WO2007119734A1 - 燃料噴射管用鋼管 - Google Patents

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steel
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Kikuo Asada
Osamu Endo
Katsunori Nagao
Keisuke Hitoshio
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha, Ltd.
Sumitomo Metal Industries, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a steel pipe used for injecting combustion into a combustion chamber, and more particularly to a steel pipe for a fuel injection pipe for supplying fuel droplets to a combustion chamber of a diesel engine.
  • Diesel engines have less CO emissions but black
  • Black smoke is generated when oxygen is insufficient for the injected fuel.
  • the fuel is partially pyrolyzed to cause a dehydrogenation reaction to produce a black smoke precursor, which is again pyrolyzed and agglomerated and coalesced into black smoke. .
  • the black smoke generated in this way causes air pollution and adversely affects the human body.
  • the amount of black smoke generated can be reduced by increasing the fuel injection pressure into the combustion chamber of the diesel engine.
  • this requires high fatigue strength for steel pipes used for fuel injection.
  • the following invention is disclosed about the manufacturing method which obtains the steel pipe used for such fuel injection.
  • Patent Document 1 the inner surface of a hot-rolled seamless steel pipe material is polished by shot blasting 1 ”and used for fuel injection of a diesel engine that is subjected to cold drawing after polishing.
  • a method of manufacturing a steel pipe is disclosed. If this manufacturing method is adopted, the depth of wrinkles (irregularities, ridges, fine cracks, etc.) on the inner surface of the steel pipe can be reduced to 0.10 mm or less, so the strength of the steel pipe used for fuel injection can be increased.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-57329 Although the steel pipe used for fuel injection manufactured by the method disclosed in Patent Document 1 described above has high strength, it matches the strength of the steel pipe material. The fatigue life cannot be obtained.
  • limit internal pressure does not depend solely on the strength of the steel pipe material. In other words, even if the strength of the steel pipe material is increased, the limit internal pressure beyond expectation cannot be obtained. Taking the reliability of the final product into consideration, it is preferable that the fatigue life is long. However, if the above-mentioned critical internal pressure is low, the steel pipe is likely to be fatigued due to the use of the high internal pressure! Therefore, the fatigue life is also shortened.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable steel pipe for a fuel injection pipe by increasing the fatigue strength by increasing the material strength and securing a high limit internal pressure.
  • the present inventors have investigated in detail the relationship between the tensile strength of the steel pipe material and the limit internal pressure of the steel pipe.
  • the steel pipe with a relatively high limit internal pressure takes the same form of failure as when the tensile strength is less than 500 NZmm 2, but the limit internal pressure is relatively low.
  • the critical internal pressure can be increased.
  • a steel pipe for a fuel injection pipe characterized by having a maximum diameter of 20 ⁇ m or less.
  • the steel pipe of the present invention is suitable for use in, for example, when fuel is supplied to a combustion chamber of a diesel engine. If this steel pipe is used, the fuel injection pressure to the combustion chamber can be increased, so the amount of black smoke is reduced while reducing CO emissions.
  • the steel pipe for a fuel injection pipe of the present invention refers to a steel pipe that repeatedly receives pressure generated by injecting fuel on its inner surface. A very high pressure is applied to the inner surface of a steel pipe in a short time, or a high pressure is always applied and this pressure may fluctuate. Therefore, the fatigue of the material due to the impact is extremely large.
  • the steel pipe for fuel injection pipes of the present invention has fatigue characteristics that can sufficiently withstand such applications.
  • a steel pipe that is connected between a fuel pump and a common rail and between a common rail and an injection nozzle in a diesel engine that employs an accumulator fuel injection system guides fuel. It is done.
  • the steel pipe of the present invention is suitable for a diesel engine where high internal pressure is strong. Although it has been developed as a steel pipe for fuel injection pipes, it can be used for fuel injection steel pipes such as direct injection gasoline engines.
  • the steel pipe for a fuel injection pipe of the present invention needs to have a tensile strength of OONZmm 2 or more of the steel pipe material.
