JP3434527B2 - Sintered alloy for valve seat - Google Patents

Sintered alloy for valve seat

Info

Publication number
JP3434527B2
JP3434527B2 JP33190792A JP33190792A JP3434527B2 JP 3434527 B2 JP3434527 B2 JP 3434527B2 JP 33190792 A JP33190792 A JP 33190792A JP 33190792 A JP33190792 A JP 33190792A JP 3434527 B2 JP3434527 B2 JP 3434527B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
alloy
valve seat
sintered alloy
sintered
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP33190792A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06179937A (en
Inventor
雅敏 西川
Original Assignee
帝国ピストンリング株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 帝国ピストンリング株式会社 filed Critical 帝国ピストンリング株式会社
Priority to JP33190792A priority Critical patent/JP3434527B2/en
Publication of JPH06179937A publication Critical patent/JPH06179937A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3434527B2 publication Critical patent/JP3434527B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、往復動内燃機関(エン
ジン)のバルブシート、より詳しくは、焼結合金製のバ
ルブシートに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve seat for a reciprocating internal combustion engine (engine), and more particularly to a valve seat made of a sintered alloy.
【0002】[0002]
【従来の技術】バルブシートはエンジンの吸気および排
気バルブと接触するように配置されて使用されるので、
過酷な熱的・機械的負荷が加わるために、高度の耐熱性
・耐摩耗性が要求されている。そこで、高硬度の高合金
粉末粒子をマトリックス中に分散させることによって、
耐摩耗性を高めた鉄系焼結合金のバルブシートが提案さ
れている(例えば、特公昭50−14603号公報での
モリブデン(Mo)粒子、特公昭57−19188号公
報でのC−Cr−Ni−Mo−Nb−Fe粒子など、さ
らにマトリックス中に二種類の硬質粒子を分散させたも
のとして、特公昭51−44483号公報でのC−Cr
−W−Co−FeおよびFe−Mo粒子、特公昭51−
13093号公報でのC−Cr−W−Co−Fe、Fe
−Mo粒子など)。これらの硬質粒子のうちで、Fe−
Mo、C−Cr−W−Co−Feは硬度が高く、C−C
r−Ni−Mo−Nb−Feは中程度の硬度であるとい
う特徴を有していた。その他NiやCrをマトリックス
に添加して、マトリックス自体の強度、耐熱性を向上さ
せることも行われている。
2. Description of the Related Art Since a valve seat is used so as to be in contact with intake and exhaust valves of an engine,
High heat resistance and wear resistance are required due to severe thermal and mechanical loads. Therefore, by dispersing high alloy powder particles of high hardness in the matrix,
A valve seat made of an iron-based sintered alloy with improved wear resistance has been proposed (for example, molybdenum (Mo) particles in Japanese Patent Publication No. 50-14603 and C-Cr- in Japanese Patent Publication No. 57-19188). As Ni-Mo-Nb-Fe particles and the like in which two kinds of hard particles are further dispersed in a matrix, C-Cr in JP-B-51-44483 is disclosed.
-W-Co-Fe and Fe-Mo particles, JP-B-51-
13093 gazette C-Cr-W-Co-Fe, Fe
-Mo particles etc.). Of these hard particles, Fe-
Mo and C-Cr-W-Co-Fe have high hardness, and C-C
The r-Ni-Mo-Nb-Fe had the characteristic of having a medium hardness. In addition, Ni and Cr are also added to the matrix to improve the strength and heat resistance of the matrix itself.
【0003】一般的に、エンジンの運転中にバルブシー
トに発生する酸化膜は、バルブとの間に介在して、バル
ブシートとバルブとの金属間接触を防止して、凝着摩耗
や焼付を防止する作用がある。しかしながら、ガスエン
ジン(例えば、コージェネレータ用)や水素エンジン等
の特殊な燃料のエンジンの場合に、燃焼が完全燃焼に近
いため、バルブシートに酸化膜がほとんど形成されな
い。このような特殊燃料の使用と過酷な負荷条件下で
は、上述したバルブシート材料を採用することができな
い。そこで、このようなエンジンに使用するバルブシー
トは、例えば、鉛合金を溶浸した焼結材料やCaF2
添加した焼結材料(特開平3−225008号公報参
照)が採用されている。
Generally, an oxide film generated on the valve seat during engine operation is present between the valve and the metal to prevent contact between the valve seat and the metal, resulting in adhesion wear and seizure. There is a preventive action. However, in the case of an engine with a special fuel such as a gas engine (for example, for a co-generator) or a hydrogen engine, since the combustion is close to complete combustion, almost no oxide film is formed on the valve seat. Under the use of such special fuel and severe load conditions, the above-mentioned valve seat material cannot be adopted. Therefore, for a valve seat used in such an engine, for example, a sintered material infiltrated with a lead alloy or a sintered material added with CaF 2 (see JP-A-3-225008) is adopted.
