JPH11141316A - Valve seat body having two layer structure and its manufacture - Google Patents

Valve seat body having two layer structure and its manufacture

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JPH11141316A
JPH11141316A JP30408597A JP30408597A JPH11141316A JP H11141316 A JPH11141316 A JP H11141316A JP 30408597 A JP30408597 A JP 30408597A JP 30408597 A JP30408597 A JP 30408597A JP H11141316 A JPH11141316 A JP H11141316A
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JP
Japan
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weight
valve
valve seat
composition
seat body
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Application number
JP30408597A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Hirose
正仁 廣瀬
Takashi Okawa
貴嗣 大川
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Fuji Oozx Inc
Original Assignee
Fuji Oozx Inc
Fuji Valve Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a valve seat body having two layer structure composed of one layer which has high abrasion resistance, corrosion resistance, high hardness and strength against breakage on its seat side, and the other layer which has high heat conduction, high extendability and resistance against droppage on its cylinder head side. SOLUTION: A valve seat 1 for an internal combustion engine has an annular base 4 and an annular seat part 2 provided with a tapred face, to which an engine valve 3 is attached. The base 4 is sintered material of iron-based powder mixture containing C: 0.45 to 0.6 wt.%, Ni: 1 to 5 wt.%, Mo: 0.4 to 2 wt.%, Cu: 1 to 2 wt.%. The annular seat part 2 is sintered material of iron-based powder mixture containing C: 1.0 to 1.2 wt.%, Ni: 2 to 4 wt.%, Co: 4 to 6 wt.%, Mo: 6 to 8 wt.%, Nb: 0.2 to 2 wt.%, Cr: 1 to 5 wt.%, CaF2 : 0.9 to 1.1 wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用のバル
ブ着座のときに、シリンダー内の気密性を確保すると同
時に耐脱出性のすぐれたバルブ・シート体とその製法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve seat body which ensures airtightness in a cylinder when seating a valve for an internal combustion engine and has excellent escape resistance and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関のバルブ・シート等は、生産性
や寸法精度が高く、かつ材料の歩留まりもよいなどのた
めに、粉末冶金法により形成されるものが用いられてい
る。そして、内燃機関用のバルブ・シート体は、焼結材
料に高合金材料を用いてマトリックスの強化を図った
り、焼結材料に金属間化合物や炭化物、窒化物等の硬質
材料を添加するなどで製造されている。そして、バルブ
・シート焼結体は、更に、バルブ・シリンダー内の気密
性を保持する必要性と、バルブからシリンダーヘッドへ
の放熱によりバルブの過熱を防止することを有するもの
が好適である。
2. Description of the Related Art As valves and seats of internal combustion engines, those formed by powder metallurgy are used because of high productivity, high dimensional accuracy, and good material yield. For valve seats for internal combustion engines, the matrix is strengthened by using a high alloy material as the sintering material, or hard materials such as intermetallic compounds, carbides and nitrides are added to the sintering material. Being manufactured. It is preferable that the valve sheet sintered body further has a necessity of maintaining airtightness in the valve cylinder and preventing overheating of the valve by radiating heat from the valve to the cylinder head.

【0003】また、従来から、バルブ・シートは、基台
部とシート部とに別の材料を用いる例がある。例えば、
焼結2層バルブ・シート体があるが、それは、基台部に
廉価の材料を用いているために、全体としての強度が低
くなり、ディーゼルエンジン等の鋳鉄を用いたエンジン
では、耐脱落性の面で満足するものが得られず、採用さ
れなかった。
[0003] Conventionally, in valve seats, there are cases in which different materials are used for a base portion and a seat portion. For example,
Although there is a sintered two-layer valve / seat body, the strength is low as a whole due to the use of inexpensive materials for the base part. However, it was not possible to obtain a product satisfying the above requirements, and it was not adopted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来技術に説明のよう
に、焼結材料に高合金材料を用いて、バルブ・シートが
高い硬度を有し、同時に機械加工性を高めるが、高合金
材料は高価であるために、製造コストが高くなる。本発
明は、また、円環状の基台部(即ち、接合部)と、エン
ジンバルブが着座するテーパー状フェース面を備える円
環状シート部(即ち、シート部)と2つの層からなる内
燃機関用バルブ・シートにおいて、焼結体材料を代替さ
せることにより、低廉の内燃機関用のバルブ・シート体
を提供することを課題とする。バルブ・シート体に要求
される特性としては、バルブ接触側には、即ち、シート
部には、耐摩耗性、耐食性、高硬度、高破壊靭性などが
必要である。それに対して、バルブ・シート体のシリン
ダーヘッド側即ち、接合部では、高い熱伝導性、高靭延
性が必要である。従って、本発明の課題の以上の矛盾す
る特性を各々の部分にするバルブ・シート体を得ること
である。
As described in the prior art, using a high alloy material as a sintering material, the valve seat has high hardness and at the same time enhances machinability, but the high alloy material is Due to the high cost, the manufacturing cost is high. The present invention is also directed to an internal combustion engine comprising two layers: an annular base (i.e., a joint), an annular seat (i.e., a seat) having a tapered face on which an engine valve is seated. An object of the present invention is to provide an inexpensive valve seat for an internal combustion engine by substituting a sintered body material in a valve seat. As the characteristics required for the valve / seat body, wear resistance, corrosion resistance, high hardness, high fracture toughness, and the like are required on the valve contact side, that is, on the seat portion. On the other hand, high thermal conductivity and high toughness are required at the cylinder head side of the valve / seat body, that is, at the joint. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a valve seat body having each of the above contradictory characteristics.

