JPS609859A - 予燃焼室インサ−ト - Google Patents
予燃焼室インサ−トInfo
- Publication number
- JPS609859A JPS609859A JP58114199A JP11419983A JPS609859A JP S609859 A JPS609859 A JP S609859A JP 58114199 A JP58114199 A JP 58114199A JP 11419983 A JP11419983 A JP 11419983A JP S609859 A JPS609859 A JP S609859A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insert
- thermal fatigue
- resistance
- present
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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】
この発明は耐酸化性及び熱疲労耐性に優れたマルテンサ
イト系の耐熱鋼からなる¥燃焼室インサートに係り、特
に850℃以下の繰返し加熱を受ける条件で使用するの
に好適な予燃焼室インサートに係る。
イト系の耐熱鋼からなる¥燃焼室インサートに係り、特
に850℃以下の繰返し加熱を受ける条件で使用するの
に好適な予燃焼室インサートに係る。
例えばディーゼルエンジンの予燃焼室インサートの製造
に用いられている耐熱鋼としてはオーステナイト系のJ
′lS−3CH12,5UH310゜5UH661また
はNi基耐熱合金のN i m o −cast80、
マルテンサイト系ではJIS−3UH616,5UH3
などがあり、これらは加工性或いは切削性が悪いので主
としてロストワックス法で鋳造されている。
に用いられている耐熱鋼としてはオーステナイト系のJ
′lS−3CH12,5UH310゜5UH661また
はNi基耐熱合金のN i m o −cast80、
マルテンサイト系ではJIS−3UH616,5UH3
などがあり、これらは加工性或いは切削性が悪いので主
としてロストワックス法で鋳造されている。
本発明者は予燃焼室インサートの破損原因を調査した結
果、オーステナイト系耐熱鋼製およびNi基耐熱合金製
の場合にはCr含有量が多いので使用中の浸炭酸化の繰
返しによる焼損は殆ど無いが、熱膨張係数が大きいため
熱疲労によって割れることを見出した。又従来のマルテ
ンサイト系耐熱鋼製の場合には変態温度が低いため使用
中に相変化が起こって熱疲労による割れを生じ、また耐
酸化性が不十分なため浸炭酸化の繰返しに基づく焼損が
生ずることを見出した。
果、オーステナイト系耐熱鋼製およびNi基耐熱合金製
の場合にはCr含有量が多いので使用中の浸炭酸化の繰
返しによる焼損は殆ど無いが、熱膨張係数が大きいため
熱疲労によって割れることを見出した。又従来のマルテ
ンサイト系耐熱鋼製の場合には変態温度が低いため使用
中に相変化が起こって熱疲労による割れを生じ、また耐
酸化性が不十分なため浸炭酸化の繰返しに基づく焼損が
生ずることを見出した。
更に現在使用されている予燃焼室インサートは前述した
ように主としてロストワックス法で鋳造されているので
コスト高となる上に、ときには偏析やボイドなどの鋳造
欠陥を生ずることがあり、材料特性」二からも問題が多
い。
ように主としてロストワックス法で鋳造されているので
コスト高となる上に、ときには偏析やボイドなどの鋳造
欠陥を生ずることがあり、材料特性」二からも問題が多
い。
本発明は上記のごとき問題点を解決する予燃焼室インサ
ートを提供することを目的とし、C0,25〜0.4%
、S i 0.5〜1.5%、Mn1%以下、N i
0.2〜1%、Cr15〜18%、M O0,5〜1.
5%、残部Feおよび不純物 の化学成分組成とマルテンサイトに少量のこまかなフェ
ライトが混在した組織とを有する鍛造用耐熱鋼からなる
ことを特徴とする熱疲労に強い予燃焼室インサートに係
り、鍛造成形が可能である上に、850℃以下の使用に
おいて強度の変化を少なくし、これによって熱疲労に対
して優れた耐性を持たせたものである。
ートを提供することを目的とし、C0,25〜0.4%
、S i 0.5〜1.5%、Mn1%以下、N i
0.2〜1%、Cr15〜18%、M O0,5〜1.
