JPH08291358A - 高強度Fe基鋳造合金製ロッカーアーム - Google Patents

高強度Fe基鋳造合金製ロッカーアーム

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JPH08291358A
JPH08291358A JP11917695A JP11917695A JPH08291358A JP H08291358 A JPH08291358 A JP H08291358A JP 11917695 A JP11917695 A JP 11917695A JP 11917695 A JP11917695 A JP 11917695A JP H08291358 A JPH08291358 A JP H08291358A
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rocker arm
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Saburo Wakita
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度を有するFe基鋳造合金製ロッカーア
ームを提供する。 【構成】 ロッカーアームが、重量%で、C:2〜4
%、Si:0.1〜2%、Mn:0.1〜2%、Cr:
10〜25%、Moおよび/またはW:0.1〜10
%、N:0.01〜1%を含有し、さらに必要に応じて
B:0.001〜0.1%と、Niおよび/またはC
o:0.1〜5%のいずれか、または両方を含有し、残
りがFeと不可避不純物からなる組成、並びにマルテン
サイト素地に、いずれも長手方向の長さが50μm以下
の共晶炭窒化物と析出炭窒化物、あるいは共晶炭窒硼化
物と析出炭窒硼化物が分散分布した組織を有するFe基
鋳造合金で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度を有するFe
基鋳造合金製ロッカーアームに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の構造部材であるロッカ
ーアームには、強度、靭性、および耐摩耗性が要求され
ることから、これらの特性を具備したFe基鋳造合金が
用いられている。また、これらの特性を具備したFe基
鋳造合金製ロッカーアームとして、例えば特開昭64−
11941号公報に記載される通り、重量%で(以下、
%は重量%を示す)、 C:2〜4%、 Cr:10〜25%、 Mo:1〜10%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Co:0.1〜2%、 W:0.1〜2%、 Ni:0.1〜3%、 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基鋳造合金で構成されたロッカーアームが知ら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の内燃機関
の高出力化および軽量に伴ない、ロッカーアームにも小
型化および薄肉化が要求されるようになっているが、上
記の従来Fe基鋳造合金製ロッカーアームはじめ、その
他多くのロッカーアームの場合、いずれもすぐれた靭性
と耐摩耗性を有するものの、十分な強度を具備するもの
でないため、これらの要求に満足に対応することができ
ない。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
特に上記の従来Fe基鋳造合金製ロッカーアームに着目
し、これの強度向上をはかるべく研究を行なった結果、
上記の従来Fe基鋳造合金製ロッカーアームを構成する
Fe基鋳造合金は、図2に金属顕微鏡による組織写真
(倍率:500倍)の模写図で例示されるように、鋳造
時に晶出した相対的に塊状の共晶炭化物と、焼入れおよ
び焼戻しの熱処理で針状に析出した析出炭化物がマルテ
ンサイト素地に分散分布した組織をもつが、このFe基
鋳造合金に合金成分としてN成分を含有させると、この
N成分は共晶炭窒化物および析出炭窒化物として晶出お
よび析出し、同じく図1に金属顕微鏡による組織写真
(倍率:500倍)の模写図で例示されるように、特に
前記析出炭窒化物は微細であって、前記共晶炭窒化物お
よび析出炭窒化物のいずれも、その長手方向の長さが5
0μm以下であり、さらに合金成分としてB成分を含有
させると、前記共晶炭窒化物および析出炭窒化物はそれ
ぞれ共晶炭窒硼化物および析出炭窒硼化物として晶出お
よび析出するが、これらの共晶炭窒硼化物および析出炭
窒硼化物の長手方向の長さも50μm以下であり、これ
によって強度が著しく向上するようになるという研究結
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、 C:2〜4%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Cr:10〜25%、 Moおよび/またはW:0.1〜10%、 N:0.01〜1%、 を含有し、さらに必要に応じて、 (a) B:0.001〜0.1%、 (b) Niおよび/またはCo:0.1〜5%、 以上(a)および/または(b)を含有し、残りがFe
と不可避不純物からなる組成、並びにマルテンサイト素
地に、いずれも長手方向の長さが50μm以下の共晶炭
窒化物と析出炭窒化物、または共晶炭窒硼化物と析出炭
窒硼化物が分散分布した組織を有するFe基鋳造合金で
構成してなる、高強度を有し、かつ靭性および耐摩耗性
にもすぐれたFe基鋳造合金製ロッカーアームに特徴を
有するものである。
【0006】つぎに、この発明のロッカーアームにおい
て、これを構成するFe基鋳造合金の成分組成を上記の
通りに限定した理由を説明する。 (a) C C成分には、一部が素地のマルテンサイトを形成して強
度を向上させるほか、残りが強度低下の原因になる針状
の析出炭化物を形成することなく、長手方向の長さでい
ずれも50μm以下、望ましくは30μm以下の析出炭
窒化物および共晶炭窒化物、あるいは析出炭窒硼化物お
よび共晶炭窒硼化物を形成して、前記マルテンサイト素
地によってもたらされる高強度を低下させることなく、
耐摩耗性を向上させる作用があるが、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%を越えると靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を2〜4%、望ましくは3〜3.6%と
定めた。
【0007】(b) Si Si成分には、脱酸作用のほか、溶湯の流動性を増大さ
せて鋳造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%、望ましくは
0.5〜1.5%と定めた。
【0008】(c) Mn Mn成分には、脱酸作用のほか、素地に固溶して靭性を
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%、望ましくは0.4〜
1.1%と定めた。
【0009】(d) Cr Cr成分には、MoおよびW、さらにNおよびB成分と
ともに炭窒化物および炭窒硼化物を形成して耐摩耗性を
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2
5%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10〜25%、望ましくは15〜20%と定
めた。
【0010】(e) MoおよびW これらの成分には、上記の通り共晶炭窒化物および析出
炭窒化物、あるいは共晶炭窒硼化物および析出炭窒硼化
物を形成して、耐摩耗性を向上させるほか、素地に固溶
して強度を向上させる作用があるが、その含有量が0.
1%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有量が10%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0.1〜10%、望ましくは1
〜5%と定めた。
【0011】(f) N N成分には、上記の通り、長手方向の長さで50μm以
下、望ましくは30μm以下の共晶炭窒化物および析出
炭窒化物、あるいは共晶炭窒硼化物および析出炭窒硼化
物を形成してマルテンサイト素地によってもたらされる
高強度を損なうことなく耐摩耗性を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.01%未満では、特に析出炭窒
化物あるいは析出炭窒硼化物の長手方向の長さが50μ
mを越えて成長するようになって、所望の高強度を確保
することができなくなり、一方その含有量が1%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
0.01〜1%、望ましくは0.2〜0.6%と定め
た。
【0012】(g) NiおよびCo これらの成分には、素地に固溶してマルテンサイト変態
を促進させ、もって強度を一段と向上させる作用がある
ので、必要に応じて含有されるが、その含有量が0.1
%未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方
その含有量が5%を越えてもより一層の強度向上効果は
得られず、経済性を考慮して、その含有量を0.1〜5
%、望ましくは1〜3%と定めた。
【0013】(h) B B成分には、上記の通り長手方向の長さが50μm以下
の共晶炭窒化物および析出炭窒化物と結合して、共晶炭
窒硼化物および析出炭窒硼化物を形成し、耐摩耗性向上
に寄与し、かつ結晶粒を微細化して強度を向上させる作
用があるので、必要に応じて含有されるが、その含有量
が0.001%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0.1%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0.01〜0.1
%、望ましくは0.01〜0.08%と定めた。
【0014】なお、この発明のロッカーアームを構成す
るFe基鋳造合金における共晶および析出炭窒化物、あ
るいは共晶および析出炭窒硼化物の長手方向の長さは、
上記の通り基本的にはN成分の含有量によって調整され
るが、その長さが50μmを越えると強度が急激に低下
し、所望の高強度を確保することができないことから、
その長手方向の長さを50μm以下、望ましくは30μ
m以下に定めたのである。
【0015】
【実施例】つぎに、この発明のFe基鋳造合金製ロッカ
ーアーム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、それぞれ表1〜3に示される成分組成
をもったFe基合金溶湯を調製し、ロストワックス鋳型
に鋳造し、放冷した後、大気中、900℃に1時間保持
後油焼入れと、同じく大気中、600℃に0.5時間保
