JPS61257445A - 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 - Google Patents
被削性に優れたコンロツド用チタン合金Info
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- JPS61257445A JPS61257445A JP7797585A JP7797585A JPS61257445A JP S61257445 A JPS61257445 A JP S61257445A JP 7797585 A JP7797585 A JP 7797585A JP 7797585 A JP7797585 A JP 7797585A JP S61257445 A JPS61257445 A JP S61257445A
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- connecting rod
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0466—Nickel
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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、例えば、自動車用エンジンのピストンピン
あるいはクロスヘッドピンとクランクとを連結するのに
用いられるコンロッド、あるいは産業機械用のコンロッ
ド、などの素材として利用される被削性に優れたコンロ
ッド用チタン合金に関するものである。
あるいはクロスヘッドピンとクランクとを連結するのに
用いられるコンロッド、あるいは産業機械用のコンロッ
ド、などの素材として利用される被削性に優れたコンロ
ッド用チタン合金に関するものである。
（従来の技術）
例えば、エンジンのピストンピンあるいはクロスヘッド
ピンと、クランクとを連結するのに使用されるコンロッ
１ことしては、従来、鉄系材料の鍛造品が主に使用され
ていた。しかしながら、このような鉄系材料は比重が大
きいため、コンロッドの軽量化に限界があり、エンジン
の軽量化による燃料経済性の向」−や、高速回転化によ
る動力性能の向」二などを実現するうえでの支障となっ
ていた。
ピンと、クランクとを連結するのに使用されるコンロッ
１ことしては、従来、鉄系材料の鍛造品が主に使用され
ていた。しかしながら、このような鉄系材料は比重が大
きいため、コンロッドの軽量化に限界があり、エンジン
の軽量化による燃料経済性の向」−や、高速回転化によ
る動力性能の向」二などを実現するうえでの支障となっ
ていた。
一般に、自動車や産業機械などにおいて使用されるコン
ロッドに対して要求される性能としては、（１）疲労強
度、（２）靭延性、（３）耐摩耗性、（４）被削性など
が重要視されている。
ロッドに対して要求される性能としては、（１）疲労強
度、（２）靭延性、（３）耐摩耗性、（４）被削性など
が重要視されている。
一方、チタン合金はこれらの要求に応えるべき優れた特
性を有しており、一部特殊な用途（例えば、レーシング
カー）においてチタン合金製のコンロッドが使用されて
おり、代表的なものとして、６％ＡＭ−４％Ｖ−Ｔｉ合
金が使用されている。
性を有しており、一部特殊な用途（例えば、レーシング
カー）においてチタン合金製のコンロッドが使用されて
おり、代表的なものとして、６％ＡＭ−４％Ｖ−Ｔｉ合
金が使用されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、−１−記の６％Ａ文−４％Ｖ −Ｔ ｉ
系をはじめとする従来のチタン合金は、現在までのコン
ロッド用とじて使用されている鉄系材料に比べて熱伝導
率が低く、高硬度・高活性であるために機械加工性が極
めて悪く、−Ｌ業的に大量に製造することが困難であり
、とくに−・般の用途には適すないものであり、加えて
コンロッドにおいて最も要求される疲労強度も十分でな
いという問題点があった。
系をはじめとする従来のチタン合金は、現在までのコン
ロッド用とじて使用されている鉄系材料に比べて熱伝導
率が低く、高硬度・高活性であるために機械加工性が極
めて悪く、−Ｌ業的に大量に製造することが困難であり
、とくに−・般の用途には適すないものであり、加えて
コンロッドにおいて最も要求される疲労強度も十分でな
いという問題点があった。
このため、自動車、二輪車あるいは産業機械など大量生
産が必要とされるコンロッド素材としてチタン合金を適
用するためには、被削性および疲労強度の改善が必須と
なっていた。
産が必要とされるコンロッド素材としてチタン合金を適
用するためには、被削性および疲労強度の改善が必須と
なっていた。
この発明は、１−述した従来の問題点に着目してなＳれ
たもので、従来の鉄系材料に比べて比重がかなり小さい
ため、軽量化ならびに高速回転化が可能であり、また従
来の極く一部の用途に使用されていたＴｉ合金に比べて
