JP2000239809A - バルブシート等用Ｆｅ基焼結合金 - Google Patents
バルブシート等用Ｆｅ基焼結合金Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 合金組成中より高価なＣoを除外し、かつ鍛
造工程等を省略しても、高い耐摩耗性と機械的強度を有
するＦe基焼結合金を得る。 【解決手段】 重量比で、Ｃr：４〜８％、Ｖ：２〜６
％、Ｃ：１.３〜２.０％、Ｍo：０.３〜２.０％、Ｂ：
０.２〜０.６％を、またタルク及びアノルサイトのいず
れか、又はその両方を１〜３％含有し、残りがＦeと不
可避不純物よりなる成分組成とする。
造工程等を省略しても、高い耐摩耗性と機械的強度を有
するＦe基焼結合金を得る。 【解決手段】 重量比で、Ｃr：４〜８％、Ｖ：２〜６
％、Ｃ：１.３〜２.０％、Ｍo：０.３〜２.０％、Ｂ：
０.２〜０.６％を、またタルク及びアノルサイトのいず
れか、又はその両方を１〜３％含有し、残りがＦeと不
可避不純物よりなる成分組成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関の
バルブシート、バルブガイド、タペット用シム等の製造
に用いられるＦe基焼結合金に関する。
バルブシート、バルブガイド、タペット用シム等の製造
に用いられるＦe基焼結合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記バルブシート等は、生産性や寸法精
度が高く、かつ材料の歩留まりもよいなどの理由から、
粉末冶金法(焼結工法)により製造されることが多くなっ
てきている。
度が高く、かつ材料の歩留まりもよいなどの理由から、
粉末冶金法(焼結工法)により製造されることが多くなっ
てきている。
【０００３】また上述したバルブシート等は、いずれも
高い耐摩耗性が要求される部品であり、特に、エンジン
バルブと繰り返し激しく衝接するバルブシートには、バ
ルブの着座時における変形などにより、相対滑りが発生
するため、機械的強度はもとより、優れた耐摩耗性が要
求される。
高い耐摩耗性が要求される部品であり、特に、エンジン
バルブと繰り返し激しく衝接するバルブシートには、バ
ルブの着座時における変形などにより、相対滑りが発生
するため、機械的強度はもとより、優れた耐摩耗性が要
求される。
【０００４】このような要求を満たす従来のバルブシー
ト用の材料としては、例えば特開平５−１４８５９６号
公報に記載されているように、Ｆe−Ｍo−Ｎi−Ｃo−Ｃ
r−Ｎb−Ｃ系よりなる焼結合金に、ＣaＦ2等の潤滑成分
を添加したものが知られている。
ト用の材料としては、例えば特開平５−１４８５９６号
公報に記載されているように、Ｆe−Ｍo−Ｎi−Ｃo−Ｃ
r−Ｎb−Ｃ系よりなる焼結合金に、ＣaＦ2等の潤滑成分
を添加したものが知られている。
【０００５】また、耐摩耗性や機械的強度をより向上さ
せるために、上記焼結合金によりバルブシートを成形し
たのち、熱間鍛造により高密度化処理が行われている。
せるために、上記焼結合金によりバルブシートを成形し
たのち、熱間鍛造により高密度化処理が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の焼結合
金では、その組成中に、稀少で高価なＣoが５重量％前
後含まれているため、原材料費の占めるコストが高く、
製品単価を引き上げる原因となっている。
金では、その組成中に、稀少で高価なＣoが５重量％前
後含まれているため、原材料費の占めるコストが高く、
製品単価を引き上げる原因となっている。
【０００７】また、上記焼結合金を用いてバルブシート
を製造するには、１次焼結−熱間鍛造−２次焼結−サブ
ゼロ処理(低温焼入れ)−焼戻し等、多くの工程を経なけ
ればならないので、これも製造コストが嵩む原因となっ
ている。
を製造するには、１次焼結−熱間鍛造−２次焼結−サブ
ゼロ処理(低温焼入れ)−焼戻し等、多くの工程を経なけ
ればならないので、これも製造コストが嵩む原因となっ
ている。
【０００８】さらに、製造後のバルブシートは、硬質と
なり過ぎるため、機械加工性(被削性)が悪くなるという
問題もある。
なり過ぎるため、機械加工性(被削性)が悪くなるという
問題もある。
【０００９】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、合金組成中より高価なＣoを除外するともに、
鍛造工程等を省略しても、高い耐摩耗性と機械的強度が
得られるようにし、かつ機械加工性にも優れる、バルブ
シート等用Ｆe基焼結合金を提供することを目的として
いる。
もので、合金組成中より高価なＣoを除外するともに、
鍛造工程等を省略しても、高い耐摩耗性と機械的強度が
得られるようにし、かつ機械加工性にも優れる、バルブ
シート等用Ｆe基焼結合金を提供することを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のＦe基焼結合金
によると、上記課題は、重量比で、Ｃr：４〜８％、
Ｖ：２〜６％、Ｃ：１.３〜２.０％、Ｍo：０.３〜２.
