JPS599147A - エンジンバルブおよび同バルブシ−ト用Fe−Ni−Cr系合金 - Google Patents

エンジンバルブおよび同バルブシ−ト用Fe−Ni−Cr系合金

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JPS599147A
JPS599147A JP11745882A JP11745882A JPS599147A JP S599147 A JPS599147 A JP S599147A JP 11745882 A JP11745882 A JP 11745882A JP 11745882 A JP11745882 A JP 11745882A JP S599147 A JPS599147 A JP S599147A
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Tatsumori Yabuki
矢吹 立衛
Junya Oe
大江 潤也
Sadao Saito
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた高温硬さ、 itl熱衝撃性。
および耐酸化鉛腐食性を有し、特にこれらの特性が要求
される内燃機関のエンノンバルブおよび同バルブ7−ト
の製造に、鋳物用あるいは肉盛溶接用として使用するの
に適したp゛e−Nj−Cr系合金に関するものである
従来、内燃機関のエンシンパルプや同バルブ7−トの製
造に際しては、肉盛溶接用として、アメリカ溶接協会規
格5.13RCoCr−A(C: 0.9〜−1 4 
 % 、Si:2.0   % リ  ト 、   )
Vlll  :   1.  O% IJ、  −ト 
、   w  :、’3. Q 〜6. Q %、Cr
:  2 6〜3 2 %、Ni:3.0 %以1−’
 、  Ii’+q : 30%以下、Mn:]、O%
以r’+c(1および不i1J避不純物 残り)や、同
、5.13 、RCoCr −B (C:  ]、2〜
]、’7%、Si:  2.0%以ト、Mn :  1
.0 %以ト 、   w     ′;、o  〜 
9.5  % 、Cr:26 〜32  % 、Ni:
10%リド、Fe:3.0%以下、 tvla : 1
.0%JR,十。
1゛1・および不IJJ避不純物、残り、重子重量%)
などのC゛0基合金(以トー従来Co基合金という)が
多く使用されてきた。
−方、・h年、内燃機関の高性能化がほからtするよう
になるにしたがって、内燃機関のエンシンパルプや同バ
ルブシートにも、」ニリずぐれた特性を具備することが
要求されるようになっており、一般に、いずれも肉盛溶
接状態で、温度、800℃におけるピンカース硬さが2
85以1.0高温硬さ、並びに篇度、700℃に15分
間保持した後、水冷の操作を繰返し行なった場合に肉盛
溶接部に割れが発生ずるまでの前記操作回数が7回以上
の耐酸(上船中に1時間浸漬した後の重量減が0.09
9/ ant /b r 以ドの耐酸化鉛腐食性を具備
することが要求されるようになっている。なお、これら
の特性を(1備することは、鋳造により製造された内燃
機関のエンシンパルプ鋳物や同バルブ/−1・鋳物に対
しても同様に要求されることは勿論のことである。
しかしながら、1−記の従来C()基合金は、高渦硬さ
の点で、1−記要求条件を満足するものの、耐熱衝撃性
および耐酸化鉛腐食性については、これを満jji す
る性質をもたず、したがって高性能エンシンのエンシン
パルプや同バルブシートの製造に、前記従来(、’ 0
基合金を肉盛溶接用として、さらに鋳物用として用いた
場合に十分満足する使用寿命を示さないのが現状である
そこで、本発明名等は、−に述のような観点から、内燃
機関、特に高性能エンノンのエンシンパルプや同バルブ
シートに要求される高湛硬さ、耐熱衝り8性、および耐
酸化鉛腐食性を具備し、かつ肉盛溶接用および鋳物用と
して使用することのできる材木−Iを開発すべく研究を
行なった結果、C: 0.55〜」90%、Cr:28
〜37%、 Ni: 25〜49% 、 Cn : l
 〜8%、 W : 0.]−〜1.5.0%、 l司
0:O」〜80%、 ’J’i: 0.01〜4,5%
、 AQ、 : 0.01〜45係を含有し、必要に応
じてSj、:0.1〜3.0係またはMn:0.J〜2
0%を含有し、さらに必要に応じてl\lb ’、 O
,Ol〜1.5%およびR:0.01〜15%のうちの
