JPH01172551A - 酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用鋼 - Google Patents
酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用鋼Info
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- JPH01172551A JPH01172551A JP33183487A JP33183487A JPH01172551A JP H01172551 A JPH01172551 A JP H01172551A JP 33183487 A JP33183487 A JP 33183487A JP 33183487 A JP33183487 A JP 33183487A JP H01172551 A JPH01172551 A JP H01172551A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はエンジンバルブ用鋼、特に酸化鉛耐食性、高温
強度の優れたエンジンバルブ用鋼に関するものである。
強度の優れたエンジンバルブ用鋼に関するものである。
（従来技術）
従来この種のエンジンバルブ用鋼、特にガソリン機関の
排気弁用材料として最も多用されているものに、ＪＩＳ
−ＳＵＩＩ３５ （いわゆる２ｌ−４Ｎ鋼、Ｆｅ−２
１Ｃｒ−Ｆｅ−２１Ｃｒ−９，５Ｃ−０，４Ｎ ）及び
Ｓ［Ｉｌ＋３７ （いわゆる２ｌ−１２Ｎ＠、 Ｆｅ
−２１Ｃｒ−１，２Ｍｎ−１２Ｎｉ−０，２Ｃ−０，２
５Ｎ ＞がある。 ところが、最近のガソリン機関の排
気弁は、８００℃以上の高温度で高速に作動するうえ、
特に輸出車においては鉛含有ガソリンが使用されること
が多く、酸化鉛を含有した高温腐食性の排気にさらされ
るなど極めて苛酷な状態で使用される。
排気弁用材料として最も多用されているものに、ＪＩＳ
−ＳＵＩＩ３５ （いわゆる２ｌ−４Ｎ鋼、Ｆｅ−２
１Ｃｒ−Ｆｅ−２１Ｃｒ−９，５Ｃ−０，４Ｎ ）及び
Ｓ［Ｉｌ＋３７ （いわゆる２ｌ−１２Ｎ＠、 Ｆｅ
−２１Ｃｒ−１，２Ｍｎ−１２Ｎｉ−０，２Ｃ−０，２
５Ｎ ＞がある。 ところが、最近のガソリン機関の排
気弁は、８００℃以上の高温度で高速に作動するうえ、
特に輸出車においては鉛含有ガソリンが使用されること
が多く、酸化鉛を含有した高温腐食性の排気にさらされ
るなど極めて苛酷な状態で使用される。
しかして、このような条件のもとでは、前記の２ｌ−４
Ｎ鋼又は２２１−１２Ｎでは酸化鉛に対する耐食性が不
十分であり、このため弁体の弁座に衝突する部分にステ
ライト合金を盛金する方法が一般的に採用されている。
Ｎ鋼又は２２１−１２Ｎでは酸化鉛に対する耐食性が不
十分であり、このため弁体の弁座に衝突する部分にステ
ライト合金を盛金する方法が一般的に採用されている。
〈発明が解決しようとする開題点〉
しかし、ステライト合金は酸化鉛耐食性においては優れ
ているが、その主成分であるＣＯが高価である。また、
硬さが１１■５００程度と高いので、それ自体は磨耗に
対して強いが、逆に相手部材である弁座の損耗が激しく
、同弁座の寿命を短くするという欠点がある。このため
、高価なステライト盛金を必要とせず、安価でしかも酸
化鉛耐食性に優れ、かつ適度な硬さを有する弁用材料の
開発が望まれていた。
ているが、その主成分であるＣＯが高価である。また、
硬さが１１■５００程度と高いので、それ自体は磨耗に
対して強いが、逆に相手部材である弁座の損耗が激しく
、同弁座の寿命を短くするという欠点がある。このため
、高価なステライト盛金を必要とせず、安価でしかも酸
化鉛耐食性に優れ、かつ適度な硬さを有する弁用材料の
開発が望まれていた。
本発明者らは、この種の弁用材料について種々研究を重
ねた結果、弁体の弁座に衝突する部分の磨耗には大きく
分類すると機械的磨耗と腐食性磨耗の２つの形態がある
が、特に腐食性磨耗が大きく関与することが明らかにな
った。このことから、２ｌ−４Ｎ鋼程度の硬さと高温強
度があれば、機械的磨耗に対しては十分であり、耐腐食
性特に酸化鉛耐食性を改善することによって弁体の磨耗
が減少し、結果としてステライト盛金加工を施すことな
く、有鉛ガソリン使用の内燃機関の弁用材料として長期
間使用できることを見出した。
ねた結果、弁体の弁座に衝突する部分の磨耗には大きく
分類すると機械的磨耗と腐食性磨耗の２つの形態がある
が、特に腐食性磨耗が大きく関与することが明らかにな
った。このことから、２ｌ−４Ｎ鋼程度の硬さと高温強
度があれば、機械的磨耗に対しては十分であり、耐腐食
性特に酸化鉛耐食性を改善することによって弁体の磨耗
が減少し、結果としてステライト盛金加工を施すことな
く、有鉛ガソリン使用の内燃機関の弁用材料として長期
間使用できることを見出した。
さらに研究を進めた結果、２ｌ−４Ｎ ！！ｍのＮｉ含
有量を８％以上に高めること、Ｓ及び月の含有量を極力
低下させること、さらにＭｏ、Ｎｂ、Ｖ及びＷの含有量
の総和を低く保つことが、酸化鉛耐食性を高めるために
極めて有効であることを見出して、本発明を完成するに
至った。
有量を８％以上に高めること、Ｓ及び月の含有量を極力
低下させること、さらにＭｏ、Ｎｂ、Ｖ及びＷの含有量
の総和を低く保つことが、酸化鉛耐食性を高めるために
極めて有効であることを見出して、本発明を完成するに
至った。
（問題点を解決するための手段）
本発明の第１は、化学組成として重量比にして、Ｃ：Ｏ
ｊ 〜０．６．％、 Ｓｉ：０．５％以下、 Ｍｎ：５
〜１５％、Ｓ：０゜００５％以下、 Ｎｉ：８〜１５％
、Ｃｒ：１５〜２５％、 Ｎ：０．２０〜０゜４５％、
Ａｔ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不純物元素から
なる酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用
鋼であり、発明の第２は第１発明の化学組成の鋼におい
て不純物中のＭｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗの含有量の総和を０．
１％以下とすることにより、酸化鉛耐食性をさらに改善
したものである。
ｊ 〜０．６．％、 Ｓｉ：０．５％以下、 Ｍｎ：５
〜１５％、Ｓ：０゜００５％以下、 Ｎｉ：８〜１５％
、Ｃｒ：１５〜２５％、 Ｎ：０．２０〜０゜４５％、
Ａｔ：０．０１％以下、残部がＦｅ及び不純物元素から
なる酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用
鋼であり、発明の第２は第１発明の化学組成の鋼におい
て不純物中のＭｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗの含有量の総和を０．
１％以下とすることにより、酸化鉛耐食性をさらに改善
したものである。
つぎに、本発明鋼の化学成分限定理由にづいて説明する
。
。
Ｃはその一部が地質に固溶して素地を強化するほか、炭
化物を形成し、高温強度を高めるために有効な元素であ
るが、この効果を得るためには少なくとも０．３％以上
の含有が必要である。しかし、０．６％を越えて含有さ
せると熱間加工性を著しく害するほか、靭性をも劣化さ
せるので上限を０．６％とした。
化物を形成し、高温強度を高めるために有効な元素であ
るが、この効果を得るためには少なくとも０．３％以上
の含有が必要である。しかし、０．６％を越えて含有さ
せると熱間加工性を著しく害するほか、靭性をも劣化さ
せるので上限を０．６％とした。
Ｓｉは脱酸を目的として添加されるほか、地質に固溶し
て素地を強化させる元素であるが、多量に含有すると酸
化鉛耐食性を低下させるので０．５％以下とした。
て素地を強化させる元素であるが、多量に含有すると酸
化鉛耐食性を低下させるので０．５％以下とした。
ＭｎはＮｉとともにオーステナイトを安定化させるほか
、Ｃ，Ｎの固溶量を増して高温強度を高め、かつ内燃機
関排気中の酸化鉛だけでなく硫化物その他の不純物に対
する耐食性も改善する元素であり、そのためには少なく
とも５％以上め含有が必要である。しかし、１５％を越
えて含有させると熱間加工性を低下させるので上限を１
５％とした。
、Ｃ，Ｎの固溶量を増して高温強度を高め、かつ内燃機
関排気中の酸化鉛だけでなく硫化物その他の不純物に対
する耐食性も改善する元素であり、そのためには少なく
とも５％以上め含有が必要である。しかし、１５％を越
えて含有させると熱間加工性を低下させるので上限を１
５％とした。
Ｓは本発明者らの研究の結果、酸化鉛耐食性を著しく害
する元素であることが明らかになったので、可能な限り
低くおさえるべきであるが、０％にすることは製造上不
可能であるため、害の少ない限界として０．００５％以
下とした。
する元素であることが明らかになったので、可能な限り
低くおさえるべきであるが、０％にすることは製造上不
可能であるため、害の少ない限界として０．００５％以
下とした。
ＮｉはＭｎと同様にオーステナイトを安定化させるとと
もに酸化鉛耐食性を改善するために最も有効な元素であ
り、そのためには少なくとも８％以上の含有が必要であ
る。しかし、１５％を越えて含有させても効果の向上が
小さくまた高価となるので、上限を１５％とした。
もに酸化鉛耐食性を改善するために最も有効な元素であ
り、そのためには少なくとも８％以上の含有が必要であ
る。しかし、１５％を越えて含有させても効果の向上が
小さくまた高価となるので、上限を１５％とした。
Ｃ「は酸化鉛耐食性および耐酸化性の改善に不可欠な元
素であり、そのためには少なくとも１５％の含有が必要
である。しかし、２５％を越えて含有させてもその効果
の向上が小さく、かつシグマ相の析出により熱間加工性
を劣化させるので上限を２５％とした。
素であり、そのためには少なくとも１５％の含有が必要
である。しかし、２５％を越えて含有させてもその効果
の向上が小さく、かつシグマ相の析出により熱間加工性
を劣化させるので上限を２５％とした。
Ｎはオーステナイトの安定化に有効であるとともに高温
強度を高める元素であるが、この効果を得るためには少
なくとも０．２％の含有が必要である。しかし、Ｎｉ添
加量が増加するとともにＮの固溶量が減少するので上限
を固溶限界の０６４５％とした。
強度を高める元素であるが、この効果を得るためには少
なくとも０．２％の含有が必要である。しかし、Ｎｉ添
加量が増加するとともにＮの固溶量が減少するので上限
を固溶限界の０６４５％とした。
Ａ１は脱酸を目的として添加される元素であるが、本発
明者らの研究によるとＳと同様に酸化鉛耐食性を著しく
低下させることが明らかになった。このためＡ１の含有
量を０．００５％以下とすることが望ましいが、酸化鉛
耐食性改善の効果が顕著に向上する限界として０．０１
％以下とした。
明者らの研究によるとＳと同様に酸化鉛耐食性を著しく
低下させることが明らかになった。このためＡ１の含有
量を０．００５％以下とすることが望ましいが、酸化鉛
耐食性改善の効果が顕著に向上する限界として０．０１
％以下とした。
Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗは本発明鋼には意図的には添加しな
いが、原料から混入する場合がある。しかし、いずれも
酸化鉛耐食性を害する元素であることが明らかとなった
ので、これらの元素の含有量の総和を０．１％以下とし
た。
いが、原料から混入する場合がある。しかし、いずれも
酸化鉛耐食性を害する元素であることが明らかとなった
ので、これらの元素の含有量の総和を０．１％以下とし
た。
（発明の効果）
本発明鋼は、従来自動車等の内燃機関の弁用材料として
多量に使用されている５ＵＩ（３５及び５ｔｌｌ！３７
に比べると、酸化鉛耐食性が格段と優れているので、ス
テライト合金の盛金を必要としない。高温引張強さも従
来鋼に比べて若干高い値を示す。また、硬さはステライ
ト合金よりも低いので、相手部材である弁座の損耗を減
少させることができる。
多量に使用されている５ＵＩ（３５及び５ｔｌｌ！３７
に比べると、酸化鉛耐食性が格段と優れているので、ス
テライト合金の盛金を必要としない。高温引張強さも従
来鋼に比べて若干高い値を示す。また、硬さはステライ
ト合金よりも低いので、相手部材である弁座の損耗を減
少させることができる。
以上のとおり、本発明鋼は特に有鉛ガソリン使用の内燃
機関の弁用材料として極めて優れた性能をもち、かつス
テライト盛金を必要としないので製造費も安価である。
機関の弁用材料として極めて優れた性能をもち、かつス
テライト盛金を必要としないので製造費も安価である。
（実施例）
つぎに、本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ、実施
例によって明らかにする。
例によって明らかにする。
第１表は本発明鋼、従来鋼及び比較鋼の化学成分を示し
、第２表は第１表に示す各画について、鍛造後、１０７
０℃で３０分間固溶化処理を施したのち水冷し、ついで
７５０℃で４時間時効処理を施したものの試験結果を示
す。
、第２表は第１表に示す各画について、鍛造後、１０７
０℃で３０分間固溶化処理を施したのち水冷し、ついで
７５０℃で４時間時効処理を施したものの試験結果を示
す。
（以下、余白）
・−宗
ρパ−
メＳミ１．．Ｗ″
ド パ′、７′
第１表において、Ａ、Ｂは従来鋼で、Ａは２２１−４Ｎ
、Ｂは２２１−１２Ｎテアリ、Ｃ〜Ｆは比較鋼、Ｇ〜Ｊ
は第１発明鋼、Ｋ〜Ｎは第２発明鋼である。
、Ｂは２２１−１２Ｎテアリ、Ｃ〜Ｆは比較鋼、Ｇ〜Ｊ
は第１発明鋼、Ｋ〜Ｎは第２発明鋼である。
第２表において酸化鉛耐食性については、９２０°Ｃに
加熱し、溶融した酸化船中に試料を１時間浸漬した場合
の単位表面積当たりの腐食減量によって比較し、高温引
張強さについては、前記熱処理を施した平行部直径５ｍ
ｍ 、同長さ２８ｍｍの試片を用いて９００°Ｃで測定
した。硬さは前記熱処理を施した試料を用いて常温で測
定した。
加熱し、溶融した酸化船中に試料を１時間浸漬した場合
の単位表面積当たりの腐食減量によって比較し、高温引
張強さについては、前記熱処理を施した平行部直径５ｍ
ｍ 、同長さ２８ｍｍの試片を用いて９００°Ｃで測定
した。硬さは前記熱処理を施した試料を用いて常温で測
定した。
第２表から明らかなように、酸化鉛による腐食減量は、
従来鋼のＡ鋼が２１．４ｇ／ｄｍ２ｈ、 Ｂ鋼が３２．
２ｇ／ｄｍ２ｈ、また比較ｇＡ（Ｃ〜Ｆ鋼）が１６．０
〜．２０．８ｇ／ｄｍ２ｈであるのに対して、第１発明
ｍ（Ｇ−Ｊｍ）か１３ｊ〜１４．１ｇ／ｄｍ２ｈ、第２
発明鋼（Ｋ〜Ｎ鋼）が１１．２〜１２．９ｇ／ｄｍ２ｈ
てあって、第１発明鋼、第２発明鋼の順に従来鋼と比べ
て酸化鉛耐食性の顕著な改善か示されている。 このよ
うな結果が得られた理由としては、従来鋼のＡｍでは本
発明鋼に比べてＮｉ含有量が低く、かつＳ含有量が高い
ためであり、Ｂ＃４ではＳ含有量が高（Ｍｎ含有量が低
いことによる。比較鋼のＣ〜Ｆ鋼では、いずれもＳ含有
量が高く、Ｎｉ含有量が低いか、又はＡＩ含有量が高い
ためである。また、第２発明鋼が第１発明鋼よりも高い
耐食性を示しているのは、主としてＭｏ。
従来鋼のＡ鋼が２１．４ｇ／ｄｍ２ｈ、 Ｂ鋼が３２．
２ｇ／ｄｍ２ｈ、また比較ｇＡ（Ｃ〜Ｆ鋼）が１６．０
〜．２０．８ｇ／ｄｍ２ｈであるのに対して、第１発明
ｍ（Ｇ−Ｊｍ）か１３ｊ〜１４．１ｇ／ｄｍ２ｈ、第２
発明鋼（Ｋ〜Ｎ鋼）が１１．２〜１２．９ｇ／ｄｍ２ｈ
てあって、第１発明鋼、第２発明鋼の順に従来鋼と比べ
て酸化鉛耐食性の顕著な改善か示されている。 このよ
うな結果が得られた理由としては、従来鋼のＡｍでは本
発明鋼に比べてＮｉ含有量が低く、かつＳ含有量が高い
ためであり、Ｂ＃４ではＳ含有量が高（Ｍｎ含有量が低
いことによる。比較鋼のＣ〜Ｆ鋼では、いずれもＳ含有
量が高く、Ｎｉ含有量が低いか、又はＡＩ含有量が高い
ためである。また、第２発明鋼が第１発明鋼よりも高い
耐食性を示しているのは、主としてＭｏ。
Ｎｂ、Ｖ、Ｗの含有量の総和が０．１％より低いためで
ある。
ある。
高温における引張強さは、従来鋼のＡｍが１９．４ｋｇ
ｆ／ｍｍ２、Ｂ鋼が１３．８ｋｇｆ／ｍｍ２、また比較
鋼（Ｃ〜Ｆ鋼）が１９．０〜２０．１ｋｇｆ／ｍｍ２で
あるのに対して、第１発明＃ｌ（Ｇ〜Ｊ鋼）が１９．６
〜２０．１ｋｇｆ／ｍｍ２、第２発明鋼（Ｋ〜Ｎ鋼）が
１９．’ｊ〜２０．４ｋｇｆ／ｍｍ２と従来鋼と比べて
若干ではあるが高い値となっている。従来鋼のＢ鋼の高
温引張強さが低いのは、主としてＣおよびＭｎの含有量
が低いためである。
ｆ／ｍｍ２、Ｂ鋼が１３．８ｋｇｆ／ｍｍ２、また比較
鋼（Ｃ〜Ｆ鋼）が１９．０〜２０．１ｋｇｆ／ｍｍ２で
あるのに対して、第１発明＃ｌ（Ｇ〜Ｊ鋼）が１９．６
