JPS5810460B2 - Engine cylinder head manufacturing method - Google Patents

Engine cylinder head manufacturing method

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Publication number
JPS5810460B2
JPS5810460B2 JP7928679A JP7928679A JPS5810460B2 JP S5810460 B2 JPS5810460 B2 JP S5810460B2 JP 7928679 A JP7928679 A JP 7928679A JP 7928679 A JP7928679 A JP 7928679A JP S5810460 B2 JPS5810460 B2 JP S5810460B2
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JP
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valve seat
powder
hardness
valve
cylinder head
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Application number
JP7928679A
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Inventor
印丸清和
三宅憲治
森下強
楊井浩治
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Toyo Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐高温性、耐摩耗性に優れた弁座を備えたエ
ンジンのシリンダヘッド製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing an engine cylinder head equipped with a valve seat having excellent high temperature resistance and wear resistance.

自動車用燃料として有鉛ガソリンが使用可能であった時
代には、ガソリン中の鉛分が弁座に付着するため、排気
バルブと弁座との金属接触が緩和され、高温下でも弁座
の耐摩耗性はさほど問題にならなかった。
In the era when leaded gasoline could be used as a fuel for automobiles, the lead content in gasoline adhered to the valve seat, which reduced the metal contact between the exhaust valve and the valve seat, making the valve seat resistant even under high temperatures. Abrasion was not much of a problem.

しかしながら、現今では、排気ガス規制の見地から、無
鉛ガソリンの使用が義務付けられており、かかる現状に
あっては、上記鉛の摩耗防止効果が期待できず、強度や
耐摩耗性等において優れた耐高温性を有する材料として
コバルト入りの鉄系合金が弁座用に汎用され始めている
However, from the viewpoint of exhaust gas regulations, it is now mandatory to use unleaded gasoline, and under these circumstances, it is difficult to expect the anti-wear effect of lead, which is superior in terms of strength and abrasion resistance. Cobalt-containing iron-based alloys, which are high-temperature materials, are beginning to be widely used for valve seats.

しかしながら、コバルト地金は、世界的に不足する傾向
にあるうえ、供給が不安定であり、価格が不安定でしか
も異常に高騰するといった問題があり、コバルトを使用
した金属材料の見直しが従来にも増して必要となってき
ている。
However, cobalt metal tends to be in short supply worldwide, and there are problems such as unstable supply, unstable prices, and abnormally high prices. is becoming increasingly necessary.

このため、コバルトの含有量が少ない弁座用材料が提案
されているが、従来のこの種材料は、無鉛ガソリンエン
ジンとは燃焼温度や雰囲気が異なる有鉛ガソリンエンジ
ンやLPGエンジンの弁座用材料としては不適当であり
、汎用性に乏しいといった問題があった。
For this reason, valve seat materials with low cobalt content have been proposed, but conventional materials of this kind are used as valve seat materials for leaded gasoline engines and LPG engines, which have different combustion temperatures and atmospheres than unleaded gasoline engines. However, there were problems in that it was unsuitable and lacked versatility.

本発明は、したがって、コバルトを含有することなしに
高温酸化性雰囲気中で優れた耐摩耗性を示し、しかも無
鉛、有鉛ガソリンやLPG等使用燃料の種類に無関係に
使用することができる汎用性のある弁座を備えたエンジ
ンのシリンダヘッドの製造方法を提供することを基本的
な目的としている。
Therefore, the present invention exhibits excellent wear resistance in high-temperature oxidizing atmospheres without containing cobalt, and is versatile enough to be used regardless of the type of fuel used, such as unleaded gasoline, leaded gasoline, and LPG. The basic objective is to provide a method for manufacturing an engine cylinder head with a valve seat.

一般に、この種の弁座用材料には以下の如き特性が要求
される。
Generally, this type of valve seat material is required to have the following properties.

(イ)排気バルブ等の弁体との金属接触に耐えうる高温
下での強度(硬度)を有すること。
(a) Must have strength (hardness) at high temperatures to withstand metal contact with valve bodies such as exhaust valves.

(ロ)加工性、被剛性が良好であること。(b) Good workability and rigidity.

通常、弁座はシリンダヘッドに圧入後、弁体との接触面
精度を向上して良好な気密性を得るため、弁体を基準と
して切削加工する必要があるためである。
This is because, after the valve seat is press-fitted into the cylinder head, it is usually necessary to cut the valve seat using the valve body as a reference in order to improve the precision of the contact surface with the valve body and obtain good airtightness.

(ハ)熱膨張係数がシリンダヘッド材料のそれに近い値
であること。
(c) The thermal expansion coefficient should be close to that of the cylinder head material.

