JPS61257445A - 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 - Google Patents
被削性に優れたコンロツド用チタン合金Info
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- JPS61257445A JPS61257445A JP7797585A JP7797585A JPS61257445A JP S61257445 A JPS61257445 A JP S61257445A JP 7797585 A JP7797585 A JP 7797585A JP 7797585 A JP7797585 A JP 7797585A JP S61257445 A JPS61257445 A JP S61257445A
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- connecting rod
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0466—Nickel
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- Compressor (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は、例えば、自動車用エンジンのピストンピン
あるいはクロスヘッドピンとクランクとを連結するのに
用いられるコンロッド、あるいは産業機械用のコンロッ
ド、などの素材として利用される被削性に優れたコンロ
ッド用チタン合金に関するものである。
あるいはクロスヘッドピンとクランクとを連結するのに
用いられるコンロッド、あるいは産業機械用のコンロッ
ド、などの素材として利用される被削性に優れたコンロ
ッド用チタン合金に関するものである。
(従来の技術)
例えば、エンジンのピストンピンあるいはクロスヘッド
ピンと、クランクとを連結するのに使用されるコンロッ
1ことしては、従来、鉄系材料の鍛造品が主に使用され
ていた。しかしながら、このような鉄系材料は比重が大
きいため、コンロッドの軽量化に限界があり、エンジン
の軽量化による燃料経済性の向」−や、高速回転化によ
る動力性能の向」二などを実現するうえでの支障となっ
ていた。
ピンと、クランクとを連結するのに使用されるコンロッ
1ことしては、従来、鉄系材料の鍛造品が主に使用され
ていた。しかしながら、このような鉄系材料は比重が大
きいため、コンロッドの軽量化に限界があり、エンジン
の軽量化による燃料経済性の向」−や、高速回転化によ
る動力性能の向」二などを実現するうえでの支障となっ
ていた。
一般に、自動車や産業機械などにおいて使用されるコン
ロッドに対して要求される性能としては、(1)疲労強
度、(2)靭延性、(3)耐摩耗性、(4)被削性など
が重要視されている。
ロッドに対して要求される性能としては、(1)疲労強
度、(2)靭延性、(3)耐摩耗性、(4)被削性など
が重要視されている。
一方、チタン合金はこれらの要求に応えるべき優れた特
性を有しており、一部特殊な用途(例えば、レーシング
カー)においてチタン合金製のコンロッドが使用されて
おり、代表的なものとして、6%AM−4%V−Ti合
金が使用されている。
性を有しており、一部特殊な用途(例えば、レーシング
カー)においてチタン合金製のコンロッドが使用されて
おり、代表的なものとして、6%AM−4%V−Ti合
金が使用されている。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、−1−記の6%A文−4%V −T i
系をはじめとする従来のチタン合金は、現在までのコン
ロッド用とじて使用されている鉄系材料に比べて熱伝導
率が低く、高硬度・高活性であるために機械加工性が極
めて悪く、−L業的に大量に製造することが困難であり
、とくに−・般の用途には適すないものであり、加えて
コンロッドにおいて最も要求される疲労強度も十分でな
いという問題点があった。
系をはじめとする従来のチタン合金は、現在までのコン
ロッド用とじて使用されている鉄系材料に比べて熱伝導
率が低く、高硬度・高活性であるために機械加工性が極
めて悪く、−L業的に大量に製造することが困難であり
、とくに−・般の用途には適すないものであり、加えて
コンロッドにおいて最も要求される疲労強度も十分でな
いという問題点があった。
