JP3346321B2 - 高強度Ｆｅ基焼結バルブシート - Google Patents
高強度Ｆｅ基焼結バルブシートInfo
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- 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
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- 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
- B22F3/10—Sintering only
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- 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
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】この発明は、耐摩耗性に優れかつ
相手攻撃性の少ない鉄基焼結合金製バルブシートに関す
るものである。
相手攻撃性の少ない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】焼結技術が進歩し、鉄基焼結合金からな
る各種機械部品を精度良く大量に生産できるようにな
り、バルブシートも焼結により製造するようになってき
た。鉄基焼結合金からなるバルブシートの一例として、
Ｃｒ：１〜３重量％、Ｍｏ：０．５〜３重量％、Ｎｉ：
０．５〜３重量％、Ｃｏ：２〜８重量％、Ｃ：０．６〜
１．５重量％、Ｎｂ：０．２〜１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並びにパーライ
ト相およびベーナイト相を主体とした組織からなる鉄基
合金組織を有する素地中に、Ｃｒ：２５〜４５重量％、
Ｗ：２０〜３０重量％、Ｃｏ：２０〜３０重量％、Ｃ：
１〜３重量％、Ｓｉ：０．２〜２重量％、Ｎｂ：０．２
〜２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硬質粒子と、Ｍｏ：２５〜３２重量
％、Ｃｒ：７〜１０重量％、Ｓｉ：１．５〜３．５重量
％を含有し、残りがＣｏおよび不可避不純物からなる組
成の硬質粒子が合計で１０〜２５容量％が均一に分散し
た組織を有する鉄基焼結合金製バルブシートが知られて
いる（特開平３−１５８４４５号公報参照）。
る各種機械部品を精度良く大量に生産できるようにな
り、バルブシートも焼結により製造するようになってき
た。鉄基焼結合金からなるバルブシートの一例として、
Ｃｒ：１〜３重量％、Ｍｏ：０．５〜３重量％、Ｎｉ：
０．５〜３重量％、Ｃｏ：２〜８重量％、Ｃ：０．６〜
１．５重量％、Ｎｂ：０．２〜１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並びにパーライ
ト相およびベーナイト相を主体とした組織からなる鉄基
合金組織を有する素地中に、Ｃｒ：２５〜４５重量％、
Ｗ：２０〜３０重量％、Ｃｏ：２０〜３０重量％、Ｃ：
１〜３重量％、Ｓｉ：０．２〜２重量％、Ｎｂ：０．２
〜２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硬質粒子と、Ｍｏ：２５〜３２重量
％、Ｃｒ：７〜１０重量％、Ｓｉ：１．５〜３．５重量
％を含有し、残りがＣｏおよび不可避不純物からなる組
成の硬質粒子が合計で１０〜２５容量％が均一に分散し
た組織を有する鉄基焼結合金製バルブシートが知られて
いる（特開平３−１５８４４５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、高性能
化、高燃費化、軽量化を追及して開発され実用化されて
いる燃料を燃焼室内に直接噴射する直噴射エンジンや空
燃費を高め希薄燃焼させるリーンバーンエンジンなどで
は燃焼室内が従来のエンジンよりも高温になり、かかる
高温下では前記従来のバルブシートでは十分な耐摩耗性
が得られず、さらに相手材であるバルブを激しく摩耗さ
せるという欠点があった。
化、高燃費化、軽量化を追及して開発され実用化されて
いる燃料を燃焼室内に直接噴射する直噴射エンジンや空
燃費を高め希薄燃焼させるリーンバーンエンジンなどで
は燃焼室内が従来のエンジンよりも高温になり、かかる
高温下では前記従来のバルブシートでは十分な耐摩耗性
が得られず、さらに相手材であるバルブを激しく摩耗さ
せるという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、高温下で従来よりも耐摩耗性に
優れかつ相手材であるバルブに対する相手攻撃性の少な
い鉄基焼結合金製バルブシートを得るべく研究を行なっ
ていたところ、 （a）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８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しかつ
Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とする
Ｃｕ基合金相により結合してなる組織を有する素地中に
マイクロビッカース硬さ（以下、ＭＨＶという）：５０
０〜１７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分
散しており、この硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ
基合金相により包囲された状態で分散している鉄基焼結
合金で構成された鉄基焼結合金製バルブシートは、従来
の鉄基焼結合金製バルブシートよりも一層強度および耐
摩耗性が優れ、かつ相手攻撃性が少ない、 （ｂ）Ｃｏまたは／およびＣｒを含有する硬質粒子を、
Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＮｉ−Ｃｕ合金粉末と共に混合
し、成形し、焼結すると、硬質粒子成分のＣｏまたは／
およびＣｒの一部が素地に拡散して、Ｃｕ：２１．８〜
２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量％、Ｃ：０．００
０５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．１〜１０重量％または
／およびＣｒ：０．１〜１０重量％を含有する素地が形
成され、かかる成分組成の素地を有する鉄基焼結合金製
バルブシートは、従来の鉄基焼結合金製バルブシートよ
りもさらに一層強度および耐摩耗性が優れ、かつ相手攻
撃性が一層少なくなる、という知見を得たのである。
上述のような観点から、高温下で従来よりも耐摩耗性に
優れかつ相手材であるバルブに対する相手攻撃性の少な
い鉄基焼結合金製バルブシートを得るべく研究を行なっ
ていたところ、 （a）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８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しかつ
Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とする
Ｃｕ基合金相により結合してなる組織を有する素地中に
マイクロビッカース硬さ（以下、ＭＨＶという）：５０
０〜１７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分
散しており、この硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ
基合金相により包囲された状態で分散している鉄基焼結
合金で構成された鉄基焼結合金製バルブシートは、従来
の鉄基焼結合金製バルブシートよりも一層強度および耐
摩耗性が優れ、かつ相手攻撃性が少ない、 （ｂ）Ｃｏまたは／およびＣｒを含有する硬質粒子を、
Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＮｉ−Ｃｕ合金粉末と共に混合
し、成形し、焼結すると、硬質粒子成分のＣｏまたは／
およびＣｒの一部が素地に拡散して、Ｃｕ：２１．８〜
２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量％、Ｃ：０．００
０５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．１〜１０重量％または
／およびＣｒ：０．１〜１０重量％を含有する素地が形
成され、かかる成分組成の素地を有する鉄基焼結合金製
バルブシートは、従来の鉄基焼結合金製バルブシートよ
りもさらに一層強度および耐摩耗性が優れ、かつ相手攻
撃性が一層少なくなる、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、 （１）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８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し、か
つＦｅ基合金相をＣｕ基合金相により結合してなる素地
中にマイクロビッカース硬さ（以下、ＭＨＶという）：
５００〜１７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合
で分散しており、前記硬質粒子相は半団子状をした前記
Ｆｅ基合金相により包囲された状態で分散している組織
を有する鉄基焼結合金製バルブシート、 （２）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：
０．１〜１０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し、かつＦｅ基合金相をＣｕ基
