JPS5834539B2 - 高温耐食性合金 - Google Patents
高温耐食性合金Info
- Publication number
- JPS5834539B2 JPS5834539B2 JP5489379A JP5489379A JPS5834539B2 JP S5834539 B2 JPS5834539 B2 JP S5834539B2 JP 5489379 A JP5489379 A JP 5489379A JP 5489379 A JP5489379 A JP 5489379A JP S5834539 B2 JPS5834539 B2 JP S5834539B2
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- JP
- Japan
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- alloy
- corrosion resistance
- temperature
- lead oxide
- alloys
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガソリン機関用排気弁等耐熱材料に用いられる
高温耐食性、高温強度に優れ、かつ大気溶解で製造が可
能な高温耐食性合金に関するものである。
高温耐食性、高温強度に優れ、かつ大気溶解で製造が可
能な高温耐食性合金に関するものである。
ガソリン機関の排気弁は高温腐食性の排気ガスにさらさ
れ、しかも８００℃以上の高温下で高速運動するなど苛
酷な条件で使用される。
れ、しかも８００℃以上の高温下で高速運動するなど苛
酷な条件で使用される。
高温の燃焼ガス中にはＣＯ２，Ｈ２Ｏおよび残留０２等
が存在し、これらによって酸化作用を受け、特にアンチ
ノック剤としてガソリン中に添カ目されている四エチル
鉛又は四メチル鉛が燃焼して生成した酸化鉛、さらには
ガソリン中に不純物として含まれるＳ、 Ｃ１，Ｂｒ、
Ｐ等との反応生成物（ｐｂｓｏ４゜ＰｂＢｒＣ１，Ｐ
ｂ３（ＰＯ４）２等）によって弁フエース部が激しく侵
食される。
が存在し、これらによって酸化作用を受け、特にアンチ
ノック剤としてガソリン中に添カ目されている四エチル
鉛又は四メチル鉛が燃焼して生成した酸化鉛、さらには
ガソリン中に不純物として含まれるＳ、 Ｃ１，Ｂｒ、
Ｐ等との反応生成物（ｐｂｓｏ４゜ＰｂＢｒＣ１，Ｐ
ｂ３（ＰＯ４）２等）によって弁フエース部が激しく侵
食される。
昔た、弁はねの張力および弁自身の慣性力により着座時
に弁首部に大きな引張応力および曲げ応力が作用する。
に弁首部に大きな引張応力および曲げ応力が作用する。
現在、欧米および日本において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２１−４Ｎ鋼（Ｆ
ｅ−２］ Ｃｒ−９Ｍｎ−４Ｎ ｉＯ，５Ｃ−０，４
Ｎ）がある。
材料として最も多用されているものに２１−４Ｎ鋼（Ｆ
ｅ−２］ Ｃｒ−９Ｍｎ−４Ｎ ｉＯ，５Ｃ−０，４
Ｎ）がある。
しかし、最近の高性能機関においてはさらに高出力ある
いは高速化しつつあり、このような苛酷な条件下では前
記の２ｌ−４Ｎ鋼では高温耐食性や高温強度が不足し、
使用に耐え難い状況も出現し、２］−４Ｎ鋼より数段優
れた高温耐食性および高温強度を有する合金の開発が要
望されている。
いは高速化しつつあり、このような苛酷な条件下では前
記の２ｌ−４Ｎ鋼では高温耐食性や高温強度が不足し、