０％、Ｂ：０.２〜０.６％を、またタルク及びアノルサ
イトのいずれか、又はその両方を１〜３％含有し、残り
がＦeと不可避不純物よりなる成分組成とすることによ
り解決される。
によると、上記課題は、重量比で、Ｃr：４〜８％、
Ｖ：２〜６％、Ｃ：１.３〜２.０％、Ｍo：０.３〜２.
０％、Ｂ：０.２〜０.６％を、またタルク及びアノルサ
イトのいずれか、又はその両方を１〜３％含有し、残り
がＦeと不可避不純物よりなる成分組成とすることによ
り解決される。
【００１１】なお、上記成分組成に、Ｓiを重量比で０.
５〜２.０％含有させるのが好ましい。
５〜２.０％含有させるのが好ましい。
【００１２】上記成分の組成範囲の限度理由は次の如く
である。Ｃrは、マトリックスに固溶して、耐熱、耐食
及び高温耐酸化性を向上させるとともに、Ｆe、Ｃ、Ｂ
と反応して、硬質の複合炭、硼化物を形成し、耐摩耗性
を向上させる作用があるが、その含有量が４％未満で
は、上記作用に所望の効果が得られず、また８％を超え
ても、量の割には顕著な効果が期待できないため、経済
性をも考慮して、その含有量を４〜８％の範囲に定め
た。
である。Ｃrは、マトリックスに固溶して、耐熱、耐食
及び高温耐酸化性を向上させるとともに、Ｆe、Ｃ、Ｂ
と反応して、硬質の複合炭、硼化物を形成し、耐摩耗性
を向上させる作用があるが、その含有量が４％未満で
は、上記作用に所望の効果が得られず、また８％を超え
ても、量の割には顕著な効果が期待できないため、経済
性をも考慮して、その含有量を４〜８％の範囲に定め
た。
【００１３】Ｖ成分は、高温強度を高める作用があり、
また、Ｃと反応して、塊状かつ硬質の炭化物(ＶＣ)を析
出するとともに、上記Ｃrと反応して、組成中に緻密な
液相を形成し、耐摩耗性や焼戻し抵抗を向上させる作用
があるが、その含有量が２％未満では、上記作用に顕著
性はなく、また６％を超えると、硬質となり過ぎて機械
加工性が急激に悪化し、かつ相手攻撃性も大となること
から、その含有量を２〜６％の範囲に定めた。
また、Ｃと反応して、塊状かつ硬質の炭化物(ＶＣ)を析
出するとともに、上記Ｃrと反応して、組成中に緻密な
液相を形成し、耐摩耗性や焼戻し抵抗を向上させる作用
があるが、その含有量が２％未満では、上記作用に顕著
性はなく、また６％を超えると、硬質となり過ぎて機械
加工性が急激に悪化し、かつ相手攻撃性も大となること
から、その含有量を２〜６％の範囲に定めた。
【００１４】Ｃ成分は、マトリックスに固溶して、これ
を強化するだけでなく、ＣrやＶと反応して、硬質の複
合炭化物を析出し、耐摩耗性を向上させる作用がある
が、その含有量が１.３％未満では、上記の顕著な作用
は期待できず、また２％を超えて含有させると、上記と
同様、機械加工性が悪化するとともに、相手攻撃性も増
大することから、その含有量を１.３〜２.０％の範囲と
した。
を強化するだけでなく、ＣrやＶと反応して、硬質の複
合炭化物を析出し、耐摩耗性を向上させる作用がある
が、その含有量が１.３％未満では、上記の顕著な作用
は期待できず、また２％を超えて含有させると、上記と
同様、機械加工性が悪化するとともに、相手攻撃性も増
大することから、その含有量を１.３〜２.０％の範囲と
した。
【００１５】Ｍoは、上記Ｃrと同様、マトリックスに固
溶してその耐熱性を向上させるとともに、ＦeＭo粒子と
してマトリックス中に分散することにより、耐摩耗性を
向上させる作用があるが、その含有量が０.３％未満で
は、上記作用に顕著性はなく、また２.０％を超えて含
有させると、高温強度が低下する傾向があることから、
その含有量を０.３〜２.０％の範囲に定めた。
溶してその耐熱性を向上させるとともに、ＦeＭo粒子と
してマトリックス中に分散することにより、耐摩耗性を
向上させる作用があるが、その含有量が０.３％未満で
は、上記作用に顕著性はなく、また２.０％を超えて含
有させると、高温強度が低下する傾向があることから、
その含有量を０.３〜２.０％の範囲に定めた。
【００１６】Ｂ成分は、液相焼結を促進させて、合金の
密度を高めうるとともに、液相中に炭化物(Ｂ4Ｃ)を析
出させて、機械的強度や耐摩耗性を向上させる作用を有
しているが、その含有量が０.２％未満では、上記作用
に所望の効果が得られず、また０.６％を超えて含有さ
せると、液相量が多くなり過ぎて、寸法精度の高い焼結
体が得られないだけでなく、合金の脆化が著しくなるこ
とから、その含有量を０.２〜０.６％の範囲に定めた。