【0005】一方、最近のエンジンの高出力化またはリ
ーンバーンエンジン等の出現により、エンジンバルブの
高温化は避けられず、その冷却性能をより高めることが
要求されている。そのためには、バルブ・シート体の熱
伝導性を高めて、シリンダーヘッドへの熱伝達性を向上
させることが効果的であるが、従来の鉄系材料によるバ
ルブ・シート体では、耐摩耗性が低く、そのために、バ
ルブ・シート体に耐摩耗性にすぐれた合金を含有させて
いるが、すると、コストが上がり、製造上の不利な点が
でる。
On the other hand, with the recent increase in engine output and the appearance of lean-burn engines, it is inevitable that engine valves will be heated to higher temperatures, and it is required to further improve their cooling performance. For this purpose, it is effective to increase the thermal conductivity of the valve seat body to improve the heat transfer to the cylinder head.However, the conventional valve seat body made of iron-based material has poor wear resistance. Although the valve seat body contains an alloy having excellent wear resistance, the cost is increased and a manufacturing disadvantage is caused.

【0006】更に、近年動弁系部品業界において、その
コスト、性能等に対する要求が厳しくなり、この要求を
対処するために、2層構造としたバルブ・シート体を提
供することが課題である。
Further, in recent years, the demand for cost, performance, and the like has become severe in the valve train parts industry, and it is an object to provide a valve seat having a two-layer structure in order to cope with these demands.

【0007】従って、本発明は、バルブ接触側には、耐
摩耗性、耐食性、高硬度、高破壊靭性を有する層を形成
し、シリンダーヘッド側には、高い熱伝導性、高靭延
性、接合性が良い層を有するバルブ・シート体を得るこ
とを課題とする。換言すると、本発明は、高温(バルブ
接合側)および低温側(シリンダーヘッド側)とに2層
構造にしたバルブ・シート体を得ることを課題とする。
Therefore, according to the present invention, a layer having abrasion resistance, corrosion resistance, high hardness and high fracture toughness is formed on the valve contact side, and high thermal conductivity, high toughness and ductility are formed on the cylinder head side. It is an object to obtain a valve seat having a layer having good properties. In other words, an object of the present invention is to obtain a valve seat body having a two-layer structure at a high temperature (valve joining side) and a low temperature side (cylinder head side).

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、バルブ・シー
ト体は、シート部と基台部とでは専門化、特定化させた
もので、その具体的手段は、次の如くである。 (1)円環状の基台部と、エンジンバルブが着座するテー
パー状フェース面を備える円環状シート部とからなる内
燃機関用バルブ・シートにおいて、該基台部は、鉄ベー
スで、C:0.45〜0.6重量%、Ni:1〜5重量
%、Mo:0.4〜2重量%、Cu:1〜2重量%の組
成物の粉末混合物の焼結物であり、該円環状シート部
は、鉄ベースで、C:1.0〜1.2重量%、Ni:2
〜4重量%、Co:4〜6重量%、Mo:6〜8重量
%、Nb:0.2〜2重量%、Cr:1〜5重量%、C
aF2:0.9〜1.1重量%の組成物の粉末混合物の
焼結物である内燃機関用のバルブ・シート体である。
According to the present invention, the valve / seat body is specialized and specialized for the seat portion and the base portion, and the specific means are as follows. (1) In a valve seat for an internal combustion engine comprising an annular base portion and an annular seat portion having a tapered face surface on which an engine valve is seated, the base portion is iron-based and C: 0. .45 to 0.6% by weight, Ni: 1 to 5% by weight, Mo: 0.4 to 2% by weight, Cu: 1 to 2% by weight. The sheet part is iron-based, C: 1.0 to 1.2% by weight, Ni: 2
-4% by weight, Co: 4-6% by weight, Mo: 6-8% by weight, Nb: 0.2-2% by weight, Cr: 1-5% by weight, C
aF 2 : A valve seat for an internal combustion engine, which is a sintered product of a powder mixture of a composition of 0.9 to 1.1% by weight.

【0009】(2)上記(1)項において、シート部の組成
物は、Nb:1.4〜2.0重量%、Cr:3〜5重量
%であり、NbC、CrCなどの炭化物がマトリックス
中に析出されて、より、耐摩耗性を改良できる。
(2) In the above item (1), the composition of the sheet portion is Nb: 1.4 to 2.0% by weight, Cr: 3 to 5% by weight, and a carbide such as NbC or CrC is a matrix. Precipitated therein, the wear resistance can be further improved.

