JPH0555591B2 - - Google Patents

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JPH0555591B2
JPH0555591B2 JP10821884A JP10821884A JPH0555591B2 JP H0555591 B2 JPH0555591 B2 JP H0555591B2 JP 10821884 A JP10821884 A JP 10821884A JP 10821884 A JP10821884 A JP 10821884A JP H0555591 B2 JPH0555591 B2 JP H0555591B2
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JP
Japan
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powder
alloy
hard particles
iron
particle size
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Yukio Kadota
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、バルブシート用鉄系焼結合金に関
し、詳しくは、オーステナイト組織とパーライト
組織の混合組織からなるFe−C−Co−Ni系基地
組織中に、特定組成の硬質粒子を均一に分散さ
せ、さらに、必要に応じてPb合金もしくはCu合
金の溶浸合金による溶浸処理を併用することによ
つて、バルブシートとして自身の耐摩耗性に優
れ、しかし、摺動する相手材であるエンジンバル
ブに対する損傷性の少ないバルブシート用鉄系焼
結合金にかかる。 〔従来技術〕 最近、自動車用エンジンにおいて、高出力・高
回転化、排出ガス浄化対策、或いは、燃費向上対
策等に対する改善要求が一段と高まつている。 このため、自動車用エンジンにおけるエンジン
バルブ、バルブシートに対しては、従来にもまし
て厳しい使用環境条件に耐えることが不可避とな
つてきている。 即ち、エンジンバルブ、バルブシート等におい
ては、それ自身の耐摩耗性の改善とともに、摺動
する相手材に対する損傷性を少なくし、しかも、
低コストとすることが強く望まれている。 しかし、従来のバルブシート用焼結合金として
は、鉄系合金にフエロモリブデン等の金属間化合
物や複合炭化物を添加したものが、優れたバルブ
シート用焼結合金として採用されているものの、
このような焼結合金では上述のような最近の厳し
い要求特性に対し、十分な耐久性を確保すること
ができないという問題点があつた。 そこで、発明者らは上述のような従来のバルブ
シートの耐久性の現状に鑑みて、パーライト組織
を主体としるFe−C系基地組織中に特定組成の
粒度調整された硬質粒子を均一に分散させること
によつて、バルブシートとして自身の耐摩耗性に
優れ、しかも、摺動する相手材であるエンジンバ
ルブに対する損傷性の少ないバルブシート用鉄系
焼結合金を既に提案している(発明の名称;「バ
ルブシート用鉄系焼結合金」、出願人;トヨタ自
動車(株)、昭和59年4月19日)。 また、別の発明として上記発明のバルブシート
用鉄系焼結合金に対してPb合金もしくはCu合金
の溶浸合金による溶浸処理を併用することによ
り、さらに、優れた耐摩耗性としたバルブシート
用鉄系焼結合金も提案している(発明の名称;
「バルブシート用鉄系焼結合金」、出願人;トヨタ
自動車(株)、出願日;本件と同時出願)。 〔発明の目的〕 本発明は、上述のような従来技術の問題点を解
決するためになされたもので、オーステナイト組
織とパーライト組織の混合組織からなるFe−C
−Co−Ni系基地組織中に特定組成の粒度調整さ
れた硬質粒子を均一に分散させ、さらに、必要に
応じてPb合金もしくはCu合金の溶浸合金により
溶浸処理を併用することによつて、バルブシート
として自身の耐摩耗性に優れ、しかも、摺動する
相手材に対する損傷性を少なくすることができ、
しかも、低コストにて製造することができるバル
ブシート用鉄系焼結合金を提供することを目的と
している。 〔発明の構成〕 このような目的は、本発明によれば、Fe−C
−Co−Ni系基地組織用粉末に、重量比率にて5
〜20%の範囲で硬質粒子用合金粉末を混合し、圧
粉成形後、焼結処理されて得られる、オーステナ
イト組織とパーライト組織の混合組織からなる
Fe−C−Co−Ni系基地組織に硬質粒子が均一に
分散した組織からなるバルブシート用鉄系焼結合
金であつて、前記基地組織用粉末は、重量比率
で、黒鉛粉末;0.5〜1.6%、Co粉末及びNi粉末の
うち少なくとも1種類;3.0〜15.0%、残部実質
的に鉄粉からなり、前記硬質粒子用合金粉末は、
重量比率で、C;1.0〜2.0%、Cr;5.0〜20.0%、
Mo;0.2〜3.0%、V;0.1〜1.0%、残部実質的に
Feからなり、その合金粉末内部に10μ以下の微細
に析出したCr、Mo、V等の炭化物を有し、平均
粒径;40〜150μ、硬さ;Hv300〜700であること
を特徴とするバルブシート用鉄系焼結合金、及
び、Fe−C−Co−Ni系基地組織用粉末に、重量
比率にて5〜20%の範囲で硬質粒子用合金粉末を
混合し、圧粉成形後、焼結処理および溶浸処理さ
