JPS6136069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた耐熱耐摩耗性を有する内
燃機関の弁座（バルブシート）用Fe基焼結合金
に関するものである。 従来、例えば内燃機関用燃料として鉛入ガソリ
ンが使用され、前記鉛入ガソリンにおいては、こ
れが燃焼する際に、前記ガソリン中に含有させた
アルキル鉛から無機鉛が生成し、この生成無機鉛
はその１部が弁および弁座に付着することから、
前記弁および弁座の耐酸化性、自己潤滑性、およ
び耐摩耗性が著しく改善され、その機能を十分発
揮するものであつたが、時代の趨勢により前記鉛
入ガソリンの使用が不可能となり、したがつてガ
ソリン中の鉛効果は期待できないのが現状であ
る。 本発明者等は、上述のような観点から、無鉛ガ
ソリンを使用した場合に、その機能を十分に発揮
する耐酸化性および耐摩耗性（以下これら両特性
を合せて耐熱耐摩耗性という）を有し、さらに自
己潤滑性にもすぐれた内燃機関の弁座を得べく、
材質面から研究を行なつた結果、重量％で、Ｃ：
0.4〜1.5％，Cu：0.5〜9.5％，Ｓ：0.3〜４％を含
有し、Cr：0.5〜５％およびＶ：0.5〜３％のうち
の１種または２種を含有し、さらに必要に応じて
Mo：0.5〜５％を含有し、残りがFeと不可避不純
物からなる組成、並びに素地の結晶粒界に素地と
の密着性が良好な硫化物相、および炭化物相が均
一に分散した組織を有するFe基焼結合金は、す
ぐれた耐熱耐摩耗性および自己潤滑性を有し、し
たがつて、これを燃料として無鉛ガソリンを使用
する内燃機関の弁座として用いた場合にすぐれた
性能を発揮するという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成を上記のとおりに限
定した理由を説明する。 (a) Ｃ Ｃ成分には素地に固溶して、これを強化する
と共に硬化し、もつて耐摩耗性を向上させる作
用があるが、その含有量が0.4％未満では所望
の高強度を確保することができず、一方1.5％
を越えて含有させると脆化するようになること
から、その含有量を0.4〜1.5％と定めた。 (b) Cu Cu成分には、耐酸化性（耐食性）および自
己潤滑性を向上させる作用があるが、その含有
量が0.5％末満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方9.5％を越えて含有させると、焼
結性がそこなわれるようになると共に、強度も
低下するようになることから、その含有量を
0.5〜9.5％と定めた。 (c) Ｓ Ｓ成分には、Fe成分と結合して、素地の結
晶粒界に均一に分散し、かつ素地との密着性が
良好な硫化物相を形成し、もつて合金にすぐれ
た自己潤滑性および被削性を付与する作用があ
るが、その含有量が0.3％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方4.0％を越えて含
有させると強度低下が著しくなることから、そ
の含有量を0.3〜4.0％と定めた。 (d) CrおよびＶ これらの成分には、その一部が素地に固溶し
て耐酸化性（耐熱性）を向上させ、残りの大部
分がＣと結合して素地中に均一に分散する炭化
物相を形成し、もつて耐熱耐摩耗性を一段と向
上させる作用があるが、その含有量がそれぞれ
0.5％未満では所望の耐熱耐摩耗性を得ること
ができず、一方それぞれCr：５％およびＶ：
３％を越えて含有させると、合金の強度が低下
するようになることから、その含有量をそれぞ
れCr：0.5〜５％、Ｖ：0.5〜３％と定めた。 (e) Mo Mo成分には、CrおよびＶとの共存におい
て、耐酸化性を向上させるほか、実施例の本発
明焼結合金製弁座14〜16に見られるように、炭
化物相を形成して耐摩耗性を一層向上させる作
用があるので、必要に応じて含有させるが、そ
の含有量が0.5％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５％を越
えると、合金の強度が低下するようになること
