JPH10183314A - 高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシート - Google Patents
高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシートInfo
- Publication number
- JPH10183314A JPH10183314A JP34744496A JP34744496A JPH10183314A JP H10183314 A JPH10183314 A JP H10183314A JP 34744496 A JP34744496 A JP 34744496A JP 34744496 A JP34744496 A JP 34744496A JP H10183314 A JPH10183314 A JP H10183314A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合
金製バルブシートを提供する。 【解決手段】 内燃機関用バルブシートが、重量％で、
Ｃ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎｉ：
０．８〜２％、Ｓｉ：０．３〜１．２％を含有し、残り
がＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに１０〜３０
％の空孔率を有する鉄基焼結合金基体に、ＰｂまたはＰ
ｂ合金を溶浸したものからなる。
金製バルブシートを提供する。 【解決手段】 内燃機関用バルブシートが、重量％で、
Ｃ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｎｉ：
０．８〜２％、Ｓｉ：０．３〜１．２％を含有し、残り
がＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに１０〜３０
％の空孔率を有する鉄基焼結合金基体に、ＰｂまたはＰ
ｂ合金を溶浸したものからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高強度を有し、
したがって薄肉化を可能とし、かつ実用に際してすぐれ
た耐摩耗性を示す内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バル
ブシートに関するものである。
したがって薄肉化を可能とし、かつ実用に際してすぐれ
た耐摩耗性を示す内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バル
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、鉛溶浸鉄基焼結合金製のもの
が数多く提案され、かつ実用に供されているが、これら
の中で、例えば特開平３−２６０３０８号公報に記載さ
れるように、耐熱性素地に硬質粒子を分散分布させて硬
さを高めることにより耐摩耗性の向上を図った鉛溶浸硬
質粒子分散型鉄基焼結合金製のものが注目されている。
関のバルブシートとして、鉛溶浸鉄基焼結合金製のもの
が数多く提案され、かつ実用に供されているが、これら
の中で、例えば特開平３−２６０３０８号公報に記載さ
れるように、耐熱性素地に硬質粒子を分散分布させて硬
さを高めることにより耐摩耗性の向上を図った鉛溶浸硬
質粒子分散型鉄基焼結合金製のものが注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種内燃
機関の小型化および軽量化に対する要求は厳しく、これ
に伴ない、これの構造部品であるバルブシートにも薄肉
化が強く要求されているが、上記の従来鉛溶浸硬質粒子
分散型鉄基焼結合金製バルブシートの場合、素地に硬質
粒子が分散分布する組織をもつものであるため、耐摩耗
性にはすぐれるものの、前記硬質粒子が原因で高強度を
具備せしめることが難しく、所望の薄肉化は困難である
のが現状である。
機関の小型化および軽量化に対する要求は厳しく、これ
に伴ない、これの構造部品であるバルブシートにも薄肉
化が強く要求されているが、上記の従来鉛溶浸硬質粒子
分散型鉄基焼結合金製バルブシートの場合、素地に硬質
粒子が分散分布する組織をもつものであるため、耐摩耗
性にはすぐれるものの、前記硬質粒子が原因で高強度を
具備せしめることが難しく、所望の薄肉化は困難である
のが現状である。
【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、上記の従来鉛溶浸硬質粒子分散
型焼結合金製バルブシートと同等のすぐれた耐摩耗性を
発揮するバルブシートを、硬質粒子を素地に分散分布さ
せることなく開発すべく研究を行なった結果、バルブシ
ートを、 Ｃ ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１５〜２５％、 Ｎｉ：０．８〜２％、 Ｓｉ：０．３〜１．２％、 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％、以下組成に関する％は重量％を示す）、並び
に１０〜３０％の空孔率を有する鉄基焼結合金基体に、
ＰｂまたはＰｂ合金を溶浸してなる鉛溶浸鉄基焼結合金
で構成すると、この結果の鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブ
シートは、特に上記鉄基焼結合金基体によって高強度と
すぐれた耐熱性が確保され、かつ前記基体の空孔に溶浸
されたＰｂまたはＰｂ合金によってすぐれた潤滑性が確
保されることから、実用に際しては長期に亘ってすぐれ
た耐摩耗性を発揮するという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来鉛溶浸硬質粒子分散
型焼結合金製バルブシートと同等のすぐれた耐摩耗性を
発揮するバルブシートを、硬質粒子を素地に分散分布さ
せることなく開発すべく研究を行なった結果、バルブシ
ートを、 Ｃ ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１５〜２５％、 Ｎｉ：０．８〜２％、 Ｓｉ：０．３〜１．２％、 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％、以下組成に関する％は重量％を示す）、並び
に１０〜３０％の空孔率を有する鉄基焼結合金基体に、
ＰｂまたはＰｂ合金を溶浸してなる鉛溶浸鉄基焼結合金
で構成すると、この結果の鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブ
シートは、特に上記鉄基焼結合金基体によって高強度と
すぐれた耐熱性が確保され、かつ前記基体の空孔に溶浸
されたＰｂまたはＰｂ合金によってすぐれた潤滑性が確
保されることから、実用に際しては長期に亘ってすぐれ
た耐摩耗性を発揮す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 ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１５〜２５％、 Ｎｉ：０．８〜２％、 Ｓｉ：０．３〜１．２％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜３０％の空孔率を有する鉄基焼結合金基体
に、ＰｂまたはＰｂ合金を溶浸してなる鉛溶浸鉄基焼結
合金で構成した、高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基
焼結合金製バルブシートに特徴を有するものである。
なされたものであって Ｃ ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１５〜２５％、 Ｎｉ：０．８〜２％、 Ｓｉ：０．３〜１．２％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜３０％の空孔率を有する鉄基焼結合金基体
に、ＰｂまたはＰｂ合金を溶浸してなる鉛溶浸鉄基焼結
合金で構成した、高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基
焼結合金製バルブシートに特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明のバルブシートを構成す
る鉄基焼結合金基体の成分組成を上記の通りに限定した
理由を説明する。 （ａ） ＣＣ成分には、素地に固溶して強度を向上させ
るほか、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、硬さを高めて
バルブシートの耐摩耗性向上に寄与する作用があるが、
その含有量が０．５％未満では前記作用に所望の顕著な
向上効果が得られず、一方その含有量が１．５％を越え
ると、相手部材であるバルブの摩耗（相手攻撃性）が急
激に増すようになることから、その含有量を０．５〜
１．５％、望ましくは０．７〜１％と定めた。
る鉄基焼結合金基体の成分組成を上記の通りに限定した
理由を説明する。 （ａ） ＣＣ成分には、素地に固溶して強度を向上させ
るほか、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、硬さを高めて
バルブシートの耐摩耗性向上に寄与する作用があるが、
その含有量が０．５％未満では前記作用に所望の顕著な
向上効果が得られず、一方その含有量が１．５％を越え
ると、相手部材であるバルブの摩耗（相手攻撃性）が急
激に増すようになることから、その含有量を０．５〜
１．５％、望ましくは０．７〜１％と定めた。
【０００７】（ｂ） Ｃｒ Ｃｒ成分には、上記の通り炭化物を形成して硬さを向上
させると共に、素地に固溶して耐熱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２５％
を越えると相手攻撃性が急激に増すようになることか
ら、その含有量を１５〜２５％、望ましくは１８〜２２
％と定めた。
させると共に、素地に固溶して耐熱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２５％
を越えると相手攻撃性が急激に増すようになることか
ら、その含有量を１５〜２５％、望ましくは１８〜２２
％と定めた。
【０００８】（ｃ） Ｎｉ Ｎｉ成分には、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０．８％未満では所望の高強度を
確保することができず、一方その含有量が２％を越える
と硬さに低下傾向が現れ、耐摩耗性低下の原因となるこ
とから、その含有量を０．８〜２％、望ましくは１．２
〜１．７％と定めた。
あるが、その含有量が０．８％未満では所望の高強度を
確保することができず、一方その含有量が２％を越える
と硬さに低下傾向が現れ、耐摩耗性低下の原因となるこ
とから、その含有量を０．８〜２％、望ましくは１．２
〜１．７％と定めた。
【０００９】（ｄ） Ｓｉ Ｓｉ成分には、焼結性を著しく向上させる作用があり、
これによって高強度が得られるようになるが、その含有
量が０．３％未満では所望の高強度を確保することがで
きず、一方その含有量が１．２％を越えると脆化傾向が
現れ、強度が低下するようになることから、その含有量
を０．３〜１．２％、望ましくは０．６〜１％と定め
た。
これによって高強度が得られるようになるが、その含有
量が０．３％未満では所望の高強度を確保することがで
きず、一方その含有量が１．２％を越えると脆化傾向が
現れ、強度が低下するようになることから、その含有量
を０．３〜１．２％、望ましくは０．６〜１％と定め
た。
【００１０】また、この発明のバルブシートにおいて
は、これを構成する基体の空孔率を１０〜３０％に限定
しているが、これは、その空孔率が１０％未満では、こ
れに溶浸されるＰｂおよびＰｂ合金の作用、すなわち封
孔による耐酸化性の向上、自己潤滑性の向上、および相
手攻撃性の抑制に所望の効果が得られず、一方その空孔
率が３０％を越えると、強度および耐摩耗性の急激な低
下を招くようになることから、その空孔率を１０〜３０
％、望ましくは１６〜２３％と定めた。
は、これを構成する基体の空孔率を１０〜３０％に限定
しているが、これは、その空孔率が１０％未満では、こ
れに溶浸されるＰｂおよびＰｂ合金の作用、すなわち封
孔による耐酸化性の向上、自己潤滑性の向上、および相
手攻撃性の抑制に所望の効果が得られず、一方その空孔
率が３０％を越えると、強度および耐摩耗性の急激な低
下を招くようになることから、その空孔率を１０〜３０
％、望ましくは１６〜２３％と定めた。
【００１１】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明のバルブシート
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも１５０メッシュ以下の粒度を有し、かつそれぞれ
表１，２に示される成分組成をもった各種の水アトマイ
ズ鉄基合金粉末を用意し、これら原料粉末を、０．７５
％のステアリン酸亜鉛を加えて混合した状態で、５〜７
ton ／cm2 の範囲内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形
し、この圧粉体を、真空中、１２２０℃の温度に１時間
保持した後、窒素ガスを用いて急冷の条件で焼結して、
上記原料粉末と実質的に同一の成分組成および表１，２
にそれぞれ示される空孔率を有し、かつ外径：３４mm×
内径：２７mm×厚さ：７mmの寸法をもった鉄基焼結合金
基体を形成し、ついでこれを真空雰囲気にさらした後、
６５０℃に加熱した純鉛またはＰｂ−３５％Ｓｎ合金の
浴中に浸漬し、浴表面に６kg／cm2 の圧力を付加した状
態で、１時間保持の条件で鉛溶浸を行うことにより本発
明バルブシート１〜１４および比較バルブシート１〜１
２をそれぞれ製造した。なお、比較バルブシート１〜１
２は、鉄基焼結合金基体を構成する合金成分のうちのい
ずれかの成分含有量あるいは空孔率がこの発明の範囲か
ら外れた鉄基焼結合金基体で構成されたものである。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも１５０メッシュ以下の粒度を有し、かつそれぞれ
表１，２に示される成分組成をもった各種の水アトマイ
ズ鉄基合金粉末を用意し、これら原料粉末を、０．７５
％のステアリン酸亜鉛を加えて混合した状態で、５〜７
ton ／cm2 の範囲内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形
し、この圧粉体を、真空中、１２２０℃の温度に１時間
保持した後、窒素ガスを用いて急冷の条件で焼結して、
上記原料粉末と実質的に同一の成分組成および表１，２
にそれぞれ示される空孔率を有し、かつ外径：３４mm×
内径：２７mm×厚さ：７mmの寸法をもった鉄基焼結合金
基体を形成し、ついでこれを真空雰囲気にさらした後、
６５０℃に加熱した純鉛またはＰｂ−３５％Ｓｎ合金の
浴中に浸漬し、浴表面に６kg／cm2 の圧力を付加した状
態で、１時間保持の条件で鉛溶浸を行うことにより本発
明バルブシート１〜１４および比較バルブシート１〜１
２をそれぞれ製造した。なお、比較バルブシート１〜１
２は、鉄基焼結合金基体を構成する合金成分のうちのい
ずれかの成分含有量あるいは空孔率がこの発明の範囲か
ら外れた鉄基焼結合金基体で構成されたものである。
【００１２】つぎに、この結果得られた各種のバルブシ
ートについて、 相手部材であるバルブの材質：ＳＵＨ３６、 同バルブの加熱温度：３００℃、 同バルブの着座回数：１７００回／分、 雰囲気：０．４kg／cm2 の圧力のプロパンガスと、１．
６リットル／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（内部冷却）：２００℃、 試験時間：５００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、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３に示した。また、表３には、強度を評価する
目的で圧環強さも示した。
ートについて、 相手部材であるバルブの材質：ＳＵＨ３６、 同バルブの加熱温度：３００℃、 同バルブの着座回数：１７００回／分、 雰囲気：０．４kg／cm2 の圧力のプロパンガスと、１．
６リットル／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（内部冷却）：２００℃、 試験時間：５００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、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３に示した。また、表３には、強度を評価する
目的で圧環強さも示した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【表３】
【００１６】
【発明の効果】表１〜３に示される結果から、本発明バ
ルブシート１〜１４は、いずれも高強度を有し、かつ相
手部材であるバルブの損耗もきわめて少なく、すぐれた
耐摩耗性を示すことが明らかである。一方、比較バルブ
シート１〜１２に見られるように、これを構成する鉄基
焼結合金基体の合金成分のうちのいずれかの成分含有量
あるいは空孔率がこの発明の範囲から外れると、強度、
耐摩耗性、および相手攻撃性のうちの少なくともいずれ
かの特性が劣ったものになることが明らかである。上述
のように、この発明の鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシー
トは、これを構成する鉄基焼結合金基体によって高強度
が確保されるので、これの薄肉化が可能となり、かつ実
用に際しては前記基体のもつ高硬度と鉛溶浸によって、
相手攻撃性が著しく抑制された状態で、すぐれた耐摩耗
性を発揮するようになるなど工業上有用な特性を有する
のである。
ルブシート１〜１４は、いずれも高強度を有し、かつ相
手部材であるバルブの損耗もきわめて少なく、すぐれた
耐摩耗性を示すことが明らかである。一方、比較バルブ
シート１〜１２に見られるように、これを構成する鉄基
焼結合金基体の合金成分のうちのいずれかの成分含有量
あるいは空孔率がこの発明の範囲から外れると、強度、
耐摩耗性、および相手攻撃性のうちの少なくともいずれ
かの特性が劣ったものになることが明らかである。上述
のように、この発明の鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシー
トは、これを構成する鉄基焼結合金基体によって高強度
が確保されるので、これの薄肉化が可能となり、かつ実
用に際しては前記基体のもつ高硬度と鉛溶浸によって、
相手攻撃性が著しく抑制された状態で、すぐれた耐摩耗
性を発揮するようになるなど工業上有用な特性を有する
のである。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１５〜２５％、 Ｎｉ：０．８〜２％、 Ｓｉ：０．３〜１．２％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びに１０〜３０％の空孔率を有する鉄基焼結合金基体
に、ＰｂまたはＰｂ合金を溶浸してなる鉛溶浸鉄基焼結
合金で構成したことを特徴とする高強度を有する内燃機
関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34744496A JPH10183314A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34744496A JPH10183314A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10183314A true JPH10183314A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18390283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34744496A Withdrawn JPH10183314A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高強度を有する内燃機関用鉛溶浸鉄基焼結合金製バルブシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10183314A (ja) |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP34744496A patent/JPH10183314A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040302 |