1種または2 fiを含有し、残りが■パ・・と不可避
不純物からなる組成(以−1−重N%)を有する17’
ρ−Ni−Cr系合金は、温度:800℃におけるビッ
カース硬さ、300以上のきわめて高い高懸硬さを有し
、また温度、700℃に15分間IJII熱後水冷の操
作を]サイクルとする熱衝撃試験て、割れ発生に至るま
でのサイクル数が12回以にのすぐれた耐熱衝撃性を示
し、さらに温度;915℃に加熱した溶融酸化船中に1
時間浸漬の酸1ヒ鉛腐食試験では重量減がo、 040
 g/ffl/hr以1:のずぐれた1@酸化鉛腐食性
を示し、しかも肉盛性(&川および鋳物用として使用す
ることができ、したがってこの)j・e −N i−C
’r系合金を高性能エンノンのエンノンバルブおよび同
バルブシートの製造に用いた場合にきわめて長期に−け
ってずぐれた性能を発揮するという知見を得たのである
この発明は、」二記知見にもとづいてなされたものであ
って、以「に成分組成を上記の通りに限定した理由を説
明する。
(a、l  C (’、 lj+y、分には、 Or、  W 、 +1
11(1,’I’i 、  お」二びl−1bなどと結
合して炭化物を形成し、7n’ rMおよ0・高濡硬さ
を向1させる作用があるが、その含有量が0.55%未
満では所望の高硬度を確保することができず、一方]9
係を越えて含有させると耐熱衝撃性が劣化するようにな
ることから、その含有用を0.55〜19%と定めた。
(bl  Cr Cr成分には、その一部が素地に固溶し、残りの部分が
炭化物を形成して、特に高淵硬さを向上させ、もって高
温耐摩耗性を向J゛、させるほか、耐酸化鉛腐食性を向
−1−させる作用があるが、その含有用が28%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方37%を越え
て含有させるA耐熱衝撃性に低1・傾向が現われるよう
になることがら、その陰有廿を28〜37チと定めた。
(イー)   I勅 N i、 I成分には、オーステナイト地を安定にして
耐熱衝撃性および靭性を向トさせるほか、AQおよび′
1゛]と結合して金属間化合物、1すi 3 (Ae、
 ’I’i )を形成し、もって高侶硬さく高湛耐摩耗
士!4)および高温強度を改善し、さらにCrとの共有
において耐酸化鉛ttX食性を向−1−させる作用があ
るが、その含有量が25係未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方49%を越えて含有させてもより一
層の向−1,効果は得られず、経済性を考慮1.て、そ
の含有量を25〜49%と定めた。
((ll  C0 (2()成分には、素地に固溶して耐熱衝撃性を一段と
向−j−させ、かつ高流動さく高温耐摩耗性)を改善す
る作用があるが、その含有量が]係未満では1)11記
作用に所望の効果を得ることができず、一方得られず、
経済性を考慮して、その含有量を1〜8チと定めた。
(e)  W W成分には、炭化物を微細化すると共に、自身も炭化物
を形成し、かつ素地に固溶し才、これを強化し、もって
合金の高渦硬さおよび高温強度を向1゛させる作用があ
るが、その含有量が01%未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方]、、 5. (1%を越えて含有
させると肉盛溶接性や切削性が劣化するようになること
がら、その含有量を(J1〜」150%と定めた。
(■)1\40 1\40成分には、Wどの共存において、素地に固溶し
て、これを強化し、かつ炭化物を形成して合金の高流動
さく高嵩耐摩耗性)および高温強度を向1″させる作用
があるが、その含有量が01%未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方90係を越えて含有させると、
W成分の場合と同様に耐熱衝撃性および靭性が劣化する
ようになることかも、その含有量を0゜」〜90%と定
めた。
(パl  ’I’1 ’l’ +成分には、素地の結晶粒の成長を抑制するば
かりでなく、むしろ結晶粒を微細化し、かつMC型の炭
化物および窒化物、さらにNjおよびAQと結合してN
13 (AQ、 ’L’1)の金属間化合物を形成して
、高1局硬さおよび耐熱衝撃性、さらに高温強度および
靭慴を向1″、させる作用があるが、その含有量が00
