JP3257212B2 - 内燃機関吸気用鉄基焼結合金製バルブシート - Google Patents
内燃機関吸気用鉄基焼結合金製バルブシートInfo
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- JP3257212B2 JP3257212B2 JP33011593A JP33011593A JP3257212B2 JP 3257212 B2 JP3257212 B2 JP 3257212B2 JP 33011593 A JP33011593 A JP 33011593A JP 33011593 A JP33011593 A JP 33011593A JP 3257212 B2 JP3257212 B2 JP 3257212B2
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- valve seat
- based sintered
- sintered alloy
- internal combustion
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
やＬＰＧエンジンなどの内燃機関の吸気側バルブシート
として使用した場合にすぐれた耐摩耗性を発揮する鉄基
焼結合金製バルブシートに関するものである。
やＬＰＧエンジンなどの内燃機関の吸気側バルブシート
として使用した場合にすぐれた耐摩耗性を発揮する鉄基
焼結合金製バルブシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関用バルブシートとして、
例えば特開平５−９６６８号公報に記載されているよう
に、重量％で（以下、％は重量％を示す）、C：０．５
〜１．５％、Ｎｉ：０．５〜５．０％、Ｍｏ：０．５〜
３．０％、Ｃｏ：０．５〜３．０％を含有し、残りがＦ
ｅおよび不可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結合
金で構成されたバルブシートが知られている。
例えば特開平５−９６６８号公報に記載されているよう
に、重量％で（以下、％は重量％を示す）、C：０．５
〜１．５％、Ｎｉ：０．５〜５．０％、Ｍｏ：０．５〜
３．０％、Ｃｏ：０．５〜３．０％を含有し、残りがＦ
ｅおよび不可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結合
金で構成されたバルブシートが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来鉄基
焼結合金製バルブシートを、特にディーゼルエンジンや
ＬＰＧエンジンなどの吸気側バルブシートとして使用す
ると、これらエンジンは吸気側で、燃焼生成物が発生し
にくいため、バルブとバルブシートが金属接触すること
になり、これが原因で過大な摩耗が生じ、比較的短時間
の使用寿命しか示さないのが現状である。
焼結合金製バルブシートを、特にディーゼルエンジンや
ＬＰＧエンジンなどの吸気側バルブシートとして使用す
ると、これらエンジンは吸気側で、燃焼生成物が発生し
にくいため、バルブとバルブシートが金属接触すること
になり、これが原因で過大な摩耗が生じ、比較的短時間
の使用寿命しか示さないのが現状である。
【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、特にディーゼルエンジンやＬＰ
Ｇエンジンなどの吸気側バルブシートとして使用されて
いる上記従来鉄基焼結合金製バルブシートに着目し、こ
れの耐摩耗性向上をはかるべく研究を行った結果、Ｃ：
１．０〜３．０％、Ｓｉ：１．０〜５．０％、Ｃｏ：
０．５〜３．０％を含有し、さらに必要に応じて、Ｎ
ｉ：０．３〜３．０％、Ｍｏ：２．２〜６．０％、のう
ちの１種または２種を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成を有し、その素地中に金属顕微鏡で
観察して０．１〜７．０面積％の遊離黒鉛が分散した組
織を有する鉄基焼結合金でバルブシートを構成すると、
この結果の鉄基焼結合金製バルブシートは、これをエン
ジンの吸気側に用いても、素地中に分散している遊離黒
鉛が固体潤滑剤として作用することから、耐摩耗性が向
上し、寿命が大幅に向上するという知見を得たのであ
る。
上述のような観点から、特にディーゼルエンジンやＬＰ
Ｇエンジンなどの吸気側バルブシートとして使用されて
いる上記従来鉄基焼結合金製バルブシートに着目し、こ
れの耐摩耗性向上をはかるべく研究を行った結果、Ｃ：
１．０〜３．０％、Ｓｉ：１．０〜５．０％、Ｃｏ：
０．５〜３．０％を含有し、さらに必要に応じて、Ｎ
ｉ：０．３〜３．０％、Ｍｏ：２．２〜６．０％、のう
ちの１種または２種を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成を有し、その素地中に金属顕微鏡で
観察して０．１〜７．０面積％の遊離黒鉛が分散した組
織を有する鉄基焼結合金でバルブシートを構成すると、
この結果の鉄基焼結合金製バルブシートは、これをエン
ジンの吸気側に用いても、素地中に分散している遊離黒
鉛が固体潤滑剤として作用することから、耐摩耗性が向
上し、寿命が大幅に向上するという知見を得たのであ
る。
【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：１．
０〜５．０％、Ｃｏ：０．５〜３．０％、を含有し、さ
らに必要に応じて、Ｎｉ：０．３〜３．０％、Ｍｏ：
