JP3196501B2 - すぐれた高温強度および耐熱衝撃性を有するフェライト系耐熱鋳鋼 - Google Patents
すぐれた高温強度および耐熱衝撃性を有するフェライト系耐熱鋳鋼Info
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- JP3196501B2 JP3196501B2 JP12195594A JP12195594A JP3196501B2 JP 3196501 B2 JP3196501 B2 JP 3196501B2 JP 12195594 A JP12195594 A JP 12195594A JP 12195594 A JP12195594 A JP 12195594A JP 3196501 B2 JP3196501 B2 JP 3196501B2
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高温特性、特に高温
強度および耐熱衝撃性のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼
に関するものである。
強度および耐熱衝撃性のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばディーゼルエンジンの副燃
焼室の燃焼ガス出口側に位置する口金部材などの内燃機
関の構造部材の製造に、これが高温の燃焼ガスによる加
熱の繰り返しにさらされることから、高温特性を有する
各種のフェライト系耐熱鋳鋼、例えば特開平５−３３１
０５号公報、特開平５−５９４９８号公報、および特開
平５−１７１３６５号公報に記載されるフェライト系耐
熱鋳鋼が用いられている。
焼室の燃焼ガス出口側に位置する口金部材などの内燃機
関の構造部材の製造に、これが高温の燃焼ガスによる加
熱の繰り返しにさらされることから、高温特性を有する
各種のフェライト系耐熱鋳鋼、例えば特開平５−３３１
０５号公報、特開平５−５９４９８号公報、および特開
平５−１７１３６５号公報に記載されるフェライト系耐
熱鋳鋼が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の内燃機関
の高性能化および高出力化はめざましく、これに伴な
い、これの構造部材にはより一段の高温特性、特に高温
強度および耐熱衝撃性が要求される傾向にあるが、上記
の従来フェライト系耐熱鋳鋼においては、これらの特性
（高温強度および耐熱衝撃性）が不十分であるために、
必ずしもこれらの要求に満足に対応することができない
のが現状である。
の高性能化および高出力化はめざましく、これに伴な
い、これの構造部材にはより一段の高温特性、特に高温
強度および耐熱衝撃性が要求される傾向にあるが、上記
の従来フェライト系耐熱鋳鋼においては、これらの特性
（高温強度および耐熱衝撃性）が不十分であるために、
必ずしもこれらの要求に満足に対応することができない
のが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、特に高温強度および耐熱衝撃性
のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼を開発すべく、研究を
行なった結果、重量％で［以下、％は重量％（質量％）
を示す］、 Ｃ：０．１〜０．２％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１６〜２０％、 Ｍｏ：１．１〜２．４％、 Ｎｂ：０．３〜２．５％、 Ｔａ：０．０１〜２．２％、 Ｚｒ：０．００２〜０．１％、 Ｂ：０．００５〜０．０５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
するフェライト系耐熱鋳鋼は、すぐれた高温強度と耐熱
衝撃性を有するという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、特に高温強度および耐熱衝撃性
のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼を開発すべく、研究を
行なった結果、重量％で［以下、％は重量％（質量％）
を示す］、 Ｃ：０．１〜０．２％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１６〜２０％、 Ｍｏ：１．１〜２．４％、 Ｎｂ：０．３〜２．５％、 Ｔａ：０．０１〜２．２％、 Ｚｒ：０．００２〜０．１％、 Ｂ：０．００５〜０．０５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
するフェライト系耐熱鋳鋼は、すぐれた高温強度と耐熱
衝撃性を有するという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、以下にフェライト系耐熱鋳鋼の
成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、鋳造性を向上させるほか、炭化物を形成し
て高温強度および耐熱衝撃性を向上させる作用がある
が、その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方その含有量が０．２％を越えると炭
化物の形成が過剰となって靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を０．１〜０．２％と定めた。
なされたものであって、以下にフェライト系耐熱鋳鋼の
成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、鋳造性を向上させるほか、炭化物を形成し
て高温強度および耐熱衝撃性を向上させる作用がある
が、その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方その含有量が０．２％を越えると炭
化物の形成が過剰となって靭性が低下するようになるこ
とから、その含有量を０．１〜０．２％と定めた。
【０００６】（ｂ） Ｓｉ Ｓｉ成分には、溶湯に対して強力な脱酸作用を発揮する
ほか、鋳造性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が２％を越えると耐酸化性が低下するよう
になることから、その含有量を０．１〜２％と定めた。
なお、望ましくは０．４〜１．０％の含有がよい。
ほか、鋳造性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が２％を越えると耐酸化性が低下するよう
