be a factor that hinders workability.

また、加工誘起マルテンサイト相の生成の際、TRIPによる十分な延性を発現させるためには、C+N(CおよびNの合計含有量)を0.20質量%以上とする必要がある。   Moreover, in order to express sufficient ductility by TRIP at the time of production | generation of a process induction martensite phase, it is necessary to make C + N (total content of C and N) 0.20 mass% or more.

したがって、Cの含有量およびNの含有量は、いずれも0.05質量%以上0.30質量%以下とし、C+Nを0.20質量%以上とする。   Accordingly, the C content and the N content are both 0.05% by mass and 0.30% by mass, and C + N is 0.20% by mass or more.

なお、C+Nが0.40質量%を超えると、硬質化による加工性を阻害する可能性がある。そのため、C+Nを0.40質量%以下にすることが好ましく、Cの含有量およびNの含有量をいずれも0.05質量%以上0.15質量%以下とし、C+Nを0.20質量%以上0.30質量%以下とするとより好ましい。   In addition, when C + N exceeds 0.40 mass%, there exists a possibility of inhibiting the workability by hardening. Therefore, C + N is preferably 0.40% by mass or less, and the C content and N content are both 0.05% by mass and 0.15% by mass, and C + N is 0.20% by mass or more. More preferably, it is 0.30 mass% or less.

Siは、製鋼での脱酸に有用な元素であるとともに、固溶強化に寄与する元素であるが、1.50質量%を超えて過剰に含有させると、鋼が硬質化し加工性を損なう要因となる。また、Siはフェライト生成元素であるため、過剰添加は高温域でのδフェライト相の多量生成を招き、熱間加工性を阻害する。したがって、Siの含有量は、1.50質量%以下とする。   Si is an element useful for deoxidation in steelmaking and an element that contributes to solid solution strengthening, but if it exceeds 1.50% by mass, the steel becomes hard and the workability is impaired. It becomes. Further, since Si is a ferrite-forming element, excessive addition causes a large amount of δ-ferrite phase to be generated at a high temperature range, thereby impairing hot workability. Therefore, the Si content is set to 1.50 mass% or less.

Mnは、Niに比べて安価で、Niの作用を代替できる有用なオーステナイト形成元素であり、その作用を活用するためには、2.5質量%以上含有させる必要がある。一方、Mnを、7.0質量%を超えて過剰に含有させると、製鋼工程における環境保全の問題が生じやすくなるとともに、表面性状に起因する生産性の低下を引き起こす要因となるとともに、MnS等の介在物生成に起因する加工性の低下や耐食性の低下を引き起こす要因となる。したがって、Mnの含有量は、2.5質量%以上7.0質量%以下とする。   Mn is a useful austenite-forming element that is cheaper than Ni and can substitute for the action of Ni. In order to utilize this action, it is necessary to contain 2.5% by mass or more. On the other hand, when Mn is contained excessively in excess of 7.0 mass%, it becomes easy to cause environmental conservation problems in the steelmaking process, and causes a decrease in productivity due to surface properties, and MnS and the like. This is a factor that causes deterioration of workability and corrosion resistance due to the formation of inclusions. Therefore, the Mn content is set to 2.5% by mass or more and 7.0% by mass or less.

PおよびSは、不可避的不純物として混入するが、その含有量は低いほど好ましい。そして、加工性およびその他の材料特性や、製造性への悪影響を考慮して、Pの含有量を0.06質量%以下とし、Sの含有量を0.005質量%以下とする。   P and S are mixed as inevitable impurities, but the lower the content, the better. In consideration of adverse effects on workability and other material characteristics and manufacturability, the P content is set to 0.06% by mass or less, and the S content is set to 0.005% by mass or less.

