JPH0555592B2 - - Google Patents

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JPH0555592B2
JPH0555592B2 JP11590484A JP11590484A JPH0555592B2 JP H0555592 B2 JPH0555592 B2 JP H0555592B2 JP 11590484 A JP11590484 A JP 11590484A JP 11590484 A JP11590484 A JP 11590484A JP H0555592 B2 JPH0555592 B2 JP H0555592B2
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JP
Japan
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alloy
iron
valve seats
phase
sintered alloy
Prior art date
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JP11590484A
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Inventor
Yukio Kadota
Tetsuya Suganuma
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS60258449A publication Critical patent/JPS60258449A/en
Publication of JPH0555592B2 publication Critical patent/JPH0555592B2/ja
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Description

【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、パーライト
組織、フエ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、Mo−Fe合金相か
らなる微細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、従来にも増し
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。 とりわけ、従来のエンジンバルブは耐摩耗性を
改善するために、ステライト合金等の盛金処理を
したものが多かつた。 しかし、最近におけるコスト低減の要求からエ
ンジンバルブに対する盛金処理を廃止する試みが
なされているものの、バルブシートを従来の材質
のままとしてエンジンバルブの盛金処理を廃止す
ると、エンジンバルブの摩耗が増大するという問
題点があつた。 このような背景のもとで、摺動する相手材であ
るエンジンバルブに対する損傷性が少なく、自身
の耐摩耗性をも確保することのできるバルブシー
ト材料の開発が強く望まれているものの、従来の
バルブシート材料では上述のような要求に対して
充分に対応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
を主体とするFe−C系基地組織中に特定組成の
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)、出願
日;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
金等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;昭和59年5月28日)。 さらに、別の発明として、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
均一に分散させるとともに、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、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;昭和59
年5月28日)。 〔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、パーライト組織、フエ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、Mo
−Fe合金相からなる微細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、摺動する相手材であるエンジンバル
ブ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のできるバルブシ
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、重量比率
で、C;0.2〜0.5%、Mo;3.0〜10.0%、Co;3.0
〜15.0%、Ni;3.0〜15.0%、残部実質的にFeか
らなり、パーライト組織、オーステナイト組織、
フエ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、平均粒径;3〜30μ、硬
さ;Hv600〜1300のMo−Fe合金相からなる微細
硬質粒子を均一に分散させてなるバルブシート用
鉄系焼結合金であつて、この焼結合金は、体積比
率で5〜20%の微細パーライト組織、20〜50%の
Co、Ni含有量の多いオーステナイト組織、5〜
20%のフエライト組織、残部が前記Mo−Fe合金
相及び、気孔からなることを特徴とするバルブシ
ート用鉄系焼結合金。及び、重量比率で、C;
0.2〜0.5%、Mo;3.0〜15.0%、Co;3.0〜15.0%、
Ni;3.0〜15.0%、Pb合金もしくはCu合金の溶浸
合金;10〜25%、残部実質的にFeからなり、パ
ーライト組織、オーステナイト組織、フエライト
組織の混合組織からなるFe−C−Co−Ni系基地
組織中に、平均粒径;3〜30μ、硬さ;Hv600〜
1300のMo−Fe合金相からなる微細硬質粒子を均
一に分散させてなるバルブシート用鉄系焼結合金
であつて、この焼結合金は、体積比率で5〜20%
の微細パーライト組織、20〜50%のCo、Ni含有
量の多いオーステナイト組織、5〜20%のフエラ
イト組織、残部が前記Mo−Fe合金相、前記Pb合
金もしくはCu合金の溶浸合金、及び、気孔から
な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。 本発明材において、Cは基地組織のFeに固溶
して微細なパーライト組織を形成するとともに、
本発明材の硬さを上昇させ耐摩耗性を改善するこ
とから有効であるが、0.2%未満ではその耐摩耗
性の改善効果が充分でなく、また、0.5%を越え
ると軟質のフエライト組織量が減少して、摺動す
る相手材であるエンジンバルブに対する損傷性を
増大するばかりでなく、サブゼロ処理により寸法
変化を惹起しやすいことから、0.2〜0.5%とし
た。 また、Co及びNiは、共に基地組織に固溶して
耐摩耗性を改善するので有効であるが、3.0%未
満ではその耐摩耗性の改善効果が充分でなく、
15.0%を越えるとその添加量に見合つた耐摩耗性
改善効果の向上が期待できないことから、3.0〜
15.0%とした。 本発明材におけるMoは、基地組織中に固溶拡
散させることなく、平均粒径;3〜30μ、硬さ;
Hv600〜1300の、Mo中にFeが拡散されたMo−
Fe合金(Mo+ε)相からなる微細硬質粒子とし
て均一に分散させるために重要である。 そして、このMo−Fe合金(Mo+ε)相は、
高温においても殆ど硬さが低下することなく優れ
た耐摩耗性を有している。 上述の理由から、Moは本発明材において耐摩
耗性を改善するための重要な合金元素であるが、
3.0%未満では上記Mo−Fe合金(Mo+ε)相か
らなる微細硬質粒子の形成が少ないことから耐摩
耗性の改善効果が充分でなく、10.0%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
性が増大することから、3.0〜10.0%とした。 次に、本発明材において、基地組織中に分散さ
せるMo−Fe合金(Mo+ε)相からなる微細硬
質粒子において、平均粒径を3〜30μ、硬さを
Hv600〜1300に限定した理由について説明する。 即ち、Mo−Fe合金(Mo+ε)相からなる微
細硬質粒子の平均粒径が3μ未満、硬さがHv600未
満では耐摩耗性が充分でなく、また、平均粒径が
30μ、硬さがHv1300を越えると、摺動する相手材
(エンジンバルブ)に対する損傷性を急速に増大
させることから、平均粒径;3〜30μ、硬さ;
Hv600〜1300とするのがよい。 次に、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合金に溶浸されて、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、10%未満では上述の改善効果
が充分でなく、25%を越えると強度低下が著しい
ことから10〜25%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。 また、フエライト組織量を体積比率で5〜20%
としたのは、5%未満では軟質のフエライト組織
による摺動する相手材に対する損傷性の緩和効果
が充分でなく、20%を越えると焼結合金が軟化し
すぎて耐摩耗性が低下することから、5〜20%と
した。 次に、本発明材の基地組織においては、微細パ
ーライト組織量が5%未満、もしくは、オーステ
ナイト組織量が20%未満では、基地組織が軟化し
すぎて耐摩耗性が低下し、また、微細パーライト
組織量が20%、オーステナイト組織量が50%を越
えると、基地組織が強化されすぎて摺動する相手
材(エンジンバルブ)に対する損傷性が増大する
ことから、それぞれ5〜20%、20〜50%とした。 従つて、本発明材は、体積比率で5〜20%の微
細パーライト組織、20〜50%のオーステナイト組
織、5〜20%のフエライト組織の基地組織を形成
する混合組織と、残部をMo−Fe合金相と気孔、
或いはMo−Fe合金相、Pb合金もしくはCu合金
の溶浸合金、及び気孔とから構成される。 また、焼結合金中の気孔率を体積比率で8〜20
%、平均気孔径を4〜24μとしたのは、気孔率が
8%未満、平均気孔径が4μ未満では、異物埋収
性が低下して異物が摺動面に残留しやすく、エン
ジンバルブ、バルブシートに対する摩耗量が共に
増大し、一方、気孔率が20%、平均気孔径が24μ
を越えると、バルブシートの強度が低下してバル
ブシートの異常摩耗・脱落を発生しやすいことか
ら、気孔率を8〜20%、平均気孔径を4〜24μと
した。 〔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。 この実施例に用いた試験片は、還元鉄粉をベー
スとして第1表に示す組成となるように、各合金
元素粉末を添加し、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表の組
成となるように、還元鉄粉をベースとし、黒鉛粉
末を0.26%、Mo粉末を4%、Co粉末を5%、Ni
粉末を9%添加し、さらに、潤滑剤として一般的
に用いるステアリン酸亜鉛を0.8%添加して一般
的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
表に示す組成となるように、還元鉄粉をベースと
して、本発明材と同様に、Mo粉末、Co粉末、
Ni粉末、必要に応じてPb合金もしくはCu合金の
溶浸合金、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。 また、比較材を、Cを0.2%未満(0.15%)
としたものである。 また、比較材は、Moを10.0%を越えて
(15.0%)添加したものである。 また、比較材は、Moを3.0%未満(2%)と
し、Coを15.0%を越えて(17%)添加するととも
に、溶浸合金としてのPb合金を20%を越える多
量(27%)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7ton/cm2で圧粉成形して、φ30mm×φ18mm、厚
さ;7mmのリング状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合金を製造した。 このようにして製造した焼結合金の「基地組
織」、形成された「(Mo+ε)合金相の硬さ
(Hv)及び粒径(μ)」、「気孔率(Vol%)及び
平均気孔径(μ)」、「硬さ(Hv)」、「密度(g/
cm3)」を第2表に示す。 上述により焼結処理及び必要に応じて溶浸処理
された焼結合金を、機械加工によりバルブシート
形状に仕上げた。 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インテークトバルブシートと
して圧嵌合入し、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、ス
テライト盛金処理のないエンジンバルブを使用
し、燃料を無鉛ガソリンとして、6600rpm、全負
荷で連続200時間運転する条件とした。 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、組成
においてCを0.2%未満(0.15%)としているた
め、Mo−Fe合金(Mo+ε)相、パーライト組
織量が5%未満(3%)、フエライト組織量が20
%を越える多量(30%)となることから基地組織
が弱く、また、(Mo+ε)相の硬さがHv600未満
(Hv500)、その平均粒径が3μ未満(1μ)となる
ことから、エンジン台上耐久試験におけるバルブ
シートの摩耗量が多くなつている。 また、比較材は、組成においてMoを10%を
越える多量(15%)としているため、Mo−Fe合
金(Mo+ε)相の硬さがHv1300を越え
(Hv1500)、その平均粒径も30μを越える(40μ)
ことから、摺動する相手材(エンジンバルブ)に
対する損傷性が増大し、気孔率も20Vol%を越え
(23Vol%)、平均気孔径も24μを越える(26μ)こ
とから、エンジン台上耐久試験におけるバルブシ
ートの摩耗量が多くなつている。 また、比較材は、組成においてMoが3.0%未
満(2%)、Coが15.0%を越え(17%)、溶浸合金
としてのPb合金を25%を越える多量(27%)と
しているため、エンジン台上耐久試験におけるバ
ルブシートの摩耗量が大きく、さらに、オーステ
ナイト組織量が50%を越える多量(55%)となる
ことから、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、、に対して、本発明材
、、、は、第2表に示すエンジン台上耐
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4μ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, an Fe-based sintered alloy consisting of a mixed structure of an austenite structure, a pearlite structure, and a ferrite structure.
Fine hard particles consisting of a Mo-Fe alloy phase are uniformly dispersed in a C-Co-Ni base structure, and further,
By using infiltration treatment with a Pb alloy or Cu alloy as necessary, the valve seat itself has excellent wear resistance and is less susceptible to damage to the engine valve, which is the mating material on which it slides. This applies to ferrous sintered alloys for valve seats that have a small amount of [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 had the problem of not being able to ensure sufficient durability to meet the recent strict requirements for properties as described above. In particular, many conventional engine valves have been treated with a metal filler such as stellite alloy to improve wear resistance. However, due to the recent demand for cost reduction, attempts have been made to abolish the metal fitting process for engine valves, but if the valve seat is made of the conventional material and the metal plate process is abolished, engine valve wear will increase. There was a problem with that. Against this background, there is a strong desire to develop a valve seat material that is less likely to damage the sliding mating material, the engine valve, and that can also ensure its own wear resistance. There was a problem in that the valve seat materials of 2000 and 2000 could not sufficiently meet the above-mentioned requirements. Therefore, in view of the current state of durability of conventional valve seats as described above, the inventors developed a new technology by uniformly dispersing hard particles of a specific composition in an Fe-C base structure mainly consisting of pearlite structure. As a valve seat, it has excellent wear resistance, and
We have already proposed an iron-based sintered alloy for valve seats that causes less damage to engine valves, which are sliding mating materials (title of invention: "Iron-based sintered alloy for valve seats", applicant: Toyota Motor Corporation). Co., Ltd., filing date: April 19, 1980). In addition, as another invention, the iron-based sintered alloy for valve seats of the above invention is further infiltrated with an infiltration alloy such as a Pb alloy or a Cu alloy, thereby achieving even better wear resistance. A ferrous sintered alloy for valve seats has also been proposed (name of invention;
"Iron-based sintered alloy for valve seats," applicant: Toyota Motor Corporation, filing date: May 28, 1980). Furthermore, as another invention, Fe-C-
By uniformly dispersing hard particles of a specific composition in the Co-Ni matrix structure and, if necessary, infiltrating with a Pb alloy or Cu alloy, we have achieved even better results. A wear-resistant iron-based sintered alloy for valve seats has also been proposed (Title of invention: "Iron-based sintered alloy for valve seats", Applicant: Toyota Motor Corporation, Application date: 1982)
(May 28, 2016). [Object of the Invention] The present invention was made in order to solve the problems of the prior art as described above. During the organization, Mo
- Fine hard particles consisting of Fe alloy phase are uniformly dispersed, and if necessary, Pb alloy or Cu
Infiltration of alloy By using infiltration treatment with alloy, the valve seat itself has excellent wear resistance, and the damage to the engine valve, which is the mating material on which it slides, can be reduced. The object of the present invention is 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 to achieve a weight ratio of C; 0.2 to 0.5%, Mo; 3.0 to 10.0%, Co; 3.0.
~15.0%, Ni; 3.0~15.0%, the remainder essentially consists of Fe, pearlite structure, austenite structure,
Fe-C-Co consisting of a mixed structure of ferrite structure
- An iron-based sintered alloy for valve seats, which is made by uniformly dispersing fine hard particles consisting of a Mo-Fe alloy phase with an average grain size of 3 to 30μ and a hardness of Hv600 to 1300 in a Ni-based matrix structure. Therefore, this sintered alloy has a fine pearlite structure with a volume ratio of 5 to 20% and a volume ratio of 20 to 50%.
Austenite structure with high Co and Ni content, 5~
An iron-based sintered alloy for a valve seat, characterized by having a ferrite structure of 20%, and the remainder consisting of the Mo-Fe alloy phase and pores. and, in weight ratio, C;
0.2~0.5%, Mo; 3.0~15.0%, Co; 3.0~15.0%,
Ni: 3.0 to 15.0%, Pb alloy or Cu alloy infiltration alloy: 10 to 25%, the balance consists essentially of Fe, and Fe-C-Co-Ni consists of a mixed structure of pearlite, austenite, and ferrite structures. In the system base structure, average particle size: 3~30μ, hardness: Hv600~
This is an iron-based sintered alloy for valve seats that is made by uniformly dispersing fine hard particles consisting of a Mo-Fe alloy phase of 1300, and this sintered alloy has a volume ratio of 5 to 20%.
fine pearlite structure, 20 to 50% Co, austenite structure with high Ni content, 5 to 20% ferrite structure, the remainder being the Mo-Fe alloy phase, the infiltration alloy of the Pb alloy or Cu alloy, and This is achieved by using an iron-based sintered alloy for valve seats, which is characterized by having pores. [Operation of the invention] The operation of the invention will be explained below. In addition, in the following description, all contents of alloying elements will be explained in terms of weight ratio (%). In the material of the present invention, C forms a fine pearlite structure by forming a solid solution in Fe of the base structure, and
It is effective because it increases the hardness of the present invention material and improves its wear resistance, but if it is less than 0.2%, the effect of improving wear resistance is not sufficient, and if it exceeds 0.5%, the amount of soft ferrite structure will increase. It is set at 0.2 to 0.5% because this decrease not only increases the damage to the sliding mating material, the engine valve, but also tends to cause dimensional changes due to sub-zero treatment. In addition, both Co and Ni are effective because they dissolve in the matrix structure and improve wear resistance, but if the content is less than 3.0%, the effect of improving wear resistance is not sufficient.
If the amount exceeds 15.0%, the wear resistance improvement effect cannot be expected to be commensurate with the amount added.
It was set at 15.0%. Mo in the material of the present invention has an average particle size of 3 to 30μ, hardness;
Mo− with Fe diffused in Mo with Hv600 to 1300
This is important for uniformly dispersing fine hard particles made of Fe alloy (Mo + ε) phase. And this Mo-Fe alloy (Mo+ε) phase is
It has excellent wear resistance with almost no decrease in hardness even at high temperatures. For the reasons mentioned above, Mo is an important alloying element for improving wear resistance in the material of the present invention;
If it is less than 3.0%, the formation of fine hard particles consisting of the Mo-Fe alloy (Mo + ε) phase will be insufficient, and the effect of improving wear resistance will not be sufficient, and if it exceeds 10.0%, it will cause damage to the sliding mating material (engine valve). It was set at 3.0 to 10.0% because the damage property increases. Next, in the material of the present invention, in the fine hard particles consisting of the Mo-Fe alloy (Mo + ε) phase dispersed in the matrix structure, the average particle size is 3 to 30μ, and the hardness is
The reason for limiting it to Hv600-1300 will be explained. In other words, if the average particle size of the fine hard particles consisting of the Mo-Fe alloy (Mo + ε) phase is less than 3 μ and the hardness is less than Hv600, the wear resistance will not be sufficient;
If the hardness exceeds Hv1300, the damage to the sliding mating material (engine valve) will increase rapidly. Average particle size: 3 to 30μ, hardness;
It is best to set it to Hv600-1300. Next, the infiltration alloy of Pb alloy or Cu alloy is
It is effective because it is infiltrated into the sintered alloy that has been sintered, and its lubricating action improves wear resistance, and its sealing action also improves machinability. If it is less than 25%, the above-mentioned improvement effect will not be sufficient, and if it exceeds 25%, the strength will drop significantly, so it was set at 10 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. In addition, the volume ratio of ferrite structure is 5 to 20%.
The reason for this is that if it is less than 5%, the soft ferrite structure will not have a sufficient effect of mitigating damage to the sliding mating material, and if it exceeds 20%, the sintered alloy will become too soft and its wear resistance will decrease. 5 to 20%. Next, in the base structure of the present invention material, if the amount of fine pearlite structure is less than 5% or the amount of austenite structure is less than 20%, the base structure becomes too soft and the wear resistance decreases, and the fine pearlite structure becomes too soft. If the amount of structure exceeds 20% and the amount of austenite structure exceeds 50%, the base structure becomes too strong and the damage to the sliding mating material (engine valve) increases. %. Therefore, the material of the present invention has a mixed structure forming a base structure of 5 to 20% fine pearlite structure, 20 to 50% austenite structure, and 5 to 20% ferrite structure in terms of volume ratio, and the remainder is Mo-Fe. alloy phase and pores,
Alternatively, it is composed of a Mo-Fe alloy phase, an infiltrated alloy of Pb alloy or Cu alloy, and pores. In addition, the porosity in the sintered alloy is 8 to 20 in terms of volume ratio.
%, and the average pore diameter is set to 4 to 24μ because if the porosity is less than 8% and the average pore diameter is less than 4μ, the ability to embed foreign matter decreases and foreign matter tends to remain on the sliding surface. The amount of wear on the valve seat increases, while the porosity is 20% and the average pore diameter is 24μ.
If the value exceeds this value, the strength of the valve seat decreases and the valve seat is likely to be abnormally worn or fall off, so the porosity was set to 8-20% and the average pore diameter was set to 4-24μ. [Example] Hereinafter, one example of the present invention will be described based on the attached table. The test piece used in this example was made with reduced iron powder as a base, and each alloying element powder was added to it so that it had the composition shown in Table 1. Furthermore, graphite powder and zinc stearate were added and compacted. It was made into a mixed alloy powder for use. For example, in the material of the present invention, the composition shown in Table 1 is based on reduced iron powder, 0.26% graphite powder, 4% Mo powder, 5% Co powder, and Ni powder.
9% of the powder was added, and furthermore, 0.8% of zinc stearate, which is commonly used as a lubricant, was added to obtain a mixed alloy powder for compaction. Similarly, in the present invention material, the first
With the composition shown in the table, using reduced iron powder as a base, Mo powder, Co powder,
Ni powder, if necessary, an infiltrated alloy of Pb alloy or Cu alloy, graphite powder, and zinc stearate were added to prepare a mixed alloy powder for compaction. In addition, the comparative material contained less than 0.2% (0.15%) of C.
