JPH0368930B2 - - Google Patents
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- JPH0368930B2 JPH0368930B2 JP62038858A JP3885887A JPH0368930B2 JP H0368930 B2 JPH0368930 B2 JP H0368930B2 JP 62038858 A JP62038858 A JP 62038858A JP 3885887 A JP3885887 A JP 3885887A JP H0368930 B2 JPH0368930 B2 JP H0368930B2
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- Japan
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- steel
- stress corrosion
- corrosion cracking
- aging treatment
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、自動車やオートバイ等のエンジンを
構成する金属ガスケツト部品として、使用に供せ
られるステンレス鋼板に関するものである。 （従来の技術） 従来は、エンジンガスケツト用素材としてアス
ベスト等が使用されてきたが、エンジン性能向上
のために近年金属製のメタルガスケツトが使用さ
れつつある。メタルガスケツト用素材としては、
バネ特性の優れたSUS301鋼が主に使用されてい
る。メタルガスケツトとしては0.1〜0.4mm厚程度
の薄板を用い、燃焼室の周囲及び水孔・油孔の周
囲にビードを形成し、このビードを締め付けた時
に発生する高圧面にてガス・水・油をシールす
る。（公知技術実開昭60−178349号公報、特開昭
61−88076号公報。） （発明が解決しようとする問題点） メタルガスケツトに使用されているSUS301鋼
には、シリンダヘツドガスケツトの様な腐食環境
下にて高い応力がかかる状況で応力腐食割れが生
じやすい問題点がある。特に高温で酸性環境下に
ある燃焼室の周囲のビード部では、応力腐食割れ
による亀裂発生が著しい。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、SUS301鋼よりも耐応力腐食割れ特
性が良好で、かつバネ特性やメタルガスケツト用
素材として必要な他の特性がSUS301鋼程度かそ
れ以上であり、更にSUS301鋼程度のコストであ
る、メタルガスケツト用ステンレス鋼板を供する
ことを目的とする。 本発明は、上記目的を達成するために、メタル
ガスケツト用部品に適したステンレス鋼の製造法
を特定したもので、その要旨とするところは、重
量百分率で、 Ｃ；0.03％以下、Cr；15.0〜20.0％、 Ni；5.0〜10.0％、Ｎ；0.08〜0.30％、 を含み、残部はFe及び不可避元素から成るステ
ンレス鋼に、圧下率で30％以上の最終冷間圧延を
施した後、300℃以上600℃以下の温度範囲で10秒
間以上の時効処理を施すことである。 （作用） まず、本発明において鋼組成を上述の如く限定
した理由を述べる。 （炭素） 炭素含有量を0.03％以下に限定した
理由は、耐応力腐食割れ特性を向上させる為であ
る。通常、固溶Ｃ量は高い方が耐応力腐食割れ特
性には良いが、本発明者等は、本発明鋼の様に冷
間加工後時効処理を施す場合には、炭素含有量を
0.03％以下とすることで耐応力腐食割れ特性が向
上することを見出した。又、下限については特に
限定しないが、通常0.001％以下に溶製すること
は困難であり、かつコストの上昇をもたらすの
で、0.001％以上であることが、望ましい。 （Cr） Cr含有量を15.0％以上と限定した理由
は、これ未満のCr量では耐食性及び耐熱性が劣
るためである。また、20.0％超では上記効果が飽
和しかつ経済的でもないので、20.0％以下と限定
した。 （Ni） Ni含有量を5.0％以上と限定した理由
は、これ未満のNi量では耐食性及び耐熱性が劣
るためである。また、10.0％超では上記効果が飽
和しかつ経済的でもないので、10.0％以下と限定
した。 （窒素） 窒素含有量はバネ限界値（Kb値）
向上及び耐食性向上の為に0.08％以上と限定し
た。特に本発明鋼の様にＣ含有量を低くした場合
には、時効処理によりバネ特性等を向上させるた
めに0.08％以上含有させることは必須である。ま