被削性ならびに疲労強度に著しく優れており、一般の用
途に適用することが可能であるコンロッド用チタン合金
を提供することを目的としている。
たもので、従来の鉄系材料に比べて比重がかなり小さい
ため、軽量化ならびに高速回転化が可能であり、また従
来の極く一部の用途に使用されていたＴｉ合金に比べて
被削性ならびに疲労強度に著しく優れており、一般の用
途に適用することが可能であるコンロッド用チタン合金
を提供することを目的としている。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
この発明による被削性に優れたコンロッド用チタン合金
は、重量％で、Ａｌ：２〜４％、Ｖ：１．５〜２．５％
、および必要に応じて、０．０１〜３．０％のＲＥＭな
らびにｏ、ｏｉ〜１．０％ｃ７）Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ
、Ｐｂ、Ｂｉのうちの１種または２種以−１−を合計で
５％以下、さらに必要に応じて、５％以下のＣｕ、１０
％以下のＳｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｍｎ。
は、重量％で、Ａｌ：２〜４％、Ｖ：１．５〜２．５％
、および必要に応じて、０．０１〜３．０％のＲＥＭな
らびにｏ、ｏｉ〜１．０％ｃ７）Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ
、Ｐｂ、Ｂｉのうちの１種または２種以−１−を合計で
５％以下、さらに必要に応じて、５％以下のＣｕ、１０
％以下のＳｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｍｎ。
Ｈｆ 、 Ｗ 、 Ｚ ｒ 、 １．５％以下のＮｂ、
Ｔａ。
Ｔａ。
Ｍｏ、１％以下の０のうちの１種または２種以上を含み
、残部実質的にＴｆよりなることを特徴としている。
、残部実質的にＴｆよりなることを特徴としている。
次に、この発明による被削性に優れたコンロッド用チタ
ン合金の成分範囲の限定理由（重量％）について説明す
る。
ン合金の成分範囲の限定理由（重量％）について説明す
る。
Ａ交：２〜４％
ＡＭはＴｉのα安定型元素であり、チタン合金の強度を
向」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効
果を得るために２％以」−含有させた。しかしながら、
多すぎると特にコンロッドの製造時に要求される被削性
および使用時に要求される回転曲げ疲労強度ならびに靭
延性が低下するので、４％以下に限定した。
向」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効
果を得るために２％以」−含有させた。しかしながら、
多すぎると特にコンロッドの製造時に要求される被削性
および使用時に要求される回転曲げ疲労強度ならびに靭
延性が低下するので、４％以下に限定した。
Ｖ：１．５〜２．５％
■はＴｉのβ安定型元素であり、チタン合金の強度を向
」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効果
を得るために１．５％以−１−含有させた。しかしなが
ら、多すぎると特にコンロッドの製造において要求され
る被削性が劣化すると共に疲労強度ならびに靭延性も低
下するので、２．５％以下に限定した。
」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効果
を得るために１．５％以−１−含有させた。しかしなが
ら、多すぎると特にコンロッドの製造において要求され
る被削性が劣化すると共に疲労強度ならびに靭延性も低
下するので、２．５％以下に限定した。
ＲＥＭ（希土類元素の１種または２種以」−：０．０１
〜３，０％ Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｊの１種または２種以
上＋０．０１−１．０％ ＲＥＭ、Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉの合計：５
％以丁 ＨＥＭ、Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉはいずれも
チタン合金の被削性を改善するのに有効な元素である。
〜３，０％ Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｊの１種または２種以
上＋０．０１−１．０％ ＲＥＭ、Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉの合計：５
％以丁 ＨＥＭ、Ｃａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉはいずれも
チタン合金の被削性を改善するのに有効な元素である。
これらのうち希土類元素ＲＥＭ （とくにＳｃ。
Ｙおよびランタ二Ｆ系（原子番号５７〜７１）のもの）