【0004】鉛溶浸の焼結材料では、素材焼結後に鉛浴
等を用いて再度加熱して溶浸する必要があって、生産性
が劣り、さらに、鉛溶浸時に蒸発する鉛が溶浸炉の耐久
性を低下させたり、作業環境を悪化させる。また、特開
平3−225008号公報のCaF2 添加焼結材料で
は、焼結後に鍛造を施し、再度焼結するので生産性が一
層劣る。
[0004] In the case of a lead infiltration sintered material, it is necessary to reheat and infiltrate by using a lead bath or the like after the material is sintered, so that the productivity is inferior. It lowers the durability of the furnace and deteriorates the working environment. Further, the CaF 2 -added sintered material disclosed in JP-A-3-225008 is further inferior in productivity because it is subjected to forging after sintering and then sintered again.
【0005】そこで、本発明者は、硬度の異なる二種類
の硬質粒子とCaF2 をマトリックス中に分散させたバ
ルブシート用焼結合金を特願平4−13249号(平成
4年1月28日出願)で提案した。また、Al23
含む非金属鉱物、硬質合金粒子をマトリックスに分散し
た焼結合金が特開平2−122052号公報で提案され
ている。
Therefore, the present inventor has proposed a sintered alloy for a valve seat, in which two kinds of hard particles having different hardness and CaF 2 are dispersed in a matrix, in Japanese Patent Application No. 4-13249 (Jan. 28, 1992). Application) Further, a non-metallic mineral containing Al 2 O 3 and a sintered alloy in which hard alloy particles are dispersed in a matrix have been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 122052 .
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】内燃機関の高出力化に
伴い、バルブシートはより高度の耐熱性、耐摩耗性が必
要になり、特に、フェース面に酸化膜が形成されない摩
耗条件下で、あるいは、酸化膜自体の耐摩耗性・潤滑性
では対応しきれないような過酷な摩耗条件下において
は、硬質合金粒子と固体潤滑剤(CaF2 )を分散させ
た焼結合金は、高温時での自分自身の耐摩耗性が十分で
なく、一方、硬質合金粒子とセラミックス粒子(Al
2O3 )を分散させた焼結合金は相手材のバルブに対する
攻撃性が大きい。
With the increase in power of internal combustion engines, valve seats are required to have higher heat resistance and wear resistance, and particularly under wear conditions in which an oxide film is not formed on the face surface. Alternatively, under severe wear conditions where the wear resistance and lubricity of the oxide film itself are not sufficient, the sintered alloy in which the hard alloy particles and the solid lubricant (CaF 2 ) are dispersed is Their own wear resistance is not sufficient, while hard alloy particles and ceramic particles (Al
The sintered alloy in which 2 O 3 ) is dispersed has a great attacking property against the valve of the mating material.
【0007】本発明の目的は、過酷な摩耗条件、特に、
フェース面に酸化膜が形成されない摩耗条件の下で使用
でき、それ自身の耐摩耗性が優れかつ相手攻撃性の小さ
いバルブシート用焼結合金を提供することである。
It is an object of the present invention to meet severe wear conditions, especially
It is intended to provide a sintered alloy for a valve seat, which can be used under a wear condition in which an oxide film is not formed on the face surface, has excellent wear resistance of itself, and has a small opponent attack property.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、その要旨は、焼結合金ス
ケルトンのマトリックスが、金型用合金工具鋼粉を原料
として含むとともに、 炭素 :1.0〜1.3wt%、 クロム:1.5〜3.4wt%、 残部Feおよび不可避的不純物からなり、前記焼結合金
スケルトンのマトリックス中に、 炭素 :1〜4wt%、 クロム :10〜30wt%、 ニッケル :2〜15wt%、 モリブデン:10〜30wt%、 コバルト :20〜40wt%、 ニオブ :1〜5wt%、 残部Feおよび不可避的不純物からなる硬度HV500
〜900の硬質粒子(A)と、硬度HV1000以上の
硬質合金粒子であるフェロモリブデン粒子(B)と窒化
チタン、窒化珪素の1種または2種の硬度HV1500
以上のセラミックス粒子(C)と、CaF2 粒子(D)
とが、前記焼結合金スケルトンに対し、 A:20〜30wt%、 B:1〜10wt%、 C:1〜10wt%、 D:0.5〜7wt%、ただし、A+B+C:40wt%未
満、 の割合で分散されており、かつ前記スケルトンの空孔に
銅ないし銅合金が前記焼結合金スケルトンに対し、10
〜20wt%溶浸されていることを特徴とするバルブシー
ト用焼結合金。
The present invention has been made to solve the above problems, and its gist is that a matrix of a sintered alloy skeleton contains a die alloy tool steel powder as a raw material, and Carbon: 1.0 to 1.3 wt%, Chromium: 1.5 to 3.4 wt%, balance Fe and unavoidable impurities in the matrix of the sintered alloy skeleton, Carbon: 1 to 4 wt%, Chromium: 10 to 30 wt%, nickel: 2 to 15 wt%, molybdenum: 10 to 30 wt%, cobalt: 20 to 40 wt%, niobium: 1 to 5 wt%, hardness HV500 consisting of balance Fe and unavoidable impurities
To 900 hard particles (A), ferromolybdenum particles (B) that are hard alloy particles having a hardness of HV1000 or more, and one or two hardnesses of titanium nitride and silicon nitride, HV1500.
The above ceramic particles (C) and CaF 2 particles (D)
With respect to the sintered alloy skeleton, A: 20 to 30 wt%, B: 1 to 10 wt%, C: 1 to 10 wt%, D: 0.5 to 7 wt%, provided that A + B + C: less than 40 wt% And the copper or copper alloy is dispersed in the pores of the skeleton in a proportion of 10 with respect to the sintered alloy skeleton.
A sintered alloy for a valve seat, which is infiltrated in an amount of up to 20 wt%.
【0009】また、本発明は、上記(1)において、前
記セラミックス粒子(C)が窒化チタン粒子であること
を特徴とするバルブシート用焼結合金、である。
Further , the present invention provides the above-mentioned (1) above.
The ceramic particles (C) are titanium nitride particles.
A sintered alloy for a valve seat, which is characterized by:
【0010】更に、本発明は、上記(1)において、前
記金型用合金鋼粉がSKD11粉であり、前記焼結合金
スケルトンに対し、5〜15wt%含まれていることを特
徴とするバルブシート用焼結合金、である。なお、スケ
ルトンのマトリックスが焼戻しマルテンサイト組織を有
することも望ましい。
Furthermore, the present invention provides the above-mentioned (1),
The alloy steel powder for a metal mold is SKD11 powder, and the sintered alloy
It is a sintered alloy for valve seats, characterized in that it is contained in an amount of 5 to 15 wt% with respect to the skeleton . It is also desirable that the skeleton matrix has a tempered martensite structure.
【0011】[0011]
【作用】本発明では、マトリックス中の分散粒子が、硬
質合金粒子と固体潤滑剤(CaF2 )だけであると高温
時での耐摩耗性が十分でなく、また、硬質合金粒子とセ
ラミックス粒子(Al2O3 )だけであると相手材攻撃性が
大きいことを考慮して、これら硬質合金粒子、固体潤滑
剤およびセラミックス粒子を併用して、耐摩耗性を向上
させかつ相手攻撃性を小さくする。CaF2 粒子を固体
潤滑剤として用いて、金属接触による凝着摩耗を抑制
し、焼結合金のマトリックス中に分散させる硬度の異な
る3種類の粒子とその割合との最適化およびマトリック
スの強化を図ることにより、バルブシート(焼結合金)
自身の摩耗が少なく、かつ摺接相手材のバルブを摩耗さ
せることが少ないようにしている。そして、これら4種
類の粒子とマトリックスからなる焼結スケルトンだけで
は、強度が十分でないので、これを補償するために銅な
いし銅合金の溶浸を行っている。さらに、金型用合金工
具鋼(SKD11)粒子を添加してマトリックスの耐熱
性を向上させている。
In the present invention, if the dispersed particles in the matrix are only the hard alloy particles and the solid lubricant (CaF 2 ), the wear resistance at high temperature is not sufficient, and the hard alloy particles and the ceramic particles ( Considering the fact that Al 2 O 3 ) alone has a great attacking property against the partner material, these hard alloy particles, solid lubricants and ceramic particles are used together to improve wear resistance and reduce the partner attacking property. . CaF 2 particles are used as a solid lubricant to suppress cohesive wear due to metal contact, to optimize three types of particles having different hardnesses and their proportions to be dispersed in a matrix of a sintered alloy, and to strengthen the matrix. By this, valve seat (sintered alloy)
The wear of the valve itself, which is the material of sliding contact, is minimized. Since the strength is not sufficient only with a sintered skeleton composed of these four types of particles and a matrix, copper or a copper alloy is infiltrated to compensate for this. Further, alloy tool steel for molds (SKD11) particles are added to improve the heat resistance of the matrix.
【0012】マトリックスの組成について、炭素(C)
はマトリックスを強化し、急冷によるマルテンサイト組
織を与える。このC量が、1.0wt%未満では、十分なマ
ルテンサイト組織が得られず、一方、1.3wt%を越える
とセメンタイトが析出し脆化する。クロム(Cr)はマ
トリックスに固溶してその高温強度を高め、硬質合金粒
子の脱落あるいはマトリックスへの沈み込みを防止す
る。このCr量が、1.5wt%未満では、これらの効果が
乏しく、一方、3.4wt%を越えると、添加の割に高温強
度の改善が少なく、焼結性が阻害される。
Regarding the composition of the matrix, carbon (C)
Strengthens the matrix and gives a martensitic structure by quenching. If the C content is less than 1.0 wt%, a sufficient martensitic structure cannot be obtained, while if it exceeds 1.3 wt%, cementite precipitates and becomes brittle. Chromium (Cr) forms a solid solution in the matrix to enhance its high temperature strength and prevents the hard alloy particles from falling off or sinking into the matrix. If the amount of Cr is less than 1.5 wt%, these effects are poor. On the other hand, if it exceeds 3.4 wt%, the improvement in high temperature strength is small relative to the addition, and the sinterability is impaired.
【0013】マトリックス中に分散する2種類の硬質合
金粒子(A)および(B)は、マトリックスの耐摩耗性
を高めるものであり、硬度HV500〜900の硬質合
金粒子(A)のみでは、マトリックスの摩耗が大きくな
り、他方、硬度HV1000以上の硬質合金粒子(B)
のみでは相手材バルブの摩耗が大きくなってしまうの
で、バランスを考慮してこれら2種類の硬質合金粒子を
併用する。
The two types of hard alloy particles (A) and (B) dispersed in the matrix enhance the wear resistance of the matrix, and the hard alloy particles (A) having a hardness of HV500 to 900 alone are sufficient for forming the matrix. Hard alloy particles (B) with increased wear and hardness of HV 1000 or more
Since the wear of the valve of the mating material will increase if only with these, these two types of hard alloy particles are used in combination in consideration of balance.
