JP2015193886A - バルブシート用鉄基焼結合金材およびその製造方法 - Google Patents
バルブシート用鉄基焼結合金材およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015193886A JP2015193886A JP2014072547A JP2014072547A JP2015193886A JP 2015193886 A JP2015193886 A JP 2015193886A JP 2014072547 A JP2014072547 A JP 2014072547A JP 2014072547 A JP2014072547 A JP 2014072547A JP 2015193886 A JP2015193886 A JP 2015193886A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- particles
- hard
- iron
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/008—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of engine cylinder parts or of piston parts other than piston rings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
- B22F5/106—Tube or ring forms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/001—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass valves or valve housings
- B23P15/002—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass valves or valve housings poppet valves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/047—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy comprising intermetallic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0207—Using a mixture of prealloyed powders or a master alloy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0292—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
最近、自動車用内燃機関に対し、高出力化、燃費向上の要求が強くなっており、使用されるバルブシートの環境も一段と厳しいものとなっている。そのため、バルブシートに対しても更なる耐摩耗性の向上が強く要望されている。
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
(1)基地相中に、硬さが異なる第一と第二の、二種類の硬質粒子を分散させた鉄基焼結合金材であって、前記基地相と前記二種類の硬質粒子とからなる基地部が、質量%で、C:0.3〜1.5%を含み、Si、Mo、Cr、Ni、Co、Mn、S、W、V、Ca、F、Mg、Oのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる基地部組成を有し、前記第一の硬質粒子を、硬さがビッカース硬さで600〜1200HVであるCo基金属間化合物粒子とし、前記第二の硬質粒子を、硬さがビッカース硬さで400〜700HVである炭化物系粒子とし、前記第一の硬質粒子を質量%で2〜45%、前記第二の硬質粒子を質量%で2〜30%、それぞれ含み、かつこれら二種類の硬質粒子を合計で質量%で10〜50%分散させた組織を有し、密度:6.6g/cm3以上、圧環強度:350MPa以上であることを特徴とする耐摩耗性に優れたバルブシート用鉄基焼結合金材。
(2)(1)において、前記Co基金属間化合物粒子が、質量%で、Mo:20〜60%、Si:1〜10%を含み、Cr、Ni、Feのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で5〜70%を含有し、残部Coおよび不可避的不純物からなる組成を有し、前記炭化物系粒子が、質量%で、C:0.5〜1.5%、Si:0.2〜0.5%、Mn:0.1〜0.5%、Cr:2〜6%、Mo:3〜7%、W:4〜8%、V:1〜3%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材。
(3)(2)において、前記Co基金属間化合物粒子が、平均粒径で5〜40μmを有する粉末粒子と、平均粒径で40〜100μmを有する粉末粒子との混合粉として配合されたことを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材。
(4)(2)において、前記炭化物系粒子が、#100メッシュの篩いを通過する粒度分布(−#100メッシュ)を有する粉末として配合されたことを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材。
(5)(1)ないし(4)のいずれかにおいて、前記基地相中に、前記硬質粒子に加えてさらに、固体潤滑剤粒子を質量%で0.2〜5%分散させたことを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材。