は、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅなどと安定な化合物をつくり、介在
物を粒状にし、靭延性を改善し、被削性を向」−させる
効果がある。そしてこのような効果を得るためには必要
に応じてｏ、ｏｉ％以」二含有させる。しかしながら、
多量に含有するとチタン合金の耐食性および強度を低下
させるので、３．０％以下とする必要がある。また、Ｃ
ａはＳ、Ｓｅ、ゴｅなどと安定な化合物をつくり、介在
物の形態を制御し、チタン合金の靭延性ならびに被削性
を改善するのに有効であるので、このような効果を得る
ためには必要に応じて０．０１％以上含有させる。しか
しながら、多量に含有するとチタン合金の耐食性や疲労
強度を低下させるので、１．０％以下とする必要がある
。さらに、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉは前述のように
チタン合金の被削性を向」ニさせる元素であり、このよ
うな効果を得るためには必要に応じて０．０１％以−１
−含有させる。しかし、多すぎるとチタン合金の熱間加
工性を著しく低ｒさせるので各々１．０％以下とした。
は、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅなどと安定な化合物をつくり、介在
物を粒状にし、靭延性を改善し、被削性を向」−させる
効果がある。そしてこのような効果を得るためには必要
に応じてｏ、ｏｉ％以」二含有させる。しかしながら、
多量に含有するとチタン合金の耐食性および強度を低下
させるので、３．０％以下とする必要がある。また、Ｃ
ａはＳ、Ｓｅ、ゴｅなどと安定な化合物をつくり、介在
物の形態を制御し、チタン合金の靭延性ならびに被削性
を改善するのに有効であるので、このような効果を得る
ためには必要に応じて０．０１％以上含有させる。しか
しながら、多量に含有するとチタン合金の耐食性や疲労
強度を低下させるので、１．０％以下とする必要がある
。さらに、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉは前述のように
チタン合金の被削性を向」ニさせる元素であり、このよ
うな効果を得るためには必要に応じて０．０１％以−１
−含有させる。しかし、多すぎるとチタン合金の熱間加
工性を著しく低ｒさせるので各々１．０％以下とした。
そして、これらの被削性改善元素であるＲＥＭ、Ｃａ、
Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ。
Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ。
Ｂｉの合計量が多すぎると、チタン合金の耐食性１強度
、熱間加工性等を低下させるので、これらの合計量を５
％以下とする必要がある。
、熱間加工性等を低下させるので、これらの合計量を５
％以下とする必要がある。
Ｃｕ：５％以下
ＣｕはＴｉと化合物をつくり、チタン合金の強度を高め
るのに有効であるので、必要に応じて添加することもよ
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、５％以下とする必要がある。
るのに有効であるので、必要に応じて添加することもよ
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、５％以下とする必要がある。
Ｓｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｍｎ。
Ｈｆ 、 Ｗ 、 Ｚ ｒのうちの１種または２種以上
：１０％以下 これらの元素はいずれもＴｉと化合物をつくり、チタン
合金の強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に
応じてこれらの１種または２種以」−を添加するのも良
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、これらの合計量を１０％以下とす
る必要がある。
：１０％以下 これらの元素はいずれもＴｉと化合物をつくり、チタン
合金の強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に
応じてこれらの１種または２種以」−を添加するのも良
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、これらの合計量を１０％以下とす
る必要がある。
Ｎ ｂ 、 Ｔ ａ 、 Ｍ ｏのうちの１種または２
種以」二：１５％以下 これらの元素はいずれもチタン合金の結晶系を制御して
その強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に応
じてこれらの１種または２種以上を添加するのも良い。
種以」二：１５％以下 これらの元素はいずれもチタン合金の結晶系を制御して