【0014】硬質合金粒子(A)の割合が、20wt%未
満では十分な耐摩耗性が得られず、30wt%を越えると
該硬質粒子とマトリックスとの結合力が低下し、粉末成
形時にクラックが入りやすくなって成形が難しくなり、
成形用金型の寿命が短くなり、かつ焼結時の寸法変化
(収縮)が大きいものとなる。そして、硬質合金粒子
(B)の割合が、1wt%未満では添加の効果がなく、1
0wt%を越えると粉末成形時にクラックが入りやすくな
って成形が難しくなり、成形用金型の寿命が短くなり、
かつ相手材のバルブフェース部の摩耗が大きくなってし
まう。硬質合金粒子(A)は、Fe−Cr、Fe−M
o、Fe−Nb、Ni、Co、黒鉛などの材料を下記の
組成となるように配合し、溶解し、鋳造して鋼塊とし、
該鋼塊を機械的に粉砕し、分級して150メッシュ以下
の合金粉末としたものが好ましい。
If the proportion of the hard alloy particles (A) is less than 20% by weight, sufficient wear resistance cannot be obtained, and if it exceeds 30% by weight, the bonding force between the hard particles and the matrix is lowered and cracks are generated during powder molding. It becomes easy to enter and molding becomes difficult,
The life of the molding die is shortened, and the dimensional change (shrinkage) during sintering becomes large. If the proportion of the hard alloy particles (B) is less than 1 wt%, the effect of addition is not obtained and 1
If it exceeds 0 wt%, cracks are likely to occur during powder molding, molding becomes difficult, and the life of the molding die is shortened.
Moreover, the wear of the valve face portion of the mating material becomes large. Hard alloy particles (A) are Fe-Cr, Fe-M
Materials such as o, Fe-Nb, Ni, Co and graphite are blended so as to have the following composition, melted and cast into a steel ingot,
It is preferable that the steel ingot is mechanically crushed and classified to obtain an alloy powder having a size of 150 mesh or less.
【0015】炭素: 1〜 4 wt% クロム: 10〜30 wt% ニッケル: 2〜15 wt% モリブデン:10〜30 wt% コバルト: 20〜40 wt% ニオブ: 1〜 5 wt% 鉄および不可避的不純物: 残部 この合金粉末粒子はこの組成範囲内で該粒子の硬度(H
V500〜900)を含めた機械的特性を適宜調整でき
る。なお、この合金粉末は本出願人が特公昭57−19
188号公報にて提案したものである。
Carbon: 1-4 wt% Chromium: 10-30 wt% Nickel: 2-15 wt% Molybdenum: 10-30 wt% Cobalt: 20-40 wt% Niobium: 1-5 wt% Iron and unavoidable impurities The balance is such that the alloy powder particles have hardness (H
The mechanical characteristics including V500 to 900) can be adjusted appropriately. This alloy powder is manufactured by
It was proposed in Japanese Patent No. 188.
【0016】そして、硬質合金粒子(B)は、200メ
ッシュ以下の低炭素フェロモリブデン粒子(粉末)であ
ることが好ましいが、硬度HV1000以上に硬い粒子
であれば、タングステン(W)を含む高合金(C−Cr
−W−Co系合金やC−Cr−W−Fe系合金)の硬質
粒子などであってもよい。
The hard alloy particles (B) are preferably low carbon ferro-molybdenum particles (powder) of 200 mesh or less, but if the particles are harder than HV1000, a high alloy containing tungsten (W). (C-Cr
Hard particles such as —W—Co alloy and C—Cr—W—Fe alloy) may be used.
【0017】セラミックス粒子(C)はその硬度が高く
かつ安定な窒化チタン(TiN)、窒化珪素(Si
3 )などが使用でき、1wt%未満では高温時の耐摩耗
性が十分でなく、10wt%を越えると成形性が阻害さ
れ、強度および靱性の低下を招き、かつ相手材への攻撃
性が大きくなってしまう。
The ceramic particles (C) have high hardness and stable titanium nitride (TiN) and silicon nitride (Si).
N 3 ), etc. can be used, and if it is less than 1 wt%, the wear resistance at high temperature is not sufficient, and if it exceeds 10 wt%, the formability is impaired, the strength and toughness are deteriorated, and the attacking property to the mating material is deteriorated. It gets bigger.
【0018】CaF2 粒子は、高温で安定な固体潤滑剤
であり、バルブシートとバルブとの金属間接触を防止し
て凝着摩耗を抑制する作用があり、0.5wt%未満では
摩耗量を低減させる効果が乏しく、7wt%を越えるとバ
ルブシートの強度低下を招き、かつ摩耗量が増加するよ
うになる。また、ディーゼルエンジン用排気バルブシー
トでの場合には、CaF2 粒子は脱落し易くなる。他の
固体潤滑材(二硫化モリブデン<MoS2 >、黒鉛)に
おいて、MoS2 系の固体潤滑材は焼結時の熱で分解し
易く、そして、黒鉛は焼結殿に必要な量、分散状態で析
出させることが難しいので、このような欠点のないCa
2 が焼結させる固体潤滑材として優れている。
The CaF 2 particles are a solid lubricant stable at high temperature and have an action of preventing metal-metal contact between the valve seat and the valve to suppress cohesive wear. If it exceeds 7 wt%, the strength of the valve seat will be reduced and the amount of wear will increase. Moreover, in the case of an exhaust valve seat for a diesel engine, CaF 2 particles tend to fall off. In other solid lubricants (molybdenum disulfide <MoS 2 >, graphite), MoS 2 -based solid lubricants are easily decomposed by heat during sintering, and the amount of graphite required for the sintering is in a dispersed state. Since it is difficult to precipitate with Ca, Ca without such defects
F 2 is excellent as a solid lubricant for sintering.
