JPS61110750A - 吸気弁用鋼 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車エンジンの吸気弁に適用して好適な
、熱間強度の大きい低合金吸気弁用鋼に関するものであ
る。

（従来の技術） 自動車エンジンの吸気弁としては、従来、ＪＩＳＳＵＲ
δ、５ＵＨ１１などが主に使用されてきたが、近年エン
ジン機種が多様化し、吸気弁用鋼に要求される特性は両
極化しつつある。すなわちたとえばターボ付きのディー
ゼルおよびガ°ソリンエンジンについては、ますます高
温化の傾向にあり、−４複数バルブ使用のエンジンにつ
いては、むしろ低温化の傾向にある。従って従来、汎用
的に吸気弁材として使用されてきた上掲ＪＩＳ　　５Ｕ
Ｈ８や５ＵＨＩＩなどは、高温化傾向にあるエンジン機
種では、高温での強度が十分とはいい難い場合があるの
で、一部ＪＩＳ　　５ＵＨ３５糸合金などの使用が行な
われているし、一方低濡化傾向にあるエンジン機種では
、ＪＩＳ　　５ＵＨ３゜５ＵＨＩＩなどは過剰品質気味
になってきつつある。

（発明が解決しようとする問題点） このように低温化の傾向にあるエンジン榊種については
、とりたてて高品質の材料を使用する必要はないところ
、上記の如きＪＩＳ　　５ＵＨ８゜５ＵＨＩＩなどを使
用した場合には、徒らにコストの上昇を招くところに問
題があった。

この発明は、作Ｉ！ＩＪ温度が５００°Ｃ以下の、低温
化傾向にあるエンジン機種用の吸気弁用鋼として有用な
もので、上記の温度範囲において吸気弁に要求される特
性を満足して稼動条件に十分見合うだけでなく、低合金
化によりコストの低減を可能ならしめた吸気弁用鋼を提
案することを目的とする。

すなわちこの発明は、ａ　：　ｏ、ａ　ｓ〜（１，７Ｑ
　ｖｔ％（以下単に％で示す）、Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｎ：２．０％以下およびＯｒ　：　０．５〜２．０％
を含み、かツＮｌ；１．θ％以下、Ｍｏ：　１．０％以
下、Ｃｕ　：　１．０％以下およびＡ、ｌ　：　０−５
％以下を官有し、残部はＦｅおよび不可避不純物の組成
になることを特徴とする吸気弁用鋼である。

この発明ｗ４は、焼もどしによって炭化物を組織中に析
出させることで、５００℃までの温度についてはＪＩＳ
　　５ＵＨ３，５ＵＨＩＩと同程度の機械的性質を維持
させたマルテンサイト型合金鋼である。

（作用） 以下この発明において、成分組成、を上記の範囲に限定
した理由について説明する。

Ｃ：　０．ａ３５〜０．７０％ Ｃは、炭化物を生成すると共に、硬いマルテンサイト母
地の形成に不可欠な元素であるが、官有曖が０，３５％
に満たないと所望の硬さおよび強度が得られず、一方０
．７０％を超えると焼入れの際焼割れが発生するおそれ
か大きいので、０．３５〜０．７０％の範囲に限定した
。

Ｓｉ：　ａ、Ｏ％以下 Ｓｉは、高温酸化抵抗性の増強に有効に寄与すると共に
、溶解時における脱酸剤としても有用な元素であるが、
８％を超えて官有されると脆くなるので、官有履は８％
以下に制限する必要がある。

Ｉｎ　：　２．０％以下 Ｍｎは、Ｓｌと同様に脱酸剤として有用な元素であるが
、含有量が２．Ｑ％を超えると耐酸化性を劣化させる傾
向にあるので、２．０％以下の範囲に限定した。

Ｏｒ　：　０．５〜２．０　％ ａｒは、弁用鋼において不可欠な元素であり、とくに耐
食性の改善に有効に寄与する。

５００℃以下の作動温度では、耐酸化性および有鉛ガソ
リンの燃焼堆積物であるｐｂｃ！、に対する耐食性に対
し、てＧｌ、ＪＩＳ　　５ＵＨ３，５ＵＨ１１それぞｎ
　（７）　Ｑｒ　Ｋ有［１０，００〜１２．００％およ
び７．５０〜９．５０％では過剰であり、２．０％官有
させれば十分である。しかしながら０．５％に満たない
とその添加効果に乏しいので、この発明においテＯｒ　
ハ０．５〜２．０％の範すで含有させることにした。

Ｎ１：１．０％以下 Ｎ１は、母地に固溶して靭性を向上させる有用元素であ
るか、１．０％を超えて含、有させても靭性改善効果の
上昇分は小さく、むしろ価格の上昇を招く不利が大きく
なるので、１．０％以下の範囲で含有させることにした
。

、Ｍｏ：　１．０％以下 Ｍｏは、焼もどし軟化抵抗性を改善し、熱間での強度の
維持に有用な元素であるが、含有量が１％を超えると耐
ｐｂａｔ、の劣化を招くので、１．０％以下の範囲で官
有させることにした。