密度を高めうるとともに、液相中に炭化物(Ｂ4Ｃ)を析
出させて、機械的強度や耐摩耗性を向上させる作用を有
しているが、その含有量が０.２％未満では、上記作用
に所望の効果が得られず、また０.６％を超えて含有さ
せると、液相量が多くなり過ぎて、寸法精度の高い焼結
体が得られないだけでなく、合金の脆化が著しくなるこ
とから、その含有量を０.２〜０.６％の範囲に定めた。
【００１７】タルク及びアノルサイトは、マトリックス
中に分散して、合金の自己潤滑性を向上させ、耐摩耗性
を高めうるとともに、機械加工性(被削性)を改善させる
作用を有しているが、それらの含有量(両方共含有させ
るときは総量)が１％未満では、上記作用に顕著性はな
く、また３％を超えると、圧粉体成形時の圧縮性が悪く
なって成形密度が低下するとともに、合金の強度が低下
することから、その含有量を１〜３％の範囲とした。
中に分散して、合金の自己潤滑性を向上させ、耐摩耗性
を高めうるとともに、機械加工性(被削性)を改善させる
作用を有しているが、それらの含有量(両方共含有させ
るときは総量)が１％未満では、上記作用に顕著性はな
く、また３％を超えると、圧粉体成形時の圧縮性が悪く
なって成形密度が低下するとともに、合金の強度が低下
することから、その含有量を１〜３％の範囲とした。
【００１８】なお、請求項２記載の発明のように、上記
組成の焼結合金に、Ｓiを０.５〜２.０％含有させる
と、高温耐酸化性をより向上させることができる。しか
し、その含有量が０.５％未満では、上記効果は顕著に
現われず、また２.０％を超えると、合金の脆化が始ま
ることから、その含有量は、０.５〜２％とするのが好
ましい。
組成の焼結合金に、Ｓiを０.５〜２.０％含有させる
と、高温耐酸化性をより向上させることができる。しか
し、その含有量が０.５％未満では、上記効果は顕著に
現われず、また２.０％を超えると、合金の脆化が始ま
ることから、その含有量は、０.５〜２％とするのが好
ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例、及びこの
合金により形成されたバルブシートについて、従来例
(従来の合金により形成されたバルブシート)と比較しな
がら具体的に説明する。なお、従来例は、前述したよう
に、１次焼結−熱間鍛造−２次焼結−サブゼロ処理−焼
戻しを経て製造されたバルブシートである。
合金により形成されたバルブシートについて、従来例
(従来の合金により形成されたバルブシート)と比較しな
がら具体的に説明する。なお、従来例は、前述したよう
に、１次焼結−熱間鍛造−２次焼結−サブゼロ処理−焼
戻しを経て製造されたバルブシートである。
【００２０】原料粉末として、予め表１の(ａ)〜(ｄ)の
成分組成に配合された、粒度−１００メッシュのＦe−
Ｓi−Ｍo−Ｃr−Ｖよりなる合金粉末、粒度−２５０メ
ッシュのＦe−Ｂ合金(Ｂを２０％含有)粉末、平均粒径
１０μm(粒度範囲１〜５０μm)のＣ粉末、粒度−５０メ
ッシュのタルク粉末及びアノルサイト粉末を用意し、上
記Ｆe−Ｂ合金粉末、Ｃ粉末、タルク粉末及びアノルサ
イト粉末を、表１に示す(a)〜(ｄ)の配合組成となるよ
うに、それぞれ秤量する。
成分組成に配合された、粒度−１００メッシュのＦe−
Ｓi−Ｍo−Ｃr−Ｖよりなる合金粉末、粒度−２５０メ
ッシュのＦe−Ｂ合金(Ｂを２０％含有)粉末、平均粒径
１０μm(粒度範囲１〜５０μm)のＣ粉末、粒度−５０メ
ッシュのタルク粉末及びアノルサイト粉末を用意し、上
記Ｆe−Ｂ合金粉末、Ｃ粉末、タルク粉末及びアノルサ
イト粉末を、表１に示す(a)〜(ｄ)の配合組成となるよ
うに、それぞれ秤量する。
【００２１】ついで、秤量したＦe−Ｂ粉末、Ｃ粉末、
タルク粉末、アノルサイト粉末と、上記Ｆe−Ｓi−Ｍo
−Ｃr−Ｖよりなる合金粉末とを、ステアリン酸亜鉛１
％を加えて、ミキサーにより混粉したのち、６〜７ton
／cｍ2の圧力で圧縮し、密度が約６.３g／cｍ3のバルブ
シートと同形の圧粉体をプレス成形する。
タルク粉末、アノルサイト粉末と、上記Ｆe−Ｓi−Ｍo
−Ｃr−Ｖよりなる合金粉末とを、ステアリン酸亜鉛１
％を加えて、ミキサーにより混粉したのち、６〜７ton
／cｍ2の圧力で圧縮し、密度が約６.３g／cｍ3のバルブ
シートと同形の圧粉体をプレス成形する。
【００２２】ついで、各圧粉体を、約５００℃の温度で
３０分間予熱して脱脂したのち、真空焼結炉内におい
