JPH0234749A - バルブシート用鉄系焼結合金 - Google Patents
バルブシート用鉄系焼結合金Info
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- JPH0234749A JPH0234749A JP18479488A JP18479488A JPH0234749A JP H0234749 A JPH0234749 A JP H0234749A JP 18479488 A JP18479488 A JP 18479488A JP 18479488 A JP18479488 A JP 18479488A JP H0234749 A JPH0234749 A JP H0234749A
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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排気弁の弁座材料として用いられる
バルブシート用鉄系焼結合金に関する。
バルブシート用鉄系焼結合金に関する。
[従来の技術]
最近自動車用エンジンの高出力化、高回転化と相まって
、排気ガス対策や燃費対策に伴い、エンジン排気ガスの
温度の上昇および無鉛化による異常摩耗などにより、バ
ルブおよびバルブシート部品は従来以上に厳しい条件に
さらされるようになった。このため、従来より自動車用
エンジンのバルブシート用材料として、鉄系焼結合金、
耐熱鋼、鋳鉄が使用されて来たが、特に高温での耐摩耗
性を高めるため特開昭61−1834.481号公報お
よび特開昭61−179586号公報に示されるごと(
、CoCr合金、炭化クロムまたは炭化、モリブデン算
の硬質粒子を多種項分散させた鉄系焼結合金が多用され
つつある。
、排気ガス対策や燃費対策に伴い、エンジン排気ガスの
温度の上昇および無鉛化による異常摩耗などにより、バ
ルブおよびバルブシート部品は従来以上に厳しい条件に
さらされるようになった。このため、従来より自動車用
エンジンのバルブシート用材料として、鉄系焼結合金、
耐熱鋼、鋳鉄が使用されて来たが、特に高温での耐摩耗
性を高めるため特開昭61−1834.481号公報お
よび特開昭61−179586号公報に示されるごと(
、CoCr合金、炭化クロムまたは炭化、モリブデン算
の硬質粒子を多種項分散させた鉄系焼結合金が多用され
つつある。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、前記鉄系焼結合金では、耐摩耗性を極度
に高めるなめに硬質粒子を2P!以上添加し、また添加
量もかなり多い、このなめ、この合金を用いてバルブシ
ートを製造する場合、被剛性に劣りコスト高になるとい
う欠点がある。さらに、硬貨粒子を多量に添加するため
、Fe粉同志の焼結が阻害され、耐摩耗性は改善される
もののバルブシート自体の強度が著しく低下し、シート
とヘッドとの熱応力により、シートがへなることがある
。
に高めるなめに硬質粒子を2P!以上添加し、また添加
量もかなり多い、このなめ、この合金を用いてバルブシ
ートを製造する場合、被剛性に劣りコスト高になるとい
う欠点がある。さらに、硬貨粒子を多量に添加するため
、Fe粉同志の焼結が阻害され、耐摩耗性は改善される
もののバルブシート自体の強度が著しく低下し、シート
とヘッドとの熱応力により、シートがへなることがある
。
本発明は従来のバルブシート用鉄系焼結合金の前記のご
とき問題点に鑑みてなされたもので、耐摩耗性に優れ、
強度が高くかつ安価なバルブシート用鉄系焼結合金を提
供することを目的とする。
とき問題点に鑑みてなされたもので、耐摩耗性に優れ、
強度が高くかつ安価なバルブシート用鉄系焼結合金を提
供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明のバルブシート用鉄系焼結合金は前記目的を達成
するため、重量比で、炭素(C);0.3〜1.5%、
ニラゲル(N i)およびコバルト(Co) ; 3〜
20%を含有し残部鉄(F e)よりなる鉄基地中に、
モリブデンカーバイト(Mo2C)を3〜15%均一に
分散させたことを要旨とする。さらに、必要に応じて前
記焼結合金に鉛(P b)を1〜20重量%溶浸したこ
とを要旨とする。
するため、重量比で、炭素(C);0.3〜1.5%、
ニラゲル(N i)およびコバルト(Co) ; 3〜
20%を含有し残部鉄(F e)よりなる鉄基地中に、
モリブデンカーバイト(Mo2C)を3〜15%均一に
分散させたことを要旨とする。さらに、必要に応じて前
記焼結合金に鉛(P b)を1〜20重量%溶浸したこ
とを要旨とする。
[作用]
NiおよびCoは基地に固溶して基地を強化し耐摩耗性
および耐食性を向上させるとともに、焼結後の冷却によ
りマルテンサイト相を生成させる。
および耐食性を向上させるとともに、焼結後の冷却によ
りマルテンサイト相を生成させる。
得られたマルテンサイト基地の硬さはHv850と非常
に硬く、CoCr合金を添加しなくとも、耐摩耗性に優
れ、被削性が向上し、高強度の焼結体が得られる。
に硬く、CoCr合金を添加しなくとも、耐摩耗性に優
れ、被削性が向上し、高強度の焼結体が得られる。
Cは基地中に固溶して基地を強化し、基地の強度を向上
させる。また、Mo2Cは硬さがHvl 600〜18
00と硬く、焼結体の耐摩耗性を向上させる。pbを溶
浸させる場合は、焼結体の表面に酸化物相を形成し、そ
の潤滑作用によってバルブシートとバルブの相互の耐摩
耗性を向上する。
させる。また、Mo2Cは硬さがHvl 600〜18
00と硬く、焼結体の耐摩耗性を向上させる。pbを溶
浸させる場合は、焼結体の表面に酸化物相を形成し、そ
の潤滑作用によってバルブシートとバルブの相互の耐摩
耗性を向上する。
次に、本発明のバルブシート用鉄系焼結合金の成分m成
の限定理由について説明する。
の限定理由について説明する。
NiおよびCo−3〜20%
NiおよびCOは基地に固溶して基地を強化し、耐摩発
性および耐食性を向上させる効果の他に、基地中にNi
およびCoがリッチな相を生成し、焼結後の冷却により
NiおよびCoがリッチな相をマルテンサイト変態させ
、基地の強度を向上させるとともに、耐摩耗性を向上さ
せる効果がある。マルテンサイトの硬さはI(v850
と非常に硬く、特開昭61−179856号公報および
特開昭61−1834481号公報の発明に示されるよ
・うにCoCr合金を添加しなくても良くなる。CoC
r合金を添加しなければ、被剛性も向上し、高強度なマ
ルテンサイトが存在することにより基地の強度が向上し
、耐摩耗性が向上するとともに、コスト低減が図れる。
性および耐食性を向上させる効果の他に、基地中にNi
およびCoがリッチな相を生成し、焼結後の冷却により
NiおよびCoがリッチな相をマルテンサイト変態させ
、基地の強度を向上させるとともに、耐摩耗性を向上さ
せる効果がある。マルテンサイトの硬さはI(v850
と非常に硬く、特開昭61−179856号公報および
特開昭61−1834481号公報の発明に示されるよ
・うにCoCr合金を添加しなくても良くなる。CoC
r合金を添加しなければ、被剛性も向上し、高強度なマ
ルテンサイトが存在することにより基地の強度が向上し
、耐摩耗性が向上するとともに、コスト低減が図れる。
しかし、NiおよびCoの添加量が3%未満では前記効
果が少なく、20%を越えると、マルテンサイトに変態
せずに残留するオーステナイトが多くなり基地の強度お
よび1摩耗性が低下する。そのため、NiおよびCoの
添加量は3〜20%とした。
果が少なく、20%を越えると、マルテンサイトに変態
せずに残留するオーステナイトが多くなり基地の強度お
よび1摩耗性が低下する。そのため、NiおよびCoの
添加量は3〜20%とした。
C;0.3〜1.5%
Cは基地中に固溶して基地を強化し、基地の強度を向上
させるが、0,3%未満ではその効果が得られず、1.
5%を越えるとFe5C(セメンタイト)が析出し、基
地が脆化する。このなめ、C量は0.3〜1.5%とし
た。
させるが、0,3%未満ではその効果が得られず、1.
5%を越えるとFe5C(セメンタイト)が析出し、基
地が脆化する。このなめ、C量は0.3〜1.5%とし
た。
Mo2C;3〜15%
M O2Cは硬さがHv1600〜1800と硬く、耐
摩耗性を向上させる効果を有するが、添加量が3%未満
では、その効果がなく、15%を越えると相手バルブ材
を摩耗させるばかりでなく、成形性および被剛性が悪化
する。そのため、添加量は3〜1596とした。
摩耗性を向上させる効果を有するが、添加量が3%未満
では、その効果がなく、15%を越えると相手バルブ材
を摩耗させるばかりでなく、成形性および被剛性が悪化
する。そのため、添加量は3〜1596とした。
Pb:1〜20%
pbの溶浸は使用粂件がより厳しいj% 、fに行なわ
れる。この場合、溶浸されたpbがバルブとバルブシー
トとの接触部に酸化物として介在するため、その効果に
より相互の耐摩耗性が向上する。
れる。この場合、溶浸されたpbがバルブとバルブシー
トとの接触部に酸化物として介在するため、その効果に
より相互の耐摩耗性が向上する。
しかしながら、1%未満では前記効果が発揮されず、2
0%を趣えるとスケルトン(溶浸前の焼結体)が弱化し
て耐摩耗性力(低下するため、添加量は1〜20%とし
た。
0%を趣えるとスケルトン(溶浸前の焼結体)が弱化し
て耐摩耗性力(低下するため、添加量は1〜20%とし
た。
[実施例]
本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明し、本発明の
効果を明らかにする。
効果を明らかにする。
(実施例1)
混合粉末全体で100重量96になるように、Fe粉末
(149μ以下)に黒鉛粉末(44μ以下)を0 、3
%、Ni粉末(74μ以下)を10%、Co粉末(7
4μ以下)を5%添加し、Mo2C粉末(純度99.9
%、149μ以下)を5%添加し、さらにステアリン耐
亜j90.8%添加混合して、混合粉末と形成し、この
混合粉末を7.0トン/am2で圧縮成形して圧粉体と
し、次いでアンモニア分解ガス中において1150℃で
30分間加熱し焼結を行い、これにより第1図に示す牽
粍試職用の試験片1および第3図に示す圧点試験用のリ
ング状試験片4を製造j−な。
(149μ以下)に黒鉛粉末(44μ以下)を0 、3
%、Ni粉末(74μ以下)を10%、Co粉末(7
4μ以下)を5%添加し、Mo2C粉末(純度99.9
%、149μ以下)を5%添加し、さらにステアリン耐
亜j90.8%添加混合して、混合粉末と形成し、この
混合粉末を7.0トン/am2で圧縮成形して圧粉体と
し、次いでアンモニア分解ガス中において1150℃で
30分間加熱し焼結を行い、これにより第1図に示す牽
粍試職用の試験片1および第3図に示す圧点試験用のリ
ング状試験片4を製造j−な。
(実施例2)
混合粉末全体で100重量%になるように、Fe粉末(
149μ以下)に黒鉛粉末(44μ以下)をQ 、 5
%、Ni粉末(74μ以下)を10%、Co粉末(7
4μ以下)を5%添加し、M 02 C粉末(純度99
.9%、149μ以下)を5%添加し、さらにステアリ
ン酸亜釦0.8%添加混合して、混合粉末を形成し、こ
の混合粉末を7,0トン/ c s 2で圧縮成形して
圧粉体とし、次いでアンモニア分解ガス中において11
50°Cで30分間加熱し、焼結を行い焼結体を得た後
、アンモニア分解ガス中でpb塊とともに再度1050
℃の温度で30分間加熱してPbを12%溶浸し、実施
例1と同様に第1図に示す摩耗試験用の試験片1および
第3図に示す圧点試験用のリング状試験片4を製造した
。
149μ以下)に黒鉛粉末(44μ以下)をQ 、 5
%、Ni粉末(74μ以下)を10%、Co粉末(7
4μ以下)を5%添加し、M 02 C粉末(純度99
.9%、149μ以下)を5%添加し、さらにステアリ
ン酸亜釦0.8%添加混合して、混合粉末を形成し、こ
の混合粉末を7,0トン/ c s 2で圧縮成形して
圧粉体とし、次いでアンモニア分解ガス中において11
50°Cで30分間加熱し、焼結を行い焼結体を得た後
、アンモニア分解ガス中でpb塊とともに再度1050
℃の温度で30分間加熱してPbを12%溶浸し、実施
例1と同様に第1図に示す摩耗試験用の試験片1および
第3図に示す圧点試験用のリング状試験片4を製造した
。
(実施例3)
混合粉末全体で100重景重量なるように、Fe粉末(
149μ以下)に黒鉛粉末(44μ以下)を05%、N
i粉末(74μ以下)を10%、Co粉末(74μ以下
)を5%添加し、M o 2C粉末(純度99.9%、
149μ以下)を10%添加し、さらにステアリン酸亜
鉛0.8%添加混合して、混合粉末を形成し、この混合
粉末を70トン/ e IS ’で圧縮成形して圧粉体
とし、次いでアンモニア分解ガス中において1150℃
で30分間加熱し、焼結を行い焼結体を得た後、アンモ
ニア分解ガス中でpb塊とともに再度1050℃の温度
で30分間加熱してpbを13%溶浸し、実施例1と同
様に第1図に示す摩耗試験用の試験片1および第3図に
示す圧点試験用のリング状試験片4を製造した。
149μ以下)に黒鉛粉末(44μ以下)を05%、N
i粉末(74μ以下)を10%、Co粉末(74μ以下
)を5%添加し、M o 2C粉末(純度99.9%、
149μ以下)を10%添加し、さらにステアリン酸亜
鉛0.8%添加混合して、混合粉末を形成し、この混合
粉末を70トン/ e IS ’で圧縮成形して圧粉体
とし、次いでアンモニア分解ガス中において1150℃
で30分間加熱し、焼結を行い焼結体を得た後、アンモ
ニア分解ガス中でpb塊とともに再度1050℃の温度
で30分間加熱してpbを13%溶浸し、実施例1と同
様に第1図に示す摩耗試験用の試験片1および第3図に
示す圧点試験用のリング状試験片4を製造した。
また、得られた焼結体の表面を研摩しナイタルで腐食し
た後、400倍で搬影したm@鏡写真を第4図に示す、
第4図m(a鏡写真から明らかなように、Mo2C粒子
6がマルテンサイト基地7の中に分散していることが確
認された。
た後、400倍で搬影したm@鏡写真を第4図に示す、
第4図m(a鏡写真から明らかなように、Mo2C粒子
6がマルテンサイト基地7の中に分散していることが確
認された。
(比較例)
混合粉末全体で100重ffi%になるように、Fe粉
末(149it以下)に黒鉛粉末(44μ以下)を05
%、MO2C粉末く純度99,9%、149μ以下)を
5%添加し、CrCo合金粉末(Co−30Cr−10
W−2,5C1100メツシユアトマイズ粉)を12%
添加し、さらにステアリン酸亜鉛0.8%添加混合して
、混合粉末を形成し、この混合粉末を7.0トン/c+
^2で圧縮成形して圧粉体とし、次いでアンモニア分解
ガス中において1150°Cで30分間加熱し、焼結を
行い焼結体を得た後、アンモニア分解ガス中でpb塊と
ともに再度1050℃の温度で30分間加熱してPll
を12%溶浸し、実施rrA1と同様に、第1図に示す
摩耗試験用の試験片1および第3図に示す圧点試験用の
リング状試験片4を製造した。
末(149it以下)に黒鉛粉末(44μ以下)を05
%、MO2C粉末く純度99,9%、149μ以下)を
5%添加し、CrCo合金粉末(Co−30Cr−10
W−2,5C1100メツシユアトマイズ粉)を12%
添加し、さらにステアリン酸亜鉛0.8%添加混合して
、混合粉末を形成し、この混合粉末を7.0トン/c+
^2で圧縮成形して圧粉体とし、次いでアンモニア分解
ガス中において1150°Cで30分間加熱し、焼結を
行い焼結体を得た後、アンモニア分解ガス中でpb塊と
ともに再度1050℃の温度で30分間加熱してPll
を12%溶浸し、実施rrA1と同様に、第1図に示す
摩耗試験用の試験片1および第3図に示す圧点試験用の
リング状試験片4を製造した。
また、得られた焼結体の表面を研摩しナイタルで腐食し
た後、400倍で撮影した閉微鏡写真を第5図に示す。
た後、400倍で撮影した閉微鏡写真を第5図に示す。
第5図im鏡写真から明らかなように、M O2C粒子
6およびCoCr合金粒子8がパーライト基地9の中に
分散していることが確認された。
6およびCoCr合金粒子8がパーライト基地9の中に
分散していることが確認された。
第1表に実施例1〜2および比較例の配合組成を示す。
(以下余白)
板5を押し当て、接触にかける荷重Cを増加していき、
試験片4の焼結合金に亀裂を生じた時の荷重を圧環強さ
(kgr/am’)として測定した。
試験片4の焼結合金に亀裂を生じた時の荷重を圧環強さ
(kgr/am’)として測定した。
各試験で得られた結果は第2表に併せて示した( 以
下 余 白) (試増白列) 実施例1〜3および比較例の試験片について、硬さ、耐
摩耗性および圧環強さを試験した。耐摩耗性は大越式京
粍試験機にて行った。
下 余 白) (試増白列) 実施例1〜3および比較例の試験片について、硬さ、耐
摩耗性および圧環強さを試験した。耐摩耗性は大越式京
粍試験機にて行った。
摩耗試験は、第1図に示すように試験片1を相手ロータ
材2にばね3により荷重Bをかけて押し付け、ロータ材
2をへの方向に一定のすべり速度で回転させることによ
り、試験片1を摺動させる。
材2にばね3により荷重Bをかけて押し付け、ロータ材
2をへの方向に一定のすべり速度で回転させることによ
り、試験片1を摺動させる。
その後試験片1のロータ材2と摺動して摩耗した部分の
幅(a)を第2図に示すように測定して窄粍量とする。
幅(a)を第2図に示すように測定して窄粍量とする。
この摩耗試験においては相手のロータ材2として5UH
35を使用し、すべり速度0゜3m/see、距離10
0+s、最終荷!i6.3kgfで無潤滑にて試験した
。
35を使用し、すべり速度0゜3m/see、距離10
0+s、最終荷!i6.3kgfで無潤滑にて試験した
。
圧環強さは実施例1〜3および比較例ともに実質的に同
様の方法により、内径20餉−1外径351、高さ10
m+aのリング状試験片4をそれぞれ作成し、JISZ
2507の圧環強さの測定方法により試験した。すなわ
ち、第3図に示すように、各々のリング状試験片4を立
て、その上下部に鋼第2表より明らかなように、実施例
1〜3の焼結き金は比較例の焼結合金に比べて基地の硬
さが高い。また、実施例1〜3の焼結合金は比較例の焼
結合金に比べ全体の硬さに関してはそれほどの差はない
が、摩耗量に間しては非常に減少し、高い耐摩耗性が達
成されたことが確認された。また、圧環強さ試験の結果
より明らかなように、本発明の焼結合金は圧環強さの点
で比v1例に比べ優れている。
様の方法により、内径20餉−1外径351、高さ10
m+aのリング状試験片4をそれぞれ作成し、JISZ
2507の圧環強さの測定方法により試験した。すなわ
ち、第3図に示すように、各々のリング状試験片4を立
て、その上下部に鋼第2表より明らかなように、実施例
1〜3の焼結き金は比較例の焼結合金に比べて基地の硬
さが高い。また、実施例1〜3の焼結合金は比較例の焼
結合金に比べ全体の硬さに関してはそれほどの差はない
が、摩耗量に間しては非常に減少し、高い耐摩耗性が達
成されたことが確認された。また、圧環強さ試験の結果
より明らかなように、本発明の焼結合金は圧環強さの点
で比v1例に比べ優れている。
[発明の効果]
本発明のバルブシート用鉄系焼結合金は以上説明したよ
うに、NiおよびCoを添加することにより、基地を強
化し耐r!lI粍性および耐食性を向上させるとともに
、焼結後の冷却によりマルテンサイト相を生成させ、基
地の硬さを著しく向上させたものであって、Co基硬、
雪粒子を添加しなくとも、耐摩耗性に浸れかつ高強度の
焼結体が得られる。
うに、NiおよびCoを添加することにより、基地を強
化し耐r!lI粍性および耐食性を向上させるとともに
、焼結後の冷却によりマルテンサイト相を生成させ、基
地の硬さを著しく向上させたものであって、Co基硬、
雪粒子を添加しなくとも、耐摩耗性に浸れかつ高強度の
焼結体が得られる。
さらに、焼結体の耐摩耗性を向上させるその他の硬質粒
子はMO2C1種類に規制することができ、耐摩耗性と
併せて強度が高くかつ安価なバルブシート用鉄系焼結合
金を提供することができる。
子はMO2C1種類に規制することができ、耐摩耗性と
併せて強度が高くかつ安価なバルブシート用鉄系焼結合
金を提供することができる。
第1図はR1耗試験方法を模式的に示した図、第2図は
験摩耗量を示す摩耗試験片の側面図5第3図は圧環強さ
の試験方法を模式的に示す図、第4図は本発明の焼結合
金の金属組織を表す400倍の顕微鏡写真、第5図は比
較例の焼結合金の金属組織を表す400倍のぼ微鏡写真
である。 1・ ・摩耗試験片、2・・・ロータ材、3ばね、4・
・・圧環強さ試験片、6・・・Mo2C17・・・マル
テンサイト、8・・・CoCr会金、9・ ・パーラ
イト 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 同 上 日本粉末合金株式会社 代 理 人 弁理士 大 川 宏 第1図 第4図 第2図 第3図 第5図
験摩耗量を示す摩耗試験片の側面図5第3図は圧環強さ
の試験方法を模式的に示す図、第4図は本発明の焼結合
金の金属組織を表す400倍の顕微鏡写真、第5図は比
較例の焼結合金の金属組織を表す400倍のぼ微鏡写真
である。 1・ ・摩耗試験片、2・・・ロータ材、3ばね、4・
・・圧環強さ試験片、6・・・Mo2C17・・・マル
テンサイト、8・・・CoCr会金、9・ ・パーラ
イト 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 同 上 日本粉末合金株式会社 代 理 人 弁理士 大 川 宏 第1図 第4図 第2図 第3図 第5図
Claims (2)
- (1)重量比で、炭素(C);0.3〜1.5%、ニッ
ケル(Ni)およびコバルト(Co);3〜20%を含
有し残部鉄(Fe)よりなる鉄基地中に、モリブデンカ
ーバイト(Mo_2C)を前記鉄基地100重量部に対
し3〜15%均一に分散させたことを特徴とするバルブ
シート用鉄系焼結合金。 - (2)重量比で、炭素(C);0.3〜1.5%、ニッ
ケル(Ni)およびコバルト(Co);3〜20%を含
有し残部鉄(Fe)よりなる鉄基地中に、モリブデンカ
ーバイト(Mo_2C)を前記鉄基地100重量部に対
し3〜15%均一に分散させ焼結合金に、鉛(Pb)を
前記焼結合金100重量部に対し1〜20%溶浸したこ
とを特徴とするバルブシート用鉄系焼結合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18479488A JPH0234749A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | バルブシート用鉄系焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18479488A JPH0234749A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | バルブシート用鉄系焼結合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0234749A true JPH0234749A (ja) | 1990-02-05 |
Family
ID=16159407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18479488A Pending JPH0234749A (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | バルブシート用鉄系焼結合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0234749A (ja) |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP18479488A patent/JPH0234749A/ja active Pending
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