【0019】さらに、上述した硬質粒子A、BおよびC
の合計割合が、40wt%を越えると粉末成形時にクラッ
クが入りやすくなり成形性が阻害され、成形用金型の寿
命が短くなってしまう。金型用合金工具鋼(例えば、S
KD11)粒子はマトリックスの耐熱性を高める効果が
あり、その為に添加され、5wt%未満ではその効果が乏
しく、15wt%を越えると圧粉成形体にクラック(亀
裂)が入り易くなり、かつ高温強度の増加も飽和する。
Further, the above-mentioned hard particles A, B and C
If the total ratio of the above exceeds 40 wt%, cracks are likely to occur during powder molding, the moldability is impaired, and the life of the molding die is shortened. Alloy tool steel for molds (for example, S
KD11) particles have the effect of increasing the heat resistance of the matrix. Therefore, if less than 5% by weight, the effect is poor, and if more than 15% by weight, the green compact tends to crack, and high temperature The increase in strength is also saturated.
【0020】上述した要件を満たした焼結体はそのスケ
ルトンに空孔があり、この空孔をその空孔量に依存して
10〜20wt%の溶浸量にて銅ないし銅合金で満たすな
らば、焼結体の強度および熱伝導性を高めることによ
り、耐摩耗性・耐熱性を高めることができる。20wt%
を越えると、高温強度、クリープ強度が低下する。
The sintered body satisfying the above-mentioned requirements has pores in the skeleton, and if the pores are filled with copper or a copper alloy at an infiltration amount of 10 to 20 wt% depending on the amount of the pores. For example, the wear resistance and heat resistance can be improved by increasing the strength and thermal conductivity of the sintered body. 20 wt%
If it exceeds, the high temperature strength and the creep strength will decrease.
【0021】[0021]
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例および比較例によって本発明を詳細に説明する。実
施例および比較例の焼結合金を製造するのに使用する原
料粉末を用意する。硬質粒子(A)としては、Fe−C
r、Fe−Mo、Fe−Nb、Ni、Coおよび黒鉛を
下記記載の組成となるように配合し、溶解し、鋳造して
鋼塊とし、該鋼塊を機械的に粉砕し、分級して150メ
ッシュ以下の合金粉末とする。 炭素: 2 wt% クロム: 20 wt% ニッケル: 8 wt% モリブデン: 20 wt% コバルト: 32 wt% ニオブ: 2 wt% 鉄および不可避的不純物: 残部 このようにして、硬度HV600〜800、最大粒径1
00μm、平均粒径50μmの硬質粒子(A)を用意す
る。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments and comparative examples of the present invention. Raw material powders used for producing the sintered alloys of Examples and Comparative Examples are prepared. As the hard particles (A), Fe-C
r, Fe-Mo, Fe-Nb, Ni, Co and graphite were blended so as to have the composition described below, melted, cast into a steel ingot, and the steel ingot was mechanically crushed and classified. The alloy powder is 150 mesh or less. Carbon: 2 wt% Chromium: 20 wt% Nickel: 8 wt% Molybdenum: 20 wt% Cobalt: 32 wt% Niobium: 2 wt% Iron and unavoidable impurities: balance In this way, hardness HV600-800, maximum particle size 1
Hard particles (A) having a diameter of 00 μm and an average particle diameter of 50 μm are prepared.
【0022】硬質粒子(B)としては、硬度HV130
0、最大粒径75μm、平均粒径30μmの低炭素フェ
ロモリブデン粉末を用意する。セラミックス粒子(C)
としては、硬度HV2000以上、最大粒径44μm、
平均粒径10μmの窒化チタンを用意する。
Hard particles (B) have a hardness of HV130.
0, a low-carbon ferro-molybdenum powder having a maximum particle size of 75 μm and an average particle size of 30 μm is prepared. Ceramic particles (C)
The hardness is HV2000 or more, the maximum particle size is 44 μm,
Titanium nitride having an average particle size of 10 μm is prepared.
【0023】また、CaF2 粒子(D)としては、最大
粒径150μm、平均粒径45μmの粉末を用意する。
鉄系焼結合金(スケルトン)のマトリックスを構成する
材料として、SKD11鋼粉、Fe−3%Cr鋼粉およ
び黒鉛(C)粉末を用意する。SKD11鋼粉は、最大
粒径160μm、平均粒径60μmのものである。
As CaF 2 particles (D), powder having a maximum particle size of 150 μm and an average particle size of 45 μm is prepared.
SKD11 steel powder, Fe-3% Cr steel powder, and graphite (C) powder are prepared as materials forming the matrix of the iron-based sintered alloy (skeleton). The SKD11 steel powder has a maximum particle size of 160 μm and an average particle size of 60 μm.
