(57)【要約】【課題】  劣化ガソリンには有機酸が含まれており、特に蟻酸や酢酸による鋼材の腐食が懸念される。本発明は自動車エンジン用燃料噴射装置（自動車用燃料噴射ポンプ）等の部品が蟻酸や酢酸等の有機酸環境においても優れた耐食性を有する高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼を提供することである。【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．６０〜０．７５％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：１０．００〜１２．００％、Ｃｕ：０．１０〜２．００％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる、有機酸特に蟻酸や酢酸に対する耐食性に優れた硬度５４ＨＲＣ以上であるマルテンサイトステンレス鋼。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．６０〜０．７５％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：１０．００〜１２．００％、Ｃｕ：０．１０〜２．００％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする有機酸に対する耐食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．６０〜０．７５％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：１０．００〜１２．００％、Ｃｕ：０．１０〜２．００％、Ｍｏ：０．５０〜２．００％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする有機酸に対する耐食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジン用燃料噴射装置（自動車用燃料噴射ポンプ）等の部品に関し、蟻酸や酢酸等の有機酸環境においても優れた耐食性を有する高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力等の高い負荷のかかる自動車燃料噴射ポンプに用いる部品においては、高い強度と耐食性が求められることから、従来から、汎用鋼であるＳＵＳ４４０ＣやＳＵＳ４２０Ｊ２等のマルテンサイト系ステンレス鋼が使用されてきた。なお、ガソリン直噴エンジンの噴射圧力はおよそ２０ＭＰａ程度、ディーゼルエンジンでは１８０ＭＰａ程度と極めて高圧である。
【０００３】
ところで、世界的には自動車用燃料であるガソリンの品質にバラツキがあり、粗悪ガソリンや劣化ガソリン、また、ガソリン−アルコール混合燃料（アルコール燃料）が自動車用燃料として使用される地域がある。そうした質の良くない自動車用燃料にはベンゼン、トルエン、キシレン、有機酸、活性硫黄、塩素等の腐食性物質が含まれているため、従来の汎用鋼では耐食性が十分とはいえなかった。
【０００４】
さて、自動車エンジン用燃料噴射装置などの素材に対して、Ｃ量を低下させＭｏを添加することで耐食性を改善する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この提案の方法はガソリン−アルコール混合燃料におけるメタノールによる耐食性が念頭に置かれているにすぎず、劣化ガソリンに対する耐食性において重要となる、蟻酸や酢酸といった有機酸に対する耐食性については特段考慮されていなかった。
【０００５】
一方、劣化ガソリンの耐食性改善については、分野を異にする燃料タンク等に使用する鋼板において、ＭｏとＶを適正量添加することで耐食性を改善したフェライト系ステンレス鋼板が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この提案の発明では有機酸に対する耐食性について意識されてはいるものの、フェライト系ステンレス鋼板であることから、該鋼板を用いた燃料タンクや燃料パイプに適用しうる程度である。従って、本発明における圧力のかかる自動車エンジン用燃料噴射装置（燃料噴射ポンプ）の部品としては硬度不足が懸念され、適用になじまないものであった。
【０００６】
また、加工性に優れた燃料タンクの外板として、Ｃｒを１５〜２０質量％含むＣｒリッチな酸化皮膜を形成したオーステナイト系ステンレス鋼を使用したものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、このものは、あくまで、低い加工性がもたらす欠陥部が腐蝕起点となりやすいことに対応するものであって、加工割れしにくく加工性に富んだ鋼板を用いて耐食性を得ているにすぎない。すなわち、燃料タンクにおける鋼板の深絞りや圧縮加工等の複雑加工に対する加工性には優れているものの、高圧下で用いる燃料噴射ポンプに求められるような硬度を充足するものとはいえなかった。
【０００７】
そして、劣化ガソリンによる腐食に対しては、燃料タンクであれば、ステンレス鋼板の表面にエポキシ変性アクリル樹脂や、カルボキシル基含有ウレタン樹脂からなる皮膜を形成することで耐食性を得る方法がある（例えば特許文献４、特許文献５参照。）。しかしながら、こうした樹脂による鋼板への被覆は、燃料タンクには適していても、 高圧な自動車エンジン用燃料噴射ポンプにはなじまず、そもそも被覆によって硬度不足が改善されることもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−０５８２１８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６３７１２号公報
【特許文献３】特開２００２−２７５５９７号公報
【特許文献４】特開２００２−０６０９７２号公報
【特許文献５】特開２００２−０６０９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