  • the steel pipe material since a high internal pressure is applied to the steel pipe for fuel injection pipe, the steel pipe material must have a certain tensile strength or more.
  • the reason why the tensile strength of the steel pipe for fuel injection pipes of the present invention is defined as 500 NZmm 2 or more is that this value is sufficient to withstand the pressure exerted on the inside of the steel pipe by the high-pressure fuel, and 500 N Zmm 2 This is because the fracture form of fatigue fracture differs with the tensile strength of the steel.
  • the above-mentioned failure mode will be described in detail with reference to specific examples in the below-mentioned example section.
  • the tensile strength is 500 NZmm 2 or more
  • the magnitude of the limit internal pressure depends on the failure mode. Is determined.
  • the critical internal pressure does not increase compared to the tensile strength.
  • the critical internal pressure can be increased as compared with the tensile strength by satisfying other requirements.
  • the maximum diameter of the non-metallic inclusion existing near the inner surface of the steel pipe is 20 m or less.
  • Non-metallic inclusions are JIS
  • Precipitation of non-metallic inclusions is determined by the composition and manufacturing method of the steel pipe. The presence or absence of such precipitation is determined according to the microscopic test method for non-metallic inclusions in steel specified in JIS G 0555. After cutting out and polishing, it can be confirmed by observing the polished surface with an optical microscope.
  • the diameter of the large nonmetallic inclusion that is, the maximum diameter must be 20 m or less.
  • the maximum diameter of non-metallic inclusions exceeds 20 m, the form of fatigue fracture changes, and non-metallic inclusions whose maximum diameter exceeds 20 m become the starting point of fatigue failure, resulting in a decrease in fatigue strength, that is, the critical internal pressure. Because it does.
  • the maximum diameter of non-metallic inclusions is at least 20 ⁇ m deep from the inner surface of the steel pipe where high pressure is applied, and the maximum diameter is 20 ⁇ m or less. In other parts, even if the maximum diameter of the nonmetallic inclusion exceeds 20 ⁇ m, it does not become the starting point of fatigue failure.
  • S contained in the steel pipe should be 0.01% by mass or less.
  • the Ca content contained in the steel pipe may be reduced. Therefore, the Ca contained in the steel pipe for fuel injection of the present invention is 0.001% by mass or less. Since Ca has the effect of aggregating C-based inclusions, it is possible to prevent the C-based inclusions from becoming large by limiting the Ca content, and to avoid the adverse effects of C-based inclusions. it can.
  • the system can be carried out at a casting speed of 0.5 mZ by slowing the forging speed (for example, in continuous forging). ), Light non-metallic inclusions can be levitated as slag, and non-metallic inclusions in steel can be reduced.
  • the steel pipe for a fuel injection pipe of the present invention contains C, Si and Mn.
  • C, Si and Mn the action of these elements contained in the steel pipe for fuel injection pipe of the present invention and the reasons for limiting the contents will be described.
  • % about content means mass% altogether.
  • the C is preferably contained in order to improve the strength of the steel pipe material.
  • the C content needs to be 0.12% or more.
  • the C content is 0.12 to 0.2%.
  • Si is preferably contained for deoxidation of the steel pipe material.
  • the Si content needs to be 0.05% or more. However, if the Si content exceeds 0.40%, the toughness may be reduced.
  • Mn 0.8-2.0%
  • Mn is preferably contained in order to improve the strength of the steel pipe material.
  • the Mn content needs to be 0.8% or more.
  • the Mn content power exceeds 3 ⁇ 4.0%, segregation is promoted and toughness may deteriorate.
  • One of the steel pipes of the present invention is composed of Fe and impurities in the balance in addition to the above components.
  • Ca in impurities must be 0.001% or less, and P and S must be regulated as follows! /.
  • Another one of the steel pipes of the present invention contains one or more of the following components in addition to the above components.
  • the Cr does not need to be positively contained, but is preferably contained because it has the effect of improving hardenability and wear resistance.
  • the Cr content is preferably 0.3% or more. However, if the Cr content exceeds 1%, a large amount of bainite is generated and the toughness decreases.
