JP2018178208A - 内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下析出させた焼戻マルテンサイト相を基地相とし、さらに該基地相中に硬質粒子を、面積率で31〜80%分散させた組織とし、基地相および前記硬質粒子、あるいはさらに固体潤滑剤粒子を含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、V及びWのうちから選ばれた1種又は2種以上を合計で10〜50%、更にNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種又は2種以上を合計で10〜80%、含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる組成とする、バルブシート。これにより、密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、多量に硬質粒子を含有する、耐摩耗性及び耐脱落性に優れたバルブシート。
【選択図】なし
Description
鉄系粉末と、合金元素粉と、硬質粒子粉と、をそれぞれ所定量、配合し混合して混合粉とした。硬質粒子粉として、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子粉を、混合粉全量に対する質量%で、20〜75%となるように配合した。また、合金元素粉として、混合粉全量に対する質量%で、黒鉛粉を1%、Co粉を4%配合した。なお、一部ではさらに、Cu粉を3%、Ni粉を2%配合した。また、鉄系粉末として、純鉄粉、合金鉄粉、合金鋼粉のいずれかを配合し、炭化物形成元素量を変化させて、基地中に析出する炭化物量を調整した。
なお、得られたバルブシートは、所定の寸法精度を満足するように仕上加工して、耐脱落性試験(抜出し試験)に供した。
バルブシート1を常温で、シリンダヘッド相当品(冶具)5に圧入する。圧入したままで、図3に示すように、一定温度に保持された冷却水9中に保持された耐熱耐水容器6中で、バルブシート1に、カートリッジヒータ7で、所定の熱サイクルを負荷する。所定の熱サイクルを負荷したのち、万能試験機(押し冶具)を用いて、バルブシートを押し、シリンダヘッド相当品(冶具)5から抜き出すときの荷重(抜出し荷重)を測定した。なお、8は、ダミー試験片である。試験条件は下記のとおりとした。
初期締め代:90μm
冶具材質:FC250
熱サイクル条件:550℃×1hr加熱保持したのち70℃まで空冷する処理を10サイクル繰り返す。
抜出し速度:1mm/min
得られた結果を、抜出し荷重と炭化物面積率との関係で図1に示す。なお、図1では、密度がほぼ7.6g/cm3であるものをプロットしている。
(1)基地相中に硬質粒子を分散させた単層構造の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートであって、前記基地相が長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下析出させた焼戻マルテンサイト相からなり、さらに前記硬質粒子として、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上を、面積率で31〜80%分散させてなる組織を有し、密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(2)(1)において、前記基地相が、さらに固体潤滑剤粒子を質量%で、4%以下分散させてなることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(3)(2)において、前記固体潤滑剤粒子が、MnS、MoS2、CaF2のうちのいずれかあることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(4)(1)ないし(3)のいずれかにおいて、前記基地相および前記硬質粒子、あるいはさらに固体潤滑剤粒子を含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%、さらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%、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ことを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(5)バルブ当たり面側層と該バルブ当たり面側層と一体的に接合されてなる支持部材側層とからなる二層構造の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートであって、前記バルブ当たり面側層が、該バルブ当たり面側層の基地相が長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下析出させた焼戻マルテンサイト相からなり、該基地相中に硬質粒子として、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上を面積率で31〜80%分散させてなる組織を有し、前記支持部材側層が、該支持部材側層の基地相が長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下析出させた焼戻マルテンサイト相からなり、あるいはさらに該基地相中に、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちのいずれかである硬質粒子を面積率で80%以下分散させてなる組織を有し、密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(6)(5)において、前記バルブ当たり面側層の前記基地相が、さらに固体潤滑剤粒子を質量%で、4%以下分散させてなることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(7)(5)または(6)において、前記支持部材側層の前記基地相が、さらに固体潤滑剤粒子を質量%で、4%以下分散させてなることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(8)(6)または(7)において、前記固体潤滑剤粒子が、MnS、MoS2、CaF2のうちのいずれかあることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(9)(5)ないし(8)のいずれかにおいて、前記バルブ当たり面側層の前記基地相および前記硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%、さらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるバルブ当たり面側層組成を有し、前記支持部材側層が、基地相と硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で50%以下と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で80%以下と、含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる支持部材側層組成を有することを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
(10)原料粉を混合し混合粉とする混合工程と、該混合粉を金型に充填し、圧縮・成形して圧粉体を得る成形工程と、該圧粉体を加熱・焼結してバルブシート状焼結体とする焼結工程と、該バルブシート状焼結体にさらに熱処理を施し所定の特性を付与する熱処理工程と、を順次施し、単層構造の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートとする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法であって、前記混合粉を、原料粉として、純鉄粉、合金鉄粉および合金鋼粉のうちから選ばれた1種または2種以上からなる鉄系粉末と、合金元素粉と、硬質粒子粉と、あるいはさらに固体潤滑剤粉とを配合し混合したものとし、前記硬質粒子粉が、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上であり、該硬質粒子粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、25〜75%とし、あるいはさらに、前記固体潤滑剤粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、4%以下とし、前記混合粉を、前記焼結体の、基地相と硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%と、含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成となるように、配合、調整したものとし、前記焼結工程に引続きさらに、前記バルブシート状焼結体に熱間鍛造を行う熱間加工工程を施し、しかる後に前記熱処理工程を施し、密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れた単層構造のバルブシートとすることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
(11)バルブ当たり面側層用原料粉を混合しバルブ当たり面側層用混合粉とし、さらに支持部材側層用原料粉を混合し支持部材側層用混合粉とする混合工程と、該バルブ当たり面側層用混合粉とさらに該支持部材側層用混合粉とをその順に金型に充填し、圧縮・成形してバルブ当たり面側層と支持部材側層との二層構造からなる圧粉体を得る成形工程と、該圧粉体を加熱・焼結してバルブシート状焼結体とする焼結工程と、該バルブシート状焼結体にさらに熱処理を施し所定の特性を付与する熱処理工程と、を順次施し、二層構造のバルブシートとする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法であって、前記バルブ当たり面側層用混合粉を、原料粉として純鉄粉、合金鉄粉および合金鋼粉のうちから選ばれた1種または2種以上からなる鉄系粉末と、合金元素粉と、硬質粒子粉と、あるいはさらに固体潤滑剤粉とを配合し混合したものとし、前記硬質粒子粉が、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上であり、該硬質粒子粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、25〜75%とし、あるいはさらに、前記固体潤滑剤粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、4%以下とし、前記バルブ当たり面側層用混合粉を、前記焼結体のバルブ当たり面側層の基地相と硬質粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%と、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成となるように、調整し、前記支持部材用混合粉を、原料粉として純鉄粉、合金鉄粉および合金鋼粉のうちから選ばれた1種または2種以上からなる鉄系粉末と、合金元素粉と、あるいはさらに硬質粒子粉および/または固体潤滑剤粉とを配合し混合したものとし、前記硬質粒子粉が、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上であり、該硬質粒子粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、75%以下とし、前記固体潤滑剤粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、4%以下とし、前記支持部材側層用混合粉を、前記焼結体の支持部材側層の基地相と硬質粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で50%以下と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で80%以下と、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる支持部材側層組成を有するように混合し、調整したものとし、前記焼結工程に引続きさらに、前記バルブシート状焼結体に熱間鍛造を行う熱間加工工程を施し、しかる後に前記熱処理工程を施し、密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れた二層構造のバルブシートとすることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
(12)(10)または(11)において、前記固体潤滑剤粒子が、MnS、MoS2、CaF2のうちのいずれかであることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
本発明バルブシートでは、基地相は、焼戻マルテンサイト相からなる。
本発明では、基地相中に、長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下、好ましくは0.5%以上析出させる。基地相中に微細炭化物を適正量析出させることにより、図1にも示すように、抜出し荷重が増加し、耐脱落性が向上する。なお、微細炭化物が27%を超えて多量に析出すると、圧環強さが低下し、かえって耐脱落性が低下する。このため、本発明では、焼戻マルテンサイト相を基地相とし、該基地相中に析出する微細炭化物を、面積率で25%以下の範囲に限定した。なお、好ましくは1〜25%である。
C:0.5〜1.8%
Cは、基地相あるいは硬質粒子に含まれ、焼結体の硬さ、耐摩耗性を向上させるとともに、さらに基地相中に微細炭化物として析出し、耐熱ヘタリ性、耐脱落性の向上に寄与する元素である。このような効果を得るためには、0.5%以上の含有を必要とする。一方、1.8%を超えて多量に含有すると、基地相硬さが増加しすぎて、相手攻撃性が増加する。このため、Cは0.5〜1.8%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.6〜1.4%である。
Mo、Cr、VおよびWはいずれも、固溶して基地相硬さを増加させ、耐摩耗性の向上に寄与するとともに、さらに炭化物形成元素であり、基地相中に微細炭化物として析出し、耐脱落性の向上に寄与する元素である。本発明では選択して1種以上含有させる。なかでもMoを含有させることが好ましい。このような効果を得るためには、これらの元素を合計で10%以上含有させる必要がある。一方、これらの元素を50%を超えて含有すると、基地硬さが増加しすぎて相手攻撃性が増加するうえ、耐脱落性が低下する。このため、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上の含有は合計で10〜50%の範囲に限定した。なお、好ましくは11〜40%である。
Ni、Co、Cu、Si、S、Ca、Fは、基地相あるいは硬質粒子、固体潤滑剤粒子に含まれ、焼結体の強度、硬さを増加させ、さらには耐摩耗性を向上させる。本発明では、選択して1種または2種以上を含有する。なお、Coは、基地相の靭性を向上させるために、基地相中に含有させることが好ましい。このような効果を得るためには、これら元素を合計で10%以上含有させる必要がある。一方、合計で80%を超えて多量に含有すると、相手攻撃性が増加し、圧環強さが低下する。このため、Ni、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上は合計で10〜80%の範囲に限定した。なお、好ましくは合計で11〜60%である。
基地部では、上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。
二層構造のバルブシートでは、バルブに当接するバルブ当たり面側層と、該バルブ当たり面側層と一体的に接合されてなり、シリンダヘッド等の支持部材に当接する支持部材側層とから構成される。
支持部材側層の基地相は、焼戻マルテンサイト相からなる。
C:0.5〜1.8%
Cは、基地相に含まれ、焼結体の硬さ、強度を増加させ、さらに基地相中に微細炭化物として析出し、耐脱落性の向上に寄与する元素である。このような効果を得るためには、0.5%以上の含有を必要とする。一方、1.8%を超えて多量に含有すると、基地相硬さが増加しすぎて、相手攻撃性が増加する。このため、Cは0.5〜1.8%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.6〜1.4%である。
Mo、Cr、VおよびWはいずれも、固溶して基地相硬さを増加させ、所望の強度確保に寄与するとともに、さらに炭化物形成元素であり、基地相中に微細炭化物として析出して、耐脱落性の向上に寄与する元素である。本発明では選択して1種以上含有させる。なかでもMoを含有させることが好ましい。このような効果を得るためには、これらの元素を合計で10%以上含有させることが望ましい。一方、これらの元素を50%を超えて含有すると、基地硬さが増加しすぎて、耐脱落性が低下する。このため、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上の含有は合計で50%以下に限定した。なお、好ましくは10〜30%である。
Ni、Co、Cu、Si、S、Ca、Fは、基地相、あるいは、硬質粒子、固体潤滑剤粒子に含まれ、焼結体の強度、硬さ、さらには耐摩耗性を向上させる元素であり、本発明では、選択して1種または2種以上を含有する。このような効果を得るためには、これら元素を合計で0.01%以上含有させることが好ましい。一方、合計で80%を超えて多量に含有すると、相手攻撃性が増加し、圧環強さが低下する。このため、Ni、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上は合計で80%以下に限定した。なお、好ましくは合計で0.03〜60%である。
支持部材側層では、上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。
原料粉を混合する混合工程と、該混合粉を金型に充填し、圧縮・成形して圧粉体を得る成形工程と、該圧粉体を加熱・焼結して焼結体とする焼結工程と、該焼結体に熱間鍛造を行う熱間加工工程と、さらに熱処理を施し所定の特性を付与する熱処理工程と、を順次施す。
本発明では、得られた焼結体に熱間鍛造を施す。これにより、硬質粒子を多量に含有する場合でも、密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上を有するバルブシートとすることができる。熱間鍛造は、常用の温度、好ましくは900〜1100℃の温度範囲で、所望の密度となるように、加工(鍛造)することが好ましい。なお、8.2g/cm3を超える密度を確保するには、熱間加工装置への負荷が大きくなりすぎるため、密度は8.2g/cm3以下に限定した。鍛造温度が900℃未満では、十分な鍛造効果を期待できない。一方、1100℃を超える高温では結晶粒の粗大化が生じ、靭性が低下する。
得られた熱処理済み焼結体は、通常の切削、研削加工して所望寸法のバルブシートとされる。
以下、実施例に基づき、さらに本発明について説明する。
原料粉として、表2に示す鉄系粉末と、合金元素粉と、表3に示す硬質粒子粉と、固体潤滑剤粒子粉と、を表1に示す配合量となるように調整し、混合、混錬してバルブシート用混合粉とした。なお、鉄系粉末は、純鉄粉、予合金鉄粉、予合金鋼粉とした。
(1)組織観察
得られたバルブシートの断面を組織観察用として研磨しナイタール液で腐食したのち、金属顕微鏡で組織を観察し、基地相の組織を同定した。得られたバルブシートの基地相はいずれも、焼戻マルテンサイト相であった。
また、得られたバルブシートの断面を組織観察用として研磨しナイタール液で腐食したのち、金属顕微鏡で観察し、撮像した写真(100μm×140μm)から、任意の60μm×60μmの範囲について、基地相中に析出した炭化物の面積率を測定した。
(2)密度測定
得られたバルブシートについて、アルキメデス法を用いて、密度を測定した。
(3)耐摩耗性試験
図2に示す単体リグ摩耗試験機を用いて単体リグ摩耗試験を実施した。バルブシート1をシリンダヘッド相当品の治具2に圧入したのち、試験機に装着した熱源3(LPG)によりバルブ4およびバルブシート1を加熱しながらクランク機構によりバルブ4を上下させて、試験した。なお、摩耗量はバルブ沈み量で測定した。なお、熱源3はLPGとした。試験条件はつぎのとおりとした。
試験温度:300℃(シート面)
試験時間:5h
カム回転数:2500rpm
バルブ回転数:10rpm
バルブ材:SUH35
リフト量:8mm
バルブシート1を常温で、シリンダヘッド相当品(試験冶具5)に圧入する。圧入したままで、図3に示すように、一定温度に保持された冷却水9中に保持された耐熱耐水容器6中で、バルブシート1に、カートリッジヒータ7で、所定の熱サイクルを負荷する。所定の熱サイクルを負荷したのち、万能試験機(押し冶具)を用いて、バルブシートを押し、シリンダヘッド相当品(冶具)5から抜き出すときの荷重(抜出し荷重)を測定した。なお、8は、ダミー試験片である。試験条件は下記のとおりとした。
初期締め代:90μm
冶具材質:FC250
熱サイクル条件:550℃×1hr加熱保持したのち70℃まで空冷する処理を10サイクル繰り返す。
抜出し速度:1mm/min
(5)圧環強さ測定
得られたバルブシートについて、JIS Z 2507の規定に準拠して、圧環強さを求めた。
なお、使用したバルブシートの寸法は、外径φ40mm×内径φ30mm×厚さ5mmとした。
得られた結果を表5に示す。
2 冶具
3 熱源
4 バルブ
5 試験治具
6 耐熱耐水容器
7 カートリッジヒータ
8 ダミー試験片
9 冷却水
Claims (12)
- 基地相中に硬質粒子を分散させた単層構造の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートであって、
前記基地相が長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下析出させた焼戻マルテンサイト相からなり、さらに前記硬質粒子として、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上を、面積率で31〜80%分散させてなる組織を有し、
密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。 - 前記基地相が、さらに固体潤滑剤粒子を質量%で、4%以下分散させたものであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
- 前記固体潤滑剤粒子が、MnS、MoS2、CaF2のうちのいずれかあることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
- 前記基地相および前記硬質粒子、あるいはさらに固体潤滑剤粒子を含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%、さらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%、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ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
- バルブ当たり面側層と該バルブ当たり面側層と一体的に接合されてなる支持部材側層とからなる二層構造の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートであって、
前記バルブ当たり面側層が、該バルブ当たり面側層の基地相が長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下析出させた焼戻マルテンサイト相からなり、該基地相中に硬質粒子として、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上を面積率で31〜80%分散させてなる組織を有し、
前記支持部材側層が、該支持部材側層の基地相が長径:30μm以下の微細炭化物を面積率で27%以下析出させた焼戻マルテンサイト相からなり、あるいはさらに該基地相中に、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちのいずれかである硬質粒子を面積率で80%以下分散させてなる組織を有し、
密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。 - 前記バルブ当たり面側層の前記基地相が、さらに固体潤滑剤粒子を質量%で、4%以下分散させたものであることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
- 前記支持部材側層の前記基地相が、さらに固体潤滑剤粒子を質量%で、4%以下分散させたものであることを特徴とする請求項5または6に記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
- 前記固体潤滑剤粒子が、MnS、MoS2、CaF2のうちのいずれかあることを特徴とする請求項6または7に記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。
- 前記バルブ当たり面側層の前記基地相および前記硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%、さらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるバルブ当たり面側層組成を有し、
前記支持部材側層が、基地相と硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で50%以下と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で80%以下と、含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる支持部材側層組成を有することを特徴とする請求項5ないし8のいずれかに記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシート。 - 原料粉を混合し混合粉とする混合工程と、該混合粉を金型に充填し、圧縮・成形して圧粉体を得る成形工程と、該圧粉体を加熱・焼結してバルブシート状焼結体とする焼結工程と、該バルブシート状焼結体にさらに熱処理を施し所定の特性を付与する熱処理工程と、を順次施し、単層構造の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートとする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法であって、
前記混合粉を、原料粉として、純鉄粉、合金鉄粉および合金鋼粉のうちから選ばれた1種または2種以上からなる鉄系粉末と、合金元素粉と、硬質粒子粉と、あるいはさらに固体潤滑剤粉とを配合し混合したものとし、
前記硬質粒子粉が、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上であり、該硬質粒子粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、25〜75%とし、あるいはさらに、前記固体潤滑剤粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、4%以下とし、
前記混合粉を、前記焼結体の、基地相と硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%と、含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成となるように、配合、調整したものとし、
前記焼結工程に引続きさらに、前記バルブシート状焼結体に熱間鍛造を行う熱間加工工程を施し、しかる後に前記熱処理工程を施し、
密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れた単層構造のバルブシートとすることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。 - バルブ当たり面側層用原料粉を混合しバルブ当たり面側層用混合粉とし、さらに支持部材側層用原料粉を混合し支持部材側層用混合粉とする混合工程と、
該バルブ当たり面側層用混合粉とさらに該支持部材側層用混合粉とをその順に金型に充填し、圧縮・成形してバルブ当たり面側層と支持部材側層との二層構造からなる圧粉体を得る成形工程と、
該圧粉体を加熱・焼結してバルブシート状焼結体とする焼結工程と、
該バルブシート状焼結体にさらに熱処理を施し所定の特性を付与する熱処理工程と、を順次施し、二層構造のバルブシートとする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法であって、
前記バルブ当たり面側層用混合粉を、原料粉として純鉄粉、合金鉄粉および合金鋼粉のうちから選ばれた1種または2種以上からなる鉄系粉末と、合金元素粉と、硬質粒子粉と、あるいはさらに固体潤滑剤粉とを配合し混合したものとし、前記硬質粒子粉が、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上であり、該硬質粒子粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、25〜75%とし、あるいはさらに、前記固体潤滑剤粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、4%以下とし、
前記バルブ当たり面側層用混合粉を、前記焼結体のバルブ当たり面側層の基地相と硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜50%と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で10〜80%と、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成となるように、調整し、
前記支持部材用混合粉を、原料粉として純鉄粉、合金鉄粉および合金鋼粉のうちから選ばれた1種または2種以上からなる鉄系粉末と、合金元素粉と、あるいはさらに硬質粒子粉および/または固体潤滑剤粉とを配合し混合したものとし、前記硬質粒子粉が、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子、Cr−Mo−Ni−Si−Co系硬質粒子、Mo系硬質粒子のうちから選ばれた1種または2種以上であり、該硬質粒子粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、75%以下とし、前記固体潤滑剤粉の配合量を、混合粉全量に対する質量%で、4%以下とし、
前記支持部材側層用混合粉を、前記焼結体の支持部材側層の基地相と硬質粒子と、あるいはさらに固体潤滑剤粒子粉とを含む基地部が、質量%で、C:0.5〜1.8%を含み、さらに、Mo、Cr、VおよびWのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で50%以下と、あるいはさらにNi、Co、Cu、Si、S、Ca、Fのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で80%以下と、を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる支持部材側層組成を有するように混合し、調整したものとし、
前記焼結工程に引続きさらに、前記バルブシート状焼結体に熱間鍛造を行う熱間加工工程を施し、しかる後に前記熱処理工程を施し、
密度:7.3〜8.2g/cm3、圧環強さ:400MPa以上で、耐摩耗性および耐脱落性に優れた二層構造のバルブシートとすることを特徴とする内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。 - 前記固体潤滑剤粒子が、MnS、MoS2、CaF2のうちのいずれかであることを特徴とする請求項10または11に記載の内燃機関用鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
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