JPH0849512A - エンジンバルブ - Google Patents
エンジンバルブInfo
- Publication number
- JPH0849512A JPH0849512A JP6201400A JP20140094A JPH0849512A JP H0849512 A JPH0849512 A JP H0849512A JP 6201400 A JP6201400 A JP 6201400A JP 20140094 A JP20140094 A JP 20140094A JP H0849512 A JPH0849512 A JP H0849512A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft end
- valve
- engine valve
- hardness
- heat
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジンバルブの軸端部を摩擦圧接や肉盛
り等の工程無しでも十分に硬度を高めて、軸端部の摩耗
を防止できるバルブを提供する。 【構成】 Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼また
は析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバルブ
であって、前記バルブの軸端部が冷間または温間加工に
よるビッカース硬さ４００ＨＶ以上の硬化層を有するこ
とを特徴とするエンジンバルブ。
り等の工程無しでも十分に硬度を高めて、軸端部の摩耗
を防止できるバルブを提供する。 【構成】 Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼また
は析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバルブ
であって、前記バルブの軸端部が冷間または温間加工に
よるビッカース硬さ４００ＨＶ以上の硬化層を有するこ
とを特徴とするエンジンバルブ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の内燃機関に
使用されるエンジンバルブに関する。
使用されるエンジンバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、JIS規格で表されるSUH31, SUH35,
SUH36, SUH37, SUH38等の耐熱鋼およびこれらの耐熱鋼
の高温特性の改良を試みた種々の耐熱鋼、またはNCF75
1, NCF80A等の析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金およびこれ
らの改良合金を、ロッカーアームを介するバルブ開閉機
構のエンジンバルブに用いる場合、ロッカーアーム側の
バルブ軸端部の硬度不足により摩耗が生じて減肉する問
題があった。この摩耗を回避する目的で、これらの耐熱
鋼または超耐熱合金製エンジンバルブは、軸端部にSUH1
やSUH11等のマルテンサイト系耐熱鋼やSKH51等の高速度
工具鋼を摩擦圧接したり、ステライトやその他の高硬度
合金を肉盛りしたりして軸端部の硬度を高め、軸端部の
摩耗を防ぐ方法が用いられていた。
SUH36, SUH37, SUH38等の耐熱鋼およびこれらの耐熱鋼
の高温特性の改良を試みた種々の耐熱鋼、またはNCF75
1, NCF80A等の析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金およびこれ
らの改良合金を、ロッカーアームを介するバルブ開閉機
構のエンジンバルブに用いる場合、ロッカーアーム側の
バルブ軸端部の硬度不足により摩耗が生じて減肉する問
題があった。この摩耗を回避する目的で、これらの耐熱
鋼または超耐熱合金製エンジンバルブは、軸端部にSUH1
やSUH11等のマルテンサイト系耐熱鋼やSKH51等の高速度
工具鋼を摩擦圧接したり、ステライトやその他の高硬度
合金を肉盛りしたりして軸端部の硬度を高め、軸端部の
摩耗を防ぐ方法が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の軸端部の摩擦圧
接や肉盛り工程は、Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐
熱鋼または析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジ
ンバルブの製造コストに占める割合が高く、バルブの製
造原価を大幅に高めているのが現状である。本発明の目
的は、軸端部を摩擦圧接や肉盛り等の工程無しでも十分
に硬度の高いＣｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼ま
たは析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバル
ブを安価に製造することである。
接や肉盛り工程は、Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐
熱鋼または析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジ
ンバルブの製造コストに占める割合が高く、バルブの製
造原価を大幅に高めているのが現状である。本発明の目
的は、軸端部を摩擦圧接や肉盛り等の工程無しでも十分
に硬度の高いＣｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼ま
たは析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバル
ブを安価に製造することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、SUH31, SUH
35, SUH36, SUH37, SUH38等の耐熱鋼およびこれらの耐
熱鋼の高温特性の改良を試みた種々の耐熱鋼の多くは析
出炭化物を多く含み、また耐熱鋼の種類によっては、高
いＣとまたはさらにＭｎ、Ｎ等の加工硬化性を高める元
素を多量に含むこと、一方析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金
は、基地が加工硬化性の高いオーステナイト相であるこ
とに着目し、軸端部を冷間加工または温間加工すること
で、高硬度化することを試みた。その結果、これらの耐
熱鋼は冷間または温間加工により容易に従来の軸端材と
同レベルあるいは、それに近いレベルの硬度に達するこ
とを明らかにした。さらにその高硬度化した軸端部の表
面に窒化層を形成させることで、より一層耐摩耗性が向
上することを明らかにした。
35, SUH36, SUH37, SUH38等の耐熱鋼およびこれらの耐
熱鋼の高温特性の改良を試みた種々の耐熱鋼の多くは析
出炭化物を多く含み、また耐熱鋼の種類によっては、高
いＣとまたはさらにＭｎ、Ｎ等の加工硬化性を高める元
素を多量に含むこと、一方析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金
は、基地が加工硬化性の高いオーステナイト相であるこ
とに着目し、軸端部を冷間加工または温間加工すること
で、高硬度化することを試みた。その結果、これらの耐
熱鋼は冷間または温間加工により容易に従来の軸端材と
同レベルあるいは、それに近いレベルの硬度に達するこ
とを明らかにした。さらにその高硬度化した軸端部の表
面に窒化層を形成させることで、より一層耐摩耗性が向
上することを明らかにした。
【０００５】すなわち、本発明の第１発明は、Ｃｒ−Ｎ
ｉ含有オーステナイト系耐熱鋼からなるエンジンバルブ
であって、前記バルブの軸端部が冷間または温間加工に
よるビッカース硬さ４００ＨＶ以上の硬化層を有するこ
とを特徴とするエンジンバルブである。また第２発明
は、析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバル
ブであって、前記バルブの軸端部が冷間または温間加工
によるビッカース硬さ４００ＨＶ以上の硬化層を有する
ことを特徴とするエンジンバルブである。上記冷間また
は温間加工率はそれぞれ１０％以上とするのが良く、さ
らに少なくとも冷間または温間加工を施したバルブ軸端
部表面に窒化層を有するのが望ましい。
ｉ含有オーステナイト系耐熱鋼からなるエンジンバルブ
であって、前記バルブの軸端部が冷間または温間加工に
よるビッカース硬さ４００ＨＶ以上の硬化層を有するこ
とを特徴とするエンジンバルブである。また第２発明
は、析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバル
ブであって、前記バルブの軸端部が冷間または温間加工
によるビッカース硬さ４００ＨＶ以上の硬化層を有する
ことを特徴とするエンジンバルブである。上記冷間また
は温間加工率はそれぞれ１０％以上とするのが良く、さ
らに少なくとも冷間または温間加工を施したバルブ軸端
部表面に窒化層を有するのが望ましい。
【０００６】
【作用】Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼または
析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金およびこれらの改良合金か
らなるエンジンバルブの軸端部の具体的な冷間加工また
は温間加工方法は、据込み加工、または、据込み加工と
その後のしごき加工等による加工ひずみの導入によって
達成される。その際の軸端部は、軸端だけでなく、加工
を受けた深さまで硬化部が存在するため、使用中の変形
などの問題も同時に解決され、好都合である。なお、ロ
ッカーアームと接触する軸端面の硬度は、ビッカース硬
さで400HV以上にすると、これは肉盛りしたステライト
合金の硬さに相当する。軸端部の硬度が400HVを下回る
とエンジンを長時間使用中に軸端部も摩耗が生じるよう
になるため、軸端部の硬度は400HV以上とする。一方、
冷間加工率を高くすると靭性が低下するようになり、使
用中の軸端部の欠け等の問題が生じる可能性があるので
温間加工または冷間加工と温間加工を組合せることもで
きるが、加工後の軸端部の硬度は700HV以下とすること
が望ましい。温間加工は、被加工材の再結晶温度以下の
温度で加工することが指すが、析出物を多く含有する合
金は常温の加工性が劣るため、欠け等の欠陥が発生しな
い程度の低い温度で加工することが望ましい。この場
合、常温では10%以上、また温間では300℃〜600℃で15%
以上の加工率とするのが良い。また、加工硬化させたエ
ンジンバルブ軸端部の表面に窒化層を生成させること
で、数十μｍ程度の最表面層の硬度をさらに上昇させ
て、軸端部の耐摩耗性を向上させるのが望ましい。
析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金およびこれらの改良合金か
らなるエンジンバルブの軸端部の具体的な冷間加工また
は温間加工方法は、据込み加工、または、据込み加工と
その後のしごき加工等による加工ひずみの導入によって
達成される。その際の軸端部は、軸端だけでなく、加工
を受けた深さまで硬化部が存在するため、使用中の変形
などの問題も同時に解決され、好都合である。なお、ロ
ッカーアームと接触する軸端面の硬度は、ビッカース硬
さで400HV以上にすると、これは肉盛りしたステライト
合金の硬さに相当する。軸端部の硬度が400HVを下回る
とエンジンを長時間使用中に軸端部も摩耗が生じるよう
になるため、軸端部の硬度は400HV以上とする。一方、
冷間加工率を高くすると靭性が低下するようになり、使
用中の軸端部の欠け等の問題が生じる可能性があるので
温間加工または冷間加工と温間加工を組合せることもで
きるが、加工後の軸端部の硬度は700HV以下とすること
が望ましい。温間加工は、被加工材の再結晶温度以下の
温度で加工することが指すが、析出物を多く含有する合
金は常温の加工性が劣るため、欠け等の欠陥が発生しな
い程度の低い温度で加工することが望ましい。この場
合、常温では10%以上、また温間では300℃〜600℃で15%
以上の加工率とするのが良い。また、加工硬化させたエ
ンジンバルブ軸端部の表面に窒化層を生成させること
で、数十μｍ程度の最表面層の硬度をさらに上昇させ
て、軸端部の耐摩耗性を向上させるのが望ましい。
【０００７】なお、軸端部の冷間加工をバルブの製造工
程途中の時効処理前に実施すると、ひずみ時効の効果に
よりさらに高硬度化できる。また、窒化処理をタフトラ
イド処理で実施すれば５５０℃程度の加熱により時効処
理と同様の効果が得られる。本発明のエンジンバルブの
一つは、Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼を対象
としたものであり、具体的な成分範囲は、次の通りであ
る。ここで「％以下」と記載した元素は無添加も含むも
のである。
程途中の時効処理前に実施すると、ひずみ時効の効果に
よりさらに高硬度化できる。また、窒化処理をタフトラ
イド処理で実施すれば５５０℃程度の加熱により時効処
理と同様の効果が得られる。本発明のエンジンバルブの
一つは、Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼を対象
としたものであり、具体的な成分範囲は、次の通りであ
る。ここで「％以下」と記載した元素は無添加も含むも
のである。
【０００８】 Ｃ：０．０５〜０．７０％ Ｓｉ：３％以下 Ｍｎ：１５％以下 Ｐ：０．２５％以下 Ｓ：０．０９％以下 Ｎｉ：０．１〜２５％ Ｃｏ：５％以下 Ｃｒ：１２〜２８％ Ｍｏ：５％以下 Ｗ：７％以下 Ｖ：２％以下 Ｎｂ：３％以下 Ｎ：０．８％以下 Ｂ：０．０３％以下 Ｍｇ：０．０２％以下 Ｃａ：０．０２％以下 Ｆｅ：上記元素と不可避の不純物元素を除き残部を構成
【０００９】さらに、本発明のエンジンバルブのもう一
つは、析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金およびこれらの改良
合金を対象とし、ＡｌとＴｉを単独または複合して添加
された合金がこれに相当する。オーステナイト系耐熱
鋼、またはJIS NCF751やNCF80Aなどの析出強化型Ｎｉ基
超耐熱合金製エンジンバルブの軸端部は、硬さを高くす
ることで、エンジンの高速化、高出力化にともなって軸
端部に負荷される圧力の増大による摩耗量に対しても有
効である。
つは、析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金およびこれらの改良
合金を対象とし、ＡｌとＴｉを単独または複合して添加
された合金がこれに相当する。オーステナイト系耐熱
鋼、またはJIS NCF751やNCF80Aなどの析出強化型Ｎｉ基
超耐熱合金製エンジンバルブの軸端部は、硬さを高くす
ることで、エンジンの高速化、高出力化にともなって軸
端部に負荷される圧力の増大による摩耗量に対しても有
効である。
【００１０】
（実施例１）直径６mmのＳＵＨ３５製丸棒を表１に示す
複数の工程でエンジンバルブに成形した。これらのバル
ブの軸端面の縦断面Ｄ／４（Ｄは直径）位置の端面から
０．５mm深さまでの硬さ分布をマイクロビッカース硬度
計を用い荷重０．９８Ｎにて測定した。結果を図１に示
す。図１より本発明バルブの軸端表層部の硬度は比較バ
ルブに比べて明らかに高硬度であり、また従来バルブに
対しても高硬度が得られている。
複数の工程でエンジンバルブに成形した。これらのバル
ブの軸端面の縦断面Ｄ／４（Ｄは直径）位置の端面から
０．５mm深さまでの硬さ分布をマイクロビッカース硬度
計を用い荷重０．９８Ｎにて測定した。結果を図１に示
す。図１より本発明バルブの軸端表層部の硬度は比較バ
ルブに比べて明らかに高硬度であり、また従来バルブに
対しても高硬度が得られている。
【００１１】
【表１】
【００１２】本発明バルブNo.１とNo.２の軸端面縦断面
Ｄ／４部の表層部のミクロ組織を図２に示す。窒化深さ
は約１０μｍであり、窒化層の硬さは、図１で示される
値(軸端より２０μｍ位置から測定)よりさらに高くなっ
ていることが予想される。次に表１の４種のエンジンバ
ルブを、ロッカーアーム方式のモータリング試験機(機
械的にカムを回転させ、バルブの開閉を繰り返す装置)
に組込み、6000rpm-200時間の連続試験を行った。試験
後の軸端部の摩耗量を表２に示す。表２より、本発明バ
ルブはいずれも比較バルブよりも軸端の摩耗量が少な
く、従来バルブと同レベルであることが確認された。
Ｄ／４部の表層部のミクロ組織を図２に示す。窒化深さ
は約１０μｍであり、窒化層の硬さは、図１で示される
値(軸端より２０μｍ位置から測定)よりさらに高くなっ
ていることが予想される。次に表１の４種のエンジンバ
ルブを、ロッカーアーム方式のモータリング試験機(機
械的にカムを回転させ、バルブの開閉を繰り返す装置)
に組込み、6000rpm-200時間の連続試験を行った。試験
後の軸端部の摩耗量を表２に示す。表２より、本発明バ
ルブはいずれも比較バルブよりも軸端の摩耗量が少な
く、従来バルブと同レベルであることが確認された。
【００１３】
【表２】
【００１４】（実施例２）直径６mmのJIS NCF751製丸棒
を1150℃×30′.W.Cの固溶化処理し、次いで850℃×24
h,A.C後、さらに700℃×20h,A.Cの時効処理を施した。
この時のビッカース硬さはHV352であった。上記熱処理
後の丸棒を20%の据込した後、軸端面のＤ／４位置の硬
さを測定した値はビッカース硬さ HV425であった。
を1150℃×30′.W.Cの固溶化処理し、次いで850℃×24
h,A.C後、さらに700℃×20h,A.Cの時効処理を施した。
この時のビッカース硬さはHV352であった。上記熱処理
後の丸棒を20%の据込した後、軸端面のＤ／４位置の硬
さを測定した値はビッカース硬さ HV425であった。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、エンジンバルブの軸端
部を摩擦圧接や肉盛り等の工程無しでも十分に硬度の高
いＣｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼または析出強
化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバルブを製造す
ることができ、製造工程の省略と低コスト化を図ること
ができる。
部を摩擦圧接や肉盛り等の工程無しでも十分に硬度の高
いＣｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼または析出強
化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエンジンバルブを製造す
ることができ、製造工程の省略と低コスト化を図ること
ができる。
【図１】ＳＵＨ３５耐熱鋼から製造した本発明バルブ、
比較バルブ、従来バルブについて、軸端部の硬さ分布を
測定した結果を示す図である。
比較バルブ、従来バルブについて、軸端部の硬さ分布を
測定した結果を示す図である。
【図２】ＳＵＨ３５耐熱鋼から製造した本発明バルブの
軸端部の金属ミクロ組織写真である。
軸端部の金属ミクロ組織写真である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｒ−Ｎｉ含有オーステナイト系耐熱鋼
からなるエンジンバルブであって、前記バルブの軸端部
が冷間または温間加工によるビッカース硬さ４００ＨＶ
以上の硬化層を有することを特徴とするエンジンバル
ブ。 - 【請求項２】 析出強化型Ｎｉ基超耐熱合金からなるエ
ンジンバルブであって、前記バルブの軸端部が冷間また
は温間加工によるビッカース硬さ４００ＨＶ以上の硬化
層を有することを特徴とするエンジンバルブ。 - 【請求項３】 軸端部の冷間または温間加工率が１０％
以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の
エンジンバルブ。 - 【請求項４】 少なくとも冷間または温間加工を施した
軸端部表面が窒化層を有することを特徴とする請求項１
