JPS63171858A

JPS63171858A - バルブシ−ト用鉄系焼結合金

Info

Publication number: JPS63171858A
Application number: JP446987A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kadota; 門田　幸男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1988-07-15

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】（産業上の利用分野）本発明は内燃機関のバルブシート用焼結合金に係り、よ
り詳しくはバルブシート自身の耐摩耗性を同上させ、相
手パルプへの攻撃性を低減させ得るような焼結合金に関
するものである。

（従来技術）最近、自動車用エンジンは高出力、高回転化、排ガス対
策や燃費対策を施される傾向にある０そつした場合、パ
ルプ及びバルブシート部品は従来以上に厳しい条件にさ
らされることになる。

従来自動車用エンジンのバルブシートには鉄系焼結合金
、耐熱鋼、鋳鉄が使用されている。特に高温での耐摩耗
性を高めるため、クロム、ニッケル、コバルト、モリブ
デン等の合金用元素を添加した鉄系焼結合金が多用され
つつある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしそうしたフェロモリブデン等の金属間化合物とか
複合炭化物を添加して極度に耐摩耗性を高めたパルプ７
−トをそのまま使用すると相手パルプの摩耗を増大させ
るという欠点があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは耐摩耗性が特に高められていない通常の汎
用エンジンパルプ（例えばＪＩ８　ＮＦＣ７５１製）を
相手にした場合にも相手材を摩耗させず且つバルブシー
ト自身の耐摩耗性にも優れた、言い換るならパルプ機構
全体の耐久性を向上できるようなバルブシート用合金を
得ようとするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明の第１の発明のバルブシート用鉄系焼結合金は、
重量比でクロム（Ｃｒ）　５０〜８０−、炭素０３〜１
０＄１珪素（Ｓｉ）　　α２〜５％及び残部鉄（Ｆｅ）
からなる合金粒子５〜２５％を、炭素０１５〜２％、ニ
ッケル（Ｎｌ）、コバルト（Ｃｏ）及び銅（Ｃｕ）　　
のうち１種又は２種以上２〜２５％１及び残部鉄（Ｆｅ
）からなる基地に均一に分散させてなることを特徴とす
るものである。

また、本発明の第２の発明のバルブシート用鉄系焼結合
金は、上記の本発明焼結合金に鉛（Ｐｂ）　　１〜２０
−（重量比）を溶浸してなることを特徴とするものであ
る・また、本発明の第ＳＯ発明のバルブシート用鉄系焼結合
金は、重量比でクロム（Ｃｒ）５０〜８０−％炭素（Ｃ
）５〜１０ｇ６．珪素（８ｉ）　　１２〜５％及び残部
鉄（Ｆｅ）からなる合金粒子５〜２５％を、鉄モリブデ
ン（ＦｅＭｏ　）及び鉄タングステン（ＦｅＷ）のうち
１種又は２櫨１〜１０％、炭素（Ｃ）ａＳ〜２％、ニッ
ケル（Ｎｉ）　％　　コバルト（Ｃｏ）及び銅（Ｃｕ）
のうち１種又は２種以上２〜２５％１及び残部鉄（Ｆｅ
）からなる基地に均一に分散させてなることを特徴とす
るものである。

さらに１本発明の第４０発明のバルブシート用鉄系焼結
合金は、上記の本発明焼結合金に鉛（Ｐｂ）　　１〜２
０−（重量比）を溶浸してなることを特徴とするもので
ある。

以下、本発明においてチは特記しないかぎり重量−を示
す。

本発明で用いる各成分元素の限定理由について説明する
。

まず、硬質粒子として加える合金粒子の各成分元素につ
いて説明する。

合金粒子中のＣｒ　（クロム）！まＣ（炭素）と化合し
て硬質のクロム炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる
と共に、その一部が基地に固溶しマトリックスを強化し
、耐熱性を向上させる効果を有するが、Ｃｒが５０−未
満であると前記の効果が不十分であシ、一方Ｏｒが８０
−を越えると炭化物が粗大化しすぎ、合金粒子が脆くな
り、耐摩耗性及び相手パルプ攻撃性の双方とも悪化゛す
る。そのため、５０〜８０−と限定した。

また、Ｃ（炭素）は、Ｃｒ、Ｆｅ　　と化合して炭化物
を形成し、耐摩耗性を向上させると共に、その一部が遊
離黒鉛として残シ、潤滑作用を営むが、Ｃが３−未満で
あると、前記効果が不十分にしか発揮されず、−万〇が
１０−を越えると炭化物が粗大化すると共に遊離黒鉛が
多くなり、合金粒子が脆くなる。そのため、３〜１０−
と限定した。