即ち、両者の熱膨張係数が違い過ぎると、運転時の昇温
によって弁座に大きな熱応力が生じ、いわゆるヘタリを
生ずるからである。
That is, if the thermal expansion coefficients of the two valves are too different, a large thermal stress will be generated on the valve seat due to the temperature increase during operation, resulting in so-called sagging.

本発明は、シリンダヘッドに圧入した時点ではきわめて
良好な切削性を示すこと、したがって加工性に優れてお
り、次に弁座として高温下で使用したときには、次第に
熱硬化し、したがって、優れた耐高温、耐摩耗性を示す
に至る焼結合金製弁座を用いて、加工性と製品性能のい
ずれをも満足するエンジンのシリンダヘッドの製造法を
提供しようとするものである。
The present invention exhibits extremely good machinability when press-fitted into a cylinder head, and therefore has excellent workability, and when it is subsequently used as a valve seat at high temperatures, it gradually hardens under heat, and therefore has excellent durability. The present invention aims to provide a method for manufacturing an engine cylinder head that satisfies both workability and product performance by using a sintered metal valve seat that exhibits high temperature and wear resistance.

本発明方法において使用する弁座用二次硬化型焼結合金
は、予じめ用意したNi、Moを主成分とする硬質粒子
とMo添加用合金粉末とを鉄粉を主成分とする原料粉末
中に配合・混合したうえで、圧粉成形し、次いで圧粉体
を焼結したものである。
The secondary hardening type sintered alloy for valve seats used in the method of the present invention is made by combining pre-prepared hard particles containing Ni and Mo as main components and alloy powder for adding Mo to a raw material powder containing iron powder as a main component. After being blended and mixed in the powder, the powder is compacted, and then the compact is sintered.

この焼結に際しては、後述するようにCuを溶浸し、熱
伝導性を向上させることが好ましい。
During this sintering, it is preferable to infiltrate Cu as described later to improve thermal conductivity.

そして、上記弁座用二次硬化型焼結合金は、予じめ所望
の弁座として成形しておき、焼結したのちは、そのま\
弁座として装着し、バルブとの整合のための切削加工を
行なう。
The above-mentioned secondary hardening sintered alloy for valve seats is formed into the desired valve seat in advance, and after sintering, it can be used as is.
Install it as a valve seat and perform cutting to match it with the valve.

したがって、この段階での弁座の加工性は、焼入れを行
なっていないので、きわめて良好である。
Therefore, the workability of the valve seat at this stage is extremely good because it is not hardened.

調整加工を行なった弁座は、そのま\使用され、エンジ
ンの燃焼による高熱によって、上記弁座を形成する二次
硬化型焼結合金は、二次硬化する。
The adjusted valve seat is used as is, and the secondary hardening type sintered alloy forming the valve seat is secondary hardened by the high heat generated by engine combustion.

この二次硬化は、上記Mo添加用合金粉末として添加し
たMoが、Mo炭化物又はMo複合炭化物として次第に
析出することによってもたらされる。
This secondary hardening is brought about by Mo added as the alloy powder for Mo addition gradually precipitating as Mo carbide or Mo composite carbide.

このため、弁座は、硬化し、耐高温性、耐摩耗性が好ま
しい程度にまで向上する。
Therefore, the valve seat is hardened and its high temperature resistance and wear resistance are improved to a desirable degree.

上記Mo添加用合金粉末としては、後述するようにpe
rro−Moの二元共晶合金もしくはFe−MO−Cの
三元共晶合金を有利に用いることができる。
As the alloy powder for adding Mo, as described later, pe
Binary eutectic alloys of rro-Mo or ternary eutectic alloys of Fe-MO-C can be advantageously used.

本発明方法に使用する弁座用二次硬化型焼結合金は、以
下の化学成分および特徴を有する。
The secondary hardening sintered alloy for valve seats used in the method of the present invention has the following chemical components and characteristics.

(I)化学成分 (1)C成分 Cはマトリックスの硬さを高温下においても維持させる
と同時に、再加熱されたとき(運転時)に、MOととも
に、モリブデンカーバイドMomCnの形で析出し、二
次硬化現象を惹起し、高温下での耐摩耗性を向上させる
ことができる。
(I) Chemical component (1) C Component C maintains the hardness of the matrix even at high temperatures, and at the same time, when reheated (during operation), it precipitates together with MO in the form of molybdenum carbide MomCn. It can induce a secondary hardening phenomenon and improve wear resistance at high temperatures.