  • Mo is not required to be actively contained, but it is preferably contained because it has an effect of improving hardenability and an effect of improving toughness. In order to obtain these effects, it is desirable to contain 0.03% or more. However, if the Mo content exceeds 1%, a large amount of bainite occurs and the toughness decreases.
  • Ti does not need to be actively contained, but it is preferable to contain Ti because it has an effect of improving strength and toughness. In order to obtain these effects, it is desirable that the Ti content be 0.005% or more. However, if the Ti content exceeds 0.04%, inclusions of nitrogen compounds are formed in the steel pipe and the toughness is reduced. The Ti content is more preferably 0.01 to 0.04%. [0036] Nb: 0.04% or less
  • Nb does not need to be actively contained, but it is preferable to contain Nb because it has an effect of improving strength and toughness.
  • the Nb content is desirably 0.005% or more.
  • the Nb content is more preferably 0.01 to 0.04%.
  • V does not need to be positively contained, but it is preferable to contain V because it has an effect of improving strength. In order to obtain these effects, it is desirable that the V content be 0.01% or more. However, if the V content exceeds 0.1%, the toughness decreases.
  • test materials having chemical compositions shown in Table 1 were prepared. Each specimen is continuously forged at the squeezing speed and cross-sectional area at the time of squeezing as shown in Table 2, Mannesmann piercing and rolling, stretching and rolling by mandrel mill, constant diameter by the stretch reducer. After rolling, it was hot piped to an outer diameter of 34 mm and an inner diameter of 25 mm. In order to draw out the hot pipe, the tip of the raw pipe was first squeezed and a lubricant was applied. Subsequently, drawing is performed using a die and a plug, the pipe diameter is gradually reduced, and the inner surface of the pipe is cut
  • a reduced diameter check is performed as a finishing process to obtain the outer diameter.
  • a steel pipe with a diameter of 6.4 mm and an inner diameter of 3.0 mm was used. Then, as a final step, these steel pipes were placed in an annealing furnace whose temperature was controlled at 1000 ° C., held for 20 minutes, and then subjected to a heat treatment for cooling.
  • the portion corresponding to the inner surface force depth of 20 / zm of the steel pipe was observed with an optical microscope, and the deposited inclusions were investigated.
  • Table 2 shows the tensile strength of each specimen and the maximum diameter of inclusions. Each number in Table 2 corresponds to each number in Table 1. Specimen Nos. 1, 3, and 5 contain more Ca than specimens No. 2, 4, and 6, respectively. From Table 2, specimens Nos. 1, 2, 3, 4 and 5 and 6 have almost the same tensile strength, but specimens No. 1, 3, and 5 having a high Ca content are the same. It can be seen that the maximum diameter of C-based inclusions is larger than Sample Nos. 2, 4 and 6. Specimen No. 9 has a larger maximum diameter of A-based inclusions. Specimen No. 10 has a larger maximum diameter of B-based inclusions.
  • Table 2 shows the critical internal pressure and fracture state of each specimen.
  • specimens Nos. 1, 3, and 5 with a high Ca content have lower internal pressures than specimens No. 2, 4, and 6, respectively.
  • fracture state fatigue fracture occurred in the inner surface of the steel pipe where the pressure was the highest, but in specimens Nos. 1, 3, and 5, specimens No. 2, 4, 6 and
  • fractures occur starting from C-based inclusions that exist within a depth of 20 m from the inner surface of the steel pipe.
  • the inner surface force of the steel pipe is also within the range of depth up to 20 ⁇ m. Fatigue failure has occurred starting from ⁇ system inclusions in the range up to m.
