JPH0772321B2 - 高強度および高靭性を有するロッカ−ア−ム用耐摩耗性Ｆｅ基鋳造合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高強度および高靭性を有し、かつ用耐摩耗
性にもすぐれ、特に内燃機関のロツカーアームとして用
いるのに適したFe基鋳造合金に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、一般に内燃機感のロツカーアームの製造には、数
多くの耐摩耗性Fe基鋳造合金が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、近年の機関の高出力化および軽量化に伴い、ロ
ツカーアームにも小型化および薄肉化が要求されるよう
になつているが、従来の耐摩耗性Fe基鋳造合金は、いず
れもすぐれた耐摩耗性を示すものの、強度および靭性不
足が原因で、これらの要求には十分満足して対応するこ
とができないのが現状である。

〔問題点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、高強度
および高靭性を有し、かつ耐摩耗性にもすぐれたロツカ
ーアーム用Fe基鋳造合金を開発すべく研究を行なつた結
果、重量％で（以下％は重量％を示す）、 C:2〜４％、Cr:15〜25％、 Mo:10〜20％、Si:0.1〜２％、 Mn:0.1〜２％、Co:0.1〜４％、 W:0.05〜１％、Ta:0.05〜１％、 V:0.5〜３％、Ti:0.01〜0.5％、 Al:0.01〜５％、Hf:0.001〜0.1％、 Ni:1〜５％、 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基鋳造合金は、上記の特性をすべて具備し、ロツカ
ーアームの小型化および薄肉化を可能にし、さらには苛
酷な条件下での実用に対してもすぐれた性能を発揮する
という知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであつ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。

（ａ） Ｃ Ｃ成分には、一部が素地に固溶して強度を向上させるほ
か、炭化物を形成して対摩耗性を向上させ、さらに鋳造
性を改善する作用があるが、その含有量が２％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が４
％を越えると、合金の靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を２〜４％と定めた。

（ｂ） Cr Cr成分には、炭化物を形成して合金の対摩耗性を著しく
向上させる作用があるが、その含有量が15％未満では所
望のすぐれた対摩耗性を確保することができず、一方そ
の含有量が25％を越えると合金の靭性劣化が著しくなる
ことから、その含有量を15〜25％と定めた。

（ｂ） Mo Mo成分には、炭化物を形成して耐摩耗性を向上させ、か
つ素地に固溶して合金強度を向上させる作用があるが、
その含有量が10％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有量が20％を越えると合金の靭性が低
下するようになることから、その含有量を10〜20％と定
めた。

（ｄ） Si Si成分には、脱酸作用のほか、鋳造性を改善する作用が
あるが、その含有量が0.1％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が２％を越えると、靭
性が低下するようになることから、その含有量を0.1〜
２％と定めた。

（ｅ） Mn Mn成分には、Siと同様に脱酸作用のほか、合金の靭性を
向上させる作用があるが、その含有量が0.1％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が２
％を越えると耐摩耗性が低下するようになることから、
その含有量を0.1〜２％と定めた。

（ｆ） Co Co成分には、素地に固溶して合金の強度を向上させる作
用があるが、その含有量が0.1％未満では所望の強度向
上効果が得られず、一方その含有量が４％を越えてもよ
り一層の向上効果は得られず、経済性を考慮して、その
含有量を0.1〜４％と定めた。

（ｇ） Ｗ Ｗ成分には、素地固溶による強度向上作用、並びに炭化
物形成による耐摩耗性向上作用があるが、その含有量が
0.05％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その含有量が１％を越えると、合金の靭性が劣化するよ
うになることから、その含有量を0.05〜１％と定めた。

（ｈ） Ta Ta成分には、Ｗと同様に素地固溶による強度向上作用、
並びに炭化物形成による耐摩耗性向上作用があるが、そ
の含有量が0.05％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有量が１％を越えてもより一層の向上
効果は現われず、経済性を考慮して、その含有量を0.05
〜１％と定めた。

（ｉ） Ｖ Ｖ成分には、炭化物を形成して耐摩耗性を向上させるほ
か、組織を微細化して強度を向上させる作用があるが、
その含有量が0.5％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方その含有量が３％を越えると合金の靭性が
低下するようになることから、その含有量を0.5〜３％
と定めた。

（ｊ） TiおよびAl TiおよびAl成分には、共存した状態で組織の微細化に寄
与し、もつて合金強度を著しく向上せしめる作用がある
が、その含有量がTi:0.01％未満、Al:0.01％％未満でも
所望の強度向上効果が得られず、一方その含有量が、Ti
にあつては0.5％、またAlにあつても0.5％を越えると合
金の靭性が低下するようになることから、その含有量を
Ti:0.01〜0.5％、Al:0.01〜0.5％と定めた。

（ｋ） Hf Hf成分には、素地に固溶して合金の強度および靭性を一
段と向上させる作用があるが、その含有量が0.001％未
満では前記使用に所望の向上効果が得られず、一方0.1
％を越えて含有させても前記作用が飽和し、より一層の
向上効果は得られず、経済性を考慮して、その含有量を
0.001〜0.1％と定めた。

（ｌ） Ni Ni成分には素地に固溶して合金の靭性を一段と向上させ
る作用があるが、その含有量が１％未満では所望の高靭
性を確保することができず、一方その含有量が５％を越
えると、耐摩耗性が低下するようになることから、その
含有量を１〜５％と定めた。

〔実施例〕

つぎに、この発明のFe基鋳造合金を実施例により具体的
に説明する。

通常の高周波溶解炉を用い、それぞれ第１表に示される
成分組成をもつたFe基合金溶湯を調製し、ついでこれら
のFe基合金溶湯を通常のロストワツクス法によりロツカ
ーアームに鋳造し、引続いて大気中、800〜950℃の範囲
内の所定温度に１時間保持後焼入れの焼入れ処理と、同
じく大気中、500〜650℃の範囲内の所定温度に２時間保
持後放冷の焼戻し処理を施すことによつて、本発明Fe基
鋳造合金１〜27および比較Fe基鋳造 合金１〜22のロツカーアームをそれぞれ製造した。

なお、比較Fe基鋳造合金１〜22は、いずれも構成成分の
うちのいずれかの成分含有量（第１表に※印を付す）が
この発明の範囲から外れた組成をもつものである。

つぎに、この結果得られた各種のFe基鋳造合金製ロツカ
ーアームについて、強度を評価する目的で引張強さ、靭
性を評価する目的でシヤルビー衝撃値を測定し、さらに
耐摩耗性を評価する目的で、ロツクウエル硬さ（Ｃスケ
ール）を測定すると共に、これを４気筒OHCエンジンに
組込み、 エンジン回転数:850r.p.m.、 オイル:LPG廃油（油温:80℃）、 相手部材たるカムの材質:FC25のチル材、 運転時間:200時間、 の条件で実機摩耗試験を行ない、ロツカーアームおよび
カムの最大摩耗深さを測定した。これらの測定結果を第
２表に示した。

〔発明の効果〕

第２表に示される結果から、本発明Fe基鋳造合金１〜27
は、いずれも高強度および高靭性を有し、かつ相手攻撃
性の低い状態で、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、
比較Fe基鋳造合金１〜22に見られるように、構成成分の
うちのいずれかの成分含有量でもこの発明の範囲から外
れると、前記の特性のうち少なくともいずれかの性質が
劣るようになることが明らかである。

上述のように、この発明のFe基鋳造合金は、高強度およ
び高靭性を有するので、ロツカーアームの小型化および
薄肉化を可能とし、かつ相手攻撃性が低く、耐摩耗性に
もすぐれているので、ロツカーアームとして用いた場合
に著しく長期に亘つてすぐれた性能を発揮するなど工業
上有用な特性を有するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】C:2〜４％、Cr:15〜25％、 Mo:10〜20％、Si:0.1〜２％、 Mn:0.1〜２％、Co:0.1〜４％、 W:0.05〜１％、Ta:0.05〜１％、 V:0.5〜３％、Ti:0.01〜0.5％、 Al:0.01〜0.5％、Hf:0.001〜0.1％、 Ni:1〜５％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有することを特徴とする高強度および高靭性
   を有するロツカーアーム用耐摩耗性Fe基鋳造合金。