使用に耐え難い状況も出現し、２］−４Ｎ鋼より数段優
れた高温耐食性および高温強度を有する合金の開発が要
望されている。
このような情勢に対応して、近時排気弁にＮｉ基合金を
使用したり、ステライト合金の盛金弁を使用する傾向に
ある。
使用したり、ステライト合金の盛金弁を使用する傾向に
ある。
ＬかＬなからＮｉ基合金は材料が高価なため弁コストが
高くなり、その上高負荷機関ではＳを含む高温燃焼ガス
に対する耐食性が不十分である。
高くなり、その上高負荷機関ではＳを含む高温燃焼ガス
に対する耐食性が不十分である。
また、ステライト合金の盛金弁は盛金作業が煩雑であり
、多くの人手を要するため弁コストが高くなり、しかも
高負荷機関では排気弁としての諸性能も不十分である。
、多くの人手を要するため弁コストが高くなり、しかも
高負荷機関では排気弁としての諸性能も不十分である。
本発明はかかる従来鋼の欠点を解消するもので。
発明者が種々研究を重ねた結果、Ｎｉ基合金のＮｉの一
部をＭｎで置換り、Ｍｎを含有させたことによりＳ化合
物を含む溶融酸化鉛による耐食性（以下複合酸化鉛耐食
性という）を改善し、さらに高温での強度を向上させる
強化元素として、Ｔｉ、ＡＩ等のように高温での耐食性
を害する作用がなく、Ｌかも大気溶解で製造が可能なＮ
ｂを使用することによって、従来使用されているＮｉ基
合金に比べ優れた高温耐食性を有するとともに同等の高
温強度を有するものであり、かつ格段に安価な高温耐食
性合金である。
部をＭｎで置換り、Ｍｎを含有させたことによりＳ化合
物を含む溶融酸化鉛による耐食性（以下複合酸化鉛耐食
性という）を改善し、さらに高温での強度を向上させる
強化元素として、Ｔｉ、ＡＩ等のように高温での耐食性
を害する作用がなく、Ｌかも大気溶解で製造が可能なＮ
ｂを使用することによって、従来使用されているＮｉ基
合金に比べ優れた高温耐食性を有するとともに同等の高
温強度を有するものであり、かつ格段に安価な高温耐食
性合金である。
また、本発明合金は弁製造に際してステライト盛金のよ
うな複雑な工程を必要とせず、従来の２ｌ−４Ｎ鋼排気
弁と同様にアプセット鍛造により製造可能でおるためス
テライト合金の盛金弁と比べてもより安価で、かつ優れ
た性能を有するものである。
うな複雑な工程を必要とせず、従来の２ｌ−４Ｎ鋼排気
弁と同様にアプセット鍛造により製造可能でおるためス
テライト合金の盛金弁と比べてもより安価で、かつ優れ
た性能を有するものである。
以上のように本発明合金は高温耐食性、高温耐酸化性お
よび高温強度において優れたもので、排気弁のほか各種
耐熱部品、耐熱工具用材、高温摺動部材などに広く使用
できるものである。
よび高温強度において優れたもので、排気弁のほか各種
耐熱部品、耐熱工具用材、高温摺動部材などに広く使用
できるものである。
以下に本発明合金について詳述する。
第１発明合金は、重量比にしてＣＯ，１５％以下。
Ｓｉ１．００％以下、 Ｍｎ ５．０−１５． Ｏ％、
Ｎ ｉ３５．０〜６５．０％、Ｃｒ２Ｏ，０〜３５．
０％、 Ｎｂ１．０〜６．０ ％を含有したもので、
第２発明合金は第１発明合金にＴｉ１．５０％以下、Ａ
Ｉ ０．７０％以下、Ｖｏ、１０〜２．００係、Ｂｏ
、０００５〜０．０１００％のうち１種ないし２種以上
を含有し第１発明合金の高温強度を一層向上させたもの
である。
Ｎ ｉ３５．０〜６５．０％、Ｃｒ２Ｏ，０〜３５．
０％、 Ｎｂ１．０〜６．０ ％を含有したもので、
第２発明合金は第１発明合金にＴｉ１．５０％以下、Ａ