２．２〜６．０％のうちの１種または２種以上を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、その素地中に金属顕微鏡で観察して０．１〜７．０
面積％の遊離黒鉛が分散した組織を有する鉄基焼結合金
で構成した内燃機関用バルブシートに特徴を有するもの
である。
れたものであって、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：１．
０〜５．０％、Ｃｏ：０．５〜３．０％、を含有し、さ
らに必要に応じて、Ｎｉ：０．３〜３．０％、Ｍｏ：
２．２〜６．０％のうちの１種または２種以上を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、その素地中に金属顕微鏡で観察して０．１〜７．０
面積％の遊離黒鉛が分散した組織を有する鉄基焼結合金
で構成した内燃機関用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を構成す
る鉄基焼結合金の成分組成および組織を上記のごとく限
定した理由について説明する。
る鉄基焼結合金の成分組成および組織を上記のごとく限
定した理由について説明する。
【０００７】（ａ）Ｃ Ｃには、酸素量の低減、液相発生温度の低下による焼結
促進効果、素地への固溶並びに遊離黒鉛および炭化物の
生成による耐摩耗性と強度の向上作用があるが、その含
有量が１．０％未満では、上記作用に所望の効果が得ら
れず、一方、３．０％を越えて含有すると靭性を低下さ
せることから、その含有量を１．０〜３．０％、望まし
くは１．５〜２．５％に定めた。
促進効果、素地への固溶並びに遊離黒鉛および炭化物の
生成による耐摩耗性と強度の向上作用があるが、その含
有量が１．０％未満では、上記作用に所望の効果が得ら
れず、一方、３．０％を越えて含有すると靭性を低下さ
せることから、その含有量を１．０〜３．０％、望まし
くは１．５〜２．５％に定めた。
【０００８】（ｂ）Ｓｉ Ｓｉは素地を強化する作用と遊離黒鉛化を促進し、界面
への粗大炭化物の析出を抑制させる作用があるが、その
含有量が１．０％未満では、上記作用に所望の効果が得
られず、一方、その含有量が５．０％を越えると、プレ
ス成形性や焼結性を低下させ、靭性を低下させることか
ら、その含有量を１．０〜５．０％、望ましくは２．０
〜３．０％に定めた。
への粗大炭化物の析出を抑制させる作用があるが、その
含有量が１．０％未満では、上記作用に所望の効果が得
られず、一方、その含有量が５．０％を越えると、プレ
ス成形性や焼結性を低下させ、靭性を低下させることか
ら、その含有量を１．０〜５．０％、望ましくは２．０
〜３．０％に定めた。
【０００９】（ｃ）Ｃｏ Ｃｏには、耐熱性および靭性を向上させる作用があり、
その含有量が０．５％未満では、上記作用に所望の効果
が得られず、一方、その含有量が３．０％を越えても前
記作用に、より一層の向上効果が得られないことから、
経済性を考慮して、その含有量を０．５〜３．０％、望
ましくは１．０〜２．５％に定めた。
その含有量が０．５％未満では、上記作用に所望の効果
が得られず、一方、その含有量が３．０％を越えても前
記作用に、より一層の向上効果が得られないことから、
経済性を考慮して、その含有量を０．５〜３．０％、望
ましくは１．０〜２．５％に定めた。
【００１０】（ｄ）Ｎｉ Ｎｉには、強度および靭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、上記作用に所望の効果
が得られず、一方、３．０％を越えて含有させると耐摩
耗性が低下するようになることから、その含有量を０．
３〜３．０％、望ましくは１．０〜２．５％に定めた。
その含有量が０．３％未満では、上記作用に所望の効果
が得られず、一方、３．０％を越えて含有させると耐摩
耗性が低下するようになることから、その含有量を０．
３〜３．０％、望ましくは１．０〜２．５％に定めた。
【００１１】（ｅ）Ｍｏ Ｍｏには、高温における強度および靭性を向上させ、さ
らに耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が
２．２％未満では、上記作用に所望の効果が得られず、
一方、６．０％を越えて含有するとかえって強度を低下
させることから、その含有量を２．２〜６．０％、望ま
しくは２．５〜３．５％に定めた。
らに耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が
２．２％未満では、上記作用に所望の効果が得られず、
一方、６．０％を越えて含有するとかえって強度を低下
させることから、その含有量を２．２〜６．０％、望ま
しくは２．５〜３．５％に定めた。
【００１２】（ｇ）遊離黒鉛 遊離黒鉛は、固体潤滑剤として作用し、ディーゼルエン
ジンやＬＰＧエンジンなどのように燃焼生成物が発生し
にくくとも、バルブとバルブシート間の潤滑性を向上さ
せ、もってバルブシートの耐摩耗性向上に寄与する作用
があるが、その割合が０．１面積％未満では所望の耐摩
耗性向上効果が得られず、一方、その割合が７．０面積
％を越えると、強度および靭性が低下するようになるこ
とから、その割合を０．１〜７．０面積％に定めた。
ジンやＬＰＧエンジンなどのように燃焼生成物が発生し
にくくとも、バルブとバルブシート間の潤滑性を向上さ
せ、もってバルブシートの耐摩耗性向上に寄与する作用
があるが、その割合が０．１面積％未満では所望の耐摩
