JP3252658B2 - 高温特性のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼 - Google Patents
高温特性のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼Info
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Description
強度、高温耐酸化性および耐熱疲労特性に優れたフェラ
イト系耐熱鋳鋼に関するものである。
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。
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、高温強度、高温耐酸化性および耐熱疲労特性が
不足するために、これらの要求に満足に対応することが
できなかった。
上述のような観点から、高温特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った結果、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:0.3〜2.5%、Ta:0.01〜
2.2%、 La:0.001〜0.05%、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、高温強度、高温耐酸化性および
耐熱疲労特性が共に優れているところから、高温特性の
優れた鋳鋼であるという研究結果が得られたのである。
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたもので
あって、(1) C:0.1〜0.2%、 S
i:0.1〜2%、Mn:0.1〜2%、 C
r:16〜20%、Mo:1.1〜2.4%、 N
b:0.3〜2.5%、Ta:0.01〜2.2%、
La:0.001〜0.05%、を含有し、残りがF
eと不可避不純物からなる組成を有する高温特性のすぐ
れたフェライト系耐熱鋳鋼に特徴を有するものである。
ライト系耐熱鋼に、Ni,W,Coの内の1種または2
種以上を合計で0.2〜5.0%添加すると高温強度が
一層向上し、B,Zrの内の1種または2種を合計で
0.002〜0.1%添加すると粒界が強化して靭性が
一層向上し、さらにAl,Cuの内の1種または2種を
合計で0.1〜5.0%添加すると高温耐酸化性が一層
向上するという研究結果も得られたのである。この発明
は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
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%、 La:0.001
〜0.05%、を含有し、さらに、(a) Ni,W,
Coの内の1種または2種以上を合計で0.2〜5.0
%、(b) B,Zrの内の1種または2種を合計で
0.002〜0.1%、(c) Al,Cuの内の1種
または2種を合計で0.1〜5.0%、上記(a)〜
(c)の内の1種または2種以上を含有し、残りがFe
および不可避不純物からなる組成を有する高温特性のす
ぐれたフェライト系耐熱鋳鋼にも特徴を有するものであ
る。
成を上記の如く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疲労特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。
ほか、鋳造性を向上させる作用があが、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%を越えると有害相の析出により耐酸
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。
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。
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
%を越えると有害相(σ相)が析出し急激に脆化するよ
うになることから、その含有量を16〜20%と定め
た。
し、もって高温強度および耐熱疲労特性を向上させる作
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
えると有害相の析出により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。
化物を形成して、高温強度と耐熱疲労特性を向上させる
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
越えると耐熱疲労特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。
形成し、もってMoおよびNb成分との共存下で高温強
度と耐熱疲労特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。
化膜の密着性を向上させ、繰り返し加熱環境における耐
酸化性を向上させる作用があるが、その含有量が0.0
01%未満では所望の効果が得られず、一方、その含有
量が0.05%を越えると有害相の析出により靭性が低
下するので好ましくない。したがって、La含有量は
0.001〜0.05%に定めた。La含有量の一層好
ましい範囲は0.005〜0.02%である。
用があるので必要に応じて添加するが、0.2%未満で
はその効果が十分でなく、一方、5.0%を越えて含有
すると耐熱疲労特性が低下するので好ましくない。した
がって、Ni,W,Coのうちの1種または2種以上の
合計の含有量は0.2〜5.0%に定めた。Ni,W,
Coの内の1種または2種以上の合計量の一層好ましい
範囲は0.5〜2.1%である。
靭性を向上させる作用があるので必要に応じて添加する
が、その含有量が0.002%未満では所望の効果が得
られず、一方、0.1%を越えて含有すると逆に靭性が
低下するので好ましくない。したがって、B,Zrの内
の1種または2種の合計の含有量は0.002〜0.1
%に定めた。
で必要に応じて添加するが、0.1%未満では所望の効
果が得られず、一方、5.0%を越えて含有すると靭性
が低下するので好ましくない。したがって、Al,Cu
の内の1種または2種の合計の含有量は0.1〜5.0
%に定めた。Al,Cuの内の1種または2種の合計の
含有量の一層好ましい範囲は0.3〜2.2%である。
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1〜8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)1〜64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)1〜7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。なお、比較鋳鋼1〜7は、いずれも構成成分のう
ち高温強度、高温耐酸化性および耐熱疲労特性に影響を
及ぼす成分含有量(表8に*印を付す)がこの発明の範
囲から外れた組成をもつものである。
4、比較鋳鋼1〜7の棒状鋳物を用い、下記の各種試験
を行った。
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、870℃で引張試験を行な
い、引張強さを測定し、その結果を表9〜13に示し
た。
をもった試験片を削り出し、この試験片を用い、高温耐
酸化性を評価する目的で、大気中、温度:850℃に2
時間保持したのち室温まで空冷の操作を100回繰り返
し行ない、試験後、試験片の表面に付着するスケールを
ワイヤブラシで除去した後の重量減(酸化減量)を測定