その強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に応
じてこれらの１種または２種以上を添加するのも良い。
しかしながら、多量に含有するとβ相が安定化してその
目的を達成させることができなくなるので、これらの合
計量を１５％以下とする必要がある。
目的を達成させることができなくなるので、これらの合
計量を１５％以下とする必要がある。
Ｏ：１％以下
チタン合金中に０（酸素）を適量添、加することによっ
てその強度を著しく」１昇させることができる。しかし
ながら、多量に含有させるとかえって靭延性が著しく低
下するので、含有させる場合でも１％以下とする必要が
ある。
てその強度を著しく」１昇させることができる。しかし
ながら、多量に含有させるとかえって靭延性が著しく低
下するので、含有させる場合でも１％以下とする必要が
ある。
（実施例）
第１表に示す化学成分のチタン合金をＰＰＣ（Ｐｌａｓ
ｍａ ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅＣａｓｔｉｎｇ）炉で
溶製し、造塊後直径５０＋ｎｍの丸棒に鍛造したのち焼
なまし処理を施して供試材を作成した。
ｍａ ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅＣａｓｔｉｎｇ）炉で
溶製し、造塊後直径５０＋ｎｍの丸棒に鍛造したのち焼
なまし処理を施して供試材を作成した。
次いで、各々の供試材に対して被削性試験および回転曲
げ疲労試験を行った。これらのうち、被削性試験は第２
表に示す条件で行ない、この条件下での１０００ｍｍ寿
命速度を求め、比較材である６％Ａ文−４％Ｖ−Ｔｉ合
金の値をｉｏｏとしたときの比、すなわちドリル寿命速
度比で評価した。この結果を同じく第１表に示す。また
、回転曲げ疲労試験は、小野式回転曲げ疲労試験機を使
用して行ない、上記の焼なまし平滑供試材の疲労限を求
め、比較材である６％Ａｎ−４％Ｖ−Ｔ ｉ合金の値を
１００としたときの比、すなわち回転曲げ疲労強度比で
評価した。この結果を同じく第１表に示す。
げ疲労試験を行った。これらのうち、被削性試験は第２
表に示す条件で行ない、この条件下での１０００ｍｍ寿
命速度を求め、比較材である６％Ａ文−４％Ｖ−Ｔｉ合
金の値をｉｏｏとしたときの比、すなわちドリル寿命速
度比で評価した。この結果を同じく第１表に示す。また
、回転曲げ疲労試験は、小野式回転曲げ疲労試験機を使
用して行ない、上記の焼なまし平滑供試材の疲労限を求
め、比較材である６％Ａｎ−４％Ｖ−Ｔ ｉ合金の値を
１００としたときの比、すなわち回転曲げ疲労強度比で
評価した。この結果を同じく第１表に示す。
第 ２ 表
第１表に示すように、本発明によるチタン合金（Ｎｏ、
１−１５）は、比較のチタン合金（Ｎｏ。
１−１５）は、比較のチタン合金（Ｎｏ。
１６）に対してドリル寿命速度比が著しく高く、従来の
６％Ａｌ−４％Ｖ−Ｔｉ合金に比べて被削性に著しく優
れており、とくにコンロッドの製造性をかなり高めうる
ものであることが明らかである。また、コンロッドにお
いて特に要求される回転曲げ疲労強度においても従来の
チタン合金に比べてかなり優れており、比重の面だけで
なく強度の面からもより一層の軽量化が可能であり、例
えば自動車用エンジンの軽量化ならびに動力性能の向上
に貢献するものである。
６％Ａｌ−４％Ｖ−Ｔｉ合金に比べて被削性に著しく優
れており、とくにコンロッドの製造性をかなり高めうる
ものであることが明らかである。また、コンロッドにお
いて特に要求される回転曲げ疲労強度においても従来の
チタン合金に比べてかなり優れており、比重の面だけで
なく強度の面からもより一層の軽量化が可能であり、例
えば自動車用エンジンの軽量化ならびに動力性能の向上
に貢献するものである。
［発明の効果］
以上説明してきたように、この発明によるコンロッド用
チタン合金は、重量％で、Ａ文：２〜４％、Ｖ：１．５
〜２．５％、および必要に応じて、０．０１〜３．０％
のＲＥＭならびに０．０１〜１．０％のＣａ、Ｓ、Ｓｅ
、Ｔｅ。
チタン合金は、重量％で、Ａ文：２〜４％、Ｖ：１．５
〜２．５％、および必要に応じて、０．０１〜３．０％
のＲＥＭならびに０．０１〜１．０％のＣａ、Ｓ、Ｓｅ
、Ｔｅ。
Ｐｂ、Ｂｉのうちの１種または２種以上を合計で５％以
下、さらに必要に応じて、５％以下のＣｕ、１０％以下
のＳｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ。
下、さらに必要に応じて、５％以下のＣｕ、１０％以下
のＳｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ。
Ｂｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｗ、Ｚｒ、１５％以下のＮｂ
、Ｔａ、Ｍｏ、１％以下のＯのうちの１種または２種以
上を含み、残部実質的にＴｉよりなるものであるから、
従来の鉄系材料に比べて比重がかなり低いため、コンロ
ッドの軽量化が実現でき、また被削性に著しく優れたも