Niは、オーステナイト系ステンレス鋼に必須の元素である。C,N,Mnの上記範囲で良好な熱間加工性を得るには、例えば1200℃の加熱温度でγ単相となるようにNiを含有させる必要があり、その下限は1.0質量%である。また、原料コスト低減の観点からNiの含有量を極力低く抑えるように成分設計を行っている。したがって、Niの含有量は、1.0質量%以上5.0質量%未満とし、好ましくは4.0質量%以下であり、より好ましくは3.0質量%以下である。   Ni is an essential element for austenitic stainless steel. In order to obtain good hot workability in the above range of C, N, and Mn, for example, it is necessary to contain Ni so as to be a γ single phase at a heating temperature of 1200 ° C., and the lower limit is 1.0 mass%. It is. In addition, from the viewpoint of reducing raw material costs, component design is performed so as to keep the Ni content as low as possible. Therefore, the Ni content is 1.0% by mass or more and less than 5.0% by mass, preferably 4.0% by mass or less, and more preferably 3.0% by mass or less.

Crは、ステンレス鋼の耐食性を担保する不動態皮膜の形成に必須の元素であり、15.0質量%以上含有させることで、耐食性を十分に確保できる。一方、Crは、フェライト生成元素であるため、過度に含有させると熱延前加熱温度が(γ+δ)2相域となり、加熱後もδフェライトの多量生成を招き、熱間加工性を損なう要因となる。この一実施の形態では、オーステナイト生成元素の含有量の調整により19.0質量%まで含有させることができる。したがって、Crの含有量は、15.0質量%以上19.0質量%以下とする。   Cr is an element essential for the formation of a passive film that ensures the corrosion resistance of stainless steel. By containing 15.0% by mass or more, sufficient corrosion resistance can be secured. On the other hand, since Cr is a ferrite-forming element, if it is contained excessively, the heating temperature before hot rolling becomes a (γ + δ) two-phase region, which causes a large amount of δ ferrite after heating, which is a factor that impairs hot workability. Become. In this embodiment, the content of the austenite-generating element can be adjusted to 19.0% by mass. Therefore, the Cr content is 15.0 mass% or more and 19.0 mass% or less.

Moは、耐食性の向上に有用な元素であるとともに、固溶強化に寄与する元素であるが、2.0質量%を超えて過剰に含有させると、熱間加工性を損なう要因となる。したがって、Moの含有量は、2.0質量%以下とする。   Mo is an element that is useful for improving corrosion resistance and contributes to solid solution strengthening. However, if it is excessively contained in an amount exceeding 2.0% by mass, hot workability is impaired. Therefore, the Mo content is set to 2.0 mass% or less.

Cuは、オーステナイト生成元素であることから、Cuの含有量の増加に応じてNi含有量の設定自由度が拡大し、Niを抑制した成分設計が容易になる。また、加工誘起マルテンサイト相の生成に起因する加工硬化が抑制されるとともに、SFEの値を高める上で有効な元素でもある。これらの作用を有効に得るためには、Cuを1.0質量%以上含有させる必要がある。一方、Cuを、3.5質量%を超えて多量に含有させると、熱間加工性を阻害する可能性がある。したがって、Cuの含有量は、1.0質量%以上3.5質量%以下とする。   Since Cu is an austenite-generating element, the degree of freedom in setting the Ni content increases with an increase in the Cu content, and component design that suppresses Ni becomes easy. Moreover, it is an element effective in raising the value of SFE while suppressing the work hardening resulting from the production | generation of a work induction martensite phase. In order to obtain these effects effectively, it is necessary to contain Cu by 1.0 mass% or more. On the other hand, when Cu is contained in a large amount exceeding 3.5% by mass, hot workability may be hindered. Therefore, the Cu content is set to 1.0% by mass or more and 3.5% by mass or less.

