JPH0768599B2 - 耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材 - Google Patents
耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材Info
- Publication number
- JPH0768599B2 JPH0768599B2 JP62016362A JP1636287A JPH0768599B2 JP H0768599 B2 JPH0768599 B2 JP H0768599B2 JP 62016362 A JP62016362 A JP 62016362A JP 1636287 A JP1636287 A JP 1636287A JP H0768599 B2 JPH0768599 B2 JP H0768599B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal shock
- shock resistance
- combustion chamber
- diesel engine
- excellent thermal
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた耐熱衝撃性を有し、かつ高温強度
にもすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材に
関するものである。
にもすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材に
関するものである。
従来、ディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材には、耐
熱衝撃性、高温強度、および耐熱性が要求されることか
ら、 重量％で（以下％は重量％を示す）、Ni−20％Cr−2.4
％Ti−1.2％Al−0.22％Ｃの代表組成を有し、かつ溶体
化処理（例えば真空中、温度、1080℃に８時間保持後、
空冷の条件）および時効処理（例えば真空中、温度:700
℃に16時間保持後、空冷の条件）を施すことによって、
オーステナイト素地にNi−Al−Tiを主成分とする金属間
化合物、すなわちNi3（Al,Ti）を微細に析出させた組織
を具備せしめたNi基耐熱合金や、 Co−18％Cr−15％Ｗ−10％Ni0.4％Ｃの代表組成を有す
るCo基耐熱合金、 などが適用されている。
熱衝撃性、高温強度、および耐熱性が要求されることか
ら、 重量％で（以下％は重量％を示す）、Ni−20％Cr−2.4
％Ti−1.2％Al−0.22％Ｃの代表組成を有し、かつ溶体
化処理（例えば真空中、温度、1080℃に８時間保持後、
空冷の条件）および時効処理（例えば真空中、温度:700
℃に16時間保持後、空冷の条件）を施すことによって、
オーステナイト素地にNi−Al−Tiを主成分とする金属間
化合物、すなわちNi3（Al,Ti）を微細に析出させた組織
を具備せしめたNi基耐熱合金や、 Co−18％Cr−15％Ｗ−10％Ni0.4％Ｃの代表組成を有す
るCo基耐熱合金、 などが適用されている。
しかし、近年、各種エンジンに対する高性能化の要求は
厳しく、これに伴ない、ディーゼルエンジンの副燃焼室
でも、その使用条件は一段と苛酷さを増しているが、こ
れの構造部材である上記の従来Ni基耐熱合金やCo基耐熱
合金で構成された口金部材は、高温強度および耐熱性は
満足するものの、特に耐熱衝撃性が不十分であるため
に、信頼性の点で問題がある。
厳しく、これに伴ない、ディーゼルエンジンの副燃焼室
でも、その使用条件は一段と苛酷さを増しているが、こ
れの構造部材である上記の従来Ni基耐熱合金やCo基耐熱
合金で構成された口金部材は、高温強度および耐熱性は
満足するものの、特に耐熱衝撃性が不十分であるため
に、信頼性の点で問題がある。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に耐
熱衝撃性にすぐれ、かつ高温強度および耐熱性にすぐれ
たディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材を開発すべく
研究を行なった結果、ディーゼルエンジンの副燃焼室口
金部材（以下、単に口金部材という）を、 C:0.05〜0.25％、 Cr:10〜25％、 Ti:1〜３％、 Al:0.5〜2.5％ Fe:5.1〜15％、 ＷおよびMoのうちの１種または２種:0.05〜1.5％、 Nb,Ta、およびHfのうちの１種または２種以上:0.01〜２
％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Co:0.3〜３％と、 ＢおよびZrのうちの１種または２種:0.001〜0.2％、 のいずれか、あるいは両方を含有し、残りがNiと不可避
不純物からなる組成を有するNi基合金で構成すると、こ
の結果の前記口金部材は、鋳放し状態、並びに溶体化処
理および時効処理の熱処理を施した状態で、特にすぐれ
た耐熱衝撃性を有し、かつ上記の従来Ni基耐熱合金およ
び従来Co基耐熱合金で構成された口金部材と同等のすぐ
れた高温強度および耐熱性を有し、したがって、著しく
長期に亘ってすぐれた性能を発揮するという研究結果を
得たのである。
熱衝撃性にすぐれ、かつ高温強度および耐熱性にすぐれ
たディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材を開発すべく
研究を行なった結果、ディーゼルエンジンの副燃焼室口
金部材（以下、単に口金部材という）を、 C:0.05〜0.25％、 Cr:10〜25％、 Ti:1〜３％、 Al:0.5〜2.5％ Fe:5.1〜15％、 ＷおよびMoのうちの１種または２種:0.05〜1.5％、 Nb,Ta、およびHfのうちの１種または２種以上:0.01〜２
％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Co:0.3〜３％と、 ＢおよびZrのうちの１種または２種:0.001〜0.2％、 のいずれか、あるいは両方を含有し、残りがNiと不可避
不純物からなる組成を有するNi基合金で構成すると、こ
の結果の前記口金部材は、鋳放し状態、並びに溶体化処
理および時効処理の熱処理を施した状態で、特にすぐれ
た耐熱衝撃性を有し、かつ上記の従来Ni基耐熱合金およ
び従来Co基耐熱合金で構成された口金部材と同等のすぐ
れた高温強度および耐熱性を有し、したがって、著しく
長期に亘ってすぐれた性能を発揮するという研究結果を
得たのである。
この発明は、上記研究結果にもとづいてなされたもので
あって、以下に上記口金部材を構成するNi基合金の成分
組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
あって、以下に上記口金部材を構成するNi基合金の成分
組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）Ｃ Ｃ成分には、Cr,Ti,W,Mo、さらにNb,Ta,Hfなどと結合し
て炭化物を形成し、結晶粒界および粒内を強化し、もっ
て常温および高温強度を向上させる作用があるが、その
含有量が0.05％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が0.25％を越えると、靱性が低下す
るようになることから、その含有量を0.05〜0.25％と定
めた。
て炭化物を形成し、結晶粒界および粒内を強化し、もっ
て常温および高温強度を向上させる作用があるが、その
含有量が0.05％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が0.25％を越えると、靱性が低下す
るようになることから、その含有量を0.05〜0.25％と定
めた。
（ｂ）Cr Cr成分には、オーステナイト素地に固溶して、高温耐酸
化性（耐熱性）を著しく向上させる作用があるが、その
含有量が10％未満では所望の高温耐酸化性を確保するこ
とができず、一方その含有量が25％とを越えると、高温
強度および靱性が急激に低下するようになることから、
その含有量を10〜25％と定めた。
化性（耐熱性）を著しく向上させる作用があるが、その
含有量が10％未満では所望の高温耐酸化性を確保するこ
とができず、一方その含有量が25％とを越えると、高温
強度および靱性が急激に低下するようになることから、
その含有量を10〜25％と定めた。
（ｃ）Ti Ti成分には、NiおよびAlと共にNi3（Al,Ti）の金属間化
合物（以下γ′相という）を形成して、析出強化し、も
って常温および高温強度を向上させる作用があるが、そ
の含有量が１％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が３％を越えると、脆いη相（Ni3T
i相）が多量に析出するようになって、靱性が低下する
ことから、その含有量を１〜３％と定めた。
合物（以下γ′相という）を形成して、析出強化し、も
って常温および高温強度を向上させる作用があるが、そ
の含有量が１％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が３％を越えると、脆いη相（Ni3T
i相）が多量に析出するようになって、靱性が低下する
ことから、その含有量を１〜３％と定めた。
（ｄ）Al Al成分には、上記の通り、γ′相を形成して、常温およ
び高温強度を向上させるほか、高温耐酸化性を向上させ
る作用があるが、その含有量が0.5％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量が2.5％を越
えると、鋳造性および溶接性が悪化し、さらに靱性も低
下するようになることから、その含有量を0.5〜2.5％と
定めた。
び高温強度を向上させるほか、高温耐酸化性を向上させ
る作用があるが、その含有量が0.5％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量が2.5％を越
えると、鋳造性および溶接性が悪化し、さらに靱性も低
下するようになることから、その含有量を0.5〜2.5％と
定めた。
（ｅ）Fe Fe成分には、オーステナイト素地に固溶して、耐熱衝撃
性を一段と向上させる作用があるが、その含有量が5.1
％未満では所望のすぐれた耐熱衝撃性を確保することが
できず、一方その含有量が15％を越えると、高温強度が
低下することから、その含有量を5.1％〜15％と定め
た。
性を一段と向上させる作用があるが、その含有量が5.1
％未満では所望のすぐれた耐熱衝撃性を確保することが
できず、一方その含有量が15％を越えると、高温強度が
低下することから、その含有量を5.1％〜15％と定め
た。
（ｆ）ＷおよびMo これらの成分には、オーステナイト素地に固溶するほ
か、上記の通り炭化物を形成して、常温および高温強度
を向上させる作用があるが、その含有量が0.05％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
1.5％を越えると、高温耐酸化性および靱性が劣化する
ようになることから、その含有量を0.05〜1.5％と定め
た。
か、上記の通り炭化物を形成して、常温および高温強度
を向上させる作用があるが、その含有量が0.05％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
1.5％を越えると、高温耐酸化性および靱性が劣化する
ようになることから、その含有量を0.05〜1.5％と定め
た。
（ｇ）Nb,Ta、およびHf これらの成分には、上記の通りMC型炭化物を形成して結
晶粒界および粒内を強化し、もって常温および高温強度
を向上させる作用があるが、その含有量が0.01％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
２％を越えると、靱性が低下するようになることから、
その含有量を0.01〜２％と定めた。
晶粒界および粒内を強化し、もって常温および高温強度
を向上させる作用があるが、その含有量が0.01％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
２％を越えると、靱性が低下するようになることから、
その含有量を0.01〜２％と定めた。
（ｈ）Co Co成分には、オーステナイト素地に固溶して、高温強度
および高差耐酸化性を一段と向上させる作用があるの
で、必要に応じて含有させるが、その含有量が0.3％未
満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その
含有量が３％を越えてもより一層の向上効果は得られ
ず、経済性を考慮して、その含有量を0.3〜３％と定め
た。
および高差耐酸化性を一段と向上させる作用があるの
で、必要に応じて含有させるが、その含有量が0.3％未
満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その
含有量が３％を越えてもより一層の向上効果は得られ
ず、経済性を考慮して、その含有量を0.3〜３％と定め
た。
（ｉ）ＢおよびZr これらの成分には、結晶粒界を強靱化し、もって耐熱衝
撃性を一段と向上させる作用があるので、必要に応じて
含有されるが、その含有量が0.001％未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が0.2％
を越えると、脆化傾向が現われるようになることから、
その含有量を0.001〜0.2％と定めた。
撃性を一段と向上させる作用があるので、必要に応じて
含有されるが、その含有量が0.001％未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が0.2％
を越えると、脆化傾向が現われるようになることから、
その含有量を0.001〜0.2％と定めた。
なお、SiおよびMnを含有しても、その含有量がそれぞれ
２％以下であれば、特性に何らの悪影響も及ぼさないの
で、これらの成分をそれぞれ２％以下の範囲で、脱酸剤
として使用することは有用なことである。
２％以下であれば、特性に何らの悪影響も及ぼさないの
で、これらの成分をそれぞれ２％以下の範囲で、脱酸剤
として使用することは有用なことである。
つぎに、この発明の口金部材を実施例により具体的に説
明する。
明する。
通常の真空溶解炉を用い、それぞれ第１表に示される成
分組成をもった合金溶湯を調製し、これらの合金溶湯
を、ロストワックス精密鋳造法にて、それぞれ第１図
（ａ）に平面図で、同（ｂ）に第１図のＡ−Ａ線断面図
で示される形状を有し、かつ外径:31mmφ×厚さ:10mmの
寸法をもった口金部材、並びに平行部外径:7mmφ×平行
部長さ:50mm×チャック部外径:25mmφ×全長:90mmの寸
法をもった引張試験片素材に鋳造し、さらにこれらの口
金部材および試験片素材のうちの一部（第２表の備考参
照）に、真空中、1000〜1150℃の範囲内の温度に４〜10
時間保持後、空冷の溶体化処理と、真空中、650〜750℃
の範囲内の温度に、16時間保持後、空冷の時効処理から
なる熱処理を施すことによって本発明口金部材１〜24、
従来口金部材1,2をそれぞれ製造した。
分組成をもった合金溶湯を調製し、これらの合金溶湯
を、ロストワックス精密鋳造法にて、それぞれ第１図
（ａ）に平面図で、同（ｂ）に第１図のＡ−Ａ線断面図
で示される形状を有し、かつ外径:31mmφ×厚さ:10mmの
寸法をもった口金部材、並びに平行部外径:7mmφ×平行
部長さ:50mm×チャック部外径:25mmφ×全長:90mmの寸
法をもった引張試験片素材に鋳造し、さらにこれらの口
金部材および試験片素材のうちの一部（第２表の備考参
照）に、真空中、1000〜1150℃の範囲内の温度に４〜10
時間保持後、空冷の溶体化処理と、真空中、650〜750℃
の範囲内の温度に、16時間保持後、空冷の時効処理から
なる熱処理を施すことによって本発明口金部材１〜24、
従来口金部材1,2をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた各種の口金部材についてま
ず、第２図に概略説明図で示されるように、水平回転軸
１に放射状に取付けた４本の腕２の先端部のホルダー３
に上記口金部材Ｓをセットし、バーナー４からのフレー
ムガス５にて前記口金部材Ｓの上面を加熱し、パイロス
コープ６で加熱温度を観察し、この口金部材の上面温度
が800℃になった時点で、腕２を矢印方向に回転して、
水槽７内の水８中に前記の加熱された口金部材Ｓを浸漬
し、これを口金部材Ｓの噴孔部に割れが発生するまで繰
り返し行なうことによって耐熱衝撃性を評価し、さらに
高温強度については、上記引張試験片素材から削り出し
た所定寸法の引張試験片を用い、大気中、温度:800℃で
引張試験を行ない、引張強さと0.2％体力を測定するこ
とにより評価した。これらの結果を第２表に示した。
ず、第２図に概略説明図で示されるように、水平回転軸
１に放射状に取付けた４本の腕２の先端部のホルダー３
に上記口金部材Ｓをセットし、バーナー４からのフレー
ムガス５にて前記口金部材Ｓの上面を加熱し、パイロス
コープ６で加熱温度を観察し、この口金部材の上面温度
が800℃になった時点で、腕２を矢印方向に回転して、
水槽７内の水８中に前記の加熱された口金部材Ｓを浸漬
し、これを口金部材Ｓの噴孔部に割れが発生するまで繰
り返し行なうことによって耐熱衝撃性を評価し、さらに
高温強度については、上記引張試験片素材から削り出し
た所定寸法の引張試験片を用い、大気中、温度:800℃で
引張試験を行ない、引張強さと0.2％体力を測定するこ
とにより評価した。これらの結果を第２表に示した。
〔発明の効果〕 第１表および第２表に示される結果から、本発明口金部
材１〜24は、いずれも鋳放し状態および熱処理状態で、
従来口金部材1,2と同等あるいはこれ以上のすぐれた高
温強度を有し、かつこれより一段とすぐれた耐熱衝撃性
をもつことが明らかである。
材１〜24は、いずれも鋳放し状態および熱処理状態で、
従来口金部材1,2と同等あるいはこれ以上のすぐれた高
温強度を有し、かつこれより一段とすぐれた耐熱衝撃性
をもつことが明らかである。
上述のように、この発明の口金部材は、特にすぐれた耐
熱衝撃性を有し、かつ高温強度にもすぐれているので、
すぐれた性能を著しく長期に亘って発揮するなどの工業
上有用な特性を有するのである。
熱衝撃性を有し、かつ高温強度にもすぐれているので、
すぐれた性能を著しく長期に亘って発揮するなどの工業
上有用な特性を有するのである。
第１図（ａ）および（ｂ）は、ディーゼルエンジンの副
燃焼室口金部材を示す平面図および第１図のＡ−Ａ線断
面図、第２図は耐熱衝撃性試験の概略説明図である。 １……水平回転軸、２……腕、３……ホルダー、４……
バーナー、５……フレームガス、６……パイロスコー
プ、７……水槽、８……水、Ｓ……口金部材。
燃焼室口金部材を示す平面図および第１図のＡ−Ａ線断
面図、第２図は耐熱衝撃性試験の概略説明図である。 １……水平回転軸、２……腕、３……ホルダー、４……
バーナー、５……フレームガス、６……パイロスコー
プ、７……水槽、８……水、Ｓ……口金部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−119640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−210942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−162760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−153253（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】C:0.05〜0.25％、 Cr:10〜25％、 Ti:1〜３％、 Al:0.5〜2.5％、 Fe:5.1〜15％、 ＷおよびMoのうちの１種または２種:0.05〜1.5％、 Nb、Ta、およびHfのうちの１種または２種以上:0.01〜
２％、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するNi基合金で構成したことを特徴とする
耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口
金部材。 - 【請求項２】C:0.05〜0.25％、 Cr:10〜25％、 Ti:1〜３％、 Al:0.5〜2.5％、 Fe:5.1〜15％、 ＷおよびMoのうちの１種または２種:0.05〜1.5酷、 Nb,Ta、およびHfのうちの１種または２種以上:0.01〜２
％、 を含有し、さらに、 Co:0.3〜３％ を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するNi基合金で構成したことを特徴とする
耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口
金部材。 - 【請求項３】C:0.05〜0.25％、 Cr:10〜25％、 Ti:1〜３％、 Al:0.5〜2.5％、 Fe:5.1〜15％、 ＷおよびMoのうちの１種または２種:0.05〜1.5％、 Nb,Ta、およびHfのうちの１種または２種以上:0.01〜２
％、 を含有し、さらに、 ＢおよびZrのうちの１種または２種:0.001〜0.2％、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するNi基合金で構成したことを特徴とする
耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口
金部材。 - 【請求項４】C:0.05〜0.25％、 Cr:10〜25％、 Ti:1〜３％、 Al:0.5〜2.5％、 Fe:5.1〜15％、 ＷおよびMoのうちの１種または２種:0.05〜1.5％、 Nb,Ta、およびHfのうちの１種または２種以上:0.01〜２
％、 を含有し、さらに、 Co:0.3〜３％と、 ＢおよびZrのうちの１種または２種:0.001〜0.2％、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するNi基合金で構成したことを特徴とする
耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口
金部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016362A JPH0768599B2 (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016362A JPH0768599B2 (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63186845A JPS63186845A (ja) | 1988-08-02 |
| JPH0768599B2 true JPH0768599B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=11914223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62016362A Expired - Lifetime JPH0768599B2 (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 耐熱衝撃性のすぐれたディーゼルエンジンの副燃焼室口金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0768599B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5408768B2 (ja) * | 2008-12-04 | 2014-02-05 | 三菱マテリアル株式会社 | 高温強度および樹枝状晶組織を有するＮｉ基耐熱合金鋳塊およびこれからなるガスタービン翼鋳物 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL65677A0 (en) * | 1981-06-12 | 1982-08-31 | Special Metals Corp | Nickel base cast alloy |
| JPS60162760A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-24 | Daido Steel Co Ltd | 高強度耐熱材料の製造方法 |
| JPS61119640A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-06 | Honda Motor Co Ltd | 排気バルブ用合金 |
-
1987
- 1987-01-27 JP JP62016362A patent/JPH0768599B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63186845A (ja) | 1988-08-02 |
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