JP3093091B2 - Manufacturing method of metal gasket - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダブ
ロックとシリンダヘッド間に介装するメタルガスケット
の製造方法に係わり、更に詳しくは強靱性、耐熱性及び
耐久性を共に備えた薄型のメタルガスケットの製造方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal gasket interposed between an engine cylinder block and a cylinder head.
It relates to a method of manufacturing, and more particularly toughness, a method for manufacturing <br/> thin metal gasket having both heat resistance and durability.

【０００２】[0002]

【従来の技術】通常、エンジンのシリンダブロックとシ
リンダヘッドとの間には、シリンダヘッドガスケットが
介装され、このシリンダヘッドガスケットによりエンジ
ンの燃焼室を気密状にシールして燃焼室からガスが外部
に漏れるのを防止している。最近では、このシリンダヘ
ッドガスケットとして、０．０５〜１．０ｍｍの厚さの
金属板を積層したメタルガスケットが主流となってい
る。このメタルガスケットは、シリンダボアに対応する
位置に開口部を形成し、該開口部の外周に沿って環状ビ
ードを形成したビード板と、同様にシリンダボアに対応
する位置に開口部を形成し、該開口部の周縁部を折返し
てストッパー部を形成したストッパー板と、適宜中間に
スペーサ板を積層した構造のものが一般的である。2. Description of the Related Art Usually, a cylinder head gasket is interposed between a cylinder block and a cylinder head of an engine. The cylinder head gasket hermetically seals a combustion chamber of the engine so that gas is discharged from the combustion chamber to the outside. To prevent leakage. Recently, as the cylinder head gasket, a metal gasket obtained by laminating metal plates having a thickness of 0.05 to 1.0 mm is mainly used. The metal gasket has an opening formed at a position corresponding to the cylinder bore, and a bead plate having an annular bead formed along the outer periphery of the opening, and an opening formed at a position corresponding to the cylinder bore. In general, a stopper plate having a stopper portion formed by turning the peripheral portion of the portion and forming a stopper portion, and a spacer plate appropriately laminated in the middle are generally used.

【０００３】ここで、前記ビード板は、環状ビードの面
圧によってシール性を確保するものであるので、その素
材としては耐力及び引張強さが大きいバネ材を用いる必
要があり、主にＳＵＳ３０１系バネ鋼が使用されてい
る。一方、前記ストッパー板は、開口部周縁部に形成し
たストッパー部で前記環状ビードの全圧縮を防止しクラ
ックやヘタリの発生を防止し、耐久性を向上させてシー
ル性の信頼度を高めるものであるが、前記ストッパー部
は折返して形成するので、その素材としては伸びが約２
０％よりも十分に大きく曲げ加工性に優れたものを用い
る必要があり、主にＳＵＳ３０４系一般材が使用されて
いる。[0003] Here, since the bead plate secures the sealing property by the surface pressure of the annular bead, it is necessary to use a spring material having a large proof stress and tensile strength as a material thereof. Spring steel is used. On the other hand, the stopper plate is a stopper formed at the periphery of the opening to prevent the entire compression of the annular bead, prevent the occurrence of cracks and settling, improve the durability, and enhance the reliability of the sealing performance. However, since the stopper portion is formed by folding, the elongation of the material is about 2%.
It is necessary to use a material that is sufficiently larger than 0% and has excellent bending workability, and SUS304-based general materials are mainly used.

【０００４】また、近年においては、エンジンの燃焼効
率の向上の観点からメタルガスケットの厚さをより薄く
するといった要請が高まりつつあるが、従来のＳＵＳ３
０１系バネ鋼及びＳＵＳ３０４系一般材では限界があ
る。例えば、従来のビード板は、厚さが０．２〜０．２
５ｍｍのものを用いているが、それ以上薄くすると環状
ビードの強度が低下し十分な面圧が得られないばかりで
なく、ビード成形加工時にビード外側Ｒ部に割れが発生
したり、ビード両肩Ｒ部にミクロクラックが発生し、シ
ール性が低下する。また、ストッパー板は、その基板と
折返して形成したストッパー部との間に他の金属板、例
えばビード板の開口部周縁の平坦部を嵌挿したグロメッ
ト構造のものでは、厚さが０．０５〜０．１５ｍｍのも
のを用いることが可能であるが、基板とストッパー部を
密着させたハゼ折り構造のものでは、屈曲部の曲率半径
が小さくなってこの部分で割れが生じ耐久性を損なうの
で、この場合には問題となっていた。In recent years, there has been an increasing demand for a thinner metal gasket from the viewpoint of improving the combustion efficiency of an engine.
There is a limit in 01 series spring steel and SUS304 series general materials. For example, a conventional bead plate has a thickness of 0.2 to 0.2.
Although a 5 mm one is used, if it is made thinner than that, not only the strength of the annular bead is lowered and a sufficient surface pressure cannot be obtained, but also cracks occur at the bead outside R portion during bead forming, and the bead shoulders are formed. Micro cracks occur in the R portion, and the sealing performance is reduced. The stopper plate has a thickness of 0.05 in the case of a grommet structure in which another metal plate, for example, a flat portion at the periphery of the opening of the bead plate is inserted between the substrate and the stopper portion formed by folding. Although it is possible to use one having a thickness of about 0.15 mm, in the case of a goby-folded structure in which the substrate and the stopper portion are closely attached, the radius of curvature of the bent portion becomes small, and cracks occur at this portion and the durability is impaired. In this case, it was a problem.

【０００５】これらの問題に対しては、比較鋼（表１に
示した化学成分の鋼）を用いれば、ある程度は改善され
る。ところで、比較鋼は、ＪＩＳに規定のない高硬度ス
テンレス鋼であり、固溶化熱処理の状態では、ＳＵＳ３
０４系一般材よりも耐力と引張強さでは勝り、伸びは若
干劣るが、ストッパー板の素材としてはＳＵＳ３０４系
一般材よりも優れている。また、比較鋼は、冷間圧延状
態では、ＳＵＳ３０１系バネ鋼よりも耐力と引張強さで
は勝るので、ビード板の素材としてはＳＵＳ３０１系バ
ネ鋼に替わり得るものであるが、伸びが極端に小さくな
るので、ビードのクラック発生の問題は残る。一方、メ
タルガスケットの素材として、析出硬化型ステンレス鋼
であるＳＵＳ６３０若しくはＳＵＳ６３１も考慮される
が、このステンレス鋼は、析出硬化熱処理においてＪＩ
Ｓで規定されているように、標準寸法において−７３±
６℃に８時間保持する熱処理工程を必要とするので、そ
の熱処理に非常に手間がかかってコスト高となる。[0005] These problems can be improved to some extent by using comparative steel (steel having the chemical composition shown in Table 1). Incidentally, the comparative steel is a high-hardness stainless steel not specified in JIS.
Although the proof stress and the tensile strength are superior to the general type 04 material and the elongation is slightly inferior, the material of the stopper plate is superior to the general SUS304 type material. In the cold-rolled state, the comparative steel is superior in proof strength and tensile strength to SUS301 spring steel, so that the bead plate can be replaced with SUS301 spring steel as a material for the bead plate, but the elongation is extremely small. Therefore, the problem of bead crack generation remains. On the other hand, SUS630 or SUS631, which is a precipitation hardening stainless steel, is also considered as a material for the metal gasket.
As specified in S, -73 ±
Since a heat treatment step of keeping the temperature at 6 ° C. for 8 hours is required, the heat treatment is extremely troublesome and costly.

【０００６】また、従来から、特公昭４６−９５３６号
公報にて開示された高珪素強靱鋼が知られている。この
高珪素強靱鋼は、Ｃ０．０５％以下、Ｓｉ３．５〜６
％、Ｍｎ５％以下、Ｎｉ３〜９％、Ｃｒ６〜１５％及び
残部Ｆｅよりなり、ＮｉとＭｎの含有量の和をＳｉ含有
量の２倍、Ｃｒの含有量をＳｉの含有量の２．５倍を目
標に加減することによりＡ₃ 変態点を７５０℃以下に下
げ、結晶の微細化を行って他の強靱特殊鋼の２倍に相当
する豊富な強靱性を付与したものである。以下、この高
珪素強靱鋼を「シリコロイＡ１」と称する。尚、「シリ
コロイ」は、本出願人である日本シリコロイ工業株式会
社製の高珪素ステンレス鋼の商品名である。[0006] A high silicon toughness steel disclosed in Japanese Patent Publication No. 46-9536 has been known. This high silicon toughness steel has a C content of 0.05% or less and a Si content of 3.5 to 6%.
%, Mn 5% or less, Ni 3 to 9%, Cr 6 to 15% and the balance Fe, and the sum of the contents of Ni and Mn is twice the Si content, and the Cr content is 2.5 times the Si content. The A ₃ transformation point is lowered to 750 ° C. or lower by adjusting the doubling as a target, and the crystal is refined to provide rich toughness equivalent to twice that of other tough special steels. Hereinafter, this high silicon toughness steel is referred to as “Silicolloy A1”. “Silicolloy” is a trade name of high silicon stainless steel manufactured by Nippon Silicolloy Industrial Co., Ltd., the present applicant.