持後放冷の焼戻しの熱処理を施すことにより図3(a)
に正面図で、同(b)に底面図で示される形状を有し、
かつ長さが45mmの寸法をもった本発明Fe基鋳造合金
製ロッカーアーム(以下、本発明ロッカーアームとい
う)1〜26および従来Fe基鋳造合金製ロッカーアー
ム(以下、従来ロッカーアムという)1〜13をそれぞ
れ製造した。
【0016】ついで、これらのロッカーアームについ
て、図4に概略説明図で示される通り、ロッカーアーム
の底面先端部に形成された凹みにC型固定工具の曲げ先
端部を装着して図示の状態とし、ロッカーアームの底面
他方端部に上方から23kgf /sec の速度で荷重をか
け、ロッカーアーム破断時の荷重(破壊荷重)を測定す
る静的破壊試験を行ない、この測定結果にて強度を評価
した。これらの結果を表4,5に示した。また、これら
のロッカーアームについて、シャルピー衝撃値およびロ
ックウェル硬さ(Cスケール)を測定し、靭性と耐摩耗
性を評価した。これらの測定結果も表4,5に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【表5】
【0022】
【発明の効果】表1〜5に示される結果から、本発明ロ
ッカーアーム1〜26は、従来ロッカーアーム1〜13
と同等のすぐれた靭性(シャルピー衝撃値)と耐摩耗性
を有し、かつこれより一段と高い強度をもつことが明ら
かである。上述のように、この発明のFe基鋳造合金製
ロッカーアームは、高強度を有し、さらに靭性および耐
摩耗性にもすぐれているので、これの小型化および薄肉
化に十分満足に対応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のFe基鋳造合金製ロッカーアームを
構成するFe基鋳造合金の代表的組織を示す組織模写図
である。
【図2】従来Fe基鋳造合金製ロッカーアームを構成す
るFe基鋳造合金の代表的組織を示す組織模写図であ
る。
【図3】ロッカーアームの正面図(a)および底面図
(b)である。
【図4】ロッカーアームの静的破壊試験の概略説明図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01L 1/18 F01L 1/18 M

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C:2〜4%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Cr:10〜25%、 Moおよび/またはW:0.1〜10%、 N:0.01〜1%、を含有し、残りがFeと不可避不
    純物からなる組成、並びにマルテンサイト素地に、いず
    れも長手方向の長さが50μm以下の共晶炭窒化物と析
    出炭窒化物が分散分布した組織を有するFe基鋳造合金
    で構成したことを特徴とする高強度Fe基鋳造合金製ロ
    ッカーアーム。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C:2〜4%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Cr:10〜25%、 Moおよび/またはW:0.1〜10%、 N:0.01〜1%、を含有し、さらに、 B:0.001〜0.1%、を含有し、残りがFeと不
    可避不純物からなる組成、並びにマルテンサイト素地
    に、いずれも長手方向の長さが50μm以下の共晶炭窒
    硼化物と析出炭窒硼化物が分散分布した組織を有するF
    e基鋳造合金で構成したことを特徴とする高強度Fe基
    鋳造合金製ロッカーアーム。
  3. 【請求項3】 重量%で、 C:2〜4%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Cr:10〜25%、 Moおよび/またはW:0.1〜10%、 N:0.01〜1%、を含有し、さらに、 Niおよび/またはCo:0.1〜5%、を含有し、残
    りがFeと不可避不純物からなる組成、並びにマルテン
    サイト素地に、いずれも長手方向の長さが50μm以下
    の共晶炭窒化物と析出炭窒化物が分散分布した組織を有
    するFe基鋳造合金で構成したことを特徴とする高強度
    Fe基鋳造合金製ロッカーアーム。
  4. 【請求項4】 重量%で、 C:2〜4%、 Si:0.1〜2%、 Mn:0.1〜2%、 Cr:10〜25%、 Moおよび/またはW:0.1〜10%、 N:0.01〜1%、を含有し、さらに、 B:0.001〜0.1%、 Niおよび/またはCo:0.1〜5%、を含有し、残
    りがFeと不可避不純物からなる組成、並びにマルテン
    サイト素地に、いずれも長手方向の長さが50μm以下
    の共晶炭窒硼化物と析出炭窒硼化物が分散分布した組織
    を有するFe基鋳造合金で構成したことを特徴とする高
    強度Fe基鋳造合金製ロッカーアーム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006070350A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Kobe Steel Ltd 耐ヒートクラック性に優れた高Cr鋳鉄およびその熱処理方法
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