0.6重量%より少ないとその効果が実質的になくなり
耐摩耗性が低下し、2.2重量%を越えると、脆くなり
使用に耐えることができなくなる。
If it is less than 0.6% by weight, the effect is substantially lost and wear resistance decreases, and if it exceeds 2.2% by weight, it becomes brittle and cannot withstand use.

(2)Si成分 Si成分は、硬質粒子を製造するうえで必要な元素であ
って、弁座の機能面での直接的な寄与はない。
(2) Si component The Si component is an element necessary for manufacturing hard particles, and does not directly contribute to the functionality of the valve seat.

即ち、硬質粒子の製造に際しては、アトマイズ法、搗砕
法いずれを用いる場合にも、溶湯の流動性を高めるため
に不可欠であって、硬質粒子中に不可避的に含有され、
必然的に0.1〜0.7%存在する。
That is, when producing hard particles, whether using the atomization method or the grinding method, it is essential for increasing the fluidity of the molten metal, and is unavoidably contained in the hard particles.
It is necessarily present in an amount of 0.1 to 0.7%.

(3)Ni成分 Ni成分は、マトリックスと硬質粒子の両方に存在する
(3) Ni component The Ni component exists in both the matrix and the hard particles.

Niは、マトリックスでは、高温強度の向上、焼入れ住
改善に効果がある。
In the matrix, Ni is effective in improving high-temperature strength and improving quench hardness.

硬質粒子中ではMoとともに化合物を形成し、その硬質
粒子の硬さを与える。
In the hard particles, it forms a compound with Mo, giving the hard particles their hardness.

しかも、その硬さはHv600〜900であって、高温
での硬さ低下も少ない。
Moreover, its hardness is Hv600 to Hv900, and the hardness decreases little at high temperatures.

硬さが上記範囲にあるため、弁体のフェース面の材質が
ステライトでもT254NもしくはTNMC457(盛
金なし)でも、弁座として使用できる。
Since the hardness is within the above range, it can be used as a valve seat even if the material of the face of the valve body is Stellite, T254N, or TNMC457 (no overlay).

Ni成分が2.1%以下であれば、上記効果が不足し、
5.5%を越えると、切削性が悪化し、また弁体側の摩
耗が大きくなる。
If the Ni component is 2.1% or less, the above effects will be insufficient,
When it exceeds 5.5%, machinability deteriorates and wear on the valve body side increases.

(4)Mo成分 Moはマトリックスと硬質粒子の両方に存在する。(4) Mo component Mo is present in both the matrix and the hard particles.

硬質粒子中では、上記した如く、Niとともに化合物を
形成し、合金の硬さを向上させる。
In the hard particles, as described above, Ni forms a compound with Ni to improve the hardness of the alloy.

一方、マトリックス中のMoは、Niと同様高温強度の
向上、焼入れ住改善に効果があると同時に、Moの濃度
勾配を与えることによって、少量のMo添加でも局部的
に二次硬化現象を生起させることができる。
On the other hand, like Ni, Mo in the matrix is effective in improving high-temperature strength and hardening hardness, and at the same time, by providing a Mo concentration gradient, even a small amount of Mo added can locally cause secondary hardening. be able to.

上記の効果を得るためには、0.45〜2.5重量%必
要である。
In order to obtain the above effects, 0.45 to 2.5% by weight is required.

また、硬質粒子からのMoは1.25〜5.0重量%で
ある。
Further, Mo from the hard particles is 1.25 to 5.0% by weight.

これは、硬質粒子による耐摩耗性付与に不可欠である。This is essential for imparting wear resistance by hard particles.

したがって、全体としてのMo量は、1,7〜7.5重
量%必要となる。
Therefore, the total amount of Mo is required to be 1.7 to 7.5% by weight.

1.7%以下では、上記効果が有効に得られず、7.5
%を越えると、コスト的に不利となるのみならず、圧粉
体密度が低くなって製造上不利となり、加工性も悪化す
る。
If it is less than 1.7%, the above effect cannot be obtained effectively, and 7.5%
If it exceeds %, it is not only disadvantageous in terms of cost, but also the green compact density becomes low, which is disadvantageous in terms of manufacturing, and processability also deteriorates.

(5)Cu成分 溶浸により添加されるCuは、マトリックス中に約6〜
8%が固溶し、残り14〜16%は気孔を充填する。
(5) Cu component Cu added by infiltration is about 6 to
8% is solid solution and the remaining 14-16% fills the pores.

マトリックス中に固溶したCuは、高温強度および高温
硬さの向上並びに焼入れ住改善に効果がある。
Cu dissolved in the matrix is effective in improving high-temperature strength and high-temperature hardness, as well as improving hardening properties.