れて得られる、オーステナイト組織とパーライト
組織の混合組織からなるFe−C−Co−Ni系基地
組織に硬質粒子が均一に分散した組織からなるバ
ルブシート用鉄系焼結合金であつて、前記基地組
織用粉末は、重量比率で、黒鉛粉末;0.5〜1.6
%、Co粉末及びNi粉末のうち少なくとも1種
類;3.0〜15.0%、残部実質的に鉄粉からなり、
前記硬質粒子用合金粉末は、重量比率で、C;
1.0〜2.0%、Cr;5.0〜20.0%、Mo;0.2〜3.0%、
V;0.1〜1.0%、残部実質的にFeからなり、その
合金粉末内部に粒径10μ以下の微細に析出した
Cr、Mo、V等の炭化物を有し、平均粒径;4.0〜
150μ、硬さ;Hv300〜700の硬質粒子であり、前
記溶浸処理は、Pb合金もしくはCu合金の溶浸合
金を、重量比率で、5〜25%溶浸することを特徴
とするバルブシート用鉄系焼結合金によつて達成
される。 〔発明の作用〕 以下、本発明の作用について説明する。 なお、以下の説明において、合金元素の含有量
は全て重量比率(%)にて説明する。 まず、本発明のバルブシート用鉄系焼結合金に
使用する硬質粒子用合金粉末を構成する各成分の
範囲限定理由について説明する。 本発明材に分散させる硬質粒子用合金粉末にお
けるCは、Fe、Cr、Mo、Vと反応して炭化物を
形成して耐摩耗性を改善することから有効である
が、1.0%未満では炭化物量が少ないことから上
述の耐摩耗性改善効果が十分でなく、一方、2.0
%を越える炭化物量が過多となるとともに、焼結
時における硬質粒子からその周辺基地組織中への
Cの拡散を促進して、硬質粒子が消滅する可能性
があることから1.0〜2.0%とした。 また、Cr、Mo、VはCと反応し炭化物を形成
することから耐摩耗性改善に有効であるが、Cr
は5.0%未満、Moは0.2%未満、Vは0.1%未満で
は、形成される炭化物量が少ないため上述の耐摩
耗性改善効果が十分でなく、一方、Crは20.0%、
Moは3.0%、Vは1.0%を越えると形成される炭
化物量が過多となり、とりわけ、Vは硬質のVC
炭化物を多く形成して摺動する相手材(エンジン
バルブ)に対する損傷性を増大することから、
Cr:5.0〜20.0%、Mo;0.2〜3.0%、V;0.1〜1.0
%とした。 次に、硬質粒子用合金粉末内部に析出している
微細な炭化物の粒径を10μ以下としているのは、
炭化物粒径が10μを越えると摺動する相手材(エ
ンジンバルブ)に対する損傷性を増大するからで
ある。 硬質粒子用合金粉末の平均粒径を40〜150μと
したのは、40μ未満では焼結する際に基地中に拡
散してしまい、一方、150μを越えて大きな硬質
粒子用合金粉末が原料粉末中に存在すると原料粉
末を圧粉成形する際、充分に原料粉末を圧粉でき
ないためである。 また、硬質粒子用合金粉末の硬さをHv300〜
700としたのは、Hv300未満では硬質粒子として
の耐摩耗性改善効果が十分でなく、一方、Hv700
を越えると硬質粒子が硬すぎて、摺動する相手材
(エンジンバルブ)に対する損傷性を増大するか
らである。 更に、本発明材におけるオーステナイト組織と
パーライト組織の混合組織からなる基地組織用粉
末中への硬質粒子用合金粉末の分散量を重量比率
で5〜20%としたのは、硬質粒子用合金粉末の分
散量が5%未満では、硬質粒子量が少ないため耐
摩耗性改善効果が十分でなく、一方、硬質粒子用
合金粉末の分散量が20%を越えると摺動する相手
材(エンジンバルブ)に対する損傷性を増大する
からである。 以上の如く構成して、組織全体としての耐摩耗
性および相手材に対する損傷性は硬質粒子の成
分、硬さ、含有量で維持し、更に、平均粒径を調
整して、組織中における比較的柔らかい基地のみ
からなる部分を大きくすることにより加工性を良
好にしているのである。 次に、本発明材におけるバルブシート用鉄系焼
結合金の基地組織を形成するために使用する基地
組織用粉末の成分の範囲限定理由について説明す
る。 Cは焼結処理時、Feと反応してオーステナイ
ト組織とパーライト組織の混合組織からなる基地
組織中に固溶して焼結反応を促進させるので有効
であるが、0.5%未満では上述の効果が十分でな
く、一方、1.6%を越えて添加するとセメンタイ
ト組織が多量に析出して焼結体を脆化することか
ら0.5〜1.6%とした。 また、Co及びNiは、基地組織中に固溶して基
地組織を強化するとともに耐熱性を改善するので
有効であるが、3%未満ではその改善効果が充分
でなく、15%を越えると焼結合金材質を軟化して
耐摩耗性を低下することから3〜15%とした。 また、Pb合金もしくはCu合金の溶浸合金は、
焼結処理された焼結体に溶浸されて、その潤滑作
用により耐摩耗性を向上するとともに、封孔作用
によつて被削性をも改善することができることか
ら有効であるが、5%未満ではその改善効果が充
分でなく、25%を越えると強度低下が著しいこと
から5〜25%とした。 なお、溶浸合金としてCu合金を使用する場合
においては、Pb;20〜40%、残部Cuからなる、
いわゆる、ケルメツト合金とするのが望ましい。 〔実施例〕 以下、添付表に基づいて、本発明の1実施例を
説明する。 本発明材に使用した硬質粒子用合金粉末の化学
成分、及び、その合金粉末中に含有される微細な
炭化物の粒径、並びに、後述の圧粉成形用混合合
金粉末中の硬質粒子用合金粉末の配合割合を第1