  • this steel pipe for fuel injection pipe is used as a steel pipe for supplying fuel to the combustion chamber of a diesel engine. If the fuel injection pressure to the combustion chamber is sufficiently high, fatigue does not occur

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Description

明 細 書
燃料噴射管用鋼管
技術分野
[0001] 本発明は、燃焼室に燃焼を噴射するために用いられる鋼管に係り、より詳しくは、デ イーゼルエンジンの燃焼室に燃料液滴を供給するための燃料噴射管用の鋼管に関 する。
背景技術
[0002] 将来的なエネルギーの枯渴への対策として、省エネルギーを促す運動や資源のリ サイクル運動およびこれらの目的を達成する技術の開発が盛んに行われている。特 に近年は、世界的な取り組みとして地球の温暖化を防止するために燃料の燃焼に伴 う COの排出量を低減させることが強く求められている。
2
[0003] COの排出量の少ない内燃機関として、自動車などに用いられるディーゼルェンジ
2
ンが挙げられる。し力し、ディーゼルエンジンには、 COの排出量が少ない反面、黒
2
煙が発生するという問題がある。黒煙は、噴射された燃料に対し酸素が不足した場合 に発生する。すなわち、燃料が部分的に熱分解されることにより脱水素反応が起こり 、黒煙の前駆物質が生成して、この前駆物質が再び熱分解し、凝集'合体すること〖こ より黒煙となる。こうして発生した黒煙は大気汚染を引き起こし、人体に悪影響を及ぼ す。
[0004] 上記の黒煙は、ディーゼルエンジンの燃焼室への燃料の噴射圧を高めることにより 、その発生量を低減することができる。しかし、そのためには、燃料噴射に用いる鋼管 には高い疲労強度が求められる。このような燃料噴射に用いる鋼管を得る製造方法 については、以下のような発明が開示されている。
[0005] 特許文献 1には、熱間圧延したシームレス鋼管素材の内面をショットブラスト処理に より、研肖 1』·研磨を行った後に、冷間引抜き加工を行うディーゼルエンジンの燃料噴 射に用いる鋼管の製造方法が開示されている。この製造方法を採用すれば、鋼管内 面の疵（凹凸、へゲ、微細クラックなど）の深さを 0.10mm以下にできるので、燃料噴 射に用いる鋼管の高強度化が図れるという。 [0006] 特許文献 1 :特開平 9— 57329号公報 上述の特許文献 1に開示された方法で製造 された燃料噴射に用いる鋼管は、高い強度を持つものの、その鋼管材料の強度に見 合った疲労寿命を得ることができない。鋼管材料の強度が高くなれば、当然に、鋼管 の内側に力かる圧力を高くすることができるが、鋼管の内側に圧力を加えた場合に鋼 管内面に疲労による破壊の発生することがない限界となる内圧 (以下、「限界内圧」と いう）は、鋼管材料の強度のみには依存しない。すなわち、鋼管材料の強度を大きく しても期待以上の限界内圧は得られない。最終製品の信頼性などを考慮に入れると 、疲労寿命は長いほど好ましいが、前記の限界内圧が低ければ、高い内圧による使 用によって鋼管が疲労しやす!、ため疲労寿命も短くなる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明の課題は、材料強度を高めるとともに、高い限界内圧を確保することにより、 疲労寿命の延長を図り、信頼性の高い燃料噴射管用鋼管を提供することである。 課題を解決するための手段
[0008] 本発明者らは、上述の課題を解決するため、鋼管材料の引張強度と鋼管の限界内 圧との関係について詳細に調査した。まず、材料の組成を変化させて、引張強度が 異なる鋼管を複数用意し、引張試験と限界内圧との関係を調べた。そして、限界内 圧を調べる際に得られた疲労破壊した鋼管についても、その破損部を調査した。