さらに、Ｓｉ（珪素）は、上記炭化物を球状化すると共
に溶湯の脱酸剤として作用するが、Ｓｉが［Ｌ２−未満
であるとその効果が全く無く、一方Ｓｔ　　が５％を越
えると炭化物が粗大化し合金粒子が脆化する。そのため
、１１２〜ｓｌと限定した。

合金粒子は耐摩耗性の向上に効果があることから用いら
れる。その粒径は３０〜１５　Ｇ　ｐｍが好ましく、合
金中のＣｏ　の一部が基地中に拡散して粒子の周囲に拡
散層を形成することによって。

粒子と基地との結合力が増し、該粒子の脱落が防止され
る。該合金粒子は５％未満では得られる焼結合金の耐摩
耗効果が発揮されず、２５％を超えると成形性、圧縮性
及び被剛性が低下するとともに相手材であるパルプへの
攻撃性が増大するため、合金粒子は５〜２５Ｌｓと限定
した０次に基地について説明する。

Ｃ（炭素）は、基地中のＦｅに固溶してパーライト組織
を形成し焼結合金の硬さを向上させ、これと共に合金粒
子中のＣｒ　と化合して硬質の炭化物を形成し合金粒子
の硬さをさらに向上させる効果を有するが、Ｃが１５％
未満であると前記の効果が殆ど得られず、−万〇が２−
を越えるとセメンタイト組織が析出し基地が脆化する。

そのため、１５〜２−とした。

Ｎｉ　（＝ｙケｋ）、Ｃｏ　（コバルト）及びＣｕ（鋼
）は、基地に固溶して基地を強化し耐摩耗性を向上させ
る効果を有するが、これら金属が２−未満であると前記
の効果が発揮されず、一方２５％を越えると同効果の向
上がみられない。

そのため、２〜２５％と限定した。Ｎｉ、Ｇｏ及びＣｕ
は、単独１種で使用しても、ｔたけ２種以上併用しても
よい。

また、　ＦｅＭｏ　（鉄モリブデン）及びＦｅＷ（鉄タ
ングステン）は、Ｈｖ　７０Ｇ％、５００と硬く、上記
合金粒子との併用により耐摩耗性をより一層向上させる
効果を有するが、これら化合物が１チ未満であると前記
効果が得られず、一方１゜−を越えると成形性、圧縮性
が大きく低下する。

そのため、１〜１０−と限定した。ＦｅＭｏ及びＦｅＷ
は、単独１種で使用しても、また両者併用してもよい。

Ｐｂ（鉛）の焼結合金への溶浸け、よりきびしい条件下
で使用されるバルブシートの場合に行われる。溶浸され
たｐｂは、パルプとバルブシートの接触部に介在してＰ
ｂ酸化物層を形成することにより潤滑剤として作用して
パルプ及びバルブシート相互の耐摩耗性を向上させるが
、ｐｂの溶浸が１〜未満ではｐｂ溶浸の効果が発揮され
ず、２０−を超えて溶浸すると焼結合金のスケルトンが
弱化して摩耗が増大することから１〜２０−とした。

（実施例）以下に本発明を実施例によシ説明するがこれにより本発
明は何ら限定されるものでない〇実施例１Ｃｒ６５％、Ｃ７％、Ｓｉ１％　　及び残部Ｆｅからな
る合金粉末（％、００メツシユ）６％、Ｎｉ粉末（Ｉ　
Ｑ　ｐｍ以下）３％、黒鉛粉末（−５５０メツシ１）α
８−及び残部アトマイズＦｅ粉末（％、００メツシユ）
の混合物に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末α８チを
添加、混合し、その後、この混合粉末を金型内に充填し
、成形圧カフＴｏｎ／ｃｄ　で成形してバルブシート粗
形状の粉末成形体（密！７．ＯＦ／ｄ）を得た。この粉
末成形体をアンモニア分解ガス雰囲気中で１１４０℃の
直置にて６０分間焼結して、密度７．１り／ｃＩｉ　　
の焼結体を得た。得られた焼結体をバルブシートの形状
に加工して排気量２０００ｃｃ。

４気筒のディーゼルエンジンに装着し、全負荷で２００
時間台上耐久試験を実施し、バルブシート当り１幅増加
量及びパルプ摩耗量を測定した。な２種手パルプにはＪ
Ｉ８　ＮＦＣ７５１を用いた。

実施列２〜８各材料の組成を次表に示す各組成増合に変更したほかは
実施例１と同様に行なって各焼結体を得た。ただし実施
例５〜４．７及び８は得られた焼結体をＰｂ塊と接触さ
せて再度アンモニア分解ガス中１０５０℃で３０分間加
熱して焼結体中にＰｂ　を溶浸したものである・得られ
た各焼結体をバルブシート形状に加工し＞１後、実施例
１と同様の試験を行なった。ま九、実施例５ないし８は
、ＰｅＷ及び／又はＦｅＭｏ　　ｆ：合金粒子とともに
基地に配合したものである。

比較例１及び２比較例１としてＪＩＳ　ＦＣ５０鋳鉄、　比較例２とし
てＪＩ８耐熱鋼材５ＵＨ４Ｂ　　をそれぞれ用いてバル
ブシート形状に加工し、これらを実施例１と同様に試験
してバルブシート当り面幅増加量及びパルプ摩耗量を測
定した。

以上の測定結果をまとめて次表に示す。

表かられかるように実施例１〜８のバルブシート当り面
積増加量はｌ１１〜ａ、ｓｍで、比較例１及び２のｔ２
及び１４ｍに比してかなり小さく、実施例１〜８の焼結
合金は過酷な条件下で使用されるディーゼルエンジンの
バルブシート材料としても耐摩耗性に優れていることが
わかる。また実施例１〜８のパルプ摩耗量は３ないし７
　ｐｍ　で比較例１及び２の３０及び４Ｑｐｍに比して
かなり小さく、実施例１〜８の焼結合金は相手材である
パルプに対する攻撃性が低い。

（発明の効果）本発明のバルブシート用鉄系焼結合金は上記したように
クロムを主体とする合金粒子を鉄基地中に均一に分散さ
せたもので耐摩耗性に優れ。

かつ相手材であるパルプに対する攻撃性が低く、パルプ
７一ト用焼結合金として最適なものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比でクロム（Ｃｒ）５０〜８０％、炭素（Ｃ
）３〜１０％、珪素（Ｓｉ）０．２〜５％及び残部鉄（
Ｆｅ）からなる合金粒子５〜２５％を、炭素（Ｃ）０．
５〜２％ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及び銅（
Ｃｕ）のうち１種又は２種以上２〜２５％、及び残部鉄
（Ｆｅ）からなる基地に均一に分散させてなることを特
徴とするバルブシート用鉄系焼結合金。
（２）重量比でクロム（Ｃｒ）５０〜８０％、炭素（Ｃ
）３〜１０％、珪素（Ｓｉ）０．２〜５％及び残部鉄（
Ｆｅ）からなる合金粒子５〜２５％を、炭素（Ｃ）０．
５〜２％、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及び銅
（Ｃｕ）のうち１種又は２種以上２〜２５％、及び残部
鉄（Ｆｅ）からなる基地に均一に分散させた焼結体に鉛
（Ｐｂ）１〜２０％を溶浸してなることを特徴とするバ
ルブシート用鉄系焼結合金。
（３）重量比でクロム（Ｃｒ）５０〜８０％、炭素（Ｃ
）３〜１０％、珪素（Ｓｉ）０．２〜５％及び残部鉄（
Ｆｅ）からなる合金粒子５〜２５％を、鉄モリブデン（
ＦｅＭｏ）及び鉄タングステン（ＦｅＷ）のうち１種又
は２種以上１〜１０％、並びに炭素（Ｃ）０．５〜２％
、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及び銅（Ｃｕ）
のうち１種又は２種以上２〜２５％、及び残部鉄（Ｆｅ
）からなる基地に均一に分散させてなることを特徴とす
るバルブシート用鉄系焼結合金。
（４）重量比でクロム（Ｃｒ）５０〜８０％、炭素（Ｃ
）３〜１０％、珪素（Ｓｉ）０．２〜５％及び残部鉄（
Ｆｅ）からなる合金粒子５〜２５％を、鉄モリブデン（
ＰｅＭｏ）及び鉄タングステン（ＦｅＷ）のうち１種又
は２種１〜１０％、並びに炭素（Ｃ）０．５〜２％、ニ
ッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及び銅（Ｃｕ）のう
ち１種又は２種以上２〜２５％、及び残部鉄（Ｆｅ）か
らなる基地に均一に分散させた焼結体に鉛（Ｐｂ）１〜
２０％を溶浸してなることを特徴とするバルブシート用
鉄系焼結合金。