Ｃｕ　：　１．０％以下 Ｃｕは、Ｎｉと同様靭性の向上に有効に寄与するが、１
．０％を超えて含有されると耐ｐｂＱ　ｔ　２の劣化を
拓くので含有量は１．０％以下の範囲に限定した。

Ａｊ　；　０．５％以下 Ａｊは、耐酸化性および耐ｐｂｃｔ２の改善に有用な元
素であるが、０．５％を超えると焼もどし軟化抵抗性の
劣化を招くので、０．５％以下の範囲で官有させる必要
がある。

次にこの発明鋼の製造法について説明する。

まず大気炉高周波炉にて溶製し、金型に注湯してインゴ
ットをつくり、インゴットの黒皮全除去した後、１１０
０℃、４０分程度の均熱条件で鍛造・圧延を行う。鍛造
・圧延後は空冷することによって製品となる。

（実施例〉 大気高周波炉にて、第１表に示した各成分組成になる８
種の３＠（試料＆１〜８）をそれぞれ８ｋｇづつ溶製し
、ついでインゴットとしてから鍛造圧延によって清掻１
２鴎の棒状試料を作成した。

ここに試料ＩＧ　１〜５は、発明鋼である。また試料屋
６〜８はそれぞれ比較鋼であって、Ａ６はＱｒ量が０．
５％未満の合金、＆７はＪＩＳ　　５ＵＨ８、そしてＡ
８・はＪＩＳ　　５ＵＨＩＩである。

ついで試ＩＳＦ屋１〜６については、１０００°Ｃに８
０分保持してから急冷し、その後７００℃で６０分の焼
もどし処理を施した。また屋７および８については、１
０５０℃に８０分保持したのち急冷し、７５０℃で６０
分の焼もどし処理を施した口 得られた各試料の４００°Ｃおよび５００℃における熱
間引張り強さにつ必て調べた結果を、第２表に示す。な
り試験は、平行部径５闘のＪＩＳＺ　　２２０１による
１４号試験片を各温度に１５分加熱保持後δ襲７　ｍｉ
ｎの速度で引張ることにより行った。

第２表 引張つ強さが、５００°Ｃで５０　ｋｇｆＡ嘱２程度で
あれば、吸気弁用鋼として十分な機能を発揮するが、第
２表より明らかなようにこの発明に従う鋼は、いずれも
５０　ｋｇｆ〜２以上であって、５ＵＨａや５ＵＨＩＩ
とそん色ない特性値が得られた。

ところでかかる弁の製造工程においては、通常傘打ち鍛
造後、腕入れ焼もどし処理を施しているが、焼入れが省
略できれば弁成形における省エネルギーに大きく寄与す
る。

そこでこの発明鋼（径１０間、長さ１０間）につき、大
気炉中で１１００℃に１０分間保持したのち１両面の直
角方向から６５％の圧縮加工を施し、ついで空冷してか
ら、４００〜７００℃の各温度に６０分保持後空冷する
焼もどし処理のみを施したのち、硬度を測定した。得ら
れた結果を第８表に示す。

なお比較のため試料黒７および８について、正規の焼入
れ焼もどし処理を施し、そのときの硬度の測定結果も第
８表に示した。

第８表より明らかなように、この発明に従い得られ′ｒ
−鋼（試料＆１〜５）はいずれも、焼もどし処理のみし
か施さなくても、正規の焼入れ焼もどし処理を施して得
た従来材（＆７　、８　）と、同程度の焼もどし軟化抵
抗性を呈している。

次に各試料の耐酸化性と耐ｐｂｃｚ、について調べた結
果を第４表に示す。

両試験とも、径１０鴎、長さ１０ｍの試料を使用し、耐
酸化性試験は大気雰囲気の加熱炉にて５００°Ｃ，１０
０時間保持したのちの酸化増量を測定した。また耐ｐｂ
ｃｔ　、試験は、５５０℃に保持したｐｂＧ１２中に１
０時間浸漬したときのｐｂｃ１２腐食減量を測定するこ
とにより行った。

化４表 同表から明らかなように、この発明に従い得られた鋼は
いずれも、ＪＩＳ　　ＳＵＨδや５ＵＨＩＩ（試料＆７
・８）と比較すると幾分劣るとはいえ、十分満足できる
耐食性が得られた。

（発明の効果］ かくしてこの発明によれば、作動温度が５００℃以下の
温度範囲においては、５ＵＨ８やＳ［ＪＨｌｌとそん色
のない必要特性をそなえた吸気弁用鋼を、安価に得るこ
とができる。

またこの発明鋼は、その製造工程において焼入れ処理を
省略することができるので、省エネルギーひいてはコス
ト低減にも有効に寄与する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．３５〜０．７０ｗｔ％、 Ｓｉ：３．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下および Ｃｒ：０．５〜２．０ｗｔ％ を含み、かつ Ｎｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｏ：１．０ｗｔ％以下、 Ｃｕ：１．０ｗｔ％以下および Ａｌ：０．５ｗｔ％以下 を含有し、残部はＦｅおよび不可避不純物の組成になる
   ことを特徴とする吸気弁用鋼。