[0009] 上記の調査結果から、鋼管材料の引張強度が 500NZmm2未満の場合であって、 ほぼ同じ引張強度を有する材料力 なる鋼管では、限界内圧が異なっていても、同 じ破損形態を取るのに対し、鋼管材料の引張強度が 500NZmm2以上の場合にあつ ては、ほぼ同じ引張強度を有する材料力 なる鋼管であっても、限界内圧の大小に よって、破損形態が違っていることを知見した。
[0010] すなわち、鋼管材料の引張強度が 500NZmm2以上の場合、限界内圧が比較的 大きい鋼管は、引張強度が 500NZmm2未満の場合と同じような破損形態を取るが、 限界内圧が比較的小さい鋼管では内表面付近に存在する介在物を起点として破壊 が起こっているので、この介在物の発生を抑制すれば、限界内圧を高めることができ る。 [0011] 本発明は、上述の知見を基にして完成に到ったものであり、その要旨は下記（1)に 記載の燃料噴射管用鋼管にある。
[0012] (1)質量0 /0で、 C : 0.12〜0.27%、 Si: 0.05〜0.40%および Mn: 0.8〜2.0%を含有し、 残部は Feおよびその他不純物からなり、不純物中の Caが 0.001%以下、 Pが 0.02% 以下、 Sが 0.01%以下であり、引張強度が 500NZmm2以上の鋼管であって、少なく とも鋼管の内表面から 20 μ mまでの深さに存在する非金属介在物の最大径が 20 μ m以下であることを特徴とする燃料噴射管用鋼管。
[0013] 上記（1)の燃料噴射管用鋼管は、 Feの一部に代えて、 Cr: 1%以下、 Mo : 1%以下 、 Ti:
0.04%以下、 Nb : 0.04%以下および V： 0.1%以下のうちの 1種または 2種以上を含有 することが好ましい。
発明の効果
[0014] 本発明の鋼管は、例えば、ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を供給すると!、つた 用途に用いるのに好適である。この鋼管を使用すれば、燃焼室への燃料の噴射圧を より高くすることができるので、 COの排出を減少させながら黒煙の排出量も低減す
2
ることが可能になる。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明の燃料噴射管用鋼管とは、燃料を噴射することによる圧力をその内面に繰り 返し受ける鋼管のことをいう。鋼管内面には、短時間に極めて高い圧力が力かる場合 や、常時高い圧力が作用し、かつ、この圧力が変動する場合がある。したがって、そ の衝撃による材料の疲労は極めて大きい。本発明の燃料噴射管用鋼管は、このよう な用途にも十分耐え得る疲労特性を有する。
[0016] 本発明の燃料噴射管用鋼管が用いられる例として、蓄圧式燃料噴射システムを採 用したディーゼルエンジンにおける燃料ポンプからコモンレール間、コモンレールか ら噴射ノズル間に配管されて燃料を導く鋼管が挙げられる。
[0017] ディーゼルエンジンでは、前述のように黒煙の発生を抑えるため、燃料噴射は極め て高い圧力で行う必要があり、燃料噴射管用鋼管の内面はその圧力に耐えられるも のでなければならない。本発明の鋼管は、高い内圧が力かるディーゼルエンジンに 用いられる燃料噴射管用鋼管として開発されたものであるが、直接噴射型ガソリンェ ンジンなどの燃料噴射用鋼管などにも使用することができることは 、うまでもな!/、。
[0018] 本発明の燃料噴射管用鋼管は、その鋼管材料の引張強度力 OONZmm2以上で あることが必要である。前述のように、燃料噴射管用鋼管には高い内圧が力かるため 、鋼管材料は、一定以上の引張強度を有していなければならない。本発明の燃料噴 射管用鋼管の引張強度を 500NZmm2以上と規定したのは、この値が高圧化した燃 料によって鋼管の内側に力かる圧力に十分耐えうる引張強度であるとともに、 500N Zmm2の引張強度を境に疲労破壊の破損形態が異なるからである。
[0019] 上記の破損形態については、後述する実施例の欄で具体例を挙げて詳述するが、 引張強度が 500NZmm2以上では、引張強度がほぼ同等のとき、破損形態によって 限界内圧の大小が決定される。破損形態が介在物を起点にするものである場合には 、限界内圧は引張強度に比して大きくならない。本発明では、他の要件を満たすこと で限界内圧を引張強度に比して大きくすることができる。