このため、自動車、二輪車あるいは産業機械など大量生
産が必要とされるコンロッド素材としてチタン合金を適
用するためには、被削性および疲労強度の改善が必須と
なっていた。
産が必要とされるコンロッド素材としてチタン合金を適
用するためには、被削性および疲労強度の改善が必須と
なっていた。
この発明は、1−述した従来の問題点に着目してなSれ
たもので、従来の鉄系材料に比べて比重がかなり小さい
ため、軽量化ならびに高速回転化が可能であり、また従
来の極く一部の用途に使用されていたTi合金に比べて
被削性ならびに疲労強度に著しく優れており、一般の用
途に適用することが可能であるコンロッド用チタン合金
を提供することを目的としている。
たもので、従来の鉄系材料に比べて比重がかなり小さい
ため、軽量化ならびに高速回転化が可能であり、また従
来の極く一部の用途に使用されていたTi合金に比べて
被削性ならびに疲労強度に著しく優れており、一般の用
途に適用することが可能であるコンロッド用チタン合金
を提供することを目的としている。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
この発明による被削性に優れたコンロッド用チタン合金
は、重量%で、Al:2〜4%、V:1.5〜2.5%
、および必要に応じて、0.01〜3.0%のREMな
らびにo、oi〜1.0%c7)Ca、S、Se、Te
、Pb、Biのうちの1種または2種以−1−を合計で
5%以下、さらに必要に応じて、5%以下のCu、10
%以下のSn、Cr、Fe、Ni、Be、Co、Mn。
は、重量%で、Al:2〜4%、V:1.5〜2.5%
、および必要に応じて、0.01〜3.0%のREMな
らびにo、oi〜1.0%c7)Ca、S、Se、Te
、Pb、Biのうちの1種または2種以−1−を合計で
5%以下、さらに必要に応じて、5%以下のCu、10
%以下のSn、Cr、Fe、Ni、Be、Co、Mn。
Hf 、 W 、 Z r 、 1.5%以下のNb、
Ta。
Ta。
Mo、1%以下の0のうちの1種または2種以上を含み
、残部実質的にTfよりなることを特徴としている。
、残部実質的にTfよりなることを特徴としている。
次に、この発明による被削性に優れたコンロッド用チタ
ン合金の成分範囲の限定理由(重量%)について説明す
る。
ン合金の成分範囲の限定理由(重量%)について説明す
る。
A交:2〜4%
AMはTiのα安定型元素であり、チタン合金の強度を
向」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効
果を得るために2%以」−含有させた。しかしながら、
多すぎると特にコンロッドの製造時に要求される被削性
および使用時に要求される回転曲げ疲労強度ならびに靭
延性が低下するので、4%以下に限定した。
向」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効
果を得るために2%以」−含有させた。しかしながら、
多すぎると特にコンロッドの製造時に要求される被削性
および使用時に要求される回転曲げ疲労強度ならびに靭
延性が低下するので、4%以下に限定した。
V:1.5〜2.5%
■はTiのβ安定型元素であり、チタン合金の強度を向
」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効果
を得るために1.5%以−1−含有させた。しかしなが
ら、多すぎると特にコンロッドの製造において要求され
る被削性が劣化すると共に疲労強度ならびに靭延性も低
下するので、2.5%以下に限定した。
」ニさせるのに有効な元素であるので、このような効果
を得るために1.5%以−1−含有させた。しかしなが
ら、多すぎると特にコンロッドの製造において要求され
る被削性が劣化すると共に疲労強度ならびに靭延性も低
下するので、2.5%以下に限定した。
REM(希土類元素の1種または2種以」−:0.01
〜3,0% Ca、S、Se、Te、Pb、Bjの1種または2種以
上+0.01−1.0% REM、Ca、S、Se、Te、Pb、Biの合計:5
%以丁 HEM、Ca、S、Se、Te、Pb、Biはいずれも
チタン合金の被削性を改善するのに有効な元素である。
〜3,0% Ca、S、Se、Te、Pb、Bjの1種または2種以
上+0.01−1.0% REM、Ca、S、Se、Te、Pb、Biの合計:5
%以丁 HEM、Ca、S、Se、Te、Pb、Biはいずれも
チタン合金の被削性を改善するのに有効な元素である。