表に示す。 オーステナイト組織とパーライト組織の混合組
織からなる基地組織中に分散させる硬質相を得る
ための硬質粒子用合金粉末は、各成分を第1表の
組成に調整して溶融した後、水噴霧法により−
100メツシユの合金粉末を製造した。 ついで、第2表に示す各成分の基地組織用鉄粉
にこの硬質粒子用合金粉末を第1表に示す配合割
合で添加し、さらに、黒鉛粉末、ステアリン酸亜
鉛を添加して圧粉成形用混合合金粉末とした。 たとえば、本発明材においては、第1表に示
す組成からなり、含有する炭化物粒径が4μの硬
質粒子用合金粉末を、重量比率で12%、また、第
2表に示すように黒鉛粉末を1.1%、Co粉末を8
%、残部Fe粉末となるように配合し、さらに、
潤滑剤として一般に用いるステアリン酸亜鉛を
0.8%添加して圧粉成形用混合合金粉末とした。 同様に、本発明材、、においても、第1
表に示す様に、組成と含有する炭化物粒径が調整
された硬質粒子用合金粉末を第1表に示すような
配合割合で添加し、さらに、本発明材と同様
に、第2表に示される割合のCo粉末もしくはNi
粉末、黒鉛粉末となるように配合し、さらに、ス
テアリン酸亜鉛を0.8%添加して圧粉成形用混合
合金を粉末とした。 次に、比較材は、硬質粒子用合金粉末の組成
を高Cr(29%)、高Mo(5%)とし、硬質粒子用
合金粉末内の炭化物平均粒径が10μを越える粗粒
としたものである。 また、比較材は、硬質粒子用合金粉末の組成
を低C(0.7%)、低Cr(3%)とし、硬質粒子用合
金粉末の配合割合も5%未満(3%)とし、ま
た、基地組織用粉末のCo含有量を15%を越える
多量(19%)としたものである。 また、比較材は、硬質粒子用合金粉末の配合
割合を25%を越える多量(29%)とし、また、基
地組織用粉末のNi含有量を15%を越える多量
(20%)としたものである。 このようにして生成された圧粉成形用混合粉末
を6ton/cm2で圧粉成形して、φ40mm×8mmの圧粉
成形体とした後、アンモニヤ分解ガス中にて1100
℃×1時間の焼結処理後、本発明材、比較材
においては溶浸処理を実施せず、本発明材、
及び比較材においてはPb合金により溶浸処理
を実施、また、本発明材及び比較材において
はケルメツト合金により溶浸処理を実施して焼結
体を製作した。 上述により焼結処理された本発明材の焼結体の
基地はオーステナイト組織とパーライト組織の混
合組織であつた。 上述により焼結処理及び必要に応じて溶浸処理
された焼結体を、機械加工仕上げによりバルブシ
ート形状とした。 そして、このようにして製造したバルブシート
を、4気筒、1600c.c.エンジンのアルミニウム合金
製シリンダヘツドにエキゾーストバルブシートと
して圧入嵌合し、エンジン台上耐久試験を実施し
た。 なお、エンジン台上耐久試験条件としては、燃
料として無鉛ガソリンを用い、6600rpm、全負荷
で連続200時間運転とした。 このエンジン台上耐久試験結果は、試験終了後
におけるバルブシートの当り面幅増加量とエンジ
ンバルブ摩耗量を測定することによつて、バルブ
シートの耐久性を評価した。 そのエンジン台上耐久試験結果を第2表に併せ
て示している。 第2表から明らかなように、比較材は、硬質
粒子用合金粉末の組成を高Cr(29%)、高Mo(5
%)とし、硬質粒子用合金粉末内の炭化物平均粒
径が10μを越える粗粒としていることから炭化物
の析出量が過多となり、また、CoもしくはNi、
Pb合金もしくはCu合金の溶浸合金を添加してい
ないことから、摺動する相手材(エンジンバル
ブ)の摩耗量が多くなつている。 また、比較材は、硬質粒子用合金粉末の組成
をC(0.7%)、低Cr(3%)とし、硬質粒子用合金
粉末の配合割合も5%未満(3%)とし、また、
基地組織用粉末のCo含有量を15%を越えた多量
(19%)としていることから、形成される炭化物
量が少ないため焼結合金の基地組織が軟化するこ
とから耐摩耗性が低下してバルブシートの摩耗量
が増大している。 また、比較材は、硬質粒子用合金粉末の配合
割合を25%を越える多量(29%)としていること
から、バルブシートの摩耗量が多いばかりでな
く、また、基地組織用粉末のNi含有量を15%を
越える多量(20%)としていることから、摺動す
る相手材(エンジンバルブ)の摩耗量も多くなつ
ている。 上記の比較材、、に比較して本発明材
、、、は、エンジン台上耐久試験結果か
ら明らかなように、いずれも、バルブシートの当
り面増加量は0.2mm以下、エンジンバルブの摩耗
量も8μ以下と優れた耐久性を示している。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an iron-based sintered alloy for valve seats, and more specifically, a Fe-C-Co-Ni base structure consisting of a mixed structure of an austenite structure and a pearlite structure has a specific composition. By uniformly dispersing hard particles and, if necessary, infiltrating with a Pb alloy or Cu alloy, the valve seat itself