JPH0765110B2 - バネ特性及び耐応力腐食割れ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 - Google Patents
バネ特性及び耐応力腐食割れ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Info
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- JPH0765110B2 JPH0765110B2 JP3885787A JP3885787A JPH0765110B2 JP H0765110 B2 JPH0765110 B2 JP H0765110B2 JP 3885787 A JP3885787 A JP 3885787A JP 3885787 A JP3885787 A JP 3885787A JP H0765110 B2 JPH0765110 B2 JP H0765110B2
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車やオードバイ等のエンジンを構成する
金属ガスケッ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。
金属ガスケッ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、エンジンガスケッ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ットが使用されつつある。メタルガ
スケット用素材としては、バネ特性の優れたSUS301鋼が
主に使用されている。メタルガスケットとしては0.1〜
0.4mm厚程度の薄板を用い、燃焼性の周囲及び水孔・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・油をシールする構造に
なっている。（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） メタルガスケットに使用されているSUS301鋼には、シリ
ンダヘッドガスケッ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。
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ットが使用されつつある。メタルガ
スケット用素材としては、バネ特性の優れたSUS301鋼が
主に使用されている。メタルガスケットとしては0.1〜
0.4mm厚程度の薄板を用い、燃焼性の周囲及び水孔・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・油をシールする構造に
なっている。（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） メタルガスケットに使用されているSUS301鋼には、シリ
ンダヘッドガスケッ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ット用素材として必要
な他の諸特性がSUS301鋼程度はそれ以上である、メタル
ガスケット用ステンレス鋼板を供することを目的とす
る。
で、かつバネ特性やメタルガスケット用素材として必要
な他の諸特性がSUS301鋼程度はそれ以上である、メタル
ガスケッ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、メタルガスケッ
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;0.03〜0.10％、Si;5.0％、 Cr;11.0〜20.0％、P;0.05％以下、 Ni;5.0〜15.0％ を含有し、さらに必要により、 N;0.05〜0.30％ 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
ことである。
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;0.03〜0.10％、Si;5.0％、 Cr;11.0〜20.0％、P;0.05％以下、 Ni;5.0〜15.0％ を含有し、さらに必要により、 N;0.05〜0.30％ 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。
を述べる。
（炭素）炭素含有量を0.03％以上と限定した理由は、バ
ネ限界値（Kb値）向上、かつγ相の安定化、さらには耐
応力腐食割れ特性向上のためである。特に本発明鋼の様
にSi含有量が高いγ系ステンレス鋼においては、Siによ
る耐応力腐食割れ特性向上を引き出す上で0.03％以上の
Ｃ量は必須である。また、0.10％超では上記効果が飽和
し、かつCr炭化物が粒界に析出する頻度が高くなると共
に鋭敏化による耐応力腐食割れ特性の劣化が著しくな
り、更に冷間加工性も劣化させるので0.10％以下と限定
した。
ネ限界値（Kb値）向上、かつγ相の安定化、さらには耐
応力腐食割れ特性向上のためである。特に本発明鋼の様
にSi含有量が高いγ系ステンレス鋼においては、Siによ
る耐応力腐食割れ特性向上を引き出す上で0.03％以上の
Ｃ量は必須である。また、0.10％超では上記効果が飽和
し、かつCr炭化物が粒界に析出する頻度が高くなると共
に鋭敏化による耐応力腐食割れ特性の劣化が著しくな
り、更に冷間加工性も劣化させるので0.10％以下と限定
した。
（珪素）珪素含有量を1.0％以上と限定した理由は、耐
応力腐食割れ特性向上及びバネ限界値（Kb値）に対する
時効性向上の為である。また、50％超では上記効果が飽
和し、かつ熱間加工性も劣化させるので、5.0％以下と
限定した。
応力腐食割れ特性向上及びバネ限界値（Kb値）に対する
時効性向上の為である。また、50％超では上記効果が飽
和し、かつ熱間加工性も劣化させるので、5.0％以下と
限定した。
（Ｐ）Ｐ含有量を0.05％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。尚、Ｐは耐応力腐
食割れ特性を著しく劣化させるため含有量は低ければ低
い程望ましいが、本発明鋼の場合、Si含有量及びＣ含有
量が高くＰの悪影響を小さくしている。また、通常Ｐ含
有量を0.01％未満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、0.01％以上であることが望
ましい。
腐食割れ特性を向上させる為である。尚、Ｐは耐応力腐
食割れ特性を著しく劣化させるため含有量は低ければ低
い程望ましいが、本発明鋼の場合、Si含有量及びＣ含有
量が高くＰの悪影響を小さくしている。また、通常Ｐ含
有量を0.01％未満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、0.01％以上であることが望
ましい。
（Cr）Cr含有量を11.0％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済的でもな
いので20.0％以下と限定した。
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、耐食性
及び耐熱性の向上、かつγ相を安定化、更に耐応力腐食
割れ特性を向上させるためである。また、15.0％超では
上記効果が飽和しかつ経済的でもないので15.0％以下と
限定した。
及び耐熱性の向上、かつγ相を安定化、更に耐応力腐食
割れ特性を向上させるためである。また、15.0％超では
上記効果が飽和しかつ経済的でもないので15.0％以下と
限定した。
（窒素）窒素含有量を0.05％以上と限定した理由は、バ
ネ限界値（Kb値）向上、かつ耐食性の向上、更にはγ相
を安定化させるためである。また、0.30％超では上記効
果が飽和すること及びブローホール発生の観点より0.30
％以下とした。
ネ限界値（Kb値）向上、かつ耐食性の向上、更にはγ相
を安定化させるためである。また、0.30％超では上記効
果が飽和すること及びブローホール発生の観点より0.30
％以下とした。
また、エンジンガスケッ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。エンジンガスケットとして使
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、通常の冷間圧延機では高々95％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
至強度が向上しないからである。もっとも、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、これを超える温度では回復の
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値乃至強度が必ずしも上昇せる、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分迄である。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。
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。エンジンガスケットとして使
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、通常の冷間圧延機では高々95％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
至強度が向上しないからである。もっとも、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、これを超える温度では回復の
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値乃至強度が必ずしも上昇せる、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分迄である。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。
以下に、本発明を実施例に従って詳細に説明する。
（実施例） 実施例１ 通常の溶製法に従って第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
ホットコイルとした後、1120℃の熱延板焼鈍後、冷間圧
延して0.29mm厚、0.40mm厚、0.50mm厚の三種類の冷延鋼
板を製造した。この三種類の冷延鋼板を溶体化処理（11
00℃×10sec.→水冷）した後、0.20mm厚まで冷間圧延
（圧下率は各々30％、50％、60％）してサンプルを採取
した。更に、該鋼板を300℃、400℃、450℃、500℃、60
0℃の各々の温度で10分間時効処理してサンプルを採取
した。この時の本発明鋼のバネ特性を第１図に、比較鋼
（SUS301鋼）のバネ特性を第２図に示す。
200mm厚のCCスラブを製造し、熱間圧延により3.0mm厚の
ホットコイルとした後、1120℃の熱延板焼鈍後、冷間圧
延して0.29mm厚、0.40mm厚、0.50mm厚の三種類の冷延鋼
板を製造した。この三種類の冷延鋼板を溶体化処理（11
00℃×10sec.→水冷）した後、0.20mm厚まで冷間圧延
（圧下率は各々30％、50％、60％）してサンプルを採取
した。更に、該鋼板を300℃、400℃、450℃、500℃、60
0℃の各々の温度で10分間時効処理してサンプルを採取
した。この時の本発明鋼のバネ特性を第１図に、比較鋼
（SUS301鋼）のバネ特性を第２図に示す。
更に、最終冷間圧延圧下率が50％で450℃×10分の時効
処理を施したサンプルについて耐応力腐食割れ特性、シ
ール性、ヘタリ性及び振動疲労特性を評価した。この結
果を第２表に示す。
処理を施したサンプルについて耐応力腐食割れ特性、シ
ール性、ヘタリ性及び振動疲労特性を評価した。この結
果を第２表に示す。
尚、耐応力腐食割れ特性は、0.20mm厚の上記サンプルを
0.20×10×75（mm3）に切断し、半径7mmのＵ曲げ拘束を
したままで、沸騰42％MgCl2液中に浸漬保持したときの
破断時間で評価した。また、シール性、ヘタリ性及び振
動疲労特性は、上記サンプル板にビード形状を円目状に
成形した試験片を用いて評価した。シール性について
は、密閉部に空気を吹き込み空気の漏れを試験し、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、振動疲労特性については、ビード形状を
設けた上記サンプル１を第３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、破断の有無を評価した。
0.20×10×75（mm3）に切断し、半径7mmのＵ曲げ拘束を
したままで、沸騰42％MgCl2液中に浸漬保持したときの
破断時間で評価した。また、シール性、ヘタリ性及び振
動疲労特性は、上記サンプル板にビード形状を円目状に
成形した試験片を用いて評価した。シール性について
は、密閉部に空気を吹き込み空気の漏れを試験し、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、振動疲労特性については、ビード形状を
設けた上記サンプル１を第３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、破断の有無を評価した。
第１図及び第２図より認められる様に、本発明鋼は比較
鋼のSUS301鋼に比較して、バネ特性（Kb値）ほぼ同程度
か乃至それ以上である。特に高温時効域では、本発明の
方が高い。また、第２表より、比較鋼のSUS301鋼に比較
して、本発明鋼は応力腐食割れ特性が極めてて良好であ
り、かつ振動疲労特性が優れ、シール特性及びへたり性
は同程度であることが認められる。
鋼のSUS301鋼に比較して、バネ特性（Kb値）ほぼ同程度
か乃至それ以上である。特に高温時効域では、本発明の
方が高い。また、第２表より、比較鋼のSUS301鋼に比較
して、本発明鋼は応力腐食割れ特性が極めてて良好であ
り、かつ振動疲労特性が優れ、シール特性及びへたり性
は同程度であることが認められる。
実施例２ 第３表に示した化学成分を有するインゴットを溶製し、
熱間圧延により3.0mm厚の熱延板とした後、1100℃の熱
延板焼鈍後、冷間圧延機で0.40mm厚の冷延鋼板とした。
この冷延鋼板を溶体化処理（1100℃×10sec.→水冷）し
た後、0.20mm厚まで冷間圧延（圧下率50％）し、その後
550℃で５分間時効処理してサンプルを採取した。