【0024】これらの原料粉末を表1に示すように所定
割合で用意し、ステアリン酸亜鉛を1wt%添加して混合
し、成型圧力7トン/cm2 で圧縮成型して圧粉成形体
(密度:6.0〜6.7g/cm3 、リング形状)を形成す
る。この成形体の上部に所定量の溶浸用銅合金(例え
ば、Cu−Fe−Mn系合金)を配置して、アンモニア
分解ガス雰囲気中で、1120℃の温度にて30分間焼
結を行う。この焼結と同時に溶浸も行われ、銅合金の溶
浸量は成形体(スケルトン)密度がこの範囲の時には、
溶浸量は10〜20wt%の範囲にある。
As shown in Table 1, these raw material powders were prepared in a predetermined ratio, 1 wt% of zinc stearate was added and mixed, and compression molding was carried out at a molding pressure of 7 ton / cm 2 to obtain a powder compact (density). : 6.0 to 6.7 g / cm 3 , ring shape) is formed. A predetermined amount of a copper alloy for infiltration (for example, a Cu-Fe-Mn-based alloy) is placed on the top of this compact, and sintering is performed at a temperature of 1120 ° C for 30 minutes in an ammonia decomposition gas atmosphere. Infiltration is performed at the same time as this sintering, and the infiltration amount of the copper alloy is as follows when the compact (skeleton) density is in this range.
The infiltration amount is in the range of 10 to 20 wt%.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】表1に示すように、試料No.1〜3,
5,6が本発明の実施例であり、試料No.7,8,1
0〜13が比較例である。試料No.7,8および10
は硬質粒子(C)が限定範囲よりも少ない、試料No.
11は硬質合金粒子(B)が本発明の限定範囲よりも少
ない場合であり、試料No.12はセラミックス粒子
(D)が無い場合であり、そして試料No.13は硬質
合金粒子(A+B)およびセラミックス粒子(D)が無
く、銅溶浸せずに焼結鍛造した場合である。
As shown in Table 1, the sample No. 1-3,
Sample Nos. 5 and 6 are examples of the present invention. 7,8,1
0 to 13 are comparative examples. Sample No. 7, 8 and 10
Is a sample having less hard particles (C) than the limited range.
Sample No. 11 is a case where the hard alloy particles (B) are less than the limited range of the present invention. No. 12 is the case where there are no ceramic particles (D), and Sample No. No. 13 is a case where there is no hard alloy particle (A + B) and ceramic particle (D), and sintering forging is performed without infiltration with copper.
【0027】得られる焼結合金リング(バルブシート)
を機械加工してからサブゼロ処理を含む焼入・焼戻し処
理を施して、マトリックスが焼戻しマルテンサイト組織
を有するようにする。この処理はバルブシートのシリン
ダヘッドからの脱落を抑制防止することに寄与する。そ
して、仕上げ加工を施す。得られた焼結合金リング(バ
ルブシート)を図1に示すようなバルブシート摩耗試験
機に取り付けて下記条件で摩耗試験を行い、バルブシー
トおよび相手材のバルブのフェース面の摩耗を測定す
る。バルブシートの加熱をガスバーナにて行い、その際
に、バルブシートの表面に酸化膜が生じないようにガス
バーナの燃焼状態を完全燃焼とする。
Obtained sintered alloy ring (valve seat)
Is machined and then subjected to a quenching / tempering treatment including a subzero treatment so that the matrix has a tempered martensite structure. This process contributes to prevent the valve seat from falling off the cylinder head. Then, finish processing is performed. The obtained sintered alloy ring (valve seat) is attached to a valve seat wear tester as shown in FIG. 1 and a wear test is conducted under the following conditions to measure the wear of the valve seat and the face surface of the mating valve. The valve seat is heated by the gas burner, and the combustion state of the gas burner is set to complete combustion so that no oxide film is formed on the surface of the valve seat.
【0028】試験条件: バルブ材料: STL#12(ステライト合
金) バルブシート温度: 300℃ カムシャフト回転数: 2000rpm 試験時間: 10時間
Test conditions: Valve material: STL # 12 (Stellite alloy) Valve seat temperature: 300 ° C Camshaft rotation speed: 2000 rpm Test time: 10 hours
【0029】なお、バルブシート摩耗試験機は、図1に
示すように、枠1のシートホルダー2に嵌め込まれた焼
結合金リング(バルブシート)3に対して、バルブ4の
フェース面がスプリング5によって当接するようになっ
ている。バルブ4は、電動機6で回転するカムシャフト
7によってロッド8を介して上方へ持ち上げられ、スプ
リング5で戻され、このような往復運動で焼結合金リン
グ(バルブシート)3に当たる。そして、バルブ4をガ
スバーナー9にて加熱し、焼結合金リング(バルブシー
ト)3の温度を熱電対10で測定している。バルブ4、
スプリング5、カムシャフト8、ロッド8などはエンジ
ン実機部品を用いている。
In the valve seat abrasion tester, as shown in FIG. 1, the face surface of the valve 4 is the spring 5 against the sintered alloy ring (valve seat) 3 fitted in the seat holder 2 of the frame 1. To abut. The valve 4 is lifted upward by the cam shaft 7 rotated by the electric motor 6 via the rod 8, returned by the spring 5, and hits the sintered alloy ring (valve seat) 3 by such a reciprocating motion. Then, the valve 4 is heated by the gas burner 9, and the temperature of the sintered alloy ring (valve seat) 3 is measured by the thermocouple 10. Valve 4,
Parts such as the spring 5, the camshaft 8 and the rod 8 are actual engine parts.