【０００７】また、特公昭４７−２３０５６号公報に
は、溶体化処理を施した後５００℃で時効を施すことに
よって事実上変形を生ずることなしにビッカース硬さ５
００以上に硬化する時効性高珪素鋼が開示されている。
この時効性高珪素鋼は、Ｃ０．０５％以下、Ｓｉ４〜７
％、Ｍｎ３％以下、Ｎｉ６〜１６％、Ｃｒ１２〜２０
％、Ｖ４％以下、それぞれ１％以下のＴｉ、Ａｌ及びそ
れぞれ４％以下のＭｏ、Ｗ又はそれぞれ１％以下のＣ
ｕ、Ｃｏを単独又は併合して含有し、残部Ｆｅよりな
り、ＮｉとＭｎの含有量の和はＳｉの含有量の２倍、Ｃ
ｒの含有量をＳｉの含有量の３倍を目標に加減したもの
である。以下、この時効性高珪素鋼を「シリコロイＣ」
と称する。Japanese Patent Publication No. 47-23056 discloses that a solution treatment is performed, and then aging is performed at 500 ° C., whereby a Vickers hardness of 5 is obtained without practically causing deformation.
An aging high silicon steel that hardens to more than 00 is disclosed.
This aging high silicon steel has a C content of 0.05% or less, and Si4-7.
%, Mn 3% or less, Ni 6-16%, Cr 12-20
%, V 4% or less, each 1% or less Ti, Al and each 4% or less Mo, W or C 1% or less respectively.
u, Co alone or in combination, the balance being Fe, the sum of the contents of Ni and Mn is twice the content of Si,
The content of r is adjusted to be three times the content of Si. Hereinafter, this aging high silicon steel is referred to as "Silicolloy C".
Called.

【０００８】このシリコロイＣは、前述のシリコロイＡ
１に比べてＳｉ、Ｎｉ及びＣｒの含有量を増量するとと
もに、新たにＭｏ、Ｗ、Ｖ及びＣｏ、並びにＣｕ、Ｔｉ
及びＡｌを添加して、時効硬化特性を特に高め、硬度が
高い耐摩耗用として開発されたものである。従って、前
述のシリコロイＡ１と比較して高価な元素を多量に使用
するため全体として高価であるため、付加価値の高い限
られた製品にしか採用されてないのが現状である。[0008] This siliconloy C is the same as the siliconloy A described above.
1, the contents of Si, Ni and Cr were increased, and Mo, W, V and Co, and Cu and Ti were newly added.
And Al have been added to enhance age hardening characteristics, and have been developed for wear resistance with high hardness. Accordingly, since it is expensive as a whole because a large amount of expensive elements are used as compared with the above-mentioned Silicolloy A1, it is currently used only in limited products with high added value.

【０００９】また、前述のシリコロイＡ１に改良を加
え、室温においてマルテンサイト相とオーステナイト相
との混合状態を有し、双方から由来する望ましい性質、
即ち強靱性且つ耐食性を兼備した析出硬化型高珪素ステ
ンレス鋼（特公昭５７−１７０７０号公報）も開発され
ている。この析出硬化型高珪素ステンレス鋼は、Ｃ０．
０５％以下、Ｓｉ２〜４％、Ｍｎ２％以下、Ｍｏ０．２
〜１％、Ｃｕ０．５〜３％、Ｎｉ５〜１０％、Ｃｒ８〜
１３％及び残部Ｆｅからなり、Ｃｒ含有量の２倍とＳｉ
含有量の和を２０〜３０％に調整したものである。以
下、この析出硬化型高珪素ステンレス鋼を「シリコロイ
Ａ２」と称する。In addition, the above-mentioned silicoalloy A1 is improved to have a mixed state of a martensite phase and an austenite phase at room temperature, and desirable properties derived from both.
That is, a precipitation hardening type high silicon stainless steel having both toughness and corrosion resistance (JP-B-57-17070) has been developed. This precipitation hardening type high silicon stainless steel is C0.
05% or less, Si 2 to 4%, Mn 2% or less, Mo0.2
~ 1%, Cu0.5 ~ 3%, Ni5 ~ 10%, Cr8 ~
13% with the balance being Fe, twice the Cr content and Si
The sum of the contents was adjusted to 20 to 30%. Hereinafter, this precipitation hardening type high silicon stainless steel is referred to as “Silicolloy A2”.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述のシリコロイＡ１
とＡ２は、主に構造用として使用され、シリコロイＣと
比較して安価であり汎用的である反面、硬さの点におい
てシリコロイＣには及ばないのである。しかし、シリコ
ロイＡ２は、その鋼種に特殊な析出硬化熱処理である
が、ＳＵＳ６３０若しくはＳＵＳ６３１の析出硬化熱処
理よりももっと簡易な熱処理を施すことによって、メタ
ルガスケットの素材として最適な機械的性質を備えるこ
とを見出した。DISCLOSURE OF THE INVENTION The above-mentioned Silicolloy A1
A2 and A2 are mainly used for structural purposes, and are inexpensive and versatile as compared with Silicolloy C, but are inferior to Silicolloy C in terms of hardness. However, Silicoroy A2 is a special precipitation hardening heat treatment for its steel type, but by performing a simpler heat treatment than the precipitation hardening heat treatment of SUS630 or SUS631, it is necessary to provide optimal mechanical properties as a material for a metal gasket. I found it.

【００１１】そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決
しようとするところは、構造用として開発された汎用的
で安価であるが、従来はメタルガスケット用の素材とし
ては使用されてなかった析出硬化型高珪素ステンレス鋼
（シリコロイＡ２）をベースとした素材を新たに採用
し、強靱性、耐熱性及び耐久性を具備し、しかも薄型化
に対応できるメタルガスケットの製造方法を提供する点
にある。In view of the above situation, the present invention seeks to solve the problem by depositing a general-purpose and inexpensive material developed for structural purposes, but not conventionally used as a material for metal gaskets. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a metal gasket that employs a new material based on hardened high-silicon stainless steel (Silicolloy A2), has toughness, heat resistance, and durability, and can respond to thinning. .

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、重量％において、０．０５％以下の炭素
と、３〜６％の珪素と、５％以下のマンガンと、５〜１
０％のニッケルと、６〜１２％（ただし１２％を除く）
のクロムと、０．２〜１％のモリブデンと、０．５〜３
％の銅と、残部鉄とからなる析出硬化型高珪素二相ステ
ンレス鋼の薄板を所定形状に加工し、その後時効硬化さ
せて形成した構成板を、単独で又は複数枚積層してなる
メタルガスケットの製造方法を構成した。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides, in weight percent, 0.05% or less of carbon, 3% to 6% of silicon, 5% or less of manganese, ~ 1
0% nickel and 6-12% (excluding 12%)
Chromium, 0.2-1% molybdenum, and 0.5-3
% And a balance of iron, the metal gasket is formed by processing a thin plate of a precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel into a predetermined shape, and then hardening by age hardening, singly or by laminating a plurality of plates. Was constructed.

【００１３】具体的には、本発明のメタルガスケットの
製造方法は、前記析出硬化型高珪素二相ステンレス鋼板
を、９００〜１０００℃の温度に所定時間維持して急冷
し、次いで６００〜７００℃の温度に所定時間維持して
冷却し、それから９５０〜１１５０℃の溶体化温度に加
熱して急冷した状態で、該鋼板を所定の形状に加工して
環状ビードやストパッー部を有する構成板を製作し、そ
の後該構成板をその厚さ１ｍｍ当たり少なくとも１分間
以上、４２０〜５２０℃の温度に維持して時効硬化させ
てなるのである。 Specifically, the metal gasket of the present invention
The production method is as follows : the precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel sheet is rapidly cooled while being maintained at a temperature of 900 to 1000 ° C. for a predetermined time, and then cooled at a temperature of 600 to 700 ° C. for a predetermined time; The steel sheet is processed into a predetermined shape while being rapidly cooled by heating to a solution heat temperature of 1150 ° C.
Manufacture a component plate with an annular bead and a stopper.
After that, the component plate is age-hardened at a temperature of 420 to 520 ° C. for at least one minute per 1 mm of its thickness .

【００１４】そして、前記構成板の厚さを０．０５〜
０．１５ｍｍに設定し、また一枚の構成板に、それに設
けた開口部周縁を折返してストッパー部を形成するとと
もに、該ストッパー部の外周に沿って環状ビードを形成
してなることがより好ましい実施例である。The thickness of the component plate is set to 0.05 to
More preferably, it is set to 0.15 mm, and a stopper plate is formed on one component plate by turning the periphery of the opening provided therein, and an annular bead is formed along the outer periphery of the stopper unit. This is an example.