のであるためコンロッドの製造性が非常に良く、さらに
疲労強度が高いためにコンロッド素材として著しく優れ
たものであり、例えば一般の自動車用エンジンのコンロ
ッドとして適用可能であり、エンジンの軽量化による燃
料経済性の向上ならびに高回転化による動力４″ｉ性の
向−１＝、に寄与するという非常に優れた効果がもたら
される。
、Ｔａ、Ｍｏ、１％以下のＯのうちの１種または２種以
上を含み、残部実質的にＴｉよりなるものであるから、
従来の鉄系材料に比べて比重がかなり低いため、コンロ
ッドの軽量化が実現でき、また被削性に著しく優れたも
のであるためコンロッドの製造性が非常に良く、さらに
疲労強度が高いためにコンロッド素材として著しく優れ
たものであり、例えば一般の自動車用エンジンのコンロ
ッドとして適用可能であり、エンジンの軽量化による燃
料経済性の向上ならびに高回転化による動力４″ｉ性の
向−１＝、に寄与するという非常に優れた効果がもたら
される。
Claims (4)
- （１）重量％で、Ａｌ：２〜４％、Ｖ：１．５〜２．５
％、残部実質的にＴｉからなることを特徴とする被削性
に優れたコンロッド用チタン合金。 - （２）重量％で、Ａｌ：２〜４％、Ｖ：１．５〜２．５
％、および０．０１〜３．０％のＲＥＭならびに０．０
１〜１．０％のＣａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉのう
ちの１種または２種以上を合計で５％以下を含み、残部
実質的にＴｉよりなることを特徴とする被削性に優れた
コンロッド用チタン合金。 - （３）重量％で、Ａｌ：２〜４％、Ｖ：１．５〜２．５
％、および５％以下のＣｕ、１０％以下のＳｎ、Ｃｒ、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｗ、Ｚｒ、１５
％以下のＮｂ、Ｔａ、Ｍｏ、１％以下のＯのうちの１種
または２種以上を含み、残部実質的にＴｉよりなること
を特徴とする被削性に優れたコンロッド用チタン合金。 - （４）重量％で、Ａｌ：２〜４％、Ｖ：１．５〜２．５
％、および０．０１〜３．０％のＲＥＭならびに０．０
１〜１．０％のＣａ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉのう
ちの１種または２種以上を合計で５％以下、さらに５％
以下のＣｕ、１０％以下のＳｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ
ｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｗ、Ｚｒ、１５％以下のＮｂ、
Ｔａ、Ｍｏ、１％以下のＯのうちの１種または２種以上
を含み、残部実質的にＴｉよりなることを特徴とする被
削性に優れたコンロッド用チタン合金。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60077975A JPH0699764B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 |
| EP86104929A EP0199198A1 (en) | 1985-04-12 | 1986-04-10 | Free-cutting ti alloy |
| US07/012,527 US4810465A (en) | 1985-04-12 | 1987-02-09 | Free-cutting Ti alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60077975A JPH0699764B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61257445A true JPS61257445A (ja) | 1986-11-14 |
| JPH0699764B2 JPH0699764B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=13648895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60077975A Expired - Lifetime JPH0699764B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699764B2 (ja) |
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-
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- 1985-04-12 JP JP60077975A patent/JPH0699764B2/ja not_active Expired - Lifetime
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