【0010】(3)円環状の基台部と、エンジンバルブが
着座するテーパー状フェース面を備える円環状シート部
とからなる内燃機関用バルブ・シート体の製法におい
て、該基台部として、鉄ベースで、C:0.45〜0.
6重量%、Ni:1〜5重量%、Mo:0.4〜2重量
%、Cu:1〜2重量%の合金の組成割合の合金粉末を
粉砕し、混合し、一方、該円環状シート部として、鉄ベ
ースで、C:1.0〜1.2重量%、Ni:2〜4重量
%、Co:4〜6重量%、Mo:6〜8重量%、Nb:
0.2〜2重量%、Cr:1〜5重量%、CaF2
0.9〜1.1重量%の合金組成の粉末を混合した組成
物を各々用い、各々の粉末組成物を各々に基台部とシー
ト部として、一体化にして、成形し、焼成焼結し、サブ
ゼロー処理(液体窒素に浸漬)し、オーステナイトをで
きるだけマルテンサイトに転移させ、更に、焼き戻し処
理することによる前記の内燃機関用のバルブ・シート体
の製法である。
(3) In a method of manufacturing a valve seat body for an internal combustion engine comprising an annular base portion and an annular seat portion having a tapered face on which an engine valve is seated, iron is used as the base portion. On a base, C: 0.45-0.
6% by weight, Ni: 1 to 5% by weight, Mo: 0.4 to 2% by weight, Cu: 1 to 2% by weight of an alloy powder having a composition ratio of pulverized and mixed. As parts, based on iron, C: 1.0 to 1.2% by weight, Ni: 2 to 4% by weight, Co: 4 to 6% by weight, Mo: 6 to 8% by weight, Nb:
0.2 to 2% by weight, Cr: 1 to 5% by weight, CaF 2 :
A composition in which a powder of an alloy composition of 0.9 to 1.1% by weight is mixed is used, and each of the powder compositions is integrally formed as a base portion and a sheet portion, molded, fired and sintered. Then, a sub-zero treatment (immersion in liquid nitrogen) is performed to transform the austenite to martensite as much as possible, and further a tempering treatment is performed to produce the valve seat body for an internal combustion engine.

【0011】(4)上記(3)項の製法において、該シート
部の組成として、該シート部の組成物は、Nb:1.2
〜2.0重量%、Cr:3〜5重量%であり、NbC、
CrCの炭化物がマトリックス中に析出されて、より、
耐摩耗性を改良できるものである。
(4) In the method of the above item (3), the composition of the sheet portion is Nb: 1.2.
To 2.0% by weight, Cr: 3 to 5% by weight, NbC,
CrC carbides are precipitated in the matrix,
It can improve abrasion resistance.

【0012】バルブ・シート体に要求される特性として
は、第1に、耐脱落性であり、シリンダーヘッド内の温
度が上昇すると、高温にあるバルブ・シート体と比較的
に低温のシリンダーヘッドの間は熱膨張率の差により、
基台部に熱応力が生じるが、この厳しい条件の熱応力で
も耐え得る、脱落しないような、特に強度確保及び低い
熱膨張率が必要とされる。
The first characteristic required for the valve seat body is that it is resistant to falling off, and when the temperature in the cylinder head increases, the valve seat body having a high temperature and the cylinder head having a relatively low temperature are required. The difference between the coefficients of thermal expansion is
Although thermal stress is generated in the base portion, it is necessary to ensure strength and a low coefficient of thermal expansion such that the base portion can withstand the thermal stress under severe conditions and does not fall off.

【0013】また、第2の要求される特性としては、耐
摩耗性であり、即ち、バルブと直接接触してもそれとの
干渉に耐え得るために、高温領域でも、高い硬度と高い
強度が要求される。それと同時に、バルブ材料として摩
耗耐性をも重視される。以上の2つの要求特性を同時に
満足する材料を得ることは困難であり、そのような材料
は非常に高価なものになる。
The second required property is abrasion resistance, that is, high hardness and high strength are required even in a high-temperature region in order to be able to withstand interference with the valve even when it comes into direct contact with the valve. Is done. At the same time, wear resistance is important as a valve material. It is difficult to obtain a material that simultaneously satisfies the above two required characteristics, and such a material becomes very expensive.