That is. In addition, the comparative material contains more than 10.0% (15.0%) of Mo. In addition, the comparative material contains less than 3.0% (2%) of Mo, more than 15.0% (17%) of Co, and more than 20% (27%) of Pb alloy as an infiltration alloy. This is what I did. The mixed powder for compacting thus produced was compacted at 7 tons/cm 2 to form a ring-shaped compact with a diameter of 30 mm x 18 mm and a thickness of 7 mm, and then placed in ammonia decomposition gas. After sintering at 1100°C for 1 hour, no infiltration treatment was performed for the inventive material and comparative material, and infiltration treatment was performed with Pb alloy for the inventive material and comparative material. For comparison materials, sintered alloys were manufactured by performing infiltration treatment with Kelmet alloy. The "base structure" of the sintered alloy produced in this way, the "hardness (Hv) and grain size (μ) of the (Mo+ε) alloy phase", "porosity (Vol%) and average pore diameter ( μ)”, “Hardness (Hv)”, “Density (g/
cm 3 )” are shown in Table 2. The sintered alloy, which had been sintered and optionally infiltrated as described above, was machined into a valve seat shape. The valve seat thus manufactured was press-fitted as an intake valve seat into the aluminum alloy cylinder head of a 4-cylinder, 1600 c.c. engine, and an engine bench durability test was conducted. The engine bench durability test conditions were to use engine valves without stellite metal treatment, use unleaded gasoline as fuel, and operate continuously for 200 hours at 6600 rpm and full load. In the results of this engine bench durability test, the durability of the valve seat was evaluated by measuring the "increase in the width of the valve seat contact surface" 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 comparative material has a composition with less than 0.2% (0.15%) of C, so the Mo-Fe alloy (Mo+ε) phase, pearlite structure content is less than 5% (3%), and ferrite. Tissue volume is 20
% (30%), the matrix structure is weak, and the hardness of the (Mo + ε) phase is less than Hv600 (Hv500), and its average particle size is less than 3μ (1μ), so it is difficult to use for engine stands. The amount of wear on the valve seat in the upper durability test is increasing. In addition, the comparative material has a large amount of Mo (15%) exceeding 10% in its composition, so the hardness of the Mo-Fe alloy (Mo+ε) phase exceeds Hv1300 (Hv1500) and its average grain size also exceeds 30μ. (40μ)
As a result, the damage to the sliding mating material (engine valve) increases, the porosity exceeds 20 Vol% (23 Vol%), and the average pore diameter exceeds 24 μ (26 μ). Valve seat wear is increasing. In addition, the comparative material contains less than 3.0% (2%) of Mo, more than 15.0% (17%) of Co, and more than 25% (27%) of Pb alloy as an infiltration alloy. The amount of wear on the valve seat in the engine bench durability test is large, and the amount of austenite structure is more than 50% (55%), so the amount of wear on the engine valve is also large. In contrast to the above comparative materials, the inventive materials had an "increase in the contact surface of the valve seat" of 0.2 mm, as is clear from the engine bench durability test results shown in Table 2. The amount of wear on the engine valves below is less than 4μ, demonstrating excellent durability.

【表】 ケルメツト合金である。
[Table] Kelmet alloy.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上により明らかなように、第1の発明にかか
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、フエライト組織
の混合組織からなるFe−C−Co−Ni系基地組織
中に、Mo−Fe合金相からなる微細硬質粒子を均
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。 また、第2の発明にかかるバルブシート用鉄系
焼結合金によれば、第1の発明にかかるバルブシ
ート用鉄系焼結合金に対し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、第1の発明の効果に加えて、焼結処理され
た焼結合金に溶浸されて、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利点がある。
As is clear from the above, according to the iron-based sintered alloy for valve seats according to the first invention, the Fe-C-Co-Ni base structure is composed of a mixed structure of an austenite structure, a pearlite structure, and a ferrite structure. By uniformly dispersing fine hard particles consisting of a Mo-Fe alloy phase, the valve seat itself has excellent wear resistance and reduces damage to the engine valve, which is the mating material on which it slides. It has the advantage that it can be manufactured at low cost. Further, according to the ferrous sintered alloy for valve seats according to the second invention, the ferrous sintered alloy for valve seats according to the first invention is subjected to an infiltration treatment with an infiltration alloy of a Pb alloy or a Cu alloy. When used together, in addition to the effect of the first invention, it is infiltrated into the sintered alloy that has been sintered, and its lubricating action improves wear resistance, and its sealing action improves the wear resistance. It has the advantage that machinability can also be improved.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 重量比率で、C;0.2〜0.5%、Mo;3.0〜
10.0%、Co;3.0〜15.0%、Ni;3.0〜15.0%、残
部実質的にFeからなり、パーライト組織、オー
ステナイト組織、フエ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、平均粒
径;3〜30μ、硬さ;Hv600〜1300のMo−Fe合
金相からなる微細硬質粒子を均一に分散させてな
るバルブシート用鉄系焼結合金であつて、 この焼結合金は、体積比率で5〜20%の微細パ
ーライト組織、20〜50%のCo、Ni含有量の多い
オーステナイト組織、5〜20%のフエライト組
織、残部が前記Mo−Fe合金相及び、気孔からな
ることを特徴とするバルブシート用鉄系焼結合
金。 2 重量比率で、C;0.2〜0.5%、Mo;3.0〜
15.0%、Co;3.0〜15.0%、Ni;3.0〜15.0%、Pb
合金もしくはCu合金の溶浸合金;10〜25%、残
部実質的にFeからなり、パーライト組織、オー
ステナイト組織、フエ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、平均粒
径;3〜30μ、硬さ;Hv600〜1300のMo−Fe合
金相からなる微細硬質粒子を均一に分散させてな
るバルブシート用鉄系焼結合金であつて、 この焼結合金は、体積比率で5〜20%の微細パ
ーライト組織、20〜50%のCo、Ni含有量の多い
オーステナイト組織、5〜20%のフエライト組
織、残部が前記Mo−Fe合金相、前記Pb合金もし
くはCu合金の溶浸合金、及び、気孔からなるこ
とを特徴とするバルブシート用鉄系焼結合金。 3 焼結合金中の気孔率が体積比率で8〜20%で
あるとともに、その平均気孔径が4〜24μである
特許請求の範囲第1項、または、第2項記載のバ
ルブシート用鉄系焼結合金。
[Claims] 1. In terms of weight ratio, C: 0.2 to 0.5%, Mo: 3.0 to
10.0%, Co; 3.0 to 15.0%, Ni; 3.0 to 15.0%, the remainder essentially consisting of Fe, in the Fe-C-Co-Ni base structure consisting of a mixed structure of pearlite structure, austenite structure, and ferrite structure. An iron-based sintered alloy for valve seats, which is made by uniformly dispersing fine hard particles consisting of a Mo-Fe alloy phase with an average particle size of 3 to 30μ and a hardness of Hv600 to 1300. , a fine pearlite structure with a volume ratio of 5 to 20%, an austenite structure with a high Co and Ni content of 20 to 50%, a ferrite structure of 5 to 20%, and the remainder consisting of the Mo-Fe alloy phase and pores. A ferrous sintered alloy for valve seats featuring: 2 Weight ratio: C: 0.2~0.5%, Mo: 3.0~
15.0%, Co; 3.0~15.0%, Ni; 3.0~15.0%, Pb
Alloy or infiltration alloy of Cu alloy: 10 to 25%, the balance is substantially Fe, and the average grain size is This is an iron-based sintered alloy for valve seats, which is made by uniformly dispersing fine hard particles consisting of a Mo-Fe alloy phase with a diameter of 3 to 30μ and a hardness of Hv600 to 1300.This sintered alloy has a volume ratio of 5 to 20% fine pearlite structure, 20 to 50% austenite structure with high Co and Ni content, 5 to 20% ferrite structure, and the remainder is the Mo-Fe alloy phase, the Pb alloy or Cu alloy melt. An iron-based sintered alloy for valve seats, characterized by comprising an immersion alloy and pores. 3. The iron-based valve seat according to claim 1 or 2, wherein the sintered alloy has a porosity of 8 to 20% in terms of volume ratio and an average pore diameter of 4 to 24μ. Sintered alloy.
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