合金相により結合してなる素地中にＭＨＶ：５００〜１
７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分散して
おり、前記硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ基合金
相により包囲された状態で分散している組織を有する鉄
基焼結合金製バルブシート、 （３）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：
０．１〜１０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し、かつＦｅ基合金相をＣｕ基
合金相により結合してなる素地中に、ＭＨＶ：５００〜
１７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分散し
ており、前記硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ基合
金相により包囲された状態で分散している組織を有する
鉄基焼結合金製バルブシート、 （４）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜８重量％、Ｃｏ：０．１
〜１０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物
からなる組成を有し、かつＦｅ基合金相をＣｕ基合金相
により結合してなる素地中に、ＭＨＶ：５００〜１７０
０の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分散してお
り、前記硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ基合金相
により包囲された状態で分散している組織を有する鉄基
焼結合金製バルブシート、に特徴を有するものである。
れたものであって、 （１）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８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し、か
つＦｅ基合金相をＣｕ基合金相により結合してなる素地
中にマイクロビッカース硬さ（以下、ＭＨＶという）：
５００〜１７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合
で分散しており、前記硬質粒子相は半団子状をした前記
Ｆｅ基合金相により包囲された状態で分散している組織
を有する鉄基焼結合金製バルブシート、 （２）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：
０．１〜１０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し、かつＦｅ基合金相をＣｕ基
合金相により結合してなる素地中にＭＨＶ：５００〜１
７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分散して
おり、前記硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ基合金
相により包囲された状態で分散している組織を有する鉄
基焼結合金製バルブシート、 （３）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：
０．１〜１０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し、かつＦｅ基合金相をＣｕ基
合金相により結合してなる素地中に、ＭＨＶ：５００〜
１７００の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分散し
ており、前記硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ基合
金相により包囲された状態で分散している組織を有する
鉄基焼結合金製バルブシート、 （４）Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜８重量％、Ｃｏ：０．１
〜１０重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物
からなる組成を有し、かつＦｅ基合金相をＣｕ基合金相
により結合してなる素地中に、ＭＨＶ：５００〜１７０
０の硬質粒子相が５〜３０容量％の割合で分散してお
り、前記硬質粒子相は半団子状をした前記Ｆｅ基合金相
により包囲された状態で分散している組織を有する鉄基
焼結合金製バルブシート、に特徴を有するものである。
【０００６】例えば、前記硬質粉末としてＦｅ：１０〜
５０重量％を含有し、残部がＭｏである組成のＭｏ基合
金からなる硬質粉末を添加し焼結すると、硬質粉末に含
まれるＭｏは焼結中に素地にほとんど拡散せず、したが
って、Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８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しかつ
Ｆｅ基合金相をＣｕ基合金相で結合してなる素地を形成
し、一方、Ｆｅ：１０〜５０重量％を含有し、さらに素
地から拡散したＮｉ：０．０１〜５％、Ｃｕ：０．０１
〜５％およびＣ：０．１〜３％を含有するＭｏ基合金か
らなるＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相がこの素
地中に形成され、前記（１）記載のこの発明の鉄基焼結
合金製バルブシートが作られる。
５０重量％を含有し、残部がＭｏである組成のＭｏ基合
金からなる硬質粉末を添加し焼結すると、硬質粉末に含
まれるＭｏは焼結中に素地にほとんど拡散せず、したが
って、Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１
２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８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しかつ
Ｆｅ基合金相をＣｕ基合金相で結合してなる素地を形成
し、一方、Ｆｅ：１０〜５０重量％を含有し、さらに素
地から拡散したＮｉ：０．０１〜５％、Ｃｕ：０．０１
〜５％およびＣ：０．１〜３％を含有するＭｏ基合金か
らなるＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相がこの素
地中に形成され、前記（１）記載のこの発明の鉄基焼結
合金製バルブシートが作られる。
【０００７】したがって、この発明は、 （５）前記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相は、
ＭｏおよびＦｅを主成分とするＭｏ―Ｆｅ合金からなる
前記（１）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴
を有するものである。
ＭｏおよびＦｅを主成分とするＭｏ―Ｆｅ合金からなる
前記（１）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴
を有するものである。
【０００８】また、例えば、前記硬質粉末としてＦｅ：
１０〜５０重量％を含有し、残部がＣｏである組成のＣ
ｏ基合金からなる硬質粉末を添加し焼結すると、焼結中
に硬質粉末に含まれるＣｏは素地に拡散し、したがっ
て、Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２
重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．
１〜１０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しかつＦｅを主成分とするＦｅ基合
金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してなる
素地を形成し、一方、Ｆｅ：１０〜５０重量％を含有
し、さらに素地から拡散したＮｉ：０．０１〜５％、Ｃ
ｕ：０．０１〜５％およびＣ：０．１〜３％を含有する
Ｃｏ基合金からなるＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒
子相がこの素地中に形成され、前記（２）記載のこの発
明の鉄基焼結合金製バルブシートが作られる。
１０〜５０重量％を含有し、残部がＣｏである組成のＣ
ｏ基合金からなる硬質粉末を添加し焼結すると、焼結中
に硬質粉末に含まれるＣｏは素地に拡散し、したがっ
て、Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２
重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．
１〜１０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しかつＦｅを主成分とするＦｅ基合
金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してなる
素地を形成し、一方、Ｆｅ：１０〜５０重量％を含有
し、さらに素地から拡散したＮｉ：０．０１〜５％、Ｃ
ｕ：０．０１〜５％およびＣ：０．１〜３％を含有する
Ｃｏ基合金からなるＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒
子相がこの素地中に形成され、前記（２）記載のこの発
明の鉄基焼結合金製バルブシートが作られる。