has excellent wear resistance. This applies to a ferrous sintered alloy for valve seats that is less likely to damage engine valves, which are the mating material. [Prior Art] Recently, there has been an increasing demand for improvements in automobile engines, such as higher output and higher revolutions, measures to purify exhaust gas, and measures to improve fuel efficiency. For this reason, it has become inevitable for engine valves and valve seats in automobile engines to withstand harsher usage environmental conditions than ever before. In other words, in engine valves, valve seats, etc., it not only improves their own wear resistance, but also reduces damage to the mating material on which they slide.
It is strongly desired to reduce the cost. However, as conventional sintered alloys for valve seats, those made by adding intermetallic compounds such as ferromolybdenum and composite carbides to iron-based alloys have been adopted as excellent sintered alloys for valve seats.
Such sintered alloys have a problem in that they cannot ensure sufficient durability to meet the recent strict requirements for properties as described above. Therefore, in view of the current state of durability of conventional valve seats as described above, the inventors have developed a method to uniformly disperse hard particles with a specific composition and particle size adjustment in an Fe-C base structure mainly consisting of pearlite structure. We have already proposed an iron-based sintered alloy for valve seats that has excellent wear resistance as a valve seat and is less likely to damage engine valves, which are the mating material on which it slides. Name: "Iron-based sintered alloy for valve seats," Applicant: Toyota Motor Corporation, April 19, 1980). In addition, as another invention, a valve seat can be made to have even more excellent wear resistance by using an infiltration treatment with an infiltration alloy of Pb alloy or Cu alloy for the iron-based sintered alloy for valve seats of the above invention. A steel-based sintered alloy has also been proposed (name of invention;
"Iron-based sintered alloy for valve seats", applicant: Toyota Motor Corporation, filing date: concurrently filed with this case). [Object of the Invention] The present invention was made to solve the problems of the prior art as described above.