1%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方4
5係を越えて含有させると、炭化物の滑が多くなりすぎ
て耐熱衝撃性および靭性が劣化するようになると共に、
耐酸化鉛腐食性にも劣化1頃向が現われるようになるこ
とから、その含有量を001〜45%と定めた。
(hl  AQ AC成分には、Crと共に耐酸化鉛腐食性を向上さぜ、
かつ−1,記のようにNjおよび′1゛lと結合して↑
・’13 (Ai!、 U’1)の金属間化合物を形成
すると共に、窒化物を形成して常温および高t= eさ
を向上させて1制摩耗1’lを一段と高め、さらに耐熱
衝撃性、高温強度を改善する作用があるが、その含有量
が00L%未満では1j1]記作用に所望の効果が得ら
れず、−一方4.゛5%を越えて含有させると、溶湯の
流動性および鋳造性が低トするようになるばがりでなく
、溶接性および靭性も低−「して実用的でなくなること
から、その含有量を0.01〜45%と定めた。
(1))→I S1成分には、鋳造性、肉盛溶接性、および湯流れ性を
改善する作用があるので、特にこれらの特性が要求され
る場合に必要に応じて含有されるがその含有量が0.1
4未満では前記作用に所望の改善効果が得られず、一方
3.0 %を越えて含有させてもより一層の改善効果は
期待できないことがら、その含有酸を01〜30チと定
めた。
また、81成分には脱酸作用があるので、通常脱酸剤と
して使用する場合が多く、この場合には不rjf避不純
物として0.1%未満の範囲で含有することになるが、
合金成分としての含有量は、との不i’l避不純物含有
量を含め、全体で041%以上になるようにすればよい
(、、:)  Mn M11成分には、肉盛溶接性を改善する作用があるので
、特に肉盛溶接性が要求される場合に必要に応じて含有
されるが、その含有量が01%未満では肉盛溶接性に所
望の改善効果が得られず、一方20%を越えて含有させ
てもより一層の改善効果は現われないことから、その含
有量を0[〜20係と定めた。
また、Mn成分には脱酸脱硫作用があるので、通、71
人脱酸脱硫剤として使用する場合が多く、この場合には
!3 i 539分と同様に不可避不純物として0]受
未満の範囲で含有することになるが、合金成分としての
含有量は、この不6丁避不純物含有量を含め、全体で0
1係り上になるようにすればよい。
(kl  N b IIい成分には、特に素地の結晶粒の成長を抑制すると
共に、M C型の炭化物および・窒化物を形成して高温
硬さく高温耐摩耗性)および高温強度を一段と向トさせ
る作用があるので、特に高温硬さがの含有量がo、oi
%未満では前記作用に所望の向1−効果が得られず、一
方[,5%を越えて含有させると、耐酸化鉛腐食性およ
び耐熱衝撃性が劣化するようになり、さらに靭性も低ト
するようになることから、その含有量を01〜]5%と
定めた。
(tl  ’B 13成分には、高温硬さく高温耐摩耗性)、耐熱衝撃性
、 +11iJ酸化鉛腐食性、および高嵩強度を一層向
1・、させる作用があるので、必要に応じて含有させる
が、その含有量が0.0i%未満では前記作用に所望の
向1°効果が得られず、一方15%を越えて含有させる
と、耐熱衝撃性が低トするようになると共に、鋳造性お
よび溶接性も劣化するようになることから、その陰有阻
を001〜]5係と定めた。
つきに、この発明のI・’e−N1−Cr系合金を実施
例により比較例と対比しながら具体的に説明する。
実施例 通常の溶解法により、それぞれ第1表に示される成分¥
11成をもった本発明合金1〜35.比較合金1〜]3
.および上記の従来(゛O基合金に相当する成分組成を
もった従来合金」、2を溶製し、引続いて通常の条件に
て連続鋳造することにより直(T−、: 4.、8 m
mφの溶接ロンドを成形した。なお、比較ご金1〜」3
は、いずれもt11冒戊1Jk分のうちのいずれかの成
分含有量(第1表に※印を旧したもの)がこの発明の範
囲から外れた組成をもつものである。
ついで、この結果得1うれた本発明合金1〜35゜比較
合金」〜]3.および従来合金1.2の溶接ロンドを用
い、’J:’ I (3自動溶接機にて、直径L20m
rlφ×厚さ:20mmの寸θ二をもったステンレス鋼
(’5LIS316)製台金の表面に、夕1径。
100mmX幅 30mmX厚さ:5mmの円環状ビー
ドを2層肉盛溶接した。
引続いで、」−記台金上に形成された円環状ビードにつ
いて常流におけるロックウェル硬さくCスフ”−ル)お
よび温度、800℃におけるビッカース硬さを測定する
と共に、前記円環状ビードを形成した合金に利して、温
度 ’7’ OU ℃に加熱して45分間保持後水冷の
操作を1ザイクルとして繰り返し行ない、[)1j言(
旧J]環状ビートに割れが発生J−ろまての前記サイク
ル回数を測定する酬熱衝撃性試験を行なった。さらに同
様に的径 1. y)111111φ×長さ: 、1 
o o mmの・1法をもったステンレス箱i片(SL
lS3]6)の一方端面に厚さ F)mm (1) 2
1g肉盛溶接を行ない、この鋼ハの肉盛部より直径12
mmφX l(、jさ:12mmの]1法をもった試験
14を削り出し、この試験ハを用い、棉度、!、) 、
’1..5℃にIJ11熱した溶融酸1ヒ鉛 4. (
:1 jl中に1時間浸漬の耐酸1ヒ鉛腐食性試験を行
ない、試験後の肉盛部の重量減を測定した。これらの測
定結果を第1表に合せて示した。
第1表に示される結果から、本発明合金1〜、′名、5
は、いずれも従来合金1.2に比して一段とすぐれた高
渦硬さ、耐熱衝撃性、および耐酸1ヒ鉛腐食・lI+を
有することが明らかである。これに対して、比較I・1
1基合金1〜13に見られるように、構1戊成分のうち
のいずれかの成分含有朧がこの発明の9・n囲から外れ
ると、本発明合金に比して前記時111のうち少なくと
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。
なお、1記実施例では、この発明のli’B−tJi 
−Cr系合金を肉盛溶接用として用いた場合について述
べたが、これを鋳物用として使用しても肉盛溶接の場合
と同様にすぐれた特性を示すことは勿論である。
I述のように、この発明のF’e −Ni−Cr系合金
は、高性能エンノンのエンン°ンバルプおよび同・ζル
プ/−1・に要求される上記の讃格な条件を十分余裕を
もって満足するすぐれた高渦硬さ、耐熱衝撃性。
およ0・耐酸化鉛腐食性を有するので、これらの部(」
の製造に肉盛溶接用および鋳物用として用いた場合、こ
の結果の部材は著しく長期に亘ってすぐれた・111能
を発揮するようになるのである。
出願人  三菱金属株式会社 代理人  富  ロ1  和  夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  C: 0.55〜1.90%、 Cr: 2
     e 〜37 %。 Hj:2 Fl 〜49%、 Co’、 1〜B%、V
    /:0.1〜」、50%、 MO’、 O,]−〜90
    %、 Ti: 0.0 ]〜4.5%、 AQ : 0
    .0 ]〜4.5 %を含有し、残りがF’eと不ri
    ]避不純物からなる組成(以」二重隼φ)を有すること
    を特徴とする内燃機関のエンジン・ζルプおよび同パル
    ブン−1・用p’6− Ni −Cr系合金。 (2)  C: 0.55〜1.90%、 Cr: 2
    8〜37%。 Ni: 25〜49%、Co:1〜8%、W:0.1〜
    ]、50係、 MO: O,1〜90%、 T1: 0
    .01〜4.5%、  AQ : 0.01〜4.54
    t  およびSi : 0. ]、 −3,0係を含有
    し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以ト0重
    量%)を有することを特徴とする内燃機関のエンジンバ
    ルブおよび同バルブシート用ト“e−Ni−Cr系合金
    。 (31C: 0.55〜1.90%、 Cr: 28〜
    37%。 N+: 25〜49 %、 Go: 4〜8%、W:O
    1〜i 5. O% 、 Mn : 0.1〜9.0%
    、 ’I’j : 0.01〜4.5%、  Ae :
     0.OJ 〜4.5 dl)、  およびMn : 
    0.1〜2.0係を含有し、残りが1“eと不可避不純
    物からなる組成(以−1重相%)を有することを特徴と
    する内燃機関のエンジンバルブおよび同バルブシート用
    Fe−)Jj−Lコr系合金。 (4)  C: 0.55〜J、、90%、 Cr: 
    28〜37%。 Ni:25〜49 %、 (10: 1〜8%、W:0
    .1〜F、50%、 Mn : 0.1〜90%、 ’
    i’j、 : 0. O]〜45%、 AQ : 0.
    0 i 〜45%を含有し、さらにト1b600」〜1
    5%を含有し、残りがp’eと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする内燃機関の
    エンジンバルブおよヒ同バルブシート用F・e−Ni 
    −Cr系合金。 (5)  C: 055〜1.90%、Cr:2B〜3
    7%。 Nl :  2  、’、+ 〜4 9 %I co 
     1〜8%、 w : 051〜1 15.0%、  
    Mo:  (J、1〜9.0%、 ’l’i :  0
    .0 1〜4.5%、  八Q: 00 ] 〜4.5
    %、  およびSi : 0.1〜3.0係を陰有し、
    さらにNb:001〜15%を含、有し、残りが1・(
    ・と不可避不純物からなる組成(Jヅ十1重量%)を廟
    することを特徴とする内燃機関のエンノンバルブおよび
    同バルブシート用F e −N 1− Cr 系合金。 (61f′: 0.55〜1.90%、Cr:28〜3
    7%。 1=li: 2.5〜49%、Co:1〜8%、W:O
    ,l〜1、.5. Q%、 l□、4n : 0.1〜
    9.0%、 ’L”i : 0.01〜4..5%、 
    AQ : 0.01〜4.5%、および1vln : 
    0.1−2.0係を含有し、さらにNb:0.O1〜]
    −5%を含有し、残りがli’ Pと不可避不純物から
    なる組成(以−1−重量子)を有することを特徴とする
    内燃機関のエンノンバルブおよび同バルブ7−ト用P”
    e −hh −Cr 系合金。 (’7)  C: 0.55〜]、、90 %、 Cr
    : 213〜3 ’7%。 lJj、: 25〜49%、 Co: 1〜8%、W:
    0.1〜1.50%、1司o : O,1〜90%、 
    ’]’i : 0.01〜45001〜]、5%を含有
    し、残りが1・′(・と不ijJ避不純物からなる組成
    (以1重N%)を有すること゛を特徴とする内燃機関の
    エンノンバルブおよび同パノt・プ/−1・用ト・e 
    −N j、 −(: r系合金。 (81C: 0.5.5〜J、90%、 cr;、28
    〜3 ’7%。 N1: 25〜49%、CO: 、1〜8% l/J 
    : Q、 ]〜l  、5 0 % 、  ム4n  
    、’   Oコ  〜 9. 0  % 、   Ti
    :   0.0  1 〜4.5%、 AQ : 0.
    01〜4.5%、およびSi: 0.1〜3.0係を含
    有し、さらにB : 0.01〜1..5 %を含有し
    、残りが)・・(・と不ii)避不純物からなる組成(
    以」−1重量%)を有することを特徴とする内燃機関の
    エンジン・ぐルブおよび同バルブシート用Fe−Ni−
    Cr系合金。 ((jI  C: 0.55〜1.90%、 Cr: 
    2 S 〜3 ’7%。 Ni:  25〜49%lco: 1〜8%、Vtl:
    0.]〜1 5  ()  % 、   Mn:   
    0.1  〜9.0  % 、   Ti   :  
     0.0  1 〜4.、.5%、  AQ : 0.
    01〜45%、およびMr+ : 0.1〜2.0係を
    含有し、さらにB:0.01〜]5%を含有し、残りが
    p’eと不”J避不純物からなる組成(以上重囲%)を
    有することを特徴とする内燃機関のエンジンバルブおよ
    び同バルブシート用■・’e −hli −Cr系合金
    。 (10) C: 0.55〜1.90 %、 Cr: 
    28〜37%。 Nj: 25〜49%、 Co: 1〜8%、  W 
    : 0.1〜1.50%、 Mo : O,]〜90%
    、 ’l’i : 0.01〜4.5係、Ae:0.0
    1〜45%を含有し、さらにNb。 す01〜」5係およびB:0.0]〜15%を含有し、
    残りがP”eと不可避不純物からなる組成(以」二重量
    %)を有することを%隊とする内燃機関のエンシンパル
    プおよび同パルブンート用Fe−Nj、−Cr系合金。 (H,) C: O,,55〜1.90%、 Cr: 
    28〜3 ’i’%。 ト1i:   2 5 〜4. 9  % 、   C
    o:   1 〜 ’8  % 、W:0.1 〜15
    0%、1シtn:0.1〜90%、 ’l’j、: 0
    .01〜45係、At!:O,C11〜45係、および
    Sコ、OJ〜30係を含有し、さらにNb:0.01〜
    15%およびB:001〜15%を含有し、残りがlT
    ”eと不可避不純物からなる組成(以」二重量%)を有
    することを特徴とする内燃機関のエンジンバルブおよび
    同・ぐルブシート用1i’e−N 1− (”、 r系
    合金。 (12)  C:  0.5 5〜190チ、Cr:2
    B〜37%7Nj、:25〜49 %、  f−、’n
     ’、  1〜8 %、Vtl:0.1 〜15.0%
    、1vlo:0.1〜9.0%、’]’j:0.01〜
    4,5%、 AM : 0.01〜4.5%、およびM
    n。0.1〜2.0%を含有し、さらにNb:O,O]
    〜コ5係および13O,O1〜15%を含有し、残りが
    Feと不可避不純物からなる組成(以」−重量%)を有
    することを特徴とする内燃機関のエンジンバルブお」;
    ヒ同バルブシート用1’ρ−Ni−Cr系合金。
JP11745882A 1982-07-06 1982-07-06 エンジンバルブおよび同バルブシ−ト用Fe−Ni−Cr系合金 Granted JPS599147A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5642295B2 (ja) * 2011-11-28 2014-12-17 福田金属箔粉工業株式会社 Ni−Fe−Cr系合金とそれを盛金したエンジンバルブ

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