または３のいずれかに記載のエンジンバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6201400A JPH0849512A (ja) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | エンジンバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6201400A JPH0849512A (ja) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | エンジンバルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0849512A true JPH0849512A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16440467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6201400A Pending JPH0849512A (ja) | 1994-08-03 | 1994-08-03 | エンジンバルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0849512A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003532795A (ja) * | 2000-05-10 | 2003-11-05 | ソシエテ アンデュストリエル ド メタルリュルジイアバンセ （エス．イ．エム．ア） | 鋼組成物、その製造方法および前記組成物から製造される部品特にバルブ |
| JP2012225203A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Nippon Parkerizing Co Ltd | 高耐久性エンジンバルブ |
| KR101371715B1 (ko) * | 2011-07-25 | 2014-03-07 | 기아자동차(주) | 오스테나이트계 내열주강 및 이를 이용하여 제조된 배기매니폴드 |
| KR20160034841A (ko) * | 2014-08-27 | 2016-03-30 | 니탄 밸브 가부시키가이샤 | 포핏 밸브 및 그 제조방법 |
| WO2018008674A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | 日立金属株式会社 | 燃料噴射部材用マルテンサイト系ステンレス鋼及びそれを用いた燃料噴射部材 |
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| JP2001160510A (ja) * | 1999-12-01 | 2001-06-12 | Tdk Corp | コイル装置 |
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| JP2013258393A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-12-26 | Sumitomo Electric Printed Circuit Inc | フレキシブルプリント配線板及び該フレキシブルプリント配線板の製造方法 |
-
1994
- 1994-08-03 JP JP6201400A patent/JPH0849512A/ja active Pending
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| WO2018008674A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | 日立金属株式会社 | 燃料噴射部材用マルテンサイト系ステンレス鋼及びそれを用いた燃料噴射部材 |
| JPWO2018008674A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-07-12 | 日立金属株式会社 | 燃料噴射部材用マルテンサイト系ステンレス鋼及びそれを用いた燃料噴射部材 |
| WO2020084749A1 (ja) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 日鍛バルブ株式会社 | エンジンバルブのボス部付き中間品の製造方法 |
| EP3871800A4 (en) * | 2018-10-26 | 2021-12-01 | Nittan Valve Co., Ltd. | PROCESS FOR MANUFACTURING AN INTERMEDIATE PRODUCT WITH ENGINE VALVE CAM PART |
| US11285570B2 (en) | 2018-10-26 | 2022-03-29 | Nittan Valve Co., Ltd. | Method of manufacturing engine valve intermediate product with boss portion |
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