【０００９】したがって、この発明は、 （６）前記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相は、
ＣｏおよびＦｅを主成分とするＣｏ―Ｆｅ系合金からな
る前記（２）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特
徴を有するものである。
ＣｏおよびＦｅを主成分とするＣｏ―Ｆｅ系合金からな
る前記（２）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特
徴を有するものである。
【００１０】また、例えば、前記硬質粉末としてＣｒ：
１０〜４０重量％、Ｍｏ：５〜２５重量％を含有し、残
部がＮｉである組成のＮｉ基合金からなる硬質粉末を添
加し焼結すると、焼結中に硬質粉末に含まれるＣｒは素
地中に拡散するがＭｏは素地に拡散しないところから、
Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｒ：０．１〜
１０重量％を含有しかつＦｅ残りがＦｅおよび不可避不
純物からなる組成を有しかつＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してな
る素地を形成し、一方、Ｃｒ：１０〜４０重量％、Ｍ
ｏ：５〜２５重量％を含有し、さらに素地から拡散した
Ｆｅ：２〜２０％、Ｃｕ：０．０１〜１０％およびＣ：
０．１〜３％を含有するＮｉ基合金で構成されたＭＨ
Ｖ：５００〜１７００の範囲内の硬質粒子相が素地中に
形成され、前記（３）記載のこの発明の鉄基焼結合金製
バルブシートが作られる。
１０〜４０重量％、Ｍｏ：５〜２５重量％を含有し、残
部がＮｉである組成のＮｉ基合金からなる硬質粉末を添
加し焼結すると、焼結中に硬質粉末に含まれるＣｒは素
地中に拡散するがＭｏは素地に拡散しないところから、
Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｒ：０．１〜
１０重量％を含有しかつＦｅ残りがＦｅおよび不可避不
純物からなる組成を有しかつＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してな
る素地を形成し、一方、Ｃｒ：１０〜４０重量％、Ｍ
ｏ：５〜２５重量％を含有し、さらに素地から拡散した
Ｆｅ：２〜２０％、Ｃｕ：０．０１〜１０％およびＣ：
０．１〜３％を含有するＮｉ基合金で構成されたＭＨ
Ｖ：５００〜１７００の範囲内の硬質粒子相が素地中に
形成され、前記（３）記載のこの発明の鉄基焼結合金製
バルブシートが作られる。
【００１１】したがって、この発明は、 （７）前記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相は、
Ｎｉ、ＣｒおよびＭｏを主成分とするＮｉ合金からなる
前記（３）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴
を有するものである。
Ｎｉ、ＣｒおよびＭｏを主成分とするＮｉ合金からなる
前記（３）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴
を有するものである。
【００１２】また、例えば、前記硬質粉末としてＭｏ：
１５〜３５％、Ｃｒ：２〜１３％、Ｓｉ：０．５〜５％
を含有し、残部がＣｏのＣｏ基合金からなる硬質粉末を
添加し焼結すると、焼結中に硬質粉末に含まれるＣｏお
よびＣｒは素地中に拡散し、Ｍｏはほとんど素地に拡散
しないところから、Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎ
ｉ：０．３〜１２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重
量％、Ｃｏ：０．１〜１０重量％、Ｃｒ：０．１〜１０
重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からな
る組成を有しかつＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣ
ｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してなる素地を形
成し、一方、Ｍｏ：１５〜３５％、Ｃｒ：２〜１３％、
Ｓｉ：０．５〜５％を含有し、さらに素地から拡散した
Ｎｉ：０．０１〜５％、Ｃｕ：０．０１〜５％、Ｆｅ：
２〜２０％およびＣ：０．１〜３％を含有するＣｏ合金
で構成されたＭＨＶ：５００〜１７００の範囲内の硬質
粒子相が素地中に形成され、前記（４）記載のこの発明
の鉄基焼結合金製バルブシートが作られる。
１５〜３５％、Ｃｒ：２〜１３％、Ｓｉ：０．５〜５％
を含有し、残部がＣｏのＣｏ基合金からなる硬質粉末を
添加し焼結すると、焼結中に硬質粉末に含まれるＣｏお
よびＣｒは素地中に拡散し、Ｍｏはほとんど素地に拡散
しないところから、Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎ
ｉ：０．３〜１２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重
量％、Ｃｏ：０．１〜１０重量％、Ｃｒ：０．１〜１０
重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からな
る組成を有しかつＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣ
ｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してなる素地を形
成し、一方、Ｍｏ：１５〜３５％、Ｃｒ：２〜１３％、
Ｓｉ：０．５〜５％を含有し、さらに素地から拡散した
Ｎｉ：０．０１〜５％、Ｃｕ：０．０１〜５％、Ｆｅ：
２〜２０％およびＣ：０．１〜３％を含有するＣｏ合金
で構成されたＭＨＶ：５００〜１７００の範囲内の硬質
粒子相が素地中に形成され、前記（４）記載のこの発明
の鉄基焼結合金製バルブシートが作られる。
【００１３】したがって、この発明は、 （８）前記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相は、
Ｃｏ、Ｍｏ、ＣｒおよびＳｉを主成分とするＣｏ−Ｍｏ
−Ｃｒ−Ｓｉ系合金からなる前記（７）または（８）記
載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴を有するもの
である。
Ｃｏ、Ｍｏ、ＣｒおよびＳｉを主成分とするＣｏ−Ｍｏ
−Ｃｒ−Ｓｉ系合金からなる前記（７）または（８）記
載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴を有するもの
である。
【００１４】また、例えば、前記硬質粉末として重量％
で、Ｃｒ：５〜４０％、Ｗ：１５〜３０％、Ｃｏ：５〜
３０％Ｃ：０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎｂ：
０．１〜３％を含有し、残部がＦｅのＦｅ基合金からな
る硬質粉末を添加し焼結すると、焼結中に硬質粉末に含
まれるＣｏおよびＣｒは素地中に拡散することから、Ｃ
ｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．１〜
１０重量％、Ｃｒ：０．１〜１０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しかつＦｅ
を主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とするＣｕ
基合金相で結合してなる素地を形成し、一方、Ｃｒ：５
〜４０％、Ｗ：１５〜３０％、Ｃｏ：５〜３０％、Ｃ：
０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎｂ：０．１〜３
％を含有し、さらに素地から拡散したＮｉ：０．０１〜
８％、Ｃｕ：０．０１〜８％を含有する合金で構成され
たＭＨＶ：５００〜１７００の範囲内の硬質粒子相が素
地中に形成され、前記（４）記載のこの発明の鉄基焼結
合金製バルブシートが作られる。
で、Ｃｒ：５〜４０％、Ｗ：１５〜３０％、Ｃｏ：５〜
３０％Ｃ：０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎｂ：
０．１〜３％を含有し、残部がＦｅのＦｅ基合金からな
る硬質粉末を添加し焼結すると、焼結中に硬質粉末に含
まれるＣｏおよびＣｒは素地中に拡散することから、Ｃ
ｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．１〜
１０重量％、Ｃｒ：０．１〜１０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しかつＦｅ
を主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とするＣｕ
基合金相で結合してなる素地を形成し、一方、Ｃｒ：５
〜４０％、Ｗ：１５〜３０％、Ｃｏ：５〜３０％、Ｃ：
０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎｂ：０．１〜３
％を含有し、さらに素地から拡散したＮｉ：０．０１〜
８％、Ｃｕ：０．０１〜８％を含有する合金で構成され
たＭＨＶ：５００〜１７００の範囲内の硬質粒子相が素
地中に形成され、前記（４）記載のこの発明の鉄基焼結
合金製バルブシートが作られる。
【００１５】したがって、この発明は、（１３）前記Ｍ
ＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相は、Ｆｅ、Ｃｒ、
Ｗ、Ｃｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｂを主成分とするＦｅ−Ｃｒ−