[0020] 本発明の燃料噴射管用鋼管は、鋼管の内表面付近に存在する非金属介在物の最 大径が 20 m以下であることが必要である。非金属介在物とは、 JIS
G0202の「鉄鋼用語」の中の 3131に定義される介在物である。非金属介在物の析出 は、鋼管の組成や製造方法によって決定されるが、その析出の有無は、 JIS G 0555に規定される鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法に沿って、鋼管断面を切り 出して研磨した後、光学顕微鏡で研磨面を観察することで確認できる。
[0021] そして、本発明の燃料噴射管用鋼管では、多数析出する非金属介在物のうち、大 きい非金属介在物の直径、すなわち最大径が 20 m以下でなければならない。非金 属介在物の最大径が 20 mを超えると、疲労破壊の形態が変わり、その最大径が 20 mを超える非金属介在物が疲労破壊の起点となり、疲労強度、即ち、限界内圧が 低下するからである。
[0022] 非金属介在物は必ずしも球状で存在して!/、るとは限らな 、。そのため、非金属介在 物の最大径は、介在物の長径相当長さを L、短径相当長さを Sとして、最大径= (L + S) Z2と定義する。また、非金属介在物の最大径は、少なくとも高い圧力のかかる 鋼管の内表面から 20 μ mまでの深さで、その最大径が 20 μ m以下であればよぐそ れ以外の部分では非金属介在物の最大径が 20 μ mを超えて 、ても疲労破壊の起点 にはならない。
[0023] A系介在物の最大径を小さくするには、鋼管に含まれる Sを 0.01質量％以下にすれ ばよい。 B系介在物の最大径を小さくするには、铸込み時の铸片の断面積を大きくす ればよい。铸込み後、凝固するまでの間に大きな介在物は浮上するからである。铸込 み時の铸片の断面積は 200,000mm2以上であることが望ましい。
[0024] C系介在物の最大径を小さくするには、鋼管に含まれる Ca含有量を低減させれば よい。そのために、本発明の燃料噴射用鋼管に含まれる Caは、 0.001質量％以下と する。 Caには C系介在物を凝集させる作用があるので、 Ca含有量を制限することで C 系介在物が大きくならな 、ようにすることができ、 C系介在物の悪影響を回避すること ができる。
[0025] なお、 A系、 B系、 C系のいずれの系であるかを問わず、铸造速度を遅くすることに より（例えば、連続铸造においては铸込み速度 0. 5mZ分で実施できる。）、軽い非 金属介在物をスラグとして浮上させて鋼中の非金属介在物そのものを減少させること ができる。
[0026] 本発明の燃料噴射管用鋼管は、 C、 Siおよび Mnを含有する。以下に、本発明の燃 料噴射管用鋼管に含有されるこれらの元素の作用および含有量の限定理由につい て説明する。なお、含有量についての％は、すべて質量％を意味する。
[0027] C : 0.12〜0.27%
Cは、鋼管材料の強度を向上させるために含有させることが好ましい。強度を向上 させるには、 C含有量を 0.12%以上とすることが必要である。しかし、 C含有量が 0.27 %を超えると、加工性が低下し、鋼管に成形することが困難になる。 C含有量は 0.12 〜0.2%であることがより好まし 、。
[0028] Si: 0.05〜0.40%
Siは、鋼管材料の脱酸のために含有させることが好ましい。脱酸の効果を確実にす るためには、 Si含有量を 0.05%以上とすることが必要である。しかし、 Si含有量が 0.40 %を超えると、靱性の低下を招くことがある。
[0029] Mn: 0.8〜2.0% Mnは、鋼管材料の強度を向上させるため含有させることが好ましい。強度を向上さ せるには、 Mn含有量を 0.8%以上とすることが必要である。しかし、 Mn含有量力 ¾.0% を超えると、偏析を助長し、靱性が劣化することがある。
[0030] 本発明の鋼管の一つは、上記の成分のほか、残部が Feと不純物からなるものであ る。ただし、不純物中の Caは、前記のとおり 0.001%以下にする必要があり、また、 P および Sは下記のように規制しなければならな!/、。
[0031] P : 0.02%以下、 S : 0.01%以下
Pおよび Sはともに熱間加工性および靱性に悪影響を及ぼす不純物元素であるた め、 Pおよび Sの含有量は低いほど好ましい。 P含有量および S含有量がそれぞれ 0.0 2%、 0.01%を超える場合には、熱間加工性および靱性が著しく悪くなる。
[0032] 本発明の鋼管の他の一つは、上記の成分に加えて以下に述べる成分の 1種または 2種以上を含有するものである。
[0033] Cr: l%以下
Crは、積極的に含有させる必要はないが、焼入れ性および耐摩耗性を向上させる 効果を有するので含有させることが好ましい。これらの効果を得るには、 Cr含有量を 0 .3%以上とすることが好ましい。しかし、 Cr含有量が 1%を超えると、ベイナイトが大量 に発生し靱性が低下する。
[0034] Mo : l%以下
Moも、積極的に含有させる必要はないが、焼入れ性を向上させる効果を有するとと もに、靱性改善にも効果があるので含有させることが好ましい。これらの効果を得るに は、 0.03%以上含有させるのが望ましい。しかし、 Mo含有量が 1%を超えると、ベイナ イトが大量に発生し靱性が低下する。
[0035] Ti: 0.04%以下
Tiは、積極的に含有させる必要はないが、強度および靱性を向上させる効果がある ため含有させることが好ましい。これらの効果を得るには、 Ti含有量を 0.005%以上と することが望ましい。しかし、 Ti含有量が 0.04%を超えると、窒素化合物の介在物が 鋼管中に形成され、靱性が低下する。なお、 Ti含有量は 0.01〜0.04%とすることがよ り好ましい。 [0036] Nb : 0.04%以下
Nbも、積極的に含有させる必要はないが、強度および靱性を向上させる効果があ るため含有させることが好ましい。これらの効果を得るには、 Nb含有量を 0.005%以上 とすることが望ましい。しかし、 Nb含有量が 0.04%を超えると、窒素化合物の介在物 が鋼管中に形成され、靱性が低下する。なお、 Nb含有量は 0.01〜0.04%とすることが より好まし 、。
[0037] V： 0.1%以下
Vも、積極的に含有させる必要はないが、強度を向上させる効果があるため含有さ せることが好ましい。これらの効果を得るには、 V含有量を 0.01%以上とすることが望 ましい。しかし、 V含有量が 0.1%を超えると、靱性が低下する。
実施例
[0038] 本発明の効果を確かめるために、表 1に示す化学組成の 10個の供試材を作製した 。各供試材は、表 2に示すとおりの铸込み速度と铸込み時の铸片断面積でもって連 続铸造し、マンネスマン穿孔圧延、マンドレルミルでの延伸圧延、ストレツチレデュー サ一での定径圧延を経て、外径 34mm、内径 25mmの寸法に熱間製管した。この熱 間製管された素管を抽伸するために、まず素管先端を口絞りし、潤滑剤を塗布した。 続いて、ダイスとプラグを用いて引抜加工を行い、徐々に管径を縮小し、管内面を切 肖 |J、研磨した後、仕上工程として、縮径カ卩ェを実施して、外径 6.4mm、内径 3.0mm の鋼管にした。そして、最終工程として、これらの鋼管を 1000°Cに温度制御された焼 鈍炉に装入して 20分間保持した後、放冷する熱処理を行った。
[0039] [表 1]
表 1
供試材 化学組成 （質量 ¾、 残部: Feと不純物)
区分
No. C Si Mn P S Cr Mo Ti Nb V Ca
1 0.17 0.31 1.38 0.014 0.005 0,06 0.01 0.020
s004 ― 0.07 0.0027 比糊
2 0.17 0.31 1.38 0.014 0.005 0.06 0.01 0.020 ― 0.07 0.0003 本発明例
3 0.18 0.30 1.40 0.013 0.006 0.08 0.02 0.007 ― 0.08 0.0032 比較例
4 0.18 0.30 1.40 0.013 0.006 0.08 0.02 0.007 ― 0.08 0.0008 本発明例
5 0.19 0.32 1.36 0.016 0.006 0.05 0.19 0.018 0.033 0.06 0.0027 比較例
6 0.19 0.32 1.36 0.016 0.006 0.05 0.19 0.018 0.033 0.06 0.0001 本発明例