熱間圧延により3.0mm厚の熱延板とした後、1100℃の熱
延板焼鈍後、冷間圧延機で0.40mm厚の冷延鋼板とした。
この冷延鋼板を溶体化処理（1100℃×10sec.→水冷）し
た後、0.20mm厚まで冷間圧延（圧下率50％）し、その後
550℃で５分間時効処理してサンプルを採取した。
この時の、バネ特性（Kb値）、耐応力腐食割れ特性、シ
ール性、ヘタリ性及び振特動疲労特性について、実施例
１と同様の評価をした。この結果を第４表に示す。
ール性、ヘタリ性及び振特動疲労特性について、実施例
１と同様の評価をした。この結果を第４表に示す。
第４表より、比較鋼に比較して、本発明鋼は耐応力腐食
割れ特性が極めて良好で、かつバネ特性（Kb値）も良好
であり、シール性、ヘタリ性及び振動疲労特性はほぼ同
程度か乃至それ以上であることが認められた。特に、高
Ｎの鋼種Ｃでは他の本発明鋼に比較して、耐応力腐食割
れ特性はやや劣るが、Kb値が高い点が特徴である。
割れ特性が極めて良好で、かつバネ特性（Kb値）も良好
であり、シール性、ヘタリ性及び振動疲労特性はほぼ同
程度か乃至それ以上であることが認められた。特に、高
Ｎの鋼種Ｃでは他の本発明鋼に比較して、耐応力腐食割
れ特性はやや劣るが、Kb値が高い点が特徴である。
（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ット
用素材であるSUS301鋼に比較して、応力腐食特性が著し
く向上しており、かつメタルガスケット用素材として必
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る等、産業上裨益するところ大であ
る。
用素材であるSUS301鋼に比較して、応力腐食特性が著し
く向上しており、かつメタルガスケット用素材として必
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る等、産業上裨益するところ大であ
る。
第１図は、本発明鋼を溶体化処理後冷延して0.20mm厚に
した時の、時効処理温度とバネ限界値の関係を示す図、
第２図は、比較鋼（SUS301鋼）を溶体化処理後冷延して
0.20mm厚にした時の、時効処理温度とバネ限界値の関係
を示す図、第３図は、メタルガスケット用素材として必
要な振動疲労特性の評価試験法の概要を示す図である。
した時の、時効処理温度とバネ限界値の関係を示す図、
第２図は、比較鋼（SUS301鋼）を溶体化処理後冷延して
0.20mm厚にした時の、時効処理温度とバネ限界値の関係
を示す図、第３図は、メタルガスケット用素材として必
要な振動疲労特性の評価試験法の概要を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 基彦 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式會社内 (72)発明者 田辺 彰 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 北村 猛志 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 柴田 新次 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】重量百分率で、 C;0.03〜0.10％、 Si;1.0〜5.0％、 P;0.05％以下、 Cr;11.0〜20.0％、 Ni;5.0〜15.0％ 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
ことを特徴とするバネ特性及び耐応力腐食割れ特性の優
れたエンジンガスケット用ステンレス鋼板の製造方法。 - 【請求項２】重量百分率で、 C;0.03〜0.10％、 Si;1.0〜5.0％、 P;0.05％以下、 Cr;11.0〜20.0％、 Ni;5.0〜15.0％ を含有し、さらに N;0.05〜0.30％ を含み、残部はFe及び下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
ことを特徴とするバネ特性及び耐応力腐食割れ特性の優
れたエンジンガスケット用ステンレス鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3885787A JPH0765110B2 (ja) | 1987-02-21 | 1987-02-21 | バネ特性及び耐応力腐食割れ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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3885787A JPH0765110B2 (ja) | 1987-02-21 | 1987-02-21 | バネ特性及び耐応力腐食割れ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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63206428A JPS63206428A (ja) | 1988-08-25 |
| JPH0765110B2 true JPH0765110B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=12536870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3885787A Expired - Fee Related JPH0765110B2 (ja) | 1987-02-21 | 1987-02-21 | バネ特性及び耐応力腐食割れ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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765110B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| EP1394280A4 (en) | 2001-04-27 | 2004-07-14 | Sumitomo Metal Ind | METAL TRIM, RAW MATERIAL AND METHODS OF PRODUCING |
| JP3899018B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2007-03-28 | 東洋鋼鈑株式会社 | ガスケット用材料、その製造方法およびガスケット |
| US7708842B2 (en) | 2006-08-18 | 2010-05-04 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Metal gasket |
-
1987
- 1987-02-21 JP JP3885787A patent/JPH0765110B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63206428A (ja) | 1988-08-25 |
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