になることから、その含有量を０．１〜２％と定めた。
なお、望ましくは０．４〜１．０％の含有がよい。
【０００７】（ｃ） Ｍｎ Ｍｎ成分には、Ｓｉと同じく脱酸作用を発揮し、かつ鋳
造性を向上させる作用があるが、その含有量が０．１％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が２％を越えると、耐酸化性が低下するようになる
ことから、その含有量を０．１〜２％と定めた。なお、
望ましくは０．３〜０．９％の含有がよい。
造性を向上させる作用があるが、その含有量が０．１％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が２％を越えると、耐酸化性が低下するようになる
ことから、その含有量を０．１〜２％と定めた。なお、
望ましくは０．３〜０．９％の含有がよい。
【０００８】（ｄ） Ｃｒ Ｃｒ成分には、高温耐酸化性を向上させる作用がある
が、その含有量が１６％未満では所望のすぐれた高温耐
酸化性を確保することができず、一方その含有量が２０
％を越えると急激に脆化するようになることから、その
含有量を１６〜２０％と定めた。
が、その含有量が１６％未満では所望のすぐれた高温耐
酸化性を確保することができず、一方その含有量が２０
％を越えると急激に脆化するようになることから、その
含有量を１６〜２０％と定めた。
【０００９】（ｅ） Ｍｏ Ｍｏ成分には、素地に固溶すると共に、炭化物を形成
し、もって高温強度および耐熱衝撃性を向上させる作用
があるが、その含有量が１．１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が２．４％を越え
ると急激に靭性が低下するようになることから、その含
有量を１．１〜２．４％と定めた。なお、望ましくは
１．６〜２．２％の含有がよい。
し、もって高温強度および耐熱衝撃性を向上させる作用
があるが、その含有量が１．１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が２．４％を越え
ると急激に靭性が低下するようになることから、その含
有量を１．１〜２．４％と定めた。なお、望ましくは
１．６〜２．２％の含有がよい。
【００１０】（ｆ） Ｎｂ Ｎｂ成分には、Ｍｏと同様に素地に固溶すると共に、炭
化物を形成して、高温強度と耐熱衝撃性を向上させる作
用があるが、その含有量が０．３％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方その含有量が２．５％を越
えると耐熱衝撃性に低下傾向が現われるようになること
から、その含有量を０．３〜２．５％と定めた。なお、
望ましくは１．２〜１．９％の含有がよい。
化物を形成して、高温強度と耐熱衝撃性を向上させる作
用があるが、その含有量が０．３％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方その含有量が２．５％を越
えると耐熱衝撃性に低下傾向が現われるようになること
から、その含有量を０．３〜２．５％と定めた。なお、
望ましくは１．２〜１．９％の含有がよい。
【００１１】（ｇ） Ｔａ Ｔａ成分には、同じく素地に固溶すると共に、炭化物を
形成し、もってＭｏおよびＮｂ成分との共存下で高温強
度と耐熱衝撃性を一段と向上させる作用があるが、その
含有量が０．０１％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方その含有量が２．２％を越えると靭性低下
が急激に発生するようになることから、その含有量を
０．０１〜２．２％と定めた。望ましくは０．２〜１％
の含有がよい。
形成し、もってＭｏおよびＮｂ成分との共存下で高温強
度と耐熱衝撃性を一段と向上させる作用があるが、その
含有量が０．０１％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方その含有量が２．２％を越えると靭性低下
が急激に発生するようになることから、その含有量を
０．０１〜２．２％と定めた。望ましくは０．２〜１％
の含有がよい。
【００１２】（ｈ） Ｚｒ Ｚｒ成分には、高温耐酸化性を著しく向上させる作用が
あるが、その含有量が０．００２％未満では所望の高温
耐酸化性向上効果が得られず、一方その含有量が０．１
％を越えると靭性劣化が発生するようになることから、
その含有量を０．００２〜０．１％と定めた。なお、望
ましくは０．００８〜０．０５％の含有がよい。
あるが、その含有量が０．００２％未満では所望の高温
耐酸化性向上効果が得られず、一方その含有量が０．１
％を越えると靭性劣化が発生するようになることから、
その含有量を０．００２〜０．１％と定めた。なお、望
ましくは０．００８〜０．０５％の含有がよい。
【００１３】（ｉ） Ｂ Ｂ成分には、結晶粒界を強化すると共に、粒界炭化物を
微細化して靭性を向上させる作用があるが、その含有量
が０．００５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が０．０５％を越えると高温強度が
低下するようになることから、その含有量を０．００５
〜０．０５％と定めた。なお、望ましくは０．０１〜
０．０２％の含有がよい。
微細化して靭性を向上させる作用があるが、その含有量
が０．００５％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が０．０５％を越えると高温強度が
低下するようになることから、その含有量を０．００５
〜０．０５％と定めた。なお、望ましくは０．０１〜
０．０２％の含有がよい。
【００１４】
【実施例】つぎに、この発明のフェライト系耐熱鋳鋼を
実施例により具体的に説明する。通常の高周波誘導溶解
炉を用い、大気中にてそれぞれ表１，２に示される成分
組成をもった本発明フェライト系耐熱鋳鋼（以下、単に
本発明鋳鋼という）１〜１８および比較フェライト系耐
熱鋳鋼（以下、同様に比較鋳鋼という）１〜４を溶製
し、これをロストワックス精密鋳造鋳型を用い、直径：
１４mm×長さ：２００mmの寸法をもった棒状鋳物に鋳造
した。
実施例により具体的に説明する。通常の高周波誘導溶解
炉を用い、大気中にてそれぞれ表１，２に示される成分
組成をもった本発明フェライト系耐熱鋳鋼（以下、単に
本発明鋳鋼という）１〜１８および比較フェライト系耐
熱鋳鋼（以下、同様に比較鋳鋼という）１〜４を溶製
し、これをロストワックス精密鋳造鋳型を用い、直径：
１４mm×長さ：２００mmの寸法をもった棒状鋳物に鋳造
した。
【００１５】なお、比較鋳鋼１〜４は、いずれも構成成
分のうち高温強度と耐熱衝撃性に影響を及ぼす成分含有
量（表２に※印を付す）がこの発明の範囲から低い方に
外れた組成をもつものである。ついで、この棒状鋳物か
ら、直径：６mm×平行部長さ：３２mmの寸法をもった試
験片を削り出し、この試験片を用いて、高温強度を評価
する目的で、８３０℃で引張試験を行ない、引張強さを
測定した。
分のうち高温強度と耐熱衝撃性に影響を及ぼす成分含有
量（表２に※印を付す）がこの発明の範囲から低い方に
外れた組成をもつものである。ついで、この棒状鋳物か
ら、直径：６mm×平行部長さ：３２mmの寸法をもった試
験片を削り出し、この試験片を用いて、高温強度を評価
する目的で、８３０℃で引張試験を行ない、引張強さを
測定した。
【００１６】また、同じく上記棒状鋳物から、直径：８
mm×長さ：１６mmの寸法をもった試験片を削り出し、こ
の試験片の両端部を固定して完全拘束し、この状態で前
記試験片に、２分間で８５０℃に加熱し、８５０℃に４
分間保持した後、６分間放冷を１サイクルとする繰り返
し加熱を施し、前記試験片が破断するまでの加熱回数を
測定し、耐熱衝撃性を評価した。これらの測定結果を表
３に示した。
mm×長さ：１６mmの寸法をもった試験片を削り出し、こ
の試験片の両端部を固定して完全拘束し、この状態で前
記試験片に、２分間で８５０℃に加熱し、８５０℃に４
分間保持した後、６分間放冷を１サイクルとする繰り返
し加熱を施し、前記試験片が破断するまでの加熱回数を
測定し、耐熱衝撃性を評価した。これらの測定結果を表
３に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】表１〜３に示される結果から、本発明鋳
鋼１〜１８は、いずれもすぐれた高温強度と耐熱衝撃性
を有することが明らかであり、一方比較鋳鋼１〜４に見
られるように、構成成分のうち高温強度および耐熱衝撃
性に影響を及ぼすＣ，Ｍｏ，Ｎｂ、またはＴａの含有量
がこの発明の範囲から低い方に外れると所望のすぐれた
高温強度と耐熱衝撃性を確保することができないことが
明らかである。上述のように、この発明のフェライト系
耐熱鋳鋼は、高温強度と耐熱衝撃性にすぐれているの
で、これらの特性が要求される、例えば内燃機関の構造
部材として用いた場合に、苛酷な条件下での実用に際し
てもすぐれた性能を長期に亘って発揮するのである。
鋼１〜１８は、いずれもすぐれた高温強度と耐熱衝撃性
を有することが明らかであり、一方比較鋳鋼１〜４に見
られるように、構成成分のうち高温強度および耐熱衝撃
性に影響を及ぼすＣ，Ｍｏ，Ｎｂ、またはＴａの含有量
がこの発明の範囲から低い方に外れると所望のすぐれた
高温強度と耐熱衝撃性を確保することができないことが
明らかである。上述のように、この発明のフェライト系
耐熱鋳鋼は、高温強度と耐熱衝撃性にすぐれているの
で、これらの特性が要求される、例えば内燃機関の構造
部材として用いた場合に、苛酷な条件下での実用に際し
てもすぐれた性能を長期に亘って発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−100990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−151548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−107761（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 302 C22C 38/28 C22C 38/38
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％（質量％）で、 Ｃ：０．１〜０．２％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１６〜２０％、 Ｍｏ：１．１〜２．４％、 Ｎｂ：０．３〜２．５％、 Ｔａ：０．０１〜２．２％、 Ｚｒ：０．００２〜０．１％、 Ｂ：０．００５〜０．０５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
することを特徴とする、すぐれた高温強度および耐熱衝
撃性を有するフェライト系耐熱鋳鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12195594A JP3196501B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | すぐれた高温強度および耐熱衝撃性を有するフェライト系耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12195594A JP3196501B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | すぐれた高温強度および耐熱衝撃性を有するフェライト系耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310146A JPH07310146A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3196501B2 true JP3196501B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=14824053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12195594A Expired - Fee Related JP3196501B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | すぐれた高温強度および耐熱衝撃性を有するフェライト系耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3196501B2 (ja) |
-
1994
- 1994-05-11 JP JP12195594A patent/JP3196501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07310146A (ja) | 1995-11-28 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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