Ｗ−Ｃｏ−Ｃ−Ｓｉ−Ｎｂ合金からなる前記（４）記載
の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴を有するもので
ある。
ＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相は、Ｆｅ、Ｃｒ、
Ｗ、Ｃｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｂを主成分とするＦｅ−Ｃｒ−
Ｗ−Ｃｏ−Ｃ−Ｓｉ−Ｎｂ合金からなる前記（４）記載
の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴を有するもので
ある。
【００１６】さらに、例えば、前記硬質粉末として重量
％で、Ｃｒ：５〜４０％、Ｍｏ：１５〜３０％、Ｃｏ：
５〜３０％Ｃ：０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎ
ｂ：０．１〜３％を含有し、残部がＦｅのＦｅ基合金か
らなる硬質粉末を使用すると、焼結中に硬質粉末に含ま
れるＣｏおよびＣｒは素地中に拡散することから、Ｃ
ｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．１〜
１０重量％、Ｃｒ：０．１〜１０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しかつＦｅ
を主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とするＣｕ
基合金相で結合してなる素地を形成し、この素地中に、
Ｃｒ：５〜４０％、Ｍｏ：１５〜３０％、Ｃｏ：５〜３
０％、Ｃ：０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎｂ：
０．１〜３％を含有し、さらに素地から拡散したＮｉ：
０．０１〜８％、Ｃｕ：０．０１〜８％を含有する合金
で構成されたＭＨＶ：５００〜１７００の範囲内の硬質
粒子相が素地中に形成され、前記（４）記載のこの発明
の鉄基焼結合金製バルブシートが作られる。
％で、Ｃｒ：５〜４０％、Ｍｏ：１５〜３０％、Ｃｏ：
５〜３０％Ｃ：０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎ
ｂ：０．１〜３％を含有し、残部がＦｅのＦｅ基合金か
らなる硬質粉末を使用すると、焼結中に硬質粉末に含ま
れるＣｏおよびＣｒは素地中に拡散することから、Ｃ
ｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％、Ｃｏ：０．１〜
１０重量％、Ｃｒ：０．１〜１０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しかつＦｅ
を主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とするＣｕ
基合金相で結合してなる素地を形成し、この素地中に、
Ｃｒ：５〜４０％、Ｍｏ：１５〜３０％、Ｃｏ：５〜３
０％、Ｃ：０．１〜３％、Ｓｉ：０．１〜３％、Ｎｂ：
０．１〜３％を含有し、さらに素地から拡散したＮｉ：
０．０１〜８％、Ｃｕ：０．０１〜８％を含有する合金
で構成されたＭＨＶ：５００〜１７００の範囲内の硬質
粒子相が素地中に形成され、前記（４）記載のこの発明
の鉄基焼結合金製バルブシートが作られる。
【００１７】したがって、この発明は、 （１０）前記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相
は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｂを主成分
とするＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｏ−Ｃ−Ｓｉ−Ｎｂ合金か
らなる前記（４）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、
に特徴を有するものである。
は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｂを主成分
とするＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｏ−Ｃ−Ｓｉ−Ｎｂ合金か
らなる前記（４）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、
に特徴を有するものである。
【００１８】前記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子
相は、前記５、６、７、８、９および１０記載の合金か
らなる硬質粒子相が混在していてもよい。したがって、
この発明は、（１１）ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質
粒子相は、前記（５）、（６）、（７）、（８）、
（９）および（１０）記載の合金からなる硬質粒子相の
全部または一部が混在している前記（２）、（３）また
は（４）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴を
有するものである。
相は、前記５、６、７、８、９および１０記載の合金か
らなる硬質粒子相が混在していてもよい。したがって、
この発明は、（１１）ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質
粒子相は、前記（５）、（６）、（７）、（８）、
（９）および（１０）記載の合金からなる硬質粒子相の
全部または一部が混在している前記（２）、（３）また
は（４）記載の鉄基焼結合金製バルブシート、に特徴を
有するものである。
【００１９】前記鉄基焼結合金製バルブシートの素地中
に分散する硬質粒子相は、ＭＨＶ：５００〜１７００の
範囲内の硬質粒子相であればよいが、相手材であるバル
ブの材質によって鉄基焼結合金製バルブシートの素地中
に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００の硬
質粒子相、ＭＨＶ：８００〜１７００の硬質粒子相、並
びにＭＨＶ：５００〜１０００の硬質粒子相およびＭＨ
Ｖ：８００〜１７００の硬質粒子混合相に分けて使用す
ることが一層好ましい。
に分散する硬質粒子相は、ＭＨＶ：５００〜１７００の
範囲内の硬質粒子相であればよいが、相手材であるバル
ブの材質によって鉄基焼結合金製バルブシートの素地中
に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００の硬
質粒子相、ＭＨＶ：８００〜１７００の硬質粒子相、並
びにＭＨＶ：５００〜１０００の硬質粒子相およびＭＨ
Ｖ：８００〜１７００の硬質粒子混合相に分けて使用す
ることが一層好ましい。
【００２０】例えば、相手材であるバルブの材質がＳＵ
Ｈ３５、ＳＵＨ３６などのオーステナイト系耐熱鋼であ
る場合は、鉄基焼結合金製バルブシートの素地中に分散
する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００の範囲内の
硬質粒子相であることが一層好ましく、相手材であるバ
ルブの材質がＳＵＨ３、ＳＵＨ１１などのマルテンサイ
ト系耐熱鋼である場合は、鉄基焼結合金製バルブシート
の素地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：８００〜１７
００の硬質粒子相であることが一層好ましく、さらに、
相手材であるバルブのフェース面材質がＣｏ基耐熱合金
の盛金である場合は、鉄基焼結合金製バルブシートの素
地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００
およびＭＨＶ：８００〜１７００の硬質粒子混合相とす
ることが好ましい。
Ｈ３５、ＳＵＨ３６などのオーステナイト系耐熱鋼であ
る場合は、鉄基焼結合金製バルブシートの素地中に分散
する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００の範囲内の
硬質粒子相であることが一層好ましく、相手材であるバ
ルブの材質がＳＵＨ３、ＳＵＨ１１などのマルテンサイ
ト系耐熱鋼である場合は、鉄基焼結合金製バルブシート
の素地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：８００〜１７
００の硬質粒子相であることが一層好ましく、さらに、
相手材であるバルブのフェース面材質がＣｏ基耐熱合金
の盛金である場合は、鉄基焼結合金製バルブシートの素
地中に分散する硬質粒子相をＭＨＶ：５００〜１０００
およびＭＨＶ：８００〜１７００の硬質粒子混合相とす
ることが好ましい。
【００２１】前記鉄基焼結合金製バルブシートの素地を
構成するＦｅを主成分とするＦｅ基合金相はＮｉ、Ｃ
ｕ、Ｃおよび硬質粒子から拡散した成分を含みＦｅを５
０重量％以上含むＦｅ合金相であり、Ｃｕを主成分とす
るＣｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０
重量％以上含むＣｕ合金相であり、かつＦｅ基合金相に
含まれるＮｉおよびＣ濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれる
ＮｉおよびＣの濃度よりも大きい。
構成するＦｅを主成分とするＦｅ基合金相はＮｉ、Ｃ
ｕ、Ｃおよび硬質粒子から拡散した成分を含みＦｅを５
０重量％以上含むＦｅ合金相であり、Ｃｕを主成分とす
るＣｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０
重量％以上含むＣｕ合金相であり、かつＦｅ基合金相に
含まれるＮｉおよびＣ濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれる
ＮｉおよびＣの濃度よりも大きい。
【００２２】したがって、前記（１）〜（１１）に記載
の鉄基焼結合金製バルブシートにおける素地を構成する
Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相はＮｉ、Ｃｕ、Ｃおよ
び硬質粒子から拡散した成分を含みＦｅを５０重量％以
上含むＦｅ合金相であり、前記Ｆｅ合金相を結合するＣ
ｕを主成分とするＣｕ基合金相はＮｉ、Ｆｅ、Ｃおよび
硬質粒子から拡散した成分を含みＣｕを５０重量％以上
含むＣｕ合金相であり、かつＦｅ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよ
びＣの濃度よりも大きい鉄基焼結合金製バルブシート、
に特徴を有するものである。
の鉄基焼結合金製バルブシートにおける素地を構成する
Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相はＮｉ、Ｃｕ、Ｃおよ
び硬質粒子から拡散した成分を含みＦｅを５０重量％以
上含むＦｅ合金相であり、前記Ｆｅ合金相を結合するＣ
ｕを主成分とするＣｕ基合金相はＮｉ、Ｆｅ、Ｃおよび
硬質粒子から拡散した成分を含みＣｕを５０重量％以上
含むＣｕ合金相であり、かつＦｅ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよ
びＣの濃度よりも大きい鉄基焼結合金製バルブシート、
に特徴を有するものである。
【００２３】この発明の鉄基焼結合金製バルブシート
は、原料粉末として、Ｆｅ粉末、黒鉛粉末、Ｃｕ−Ｎｉ
合金粉末、ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粉末を用意
し、これら原料粉末を所定の割合で配合して混合し、さ
らに金型成型時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛末とと
もにダブルコーンミキサーで混合し、プレス成形して圧
粉体を作製し、圧粉体を水素を含む窒素雰囲気中、温
度：１１００〜１３００℃で燒結することにより製造す
る。焼結温度は１０９０〜１２００℃が一層好ましい。
は、原料粉末として、Ｆｅ粉末、黒鉛粉末、Ｃｕ−Ｎｉ
合金粉末、ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粉末を用意
し、これら原料粉末を所定の割合で配合して混合し、さ
らに金型成型時の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛末とと
もにダブルコーンミキサーで混合し、プレス成形して圧
粉体を作製し、圧粉体を水素を含む窒素雰囲気中、温
度：１１００〜１３００℃で燒結することにより製造す
る。焼結温度は１０９０〜１２００℃が一層好ましい。
【００２４】この発明の鉄基焼結合金製バルブシートの
製造方法において、原料粉末としてＣｕ−Ｎｉ合金粉末
を使用する。その理由は下記の焼結メカニズムによるも
のと考えられる。すなわち、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末を配合
すると、焼結初期段階においてＣｕ−Ｎｉ合金の固液共
存域に昇温されても一気に大量のＣｕ液相が発生するの
ではなく、穏やかに焼結が進行し、焼結体に歪み、撓み
などの変形は生じさせない。焼結中期段階において、Ｃ
ｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉはＦｅとの親和性が高いため、
Ｆｅ粉末中に拡散する。Ｆｅ粉末中のＮｉ濃度が高くな
るとＣｕのＦｅへの固溶限が高くなるため、ＦｅへのＣ
ｕの拡散も活発になり、ＦｅとＣｕの密着性が向上す
る。焼結後期段階においては、Ｃｕ−Ｎｉ合金相中のＮ
ｉ含有量が低下しているため、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末の融
点が下がり、一気に多量の液相が発生し、ダイナミック
な相焼結が進行する。なお、焼結後期段階において一気
に多量の液相が発生しても、既に十分な焼結が進行した
後であるので焼結体に歪み、撓みは発生しない。Ｃｕ−
Ｎｉ合金粉末を原料粉末として使用したこの発明の鉄基
焼結合金製バルブシートの焼結は前述のようなメカニズ
ムによるものと考えられるから、この発明の鉄基焼結合
金製バルブシートを製造する際に使用する原料粉末とし
て、特にＣｕ−Ｎｉ合金（Ｎｉ：１〜２５重量％を含有
し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる母合金）粉
末を使用することが好ましい。
製造方法において、原料粉末としてＣｕ−Ｎｉ合金粉末
を使用する。その理由は下記の焼結メカニズムによるも
のと考えられる。すなわち、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末を配合
すると、焼結初期段階においてＣｕ−Ｎｉ合金の固液共
存域に昇温されても一気に大量のＣｕ液相が発生するの
ではなく、穏やかに焼結が進行し、焼結体に歪み、撓み
などの変形は生じさせない。焼結中期段階において、Ｃ
ｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉはＦｅとの親和性が高いため、
Ｆｅ粉末中に拡散する。Ｆｅ粉末中のＮｉ濃度が高くな
るとＣｕのＦｅへの固溶限が高くなるため、ＦｅへのＣ
ｕの拡散も活発になり、ＦｅとＣｕの密着性が向上す
る。焼結後期段階においては、Ｃｕ−Ｎｉ合金相中のＮ
ｉ含有量が低下しているため、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末の融
点が下がり、一気に多量の液相が発生し、ダイナミック
な相焼結が進行する。なお、焼結後期段階において一気
に多量の液相が発生しても、既に十分な焼結が進行した
後であるので焼結体に歪み、撓みは発生しない。Ｃｕ−
Ｎｉ合金粉末を原料粉末として使用したこの発明の鉄基
焼結合金製バルブシートの焼結は前述のようなメカニズ
ムによるものと考えられるから、この発明の鉄基焼結合
金製バルブシートを製造する際に使用する原料粉末とし
て、特にＣｕ−Ｎｉ合金（Ｎｉ：１〜２５重量％を含有
し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる母合金）粉
末を使用することが好ましい。
【００２５】これらのメカニズムはこの発明の鉄基焼結
合金製バルブシートの素地を形成するメカニズムであっ
て、ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粉末は焼結しても
溶融することなく、原料粉末とほぼ同じ形状を保ち、前
記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粉末は焼結中に硬質
粉末の周囲に存在するＦｅ粉末を吸着し、Ｆｅ粉末は硬
質粒子相の周囲を立体的にみると半団子状のＦｅ基合金
相が包囲した状態で分散している組織を形成する。かか
る立体的にみると半団子状のＦｅ基合金相はＣｕ基合金
相に対する接触面積を増加させ、従来よりも一層Ｆｅ基
合金相とＣｕ基合金相の結合強度を増加させる。
合金製バルブシートの素地を形成するメカニズムであっ
て、ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粉末は焼結しても
溶融することなく、原料粉末とほぼ同じ形状を保ち、前
記ＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粉末は焼結中に硬質
粉末の周囲に存在するＦｅ粉末を吸着し、Ｆｅ粉末は硬
質粒子相の周囲を立体的にみると半団子状のＦｅ基合金
相が包囲した状態で分散している組織を形成する。かか
る立体的にみると半団子状のＦｅ基合金相はＣｕ基合金
相に対する接触面積を増加させ、従来よりも一層Ｆｅ基
合金相とＣｕ基合金相の結合強度を増加させる。
【００２６】つぎに、この発明の鉄基焼結合金製バルブ
シートを構成する鉄基焼結合金の成分組成を上記のごと
く限定した理由について説明する。 〔I〕硬質粒子相 鉄基焼結合金製バルブシート素地に分散する硬質粒子相
のＭＨＶを５００〜１７００に限定した理由は、ＭＨＶ
が５００未満の硬質粒子相では十分な耐摩耗性が得られ
ないので好ましくなく、一方、ＭＨＶが１７００を越え
るとバルブを過大に摩耗させるので好ましくないことに
よるものである。また、鉄基焼結合金製バルブシート素
地中に５容量％分散していても十分な耐摩耗性が得られ
ないので好ましくなく、一方、３０容量％を越えて分散
すると硬質粒子相が多過ぎて靱性が不足するので好まし
くない。したがって、硬質粒子相の分散量は５〜３０容
量％に定めた。硬質粒子相の分散量の一層好ましい範囲
は８〜２５容量％である。前記硬質粒子相は焼結中に素
地の成分であるＦｅ、Ｃｕ、ＮｉおよびＣが拡散浸透す
る。したがって、硬質粒子相には微量のＦｅ、Ｃｕ、Ｎ
ｉおよびＣが含まれている。
シートを構成する鉄基焼結合金の成分組成を上記のごと
く限定した理由について説明する。 〔I〕硬質粒子相 鉄基焼結合金製バルブシート素地に分散する硬質粒子相
のＭＨＶを５００〜１７００に限定した理由は、ＭＨＶ
が５００未満の硬質粒子相では十分な耐摩耗性が得られ
ないので好ましくなく、一方、ＭＨＶが１７００を越え
るとバルブを過大に摩耗させるので好ましくないことに
よるものである。また、鉄基焼結合金製バルブシート素
地中に５容量％分散していても十分な耐摩耗性が得られ
ないので好ましくなく、一方、３０容量％を越えて分散
すると硬質粒子相が多過ぎて靱性が不足するので好まし
くない。したがって、硬質粒子相の分散量は５〜３０容
量％に定めた。硬質粒子相の分散量の一層好ましい範囲
