JPH0431018B2

JPH0431018B2 -

Info

Publication number: JPH0431018B2
Application number: JP62133489A
Authority: JP
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1987-05-30
Publication date: 1992-05-25
Also published as: JPS63303030A; DE3818350A1; GB8811886D0; DE3818350C2; GB2205108A; GB2205108B; US4870931A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は耐摩耗性と耐スカツフイング性の高い
鋳鉄材を用いたロツカアームに関する。［従来の技術］カムシヤフトやバルブと高面圧で当接するロツ
カアームは高い耐摩耗性を備えなければならない
が、ロツカアーム本体又は当接部のチツプとして
は従来、チル鋳鉄、鋳鋼、焼結合金などが用いら
れている。［発明が解決しようとする問題点］しかるにこれらの材料で製造されたロツカアー
ムは、焼結合金の場合、冷間鍛造スチール本体に
焼結チツプをろう付け又は焼着したものである
が、製造コストが高くなつていた。またチル鋳鉄
や鋳鋼の場合、高性能、高負荷となりつつある昨
今のエンジンに用いたとき接触面圧の増加により
著しい摩耗が発生するようになり、これら従来材
程度の耐摩耗性では不十分となりつつある。一方、（Cr・Fe）₇C₃などの硬質の炭化物を含む
ために優れた耐摩耗性を示すことで知られている
25〜35％Cr含有鋳鉄があるが、フエライトが析
出する傾向があるために高回転、高負荷のエンジ
ンに用いた場合はやはり耐摩耗性に乏しい。［問題点を解決するための手段］本発明は、成分組成が重量％で、Ｃ：2.5〜3.7
％、Si：1.0〜2.0％、Mn：0.5〜1.0％、Cr：10〜
20％、Ni：0.3〜0.7％、Ｐ：0.3％以下、Ｓ：0.1
％以下、および必要に応じてＷ、Mo、Ｖ、Nb、
Ta：１種又は２種以上で１〜10％、残部Feと不
可避的不純物からなり、パーライト及び／又はマ
ルテンサイト基地中にCrを主体とする炭化物が
均一に析出した鋳鉄材を少なくとも当接部に用い
たロツカアームを提供し前記問題点を解決するも
のである。本発明のロツカアームはカムシヤフトやバルブ
との当接部のチツプを鋳鉄材で製造してスチール
本体やアルミ本体とろう付け、鋳ぐるみなどの手
段により複合化することもできるが、望ましくは
製造コストを低くするためにシエル型やロストワ
ツクスなど型を使つた鋳造により一体成形され
る。また鋳鉄材は鋳放しでパーライト基地の状態で
十分に優れた耐摩耗性を有するが、焼入れマルテ
ンサイト基地やパーライトとマルテンサイトの混
合基地、あるいは鋳放し後や焼入後の窒化によつ
て表面に高硬度の窒化化合物層を形成すればさら
に高い耐摩耗性が得られる。以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を
説明する。Ｃ成分は基地に固溶してこれを強化し、かつ
（Cr・Fe）₇C₃などCrを主体とする硬質の炭化物や
その他の炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる
作用がある。2.5％未満では炭化物の析出量が不
足して耐摩耗性が得られず、3.7％を超えると炭
化物の析出量が過多となり、相手材に対する攻撃
性が過剰となり、また加工性も悪くなる。 Si成分の添加量は、1.0％未満では溶湯の融点
が高くなり鋳込みの際に湯回りが悪くなる。また
2.0％を超えると炭化物の形成を阻害し黒鉛が析
出するので耐摩耗性が低下する。 Mn成分は一部が炭化物を形成し、一部は基地
に固溶して基地組織のパーライト化を促進すると
共に焼入性を向上させる作用がある。0.5％未満
ではこれらの効果が得られず、1.0％を超えると
炭化物の析出量が過多となるかあるいは基地がマ
ルテンサイトのとき炭化物周辺の基地の焼戻し脆
性を生じさせ、材料を脆化させる。 Cr成分は基地に固溶してこれを強化すると共
に耐熱耐食性を向上させる。また本発明の鋳鉄材
は高Crであることが特徴であり、（Cr・Fe）₇C₃な
どのCrを主体とする炭化物を形成してこれが高
硬度であるために優れた耐摩耗性を発揮する。10
％未満では炭化物の析出量が少なく耐摩耗性に劣
る。また20％を超えると基地がフエライト化し易
くなりやはり耐摩耗性が低下する。 Ni成分は基地を緻密にして強化し、また焼入
性を向上させる作用がある。0.3％未満ではこれ
らの効果が得られず、0.7％を超えると効果が飽
和し、かえつて経済的に不利となる。Ｐ成分は0.3％以下、Ｓ成分は0.1％以下とする
が、ともにこれらの範囲を超えると材料を脆化さ
せる。本発明の鋳鉄材は以上の成分と残部Fe及び鋳
鉄として通常含まれる不可避的成分からロツカア
ームあるいはロツカアームのチツプとして製造す
れば鋳放しの状態でパーライト基地となり、さら
に焼入れによるマルテンサイト基地あるいは窒化
処理による表面硬化によつてカムやバルブとの良
好な摺動性が得られる。しかし、これら相手材と
の摺動環境によつてさらに高い耐摩耗性が必要と
なれば、Ｗ、Mo、Ｖ、Nb、Taなどの炭化物形
成元素を任意に１種又は２種以上で１〜10％含有
させる。１％以下では耐摩耗性向上の効果がな
く、10％を超えると経済的に不利となる。［実施例］以下、本発明を実施例により説明する。（試験方法）配合組成を変えた1450〜1550℃の溶湯をロスト
ワツクス型に鋳込んで第１表に示すNo.１〜12の組
成の本発明鋳鉄材とNo.13〜16の組成の比較鋳鉄材
からなるロツカシヤフト式のロツカアームを製造
した。（比較材においては※印を付した部分で本
発明の成分組成範囲から外れている。）これらについて、鋳放しのもの、全面に900℃
×60分で油焼入れしたもの、焼入れ後に580℃×
90分で塩浴軟窒化したものを用意し、基地組織観
察、硬度の測定、実機耐久試験を行つた。耐久試
験は各々のロツカアームを４気筒OHCエンジン
に、ノーズ部をチル化した鋳鉄カムシヤフト
（Ｃ：3.3、Si：2.2、Mn：0.75、Ｐ：0.18、Ｓ：
0.06、Cu：0.21、Cr：0.85、Mo：0.19、Ｂ：
0.04、Fe：残り、以上重量％）とともに組込み、
使用オイル：SAE10W、回転数：1000rpm、試験
時間：200時間の条件で運転を行ない、供試材で
あるロツカアームのパツド面の摩耗量および相手
材であるカムシヤフトのノーズ面の摩耗量を測定
した。（試験結果）第１表に示す測定結果からわかるように、比較
材においてはロツカアーム自体と相手材であるカ
ムシヤフトのうちいずれか一方あるいは両者の摩
耗量が多く、スカツフイングを発生したものもあ
るのに対して、本発明材においてはロツカアーム
の摩耗量が少なく、またカムシヤフトの摩耗量も
比較的少ない。

【表】また基地硬さについては本発明材で焼入れを行
なつたものはHRC62以上を示し、焼入れ後の窒
化により焼戻しされたものは基地が軟化するが、
表面の窒化層は周知の如く著しく硬くなる。なお第１表の基地組織についてはパーライトは
Ｐ、マルテンサイトはＭ、フエライトはＦで表わ
した。Ｐ＋Ｆはパーライトとフエライトの混合で
ある。（組織写真）第１表におけるNo.２の供試材の顕微鏡組織写真
（ナイタール液腐食、400倍、以下同様）を第１図
に示す。パーライト基地（黒色部）中に炭化物
（白色部）が分布している。第２図はNo.４の組織写真である。表面に窒化化
合物層（厚さ約13μｍ）とその下に窒化拡散層
（厚さ約90μｍ）が形成され、拡散層上部には網
目状の窒化物が見られる。拡散層の下部とその下
の母材部分で焼戻しマルテンサイト基地（黒色
部）中に炭化物（白色部）が認められる。第３図はNo.10の組織写真である。マルテンサイ
ト基地（黒色部）中に炭化物（白色部）が分布し
ている。No.２に比べてＷ、Moの影響によつて炭
化物が微細粒状となつている。［発明の効果］上述のように本発明のロツカアームは優れた耐
摩耗性、耐スカツフイング性を有し、特に高負荷
のかかるエンジンに使用した場合に優れた性能を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明のロツカアー
ムに用いる鋳鉄材の顕微鏡金属組織写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１成分組成が重量％で、Ｃ：2.5〜3.7％、Si：
1.0〜2.0％、Mn：0.5〜1.0％、Cr：10〜20％、
Ni：0.3〜0.7％、Ｐ：0.3％以下、Ｓ：0.1％以下、
残部Feと不可避的不純物からなり、パーライト
及び／又はマルテンサイト基地中にCrを主体と
する炭化物が均一に析出した鋳鉄材を少なくとも
当接部に用いたロツカアーム。２成分組成が重量％で、Ｃ：2.5〜3.7％、Si：
1.0〜2.0％、Mn：0.5〜1.0％、Cr：10〜20％、
Ni：0.3〜0.7％、及びＷ、Mo、Ｖ、Nb、Ta：
１種又は２種以上で１〜10％、Ｐ：0.3％以下、
Ｓ：0.1％以下、残部Feと不可避的不純物からな
り、パーライト及び／又はマルテンサイト基地中
にCrを主体とする炭化物が均一に析出した鋳鉄
材を少なくとも当接部に用いたロツカアーム。