JPH05171908A - Valve seat and valve - Google Patents
Valve seat and valveInfo
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- JPH05171908A JPH05171908A JP33835791A JP33835791A JPH05171908A JP H05171908 A JPH05171908 A JP H05171908A JP 33835791 A JP33835791 A JP 33835791A JP 33835791 A JP33835791 A JP 33835791A JP H05171908 A JPH05171908 A JP H05171908A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軽量でしかも耐摩耗性および長期耐久性に優
れたバルブとこのバルブと好適に組合わせ使用可能であ
って耐摩耗性および長期耐久性に優れたバルブシートと
を提供することにより、長期耐久性に優れた高性能エン
ジンを実現するバルブシートおよびバルブを提供する。
【構成】 炭素（Ｃ） ０．４〜１．５重量％ならびに
銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）
よりなる群から選択される少なくとも１種の元素０．５
〜１０．０重量％を含有し、残部が実質的に鉄（Ｆｅ）
であるとともにビッカース硬度Ｈｖが１７０〜３５０の
範囲に調整された鉄（Ｆｅ）合金からなるバルブシート
であり、コバルト（Ｃｏ）および／またはニッケル（Ｎ
ｉ）７〜１３重量％、アルミニウム（Ａｌ） ３〜７重
量％を含有するとともにビッカース硬度Ｈｖが３５０〜
５５０の範囲に調整されたチタン（Ｔｉ）合金からなる
バルブフェース部２を有するバルブ１である。
(57) [Summary] [Purpose] A lightweight valve with excellent wear resistance and long-term durability, and a valve seat that can be used in combination with this valve and that has excellent wear resistance and long-term durability. By providing it, we provide a valve seat and a valve that realize a high-performance engine with excellent long-term durability. [Constitution] Carbon (C) 0.4 to 1.5% by weight and copper (Cu), cobalt (Co) and nickel (Ni)
At least one element selected from the group consisting of 0.5
~ 10.0 wt% with the balance essentially iron (Fe)
And a valve seat made of an iron (Fe) alloy having a Vickers hardness Hv adjusted to a range of 170 to 350, and cobalt (Co) and / or nickel (N
i) Contains 7 to 13% by weight and aluminum (Al) 3 to 7% by weight, and has a Vickers hardness Hv of 350 to
A valve 1 having a valve face portion 2 made of a titanium (Ti) alloy adjusted to a range of 550.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はバルブシートおよびバル
ブに関し、さらに詳しくは、特に高性能エンジンに好適
に用いられるバルブシートおよびチタン（Ｔｉ）合金製
のバルブに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve seat and a valve, and more particularly to a valve seat and a valve made of a titanium (Ti) alloy which are preferably used for a high performance engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えばレース用２輪車、レース用４輪車
には、小型・軽量でしかも高出力の高性能エンジンが搭
載されている。2. Description of the Related Art For example, a two-wheeled vehicle for racing and a four-wheeled vehicle for racing are equipped with a small-sized, lightweight, high-power and high-performance engine.
【０００３】ところで、エンジンの構成部品のなかで
も、バルブについては、軽量化がエンジンの性能向上に
直接結び付くことから、特に高性能エンジンにおいては
従来の鋼製バルブフェース部に代えてチタン（Ｔｉ）合
金からなるバルブフェース部を有するバルブが用いられ
るに至っている。そして、上記のチタン（Ｔｉ）合金と
しては、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖが一般に用いられてい
る。By the way, among the engine components, for valves, titanium (Ti) is used in place of the conventional steel valve face portion, especially in high-performance engines, because weight reduction directly leads to improvement in engine performance. A valve having a valve face portion made of an alloy has come to be used. As the titanium (Ti) alloy, Ti-6% Al-4% V is generally used.
【０００４】一方、このようなチタン（Ｔｉ）合金製の
バルブフェース部を有する従来の高性能エンジンにおい
て、バルブシートにはＣｕ−Ｂｅ系の材料からなるもの
が用いられている。On the other hand, in the conventional high-performance engine having such a valve face portion made of titanium (Ti) alloy, a valve seat made of a Cu-Be-based material is used.
【０００５】このようにＴｉ−６％Ａｌ−４％Ｖにより
形成されてなるバルブフェース部を有するバルブと、Ｃ
ｕ−Ｂｅ系の材料からなるバルブシートとが組み合わさ
れて構成されたエンジンにおいては、バルブ材料にチタ
ン合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ）が用いられているた
め、従来の鋼製バルブに比較してバルブ重量が６割程度
になり、軽量化が達成され、その結果、高回転化による
出力の向上、低フリクション化による燃費の向上等が図
られることになる。A valve having a valve face portion formed of Ti-6% Al-4% V as described above, and C
In an engine constructed by combining a valve seat made of a u-Be-based material, a titanium alloy (Ti-6% Al-4% V) is used as a valve material, so that a conventional steel valve is used. Compared with the above, the valve weight becomes about 60%, and the weight reduction is achieved. As a result, the output can be improved by the high rotation speed, and the fuel consumption can be improved by the low friction.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖが用いられてなるバルブはチタ
ン（Ｔｉ）元素特有の焼付き易さを解消したものではな
く、また、上記のＣｕ−Ｂｅ系の材料からなるバルブシ
ートは、鉄（Ｆｅ）系バルブシートと比較して塑性変形
や摩耗が生じ易いという欠点があった。したがって、従
来のチタン合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ）製バルブと
Ｃｕ−Ｂｅ系の材料からなるバルブシートとが組み合わ
されて構成されているエンジンは耐久性に乏しいという
問題があった。このため、このようなバルブとバルブシ
ートとの組み合わせは市販車に適用されるまでには至っ
ていない。However, the above-mentioned valve using Ti-6% Al-4% V does not eliminate the seizure characteristic of titanium (Ti) element. The valve seat made of the Cu-Be-based material has a drawback that plastic deformation and wear easily occur as compared with the iron (Fe) -based valve seat. Therefore, there is a problem that an engine configured by combining a conventional titanium alloy (Ti-6% Al-4% V) valve and a valve seat made of a Cu-Be-based material has poor durability. .. Therefore, such a combination of a valve and a valve seat has not yet been applied to a commercial vehicle.
【０００７】本発明は、かかる事情に基づいてなされた
ものであり、本発明の目的は、軽量化による高回転化お
よび低フリクション化を達成し得るとともに焼付きが発
生しにくいバルブと、このバルブと組み合わされて用い
られても塑性変形や摩耗が生じにくく、上記のバルブと
好適に組み合わせ使用可能なバルブシートとを提供する
ことにより、長期耐久性に優れた高性能エンジンを実現
することのできるバルブシートおよびバルブを提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a valve that can achieve high rotation and low friction due to weight reduction and that is resistant to seizure, and this valve. Providing a valve seat that is unlikely to cause plastic deformation and wear even when used in combination with the above-mentioned valve, and can be suitably used in combination with the above-mentioned valve, it is possible to realize a high-performance engine excellent in long-term durability. Providing valve seats and valves.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の構成は、内燃機関用のバルブとともに用い
られるバルブシートにおいて、炭素（Ｃ） ０．４〜
１．５重量％ならびに銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）お
よびニッケル（Ｎｉ）よりなる群から選択される少なく
とも１種の元素０．５〜１０．０重量％を含有し、残部
が実質的に鉄（Ｆｅ）であるとともにビッカース硬度Ｈ
ｖが１７０〜３５０の範囲に調整された鉄（Ｆｅ）合金
からなることを特徴とするバルブシートであり、さらに
硬質粒子を０．５〜１０．０重量％の割合で含有する上
記のバルブシートであり、さらに鉛（Ｐｂ）を５．０〜
２０．０重量％の割合で含有する上記の第１または第２
のバルブシートであり、さらに硫化物を０．５〜５．０
重量％の割合で含有する上記の第１または第２のバルブ
シートであり、前記バルブがチタン合金製バルブフェー
ス部を有するものである上記の第１乃至第４のいずれか
のバルブシートであり、内燃機関用のバルブシートとと
もに用いられるバルブにおいて、コバルト（Ｃｏ）もし
くはニッケル（Ｎｉ）７〜１３重量％またはコバルト
（Ｃｏ）とニッケル（Ｎｉ）との合計７〜１３重量％、
アルミニウム（Ａｌ） ３〜７重量％を含有するととも
にビッカース硬度Ｈｖが３５０〜５５０の範囲に調整さ
れたチタン（Ｔｉ）合金からなるバルブフェース部を有
することを特徴とするバルブであり、 前記チタン（Ｔ
ｉ）合金が、さらにその他の元素を５重量％以下の割合
で含有する上記のバルブであり、前記バルブシートはそ
のビッカース硬度Ｈｖが１７０〜３５０の範囲に調整さ
れた鉄（Ｆｅ）合金からなるものである上記の第１また
は第２のバルブである。The structure of the present invention for attaining the above-mentioned object is a carbon (C) 0.4-0.4% in a valve seat used with a valve for an internal combustion engine.
1.5% by weight and 0.5-10.0% by weight of at least one element selected from the group consisting of copper (Cu), cobalt (Co) and nickel (Ni), the balance being substantially Vickers hardness H as well as iron (Fe)
A valve seat comprising an iron (Fe) alloy in which v is adjusted to a range of 170 to 350, and further including hard particles in a proportion of 0.5 to 10.0% by weight. And lead (Pb) 5.0 to
The above-mentioned first or second containing 20.0% by weight
Valve seat with 0.5-5.0 sulfide
The above-mentioned first or second valve seat, which is contained in a proportion of% by weight, wherein the above-mentioned valve seat has any one of the above-mentioned first to fourth valve seats having a titanium alloy valve face portion, In a valve used with a valve seat for an internal combustion engine, 7 to 13% by weight of cobalt (Co) or nickel (Ni) or 7 to 13% by weight of cobalt (Co) and nickel (Ni) in total,
A valve having a valve face portion made of a titanium (Ti) alloy containing 3 to 7% by weight of aluminum (Al) and having a Vickers hardness Hv adjusted to a range of 350 to 550. T
i) The alloy is the above-mentioned valve that further contains other elements in a proportion of 5% by weight or less, and the valve seat is made of an iron (Fe) alloy whose Vickers hardness Hv is adjusted to a range of 170 to 350. It is the above-mentioned first or second valve which is one.
【０００９】以下に本発明のバルブシートおよびバルブ
のそれぞれについて、形成材料の構成成分等を説明す
る。 −バルブシート− 本発明のバルブシートは、炭素（Ｃ）および銅（Ｃｕ）
を含有し、残部が実質的に鉄（Ｆｅ）である鉄（Ｆｅ）
合金により形成されている。ここで、残部が実質的にと
は、製造工程において不可避的に混入する微量成分を排
除しない意味である。The constituent components of the forming material will be described below for each of the valve seat and the valve of the present invention. -Valve seat-The valve seat of the present invention is carbon (C) and copper (Cu).
Iron (Fe) containing
It is made of an alloy. Here, “substantially the balance” means that a trace component that is unavoidably mixed in the manufacturing process is not excluded.
【００１０】この鉄（Ｆｅ）合金における上記の炭素
（Ｃ）成分は、焼結性およびバルブシートとしての強度
を維持する作用を有している。このような作用を有する
炭素（Ｃ）成分の含有割合は０．４重量％〜１．５重量
％、好ましくは０．６重量％〜１．３重量％である。こ
の含有割合が０．４重量％未満であると、焼結性および
バルブシートとしての強度が維持されなくなることがあ
る。一方、１．５重量％を超えると、セメンタイトの析
出が発生してバルブシートの脆化が著しくなる。The carbon (C) component in the iron (Fe) alloy has a function of maintaining sinterability and strength as a valve seat. The content ratio of the carbon (C) component having such an action is 0.4% by weight to 1.5% by weight, preferably 0.6% by weight to 1.3% by weight. If the content ratio is less than 0.4% by weight, the sinterability and the strength as a valve seat may not be maintained. On the other hand, if it exceeds 1.5% by weight, precipitation of cementite occurs and the embrittlement of the valve seat becomes remarkable.
【００１１】また、本発明のバルブシートを形成する鉄
（Ｆｅ）合金は、上記の炭素（Ｃ）成分とともに銅（Ｃ
ｕ）成分、コバルト（Ｃｏ）成分およびニッケル（Ｎ
ｉ）成分よりなる群から選択される少なくとも１種の元
素を含有している。Further, the iron (Fe) alloy forming the valve seat of the present invention contains copper (C) together with the above carbon (C) component.
u) component, cobalt (Co) component and nickel (N
i) At least one element selected from the group consisting of components is contained.
【００１２】銅（Ｃｕ）成分、コバルト（Ｃｏ）成分お
よびニッケル（Ｎｉ）成分よりなる群から選択される１
種または２種以上の成分は、パーライト基地を安定させ
るとともに基地を強化させて耐摩耗性を向上させる作用
を有している。1 selected from the group consisting of a copper (Cu) component, a cobalt (Co) component and a nickel (Ni) component
One kind or two or more kinds of components have an effect of stabilizing the pearlite base and strengthening the base to improve wear resistance.
【００１３】上記の鉄（Ｆｅ）合金における銅（Ｃｕ）
成分、コバルト（Ｃｏ）成分およびニッケル（Ｎｉ）成
分よりなる群から選択される少なくとも１種の元素の含
有割合は０．５重量％〜１０重量％、好ましくは２．０
重量％〜５．０重量％である。この含有割合が０．５重
量％未満であると、上記の作用が充分に奏されないこと
がある。一方、１０重量％を超えると、焼結性および強
度の点で実用的なものではなくなることがある。Copper (Cu) in the above iron (Fe) alloy
The content of at least one element selected from the group consisting of a component, a cobalt (Co) component, and a nickel (Ni) component is 0.5% by weight to 10% by weight, preferably 2.0.
% By weight to 5.0% by weight. If the content ratio is less than 0.5% by weight, the above-mentioned effects may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, it may not be practical in terms of sinterability and strength.
【００１４】このバルブシートを形成する上記の鉄（Ｆ
ｅ）合金は、上記の炭素（Ｃ）成分ならびに銅（Ｃｕ）
成分、コバルト（Ｃｏ）成分およびニッケル（Ｎｉ）成
分よりなる群から選択される少なくとも１種の元素とと
もに硬質粒子を含有していてもよい。この硬質粒子は基
地中に分散されて耐摩耗性を向上させる作用を有する。
ここで、硬質粒子としては、たとえばステライト合金
（Ｗ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｃ、Ｗ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｃ−Ｆｅ）、
イートナイト系合金、Ｍｏ−Ｆｅ、各種セラミックス
（炭化物、酸化物、窒化物等）などの化合物の粒子粉が
挙げられる。また、この硬質粒子のビッカース硬度Ｈｖ
は、通常、８００以上である。The above-mentioned iron (F
e) The alloy includes the above-mentioned carbon (C) component and copper (Cu).
The hard particles may be contained together with at least one element selected from the group consisting of a component, a cobalt (Co) component and a nickel (Ni) component. The hard particles are dispersed in the matrix and have the effect of improving wear resistance.
Here, as the hard particles, for example, stellite alloy (W-Cr-Co-C, W-Cr-Co-C-Fe),
Examples thereof include particle powders of compounds such as an ironite alloy, Mo-Fe, and various ceramics (carbides, oxides, nitrides, etc.). Also, the Vickers hardness Hv of this hard particle
Is usually 800 or more.
【００１５】このような硬質粒子の含有割合は０．５重
量％〜１０重量％、好ましくは３．０重量％〜８．０重
量％である。この含有割合が０．５重量％未満である
と、耐摩耗性を向上させるという上記の作用が充分に奏
されないことがある。一方、１０重量％を超えると、相
手バルブの摩耗を促進してしまうことがある。The content of such hard particles is 0.5% by weight to 10% by weight, preferably 3.0% by weight to 8.0% by weight. If the content ratio is less than 0.5% by weight, the above-described action of improving wear resistance may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, the wear of the mating valve may be accelerated.
【００１６】また、上記の鉄（Ｆｅ）合金は、上記の炭
素（Ｃ）成分ならびに銅（Ｃｕ）成分、コバルト（Ｃ
ｏ）成分およびニッケル（Ｎｉ）成分よりなる群から選
択される少なくとも１種の元素と、必要に応じて添加さ
れることのある上記の硬質粒子とともに、さらに鉛（Ｐ
ｂ）または硫化物を含有していてもよい。The above-mentioned iron (Fe) alloy has the above-mentioned carbon (C) component, copper (Cu) component, and cobalt (C) component.
O) component and at least one element selected from the group consisting of nickel (Ni) component, and the above hard particles that may be added if necessary, and lead (P
b) or sulfide may be contained.
【００１７】ここで、鉛（Ｐｂ）または硫化物は、いず
れもバルブシートを形成する鉄（Ｆｅ）合金に自己潤滑
性を付与して耐摩耗性を向上させる作用を有している。
このような鉛（Ｐｂ）の含有割合は５．０重量％〜２０
重量％、好ましくは１０．０重量％〜１５．０重量％で
ある。この含有割合が５．０重量％未満であると、バル
ブシートに自己潤滑性を付与して耐摩耗性を向上させる
という上記の作用が充分に奏されないことがある。一
方、２０重量％を超えると、スケルトン密度が低すぎて
強度不足を招くことがある。Here, both lead (Pb) and sulfide have the effect of imparting self-lubricating property to the iron (Fe) alloy forming the valve seat and improving wear resistance.
The content ratio of such lead (Pb) is 5.0% by weight to 20%.
%, Preferably 10.0 to 15.0% by weight. When the content ratio is less than 5.0% by weight, the above-described action of imparting self-lubricating property to the valve seat to improve wear resistance may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the skeleton density may be too low and the strength may be insufficient.
【００１８】バルブシートに自己潤滑性を付与して耐摩
耗性を向上させるために上記の硫化物を用いる場合、こ
の硫化物の含有割合は０．５重量％〜５．０重量％、好
ましくは１．０重量％〜３．０重量％である。この含有
割合が０．５重量％未満であると、自己潤滑性を付与し
て耐摩耗性を向上させるという上記の作用が充分に奏さ
れないことがある。一方、５．０重量％を超えると、粒
子間結合強度が低下して強度不足を招くことがある。こ
こで、硫化物としては、たとえばＭｎＳ、ＭｏＳ2 、Ｗ
Ｓ2 、ＦｅＳなどが挙げられる。When the above-mentioned sulfide is used for imparting self-lubricating property to the valve seat to improve wear resistance, the content of the sulfide is 0.5% by weight to 5.0% by weight, preferably It is 1.0% by weight to 3.0% by weight. If the content ratio is less than 0.5% by weight, the above-described action of imparting self-lubricating property and improving wear resistance may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if it exceeds 5.0% by weight, the inter-particle bond strength may be lowered and the strength may be insufficient. Here, as the sulfide, for example, MnS, MoS 2 , W
Examples include S 2 and FeS.
【００１９】上記の各成分を含有し、バルブシートの形
成材料に用いられる鉄（Ｆｅ）合金は、そのビッカース
硬度Ｈｖが１７０〜３５０の範囲に調整されている。ビ
ッカース硬度Ｈｖを上記の範囲とするのは、後に詳述す
るバルブと組合わされて使用された場合の摩耗や塑性変
形を防止するためである。The Vickers hardness Hv of the iron (Fe) alloy containing each of the above components and used as the material for forming the valve seat is adjusted to the range of 170 to 350. The Vickers hardness Hv is set within the above range in order to prevent wear and plastic deformation when used in combination with a valve described in detail later.
【００２０】このバルブシートは、チタン（Ｔｉ）合金
製のバルブフェース部を有するバルブと好適に組合わせ
使用可能であり、次に詳述する本発明のバルブとは特に
好適に組合わせて使用可能である。This valve seat can be suitably used in combination with a valve having a valve face portion made of a titanium (Ti) alloy, and can be particularly preferably used in combination with the valve of the present invention described in detail below. Is.
【００２１】−バルブ− 図１に示す本発明のバルブ１は、コバルト（Ｃｏ）もし
くはニッケル（Ｎｉ）またはこれら両者とアルミニウム
（Ａｌ）とを含有するチタン合金からなるバルブフェー
ス部２を有している。-Valve-The valve 1 of the present invention shown in FIG. 1 has a valve face portion 2 made of a titanium alloy containing cobalt (Co) or nickel (Ni) or both of them and aluminum (Al). There is.
【００２２】ここで、上記のコバルト（Ｃｏ）もしくは
ニッケル（Ｎｉ）またはこれら両者は、Ｔｉ2 Ｃｏ系金
属間化合物もしくはＴｉ2 Ｎｉ系金属間化合物またはこ
れら両者を析出させてバルブフェースの焼き付きを生じ
にくくするとともに、耐摩耗性を向上させる作用を有し
ている。Here, the above-mentioned cobalt (Co) or nickel (Ni) or both of them precipitates the Ti 2 Co-based intermetallic compound or the Ti 2 Ni-based intermetallic compound or both of them to cause seizure of the valve face. It has the effect of making it harder and improving wear resistance.
【００２３】バルブフェース部２を形成するチタン（Ｔ
ｉ）合金におけるコバルト（Ｃｏ）もしくはニッケル
（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）とニッケル（Ｎｉ）と
の合計の含有割合は７重量％〜１３重量％である。この
含有割合が７重量％未満であると、Ｔｉ2 Ｃｏ系金属間
化合物もしくはＴｉ2 Ｎｉ系金属間化合物またはこれら
両者の析出が減少し、バルブフェースの焼き付きを生じ
にくくするとともに耐摩耗性を向上させるという上記の
作用が充分に奏されなくなることがある。一方、上記の
チタン（Ｔｉ）合金におけるコバルト（Ｃｏ）、ニッケ
ル（Ｎｉ）またはこれら両者の含有割合が１３重量％を
超えると、バルブフェース部２の脆化を招く。The titanium (T
i) The total content of cobalt (Co) or nickel (Ni) or cobalt (Co) and nickel (Ni) in the alloy is 7% by weight to 13% by weight. When this content ratio is less than 7% by weight, precipitation of Ti 2 Co-based intermetallic compound or Ti 2 Ni-based intermetallic compound or both of them is reduced, so that seizure of the valve face is hard to occur and wear resistance is improved. In some cases, the above-described action of causing it may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the content ratio of cobalt (Co), nickel (Ni), or both of them in the titanium (Ti) alloy exceeds 13% by weight, the valve face portion 2 becomes brittle.
【００２４】また、このチタン（Ｔｉ）合金に含有され
るアルミニウム（Ａｌ）は、母相と前記のＴｉ2 Ｃｏ系
金属間化合物、Ｔｉ2 Ｎｉ系金属間化合物またはこれら
両者を強化して耐摩耗性の向上を図る作用を有する。The aluminum (Al) contained in the titanium (Ti) alloy strengthens the matrix phase and the above-mentioned Ti 2 Co-based intermetallic compound, Ti 2 Ni-based intermetallic compound, or both of them and wear-resists them. It has the effect of improving the sex.
【００２５】バルブフェース部２を形成するチタン（Ｔ
ｉ）合金における上記のアルミニウム（Ａｌ）の含有割
合は３重量％〜７重量％である。この含有割合が３重量
％未満であると、上記の作用が充分に奏されないことが
ある。一方、７重量％を超えると、バルブフェース部２
の脆化を招く。Titanium (T
i) The content ratio of aluminum (Al) in the alloy is 3% by weight to 7% by weight. If the content ratio is less than 3% by weight, the above effects may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if it exceeds 7% by weight, the valve face portion 2
Cause embrittlement.
【００２６】このようにコバルト（Ｃｏ）もしくはニッ
ケル（Ｎｉ）またはこれら両者を７重量％〜１３重量％
の割合で含有するとともにアルミニウム（Ａｌ）を３重
量％〜７重量％の割合で含有する上記のチタン（Ｔｉ）
合金は、さらにその他の成分元素を５重量％以下の割合
で含有していてもよい。In this way, cobalt (Co) or nickel (Ni) or both of them are contained in an amount of 7% by weight to 13% by weight.
And titanium (Ti) containing aluminum (Al) in a proportion of 3 to 7% by weight.
The alloy may further contain other component elements in a proportion of 5% by weight or less.
【００２７】その他の成分元素は、上記のチタン（Ｔ
ｉ）合金を肉盛り施工する場合には、バルブ素材成分か
らの希釈による混入等により含有されるものであり、そ
のような元素としては、たとえばバナジウム（Ｖ）、ク
ロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、すず（Ｓｎ）、ジ
ルコニウム（Ｚｒ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）などが挙
げられる。ただし、このようなその他の成分元素の含有
割合が５重量％を超えると、場合によってはバルブフェ
ース部２の脆化を招く。また特に、酸素（Ｏ）、窒素
（Ｎ）については、バルブフェース部２の脆化を避ける
ために０．５重量％以下に抑えることが望ましい。The other constituent elements are titanium (T
i) When overlaying an alloy, it is contained by mixing from the valve material components by dilution, and examples of such elements include vanadium (V), chromium (Cr), molybdenum (Mo). ), Tin (Sn), zirconium (Zr), oxygen (O), nitrogen (N), and the like. However, if the content ratio of such other component elements exceeds 5% by weight, embrittlement of the valve face portion 2 may be caused in some cases. Further, in particular, oxygen (O) and nitrogen (N) are preferably controlled to 0.5% by weight or less in order to avoid embrittlement of the valve face portion 2.
【００２８】このチタン（Ｔｉ）合金は、そのビッカー
ス硬度Ｈｖが３５０〜５５０の範囲に調整されている。
ビッカース硬度Ｈｖを上記の範囲とするのは充分な靭性
を確保するためである。したがって、上記のチタン（Ｔ
ｉ）合金のビッカース硬度Ｈｖが上記の範囲を外れる
と、バルブフェース部２の靭性が充分ではなくなる。The Vickers hardness Hv of this titanium (Ti) alloy is adjusted in the range of 350 to 550.
The Vickers hardness Hv is set within the above range in order to secure sufficient toughness. Therefore, the titanium (T
i) If the Vickers hardness Hv of the alloy deviates from the above range, the toughness of the valve face portion 2 becomes insufficient.
【００２９】このバルブは鉄（Ｆｅ）合金からなるバル
ブシートと好適に組合わせ使用可能であり、ビッカース
硬度Ｈｖが１７０〜３５０の範囲に調整された鉄（Ｆ
ｅ）合金からなるバルブシートとは特に好適に組合わせ
使用が可能である。This valve can be suitably used in combination with a valve seat made of an iron (Fe) alloy, and iron (F) whose Vickers hardness Hv is adjusted to a range of 170 to 350.
e) A valve seat made of an alloy can be used particularly preferably in combination.
【００３０】[0030]
【実施例】次に、本発明の実施例および比較例を挙げ、
本発明についてさらに具体的に説明する。 （実施例１）チタン合金（Ｔｉ）粉末（Ｃｏ：１０重量
％、Ａｌ：６重量％、Ｖ：４重量％、Ｏ：０．１重量
％、残部Ｔｉ）を、チタン合金（Ｔｉ−６％Ａｌ−４％
Ｖ）からなる吸気バルブ母材に肉盛りしてバルブフェー
ス部を形成し、さらに熱処理を行なって吸気バルブを作
製した。EXAMPLES Next, examples of the present invention and comparative examples will be given.
The present invention will be described more specifically. (Example 1) A titanium alloy (Ti) powder (Co: 10% by weight, Al: 6% by weight, V: 4% by weight, O: 0.1% by weight, balance Ti) was added to a titanium alloy (Ti-6%). Al-4%
The intake valve base material consisting of V) was overlaid to form a valve face portion, and further heat-treated to produce an intake valve.
【００３１】一方、鉄（Ｆｅ）合金粉末（Ｃ：１．５重
量％、Ｃｕ：１．０重量％、残部Ｆｅ）をバルブシート
の形状に圧縮成形し、その後、得られた圧縮成形品の焼
結処理を行なってから冷却することによりバルブシート
母材を作成した。なお、焼結処理にはＡＸガス炉を使用
し、温度１１６０℃で４５分間焼結した。また、冷却速
度は、１６℃／分とした。このようにして得られたバル
ブシート母材に鉛（Ｐｂ）含浸法により鉛（Ｐｂ）を含
浸させて鉄（Ｆｅ）合金（Ｃ：１．５重量％、Ｃｕ：
１．０重量％、Ｐｂ：１０重量％、残部Ｆｅ）からなる
バルブシートを作製した。On the other hand, iron (Fe) alloy powder (C: 1.5% by weight, Cu: 1.0% by weight, balance Fe) was compression-molded into the shape of a valve seat, and then the obtained compression-molded product was A valve seat base material was prepared by performing a sintering process and then cooling. An AX gas furnace was used for the sintering treatment, and the sintering was performed at a temperature of 1160 ° C. for 45 minutes. The cooling rate was 16 ° C / minute. The valve seat base material thus obtained was impregnated with lead (Pb) by a lead (Pb) impregnation method to obtain an iron (Fe) alloy (C: 1.5 wt%, Cu:
A valve seat consisting of 1.0% by weight, Pb: 10% by weight, and the balance Fe) was produced.
【００３２】次に、上記のようにして得られた吸気バル
ブおよびバルブシートのそれぞれについてビッカース硬
度Ｈｖを測定するとともに摩耗性試験を行なって吸気バ
ルブの摩耗量およびバルブシートの摩耗量を測定した。Next, the Vickers hardness Hv of each of the intake valve and the valve seat obtained as described above was measured, and a wear test was conducted to measure the wear amount of the intake valve and the wear amount of the valve seat.
【００３３】形成材料の合金の組成および測定結果を表
１および表２に示す。なお、ビッカース硬度Ｈｖは次の
ようにして測定し、また摩耗性試験は次のようにして行
なった。The composition of the alloy of the forming material and the measurement results are shown in Tables 1 and 2. The Vickers hardness Hv was measured as follows, and the abrasion test was performed as follows.
【００３４】ビッカース硬度Ｈｖの測定；吸気バルブの
バルブフェース部およびバルブシートのそれぞれについ
てマイクロビッーカースにより硬度を測定した。Measurement of Vickers hardness Hv: The hardness of each of the valve face portion and the valve seat of the intake valve was measured by micro-Vickers.
【００３５】摩耗性試験；図２に示した弁座摩耗試験機
を使用して下記の条件で吸気バルブおよびバルブシート
の摩耗を測定した。なお、図２に示した弁座摩耗試験機
において、１０は熱源、２０はバルブシートである。Abrasion test: Using the valve seat abrasion tester shown in FIG. 2, abrasion of the intake valve and valve seat was measured under the following conditions. In the valve seat abrasion tester shown in FIG. 2, 10 is a heat source and 20 is a valve seat.
【００３６】試験温度：２５０℃（シート面温度） カム回転数：３，０００ｒ．ｐ．ｍ バルブローテーション：１０ｒ．ｐ．ｍ バルブリフト：７．５ｍｍ スプリング荷重：２４ｋｇｆ（着座時） コンタクト数：８×１０5 回Test temperature: 250 ° C. (seat surface temperature) Cam rotation speed: 3,000 rpm p. m valve rotation: 10 r. p. m Valve lift: 7.5 mm Spring load: 24 kgf (when seated) Number of contacts: 8 x 10 5 times
【００３７】[0037]
【表１】 [Table 1]
【００３８】[0038]
【表２】 （実施例２〜１０）前記実施例１において、同例で用い
たチタン（Ｔｉ）合金粉末に代えて表１に示した組成の
チタン（Ｔｉ）合金粉末を用いたほかは前記実施例１に
準じて吸気バルブを作製するとともに前記実施例１で用
いた鉄（Ｆｅ）合金粉末に代えて表１に示した組成の鉄
（Ｆｅ）合金粉末を用いたほかは前記実施例１に準じて
バルブシートを作製し、得られた吸気バルブおよびバル
ブシートのそれぞれについて前記実施例１と同様にして
ビッカース硬度Ｈｖおよび摩耗量を測定した。[Table 2] (Examples 2 to 10) In Example 1 except that the titanium (Ti) alloy powder having the composition shown in Table 1 was used in place of the titanium (Ti) alloy powder used in Example 1. A valve according to Example 1 except that an intake valve was manufactured according to the above-mentioned method and the iron (Fe) alloy powder having the composition shown in Table 1 was used in place of the iron (Fe) alloy powder used in the above Example 1. A seat was produced, and the Vickers hardness Hv and the wear amount of each of the obtained intake valve and valve seat were measured in the same manner as in Example 1.
【００３９】形成材料の合金の組成および測定結果を表
１および表２に示す。 （比較例１）前記実施例１において、同例で用いたチタ
ン（Ｔｉ）合金粉末に代えて表１に示した組成の鉄（Ｆ
ｅ）合金粉末を用いたほかは前記実施例１に準じて吸気
バルブを作製するとともに前記実施例１で用いた鉄（Ｆ
ｅ）合金粉末に代えて表１に示した組成の鉄（Ｆｅ）合
金粉末を用いたほかは前記実施例１に準じてバルブシー
トを作製し、得られた吸気バルブおよびバルブシートの
それぞれについて前記実施例１と同様にしてビッカース
硬度Ｈｖおよび摩耗量を測定した。The composition of the alloy of the forming material and the measurement results are shown in Tables 1 and 2. (Comparative Example 1) In Example 1, iron (F) having the composition shown in Table 1 was used instead of the titanium (Ti) alloy powder used in the same example.
e) The intake valve was produced in the same manner as in Example 1 except that the alloy powder was used, and the iron (F) used in Example 1 was used.
e) A valve seat was prepared in accordance with Example 1 except that the iron (Fe) alloy powder having the composition shown in Table 1 was used in place of the alloy powder. The Vickers hardness Hv and the wear amount were measured in the same manner as in Example 1.
【００４０】形成材料の合金の組成および測定結果を表
３および表４に示す。The composition of the alloy of the forming material and the measurement results are shown in Tables 3 and 4.
【００４１】[0041]
【表３】 [Table 3]
【００４２】[0042]
【表４】 （比較例２〜１１）前記実施例１において、同例で用い
たチタン（Ｔｉ）合金粉末に代えて表１に示した組成の
チタン（Ｔｉ）合金粉末を用いたほかは前記実施例１に
準じて吸気バルブを作製するとともに前記実施例１で用
いた鉄（Ｆｅ）合金粉末に代えて表１に示した組成の合
金粉末を用いたほかは前記実施例１に準じてバルブシー
トを作製し、得られた吸気バルブおよびバルブシートの
それぞれについて前記実施例１と同様にしてビッカース
硬度Ｈｖおよび摩耗量を測定した。なお、比較例２〜４
においては、吸気バルブのバルブフェース部の熱処理を
行なわなかった。[Table 4] (Comparative Examples 2 to 11) The same as Example 1 except that the titanium (Ti) alloy powder having the composition shown in Table 1 was used in place of the titanium (Ti) alloy powder used in Example 1. A valve seat was manufactured according to the above-described Example 1 except that an intake valve was manufactured according to the above-described method and the alloy powder having the composition shown in Table 1 was used instead of the iron (Fe) alloy powder used in the above-described Example 1. For each of the obtained intake valve and valve seat, the Vickers hardness Hv and the amount of wear were measured in the same manner as in Example 1. In addition, Comparative Examples 2 to 4
In the above, the heat treatment was not performed on the valve face portion of the intake valve.
【００４３】形成材料の合金の組成および測定結果を表
３および表４に示す。 −結果の検討− 表１乃至表４から明らかなように、実施例の吸気バルブ
およびバルブシートの組み合わせでは比較例の組み合わ
せに比較して吸気バルブのバルブフェース部の摩耗量お
よびバルブシートの摩耗量が減少しており、耐摩耗性が
大巾に向上しているとともに、バルブシートの塑性変形
も生じなかったことから本発明のバルブおよびバルブシ
ートは高出力エンジンの構成部品に好適に利用可能であ
り、長期耐久性に優れていることが確認された。The composition of the alloy of the forming material and the measurement results are shown in Tables 3 and 4. —Examination of Results— As is clear from Tables 1 to 4, the amount of wear of the valve face portion of the intake valve and the amount of wear of the valve seat of the combination of the intake valve and the valve seat of the embodiment are more than those of the combination of the comparative example. The wear resistance is greatly improved, and the valve seat of the present invention is not plastically deformed. Therefore, the valve and the seat of the present invention can be suitably used as a component of a high-power engine. Yes, it was confirmed to have excellent long-term durability.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、以上の構成としたの
で、軽量でしかも焼き付きを生じにくく、耐摩耗性にも
優れたバルブと、このバルブと好適に組合わせ使用可能
であって耐摩耗性に優れ、塑性変形を生じることのない
バルブシートとを提供することができる。これらのバル
ブシートおよびバルブは高回転・高出力型のいわゆる高
性能エンジンを実現するものであり、しかも長期耐久性
にも優れていることから例えばレース用の高性能エンジ
ンのみならず一般市販車の用途にも好適に利用可能であ
る。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, because of the above construction, a valve that is lightweight and does not easily cause seizure and has excellent wear resistance, and a valve that can be suitably used in combination with this valve It is possible to provide a valve seat that has excellent properties and does not cause plastic deformation. These valve seats and valves realize a so-called high-performance engine of high rotation and high output type, and because they are also excellent in long-term durability, for example, not only high-performance engines for racing but also general commercial vehicles It can be suitably used for applications.
【図１】本発明のバルブの一例の概略を示す側面図であ
る。FIG. 1 is a side view schematically showing an example of a valve of the present invention.
【図２】実施例および比較例で使用した摩耗試験機の概
略を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of an abrasion tester used in Examples and Comparative Examples.
１…バルブ ２…バルブフェース部 １０…熱源 ２０…バルブシート 1 ... Valve 2 ... Valve face part 10 ... Heat source 20 ... Valve seat
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 義勝 栃木県下都賀郡野木町野木1111番地 日本 ピストンリング株式会社栃木工場内 (72)発明者 高橋 輝夫 栃木県下都賀郡野木町野木1111番地 日本 ピストンリング株式会社栃木工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshikatsu Nakamura 1111 Nogi, Nogi-cho, Shimotsuga-gun, Tochigi Japan Piston Ring Co., Ltd. Tochigi factory (72) Inventor Teruo Takahashi 1111 Nogi, Nogi-cho, Shimotsuga-gun, Tochigi Japan Piston Ring Tochigi factory
Claims (8)
バルブシートにおいて、炭素（Ｃ） ０．４〜１．５重
量％ならびに銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッ
ケル（Ｎｉ）よりなる群から選択される少なくとも１種
の元素０．５〜１０．０重量％を含有し、残部が実質的
に鉄（Ｆｅ）であるとともにビッカース硬度Ｈｖが１７
０〜３５０の範囲に調整された鉄（Ｆｅ）合金からなる
ことを特徴とするバルブシート。1. A valve seat for use with a valve for an internal combustion engine, selected from the group consisting of 0.4 to 1.5% by weight of carbon (C) and copper (Cu), cobalt (Co) and nickel (Ni). At least one element of 0.5 to 10.0% by weight, the balance is substantially iron (Fe), and the Vickers hardness Hv is 17
A valve seat comprising an iron (Fe) alloy adjusted to a range of 0 to 350.
％の割合で含有する請求項１記載のバルブシート。2. The valve seat according to claim 1, further comprising hard particles in a proportion of 0.5 to 10.0% by weight.
量％の割合で含有する請求項１または請求項２記載のバ
ルブシート。3. The valve seat according to claim 1, further comprising lead (Pb) in a proportion of 5.0 to 20.0% by weight.
割合で含有する請求項１または請求項２記載のバルブシ
ート。4. The valve seat according to claim 1, further comprising sulfide in a proportion of 0.5 to 5.0% by weight.
ス部を有するものである請求項１乃至請求項４のいずれ
かに記載のバルブシート。5. The valve seat according to claim 1, wherein the valve has a titanium alloy valve face portion.
られるバルブにおいて、コバルト（Ｃｏ）もしくはニッ
ケル（Ｎｉ）７〜１３重量％またはコバルト（Ｃｏ）と
ニッケル（Ｎｉ）との合計７〜１３重量％、アルミニウ
ム（Ａｌ）３〜７重量％を含有するとともにビッカース
硬度Ｈｖが３５０〜５５０の範囲に調整されたチタン
（Ｔｉ）合金からなるバルブフェース部を有することを
特徴とするバルブ。6. A valve used with a valve seat for an internal combustion engine, comprising 7 to 13% by weight of cobalt (Co) or nickel (Ni) or 7 to 13% by weight of cobalt (Co) and nickel (Ni) in total. A valve having a valve face portion made of a titanium (Ti) alloy containing 3 to 7% by weight of aluminum (Al) and having a Vickers hardness Hv adjusted to a range of 350 to 550.
他の元素を５重量％以下の割合で含有する請求項６記載
のバルブ。7. The valve according to claim 6, wherein the titanium (Ti) alloy further contains another element in a proportion of 5% by weight or less.
Ｈｖが１７０〜３５０の範囲に調整された鉄（Ｆｅ）合
金からなるものである請求項６または請求項７記載のバ
ルブ。8. The valve according to claim 6, wherein the valve seat is made of an iron (Fe) alloy having a Vickers hardness Hv adjusted to a range of 170 to 350.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP33835791A JP3361113B2 (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Valve seats and valves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33835791A JP3361113B2 (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Valve seats and valves |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05171908A true JPH05171908A (en) | 1993-07-09 |
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ID=18317393
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33835791A Expired - Fee Related JP3361113B2 (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Valve seats and valves |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361113B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5431136A (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-11 | Fuji Oozx Inc. | Internal combustion valve having an iron based hard-facing alloy contact surface |
| US5758415A (en) * | 1995-05-08 | 1998-06-02 | Fuji Oozx Inc. | Method of manufacturing a tappet in an internal combustion engine |
| US6073345A (en) * | 1996-11-19 | 2000-06-13 | Fuji Oozx, Inc. | Method of manufacturing a tappet |
| WO2003060173A1 (en) * | 2002-01-11 | 2003-07-24 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Valve guide for internal combustion engine made from iron base sintered alloy |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP33835791A patent/JP3361113B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7040601B2 (en) | 2002-01-11 | 2006-05-09 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Valve guide for internal combustion engine made from iron base sintered alloy |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3361113B2 (en) | 2003-01-07 |
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