JPH0133545B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0133545B2 JPH0133545B2 JP57168193A JP16819382A JPH0133545B2 JP H0133545 B2 JPH0133545 B2 JP H0133545B2 JP 57168193 A JP57168193 A JP 57168193A JP 16819382 A JP16819382 A JP 16819382A JP H0133545 B2 JPH0133545 B2 JP H0133545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve seat
- porosity
- resistance
- substrate
- machinability
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
この発明は、すぐれた耐熱耐摩耗性および被削
性を有する内燃機関用弁座（バルブシート）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（ここでは耐熱性お
よび耐食性をいう）、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
己潤滑性および被削性にもすぐれた内燃機関用弁
座を得べく、材質面から研究を行なつた結果、重
量％で、Ｃ：0.4〜2.0％、Cu：0.5〜9.5％、Ｓ：
0.3〜４％、Cr：0.5〜５％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もつと共に、10〜25
％の多孔率をもつた多孔質焼結体の多孔に、Cu
を溶浸して7.5ｇ／cm3以上の密度としてなる材料
で構成された内燃機関用弁座は、すぐれた耐熱耐
摩耗性および自己潤滑性を有し、かつ被削性にも
すぐれたものであり、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、以下に成分組成および多孔率を上記
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2.0％
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0.4〜2.0％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％未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、多
孔質焼結体の製造時に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、もつて弁座にすぐれ
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0.3〜0.4％を定めた。 (d) Cr Cr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向上させる作
用があるが、その含有量が0.5％未満では耐熱
耐摩耗性に所望の向上効果が得られず、一方
5.0％を越えて含有させると、強度が急激に低
下するようになるほか、被削性も著しく劣化す
るようになることから、その含有量を0.5〜5.0
％と定めた。 (e) Mo Mo成分には、Cr成分との共存において、そ
の一部が素地に固溶して耐酸化性（耐熱性）を
一段と向上させ、かつ残りの大部分がＣと結合
して素地中に均一に分散する炭化物を形成し、
もつて耐熱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れるが、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、被削性が劣化するようになることから、そ
の含有量を0.5〜５％と定めた。 (f) 多孔率 10％未満の多孔率では、Cuの溶浸量が不十
分で所望の耐酸化性（耐食性）および自己潤滑
性、さらに被削性を確保することができず、一
方25％を越えた多孔率にすると、相対的に多孔
質焼結体の強度が著しく低下するようになるこ
とから、その多孔率を10〜25％と定めた。 なお、密度はCu溶浸の程度を示すものであつ
て、10〜25％の多孔率を有する多孔質焼結体の多
孔に十分なCu溶浸がなされた場合に弁座は7.5
ｇ／cm3以上の密度を示すようになるものであり、
したがつて、Cu溶浸の満足な充填度を示す目的
で、密度を7.5ｇ／cm3以上と定めた。 なお、この発明の内燃機関用弁座は、通常の粉
末冶金法およびCu溶浸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、この発明の弁座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粉末およびMo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、３〜
7ton／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して、それぞれ第１表
に示される成分組成および多孔率をもつた多孔質
焼結体を製造し、引続いてこれらの多孔質焼結体
の多孔にCuを溶浸することによつて本発明弁座
１〜12および比較弁座１〜10をそれぞれ製造し
た。 なお、比較弁座１〜10は、いずれも多孔質焼結
体の構成成分のうちのいずれか成分含有量および
多孔率（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弁座１〜12お
よび比較弁座１〜10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。 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
性を有する内燃機関用弁座（バルブシート）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（ここでは耐熱性お
よび耐食性をいう）、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
己潤滑性および被削性にもすぐれた内燃機関用弁
座を得べく、材質面から研究を行なつた結果、重
量％で、Ｃ：0.4〜2.0％、Cu：0.5〜9.5％、Ｓ：
0.3〜４％、Cr：0.5〜５％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もつと共に、10〜25
％の多孔率をもつた多孔質焼結体の多孔に、Cu
を溶浸して7.5ｇ／cm3以上の密度としてなる材料
で構成された内燃機関用弁座は、すぐれた耐熱耐
摩耗性および自己潤滑性を有し、かつ被削性にも
すぐれたものであり、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、以下に成分組成および多孔率を上記
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2.0％
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0.4〜2.0％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％未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、多
孔質焼結体の製造時に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、もつて弁座にすぐれ
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0.3〜0.4％を定めた。 (d) Cr Cr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向上させる作
用があるが、その含有量が0.5％未満では耐熱