から、その含有量を0.5〜５％と定めた。 なお、この発明のFe基焼結合金は、通常の
粉末冶金法を用いて製造することができるが、
Ｓ成分含有のための原料粉末としては、Fe−
Ｓ合金粉末や、表面に硫化鉄を被覆したFe粉
末などを用いるのが望ましく、また冷間圧縮焼
結法を適用するのが望ましい。 つぎに、この発明のFe基焼結合金を実施例に
より具体的に説明する。 実施例 原料粉末として、いずれも粒度：−100meshを
有するＳ：0.27％含有のFe−Ｓ合金粉末、Ｓ：
1.45％含有のFe−Ｓ合金粉末、Ｓ：5.82％含有の
Fe−Ｓ合金粉末、同じく粒度：−100meshの硫
化鉄被覆Fe粉末（Ｓ：1.52％含有）、同−
100meshのFe粉末、同−100meshの黒鉛粉末、同
−100meshのCu粉末、いずれも同−100meshの
Cr粉末、Mo粉末、およびＶ粉末を用意し、これ
ら原料粉末を所定の配合組成に配合し、混合した
後、6ton／cm²の圧力で弁座用圧粉体に成形し、こ
の圧粉体を中性または還元性雰囲気中、温度：
1130℃に30分間保持の条件で焼結することによつ
て、それぞれ第１表に示される成分組成をもつた
本発明焼結合金製弁座１〜16および比較焼結合金
製弁座１〜６をそれぞれ製造した。 なお、比較焼結合金製弁座１〜６は、いずれも
構成成分のうちのいずれかの成分含有量（第１表
に※印を付したもの）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、この結果得られた本発明焼結合金製弁
座１〜16および比較焼結合金製弁座１〜６につい
て、物理的性質を測定すると共に、耐熱耐摩耗性
および自己潤滑性を評価する目的で摩耗耐久性試
験を行なつた。

【表】 摩耗耐久性試験は、実用試験にシユミレートさ
せた自動温度制御付偏心カム駆動式の熱間繰返し
衝撃を行なう弁−弁座摩耗試験機を用い、雰囲
気：プロパンガス燃焼雰囲気、弁材質：JIS・
SUH−3B、弁温度：800℃、弁座温度：360℃、
ストローク：７mm、運転回数：3000回／分、運転
時間：100時間の条件で行ない、試験後の弁座摩
耗深さを測定した。これらの測定結果を第１表に
合せて示した。なお、第１表には比較の目的で、
主として弁座として現在用いられているマルテン
サイト系の耐熱鋼（JIS・SUH4）に相当する組
成をもつた弁座（以下従来弁座という）の同一条
件での測定値も合せて示した。 第１表に示される結果から、本発明焼結合金製
弁座１〜16は、いずれも従来弁座に比してすぐれ
た摩耗耐久試験結果を示すことが明らかである。
また比較焼結合金製弁座１〜６に見られるよう
に、構成成分の含有量がこの発明の範囲から外れ
ると満足する特性を示さないことが明らかであ
る。 上述のように、この発明のFe基焼結合金は、
すぐれた耐熱耐摩耗性および自己潤滑性を有する
ので、特に燃料として無鉛ガソリンなどを使用す
る内燃機関の弁座として用いた場合にすぐれた性
能を発揮するのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.4〜1.5％， Cu：0.5〜9.5％， Ｓ：0.3〜４％， を含有し、 Cr：0.5〜５％， Ｖ：0.5〜３％， のうちの１種または２種を含有し、残りがFeと
   不可避不純物からなる組成（以上重量％）、並び
   に素地の結晶粒界に、素地との密着性が良好な硫
   化物相および炭化物相が均一に分散した組織を有
   することを特徴とする耐熱耐摩耗性にすぐれた内
   燃機関の弁座用Fe基焼結合金。 ２ Ｃ：0.4〜1.5％， Cu：0.5〜9.5％， Ｓ：0.3〜４％， を含有し、 Cr：0.5〜５％， Ｖ：0.5〜３％， のうちの１種または２種を含有し、さらに、 Mo：0.5〜５％， 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％）、並びに素地の結晶粒界に、素
   地との密着性が良好な硫化物相および炭化物相が
   均一に分散した組織を有することを特徴とする耐
   熱耐摩耗性にすぐれた内燃機関の弁座用Fe基焼
   結合金。