劣化ガソリンには有機酸が含まれており、特に蟻酸や酢酸による腐食が懸念される。そこで、本発明の目的は、このような自動車燃料環境においても、高圧下で稼働する燃料噴射ポンプ等に適した、有機酸に対する優れた耐食性を持つ高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、質量％で、Ｃ：０．６０〜０．７５％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：１０．００〜１２．００％、Ｃｕ：０．１０〜２．００％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする有機酸に対する耐食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼である。
【００１１】
本発明の第２の手段は、質量％で、Ｃ：０．６０〜０．７５％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｒ：１０．００〜１２．００％、Ｃｕ：０．１０〜２．００％、Ｍｏ：０．５０〜２．００％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする有機酸に対する耐食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼である。
【発明の効果】
【００１２】
高圧環境下等で用いられる自動車燃料噴射ポンプ用部品等の用途に対して、本発明の第１の手段により劣化ガソリン環境においても優れた耐蟻酸性や耐酢酸性を示す高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼を、また、第２の手段により更に優れた耐酢酸性を示す高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の成分範囲の限定理由を説明する。成分含有量に関する％は質量％である。
Ｃ：０．６０〜０．７５％
Ｃは、基地中に固溶して焼入れ後の硬度確保に必要な元素である。しかし、０．６０％未満だと硬度確保に不十分で、０．７５％を超えると炭化物生成量が増加し耐食性が低下する。従って、Ｃは０．６０〜０．７５％とする。
【００１４】
Ｓｉ：０．０５〜０．３０％
Ｓｉは、製鋼時の脱酸剤として有用な元素であり、そのためには０．０５％以上必要である。しかし、Ｓｉが０．３０％を超えると、焼きなまし時の軟化を阻害する。従って、Ｓｉは０．０５〜０．３０％とする。
【００１５】
Ｍｎ：０．０１〜０．３０％
Ｍｎは、Ｓｉと同様に製鋼の際に脱酸剤として用いられる。そのためにはＭｎは０．０１％以上必要である。しかし、Ｍｎが０．３０％を超えると耐食性が低下する。従って、Ｍｎは０．０１〜０．３０％とする。
【００１６】
Ｃｒ：１０．００〜１２．００％
Ｃｒは、耐食性の向上に必須の元素であり、耐酢酸性を向上させる。しかし、Ｃｒは１０．００％未満だと耐食性確保には不十分で、１２．００％を超えるとクロム炭化物が生成し硬さが低下する。従って、Ｃｒは１０．００〜１２．００％とする。
【００１７】
Ｃｕ：０．１０〜２．００％
Ｃｕは、耐食性を改善する元素であり、耐蟻酸性を向上させる。そのためには、Ｃｕは０．１０％以上が必要である。しかし、Ｃｕが２．００％を超えると熱間加工性が低下する。従って、Ｃｕは０．１０〜２．００％とする。
【００１８】
Ｍｏ：０．５０〜２．００％
Ｍｏは、０．５０％以上の添加で酢酸に対する耐食性を向上させる効果がある。しかし、Ｍｏが２．００％を超えるとコスト高となる。従って、Ｍｏは０．５０〜２．００％とする。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示すＮｏ．１〜８の発明鋼と、Ｎｏ．９〜１７の比較鋼の各鋼において、真空溶解炉にて各１ｋｇを溶解し、この溶鋼を鋳造してインゴットとした。次いで、このインゴットを加熱温度１０００〜１１００℃で径２０ｍｍに鍛伸し、１０３０℃で３０分保持した後、油冷し、１８０℃で１時間保持した後、空冷を行うことで供試材を得た。
【００２０】
試験方法及び評価は、次の通りに行った。
（１）耐蟻酸性の評価は、２５℃の５％蟻酸溶液中に供試材を２４時間浸漬し、質量減少量を測定した。質量減少量を腐食減量とし、１０ｇ／ｍ2ｈ以下の腐食減量を評価○とし、１０ｇ／ｍ2ｈを超える腐食減量を評価×とした。
（２）耐酢酸性の評価は、２５℃の１０％酢酸溶液に供試材を２４時間浸漬し、質量減少量を測定した。質量減少量を腐食減量とし、０．０５ｇ／ｍ2ｈ以下の腐食減量を評価◎とし、０．２０ｇ／ｍ2ｈ以下の腐食減量を評価○とし、０．２０ｇ／ｍ2ｈを超える腐食減量を評価×とした。
（３）硬度の評価は、供試材をロックウェル硬さで測定を行い、５４ＨＲＣ以上を評価○とした。
【００２１】
【表１】
2015040307.tif 000002
【００２２】
【表２】
2015040307.tif 000003
【００２３】
表２は、耐蟻酸性及び耐酢酸性の評価が極めて良好な◎や良好な○である実施例と、耐蟻酸性または耐酢酸性の評価が良くない×である比較鋼について示している。表１に示すように比較例のＮｏ．９は本発明のＣの下限値を逸脱しており、表２に示すように硬度が得られなかった。表１に示すように比較例のＮｏ．１０は本発明のＣの上限値を逸脱しており、表２に示すように耐蟻酸性と耐酢酸性の効果が得られなかった。表１に示すように比較例のＮｏ．１１は本発明のＭｎの上限値を逸脱しており、表２に示すように耐蟻酸性と耐酢酸性が得られなかった。表１に示すように比較例のＮｏ．１２は本発明のＣｒの下限値を逸脱しており、表２に示すように耐酢酸性の効果が得られなかった。表１に示すようにＮｏ．１３は本発明のＣｒの上限値を逸脱しており、表２に示すように硬度が得られなかった。表１に示すように比較例のＮｏ．１４は本発明のＣｕの下限値を逸脱しており、表２に示すように耐蟻酸性の効果が得られなかった。表１に示すようにＮｏ．１５は本発明のＣｒとＣｕの下限値が逸脱しており、表２に示すように耐蟻酸性と耐酢酸性の両方で効果が得られなかった。表１に示すように比較例のＮｏ．１６は本発明のＣｕの上限値を逸脱しており、表２に示すように良好な耐蟻酸性、耐酢酸性、硬度が得られるものの、熱間加工性が劣化した。表１に示すようにＮｏ．１７は本発明のＭｏの上限値が逸脱しており、表２に示すように良好な耐蟻酸性、耐酢酸性、硬度が得られるものの、コストが上昇した。
【００２４】
一方、本発明の高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼は、化学成分の最適化によって良好な耐蟻酸性と耐酢酸性を示し、５４ＨＲＣ以上の硬度を確保できた。