耐摩耗性に所望の向上効果が得られず、一方
5.0％を越えて含有させると、強度が急激に低
下するようになるほか、被削性も著しく劣化す
るようになることから、その含有量を0.5〜5.0
％と定めた。 (e) Mo Mo成分には、Cr成分との共存において、そ
の一部が素地に固溶して耐酸化性（耐熱性）を
一段と向上させ、かつ残りの大部分がＣと結合
して素地中に均一に分散する炭化物を形成し、
もつて耐熱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れるが、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、被削性が劣化するようになることから、そ
の含有量を0.5〜５％と定めた。 (f) 多孔率 10％未満の多孔率では、Cuの溶浸量が不十
分で所望の耐酸化性（耐食性）および自己潤滑
性、さらに被削性を確保することができず、一
方25％を越えた多孔率にすると、相対的に多孔
質焼結体の強度が著しく低下するようになるこ
とから、その多孔率を10〜25％と定めた。 なお、密度はCu溶浸の程度を示すものであつ
て、10〜25％の多孔率を有する多孔質焼結体の多
孔に十分なCu溶浸がなされた場合に弁座は7.5
ｇ／cm3以上の密度を示すようになるものであり、
したがつて、Cu溶浸の満足な充填度を示す目的
で、密度を7.5ｇ／cm3以上と定めた。 なお、この発明の内燃機関用弁座は、通常の粉
末冶金法およびCu溶浸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、この発明の弁座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粉末およびMo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、３〜
7ton／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して、それぞれ第１表
に示される成分組成および多孔率をもつた多孔質
焼結体を製造し、引続いてこれらの多孔質焼結体
の多孔にCuを溶浸することによつて本発明弁座
１〜12および比較弁座１〜10をそれぞれ製造し
た。 なお、比較弁座１〜10は、いずれも多孔質焼結
体の構成成分のうちのいずれか成分含有量および
多孔率（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弁座１〜12お
よび比較弁座１〜10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。 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
【表】
【表】
【表】
転時間：50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、本発明弁座１〜12
は、いずれも従来弁座と同等の圧環強さをもち、
かつ従来弁座に比して一段とすぐれた摩耗耐久試
験結果を示すことが明らかである。また比較弁座
１〜10に見られるように、多孔質焼結体を構成す
る成分の含有量および多孔率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も明らか
である。 上述のように、この発明の弁座は、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
し、さらに快削性を有するので、機械的切削によ
る製造が容易であるなど工業上有用な特性を有す
るのである。
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、本発明弁座１〜12
は、いずれも従来弁座と同等の圧環強さをもち、
かつ従来弁座に比して一段とすぐれた摩耗耐久試
験結果を示すことが明らかである。また比較弁座
１〜10に見られるように、多孔質焼結体を構成す
る成分の含有量および多孔率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も明らか
である。 上述のように、この発明の弁座は、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
し、さらに快削性を有するので、機械的切削によ
る製造が容易であるなど工業上有用な特性を有す
るのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.4〜２％、Cu：0.5〜9.5％、 Ｓ：0.3〜４％、Cr：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と、炭化物相が均一
に分散した組織をもつと共に、10〜25％の多孔率
をもつた多孔質焼結体の多孔に、Cuを溶浸して
7.5ｇ／cm3以上の密度としてなる耐熱耐摩耗性お
よび被削性にすぐれた内燃機関用弁座。 ２ Ｃ：0.4〜２％、Cu：0.5〜9.5％、 Ｓ：0.3〜４％、Cr：0.5〜５％、 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と、炭化物相が均一
に分散した組織をもつと共に、10〜25％の多孔率
をもつた多孔質焼結体の多孔に、Cuを溶浸して
7.5ｇ／cm3以上の密度としてなる耐熱耐摩耗性お
よび被削性にすぐれた内燃機関用弁座。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16819382A JPS58157952A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 耐熱耐摩耗性および被削性にすぐれた内燃機関用弁座 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16819382A JPS58157952A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 耐熱耐摩耗性および被削性にすぐれた内燃機関用弁座 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51088244A Division JPS5828342B2 (ja) | 1976-07-26 | 1976-07-26 | 耐熱耐摩耗性および被削性にすぐれた内燃機関用弁座 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58157952A JPS58157952A (ja) | 1983-09-20 |
| JPH0133545B2 true JPH0133545B2 (ja) | 1989-07-13 |
Family
ID=15863506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16819382A Granted JPS58157952A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 耐熱耐摩耗性および被削性にすぐれた内燃機関用弁座 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58157952A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5169410A (ja) * | 1974-12-13 | 1976-06-16 | Toyota Motor Co Ltd | Tetsukeishoketsugokin |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP16819382A patent/JPS58157952A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58157952A (ja) | 1983-09-20 |
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