た、上限は上記効果の飽和及びブローホール発生
の観点より、0.30％以下とした。 また、エンジンガスケツトとして使用する上で
必要なバネ特性を得るために、本発明では最終冷
間加工を加えた後に時効処理を実施する。エンジ
ンガスケツトとして使用するためには、バネ限界
値（Kb値）で55Kg／mm2以上が必要であり、本発
明鋼では30％以上の最終冷間圧延を加えかつ300
℃以上600℃以下の温度範囲で10秒間以上の時効
処理を施すことにより、該目標を達成できる。こ
こで、最終冷間圧延圧下率を30％以上と限定した
理由は、これ未満の圧下率では上述のKb値乃至
強度を確保できないためである。最終冷間圧延圧
下率の上限については特に限定しないが、本発明
鋼ではγ相が不安定で冷間加工時に加工誘起マル
テンサイトを生成するため、通常の冷間圧延機で
は高々80％までである。また、時効処理温度範囲
の下限を300℃とした理由は、これ未満の温度で
はＣ、Ｎの拡散が不十分でKb値乃至強度を向上
させ得ず、かつ後述の耐応力腐食割れ特性が向上
しないからである。もつとも、300℃未満の温度
域でも生産コストを無視して長時間保持すれば効
果があることは言うまでもない。時効処理温度範
囲の上限を600℃とした理由は、これ以上の温度
では回復の大幅な進行乃至再結晶が生じて軟化す
るからである。次に、時効処理保持時間の下限を
10秒間とした理由は、これ未満の時間ではKb値
乃至強度及び耐応力腐食割れ特性が必ずしも上昇
せず、かつ板厚方向で強度等のバラつきが生じる
からである。時効処理保持時間の上限については
特に限定しないが、生産コストの観点からは高々
60分までである。更に言うまでもないが、時効処
理温度が高い程時効処理保持時間は短くて良い。 耐応力腐食割れ特性について述べると、本発明
鋼は冷間圧延後ではSUS301材と同程度である
が、上記の時効処理を与えることにより本発明鋼
の耐応力腐食割れ特性は飛躍的に向上する（第１
図参照）。この理由については、現在のところ明
確ではないが、以下の様に考えられる。 本発明鋼やSUS301鋼では、冷間圧延後上記の
時効処理を与えると強度及びKb値が上昇する。
これは、転位構造（転位セル）の再配列乃至は
Ｃ、Ｎが転位近傍に拡散してコツトレル雰囲気を
形成することによると考えられる。即ち、時効処
理によつて冷延ままの状態より転位の移動が困難
になつたと考えられる。これは、応力腐食割れ発
生の起点となる辷りステツプ形成の観点より、耐
応力腐食割れ特性を向上させる方向である。しか
るに、Ｃ含有量の高いSUS301鋼では第１図に示
す様に向上効果は認められない。この理由は、時
効処理時にCr炭化物が粒界に析出することによ
るCr欠乏層の形成（即ち鋭敏化）のためであり、
Ｃ含有量の低い本発明鋼では著しい耐応力腐食割
れ特性向上効果が認められる。 尚、言うまでもないが、単にＣ含有量を低減し
ただけでは、メタルガスケツト材として必要な諸
特性（強度、バネ特性等）が得られない。これを
Ｎ添加により克服したところが、本発明の最大の
要件である。 以下に、本発明を実施例に従つて詳細に説明す
る。 （実施例） 通常の溶製法に従つて第１表に示した化学成分
を有する200mm厚のCCスラブを製造し、熱間圧延
により3.0mm厚のホツトコイルとした後、1120℃
の熱延板焼鈍後、二回冷間圧延法で0.36mm厚の冷
延鋼板とした。この冷延鋼板を溶体化処理（1120
℃×10sec→強制空冷）した後、0.20mm厚まで冷
間圧延（圧下率45％）して、サンプルを採取し
た。更に、該鋼板を450℃で５分間時効処理して、
サンプルを採取した。
構成する金属ガスケツト部品として、使用に供せ
られるステンレス鋼板に関するものである。 （従来の技術） 従来は、エンジンガスケツト用素材としてアス
ベスト等が使用されてきたが、エンジン性能向上
のために近年金属製のメタルガスケツトが使用さ
れつつある。メタルガスケツト用素材としては、
バネ特性の優れたSUS301鋼が主に使用されてい
る。メタルガスケツトとしては0.1〜0.4mm厚程度
の薄板を用い、燃焼室の周囲及び水孔・油孔の周
囲にビードを形成し、このビードを締め付けた時
に発生する高圧面にてガス・水・油をシールす
る。（公知技術実開昭60−178349号公報、特開昭
61−88076号公報。） （発明が解決しようとする問題点） メタルガスケツトに使用されているSUS301鋼
には、シリンダヘツドガスケツトの様な腐食環境
下にて高い応力がかかる状況で応力腐食割れが生
じやすい問題点がある。特に高温で酸性環境下に
