JPS6077964A - 弁用鋼 - Google Patents
弁用鋼Info
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- JPS6077964A JPS6077964A JP18565083A JP18565083A JPS6077964A JP S6077964 A JPS6077964 A JP S6077964A JP 18565083 A JP18565083 A JP 18565083A JP 18565083 A JP18565083 A JP 18565083A JP S6077964 A JPS6077964 A JP S6077964A
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- JP
- Japan
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- steel
- valve
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- present
- strength
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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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】
[技術分野]
本発明は、熱間疲労強度の人さな弁用鋼に関づる。
[従来技術]
自動車等の内燃機関のJjl気弁や吸気弁は、高温で弁
座等にかなり激しくくりかえして衝突する。
座等にかなり激しくくりかえして衝突する。
従って、排気弁や吸気弁を構成づる弁用鋼は、特に熱間
疲労強度の大きいことが要請される。そのため従来より
か用銅として鉄基の灼熱合金であるJ I S −S
U l−135系合金が用いられていた。
疲労強度の大きいことが要請される。そのため従来より
か用銅として鉄基の灼熱合金であるJ I S −S
U l−135系合金が用いられていた。
ところで近年、熱効率の向」、出ノJの増大等の要請か
ら、内燃機関の稼傍j)品度番よにり高温度、例えば°
800〜850 ’Cに士がしつつある。このように内
燃機関の稼ff1lI温度がより高温になりつつあると
いった状況を鑑みると、弁用鋼としては、JI S −
S U N 35系合金よりも熱間疲労強度の大きなl
料を用いる必要かある。そのため鉄基合金の代わりに、
鉄をほとんど含まないニッケル基合金、例えばイン丁1
ネル751を用いることが近年考えられている。しかし
、この場合には750℃の程度における熱間疲労強度は
S U l−135系合金に比してかなり人さいものの
、800〜8 !”> 0℃においてはS U H35
系合金とほとんど差がないといった問題がある。又主成
分か鉄ではなくニッケルのためロスト高となる問題もあ
る。
ら、内燃機関の稼傍j)品度番よにり高温度、例えば°
800〜850 ’Cに士がしつつある。このように内
燃機関の稼ff1lI温度がより高温になりつつあると
いった状況を鑑みると、弁用鋼としては、JI S −
S U N 35系合金よりも熱間疲労強度の大きなl
料を用いる必要かある。そのため鉄基合金の代わりに、
鉄をほとんど含まないニッケル基合金、例えばイン丁1
ネル751を用いることが近年考えられている。しかし
、この場合には750℃の程度における熱間疲労強度は
S U l−135系合金に比してかなり人さいものの
、800〜8 !”> 0℃においてはS U H35
系合金とほとんど差がないといった問題がある。又主成
分か鉄ではなくニッケルのためロスト高となる問題もあ
る。
[発明の目的〕
本発明は上記した従来技術に鑑みなひれたしのである。
本発明(よ、鉄基で熱間疲労強度の大きな弁用鋼を提供
することを目的とりる。
することを目的とりる。
[発明の構成]
本発明者は、800℃以上の湿度でも熱間疲労強度の大
きな月料を1り/Vと多数の鉄基合金を検問した結果、
本弁明を完成したものである。
きな月料を1り/Vと多数の鉄基合金を検問した結果、
本弁明を完成したものである。
即ら、本発明の弁用鋼は1重量%で炭素が0゜25〜0
.35%、珪素が0.1−1.0%、マンガンが5.0
〜15.0%、ニッケルが5.0〜10.0%、クロム
が18.O〜25,0%、銅が0.2〜1.0%、モリ
ブデン及びタングステンの少なくとも一種が1.0〜3
.0%、ニオブ及びバナジウムの少なくとも一種が0.
