JPH0780063B2 - バルブ肉盛用合金粉末 - Google Patents
バルブ肉盛用合金粉末Info
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- JPH0780063B2 JPH0780063B2 JP1179422A JP17942289A JPH0780063B2 JP H0780063 B2 JPH0780063 B2 JP H0780063B2 JP 1179422 A JP1179422 A JP 1179422A JP 17942289 A JP17942289 A JP 17942289A JP H0780063 B2 JPH0780063 B2 JP H0780063B2
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- B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
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-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関用のバルブ、特に自動車エンジンの
エキゾーストバルブに肉盛するためのバルブ肉盛用合金
粉末に関する。
エキゾーストバルブに肉盛するためのバルブ肉盛用合金
粉末に関する。
従来の内燃機関用のバルブの多くは、その摩耗部分に各
種の表面硬化用合金を溶接肉盛して使用されてきた。特
に、自動車エンジンのエキゾーストバルブには、肉盛用
合金としてCo-Crを主として少量のＷ、Mo、Ｃ等を添加
したCo基合金が高温硬さや耐酸化鉛腐食性（以下、“耐
PbO性”と記す）に優れていることから多く使用されて
きた。しかしながら、このCo基合金は高価なCoを多量に
含有しているため、極めて高価な肉盛材料である。自動
車エンジンのエキゾーストバルブの肉盛材料としては、
より安価な材料で、しかもCo基合金と同等の特性を発揮
できる肉盛材料の出現が望まれていた。
種の表面硬化用合金を溶接肉盛して使用されてきた。特
に、自動車エンジンのエキゾーストバルブには、肉盛用
合金としてCo-Crを主として少量のＷ、Mo、Ｃ等を添加
したCo基合金が高温硬さや耐酸化鉛腐食性（以下、“耐
PbO性”と記す）に優れていることから多く使用されて
きた。しかしながら、このCo基合金は高価なCoを多量に
含有しているため、極めて高価な肉盛材料である。自動
車エンジンのエキゾーストバルブの肉盛材料としては、
より安価な材料で、しかもCo基合金と同等の特性を発揮
できる肉盛材料の出現が望まれていた。
このために開発されたエンジンバルブ用Fe基肉盛用合金
として、特開昭59-38362号、特開昭59-153872号および
特開昭58-120767号公報に開示されたFe-Cr-Ni系合金が
ある。このFe-Cr-Ni系合金は鋳物または溶接棒により肉
盛されてバルブの耐摩耗性部を形成するものであり、そ
のために、素地の結晶粒の成長制御、微細化を目的とし
てＷ、Tiが添加され、脱酸、脱流作用を目的としてMnが
添加され、さらに耐PbO性改善を目的としてAlが添加さ
れている。しかしながら、このFe-Cr-Ni系合金は、本発
明者らが実際に調査した結果、耐PbO性に劣ることがわ
かった。しかも、最近作業性、肉盛効率、自動化の容易
性の観点から溶接棒を用いて肉盛する方法に代わって合
金粉末を用いた肉盛法が注目されつつある。ところが、
このFe-Cr-Ni系合金を粉末肉盛法に適用した場合、粉末
の付着率が劣り、ビードの形状にムラができる。肉盛層
中にピンホールやブローホールが発生する、肉盛層中に
酸化物などが混入するなどの欠点があることがわかっ
た。これはFe-Cr-Ni系合金の素地の結晶粒の成長制御お
よび微細化を目的として添加されるTi、耐PbO性の改善
を目的として添加されるAlに起因するものと推定され
る。
として、特開昭59-38362号、特開昭59-153872号および
特開昭58-120767号公報に開示されたFe-Cr-Ni系合金が
ある。このFe-Cr-Ni系合金は鋳物または溶接棒により肉
盛されてバルブの耐摩耗性部を形成するものであり、そ
のために、素地の結晶粒の成長制御、微細化を目的とし
てＷ、Tiが添加され、脱酸、脱流作用を目的としてMnが
添加され、さらに耐PbO性改善を目的としてAlが添加さ
れている。しかしながら、このFe-Cr-Ni系合金は、本発
明者らが実際に調査した結果、耐PbO性に劣ることがわ
かった。しかも、最近作業性、肉盛効率、自動化の容易
性の観点から溶接棒を用いて肉盛する方法に代わって合
金粉末を用いた肉盛法が注目されつつある。ところが、
このFe-Cr-Ni系合金を粉末肉盛法に適用した場合、粉末
の付着率が劣り、ビードの形状にムラができる。肉盛層
中にピンホールやブローホールが発生する、肉盛層中に
酸化物などが混入するなどの欠点があることがわかっ
た。これはFe-Cr-Ni系合金の素地の結晶粒の成長制御お
よび微細化を目的として添加されるTi、耐PbO性の改善
を目的として添加されるAlに起因するものと推定され
る。
さらに、前記Fe基肉盛用合金ほど安価ではないが、Ni基
肉盛用合金として特開昭62-179891号公報に開示されたN
i-Cr-Mo系合金がある。このNi-Cr-Mo系合金は、高温硬
さ、耐PbO性に優れ、かつ粉末肉盛も良好におこなうこ
とができる。しかしながら、本発明者等は、最近、エキ
ゾーストバルブの腐食は酸化鉛のみによるものではな
く、硫酸鉛を含む酸化鉛によっていることを確認してお
り、このNi-Cr-Mo系合金は、この硫酸鉛を含む酸化鉛に
対する腐食性（以下、“耐PbO＋PbSO4性”と記す）に劣
っていることがわかった。
肉盛用合金として特開昭62-179891号公報に開示されたN
i-Cr-Mo系合金がある。このNi-Cr-Mo系合金は、高温硬
さ、耐PbO性に優れ、かつ粉末肉盛も良好におこなうこ
とができる。しかしながら、本発明者等は、最近、エキ
ゾーストバルブの腐食は酸化鉛のみによるものではな
く、硫酸鉛を含む酸化鉛によっていることを確認してお
り、このNi-Cr-Mo系合金は、この硫酸鉛を含む酸化鉛に
対する腐食性（以下、“耐PbO＋PbSO4性”と記す）に劣
っていることがわかった。
本発明は、粉末肉盛法に適用でき、しかも内燃機関用バ
ルブの使用条件、特に最近の高性能自動車エンジン用バ
ルブの過酷な使用条件にも耐えることができるように、
必要な高温硬さを維持し、かつ耐PbO性および耐PbO＋Pb
SO4性に優れた肉盛用合金粉末を開発することを解決す
べき技術課題とする。
ルブの使用条件、特に最近の高性能自動車エンジン用バ
ルブの過酷な使用条件にも耐えることができるように、
必要な高温硬さを維持し、かつ耐PbO性および耐PbO＋Pb
SO4性に優れた肉盛用合金粉末を開発することを解決す
べき技術課題とする。
本発明のバルブ肉盛用合金粉末は、全体を100重量％と
した場合、クロム30〜40重量％、ニッケル15〜31重量
％、モリブデン７〜20重量％、炭素0.7〜2.2重量％、ケ
イ素1.5重量％以下、残部鉄と該不可避不純物としてア
ルミニウム、チタンが含まれる場合はそれぞれ0.1重量
％以下でありかつ粉末形態であり、耐酸化鉛腐食性とと
もに硫酸鉛を含む酸化鉛に対する耐食性に優れたことを
特徴とする。
した場合、クロム30〜40重量％、ニッケル15〜31重量
％、モリブデン７〜20重量％、炭素0.7〜2.2重量％、ケ
イ素1.5重量％以下、残部鉄と該不可避不純物としてア
ルミニウム、チタンが含まれる場合はそれぞれ0.1重量
％以下でありかつ粉末形態であり、耐酸化鉛腐食性とと
もに硫酸鉛を含む酸化鉛に対する耐食性に優れたことを
特徴とする。
特に、本発明の肉盛用合金粉末は、Fe-Cr-Ni系合金にモ
リブデンを７％以上、好ましくは10％以上添加すること
および不可避不純物としてAl、Tiが含まれる場合はそれ
ぞれ0.1重量％以下であることに特徴があり、これによ
り、必要な高温硬さを維持し、かつ耐PbO性および耐PbO
＋PbSO4性のいずれにも優れた合金とすることができ、
かつ粉末肉盛法に好適となる。
リブデンを７％以上、好ましくは10％以上添加すること
および不可避不純物としてAl、Tiが含まれる場合はそれ
ぞれ0.1重量％以下であることに特徴があり、これによ
り、必要な高温硬さを維持し、かつ耐PbO性および耐PbO
＋PbSO4性のいずれにも優れた合金とすることができ、
かつ粉末肉盛法に好適となる。
本発明の合金組成を上記の通り限定した理由を以下に説
明する。
明する。
（Cr） Crは、Fe、Ni、Moと固溶して合金の基質となる初晶固溶
体を構成する。また、Crの一部はMoとともに炭素と結合
して、Cr、Moを主体とする複炭化物を形成する。本発明
の合金組成域では、この複炭化物は上記固溶体と共晶を
形成し、共晶組織中に存在する。したがって、Crは炭素
と共存して合金の硬さを向上させる働きを有する。さら
に、Crは耐PbO性および耐PbO＋PbSO4性の向上に重要な
寄与をする。すなわち、耐PbO性に対しては合金表面に
クロム酸化物を形成させ、また耐PbO＋PbSO4性に対して
は合金表面にクロム酸化物およびクロム硫化物を形成さ
せることによって、腐食の進行を防止する働きを有す
る。
体を構成する。また、Crの一部はMoとともに炭素と結合
して、Cr、Moを主体とする複炭化物を形成する。本発明
の合金組成域では、この複炭化物は上記固溶体と共晶を
形成し、共晶組織中に存在する。したがって、Crは炭素
と共存して合金の硬さを向上させる働きを有する。さら
に、Crは耐PbO性および耐PbO＋PbSO4性の向上に重要な
寄与をする。すなわち、耐PbO性に対しては合金表面に
クロム酸化物を形成させ、また耐PbO＋PbSO4性に対して
は合金表面にクロム酸化物およびクロム硫化物を形成さ
せることによって、腐食の進行を防止する働きを有す
る。
Crが30％以下では上記の作用が劣り、40％以上添加して
も上記の向上がなく、しかも合金の靱性が低下する傾向
があり好ましくない。
も上記の向上がなく、しかも合金の靱性が低下する傾向
があり好ましくない。
以上の理由から、Crの添加量は30〜40％と限定した。
（Ni） Niは、基質の固溶体中に固溶して、合金の靱性向上と高
温硬さの維持に寄与する。Ni配合量に対する合金のビッ
カース硬さの関係線図を第１図に示す。また、NiはCrと
共存して耐PbO性を向上させる働きを有する。これは、
合金表面に形成される前述のクロム酸化物被膜がNiの存
在により、より緻密でかつ合金との密着が強固になるた
めである。
温硬さの維持に寄与する。Ni配合量に対する合金のビッ
カース硬さの関係線図を第１図に示す。また、NiはCrと
共存して耐PbO性を向上させる働きを有する。これは、
合金表面に形成される前述のクロム酸化物被膜がNiの存
在により、より緻密でかつ合金との密着が強固になるた
めである。
Ni量に対する耐PbO性および耐PbO＋PbSO4性（Ni量と腐
食減量の関係線図）を第２図に示す。Niが15％以下では
耐PbO性を向上させる効果が少なく、31％以上添加して
も、その効果の向上は期待できないばかりか、Niの多量
添加は、耐PbO＋PbSO4性を劣化させる傾向がある。これ
は合金表面に低融点のニッケル硫化物が生成し、腐食が
促進されるためである。したがって、Niを多量に添加す
ることは好ましくない。
食減量の関係線図）を第２図に示す。Niが15％以下では
耐PbO性を向上させる効果が少なく、31％以上添加して
も、その効果の向上は期待できないばかりか、Niの多量
添加は、耐PbO＋PbSO4性を劣化させる傾向がある。これ
は合金表面に低融点のニッケル硫化物が生成し、腐食が
促進されるためである。したがって、Niを多量に添加す
ることは好ましくない。
以上の理由から、Niの添加量は15〜31％と限定した。
（Mo） Moは、基質の固溶体中に固溶し、合金を強化すると同時
に合金の靱性を向上させる。またCrとともに炭素と結合
し、Cr、Moの複炭化物を形成し、合金の高温硬さを向上
させる働きを有する。さらに、Moは耐PbO性を向上さ
せ、特に耐PbO＋PbSO4性の向上に重要な寄与をする。す
なわち、合金表面に前述のクロム酸化物、クロム硫化物
とともにモリブデン硫化物を形成させることにより、腐
食の進行を阻止する働きを有する。
に合金の靱性を向上させる。またCrとともに炭素と結合
し、Cr、Moの複炭化物を形成し、合金の高温硬さを向上
させる働きを有する。さらに、Moは耐PbO性を向上さ
せ、特に耐PbO＋PbSO4性の向上に重要な寄与をする。す
なわち、合金表面に前述のクロム酸化物、クロム硫化物
とともにモリブデン硫化物を形成させることにより、腐
食の進行を阻止する働きを有する。
この耐PbO＋PbSO4性はMoが10％で最もよく、これより少
ない添加量では悪くなる傾向があり、Ni添加量と関係す
るもののほぼ７％以下で一つの限界がある。したがっ
て、Moが７％以下では耐PbO＋PbSO4性が低下し、目的と
する合金が得られない。また、20％以上添加すると、合
金の硬さが高くなり、靱性が低下するので好ましくな
い。
ない添加量では悪くなる傾向があり、Ni添加量と関係す
るもののほぼ７％以下で一つの限界がある。したがっ
て、Moが７％以下では耐PbO＋PbSO4性が低下し、目的と
する合金が得られない。また、20％以上添加すると、合
金の硬さが高くなり、靱性が低下するので好ましくな
い。
以上の理由から、Moの添加量は７〜20％と限定した。
（Ｃ） Ｃの炭素は、基質のFe-Niを主体とする固溶体中に一部
固溶し、基質の強化と硬さを高めるが、大部分はCr、Mo
を主体とする複炭化物を形成し、基質固溶体との共晶複
炭化物となる。したがって、炭素は合金の硬さを高め、
耐摩耗性を向上させるとともに、合金の融点を下げる働
きを有する。
固溶し、基質の強化と硬さを高めるが、大部分はCr、Mo
を主体とする複炭化物を形成し、基質固溶体との共晶複
炭化物となる。したがって、炭素は合金の硬さを高め、
耐摩耗性を向上させるとともに、合金の融点を下げる働
きを有する。
炭素が0.7％以下ではその働きが少なく、2.2％を超える
と、複炭化物が増え、過共晶となりCr,Moの複炭化物が
初晶として晶出するため、合金の靱性が低下するので好
ましくない。
と、複炭化物が増え、過共晶となりCr,Moの複炭化物が
初晶として晶出するため、合金の靱性が低下するので好
ましくない。
以上の理由から、炭素の添加量は0.7〜2.2％と限定し
た。
た。
（Si） Siは、通常、脱酸剤として添加されるものであるが、本
発明の合金にあっては、Siを1.5％以上添加すると、Fe-
Niを主体とする基質固溶体とMo珪化物との低融点の共晶
組織を形成することにより、合金の靱性を低下させる。
発明の合金にあっては、Siを1.5％以上添加すると、Fe-
Niを主体とする基質固溶体とMo珪化物との低融点の共晶
組織を形成することにより、合金の靱性を低下させる。
以上の理由から、Siの添加量は1.5％以下に限定した。
（不可避不純物） 本発明の合金は粉末肉盛用として用いることができる。
この場合、粉末肉盛用合金の特性としての粉末肉盛用、
すなわち、粉末肉盛時の付着率、ビードの形状、肉盛層
中の欠陥などが問題となる。
この場合、粉末肉盛用合金の特性としての粉末肉盛用、
すなわち、粉末肉盛時の付着率、ビードの形状、肉盛層
中の欠陥などが問題となる。
本発明者等は、本発明の合金組成に含まれる種々の不可
避不純物について検討した結果、粉末の裏面酸化による
酸素（Ｏ）量は0.2％以下が好ましいことがわかった。
さらに脱酸剤として添加されるMn、Al、Tiは各々0.1％
以下であることが好ましいことがわかった。酸素が0.2
％Mn、Al、Tiが各々0.1％を超えるときその合金粉末で
形成した肉盛ビード形状にムラが生じ、ときには肉盛層
中に欠陥が生じることがある。さらに、これらMn、Al、
Tiなどの活性な金属が各々0.1％以上混入すると、耐PbO
性において、前述の合金表面に形成されるクロム酸化物
の保護被膜にも影響をおよぼす。すなわち、このクロム
酸化物の保護被膜は、Mn、Al、Tiなどの酸化物を含むク
ロム酸化物保護被膜となり、これにより、該保護被膜自
身の緻密性および該保護被膜と合金との密着性が劣るこ
ととなり、十分な保護被膜効果がえられない。その結
果、合金の耐PbO性を劣化させることになる。
避不純物について検討した結果、粉末の裏面酸化による
酸素（Ｏ）量は0.2％以下が好ましいことがわかった。
さらに脱酸剤として添加されるMn、Al、Tiは各々0.1％
以下であることが好ましいことがわかった。酸素が0.2
％Mn、Al、Tiが各々0.1％を超えるときその合金粉末で
形成した肉盛ビード形状にムラが生じ、ときには肉盛層
中に欠陥が生じることがある。さらに、これらMn、Al、
Tiなどの活性な金属が各々0.1％以上混入すると、耐PbO
性において、前述の合金表面に形成されるクロム酸化物
の保護被膜にも影響をおよぼす。すなわち、このクロム
酸化物の保護被膜は、Mn、Al、Tiなどの酸化物を含むク
ロム酸化物保護被膜となり、これにより、該保護被膜自
身の緻密性および該保護被膜と合金との密着性が劣るこ
ととなり、十分な保護被膜効果がえられない。その結
果、合金の耐PbO性を劣化させることになる。
以上の様に、不可避不純物として含まれるMn、Al、Tiを
各々0.1％以下とした場合、耐PbO性により優れ、粉末肉
盛法に好適な合金組成となる。
各々0.1％以下とした場合、耐PbO性により優れ、粉末肉
盛法に好適な合金組成となる。
以下、本発明の肉盛用合金組成を実施例により説明す
る。
る。
通常の溶解法により、それぞれ第１表に示される成分組
成となるように配合して溶解した本発明の実施例合金組
成、および比較例としての従来合金組成について、常温
硬さ、高温硬さ、耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性、粉末肉盛
性についての試験をおこない、その結果を第１表に示
す。
成となるように配合して溶解した本発明の実施例合金組
成、および比較例としての従来合金組成について、常温
硬さ、高温硬さ、耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性、粉末肉盛
性についての試験をおこない、その結果を第１表に示
す。
なお、第１表に示す実施例の合金組成３、５、６、16、
17および18さらに比較例の合金組成４、５の高温硬さの
データ、耐PbO性のデータおよび耐PbO＋PbSO4性のデー
タを用いて、ニッケル含有量と高温硬さとの関係、ニッ
ケル含有量と耐PbO性および耐PbO＋PbSO4性試験時の腐
食減量との関係をそれぞれ第１図、および第２図に示し
た。
17および18さらに比較例の合金組成４、５の高温硬さの
データ、耐PbO性のデータおよび耐PbO＋PbSO4性のデー
タを用いて、ニッケル含有量と高温硬さとの関係、ニッ
ケル含有量と耐PbO性および耐PbO＋PbSO4性試験時の腐
食減量との関係をそれぞれ第１図、および第２図に示し
た。
各測定方法および試験方法は以下の通りである。
（１）常温硬さ試験 本実施例合金組成および比較例合金組成を電気炉でアル
ゴンガス雰囲気溶解し、内径15mmの黒鉛鋳型（底部に冷
し金使用）に鋳造し、これを15mmφ×10mmに切断したも
のを試験片とした。試験法は、ビッカース硬度計（荷重
20kg重）を用い、試験片の急冷部（冷し金と接した部
分）でおこなった。
ゴンガス雰囲気溶解し、内径15mmの黒鉛鋳型（底部に冷
し金使用）に鋳造し、これを15mmφ×10mmに切断したも
のを試験片とした。試験法は、ビッカース硬度計（荷重
20kg重）を用い、試験片の急冷部（冷し金と接した部
分）でおこなった。
（２）高温硬さ 上記（１）で用いた試験片を高温ビッカース硬度計（荷
重5kg重）を用いて、700℃でビッカース硬さを測定し
た。
重5kg重）を用いて、700℃でビッカース硬さを測定し
た。
（３）耐PbO性試験 本実施例合金組成および比較例合金組成を電気炉でアル
ゴンガス雰囲気溶解し、ガラス管（内径5mmφ）に吸引
鋳造し、これを5mm×20mmに切断したものを試験片とし
た。試験法は、この試験片を920℃に加熱したPbO（30
g）中に１時間浸漬させ、浸漬後の腐食減量を測定し
た。
ゴンガス雰囲気溶解し、ガラス管（内径5mmφ）に吸引
鋳造し、これを5mm×20mmに切断したものを試験片とし
た。試験法は、この試験片を920℃に加熱したPbO（30
g）中に１時間浸漬させ、浸漬後の腐食減量を測定し
た。
（４）耐PbO＋PbSO4性試験 上記（３）と同じ試験片を用いた。この試験法は、試験
片を900℃に加熱したPbO＋40重量％PbSO4（30g）中に１
時間浸漬させ、浸漬後の腐食減量を測定した。
片を900℃に加熱したPbO＋40重量％PbSO4（30g）中に１
時間浸漬させ、浸漬後の腐食減量を測定した。
（５）粉末肉盛試験 本実施例合金組成および比較例合金組成を通常のガスア
トマイズで粉末となし、80〜350メッシュの粉末をプラ
ズマ粉末肉盛装置を用い、第２表に示す溶接条件でSUH3
5母材（50W×100l ×10t）に肉盛し、その時の母材との濡れ性、ビード形
状から評価した。
トマイズで粉末となし、80〜350メッシュの粉末をプラ
ズマ粉末肉盛装置を用い、第２表に示す溶接条件でSUH3
5母材（50W×100l ×10t）に肉盛し、その時の母材との濡れ性、ビード形
状から評価した。
（６）実機台上耐久試験およびその結果 第１表に示す本実施例合金組成３および比較例合金組成
１を通常のガスアトマイズで粉末となし、80〜350メッ
シュの粉末をプラズマ粉末肉盛装置を用いて、第３表に
示す溶接条件でSUH35バルブ素形材（傘径φ43mm）に肉
盛した後、所定の寸法、形状に仕上げて、本実施例合金
組成３を肉盛したバルブおよび比較例合金組成１を肉盛
したバルブをそれぞれ成形した。なお、使用した実施例
合金組成３の粉末の酸素量は750ppmであった。
１を通常のガスアトマイズで粉末となし、80〜350メッ
シュの粉末をプラズマ粉末肉盛装置を用いて、第３表に
示す溶接条件でSUH35バルブ素形材（傘径φ43mm）に肉
盛した後、所定の寸法、形状に仕上げて、本実施例合金
組成３を肉盛したバルブおよび比較例合金組成１を肉盛
したバルブをそれぞれ成形した。なお、使用した実施例
合金組成３の粉末の酸素量は750ppmであった。
総排気量2.5L、直列６気筒のガソリンエンジンの第１〜
３気筒に上記本実施例合金組成３を肉盛したバルブ、第
４〜６気筒に上記比較例合金組成１を肉盛したバルブを
搭載し、第４表に示す試験条件にて実機台上耐久試験を
おこなった。耐久試験終了後の本実施例合金組成３を肉
盛したバルブのフェース面の摩耗量は８〜12μｍ、フェ
ース面の腐食深さは2.5μｍであった。一方比較例合金
組成１を肉盛したバルブのフェース面の摩耗量は10〜21
μｍ、フェース面の腐食深さは23μｍで実施例に比べて
摩耗量および腐食は大きかった。
３気筒に上記本実施例合金組成３を肉盛したバルブ、第
４〜６気筒に上記比較例合金組成１を肉盛したバルブを
搭載し、第４表に示す試験条件にて実機台上耐久試験を
おこなった。耐久試験終了後の本実施例合金組成３を肉
盛したバルブのフェース面の摩耗量は８〜12μｍ、フェ
ース面の腐食深さは2.5μｍであった。一方比較例合金
組成１を肉盛したバルブのフェース面の摩耗量は10〜21
μｍ、フェース面の腐食深さは23μｍで実施例に比べて
摩耗量および腐食は大きかった。
（評価） 第１表からわかるように、本発明の実施例合金組成は、
常温でのビッカース硬さがHv390-590で、700℃でのビッ
カース硬さがいずれもHv300以上であり、優れた高温硬
さを有している。また、本発明の実施例合金組成は、92
0℃に加熱したPbOおよび900℃に加熱したPbO＋40重量％
PbSO4中に浸漬した時の腐食減量がともに100mg/cm2・hr
以下であり、優れた耐腐食性を有している。さらに、本
発明の実施例合金組成を粉末状として肉盛した場合、肉
盛作業性には何ら問題なく、付着率も90％以上で、肉盛
層中の欠陥も認められなかった。また、実機台上耐久試
験の結果からもわかるように、本発明の実施例合金組成
を粉末肉盛したエンジンバルブは耐摩耗性、および耐蝕
性（耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性）に優れ、高性能エンジ
ンの過酷な使用条件を十分満足する性能を有しているも
のである。
常温でのビッカース硬さがHv390-590で、700℃でのビッ
カース硬さがいずれもHv300以上であり、優れた高温硬
さを有している。また、本発明の実施例合金組成は、92
0℃に加熱したPbOおよび900℃に加熱したPbO＋40重量％
PbSO4中に浸漬した時の腐食減量がともに100mg/cm2・hr
以下であり、優れた耐腐食性を有している。さらに、本
発明の実施例合金組成を粉末状として肉盛した場合、肉
盛作業性には何ら問題なく、付着率も90％以上で、肉盛
層中の欠陥も認められなかった。また、実機台上耐久試
験の結果からもわかるように、本発明の実施例合金組成
を粉末肉盛したエンジンバルブは耐摩耗性、および耐蝕
性（耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性）に優れ、高性能エンジ
ンの過酷な使用条件を十分満足する性能を有しているも
のである。
一方、第１表からもわかるように、比較例合金組成は、
その構成部分のうちのいずれかの成分含有量が本発明の
範囲から外れると、本発明の実施例合金組成に比べて前
記特性のうち少なくともいずれかの特性が劣ったものに
なることがわかる。
その構成部分のうちのいずれかの成分含有量が本発明の
範囲から外れると、本発明の実施例合金組成に比べて前
記特性のうち少なくともいずれかの特性が劣ったものに
なることがわかる。
Moの添加量が本発明の範囲外にある比較例６（Mo5.2
％）と比較例７（Mo24.6％）は実施例１（Mo7.2％）、
実施例７（Mo7.0％）、実施例９（Mo20.0％）に比べて
耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性が劣る。したがって、Moの添
加量を特定した臨界的意義があることがわかる。
％）と比較例７（Mo24.6％）は実施例１（Mo7.2％）、
実施例７（Mo7.0％）、実施例９（Mo20.0％）に比べて
耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性が劣る。したがって、Moの添
加量を特定した臨界的意義があることがわかる。
また、Moが７〜20％の範囲内であってもNiが15〜31％の
範囲外であると比較例４および比較例５に示すように耐
PbO性、耐PbO＋PbSO4性が劣る。比較例４では耐PbO＋Pb
SO4性はやや悪い程度ですんでいるが耐PbO性がかなり劣
る。さらにNiの添加量に臨界的意義があることは、実施
例１（Ni15.3％）、実施例５（Ni15.2％）、実施例17
（Ni29.6％）、実施例18（Ni30.8％）のNiを含む場合が
耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性が良好であることで示され
る。なお、Niの場合も同様にNiの添加量が15〜31％の範
囲であってもMoの量が７〜20％の範囲にないと上記の効
果は得られない。
範囲外であると比較例４および比較例５に示すように耐
PbO性、耐PbO＋PbSO4性が劣る。比較例４では耐PbO＋Pb
SO4性はやや悪い程度ですんでいるが耐PbO性がかなり劣
る。さらにNiの添加量に臨界的意義があることは、実施
例１（Ni15.3％）、実施例５（Ni15.2％）、実施例17
（Ni29.6％）、実施例18（Ni30.8％）のNiを含む場合が
耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性が良好であることで示され
る。なお、Niの場合も同様にNiの添加量が15〜31％の範
囲であってもMoの量が７〜20％の範囲にないと上記の効
果は得られない。
比較例６、比較例12は特開昭59-153872号で示された組
成の合金であるが、表１に示すように耐PbO性はまずま
ずのレベルを有しているが、耐PbO＋PbSO4性については
何ら考慮されていないため、かなり悪いことがわかる。
成の合金であるが、表１に示すように耐PbO性はまずま
ずのレベルを有しているが、耐PbO＋PbSO4性については
何ら考慮されていないため、かなり悪いことがわかる。
さらに、不可避不純物としてのMn,Al、Tiについては、
実施例15と比較例13との比較でわかるように、Mn,Alが
0.1以下の実施例に比べMnが0.35、Alが3.8の比較例は耐
PbO性が著しく低下し、耐PbO＋PbSO4性も悪い。加え
て、粉末肉盛性も低下している。
実施例15と比較例13との比較でわかるように、Mn,Alが
0.1以下の実施例に比べMnが0.35、Alが3.8の比較例は耐
PbO性が著しく低下し、耐PbO＋PbSO4性も悪い。加え
て、粉末肉盛性も低下している。
したがって、本実施例からNiが15〜31％、Moが７〜20％
としたことの相乗効果として初めて耐PbO＋PbSO4性が向
上し耐PbO性との両立が可能となった。また、不可避不
純物としてのMn,Al、Tiも、本発明の限定値以下である
ことが特に耐PbO性を保持することおよび粉末肉盛性を
維持するのに必要である。
としたことの相乗効果として初めて耐PbO＋PbSO4性が向
上し耐PbO性との両立が可能となった。また、不可避不
純物としてのMn,Al、Tiも、本発明の限定値以下である
ことが特に耐PbO性を保持することおよび粉末肉盛性を
維持するのに必要である。
また、実機台上耐久試験の結果からもわかるように、比
較例合金組成１を肉盛したバルブは、耐摩耗性および耐
蝕性に劣っている。なお、比較例合金組成３は本発明の
実施例合金組成と同等の特性を有しているが、これは、
比較例合金組成３において成分含有量が本発明の範囲を
外れているのはCrの41.2％のみであり、本発明のCr含有
量の上限を40％とした理由がCrをそれ以上添加しても高
温硬さ、耐蝕性の効果の向上が望め無いことにあるから
である。
較例合金組成１を肉盛したバルブは、耐摩耗性および耐
蝕性に劣っている。なお、比較例合金組成３は本発明の
実施例合金組成と同等の特性を有しているが、これは、
比較例合金組成３において成分含有量が本発明の範囲を
外れているのはCrの41.2％のみであり、本発明のCr含有
量の上限を40％とした理由がCrをそれ以上添加しても高
温硬さ、耐蝕性の効果の向上が望め無いことにあるから
である。
〔発明の効果〕 以上詳細したように、本発明の肉盛用合金粉末は、高温
硬さに優れ、安価で、しかも耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性
に優れている。さらに粉末肉盛性も良好であり、本発明
の合金粉末を肉盛したエキゾーストバルブは高性能自動
車エンジンの過酷な使用条件にも充分に耐える優れた効
果を有する。
硬さに優れ、安価で、しかも耐PbO性、耐PbO＋PbSO4性
に優れている。さらに粉末肉盛性も良好であり、本発明
の合金粉末を肉盛したエキゾーストバルブは高性能自動
車エンジンの過酷な使用条件にも充分に耐える優れた効
果を有する。
第１図はニッケル含有量と700℃におけるビッカース硬
さとの関係を示すグラフ、第２図はニッケル含有量と耐
PbO性および耐PbO＋PbSO4性試験時の腐食減量との関係
を示すグラフである。
さとの関係を示すグラフ、第２図はニッケル含有量と耐
PbO性および耐PbO＋PbSO4性試験時の腐食減量との関係
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 原嗣 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 完一 京都府八幡市八幡北浦８番地 (72)発明者 永井 省三 京都府京都市山科区栗栖野華ノ木町７番地 (72)発明者 日高 謙介 京都府京都市左京区岩倉忠在地町６番地 (56)参考文献 特開 昭64−57998（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−38998（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】全体を100重量％とした場合、クロム30〜4
0重量％、ニッケル15〜31重量％、モリブデン７〜20重
量％、炭素0.7〜2.2重量％、ケイ素1.5重量％以下、残
部鉄と不可避不純物とからなり、該不可避不純物として
アルミニウム、チタンが含まれる場合は、それぞれ0.1
重量％以下であり、かつ粉末形態であり、耐酸化鉛腐食
性とともに硫酸鉛を含む酸化鉛に対する耐食性に優れた
ことを特徴とするバルブ肉盛用合金粉末。 - 【請求項２】該不可避不純物としてマンガンが含まれる
場合は、0.1重量％以下であることを特徴とするバルブ
肉盛用合金粉末。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE68912689T DE68912689T2 (de) | 1988-07-30 | 1989-07-25 | Legierung zum Aufpanzern von Ventilen. |
| EP89307568A EP0357216B1 (en) | 1988-07-30 | 1989-07-25 | Alloy for building up valve |
| US07/385,075 US4948559A (en) | 1988-07-30 | 1989-07-26 | Alloy for building up valve |
| US07/428,293 US5019338A (en) | 1988-07-30 | 1989-10-26 | Alloy for building JP valve |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19188888 | 1988-07-30 | ||
| JP63-191888 | 1988-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02117797A JPH02117797A (ja) | 1990-05-02 |
| JPH0780063B2 true JPH0780063B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=16282122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1179422A Expired - Fee Related JPH0780063B2 (ja) | 1988-07-30 | 1989-07-12 | バルブ肉盛用合金粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780063B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2673593B2 (ja) * | 1990-01-30 | 1997-11-05 | トヨタ自動車株式会社 | 吸気用肉盛エンジンバルブ |
| CN117448541B (zh) * | 2023-09-27 | 2026-01-16 | 江西宝顺昌超合金股份有限公司 | 一种Ni30高温合金及其热处理方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58120767A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-18 | Mitsubishi Metal Corp | 内燃機関のエンジンバルブおよび同バルブシ−トヨ用Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金 |
| JPS6147219A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-07 | Mitsuboshi Belting Ltd | 注型ナイロンパイプの製造法 |
| JPS626631A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-13 | Daiki Sangyo Kk | 循環式乾燥機における椎茸乾燥法 |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP1179422A patent/JPH0780063B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02117797A (ja) | 1990-05-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |