JPH01259140A - 排気弁用Ｎｉ基合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用エンジンの排気弁用材料として、ステ
ライト肉盛を必要としない比較的安価な合金に関するも
のである。

従来自動車用エンジンの排気弁には２１−４Ｎ鋼が使わ
れてきたが、最近になってエンジンの高出力に伴ない、
２ｌ−４Ｎ鋼では高温強度が不足する場合が多くなった
。このような事態に対処す石ために、２ｌ−４Ｎにステ
ライトの肉盛を施した排気弁や、インコネル７５１の名
で知られるＮｉ基会合金製排気弁が実用化されているが
、これらはいずれも高価である欠点がある。そこで特開
昭５６−２０１４８号公報などに記載された、Ｎｉ量を
５０％以下とした安価な合金が開発されるようになった
が、本発明者らの研究でこれらの低Ｎｉ合金は酸化鉛に
対する耐食性が十分でなく、実用上大きな問題を残して
いることが明らかになった。

本発明は、ステライトの肉盛を必要としない程度に十分
高温強度が高く、酸化鉛に対する耐食性がステライトの
肉盛を施した排気弁やインコネル７５１製の排気弁と同
等で、価格がこれらより安価な排気弁用合金を提供する
ことを目的としたものである。

本発明は重量比でＣｏ、１％以下、Ｓｉ　０．５％以下
、Ｍｎ　１．０％以下、Ｎｉ　５２−６３％、Ｃｒ１８
−２５％、　、ＩＮ！　０．５−２．０％、　Ｔ１１．
５〜３．５％、　Ｎｂ　０．３〜１．５％を含み、ざら
に０．０２％以下のＢ、　　０．２％以下のＺｒ。

０．０５％以下のＭｇのうちの１種または２種以上を含
有し、残部が不純物を除き本質的にＦｅよりなることを
特徴とする排気弁用Ｎｉ基合金である。

Ｃは本発明合金にあってはクリープ破断延性を付与する
ために若干量は必要であるが、　０．１％を越えるとＭ
Ｃ型炭化物が過剰となって熱間および冷開の加工性を劣
化させるので　０．１％以下に限定する。

Ｓｉは本発明合金にあっては脱酸剤として添加されるも
ので、０．５％を越えると熱間加工性、高温強度および
酸化鉛に対する耐食性に有害であるので０．５％以下に
限定する。

ＭｎもＳｉ　と同様、本発明合金にあっては脱酸剤とし
て添加される元素であるが、１．０％を越えると高温強
度を低下させるので　１．０％以下に限定する。

Ｎ１は本発明合金においては（１）ガンマプライム相を
生成する　（２）オーステナイトを安定化させる（３）
酸化鉛に対する耐食性を高めるなどの作用がある。特に
（３）の作用については５２〜５３％のＮｌ量を境にし
て遷移点があり、この遷移量以下では酸化鉛に対する耐
食性が不安定で、場合によっては着しく大きな嶌食量を
示すことがあるが、この遷移量以上では酸化鉛に対する
耐食性が安定して良好になる。このため本発明合金では
Ｎｉ量の下限を５２％に限定するが、Ｎ１量の上限につ
いては価格をなるべく低く抑えるためにインコネル７５
１より少なくとも１０％Ｎ１量を低くする目的で６３％
に限定する。

Ｃｒは本発明合金にあっては耐酸化性および耐硫化性を
イ」与するために不可欠な元素であり、特にインコネル
７５コの問題魚である耐硫化性を十分付与するために最
低１８％含有させることが望ましいが、２５％を越える
とＣｒはオーステナイトを不安定化し、Ｃｒに富んだα
′相を析出して高温強度（特にクリープ破断強度）を低
めるので１８〜２５％に限定する。

Ａ１は本発明合金にあってはオーステナイト粒トリック
スから〃ンマプライム相を析出させ、合金を強化するの
に不可欠の元素であり、十分な強化作用を達成するため
には最低０．５％を必要とするが、２．０％を越えると
熱間加工が着しく困難になるので０．５〜２．０％に限
定する。

Ｔｉ　もＡＩと同様、本発明合金にあっては〃ンマプラ
イム相を析出させて合金を強化するのに不可欠の元素で
あり、十分な効果を得るために最低１．５％を必要とす
るが、３．５％を越えると熱間加工性が者しく悪くなる
ので１．５〜３．５％に限定する。

Ｎｂは本発明合金にあってはＡＩやＴｉ　と同様〃ンマ
プライム相を生成するが、少量のＮｂが固溶するとガン
マプライム相が強化され、合金の高温強度が高まるので
、その効果を十分発揮させるために最低０．３％は必要
であるが、１．５％を越えるとガンマプライムが不安定
化するので０．３〜１．５％に限定する。

Ｂ、ＺｒおよびＭｇはいずれもオーステナイト粒界を強
化して高温の延性を高めるのに有効な元素であり、特に
〃ンマプライム生成元素としてＮｂを含む本発明合金で
はＮｂを含まない合金に比べて高温の強度は高いが延性
が低くなるので、これらの元素のうちの少なくとも１種
または２種以上を若干量含ませることが最低必要である
。しかし、これらの元素を過度に多量に含有すると初期
溶融温度が低下し、熱間加工性が劣化するので、本発明
合金にあってはＢ５ＺｒおよびＭｇをそれぞれ０．０２
％以下、０．２％以下、０．０５％以下に限定する。

次に実施例について述べる。第１表に本発明合金の特性
を実験合金および従来合金と比較するために用いた試料
の化学組成を示す。これらの試料はいずれも鍛造または
圧延棒材である。

第１表でＮｏ、１およびＮｏ、４は本発明合金、Ｎｏ、
５−　　Ｎｏ、１３は実験合金、Ｎｏ、１４−Ｎｏ。

１６はそれぞれインコネル７５１、ニモニック８０Ａお
よび２１−４Ｎに相当する従来合金である。

第１表のＮｏ、１−　　Ｎｏ、１５の合金には　１０５
０”ＣＸ１５ｍ１ｎ油冷＋７５０°ＣＸ４ｈ空冷の熱処
理を施し、またＮｏ、１６には１１５０℃Ｘ３０ｍ１ｎ
水冷＋８００　’ＣＸ　４１１空冷の熱処理を施しで各
種試験に供した。

第２表には　８００″Ｃおよび９００°Ｃの０．２％耐
力、８００℃の１００時間クリープ破断強度、９２０°
Ｃの溶融ｐｂｏおよび溶融（６０％ｐｂｏ十４０％Ｐｂ
Ｓ□＋）中での腐食減量を示す。

第２表から分かるように、Ｎｏ、７を除く実験合金はす
べてＰｂＯ中の腐食減量が者しく天外いが、これはこれ
らの実験合金がいずれもＮｉ量が５２％以下と低いため
である。実験合金のうちＮｉ量が５４．６％のＮｏ、７
はＰｂＯ腐食減量に関する限り良好であるが、８００°
Ｃの耐力、クリープ破断強度および６０％ＰｂＯ＋４０
％ＰｂＳＯ４に対する腐食減量の点で本発明合金に及ば
ない。このことは本発明合金におけるＮｂの有効性を実
証しているものである。　（実験合金Ｎｏ、７はＮｂを
含有していない。） 本発明合金はインコネル７５１　　（Ｎｏ、１４）と比
べて、耐力やクリープ破断強度は同等であり、ＰｂＯに
対する耐食性はやや劣るものの実用上問題のないレベル
である。一方　６０％ＰｂＯ＋４０％ｐｂｓｏ、に対す
る耐食性は優れていることがら、耐食性のバランスはむ
しろやや優れていると言えよう。なお従来合金のうちニ
モニック８０Ａ（Ｎｏ、１３）は価格も高いが、高温の
耐力が低く、また２ｌ−４Ｎ鋼は全般に高温強度が不足
し、ＰｂＯに対する耐食性も十分でないことが分かる。

以上述べたことから、本発明合金は従来合金のインコネ
ル７５１とほぼ同等の排気弁用合金としての特性を持つ
ことが明らかであるが、インコネル７５１（Ｎｉ１７０
％以上）より少なくとも７％以上通常約１５％Ｎｉ量が
低い分だけ価格が安価であるから、従来よりも低価格の
自動車用エンジンの排気弁用材料を提供することができ
工業的効果が大きいものである。

代理人　弁理士　　本　　間　　　　　崇手続補正書（
方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６３年　特　許　願第９５７３１　号２、発明の名
称 排気弁用Ｎｉ基合金 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特　　許　　出願人体　所　東京
都千代田区丸の内二丁目１番２号氏　名（名称）（５０
８）日立金属株式会社代表者　松　野　浩　二（ばか１
名） ４゛　イ曳　　　１１！　　　ノゝ　　　〒１００　電
０３−２４２−３８００（イ曳）５、補正の対象 委任状および明細書の「発明の名称」の欄。

補正の内容 １、委任状１通を添付のとおり補充する。

２、明細書第１頁の発明の名称を「排気弁用Ｎｉ基合金
」と訂正する。

以　　　上 手続補正書く自制 昭和６３年６　月３日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比でＣ０．１％以下、Ｓｉ０．５％、Ｍｎ１．０％
   、Ｎｉ５２〜６３％、Ｃｒ１８〜２５％、Ａｌ０．５〜
   ２．０％、Ｔｉ１．５〜３．５％、Ｎｂ０．３〜１．５
   ％を含み、さらに０．０２％以下のＢ、０．２％以下の
   Ｚｒ、０．０５％以下のＭｇのうちの１種または２種以
   上を含有し、残部が不純物を除き本質的にＦｅよりなる
   ことを特徴とする排気弁用Ｎｉ基合金。