気孔を充填するCuは弁座の熱伝導性を向上させる効果
がある。
Cu filling the pores has the effect of improving the thermal conductivity of the valve seat.

弁体が排気バルブである場合、バルブのフェース面の熱
は主として弁座を伝って放出されるので、弁座の熱伝導
性が良好化すれば、それだけバルブのフェース面の温度
が低下し、高温硬さが低い低級材料でもバルブ材として
使用が可能となる。
When the valve body is an exhaust valve, the heat on the valve face is mainly released through the valve seat, so the better the thermal conductivity of the valve seat, the lower the temperature on the valve face. Even low-grade materials with low high-temperature hardness can be used as valve materials.

このことは、本発明に係る弁座用材料によって製造した
弁座を、ステライト盛金バルブ、盛金無しのバルブいず
れに対しても使用することができる理由の一つとなって
いる。
This is one of the reasons why the valve seat manufactured using the valve seat material according to the present invention can be used for both Stellite overlay valves and valves without overlay.

と同時に、Cuの溶浸による熱伝導性の改善によって、
使用する燃料の種類に無関係に本発明に係る弁座材料の
採用が可能となる。
At the same time, by improving thermal conductivity through Cu infiltration,
The valve seat material according to the present invention can be used regardless of the type of fuel used.

即ち、燃焼温度は、無鉛ガソリンく有鉛ガソリン<h、
P、Gの順で高くなり、したがって弁座材料としては、
これら使用燃料の種類に応じて耐高温性が要求されるが
、本発明に係る弁座材料は熱伝導性が優れているため、
無鉛ガソリンより燃焼温度の高い有鉛ガソリンやり、P
、Gを燃料とするエンジンにも充分に適用することがで
きるのである。
That is, the combustion temperature is unleaded gasoline minus leaded gasoline <h,
P and G increase in order, so as a valve seat material,
High temperature resistance is required depending on the type of fuel used, but the valve seat material according to the present invention has excellent thermal conductivity.
Leaded gasoline has a higher combustion temperature than unleaded gasoline, P
, G as fuel.

Cuの溶浸量は、13%以下では気孔を充填するCu量
が少なくなり上記効果を期待できなくなり、22%以上
では、マトリックスの割合が少なくなって耐摩耗性が低
下し、経済的にも不利となる。
If the amount of Cu infiltration is less than 13%, the amount of Cu that fills the pores will decrease and the above effect cannot be expected, and if it is more than 22%, the proportion of the matrix will decrease and the wear resistance will decrease, making it economically difficult. It will be disadvantageous.

(1)密度 本発明方法において使用する弁座用二次硬化型焼結合金
の密度は、圧粉体密度(マ)Jツクスの占める割合)と
、Cuの溶浸量によって決定される。
(1) Density The density of the secondary hardened sintered alloy for the valve seat used in the method of the present invention is determined by the density of the green compact (the ratio occupied by the matrix) and the amount of Cu infiltration.

圧粉体密度が7.ll/CCより低いときは、硬さが低
下して耐摩耗性、耐ヘタリ性が低下する。
Green density is 7. When it is lower than ll/CC, the hardness decreases and the wear resistance and set resistance decrease.

Cu溶浸量が少なくて、7.1g/ccより低いときは
、熱伝導性が悪化して、前述の如き効果が得られなくな
る。
When the amount of Cu infiltrated is small and is less than 7.1 g/cc, thermal conductivity deteriorates and the above-mentioned effects cannot be obtained.

本発明方法において使用する弁座用二次硬化型焼結合金
の組織は、硬質粒子、Cu合金相および微細パーライト
によって構成されている。
The structure of the secondary hardened sintered alloy for valve seats used in the method of the present invention is composed of hard particles, a Cu alloy phase, and fine pearlite.

硬質粒子相は、添加する硬質粒子粉末の量、大きさによ
って決まる。
The hard particle phase is determined by the amount and size of the hard particle powder added.

その重量比は5〜20%とすることが好ましい。The weight ratio is preferably 5 to 20%.

また、硬質粒子粉末の大きさは180μ以下であること
が望ましい。
Further, it is desirable that the size of the hard particle powder is 180 μm or less.

Cu合金相の量、大きさは圧粉体密度、溶浸量によって
決まり、これらの量、大きさは前述した通りである。
The amount and size of the Cu alloy phase are determined by the green compact density and the amount of infiltration, and these amounts and sizes are as described above.

マトリックスを微細パーライトにしている理由は、耐摩
耗性の向上と高温硬さの確保のためである。
The reason why the matrix is made of fine pearlite is to improve wear resistance and ensure high temperature hardness.

(1)Mo母合金 Mo添加用合金粉末としては、Fe−M。(1) Mo master alloy The alloy powder for adding Mo is Fe-M.

(50〜70重量%)、Ferro−Mo粉末1Fe−
Mo(i2〜1g重量%)−C(3,5〜4.5重量%
)のFe−Mo−C粉末を用いることができ、それぞれ
、0.6〜5.0重量%、2.5〜20重量%添加する
(50-70% by weight), Ferro-Mo powder 1Fe-
Mo(i2~1g wt%)-C(3,5~4.5wt%
) can be used, and are added in an amount of 0.6 to 5.0% by weight and 2.5 to 20% by weight, respectively.

これらMoの添加方法としては、上記の他、■アトマイ
ズ粉末を使用する、■純Moの形で添加する。
In addition to the methods described above, methods for adding Mo include (1) using atomized powder, and (2) adding in the form of pure Mo.

■Mo−C(モリブデンカーバイド)の形で0.5〜2
.78重量%を添加する方法が考えられるが、■の方法
では、MO濃度勾配が小さくなるのでMoの添加量を2
.0重量%以上に多くする必要があり、Mo量を多くし
ていくと、粉末の圧縮性が悪化して圧粉体強度が低下し
、実用的でなくなり、また、■の方法では、通常の焼結
温度1100〜1200℃では、拡散が遅いため合金化
が進行せず、MOがピュアのまS残ったりして二次硬化
性が劣る欠点があり、この■、■の方法は好ましくない
ものである。
■0.5 to 2 in the form of Mo-C (molybdenum carbide)
.. A method of adding 78% by weight is considered, but in method (2), the MO concentration gradient becomes smaller, so the amount of Mo added is reduced to 2%.
.. It is necessary to increase the amount to 0% by weight or more, and as the amount of Mo increases, the compressibility of the powder deteriorates and the strength of the green compact decreases, making it impractical. At a sintering temperature of 1,100 to 1,200°C, diffusion is slow, so alloying does not proceed, and MO remains as pure S, resulting in poor secondary hardenability, and methods ① and ② are not preferred. It is.

(1)硬質粉末 上記硬質粉末としては、以下の成分のものを用いる。(1) Hard powder As the hard powder, those having the following components are used.

また、その引張強度は30〜45kg/mm2、硬さH
v600〜900、粒度−80meshである。
In addition, its tensile strength is 30 to 45 kg/mm2, and its hardness is H.
v600-900, particle size -80mesh.

上記硬質粉末による効果は、基本的に以下の通りである
The effects of the above hard powder are basically as follows.

(1)高温下においても、硬質粒子の硬度はさほど低下
せず、基地金属の硬さの低下を補なうことができ、した
がって高温硬さの維持が可能となる。
(1) Even at high temperatures, the hardness of the hard particles does not decrease significantly and can compensate for the decrease in hardness of the base metal, making it possible to maintain high-temperature hardness.

(2)そのため、無鉛状態下においても摺動性が良好と
なり、耐焼付性が向上する。
(2) Therefore, even under lead-free conditions, sliding properties are good and seizure resistance is improved.

(3)硬質粒子は基地金属中に分散して存在するため、
切削性としては通常の焼結合金とはゾ同等の良好な切削
性を得ることができる。
(3) Since the hard particles exist dispersed in the base metal,
As for machinability, it is possible to obtain good machinability equivalent to that of ordinary sintered alloys.

(4)硬質粒子により基地金属を強化することができ、
高温下での耐摩耗性を向上することができる。
(4) The base metal can be strengthened by hard particles,
Abrasion resistance at high temperatures can be improved.

次に、本発明に係るシリンダヘッドの製造方法について
説明する。
Next, a method for manufacturing a cylinder head according to the present invention will be explained.

まず弁座素材の製法について述べる。First, we will discuss the manufacturing method for the valve seat material.

原料粉末としては、純鉄粉もしくは合金鉄粉に5〜20
%の硬質粒子粉末、前記した適量のMo添加用合金粉末
、適量の黒鉛粉末、0.5〜2.0%の潤滑剤としての
ステアリン酸亜鉛を配合して混合した後、圧縮圧力4〜
6t/fflで圧粉成形し、圧粉体の上にCu合金溶浸
材を載置し、非酸化性雰囲気中で1100℃以上118
0℃以下の温度で10分以上60分以下の間焼結を行な
う。
As raw material powder, pure iron powder or alloy iron powder has a content of 5 to 20%.
% of hard particle powder, an appropriate amount of the alloy powder for adding Mo, an appropriate amount of graphite powder, and 0.5-2.0% of zinc stearate as a lubricant. After mixing, the compression pressure was 4-4.
Compacting at 6t/ffl, placing Cu alloy infiltrant on top of the compact, and heating at 1100°C or higher at 118°C in a non-oxidizing atmosphere.
Sintering is performed at a temperature of 0° C. or lower for 10 minutes or more and 60 minutes or less.

焼結後は焼入れ。焼戻しを行なわずに、そのま\放冷す
る。
After sintering, it is hardened. Leave to cool as is without tempering.

次にこの弁座素材を用いるシリンダヘッドの製造法につ
いて説明する。
Next, a method of manufacturing a cylinder head using this valve seat material will be explained.

前述した方法により製造された弁座素材をそのま\シリ
ンダヘッドの弁座装着部に圧入装着し、次に弁座の相手
部品である弁体を基準とした仕上げ加工(切削加工)を
施こし弁体との密着性を良好化する。
The valve seat material manufactured by the method described above is press-fitted as is into the valve seat mounting part of the cylinder head, and then finishing processing (cutting) is performed based on the valve body, which is the mating part of the valve seat. Improves adhesion with the valve body.

焼結体の硬度は、HRC約28で加工性がきわめて良好
である。
The hardness of the sintered body is HRC approximately 28, and the workability is extremely good.

そして、次にエンジンとして組み立てた後運転すると弁
座部が燃焼熱によって高温に加熱され、この加熱によっ
てMOとCとがモリブデンガーバイドの形で析出して二
次硬化現象を惹起し、硬度が向上するものである。
Then, when the engine is assembled and operated, the valve seat is heated to a high temperature by combustion heat, and this heating causes MO and C to precipitate in the form of molybdenum girbide, causing a secondary hardening phenomenon, resulting in a decrease in hardness. It will improve.

二次硬化現象は、上記したように、再加熱したときに、
固溶していたMoがMomCnの形で析出し、硬化する
現象である。
As mentioned above, the secondary hardening phenomenon occurs when reheating.
This is a phenomenon in which Mo, which was in solid solution, precipitates in the form of MomCn and hardens.

かかる材料を弁座用材料として使用すれば、上記の如く
、焼結後は硬さが低く加工し易いが、一旦、加熱(50
0〜600℃)されると、二次硬化を起し、最表面のみ
が硬化して、好ましい耐摩耗性を示すのである。
If such a material is used as a material for a valve seat, as mentioned above, it has a low hardness after sintering and is easy to process.
(0 to 600°C), secondary hardening occurs and only the outermost surface is hardened, exhibiting favorable wear resistance.

次に、本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be shown.

実施例−1 化学成分が、28.8%Ni、35.0%Mo。Example-1 Chemical components are 28.8% Ni and 35.0% Mo.

4.8%Si、残Fe、粒度−80meshの硬質粒子
粉末を5.0%、化学成分が16.3%Mo。
4.8% Si, remaining Fe, 5.0% hard particle powder with a particle size of -80 mesh, and chemical components are 16.3% Mo.

1.60%C1残Fe、粒度−80meshの合金粉末
を10.0%、粒度−80meshの黒鉛粉末を1.1
0%、粒度−350meshのNi粉末を2.16%、
粒度−80meshのFe粉を81.74%配合し、潤
滑剤としてステアリン酸亜鉛を外パーセントで0.7%
添加し、V型混合機で30分間混合して混合粉を得た。
1.60% C1 balance Fe, 10.0% alloy powder with particle size -80mesh, 1.1% graphite powder with particle size -80mesh
0%, 2.16% Ni powder with particle size -350mesh,
Contains 81.74% Fe powder with a particle size of -80mesh, and 0.7% zinc stearate as a lubricant.
and mixed for 30 minutes using a V-type mixer to obtain a mixed powder.

この混合粉を15mmφ×35mmφ×10mmtの形
状になるように圧縮圧力5、Ot/fflで圧粉成形し
、その成形体の上に、最終の含有量が15.52%にな
るように成形したCu溶浸材を設置して、保護雰囲気と
して、アンモニア分解ガス中で800℃に30分間保持
して予備焼結(脱ロウ処理)を行ない、次に、1130
℃に20分間保持して、焼結をし、徐冷して、焼結体を
得た。
This mixed powder was compacted into a shape of 15 mmφ x 35 mmφ x 10 mmt at a compression pressure of 5 Ot/ffl, and molded onto the compact so that the final content was 15.52%. The Cu infiltrant was installed and pre-sintered (dewaxed) by holding it at 800°C for 30 minutes in ammonia decomposition gas as a protective atmosphere, and then 1130°C.
The mixture was held at ℃ for 20 minutes to perform sintering, and then slowly cooled to obtain a sintered body.

この時の化学成分、密度、硬さは表の通りであった。The chemical composition, density, and hardness at this time were as shown in the table.

本焼結体から、弁座試験片を削り出し、エンジン回転数
5,000r、p、mのときのバルブの着座部近傍温度
750℃、弁座表面温度450℃になるようにガスバー
ナーで加熱し、無潤滑で、40時間の摩耗テストを行な
った結果を、弁側にステライト盛りと2l−4N材を用
いた場合を比較して表に示す。
Cut out a valve seat test piece from this sintered body and heat it with a gas burner so that the temperature near the valve seating part is 750°C and the valve seat surface temperature is 450°C when the engine speed is 5,000 r, p, m. A 40-hour wear test was conducted without lubrication, and the results are shown in the table, comparing the cases where the valve side was filled with stellite and the case where 2l-4N material was used.

実施例−2 化学成分が、25.5%Ni、30.0%Mo。Example-2 Chemical components are 25.5% Ni and 30.0% Mo.

4.8%Si、残Fe、粒度−80meshの硬質粒子
粉末を5.0%、化学成分が8.5%Mo、0.85%
C1残Fe、粒度−80meshの合金粉末を2.5%
、粒度−80meshの黒鉛粉末を0.6%、粒度−3
50meshのNi粉末を0.83%、粒度80mes
hのFe粉を92.27%配合し、潤滑剤としてステア
リン酸亜鉛を外パーセントで0.7%添加し、■型混合
機で30分間混合して混合粉を得た。
4.8% Si, residual Fe, 5.0% hard particle powder with particle size -80mesh, chemical components 8.5% Mo, 0.85%
2.5% C1 residual Fe, particle size -80mesh alloy powder
, 0.6% graphite powder with particle size -80mesh, particle size -3
50mesh Ni powder 0.83%, particle size 80mes
92.27% of the Fe powder of h was blended, 0.7% of zinc stearate was added as a lubricant, and the mixture was mixed for 30 minutes using a ■ type mixer to obtain a mixed powder.

この混合粉を15mmφX35mmφ×10mmtの形
状になるように圧縮圧力s、ot/cm2で圧粉成形し
、その成形体の上に最終含有量が20.0%になるよう
に成形したCu溶浸材を載置して、保護雰囲気として、
アンモニア分解ガス中で、800℃に30分間保持して
、予備焼結を行ない。
This mixed powder was compacted into a shape of 15 mmφ x 35 mmφ x 10 mmt at a compression pressure of s, ot/cm2, and a Cu infiltrated material was molded on top of the compact so that the final content was 20.0%. as a protective atmosphere.
Preliminary sintering was carried out by holding at 800° C. for 30 minutes in an ammonia decomposition gas.

次に、1130℃に30分間保持して、焼結を行ない、
徐冷して、焼結体を得た。
Next, sintering is performed by holding at 1130°C for 30 minutes,
A sintered body was obtained by slow cooling.

この時の化学成分、密度、硬さは表に示す通りである。The chemical composition, density, and hardness at this time are as shown in the table.

又、本焼結体より弁座試験片を削り出し、上記テスト条
件と同条件で摩耗テストを行なった結果を表に示す。
In addition, a valve seat test piece was cut out from this sintered body and subjected to an abrasion test under the same test conditions as above. The results are shown in the table.

実施例−3 化学成分が20.5%Ni、30%Mo、3.5%Si
、残Fe、粒度−80meshの硬質粒子粉末を20%
、化学成分が8,5%Mo、0.85%C1残Fe、粒
度が一80meshの合金粉末を18.3%、粒度−8
0meshの黒鉛粉末を1.2%、粒度、350mes
hのNi粉末を1.4%、粒度−80meshのFe粉
を69,2%配合し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を
外パーセントで0.7%添加し、■型混合機で30分間
混合して混合粉を得た。
Example-3 Chemical components are 20.5% Ni, 30% Mo, 3.5% Si
, remaining Fe, 20% hard particle powder with particle size -80 mesh
, the chemical composition is 8.5% Mo, 0.85% C1 balance Fe, the particle size is 180 mesh alloy powder 18.3%, the particle size is -8
0mesh graphite powder 1.2%, particle size, 350mes
Blend 1.4% of h Ni powder and 69.2% of Fe powder of -80mesh particle size, add 0.7% of zinc stearate as a lubricant, and mix for 30 minutes with a ■ type mixer. A mixed powder was obtained.