ある燃焼室の周囲のビード部では、応力腐食割れ
による亀裂発生が著しい。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、SUS301鋼よりも耐応力腐食割れ特
性が良好で、かつバネ特性やメタルガスケツト用
素材として必要な他の特性がSUS301鋼程度かそ
れ以上であり、更にSUS301鋼程度のコストであ
る、メタルガスケツト用ステンレス鋼板を供する
ことを目的とする。 本発明は、上記目的を達成するために、メタル
ガスケツト用部品に適したステンレス鋼の製造法
を特定したもので、その要旨とするところは、重
量百分率で、 Ｃ；0.03％以下、Cr；15.0〜20.0％、 Ni；5.0〜10.0％、Ｎ；0.08〜0.30％、 を含み、残部はFe及び不可避元素から成るステ
ンレス鋼に、圧下率で30％以上の最終冷間圧延を
施した後、300℃以上600℃以下の温度範囲で10秒
間以上の時効処理を施すことである。 （作用） まず、本発明において鋼組成を上述の如く限定
した理由を述べる。 （炭素） 炭素含有量を0.03％以下に限定した
理由は、耐応力腐食割れ特性を向上させる為であ
る。通常、固溶Ｃ量は高い方が耐応力腐食割れ特
性には良いが、本発明者等は、本発明鋼の様に冷
間加工後時効処理を施す場合には、炭素含有量を
0.03％以下とすることで耐応力腐食割れ特性が向
上することを見出した。又、下限については特に
限定しないが、通常0.001％以下に溶製すること
は困難であり、かつコストの上昇をもたらすの
で、0.001％以上であることが、望ましい。 （Cr） Cr含有量を15.0％以上と限定した理由
は、これ未満のCr量では耐食性及び耐熱性が劣
るためである。また、20.0％超では上記効果が飽
和しかつ経済的でもないので、20.0％以下と限定
した。 （Ni） Ni含有量を5.0％以上と限定した理由
は、これ未満のNi量では耐食性及び耐熱性が劣
るためである。また、10.0％超では上記効果が飽
和しかつ経済的でもないので、10.0％以下と限定
した。 （窒素） 窒素含有量はバネ限界値（Kb値）
向上及び耐食性向上の為に0.08％以上と限定し
た。特に本発明鋼の様にＣ含有量を低くした場合
には、時効処理によりバネ特性等を向上させるた
めに0.08％以上含有させることは必須である。ま
た、上限は上記効果の飽和及びブローホール発生
の観点より、0.30％以下とした。 また、エンジンガスケツトとして使用する上で
必要なバネ特性を得るために、本発明では最終冷
間加工を加えた後に時効処理を実施する。エンジ
ンガスケツトとして使用するためには、バネ限界
値（Kb値）で55Kg／mm2以上が必要であり、本発
明鋼では30％以上の最終冷間圧延を加えかつ300
℃以上600℃以下の温度範囲で10秒間以上の時効
処理を施すことにより、該目標を達成できる。こ
こで、最終冷間圧延圧下率を30％以上と限定した
理由は、これ未満の圧下率では上述のKb値乃至
強度を確保できないためである。最終冷間圧延圧
下率の上限については特に限定しないが、本発明
鋼ではγ相が不安定で冷間加工時に加工誘起マル
テンサイトを生成するため、通常の冷間圧延機で
は高々80％までである。また、時効処理温度範囲
の下限を300℃とした理由は、これ未満の温度で
はＣ、Ｎの拡散が不十分でKb値乃至強度を向上
させ得ず、かつ後述の耐応力腐食割れ特性が向上
しないからである。もつとも、300℃未満の温度
域でも生産コストを無視して長時間保持すれば効
果があることは言うまでもない。時効処理温度範
囲の上限を600℃とした理由は、これ以上の温度
では回復の大幅な進行乃至再結晶が生じて軟化す
るからである。次に、時効処理保持時間の下限を
10秒間とした理由は、これ未満の時間ではKb値
乃至強度及び耐応力腐食割れ特性が必ずしも上昇
せず、かつ板厚方向で強度等のバラつきが生じる
からである。時効処理保持時間の上限については
特に限定しないが、生産コストの観点からは高々
60分までである。更に言うまでもないが、時効処
理温度が高い程時効処理保持時間は短くて良い。 耐応力腐食割れ特性について述べると、本発明
鋼は冷間圧延後ではSUS301材と同程度である
が、上記の時効処理を与えることにより本発明鋼
の耐応力腐食割れ特性は飛躍的に向上する（第１
図参照）。この理由については、現在のところ明
確ではないが、以下の様に考えられる。 本発明鋼やSUS301鋼では、冷間圧延後上記の
時効処理を与えると強度及びKb値が上昇する。
これは、転位構造（転位セル）の再配列乃至は