耗性向上効果が得られず、一方、その割合が７．０面積
％を越えると、強度および靭性が低下するようになるこ
とから、その割合を０．１〜７．０面積％に定めた。
【００１３】
【実施例】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、Ｆｅ−Ｓｉ合金
（Ｓｉ：１７％含有）粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、Ｍｏ
粉末と黒鉛粉末を夫々用意し、これら原料粉末を表１、
表２に示される配合組成になるように配合し、十分に混
合し、得られた混合粉末を６ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で外
径：３４ｍｍ×厚さ：７ｍｍの寸法を有する形状にプレ
ス成形し、得られた圧粉体を、真空中１１００〜１１５
０℃で焼結し、配合組成と実質的に同じ成分組成、並び
に素地中に遊離黒鉛組織を有する鉄基焼結で構成され、
機械加工により所定形状とした本発明バルブシート１〜
１０、素地中に遊離黒鉛のなく、所定形状に加工された
従来バルブシート１〜９を作成した。
範囲内の平均粒径を有するＦｅ粉末、Ｆｅ−Ｓｉ合金
（Ｓｉ：１７％含有）粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、Ｍｏ
粉末と黒鉛粉末を夫々用意し、これら原料粉末を表１、
表２に示される配合組成になるように配合し、十分に混
合し、得られた混合粉末を６ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で外
径：３４ｍｍ×厚さ：７ｍｍの寸法を有する形状にプレ
ス成形し、得られた圧粉体を、真空中１１００〜１１５
０℃で焼結し、配合組成と実質的に同じ成分組成、並び
に素地中に遊離黒鉛組織を有する鉄基焼結で構成され、
機械加工により所定形状とした本発明バルブシート１〜
１０、素地中に遊離黒鉛のなく、所定形状に加工された
従来バルブシート１〜９を作成した。
【００１４】ついで上記本発明バルブシート１〜１０お
よび従来バルブシート１〜９を夫々、排気量２０００ｃ
ｃ、４気筒のディーゼルエンジンの吸気側に組み込み、
２００時間の摩耗試験を行い、バルブシートの最大摩耗
深さを測定し、その結果を表１、２に示した。
よび従来バルブシート１〜９を夫々、排気量２０００ｃ
ｃ、４気筒のディーゼルエンジンの吸気側に組み込み、
２００時間の摩耗試験を行い、バルブシートの最大摩耗
深さを測定し、その結果を表１、２に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】表１、２に示された結果から明らかなよ
うに、素地中に遊離黒鉛を有する本発明バルブシート１
〜１０は、いずれも内燃機関であるディーゼルエンジン
の吸気側バルブシートとして使用された場合、素地中に
遊離黒鉛を有しない従来バルブシート１〜９と較べ、一
段とすぐれた耐摩耗性を発揮するもので、ディーゼルエ
ンジンやＬＰＧエンジンなどのように燃焼生成物が発生
しにくい高出力内燃機関の、特に望ましくは吸気側バル
ブシートとして使用される場合、すぐれた性能を長期に
亘って発揮する鉄基焼結合金製バルブシートで工業上す
ぐれた効果をもたらすものである。
うに、素地中に遊離黒鉛を有する本発明バルブシート１
〜１０は、いずれも内燃機関であるディーゼルエンジン
の吸気側バルブシートとして使用された場合、素地中に
遊離黒鉛を有しない従来バルブシート１〜９と較べ、一
段とすぐれた耐摩耗性を発揮するもので、ディーゼルエ
ンジンやＬＰＧエンジンなどのように燃焼生成物が発生
しにくい高出力内燃機関の、特に望ましくは吸気側バル
ブシートとして使用される場合、すぐれた性能を長期に
亘って発揮する鉄基焼結合金製バルブシートで工業上す
ぐれた効果をもたらすものである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−145151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−16952（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−9668（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−9501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−117910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−112410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−41451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−39149（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 304 C22C 33/02 103
Claims (2)
- 【請求項１】Ｃ：１．０〜３．０重量％、Ｓｉ：１．０
〜５．０重量％、Ｃｏ：０．５〜３．０重量％、を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有す
る素地中に金属顕微鏡で観察して０．１〜７．０面積％
の遊離黒鉛が分散した組織を有する鉄基焼結合金で構成
されたことを特徴とする内燃機関吸気用鉄基焼結合金製
バルブシート。 - 【請求項２】Ｃ：１．０〜３．０重量％、Ｓｉ：１．０
〜５．０重量％、Ｃｏ：０．５〜３．０重量％を含有
し、さらにＮｉ：０．３〜３．０重量％、Ｍｏ：２．２
〜６．０重量％の一種又は２種とを含有し、残りがＦｅ
および不可避不純物からなる組成を有する素地中に金属
顕微鏡で観察して０．１〜７．０面積％の遊離黒鉛が分
散した組織を有する鉄基焼結合金で構成されたことを特
徴とする内燃機関吸気用鉄基焼結合金製バルブシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33011593A JP3257212B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 内燃機関吸気用鉄基焼結合金製バルブシート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33011593A JP3257212B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 内燃機関吸気用鉄基焼結合金製バルブシート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07188872A JPH07188872A (ja) | 1995-07-25 |
| JP3257212B2 true JP3257212B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=18228971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33011593A Expired - Fee Related JP3257212B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 内燃機関吸気用鉄基焼結合金製バルブシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257212B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000192102A (ja) | 1998-12-25 | 2000-07-11 | Kawasaki Steel Corp | 粉末冶金用鉄基混合粉 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51112410A (en) * | 1975-03-29 | 1976-10-04 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Valve seats made of iron-based sintered alloy for internal combustion engines |
| JPS51117910A (en) * | 1975-04-10 | 1976-10-16 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Iron based sintered alloy piston ring |
| JPS55145151A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-12 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Wear resistant sintered alloy material for internal combustion engine |
| JPS5916952A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結材料 |
| JPS5941451A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-07 | Mitsubishi Metal Corp | 自己潤滑性を有する耐摩耗性Ｆｅ基焼結合金 |
| JPS6039149A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-02-28 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性および自己潤滑性のすぐれたＦｅ基焼結合金の製造法 |
| JP2704064B2 (ja) * | 1991-07-04 | 1998-01-26 | 三菱製鋼株式会社 | 焼結用鉄系粉末およびその製造方法 |
| JP2705376B2 (ja) * | 1991-07-04 | 1998-01-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 高強度高靭性を有するＦｅ基焼結合金製バルブシート |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33011593A patent/JP3257212B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07188872A (ja) | 1995-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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