- By uniformly dispersing hard particles with a specific composition and particle size adjustment in the Co-Ni matrix structure, and further infiltrating with a Pb alloy or Cu alloy as necessary. , it has excellent wear resistance as a valve seat, and can also reduce damage to the mating material it slides on.
Moreover, it is an object of the present invention to provide an iron-based sintered alloy for valve seats that can be manufactured at low cost. [Structure of the Invention] According to the present invention, such an object is achieved by
-Co-Ni based powder for base tissue, weight ratio: 5
Consists of a mixed structure of austenite and pearlite structures obtained by mixing alloy powder for hard particles in the range of ~20%, compacting, and sintering.
An iron-based sintered alloy for valve seats consisting of a structure in which hard particles are uniformly dispersed in a Fe-C-Co-Ni base structure, wherein the powder for the base structure has a weight ratio of graphite powder; 0.5 to 1.6. %, at least one of Co powder and Ni powder; 3.0 to 15.0%, the remainder substantially consisting of iron powder, and the alloy powder for hard particles is
In terms of weight ratio, C; 1.0 to 2.0%, Cr; 5.0 to 20.0%,
Mo: 0.2~3.0%, V: 0.1~1.0%, remainder substantially
A valve made of Fe, having carbides of Cr, Mo, V, etc. finely precipitated within the alloy powder of 10μ or less, and having an average particle size of 40 to 150μ and a hardness of Hv300 to 700. The iron-based sintered alloy for sheets and the Fe-C-Co-Ni-based base structure powder are mixed with alloy powder for hard particles in a weight ratio range of 5 to 20%, and after compaction, sintering is performed. An iron-based sintered alloy for valve seats consisting of a structure in which hard particles are uniformly dispersed in a Fe-C-Co-Ni base structure consisting of a mixed structure of an austenite structure and a pearlite structure obtained through a coagulation treatment and an infiltration treatment. The base tissue powder is graphite powder in a weight ratio of 0.5 to 1.6.
%, at least one of Co powder and Ni powder; 3.0 to 15.0%, the remainder substantially consisting of iron powder,
The alloy powder for hard particles has a weight ratio of C;
1.0~2.0%, Cr; 5.0~20.0%, Mo; 0.2~3.0%,
V: 0.1 to 1.0%, the remainder essentially consisting of Fe, finely precipitated inside the alloy powder with a particle size of 10μ or less
Contains carbides such as Cr, Mo, and V, average particle size: 4.0~
150μ, hardness: Hv300 to 700 hard particles, and the infiltration treatment is for a valve seat characterized by infiltrating 5 to 25% by weight of an infiltration alloy of Pb alloy or Cu alloy. This is achieved by using iron-based sintered alloys. [Action of the invention] The action of the present invention will be explained below. In addition, in the following description, all contents of alloying elements will be explained in terms of weight ratio (%). First, the reason for limiting the range of each component constituting the alloy powder for hard particles used in the iron-based sintered alloy for valve seats of the present invention will be explained. C in the alloy powder for hard particles dispersed in the material of the present invention is effective because it reacts with Fe, Cr, Mo, and V to form carbides and improve wear resistance, but if it is less than 1.0%, the amount of carbides is 2.0, the wear resistance improvement effect mentioned above is not sufficient.
It was set at 1.0 to 2.0% because the amount of carbide exceeding 1.0% would be excessive and could promote the diffusion of C from the hard particles into the surrounding matrix structure during sintering, causing the hard particles to disappear. . In addition, Cr, Mo, and V react with C to form carbides, so they are effective in improving wear resistance, but Cr
When Cr is less than 5.0%, Mo is less than 0.2%, and V is less than 0.1%, the amount of carbide formed is small, so the wear resistance improvement effect described above is not sufficient.On the other hand, Cr is 20.0%,
If Mo exceeds 3.0% and V exceeds 1.0%, an excessive amount of carbides will be formed.
Because it forms a large amount of carbide and increases the damage to the sliding mating material (engine valve),
Cr: 5.0-20.0%, Mo; 0.2-3.0%, V; 0.1-1.0
%. Next, the particle size of the fine carbides precipitated inside the alloy powder for hard particles is set to 10μ or less because
This is because if the carbide particle size exceeds 10μ, damage to the sliding mating material (engine valve) increases. The reason why the average particle size of the alloy powder for hard particles is set to 40 to 150μ is that if it is less than 40μ, it will diffuse into the base during sintering, whereas if it is larger than 150μ, the alloy powder for hard particles will be dispersed in the raw material powder. This is because, if it exists, the raw material powder cannot be sufficiently compacted when the raw material powder is compacted. In addition, the hardness of the alloy powder for hard particles is Hv300 ~
700 because if it is less than Hv300, the effect of improving wear resistance as a hard particle is not sufficient.
This is because if the hardness exceeds the hardness, the hard particles become too hard, increasing the damage to the sliding mating material (engine valve). Furthermore, the reason why the amount of the alloy powder for hard particles dispersed in the powder for the matrix structure consisting of a mixed structure of austenite structure and pearlite structure in the material of the present invention is set to 5 to 20% by weight is that the alloy powder for hard particles is If the amount of dispersion is less than 5%, the effect of improving wear resistance will not be sufficient due to the small amount of hard particles.On the other hand, if the amount of dispersed alloy powder for hard particles exceeds 20%, it will cause damage to the sliding mating material (engine valve). This is because it increases damage. With the structure described above, the wear resistance of the structure as a whole and the damage resistance to the mating material are maintained by the composition, hardness, and content of the hard particles, and the average particle size is adjusted to Processability is improved by enlarging the portion consisting only of soft base. Next, the reason for limiting the range of the components of the base structure powder used to form the base structure of the iron-based sintered alloy for valve seats in the material of the present invention will be explained. During the sintering process, C is effective because it reacts with Fe and dissolves in the matrix structure consisting of a mixed structure of austenite and pearlite structures to promote the sintering reaction, but if it is less than 0.5%, the above effect will not be achieved. However, if it is added in excess of 1.6%, a large amount of cementite structure will precipitate and the sintered body will become brittle, so it was set at 0.5 to 1.6%. In addition, Co and Ni are effective because they dissolve in the matrix structure and strengthen the matrix structure and improve heat resistance, but if it is less than 3%, the improvement effect is not sufficient, and if it exceeds 15%, it will burn out. The content was set at 3 to 15% because it softens the alloy material and reduces wear resistance. In addition, the infiltration alloy of Pb alloy or Cu alloy is
It is effective because it is infiltrated into the sintered body and its lubricating effect improves wear resistance, and its sealing effect also improves machinability. If it is less than 25%, the improvement effect will not be sufficient, and if it exceeds 25%, the strength will drop significantly, so it was set at 5 to 25%. In addition, when using a Cu alloy as an infiltration alloy, Pb; 20 to 40%, the balance consisting of Cu.
It is desirable to use a so-called Kelmet alloy. [Example] Hereinafter, one example of the present invention will be described based on the attached table. The chemical composition of the alloy powder for hard particles used in the present invention material, the particle size of fine carbides contained in the alloy powder, and the alloy powder for hard particles in the mixed alloy powder for compaction described below. The mixing ratio of
Shown in the table. The alloy powder for hard particles to obtain a hard phase to be dispersed in a matrix structure consisting of a mixed structure of austenite structure and pearlite structure is prepared by adjusting each component to the composition shown in Table 1 and melting it, and then using a water spray method to obtain -
100 meshes of alloy powder were produced. Next, this alloy powder for hard particles was added to the iron powder for matrix structure of each component shown in Table 2 at the mixing ratio shown in Table 1, and further graphite powder and zinc stearate were added to form a powder for compaction. A mixed alloy powder was prepared. For example, in the material of the present invention, alloy powder for hard particles having the composition shown in Table 1 and containing carbide particle size of 4μ is used at 12% by weight, and graphite powder is added as shown in Table 2. 1.1%, Co powder 8
%, the remainder is Fe powder, and further,
Zinc stearate, commonly used as a lubricant,
0.8% was added to make a mixed alloy powder for compaction. Similarly, in the present invention material, the first
As shown in the table, the alloy powder for hard particles whose composition and contained carbide particle size were adjusted was added at the mixing ratio shown in Table 1, and in addition, in the same manner as the present invention material, the powder was added as shown in Table 2. Co powder or Ni
The mixed alloy for powder compaction was made into a powder by adding 0.8% zinc stearate. Next, as a comparative material, the composition of the alloy powder for hard particles was high Cr (29%) and high Mo (5%), and the average grain size of carbides in the alloy powder for hard particles was coarse particles exceeding 10 μ. It is. In addition, the comparative material has a composition of low C (0.7%) and low Cr (3%) of the alloy powder for hard particles, and a blending ratio of the alloy powder for hard particles of less than 5% (3%). The Co content of the tissue powder is increased to more than 15% (19%). In addition, the comparative material has a blending ratio of alloy powder for hard particles exceeding 25% (29%), and a content of Ni in powder for matrix structure exceeding 15% (20%). be. The mixed powder for compacting thus produced was compacted at 6 ton/cm 2 to form a powder compact of φ40 mm x 8 mm, and then heated for 1100 min in ammonia decomposition gas.