(6)原料粉末として、鉄系粉末と硬質粒子粉末と合金用粉末、あるいはさらに固体潤滑剤粒子粉末とを配合し、混合して混合粉としたのち、該混合粉を金型に装入し成形して所定形状、密度の圧粉体とし、該圧粉体を焼結して焼結体とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法であって、前記硬質粒子粉末を、第一の硬質粒子粉末と第二の硬質粒子粉末とからなり、前記第一の硬質粒子粉末を、硬さがビッカース硬さで600〜1200HVであるCo基金属間化合物粒子粉末とし、前記第二の硬質粒子を、硬さがビッカース硬さで400〜700HVである炭化物系粒子粉末とし、前記原料粉末を、焼結後の基地相と硬質粒子とを含む基地部の組成が、質量%で、C:0.3〜1.5%を含み、Si、Mo、Cr、Ni、Co、Mn、S、W、V、Ca、F、Mg、Oのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有するように、かつ焼結後の組織が、前記第一の硬質粒子を質量%で2〜45%、前記第二の硬質粒子を質量%で2〜30%、かつこれら二種類の硬質粒子を合計で10〜50%含む組織を有するように、配合し、密度:6.6g/cm3以上、圧環強度:350MPa以上を有する焼結体とすることを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
(7)(6)において、前記Co基金属間化合物粒子粉末が、質量%で、Mo:20〜60%、Si:1〜10%を含み、Cr、Ni、Feのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で5〜70%を含有し、残部Coおよび不可避的不純物からなる組成を有し、前記炭化物系粒子粉末が、質量%で、C:0.5〜1.5%、Si:0.2〜0.5%、Mn:0.1〜0.5%、Cr:2〜6%、Mo:3〜7%、W:4〜8%、V:1〜3%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する粉末であることを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
(8)(6)において、前記第一の硬質粒子粉末が、ピークトップ位置が粒径:10〜40μmと粒径:40〜100μmの2箇所に存在する粒径分布を示す粉末であり、前記炭化物系粒子粉末が、#100メッシュの篩いを通過する粒度分布(−#100メッシュ)を有する粉末であることを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
(9)(6)ないし(8)のいずれかにおいて、前記固体潤滑剤粒子粉末を、焼結後の基地相中に質量%で0.2〜5%となるように配合することを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
(10)(6)ないし(9)のいずれかにおいて、前記成形と前記焼結とを、複数回繰返すことを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
(11)(6)ないし(10)のいずれかに記載のバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法で製造された鉄基焼結合金材からなることを特徴とする内燃機関用バルブシート。
本発明では、基地相中に、二種類の硬さが異なる硬質粒子を分散させる。
硬い硬質粒子は、耐摩耗性を顕著に向上させるが、相手攻撃性が高く、多量に分散させると相手材(バルブ)の摩耗が顕著となる。また、硬い硬質粒子は、焼結時の拡散性が低く、機械的強度が低下しやすい。そこで、本発明では、硬い硬質粒子に加えて、硬さの低い硬質粒子を分散させることにした。
例えば、平均粒径で5〜40μmを有する粉末粒子と、平均粒径で40〜100μmを有する粉末粒子との混合粉を用いることがより好ましい。平均粒径40〜100μmの粒子粉末に加えて、平均粒径で5〜40μmと細かい粉末粒子を配合することにより、焼結時の拡散性が増加し、更なる機械的強度の向上に繋がる。平均粒径で5μm未満の粉末粒子では、細かすぎて、成形時の粉末流動性が低下するとともに、焼結時に拡散して消失する。
硬さの高い第一の硬質粒子に加えて、さらに、本発明では、硬さの低い硬質粒子を第二の硬質粒子として併合して用いる。硬さの高い第一の硬質粒子のみで、機械的強度を増加させようとすると、相手攻撃性が増加する。そこで、硬さの高い第一の硬質粒子の一部に代えて、硬さの低い硬質粒子を第二の硬質粒子として使用する。これにより、硬質粒子量を増加しても、焼結合金材強度の著しい低下がなく、耐摩耗性の増加が図れる。
第一の硬質粒子が2質量%未満では、所望の耐摩耗性を確保できない。一方、45質量%を超えて多量に含有すると、耐摩耗性に対する効果が飽和し、分散量に見合う効果が期待できなくなるうえ、機械的強度の低下が著しくなる。なお、好ましくは5〜40質量%である。
なお、本発明では、基地相中に第一および第二の硬質粒子を上記した範囲内で含みかつ合計で、10〜50質量%含有する。第一および第二の硬質粒子が、合計で、10質量%未満では、所望の耐摩耗性を確保できない。一方、50質量%を超えて多量に含有すると、機械的強度の低下が著しくなる。このため、二種類の硬質粒子の合計量は、10〜50質量%の範囲に限定した。なお、好ましくは15〜40質量%である。
C:0.3〜1.5質量%
Cは、焼結体の強度、硬さを増加させ、焼結時に金属元素の拡散を容易にする作用を有する元素である。このような効果を得るためには、0.3%以上の含有を必要とする。一方、1.5質量%を超える多量の含有は、基地中にセメンタイトが生成しやすくなるとともに、焼結時に液相が発生しやすく、寸法精度が低下する。このため、Cは0.3〜1.5質量%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.5〜1.3質量%である。