【0014】そこで、本発明では、バルブ・シート体を
2層にして、各々分類し、即ち、バルブ側とシリンダー
ヘッド側では特性を異なるようにすることにより、各々
の要求に対応した特性を有する合金の粉末層を持つこと
により解決した。
Therefore, in the present invention, the valve / seat body is divided into two layers and classified, that is, the characteristics are different between the valve side and the cylinder head side, so that the characteristics corresponding to each requirement can be obtained. The problem was solved by having an alloy powder layer.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明によるバルブ・シ
ート体(1)を示す。バルブ・シート体(1)は、図示のよ
うに、バルブ(3)と接触するテーパー状フェース面(5)
を備える円環状シート部(2)と円環状基台部(4)の2層
からなる。バルブ・シート体のシート部(2)は、バルブ
(3)の往復運動に伴ってバルブ(3)の外側表面(5)に当
り、その箇所(5)では、シート部(2)と間に気密性を保
持しなければならない。また、バルブ(3)のフェース面
(5)や面(6)は、最も高温に熱せられ、同時にその箇所
は、耐摩耗性が高いこと、耐食性が高いこと、破壊靭性
が高いことが必要である。そして、高温の熱は、基台
(4)側に迅速に逃げるように、バルブ・シート体(1)の
シリンダーヘッドに接する基台側(4)に迅速に伝達され
なければならない。
FIG. 1 shows a valve seat (1) according to the present invention. The valve seat body (1) has a tapered face (5) in contact with the valve (3) as shown.
And an annular base portion (4) provided with an annular seat portion (2). The seat (2) of the valve seat body is a valve
With the reciprocating motion of (3), the valve hits the outer surface (5) of the valve (3), and at that point (5), airtightness must be maintained between the valve and the seat (2). The face of the valve (3)
(5) and the surface (6) are heated to the highest temperature, and at the same time, it is necessary that the portion has high wear resistance, high corrosion resistance, and high fracture toughness. And the high temperature heat
In order to escape quickly to the (4) side, it must be quickly transmitted to the base side (4) in contact with the cylinder head of the valve seat body (1).

【0016】このような所望のバルブ・シート体の要求
特性に対して、本発明は、各々、特定の粉末組成物の二
層から構成されるバルブ・シート体が、上記の検討した
要求特性を満たすことが分かったものである。更に、本
発明は、そのような構造を有するバルブ・シート体の製
造方法を提示するものである。
With respect to such required characteristics of the valve seat body, the present invention provides a valve seat body composed of two layers of a specific powder composition each having the above-described required characteristics. It has been found to satisfy. Further, the present invention provides a method for manufacturing a valve seat having such a structure.

【0017】そして、本発明のバルブ・シート体の製造
方法は、次のようなものである。円環状の基台部と、エ
ンジンバルブが着座するテーパー状フェース面を備える
円環状シート部の2層からなる内燃機関用バルブ・シー
ト体の製法において、基台部として、鉄ベースで、C:
0.45〜0.6重量%、Ni:1〜5重量%、Mo:
0.4〜2重量%、Cu:1〜2重量%の合金の組成割
合の合金粉末を粉砕し、混合した粉末混合物を用い、一
方、円環状シート部として、鉄ベースで、C:1.0〜
1.2重量%、Ni:2〜4重量%、Co:4〜6重量
%、Mo:6〜8重量%、Nb:0.2〜2重量%、C
r:1〜5重量%、CaF2:0.9〜1.1重量%の
合金組成の粉末を混合した粉末混合物を用いて、各々の
組成物粉末を用いて、各々、基台部とシート部を一体化
して、成形し、焼成焼結し、サブゼロー処理(液体窒素
に浸漬)し、オーステナイトをできるだけマルテンサイ
トに転移させ、更に、焼き戻し処理することにより製造
される。
The manufacturing method of the valve seat according to the present invention is as follows. In a method for manufacturing a valve seat body for an internal combustion engine, comprising an annular base portion and an annular seat portion having a tapered face surface on which an engine valve is seated, an iron base is used as the base portion, and C:
0.45 to 0.6% by weight, Ni: 1 to 5% by weight, Mo:
An alloy powder having an alloy composition ratio of 0.4 to 2% by weight and Cu: 1 to 2% by weight is pulverized, and a powder mixture obtained by mixing is used. 0 to
1.2% by weight, Ni: 2 to 4% by weight, Co: 4 to 6% by weight, Mo: 6 to 8% by weight, Nb: 0.2 to 2% by weight, C
r: 1 to 5% by weight, and CaF 2 : 0.9 to 1.1% by weight. Using a powder mixture obtained by mixing powders of alloys, using each of the composition powders, a base and a sheet, respectively. The parts are integrated, molded, fired and sintered, subjected to sub-zero treatment (immersion in liquid nitrogen), transferred from austenite to martensite as much as possible, and further tempered.

【0018】また、シート部の組成として、該シート部
の組成物は、Nb:1.2〜2.0重量%、Cr:3〜
5重量%であり、NbC、CrCの炭化物がマトリック
ス中に析出されて、より、耐摩耗性を改良したものが好
適である。
The composition of the sheet part is as follows: Nb: 1.2 to 2.0% by weight, Cr: 3 to
It is preferable that the content is 5% by weight, and carbides of NbC and CrC are precipitated in the matrix to further improve wear resistance.