Vは、加工硬化能を高める作用を有しており、耐へたり性を向上させる効果がある。この効果を得るためにはVを0.02質量%以上含有させる必要がある。一方、Vを、0.20質量%を超えて含有させると、熱間加工性の低下につながる可能性がある。したがって、Vの含有量は、0.02質量%以上0.20質量%以下とする。 V has the effect | action which improves work hardening ability and has the effect of improving sag-proof property. In order to acquire this effect, it is necessary to contain V 0.02 mass% or more. On the other hand, if V is contained in an amount exceeding 0.20% by mass, hot workability may be reduced. Therefore , the content of V is set to 0.02% by mass or more and 0.20% by mass or less.

Coは、耐食性および耐へたり性を向上させる効果があり、この効果を得るためには、0.01質量%以上含有させる必要がある。一方、Coを、0.20質量%を超えて含有させると、強度の低下により耐へたり性が低下する可能性がある。したがって、Coの含有量は、0.01質量%以上0.20質量%以下とし、より好ましくは、0.01質量%以上0.10質量%以下である。 Co has an effect of improving corrosion resistance and sag resistance. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.01% by mass or more. On the other hand, when Co is contained in an amount exceeding 0.20% by mass, the sag resistance may decrease due to the decrease in strength. Therefore , the content of Co is 0.01% by mass or more and 0.20% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.10% by mass or less.

ここで、(1)式で表されるオーステナイト安定度指標であるMd30は、その値が大きいほど、オーステナイト相から加工誘起マルテンサイト相への変態が起こりやすく、軽度の冷延ひずみの付与で高強度が得られるとともに、優れた延性を確保することができる。また、成形工程においても、曲げ部など加工ひずみが付与された部分はTRIP現象によりさらに高強度化して、優れた耐へたり性を発現しやすい。このような効果はMd30の値が10以上の場合に顕著に現れる。一方、Md30の値が30を超えると、曲げ加工を施した部分における加工誘起マルテンサイト生成量が多くなり過ぎるため、割れが誘発され曲げ性が劣化する可能性がある。したがって、表面強度が450HV以上でかつ良好な延性を安定して確保するために、オーステナイト安定度指標であるMd30の値は、10以上30以下とする。 Here, the larger the value of Md 30 that is the austenite stability index represented by the formula (1), the easier the transformation from the austenite phase to the work-induced martensite phase occurs. High strength can be obtained and excellent ductility can be secured. Also in the molding process, a portion to which processing strain is applied, such as a bent portion, is further increased in strength by the TRIP phenomenon, and easily exhibits excellent sag resistance. Such an effect appears remarkably when the value of Md 30 is 10 or more. On the other hand, if the value of Md 30 exceeds 30, the amount of work-induced martensite generation in the part subjected to the bending process becomes too large, so that cracking may be induced and the bendability may deteriorate. Therefore, in order to stably secure a good ductility with a surface strength of 450 HV or more, the value of Md 30 as an austenite stability index is set to 10 or more and 30 or less.

また、(2)式で表される積層欠陥エネルギー指標であるSFEは、その値が大きい場合、具体的にはSFEの値が35以上である場合に、オーステナイト相の加工硬化が小さくなり、加工時に生じた加工誘起マルテンサイト相とオーステナイト相との硬度差により、亀裂が生じやすくなる。一方、SFEの値が15未満の場合は、オーステナイト相の加工硬化が過大となり、延性が低下してしまう可能性がある。したがって、硬度差による亀裂の発生および延性低下を防止するために、積層欠陥エネルギー指標であるSFEの値は、15以上35未満とする。   Further, when the value of SFE, which is the stacking fault energy index represented by the formula (2), is large, specifically, when the value of SFE is 35 or more, the work hardening of the austenite phase becomes small, and Cracks are likely to occur due to the difference in hardness between the work-induced martensite phase and the austenite phase that sometimes occurs. On the other hand, when the value of SFE is less than 15, work hardening of the austenite phase becomes excessive, and ductility may be reduced. Therefore, the value of SFE, which is a stacking fault energy index, is set to 15 or more and less than 35 in order to prevent the occurrence of cracks due to the hardness difference and the decrease in ductility.

さらに、(3)式で表されるδcalは、連続鋳造後に1230℃で2時間の加熱処理を施した後の鋳片(特に鋳片の中央部)におけるδフェライト量を示している。Mnの含有量およびCuの含有量をいずれも増加させると、熱間圧延前の加熱においてCu−Mn相が析出し、その後の熱間圧延で割れが発生する可能性がある。Cu−Mn相はδフェライト相と相関があり、δcalの値が2.0を超えて大きくなると、多量のCu−Mn相の析出により熱間圧延の際に2枚割れが発生しやすくなる。またδフェライト相は、機械特性および疲労特性の低下にも影響する。したがって、メタルガスケット用の素材として良好な熱間加工性、機械特性および疲労特性を確保するために、1230℃で2時間加熱した後のδフェライト生成指標であるδcalの値は、2.0以下とする。   Further, δcal represented by the expression (3) indicates the amount of δ ferrite in the slab (particularly the center portion of the slab) after being subjected to heat treatment at 1230 ° C. for 2 hours after continuous casting. When both the Mn content and the Cu content are increased, the Cu—Mn phase may be precipitated in the heating before hot rolling, and cracking may occur in the subsequent hot rolling. The Cu—Mn phase has a correlation with the δ ferrite phase, and when the value of δcal exceeds 2.0, a two-piece crack is likely to occur during hot rolling due to the precipitation of a large amount of the Cu—Mn phase. The δ ferrite phase also affects the deterioration of mechanical properties and fatigue properties. Therefore, in order to ensure good hot workability, mechanical properties and fatigue properties as a material for a metal gasket, the value of δcal which is a δ ferrite formation index after heating at 1230 ° C. for 2 hours is 2.0 or less. And

上記一実施の形態に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼板の製造プロセスにより製造可能である。   The stainless steel for metal gasket according to the above embodiment can be manufactured by a general austenitic stainless steel sheet manufacturing process.

具体的には、上述のように成分調整された鋼を製鋼設備により溶製し鋳片とした後、熱間圧延により熱延鋼板とする。なお、熱間圧延前の鋳片加熱温度は、1100℃以上1350℃以下の範囲であればよい。   Specifically, steel whose components are adjusted as described above is melted by a steel making facility to form a cast slab, and then hot rolled to obtain a hot rolled steel sheet. In addition, the slab heating temperature before hot rolling should just be the range of 1100 degreeC or more and 1350 degrees C or less.

熱延鋼板には、中間焼鈍を施した後、冷間圧延により板厚を減少させ、仕上焼鈍を施す。なお、中間焼鈍および仕上焼鈍の後には、酸洗を行う。また、必要に応じて冷間圧延途中に中間焼鈍を施してもよい。   The hot-rolled steel sheet is subjected to intermediate annealing, and then subjected to finish annealing by reducing the sheet thickness by cold rolling. In addition, pickling is performed after intermediate annealing and finish annealing. Moreover, you may give an intermediate annealing in the middle of cold rolling as needed.

熱間圧延以降の中間焼鈍および仕上焼鈍は、900℃以上1100℃以下の範囲で行うことが好ましい。   The intermediate annealing and the finish annealing after the hot rolling are preferably performed in the range of 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

また、仕上焼鈍後は目標硬さに応じた調質圧延が施され、例えば板厚0.1mm以上3.0mm以下の調質圧延鋼板とすることができる。さらに、調質圧延後には、必要に応じて、形状矯正が実施される。   In addition, after finish annealing, temper rolling according to the target hardness is performed, and for example, a temper rolled steel sheet having a thickness of 0.1 mm to 3.0 mm can be obtained. Furthermore, after temper rolling, shape correction is performed as necessary.

上記一実施の形態によれば、Md30の値が10以上30以下となるように成分調整することにより、オーステナイト相から加工誘起マルテンサイト相へ変態しやすくTRIP現象を起きやすくできるため、高強度化できるとともに、曲げ性の低下を抑制して加工性の低下を防止できる。 According to the above-described embodiment, by adjusting the components so that the value of Md 30 is 10 or more and 30 or less, the TRIP phenomenon can easily occur from the austenite phase to the work-induced martensite phase. In addition, it is possible to prevent a decrease in workability by suppressing a decrease in bendability.

