JP2705376B2 - 高強度高靭性を有するＦｅ基焼結合金製バルブシート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高強度および高靭性
を有するＦｅ基焼結合金で構成されたバルブシートに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に自動車をはじめ、各種の内
燃機関のバルブシートの製造に多くのＦｅ基焼結合金が
用いられていることは良く知られるところである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種内燃
機関の高性能化および高速化はめざましく、これに伴な
い、バルブシートの使用環境も一段と苛酷さを増す状況
にあるが、バルブシートの材質的開発の主流が耐摩耗性
の向上にむけられており、このため多くの従来Ｆｅ基焼
結合金製バルブシートは、その使用環境によっては、強
度および靭性不足が原因で割れや欠けが発生し易くなる
のが現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐摩耗性よりはむしろ、強度お
よび靭性に着目し、これらの特性にすぐれたバルブシー
トを開発すべく研究を行なった結果、バルブシートを、
重量％で（以下％は重量％を示す）、 Ｃｏ：０．５〜２．９４％、 Ｍｏ：０．５〜２．９６％、 Ｎｉ：０．５〜５％、 Ｃ ：０．５２〜１．５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
するＦｅ基焼結合金で構成すると、このＦｅ基焼結合金
は、焼結ままでパーライト組織を有し、素地中に炭化物
などの硬質粒子の分散分布がないことと相まって、バル
ブシートはきわめて高い強度と靭性を具備するようにな
るという研究結果を得たのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、 Ｃｏ：０．５〜２．９４％、 Ｍｏ：０．５〜２．９６％、 Ｎｉ：０．５〜５％、 Ｃ ：０．５２〜１．５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに焼結のままでパーライト組織を有するＦｅ基焼結合
金で構成された高強度および高靭性を有するバルブシー
トに特徴を有するものである。

【０００６】つぎに、この発明のバルブシートにおい
て、これを構成するＦｅ基焼結合金の成分組成を上記の
通りに定めた理由を説明する。

【０００７】（ａ）Ｃｏ Ｃｏ成分には、耐熱性および靭性を向上させる作用があ
り、したがってその含有量が０．５％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量が２．９４％
を越えても耐摩耗性により一層の向上効果が得られない
ことから、その含有量を０．５〜２．９４％と定めた。

【０００８】（ｂ）Ｍｏ Ｍｏ成分には、耐摩耗性を向上させる作用があり、した
がってその含有量が０．５％未満では所望の耐摩耗性が
得られず、一方その含有量が２．９６％を越えると強度
が低下するようになることから、その含有量を０．５〜
２．９６％と定めた。

【０００９】（ｃ）Ｎｉ Ｎｉ成分には、靭性を向上させる作用があるが、その含
有量が０．５％未満では所望の靭性向上効果が得られ
ず、一方その含有量が５％を越えても靭性により一層の
向上効果が現われないことから、その含有量を０．５〜
５％と定めた。

【００１０】（ｄ）Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶し、かつパーライト組織を形成
して強度を向上させる作用があるが、その含有量が０．
５２％未満では十分な強度が得られず、一方その含有量
が１．５％を越えると、靭性低下が急速に発生するよう
になることから、その含有量を０．５２〜１．５％と定
めた。

【００１１】

【実施例】ついで、この発明のバルブシートを実施例に
より具体的に説明する。原料粉末として、いずれも１〜
１００μｍの範囲内の平均粒径を有するＦｅ粉末、Ｃｏ
粉末、Ｍｏ粉末、Ｎｉ粉末、および黒鉛粉末を用意し、
これら原料粉末を表１，２に示される配合組成に配合
し、潤滑材として１％のステアリン酸亜鉛を加えてミキ
サーにて３０分間混合した後、７ ton／cm² の圧力で圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を５００℃に３０分間
保持して脱脂し、ついで真空中、１１００〜１２００℃
の範囲内の所定温度に１時間保持の条件で焼結すること
により外径：３４mm×厚さ：７mmの寸法を有し、かつ配
合組成と実質的に同じ成分組成をもった本発明Ｆｅ基焼
結合金製バルブシート１〜９および比較Ｆｅ基焼結合金
製バルブシート１〜６をそれぞれ製造した。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】なお、比較Ｆｅ基焼結合金製バルブシート
１〜６は、いずれも構成成分のうちのいずれかの成分含
有量がこの発明の範囲から外れたものである。

【００１５】ついで、この結果得られたＦｅ基焼結合金
製バルブシートについて、理論密度比を測定し、また強
度および靭性を評価する目的で、引張強さおよびシャル
ピー衝撃値を測定し、さらに耐摩耗性を評価する目的で
摩耗試験を行なった。

【００１６】なお、摩耗試験は、バルブシートを、摩耗
試験機の支持台上にセットし、 バルブの材質：ＪＩＳ・ＳＵＨ−１１、 バルブの加熱温度：６００℃、 バルブの着座回数：３０００回／min 、 雰囲気：０．７kg／cm² の圧力のプロパンガスと、流
量：０．７ｌ／min の酸素による燃焼ガス、 バルブシートの表面加熱温度（水冷）：２００〜２５０
℃、 試験時間：１００時間、 の条件で行ない、バルブシートの最大摩耗深さおよび相
手部材であるバルブの最大摩耗深さを測定した。これら
の測定結果を表１，２に示した。

【００１７】

【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明Ｆ
ｅ基焼結合金製バルブシート１〜９は、通常のＦｅ基焼
結合金製バルブシートが、おおよそ４０〜５０kgｆ／mm
² の引張強さおよび０．２〜０．３kgｆ・ｍ／mm² のシ
ャルピー衝撃値を示すのに対して一段と高い値を示し、
高強度および高靭性をもつことが明らかであり、また耐
摩耗性についても、相手部材であるバルブの摩耗が少な
い状態で、この程度の耐摩耗性を示せば、バルブシート
として十分であり、一方比較Ｆｅ基焼結合金製バルブシ
ート１〜６に見られるように、構成成分のうちのいずれ
かの成分含有量がこの発明の範囲から外れても、強度、
靭性、および耐摩耗性のうちの少なくともいずれかの性
質が劣ったものになることが明白である。

【００１８】上述のように、この発明のＦｅ基焼結合金
製バルブシートは、特に高強度および高靭性を有するの
で、これらの特性が要求される苛酷な条件下での実用に
際して、すぐれた性能を長期に亘って発揮するのであ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃｏ：０．５〜２．９４％、 Ｍｏ：０．５〜２．９６％、 Ｎｉ：０．５〜５％、 Ｃ ：０．５２〜１．５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
   びに焼結ままでパーライト組織を有するＦｅ基焼結合金
   で構成したことを特徴とする高強度高靭性を有するＦｅ
   基焼結合金製バルブシート。