JPS6217021B2 - - Google Patents
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- JPS6217021B2 JPS6217021B2 JP55177114A JP17711480A JPS6217021B2 JP S6217021 B2 JPS6217021 B2 JP S6217021B2 JP 55177114 A JP55177114 A JP 55177114A JP 17711480 A JP17711480 A JP 17711480A JP S6217021 B2 JPS6217021 B2 JP S6217021B2
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- Japan
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- heat
- combustion chamber
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- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
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Classifications
-
- 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
本発明は、耐ヒートクラツク性および被削性の
優れた低廉なガソリンエンジン予燃焼室部材用耐
熱材料に関するものである。 従来ガソリンエンジンの予燃焼室にはオーステ
ナイト系耐熱鋼、例えば4Si−14Ni−19Cr或いは
21Cr−20Ni−20Co−3Mo−2.5W−1Nb等が主と
して使用されていた。しかしながらオーステナイ
ト系耐熱鋼は高温強度は優れているものの高価な
元素を多量に含有するため極めて高価格である。
しかも予燃焼室の用途に最も重要な特性である耐
ヒートクラツク性は十分であるとはいえず、また
被削性にも難点がある。 そこで、発明者等はこのような状況に鑑み、特
に高価で含有量の多いNiの耐ヒートクラツク性
に及ぼす影響について詳細な検討を加えた結果、
高Cr鋼においてNiの添加は、一定量以上になる
と耐ヒートクラツク性を大幅に低下させるばかり
でなく被削性をも低下させる元素であることを見
出し最終的にはNiを含有しない下記に示した成
分組成の耐熱材料がガソリンエンジン予燃焼室部
材用としてきわめて好適であることを見出した。 すなわち、本発明は重量百分率でＣ：0.05〜
0.4％、Si：0.05〜2.0％、Mn：0.05〜2.0％、
Cr：18.0〜25.0％、Nb：0.01〜0.50％残余が実質
的にFeからなることを特徴とし、特にNiを添加
しないため低廉であつてしかも耐ヒートクラツク
性が著しく良好であり、かつ被削性も良好な耐熱
材料である。 したがつてガソリンエンジンの予燃焼室などの
ごとく切削加工が伴なう複雑な形状であつて、か
つ耐ヒートクラツク性耐酸化性等の高温特性が要
求される部材用として本発明材料はきわめて好適
である。 次に本発明材料の成分組成範囲の限定理由につ
いて以下に述べる。 Ｃ：0.05〜0.4％ ＣはCrおよびNbと結合して炭化物を形成し、
高温強度を高めるために効果のある元素である。
そのためには少なくとも0.05％以上含有すること
が必要である。 しかし、多量に添加するとオーステナイトを生
成し耐ヒートラツク性を低下させるばかりでなく
炭化物が多量に析出し靭延性を低下させるため、
0.4％以下に限定した。 Si：0.05〜2.0％ Siは溶解精錬時の脱酸元素として必要であるほ
か鋳込時の湯流れ性および耐酸化性を向上させる
ために有効な元素であるので、少なくとも0.05％
以上の量は積極的に添加する必要があるが、多量
に含有すると〓相の形成等により靭延性が低下す
るため0.05％〜2.0％に限定した。 Mn：0.05〜2.0％ Nnは溶解精錬時の脱酸元素として添加するも
のであり最低0.05％とし、又、オーステナイト生
成元素であるため多量に添加するオーステナイト
