JPH0543998A - 相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結合金製バルブシート - Google Patents
相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結合金製バルブシートInfo
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- JPH0543998A JPH0543998A JP22500691A JP22500691A JPH0543998A JP H0543998 A JPH0543998 A JP H0543998A JP 22500691 A JP22500691 A JP 22500691A JP 22500691 A JP22500691 A JP 22500691A JP H0543998 A JPH0543998 A JP H0543998A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内燃機関に構造部材として用いられている金
属充填Fe基焼結合金製バルブシートの相手攻撃性を、
耐摩耗性を損なうことなく著しく減少せしめる。 【構成】 Fe基合金の素地に、MHvで500〜18
00を有する炭化物分散型硬質粒子および/または金属
間化合物分散型硬質粒子が5〜25重量%の割合で分散
する組織、並びに5〜20%の空孔率を有するFe基焼
結合金の基体に、CuまたはCu合金を溶浸してなる銅
溶浸Fe基焼結合金、あるいはPbまたはPb合金を含
浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成されたバルブシ
ートにおいて、前記Fe基焼結合金基体を構成する硬質
粒子の形状を球形状とする。
属充填Fe基焼結合金製バルブシートの相手攻撃性を、
耐摩耗性を損なうことなく著しく減少せしめる。 【構成】 Fe基合金の素地に、MHvで500〜18
00を有する炭化物分散型硬質粒子および/または金属
間化合物分散型硬質粒子が5〜25重量%の割合で分散
する組織、並びに5〜20%の空孔率を有するFe基焼
結合金の基体に、CuまたはCu合金を溶浸してなる銅
溶浸Fe基焼結合金、あるいはPbまたはPb合金を含
浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成されたバルブシ
ートにおいて、前記Fe基焼結合金基体を構成する硬質
粒子の形状を球形状とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、相手攻撃性のきわめ
て低い銅溶浸または鉛含浸(以下金属充填ともいう)の
Fe基焼結合金製バルブシートに関するものである。
て低い銅溶浸または鉛含浸(以下金属充填ともいう)の
Fe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】従来、一般に自動車はじめ、各種の内燃
機関の構造部材であるバルブシートの製造には、すぐれ
た耐摩耗性が要求されることから、通常Fe基合金の素
地に、耐摩耗性を向上させる目的でマイクロビッカース
硬さ(MHv)で500〜1800を有する炭化物分散
型硬質粒子および/または金属間化合物分散型硬質粒子
を、5〜25重量%の割合で分散させた組織、並びに5
〜20%の空孔率、を有するFe基焼結合金の基体に、
CuまたはCu合金を溶浸してなる銅溶浸Fe基焼結合
金、あるいはPbまたはPb合金を含浸してなる鉛含浸
Fe基焼結合金が用いられている。
機関の構造部材であるバルブシートの製造には、すぐれ
た耐摩耗性が要求されることから、通常Fe基合金の素
地に、耐摩耗性を向上させる目的でマイクロビッカース
硬さ(MHv)で500〜1800を有する炭化物分散
型硬質粒子および/または金属間化合物分散型硬質粒子
を、5〜25重量%の割合で分散させた組織、並びに5
〜20%の空孔率、を有するFe基焼結合金の基体に、
CuまたはCu合金を溶浸してなる銅溶浸Fe基焼結合
金、あるいはPbまたはPb合金を含浸してなる鉛含浸
Fe基焼結合金が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の銅溶浸
あるいは鉛含浸してなる金属充填のFe基焼結合金製バ
ルブシートにおいては、これがすぐれた耐摩耗性をもつ
ものほど、相手部材であるバルブの損耗がはげしく、こ
の傾向は近年の内燃機関の高出力化および高速化に伴な
い増々顕著になっているのが現状である。
あるいは鉛含浸してなる金属充填のFe基焼結合金製バ
ルブシートにおいては、これがすぐれた耐摩耗性をもつ
ものほど、相手部材であるバルブの損耗がはげしく、こ
の傾向は近年の内燃機関の高出力化および高速化に伴な
い増々顕著になっているのが現状である。
【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、上記の従来金属充填Fe基焼結
合金製バルブシートに着目し、これのもつすぐれた耐摩
耗性を損なうことなく、相手攻撃性を低減せしめるべく
研究を行なった結果、上記従来金属充填Fe基焼結合金
製バルブシートの製造に際して、Fe基合金の素地中に
分散する硬質粒子形成用として用いられている原料粉末
は、一般に水アトマイズによって形成されるものである
ため、その形状が不規則塊状を呈し、この形状はそのま
まバルブシートを構成するFe基焼結合金基体の硬質粒
子として引継がれるが、これを、炭化物分散型硬質粒子
形成用であれば、望ましくは、重量%で(以下%は重量
%を示す)、Cr:10〜60%、 Co:10〜4
0%、Wおよび/またはMo:5〜30%、Si:0.