また、SFEの値が15以上35未満となるように成分調整することにより、オーステナイト相の過剰な加工硬化による延性の低下を抑制できるとともに、オーステナイト相と加工誘起マルテンサイト相との硬度差による亀裂の発生を抑制でき、加工性の低下を防止できる。   In addition, by adjusting the components so that the SFE value is 15 or more and less than 35, it is possible to suppress a decrease in ductility due to excessive work hardening of the austenite phase, and cracks due to a hardness difference between the austenite phase and the work-induced martensite phase. Generation can be suppressed and deterioration of workability can be prevented.

δcalの値が2.0以下となるように成分調整することにより、Cu−Mn層の析出を抑制して熱間圧延の際の割れの発生を抑制して熱間加工性の低下を防止できるとともに、δフェライト相による機械的特性および疲労特性の低下を防止できる。   By adjusting the components so that the value of δcal is 2.0 or less, it is possible to suppress the precipitation of the Cu—Mn layer and suppress the generation of cracks during hot rolling, thereby preventing the deterioration of hot workability. At the same time, it is possible to prevent the deterioration of the mechanical characteristics and fatigue characteristics due to the δ ferrite phase.

C+Nを0.20質量%以上にすることにより、TRIPにより延性を発現させて曲げ性を向上でき、加工性を向上できる。   By setting C + N to 0.20% by mass or more, ductility can be expressed by TRIP, the bendability can be improved, and the workability can be improved.

したがって、上記合金組成の範囲において、Md30の値が10以上30以下で、SFEの値が15以上35未満で、δcalの値が2.0以下で、C+Nが0.20質量%以上となるように成分調整することにより、Niの含有量を5.0質量%未満にして原料コストの上昇を抑えることができるともに、Mnの多量添加で表面品質が低下することによる生産性の低下を防止でき、効率的に製造できるとともに、メタルガスケット用材料として良好な耐久性および耐へたり性を確保できるように強度を向上でき、加工性を向上させて耐リーク性を向上できる。 Therefore, within the above alloy composition range, the value of Md 30 is 10 or more and 30 or less, the value of SFE is 15 or more and less than 35, the value of δcal is 2.0 or less, and C + N is 0.20% by mass or more. By adjusting the components as described above, the Ni content can be reduced to less than 5.0% by mass, and the increase in raw material costs can be suppressed, and the decrease in the surface quality due to the addition of a large amount of Mn is prevented. In addition to being able to be manufactured efficiently, the strength can be improved so that good durability and sag resistance can be secured as a metal gasket material, and workability can be improved to improve leakage resistance.

そして、本発明に係るメタルガスケット用ステンレス鋼は、例えばSUS301およびSUS304等の300系ステンレス鋼と同等以上のばね性、耐久性および耐食性を備え、メタルガスケット用材料として、優れた耐へたり性、曲げ性、疲労特性および耐食性を備えている。   And the stainless steel for metal gaskets according to the present invention has a spring property, durability and corrosion resistance equal to or higher than 300 series stainless steels such as SUS301 and SUS304, and has excellent sag resistance as a metal gasket material, Has bendability, fatigue properties and corrosion resistance.

以下、本実施例および比較例について説明する。   Hereinafter, this example and a comparative example will be described.

まず、表1に示す組成のステンレス鋼を溶製した。表1において、a1〜a8が本発明で規定する化学成分を有する発明対象鋼(本実施例)で、b1〜b5が比較鋼(比較例)で、c1およびc2はそれぞれ従来鋼(比較例)のSUS301およびSUS304である。なお、b1はMd30の値およびSFEの値が本発明で規定する範囲外であり、b2はSFEの値が本発明で規定する範囲外であり、b3およびb4はMd30が本発明で規定する範囲外であり、b5はC+Nおよびδcalの値が本発明で規定する範囲外である。 First, stainless steel having the composition shown in Table 1 was melted. In Table 1, a1 to a8 are subject steels having the chemical components defined in the present invention (this example), b1 to b5 are comparative steels (comparative examples), and c1 and c2 are conventional steels (comparative examples), respectively. SUS301 and SUS304. B1 is outside the range defined by the present invention in terms of Md 30 and SFE, b2 is outside the range defined by the present invention in SFE, and b3 and b4 are defined by Md 30 in the present invention. B5 is outside the range defined by the present invention in terms of C + N and δcal.

Figure 2017160492
Figure 2017160492

各鋼いずれも100kgの鋼塊を得た後に、抽出温度1230℃で熱間圧延することにより板厚3mmの熱延鋼帯を製造した。   Each steel obtained a steel ingot of 100 kg, and then hot rolled at an extraction temperature of 1230 ° C. to produce a hot rolled steel strip having a thickness of 3 mm.

この熱延鋼帯に1080℃で均熱1分の焼鈍を施した後、冷間圧延および焼鈍を繰り返すことにより、硬さが450±3HV5、板厚が0.50±0.003mmの調質圧延鋼帯を得た。   This hot-rolled steel strip was annealed at 1080 ° C. for 1 minute soaking, and then repeated cold rolling and annealing, so that the hardness was 450 ± 3HV5 and the thickness was 0.50 ± 0.003 mm. A rolled steel strip was obtained.

また、調質圧延後の硬さが450HV5となる調質圧延率をそれぞれの鋼についてあらかじめ調べておき、その調質圧延率をもとに仕上焼鈍時の板厚を設定して、その板厚まで冷間圧延を行った後に1080℃で均熱1分の仕上焼鈍を実施した。   In addition, the temper rolling rate at which the hardness after temper rolling becomes 450 HV5 is examined in advance for each steel, and the plate thickness at the time of finish annealing is set based on the temper rolling rate, and the plate thickness After performing cold rolling to 1, the finish annealing was carried out at 1080 ° C. for 1 minute.

さらに、仕上焼鈍後に板厚0.2mmまで調質圧延を行った。この調質圧延は、鋼板の温度が70℃となるよう加温した上で7〜10パス行った。   Furthermore, temper rolling was performed to a sheet thickness of 0.2 mm after finish annealing. This temper rolling was performed for 7 to 10 passes after heating the steel sheet to 70 ° C.

このように製造した板厚0.2mmの調質圧延材を用いて、耐へたり性および疲労特性の調査を行った。   Using the temper rolled material having a thickness of 0.2 mm manufactured as described above, the sag resistance and fatigue characteristics were investigated.

耐へたり性を評価する試験は、図3(a)および図3(b)に示すガスケットを模擬した耐へたり性試験片11を用いて行った。なお、図3(a)は耐へたり性試験片11の表面形状を示し、図3(b)は耐へたり性評価試験の板厚方向に平行な断面形状を片側のみ示す。   The test for evaluating the sag resistance was performed using a sag resistance test piece 11 simulating the gasket shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). 3A shows the surface shape of the sag resistance test piece 11, and FIG. 3B shows the cross-sectional shape parallel to the plate thickness direction of the sag resistance evaluation test only on one side.

耐へたり性試験片11は、φ50mmの円形試験片の中央にφ32mmの円形の開口部12を打ち抜いて形成した後、開口部12の周囲に開口部12に沿ってビード13をプレス成型により形成した。ビード13は、幅3mm、高さ0.5mmのビードをプレス成型により形成した。   The sag resistance test piece 11 is formed by punching a circular opening 12 of φ32 mm in the center of a circular test piece of φ50 mm, and then forming a bead 13 around the opening 12 along the opening 12 by press molding. did. The bead 13 was formed by press molding a bead having a width of 3 mm and a height of 0.5 mm.

耐へたり性は、耐へたり性試験片11を用いて、25kNで圧縮、口開き量10μmまで復元する圧縮復元動作を最大10サイクルまで繰り返し、ビードの残存高さおよび割れの有無で評価した。 The sag resistance is evaluated by using a test specimen 11 for sag resistance, compressing at 25 kN, and restoring and restoring up to 10 μm for up to 10 5 cycles. did.

なお、このような試験方法によれば、実際のばね形状に成形加工し、セッチングと呼ばれる工程を経て実使用された際の耐へたり性をシミュレートすることが可能であり、試験後の平均ビード高さが高いほど耐へたり性に優れると評価される。   It should be noted that according to such a test method, it is possible to simulate the sag resistance when molded into an actual spring shape and actually used through a process called setting. The higher the bead height, the better the sag resistance.

疲労特性を評価する試験は、図4(b)に示す疲労特性試験片15を用いた。この疲労特性試験片15は、長手方向がL方向の短冊状試料を採取し、図4(a)に示すビード金型14を用いて初期ビード17をプレス成型して形成した。   In the test for evaluating the fatigue characteristics, a fatigue characteristic test piece 15 shown in FIG. 4B was used. This fatigue characteristic test piece 15 was formed by taking a strip-shaped sample having a longitudinal direction L direction and press-molding an initial bead 17 using a bead die 14 shown in FIG.

なお、疲労特性試験片15は、図4(c)に示すように、幅が3mmで高さが0.4mmである初期ビード17を形成した。この初期ビード17に、メタルガスケットの初期締め相当の圧縮を加えて、図4(d)に示すように、残存ビード高さが0.1mmとなるビード18とした。   In addition, as shown in FIG.4 (c), the fatigue characteristic test piece 15 formed the initial bead 17 whose width is 3 mm and whose height is 0.4 mm. The initial bead 17 was subjected to compression equivalent to the initial tightening of the metal gasket to obtain a bead 18 having a residual bead height of 0.1 mm as shown in FIG.

このような疲労特性試験片15を用いて模擬ビード部(ビード18)に両振り応力を付与する疲労試験を行い、繰り返し数10サイクルにおける疲労限界応力(疲れ限度:N/mm)を求めた。 Such fatigue characteristics test piece 15 simulated bead portion using subjected to fatigue testing of imparting Reversed stresses (bead 18), the fatigue limit stress (fatigue limit: N / mm 2) in the repeating number 10 6 cycles determined It was.

そして、疲労限界応力が300N/mm以上であるものは、ビードプレス成形部を有するメタルガスケットにおいて優れた疲労特性を有すると評価できる。 And what has a fatigue limit stress of 300 N / mm 2 or more can be evaluated as having excellent fatigue characteristics in a metal gasket having a bead press-formed part.

本実施例および比較例に関する機械的特性、耐へたり性評価試験および疲労特性評価試験の結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of the mechanical characteristics, the sag resistance evaluation test, and the fatigue characteristics evaluation test related to this example and the comparative example.

なお、表2における比較例c1およびc2の調質圧延率を示すHは、JIS G 4313「ばね用ステンレス鋼帯」で定められた調質記号である。   In Table 2, H indicating the temper rolling ratio of Comparative Examples c1 and c2 is a tempering symbol defined by JIS G 4313 “Stainless Steel Band for Spring”.

Figure 2017160492
Figure 2017160492

本実施例は、従来鋼のSUS301およびSUS304(比較例であるc1およびc2)と同等以上の耐へたり性および疲労特性を有することが確認された。   This example was confirmed to have sag resistance and fatigue characteristics equivalent to or better than those of conventional steels SUS301 and SUS304 (comparative examples c1 and c2).

また、本実施例はいずれも、残ビード高さが0.111mm以上で割れも確認されず、疲労限界応力が500N/mm以上であり、優れた耐へたり性および疲労特性を有していた。 Further, in all of the examples, the residual bead height is 0.111 mm or more, no crack is confirmed, the fatigue limit stress is 500 N / mm 2 or more, and excellent sag resistance and fatigue characteristics are obtained. It was.

一方、各比較鋼(比較例であるb1〜b5)は、残ビード高さは0.081〜0.093mmで本実施例より低く、割れの発生率は本実施例に比べて高く、疲労限界応力も460N/mm以下で本実施例より低かった。すなわち、比較例はいずれも本実施例に比べて耐へたり性および疲労特性に劣っていた。 On the other hand, each comparative steel (comparative examples b1 to b5) has a residual bead height of 0.081 to 0.093 mm, which is lower than that of the present example, and the occurrence rate of cracks is higher than that of the present example. The stress was 460 N / mm 2 or less, which was lower than that of this example. That is, all of the comparative examples were inferior in sag resistance and fatigue characteristics as compared with the present example.

したがって、本発明で規定した組成に調整することにより、調質圧延により高強度化した鋼において、メタルガスケット用材料として優れた耐へたり性と疲労特性とを両立できることが確認された。   Therefore, it was confirmed that, by adjusting to the composition defined in the present invention, both sag resistance and fatigue characteristics excellent as a metal gasket material can be achieved in steel strengthened by temper rolling.

Claims (2)

C:0.05質量%以上0.30質量%以下、Si:1.50質量%以下、Mn:2.5質量%以上7.0質量%以下、P:0.06質量%以下、S:0.005質量%以下、Ni:1.0質量%以上5.0質量%未満、Cr:15.0質量%以上19.0質量%以下、Mo:2.0質量%以下、Cu:1.0質量%以上3.5質量%以下およびN:0.05質量%以上0.30質量%以下を含有し、C+Nが0.20質量%以上であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moで示すオーステナイト安定指標であるMd30の値が10以上30以下で、
SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32で示す積層欠陥エネルギー生成指標であるSFEの値が15以上35未満で、
δcal=−15−44.91C−0.88Mn−2.31Ni+2.20Cr−1.08Cu−28.8Nで示す1230℃で2時間加熱した後のδフェライト生成指標であるδcalの値が2.0以下で、
オーステナイト相および加工誘起マルテンサイト相の複相組織を有し、
表面硬度が450HV以上である
ことを特徴とするメタルガスケット用ステンレス鋼。
C: 0.05 mass% or more and 0.30 mass% or less, Si: 1.50 mass% or less, Mn: 2.5 mass% or more and 7.0 mass% or less, P: 0.06 mass% or less, S: 0.005 mass% or less, Ni: 1.0 mass% or more and less than 5.0 mass%, Cr: 15.0 mass% or more and 19.0 mass% or less, Mo: 2.0 mass% or less, Cu: 1. 0 mass% or more and 3.5 mass% or less and N: 0.05 mass% or more and 0.30 mass% or less, C + N is 0.20 mass% or more, and the balance consists of Fe and inevitable impurities,
Md 30 = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo is an austenite stability index represented by Md 30 of 10 or more and 30 or less.
SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn + 32 is a stacking fault energy generation index SFE value of 15 or more and less than 35,
δcal = -15-44.91C-0.88Mn-2.31Ni + 2.20Cr-1.08Cu-28.8N The value of δcal which is a δ ferrite formation index after heating at 1230 ° C. for 2 hours is 2.0. Below,
It has a multiphase structure of austenite phase and work-induced martensite phase,
Stainless steel for metal gaskets, characterized in that the surface hardness is 450 HV or higher.
V:0.02質量%以上0.20質量%以下およびCo:0.01質量%以上0.20質量%以下の少なくとも1種を含有する
ことを特徴とする請求項1記載のメタルガスケット用ステンレス鋼。
The stainless steel for metal gasket according to claim 1, comprising at least one of V: 0.02 mass% to 0.20 mass% and Co: 0.01 mass% to 0.20 mass%. steel.
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