JPH02104636A - バルブシート用鉄基焼結合金 - Google Patents
バルブシート用鉄基焼結合金Info
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- JPH02104636A JPH02104636A JP25536388A JP25536388A JPH02104636A JP H02104636 A JPH02104636 A JP H02104636A JP 25536388 A JP25536388 A JP 25536388A JP 25536388 A JP25536388 A JP 25536388A JP H02104636 A JPH02104636 A JP H02104636A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、内燃機関のバルブシート用鉄基焼結合金に関
する。
する。
(従来技術と)
内燃機関用のバルブシートは機関の高出力化や燃料の一
つであるガソリンの無鉛化に伴いsm材から焼結合金材
に変換されている。
つであるガソリンの無鉛化に伴いsm材から焼結合金材
に変換されている。
近年になり、内燃機関の高出力化や高回転化にさらには
過給器の付加等によりバルブシートの受ける熱的1機械
的負荷はさらに増大の傾向にある。
過給器の付加等によりバルブシートの受ける熱的1機械
的負荷はさらに増大の傾向にある。
こうした自動車エンジンの趨勢に対し、従来は、 バル
ブシートの耐摩耗性、高温強度、耐酸化性を向上する目
的で、Cr%Ni、Co、W、Mo等の元素を基地に硬
質相や合金化としての分散により添加していた。その際
に合金化の割合は少なく大部分が硬質相として分散して
いた。
ブシートの耐摩耗性、高温強度、耐酸化性を向上する目
的で、Cr%Ni、Co、W、Mo等の元素を基地に硬
質相や合金化としての分散により添加していた。その際
に合金化の割合は少なく大部分が硬質相として分散して
いた。
(発明が解決しようとする課題)
例えば、Moは主としてフェロモリブデン粒子として添
加され硬質粒子としての作用が期待されていた。 この
ような使われ方をした場合には、Moが基地中に拡散さ
れにくいこともあってフェロモリブデン粒子の周囲は強
化されるものの他の部位は強化されないため分散強化に
よる基地強化が主体となりモリブデンが基地に固溶、合
金化することによる強化はさほど期待できなかった。前
記の他の元素も同様である。同時に相手アタック性の改
善も望まれていた。
加され硬質粒子としての作用が期待されていた。 この
ような使われ方をした場合には、Moが基地中に拡散さ
れにくいこともあってフェロモリブデン粒子の周囲は強
化されるものの他の部位は強化されないため分散強化に
よる基地強化が主体となりモリブデンが基地に固溶、合
金化することによる強化はさほど期待できなかった。前
記の他の元素も同様である。同時に相手アタック性の改
善も望まれていた。
(発明の目的)
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたも
ので、内燃機関の高出力化、高回転化による熱的および
機械的負荷の増大に対応できる高負荷エンジン用の高性
能バルブシート素材として好適なバルブシート用鉄基焼
結合金を提供することを目的としている。
ので、内燃機関の高出力化、高回転化による熱的および
機械的負荷の増大に対応できる高負荷エンジン用の高性
能バルブシート素材として好適なバルブシート用鉄基焼
結合金を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段)
本発明に係るバルブシート用鉄基焼結合金は、Mo:0
.3〜14重量%、Cu:1〜8重量%、C:O,3〜
2,0重量%、残部Feおよび不可避不純物を含む材料
で、Moの大部分が鉄基地中に均一に分布しており、且
つ微細なCuの相が均一に分散していることを特徴とす
る材料である。
.3〜14重量%、Cu:1〜8重量%、C:O,3〜
2,0重量%、残部Feおよび不可避不純物を含む材料
で、Moの大部分が鉄基地中に均一に分布しており、且
つ微細なCuの相が均一に分散していることを特徴とす
る材料である。
本発明者らは、すでにFe−Mo−C系材料の特許(特
願昭61−305242号)を出願したが、本発明はF
eにCuとMoを同時に添加することにより、さらに耐
摩耗性を高めたバルブシート用鉄基焼結合金である。M
oを鉄基地中に均一に分布、固溶させた材料粉末を使用
することにより、Moを均一に分散させMoの持つ耐摩
耗性向上効果を最大限に活用することを目的としたもの
である。また、同時に合金成分の特定と熱処理により第
1図および第2図に示すように微細なCuの相を析出さ
せることにより叩かれ摩耗時の衝撃緩衝効果と摺動摩耗
時の軟質相の介在効果により耐摩耗性と相手アタック性
を改善させることを目的とした。尚、第1図および第2