5〜3%、 C:0.5〜3%、を含有し、さらに必
要に応じて、Ni〜5〜15%、 Nb:0.5〜5
%、V:0.5〜5%、のうちの1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合金、
また金属間化合物分散型硬質粒子形成用であれば、望ま
しくは、Mo:20〜40%、 Cr:5〜15%、
Si:1〜5%、を含有し、残りがCoと不可避不純物
からなる組成を有する合金に特定した上で、ガスアトマ
イズにより形成すると、この結果のガスアトマイズ粉末
は球形状を呈するようになり、したがって、これを原料
粉末として用いて金属充填Fe基焼結合金製バルブシー
トを製造すると、製造されたバルブシートは素地に分散
する硬質粒子が球形状を呈する組織をもつようになり、
従来の不規則塊状の硬質粒子が素地中に分散する組織を
有する金属充填Fe基焼結合金製バルブシートに比し
て、一段と小さな相手攻撃性を示すにすぎないという研
究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来金属充填Fe基焼結
合金製バルブシートに着目し、これのもつすぐれた耐摩
耗性を損なうことなく、相手攻撃性を低減せしめるべく
研究を行なった結果、上記従来金属充填Fe基焼結合金
製バルブシートの製造に際して、Fe基合金の素地中に
分散する硬質粒子形成用として用いられている原料粉末
は、一般に水アトマイズによって形成されるものである
ため、その形状が不規則塊状を呈し、この形状はそのま
まバルブシートを構成するFe基焼結合金基体の硬質粒
子として引継がれるが、これを、炭化物分散型硬質粒子
形成用であれば、望ましくは、重量%で(以下%は重量
%を示す)、Cr:10〜60%、 Co:10〜4
0%、Wおよび/またはMo:5〜30%、Si:0.
5〜3%、 C:0.5〜3%、を含有し、さらに必
要に応じて、Ni〜5〜15%、 Nb:0.5〜5
%、V:0.5〜5%、のうちの1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合金、
また金属間化合物分散型硬質粒子形成用であれば、望ま
しくは、Mo:20〜40%、 Cr:5〜15%、
Si:1〜5%、を含有し、残りがCoと不可避不純物
からなる組成を有する合金に特定した上で、ガスアトマ
イズにより形成すると、この結果のガスアトマイズ粉末
は球形状を呈するようになり、したがって、これを原料
粉末として用いて金属充填Fe基焼結合金製バルブシー
トを製造すると、製造されたバルブシートは素地に分散
する硬質粒子が球形状を呈する組織をもつようになり、
従来の不規則塊状の硬質粒子が素地中に分散する組織を
有する金属充填Fe基焼結合金製バルブシートに比し
て、一段と小さな相手攻撃性を示すにすぎないという研
究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記研究結果にもとづいてな
されたものであって、Fe基合金の素地に、MHv:5
00〜1800を有する炭化物分散型硬質粒子および/
または金属間化合物分散型硬質粒子を5〜25%の割合
で分散させた組織、並びに5〜20%の空孔率、を有す
るFe基焼結合金の基体に、それぞれCuまたはCu合
金を溶浸してなる銅溶浸Fe基焼結合金、あるいはPb
またはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で
構成されたバルブシートにおいて、前記硬質粒子を球形
状とすることによりすぐれた耐摩耗性を具備したまま
で、相手攻撃性を著しく低減せしめた金属充填Fe基焼
結合金製バルブシートに特徴を有するものである。
されたものであって、Fe基合金の素地に、MHv:5
00〜1800を有する炭化物分散型硬質粒子および/
または金属間化合物分散型硬質粒子を5〜25%の割合
で分散させた組織、並びに5〜20%の空孔率、を有す
るFe基焼結合金の基体に、それぞれCuまたはCu合
金を溶浸してなる銅溶浸Fe基焼結合金、あるいはPb
またはPb合金を含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で
構成されたバルブシートにおいて、前記硬質粒子を球形
状とすることによりすぐれた耐摩耗性を具備したまま
で、相手攻撃性を著しく低減せしめた金属充填Fe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】なお、この発明のバルブシートにおいて、
これを構成するFe基焼結合金基体の素地は、Co:2
〜10%、 Ni:0.5〜10% Mo:0.5〜3%、 C:0.5〜1.5%、を含
有し、さらに必要に応じて、Cr:0.5〜5%、
Nb:0.1〜2%、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F
e基合金で構成するのが望ましい。
これを構成するFe基焼結合金基体の素地は、Co:2
〜10%、 Ni:0.5〜10% Mo:0.5〜3%、 C:0.5〜1.5%、を含
有し、さらに必要に応じて、Cr:0.5〜5%、
Nb:0.1〜2%、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F
e基合金で構成するのが望ましい。
【0007】また、この発明のバルブシートにおいて、
これを構成するFe基焼結合金基体の硬質粒子に関し
て、その硬さがMHvで500未満でも、その含有割合
が5%未満でも所望のすぐれた耐摩耗性を確保すること
ができず、一方その硬さがMHvで1800を越えた
り、その含有量が25%を越えたりすると、相手攻撃性
が急激に増大するようになるという理由で、硬さがMH
vで500〜1800、含有割合が5〜25%と定めら
れている。
これを構成するFe基焼結合金基体の硬質粒子に関し
て、その硬さがMHvで500未満でも、その含有割合
が5%未満でも所望のすぐれた耐摩耗性を確保すること
ができず、一方その硬さがMHvで1800を越えた
り、その含有量が25%を越えたりすると、相手攻撃性
が急激に増大するようになるという理由で、硬さがMH
vで500〜1800、含有割合が5〜25%と定めら
れている。
【0008】さらに、この発明のバルブシートを構成す
るFe基焼結合金基体の空孔率を5〜20%と定めたの
は、5%未満の空孔率では、銅溶浸または鉛含浸が不十
分となって所望の強度を得ることができず、一方20%
を越えた空孔率になると耐摩耗性の低下が著しくなると
いう理由にもとづくものである。
るFe基焼結合金基体の空孔率を5〜20%と定めたの
は、5%未満の空孔率では、銅溶浸または鉛含浸が不十
分となって所望の強度を得ることができず、一方20%
を越えた空孔率になると耐摩耗性の低下が著しくなると
いう理由にもとづくものである。
【0009】また、さらに銅溶浸材としては、無酸素
銅、Cu−1〜4%Co−1〜2%Znの組成を有する
Cu−Co−Zn合金、およびCu−2〜5%Fe−1
〜6%Mn−1〜4%Znの組成を有するCu−Fe−
Mn−Zn合金の使用が望ましく、鉛含浸材としては、
純Pb、Pb−30〜40%Sn合金の使用が望まし
い。
銅、Cu−1〜4%Co−1〜2%Znの組成を有する
Cu−Co−Zn合金、およびCu−2〜5%Fe−1
〜6%Mn−1〜4%Znの組成を有するCu−Fe−
Mn−Zn合金の使用が望ましく、鉛含浸材としては、
純Pb、Pb−30〜40%Sn合金の使用が望まし
い。
【0010】
【実施例】つぎに、この発明のバルブシートを実施例に
より具体的に説明する。炭化物分散型硬質粒子形成用
(以下炭化物系粉末という)、金属間化合物分散型硬質
粒子形成用(以下金属間化合物系粉末という)、および
素地形成用(以下素地粉末という)の原料粉末として、
それぞれ表1、表2、および表3に示される硬さと組成
を有し、かつガスアトマイズにより粒度:60mesh以下
の球形状とした粉末と、水アトマイズにより粒度:10
0mesh以下の不規則塊状とした粉末を用意し、これら原
料粉末を表4および表5に示される配合組成に配合し、
ステアリン酸亜鉛:1%を加えてミキサーにて30分間
混合した後、5〜7ton /cm2 の範囲内の所定の圧力に
て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、ついでアンモニア分解ガス雰囲気
中、1100〜1200℃の範囲内の所定の温度に1時
間保持の条件で焼結して、同じく表4および表5に示さ
れる空孔率を有し、かつ配合組成と実質的に同一の組成
をもったFe基焼結合金基体を形成し、これらのFe基
焼結合金基体の一部に、メタン変成ガス雰囲気中、無酸
素銅からなる純Cu、Cu−Co−Zn合金(Co:
2.3%、Zn:1.3%含有、以下Cu合金1とい
う)、あるいはCu−Fe−Mn−Zn合金(Fe:
3.6%、Mn:2.6%、Zn:2.8%含有、以下
Cu合金2という)を表4,5に示される組合せで載置
した状態で、温度:1100℃に15分間保持の条件で
銅溶浸を施して銅溶浸Fe基焼結合金とし、この銅溶浸
Fe基焼結合金には600〜700℃の範囲内の所定温
度により1.5時間保持の条件で熱処理を施し、さらに
残りのFe基焼結合金基体には、窒素雰囲気中、浴表面
に8kg/cm2 の圧力を付加した状態で、600℃に加熱
した純PbまたはPb−Sn合金(Sn:34%含有)
の浴中に1時間浸漬保持の条件で鉛含浸を施して鉛含浸
Fe基焼結合金とすることにより、いずれも外径:34
mm×内径:27mm×厚さ:7mmの寸法をもった本発明金
属充填バルブシート1〜13、および比較金属充填焼結
合金製バルブシート1〜13をそれぞれ製造した。
より具体的に説明する。炭化物分散型硬質粒子形成用
(以下炭化物系粉末という)、金属間化合物分散型硬質
粒子形成用(以下金属間化合物系粉末という)、および
素地形成用(以下素地粉末という)の原料粉末として、
それぞれ表1、表2、および表3に示される硬さと組成
を有し、かつガスアトマイズにより粒度:60mesh以下
の球形状とした粉末と、水アトマイズにより粒度:10
0mesh以下の不規則塊状とした粉末を用意し、これら原
料粉末を表4および表5に示される配合組成に配合し、
ステアリン酸亜鉛:1%を加えてミキサーにて30分間
混合した後、5〜7ton /cm2 の範囲内の所定の圧力に
て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、ついでアンモニア分解ガス雰囲気
中、1100〜1200℃の範囲内の所定の温度に1時
間保持の条件で焼結して、同じく表4および表5に示さ
れる空孔率を有し、かつ配合組成と実質的に同一の組成
をもったFe基焼結合金基体を形成し、これらのFe基
焼結合金基体の一部に、メタン変成ガス雰囲気中、無酸
素銅からなる純Cu、Cu−Co−Zn合金(Co:
2.3%、Zn:1.3%含有、以下Cu合金1とい
う)、あるいはCu−Fe−Mn−Zn合金(Fe:
3.6%、Mn:2.6%、Zn:2.8%含有、以下
Cu合金2という)を表4,5に示される組合せで載置
した状態で、温度:1100℃に15分間保持の条件で
銅溶浸を施して銅溶浸Fe基焼結合金とし、この銅溶浸
Fe基焼結合金には600〜700℃の範囲内の所定温
度により1.5時間保持の条件で熱処理を施し、さらに
残りのFe基焼結合金基体には、窒素雰囲気中、浴表面
に8kg/cm2 の圧力を付加した状態で、600℃に加熱
した純PbまたはPb−Sn合金(Sn:34%含有)
の浴中に1時間浸漬保持の条件で鉛含浸を施して鉛含浸
Fe基焼結合金とすることにより、いずれも外径:34
mm×内径:27mm×厚さ:7mmの寸法をもった本発明金
属充填バルブシート1〜13、および比較金属充填焼結
合金製バルブシート1〜13をそれぞれ製造した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【表4】
【0015】
【表5】
【0016】ついで、この結果得られた各種の金属充填
バルブシートについて、 バルブの材質:ステライト6番盛金、 バルブの加熱温度:850〜900℃、 バルブの着座回数:3000r.p.m.、 雰囲気:0.4kg/cm2 の圧力のプロパンガスと、流
量:1.6l/min の酸素による燃焼ガス、 バルブシートの表面加熱温度(内部水冷):350〜4
00℃ 試験時間:100時間、 の条件で摩耗試験を行ない、バルブシートの最大摩耗深
さと、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4および表5に示した。
バルブシートについて、 バルブの材質:ステライト6番盛金、 バルブの加熱温度:850〜900℃、 バルブの着座回数:3000r.p.m.、 雰囲気:0.4kg/cm2 の圧力のプロパンガスと、流
量:1.6l/min の酸素による燃焼ガス、 バルブシートの表面加熱温度(内部水冷):350〜4
00℃ 試験時間:100時間、 の条件で摩耗試験を行ない、バルブシートの最大摩耗深
さと、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4および表5に示した。
【0017】
【発明の効果】表4および表5に示される結果から、本
発明金属充填バルブシート1〜13は、いずれもすぐれ
た耐摩耗性を示し、かつ相手攻撃性も小さいのに対し
て、比較金属充填バルブシート1〜13は、すぐれた耐
摩耗性を示すものの、Fe基焼結合金基体の素地に分散
する硬質粒子が不規則塊状の形状を呈することに原因し
て相手部材であるバルブの摩耗が著しいことが明らかで
ある。
発明金属充填バルブシート1〜13は、いずれもすぐれ
た耐摩耗性を示し、かつ相手攻撃性も小さいのに対し
て、比較金属充填バルブシート1〜13は、すぐれた耐
摩耗性を示すものの、Fe基焼結合金基体の素地に分散
する硬質粒子が不規則塊状の形状を呈することに原因し
て相手部材であるバルブの摩耗が著しいことが明らかで
ある。
【0018】上述のように、この発明の金属充填Fe基
焼結合金製バルブシートは、相手攻撃性がきわめて小さ
く、かつすぐれた耐摩耗性を示すので、内燃機関の高速
化および高出力化に十分満足に対応してすぐれた性能を
発揮するのである。
焼結合金製バルブシートは、相手攻撃性がきわめて小さ
く、かつすぐれた耐摩耗性を示すので、内燃機関の高速
化および高出力化に十分満足に対応してすぐれた性能を
発揮するのである。
Claims (2)
- 【請求項1】 Fe基合金の素地に、マイクロビッカー
ス硬さで500〜1800を有する炭化物分散型硬質粒
子および/または金属間化合物分散型硬質粒子が5〜2
5重量%の割合で分散した組織、 並びに5〜20%の空孔率、 を有するFe基焼結合金の基体に、CuまたはCu合金
を溶浸してなる銅溶浸Fe基焼結合金で構成されたバル
ブシートにおいて、前記硬質粒子を球形状としたことを
特徴とする相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼
結合金製バルブシート。 - 【請求項2】 Fe基合金の素地に、マイクロビッカー
ス硬さで500〜1800を有する炭化物分散型硬質粒
子および/または金属間化合物分散型硬質粒子が5〜2
5重量%の割合で分散した組織、 並びに5〜20%の空孔率、 を有するFe基焼結合金基体に、PbまたはPb合金を
含浸してなる鉛含浸Fe基焼結合金で構成されたバルブ
シートにおいて、前記硬質粒子を球形状としたことを特
徴とする相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結
合金製バルブシート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22500691A JPH0543998A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結合金製バルブシート |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22500691A JPH0543998A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結合金製バルブシート |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0543998A true JPH0543998A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16822607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22500691A Withdrawn JPH0543998A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結合金製バルブシート |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0543998A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6082317A (en) * | 1997-06-27 | 2000-07-04 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Valve seat for internal combustion engine |
JP2010013696A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 |
US9260772B2 (en) | 2008-07-03 | 2016-02-16 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Hard phase forming alloy powder, wear resistant sintered alloy, and production method for wear resistant sintered alloy |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP22500691A patent/JPH0543998A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6082317A (en) * | 1997-06-27 | 2000-07-04 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Valve seat for internal combustion engine |
DE19828687C2 (de) * | 1997-06-27 | 2003-04-24 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Ventilsitz für Verbrennungsmotor |
JP2010013696A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 |
US9260772B2 (en) | 2008-07-03 | 2016-02-16 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Hard phase forming alloy powder, wear resistant sintered alloy, and production method for wear resistant sintered alloy |
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