JP3347582B2 - メタルガスケット用オーステナイト系ステンレス鋼 及びその製造方法 - Google Patents
メタルガスケット用オーステナイト系ステンレス鋼 及びその製造方法Info
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Description
で、強度、高温強度、耐ヘタリ性、高温酸化性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼及びその製造方法に関す
る。
ンジンに代表される内燃機関のガスケットには、ヘッド
ガスケット、排気系ガスケットがあり、従来はアスベス
トを主材としたものが使用されてきた。しかしながら、
近年アスベストの環境に対する有害性が問題となってお
り、アスベストを主材とするガスケットに変わるものと
して、ステンレス鋼を用いたメタルガスケットが使用さ
れている。
のステンレス鋼には、主にSUS301系のものが使用
されてきたが、エンジンの高性能化に伴いガスケットに
かかる負担が増大し、例えば、強度、高温強度、耐ヘタ
リ性、高温酸化性が不十分となり、シール性の低下、高
温疲労及び酸化による損傷等を引き起こす恐れがある。
にビード部を形成し、同部においてシール作用を行わせ
ているが、ガスケット周りの環境温度の上昇、締めつけ
荷重の増大に伴い、シール性の低下、疲労及び酸化によ
る損傷などの問題が生じる。そのため、ガスケットが使
用される環境に耐え得る材料の開発が求められている。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、強度、高温強度、耐ヘタリ性、高温酸化性に優れ
たメタルガスケット用オーステナイト系ステンレス鋼及
びその製造方法の提供を目的とする。
の本発明によるステンレス鋼は、重量%でC:0.10
%以下、Si:1.0%以下、Mn:1.0〜10.0
%、S :0.01%以下、Cu:3.0%以下、N
i:7.0〜15.0%、、Cr:15.0〜25.0
%、Mo:5.0%以下、N:0.41〜0.8%以
下、Al:0.02%以下残部実質的にFeから成る組
成を有することを特徴とする。
べ、高温特性に有効であるNの含有量を増加させ、N添
加の弊害となるAlの含有量を規定したことを特徴とす
るものである。
を目的にNb+Ta:0.03〜0.5%、Ti:0.
03〜0.5%、V:0.03〜0.5%、W:0.0
3〜0.5%の何れか1種または2種以上をで含有させ
ても良い。
B:0.001〜0.01%、Ca:0.001〜0.
01%、Mg:0.001〜0.01%の何れか1種ま
たは2種以上をの量で含有させても良い。
を述べる。
し、多量の添加は、Nの固溶量を低下させると共に、C
rと結合して炭化物を形成し、母相の固溶Cr量を低下
させ耐酸化性を劣化させるため、その上限0.10%と
する必要がある。
である。しかし、多量に含有すると製造性を劣化させる
ため、その上限を1.0%とした。
量を著しく増加させるため、強度向上に寄与する。その
ために1.0%以上の添加が必要である。また、10.
0%を越えると熱間加工性を劣化させるため、その範囲
を1.0〜10.0%とした。
め、冷間加工性を著しく劣化させる。そのため、その上
限を0.01%とした。
の安定化に寄与すると共にオーステナイト系ステンレス
鋼の冷間加工性を向上させるが、多量の添加は、強度の
低下を招くため、その上限を3.0%とした。
ト相安定に寄与する。そのため、7.0%以上は必要で
ある。ただし、多量の添加は、強度の低下を招くと共
に、コストの上昇を招くので、その範囲を7.0〜1
5.0%とした。
耐食性を向上させる元素として有効であると共に、フェ
ライト生成元素である。15.0%以下では耐酸化性が
十分でないが、その増加と共に窒素固溶量、酸化性、耐
食性は増加する。しかし、25.0%以上となるとフェ
ライト・オーステナイト2相組織やσ相の析出をまねく
ため、その範囲を15.0%〜25.0%とした。
を向上させる元素として有効である。しかし、フェライ
ト生成元素であるため、5.0%超過となるとフェライ
ト・オーステナイト2相組織やσ相の析出を招くと共
に、熱間加工性を劣化させるため、その範囲を5.0%
とした。
イト相の安定と耐食性向上及び加工後の時効処理による
強度向上に寄与する。0.35%未満では、その効果は
低く、さらに確実な効果を得るには0.41%以上とす
る必要がある。一方、N含有量が0.80%超過となる
と、窒化物が完全に固溶せず、固溶化温度が高くなると
共に冷間加工性、靭延性を劣化させるため、ガスケット
への加工が不可能となる。そこで、その範囲を0.41
〜0.80%までとした。
を形成し、有効なNを減ずると共に高温強度を低下させ
るため、その上限を0.02%とした。
0.03〜0.5%、V:0.03〜0.5%、W:
0.03〜0.5% Nb+Ta、Ti、V、Wは、結晶粒の微細化、及び強
度の向上に寄与するため、必要により1種または2種以
上添加しても良い。しかし、0.03%未満ではその効
果が小さく、多量に添加すると、窒素と結合し固溶N量
を低下させるため、その上限を0.5%以下とした。
001〜0.01%、Mg:0.001〜0.01% B、Ca、Mgは、熱間加工性を改善する元素で、0.
001%以上でその効果が得られるが、0.01%超過
では、逆に熱間加工性を劣化させるので、その範囲を
0.001〜0.01%とした。
ス鋼の製造方法に係わるもので、要旨は、上記の成分に
調整した素材を30〜70%の圧下率で最終冷間圧延を
施すことにある。この冷間圧延材を、排気系ガスケット
の様に高温に曝される雰囲気で使用すると、時効により
窒化物が析出するため硬度が向上し、高温強度、耐ヘタ
リ性が向上させることを特徴とする。また、圧下率の範
囲は、30%未満では、時効による硬度の上昇が得られ
ず、70%超過ではガスケット使用雰囲気で過時効とな
り、硬度が低下し、耐ヘタリ性が低下するためその範囲
を30〜70%とした。
ス鋼の製造方法に係わるもので、要旨は、上記の成分に
調整した素材を30%以上の圧下率で最終冷間圧延を施
した後、300〜650℃の温度範囲で1分間以上時効
処理を施すことにある。これは、上記の排気系ガスケッ
トの様に高温に曝される雰囲気で使用されない場合、あ
らかじめ時効処理により硬度を向上させて、高温強度、
耐ヘタリ性を向上させることを特徴とする。圧下率30
%未満では、時効による硬度の上昇が得られない。ま
た、300℃未満では時効硬化が起こらず、650℃超
過では逆に軟化し、加えて時効時間1分間未満では時効
による硬度上昇が小さいため、その範囲を30%以上
で、時効条件を300〜650℃の温度範囲で1分間以
上とした。
下にその実施例を詳述する。表1に示す化学成分のもの
をアーク炉で溶解し、AODにて成分を精錬ならびに調
整し、1300kg鋼塊を製造した。続いてこれを分塊
圧延し、更に冷間圧延し、1050℃で固溶化熱処理を
施し、引き続きこれに圧下率40%で加工した。この薄
板材を500℃×10分で時効処理した、この工程の中
で、固溶化熱処理状態、時効処理前後で試料を採取し、
引張試験を実施した。また、耐酸化性の評価として、固
溶化熱処理状態の板材より、幅10mm、長さ25m
m、厚さ3mmで#320のエメリー紙で全面を研磨し
た試験片を作製し、繰り返し酸化試験に供した。試験条
件は、600℃、800℃の温度に加熱(8分)、30
分間保持後、30℃で22分間放冷した。これを1サイ
クルとして、合計96サイクル(96時間)行った後の
試験片の重量を測定、あらかじめ測定しておいた試験前
の重量との差を求め、それを試験片表面積で除した値を
酸化増量とした。比較鋼は、JIS SUS301、S
US304である。その結果を表2に示す。
価及び圧下率の最適化を目的に、上記の冷間加工時に、
圧下率を変えた素材を製造し、600℃の加熱炉に投入
し、一定時間後試料を取り出し、硬さを測定した。その
結果を図1に示す。比較鋼は、JIS SUS301で
ある。
US301、SUS304と比較して、固溶化熱処理ま
ま、冷間圧延後の0.2%耐力および引張強さが優れて
いる。また、時効処理により更に強度の向上が望める。
耐酸化性についても比較鋼に比べ優れている。次に、図
1に示す通り発明鋼は、高温強度(硬度)、耐ヘタリ性
に優れる。但し、高温では、80%の圧下率で、過時効
により急速に硬度が低下するため避ける必要がある。
温強度、耐ヘタリ性、高温酸化性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼及びその製造方法に関するもので、ガ
スケット用材料として最適である。
熱時間の関係を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で C:0.10%以下 Si:1.0%以下 Mn:1.0〜10.0% S :0.01%以下 Cu:3.0%以下 Ni:7.0〜15.0% Cr:15.0〜25.0% Mo:5.0%以下 N:0.41〜0.8%以下 Al:0.02%以下 残部実質的にFeから成る組成を有することを特徴とす
るメタルガスケット用オーステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項2】請求項1の成分に加え更にNb+Ta、T
i、V、Wの何れか1種または2種以上を Nb+Ta:0.03〜0.5% Ti:0.03〜0.5% V:0.03〜0.5% W:0.03〜0.5% の量で含有させたことを特徴とするメタルガスケット用
オーステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項3】請求項1又は2の成分に加え更にB、C
a、Mgの何れか1種または2種以上を B:0.001〜0.01% Ca:0.001〜0.01% Mg:0.001〜0.01% の量で含有させたことを特徴とするメタルガスケット用
オーステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項4】請求項1又は2又は3の成分に調整した素
材を30〜70%の圧下率で最終冷間圧延を施すことを
特徴とするメタルガスケット用オーステナイト系ステン
レス鋼の製造方法。 - 【請求項5】請求項1又は2又は3の成分に調整した素
材を30%以上の圧下率で最終冷間圧延を施した後、3
00〜650℃の温度範囲で1分間以上時効処理を施す
ことを特徴とするメタルガスケット用オーステナイト系
ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP12519096A JP3347582B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | メタルガスケット用オーステナイト系ステンレス鋼 及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12519096A JP3347582B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | メタルガスケット用オーステナイト系ステンレス鋼 及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09279315A JPH09279315A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3347582B2 true JP3347582B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=14904151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12519096A Expired - Lifetime JP3347582B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | メタルガスケット用オーステナイト系ステンレス鋼 及びその製造方法 |
Country Status (1)
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-
1996
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