し、その結果を表9〜13に示した。
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85
0℃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、耐熱疲労特性を評
価した。これらの測定結果も表9〜13に示す。
鋼1〜64は、いずれも高温強度、高温耐酸化性および
耐熱疲労特性に優れていることが明らかであり、一方、
比較鋳鋼1〜7に見られるように、構成成分の内のいず
れかの含有量がこの発明の範囲から外れると、上記特性
のうちの少なくとも1つの特性が劣ったものになること
がわかる。上述のように、この発明のフェライト系耐熱
鋳鋼は、優れた高温特性を有するので、例えば内燃機関
の構造部材として用いた場合に長期に亘って優れた性能
を発揮できるなど産業上すぐれた効果を奏するものであ
る。
Claims (8)
- 【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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
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高温特性のすぐれたフェライト系
耐熱鋳鋼。 - 【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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
0.05%、 を含有し、さらに、 Ni,W,Coの内の1種または2種以上を合計で0.
2〜5.0%、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高温特性のすぐれ
たフェライト系耐熱鋳鋼。 - 【請求項3】 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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
0.05%、 を含有し、さらに、 B,Zrの内の1種または2種を合計で0.002〜
0.1%、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高温特性のすぐれたフ
ェライト系耐熱鋳鋼。 - 【請求項4】 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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
0.05%、 を含有し、さらに、 Al,Cuの内の1種または2種を合計で0.1〜5.
0%、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高温特性のすぐれたフェラ
イト系耐熱鋳鋼。 - 【請求項5】 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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
0.05%、 を含有し、さらに、 Ni,W,Coの内の1種または2種以上を合計で0.
2〜5.0%、を含有し、さらに、 B,Zrの内の1種または2種を合計で0.002〜
0.1%、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高温特性のすぐれたフ
ェライト系耐熱鋳鋼。 - 【請求項6】 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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
0.05%、 を含有し、さらに、 Ni,W,Coの内の1種または2種以上を合計で0.
2〜5.0%、を含有し、さらに、 Al,Cuの内の1種または2種を合計で0.1〜5.
0%、を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からな
る組成を有することを特徴とする高温特性のすぐれたフ
ェライト系耐熱鋳鋼。 - 【請求項7】 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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
0.05%、 を含有し、さらに、 B,Zrの内の1種または2種を合計で0.002〜
0.1%、を含有し、さらに、 Al,Cuの内の1種または2種を合計で0.1〜5.
0%、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高温特性のすぐれたフェラ
イト系耐熱鋳鋼。 - 【請求項8】 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:0.3〜2.5
%、 Ta:0.01〜2.2%、 La:0.001〜
0.05%、 を含有し、さらに、 Ni,W,Coの内の1種または2種以上を合計で0.
2〜5.0%、を含有し、さらに、 B,Zrの内の1種または2種を合計で0.002〜
0.1%、を含有し、さらに、 Al,Cuの内の1種または2種を合計で0.1〜5.
0%、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高温特性のすぐれたフェラ
イト系耐熱鋳鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14948995A JP3252658B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 高温特性のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14948995A JP3252658B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 高温特性のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08319545A JPH08319545A (ja) | 1996-12-03 |
JP3252658B2 true JP3252658B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=15476277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14948995A Expired - Fee Related JP3252658B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 高温特性のすぐれたフェライト系耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3252658B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117305726B (zh) * | 2023-08-21 | 2024-07-12 | 北京首钢吉泰安新材料有限公司 | 一种耐热腐蚀钢合金及其制备方法与应用 |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP14948995A patent/JP3252658B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08319545A (ja) | 1996-12-03 |
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