図において、細かい球状の相は(Fe、Mo)Cのよう
な複合炭化物である。
願昭61−305242号)を出願したが、本発明はF
eにCuとMoを同時に添加することにより、さらに耐
摩耗性を高めたバルブシート用鉄基焼結合金である。M
oを鉄基地中に均一に分布、固溶させた材料粉末を使用
することにより、Moを均一に分散させMoの持つ耐摩
耗性向上効果を最大限に活用することを目的としたもの
である。また、同時に合金成分の特定と熱処理により第
1図および第2図に示すように微細なCuの相を析出さ
せることにより叩かれ摩耗時の衝撃緩衝効果と摺動摩耗
時の軟質相の介在効果により耐摩耗性と相手アタック性
を改善させることを目的とした。尚、第1図および第2
図において、細かい球状の相は(Fe、Mo)Cのよう
な複合炭化物である。
次に5本発明に係るバルブシート用鉄基焼結合金の成分
および組織の限定理由について説明する。
および組織の限定理由について説明する。
MOの量としては3重景%未満では耐摩耗性改善効果が
充分でなく、また14重量%を超えると粉末成形時の成
形性が低下すると共に材質が硬く脆くなり好ましくない
、従ってMoは3〜14重量%であることが必要である
。このMoを基地中に均一に分布させるため、原料粉の
主体となる鉄粉はMoを均一に分布、固溶しているF
e −M 。
充分でなく、また14重量%を超えると粉末成形時の成
形性が低下すると共に材質が硬く脆くなり好ましくない
、従ってMoは3〜14重量%であることが必要である
。このMoを基地中に均一に分布させるため、原料粉の
主体となる鉄粉はMoを均一に分布、固溶しているF
e −M 。
系の粉末(アトマイズ粉末)を使用する必要がある。こ
の際、一部のMOは325メツシユアンダーの微細な金
属Moとして添加してもよい、このように母合金にMO
が均一に分布固溶している材料においては、耐摩耗性の
改善効果の他にMoの合金化による耐食性向上効果が充
分に得られ、有鉛ガソリンエンジンのように燃焼生成物
として腐食性の物質を生じる燃料を使用するエンジンに
おいては、特に有効な材料である。(有鉛ガソリンでは
掃鉛剤とし・てハロゲン化合物を使用し、このハロゲン
化合物はガソリン燃焼時に分解し腐食性物質を生成する
。) Cuの量としては1重量%以下ではCu相の析出がほと
んどなく、また8重量%を超えると焼結温度域でのCu
のFe−Mo系合金母材への溶解度を超えるため、母材
粉末粒子の粒界らCuがネット状に分布するようになり
強度が低下し好ましくない、従って、Cuは1〜8重量
%であることが必要である。
の際、一部のMOは325メツシユアンダーの微細な金
属Moとして添加してもよい、このように母合金にMO
が均一に分布固溶している材料においては、耐摩耗性の
改善効果の他にMoの合金化による耐食性向上効果が充
分に得られ、有鉛ガソリンエンジンのように燃焼生成物
として腐食性の物質を生じる燃料を使用するエンジンに
おいては、特に有効な材料である。(有鉛ガソリンでは
掃鉛剤とし・てハロゲン化合物を使用し、このハロゲン
化合物はガソリン燃焼時に分解し腐食性物質を生成する
。) Cuの量としては1重量%以下ではCu相の析出がほと
んどなく、また8重量%を超えると焼結温度域でのCu
のFe−Mo系合金母材への溶解度を超えるため、母材
粉末粒子の粒界らCuがネット状に分布するようになり
強度が低下し好ましくない、従って、Cuは1〜8重量
%であることが必要である。
炭素量は例えばF a −M o −C系の共析組成に
なることを目標とし、即ち添加するMoや他の合金元素
量に対応してフェライト、初晶炭化物を生じない範囲と
して必然的に決定する。上記Mo、Cu量範囲に対応す
る炭素量は0.3〜2.0重量%となる。炭素量が共析
組成よりも低いと軟らかいフェライトを生じ、耐摩耗性
が劣化し好ましくなく、また逆に炭素量が高いと粗い初
晶の炭化物を生じ加工しずらくなるとともに、脆くなる
ため好ましくない、従って、フェライト、炭化物は生じ
ないことが好ましいが、現実的には炭素量を厳密にコン
トロールするのは原料粉の酸素量や焼結炉の雰囲気等に
影響されるため難しく、5体積%以下のフェライト、炭
化物の生成は許容する。
なることを目標とし、即ち添加するMoや他の合金元素
量に対応してフェライト、初晶炭化物を生じない範囲と
して必然的に決定する。上記Mo、Cu量範囲に対応す
る炭素量は0.3〜2.0重量%となる。炭素量が共析
組成よりも低いと軟らかいフェライトを生じ、耐摩耗性
が劣化し好ましくなく、また逆に炭素量が高いと粗い初
晶の炭化物を生じ加工しずらくなるとともに、脆くなる
ため好ましくない、従って、フェライト、炭化物は生じ
ないことが好ましいが、現実的には炭素量を厳密にコン
トロールするのは原料粉の酸素量や焼結炉の雰囲気等に
影響されるため難しく、5体積%以下のフェライト、炭
化物の生成は許容する。
また、その他に補助的に散型jt%のCr、V等の炭化
物生成元素や、C01Si等の基地強化元素を添加して
も良いが、本発明がCuを微細な相として析出させるこ
とを特徴としているため、母合金へのCuの溶解度を高
めCuの析出を抑制する元素であるNi等は1重量%以
下とする必要がある。
物生成元素や、C01Si等の基地強化元素を添加して
も良いが、本発明がCuを微細な相として析出させるこ
とを特徴としているため、母合金へのCuの溶解度を高
めCuの析出を抑制する元素であるNi等は1重量%以
下とする必要がある。
次に、焼結条件について説明する。焼結後に微細なCu
相を析出させるためには、焼結時に一時CuをF a
−M o系母合金中に完全に固溶させる必要がある。そ
のためには、母合金中へのCuの溶解度が大きい約11
00℃以上の温度で焼結することが好ましい、しかし、
焼結温度が1200℃以上となると、F e −M o
母相より発生する液相量が多くなりすぎ組織の粗大化、
異常化を招き好ましくない。よって焼結温度は1100
〜1200℃とする必要がある。焼結後の冷却は、後の
熱処理による微細Cu相の析出を行う必要上から。
相を析出させるためには、焼結時に一時CuをF a
−M o系母合金中に完全に固溶させる必要がある。そ
のためには、母合金中へのCuの溶解度が大きい約11
00℃以上の温度で焼結することが好ましい、しかし、
焼結温度が1200℃以上となると、F e −M o
母相より発生する液相量が多くなりすぎ組織の粗大化、
異常化を招き好ましくない。よって焼結温度は1100
〜1200℃とする必要がある。焼結後の冷却は、後の
熱処理による微細Cu相の析出を行う必要上から。
冷却時のCu析出を防ぐためガス冷却程度以上の冷却速
度で冷却する必要がある。
度で冷却する必要がある。
さらに、Cu相を析出させるため400〜600℃での
焼き戻しを行う。
焼き戻しを行う。
(実施例)
粒度が150〜200メツシユにピークを持つ5重量%
のMoを均一に含むアトマイズ鉄粉に。
のMoを均一に含むアトマイズ鉄粉に。
325メツシユアンダーの電解Cu粉、黒鉛粉を最終組
成で第3表に示す組成になるように加えた。
成で第3表に示す組成になるように加えた。
ただし、No、6のMO5Cr、GoおよびNiは硬質
粒子として添加しており、 No、7のMoは大部分が
基地に固溶しているものである。さらに金型成形の際に
型抜けを良くするために潤滑材としてステアリン酸亜鉛
を0.6%加えた混合粉を、プレスにて7t/aJの成
形圧力で成形し、650’Cで1時間腕ろうをした後、
1150”Cで1時間焼結した。焼結後は900℃まで
炉冷し、9oo℃よりガス冷却し、た、さらに微細なC
uを析出させるため、550℃で1時間の焼き戻し処理
を行った。
粒子として添加しており、 No、7のMoは大部分が
基地に固溶しているものである。さらに金型成形の際に
型抜けを良くするために潤滑材としてステアリン酸亜鉛
を0.6%加えた混合粉を、プレスにて7t/aJの成
形圧力で成形し、650’Cで1時間腕ろうをした後、
1150”Cで1時間焼結した。焼結後は900℃まで
炉冷し、9oo℃よりガス冷却し、た、さらに微細なC
uを析出させるため、550℃で1時間の焼き戻し処理
を行った。
こうして作製した外径46 m m X内径30 m
m X高さ7.5mmのテストピースを所定のバルブシ
ート形状に加工後、単体摩耗試験およびベンチエンジン
での耐久試験でバルブシート材としての適性を評価した
。
m X高さ7.5mmのテストピースを所定のバルブシ
ート形状に加工後、単体摩耗試験およびベンチエンジン
での耐久試験でバルブシート材としての適性を評価した
。
第3図には、使用した単体摩耗試験機の概要図を示す0
図示しない駆動装置によって回転するカム2によって、
上昇したバルブ3がバルブステム4の下部のスプリング
5によってバルブシート1を衝撃的に叩く動作を繰返し
行なうようにしてあり、バルブ3の上方にガスバーナ6
が側方にシリンダヘッド7に圧縮空気を吹き付けるノズ
ル8が配設されており、図示しない制御装置によってガ
スバーナ6に供給されるプロパンガスの供給量とノズル
8の風量を調節して、バルブ3の表面を一定温度に加熱
維持される構造になっている。このような摩耗試験機を
用いて吸気バルブシートの使用条件を想定した下記に示
す第1表および第2表の試験条件で試験を行ないバルブ
シートの摩耗量を基準バルブの沈み量から求めた。
図示しない駆動装置によって回転するカム2によって、
上昇したバルブ3がバルブステム4の下部のスプリング
5によってバルブシート1を衝撃的に叩く動作を繰返し
行なうようにしてあり、バルブ3の上方にガスバーナ6
が側方にシリンダヘッド7に圧縮空気を吹き付けるノズ
ル8が配設されており、図示しない制御装置によってガ
スバーナ6に供給されるプロパンガスの供給量とノズル
8の風量を調節して、バルブ3の表面を一定温度に加熱
維持される構造になっている。このような摩耗試験機を
用いて吸気バルブシートの使用条件を想定した下記に示
す第1表および第2表の試験条件で試験を行ないバルブ
シートの摩耗量を基準バルブの沈み量から求めた。
試験結果を第4表および第5表に示すように。
本発明の焼結合金性のバルブシートは従来のものに比べ
て著しく耐摩耗性が向上していることが明らかである。
て著しく耐摩耗性が向上していることが明らかである。
第1表
第2表
第3表
(以下余白、次頁へ続く)
第4表
(発明の効果)
以上説明してきたように、この発明に係るバルブシート
鉄基焼結合金は、Moの大部分が鉄基地中に均一に固溶
しているため耐摩耗性が向上し。
鉄基焼結合金は、Moの大部分が鉄基地中に均一に固溶
しているため耐摩耗性が向上し。
且つ微細なCuの相を均一に分散しているため衝@緩衝
効果の向上と相手アタック性の改善がなされ、高負荷エ
ンジン用のバルブシート用鉄基焼結合金を提供すること
ができる。
効果の向上と相手アタック性の改善がなされ、高負荷エ
ンジン用のバルブシート用鉄基焼結合金を提供すること
ができる。
第1図は本発明の鉄基焼結合金の金属組織を示す顕微鏡
写真(倍率400倍)、第2図は第1図におけるCu相
の位置を示すスケッチ図、第3図は単体摩耗試験機の概
要図である。 図中=1・・・バルブシート、2・・・カム、3・・・
バルブ。
写真(倍率400倍)、第2図は第1図におけるCu相
の位置を示すスケッチ図、第3図は単体摩耗試験機の概
要図である。 図中=1・・・バルブシート、2・・・カム、3・・・
バルブ。
Claims (1)
- 1 Mo:3〜14重量%、Cu:1〜8重量%、C:
0.3〜2.0重量%を含み、残部Feおよび不可避不
純物よりなり、Moの大部分が鉄基地中に均一に固溶し
、且つ微細なCuの相が均一に分散している組織を有し
ていることを特徴とするバルブシート用鉄基焼結合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25536388A JPH0660370B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | バルブシート用鉄基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25536388A JPH0660370B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | バルブシート用鉄基焼結合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02104636A true JPH02104636A (ja) | 1990-04-17 |
JPH0660370B2 JPH0660370B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=17277737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25536388A Expired - Fee Related JPH0660370B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | バルブシート用鉄基焼結合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0660370B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0499392A2 (en) * | 1991-02-14 | 1992-08-19 | Nissan Motor Company, Ltd. | Method for producing a wear-resistant iron-based sintered alloy |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP25536388A patent/JPH0660370B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0499392A2 (en) * | 1991-02-14 | 1992-08-19 | Nissan Motor Company, Ltd. | Method for producing a wear-resistant iron-based sintered alloy |
US5158601A (en) * | 1991-02-14 | 1992-10-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Wear-resistant iron-based sintered alloy and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0660370B2 (ja) | 1994-08-10 |
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