Ｃ、Ｎが転位近傍に拡散してコツトレル雰囲気を
形成することによると考えられる。即ち、時効処
理によつて冷延ままの状態より転位の移動が困難
になつたと考えられる。これは、応力腐食割れ発
生の起点となる辷りステツプ形成の観点より、耐
応力腐食割れ特性を向上させる方向である。しか
るに、Ｃ含有量の高いSUS301鋼では第１図に示
す様に向上効果は認められない。この理由は、時
効処理時にCr炭化物が粒界に析出することによ
るCr欠乏層の形成（即ち鋭敏化）のためであり、
Ｃ含有量の低い本発明鋼では著しい耐応力腐食割
れ特性向上効果が認められる。 尚、言うまでもないが、単にＣ含有量を低減し
ただけでは、メタルガスケツト材として必要な諸
特性（強度、バネ特性等）が得られない。これを
Ｎ添加により克服したところが、本発明の最大の
要件である。 以下に、本発明を実施例に従つて詳細に説明す
る。 （実施例） 通常の溶製法に従つて第１表に示した化学成分
を有する200mm厚のCCスラブを製造し、熱間圧延
により3.0mm厚のホツトコイルとした後、1120℃
の熱延板焼鈍後、二回冷間圧延法で0.36mm厚の冷
延鋼板とした。この冷延鋼板を溶体化処理（1120
℃×10sec→強制空冷）した後、0.20mm厚まで冷
間圧延（圧下率45％）して、サンプルを採取し
た。更に、該鋼板を450℃で５分間時効処理して、
サンプルを採取した。
【表】
この時の耐応力腐食割れ特性を第１図に、機械
特性及びバネ特性を第２表に示す。耐応力腐食割
れ特性は、0.20mm厚のサンプルを0.20×10×７
（mm3）に切断し、半径７mmのＵ曲げ拘束をしたま
まで沸騰飽和食塩水中に浸漬保持したときの破断
時間で評価した。
特性及びバネ特性を第２表に示す。耐応力腐食割
れ特性は、0.20mm厚のサンプルを0.20×10×７
（mm3）に切断し、半径７mmのＵ曲げ拘束をしたま
まで沸騰飽和食塩水中に浸漬保持したときの破断
時間で評価した。
【表】
第１図より、比較鋼のSUS301鋼に比較して、
本発明鋼は時効後の応力腐食割れ特性が極めて良
好であることがわかる。また、第２表より機械特
性及びバネ特性はほぼ同程度であることが認めら
れる。 更に、メタルガスケツト用素材としての適否を
評価するために、時効処理後のサンプルについ
て、板にビード形状を円目状に成形した試験片を
用い、シール性、ヘタリ性及び振動疲労特性を評
価した。 シール特性については、密閉部に空気を吹き込
み空気の漏れを試験したところ、両鋼種とも空気
漏れは生じなかつた。 また、ヘタリ性については、ビード部を繰り返
し圧縮した時の圧縮荷重を測定したところ、本発
明鋼はSUS301鋼と同程度の荷重を示した。 振動疲労特性については、該試験片１を第２図
に示す様に振動フランジ３で締め付けて振幅４を
与え、評価した。その結果を第３表に示す。
本発明鋼は時効後の応力腐食割れ特性が極めて良
好であることがわかる。また、第２表より機械特
性及びバネ特性はほぼ同程度であることが認めら
れる。 更に、メタルガスケツト用素材としての適否を
評価するために、時効処理後のサンプルについ
て、板にビード形状を円目状に成形した試験片を
用い、シール性、ヘタリ性及び振動疲労特性を評
価した。 シール特性については、密閉部に空気を吹き込
み空気の漏れを試験したところ、両鋼種とも空気
漏れは生じなかつた。 また、ヘタリ性については、ビード部を繰り返
し圧縮した時の圧縮荷重を測定したところ、本発
明鋼はSUS301鋼と同程度の荷重を示した。 振動疲労特性については、該試験片１を第２図
に示す様に振動フランジ３で締め付けて振幅４を
与え、評価した。その結果を第３表に示す。
【表】
○は、破断しなかつたことを意味し、
×は、破断したことを意味する。
第３表より本発明鋼の振動疲労特性はSUS301
鋼より良好であることが認められた。 （発明の効果） 以上詳述した様に、本発明鋼は従来のメタルガ
スケツト用素材であるSUS301鋼に比較して、耐
応力腐食特性が著しく向上しており、かつメタル
ガスケツト用素材として必要なバネ特性や振動疲
労特性等はSUS301鋼と同程度かあるいはそれ以
上であり、更にそのコストもSUS301鋼と同程度
である等、産業上裨益するところ大である。
×は、破断したことを意味する。
第３表より本発明鋼の振動疲労特性はSUS301
鋼より良好であることが認められた。 （発明の効果） 以上詳述した様に、本発明鋼は従来のメタルガ
スケツト用素材であるSUS301鋼に比較して、耐
応力腐食特性が著しく向上しており、かつメタル
