JPS59200742A - 耐熱鋼 - Google Patents

耐熱鋼

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JPS59200742A
JPS59200742A JP58073769A JP7376983A JPS59200742A JP S59200742 A JPS59200742 A JP S59200742A JP 58073769 A JP58073769 A JP 58073769A JP 7376983 A JP7376983 A JP 7376983A JP S59200742 A JPS59200742 A JP S59200742A
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JP
Japan
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steel
rem
heat resistant
strength
resistant steel
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Pending
Application number
JP58073769A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Kato
哲男 加藤
Susumu Isobe
磯部 晋
Kenkichi Matsunaga
松永 健吉
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

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】 この発明は、強度および耐食性に優れ、特に内燃機関の
動弁機構部品であるバルブ用材料として優れた特性を有
する耐熱鋼に関するものである。
従来、ガンリンニシンやディーゼルエンジン等の内燃機
関の吸気バルブには、SUH1゜SUH,3,SUH1
1などの耐熱鋼が多く用いられてきたが、近年、エンジ
ンの圧縮比増大(ターボ化、ディーゼル化等)に伴って
バルブ用材料として高温強度や耐酸化性に優れたものが
要求されるようになってきており、また生産性向」二の
面から冷間鍛造性にも優れていることが要求されるよう
になってきている。しかしながら、従来のSUH系の材
料ではこれらの諸要求に十分こたえることができないと
いう問題を有していた。また、いずれの材料もCrを8
〜12%含有しているが、Crの産出国が限られている
ことからその人手に大きな不安かある。
この発明は、」二足した従来の問題点に着目してなされ
たもので、Cr台イ、 、j、j−か少なく価格および
原料人−Lの上でイ1利であると共に、現用の5UH1
す11とほぼ同等の高温44r性を有し、しかも冷間鍛
造も可能であって、吸気パルプ用材料あるいは耐熱ホル
I・用材村として好適に使用することかできるl耐熱鋼
を提供することを目的としている。
すなわち、この発明による耐熱ttiは、重量%で、C
:0.3〜0.5%、Si ・笈0.5〜2.5%、M
 n : 0 、1−2 、0%、Cr:0.5〜7.
0%、Mo:0.3〜2.0%1、V:O,l−1,0
%を基本組成とし、Cu:0.3〜2.0%およびRE
M:0.001〜0.05%のうちの少なくとも1種を
含有し、さらに使用目的等に応して、Ni:0.1〜2
.0%、W:0.1−1.5%、Nb十丁a:o、03
〜1.0%のうちの1種または2種以上を含有し、残部
Feおよび不純物からなり、CおよびSl量の適正化と
Cu、REMの添加により従来の5UHI鋼と同等の高
11.h都性をイjし、かつ冷間、、12造も可能であ
り、高負荷の吸気パルプ、耐熱ホルト、 1IliJ熱
部品等に適するものであることを特徴としている。
以下、この発明の耐熱鋼の成分範囲(重量%)の限定理
由について説明する。
C(炭素)1 Cは母材の強度を高めるのに有効な元素であって、この
ためには0.3%以上含有させることか必要である。し
かし、多量に含有すると耐食性が劣化するばかりでなく
、冷間鍛造性も低下するので0,5%以下とする必要が
ある。
Si(けい素): Siは溶解精錬時の脱酸成分として有効な元素であり、
引張強度や疲労強度を晶めるために0.5%以上含有さ
せることが必要である。しかし、多量に含有すると靭性
ならひに冷間鍛造性が劣化し、被削性も低下するので2
.5%以下とする必要がある。
Mn(マンガン) Mnは溶解精錬時の脱酪壽説イと成分として有効な元素
であり、また焼入性を向上させて強度の増大に冨与する
元素であって、このような効果を得るためには0.1%
以上含有させることが必要である。しかし、多量に含有
すると耐酸化性を劣化させるので2.0%以下とする必
要かある。
Cr(クロム): Crは耐熱鋼として要求される耐食性や耐酸化性を確保
するために必要な元素であり、とくに吸気用パルプに要
求される耐酪、耐食性の向上に有効な元素であって、こ
のためには0.5%以上含有させることが必要である。
しかし、多すぎると焼もどし軟化抵抗性を低下させると
共に冷開成形性を悪化させ、さらには価格の上昇をもた
らすので70%以下とする必要があり、価格の上昇をお
さえるためには0.5〜3.0%とすることがより望ま
しい。
Mo(モリブデン): MOは焼もどし軟化抵抗性を高めて高温強度を改善する
のに有効な元素であって、そのためには0.3%以上含
有させることか必要である。しかし多量に含有しても上
記の効果は自昇せず、価格の上昇をもたらすので2.0
%以下とするのが良い。
■(バナジウム): ■は高温強度を改善するのに有効な元素であり、上記M
Oと共に、Cr1iHを少なくしたことによる強度の低
下をこれらMo、Vで補うのに役立つ元素であって、こ
のためには0.1%以上含有させる。ことが必要である
。しかし、多すぎると靭性や冷間鍛造性を劣化させるの
で1.0%以下とする必要かある。
Cu(銅)、REM偽土類元素): CuおよびREMはCr含有量を少なくしたことによる
耐食性や強度の低下を補うのに有効な元素であって、と
くに耐酸化性や疲労強度の向」二に寄与する元素である
。そして、このような効果を得るためには、Cuについ
ては0.3%以上、REMについては】種以上を合計で
0.001%以上含有させることが必要である。しかし
、Cu含有量が多すぎると熱間および冷間鍛造性を劣化
させると共に、疲労強度をも低下させるので2.0%以
下とする必要があり、REM含有量が多すぎると熱間鍛
造性を劣化させると共に、強度も低下させるので0.0
5%以下とする必要がある。したがって、CuおよびR
EMについては、Cu:0.3〜2.0%、REM: 
0.001〜0.05%の範囲で少なくとも1種以上を
含有させる。
Niにッケル)、W(タングステン)  、Nb(ニオ
ブ): Ni、W、Nbはいずれも高温強度を改善するのに有効
な元素であり、Niは鋼中に固溶することによって靭性
をも向上する効果がある。そして、このような効果を得
るためには、Niについては0.1%以上、Wについて
は0.1%以上、Nbについては0,03%以上含有さ
せることが必要である。しかし、多量に含有すると、靭
性や熱間加工性および冷間鍛造性を害するので、Niに
ついては2.0%以下、Wについては1.5%以下、N
bについては1.0%以下とする必要かは2種以上を含
有させる。
そのほか、鋼の非削性を改善するために。
S:0.03〜0.3%、Ca:0.001〜0.02
%のうちの1種または2種以上を含有させるのも良い。
次に、この発明の実施例を比較例とともに説明する。
小型高周波誘導炉を使用して表1に示す化学成分を有す
る50kg鋼塊を各々溶製し、造塊したのち熱間鍛造を
行って直径20mmの丸棒に鍛伸した。
次いで各丸棒に対し954°Cで焼入れを行ったのち、
700〜750’Cの範囲で焼もどしを行っ温引張特性
、(3)耐酸化性、(4)#食性の各特性試験を行った
(1)高温疲労特性 バルブ材として最も重要な特性は高温疲労強度である。
そこで、小野式回転曲げ疲労試験機を用いてパルプの使
用温度である427°Cでの疲労強度を調べた。その結
果、表2に示すような10’サイクルでの破断応力、お
よび添付図に示すようなS −N曲線が得られた。
表2に示すように、本発明鋼A−Gの、:(H7温疲労
強度は比較鋼H,Iの高温疲労強度よりもi’;、’i
いことか明らかである。
また、添伺図に示すように、CuまたはREMを添加し
た本発明鋼A、Bは、これらを添加しない比較鋼Hと比
へて、知111j間−高応力の疲労強度には大差はない
か、長時間−低応力の疲労強度にはそれらの差か明確に
あられれており、本発明鋼か1fれたW7J温疲労強度
を有していることか明らかである。これは、後述するよ
うに、Cu、REMを添加したことによるN1M化性の
改善効果か働いているものと思われる。
(2)高温引張特性 次に、本発明#4A−Gおよび現用の吸気バルブ鋼SU
H11の各々500’(jこおける引張q、I性を調べ
た。この結果を表3に示す。なお、5UH11に対する
熱処理条件は、1020°CX0.5hr保打後袖冷お
よび750°CX1hr保持後空ぺ)とした。
表      3 (試験j都度 500℃) 表3に示すように、本発明!rll A −Gの高温引
張特性は比較の高Cr系である5UH1,1よりもすく
れていることが確認された。
(3)耐酸化性 次に、本発明鋼A−Gおよび比較鋼H9工に対して、5
38°Cにおける[耐醇化性試験を各々100時間にわ
たって行った。その結果を表4に示す。
表4に示すように、Cu、REMを添加した本発明鋼A
−GではCr含有量を少なくしたにもかかわらず優れた
1TI4酸化性を示しているのに対し、Cu 、REM
を添加しない比較鋼H,IではCr含有量を少なくした
ことかそのまま耐酸化性の劣化をもたらすことが明らか
となった。
(4)PbO耐食性 ガソリンにはオクタン価を高めるためにPb(鉛)を添
加する場合があり、このような場合にはノ\゛′ルブに
PbOアタックによる異常腐食を生ずることがあるため
、PbO耐食性も重要な特性である。そこで、各供試鋼
に対して538°C×50hrの条件でPbOアタック
試験を行った。その結表5に示すように、本発明鋼A−
Gはいずれも比較鋼H,Iに比べてPbO耐食性か優れ
ており、Cu 、REMを添加したことによる耐食性向
上の効果が明らかである。
以上説明してきたように、この発明の耐熱鋼では、高価
でかつ原料入手に不安のあるCrの含有量を少なくし、
CおよびSi含有量の適正化をはかると共に、Cuおよ
びREMのうちの1種以上を含有させるようにしたから
、Cr含有量の低減によるコストの低下を実現できると
共に、Cr含有量の低減による強度の低下をMo 、V
で補いかつ耐食性の低下をSi、Cu、REMで補うこ
とができ、高Cr含有量である従来のSUHl鋼とほぼ
同等の高温特性を有し、しかも冷間鍛造が可能であると
いう著大なる効果を奏するものであり、吸気バルブや耐
熱ボルト用材料として好適であるという優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明のにおいて調べたS−N曲線の結果を示
すグラフである。 二丁三 糸売ネ山 JE ηJ−) 昭和59年03月19日 1 、 )IG件の表示 1眉1058年特許願第73769号 2、発明の名称 耐熱鋼 3、補正をする者 :1¥件との関係  特許出願人 住所(居所)愛知県名古屋市南区星崎町字繰出66番地
氏名(名称) (371)大同特殊鋼株式会社代表者 
 秋  1) 正  彌 4、代理人 住所(居所)〒104東京都中央区銀座二丁目8番9゛
号木挽館銀座ビル 電話03(5B?)2781番(代
表)6、補正により増加する発明の数 1、明細書第5頁第9行〜第10行の「吸気用パルプに
要求される」を「吸気用バルブに要求される」に補正す
る。 2、同第7頁第1O行〜第12行を次のとおり補正する
。 rNiにッケル)、W(タングステン)  、Nb(ニ
オブ) +Ta (タンタル)・ Ni 、W、Nb+Ta (いずれか一方がoである場
9合を含む)はいずれも高温強度を改y1する」 3、同第7置部エフ行のrNbについては」をrNb+
TaについてはJに補正する。 4、同第8頁第1行のrNb4こつぃてはJをrNb+
Taについてはjに補止する。 5、同第8頁第4行の「鋼の非削性を改善する」を「鋼
の被削性を改善する」に補正する。 6、同第16頁第1行(7)rCu 、REMを添加し
た」を「Cu、REMのうちの少なくとも一方を添加し
た」に補正する。 以上 代理人弁理士  小  塩   豊 手続補正書 l召和59年04月13日 特許庁長官  若杉 和夫 殿 ■、*件の表示 昭和58年#許願第73769号 2、発明の名称 耐熱鍾 3、補止をする者 2+¥件との関係  特許出願人 氏名(名称)  (371)大同特殊鋼株式会社4、代
理人 住所(居所)〒104東京都中央区銀座二丁目8番9号
木挽館銀座ビル 電話03(51(?)2761 M 
(代表)6、補正により増加する発明の蚊 7、補止の対象 明m書の発明の詳細な説明の梱1 8、補止の内容  別紙のとおり 1、明細書第15頁表4の供試鋼の欄の「111870
m3」をrig/cm2Jに補正する。 2、同第17頁表5の供試鋼の欄の 「mg/Cll13」をrmg/c+n2Jに補IFす
る6以上 代理人弁理士 小 塩   豊