を生成し、耐ヒートクラツク性を低下させるとと
もに耐酸化性も低下させるため0.05〜2.0％に限
定した。 Cr：18.0〜25.0％ Crは高温での耐酸化性および耐熱性を確保す
るためには必須の元素であり、少なくとも18％以
上含有する必要がある。 しかし、多量に含有すると〓相を生成し、靭延
性が低下するので25.0％以下に限定した。 Nb：0.01〜0.50％ Nbは鋳造品の結晶粒微細化に有効な元素であ
るとともにＣと結合して炭化物を生成し、高温強
度を高めるために有効な元素であり、少なくとも
0.01％以上含有させる必要がある。 しかし、多量に含有すると耐酸化性が低下す
る。これらの効果を総合的に判断し、成分範囲を
0.01〜0.5％に限定した。 次に、本発明材料の特徴を実施例により具体的
に説明する。 実施例 １ 高周波誘導炉により第１表に示すごとき成分組
成の鋼を溶製し、JIS G5121に規定するＡ号試験
片に鋳造し、鋳造状態で各種特性値を調査した。
供試材No.１〜５は本発明材料でありNo.６〜10は比
較のために溶製した比較材料である。 なお、本発明材料は鋳造のままで十分予燃焼室
部材としての使用に耐え得るが、製品を製造する
時点で高い常温の靭延性を望む場合には700〜800
℃付近で数時間の熱処理を実施することは有効で
ある。
優れた低廉なガソリンエンジン予燃焼室部材用耐
熱材料に関するものである。 従来ガソリンエンジンの予燃焼室にはオーステ
ナイト系耐熱鋼、例えば4Si−14Ni−19Cr或いは
21Cr−20Ni−20Co−3Mo−2.5W−1Nb等が主と
して使用されていた。しかしながらオーステナイ
ト系耐熱鋼は高温強度は優れているものの高価な
元素を多量に含有するため極めて高価格である。
しかも予燃焼室の用途に最も重要な特性である耐
ヒートクラツク性は十分であるとはいえず、また
被削性にも難点がある。 そこで、発明者等はこのような状況に鑑み、特
に高価で含有量の多いNiの耐ヒートクラツク性
に及ぼす影響について詳細な検討を加えた結果、
高Cr鋼においてNiの添加は、一定量以上になる
と耐ヒートクラツク性を大幅に低下させるばかり
でなく被削性をも低下させる元素であることを見
出し最終的にはNiを含有しない下記に示した成
分組成の耐熱材料がガソリンエンジン予燃焼室部
材用としてきわめて好適であることを見出した。 すなわち、本発明は重量百分率でＣ：0.05〜
0.4％、Si：0.05〜2.0％、Mn：0.05〜2.0％、
Cr：18.0〜25.0％、Nb：0.01〜0.50％残余が実質
的にFeからなることを特徴とし、特にNiを添加
しないため低廉であつてしかも耐ヒートクラツク
性が著しく良好であり、かつ被削性も良好な耐熱
材料である。 したがつてガソリンエンジンの予燃焼室などの
ごとく切削加工が伴なう複雑な形状であつて、か
つ耐ヒートクラツク性耐酸化性等の高温特性が要
求される部材用として本発明材料はきわめて好適
である。 次に本発明材料の成分組成範囲の限定理由につ
いて以下に述べる。 Ｃ：0.05〜0.4％ ＣはCrおよびNbと結合して炭化物を形成し、
高温強度を高めるために効果のある元素である。
そのためには少なくとも0.05％以上含有すること
が必要である。 しかし、多量に添加するとオーステナイトを生
成し耐ヒートラツク性を低下させるばかりでなく
炭化物が多量に析出し靭延性を低下させるため、
0.4％以下に限定した。 Si：0.05〜2.0％ Siは溶解精錬時の脱酸元素として必要であるほ
か鋳込時の湯流れ性および耐酸化性を向上させる
ために有効な元素であるので、少なくとも0.05％
以上の量は積極的に添加する必要があるが、多量
に含有すると〓相の形成等により靭延性が低下す
るため0.05％〜2.0％に限定した。 Mn：0.05〜2.0％ Nnは溶解精錬時の脱酸元素として添加するも
のであり最低0.05％とし、又、オーステナイト生
成元素であるため多量に添加するオーステナイト
を生成し、耐ヒートクラツク性を低下させるとと
もに耐酸化性も低下させるため0.05〜2.0％に限
定した。 Cr：18.0〜25.0％ Crは高温での耐酸化性および耐熱性を確保す
るためには必須の元素であり、少なくとも18％以