Ｉ ０．７０％以下、Ｖｏ、１０〜２．００係、Ｂｏ
、０００５〜０．０１００％のうち１種ないし２種以上
を含有し第１発明合金の高温強度を一層向上させたもの
である。
以下に本発明合金の成分限定理由について説明する。
Ｃは一部地質に固溶してそれを強化するとともに炭化物
を形成し素地を強化する。
を形成し素地を強化する。
炭化物による素地強化は効果的ではあるがＯ，１５％を
越えると結晶粒界に炭化物が析出し、熱間加工性を著し
く害するので上限を０．１５％とした。
越えると結晶粒界に炭化物が析出し、熱間加工性を著し
く害するので上限を０．１５％とした。
Ｓｉは地質に固溶してそれ余弦化り、 ｔた高温耐酸
化性を改善するが、１．００％を越えると高温酸化鉛耐
食性を害するので上限を１．００％とした。
化性を改善するが、１．００％を越えると高温酸化鉛耐
食性を害するので上限を１．００％とした。
Ｍｎは高Ｎｉ合金のＳ化合物卦よびその他の不純物を含
む複合酸化鉛耐食性を著しく改善する。
む複合酸化鉛耐食性を著しく改善する。
第１図は複合酸化鉛耐食性におよぼすＭｎの影響を示し
たものであり、これからしてＭｎが５．０％以上で著し
く耐食性を改善することが知られる。
たものであり、これからしてＭｎが５．０％以上で著し
く耐食性を改善することが知られる。
このためＭｎの下限を５．０％とした。
また、Ｍｎが１５．０％を越えると低融点のＮｉＭｎ共
晶が生成し、熱間カロ工性が著しく困難となるため上限
を１５．０係とした。
晶が生成し、熱間カロ工性が著しく困難となるため上限
を１５．０係とした。
Ｎｉｐ安定なオーステナイト組織を得、デルタ相等の機
械的性質を劣化させる有害な析出物の生Ｗｔ防止するた
めに必要であり、複合酸化鉛耐食性の向上、Ｎｔ３Ｎｂ
による析出硬化等を果すために不可欠であり、したがっ
て、Ｎｉの下限＆３５．０係とした。
械的性質を劣化させる有害な析出物の生Ｗｔ防止するた
めに必要であり、複合酸化鉛耐食性の向上、Ｎｔ３Ｎｂ
による析出硬化等を果すために不可欠であり、したがっ
て、Ｎｉの下限＆３５．０係とした。
また、６５．０％を越えて含有させても効果の向上が小
さく高価となるので上限を６５．０係とした。
さく高価となるので上限を６５．０係とした。
Ｃｒｉ；ｉ複合酸化鉛耐食性の向上に不可欠であり、２
０．０％未満では不十分であるので下限を２０．０％と
した。
０．０％未満では不十分であるので下限を２０．０％と
した。
また３５．０％を越えて含有させてモ効果の向上が小さ
く、デルタ相等の機械的性質を劣化させる有害な析出物
がでやすくなるので上限を３５．０係とした。
く、デルタ相等の機械的性質を劣化させる有害な析出物
がでやすくなるので上限を３５．０係とした。
ＮｂはＴ １． Ａ Ｉ等と同様に高温強度を向上させ
る元素である。
る元素である。
第２図に示した複合酸化鉛耐食性におよぼすＮｂ、Ｔｉ
、ＡＩの影響から知られるようにＴｉ。
、ＡＩの影響から知られるようにＴｉ。
ＡＩが著しく耐食性を劣化させるのに対して。
Ｎｂは劣化作用が小さいので、高温耐食性の劣化を最小
に保ち、高温強度を強化させるには最適な元素である。
に保ち、高温強度を強化させるには最適な元素である。
またＮｂはＮｂＣ型炭化物を形成して材質を強化し、過
剰のＮｂＶｉＮｔｓＮｂを形成し、材質強化に寄与する
。
剰のＮｂＶｉＮｔｓＮｂを形成し、材質強化に寄与する
。
上記の性能金発揮させるにＶｉＮｂを１．ｏ％以上含有
させる必要があり、下限を１．０％とした。
させる必要があり、下限を１．０％とした。