この混合粉を15mmφX35m1φ×10mmtの形
状になるように圧縮圧力5.Ot/cm2で圧粉成形し
、保護雰囲気としてアンモニア分解ガス中で、800℃
に30分間保持して予備焼結を行ない、次に、1130
℃に20分間保持して焼結を行ない、徐冷して焼結体を
得た。
This mixed powder was compressed under a pressure of 5. It was compacted at Ot/cm2 and heated at 800°C in ammonia decomposition gas as a protective atmosphere.
Pre-sintering was carried out by holding for 30 minutes at 1130
Sintering was carried out by holding at a temperature of 20 minutes, followed by gradual cooling to obtain a sintered body.

この時の化学成分、密度、硬さは表に示す通りである。The chemical composition, density, and hardness at this time are as shown in the table.

又、本焼結体より弁座試験片を削り出し、上記テスト条
件と同条件で摩耗テストを行なった結果を表に示す。
In addition, a valve seat test piece was cut out from this sintered body and subjected to an abrasion test under the same test conditions as above. The results are shown in the table.

上記表において、従来例1,2はともに焼結材で、従来
例1はCuを溶浸しないもの、従来例2はCuを溶浸し
たものである。
In the above table, Conventional Examples 1 and 2 are both sintered materials, Conventional Example 1 is not infiltrated with Cu, and Conventional Example 2 is infiltrated with Cu.

また、上記実施例1について、再加熱による二次硬化度
を第1図に示す。
Further, for the above Example 1, the degree of secondary curing by reheating is shown in FIG.

第1図において、硬さは上記各加熱温度で2時間加熱処
理したものについて測定したものである。
In FIG. 1, the hardness was measured for the samples heat-treated for 2 hours at each of the above-mentioned heating temperatures.

焼結したま1の段階では、HRC28であったものが、
500〜600℃で加熱したときには、最高HRC45
程度の硬さを得ることができる。
At the stage of sintering, the HRC28 was
Maximum HRC45 when heated at 500-600℃
It is possible to obtain a certain degree of hardness.

なお、第1図に点線で示すラインは、300℃で2時間
加熱したものをさらに加熱した場合の硬度変化を示すも
のである。
Note that the dotted line in FIG. 1 shows the change in hardness when a material heated at 300° C. for 2 hours is further heated.

この点線ラインと実線との比較から明らかなように、焼
結後の第1回目の加熱が重要であることが理解される。
As is clear from the comparison between the dotted line and the solid line, it is understood that the first heating after sintering is important.

したがって、二次硬化により、表に示すように摩耗量は
、排気バルブとしてコバルト基合金(約35%C)ST
L−Fを用いたもの、コバルトを含有しない材料(21
−4N)を用いたものいずれに対しても、従来例1,2
に比して大巾に減少する。
Therefore, due to secondary hardening, the amount of wear is reduced as shown in the table.
Those using L-F, materials that do not contain cobalt (21
-4N), conventional examples 1 and 2
It decreases by a large margin compared to .

なお、上記摩耗量は、排気バルブの沈下量を同一条件で
測定した結果を示したものであり、排気バルブの摩耗量
と弁座の摩耗量の和である。
The amount of wear described above is the result of measuring the amount of sinking of the exhaust valve under the same conditions, and is the sum of the amount of wear of the exhaust valve and the amount of wear of the valve seat.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る弁座用二次硬化型焼結合金の二次
硬化度を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the degree of secondary hardening of the secondary hardening sintered alloy for valve seats according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] I C0,6〜2.2重量%、Si0.1〜0.7重量
%Ni2.1〜5.5重量%、Mo1.7〜7.5重量
%、残部実質的にFeよりなる焼結体もしくは、さらに
溶浸によりCu13〜22%を含有させた焼結体であっ
て、マトリックス中にNi、Moを主成分とする硬質粒
子が5〜20重量%分散している弁座素材を、エンジン
のシリンダヘッドに圧入した後、仕上げ加工を施し、し
かる後エンジンを運転し、その燃焼熱により前記弁座素
材を硬化せしめてなることを特徴とするエンジンのシリ
ンダヘッドの製造法。
I C 0.6-2.2% by weight, Si 0.1-0.7% by weight Ni 2.1-5.5% by weight, Mo 1.7-7.5% by weight, the balance substantially consisting of Fe. Alternatively, a valve seat material, which is a sintered body containing 13 to 22% Cu by infiltration and in which 5 to 20% by weight of hard particles mainly composed of Ni and Mo are dispersed in the matrix, is used in the engine. A method of manufacturing a cylinder head for an engine, which comprises press-fitting the valve seat material into the cylinder head, subjecting it to finishing processing, and then operating the engine to harden the valve seat material using the heat of combustion.
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