5%、残部Feおよび不純物 の化学成分組成とマルテンサイトに少量のこまかなフェ
ライトが混在した組織とを有する鍛造用耐熱鋼からなる
ことを特徴とする熱疲労に強い予燃焼室インサートに係
り、鍛造成形が可能である上に、850℃以下の使用に
おいて強度の変化を少なくし、これによって熱疲労に対
して優れた耐性を持たせたものである。
本発明に係る予燃焼室インサート(以下インサートとい
う)の化学成分組成について述べれば次の通りである。
う)の化学成分組成について述べれば次の通りである。
Cは他の元素と結合して炭化物を形成して高温強度を高
める効果があり、またフェライトの量を多くしないため
に0.25%以上含有させることが必要である。しかし
ながらCを多く含有させると靭性、延性を低下させ、本
発明に係る鋼の特徴である鍛造成形性を悪化させるので
上限は0.4%とする。
める効果があり、またフェライトの量を多くしないため
に0.25%以上含有させることが必要である。しかし
ながらCを多く含有させると靭性、延性を低下させ、本
発明に係る鋼の特徴である鍛造成形性を悪化させるので
上限は0.4%とする。
Stは耐酸化性及び耐浸炭性を向上させるが、本発明に
おいてはCrを15〜18%と比較的多く含有するので
Siは0.5%以上含有させればよい。然しその量が多
くなると靭性、延性を低下させるようになるので上限を
1.5%とする。
おいてはCrを15〜18%と比較的多く含有するので
Siは0.5%以上含有させればよい。然しその量が多
くなると靭性、延性を低下させるようになるので上限を
1.5%とする。
Mnは熔解端線上必要な元素であるが、その量が多(な
ると耐酸化性を低下させるので1%以下とする。
ると耐酸化性を低下させるので1%以下とする。
Niは高温強度を高める効果が顕著であるが、0.2%
以下ではその効果は少なく、その量が多すぎると変態温
度を下げ熱疲労耐性を低下させるので上限は1%とする
。
以下ではその効果は少なく、その量が多すぎると変態温
度を下げ熱疲労耐性を低下させるので上限は1%とする
。
Crは耐食性、耐酸化性を確保するために重要な元素で
あり、本発明では後述するように800〜850℃で使
用しても充分な熱疲労耐性をもっとともに耐食性、耐酸
化性を持つように15%以上含有させる。しかしその量
が多くなると靭性、延性を低下させるようになるのでそ
の上限は18%とする。
あり、本発明では後述するように800〜850℃で使
用しても充分な熱疲労耐性をもっとともに耐食性、耐酸
化性を持つように15%以上含有させる。しかしその量
が多くなると靭性、延性を低下させるようになるのでそ
の上限は18%とする。
Moは鋼中のCと結合して高温強度を向上させる効果が
あるので0.5%以上含有させるが、その量が多くなる
と靭性、延性を低下させ、またσ相の生成を促進して熱
疲労耐性を低下させるので上限は1.5%とする。
あるので0.5%以上含有させるが、その量が多くなる
と靭性、延性を低下させ、またσ相の生成を促進して熱
疲労耐性を低下させるので上限は1.5%とする。
次に実施例ならびに各種試験結果について述べる。
第1表に示す階1〜3の成分組成の本発明に係る鋼を高
周波誘導電気炉で溶解して、tsOhgm塊とし、鍛造
、圧延したのちターニングで22−丸に削成した。
周波誘導電気炉で溶解して、tsOhgm塊とし、鍛造
、圧延したのちターニングで22−丸に削成した。
これを1050℃に1時間加熱したのち空冷、760℃
に2時間加熱、空冷の熱処理を施したのち、径15×長
さ10mの試験片を採取して酸化試験に供した。
に2時間加熱、空冷の熱処理を施したのち、径15×長
さ10mの試験片を採取して酸化試験に供した。
第1表(重量%)
又前記の22n丸棒を900℃×3時間加熱後650℃
まで徐冷したのち空冷して完全焼鈍をして、これを所定
の寸法に切断して冷間鍛造によって第1〜2図に示す形
状にしたのち切削加工により噴口2を穿設してインサー
ト1を作り、これに1050℃X1hr、空冷、760
℃X 2h r。
まで徐冷したのち空冷して完全焼鈍をして、これを所定
の寸法に切断して冷間鍛造によって第1〜2図に示す形
状にしたのち切削加工により噴口2を穿設してインサー
ト1を作り、これに1050℃X1hr、空冷、760
℃X 2h r。