【0019】バルブ・シート体の構造は、以下のような
ものである。基台部の焼結粉末金属組成物としては、鉄
ベースで、C:0.45〜0.6重量%の範囲である。
Cが0.45重量%未満では、バルブ・シート用として
の硬さが不足しており、0.6重量%を超えると、硬さ
が飽和して、これ以上の効果は期待できない。Niは1
〜5重量%の範囲である。Niが1重量%未満では基地
強化を図れず、5重量%を超えると、オーステナイトが
残留する。Moは0.4〜2重量%の範囲である。Mo
が0.4重量%未満では耐摩耗性が向上せず、2重量%
を超えると強度の低下がある。Cuは1〜2重量%の合
金の組成範囲である。Cuが1重量%未満であると、密
度が高くならず、2重量%を超えると液相もれがある。
The structure of the valve seat is as follows. The sintered powder metal composition of the base is iron-based and has a C content of 0.45 to 0.6% by weight.
If C is less than 0.45% by weight, the hardness for valve seats is insufficient, and if it exceeds 0.6% by weight, the hardness is saturated and no further effect can be expected. Ni is 1
-5% by weight. If Ni is less than 1% by weight, matrix strengthening cannot be achieved, and if Ni exceeds 5% by weight, austenite remains. Mo ranges from 0.4 to 2% by weight. Mo
Is less than 0.4% by weight, the wear resistance is not improved and 2% by weight
If it exceeds, the strength is reduced. Cu is in the composition range of 1-2% by weight of the alloy. When Cu is less than 1% by weight, the density does not increase, and when it exceeds 2% by weight, liquid phase leaks.

【0020】そして、その円環状シート部の金属組成
は、鉄ベースで、次のようなものである。Cは1.0〜
1.2重量%の範囲であり、1.0重量%未満では強度
が確保できず、1.2重量%を超えると、液相が発生
し、均一な組織が得られない。Ni:2〜4重量%であ
り、Niが2重量%未満では、基台部の強化が十分に図
れず、4重量%を超えると、オーステナイトが残留す
る。Coは4〜6重量%であり、Coが4重量%未満で
は、基台部強化が不充分であり、6重量%を超えると、
作用が飽和して、それ以上増加しても効果はない。Mo
は6〜8重量%であり、Mo粒子、FeMo粒子として
素地中に分散させており、Moが6重量%未満では、充
分な耐摩耗性が得られず、8重量%を超えると、強度が
低下する。Nbは0.2〜2重量%であり、Nbが0.
2重量%未満では、炭化物生成による耐摩耗性が確保で
きず、2重量%を超えると、シート部が脆くなる。Cr
は1〜5重量%であり、Crが1重量%未満では、炭化
物による耐摩耗性向上が図れず、5重量%を超えると、
焼結性が劣化する。CaF2は潤滑剤としての役目を
し、0.9〜1.1重量%であり、CaF2が0.9重
量%未満では、潤滑効果がなくなり、1.1重量%を超
えると、圧縮性が悪くなる。
The metal composition of the annular sheet portion is based on iron and is as follows. C is 1.0 ~
If it is less than 1.0% by weight, the strength cannot be secured, and if it exceeds 1.2% by weight, a liquid phase is generated and a uniform structure cannot be obtained. Ni: 2 to 4% by weight. If Ni is less than 2% by weight, the reinforcement of the base portion cannot be sufficiently achieved. If Ni exceeds 4% by weight, austenite remains. Co is 4 to 6% by weight. If Co is less than 4% by weight, the reinforcement of the base is insufficient.
If the effect saturates and increases further, there is no effect. Mo
Is from 6 to 8% by weight, and dispersed in the substrate as Mo particles and FeMo particles. If Mo is less than 6% by weight, sufficient abrasion resistance cannot be obtained. descend. Nb is 0.2 to 2% by weight, and Nb is 0.1% by weight.
If it is less than 2% by weight, the wear resistance due to carbide formation cannot be secured, and if it exceeds 2% by weight, the sheet portion becomes brittle. Cr
Is from 1 to 5% by weight. If Cr is less than 1% by weight, the wear resistance cannot be improved by carbide, and if it exceeds 5% by weight,
Sinterability deteriorates. CaF 2 serves as a lubricant, and is 0.9 to 1.1% by weight. When CaF 2 is less than 0.9% by weight, the lubricating effect is lost, and when it exceeds 1.1% by weight, compressibility is reduced. Gets worse.

【0021】以上のような合金組成物を、基台部とシー
ト部の2層にしたバルブ・シート体により、次のような
技術的効果が見られる。即ち、基台部では、その合金組
成により、パーライト系の低コストの耐熱合金材であ
り、結果として低価格となり、シート部では、マルテン
サイト系結晶となり、高い硬度のものが得られる。更
に、本発明の2層のバルブ・シート体は、図1の断面図
において、上側の基台部層(4)は、シート部層(2)に比
べて、高温加熱と冷却の繰り返しに晒され、強い応力が
かかると、降伏し易く、シリンダー部(7)に対してズレ
を起こし、その間に隙間を生じ易くなり、それに対し
て、シート部(2)は耐熱性が高いので、降伏せず、シリ
ンダー部(7)の内壁にしっかりと突っ張っており、抜き
抵抗が増すので、全体として、本発明のバルブ・シート
体は、抜け難いものである。
The following technical effects are obtained by the valve / seat body in which the alloy composition as described above is made into two layers of the base part and the seat part. That is, the base portion is a low-cost, pearlite-based heat-resistant alloy material due to its alloy composition, resulting in a low price, and the sheet portion is a martensitic crystal and has a high hardness. Further, in the two-layer valve seat body of the present invention, in the sectional view of FIG. 1, the upper base layer (4) is exposed to repeated high-temperature heating and cooling as compared with the seat layer (2). When a strong stress is applied, the cylinder tends to yield, causing a displacement with respect to the cylinder (7), and a gap therebetween is likely to occur. On the other hand, the sheet (2) has a high heat resistance, so that the yield is low. However, the valve seat body of the present invention is hard to come off as a whole because it firmly sticks to the inner wall of the cylinder part (7), and the pull-out resistance increases.

【0022】更に、以上のような製造方法により、製造
工程が撹拌−一体化成形−焼結−サブゼロ処理−焼き戻
しと少ない工程数でバルブ・シート体が製造できる。
Further, according to the manufacturing method as described above, the valve seat body can be manufactured with a small number of manufacturing steps of agitation-integral molding-sintering-subzero treatment-tempering.

【0023】次に、本発明のバルブ・シート体は、次の
ような製造方法により製造されるものである。
Next, the valve seat body of the present invention is manufactured by the following manufacturing method.

【実施例】即ち、先ず、原料の粉末は、次のようにして
調製される。原料粉末は、鉄系合金(カーボニル鉄粉)
と合金粉末を混合して、バルブ・シート体の円環状の基
台部として、鉄ベースで、C:0.45〜0.6重量
%、Ni:1〜5重量%、Mo:0.4〜2重量%、C
u:1〜2重量%の合金の組成割合になるように粉砕、
混合する。
First, a raw material powder is prepared as follows. Raw material powder is iron-based alloy (carbonyl iron powder)
And alloy powder to form an annular base of the valve seat body, based on iron, C: 0.45 to 0.6% by weight, Ni: 1 to 5% by weight, Mo: 0.4 ~ 2% by weight, C
u: pulverized so as to have an alloy composition ratio of 1 to 2% by weight;
Mix.

【0024】次に、更に、エンジンバルブが着座するテ
ーパー状フェース面を備える円環状シート部として、同
様に鉄合金と合金を、鉄ベースで、C:1.0〜1.2
重量%、Ni:2〜4重量%、Co:4〜6重量%、M
o:6〜8重量%、Nb:0.2〜2重量%、Cr:1
〜5重量%に組成割合になるように混合し、粉砕し、更
に、CaF2粉末を0.9〜1.1重量%の割合で混合
する。
Next, as an annular seat portion having a tapered face surface on which the engine valve is seated, an iron alloy and an alloy are similarly formed on an iron base and C: 1.0 to 1.2.
% By weight, Ni: 2 to 4% by weight, Co: 4 to 6% by weight, M
o: 6 to 8% by weight, Nb: 0.2 to 2% by weight, Cr: 1
The powder is mixed to a composition ratio of about 5% by weight, pulverized, and further, CaF 2 powder is mixed at a rate of 0.9 to 1.1% by weight.

【0025】以上の2種類の混合合金粉末組成物を各々
に、基台部とシート部の2層を有するように、例えば、
フローティングダイ方式のプレスを用い、600〜70
0MPaの圧力で一体化成形し、真空雰囲気中で、約1
150℃で、約90分間処理し、焼成焼結する。次に、
焼結体バルブ・シート体を、液体窒素に浸漬し、オース
テナイトをできるだけマルテンサイトに転移させるサブ
ゼロ処理を行った。得られた焼結体を更に、焼き戻し処
理した後に、切削し、正確なバルブ・シート体形状にし
た。
The above two kinds of mixed alloy powder compositions are each provided with two layers of a base part and a sheet part, for example,
Using a floating die press, 600-70
Integrally molded at a pressure of 0 MPa, in a vacuum atmosphere, about 1
Treat at 150 ° C. for about 90 minutes and sinter and sinter. next,
The sintered body valve / sheet body was immersed in liquid nitrogen and subjected to a sub-zero treatment for transforming austenite to martensite as much as possible. The obtained sintered body was further subjected to a tempering treatment and then cut to obtain an accurate valve seat shape.

【0026】得られた2層の焼結バルブ・シート体の試
料を切断して、顕微鏡観察する。更に、Nb、Crある
いはその炭化物を添加すると、NbC、CrCの炭化物
がマトリックス中に析出されているのが観察された。こ
のような炭化物は、バルブ・シート体の耐摩耗性をより
改良していると見られる。
A sample of the obtained two-layer sintered valve sheet is cut and observed under a microscope. Further, when Nb, Cr or a carbide thereof was added, it was observed that carbides of NbC and CrC were precipitated in the matrix. Such carbides appear to further improve the wear resistance of the valve seat.

【0027】成形した2層のバルブ・シート体の焼結処
理は、焼結化を促進させるために真空中で行った。焼結
条件になるように、保持温度1150℃で、保持時間9
0分間焼成処理した。
The sintering of the molded two-layer valve seat was performed in a vacuum to promote sintering. A holding temperature of 1150 ° C. and a holding time of 9
It was baked for 0 minutes.

【0028】次に、シート部分として、表1に示す組成
物で焼結体を上記の条件で作製し、各々について機械的
特性と摩耗量を測定した。その結果を表1に示す。測定
条件は、表2の例4の組成物焼結体を基台として、その
上に、表1の組成焼結体をシート部分としたものを作製
して、その焼結バルブ・シートをエンジンとバルブに付
けて、エンジンを回転速度3000RPMで試験した。
バルブフェース面の温度は約650℃に昇温し、その時
のバルブシート部分は250℃になる。試験は大気中で
行った。
Next, as a sheet portion, a sintered body was prepared from the composition shown in Table 1 under the above conditions, and the mechanical properties and the wear amount were measured for each. Table 1 shows the results. The measurement conditions were as follows: a sintered body of the composition of Example 4 in Table 2 was used as a base, and a sintered body of the composition of Table 1 was used as a seat portion. The engine was tested at a rotational speed of 3000 RPM.
The temperature of the valve face surface rises to about 650 ° C, and the valve seat portion at that time becomes 250 ° C. The test was performed in the atmosphere.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】次に、基台部分として、次の表に示す組成
物で焼結体を同様にエンジンとバルブに付けて試験し
た。その結果を表2に示す。基台組成物の例1〜3につ
いては、本発明の組成範囲でない。本発明の組成範囲で
ある例4は特性が良好であり、使用可能であることが分
かる。
Next, as a base portion, a sintered body of the composition shown in the following table was similarly attached to an engine and a valve and tested. Table 2 shows the results. Examples 1 to 3 of the base composition are not in the composition range of the present invention. It can be seen that Example 4, which is the composition range of the present invention, has good characteristics and can be used.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】従って、表1と2に示される結果から、本
発明の組成物の焼結体は、バルブ・シート体として効果
的であることが分かる。
Accordingly, the results shown in Tables 1 and 2 show that the sintered body of the composition of the present invention is effective as a valve seat.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明のバルブ・シート体では、次のよ
うな効果を奏する。 (1)バルブ・シートは、二層構造にすることにより、以
上の2つの要求特性を満足するバルブ・シートが得られ
る。 (2)バルブ・シートの製造コストを下げることができ
る。従来のような高価の硬質合金を使用する必要がなく
なるので、安価で被切削性のよいバルブ・シート体が得
られる。
The valve seat of the present invention has the following effects. (1) By forming the valve seat into a two-layer structure, a valve seat satisfying the above two required characteristics can be obtained. (2) The manufacturing cost of the valve seat can be reduced. Since it is no longer necessary to use an expensive hard alloy as in the related art, a valve seat body which is inexpensive and has good machinability can be obtained.

【0034】(3)請求項2のバルブ・シート体により、
耐摩耗性の改善されたバルブ・シート体となる。 (4)請求項3の製造方法では、特別の構造と特別組成に
より、製造工程が少なくて製造できる。従って、将来的
にも、種々の展開が容易であり、期待される。 (5)請求項4により、炭化物もある程度含有させた耐摩
耗性の改善されたバルブ・シート体の製造方法を提供で
きる。
(3) According to the valve seat of the second aspect,
The valve seat body has improved wear resistance. (4) According to the manufacturing method of the third aspect, the special structure and the special composition can be manufactured with a small number of manufacturing steps. Therefore, various developments are easy and expected in the future. (5) According to claim 4, it is possible to provide a method of manufacturing a valve seat body having improved wear resistance containing carbide to some extent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のバルブ・シートの構造を説明する一部
断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating the structure of a valve seat according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) バルブ・シート体 (2) 円環状シート部 (3) バルブ (4) 円環状基台部 (5) バルブとバルブ・シート体との接触面 (6) バルブ・シート体の高温面 (7) シリンダー部 (1) Valve seat body (2) Annular seat part (3) Valve (4) Annular base part (5) Contact surface between valve and valve seat body (6) Hot surface of valve seat body ( 7) Cylinder section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22C 38/48 B22F 5/00 Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C22C 38/48 B22F 5/00 Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円環状の基台部と、エンジンバルブが着
座するテーパー状フェース面を備える円環状シート部と
からなる内燃機関用バルブ・シートにおいて、 該基台部は、鉄ベースで、C:0.45〜0.6重量
%、Ni:1〜5重量%、Mo:0.4〜2重量%、C
u:1〜2重量%の組成物の粉末混合物の焼結物であ
り、 該円環状シート部は、鉄ベースで、C:1.0〜1.2
重量%、Ni:2〜4重量%、Co:4〜6重量%、M
o:6〜8重量%、Nb:0.2〜2重量%、Cr:1
〜5重量%、CaF2:0.9〜1.1重量%の組成物
の粉末混合物の焼結物であることを特徴とする前記の内
燃機関用のバルブ・シート体。
1. A valve seat for an internal combustion engine comprising an annular base portion and an annular seat portion having a tapered face on which an engine valve is seated, wherein the base portion is iron-based and C : 0.45 to 0.6% by weight, Ni: 1 to 5% by weight, Mo: 0.4 to 2% by weight, C
u: a sintered product of a powder mixture of a composition of 1 to 2% by weight, wherein the annular sheet portion is iron-based and C: 1.0 to 1.2.
% By weight, Ni: 2 to 4% by weight, Co: 4 to 6% by weight, M
o: 6 to 8% by weight, Nb: 0.2 to 2% by weight, Cr: 1
The valve seat body for an internal combustion engine as described above, which is a sintered product of a powder mixture of a composition having a composition of about 5 to 5% by weight and CaF 2 : 0.9 to 1.1% by weight.
【請求項2】 該シート部の組成物は、Nb:1.4〜
2.0重量%、Cr:3〜5重量%であり、NbC、C
rCの炭化物がマトリックス中に析出されて、耐摩耗性
を改良した請求項1記載のバルブ・シート体。
2. The composition of the sheet portion, wherein Nb: 1.4 to
2.0% by weight, Cr: 3 to 5% by weight, NbC, C
The valve seat body according to claim 1, wherein carbides of rC are precipitated in the matrix to improve wear resistance.
【請求項3】 円環状の基台部と、エンジンバルブが着
座するテーパー状フェース面を備える円環状シート部と
からなる内燃機関用バルブ・シート体の製法において、 該基台部として、鉄ベースで、C:0.45〜0.6重
量%、Ni:1〜5重量%、Mo:0.4〜2重量%、
Cu:1〜2重量%の合金の組成割合の合金粉末を粉砕
し、混合し、一方、該円環状シート部として、鉄ベース
で、C:1.0〜1.2重量%、Ni:2〜4重量%、
Co:4〜6重量%、Mo:6〜8重量%、Nb:0.
2〜2重量%、Cr:1〜5重量%、CaF2:0.9
〜1.1重量%の合金組成の粉末を混合した組成物とし
て、上記の組成物を各々に、基台部とシート部として、
一体化して、成形し、焼成焼結し、サブゼロー処理(液
体窒素に浸漬)し、オーステナイトをできるだけマルテ
ンサイトに転移させ、更に、焼き戻し処理することを特
徴とする前記の内燃機関用のバルブ・シート体の製法。
3. A method of manufacturing a valve seat body for an internal combustion engine comprising an annular base portion and an annular seat portion having a tapered face on which an engine valve is seated, wherein the base portion is an iron base. And C: 0.45 to 0.6% by weight, Ni: 1 to 5% by weight, Mo: 0.4 to 2% by weight,
Cu: alloy powder having an alloy composition ratio of 1 to 2% by weight is pulverized and mixed, while the annular sheet portion is iron-based, C: 1.0 to 1.2% by weight, Ni: 2 ~ 4% by weight,
Co: 4 to 6% by weight, Mo: 6 to 8% by weight, Nb: 0.
2-2 wt%, Cr: 1 to 5 wt%, CaF 2: 0.9
As a composition obtained by mixing powders of an alloy composition of about 1.1% by weight, each of the above compositions was used as a base and a sheet,
The valve for an internal combustion engine as described above, wherein the valve is integrated, molded, sintered and sintered, subjected to a sub-zero treatment (immersed in liquid nitrogen) to transform austenite to martensite as much as possible, and further subjected to a tempering treatment. Manufacturing method of sheet body.
【請求項4】 該シート部の組成として、該シート部の
組成物は、Nb:1.4〜2.0重量%、Cr:3〜5
重量%であり、NbC、CrCの炭化物がマトリックス
中に析出されて、より、耐摩耗性を改良した請求項3記
載のバルブ・シート体の製法。
4. The composition of the sheet portion is as follows: Nb: 1.4 to 2.0% by weight, Cr: 3 to 5%.
The method for producing a valve seat body according to claim 3, wherein NbC and CrC are precipitated in the matrix to further improve wear resistance.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101922376A (en) * 2009-06-15 2010-12-22 通用汽车环球科技运作公司 The corrosion resistant insert that is used for cylinder head
CN102330583A (en) * 2011-09-27 2012-01-25 江铃汽车股份有限公司 Automobile engine valve seat ring
JP2012251177A (en) * 2011-05-31 2012-12-20 Nippon Piston Ring Co Ltd Valve seat excellent in thermal conductivity
CN103216288A (en) * 2013-03-28 2013-07-24 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 Intake/exhaust valve seat of ethanol gasoline engine
KR101333747B1 (en) * 2011-05-26 2013-11-27 한국분말야금(주) Sintered steel alloy for wear resistance at high temperatures and fabrication method of valve-seat using the same

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