【００１５】[0015]

【作用】以上の如き内容からなる本発明のメタルガスケ
ットの製造方法は、析出硬化型高珪素二相ステンレス
鋼、即ち０．０５％以下の炭素と、３〜６％の珪素と、
５％以下のマンガンと、５〜１０％のニッケルと、６〜
１２％（ただし１２％を除く）のクロムと、０．２〜１
％のモリブデンと、０．５〜３％の銅と、残部鉄とから
なる析出硬化型高珪素二相ステンレス鋼の薄板を所定形
状に加工し、特殊な時効硬化処理によって比較的短時間
で硬化させ、その後時効硬化させて形成した構成板を、
単独で又は複数枚積層してメタルガスケットを構成した
ものであり、該メタルガスケットは時効硬化温度（４２
０〜５２０℃）までの高温度での長時間の連続使用が可
能な強靱性、耐熱性及び耐久性とを同時に備えたもので
ある。The method of manufacturing a metal gasket of the present invention having the above-mentioned contents is a precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel, that is, 0.05% or less of carbon and 3 to 6% of silicon.
5% or less manganese, 5-10% nickel, 6-
12% (excluding 12%) chromium and 0.2-1
% Of molybdenum, 0.5 to 3% of copper, and the balance of iron, is processed into a predetermined shape into a thin plate of a high-hardness duplex stainless steel, and hardened in a relatively short time by a special age hardening treatment. After that, the component plate formed by age hardening,
A metal gasket is formed singly or by laminating a plurality of the metal gaskets.
(0 to 520 ° C.) at the same time, toughness, heat resistance, and durability that enable continuous use for a long time at a high temperature.

【００１６】ここで、各元素を用いることの理由及びそ
の配合割合の理由は、前述の特公昭５７−１７０７０号
公報に詳しく説明されているが、本発明では特に素材の
原価を下げる目的でクロムの含有量の上限を１２％以下
（但し１２％は含まず）に設定している。また、その他
の鉄以外の元素の含有量を可及的少なく設定することが
好ましいことは言うまでもない。本発明のメタルガスケ
ットは、前述の配合割合の析出硬化型高珪素二相ステン
レス鋼を用いることによって、構成板を０．０５〜０．
１５ｍｍと薄くしても機械的強度と強靱性、耐熱性及び
耐久性を有し、また時効硬化させることで、それらの特
性が向上して硬度も高くなるとともに、時効硬化後も比
較的伸びが大きいので、ビードやストッパー部にクラッ
クが発生せず、理想的なシール性を有するのである。The reason for using each element and the reason for its mixing ratio are described in detail in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. Sho 57-17070. In the present invention, in particular, chromium is used for the purpose of reducing the cost of the material. Is set to 12% or less (however, 12% is not included). Needless to say, it is preferable to set the content of other elements other than iron as small as possible. The metal gasket of the present invention uses the precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel having the above-mentioned compounding ratio, so that the component plate can have a thickness of 0.05-0.
Even when it is as thin as 15 mm, it has mechanical strength and toughness, heat resistance and durability, and by age hardening, its properties are improved and hardness is increased, and relatively elongation after age hardening is relatively high. Since it is large, cracks do not occur in the bead and the stopper portion, and have ideal sealing properties.

【００１７】しかし、一般的に材料の硬度が高くなると
加工が難しくなる欠点があるが、この課題については本
発明で用いる鋼材が析出硬化型であることが幸いしてい
る。即ち、硬度が高く且つ加工性に優れている相反する
性質に対しては、本発明者が長年にわたり蓄積した経験
と繰り返した実験によって、三段階の熱処理を特定の温
度範囲で順次行い、その熱処理の間にプレス加工や曲げ
加工を行うことで解決できることを見出した。即ち、図
１に示すように、先ず母材の製鋼工程によって、前述の
析出硬化型高珪素二相ステンレス鋼塊を圧延若しくは鋳
造して最終部品に近い形状の鋼材を形成した後、素鋼を
調質する第１熱処理工程と、時効硬化のもとになる過飽
和固溶体をつくる第２熱処理工程（溶体化処理）と、所
定の形状に加工して環状ビードとストパッー部を有する
構成板を製作するプレス成形工程と、その後時効硬化さ
せる第３熱処理工程とを行うのである。However, in general, there is a drawback that processing becomes difficult when the hardness of the material is increased, but for this problem, it is fortunate that the steel material used in the present invention is of a precipitation hardening type. That is, for the contradictory properties of high hardness and excellent workability, the present inventor conducted three-stage heat treatments sequentially in a specific temperature range based on the experience accumulated over many years and repeated experiments. It was found that the problem could be solved by performing press working or bending work. That is, as shown in FIG. 1, a precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel ingot is rolled or cast to form a steel material having a shape close to the final part, and then the raw steel is formed in a base material steelmaking process. A first heat treatment step for refining, a second heat treatment step (solution treatment) for producing a supersaturated solid solution that causes age hardening, and processing into a predetermined shape to produce a component plate having an annular bead and a stopper part. The press forming step and the third heat treatment step of age hardening are performed thereafter.

【００１８】前記第１熱処理工程は、９００〜１０００
℃の温度、好ましくは９５０℃に所定時間（鋼材の厚さ
１ｃｍ当たり少なくとも１０分間）維持した後、油相急
冷し、次いで６００〜７００℃の温度、好ましくは６５
０℃に所定時間（鋼材の厚さ１ｃｍ当たり少なくとも
１．５時間）維持した後、気相冷却（空冷）し、鋼材を
調質するのである。尚、温度は、温度測定装置の測定誤
差や加熱装置の温度設定誤差により±５％程度の変動が
存在するので、必ずしも前掲の値にはとらわれない。後
述の温度の値についても同様である。The first heat treatment step is performed at 900 to 1000
C., preferably at 950.degree. C. for a given time (at least 10 minutes per cm of steel thickness), then quenched in oil phase and then at a temperature of 600-700.degree. C., preferably 65.degree.
After maintaining the temperature at 0 ° C. for a predetermined time (at least 1.5 hours per 1 cm of the thickness of the steel material), the steel material is subjected to gas phase cooling (air cooling) to temper the steel material. Note that the temperature is not necessarily limited to the above-mentioned values because there is a fluctuation of about ± 5% due to a measurement error of the temperature measuring device or a temperature setting error of the heating device. The same applies to the temperature value described later.

【００１９】前記第２熱処理工程は、９５０〜１１５０
℃の溶体化温度、好ましくは１０５０℃前後の温度に加
熱した後、急冷（水冷）するのである。この加熱に要す
る時間は、鋼材が内部まで略均一な温度に昇温するまで
の時間で充分である。この第２熱処理工程によって、鋼
材の表面硬度はビッカース硬さＨＶで２４５〜３２０、
伸びが４８％になる。この状態での表面硬度及び伸び
は、プレス加工や曲げ加工等の加工に最も適しており、
従って精度が高く且つ表面仕上りに優れた加工が行え
る。The second heat treatment step is performed at 950 to 1150
The solution is heated to a solution temperature of about 10 ° C., preferably about 1050 ° C., and then rapidly cooled (water-cooled). The time required for this heating is sufficient until the steel material rises to a substantially uniform temperature inside. By this second heat treatment step, the surface hardness of the steel material is 245 to 320 in Vickers hardness HV,
Elongation is 48%. Surface hardness and elongation in this state are most suitable for processing such as pressing and bending,
Therefore, processing with high accuracy and excellent surface finish can be performed.

【００２０】前記第３熱処理工程は、鋼材の厚さ１ｍｍ
当たり少なくとも１分間以上、４２０〜５２０℃の温
度、好ましくは４６０〜４８０℃に維持して時効硬化さ
せてなるのである。この第３熱処理工程に費やす時間
は、鋼材の厚さが例えば０．１ｍｍであれば１０秒程度
で鋼材を充分に時効硬化させることが可能である。そし
て、この第３熱処理工程を経ると表面硬度はビッカース
硬さＨＶで４９０〜６８０まで高くなる。In the third heat treatment step, the steel material has a thickness of 1 mm.
Age hardening is carried out at a temperature of 420 to 520 ° C., preferably 460 to 480 ° C. for at least one minute per time. The time spent in the third heat treatment step is about 10 seconds when the thickness of the steel material is, for example, 0.1 mm, and the steel material can be sufficiently age-hardened. After the third heat treatment step, the surface hardness increases to 490 to 680 in Vickers hardness HV.

【００２１】このように、析出硬化型高珪素二相ステン
レス鋼材を、前述の第１熱処理工程と第２熱処理工程を
経た後、プレス成形工程によって所定の製品形状にスレ
ス加工や曲げ加工を行い、最後に第３熱処理工程を行う
のである。従って、鋼材に熱変形を生じさせる１０００
℃近い高温の熱処理を伴う第１熱処理工程と第２熱処理
工程を経た後であって、しかも鋼材の表面硬度がビッカ
ース硬さＨＶで２４５〜３２０程度の硬さ状態で加工を
行うので、加工が容易であり、その加工の後に５００℃
程度の熱処理としては低温の熱処理を伴う第３熱処理工
程を行うので、加工物の熱変形が極めて少なく、高精度
且つ高硬度（硬度はビッカース硬さＨＶで４９０〜６８
０）のメタルガスケットを提供できるのである。ここ
で、特筆すべきことは、析出硬化型ステンレス鋼として
従来から知られているＳＵＳ６３０若しくはＳＵＳ６３
１の析出硬化熱処理におけるような−７３±６℃に８時
間保持するといった過冷却熱処理工程が全く不用である
点である。As described above, the precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel material is subjected to the above-described first heat treatment step and second heat treatment step, and then subjected to squeezing and bending into a predetermined product shape by a press forming step. Finally, a third heat treatment step is performed. Accordingly, 1000, which causes thermal deformation in the steel material,
After the first heat treatment step and the second heat treatment step accompanied by a heat treatment at a high temperature close to 0 ° C., and since the steel material is processed with a Vickers hardness HV of about 245 to 320 as a surface hardness, processing is performed. Easy, 500 ° C after its processing
Since the third heat treatment step involving a low-temperature heat treatment is performed as the heat treatment at a low degree, the thermal deformation of the workpiece is extremely small, and the workpiece has high precision and high hardness (the hardness is 490 to 68 in Vickers hardness HV).
0) The metal gasket can be provided. Here, it should be noted that SUS630 or SUS63 conventionally known as precipitation hardening stainless steel is used.
The supercooling heat treatment step of maintaining the temperature at -73 ± 6 ° C. for 8 hours as in the precipitation hardening heat treatment 1 is completely unnecessary.

【００２２】また、本発明で用いた析出硬化型高珪素二
相ステンレス鋼は、耐力及び引張強さに優れるととも
に、伸びも大きいので、従来は不可能であった一枚の構
成板に、それに設けた開口部周縁を折返してストッパー
部を形成するとともに、該ストッパー部の外周に沿って
環状ビードを形成することが可能であり、それによって
メタルガスケットを薄く構成できる。Further, the precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel used in the present invention is excellent in proof stress and tensile strength and has large elongation. The stopper can be formed by turning the periphery of the provided opening, and an annular bead can be formed along the outer periphery of the stopper, whereby the metal gasket can be made thin.

【００２３】[0023]

【実施例】次に、本発明の詳細を実施例に基づき更に説
明する。本発明で用いるメタルガスケットに適した析出
硬化型高珪素二相ステンレス鋼（以下「シリコロイＧ」
と称する）の化学成分は、重量％において、０．０５％
以下の炭素と、３〜６％の珪素と、５％以下のマンガン
と、５〜１０％のニッケルと、６〜１２％（ただし１２
％を除く）のクロムと、０．２〜１％のモリブデンと、
０．５〜３％の銅と、残部鉄とからなるものである。Next, the details of the present invention will be further described based on examples. Precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel (hereinafter referred to as "Silicolloy G") suitable for the metal gasket used in the present invention.
) Is 0.05% by weight
Carbon, 3-6% silicon, 5% manganese, 5-10% nickel, 6-12% (12%
% Of chromium, 0.2 to 1% of molybdenum,
It is composed of 0.5 to 3% of copper and the balance iron.

【００２４】析出硬化型高珪素二相ステンレス鋼におい
て、先ず珪素の含有量は実用的見地に基づき３〜６％に
規定している。炭素含有量は、その増加により靱性の低
下をひき起こすのみならず耐食性の低下をも招来するの
で、通常の製鋼工程で充分達成し得る０．０５％以下に
規定している。マンガンは、析出硬化型ステンレス鋼の
硬化には大して寄与しないが、組織を微細化して硬度を
高めることに寄与するので、ステンレス鋼における通常
の規格範囲である２％より若干増量して５％以下に規定
している。モリブデン及び銅は、耐食性を増加させる目
的で添加するが、モリブデンは高価であり且つ強力なフ
ェライト生成元素であるためその使用を制限して１％以
下に抑制している。銅は、析出硬化元素としてまたオー
ステナイト生成元素としても作用し、そのフェライト抑
制作用はモリブデンのフェライト生成作用の約１／３で
あるから、モリブデンによるファライト生成を抑制する
目的でモリブデンの３倍量である３％以下に定められて
いる。また、銅は、その増量により熱間加工性を著しく
害するので、上限値は３％に抑えられている。更に、モ
リブデン及び銅の下限値は、耐食性を確保するために、
モリブデン０．２％及び銅０．５％と規定されている。In the precipitation hardening type high-silicon duplex stainless steel, the content of silicon is first specified to be 3 to 6% from a practical point of view. The carbon content is specified to be 0.05% or less, which can sufficiently be achieved in a normal steel making process, because an increase in carbon content causes not only a decrease in toughness but also a reduction in corrosion resistance. Manganese does not significantly contribute to the hardening of precipitation hardening stainless steel, but contributes to refinement of the structure and increase in hardness. Therefore, the amount of manganese is slightly increased from the normal specification range of stainless steel of 2% to 5% or less. Stipulated. Molybdenum and copper are added for the purpose of increasing corrosion resistance. However, since molybdenum is an expensive and strong ferrite-forming element, its use is restricted to 1% or less. Copper also acts as a precipitation hardening element and also as an austenite forming element, and its ferrite suppressing action is about 1/3 of molybdenum's ferrite forming action. It is set at a certain 3% or less. Further, copper significantly impairs hot workability due to the increased amount thereof, so the upper limit is kept at 3%. In addition, the lower limit of molybdenum and copper, in order to ensure corrosion resistance,
It is specified as 0.2% molybdenum and 0.5% copper.

【００２５】そして、上記の炭素、マンガン、銅及びモ
リブデンの組成範囲において、析出硬化型高珪素二相ス
テンレス鋼の特徴を保持し且つ素材コストを最小限に抑
制する目的でニッケルの含有量を５〜１０％に設定する
とともに、クロムの含有量を６〜１２％（但し１２％を
除く）に規定している。ここで、クロムの含有量におい
て１２％を除く理由は、前述のシリコロイＣのクロムの
含有量が１２〜２０％であり、シリコロイＣと比較して
素材コストを低減するためである。In the above composition ranges of carbon, manganese, copper and molybdenum, the content of nickel is reduced to 5 in order to maintain the characteristics of the precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel and to minimize the material cost. The content is set to 6 to 12% (excluding 12%) while setting to 10% to 10%. Here, the reason why the content of chromium is excluded from 12% is that the content of chromium in the above-mentioned siliconcolloy C is 12 to 20%, and the material cost is reduced as compared with siliconolloy C.

【００２６】次に、実際にサンプルを作製し、熱処理を
行った後の各機械的性質を調べた結果について説明す
る。本発明のサンプルは、炭素：０．０１％、珪素：
４．０％、マンガン：４．０％、ニッケル：６．０％、
クロム：６．０％、モリブデン：０．３％及び銅：０．
６％、残部鉄よりなる組成で鋼板を製造し、それを圧延
率約３０％で熱間圧延し、更に冷間にて引張りながら圧
延したものを用いた（母材の製鋼工程）。先ず、前述の
サンプルを９２０℃の温度に所定時間維持した後、油相
急冷し、次いで６６０℃の温度に所定時間維持した後、
空冷して調質した（第１熱処理工程）。次に、１０５０
〜１１００℃の温度に加熱した後、油相急冷して溶体化
処理した（第２熱処理工程）。最後に、４８０℃の温度
に所定時間維持して時効硬化させた後、冷却した（第３
熱処理工程）。Next, the result of examining the mechanical properties after actually preparing a sample and performing heat treatment will be described. The sample of the present invention has a carbon content of 0.01% and a silicon content of 0.01%.
4.0%, manganese: 4.0%, nickel: 6.0%,
Chromium: 6.0%, Molybdenum: 0.3% and Copper: 0.1%.
A steel sheet having a composition of 6% and the balance of iron was manufactured, hot-rolled at a rolling ratio of about 30%, and further rolled while being stretched in a cold state (steel making process of base metal). First, the above-mentioned sample was maintained at a temperature of 920 ° C. for a predetermined time, then rapidly cooled in an oil phase, and then maintained at a temperature of 660 ° C. for a predetermined time.
Air-cooled and tempered (first heat treatment step). Next, 1050
After heating to a temperature of １1100 ° C., the oil phase was quenched and solution-treated (second heat treatment step). Lastly, after maintaining at a temperature of 480 ° C. for a predetermined time to age harden, it was cooled (third time).
Heat treatment step).

【００２７】表１は、本発明で用いる析出硬化型高珪素
二相ステンレス鋼のサンプル（シリコロイＧ）と、比較
材として著名な析出硬化型ステンレス鋼であるＳＵＳ６
３１と、従来のメタルガスケット用の素材として使用さ
れているＳＵＳ３０４Ａ及びＳＵＳ３０１Ｈと、メタル
ガスケットへの用途が考慮されている比較鋼の代表的な
化学成分を示し、表２は各鋼種の機械的性質を表中の熱
処理後に測定した結果を示している。Table 1 shows a sample of a precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel (Silicolloy G) used in the present invention and SUS6 which is a well-known precipitation hardening type stainless steel as a comparative material.
31 and SUS304A and SUS301H used as conventional materials for metal gaskets, and representative chemical compositions of comparative steels considered for use in metal gaskets. Table 2 shows mechanical properties of each steel type. Shows the results measured after the heat treatment in the table.

【００２８】[0028]

【表１】 [Table 1]

【００２９】[0029]

【表２】 [Table 2]

【００３０】ここで、表２中の本発明に係るシリコロイ
Ｇにおいて、上段の固溶化熱処理は第１熱処理工程に対
応し、下段の析出硬化熱処理は第２、第３熱処理工程に
対応する。従って、下段の機械的性質は、第１〜第３熱
処理工程を経た後の測定値である。この比較結果から判
るように、本発明に係るシリコロイＧは、メタルガスケ
ットの構成板として要求される耐力と引張強さを備え、
従来のビード板の素材として使用されていたＳＵＳ３０
１Ｈに匹敵し、また曲げ加工性に必要な２０％以上の伸
びを時効硬化後にも有し、従来のストッパー板の素材と
して使用されていたＳＵＳ３０４Ａに匹敵するのであ
る。つまり、メタルガスケットを構成する一枚の構成板
に、環状ビードと、開口部の周縁部を折返してストッパ
ー部を同時に加工形成することが可能であり、それによ
り構成板の枚数を減少させてメタルガスケットの厚さを
薄くすることが可能である。Here, in the silicon alloy G according to the present invention in Table 2, the upper solution heat treatment corresponds to the first heat treatment step, and the lower precipitation hardening heat treatment corresponds to the second and third heat treatment steps. Therefore, the mechanical properties in the lower stage are measured values after the first to third heat treatment steps. As can be seen from this comparison result, the silicon alloy G according to the present invention has the proof stress and tensile strength required as a component plate of a metal gasket,
SUS30 used as a material for conventional bead boards
It has an elongation of 20% or more necessary for bending workability even after age hardening, and is comparable to SUS304A used as a material for a conventional stopper plate. In other words, it is possible to simultaneously form the annular bead and the stopper by turning the peripheral portion of the opening on one component plate constituting the metal gasket, thereby reducing the number of component plates and reducing the number of component plates. It is possible to reduce the thickness of the gasket.

【００３１】また、本発明に係るシリコロイＧの析出硬
化熱処理は、０℃以下の低温処理を行わないので、ＳＵ
Ｓ６３１とは比較にならない程、その熱処理が簡単であ
る。その上、ＳＵＳ６３１は析出硬化後の機械的性質に
おいて、耐力、引張強さ及び硬さは十分な特性を有する
が、伸びは６％と小さく、そのためエンジン駆動時にシ
リンダヘッドの上下振動で繰り返し叩かれたり、シリン
ダブロックとシリンダヘッドとの熱膨張率の差により繰
り返し横方向の変形が生じると、クラックが発生して耐
久性が低下する恐れがある。また、比較鋼も冷間圧延後
は、耐力、引張強さ及び硬さは申し分ないが、伸びが更
に小さく同様な問題がある。Further, the heat treatment for precipitation hardening of silicoalloy G according to the present invention does not involve a low-temperature treatment at 0 ° C. or lower, so that SU
The heat treatment is so simple that it is incomparable with S631. In addition, SUS631 has sufficient mechanical properties after precipitation hardening, such as proof stress, tensile strength and hardness, but its elongation is as small as 6%. Therefore, it is repeatedly hit by the vertical vibration of the cylinder head when the engine is driven. Also, if the cylinder block and the cylinder head are repeatedly deformed in the lateral direction due to the difference in the coefficient of thermal expansion, cracks may occur and durability may be reduced. In addition, the comparative steel has satisfactory strength, tensile strength, and hardness after cold rolling, but has the same problem of a smaller elongation.

【００３２】次に、母材の製鋼工程とプレス成形工程に
ついて若干説明を加える。母材の製鋼工程については、
従来は炭素の含有量が極端に少ない純鉄が入手し難かっ
たため、製鋼工程において炭素の混入を制限すべく真空
溶解で製造していたが、近年は純鉄の入手が容易になっ
たため真空溶解炉を使用しなくても良くなった。それに
より、製鋼工程が格段に簡単になり、圧延、鍛造若しく
は鋳造による製鋼が可能となった。更には、ロストワッ
クス法等による精密鋳造も可能であり、精密部品の製造
も可能である。また、プレス成形については、第１、第
２熱処理工程を経た後の硬度が比較的低い状態（ビッカ
ース硬さＨＶ２４５〜３２０）で加工するので、通常の
ステンレス鋼と同様にプレス加工や曲げ加工は勿論、更
には汎用の工作機械、例えば旋盤、ボール盤、フライス
盤等によって切削加工や研削加工も容易に行えるのであ
る。Next, the steel making process and the press forming process of the base material will be explained a little. Regarding the steelmaking process of the base metal,
In the past, pure iron with extremely low carbon content was difficult to obtain, so it was manufactured by vacuum melting in order to limit the contamination of carbon in the steelmaking process. It is no longer necessary to use a furnace. As a result, the steelmaking process has been greatly simplified, and steelmaking by rolling, forging or casting has become possible. Further, precision casting by the lost wax method or the like is possible, and precision parts can be manufactured. In addition, since the press forming is performed in a state in which the hardness after the first and second heat treatment steps is relatively low (Vickers hardness HV 245 to 320), press forming and bending are performed in the same manner as ordinary stainless steel. Needless to say, cutting and grinding can be easily performed by a general-purpose machine tool such as a lathe, a drilling machine, and a milling machine.

【００３３】そこで、前述の熱処理を施すことを前提と
し、前記組成の析出硬化型高珪素二相ステンレス鋼（シ
リコロイＧ）を用いて、メタルガスケットの構成板を製
造する。Therefore, on the premise that the above-mentioned heat treatment is performed, a component plate of a metal gasket is manufactured by using the precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel (Silicolloy G) having the above composition.

【００３４】次に、本発明の製造方法によって得られた
メタルガスケットの具体的実施例について説明する。図
２は本発明の代表的実施例を示すエンジンの要部分解断
面図を示している。本実施例のメタルガスケット１（シ
リンダヘッドガスケット）は、シリンダブロック２とシ
リンダヘッド３との間に介装されるものである。Next, specific examples of the metal gasket obtained by the manufacturing method of the present invention will be described. FIG. 2 is an exploded sectional view of a main part of an engine showing a typical embodiment of the present invention. The metal gasket 1 (cylinder head gasket) of this embodiment is interposed between the cylinder block 2 and the cylinder head 3.

【００３５】先ず、本発明に係るメタルガスケット１を
装着するエンジンの構造について簡単に説明する。前記
シリンダブロック２は、シリンダボア４や図示しない冷
却用の水孔、潤滑用の油孔が形成された構造のものであ
り、該シリンダボア４には、ピストン５が配設されてい
る。そして、シリンダブロック２の上側にはシリンダヘ
ッド３が配設され、シリンダボア４とピストン５とシリ
ンダヘッド３とで燃焼室６が形成され、シリンダブロッ
ク２とシリンダヘッド３との間には、燃焼室６から外部
にガスが漏れるのを防止するためと、水孔や油孔からシ
リンダボア４内に冷却水等が侵入するのを防止するため
にメタルガスケット１が介装されている。First, the structure of an engine on which the metal gasket 1 according to the present invention is mounted will be briefly described. The cylinder block 2 has a structure in which a cylinder bore 4, a cooling water hole (not shown) and a lubrication oil hole are formed, and a piston 5 is provided in the cylinder bore 4. A cylinder head 3 is disposed above the cylinder block 2, a combustion chamber 6 is formed by the cylinder bore 4, the piston 5, and the cylinder head 3, and a combustion chamber is provided between the cylinder block 2 and the cylinder head 3. The metal gasket 1 is interposed to prevent gas from leaking out of the cylinder bore 6 and to prevent cooling water or the like from entering the cylinder bore 4 from a water hole or an oil hole.

【００３６】また、シリンダヘッド３には、各燃焼室６
に臨ませて、共に図示を省略した吸気ポートと排気ポー
トとが開口され、吸気ポートには吸気弁７が配設され、
排気ポートには排気弁８が配設されて、両弁７，８はシ
リンダヘッド３の上部に設けられた動弁機構（図示省
略）により開閉動がなされるようになっている。Each cylinder head 3 has a combustion chamber 6
, An intake port and an exhaust port (both not shown) are opened, and an intake valve 7 is disposed in the intake port.
An exhaust valve 8 is disposed in the exhaust port, and both valves 7 and 8 are opened and closed by a valve operating mechanism (not shown) provided on the upper part of the cylinder head 3.