上含有する必要がある。 しかし、多量に含有すると〓相を生成し、靭延
性が低下するので25.0％以下に限定した。 Nb：0.01〜0.50％ Nbは鋳造品の結晶粒微細化に有効な元素であ
るとともにＣと結合して炭化物を生成し、高温強
度を高めるために有効な元素であり、少なくとも
0.01％以上含有させる必要がある。 しかし、多量に含有すると耐酸化性が低下す
る。これらの効果を総合的に判断し、成分範囲を
0.01〜0.5％に限定した。 次に、本発明材料の特徴を実施例により具体的
に説明する。 実施例 １ 高周波誘導炉により第１表に示すごとき成分組
成の鋼を溶製し、JIS G5121に規定するＡ号試験
片に鋳造し、鋳造状態で各種特性値を調査した。
供試材No.１〜５は本発明材料でありNo.６〜10は比
較のために溶製した比較材料である。 なお、本発明材料は鋳造のままで十分予燃焼室
部材としての使用に耐え得るが、製品を製造する
時点で高い常温の靭延性を望む場合には700〜800
℃付近で数時間の熱処理を実施することは有効で
ある。
【表】
(1) 耐ヒートクラツク性
予燃焼室用材料として最も重要な特性は耐ヒー
トクラツク性である。 そこで、第１表の供試材から試験片を採取しヒ
ートクラツク試験を実施した。 試験方法はバーナーで800℃に加熱後25℃に設
定した恒温水中に水冷する熱サイクルを600回繰
り返す方法であつて試験後試験片の断面に発生し
たクラツクの長さと数を測定し、この総和長さで
耐ヒートクラツク性を評価した。 第２表に３回にわたつて実施したヒートクラツ
ク試験の結果を示す。 同表に示すように本発明材料の耐ヒートクラツ
ク性は比較材料にくらべて優れていることが確認
できた。特にオーステナイト系耐熱鋼であるNo.10
に比較し、本発明材料の耐ヒートクラツク性は非
常に優れている事が判つた。
トクラツク性である。 そこで、第１表の供試材から試験片を採取しヒ
ートクラツク試験を実施した。 試験方法はバーナーで800℃に加熱後25℃に設
定した恒温水中に水冷する熱サイクルを600回繰
り返す方法であつて試験後試験片の断面に発生し
たクラツクの長さと数を測定し、この総和長さで
耐ヒートクラツク性を評価した。 第２表に３回にわたつて実施したヒートクラツ
ク試験の結果を示す。 同表に示すように本発明材料の耐ヒートクラツ
ク性は比較材料にくらべて優れていることが確認
できた。特にオーステナイト系耐熱鋼であるNo.10
に比較し、本発明材料の耐ヒートクラツク性は非
常に優れている事が判つた。
【表】
(2) 耐酸化性
予燃焼室部材用の素材としては耐酸化性も耐ヒ
ートクラツク性と同様に重要な特性である。 そこで、第１表の供試材から酸化試験片（直径
15mm×長さ20mm）を採取し、大気中で酸化試験を
行つた。 試験条件は、1000℃で200hrの連続加熱とし、
試験後にスケールを除去したうえで酸化減量を測
定して耐酸化性を評価した。 第３表に実施した２回の試験結果を示す。 同表に示すように、Cr含有量の低い比較材料
（No.６）およびNb含有量の高い比較材料（No.10）
の酸化減量に比べ18％以上のCr量を有し、しか
もNb含有量が0.5％以下の本発明材料のそれは少
なく、優れた耐酸化性を有していることが確認で
きた。
ートクラツク性と同様に重要な特性である。 そこで、第１表の供試材から酸化試験片（直径
15mm×長さ20mm）を採取し、大気中で酸化試験を
行つた。 試験条件は、1000℃で200hrの連続加熱とし、
試験後にスケールを除去したうえで酸化減量を測
定して耐酸化性を評価した。 第３表に実施した２回の試験結果を示す。 同表に示すように、Cr含有量の低い比較材料
（No.６）およびNb含有量の高い比較材料（No.10）
の酸化減量に比べ18％以上のCr量を有し、しか
もNb含有量が0.5％以下の本発明材料のそれは少
なく、優れた耐酸化性を有していることが確認で
きた。
【表】
実施例 ２
高周波誘導炉にて第４表に示すごとき成分組成
の鋼を溶接製し直径82mm×長さ725mmの金型に鋳
造し、鋳造状態で被削性を調査した。 各供試材について第５表に示す条件で旋削試験
を行ない、その時の工具寿命を測定し、被削性を
評価した。工具寿命は工具のフランク摩耗幅が
0.15mmに達するまでに要する時間とした。 第６表にその結果を示す。 同表に示すように、本発明材料の被削性は比較
材料のそれに比べ、非常に優れていることが確認
できた。とくにオーステナイト系耐熱鋼である比
較材料No.14に比べその優位性は極めて大きいこと
が確認できた。
の鋼を溶接製し直径82mm×長さ725mmの金型に鋳
造し、鋳造状態で被削性を調査した。 各供試材について第５表に示す条件で旋削試験
を行ない、その時の工具寿命を測定し、被削性を
評価した。工具寿命は工具のフランク摩耗幅が
0.15mmに達するまでに要する時間とした。 第６表にその結果を示す。 同表に示すように、本発明材料の被削性は比較
材料のそれに比べ、非常に優れていることが確認
できた。とくにオーステナイト系耐熱鋼である比
較材料No.14に比べその優位性は極めて大きいこと
が確認できた。
【表】
【表】
【表】
実施例 ３
シエル鋳型に本発明材料および比較材料を鋳込
み、ガソリンエンジン用副燃焼室を作製した。 第７表にその成分組成を示す。 製造した副燃焼室について実際にガソリンエン
ジンに組み込んで400hr耐久試験を行なつた。比
較材料ではこの試験においてクラツクの発生が認
められるが、本発明材料には噴口部付近のクラツ
クの発生は皆無であり（参考写真に試験後のガソ
リンエンジン用予燃焼室を示す。）また酸化スケ
ールの発生も極めて少なく、実用に十分耐えうる
ことが認められた。
み、ガソリンエンジン用副燃焼室を作製した。 第７表にその成分組成を示す。 製造した副燃焼室について実際にガソリンエン
ジンに組み込んで400hr耐久試験を行なつた。比
較材料ではこの試験においてクラツクの発生が認
められるが、本発明材料には噴口部付近のクラツ
クの発生は皆無であり（参考写真に試験後のガソ
リンエンジン用予燃焼室を示す。）また酸化スケ
ールの発生も極めて少なく、実用に十分耐えうる
ことが認められた。
Claims (1)
- １ 重量百分率でＣ：0.05〜0.4％、Si：0.05〜
2.0％、Mn：0.05〜2.0％、Cr：18.0〜25.0％、
Nb：0.01〜0.50％残余が実質的にFeからなるこ
とを特徴とするガソリンエンジン予燃焼室部材用
耐熱材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55177114A JPS57101651A (en) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | Heat resistant material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55177114A JPS57101651A (en) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | Heat resistant material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57101651A JPS57101651A (en) | 1982-06-24 |
| JPS6217021B2 true JPS6217021B2 (ja) | 1987-04-15 |
Family
ID=16025397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55177114A Granted JPS57101651A (en) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | Heat resistant material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57101651A (ja) |
-
1980
- 1980-12-17 JP JP55177114A patent/JPS57101651A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57101651A (en) | 1982-06-24 |
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