7 0.11 0.19 0.61 0.009 0.002 0.02 ― ― ― 一 0.0030 比較例
8 0.11 0.23 0.64 0.015 0.005 0.01 ― ― ― ― 0.0035 比鼓例
9 0.19 0.25 1.31 0.011 0.013 0.04 0.19 0.020 0.030 0.06 0.0002 比糊
10 0.19 0.25 1.31 0.011 0.013 0.04 0.19 0.020 0.030 0.06 0.0012 比較例
Figure imgf000011_0001
。また、同サンプルについて鋼管の内表面力 深さ 20 /z mまでの範囲に当たる部分 を光学顕微鏡にて観察し、析出した介在物の調査を行った。
[0042] 表 2に各供試材の引張強度と介在物の最大径を示す。表 2の各番号は、表 1の各 番号に対応する。供試材 No.l、 3、 5はそれぞれ供試材 No.2、 4、 6に比べ、 Caを多く 含有するものである。表 2から、供試材 No.lと 2、 3と 4、 5と 6はそれぞれ引張強度が ほぼ同じであるが、 Ca含有量が多い供試材 No.l、 3、 5は、それぞれ供試材 No.2、 4 、 6に比べて、 C系介在物の最大径が大きいことがわかる。また、供試材 No.9は A系 介在物の最大径が大きぐ供試材 No.10は B系介在物の最大径が大きい。
[0043] さらに、各供試材に対し、鋼管の内側に圧力をかけ疲労試験を行った。疲労試験 では、最低内圧を 18MPaとし、時間に対して正弦波をとる荷重条件で圧力を印加し、 繰り返し回数が 107回になっても破壊が起こらない最大内圧を限界内圧とした。そして 、破壊が起こったものに対しては、その破壊された部分の状態を光学顕微鏡で確認 した。
[0044] 表 2に各供試材の限界内圧と破壊状態を示す。ここでも、 Ca含有量が多い供試材 No.l, 3、 5は、それぞれ供試材 No.2、 4、 6に比べて限界内圧が低い。そして、その 破壊状態は、それぞれ圧力の最もカゝかる鋼管内面カゝら疲労破壊が起こっていたが、 供試材 No.l、 3、 5では、供試材 No.2、 4、 6と異なり、鋼管の内表面カゝら深さ 20 mま での範囲内に存在する C系介在物を起点として破壊が起こっている。また、供試材 N 0.9では鋼管の内表面力も深さ 20 μ mまでの範囲内に存在する A系介在物を起点と して、供試材 10では同じく鋼管の内表面力 深さ 20 μ mまでの範囲内に存在する Β 系介在物を起点として、疲労破壊が生じている。
[0045] 以上の試験結果力も明らかなように、ほぼ同じ引張強度を有する供試材では、非金 属介在物の最大径を小さく抑えることで、介在物を起点とする疲労破壊を回避でき、 限界内圧を高めることができる。
産業上の利用可能性
[0046] 本発明の燃料噴射管用鋼管では内表面付近に存在する非金属介在物を起点とし た疲労破壊を防止できるので、限界内圧を高くすることが可能となる。したがって、こ の燃料噴射管用鋼管をディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を供給する鋼管に用い れば、燃焼室への燃料の噴射圧を十分高くしても、疲労が起こらない

Claims

請求の範囲
[1] 質量0 /0で、 C : 0.12〜0.27%、 Si: 0.05〜0.40%および Mn: 0.8〜2.0%を含有し、残 部は Feおよびその他不純物からなり、不純物中の Caが 0.001%以下、 Pが 0.02%以 下、 Sが 0.01%以下であり、引張強度が 500NZmm2以上の鋼管であって、少なくとも 鋼管の内表面から 20 μ mまでの深さに存在する非金属介在物の最大径が 20 μ m以 下であることを特徴とする燃料噴射管用鋼管。
[2] Feの一部に代えて、 Cr: 1%以下、 Mo : 1%以下、 Ti : 0.04%以下、 Nb : 0.04%以下 および V： 0.1%以下のうちの 1種または 2種以上を含有する請求項 1に記載の燃料噴 射管用鋼管。
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