After the sintering treatment for 1 hour at °C, no infiltration treatment was performed for the inventive material and the comparative material;
The sintered bodies were manufactured by performing infiltration treatment with a Pb alloy for the and comparative materials, and by performing the infiltration treatment with a Kelmet alloy for the present invention materials and comparative materials. The matrix of the sintered body of the material of the present invention, which was sintered as described above, had a mixed structure of an austenite structure and a pearlite structure. The sintered body subjected to the sintering treatment and, if necessary, the infiltration treatment as described above, was machined and finished into a valve seat shape. The valve seat thus produced was press-fitted as an exhaust valve seat into the aluminum alloy cylinder head of a 4-cylinder, 1600 c.c. engine, and an engine bench durability test was conducted. As for the engine bench durability test conditions, unleaded gasoline was used as the fuel, and the engine was operated continuously for 200 hours at 6600 rpm and full load. The results of this on-board engine durability test evaluated the durability of the valve seat by measuring the amount of increase in the contact surface width of the valve seat and the amount of engine valve wear after the end of the test. The engine bench durability test results are also shown in Table 2. As is clear from Table 2, the composition of the alloy powder for hard particles of the comparative material was high Cr (29%) and high Mo (5%).
%), and since the average grain size of carbides in the alloy powder for hard particles is coarse grains exceeding 10μ, the amount of carbide precipitated is excessive.
Since no Pb alloy or Cu alloy infiltration alloy is added, the amount of wear on the sliding mating material (engine valve) is high. In addition, in the comparison material, the composition of the alloy powder for hard particles was C (0.7%) and low Cr (3%), and the blending ratio of the alloy powder for hard particles was less than 5% (3%).
Since the Co content of the base structure powder is high (19%) exceeding 15%, the amount of carbide formed is small, which softens the base structure of the sintered alloy and reduces wear resistance. Valve seat wear is increasing. In addition, the comparison material has a large amount (29%) of the alloy powder for hard particles, which not only causes a large amount of wear on the valve seat, but also has a high Ni content in the powder for the matrix structure. Since this amount exceeds 15% (20%), the amount of wear on the sliding mating material (engine valve) is also increasing. Compared to the above comparative materials, the inventive materials have an increase in the contact surface of the valve seat of 0.2 mm or less, as is clear from the results of the engine bench durability test, and the amount of wear of the engine valves. It also shows excellent durability with a thickness of less than 8μ.

【表】【table】

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上により明らかなように、本発明にかかるバ
ルブシート用鉄系焼結合金によれば、オーステナ
イト組織とパーライト組織の混合組織からなる
Fe−C−Co−Ni系基地組織中に特定組成の粒度
調整された硬質粒子を均一に分散させ、さらに、
必要に応じてPb合金もしくはCu合金の溶浸合金
による溶浸処理を併用することによつて、バルブ
シートとして自身の耐摩耗性に優れ、しかも、摺
動する相手材に対する損傷性を少なくすることが
でき、しかも、低コストにて製造することができ
る利点がある。
As is clear from the above, the iron-based sintered alloy for valve seats according to the present invention has a mixed structure of an austenite structure and a pearlite structure.