て、約１２４０℃の温度で１時間保持し、液相焼結す
る。
３０分間予熱して脱脂したのち、真空焼結炉内におい
て、約１２４０℃の温度で１時間保持し、液相焼結す
る。
【００２３】ついで、引き続き約６６０℃の温度で１時
間保持することにより、焼戻し処理を施し、表１に示す
(ａ)〜(ｄ)のバルブシートを製造した。
間保持することにより、焼戻し処理を施し、表１に示す
(ａ)〜(ｄ)のバルブシートを製造した。
【００２４】製造後における各バルブシートの密度及び
硬度の測定結果は、表１に示すとおりである。
硬度の測定結果は、表１に示すとおりである。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１より明らかなように、本発明による
(ａ)〜(ｄ)のいずれのバルブシートにおいても、その密
度及び硬度は、焼結のみの工程にも拘らず、従来例の鍛
造処理等を施したバルブシートに匹敵する値を示してお
り、機械的強度が高いことが分る。
(ａ)〜(ｄ)のいずれのバルブシートにおいても、その密
度及び硬度は、焼結のみの工程にも拘らず、従来例の鍛
造処理等を施したバルブシートに匹敵する値を示してお
り、機械的強度が高いことが分る。
【００２７】次に、実機とほぼ同条件にシュミレートし
た単体摩耗試験機を用いて、上記(ａ)〜(ｄ)のバルブシ
ートと従来例との摩耗試験を行った。その結果を表１と
図１に示す。なお、試験条件は次のとおりである。 (試験条件) 回転数 ３０００rpm 時間 １０時間 弁リフト ５ｍｍ 着座荷重 ３６kgf シート面温度 ３５０℃ 加熱方法 プロパンガスバーナ 相手バルブ材 バルブ用耐熱鋼(ＳＵＨ３６)(ステライ
ト＃１２盛金)
た単体摩耗試験機を用いて、上記(ａ)〜(ｄ)のバルブシ
ートと従来例との摩耗試験を行った。その結果を表１と
図１に示す。なお、試験条件は次のとおりである。 (試験条件) 回転数 ３０００rpm 時間 １０時間 弁リフト ５ｍｍ 着座荷重 ３６kgf シート面温度 ３５０℃ 加熱方法 プロパンガスバーナ 相手バルブ材 バルブ用耐熱鋼(ＳＵＨ３６)(ステライ
ト＃１２盛金)
【００２８】図１より明らかなように、本発明の焼結合
金により得られた(ａ)〜(ｄ)の各バルブシートは、従来
例のバルブシートに比して、約１／１０、もしくはそれ
以下の摩耗量を示し、優れた耐摩耗性を有することが立
証された。
金により得られた(ａ)〜(ｄ)の各バルブシートは、従来
例のバルブシートに比して、約１／１０、もしくはそれ
以下の摩耗量を示し、優れた耐摩耗性を有することが立
証された。
【００２９】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。例えば、排気側のバルブシート用の合金におい
ては、上記各組成の合金に、マトリックスに固溶して、
その強度及び耐熱性を向上させる作用のあるＮiを、１
〜３重量％含有させることもある。
はない。例えば、排気側のバルブシート用の合金におい
ては、上記各組成の合金に、マトリックスに固溶して、
その強度及び耐熱性を向上させる作用のあるＮiを、１
〜３重量％含有させることもある。
【００３０】本発明は、上記バルブシートの外、バルブ
ガイドやタペット用のシム等を製造する際にも適用しう
る。
ガイドやタペット用のシム等を製造する際にも適用しう
る。
【００３１】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、その組成
中に従来のような高価なＣoが含まれていないので、原
材料費のコストが低減される。
中に従来のような高価なＣoが含まれていないので、原
材料費のコストが低減される。
【００３２】また、従来のような鍛造工程等を省略し、
焼結のみの少ない工程にも拘わらず、成形後のバルブシ
ート等の耐摩耗性や機械的強度を要求水準まで高めうる
ので、製造コストは大幅に削減される。
焼結のみの少ない工程にも拘わらず、成形後のバルブシ
ート等の耐摩耗性や機械的強度を要求水準まで高めうる
ので、製造コストは大幅に削減される。
【００３３】請求項２記載の発明によれば、高温耐酸化
性をより向上させうる。
性をより向上させうる。
【図１】本発明によるバルブシートと従来例とにおける
摩耗試験の結果を示す説明図である。
摩耗試験の結果を示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量比で、Ｃr：４〜８％、Ｖ：２〜６