空冷の熱処理を施して熱疲労試験片とした。その顕微鏡
組織は第9図に示すようにマルテンサイトに少量(10
%以下)のこまかなフェライトが混在した組織であった
。冷間加工ではいずれも割れの発生がなく、良好な冷間
加工性を示した。
組織は第9図に示すようにマルテンサイトに少量(10
%以下)のこまかなフェライトが混在した組織であった
。冷間加工ではいずれも割れの発生がなく、良好な冷間
加工性を示した。
対比材として第1表に示す従来公知の隘4〜6の成分組
成の鋼を熔解し、径22鶴の丸棒に鋳造して、隘4.5
は鋳造のままで試験片を採取し、11h6は1050℃
Xjhr、油冷、750℃×2hr、空冷の熱処理を施
して試験片を採取し、耐酸化試験片とした。また溶解し
た鋼をロストワックス鋳型に鋳造して前記形状のインサ
ート1を作り、1lh4と5とは鋳造のままで、11h
6は1050”CX1hr、油冷、750℃X2hr、
空冷の熱処理を施したのち熱疲労試験片とした。なお隘
8についても阻6と同様にして熱疲労試験片を製作した
。
成の鋼を熔解し、径22鶴の丸棒に鋳造して、隘4.5
は鋳造のままで試験片を採取し、11h6は1050℃
Xjhr、油冷、750℃×2hr、空冷の熱処理を施
して試験片を採取し、耐酸化試験片とした。また溶解し
た鋼をロストワックス鋳型に鋳造して前記形状のインサ
ート1を作り、1lh4と5とは鋳造のままで、11h
6は1050”CX1hr、油冷、750℃X2hr、
空冷の熱処理を施したのち熱疲労試験片とした。なお隘
8についても阻6と同様にして熱疲労試験片を製作した
。
なお第1表に示すそれぞれの階の化学成分組成の鋼で製
作した試験片は対応する鋼の隘と同じ階で示すこととす
る。
作した試験片は対応する鋼の隘と同じ階で示すこととす
る。
(11酸化試験
試験片を大気中で900℃X20hr加熱したのち酸化
増量を測定した。第2表にその結果を示す。
増量を測定した。第2表にその結果を示す。
本発明に係る隘1.2.3の成績は従来鋼の高価な合金
元素を多量に含有する阻4より多少劣るが、隘5と同等
の、また11h6に比して遥かに優れた成績を示してい
る。
元素を多量に含有する阻4より多少劣るが、隘5と同等
の、また11h6に比して遥かに優れた成績を示してい
る。
(2)熱疲労試験
前記のように製作したインサートを第3図に示す試験装
置3の保持具4に固定し、プロパン・酸素バーナー5で
下面から所定温度に加熱したのち装置3を回転して試験
片をスプレー6の上方に移動させ、水をスプレーして約
40℃まで水冷する第5図に例示した加熱冷却サイクル
を300回繰返したのち第6図に示すように噴口底面周
縁に発生したクラック7の長さを測定し、その長さの合
計によって熱疲労耐性を判定した。加熱温度は800℃
と850℃の2種類とした。その結果を第7図に示す。
置3の保持具4に固定し、プロパン・酸素バーナー5で
下面から所定温度に加熱したのち装置3を回転して試験
片をスプレー6の上方に移動させ、水をスプレーして約
40℃まで水冷する第5図に例示した加熱冷却サイクル
を300回繰返したのち第6図に示すように噴口底面周
縁に発生したクラック7の長さを測定し、その長さの合
計によって熱疲労耐性を判定した。加熱温度は800℃
と850℃の2種類とした。その結果を第7図に示す。
この図から本発明に係る隘1.2.3の鋼製のインサー
トは加熱温度が高くなると僅かにクランクの発生が多く
なるが、対比材の従来品の嵐4.5.6に比して著しく
少な(、熱疲労耐性が優れていることが判る。なおlK
Bwi製のインサートは200回の繰返しで噴口周縁部
が焼損して欠損し、測定が出来なくなったので試験を中
止した。
トは加熱温度が高くなると僅かにクランクの発生が多く
なるが、対比材の従来品の嵐4.5.6に比して著しく
少な(、熱疲労耐性が優れていることが判る。なおlK
Bwi製のインサートは200回の繰返しで噴口周縁部
が焼損して欠損し、測定が出来なくなったので試験を中
止した。
本発明に係るインサートの熱疲労耐性が優れている理由
は次のように考えられる。即ち6寵丸×15鶴長さの試
験片で2℃/分の加熱速度で測定した熱膨張係数(×1
0−6/℃)がマルテンサイト系の本発明に係るインサ
ートの材料では例えば患2が室温〜600℃間で12.
