JP3353484B2 - すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシートを製造する方法 - Google Patents
すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシートを製造する方法Info
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【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、苛酷な条件下でも低
い相手攻撃性で、すぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼
結合金製バルブシートを製造する方法に関するものであ
る。
い相手攻撃性で、すぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼
結合金製バルブシートを製造する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば特開昭５１−１４
６３１号、特開昭６１−１１７２５４号公報、および特
開昭６２−９６６５９号公報などに記載される通り、Ｆ
ｅ基焼結合金製バルブシートが数多く知られており、か
つこれらバルブシートを構成するＦｅ基焼結合金が、Ｆ
ｅ−Ｃ系合金の素地に、Ｃｒ−Ｆｅ系合金の硬質粒子が
分散分布した組織を有することも知られている。
６３１号、特開昭６１−１１７２５４号公報、および特
開昭６２−９６６５９号公報などに記載される通り、Ｆ
ｅ基焼結合金製バルブシートが数多く知られており、か
つこれらバルブシートを構成するＦｅ基焼結合金が、Ｆ
ｅ−Ｃ系合金の素地に、Ｃｒ−Ｆｅ系合金の硬質粒子が
分散分布した組織を有することも知られている。
【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出力化、さらに運転の高速化は
めざましく、これに伴ない、これの構造部材であるバル
ブシートの使用条件は一段と厳しさを増す状況にある
が、上記の従来Ｆｅ基焼結合金製バルブシートの場合、
より一段の苛酷な条件下での使用では硬質粒子の素地か
らの剥離が起り易く、この結果摩耗が急激に進行するよ
うになることから、比較的短時間で使用寿命に至るのが
現状である。
機関の高性能化および高出力化、さらに運転の高速化は
めざましく、これに伴ない、これの構造部材であるバル
ブシートの使用条件は一段と厳しさを増す状況にある
が、上記の従来Ｆｅ基焼結合金製バルブシートの場合、
より一段の苛酷な条件下での使用では硬質粒子の素地か
らの剥離が起り易く、この結果摩耗が急激に進行するよ
うになることから、比較的短時間で使用寿命に至るのが
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、上記の従来Ｆｅ基焼結合金製バ
ルブシートに着目し、特に硬質粒子の素地に対する密着
性向上をはかり、すぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼
結合金製バルブシートを製造すべく研究を行なった結
果、原料粉末として、重量％（質量％）［以下、％は重
量％（質量％）を示す］で、 Ｃｒ：３０〜７０％、 Ｎｉ：１〜２５％、 Ｃ：０．５〜２．５％、 を含有し、さらに Ｃｏ：５〜３０％、 Ｍｏ：５〜２５％、 Ｓｉ：０．３〜２％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
する硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末、炭素粉末、
Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、およびＭｏ粉末を用
い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、混合
し、プレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼結する
ことにより、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｎｉ：１〜１２％、 を含有し、さらに Ｃｏ：０．５〜８％、 Ｍｏ：０．５〜２％、 を含有し、さらに Ｃｏ：０．５〜８％、 Ｍｏ：０．５〜２％、 のうちの１種または２種、 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−Ｃ系合金からなる素地に、上記の原料粉末と
して用いた硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末と実質
的に同じ組成を有する硬質粒子が、５〜２５％の割合で
分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金で構成された
バルブシートを製造すると、この結果のＦｅ基焼結合金
製バルブシートは、前記硬質粒子と素地に含有するＮｉ
の相互作用で前記硬質粒子と素地との密着性が著しく向
上し、前記硬質粒子は素地に強固に結合し、苛酷な条件
下でも前記硬質粒子の素地からの剥離が著しく抑制され
るようになることから、すぐれた耐摩耗性を長期に亘っ
て発揮するという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来Ｆｅ基焼結合金製バ
ルブシートに着目し、特に硬質粒子の素地に対する密着
性向上をはかり、すぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼
結合金製バルブシートを製造すべく研究を行なった結
果、原料粉末として、重量％（質量％）［以下、％は重
量％（質量％）を示す］で、 Ｃｒ：３０〜７０％、 Ｎｉ：１〜２５％、 Ｃ：０．５〜２．５％、 を含有し、さらに Ｃｏ：５〜３０％、 Ｍｏ：５〜２５％、 Ｓｉ：０．３〜２％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
する硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末、炭素粉末、
Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、およびＭｏ粉末を用
い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、混合
し、プレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼結する
ことにより、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｎｉ：１〜１２％、 を含有し、さらに Ｃｏ：０．５〜８％、 Ｍｏ：０．５〜２％、 を含有し、さらに Ｃｏ：０．５〜８％、 Ｍｏ：０．５〜２％、 のうちの１種または２種、 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−Ｃ系合金からなる素地に、上記の原料粉末と
して用いた硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末と実質
的に同じ組成を有する硬質粒子が、５〜２５％の割合で
分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金で構成された
バルブシートを製造すると、この結果のＦｅ基焼結合金
製バルブシートは、前記硬質粒子と素地に含有するＮｉ
の相互作用で前記硬質粒子と素地との密着性が著しく向
上し、前記硬質粒子は素地に強固に結合し、苛酷な条件
下でも前記硬質粒子の素地からの剥離が著しく抑制され
るようになることから、すぐれた耐摩耗性を長期に亘っ
て発揮す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
なされるものであって、原料粉末として、 Ｃｒ：３０〜７０％、 Ｎｉ：１〜２５％、 Ｃ：０．５〜２．５％、 を含有し、さらに Ｃｏ：５〜３０％、 Ｍｏ：５〜２５％、 Ｓｉ：０．３〜２％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
する硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末、炭素粉末、
Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、およびＭｏ粉末を用
い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、混合
し、プレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼結する
ことにより、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｎｉ：１〜１２％、 を含有し、さらに Ｃｏ：０．５〜８％、 Ｍｏ：０．５〜２％、 のうちの１種または２種、 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−Ｃ系合金からなる素地に、上記の原料粉末と
して用いた硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末と実質
的に同じ組成を有する硬質粒子が、５〜２５％の割合で
分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金で構成され、
すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシート
を製造する方法に特徴を有するものである。
なされるものであって、原料粉末として、 Ｃｒ：３０〜７０％、 Ｎｉ：１〜２５％、 Ｃ：０．５〜２．５％、 を含有し、さらに Ｃｏ：５〜３０％、 Ｍｏ：５〜２５％、 Ｓｉ：０．３〜２％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
する硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末、炭素粉末、
Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、およびＭｏ粉末を用
い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、混合
し、プレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼結する
ことにより、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｎｉ：１〜１２％、 を含有し、さらに Ｃｏ：０．５〜８％、 Ｍｏ：０．５〜２％、 のうちの１種または２種、 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−Ｃ系合金からなる素地に、上記の原料粉末と
して用いた硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末と実質
的に同じ組成を有する硬質粒子が、５〜２５％の割合で
分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金で構成され、
すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシート
を製造する方法に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の方法において、硬質粒子
および素地のそれぞれのＮｉ含有量を１〜２５％および
１〜１２％としたのは、その含有量が硬質粒子および素
地のいずれかでも１％未満になると、所望の密着性を確
保することができず、一方その含有量が硬質粒子：２５
％および素地：１２％を越えると耐摩耗性が急激に低下
するようになることから、その含有量を硬質粒子：１〜
２５％、望ましくは５〜２０％、および素地：１〜１２
％、望ましくは３〜８％と定めた。
および素地のそれぞれのＮｉ含有量を１〜２５％および
１〜１２％としたのは、その含有量が硬質粒子および素
地のいずれかでも１％未満になると、所望の密着性を確
保することができず、一方その含有量が硬質粒子：２５
％および素地：１２％を越えると耐摩耗性が急激に低下
するようになることから、その含有量を硬質粒子：１〜
２５％、望ましくは５〜２０％、および素地：１〜１２
％、望ましくは３〜８％と定めた。
【０００７】
【実施例】つぎに、この発明の方法を実施例により具体
的に説明する。硬質粒子形成用原料粉末としていずれも
４７〜６９μｍの範囲内の所定の平均粒径および表１に
示される組成をもった本発明法硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆ
ｅ系合金粉末Ｉ，Ｋ，およびＭと、比較法硬質粒子形成
用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末Ｕ，Ｖ，およびＹを用意し、さ
らに素地形成用原料粉末として、いずれも粒度：１００
μｍ以下の炭素粉末、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、
およびＭｏ粉末を用意し、これら原料粉末を所定の配合
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、７ton ／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
結することにより本発明法１〜３および比較法１〜６を
それぞれ実施し、表２に示される成分組成、並びに外
径：３４mm×厚さ：７mmの寸法を有するＦｅ基焼結合金
製バルブシートを製造した。なお、上記の通り比較法１
〜６は、いずれも硬質粒子および素地の少なくともいず
れかがＮｉを合金成分として含有しないＦｅ基焼結合金
で構成されたバルブシートを製造する場合を示すもので
ある。
的に説明する。硬質粒子形成用原料粉末としていずれも
４７〜６９μｍの範囲内の所定の平均粒径および表１に
示される組成をもった本発明法硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆ
ｅ系合金粉末Ｉ，Ｋ，およびＭと、比較法硬質粒子形成
用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末Ｕ，Ｖ，およびＹを用意し、さ
らに素地形成用原料粉末として、いずれも粒度：１００
μｍ以下の炭素粉末、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、
およびＭｏ粉末を用意し、これら原料粉末を所定の配合
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、７ton ／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
結することにより本発明法１〜３および比較法１〜６を
それぞれ実施し、表２に示される成分組成、並びに外
径：３４mm×厚さ：７mmの寸法を有するＦｅ基焼結合金
製バルブシートを製造した。なお、上記の通り比較法１
〜６は、いずれも硬質粒子および素地の少なくともいず
れかがＮｉを合金成分として含有しないＦｅ基焼結合金
で構成されたバルブシートを製造する場合を示すもので
ある。
【０００８】この結果得られた各種のバルブシートにつ
いて、耐摩耗性を評価する目的で摩耗試験を行なった。
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−３６、バル
ブの加熱温度：９００℃、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）：３００〜３５０
℃、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２に示した。
いて、耐摩耗性を評価する目的で摩耗試験を行なった。
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−３６、バル
ブの加熱温度：９００℃、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）：３００〜３５０
℃、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２に示した。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【発明の効果】表３〜５に示される結果から、本発明法
１〜３によって製造されたＦｅ基焼結合金製バルブシー
トは、これを構成するＦｅ基焼結合金の硬質粒子および
素地のいずれにもＮｉを含有し、このＮｉの相互作用で
素地に対する硬質粒子の密着性が著しく向上するように
なり、さらに合金成分として、硬質粒子ではＣｏ、Ｍ
ｏ、およびＳｉ、素地ではＣｏおよびＭｏを含有するこ
とと相俟って、上記の高速運転条件でも相手攻撃性の低
い状態で、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較法
１〜６で製造されたＦｅ基焼結合金製バルブシートに見
られるように、これを構成するＦｅ基焼結合金における
硬質粒子および素地の少なくともいずれかにＮｉを含有
しない場合には、硬質粒子の素地に対する密着性が不十
分となり、硬質粒子の剥離が発生し易くなり、摩耗が急
激に進行するようになるばかりでなく、相手材（バル
ブ）の摩耗も加速するようになることが明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、硬質粒子の素
地に対する密着性の著しくすぐれたＦｅ基焼結合金で構
成されたバルブシートを製造することができ、したがっ
てこの結果のＦｅ基焼結合金製バルブシートは苛酷な条
件下でも低い相手攻撃性で、すぐれた耐摩耗性を発揮す
るのである。
１〜３によって製造されたＦｅ基焼結合金製バルブシー
トは、これを構成するＦｅ基焼結合金の硬質粒子および
素地のいずれにもＮｉを含有し、このＮｉの相互作用で
素地に対する硬質粒子の密着性が著しく向上するように
なり、さらに合金成分として、硬質粒子ではＣｏ、Ｍ
ｏ、およびＳｉ、素地ではＣｏおよびＭｏを含有するこ
とと相俟って、上記の高速運転条件でも相手攻撃性の低
い状態で、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較法
１〜６で製造されたＦｅ基焼結合金製バルブシートに見
られるように、これを構成するＦｅ基焼結合金における
硬質粒子および素地の少なくともいずれかにＮｉを含有
しない場合には、硬質粒子の素地に対する密着性が不十
分となり、硬質粒子の剥離が発生し易くなり、摩耗が急
激に進行するようになるばかりでなく、相手材（バル
ブ）の摩耗も加速するようになることが明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、硬質粒子の素
地に対する密着性の著しくすぐれたＦｅ基焼結合金で構
成されたバルブシートを製造することができ、したがっ
てこの結果のＦｅ基焼結合金製バルブシートは苛酷な条
件下でも低い相手攻撃性で、すぐれた耐摩耗性を発揮す
るのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/12 Ｃ２２Ｃ 38/12 (56)参考文献 特開 昭62−63646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−67759（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 33/02 C22C 38/00 - 38/60
Claims (1)
- 【請求項１】 原料粉末として、以下いずれも重量％
（質量％）で、 Ｃｒ：３０〜７０％、 Ｎｉ：１〜２５％、 Ｃ：０．５〜２．５％、 を含有し、さらに Ｃｏ：５〜３０％、 Ｍｏ：５〜２５％、 Ｓｉ：０．３〜２％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
する硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末、炭素粉末、
Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、およびＭｏ粉末を用
い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、混合
し、プレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼結する
ことにより、 Ｃ：０．５〜２％、 Ｎｉ：１〜１２％、 を含有し、さらに Ｃｏ：０．５〜８％、 Ｍｏ：０．５〜２％、 のうちの１種または２種、 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−Ｃ系合金からなる素地に、上記の原料粉末と
して用いた硬質粒子形成用Ｃｒ−Ｆｅ系合金粉末と実質
的に同じ組成を有する硬質粒子が、５〜２５％の割合で
分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金で構成され、
すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシート
を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21953294A JP3353484B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシートを製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21953294A JP3353484B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシートを製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0860287A JPH0860287A (ja) | 1996-03-05 |
| JP3353484B2 true JP3353484B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=16736965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21953294A Expired - Fee Related JP3353484B2 (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | すぐれた耐摩耗性を示すＦｅ基焼結合金製バルブシートを製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3353484B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6151304B2 (ja) | 2015-05-26 | 2017-06-21 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 生産性および耐食性が高く安価な硬質粉末を用いたショットピーニング用投射材 |
| JP6302530B2 (ja) * | 2016-11-02 | 2018-03-28 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 鉄基耐摩耗焼結合金用硬質粉末及び鉄基耐摩耗焼結合金 |
-
1994
- 1994-08-22 JP JP21953294A patent/JP3353484B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0860287A (ja) | 1996-03-05 |
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|---|---|---|---|
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