は８〜２５容量％である。前記硬質粒子相は焼結中に素
地の成分であるＦｅ、Ｃｕ、ＮｉおよびＣが拡散浸透す
る。したがって、硬質粒子相には微量のＦｅ、Ｃｕ、Ｎ
ｉおよびＣが含まれている。
【００２７】〔II〕素地 Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％を含有し、さらに
必要に応じて硬質粉末の構成元素が拡散して含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有しかつＦ
ｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とするＣ
ｕ基合金相で結合してなる組織を有するが、前記組成と
なるように限定した理由は、以下の通りである。
％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量％を含有し、さらに
必要に応じて硬質粉末の構成元素が拡散して含有し、残
りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有しかつＦ
ｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とするＣ
ｕ基合金相で結合してなる組織を有するが、前記組成と
なるように限定した理由は、以下の通りである。
【００２８】（ａ）Ｃｕ Ｃｕは、密度、強度および耐摩耗性を向上させる効果が
あるが、その含有量が２１．８重量％未満では液相の発
生量が十分でなく、したがって密度、強度および耐摩耗
性の効果が十分でなく、一方、２８重量％を越えると液
相が過大となり、焼結中に変形が生じて寸法のバラツキ
が大きくなるので好ましくない。したがって、Ｃｕの含
有量は２１．８〜２８重量％に定めた。
あるが、その含有量が２１．８重量％未満では液相の発
生量が十分でなく、したがって密度、強度および耐摩耗
性の効果が十分でなく、一方、２８重量％を越えると液
相が過大となり、焼結中に変形が生じて寸法のバラツキ
が大きくなるので好ましくない。したがって、Ｃｕの含
有量は２１．８〜２８重量％に定めた。
【００２９】（ｂ）Ｎｉ Ｎｉは、Ｃｕ合金中においてＣｕ合金相の融点を上昇さ
せ、液相焼結をコントロールし、またＦｅ合金相の強度
および靱性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．３重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、１
２重量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少ない。
したがって、Ｎｉ含有量は０．３〜１２重量％に定め
た。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は２〜６重量％で
ある。
せ、液相焼結をコントロールし、またＦｅ合金相の強度
および靱性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．３重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、１
２重量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少ない。
したがって、Ｎｉ含有量は０．３〜１２重量％に定め
た。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は２〜６重量％で
ある。
【００３０】（ｃ）Ｃ Ｃは、原料Ｆｅ粉を還元し焼結を促進させ、また、強度
および硬さを向上させる作用があるが、その含有量が
０．０００５重量％未満では効果が十分でなく、一方、
０．８重量％を越えて含有させてもそれ以上の効果がな
い。したがって、Ｃの含有量は０．０００５〜０．８重
量％に定めた。Ｃ含有量の一層好ましい範囲は０．０５
〜０．５重量％である。
および硬さを向上させる作用があるが、その含有量が
０．０００５重量％未満では効果が十分でなく、一方、
０．８重量％を越えて含有させてもそれ以上の効果がな
い。したがって、Ｃの含有量は０．０００５〜０．８重
量％に定めた。Ｃ含有量の一層好ましい範囲は０．０５
〜０．５重量％である。
【００３１】（ｄ）素地の組織 この発明の鉄基焼結合金製バルブシートの素地は、Ｃ
ｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８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し、大部分
がＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とす
るＣｕ基合金相で結合してなる組織を有するが、前記硬
質粒子の成分が拡散してＦｅ基合金相およびＣｕ基合金
相に含まれることもある。かかる硬質粒子相の周囲を包
囲しているＦｅ基合金相は立体的にみると半団子状にな
っていることが一層好ましく、硬質粒子相の周囲を包囲
しているＦｅ基合金相が立体的にみると半団子状になる
ことによりＦｅ基合金相とＣｕ基合金相の接触面積が増
大し、より一層大きな結合力が得られる。
ｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：０．３〜１２重量
％、Ｃ：０．０００５〜０．８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し、大部分
がＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分とす
るＣｕ基合金相で結合してなる組織を有するが、前記硬
質粒子の成分が拡散してＦｅ基合金相およびＣｕ基合金
相に含まれることもある。かかる硬質粒子相の周囲を包
囲しているＦｅ基合金相は立体的にみると半団子状にな
っていることが一層好ましく、硬質粒子相の周囲を包囲
しているＦｅ基合金相が立体的にみると半団子状になる
ことによりＦｅ基合金相とＣｕ基合金相の接触面積が増
大し、より一層大きな結合力が得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】原料粉末として、平均粒径：５５
μｍのＦｅ粉末、表１に示される成分組成および平均粒
径を有するＣｕ−Ｎｉ合金粉末ａ〜ｅ、平均粒径１１μ
ｍのＣｕ粉末、平均粒径：１０μｍのＮｉ合金粉末、平
均粒径：１８μｍの黒鉛粉末を用意し、さらに下記の表
２に示される成分組成を有する硬質粉末Ａ〜Ｆを用意し
た。
μｍのＦｅ粉末、表１に示される成分組成および平均粒
径を有するＣｕ−Ｎｉ合金粉末ａ〜ｅ、平均粒径１１μ
ｍのＣｕ粉末、平均粒径：１０μｍのＮｉ合金粉末、平
均粒径：１８μｍの黒鉛粉末を用意し、さらに下記の表
２に示される成分組成を有する硬質粉末Ａ〜Ｆを用意し
た。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】実施例１ 前記Ｆｅ粉末、表１のＣｕ−Ｎｉ合金粉末ａ〜ｅ、黒鉛
粉末および表２の硬質粉末Ａ〜Ｆを表３〜４に示される
割合で配合し混合することにより原料混合粉末を作製し
た。
粉末および表２の硬質粉末Ａ〜Ｆを表３〜４に示される
割合で配合し混合することにより原料混合粉末を作製し
た。
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】この原料混合粉末にさらに金型成形時の潤
滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量
％に当る量だけ添加して混合し、プレス成形して外径：
３．４ｍｍ、内径：２７ｍｍ、厚さ：７ｍｍの寸法を有
するバルブシート形状圧粉体を作製した。この圧粉体を
Ｎ２−５％Ｈ２の混合雰囲気中、温度：１１４０℃、２
０分保持の条件で焼結し、本発明鉄基焼結合金製バルブ
シート（以下、本発明バルブシートという）１〜８およ
び比較鉄基焼結合金製バルブシート（以下、比較バルブ
シートという）１〜６を作製した。これら本発明バルブ
シート１〜８および比較バルブシート１〜６の素地の成
分組成、並びに硬質粒子相の分散量（容量％）およびＭ
ＨＶを測定し、その結果を表５〜６に示した。なお、硬
質粒子相の分散量は画像解析により硬質粒子の面積率を
測定した後、これを体積率に換算することにより測定
し、さらに硬質粒子相のＭＨＶはマイクロビッカース硬
さ測定により測定した。
滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量
％に当る量だけ添加して混合し、プレス成形して外径：
３．４ｍｍ、内径：２７ｍｍ、厚さ：７ｍｍの寸法を有
するバルブシート形状圧粉体を作製した。この圧粉体を
Ｎ２−５％Ｈ２の混合雰囲気中、温度：１１４０℃、２
０分保持の条件で焼結し、本発明鉄基焼結合金製バルブ
シート（以下、本発明バルブシートという）１〜８およ
び比較鉄基焼結合金製バルブシート（以下、比較バルブ
シートという）１〜６を作製した。これら本発明バルブ
シート１〜８および比較バルブシート１〜６の素地の成
分組成、並びに硬質粒子相の分散量（容量％）およびＭ
ＨＶを測定し、その結果を表５〜６に示した。なお、硬
質粒子相の分散量は画像解析により硬質粒子の面積率を
測定した後、これを体積率に換算することにより測定
し、さらに硬質粒子相のＭＨＶはマイクロビッカース硬
さ測定により測定した。
【００３９】このようにして作製した本発明バルブシー
ト１を切断し、研磨し、金属顕微鏡によ る組織観察
を行い、硬質粒子相を中心とした組織写生図を図１に示
した。図１において１はＦｅ基合金相、２はＣｕ基合金
相、３は硬質粉末Ａにより形成された硬質粒子相であ
る。さらに本発明バルブシート３を切断し、研磨し、金
属顕微鏡による組織観察を行い、硬質粒子相を中心とし
た組織写生図を図２に示した。図２において１はＦｅ基
合金相、２はＣｕ基合金相、３は硬質粉末Ｃにより形成
された硬質粒子相である。図１および図２金属組織の写
生図から明らかなように、本発明バルブシート１および
３はＦｅ基合金相１をＣｕ基合金相２で結合してなる素
地を有し、特に素地中に分散しているＭＨＶ５００〜１
７００の硬質粒子相３は断面花びら状（立体的にみると
半団子状）Ｆｅ基合金相１′により包囲された状態で分
散していることが分かる。さらに本発明バルブシート２
および４〜１４についても素地中に断面花びら状（立体
的にみると半団子状）のＦｅ基合金相１′が存在するか
否かを観察し、その結果を表５〜６に示した。
ト１を切断し、研磨し、金属顕微鏡によ る組織観察
を行い、硬質粒子相を中心とした組織写生図を図１に示
した。図１において１はＦｅ基合金相、２はＣｕ基合金
相、３は硬質粉末Ａにより形成された硬質粒子相であ
る。さらに本発明バルブシート３を切断し、研磨し、金
属顕微鏡による組織観察を行い、硬質粒子相を中心とし
た組織写生図を図２に示した。図２において１はＦｅ基
合金相、２はＣｕ基合金相、３は硬質粉末Ｃにより形成
された硬質粒子相である。図１および図２金属組織の写
生図から明らかなように、本発明バルブシート１および
３はＦｅ基合金相１をＣｕ基合金相２で結合してなる素
地を有し、特に素地中に分散しているＭＨＶ５００〜１
７００の硬質粒子相３は断面花びら状（立体的にみると
半団子状）Ｆｅ基合金相１′により包囲された状態で分
散していることが分かる。さらに本発明バルブシート２
および４〜１４についても素地中に断面花びら状（立体
的にみると半団子状）のＦｅ基合金相１′が存在するか
否かを観察し、その結果を表５〜６に示した。
【００４０】さらに、前記本発明バルブシート１および
３の組織のＦｅ基合金相およびＣｕ基合金相の成分含有
量をＥＰＭＡにより測定した結果、前記Ｆｅ基合金相は
Ｎｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅ５０重量％以上含
み、前記Ｃｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつ
Ｃｕを５０重量％以上含み、さらにＦｅ基合金相に含ま
れるＮｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度よりも大であることを確認した。また
Ｆｅ基合金相およびＣｕ基合金相には硬質粒子相の成分
が一部拡散浸透して含まれており、一方、硬質粒子相に
はＦｅ、Ｃｕ、ＮｉおよびＣが一部拡散浸透して含まれ
ていることが分かった。
３の組織のＦｅ基合金相およびＣｕ基合金相の成分含有
量をＥＰＭＡにより測定した結果、前記Ｆｅ基合金相は
Ｎｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅ５０重量％以上含
み、前記Ｃｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつ
Ｃｕを５０重量％以上含み、さらにＦｅ基合金相に含ま
れるＮｉおよびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度よりも大であることを確認した。また
Ｆｅ基合金相およびＣｕ基合金相には硬質粒子相の成分
が一部拡散浸透して含まれており、一方、硬質粒子相に
はＦｅ、Ｃｕ、ＮｉおよびＣが一部拡散浸透して含まれ
ていることが分かった。
【００４１】さらにＣｒ：２重量％、Ｍｏ：１．５重量
％、Ｎｉ：１．５重量％、Ｃｏ：５重量％、Ｃ：１．０
重量％、Ｎｂ：０．６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並びにパーライト相および
ベーナイト相を主体とした組織からなる鉄基合金組織を
有する素地中に、表２の硬質粒子ＡとＥが合計で１７容
量％が均一に分散した組織を有する鉄基焼結合金で構成
された従来鉄基焼結合金製バルブシート（以下、従来バ
ルブシートという）を用意した。
％、Ｎｉ：１．５重量％、Ｃｏ：５重量％、Ｃ：１．０
重量％、Ｎｂ：０．６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並びにパーライト相および
ベーナイト相を主体とした組織からなる鉄基合金組織を
有する素地中に、表２の硬質粒子ＡとＥが合計で１７容
量％が均一に分散した組織を有する鉄基焼結合金で構成
された従来鉄基焼結合金製バルブシート（以下、従来バ
ルブシートという）を用意した。
【００４２】摩耗試験 前記本発明バルブシート１〜８、比較バルブシート１〜
６および従来バルブシートについて下記の摩耗試験を行
なった。ＳＵＨ３６の材質からなり外径が３０ｍｍの傘
部分を有するバルブを用意し、このバルブの傘部分を温
度：９００℃に保持し、さらに本発明バルブシート１〜
８、比較バルブシート１〜６および従来バルブシートを
それぞれ内部が水冷されている治具に圧入し、ガソリン
燃焼雰囲気中で着座荷重：３０ｋｇ、バルブ着座回数：
３０００回／分の条 件で１５０時間試験し、バルブシ
ートおよびバルブの最大摩耗量を測定し、その結果を表
５〜６に示した。
６および従来バルブシートについて下記の摩耗試験を行
なった。ＳＵＨ３６の材質からなり外径が３０ｍｍの傘
部分を有するバルブを用意し、このバルブの傘部分を温
度：９００℃に保持し、さらに本発明バルブシート１〜
８、比較バルブシート１〜６および従来バルブシートを
それぞれ内部が水冷されている治具に圧入し、ガソリン
燃焼雰囲気中で着座荷重：３０ｋｇ、バルブ着座回数：
３０００回／分の条 件で１５０時間試験し、バルブシ
ートおよびバルブの最大摩耗量を測定し、その結果を表
５〜６に示した。
【００４３】
【表５】
【００４４】
【表６】
【００４５】表３〜表６に示される結果から、本発明バ
ルブシート１〜８は従来バルブシートに比べて、バルブ
シート自体の最大摩耗量および相手材であるバルブの最
大摩耗量が少ないことが分かる。しかし、この発明の範
囲から外れている成分組成を有する比較バルブシート１
〜６は、バルブシートの最大摩耗量および相手材である
バルブの最大摩耗量のうち少なくともいずれかが好まし
くない値を示すことが分かる。
ルブシート１〜８は従来バルブシートに比べて、バルブ
シート自体の最大摩耗量および相手材であるバルブの最
大摩耗量が少ないことが分かる。しかし、この発明の範
囲から外れている成分組成を有する比較バルブシート１
〜６は、バルブシートの最大摩耗量および相手材である
バルブの最大摩耗量のうち少なくともいずれかが好まし
くない値を示すことが分かる。
【００４６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の鉄基焼結
合金製バルブシートは、摩耗量が少なく、さ らに相手
材であるバルブに対する相手攻撃性が少ないことから、
エンジンなどの自動車産業の発展に大いに貢献し得るも
のである。
合金製バルブシートは、摩耗量が少なく、さ らに相手
材であるバルブに対する相手攻撃性が少ないことから、
エンジンなどの自動車産業の発展に大いに貢献し得るも
のである。
【図１】この発明の鉄基焼結合金製バルブシートの組織
の写生図である。
の写生図である。
【図２】この発明の鉄基焼結合金製バルブシートの組織
の写生図である。
の写生図である。
１ Ｆｅ基合金相 １’ 断面花びら状のＦｅ基合金相 ２ Ｃｕ基合金相 ３ 硬質粒子相
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−329007（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−66117（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−158445（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225008（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−158444（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−179390（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−202451（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−70720（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−143638（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 304 C22C 33/02 C22C 38/16 C22C 38/52 F01L 3/02
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：
０．３〜１２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８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
を有し、 かつ、Ｆｅ基合金相をＣｕ基合金相により結合してなる
素地中にマイクロビッカース硬さ（以下、ＭＨＶとい
う）：５００〜１７００の硬質粒子相が５〜３０容量％
の割合で分散しており、前記硬質粒子相は半団子状をし
た前記Ｆｅ基合金相により包囲された状態で分散してい
る組織を有することを特徴とする高強度Ｆｅ基焼結バル
ブシート。 - 【請求項２】 Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：
０．３〜１２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量
％、Ｃｏ：０．１〜１０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し、 かつＦｅ基合金相をＣｕ基合金相により結合してなる素
地中にＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相が５〜３
０容量％の割合で分散しており、前記硬質粒子相は半団
子状をした前記Ｆｅ基合金相により包囲された状態で分
散している組織を有することを特徴とする高強度Ｆｅ基
焼結バルブシート。 - 【請求項３】 Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：
０．３〜１２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量
％、Ｃｒ：０．１〜１０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し、 かつＦｅ基合金相をＣｕ基合金相により結合してなる素
地中にＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相が５〜３
０容量％の割合で分散しており、前記硬質粒子相は半団
子状をした前記Ｆｅ基合金相により包囲された状態で分
散している組織を有することを特徴とする高強度Ｆｅ基
焼結バルブシート。 - 【請求項４】 Ｃｕ：２１．８〜２８重量％、Ｎｉ：
０．３〜１２重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８重量
％、Ｃｏ：０．１〜１０重量％、Ｃｒ：０．１〜１０重
量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる
組成を有し、 かつＦｅ基合金相をＣｕ基合金相により結合してなる素
地中にＭＨＶ：５００〜１７００の硬質粒子相が５〜３
０容量％の割合で分散しており、前記硬質粒子相は半団
子状をした前記Ｆｅ基合金相により包囲された状態で分
散している組織を有することを特徴とする高強度Ｆｅ基
焼結バルブシート。
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|---|---|---|---|
| JP02695499A JP3346321B2 (ja) | 1999-02-04 | 1999-02-04 | 高強度Ｆｅ基焼結バルブシート |
| EP00101139A EP1026272B1 (en) | 1999-02-04 | 2000-01-21 | Fe-based sintered valve seat having high strength and method for producing the same |
| DE60011156T DE60011156T2 (de) | 1999-02-04 | 2000-01-21 | Aus gesinterter Legierung auf eisenbasis hergestellter Ventilsitz mit hoher Festigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung |
| KR1020000004884A KR100817457B1 (ko) | 1999-02-04 | 2000-02-01 | 고강도 Ｆｅ-기 소결 밸브시이트 및 그 제조 방법 |
| US09/497,853 US6464749B1 (en) | 1999-02-04 | 2000-02-04 | Fe-based sintered valve seat having high strength and method for producing the same |
| US09/987,548 US6641779B2 (en) | 1999-02-04 | 2001-11-15 | Fe-based sintered valve seat having high strength and method for producing the same |
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|---|---|---|---|
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| JP3346321B2 true JP3346321B2 (ja) | 2002-11-18 |
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ID=12207560
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|---|---|---|---|
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| US7892481B2 (en) * | 2005-10-12 | 2011-02-22 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Manufacturing method for wear resistant sintered member, sintered valve seat, and manufacturing method therefor |
| GB2440737A (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-13 | Federal Mogul Sintered Prod | Sintered material comprising iron-based matrix and hard particles |
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| KR20110128565A (ko) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | 현대자동차주식회사 | 엔진의 밸브 시트용 고내마모 철계 소결 합금 및 그 제조 방법과, 엔진의 밸브 시트 |
| US10391557B2 (en) | 2016-05-26 | 2019-08-27 | Kennametal Inc. | Cladded articles and applications thereof |
| US10344757B1 (en) | 2018-01-19 | 2019-07-09 | Kennametal Inc. | Valve seats and valve assemblies for fluid end applications |
| US11566718B2 (en) | 2018-08-31 | 2023-01-31 | Kennametal Inc. | Valves, valve assemblies and applications thereof |
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| CN111545746B (zh) * | 2020-04-22 | 2022-06-21 | 江苏大学 | 一种提升微波烧结铁磁性高熵合金致密度与性能的方法 |
| KR20210157552A (ko) * | 2020-06-22 | 2021-12-29 | 현대자동차주식회사 | 밸브 시트용 구리 합금 |
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| US11421679B1 (en) | 2020-06-30 | 2022-08-23 | Vulcan Industrial Holdings, LLC | Packing assembly with threaded sleeve for interaction with an installation tool |
| US12049889B2 (en) | 2020-06-30 | 2024-07-30 | Vulcan Industrial Holdings, LLC | Packing bore wear sleeve retainer system |
| CN111793764B (zh) * | 2020-07-15 | 2021-04-16 | 深圳市泛海统联精密制造股份有限公司 | 一种超低碳铁镍合金的烧结方法 |
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| USD997992S1 (en) | 2020-08-21 | 2023-09-05 | Vulcan Industrial Holdings, LLC | Fluid end for a pumping system |
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| US11434900B1 (en) | 2022-04-25 | 2022-09-06 | Vulcan Industrial Holdings, LLC | Spring controlling valve |
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| DE59006107D1 (de) * | 1989-06-09 | 1994-07-21 | Goetze Ag | Verschleissfeste Sinterlegierung, insbesondere für Ventilsitzringe von Verbrennungskraftmaschinen. |
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