％、Ｃ：１.３〜２.０％、Ｍo：０.３〜２.０％、Ｂ：
０.２〜０.６％を、またタルク及びアノルサイトのいず
れか、又はその両方を１〜３％含有し、残りがＦeと不
可避不純物よりなる成分組成としたことを特徴とするバ
ルブシート等用Ｆe基焼結合金。 - 【請求項２】 Ｓiを重量比で０.５〜２.０％含有する
ことを特徴とする請求項１記載のバルブシート等用Ｆe
基焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046818A JP2000239809A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | バルブシート等用Ｆｅ基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046818A JP2000239809A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | バルブシート等用Ｆｅ基焼結合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239809A true JP2000239809A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12757931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11046818A Pending JP2000239809A (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | バルブシート等用Ｆｅ基焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000239809A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020080876A (ko) * | 2001-04-18 | 2002-10-26 | 현대자동차주식회사 | 엔진의 밸브시트 제조방법 |
| JP2004136350A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 軽金属合金鋳包み用バルブシート |
| JP2011122198A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Jfe Steel Corp | 粉末冶金用混合粉および切削性に優れた金属粉末製焼結体 |
| CN114543523A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-27 | 福建华清电子材料科技有限公司 | 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉 |
-
1999
- 1999-02-24 JP JP11046818A patent/JP2000239809A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020080876A (ko) * | 2001-04-18 | 2002-10-26 | 현대자동차주식회사 | 엔진의 밸브시트 제조방법 |
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| JP2011122198A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Jfe Steel Corp | 粉末冶金用混合粉および切削性に優れた金属粉末製焼結体 |
| CN114543523A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-27 | 福建华清电子材料科技有限公司 | 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉 |
| CN114543523B (zh) * | 2022-01-19 | 2023-10-24 | 福建华清电子材料科技有限公司 | 精准控制氮气供应的氮化铝粉末制备石墨炉 |
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