これらのうち希土類元素REM (とくにSc。
Yおよびランタ二F系(原子番号57〜71)のもの)
は、S、Se、Teなどと安定な化合物をつくり、介在
物を粒状にし、靭延性を改善し、被削性を向」−させる
効果がある。そしてこのような効果を得るためには必要
に応じてo、oi%以」二含有させる。しかしながら、
多量に含有するとチタン合金の耐食性および強度を低下
させるので、3.0%以下とする必要がある。また、C
aはS、Se、ゴeなどと安定な化合物をつくり、介在
物の形態を制御し、チタン合金の靭延性ならびに被削性
を改善するのに有効であるので、このような効果を得る
ためには必要に応じて0.01%以上含有させる。しか
しながら、多量に含有するとチタン合金の耐食性や疲労
強度を低下させるので、1.0%以下とする必要がある
。さらに、S、Se、Te、Pb、Biは前述のように
チタン合金の被削性を向」ニさせる元素であり、このよ
うな効果を得るためには必要に応じて0.01%以−1
−含有させる。しかし、多すぎるとチタン合金の熱間加
工性を著しく低rさせるので各々1.0%以下とした。
は、S、Se、Teなどと安定な化合物をつくり、介在
物を粒状にし、靭延性を改善し、被削性を向」−させる
効果がある。そしてこのような効果を得るためには必要
に応じてo、oi%以」二含有させる。しかしながら、
多量に含有するとチタン合金の耐食性および強度を低下
させるので、3.0%以下とする必要がある。また、C
aはS、Se、ゴeなどと安定な化合物をつくり、介在
物の形態を制御し、チタン合金の靭延性ならびに被削性
を改善するのに有効であるので、このような効果を得る
ためには必要に応じて0.01%以上含有させる。しか
しながら、多量に含有するとチタン合金の耐食性や疲労
強度を低下させるので、1.0%以下とする必要がある
。さらに、S、Se、Te、Pb、Biは前述のように
チタン合金の被削性を向」ニさせる元素であり、このよ
うな効果を得るためには必要に応じて0.01%以−1
−含有させる。しかし、多すぎるとチタン合金の熱間加
工性を著しく低rさせるので各々1.0%以下とした。
そして、これらの被削性改善元素であるREM、Ca、
S、Se、Te、Pb。
S、Se、Te、Pb。
Biの合計量が多すぎると、チタン合金の耐食性1強度
、熱間加工性等を低下させるので、これらの合計量を5
%以下とする必要がある。
、熱間加工性等を低下させるので、これらの合計量を5
%以下とする必要がある。
Cu:5%以下
CuはTiと化合物をつくり、チタン合金の強度を高め
るのに有効であるので、必要に応じて添加することもよ
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、5%以下とする必要がある。
るのに有効であるので、必要に応じて添加することもよ
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、5%以下とする必要がある。
Sn、Cr、Fe、Ni、Be、Co、Mn。
Hf 、 W 、 Z rのうちの1種または2種以上
:10%以下 これらの元素はいずれもTiと化合物をつくり、チタン
合金の強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に
応じてこれらの1種または2種以」−を添加するのも良
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、これらの合計量を10%以下とす
る必要がある。
:10%以下 これらの元素はいずれもTiと化合物をつくり、チタン
合金の強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に
応じてこれらの1種または2種以」−を添加するのも良
い。しかしながら、多量に含有するとチタン合金の靭延
性を低下させるので、これらの合計量を10%以下とす
る必要がある。
N b 、 T a 、 M oのうちの1種または2
種以」二:15%以下 これらの元素はいずれもチタン合金の結晶系を制御して
その強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に応
じてこれらの1種または2種以上を添加するのも良い。
種以」二:15%以下 これらの元素はいずれもチタン合金の結晶系を制御して
その強度を高めるのに有効な元素であるので、必要に応
じてこれらの1種または2種以上を添加するのも良い。
しかしながら、多量に含有するとβ相が安定化してその