また６、０係を越えて含有させると熱間カロエが困難と
なり、かつ高温耐食性も劣化するため上限を６．０％と
した。
なり、かつ高温耐食性も劣化するため上限を６．０％と
した。
以上の各成分のほかにＮｂ１．０〜６．０係含有のもと
に１．５０係以下のＴｉ、０．７０φ以下のＡＩ。
に１．５０係以下のＴｉ、０．７０φ以下のＡＩ。
０．０００５〜０．０１００％ノＢ、 ０．１０〜２
．００係の■を単独あるいは２種以上を複合して添カ１
すれば高温耐食性を６１１劣化させることなく高温強度
を一層高めることができる。
．００係の■を単独あるいは２種以上を複合して添カ１
すれば高温耐食性を６１１劣化させることなく高温強度
を一層高めることができる。
この場合、各元素とも下限未満では効果が小さく、上限
を越えて添７Ｊ［Ｉした場合には高温耐食性あるいは熱
間カロエ性を劣化させる。
を越えて添７Ｊ［Ｉした場合には高温耐食性あるいは熱
間カロエ性を劣化させる。
つぎに本発明合金の特徴を従来合金、比較合金と比べ実
施例でもって明らかにする。
施例でもって明らかにする。
第１表は本発明合金、従来合金、比較合金の化学成分を
示すものである。
示すものである。
第１表においてＡ合金は７３％Ｎｉ−１５％Ｃｒ −３
％ Ｔ ｉ−１％ ＡＩからなる従来のＮｉ基合金で、
Ｂ、 Ｃ合金は比較合金、Ｄ−Ｅ合金は第１発明合金、
Ｆ合金は第２発明合金である。
％ Ｔ ｉ−１％ ＡＩからなる従来のＮｉ基合金で、
Ｂ、 Ｃ合金は比較合金、Ｄ−Ｅ合金は第１発明合金、
Ｆ合金は第２発明合金である。
第２表は第１表のＡ−Ｆ合金を鍛造後、］ｌ５００Ｃ×
１／２ｈ固溶化加熱後水冷し、ついで８００°Ｃ＊＊ Ｘ４ｈ時効処理し、９６０℃の酸化鉛または９００℃の
溶融複合酸化船中で１時間浸漬した場合の腐食減量を示
し、高温引張り強さについては、前記処理を施した平行
部１０φ×５Ｏｒ１１７ＩＬの試片を用いて測定した。
１／２ｈ固溶化加熱後水冷し、ついで８００°Ｃ＊＊ Ｘ４ｈ時効処理し、９６０℃の酸化鉛または９００℃の
溶融複合酸化船中で１時間浸漬した場合の腐食減量を示
し、高温引張り強さについては、前記処理を施した平行
部１０φ×５Ｏｒ１１７ＩＬの試片を用いて測定した。
ガソリン機関用排気弁の使用条件に合わせて前記熱処理
を施したＡ〜Ｆ合金の機械的性質は、第２表から明らか
なように、その硬さがＡ−Ｆ合金のいずれもＨ１４Ｃ３
］〜３３と所望の硬さを得ることができ、９００℃とい
う高温での引張強さについては従来合金であるＡ合金、
比較合金であるＢ、Ｃ合金、本発明合金でらるＤ−Ｆ合
金ともに強化元素であるＴｉ、ＡＩもしくはＮｂを含有
させたことにより従来合金であるＡ合金ｄ２５ｋｇ’／
ｍｒＩＬ２、比較合金であるＢ、Ｃ合金は２４〜２７ｋ
ｇ／朋２であり１本発明合金でらるＤ−Ｆ合金について
も２５〜２６ｋｇ ／ｍｒｎ” と従来のＮｉ基合金
と同等の値を示している。
を施したＡ〜Ｆ合金の機械的性質は、第２表から明らか
なように、その硬さがＡ−Ｆ合金のいずれもＨ１４Ｃ３
］〜３３と所望の硬さを得ることができ、９００℃とい
う高温での引張強さについては従来合金であるＡ合金、
比較合金であるＢ、Ｃ合金、本発明合金でらるＤ−Ｆ合
金ともに強化元素であるＴｉ、ＡＩもしくはＮｂを含有
させたことにより従来合金であるＡ合金ｄ２５ｋｇ’／
ｍｒＩＬ２、比較合金であるＢ、Ｃ合金は２４〜２７ｋ
ｇ／朋２であり１本発明合金でらるＤ−Ｆ合金について
も２５〜２６ｋｇ ／ｍｒｎ” と従来のＮｉ基合金
と同等の値を示している。
そして、高温耐食性について、従来合金でらるＡ合金の
酸化鉛腐食減量については２．０ｇ／ｄｍ２・ｈと優れ
ているが、複合酸化鉛耐食性についてはＭｎを含有させ
ず２．６係のＴｉとｏ、 ｓ ％のＡＩを含有させたこ
とにより腐食減量が８８．４ ｇ ／ ｄｍ２・ｈと大
変劣っており、Ｎｉ基合金７５ＥＳ化合物およびその他
の不純物を含む高温燃焼ガスに対する耐食性が不十分で
あることがわかる。
酸化鉛腐食減量については２．０ｇ／ｄｍ２・ｈと優れ
ているが、複合酸化鉛耐食性についてはＭｎを含有させ
ず２．６係のＴｉとｏ、 ｓ ％のＡＩを含有させたこ
とにより腐食減量が８８．４ ｇ ／ ｄｍ２・ｈと大
変劣っており、Ｎｉ基合金７５ＥＳ化合物およびその他
の不純物を含む高温燃焼ガスに対する耐食性が不十分で
あることがわかる。
また、比較合金でらるＢ合金は従来合金Ａと同様に酸化
鉛耐食性については良好であるが、Ｍｎ含有量が３．５
２％と本発明合金と比べ低いため複合酸化鉛耐食性につ
いてはその腐食減量が８６．７ｇ／ｄｍ２・ｈと大きく
、不十分であることがわかる。
鉛耐食性については良好であるが、Ｍｎ含有量が３．５
２％と本発明合金と比べ低いため複合酸化鉛耐食性につ
いてはその腐食減量が８６．７ｇ／ｄｍ２・ｈと大きく
、不十分であることがわかる。
さらに比較合金でらるＣ合金はＮｂを含有せず２．１％
のＴｉと１．９係のＡＩを含有したことから酸化鉛耐食
性および複合酸化鉛耐食性ともに不十分である。
のＴｉと１．９係のＡＩを含有したことから酸化鉛耐食
性および複合酸化鉛耐食性ともに不十分である。
これに対して本発明合金であるＤ〜Ｆ合金は必要量のＭ
ｎを含有させたことにより酸化鉛腐食減量についてＩｄ
２、Ｏ〜２．２ｇ／ｄｍ２・ｈと従来合金Ａと同等の耐
食性を有し、さらに複合酸化鉛耐食性についてはその腐
食減量が１０．８〜１８、３ ｇ ／ ｄｍ２・ｈと従
来合金Ａに比べ格段に優れた高温耐食性を示しており、
これからしても本発明合金がＳ化合物およびその他の不
純物を含む高温燃焼ガスに対する耐食性が優れているこ
とがわかる。
ｎを含有させたことにより酸化鉛腐食減量についてＩｄ
２、Ｏ〜２．２ｇ／ｄｍ２・ｈと従来合金Ａと同等の耐
食性を有し、さらに複合酸化鉛耐食性についてはその腐
食減量が１０．８〜１８、３ ｇ ／ ｄｍ２・ｈと従
来合金Ａに比べ格段に優れた高温耐食性を示しており、
これからしても本発明合金がＳ化合物およびその他の不
純物を含む高温燃焼ガスに対する耐食性が優れているこ
とがわかる。
上述の如く１本発明合金は３５．０〜６５．０％Ｎ ｉ
、 ２０．０〜３５．０ ％Ｃｒ合金に５．０〜１５．
０係のＭｎと１．０〜６．０％のＮｂを含有させ、かつ
必要に応じてＴｉ、ＡＩ、Ｖ、Ｂをさらに含有させたこ
とにより、Ｎｉ基合金と同等の高温強度を有すとともに
Ｎｉ基合金に比べて優れた高温燃焼ガス耐食性を有して
おり、かつ大気溶解で製造が可能なものでＮｉ基合金お
よびステライト合金の盛金弁に比べ格段に安価に製造が
可能な高温耐食性合金で産業上寄与するところは極めて
犬でちる。
、 ２０．０〜３５．０ ％Ｃｒ合金に５．０〜１５．
０係のＭｎと１．０〜６．０％のＮｂを含有させ、かつ
必要に応じてＴｉ、ＡＩ、Ｖ、Ｂをさらに含有させたこ
とにより、Ｎｉ基合金と同等の高温強度を有すとともに
Ｎｉ基合金に比べて優れた高温燃焼ガス耐食性を有して
おり、かつ大気溶解で製造が可能なものでＮｉ基合金お
よびステライト合金の盛金弁に比べ格段に安価に製造が