5〜1゜5%、窒素が0.35〜0.55%、小ロンが
0゜0005〜0.01%、おJ、ひ不jiJ避の不純
物が含まれ、残部鉄の組成の合金からなることを特徴と
Jる熱間疲労強度の大きなしの′C−6つる。
.35%、珪素が0.1−1.0%、マンガンが5.0
〜15.0%、ニッケルが5.0〜10.0%、クロム
が18.O〜25,0%、銅が0.2〜1.0%、モリ
ブデン及びタングステンの少なくとも一種が1.0〜3
.0%、ニオブ及びバナジウムの少なくとも一種が0.
5〜1゜5%、窒素が0.35〜0.55%、小ロンが
0゜0005〜0.01%、おJ、ひ不jiJ避の不純
物が含まれ、残部鉄の組成の合金からなることを特徴と
Jる熱間疲労強度の大きなしの′C−6つる。
本発明の弁用鋼(よ、時効によって炭窒化物等を組織中
に析出ざU、これににっ−C賎械的性質か強化される析
出硬化型合金である。
に析出ざU、これににっ−C賎械的性質か強化される析
出硬化型合金である。
本発明において炭素は、炭窒化物を生成して組織を強化
するIJめに不可欠である。IA素(よ少なづざ゛ても
多すぎても、弁用鋼の強度は低下づる。そのため炭素は
0.25・−0,35%にりる必要がある。
するIJめに不可欠である。IA素(よ少なづざ゛ても
多すぎても、弁用鋼の強度は低下づる。そのため炭素は
0.25・−0,35%にりる必要がある。
珪素は高温酸化に対する抵抗を増づため、又溶解時にお
【プるl1lla酸剤として必要である。そのため珪素
は最低限0.1%は必要Cある。但し珪素が196を越
えると、弁用鋼は脆くなる。
【プるl1lla酸剤として必要である。そのため珪素
は最低限0.1%は必要Cある。但し珪素が196を越
えると、弁用鋼は脆くなる。
ニッケルはオーステナイ(−生成元素であり、A−スデ
ナイ1〜組織を常温で安定さけるしのである。
ナイ1〜組織を常温で安定さけるしのである。
そのためニッケルは最低限5%は必要である。但しニッ
ケルが10%を越えると、+!4!+ ’を晶1.lj
+3 IJ 7>硬さの低下を招く。
ケルが10%を越えると、+!4!+ ’を晶1.lj
+3 IJ 7>硬さの低下を招く。
マンガンはニッケルと同様にA−ステナイ1へ生成元素
であり、高l1lllなニッケルの代替元素として使用
されている。又、マンカンはイAつにJ、る浸食を軽減
づる。更にマンガンは有鉛ガソリンによる1〕bO浸食
の防止に効果的である。そのlこめマンガンは最低限5
%必要である。但し、マンカンは15%を越えると、弁
用鋼は高温酸化しやすくなる。
であり、高l1lllなニッケルの代替元素として使用
されている。又、マンカンはイAつにJ、る浸食を軽減
づる。更にマンガンは有鉛ガソリンによる1〕bO浸食
の防止に効果的である。そのlこめマンガンは最低限5
%必要である。但し、マンカンは15%を越えると、弁
用鋼は高温酸化しやすくなる。
クロ1XuL耐食性を向上さUる元素として弁用鋼では
不可欠である。そのためり1」ム(ま最低限18%必要
で・ある。但し、25%を越えると、高温にd3りる塑
性変形が困デ11となる。
不可欠である。そのためり1」ム(ま最低限18%必要
で・ある。但し、25%を越えると、高温にd3りる塑
性変形が困デ11となる。
モリブデンとタングステンは、基地に固溶して基地を強
化する。又、モリブデンとタングステンは、安定炭窒化
物や炭化物を形成する作用がある。
化する。又、モリブデンとタングステンは、安定炭窒化
物や炭化物を形成する作用がある。
そのためモリブデン及びタンゲス7ンの少なくとも−f
!Iiは最低限1.0%〜3.0%は必要である。
!Iiは最低限1.0%〜3.0%は必要である。
但し、モリブデンやタングステンの添加による効果は3
%で飽和に達づる。尚」−記した安定炭窒化物としては
(Mo W) 2 (CN )がある。
%で飽和に達づる。尚」−記した安定炭窒化物としては
(Mo W) 2 (CN )がある。
ニオブとバナジウムは微mなf’A窒化物や炭化物を形
成する作用がある。そのため高温にお【ノるA−ステナ
イ1−結晶の成長抑制に有効で高温にJ3ける強度低下
を防く。そのため−Aノ及びバナジウムの少なくとも一
種は0.5〜1.5%にづる必要かある。
成する作用がある。そのため高温にお【ノるA−ステナ
イ1−結晶の成長抑制に有効で高温にJ3ける強度低下
を防く。そのため−Aノ及びバナジウムの少なくとも一
種は0.5〜1.5%にづる必要かある。
窒素は炭窒化物形成の115+!どなる。従って、窒素
は高調における強度低下を防く3、イのため窒素は最低
限0.35%必要である。但し、0.55%以上(よ金
石しに(い。
は高調における強度低下を防く3、イのため窒素は最低
限0.35%必要である。但し、0.55%以上(よ金
石しに(い。
ボ0ンは、烏:品に1J3f〕る強度の6Tf保、高温
における塑性加工の改善に有効である。、イのためボロ
ン(よ最低限0.0005%必要である。但し、0゜0
1%を越えると、ボロンは結晶粒界に凝集し、この結果
加工性を劣化さけたり、高温における強度を低下させた
りりる。
における塑性加工の改善に有効である。、イのためボロ
ン(よ最低限0.0005%必要である。但し、0゜0
1%を越えると、ボロンは結晶粒界に凝集し、この結果
加工性を劣化さけたり、高温における強度を低下させた
りりる。
次に本発明の弁用鋼の代表的な製造方法を説明づる。ま
り゛、人気溶解炉にて吹1^1’i’i !’Ji後、
造塊し、鍛造圧延で所定の棒鋼をIJA造する。次に1
100℃に加熱し、ここ?1−15分から60分保持す
る。
り゛、人気溶解炉にて吹1^1’i’i !’Ji後、
造塊し、鍛造圧延で所定の棒鋼をIJA造する。次に1
100℃に加熱し、ここ?1−15分から60分保持す
る。
1100℃で保持Jる理由は、十として、合金元素、炭
窒化物、炭化物を高温のΔ−スデナイ1〜に固溶するI
Cめである。次に水冷する。水冷した後再び750″C
に加熱し、ここで4時間保持し、その1褒空ン91する
。
窒化物、炭化物を高温のΔ−スデナイ1〜に固溶するI
Cめである。次に水冷する。水冷した後再び750″C
に加熱し、ここで4時間保持し、その1褒空ン91する
。
15u明の効果」
本発明の弁用鋼【よ、熱111j疲労強磨か人きなもの
となる。特に800℃以上においては、疲労強度はイン
コネル751より6人さい。即ら、B 50°Cにお(
)る熱間疲労強度は17 kgf /mm2以上である
。
となる。特に800℃以上においては、疲労強度はイン
コネル751より6人さい。即ら、B 50°Cにお(
)る熱間疲労強度は17 kgf /mm2以上である
。
更に本発明の弁用鋼は、高温にd3+ノる引張り強さも
大ぎい。又高温酸化い少ない。更に高温におりる加工性
も優れている。
大ぎい。又高温酸化い少ない。更に高温におりる加工性
も優れている。
本発明の効果を以下の試験例で一\゛l証づる。
[試験例]
まず、人気高周波炉にて3kgのインゴットをつくり、
鍛造、圧延にJ、って9秒類の試料を作製した。9種類
の試料の合金組成は第1表に示づ。ここでN011〜N
093は本発明品であり、No。
鍛造、圧延にJ、って9秒類の試料を作製した。9種類
の試料の合金組成は第1表に示づ。ここでN011〜N
093は本発明品であり、No。
1〜N099は比較例である。比較例のうら、N018
は従来弁用鋼として用いられているJIS−8U I−
135系合金であり、又、No、9はNi基合金である
インコネル75゛1である。そして第1表に示づ組成の
試料を、約1100℃に30分保持した後、水冷した。
は従来弁用鋼として用いられているJIS−8U I−
135系合金であり、又、No、9はNi基合金である
インコネル75゛1である。そして第1表に示づ組成の
試料を、約1100℃に30分保持した後、水冷した。
次に内ひ750℃に加熱して4 [Ii間保持しIこ。
そし−Cイの後空冷した。
まず、本発明品及び比較例を用いて熱間疲労強度を調べ
た。1(験)品度は750 ’Cど850℃である。試
験方法は、小野式回転面(y疲労(゛ある。試験結果を
第2表に示す。750℃にd月〕る熱間疲労強1良は、
本発明品であるNo、i〜N003の場合いづ“れも2
1 kgf /mnu以」二であった。この値は、N0
98とNo、9の場合の中間の値である。850℃にa
> GJる熱間疲労強度は、本発明品CあるN001〜
N003の場合い4゛れも17kgf/mm2以上であ
った。
た。1(験)品度は750 ’Cど850℃である。試
験方法は、小野式回転面(y疲労(゛ある。試験結果を
第2表に示す。750℃にd月〕る熱間疲労強1良は、
本発明品であるNo、i〜N003の場合いづ“れも2
1 kgf /mnu以」二であった。この値は、N0
98とNo、9の場合の中間の値である。850℃にa
> GJる熱間疲労強度は、本発明品CあるN001〜
N003の場合い4゛れも17kgf/mm2以上であ
った。
これに対しく850℃におりる熱間疲労強度はN098
の場合は15 、3 kor /mm2であり、N09
9の場合には16 、3 kgf /mm2C−あった
。
の場合は15 、3 kor /mm2であり、N09
9の場合には16 、3 kgf /mm2C−あった
。
このことから、本発明品では1.1IS−3UI−13
5系合金よりも750 ’Cにお1ノる熱間疲労強度、
850℃にJ3りる熱間疲労強度が大きいことがわかる
。又、本発明では、750 ’Cにおりる熱間疲労強I
fはインコネル751の場合J:りも小さいが、850
℃にお()る熱間疲労強1文は、溶体化処理を省略した
インコネル751の場合よりt)10%程瓜大きいこと
かわかる。
5系合金よりも750 ’Cにお1ノる熱間疲労強度、
850℃にJ3りる熱間疲労強度が大きいことがわかる
。又、本発明では、750 ’Cにおりる熱間疲労強I
fはインコネル751の場合J:りも小さいが、850
℃にお()る熱間疲労強1文は、溶体化処理を省略した
インコネル751の場合よりt)10%程瓜大きいこと
かわかる。
次に本発明品及び比較例を用いて900℃に83()る
熱間引張り強さを調へた。試験方法は平行部φ5のJ
l5Z2201による14Δ号試験片を電気か中で90
0℃15分加熱保持後3 mm/分の速度で、lI3こ
なった。試験結果を第3表に示づ゛。本発明品であるN
o、i〜N003の場合、熱間引張り強さはいずれも2
2 ttgf / Inm2以上であった。
熱間引張り強さを調へた。試験方法は平行部φ5のJ
l5Z2201による14Δ号試験片を電気か中で90
0℃15分加熱保持後3 mm/分の速度で、lI3こ
なった。試験結果を第3表に示づ゛。本発明品であるN
o、i〜N003の場合、熱間引張り強さはいずれも2
2 ttgf / Inm2以上であった。
この値は、J f S −S U l−135系合金で
あるNo。
あるNo。
8の場合よりも人さい。
次に本発明品及び比較例を用いC1850℃で100吋
間保持した場合の時効の硬さを調べた。
間保持した場合の時効の硬さを調べた。
試験方法は、電気炉で加熱した後1」ツクウ−[ル硬度
h1のCスケールにて硬さを測定した。試験結果を第4
表に示づ。本発明品であるNO,1〜No。
h1のCスケールにて硬さを測定した。試験結果を第4
表に示づ。本発明品であるNO,1〜No。
3の場合、いずれもl−I RC29以]、−Cあった
。この値はN018の場合よりも大きい。従って本発明
品は、弁座に衝突Jるため耐1γ滅性か要請される弁用
鋼として適りる。
。この値はN018の場合よりも大きい。従って本発明
品は、弁座に衝突Jるため耐1γ滅性か要請される弁用
鋼として適りる。
次に本発明品及び比較例を用い(,900℃で3001
1i’j間保持した場合の酸化度合いを調べた。
1i’j間保持した場合の酸化度合いを調べた。
試験方法はφ8×15川11形状の試オニ1を1000
℃1時間空焼きした磁性ルツボに入れ、電気炉にて大気
中所定の時間加熱後取り出して秤吊し、試fitの酸化
増量を棹出した。試験結果を第5表に示す。
℃1時間空焼きした磁性ルツボに入れ、電気炉にて大気
中所定の時間加熱後取り出して秤吊し、試fitの酸化
増量を棹出した。試験結果を第5表に示す。
本発明品であるN081〜N013の場合、酸化増量は
2.20〜3.22n+o/cm’であった。これに対
してN018の場合には3. 73m1l/cm’と人
ぎかりた。
2.20〜3.22n+o/cm’であった。これに対
してN018の場合には3. 73m1l/cm’と人
ぎかりた。
次に本梵明品及び比較例(NO,8及びNo。
9)を用いて、限界加工率を調べた。この場合、直径1
0mm、^さ10+amの丸棒状の試第31を製造し、
その試料の両面から32kc+のハンマーで叩いて1縮
加工を行った。そしてハンマーの振り上げ角度を順次変
え、試料に割れが発生したとぎの圧縮加工率を限界加工
率とした。この試験は、弁のIJtl工温度である95
0℃〜1200℃の範囲内で温度を種々変更して行った
。試S結果を図に示J0図に示ツにうに、本弁明品であ
るN001の場合(ごは、試験温度が10550 ℃以
上ならば、限界加工率は70%以上の値を示した。図か
ら明らかなようにこの値はJ I S S U l−1
36系合金であるN018の値よりもかなり人きい。一
方、インコネル751であるNo、9の場合には、限界
加工率は48〜64%程度とかなり低い。特にインコネ
ル751であるNo、9の限界加工率は、最高値でも6
4%しかなかった。
0mm、^さ10+amの丸棒状の試第31を製造し、
その試料の両面から32kc+のハンマーで叩いて1縮
加工を行った。そしてハンマーの振り上げ角度を順次変
え、試料に割れが発生したとぎの圧縮加工率を限界加工
率とした。この試験は、弁のIJtl工温度である95
0℃〜1200℃の範囲内で温度を種々変更して行った
。試S結果を図に示J0図に示ツにうに、本弁明品であ
るN001の場合(ごは、試験温度が10550 ℃以
上ならば、限界加工率は70%以上の値を示した。図か
ら明らかなようにこの値はJ I S S U l−1
36系合金であるN018の値よりもかなり人きい。一
方、インコネル751であるNo、9の場合には、限界
加工率は48〜64%程度とかなり低い。特にインコネ
ル751であるNo、9の限界加工率は、最高値でも6
4%しかなかった。
第2表 熱I!l疲労強麿
第3表 900”CにJ丼プる引張強ぎ第4表 ε15
0℃X 100brf7)時効硬さ第5表 900’C
に於りる耐酸化性
0℃X 100brf7)時効硬さ第5表 900’C
に於りる耐酸化性
図は、加工温度と限界加工率との関係を示づグラフであ
る。 特許出願人 ト]夕自動車株式会社 価 同 東北特勿ご株′式会社 同 愛三工業株式会礼 代理人 弁理士 大川 宏 同 弁理」−胚谷 修 同 弁理士 丸山明夫 1−続1Ili止盲(方式) 1.事件の表4く 昭和5乏3喧口11請願第1135850 ’rJ2、
発明の名称 井 川 鋼 3、補正をする者 事件との関係 特A’l出願人 股知県黄11」市トヨタ町1番地 (320)l・ヨタ自動車株式会社 代表者 森 1)正 俊 4、代理人 〒450愛λロ県名古屋市中t、1区名駅3丁目3@の
11 昭和59年1月11目 (発送l」59汗1月3111) 6.7山正の文4象 加害及び明肺1害 7、補正の内容 別紙の通り 明細書は浄書で内容に変更なし尚、1!71+書の「6
゜前記以外の、発明者、特許出願ノい代理人」の(rl
l(ごおいてF大「−j市」としておりまず。
る。 特許出願人 ト]夕自動車株式会社 価 同 東北特勿ご株′式会社 同 愛三工業株式会礼 代理人 弁理士 大川 宏 同 弁理」−胚谷 修 同 弁理士 丸山明夫 1−続1Ili止盲(方式) 1.事件の表4く 昭和5乏3喧口11請願第1135850 ’rJ2、
発明の名称 井 川 鋼 3、補正をする者 事件との関係 特A’l出願人 股知県黄11」市トヨタ町1番地 (320)l・ヨタ自動車株式会社 代表者 森 1)正 俊 4、代理人 〒450愛λロ県名古屋市中t、1区名駅3丁目3@の
11 昭和59年1月11目 (発送l」59汗1月3111) 6.7山正の文4象 加害及び明肺1害 7、補正の内容 別紙の通り 明細書は浄書で内容に変更なし尚、1!71+書の「6
゜前記以外の、発明者、特許出願ノい代理人」の(rl
l(ごおいてF大「−j市」としておりまず。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)重量%で炭素が0.25〜0.35%、珪素が0
.1〜1.0%、マンカンが5.0〜15.0%、ニッ
ケルが5.0〜10.0%、クロムが18.0〜25.
0%、銅が0.2〜1.0%、モリブデン及びタングス
テンの少なくとも一種が1.0〜3.096、二Δブ及
びバナジウムの少なくとも一種が0.5〜1.5%、窒
素が0゜35〜0.55%、ボロンが0.0005〜0
゜01%、63 J、び不iiJ避の不純物が含まれ、
残部鉄の組成の合金からなることを特徴とする熱間疲労
強度の大きな弁用鋼。 (2>850″Cにお(〕る疲疲労度は、17kur/
mm2以上である’+もi′1晶求の範囲第1項記載の
弁用鋼。 (3)900℃におりる引張り強さは、22kof/m
m’以上である特許請求の範囲第1項記載の弁用m。 (4)900℃で300時間保持したときの酸化増mは
、2.2m(]/Cm2以上である特許請求の範囲第1
vA記載のブr用銅。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18565083A JPS6077964A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 弁用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18565083A JPS6077964A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 弁用鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6077964A true JPS6077964A (ja) | 1985-05-02 |
JPS6213428B2 JPS6213428B2 (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16174475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18565083A Granted JPS6077964A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 弁用鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6077964A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6389645A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-20 | Toyota Motor Corp | 弁用鋼 |
JPH03177543A (ja) * | 1989-12-05 | 1991-08-01 | Toyota Motor Corp | 弁用鋼 |
EP0686442A3 (en) * | 1991-07-31 | 1996-12-18 | Trw Inc | Method of manufacturing exhaust valves |
EP3636792A1 (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-15 | Borgwarner Inc. | Novel austenitic alloys for turbochargers |
-
1983
- 1983-10-04 JP JP18565083A patent/JPS6077964A/ja active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6213428B2 (ja) | 1987-03-26 |
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