目的を達成させることができなくなるので、これらの合
計量を15%以下とする必要がある。
目的を達成させることができなくなるので、これらの合
計量を15%以下とする必要がある。
O:1%以下
チタン合金中に0(酸素)を適量添、加することによっ
てその強度を著しく」1昇させることができる。しかし
ながら、多量に含有させるとかえって靭延性が著しく低
下するので、含有させる場合でも1%以下とする必要が
ある。
てその強度を著しく」1昇させることができる。しかし
ながら、多量に含有させるとかえって靭延性が著しく低
下するので、含有させる場合でも1%以下とする必要が
ある。
(実施例)
第1表に示す化学成分のチタン合金をPPC(Plas
ma ProgressiveCasting)炉で
溶製し、造塊後直径50+nmの丸棒に鍛造したのち焼
なまし処理を施して供試材を作成した。
ma ProgressiveCasting)炉で
溶製し、造塊後直径50+nmの丸棒に鍛造したのち焼
なまし処理を施して供試材を作成した。
次いで、各々の供試材に対して被削性試験および回転曲
げ疲労試験を行った。これらのうち、被削性試験は第2
表に示す条件で行ない、この条件下での1000mm寿
命速度を求め、比較材である6%A文−4%V−Ti合
金の値をiooとしたときの比、すなわちドリル寿命速
度比で評価した。この結果を同じく第1表に示す。また
、回転曲げ疲労試験は、小野式回転曲げ疲労試験機を使
用して行ない、上記の焼なまし平滑供試材の疲労限を求
め、比較材である6%An−4%V−T i合金の値を
100としたときの比、すなわち回転曲げ疲労強度比で
評価した。この結果を同じく第1表に示す。
げ疲労試験を行った。これらのうち、被削性試験は第2
表に示す条件で行ない、この条件下での1000mm寿
命速度を求め、比較材である6%A文−4%V−Ti合
金の値をiooとしたときの比、すなわちドリル寿命速
度比で評価した。この結果を同じく第1表に示す。また
、回転曲げ疲労試験は、小野式回転曲げ疲労試験機を使
用して行ない、上記の焼なまし平滑供試材の疲労限を求
め、比較材である6%An−4%V−T i合金の値を
100としたときの比、すなわち回転曲げ疲労強度比で
評価した。この結果を同じく第1表に示す。
第 2 表
第1表に示すように、本発明によるチタン合金(No、
1−15)は、比較のチタン合金(No。
1−15)は、比較のチタン合金(No。
16)に対してドリル寿命速度比が著しく高く、従来の
6%Al−4%V−Ti合金に比べて被削性に著しく優
れており、とくにコンロッドの製造性をかなり高めうる
ものであることが明らかである。また、コンロッドにお
いて特に要求される回転曲げ疲労強度においても従来の
チタン合金に比べてかなり優れており、比重の面だけで
なく強度の面からもより一層の軽量化が可能であり、例
えば自動車用エンジンの軽量化ならびに動力性能の向上
に貢献するものである。
6%Al−4%V−Ti合金に比べて被削性に著しく優
れており、とくにコンロッドの製造性をかなり高めうる
ものであることが明らかである。また、コンロッドにお
いて特に要求される回転曲げ疲労強度においても従来の
チタン合金に比べてかなり優れており、比重の面だけで
なく強度の面からもより一層の軽量化が可能であり、例
えば自動車用エンジンの軽量化ならびに動力性能の向上
に貢献するものである。
[発明の効果]
以上説明してきたように、この発明によるコンロッド用
チタン合金は、重量%で、A文:2〜4%、V:1.5
〜2.5%、および必要に応じて、0.01〜3.0%
のREMならびに0.01〜1.0%のCa、S、Se
、Te。
チタン合金は、重量%で、A文:2〜4%、V:1.5
〜2.5%、および必要に応じて、0.01〜3.0%
のREMならびに0.01〜1.0%のCa、S、Se
、Te。
Pb、Biのうちの1種または2種以上を合計で5%以
下、さらに必要に応じて、5%以下のCu、10%以下
のSn、Cr、Fe、Ni。
下、さらに必要に応じて、5%以下のCu、10%以下
のSn、Cr、Fe、Ni。
Be、Co、Mn、Hf、W、Zr、15%以下のNb
、Ta、Mo、1%以下のOのうちの1種または2種以
上を含み、残部実質的にTiよりなるものであるから、
従来の鉄系材料に比べて比重がかなり低いため、コンロ
ッドの軽量化が実現でき、また被削性に著しく優れたも
のであるためコンロッドの製造性が非常に良く、さらに
疲労強度が高いためにコンロッド素材として著しく優れ
たものであり、例えば一般の自動車用エンジンのコンロ
ッドとして適用可能であり、エンジンの軽量化による燃
料経済性の向上ならびに高回転化による動力4″i性の
向−1=、に寄与するという非常に優れた効果がもたら
される。
、Ta、Mo、1%以下のOのうちの1種または2種以
上を含み、残部実質的にTiよりなるものであるから、
従来の鉄系材料に比べて比重がかなり低いため、コンロ
ッドの軽量化が実現でき、また被削性に著しく優れたも
のであるためコンロッドの製造性が非常に良く、さらに
疲労強度が高いためにコンロッド素材として著しく優れ
たものであり、例えば一般の自動車用エンジンのコンロ
ッドとして適用可能であり、エンジンの軽量化による燃
料経済性の向上ならびに高回転化による動力4″i性の
向−1=、に寄与するという非常に優れた効果がもたら
される。
Claims (4)
- (1)重量%で、Al:2〜4%、V:1.5〜2.5
%、残部実質的にTiからなることを特徴とする被削性
に優れたコンロッド用チタン合金。 - (2)重量%で、Al:2〜4%、V:1.5〜2.5
%、および0.01〜3.0%のREMならびに0.0
1〜1.0%のCa、S、Se、Te、Pb、Biのう
ちの1種または2種以上を合計で5%以下を含み、残部
実質的にTiよりなることを特徴とする被削性に優れた
コンロッド用チタン合金。 - (3)重量%で、Al:2〜4%、V:1.5〜2.5
%、および5%以下のCu、10%以下のSn、Cr、
Fe、Ni、Be、Co、Mn、Hf、W、Zr、15
%以下のNb、Ta、Mo、1%以下のOのうちの1種
または2種以上を含み、残部実質的にTiよりなること
を特徴とする被削性に優れたコンロッド用チタン合金。 - (4)重量%で、Al:2〜4%、V:1.5〜2.5
%、および0.01〜3.0%のREMならびに0.0
1〜1.0%のCa、S、Se、Te、Pb、Biのう
ちの1種または2種以上を合計で5%以下、さらに5%
以下のCu、10%以下のSn、Cr、Fe、Ni、B
e、Co、Mn、Hf、W、Zr、15%以下のNb、
Ta、Mo、1%以下のOのうちの1種または2種以上
を含み、残部実質的にTiよりなることを特徴とする被
削性に優れたコンロッド用チタン合金。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60077975A JPH0699764B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 |
EP86104929A EP0199198A1 (en) | 1985-04-12 | 1986-04-10 | Free-cutting ti alloy |
US07/012,527 US4810465A (en) | 1985-04-12 | 1987-02-09 | Free-cutting Ti alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60077975A JPH0699764B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61257445A true JPS61257445A (ja) | 1986-11-14 |
JPH0699764B2 JPH0699764B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=13648895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60077975A Expired - Lifetime JPH0699764B2 (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 被削性に優れたコンロツド用チタン合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0699764B2 (ja) |
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-
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- 1985-04-12 JP JP60077975A patent/JPH0699764B2/ja not_active Expired - Lifetime
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