【0030】得られた摩耗量測定値を表1に示す。これ
らの摩耗量結果から、本発明に係るバルブシート(試料
No.1〜3,5,6)では、バルブシート自身の摩耗
量および相手材バルブの摩耗量の両方とも比較例の場合
よりも少ないことが分かる。また、酸化膜の生成がなか
ったことを、試験後にバルブシート(試料)の摺動面お
よび断面組織を観察して確認した。なお、本発明に係る
バルブシートを、特公昭56−44123号公報にて提
案されたような異なる組成の基層と当接層とからなる2
層複合焼結バルブシートで当接層に使用することもでき
る。
Table 1 shows the obtained measured values of wear amount. From these wear amount results, in the valve seat according to the present invention (Sample Nos. 1 to 3 , 5, 6 ), both the wear amount of the valve seat itself and the wear amount of the mating material valve are smaller than those in the comparative example. I understand. Further, it was confirmed by observing the sliding surface and cross-sectional structure of the valve seat (sample) after the test that no oxide film was formed. The valve seat according to the present invention comprises a base layer and a contact layer having different compositions as proposed in Japanese Patent Publication No. 56-44123.
It can also be used for the contact layer in a layer composite sintered valve seat.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る焼結
合金バルブシートでは、固体潤滑剤のCaF2 添加、2
種類の硬質合金粒子とセラミックス粒子の組合せ、マト
リックスの強化、合金工具鋼添加の耐熱性向上およびス
ケルトンの溶浸強化によって、酸化膜の生じない特殊燃
料での過酷な負荷条件においてもバルブシート自身の耐
摩耗性が優れかつ相手材のバルブの摩耗をあまり招かな
い。また、従来の焼結合金バルブシート製造方法に準じ
て本発明に係るバルブシートを容易に製造することがで
きる。
As explained above, in the sintered alloy valve seat according to the present invention, CaF 2 addition to the solid lubricant, 2
By combining hard alloy particles of various types and ceramic particles, strengthening the matrix, improving the heat resistance of alloy tool steel addition, and infiltration strengthening of the skeleton, even if the valve seat itself is subjected to severe load conditions with a special fuel that does not generate an oxide film. Has excellent wear resistance and does not cause much wear of the mating valve. Further, the valve seat according to the present invention can be easily manufactured according to the conventional method for manufacturing a sintered alloy valve seat.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】バルブシート摩耗機の概略部分断面図である。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a valve seat abrasion machine.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1…枠 2…シートホルダー 3…バルブシート(焼結合金リング) 4…バルブ 5…スプリング 7…カムシャフト 8…ロッド 1 ... frame 2 ... Sheet holder 3 ... Valve seat (sintered alloy ring) 4 ... Valve 5 ... Spring 7 ... Camshaft 8 ... Rod
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01L 3/02 F01L 3/02 F (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 33/02 B22F 3/00 C22C 38/00 - 38/60 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01L 3/02 F01L 3/02 F (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C22C 33/02 B22F 3 / 00 C22C 38/00-38/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】 焼結合金スケルトンのマトリックスが、
    金型用合金工具鋼粉を原料として含むとともに、 炭素 :1.0〜1.3wt%、 クロム:1.5〜3.4wt%、 残部Feおよび不可避的不純物からなり、前記焼結合金
    スケルトンのマトリックス中に、 炭素 :1〜4wt%、 クロム :10〜30wt%、 ニッケル :2〜15wt%、 モリブデン:10〜30wt%、 コバルト :20〜40wt%、 ニオブ :1〜5wt%、 残部Feおよび不可避的不純物からなる硬度HV500
    〜900の硬質粒子(A)と、硬度HV1000以上の
    硬質合金粒子であるフェロモリブデン粒子(B)と窒化
    チタン、窒化珪素の1種または2種の硬度HV1500
    以上のセラミックス粒子(C)と、CaF2 粒子(D)
    とが、前記焼結合金スケルトンに対し、 A:20〜30wt%、 B:1〜10wt%、 C:1〜10wt%、 D:0.5〜7wt%、ただし、A+B+C:40wt%未
    満、 の割合で分散されており、かつ前記スケルトンの空孔に
    銅ないし銅合金が前記焼結合金スケルトンに対し、10
    〜20wt%溶浸されていることを特徴とするバルブシー
    ト用焼結合金。
    1. A matrix of sintered alloy skeletons comprising:
    In addition to including alloy tool steel powder for molds as a raw material, carbon: 1.0 to 1.3 wt%, chromium: 1.5 to 3.4 wt%, balance Fe and unavoidable impurities. In the matrix, carbon: 1 to 4 wt%, chromium: 10 to 30 wt%, nickel: 2 to 15 wt%, molybdenum: 10 to 30 wt%, cobalt: 20 to 40 wt%, niobium: 1 to 5 wt%, balance Fe and unavoidable HV500 consisting of static impurities
    To 900 hard particles (A), ferromolybdenum particles (B) that are hard alloy particles having a hardness of HV1000 or more, and one or two hardnesses of titanium nitride and silicon nitride, HV1500.
    The above ceramic particles (C) and CaF 2 particles (D)
    With respect to the sintered alloy skeleton, A: 20 to 30 wt%, B: 1 to 10 wt%, C: 1 to 10 wt%, D: 0.5 to 7 wt%, provided that A + B + C: less than 40 wt% And the copper or copper alloy is dispersed in the pores of the skeleton in a proportion of 10 with respect to the sintered alloy skeleton.
    A sintered alloy for a valve seat, which is infiltrated in an amount of up to 20 wt%.
  2. 【請求項2】 前記セラミックス粒子(C)が窒化チタ
    ン粒子であることを特徴とする請求項1記載のバルブシ
    ート用焼結合金。
    2. The ceramic particles (C) are titanium nitride.
    The valve system according to claim 1, wherein the valve system is a particle.
    Sintered alloy for steel sheets.
  3. 【請求項3】 前記金型用合金鋼粉がSKD11粉であ
    り、前記焼結合金スケルトンに対し、5〜15wt%含ま
    れていることを特徴とする請求項1記載のバルブシート
    用焼結合金。
    3. The alloy steel powder for a die is SKD11 powder.
    The sintered alloy for a valve seat according to claim 1 , wherein the sintered alloy is contained in an amount of 5 to 15 wt% with respect to the sintered alloy skeleton .
JP33190792A 1992-12-11 1992-12-11 Sintered alloy for valve seat Expired - Fee Related JP3434527B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33190792A JP3434527B2 (en) 1992-12-11 1992-12-11 Sintered alloy for valve seat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33190792A JP3434527B2 (en) 1992-12-11 1992-12-11 Sintered alloy for valve seat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06179937A JPH06179937A (en) 1994-06-28
JP3434527B2 true JP3434527B2 (en) 2003-08-11

Family

ID=18248972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33190792A Expired - Fee Related JP3434527B2 (en) 1992-12-11 1992-12-11 Sintered alloy for valve seat

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3434527B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3312585B2 (en) * 1997-11-14 2002-08-12 三菱マテリアル株式会社 Valve seat made of Fe-based sintered alloy with excellent wear resistance
CN1097639C (en) * 1998-07-21 2003-01-01 株式会社丰田中央研究所 Titanium-based composition material, method for producing the same and engine valve
GB2440737A (en) * 2006-08-11 2008-02-13 Federal Mogul Sintered Prod Sintered material comprising iron-based matrix and hard particles
KR101380443B1 (en) * 2007-12-27 2014-04-02 두산인프라코어 주식회사 Method of presuming a temperature of at least one part of an engine combustor units using a thermometric device
KR20190113914A (en) 2017-02-03 2019-10-08 르노 에스.아.에스. Sliding member and sliding member of internal combustion engine
JP6842345B2 (en) * 2017-04-04 2021-03-17 トヨタ自動車株式会社 Abrasion-resistant iron-based sintered alloy manufacturing method
EP3825442A4 (en) 2018-07-19 2021-06-30 Nissan Motor Co., Ltd. Sliding member

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06179937A (en) 1994-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3926320B2 (en) Iron-based sintered alloy valve seat and method for manufacturing the same
JP3520093B2 (en) Secondary hardening type high temperature wear resistant sintered alloy
JP4368245B2 (en) Hard particle dispersion type iron-based sintered alloy
JP3928782B2 (en) Method for producing sintered alloy for valve seat
KR101245069B1 (en) A powder metal engine composition
JPH10226855A (en) Valve seat for internal combustion engine made of wear resistant sintered alloy
EP0711845B1 (en) Wear-resistant sintered ferrous alloy for valve seat
JP3434527B2 (en) Sintered alloy for valve seat
WO2015141331A1 (en) Valve seat constituted of iron-based sintered alloy
JP3186816B2 (en) Sintered alloy for valve seat
JP3763782B2 (en) Method for producing wear-resistant iron-based sintered alloy material for valve seat
JP4335189B2 (en) Combining valve and valve seat for internal combustion engine
KR950014353B1 (en) Process for making sintering alloy of valve sheet and article made thereby
JP3784926B2 (en) Ferrous sintered alloy for valve seat
JP3492088B2 (en) Method for manufacturing joint valve seat made of sintered alloy and joint valve seat material
JP2003166025A (en) Hard-grain dispersion type sintered alloy and manufacturing method therefor
JP3573872B2 (en) Method of manufacturing sintered alloy joint valve seat and sintered alloy material for joint valve seat
JPH05179390A (en) Sintered alloy for valve seat
JP3763605B2 (en) Sintered alloy material for valve seats
JP3440008B2 (en) Sintered member
JP3264092B2 (en) Wear-resistant iron-based sintered alloy and method for producing the same
JPH108223A (en) Production of joining type valve seat made of sintered alloy, and sintered alloy material for joining type valve seat
JP2002220645A (en) Iron-based sintered alloy of hard-particle dispersion type
JP3068127B2 (en) Wear-resistant iron-based sintered alloy and method for producing the same
JP2000239809A (en) Fe BASE SINTERED ALLOY FOR VALVE SEAT OR THE LIKE

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090530

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100530

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees