JP2717967B2

JP2717967B2 - 金属ガスケット用材料

Info

Publication number: JP2717967B2
Application number: JP63040812A
Authority: JP
Inventors: 耕作植田; 宏新井; 力関口; 稔芳賀
Original assignee: 日本メタルガスケット株式会社; 日本金属工業株式会社
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1988-02-25
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH01215957A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は金属ガスケット用材料、特に内燃機関のシリ
ンダヘッドとシリンダブロックとの接合面に介在させ、
燃焼ガス、冷却水及び潤滑油等のリークを防止するため
に使用される金属ガスケット用材料に関する。

（従来の技術）内燃機関には、シリンダヘッドとシリンダブロックと
の接合面に金属ガスケットを介在させてシール機能を付
与している。

この際、使用する金属ガスケットの基板にはビードを
設け、ボルトの締結力の大小、燃焼ガス圧力及び機関熱
等により燃焼室孔周縁のデッキ面に生じる間隔を補償す
るようになされている。

又、デッキ面に生じる間隙はエンジンの作動状態によ
って複雑に変動するため、この種の間隙の変動に対して
形状、構造面からの対策及び材質面からの対策が種々提
案されている。

とりわけ材質面ではJISにおいて、第１表に示す化学
成分値が決められており、従ってこの規格材料を用いて
金属ガスケットが作られている。

なお、第１表は化学成分として、C,Si,Mn,P,S,Ni,Cr
の７つの成分のみを示しているのは、JISG4313−1988
（ばね用ステンレス鋼）により、SUS301に対して表示す
るように求められているものが前記７元素だからであ
る。したがって残部にはFeと不可避不純物とがある（以
下の各成分表も同じ）。

（発明が解決しようとする課題）最近ではエンジンの高性能化による小形軽量化が進
み、熱によるシリンダブロックの歪、軽量化による撓み
及び高性能化による爆発圧力の上昇等が問題になり、特
にこれらの全ての総合条件に対応するためには、従来の
規定材料では対応しきれない事態に至っている。ここで
金属ガスケット用材料に求められる代表的な特性として
は、疲れ強さ、耐へたり性、耐食性（発銹，応力
腐食割れ）等があるが、これらの特性の改良をしなけれ
ば、これらの最終用途範囲は限られたものとなってしま
う。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、苛酷
なエンジン条件に対応することの可能な金属ガスケット
用材料を提供することを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明ではＣ（炭素）とSi
（珪素）とMn（マンガン）とＰ（燐）とＳ（硫黄）とNi
（ニッケル）とCr（クロム）とを主として含有する鋼か
らなる金属ガスケット用材料において、前記各含有パー
セントをＣ（0.25以下）、Si（1.00以下）、Mn（8.00〜
18.00）、Ｐ（0.060以下）、Ｓ（0.030以下）、Ni（1.0
0〜6.00）、Cr（15.00〜20.00）とすると共に、Ｎ（窒
素）を（0.10〜0.50）とした。

次に、本鋼の成分、組成の限定理由について述べる。

C :Cはオーステナイト生成元素であり、オーステナイト
組織の安定化をはかるためと同時に、固溶強化による材
料強度増加のために添加する。しかし、その含有量が0.
25％を超えると結晶粒界に多量の炭化物が析出し、その
結果、耐蝕性や加工性の劣化を生ずる。従って、その含
有量の上限を0.25％とした。

Si:Siは脱酸剤の役割をすると同時に、耐蝕性を増加す
る効果もある。しかし、フェライト生成元素であり、
又、1.00％を超えた過剰添加は熱間加工性を害する他、
シグマ相生成傾向を助長し好ましくないので、その上限
を1.00％とした。

Mn:Mnは、この鋼が後出の重要元素であるＮを多量に含
有することができるようＮ固溶限を増加させる元素であ
ると共に、オーステナイト生成元素でもあり、オーステ
ナイト組織安定化に有効であるが、そのためには8.00％
以上含有させる必要がある。しかし、18.00％を超える
と、熱間加工性や耐蝕性を劣化させる虞れがあるため、
本鋼ではMn含有量の上限を18.00％、下限を8.00％とし
た。

P :Pは0.060％を超えると、耐蝕性や熱間加工性を劣化
させるので、その上限を0.060％とした。

S :Sは0.030％を超えると介在物が増加し、又、耐発銹
性の劣化をもたらす他、熱間加工に際して、割れ感受性
を著しく高めるので、その上限を0.030％とした。

Cr:CrはＮ固溶限を増加させる元素であると共に、ステ
ンレス鋼の耐蝕性を高めるのに最も有効な元素の一つで
もあるが、そのためには少なくとも13.00％以上の添加
が必要であり、実用上好ましくは15.00％以上が望まれ
る。しかし、20.00％を超えると、フェライト生成や熱
間加工性低下をもたらし好ましくない。従って、Crの上
限を20.00％、下限を15.00％とした。

Ni:Niはオーステナイト組織を安定にし、又靱性の向上
に有効であるが、このような効果を有効に発揮させるた
めには、1.00％以上の添加が必要である。しかし、本鋼
のような高Mn材料においては、6.00％を超えて過剰添加
しても、このような効果は飽和状態となり、又経済性も
損なうので、Niの添加料の上限を6.00％、下限を1.00％
とした。

N :NはＣと同様、オーステナイトの安定化と同時に、固
溶強化による材料強度上昇及びオーステナイト系ステン
レス鋼における耐食性の向上にも寄与する元素である
が、その効果を十分なものとするためには、少なくとも
0.10％以上の添加が必要である。しかし、0.50％を超え
た過剰添加は、造塊中のブローホール発生の虞れがあり
好ましくない。そのため、Ｎ含有量の上限を0.50％、下
限を0.10％とした。

（実施例）本発明者らは鋭意研究の結果、Ｃ（炭素）、Mn（マン
ガン）、Ｐ（燐）、Ni（ニッケル）の各成分値を変化さ
せ、かつＮ（窒素）を新たに付加すれば、従来の材料に
比して格段に優れた金属ガスケット用材料が得られるこ
とを知得した。

実験に使用した材料の成分値は、以下に示す第２表の
通りであった。

なお、第２表において○印をつけた成分は、従来値を
変更したことを示し、この内N4は新たに付加したもので
ある。

この場合で特徴的なことは、Mn成分を極端に増加させ
たこと、逆にNi成分をかなり低下させたこと及びＮを新
たに付加したことであり、これらは前記第１表及び第２
表の対比にて明らかである。

以上、第２表の成分値の鋼は、その材質中のＣ、Ｎ、
Mn、Ni等からなるように、所謂オーステナイト系である
ことには変りはない。

そして本実施例の鋼について各種の特性を試験し、そ
の結果を従来のもの（JISに規格された成分値を有する
鋼）と対比して以下に示す。

以上の各試験結果表において、（）を付した部分が
特性として顕著に改善されたものである。

即ち、物理的性質はどの試験種別もそれほど差がない
が、耐蝕性において応力腐蝕割れ時間がＵベンド法で８
から512と極めて増大したこと、更に機械的性質におい
て、耐力が153から184へと増大したこと、10⁷疲れ強さ
が51から65へ、10⁵疲れ強さが70から91へ、そしてK_b値
（バネ限界値）が55から92へ増大したことが特筆され
る。

なお、前記試験結果として挙げたロ耐蝕性に示す応力
腐蝕割れとは、オーステナイト系ステンレス鋼の腐蝕形
態の一つで、塩化物イオン（Cl^-）が溶存している水溶
液中に、ばねやプレス成形品のような引張応力（外力、
内力共）が存在している物がおかれている場合、これに
割れが発生する現象であり、同表の（512）は割れ時間
（ｈ）である。又、ハ機械的性質に示す「as cold roll
ed」は「圧延のまま」を意味し、更に「従来鋼Ｈ材担
当」とは従来鋼（SUS301）のＨ（ハード）材相当を意味
する。即ち、JISG4313−1988（ばね用ステンレス鋼に規
定される、JIS301csp−Ｈ（硬さHv≧430,引張強さ≧135
Kg/mm²,耐力≧105Kg/mm²）相当を意味する。

従って、本発明による鋼を用いてガスケットとした場
合の特徴は、以下のようになる。

耐へたり性（Kb値、耐力）が従来のものに比して非常
に大であるため、金属ガスケットの性能向上にとって最
適である。

疲れ強さ、耐応力腐蝕割れ特性が従来のものに比して
非常に大きく、従って従来以上の長時間の使用に耐え得
るものとなる。

上記実施例では、その成分値を第２表に示されるもの
にて行なったがせ、これに限定されるものではなく、第
３表に示されるものであっても良いことを確認した。

［発明の効果］以上説明した如く本発明によれば、JIS 301に規定さ
れる成分のステンレス鋼において、特に化学成分Ｃを0.
25％以下、Mnを8.00〜18.00％、Niを1.00〜6.00％及び
Ｎを0.10〜0.50の各成分値とするように限定した結果、
従来のものでは得ることのできない寿命延長を可能に
し、又、極めてバネ性（強度、耐へたり性）に優れた金
属ガスケット用材料が提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井宏東京都新宿区西新宿２丁目１番１号日本金属工業株式会社内 (72)発明者関口力東京都新宿区西新宿２丁目１番１号日本金属工業株式会社内 (72)発明者芳賀稔東京都新宿区西新宿２丁目１番１号日本金属工業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−294130（ＪＰ，Ａ) 特公昭47−8690（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭51−16889（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ（炭素）とSi（珪素）とMn（マンガン）
とＰ（燐）とＳ（硫黄）とNi（ニッケル）とCr（クロ
ム）を含有し、残部がFe（鉄）と不可避不純物とからな
る金属ガスケット用材料において、前記各含有パーセン
トをＣ（0.25以下）,Si（1.00以下）,Mn（8.00〜18.0
0）,P（0.060以下）,S（0.030以下）,Ni（1.00〜6.0
0）,Cr（15.00〜20.00）とすると共に、Ｎ（窒素）を
（0.10〜0.50）とすることを特徴とする金属ガスケット
用材料。