【００３７】そして、第１実施例のメタルガスケット１
は、図２及び図３に示すように、二枚の構成板を積層し
た構造のものであり、便宜上シリンダブロック２側から
第一構成板９、第二構成板１０と称する。第一構成板９
（ビード板）は、厚さ０．０５〜０．２５ｍｍの薄板で
あり、シリンダボア４に対応する位置に開口部１１を形
成し、該開口部１１の外周に沿って下方へ突出した環状
ビード１２を形成したものである。また、第二構成板１
０（ストッパー板）は、厚さ０．０５〜０．１５ｍｍの
薄板であり、第一構成板９の上面に積層し、前記開口部
１１に対応する位置にそれよりも小径の開口部１３を形
成するとともに、該開口部１３の周縁部を、第一構成板
９の環状ビード１２より内側の平坦部を包み込むように
下方へ折返して、グロメット構造のストッパー部１４を
形成したものである。このストッパー部１４によって、
メタルガスケット１をシリンダブロック２とシリンダヘ
ッド３間に組み付けた際に、環状ビード１２の全圧縮を
防止し、該環状ビード１２の復元性による面圧でシール
性を確保している。ここで、第一構成板９に厚さ０．２
ｍｍ、第二構成板１０に厚さ０．１ｍｍの薄板を用い、
シール材として厚さ０．０３ｍｍのコーティング層を設
けた場合、本実施例のメタルガスケット１の全厚さは約
０．４３ｍｍとなる。Then, the metal gasket 1 of the first embodiment
2 and 3 have a structure in which two component plates are laminated, and are referred to as a first component plate 9 and a second component plate 10 from the cylinder block 2 side for convenience. First component plate 9
The (bead plate) is a thin plate having a thickness of 0.05 to 0.25 mm, has an opening 11 at a position corresponding to the cylinder bore 4, and has an annular bead 12 protruding downward along the outer periphery of the opening 11. Is formed. Also, the second component plate 1
Reference numeral 0 (stopper plate) is a thin plate having a thickness of 0.05 to 0.15 mm, is laminated on the upper surface of the first component plate 9, and has an opening 13 having a smaller diameter than the opening 13 at a position corresponding to the opening 11. In addition, the stopper 13 having a grommet structure is formed by folding a peripheral portion of the opening 13 downward so as to wrap a flat portion inside the annular bead 12 of the first component plate 9. With this stopper portion 14,
When the metal gasket 1 is assembled between the cylinder block 2 and the cylinder head 3, the entire compression of the annular bead 12 is prevented, and the sealing performance is secured by the surface pressure due to the resilience of the annular bead 12. Here, the first component plate 9 has a thickness of 0.2
mm, using a thin plate having a thickness of 0.1 mm for the second component plate 10,
When a coating layer having a thickness of 0.03 mm is provided as a sealing material, the total thickness of the metal gasket 1 of this embodiment is about 0.43 mm.

【００３８】図４は、メタルガスケット１の第２実施例
を示し、第一構成板９は厚さ０．０５〜０．１５ｍｍの
薄板で形成し、開口部１１の周縁部を上方へハゼ折り状
に折返してストッパー部１５を形成したものであり、第
二構成板１０は厚さ０．０５〜０．２５ｍｍの薄板で形
成し、開口部１３の外周に沿って下方へ突出した環状ビ
ード１６を形成したものである。この場合も、第一構成
板９に厚さ０．１ｍｍ、第二構成板１０に厚さ０．２ｍ
ｍの薄板を用い、シール材として厚さ０．０３ｍｍのコ
ーティング層を設けた場合、メタルガスケット１の全厚
さは約０．４３ｍｍとなる。FIG. 4 shows a second embodiment of the metal gasket 1, in which the first component plate 9 is formed of a thin plate having a thickness of 0.05 to 0.15 mm, and the periphery of the opening 11 is goby-folded upward. The second component plate 10 is formed of a thin plate having a thickness of 0.05 to 0.25 mm, and has an annular bead 16 protruding downward along the outer periphery of the opening 13. Is formed. Also in this case, the first component plate 9 has a thickness of 0.1 mm, and the second component plate 10 has a thickness of 0.2 m.
When a thin plate of m is used and a coating layer having a thickness of 0.03 mm is provided as a sealing material, the total thickness of the metal gasket 1 is about 0.43 mm.

【００３９】図５は、メタルガスケット１の第３実施例
を示し、第一構成板９と第二構成板１０とも厚さ０．０
５〜０．１５ｍｍの薄板で形成し、第一構成板９は開口
部１１の周縁部を上方へハゼ折り状に折返してストッパ
ー部１５を形成するとともに、該ストッパー部１５の外
周に沿って下方へ突設した環状ビード１２を形成したも
のであり、第二構成板１０は開口部１３の外周に沿って
前記環状ビード１２と対応する位置に互いに密接するよ
うに下方へ突出した環状ビード１６を形成したものであ
る。この場合、構成板の厚さを薄くしたことにより、構
成板一枚当たりのビードのバネ性が低下し、面圧が低下
するが、二枚の構成板９，１０の環状ビード１２，１６
を同位置に配することでそれを防止し、十分な面圧を確
保してシール性を高めている。ここで、第一構成板９、
第二構成板１０とも厚さ０．１ｍｍの薄板を用い、シー
ル材として厚さ０．０３ｍｍのコーティング層を設けた
場合、本実施例のメタルガスケット１の全厚さは約０．
３３ｍｍとなる。FIG. 5 shows a third embodiment of the metal gasket 1, in which both the first component plate 9 and the second component plate 10 have a thickness of 0.0.
The first component plate 9 is formed of a thin plate having a thickness of 5 to 0.15 mm, and the peripheral edge of the opening 11 is folded upward in a goby fold to form a stopper portion 15, and the first component plate 9 extends downward along the outer periphery of the stopper portion 15. The second component plate 10 has an annular bead 16 projecting downward along the outer periphery of the opening 13 at a position corresponding to the annular bead 12 so as to be in close contact with each other. It is formed. In this case, by reducing the thickness of the component plates, the spring property of the beads per component plate is reduced and the surface pressure is reduced, but the annular beads 12, 16 of the two component plates 9, 10 are reduced.
This is prevented by arranging them in the same position, and a sufficient surface pressure is secured to enhance the sealing performance. Here, the first component plate 9,
When a thin plate having a thickness of 0.1 mm is used as the second component plate 10 and a coating layer having a thickness of 0.03 mm is provided as a sealing material, the total thickness of the metal gasket 1 of this embodiment is about 0.1 mm.
33 mm.

【００４０】図６は、メタルガスケット１の第４実施例
を示し、第一構成板９と第二構成板１０とも厚さ０．０
５〜０．１５ｍｍの薄板で形成し、第一構成板９は開口
部１１の外周に沿って下方へ突出した環状ビード１２を
形成したものであり、第二構成板１０は開口部１３の周
縁部を下方へハゼ折り状に折返してストッパー部１４を
形成するとともに、該ストッパー部１４の外周に沿って
前記環状ビード１２と対応する位置に互いに密接するよ
うに下方へ突出した環状ビード１６を形成したものであ
る。この場合も、第一構成板９、第二構成板１０とも厚
さ０．１ｍｍの薄板を用い、シール材として厚さ０．０
３ｍｍのコーティング層を設けた場合、メタルガスケッ
ト１の全厚さは約０．３３ｍｍとなる。FIG. 6 shows a fourth embodiment of the metal gasket 1, in which both the first component plate 9 and the second component plate 10 have a thickness of 0.0.
The first component plate 9 is formed of a thin plate having a thickness of 5 to 0.15 mm. The first component plate 9 has an annular bead 12 protruding downward along the outer periphery of the opening 11. The stopper portion 14 is formed by folding the portion downward in a goby fold, and an annular bead 16 is formed along the outer periphery of the stopper portion 14 at a position corresponding to the annular bead 12 so as to protrude downward so as to be in close contact with each other. It was done. Also in this case, a thin plate having a thickness of 0.1 mm is used for both the first component plate 9 and the second component plate 10 and a thickness of 0.0
When a 3 mm coating layer is provided, the total thickness of the metal gasket 1 is about 0.33 mm.

【００４１】図７は、メタルガスケット１の第５実施例
を示し、第一構成板９と第二構成板１０とも厚さ０．０
５〜０．１５ｍｍの薄板で形成し、第一構成板９は開口
部１１の周縁部を下方へハゼ折り状に折返してストッパ
ー部１５を形成するとともに、該ストッパー部１５の外
周に沿って下方へ突設した環状ビード１２を形成したも
のであり、第二構成板１０は開口部１３の外周に沿って
前記環状ビード１２と対応する位置に互いに密接するよ
うに下方へ突出した環状ビード１６を形成したものであ
る。この場合も、第一構成板９、第二構成板１０とも厚
さ０．１ｍｍの薄板を用い、シール材として厚さ０．０
３ｍｍのコーティング層を設けた場合、メタルガスケッ
ト１の全厚さは約０．３３ｍｍとなる。FIG. 7 shows a fifth embodiment of the metal gasket 1, in which both the first component plate 9 and the second component plate 10 have a thickness of 0.0.
The first component plate 9 is formed by a thin plate having a thickness of 5 to 0.15 mm. The first component plate 9 is formed by folding the peripheral edge of the opening 11 downward in a goby fold to form a stopper portion 15 and, along the outer periphery of the stopper portion 15, The second component plate 10 has an annular bead 16 projecting downward along the outer periphery of the opening 13 at a position corresponding to the annular bead 12 so as to be in close contact with each other. It is formed. Also in this case, a thin plate having a thickness of 0.1 mm is used for both the first component plate 9 and the second component plate 10 and a thickness of 0.0
When a 3 mm coating layer is provided, the total thickness of the metal gasket 1 is about 0.33 mm.

【００４２】図８は、メタルガスケット１の第６実施例
を示し、第一構成板９と第二構成板１０とも厚さ０．０
５〜０．１５ｍｍの薄板で形成し、第一構成板９は開口
部１１の外周に沿って上方へ突出した環状ビード１２を
形成したものであり、第二構成板１０は開口部１３の周
縁部を下方へハゼ折り状に折返してストッパー部１４を
形成するとともに、該ストッパー部１４の外周に沿って
前記環状ビード１２と対応する位置に互いに頂部が突き
合い当接するように下方へ突出した環状ビード１６を形
成したものである。この場合も、第一構成板９、第二構
成板１０とも厚さ０．１ｍｍの薄板を用い、シール材と
して厚さ０．０３ｍｍのコーティング層を設けた場合、
シリンダブロック２とシリンダヘッド３間に組み付けた
際には、メタルガスケット１の全厚さは約０．３３ｍｍ
となる。FIG. 8 shows a sixth embodiment of the metal gasket 1, in which both the first component plate 9 and the second component plate 10 have a thickness of 0.0.
The first component plate 9 is formed of an annular bead 12 projecting upward along the outer periphery of the opening 11, and the second component plate 10 is formed of a thin plate having a thickness of 5 to 0.15 mm. The stopper portion 14 is formed by folding the portion downward in a goby-fold shape, and the annular portion protruding downward so that the top portions abut against each other at positions corresponding to the annular beads 12 along the outer periphery of the stopper portion 14 and come into contact with the annular bead 12. A bead 16 is formed. Also in this case, when a thin plate having a thickness of 0.1 mm is used for both the first component plate 9 and the second component plate 10 and a coating layer having a thickness of 0.03 mm is provided as a sealing material,
When assembled between the cylinder block 2 and the cylinder head 3, the total thickness of the metal gasket 1 is about 0.33 mm
Becomes

【００４３】図９は、メタルガスケット１の第７実施例
を示し、第一構成板９と第二構成板１０とも厚さ０．０
５〜０．１５ｍｍの薄板で形成し、第一構成板９は開口
部１１の周縁部を下方へハゼ折り状に折返してストッパ
ー部１５を形成するとともに、該ストッパー部１５の外
周に沿って下方へ突設した環状ビード１２を形成したも
のであり、第二構成板１０は開口部１３の外周に沿って
前記環状ビード１２と対応する位置に互いに頂部が逆向
きになるように上方へ突出した環状ビード１６を形成し
たものである。この場合も、第一構成板９、第二構成板
１０とも厚さ０．１ｍｍの薄板を用い、シール材として
厚さ０．０３ｍｍのコーティング層を設けた場合、シリ
ンダブロック２とシリンダヘッド３間に組み付けた際に
は、メタルガスケット１の全厚さは約０．３３ｍｍとな
る。FIG. 9 shows a seventh embodiment of the metal gasket 1, in which both the first component plate 9 and the second component plate 10 have a thickness of 0.0.
The first component plate 9 is formed by a thin plate having a thickness of 5 to 0.15 mm. The first component plate 9 is formed by folding the peripheral edge of the opening 11 downward in a goby fold to form a stopper portion 15 and, along the outer periphery of the stopper portion 15, The second component plate 10 protrudes upward along the outer periphery of the opening 13 at a position corresponding to the annular bead 12 so that the tops are opposite to each other. An annular bead 16 is formed. Also in this case, when a thin plate having a thickness of 0.1 mm is used for both the first component plate 9 and the second component plate 10 and a coating layer having a thickness of 0.03 mm is provided as a sealing material, the distance between the cylinder block 2 and the cylinder head 3 is reduced. When assembled, the total thickness of the metal gasket 1 is about 0.33 mm.

【００４４】図１０は、メタルガスケット１の第８実施
例を示し、本実施例は構成板が一枚の単板からなるもの
であり、構成板１７はシリンダボア４に対応する位置に
開口部１８を形成し、該開口部１８の周縁部を上方へハ
ゼ折り状に折返してストッパー部１９を形成するととも
に、該ストッパー部１９の外周に沿って下方へ突出した
環状ビード２０を形成し、更に前記ストッパー部１９の
先端部を環状ビード２０の略中央部まで延設し、該環状
ビード２０の上面に沿って湾曲させて補強ビード２１を
形成した構造のものである。この補強ビード２１は、環
状ビード２０のバネ性を補強し、十分な面圧を確保する
ためのものであり、析出硬化熱処理前の伸びの大きい状
態で形成する。ここで、構成板１７として厚さ０．１ｍ
ｍの薄板を用い、シール材として厚さ０．０３ｍｍのコ
ーティング層を設けた場合、本実施例のメタルガスケッ
ト１の全厚さは約０．２３ｍｍとなる。FIG. 10 shows an eighth embodiment of the metal gasket 1. In this embodiment, the component plate is made of a single veneer, and the component plate 17 has an opening 18 at a position corresponding to the cylinder bore 4. The stopper 18 is formed by folding the peripheral edge of the opening 18 upward in a goby-like manner, and an annular bead 20 protruding downward along the outer periphery of the stopper 19 is formed. The reinforcing bead 21 is formed by extending the distal end portion of the stopper portion 19 to approximately the center of the annular bead 20 and bending along the upper surface of the annular bead 20. The reinforcing bead 21 is for reinforcing the spring property of the annular bead 20 and ensuring a sufficient surface pressure, and is formed in a state where the elongation before the precipitation hardening heat treatment is large. Here, the thickness of the component plate 17 is 0.1 m.
When a thin plate having a thickness of m is used and a coating layer having a thickness of 0.03 mm is provided as a sealing material, the total thickness of the metal gasket 1 of this embodiment is about 0.23 mm.

【００４５】以上のメタルガスケット１の各実施例にお
いては、水孔や油孔に対応する開口部及びその周囲に設
ける円弧状ビード、段ビード等は省略したが、常法どお
りこれらは設けられている。また、本実施例では、構成
板を二枚あるいは一枚で構成したメタルガスケット１を
例示したが、構成板を三枚以上用いて構成しても構わな
いが、メタルガスケット１の全厚さを薄くする要請から
構成板を可及的薄く且つ少なくすることが好ましく、全
ての構成板の厚さを０．０５〜０．１５ｍｍにすること
がより好ましいのである。In each of the embodiments of the metal gasket 1 described above, the openings corresponding to the water holes and the oil holes and the arc-shaped beads and step beads provided around the openings are omitted, but these are provided as usual. I have. Further, in the present embodiment, the metal gasket 1 having two or one component plate has been exemplified. However, the metal gasket 1 may be formed by using three or more component plates. In view of the demand for thinning, it is preferable to make the constituent plates as thin and small as possible, and it is more preferable that all the constituent plates have a thickness of 0.05 to 0.15 mm.

【００４６】[0046]

【発明の効果】以上にしてなる本発明によれば、構造用
として開発された汎用的で安価であるが、これまでメタ
ルガスケットには使用されてなかった析出硬化型高珪素
ステンレス鋼を用いて構成板を形成したので、素材のも
つ強靱性、耐熱性及び耐久性並びに優れた加工性によ
り、全厚さを薄くしても従来のＳＵＳ３０１系バネ鋼及
びＳＵＳ３０４系一般材を用いたメタルガスケットと同
等以上のシール性と耐久性を備えたメタルガスケットを
提供できるのである。しかも、析出硬化熱処理する前の
伸びの大きい状態、即ちＳＵＳ３０４系一般材に匹敵す
る加工容易な状態で加工することによって、一枚の構成
板に環状ビードと、ハゼ折り状に折り返して形成するス
トッパー部とを同時に形成することが可能であり、その
加工後、析出硬化熱処理することで、ＳＵＳ３０１系バ
ネ鋼に匹敵する耐力と引張強さ及び硬さを付与すること
が可能であり、メタルガスケットの超薄型化に対応でき
且つシール性にも優れている。それにより、エンジンの
燃焼効率の向上に寄与するのである。また、析出硬化熱
処理後であっても伸びは約２０％と比較的大きいので、
環状ビードの肩Ｒ部やストッパー部の折曲部にクラック
が発生し難く、耐久性に優れている。According to the present invention described above, a general-purpose and inexpensive precipitation-hardened high-silicon stainless steel, which has been developed for structural use but has not been used for metal gaskets, has been used. Because the component plate was formed, due to the toughness, heat resistance and durability and excellent workability of the material, the metal gasket using the conventional SUS301-based spring steel and SUS304-based general material even if the overall thickness was reduced. It is possible to provide a metal gasket having equal or better sealing performance and durability. In addition, by processing in a state of large elongation before the precipitation hardening heat treatment, that is, in a state of easy processing comparable to SUS304 general material, an annular bead and a stopper formed by folding back in a goby shape on one component plate. Parts can be formed at the same time, and after the processing, by precipitation hardening heat treatment, it is possible to impart proof strength, tensile strength and hardness equivalent to SUS301 series spring steel, and it is possible to form a metal gasket. It can cope with ultra-thinness and has excellent sealing properties. This contributes to the improvement of the combustion efficiency of the engine. Also, even after the precipitation hardening heat treatment, the elongation is relatively large at about 20%,
Cracks hardly occur at the shoulder R portion of the annular bead and the bent portion of the stopper portion, and the durability is excellent.

【００４７】特に、析出硬化型高珪素ステンレス鋼で構
成板を加工形成し、その後時効硬化処理を施して、メタ
ルガスケットを製造することにより、加工性及び精度に
おいては、鋼材に熱変形を生じさせる１０００℃近い高
温の熱処理を伴う第１熱処理工程と第２熱処理工程を経
た後であって、しかも鋼材の表面硬度がビッカース硬さ
ＨＶで２４５〜３２０程度の硬さ状態でプレス加工や曲
げ加工を行うので、ＳＵＳ３０１系バネ鋼と比較して格
段に優れ、またその加工の後に５００℃程度の低温の熱
処理を伴う第３熱処理工程を行うので、加工物の熱変形
が極めて少なく高精度であり、硬度もビッカース硬さＨ
Ｖで４９０〜６８０程度まで高まり、優れたバネ性を備
え、環状ビードによって十分な面圧を確保できる。特
に、時効硬化温度（４２０〜５２０℃）までの高温度で
の長時間の連続使用が可能な耐熱性を有することは特筆
すべき特徴である。更に、硫酸、硝酸又は塩素イオンを
含む溶液についての耐食性及び耐応力腐食割れ性は、既
に実証済みであり、耐食性については申し分がないので
ある。従って、本発明の析出硬化型高珪素ステンレス鋼
を用いたメタルガスケットは、正に理想的なメタルガス
ケットであると言うことができる。In particular, by forming a component plate from a precipitation hardening type high silicon stainless steel and then subjecting it to age hardening to produce a metal gasket, thermal deformation is caused in the steel material in terms of workability and precision. After a first heat treatment step and a second heat treatment step involving a heat treatment at a high temperature of about 1000 ° C., press working and bending work are performed in a state where the surface hardness of the steel material is about 245 to 320 in Vickers hardness HV. Since it is performed, it is significantly superior to SUS301 spring steel, and after the processing, a third heat treatment step involving a low-temperature heat treatment of about 500 ° C. is performed. Hardness is also Vickers hardness H
V increases to about 490 to 680, has excellent spring properties, and a sufficient surface pressure can be secured by the annular bead. In particular, it is a noteworthy feature that it has heat resistance that allows long-term continuous use at high temperatures up to the age hardening temperature (420 to 520 ° C). Furthermore, the corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance of solutions containing sulfuric acid, nitric acid or chloride ions have already been demonstrated, and the corrosion resistance is satisfactory. Therefore, it can be said that the metal gasket using the precipitation hardening type high silicon stainless steel of the present invention is a truly ideal metal gasket.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明のメタルガスケットの構成板の製造工程
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a manufacturing process of a component plate of a metal gasket of the present invention.

【図２】メタルガスケットの使用例を示すエンジンの要
部分解断面図である。FIG. 2 is an exploded sectional view of a main part of an engine showing an example of use of a metal gasket.

【図３】本発明のメタルガスケットの第１実施例を示す
要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part showing a first embodiment of the metal gasket of the present invention.

【図４】同じくメタルガスケットの第２実施例を示す要
部拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part showing a second embodiment of the metal gasket.

【図５】同じくメタルガスケットの第３実施例を示す要
部拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part showing a third embodiment of the metal gasket.

【図６】同じくメタルガスケットの第４実施例を示す要
部拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part showing a fourth embodiment of the metal gasket.

【図７】同じくメタルガスケットの第５実施例を示す要
部拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged sectional view of a main part of a fifth embodiment of the metal gasket.

【図８】同じくメタルガスケットの第６実施例を示す要
部拡大断面図である。FIG. 8 is an enlarged sectional view of a main part showing a sixth embodiment of the metal gasket.

【図９】同じくメタルガスケットの第７実施例を示す要
部拡大断面図である。FIG. 9 is an enlarged sectional view of an essential part showing a seventh embodiment of the metal gasket.

【図10】同じくメタルガスケットの第８実施例を示す要
部拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged sectional view of a main part showing an eighth embodiment of the metal gasket.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ メタルガスケット ２ シリンダブロック ３ シリンダヘッド ４ シリンダボア ５ ピストン ６ 燃焼室 ７ 吸気弁 ８ 排気弁 ９ 第一構成板 １０ 第二構成板 １１ 開口部 １２ 環状ビード １３ 開口部 １４ ストッパー部 １５ ストッパー部 １６ 環状ビード １７ 構成板 １８ 開口部 １９ ストッパー部 ２０ 環状ビード ２１ 補強ビード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal gasket 2 Cylinder block 3 Cylinder head 4 Cylinder bore 5 Piston 6 Combustion chamber 7 Intake valve 8 Exhaust valve 9 First constituent plate 10 Second constituent plate 11 Opening 12 Annular bead 13 Opening 14 Stopper part 15 Stopper part 16 Annular bead 17 Constitution plate 18 Opening 19 Stopper 20 Annular bead 21 Reinforcement bead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 孝晏 兵庫県川辺郡猪名川町原字芝脇287−23 日本シリコロイ工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−105989（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147946（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−279802（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−50434（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−263940（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−65959（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−17070（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/08 C22C 38/00 302 C22C 38/44 F02F 11/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Takayasu Shimizu 287-23 Shibawaki, Hara, Inagawa-cho, Kawabe-gun, Hyogo Prefecture Inside of Silicolloy Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-5-105989 (JP, A) JP-A-4-147946 (JP, A) JP-A-5-279802 (JP, A) JP-A-6-50434 (JP, A) JP-A-5-263940 (JP, A) JP-A-5-65959 (JP, A) JP-B-57-17070 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) F16J 15/08 C22C 38/00 302 C22C 38/44 F02F 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 重量％において、０．０５％以下の炭素
と、３〜６％の珪素と、５％以下のマンガンと、５〜１
０％のニッケルと、６〜１２％（ただし１２％を除く）
のクロムと、０．２〜１％のモリブデンと、０．５〜３
％の銅と、残部鉄とからなる析出硬化型高珪素二相ステ
ンレス鋼の薄板を、９００〜１０００℃の温度に所定時
間維持して急冷し、次いで６００〜７００℃の温度に所
定時間維持して冷却し、それから９５０〜１１５０℃の
溶体化温度に加熱して急冷した状態で、該鋼板を所定の
形状に加工して環状ビードやストパッー部を有する構成
板を製作し、その後該構成板をその厚さ１ｍｍ当たり少
なくとも１分間以上、４２０〜５２０℃の温度に維持し
て時効硬化させ、前記構成板を単独で又は複数枚積層し
てなることを特徴とするメタルガスケットの製造方法。1. In weight percent, no more than 0.05% carbon, no more than 3-6% silicon, no more than 5% manganese,
0% nickel and 6-12% (excluding 12%)
Chromium, 0.2-1% molybdenum, and 0.5-3
% Of copper and a balance of iron and a precipitation hardening type high silicon duplex stainless steel sheet at a temperature of 900 to 1000 ° C for a predetermined time.
Quenching, maintaining at a temperature of 600-700 ° C.
Maintain a fixed time and cool, then 950-1150 ° C
The steel sheet is heated to the solution temperature and rapidly cooled, and
Configuration that has an annular bead or stopper part processed into a shape
A plate is manufactured and then the component plate is
At a temperature of 420-520 ° C for at least one minute
Manufacturing method for a metal gasket age hardened, characterized in that the arrangement plate formed by singly or stacked plurality Te. 【請求項２】 前記構成板の厚さを０．０５〜０．１５
ｍｍに設定してなる請求項１記載のメタルガスケットの
製造方法。2. The thickness of the component plate is set to 0.05 to 0.15.
formed by set to mm claim 1 Symbol placement of metal gasket
Manufacturing method . 【請求項３】 一枚の構成板に、それに設けた開口部周
縁を折返してストッパー部を形成するとともに、該スト
ッパー部の外周に沿って環状ビードを形成してなる請求
項１又は２記載のメタルガスケットの製造方法。To 3. A single structure plate, so as to form a stopper portion by folding back the peripheral edge of the opening portion which is provided to it by forming a annular bead along the outer periphery of the stopper portion according to claim 1 or 2 Symbol placement Manufacturing method of metal gasket.