3であって、オーステナイト鋼の魚4〜5の16.9〜
18.0に比して小さく、また熱伝導度(ca1/cI
II−3ec・℃)が同様に本発明に係る鋼では例えば
阻2が650℃で0.070であって、オーステナイト
鋼の隘4または隘5の0.050に比して大きく、従っ
て繰返し加熱に基づく熱応力が小さいこと、更に本発明
に係るインサートは鍛造品であるため鋳造品のように偏
析やボイドなどの欠陥を生ずるおそれがない上に、組織
が緻密であり、結晶粒がこまかなこと等の総合的な効果
であると考えられる。
は次のように考えられる。即ち6寵丸×15鶴長さの試
験片で2℃/分の加熱速度で測定した熱膨張係数(×1
0−6/℃)がマルテンサイト系の本発明に係るインサ
ートの材料では例えば患2が室温〜600℃間で12.
3であって、オーステナイト鋼の魚4〜5の16.9〜
18.0に比して小さく、また熱伝導度(ca1/cI
II−3ec・℃)が同様に本発明に係る鋼では例えば
阻2が650℃で0.070であって、オーステナイト
鋼の隘4または隘5の0.050に比して大きく、従っ
て繰返し加熱に基づく熱応力が小さいこと、更に本発明
に係るインサートは鍛造品であるため鋳造品のように偏
析やボイドなどの欠陥を生ずるおそれがない上に、組織
が緻密であり、結晶粒がこまかなこと等の総合的な効果
であると考えられる。
(3)焼戻試験
本発明に係る阻2の前記の径22mの丸棒から高さ10
鶴の試験片を製作し、比較材の1lh7.8については
インサートを用いて次の焼戻試験を行った。試験は10
50℃X0.5hr加熱、空冷の後、各焼戻温度に2h
r加熱して空冷し、硬度を測定した。第8図にその温度
と硬度(HRC)の関係が示しである。焼戻温度が高く
なるにつれて硬度は次第に低下するが、成る温度以上に
なると硬度は上昇に転する。これは焼戻によってマルテ
ンサイトからオーステナイトが生じ、続いて行われた空
冷によってオーステナイトは再びマルテンサイトに変態
し、この新しく生成したマルテンサイトによって硬度が
上昇したのであると考えられる。従って使用中に温度力
月二昇してマルテンサイトがオーステナイトに変態する
ことにより高温強度は急激に低下すると考えられるから
、この硬度が極小となる温度が高いほどインサートとし
て使用許容温度が高いことになり好ましい。図からも判
るように対比材のマルテンサイト組織の試験片11h7
.8の硬度極小点が800〜780℃である(11) のに比して、本発明に係る試験片の隘2のそれは860
℃と高く、従って本発明に係るインサートは従来品に比
して一層高い温度まで使用できることが判る。
鶴の試験片を製作し、比較材の1lh7.8については
インサートを用いて次の焼戻試験を行った。試験は10
50℃X0.5hr加熱、空冷の後、各焼戻温度に2h
r加熱して空冷し、硬度を測定した。第8図にその温度
と硬度(HRC)の関係が示しである。焼戻温度が高く
なるにつれて硬度は次第に低下するが、成る温度以上に
なると硬度は上昇に転する。これは焼戻によってマルテ
ンサイトからオーステナイトが生じ、続いて行われた空
冷によってオーステナイトは再びマルテンサイトに変態
し、この新しく生成したマルテンサイトによって硬度が
上昇したのであると考えられる。従って使用中に温度力
月二昇してマルテンサイトがオーステナイトに変態する
ことにより高温強度は急激に低下すると考えられるから
、この硬度が極小となる温度が高いほどインサートとし
て使用許容温度が高いことになり好ましい。図からも判
るように対比材のマルテンサイト組織の試験片11h7
.8の硬度極小点が800〜780℃である(11) のに比して、本発明に係る試験片の隘2のそれは860
℃と高く、従って本発明に係るインサートは従来品に比
して一層高い温度まで使用できることが判る。
以上述べたように本発明に係るインサートの材料鋼は焼
鈍状態では温間または冷間で成形可能であり、熱処理し
てマルテンサイト組織として使用すれば熱疲労に強いの
で、この鋼を材料として成形製作した本発明に係るイン
サートは繰返し加熱冷却を受けても°クランクを生じ難
く、寿命を著しく延長できる。また酸化増量も従来のオ
ーステナイト系耐熱鋼材料に匹敵する程度で、マルテン
サイI−系耐熱鋼に比べれば遥かに少量であって耐酸化
性に優れ、更に従来品に比して凡そ60〜80℃も高い
860℃までも高温強度を維持しながら使用出来る等実
用上の効果がきわめて大きい。
鈍状態では温間または冷間で成形可能であり、熱処理し
てマルテンサイト組織として使用すれば熱疲労に強いの
で、この鋼を材料として成形製作した本発明に係るイン
サートは繰返し加熱冷却を受けても°クランクを生じ難
く、寿命を著しく延長できる。また酸化増量も従来のオ
ーステナイト系耐熱鋼材料に匹敵する程度で、マルテン
サイI−系耐熱鋼に比べれば遥かに少量であって耐酸化
性に優れ、更に従来品に比して凡そ60〜80℃も高い
860℃までも高温強度を維持しながら使用出来る等実
用上の効果がきわめて大きい。
第1図は本発明に係るインサートの一例を示す平面図、
第2図は同じく第1図■−■断面図、第3図は熱疲労試
験装置の概要を示す平面図、第4(12) 図は試験片保持装置を示す断面図、第5図は熱疲労試験
の加熱サイクルの一例を示すグラフ、第6図は熱疲労試
験のクランクの発生状態を示す平面図、第7図は熱疲労