ガスケツト用素材として必要なバネ特性や振動疲
労特性等はSUS301鋼と同程度かあるいはそれ以
上であり、更にそのコストもSUS301鋼と同程度
である等、産業上裨益するところ大である。
第１図は、本発明鋼と比較鋼（SUS301鋼）
を、溶体化処理後45％冷延して0.20mm厚にした時
及びその後450℃で５分間時効処理した時の、沸
騰飽和食塩水中で応力腐食割れを生じるまでの時
間を示す図、第２図は、メタルガスケツト用素材
として必要な振動疲労特性の評価試験法の概要を
示す図である。
を、溶体化処理後45％冷延して0.20mm厚にした時
及びその後450℃で５分間時効処理した時の、沸
騰飽和食塩水中で応力腐食割れを生じるまでの時
間を示す図、第２図は、メタルガスケツト用素材
として必要な振動疲労特性の評価試験法の概要を
示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量百分率で、 Ｃ；0.03％以下、 Cr；15.0〜20.0％、 Ni；5.0〜10.0％、 Ｎ；0.08〜0.30％ を含み、残部はFe及び不可避元素から成るステ
ンレス鋼に、圧下率で30％以上の最終冷延を施し
た後、300℃以上600℃以下の温度範囲で10秒間以
上の時効処理を施すことを特徴とする耐応力腐食
割れ特性及びバネ特性の優れたエンジンガスケツ
ト用ステンレス鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3885887A JPS63206429A (ja) | 1987-02-21 | 1987-02-21 | 耐応力腐食割れ特性及びバネ特性の優れたエンジンガスケット用ステンレス鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3885887A JPS63206429A (ja) | 1987-02-21 | 1987-02-21 | 耐応力腐食割れ特性及びバネ特性の優れたエンジンガスケット用ステンレス鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63206429A JPS63206429A (ja) | 1988-08-25 |
| JPH0368930B2 true JPH0368930B2 (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=12536899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3885887A Granted JPS63206429A (ja) | 1987-02-21 | 1987-02-21 | 耐応力腐食割れ特性及びバネ特性の優れたエンジンガスケット用ステンレス鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63206429A (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP3289947B2 (ja) * | 1992-03-30 | 2002-06-10 | 日新製鋼株式会社 | 温水環境で使用する耐応力腐食割れ特性に優れた高強度ばね用ステンレス鋼の製造方法 |
| JP4321066B2 (ja) | 2001-04-27 | 2009-08-26 | 住友金属工業株式会社 | 金属ガスケットとその素材およびそれらの製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS4916011A (ja) * | 1972-04-10 | 1974-02-13 | Sulzer Ag | |
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-
1987
- 1987-02-21 JP JP3885887A patent/JPS63206429A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS4916011A (ja) * | 1972-04-10 | 1974-02-13 | Sulzer Ag | |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS63206429A (ja) | 1988-08-25 |
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