JP2811206B2 - 冷鍛用耐熱鋼 - Google Patents
冷鍛用耐熱鋼Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の吸気弁用材料または熱処理用治具
等に用いられる材料に関し、詳しくは冷間鍛造によって
成形を可能にした冷鍛用耐熱鋼に関する。
等に用いられる材料に関し、詳しくは冷間鍛造によって
成形を可能にした冷鍛用耐熱鋼に関する。
［従来の技術］ 自動車用その他のガソリン・エンジン、ディーゼル・
エンジンなどの吸気弁にはシリコン・クロム耐熱鋼（JI
S SUH11）が広く用いられている。吸気弁の鍛造方法
は、棒状の素材の一端を据え込み鍛造して膨大部とし、
仕上げ型打ちして傘部を成形するものであるが、前記SU
H11では比較的炭素含有量が高くまたCr等の合金元素を
多く含むので、従来は熱間鍛造でなければ加工が出来な
かった。
エンジンなどの吸気弁にはシリコン・クロム耐熱鋼（JI
S SUH11）が広く用いられている。吸気弁の鍛造方法
は、棒状の素材の一端を据え込み鍛造して膨大部とし、
仕上げ型打ちして傘部を成形するものであるが、前記SU
H11では比較的炭素含有量が高くまたCr等の合金元素を
多く含むので、従来は熱間鍛造でなければ加工が出来な
かった。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、吸気弁を熱間鍛造で成形するのは生産
性が低く、吸気弁の大量生産の要求に応じることができ
ない。そこで、少なくとも棒状の素材の一端を据え込み
鍛造して膨大部を形成する工程までを冷間鍛造すること
ができれば、吸気弁の生産性が飛躍的に増大する。
性が低く、吸気弁の大量生産の要求に応じることができ
ない。そこで、少なくとも棒状の素材の一端を据え込み
鍛造して膨大部を形成する工程までを冷間鍛造すること
ができれば、吸気弁の生産性が飛躍的に増大する。
なお、吸気弁用素材としての要求特性としては、焼純
時の固さHv290以下、70％据込み鍛造時の不良率０、耐
酸化性は300℃×100時間連続酸化の酸化増量が0.3mg/cm
2以下、常温強度が引張強さが75kgf/mm2以上である。
時の固さHv290以下、70％据込み鍛造時の不良率０、耐
酸化性は300℃×100時間連続酸化の酸化増量が0.3mg/cm
2以下、常温強度が引張強さが75kgf/mm2以上である。
本発明はシリコン・クロム耐熱鋼を鍛造して吸気弁を
製造する工程における前記のごとき問題点を解決すべく
なされたもので、耐熱鋼の吸気弁の部分的な冷間鍛造を
可能にするとともに、吸気弁としての前記の要求特性を
満足する材料を提供することを目的とする。
製造する工程における前記のごとき問題点を解決すべく
なされたもので、耐熱鋼の吸気弁の部分的な冷間鍛造を
可能にするとともに、吸気弁としての前記の要求特性を
満足する材料を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、シリコン・クロム耐熱鋼
の冷鍛性の向上について、鋭意研究を重ねた。そこで、
高温強度、耐酸化性を劣化させることなくＣおよびCrの
含有量の上限を規制し、かつ冷鍛性を阻害する元素につ
いて検討し、ＳおよびＯ含有量を極限減少させ、さらに
熱処理条件について最適な範囲を見出だし、これらの事
項の知見により初めて冷間鍛造で加工が可能な材料を開
発し、本発明を完成した。
の冷鍛性の向上について、鋭意研究を重ねた。そこで、
高温強度、耐酸化性を劣化させることなくＣおよびCrの
含有量の上限を規制し、かつ冷鍛性を阻害する元素につ
いて検討し、ＳおよびＯ含有量を極限減少させ、さらに
熱処理条件について最適な範囲を見出だし、これらの事
項の知見により初めて冷間鍛造で加工が可能な材料を開
発し、本発明を完成した。
本発明の冷鍛用耐熱鋼は、第１発明として重量比でC;
0.45〜0.50％、Si;1.00〜2.00％、Mn;0.60％以下、P;0.
030％以下、S;0.010％以下、Cr;7.50〜8.50％以下、O;
0.010％以下を含有し残部がFeならびに不純物元素から
なり、750〜800℃の温度で焼純することを要旨とする。
第２発明は第１発明の冷鍛性をさらに向上させるためＳ
含有量を0.002％以下、Ｏ含有量を0.0060％以下とし、
第３発明はさらにＮ含有量を0.0100％以下としたことを
要旨とする。
0.45〜0.50％、Si;1.00〜2.00％、Mn;0.60％以下、P;0.
030％以下、S;0.010％以下、Cr;7.50〜8.50％以下、O;
0.010％以下を含有し残部がFeならびに不純物元素から
なり、750〜800℃の温度で焼純することを要旨とする。
第２発明は第１発明の冷鍛性をさらに向上させるためＳ
含有量を0.002％以下、Ｏ含有量を0.0060％以下とし、
第３発明はさらにＮ含有量を0.0100％以下としたことを
要旨とする。
［作用］ 本発明の冷鍛用鋼は、SUH11の炭素およびクロムの上
限を切り下げたので、冷鍛性が確保される。また、Ｓお
よびＯの含有量を下げたので、硫黄系および酸素系の非
金属介在物が減少し、冷鍛性が改善される。さらに、前
記の化学組成と相まって熱処理条件として、750〜800℃
の温度で焼純することにより、所望の強度を確保でき
る。
限を切り下げたので、冷鍛性が確保される。また、Ｓお
よびＯの含有量を下げたので、硫黄系および酸素系の非
金属介在物が減少し、冷鍛性が改善される。さらに、前
記の化学組成と相まって熱処理条件として、750〜800℃
の温度で焼純することにより、所望の強度を確保でき
る。
次に、本発明鋼における化学成分の組成範囲の限定理
由について説明する。
由について説明する。
C;0.45〜0.50％ Ｃは吸気弁の強度を確保するために必要な元素であ
り、その効果を得るためには0.45％以上添加する必要が
ある。しかし、0.50％を超えて添加されると、冷鍛性が
劣化するので、冷鍛性を確保するために上限を0.50％と
した。
り、その効果を得るためには0.45％以上添加する必要が
ある。しかし、0.50％を超えて添加されると、冷鍛性が
劣化するので、冷鍛性を確保するために上限を0.50％と
した。
Si:1.00〜2.00％ Siは製鋼時の脱酸剤として添加される元素であり、鋼
の耐酸化性と強度を確保するため必要な元素である。前
記効果を得るためには少なくとも1.00％ま添加が必要で
ある。しかし、2.00％を超えて添加されると冷鍛性が阻
害されるので、その上限を2.00％とした。
の耐酸化性と強度を確保するため必要な元素である。前
記効果を得るためには少なくとも1.00％ま添加が必要で
ある。しかし、2.00％を超えて添加されると冷鍛性が阻
害されるので、その上限を2.00％とした。
Mn;0.60％以下 Mnは製鋼時の脱酸および脱硫成分として有効な元素で
あり、強度の向上に寄与する元素である。しかし、0.60
％を超えて添加されると、耐酸化性を劣化するので、そ
の上限を0.60％とした。
あり、強度の向上に寄与する元素である。しかし、0.60
％を超えて添加されると、耐酸化性を劣化するので、そ
の上限を0.60％とした。
P;0.030％以下 Ｐは鋼に不可避的に含有される元素であり、0.030％
を超えて含有されると冷鍛性を阻害するので、上限を0.
030％とした。
を超えて含有されると冷鍛性を阻害するので、上限を0.
030％とした。
S;0.010％以下 ＳはMnS等の硫化物系介在物を生成し、冷鍛性を阻害
する元素であり、その含有量をできるだけ減少すること
が好ましく、必要な冷鍛性を確保するためその上限を0.
010％とした。なお、より優れた冷鍛性を得るには、さ
らにその含有量を0.002％以下に減少させる必要があ
る。
する元素であり、その含有量をできるだけ減少すること
が好ましく、必要な冷鍛性を確保するためその上限を0.
010％とした。なお、より優れた冷鍛性を得るには、さ
らにその含有量を0.002％以下に減少させる必要があ
る。
Cr;7.50〜8.50％ Crは鋼の耐酸化性を確保し、強度を向上させるために
必要な元素であり、この効果を得るためには少なくとも
7.50％以上添加する必要がある。しかし、8.50％を超え
て添加されると前記効果が飽和するとともにコストが高
くなり、冷鍛性を阻害するので、その上限を8.50％とし
た。
必要な元素であり、この効果を得るためには少なくとも
7.50％以上添加する必要がある。しかし、8.50％を超え
て添加されると前記効果が飽和するとともにコストが高
くなり、冷鍛性を阻害するので、その上限を8.50％とし
た。
O;0.010％以下 ＯはAl2O3などの酸化物系介在物を形成し、冷鍛性を
阻害するので、できるだけ少ないほうが好ましく、所望
の冷鍛性を確保するため、その上限を0.010％とした。
なお、より優れた冷鍛性を得るには、さらにその含有量
を0.006％以下に減少させる必要がある。
阻害するので、できるだけ少ないほうが好ましく、所望
の冷鍛性を確保するため、その上限を0.010％とした。
なお、より優れた冷鍛性を得るには、さらにその含有量
を0.006％以下に減少させる必要がある。
N;0.0100％以下 Ｎは微量の含有で延びおよび絞りを減じ冷鍛性を阻害
するので、必要な冷鍛性を確保するために上限を0.0100
％とした。
するので、必要な冷鍛性を確保するために上限を0.0100
％とした。
また、本発明において焼純温度を750〜800℃としたの
は、750℃未満の温度では十分な冷鍛性が得られないか
らであり、800℃を超えると吸気弁の軸部の所要の強度
が得られないからである。
は、750℃未満の温度では十分な冷鍛性が得られないか
らであり、800℃を超えると吸気弁の軸部の所要の強度
が得られないからである。
［実施例］ 本発明の実施例を比較鋼および従来鋼と比べて説明
し、本発明の特徴を明らかにする。
し、本発明の特徴を明らかにする。
第１表はこれら実施例に供した鋼の化学成分を示す。
第１表において、Ａ鋼〜Ｅ鋼は第１発明鋼、Ｆ鋼は第２
発明鋼、Ｇ鋼は第３発明鋼である。Ｈ鋼〜Ｍ鋼は比較鋼
であるが、Ｈ鋼はＣ含有量の高い比較鋼、Ｉ鋼はCrの含
有量の低い比較鋼、Ｊ鋼は炭素含有量の低い比較鋼、Ｋ
鋼はCr含有量の低い比較鋼、Ｌ鋼はSi含有量の低い比較
鋼、Ｍ鋼は酸素含有量の高い比較鋼である。また、Ｎ鋼
はSUH11に相当する従来鋼である。
第１表において、Ａ鋼〜Ｅ鋼は第１発明鋼、Ｆ鋼は第２
発明鋼、Ｇ鋼は第３発明鋼である。Ｈ鋼〜Ｍ鋼は比較鋼
であるが、Ｈ鋼はＣ含有量の高い比較鋼、Ｉ鋼はCrの含
有量の低い比較鋼、Ｊ鋼は炭素含有量の低い比較鋼、Ｋ
鋼はCr含有量の低い比較鋼、Ｌ鋼はSi含有量の低い比較
鋼、Ｍ鋼は酸素含有量の高い比較鋼である。また、Ｎ鋼
はSUH11に相当する従来鋼である。
第１表の供試鋼について、焼純条件750〜800℃で焼純
した後、冷鍛性、耐酸化性および強度について測定しそ
の結果を第２表に示した。
した後、冷鍛性、耐酸化性および強度について測定しそ
の結果を第２表に示した。
冷鍛性は硬さ（Hv）および70％の据込み鍛造時の不良
率により評価した。据込み鍛造時の不良率は割れの発生
しないものは○、不良率５％未満のものは△、不良率５
％以上のものは×で示した。
率により評価した。据込み鍛造時の不良率は割れの発生
しないものは○、不良率５％未満のものは△、不良率５
％以上のものは×で示した。
耐酸化性は300℃で100時間連続酸化し、単位面積当た
りの酸化増量（mg/cm2）で評価した。また、強度は常温
における引張強さで評価した。
りの酸化増量（mg/cm2）で評価した。また、強度は常温
における引張強さで評価した。
第２表から知られるように、比較鋼であるＨ鋼は冷鍛
性に劣り硬さが高く冷鍛時の不良率が５％以上であり、
比較鋼であるＩ鋼は耐酸化性が劣り、比較鋼であるＪ鋼
は冷鍛性は良いものの強度が不足する。また、比較鋼Ｋ
鋼は冷鍛性および耐酸化性に劣り、比較鋼Ｌは耐酸化性
に劣り、Ｍ鋼は冷鍛時の不良率が５％以上と冷鍛性に劣
る。従来鋼は強度は十分であるが焼純硬さが高過ぎて冷
鍛性が極端に劣る。
性に劣り硬さが高く冷鍛時の不良率が５％以上であり、
比較鋼であるＩ鋼は耐酸化性が劣り、比較鋼であるＪ鋼
は冷鍛性は良いものの強度が不足する。また、比較鋼Ｋ
鋼は冷鍛性および耐酸化性に劣り、比較鋼Ｌは耐酸化性
に劣り、Ｍ鋼は冷鍛時の不良率が５％以上と冷鍛性に劣
る。従来鋼は強度は十分であるが焼純硬さが高過ぎて冷
鍛性が極端に劣る。
これに対して、本発明鋼は焼純硬さがいずれも要求値
であるHv290以下を満足し、70％据込み鍛造でも割れは
全く発生せず冷鍛性に優れていることが明らかとなっ
た。また、耐酸化性は0.12〜0.23mg/cm2であって、従来
鋼よりも優れ、さらに引張強度は79〜88kgf/mm2であっ
て要求特性を十分に満足することが確認された。
であるHv290以下を満足し、70％据込み鍛造でも割れは
全く発生せず冷鍛性に優れていることが明らかとなっ
た。また、耐酸化性は0.12〜0.23mg/cm2であって、従来
鋼よりも優れ、さらに引張強度は79〜88kgf/mm2であっ
て要求特性を十分に満足することが確認された。
［発明の効果］ 本発明の冷鍛用耐熱鋼は、以上説明したように、SUH1
1の冷鍛性を可能にするため、ＣおよびCrの上限を切り
下げるとともに、ＳおよびＯの含有量を低減し硫黄系お
よび酸素系の非金属介在物を減少し、かつ最適の条件で
焼純し、冷鍛性を改善したものであり、これにより所望
の強度を確保したものであり、シリコン・クロム耐熱鋼
の冷間鍛造を可能にすると同時に吸気弁として必要な特
性を総て満足し、吸気弁の生産性を飛躍的に向上すると
いう優れた効果があり、熱処理用治具等に用いられる材
料としても極めて有用である。
1の冷鍛性を可能にするため、ＣおよびCrの上限を切り
下げるとともに、ＳおよびＯの含有量を低減し硫黄系お
よび酸素系の非金属介在物を減少し、かつ最適の条件で
焼純し、冷鍛性を改善したものであり、これにより所望
の強度を確保したものであり、シリコン・クロム耐熱鋼
の冷間鍛造を可能にすると同時に吸気弁として必要な特
性を総て満足し、吸気弁の生産性を飛躍的に向上すると
いう優れた効果があり、熱処理用治具等に用いられる材
料としても極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩瀬 悟 愛知県大府市共和町１丁目１番地の１ 愛三工業株式会社内 (72)発明者 中井 健二 愛知県大府市共和町１丁目１番地の１ 愛三工業株式会社内 (72)発明者 森下 久男 愛知県大府市共和町１丁目１番地の１ 愛三工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 6/00 101
Claims (3)
- 【請求項１】重量比でC;0.45〜0.50％、Si;1.00〜2.00
％、Mn;0.60％以下、P;0.030％以下、S;0.010％以下、C
r;7.50〜8.50％以下、O;0.010％以下を含有し残部がFe
ならびに不純物元素からなり、750〜800℃の温度で焼純
することを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。 - 【請求項２】重量比でC;0.45〜0.50％、Si;1.00〜2.00
％、Mn;0.60％以下、P;0.030％以下、S;0.002％以下、C
r;7.50〜8.50％以下、O;0.006％以下を含有し残部がFe
ならびに不純物元素からなり、750〜800℃の温度で焼純
することを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。 - 【請求項３】重量比でC;0.45〜0.50％、Si;1.00〜2.00
％、Mn;0.60％以下、P;0.030％以下、S;0.002％以下、C
r;7.50〜8.50％以下、O;0.006％以下、N;0.0100％以下
を含有し残部がFeならびに不純物元素からなり、750〜8
00℃の温度で焼純することを特徴とする冷鍛用耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17089189A JP2811206B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 冷鍛用耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17089189A JP2811206B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 冷鍛用耐熱鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0336236A JPH0336236A (ja) | 1991-02-15 |
| JP2811206B2 true JP2811206B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=15913236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17089189A Expired - Fee Related JP2811206B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 冷鍛用耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2811206B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102643962A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-08-22 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种t91钢快速退火热处理工艺 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2769422B2 (ja) * | 1993-04-19 | 1998-06-25 | 日立金属株式会社 | 内燃機関の燃料噴射ノズルまたはニードル用高強度ステンレス鋼、内燃機関用燃料噴射ノズルおよびその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP17089189A patent/JP2811206B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102643962A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-08-22 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种t91钢快速退火热处理工艺 |
| CN102643962B (zh) * | 2012-05-14 | 2013-05-29 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种t91钢快速退火热处理工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0336236A (ja) | 1991-02-15 |
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|---|---|---|---|
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