JPH06158120A - 内燃機関用鉄系焼結合金製2層鍛造バルブシート - Google Patents

内燃機関用鉄系焼結合金製2層鍛造バルブシート

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JPH06158120A
JPH06158120A JP33349092A JP33349092A JPH06158120A JP H06158120 A JPH06158120 A JP H06158120A JP 33349092 A JP33349092 A JP 33349092A JP 33349092 A JP33349092 A JP 33349092A JP H06158120 A JPH06158120 A JP H06158120A
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JP
Japan
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alloy
layer
sintered alloy
based sintered
valve seat
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Application number
JP33349092A
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English (en)
Inventor
Tomomi Ishikawa
智美 石川
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Publication of JPH06158120A publication Critical patent/JPH06158120A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/02Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
    • F01L3/04Coated valve members or valve-seats

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮し、か
つ相手攻撃性も小さい内燃機関用鉄系焼結合金製2層鍛
造バルブシートを提供する。 【構成】 鉄系焼結合金製2層鍛造バルブシートが、M
Hv:400〜800を有するFe−Cr−Mo−W−
V系合金の第1分散相:5〜30%、さらに必要に応じ
てMHv:500〜1000を有するCo−Cr−Mo
系合金の第2分散相:2〜12%、MHv:200〜7
00を有するFe−Co系合金の素地:残り、からなる
組成(以上重量%)を有するFe基焼結合金のバルブ当
接層と、MHv:200〜700を有するFe−Cr系
焼結合金のバックアップ層からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、苛酷な条件下での使
用でもすぐれた耐摩耗性を発揮し、かつ相手攻撃性も低
い内燃機関用鉄系焼結合金製2層鍛造バルブシートに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に自動車はじめ、各種内燃機
関のバルブシートとして、数多くのものが提案されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種内燃
機関の高性能化および高速化はめざましく、これに伴な
い、これの構造部材であるバルブシートの使用環境も一
段と苛酷さを増す状況にあり、これに対応するためより
一層耐摩耗性にすぐれたバルブシートの開発が強く望ま
れている。
【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、耐摩耗性のすぐれたバルブシー
トを開発すべく研究を行なった結果、バルブシートを、
Fe基焼結合金のバルブ当接層と、これと一体焼結結合
されたFe基焼結合金のバックアップ層の2層構造を有
する鉄系焼結合金の鍛造加工材とすると共に、上記バル
ブ当接層を、マイクロビッカース硬さ(MHv):40
0〜800を有するFe−Cr−Mo−W−V系合金の
第1分散相:5〜30%、さらに、必要に応じて、MH
v:500〜1000を有するCo−Cr−Mo系合金
の第2分散相:2〜12%、MHv:200〜700を
有するFe−Co系合金の素地:残り、からなる組成
(以上重量%)を有するFe基焼結合金で構成し、かつ
上記バックアップ層を、MHv:200〜700を有す
るFe−Cr系焼結合金で構成すると、この結果の鉄系
焼結合金製2層鍛造バルブシートは、苛酷な条件下での
実用に際してすぐれた耐摩耗性を発揮すると共に、相手
攻撃性も低いという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、Fe基焼結合金のバルブ当接層
と、これと一体焼結結合されたFe基焼結合金のバック
アップ層の2層構造を有する鉄系焼結合金の鍛造加工材
とすると共に、上記バルブ当接層を、MHv:400〜
800を有するFe−Cr−Mo−W−V系合金の第1
分散相:5〜30%、さらに、必要に応じて、MHv:
500〜1000を有するCo−Cr−Mo系合金の第
2分散相:2〜12%、MHv:200〜700を有す
るFe−Co系合金の素地:残り、からなる組成を有す
るFe基焼結合金で構成し、かつ上記バックアップ層
を、MHv:200〜700を有するFe−Cr系焼結
合金で構成してなる、耐摩耗性にすぐれ、さらに相手攻
撃性も小さい内燃機関用鉄系焼結合金製2層鍛造バルブ
シートに特徴を有するものである。
【0006】なお、この発明の2層鍛造バルブシートに
おいて、上記バルブ当接層を構成するFe基焼結合金の
第1分散相は、重量%で、C:0.7〜2%、 S
i:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜0.5%、C
r:2〜6%、Mo:2〜10%、 V:1〜6
%、W:1〜10%、を含有し、さらに必要に応じて、
Co:0.2〜10%、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Fe−Cr−Mo−W−V
系合金、また同じく素地中に分散相として必要に応じて
含有される第2分散相は、Cr:25〜32%、 M
o:7〜10%、Si:1.5〜3.5%、を含有し、
残りがCoと不可避不純物からなるCo−Cr−Mo系
合金、同じく素地は、Ni:0.5〜4%、 C:
0.5〜1.5%、Mo:0.5〜3%、 Co:2
〜10%、を含有し、さらに必要に応じて、Cr:0.
5〜5%、 Nb:0.1〜2%、Mn:0.1〜1
%、のうちの1種または2種以上、を含有し、残りがF
eと不可避不純物からなる組成を有するFe−Co系合
金で構成するのが望ましく、さらにバックアップ層のF
e−Cr系焼結合金は、C:0.5〜1.5%、Cr:
3〜8%、Mo:0.1〜1%、を含有し、残りがFe
と不可避不純物からなる組成をもつのが望ましい。
【0007】したがって、この発明の2層鍛造バルブシ
ートを構成するバルブ当接層における上記第1分散相、
第2分散相、および素地、並びに同じくバックアップ層
は、これをそれぞれ上記の、Fe−Cr−Mo−W−V
系合金、Co−Cr−Mo系合金、およびFe−Co系
合金、並びにFe−Cr系焼結合金で構成することによ
り上記の硬さをもつようになり、しかも上記バルブ当接
層においては、上記第1分散相の含有割合を5〜30
%、必要に応じて含有される第2分散層のそれを2〜1
2%とすることにより、これらと素地との間に効果的硬
さバランスが形成されてすぐれた耐摩耗性と低い相手攻
撃性が確保されるようになり、またバックアップ層にお
いては、上記組成のFe−Cr系焼結合金によって所望
の強度と、上記バルブ当接層と近似した熱膨張係数が確
保されるのである。
【0008】
【実施例】つぎに、この発明の2層鍛造バルブシートを
実施例により具体的に説明する。原料粉末として、それ
ぞれ表1〜3に示される硬さおよび組成をもったバルブ
当接層の第1分散相および第2分散相形成のための粒
度:80mesh以下のFe−Cr−Mo−W−V系合金粉
末およびCo−Cr−Mo系合金粉末、さらにバルブ当
接層の素地およびバックアップ層形成のための同じくい
ずれも100mesh以下の粒度を有するFe粉末、Fe−
1%Cr−0.3%Mn合金粉末、Fe−13%Cr合
金粉末、Fe−13%Cr−5%Nb合金粉末、Fe−
75%Mn粉末、Fe−60%Nb粉末、Co粉末、N
i粉末、Mo粉末、および黒鉛粉末を用意し、これら原
料粉末をそれぞれ表4〜6に示される配合組成に配合
し、ステアリン酸:1%を加えてミキサーにて混合して
バルブ当接層およびバックアップ層形成のための混合粉
末とし、これらの混合粉末を表7,8に示される組合せ
で、かつ両層の相対割合が重量比でバルブ当接層/バッ
クアップ層=4/6となる割合で金型内に装入し、6to
n /cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を
500℃に30分間保持の条件で脱脂した後、アンモニ
ア分解ガス雰囲気中、温度:1120℃に1時間保持の
条件で1次焼結し、ついでこの1次焼結体に、1000
℃の加熱温度で熱間鍛造を施し、引続いて同じくアンモ
ニア分解ガス雰囲気中、温度:1150℃に1時間保持
の条件で2次焼結を施し、さらに引続いて640〜69
0℃の範囲内の所定温度に90分間保持の条件で熱処理
を施すことにより配合組成と実質的に同一の組成、表
7,8に示されるバルブ当接層およびバックアップ層の
硬さ、理論密度比、並びに外径:48mm×内径:40mm
×厚さ:8mmの寸法をもった本発明2層鍛造バルブシー
ト1〜18および比較2層鍛造バルブシート1〜8をそ
れぞれ製造した。
【0009】なお、比較2層鍛造バルブシートは、これ
を構成するバルブ当接層の第1分散相、および素地、並
びにバックアップ層の硬さ、さらに前記第1分散相の含
有割合のうちの少なくともいずれか(表に*印を付す)
がこの発明の範囲から外れたものである。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【表5】
【0015】
【表6】
【0016】
【表7】
【0017】
【表8】
【0018】つぎに、この結果得られた2層鍛造バルブ
シートについて、 バルブの材質:SUH36、 バルブの加熱温度:750℃、 バルブの着座回数:3000回/分、 雰囲気:0.3kg/cm2 の圧力のプロパンガスと、1.
4l/min の流量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):300℃、 試験時間:50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7,8に示した。
【0019】
【発明の効果】表7,8に示される結果から、本発明2
層鍛造バルブシート1〜18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
2層鍛造バルブシート1〜8に見られるように2層鍛造
バルブシートを構成する条件のうちのいずれかがこの発
明の範囲から外れると、バルブ当接層においては耐摩耗
性および相手攻撃性のうちの少なくともいずれかが劣っ
たものになり、またバックアップ層においては、バルブ
当接層に対する焼結時の収縮割合が相対的に大きくなっ
てバルブシートに変形が生じたり、これ自体の材料強度
が低下することが明らかである。上述のように、この発
明の2層鍛造バルブシートは、苛酷な条件下での実用に
際しても、相手部材の摩耗を抑制した状態で、きわめて
長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するのである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe基焼結合金のバルブ当接層と、これ
    と一体焼結結合されたFe基焼結合金のバックアップ層
    の2層構造を有する鉄系焼結合金の鍛造加工材からなる
    と共に、 上記バルブ当接層を、 マイクロビッカース硬さ(MHv):400〜800を
    有するFe−Cr−Mo−W−V系合金の第1分散相:
    5〜30%、 MHv:200〜700を有するFe−Co系合金の素
    地:残り、からなる組成(以上重量%)を有するFe基
    焼結合金で構成し、 かつ上記バックアップ層を、MHv:200〜700を
    有するFe−Cr系焼結合金で構成したことを特徴とす
    る耐摩耗性のすぐれた内燃機関用鉄系焼結合金製2層鍛
    造バルブシート。
  2. 【請求項2】 Fe基焼結合金のバルブ当接層と、これ
    と一体焼結結合されたFe基焼結合金のバックアップ層
    の2層構造を有する鉄系焼結合金の鍛造加工材からなる
    と共に、 上記バルブ当接層を、 マイクロビッカース硬さ(MHv):400〜800を
    有するFe−Cr−Mo−W−V系合金の第1分散相:
    5〜30%、 MHv:500〜1000を有するCo−Cr−Mo系
    合金の第2分散相:2〜12%、 MHv:200〜700を有するFe−Co系合金の素
    地:残り、からなる組成(以上重量%)を有するFe基
    焼結合金で構成し、 かつ上記バックアップ層を、MHv:200〜700を
    有するFe−Cr系焼結合金で構成したことを特徴とす
    る耐摩耗性のすぐれた内燃機関用鉄系焼結合金製2層鍛
    造バルブシート。
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