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.3〜0.5%、Si: o’
     、 5.〜2 、 ’5%、Mn:0.1〜2.0%
    、Cr:0.5〜7.0%、Mo:0.3〜2.0%、
    V:0.1〜1.0%を基本組成とし、Cu:0.3〜
    2.0%およびREM: O、OO’1〜0.05%の
    うちの少なくとも1種を含有し、残部Feおよび不純物
    からなることを特徴とする耐熱鋼。
  2. (2)重量%で、C:0.3〜0.5%、S’i:0.
    5〜2.5%、Mn:0.1−2.0%、Cr:0.5
    −7.0%、Mo:0.3〜2.0%、V:0.1〜1
    .0%−を基本組成とし、Cu:0.3〜2.0%およ
    びREM: 0.001〜0.05%のうちの少なくと
    も1種を含有し、さらに、Ni : O,1〜2.0%
    、W: 0.1〜1.5%、Nb+7’a:0.03−
    i、o%のうちの1種または2種以上を含有し、残部F
    eおよび不純物からなることを特徴とする耐熱鋼。
JP58073769A 1983-04-28 1983-04-28 耐熱鋼 Pending JPS59200742A (ja)

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DE8484302799T DE3469189D1 (en) 1983-04-28 1984-04-25 Heat resisting steels
AT84302799T ATE32355T1 (de) 1983-04-28 1984-04-25 Waermebestaendige staehle.
US06/677,326 US4650645A (en) 1983-04-28 1984-12-03 Heat-resisting steels

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