Uniformly disperse hard particles with a specific composition and particle size adjustment in the Fe-C-Co-Ni base structure, and
By using infiltration treatment with a Pb alloy or Cu alloy as necessary, the valve seat itself has excellent wear resistance and also reduces damage to the mating material on which it slides. It has the advantage that it can be manufactured at low cost.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 Fe−C−Co−Ni系基地組織用粉末に、重量
比率にて5〜20%の範囲で硬質粒子用合金粉末を
混合し、圧粉成形後、焼結処理されて得られる、
オーステナイト組織とパーライト組織の混合組織
からなるFe−C−Co−Ni系基地組織に硬質粒子
が均一に分散した組織からなるバルブシート用鉄
系焼結合金であつて、 前記基地組織用粉末は、重量比率で、黒鉛粉
末;0.5〜1.6%、Co粉末及びNi粉末のうち少なく
とも1種類;3.0〜15.0%、残部実質的に鉄粉か
らなり、 前記硬質粒子用合金粉末は、重量比率で、C;
1.0〜2.0%、Cr;5.0〜20.0%、Mo;0.2〜3.0%、
V;0.1〜1.0%、残部実質的にFeからなり、その
合金粉末内部に粒径10μ以下の微細に析出した
Cr、Mo、V等の炭化物を有し、平均粒径;40〜
150μ、硬さ;Hv300〜700であることを特徴とす
るバルブシート用鉄系焼結合金。 2 Fe−C−Co−Ni系基地組織用粉末に、重量
比率にて5〜20%の範囲で硬質粒子用合金粉末を
混合し、圧粉成形後、焼結処理および溶浸処理さ
れて得られる、オーステナイト組織とパーライト
組織の混合組織からなるFe−C−Co−Ni系基地
組織に硬質粒子が均一に分散した組織からなるバ
ルブシート用鉄系焼結合金であつて、 前記基地組織用粉末は、重量比率で、黒鉛粉
末;0.5〜1.6%、Co粉末及びNi粉末のうち少なく
とも1種類;3.0〜15.0%、残部実質的に鉄粉か
らなり、 前記硬質粒子用合金粉末は、重量比率で、C;
1.0〜2.0%、Cr;5.0〜20.0%、Mo;0.2〜3.0%、
V;0.1〜1.0%、残部実質的にFeからなり、その
合金粉末内部に粒径10μ以下の微細に析出した
Cr、Mo、V等の炭化物を有し、平均粒径;40〜
150μ、硬さ;Hv300〜700の硬質粒子であり、 前記溶浸処理は、Pb合金もしくはCu合金の溶
浸合金を、重量比率で、5〜25%溶浸することを
特徴とするバルブシート用鉄系焼結合金。
[Claims] 1 Fe-C-Co-Ni matrix powder is mixed with alloy powder for hard particles in a weight ratio of 5 to 20%, and after compacting, sintering is performed. obtained by
An iron-based sintered alloy for a valve seat consisting of a structure in which hard particles are uniformly dispersed in a Fe-C-Co-Ni-based base structure consisting of a mixed structure of an austenite structure and a pearlite structure, wherein the powder for the base structure comprises: In terms of weight ratio, graphite powder; 0.5 to 1.6%; at least one of Co powder and Ni powder; 3.0 to 15.0%; the remainder substantially consists of iron powder; ;
1.0~2.0%, Cr; 5.0~20.0%, Mo; 0.2~3.0%,
V: 0.1 to 1.0%, the remainder essentially consisting of Fe, finely precipitated inside the alloy powder with a particle size of 10μ or less
Contains carbides such as Cr, Mo, and V, average particle size: 40~
An iron-based sintered alloy for valve seats, characterized by a hardness of 150μ and a hardness of Hv300 to 700. 2 Fe-C-Co-Ni based powder for matrix structure is mixed with alloy powder for hard particles in a range of 5 to 20% by weight, and after compaction, sintering and infiltration are performed. An iron-based sintered alloy for a valve seat comprising a structure in which hard particles are uniformly dispersed in an Fe-C-Co-Ni-based matrix structure consisting of a mixed structure of an austenite structure and a pearlite structure, the powder for the matrix structure is graphite powder; 0.5 to 1.6%; at least one of Co powder and Ni powder; 3.0 to 15.0%; the remainder substantially consists of iron powder; ,C;
1.0~2.0%, Cr; 5.0~20.0%, Mo; 0.2~3.0%,
V: 0.1 to 1.0%, the remainder essentially consisting of Fe, finely precipitated inside the alloy powder with a particle size of 10μ or less
Contains carbides such as Cr, Mo, and V, average particle size: 40~
150 μ, hardness: Hv 300 to 700 hard particles, and the infiltration treatment includes infiltrating 5 to 25% by weight of an infiltration alloy of Pb alloy or Cu alloy. Iron-based sintered alloy.
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