JP3235327B2 - 高温特性のすぐれたディーゼルエンジン用Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材 - Google Patents
高温特性のすぐれたディーゼルエンジン用Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材Info
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-
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた高温特性、
特に耐高温変形性、耐熱衝撃性、および高温強度を有す
る、ディーゼルエンジンの副燃焼室噴口部を構成するＦ
ｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材に関するものである。
特に耐高温変形性、耐熱衝撃性、および高温強度を有す
る、ディーゼルエンジンの副燃焼室噴口部を構成するＦ
ｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ディーゼルエンジンが、図１に
概略縦断面図で示されるように、インジェクションノズ
ル２から副燃焼室内に噴霧された燃料をグロープラグ３
で点火し、これを前記副燃焼室を形成する口金部材１を
通してシリンダーブロック４とピストン５によって形成
される燃焼室内に供給する構造をもつことは良く知られ
るところである。また、上記口金部材が、例えば特開昭
５６−９６０５７号公報や特開平３−１１５５４４号公
報に記載されるＦｅ−Ｃｒ系合金の鍛造加工材などから
なることも知られている。
概略縦断面図で示されるように、インジェクションノズ
ル２から副燃焼室内に噴霧された燃料をグロープラグ３
で点火し、これを前記副燃焼室を形成する口金部材１を
通してシリンダーブロック４とピストン５によって形成
される燃焼室内に供給する構造をもつことは良く知られ
るところである。また、上記口金部材が、例えば特開昭
５６−９６０５７号公報や特開平３−１１５５４４号公
報に記載されるＦｅ−Ｃｒ系合金の鍛造加工材などから
なることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年のディーゼ
ルエンジンの高性能化および高出力化はめざましく、こ
れに伴ない、ディーゼルエンジンの副燃焼室の噴口部を
形成する口金部材の使用環境も一段と苛酷さを増し、よ
り高温雰囲気にさらされる傾向にあるが、上記の従来Ｆ
ｅ−Ｃｒ系合金製口金部材においては、十分な高温特
性、特に耐高温変形性、耐熱衝撃性、および高温強度を
具備するものでないために、かかる高温環境下では変形
や割れが生じ易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが
現状である。
ルエンジンの高性能化および高出力化はめざましく、こ
れに伴ない、ディーゼルエンジンの副燃焼室の噴口部を
形成する口金部材の使用環境も一段と苛酷さを増し、よ
り高温雰囲気にさらされる傾向にあるが、上記の従来Ｆ
ｅ−Ｃｒ系合金製口金部材においては、十分な高温特
性、特に耐高温変形性、耐熱衝撃性、および高温強度を
具備するものでないために、かかる高温環境下では変形
や割れが生じ易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが
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、より一段とすぐれた高温特性を
有するディーゼルエンジン用口金部材を開発すべく研究
を行なった結果、ディーゼルエンジン用口金部材を、重
量％で（以下、％は重量％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：０．３〜２．１％、Ｔａ：０．
１〜２．２％、 Ｃｏ：０．２〜２．５％、Ｎ：
０．０５〜０．１５％、を含有し、さらに必要に応じ
て、Ｎｉ：０．２〜２．５％、 Ｗ：０．２〜２．
５％、のうちの１種または２種、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Ｆｅ−Ｃｒ系合金
鋳物で構成すると、この結果のディーゼルエンジン用Ｆ
ｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材は、一段とすぐれた高温
特性、すなわち耐高温変形性、耐熱衝撃性、および高温
強度を示し、一層の高温雰囲気での実用にも十分満足に
対応でき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、より一段とすぐれた高温特性を
有するディーゼルエンジン用口金部材を開発すべく研究
を行なった結果、ディーゼルエンジン用口金部材を、重
量％で（以下、％は重量％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：０．３〜２．１％、Ｔａ：０．
１〜２．２％、 Ｃｏ：０．２〜２．５％、Ｎ：
０．０５〜０．１５％、を含有し、さらに必要に応じ
て、Ｎｉ：０．２〜２．５％、 Ｗ：０．２〜２．
５％、のうちの１種または２種、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Ｆｅ−Ｃｒ系合金
鋳物で構成すると、この結果のディーゼルエンジン用Ｆ
ｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材は、一段とすぐれた高温
特性、すなわち耐高温変形性、耐熱衝撃性、および高温
強度を示し、一層の高温雰囲気での実用にも十分満足に
対応でき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、以下に口金部材を構成するＦｅ
−Ｃｒ系合金鋳物の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と共に、炭化物を形成
して高温強度と耐高温変形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％を越えると急
激に耐熱衝撃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、以下に口金部材を構成するＦｅ
−Ｃｒ系合金鋳物の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と共に、炭化物を形成
して高温強度と耐高温変形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％を越えると急
激に耐熱衝撃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成分は、溶湯の脱酸および鋳造性の付与のために不
可欠の成分であり、これらの作用を十分に発揮させるに
は０．１％以上の含有が必要であり、一方その含有が２
％を越えると耐酸化性の劣化が避けられないことから、
その含有量を０．１〜２％、望ましくは０．５〜０．９
％と定めた。
可欠の成分であり、これらの作用を十分に発揮させるに
は０．１％以上の含有が必要であり、一方その含有が２
％を越えると耐酸化性の劣化が避けられないことから、
その含有量を０．１〜２％、望ましくは０．５〜０．９
％と定めた。
【０００７】（ｃ） Ｍｎ Ｍｎ成分にもＳｉと同様に脱酸作用があるほか、素地に
固溶して常温靭性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．１％未満では前記作用を十分に発揮させること
ができず、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
％、望ましくは０．３〜０．７％と定めた。
固溶して常温靭性を向上させる作用があるが、その含有
量が０．１％未満では前記作用を十分に発揮させること
ができず、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
％、望ましくは０．３〜０．７％と定めた。
【０００８】（ｄ） Ｃｒ Ｃｒ成分には耐高温酸化性を著しく向上させる作用があ
るが、その含有量が１６％未満では所望の耐高温酸化性
向上効果が得られず、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１
６〜２０％と定めた。
るが、その含有量が１６％未満では所望の耐高温酸化性
向上効果が得られず、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１
６〜２０％と定めた。
【０００９】（ｅ） Ｍｏ Ｍｏ成分には、素地に固溶して高温強度、耐高温変形
性、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、耐熱衝撃
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％、望ましくは１．６〜２．２％と定めた。
性、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、耐熱衝撃
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％、望ましくは１．６〜２．２％と定めた。
【００１０】（ｆ） ＮｂおよびＴａ これらの成分には、共存した状態で、いずれも炭化物を
形成して、高温強度、耐高温変形性、および耐熱衝撃性
を向上させる作用があり、したがってＮｂおよびＴａの
いずれかでも、その含有量がＮｂ：０．３％未満および
Ｔａ：０．１％未満になると、前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量がＮｂ：２．１％およびＴ
ａ：２．２％を越えると、耐高温変形性に低下傾向が現
われるようになることから、その含有量を、Ｎｂ：０．
３〜２．１％、望ましくは１．２〜１．９％、Ｔａ：
０．１〜２．２％、望ましくは０．２〜１．０％と定め
た。
形成して、高温強度、耐高温変形性、および耐熱衝撃性
を向上させる作用があり、したがってＮｂおよびＴａの
いずれかでも、その含有量がＮｂ：０．３％未満および
Ｔａ：０．１％未満になると、前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量がＮｂ：２．１％およびＴ
ａ：２．２％を越えると、耐高温変形性に低下傾向が現
われるようになることから、その含有量を、Ｎｂ：０．
３〜２．１％、望ましくは１．２〜１．９％、Ｔａ：
０．１〜２．２％、望ましくは０．２〜１．０％と定め
た。
【００１１】（ｇ） Ｃｏ Ｃｏ成分には、素地に固溶して高温強度および耐高温変
形性を向上させる作用があるが、その含有量が０．２％
未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方そ
の含有量が２．５％を越えると前記作用に低下傾向が現
われるようになることから、その含有量を０．２〜２．
５％、望ましくは０．４〜１．８％と定めた。
形性を向上させる作用があるが、その含有量が０．２％
未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方そ
の含有量が２．５％を越えると前記作用に低下傾向が現
われるようになることから、その含有量を０．２〜２．
５％、望ましくは０．４〜１．８％と定めた。
【００１２】（ｈ） Ｎ Ｎ成分には、窒化物を形成して、高温強度および耐高温
変形性を向上させる作用があるが、その含有量が０．０
５％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０．１５％を越えると耐熱衝撃性が急激に低
下するようになることから、その含有量を０．０５〜
０．１５％、望ましくは０．０６〜０．１２％と定め
た。
変形性を向上させる作用があるが、その含有量が０．０
５％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０．１５％を越えると耐熱衝撃性が急激に低
下するようになることから、その含有量を０．０５〜
０．１５％、望ましくは０．０６〜０．１２％と定め
た。
【００１３】（ｉ） ＮｉおよびＷ これらの成分には、いずれも素地に固溶して一段と高温
強度および耐高温変形性を向上させる作用があるので、
必要に応じて含有されるが、その含有量がＮｉ：０．２
％未満およびＷ：０．２％未満では前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方その含有量がＮｉ：２．５％お
よびＷ：２．５％を越えると耐熱衝撃性が低下するよう
になることから、その含有量をＮｉ：０．２〜２．５
％、望ましくは０．４〜１．８％、Ｗ：０．２〜２．５
％、望ましくは０．３〜１．７％と定めた。
強度および耐高温変形性を向上させる作用があるので、
必要に応じて含有されるが、その含有量がＮｉ：０．２
％未満およびＷ：０．２％未満では前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方その含有量がＮｉ：２．５％お
よびＷ：２．５％を越えると耐熱衝撃性が低下するよう
になることから、その含有量をＮｉ：０．２〜２．５
％、望ましくは０．４〜１．８％、Ｗ：０．２〜２．５
％、望ましくは０．３〜１．７％と定めた。
【００１４】
【実施例】つぎに、この発明の口金部材を実施例により
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１〜３に示される組成をもったＦｅ
−Ｃｒ系合金を溶製し、この溶湯をロストワックス法に
より造型した鋳型に鋳造することにより図１に示される
形状、および上端部外径：３０mm×同内径：２５mm×高
さ：２０mmの寸法をもった本発明口金部材１〜２４およ
び比較口金部材１〜１２、並びに高温強度を評価する目
的で高温引張試験用試験片（直径：１２mm×長さ：８０
mmの丸棒）をそれぞれ製造した。なお、比較口金部材１
〜１２は、高温強度、耐高温変形性、および耐熱衝撃性
に影響を及ぼす成分のうちのいずれかの成分含有量がこ
の発明の範囲から外れた組成を有するＦｅ−Ｃｒ系合金
鋳物で構成されたものである。
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１〜３に示される組成をもったＦｅ
−Ｃｒ系合金を溶製し、この溶湯をロストワックス法に
より造型した鋳型に鋳造することにより図１に示される
形状、および上端部外径：３０mm×同内径：２５mm×高
さ：２０mmの寸法をもった本発明口金部材１〜２４およ
び比較口金部材１〜１２、並びに高温強度を評価する目
的で高温引張試験用試験片（直径：１２mm×長さ：８０
mmの丸棒）をそれぞれ製造した。なお、比較口金部材１
〜１２は、高温強度、耐高温変形性、および耐熱衝撃性
に影響を及ぼす成分のうちのいずれかの成分含有量がこ
の発明の範囲から外れた組成を有するＦｅ−Ｃｒ系合金
鋳物で構成されたものである。
【００１５】ついで、この結果得られた各種の口金部材
について、これを排気量：２０００ccのディーゼルエン
ジンに組み込み、エンジンを回転数：６０００rpm で５
分間運転した後、５分間停止を１サイクルとし、これを
２５００サイクル行なう苛酷な条件での実機試験を行な
い、試験後に口金部材を取り出し、耐高温変形性を評価
する目的で、底面噴口部における最大変形量（最大突き
出し量）を表面粗さ計を用いて測定し、また耐熱衝撃性
を評価する目的で、底面噴口部における最大割れ長さを
測定した。これらの測定結果を表４，５に示した。さら
に表４，５には、８５０℃の高温引張試験で測定された
高温引張強さを示した。
について、これを排気量：２０００ccのディーゼルエン
ジンに組み込み、エンジンを回転数：６０００rpm で５
分間運転した後、５分間停止を１サイクルとし、これを
２５００サイクル行なう苛酷な条件での実機試験を行な
い、試験後に口金部材を取り出し、耐高温変形性を評価
する目的で、底面噴口部における最大変形量（最大突き
出し量）を表面粗さ計を用いて測定し、また耐熱衝撃性
を評価する目的で、底面噴口部における最大割れ長さを
測定した。これらの測定結果を表４，５に示した。さら
に表４，５には、８５０℃の高温引張試験で測定された
高温引張強さを示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】
【表５】
【００２１】
【発明の効果】表１〜５に示される結果から、本発明口
金部材１〜２４は、いずれも高温強度、耐高温変形性、
および耐熱衝撃性のいずれにもすぐれた特性を示すこと
が明らかであり、一方比較口金部材１〜１２に見られる
ように、Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物のうちのいずれかの成分
含有量がこの発明の範囲から外れても前記高温特性のう
ちの少なくともいずれかの特性が劣ったものになること
が明らかである。上述のように、この発明のＦｅ−Ｃｒ
系合金鋳物製口金部材は、一段とすぐれた高温特性を有
するので、これを苛酷な高温雰囲気での実用が避けられ
ない高性能および高出力ディーゼルエンジンに用いても
著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮するのである。
金部材１〜２４は、いずれも高温強度、耐高温変形性、
および耐熱衝撃性のいずれにもすぐれた特性を示すこと
が明らかであり、一方比較口金部材１〜１２に見られる
ように、Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物のうちのいずれかの成分
含有量がこの発明の範囲から外れても前記高温特性のう
ちの少なくともいずれかの特性が劣ったものになること
が明らかである。上述のように、この発明のＦｅ−Ｃｒ
系合金鋳物製口金部材は、一段とすぐれた高温特性を有
するので、これを苛酷な高温雰囲気での実用が避けられ
ない高性能および高出力ディーゼルエンジンに用いても
著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮するのである。
【図１】ディーゼルエンジンの概略縦断面図である。
１ 口金部材 ２ インジェクションノズル ３ グロープラグ ４ シリンダーブロック ５ ピストン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇田 三郎 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテ リアル株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−134159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−151548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−122856（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 F02B 19/16
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．１〜０．２％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１６〜２０％、 Ｍｏ：１．１〜２．４％、 Ｎｂ：０．３〜２．１
％、 Ｔａ：０．１〜２．２％、 Ｃｏ：０．２〜２．５
％、 Ｎ：０．０５〜０．１５％、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Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物
で構成したことを特徴とする高温特性のすぐれたディー
ゼルエンジン用Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：０．１〜０．２％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１６〜２０％、 Ｍｏ：１．１〜２．４％、 Ｎｂ：０．３〜２．１％、 Ｔａ：０．１〜２．２％、 Ｃｏ：０．２〜２．５％、 Ｎ：０．０５〜０．１５％、 を含有し、さらに、 Ｎｉ：０．２〜２．５％、 Ｗ：０．２〜２．５％、 のうちの１種または２種、 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Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物で構成したことを特徴とする
高温特性のすぐれたディーゼルエンジン用Ｆｅ−Ｃｒ系
合金鋳物製口金部材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04041994A JP3235327B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 高温特性のすぐれたディーゼルエンジン用Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材 |
| KR1019950002686A KR0169172B1 (ko) | 1994-02-15 | 1995-02-14 | 철-크롬계 합금 |
| US08/389,195 US5575972A (en) | 1994-02-15 | 1995-02-15 | FE-CR alloy and nozzle for diesel engines |
| DE19505074A DE19505074A1 (de) | 1994-02-15 | 1995-02-15 | Fe-Cr-Legierung und Düse für Dieselmotoren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04041994A JP3235327B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 高温特性のすぐれたディーゼルエンジン用Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07228952A JPH07228952A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3235327B2 true JP3235327B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=12580145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04041994A Expired - Fee Related JP3235327B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 高温特性のすぐれたディーゼルエンジン用Ｆｅ−Ｃｒ系合金鋳物製口金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235327B2 (ja) |
-
1994
- 1994-02-15 JP JP04041994A patent/JP3235327B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07228952A (ja) | 1995-08-29 |
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