試験結果を示すグラフ、第8図は焼戻試験結果を示す硬
度一温度曲線図、第9図は本発明に係る鋼の顕微鏡組織
の一例を示す顕微鏡写真(100倍)である。 1・・・予燃焼室インサート、2・・・噴口、7・・・
クラック 出願人代理人 弁理士 鴨志1)次男 (13) 第7図 第9図 760 800 、f4Q 、g、fQ肉カロ 熱゛ケ
ンン温廣ぐの 第8図
第2図は同じく第1図■−■断面図、第3図は熱疲労試
験装置の概要を示す平面図、第4(12) 図は試験片保持装置を示す断面図、第5図は熱疲労試験
の加熱サイクルの一例を示すグラフ、第6図は熱疲労試
験のクランクの発生状態を示す平面図、第7図は熱疲労
試験結果を示すグラフ、第8図は焼戻試験結果を示す硬
度一温度曲線図、第9図は本発明に係る鋼の顕微鏡組織
の一例を示す顕微鏡写真(100倍)である。 1・・・予燃焼室インサート、2・・・噴口、7・・・
クラック 出願人代理人 弁理士 鴨志1)次男 (13) 第7図 第9図 760 800 、f4Q 、g、fQ肉カロ 熱゛ケ
ンン温廣ぐの 第8図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 C0,25〜0.4%、Si0.5〜1.5%、Mn1
%以下、N i 0.2〜1%、Cr15〜18%、M
o 0.5〜1.5%、残部Feおよび不純物 の化学成分組成とマルテンサイトに少量のこまかなフェ
ライトが混在した組織とを有する鍛造用耐熱鋼からなる
ことを特徴とする熱疲労に強い予燃焼室インサート
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58114199A JPS609859A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 予燃焼室インサ−ト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58114199A JPS609859A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 予燃焼室インサ−ト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS609859A true JPS609859A (ja) | 1985-01-18 |
JPS6337182B2 JPS6337182B2 (ja) | 1988-07-25 |
Family
ID=14631681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58114199A Granted JPS609859A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 予燃焼室インサ−ト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS609859A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107447088A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-08 | 青岛大学 | 一种改善马氏体型耐热钢10Cr11Co3W3NiMoVNbNB铸锭高温成形性技术 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0468774U (ja) * | 1990-10-29 | 1992-06-18 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55134159A (en) * | 1979-04-06 | 1980-10-18 | Daido Steel Co Ltd | Vortex combustion chamber member for diesel engine and mouthpiece material thereof |
-
1983
- 1983-06-27 JP JP58114199A patent/JPS609859A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55134159A (en) * | 1979-04-06 | 1980-10-18 | Daido Steel Co Ltd | Vortex combustion chamber member for diesel engine and mouthpiece material thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107447088A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-08 | 青岛大学 | 一种改善马氏体型耐热钢10Cr11Co3W3NiMoVNbNB铸锭高温成形性技术 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6337182B2 (ja) | 1988-07-25 |
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