可能な高温耐食性合金で産業上寄与するところは極めて
犬でちる。
第１図は複合酸化鉛耐食性におよぼすＭｎの影響を示し
た線図、第２図は複合酸化鉛耐食性におよぼすＮｂ、
Ｔ ｉ、 Ａ Ｉの影響を示した線図である。
た線図、第２図は複合酸化鉛耐食性におよぼすＮｂ、
Ｔ ｉ、 Ａ Ｉの影響を示した線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量比にしてＣＯ，Ｉ５係以下、Ｓｉ１．００％以
下、Ｍｎ ５．０〜１５．０％、Ｎ ｉ ３５．０〜６
５．０％、 Ｃｒ ２０．０−３５．０ ％、 Ｎ
ｂ １．０〜６．０％を含有して残部Ｆｅならびに不
純物元素からなることを特徴とする高温耐食性合金。 ２ 重量比ＫしてＣＯ，１５％以下、Ｓｉ１．００係以
下、Ｍｎ ５．０〜１５．０ ％、Ｎ ｉ ３５．０〜
６５．０％、 Ｃｒ ２０．０〜３５．０％、 Ｎｂ
１．Ｏ〜６．０％を含有し、ざらにＴｉｌ。 ５０％以下、Ａ Ｉ ０．７０係以下、ＶＯ，１０〜２
，００係、Ｂｏ、０００５〜０．０１００％のうち１種
ないし２種以上を含有し残部Ｆｅならびに不純物元素か
らなることを特徴とする高温耐食性合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5489379A JPS5834539B2 (ja) | 1979-05-04 | 1979-05-04 | 高温耐食性合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5489379A JPS5834539B2 (ja) | 1979-05-04 | 1979-05-04 | 高温耐食性合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55148749A JPS55148749A (en) | 1980-11-19 |
| JPS5834539B2 true JPS5834539B2 (ja) | 1983-07-27 |
Family
ID=12983269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5489379A Expired JPS5834539B2 (ja) | 1979-05-04 | 1979-05-04 | 高温耐食性合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834539B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58185741A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-10-29 | Aichi Steel Works Ltd | 高温耐食性合金 |
| JPH01259140A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-16 | Hitachi Metals Ltd | 排気弁用Ｎｉ基合金 |
-
1979
- 1979-05-04 JP JP5489379A patent/JPS5834539B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55148749A (en) | 1980-11-19 |
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