〜２０．１ｋｇｆ／ｍｍ２、第２発明鋼（Ｋ〜Ｎ鋼）が
１９．’ｊ〜２０．４ｋｇｆ／ｍｍ２と従来鋼と比べて
若干ではあるが高い値となっている。従来鋼のＢ鋼の高
温引張強さが低いのは、主としてＣおよびＭｎの含有量
が低いためである。
硬さについては、従来鋼と変わりなく、ステライトより
はいずれもかなり低い値となっている。
はいずれもかなり低い値となっている。
なお、Ｂ鋼は引張強さと同じ理由で硬さも極めて低い。
Claims (2)
- （１）重量比にして、Ｃ：０．３〜０．６％、Ｓｉ：０
．５％以下、Ｍｎ：５〜１５％、Ｓ：０．００５％以下
、Ｎｉ：８〜１５％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎ：０．２
０〜０．４５％、Ａｌ：０．０１％以下、残部がＦｅ及
び不純物元素からなることを特徴とする酸化鉛耐食性、
高温強度の優れたエンジンバルブ用鋼。 - （２）重量比にして、Ｃ：０．３〜０．６％、Ｓｉ：０
．５％以下、Ｍｎ：５〜１５％、Ｓ：０．００５％以下
、Ｎｉ：８〜１５％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎ：０．２
０〜０．４５％、Ａｌ：０．０１％以下、残部がＦｅ及
び不純物元素からなり、かつ不純物中のＭｏ、Ｎｂ、Ｖ
、Ｗの含有量の総和が０．１％以下であることを特徴と
する酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33183487A JPH01172551A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33183487A JPH01172551A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172551A true JPH01172551A (ja) | 1989-07-07 |
| JPH0579749B2 JPH0579749B2 (ja) | 1993-11-04 |
Family
ID=18248166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33183487A Granted JPH01172551A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 酸化鉛耐食性、高温強度の優れたエンジンバルブ用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172551A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015507699A (ja) * | 2011-12-28 | 2015-03-12 | ポスコ | 被削性及び溶接熱影響部の靱性に優れた耐磨耗オーステナイト系鋼材及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP33183487A patent/JPH01172551A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015507699A (ja) * | 2011-12-28 | 2015-03-12 | ポスコ | 被削性及び溶接熱影響部の靱性に優れた耐磨耗オーステナイト系鋼材及びその製造方法 |
| US9650703B2 (en) | 2011-12-28 | 2017-05-16 | Posco | Wear resistant austenitic steel having superior machinability and toughness in weld heat affected zones thereof and method for producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0579749B2 (ja) | 1993-11-04 |
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