Si、Mo、Cr、Ni、Co、Mn、S、W、V、Ca、F、Mg、Oはいずれも、焼結体の強度、硬さを増加させ、さらに耐摩耗性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、硬質粒子起因、固体潤滑剤起因を含め、少なくとも1種を選択して合計で、10質量%以上含有する必要がある。一方、50質量%を超えて含有すると、成形性が低下し、機械的強度も低下する。このため、Si、Mo、Cr、Ni、Co、Mn、S、W、V、Ca、F、Mg、Oのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50質量%の範囲に限定した。なお、好ましくは5〜45質量%である。
本発明鉄基焼結合金材は、上記したように基地相中に、上記した硬質粒子を分散させた組織と、上記した基地部組成とを有し、密度:6.6g/cm3以上、圧環強度:350MPa以上を有する。
つぎに、本発明鉄基焼結合金材の好ましい製造方法について、説明する。
原料粉末の一つとして、混合粉に配合され基地相を構成する鉄系粉末は、アトマイズ純鉄粉、合金元素量が5質量%以下のアトマイズ合金鋼粉、あるいは部分合金粉等が例示できる。これら粉末を、焼結後の基地部組成に適合するように、単独、あるいは複合して配合することが好ましい。配合される鉄系粉末の平均粒径については、とくに限定する必要はないが、硬質粒子の分散を考慮して、硬質粒子粉末と同程度の平均粒径とするか、より細かい平均粒径を有する粉末とすることが好ましい。鉄系粉末が硬質粒子粉末より大きな平均粒径を有する粉末では、硬質粒子の均一かつ微細分散が困難となる。
第一の硬質粒子粉末の配合量は、焼結後の基地相中に質量%で2〜45%分散するように、鉄系粉末と硬質粒子粉末と合金用粉末の合計量に対する質量%で、2〜45%配合することが好ましい。第一の硬質粒子粉末の配合量が、2質量%未満では、所望の耐摩耗性を確保することが困難となる。一方、45質量%を超えて配合すると、焼結合金材の機械的強度が低下する。このため、第一の硬質粒子の配合量は、焼結後の基地相中に質量%で2〜45%分散するように、鉄系粉末と硬質粒子粉末と合金用粉末の合計量に対する質量%で、2〜45%の範囲に限定した。
また、本発明では、上記した粉末に加えてさらに、混合粉に、固体潤滑剤を、焼結後の基地相中に固体潤滑剤粒子が質量%で0.2〜5%分散するように、鉄系粉末、合金用粉末、硬質粒子の合計量100質量部に対し0.2〜5質量部配合してもよい。固体潤滑剤粒子は、バルブシートの被削性の向上、運転時のバルブとの凝着の抑制に寄与する。このような効果は、0.2質量部以上の配合で認められる。固体潤滑剤粒子が0.2質量部未満では、被削性が劣化傾向を示し、さらにバルブとの凝着発生が促進されやすくなる傾向となる。一方、5質量部を超えて配合しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できなくなり経済的に不利となるとともに、焼結体強度が低下する。このため、固体潤滑剤粒子粉末の配合量は焼結後の基地相中に固体潤滑剤粒子が質量%で0.2〜5%分散するように、鉄系粉末、合金用粉末、硬質粒子の合計量100質量部に対し0.2〜5質量部に限定することが好ましい。固体潤滑剤としては、MnS、MoS2、WS2等の硫化物のうちの1種以上、あるいはCaF2等の弗化物のうちの1種以上、MgSiO2等の酸化物のうちの1種以上、あるいはそれらの混合とすることが好ましい。
なお、成形Pと焼結Sとを、複数回繰返す工程とすることが好ましい。成形、焼結を2回繰り返す、2P2S工程とすることがより好ましい。また、成形をプレス成形Pに代えて鍛造Fとする1F1S工程としてもよい。
得られた鉄基焼結合金材(焼結体)から分析用試料を採取し、発光分析により各元素の含有量を求め、基地部組成とした。
さらに、得られた焼結体から、切削、研削加工によりバルブシート(寸法形状:27mmφ×22mmφ×7mm)を加工し、図1に示す単体リグ試験機を用いて単体リグ摩耗試験を実施し、耐摩耗性、相手攻撃性を評価した。試験方法はつぎの通りである。
試験温度:250℃(シート面)
試験時間:5h
カム回転数:3000rpm
バルブ回転数:20rpm
スプリング荷重:35kgf(345N)(セット時)
リフト量:8.5mm
得られた結果を表4に示す。
2 治具
3 熱源
4 バルブ
Claims (11)
- 基地相中に、硬さが異なる第一と第二の、二種類の硬質粒子を分散させた鉄基焼結合金材であって、
前記基地相と前記二種類の硬質粒子とからなる基地部が、質量%で、C:0.3〜1.5%を含み、Si、Mo、Cr、Ni、Co、Mn、S、W、V、Ca、F、Mg、Oのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる基地部組成を有し、
前記第一の硬質粒子を、硬さがビッカース硬さで600〜1200HVであるCo基金属間化合物粒子とし、前記第二の硬質粒子を、硬さがビッカース硬さで400〜700HVである炭化物系粒子とし、
前記第一の硬質粒子を質量%で2〜45%、前記第二の硬質粒子を質量%で2〜30%、それぞれ含み、かつこれら二種類の硬質粒子を合計で質量%で10〜50%分散させた組織を有し、
密度:6.6g/cm3以上、圧環強度:350MPa以上であることを特徴とする耐摩耗性に優れたバルブシート用鉄基焼結合金材。 - 前記Co基金属間化合物粒子が、質量%で、Mo:20〜60%、Si:1〜10%を含み、Cr、Ni、Feのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で5〜70%を含有し、残部Coおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
前記炭化物系粒子が、質量%で、C:0.5〜1.5%、Si:0.2〜0.5%、Mn:0.1〜0.5%、Cr:2〜6%、Mo:3〜7%、W:4〜8%、V:1〜3%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項1に記載のバルブシート用鉄基焼結合金材。 - 前記Co基金属間化合物粒子が、平均粒径で5〜40μmを有する粉末粒子と、平均粒径で40〜100μmを有する粉末粒子との混合粉として配合されたことを特徴とする請求項2に記載のバルブシート用鉄基焼結合金材。
- 前記炭化物系粒子が、#100メッシュの篩いを通過する粒度分布(−#100メッシュ)を有する粉末として配合されたことを特徴とする請求項2に記載のバルブシート用鉄基焼結合金材。
- 前記基地相中に、前記硬質粒子に加えてさらに、固体潤滑剤粒子を質量%で0.2〜5%分散させたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のバルブシート用鉄基焼結合金材。
- 原料粉末として、鉄系粉末と硬質粒子粉末と合金用粉末、あるいはさらに固体潤滑剤粒子粉末とを配合し、混合して混合粉としたのち、該混合粉を金型に装入し成形して所定形状、密度の圧粉体とし、該圧粉体を焼結して焼結体とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法であって、
前記硬質粒子粉末が、第一の硬質粒子粉末と第二の硬質粒子粉末とからなり、前記第一の硬質粒子粉末を、硬さがビッカース硬さで600〜1200HVであるCo基金属間化合物粒子粉末とし、前記第二の硬質粒子を、硬さがビッカース硬さで400〜700HVである炭化物系粒子粉末とし、
前記原料粉末を、焼結後の基地相と硬質粒子とを含む基地部の組成が、質量%で、C:0.3〜1.5%を含み、Si、Mo、Cr、Ni、Co、Mn、S、W、V、Ca、F、Mg、Oのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有するように、かつ焼結後の組織が、前記第一の硬質粒子を質量%で2〜45%、前記第二の硬質粒子を質量%で2〜30%、かつこれら二種類の硬質粒子を合計で10〜50%含む組織を有するように、配合し、
密度:6.6g/cm3以上、圧環強度:350MPa以上を有する焼結体とすることを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。 - 前記Co基金属間化合物粒子粉末が、質量%で、Mo:20〜60%、Si:1〜10%を含み、Cr、Ni、Feのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で5〜70%を含有し、残部Coおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
前記炭化物系粒子粉末が、質量%で、C:0.5〜1.5%、Si:0.2〜0.5%、Mn:0.1〜0.5%、Cr:2〜6%、Mo:3〜7%、W:4〜8%、V:1〜3%を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する粉末であることを特徴とする請求項6に記載のバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。 - 前記第一の硬質粒子粉末が、ピークトップ位置が粒径:5〜40μmと粒径:40〜100μmの2箇所に存在する粒径分布を示す粉末であり、前記炭化物系粒子粉末が、#100メッシュの篩いを通過する粒度分布(−#100メッシュ)を有する粉末であることを特徴とする請求項6に記載のバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
- 前記固体潤滑剤粒子粉末を、焼結後の基地相中に質量%で0.2〜5%となるように配合することを特徴とする請求項6ないし8のいずれかに記載のバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
- 前記成形と前記焼結とを、複数回繰返すことを特徴とする請求項6ないし9のいずれかに記載のバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法。
- 請求項6ないし10のいずれかに記載のバルブシート用鉄基焼結合金材の製造方法で製造された鉄基焼結合金材からなることを特徴とする内燃機関用バルブシート。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014072547A JP6305811B2 (ja) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | バルブシート用鉄基焼結合金材およびその製造方法 |
CN201510146629.1A CN104946966B (zh) | 2014-03-31 | 2015-03-31 | 用于气门座镶圈的铁基烧结合金材料及其制造方法 |
EP15162059.8A EP2927333B1 (en) | 2014-03-31 | 2015-03-31 | Iron-base sintered alloy material for valve seat insert and method for manufacturing the same |
US14/674,525 US9803268B2 (en) | 2014-03-31 | 2015-03-31 | Iron-base sintered alloy material for valve seat insert and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014072547A JP6305811B2 (ja) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | バルブシート用鉄基焼結合金材およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015193886A true JP2015193886A (ja) | 2015-11-05 |
JP6305811B2 JP6305811B2 (ja) | 2018-04-04 |
Family
ID=52823484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014072547A Active JP6305811B2 (ja) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | バルブシート用鉄基焼結合金材およびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9803268B2 (ja) |
EP (1) | EP2927333B1 (ja) |
JP (1) | JP6305811B2 (ja) |
CN (1) | CN104946966B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017133046A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | トヨタ自動車株式会社 | 耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法、焼結合金用成形体、および耐摩耗性鉄基焼結合金 |
JP2017137535A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法、焼結合金用成形体、および耐摩耗性鉄基焼結合金 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6649876B2 (ja) | 2013-03-14 | 2020-02-19 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 焼結されたナノ結晶合金 |
KR102199856B1 (ko) * | 2014-07-30 | 2021-01-11 | 두산인프라코어 주식회사 | 밸브 시트 |
US11644288B2 (en) | 2015-09-17 | 2023-05-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Nanocrystalline alloy penetrators |
CN108026800B (zh) * | 2015-10-02 | 2020-06-09 | 株式会社理研 | 烧结阀座 |
CN105414553A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-23 | 安徽顺驰电缆有限公司 | 一种气门座圈及其制造方法 |
US20210262050A1 (en) * | 2018-08-31 | 2021-08-26 | Höganäs Ab (Publ) | Modified high speed steel particle, powder metallurgy method using the same, and sintered part obtained therefrom |
US11988294B2 (en) * | 2021-04-29 | 2024-05-21 | L.E. Jones Company | Sintered valve seat insert and method of manufacture thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002129296A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-09 | Nippon Piston Ring Co Ltd | バルブシート用鉄基焼結合金材および鉄基焼結合金製バルブシート |
JP2006299404A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-11-02 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート材 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3928782B2 (ja) | 2002-03-15 | 2007-06-13 | 帝国ピストンリング株式会社 | バルブシート用焼結合金の製造方法 |
JP3926320B2 (ja) * | 2003-01-10 | 2007-06-06 | 日本ピストンリング株式会社 | 鉄基焼結合金製バルブシートおよびその製造方法 |
JP4213060B2 (ja) | 2004-03-03 | 2009-01-21 | 日本ピストンリング株式会社 | バルブシート用鉄基焼結合金材 |
CN100422376C (zh) * | 2005-03-23 | 2008-10-01 | 日本活塞环株式会社 | 用于内燃机的铁基烧结合金阀门座材料 |
BRPI0910437B1 (pt) | 2008-03-31 | 2018-07-03 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Material de liga sinterizada baseada em ferro para sede de válvula |
JP5823697B2 (ja) | 2011-01-20 | 2015-11-25 | 株式会社リケン | 鉄基焼結合金製バルブシート |
-
2014
- 2014-03-31 JP JP2014072547A patent/JP6305811B2/ja active Active
-
2015
- 2015-03-31 US US14/674,525 patent/US9803268B2/en active Active
- 2015-03-31 EP EP15162059.8A patent/EP2927333B1/en active Active
- 2015-03-31 CN CN201510146629.1A patent/CN104946966B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002129296A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-09 | Nippon Piston Ring Co Ltd | バルブシート用鉄基焼結合金材および鉄基焼結合金製バルブシート |
JP2006299404A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-11-02 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート材 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017133046A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | トヨタ自動車株式会社 | 耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法、焼結合金用成形体、および耐摩耗性鉄基焼結合金 |
JP2017137535A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法、焼結合金用成形体、および耐摩耗性鉄基焼結合金 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6305811B2 (ja) | 2018-04-04 |
CN104946966A (zh) | 2015-09-30 |
EP2927333B1 (en) | 2018-07-11 |
US9803268B2 (en) | 2017-10-31 |
US20150275343A1 (en) | 2015-10-01 |
EP2927333A1 (en) | 2015-10-07 |
CN104946966B (zh) | 2017-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6305811B2 (ja) | バルブシート用鉄基焼結合金材およびその製造方法 | |
JP3926320B2 (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシートおよびその製造方法 | |
JP5462325B2 (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
JP4584158B2 (ja) | 内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート材 | |
JP4213060B2 (ja) | バルブシート用鉄基焼結合金材 | |
JP5887374B2 (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
JP6527459B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた内燃機関用バルブシート | |
JP5649830B2 (ja) | バルブシート | |
WO2018179590A1 (ja) | 焼結バルブシート | |
JP6290107B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた内燃機関用バルブシートおよびその製造方法 | |
WO2012099239A1 (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
JP2016069734A (ja) | 摺動部材用鉄基焼結合金材およびその製造方法 | |
JP5386585B2 (ja) | 焼結摺動材料及びその製造方法 | |
WO2015012249A1 (ja) | 焼結合金製バルブガイド及びその製造方法 | |
WO2018180942A1 (ja) | 熱伝導性に優れた内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート | |
JP6392530B2 (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
WO2020050211A1 (ja) | 耐熱焼結合金材 | |
JP3942136B2 (ja) | 鉄基焼結合金 | |
WO2023002986A1 (ja) | 内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート | |
JPH06158217A (ja) | 耐摩耗性のすぐれたFe基焼結合金製バルブガイド部材 | |
JPH059668A (ja) | 高強度高靭性を有するFe基焼結合金製バルブシート | |
JP2006037138A (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
JP2005120417A (ja) | すぐれた高温耐酸化性を有する高強度Fe基焼結合金製バルブシート | |
JPH06158242A (ja) | 耐摩耗性のすぐれたFe基焼結合金製バルブガイド部材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171226 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180222 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180307 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6305811 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |