JPH108223A - 焼結合金製接合型バルブシートおよび接合型バルブシート用焼結合金材の製造方法 - Google Patents
焼結合金製接合型バルブシートおよび接合型バルブシート用焼結合金材の製造方法Info
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- JPH108223A JPH108223A JP16146796A JP16146796A JPH108223A JP H108223 A JPH108223 A JP H108223A JP 16146796 A JP16146796 A JP 16146796A JP 16146796 A JP16146796 A JP 16146796A JP H108223 A JPH108223 A JP H108223A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 伸び特性に優れかつ耐久性に優れた接合型バ
ルブシートおよび焼結合金材の製造方法を提案する。 【解決手段】 Ｃ、Cr、Mo、CuおよびNi、Co、Ｗ、Ｖ含
有量を制御し、さらに基地組織を粒状パーライトとし、
基地組織中に微細炭化物を析出させ、焼結空孔をCuまた
は銅合金で溶浸、またはCuで封孔した組織とする。焼結
温度からの冷却または、溶浸処理温度からの冷却、また
は熱処理加熱温度からの冷却を4.5 ℃/min以下の冷却速
度で650 ℃以下まで冷却その後空冷する。
ルブシートおよび焼結合金材の製造方法を提案する。 【解決手段】 Ｃ、Cr、Mo、CuおよびNi、Co、Ｗ、Ｖ含
有量を制御し、さらに基地組織を粒状パーライトとし、
基地組織中に微細炭化物を析出させ、焼結空孔をCuまた
は銅合金で溶浸、またはCuで封孔した組織とする。焼結
温度からの冷却または、溶浸処理温度からの冷却、また
は熱処理加熱温度からの冷却を4.5 ℃/min以下の冷却速
度で650 ℃以下まで冷却その後空冷する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用のバル
ブシートに関し、とくにシリンダヘッドに接合できる焼
結合金製バルブシートに関する。
ブシートに関し、とくにシリンダヘッドに接合できる焼
結合金製バルブシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】バルブシートは、燃焼ガスのシールとバ
ルブを冷却する役割を担ってエンジンのシリンダヘッド
に圧入されて使用されてきた。焼結合金は、合金粉末を
配合混練して金型に充填し圧縮成形したのち、所定の温
度、雰囲気中で焼結したものであり、通常の溶製法では
得難い合金が容易に製造できる。また、機能の複合化が
容易なため独特な機能を付与した部品の製造も可能であ
り、多孔質材や難加工材などの製造や、形の複雑な機械
部品の製造に適している。近年、耐摩耗性が要求される
バルブシートにこの焼結合金が適用されている。
ルブを冷却する役割を担ってエンジンのシリンダヘッド
に圧入されて使用されてきた。焼結合金は、合金粉末を
配合混練して金型に充填し圧縮成形したのち、所定の温
度、雰囲気中で焼結したものであり、通常の溶製法では
得難い合金が容易に製造できる。また、機能の複合化が
容易なため独特な機能を付与した部品の製造も可能であ
り、多孔質材や難加工材などの製造や、形の複雑な機械
部品の製造に適している。近年、耐摩耗性が要求される
バルブシートにこの焼結合金が適用されている。
【０００３】例えば、特開昭59-25959号公報には、Ｃ、
Ni、Cr、Mo、Ｗ、Coを多量に含み、基地組織中にＣ−Cr
−Ｗ−Co−Fe粒子とFe−Mo粒子の硬質粒子が分散し、連
続空孔が銅合金にて溶浸されたバルブシート用焼結合金
材が開示されている。このバルブシート用焼結合金材
は、強度および剛性に優れ、かつ耐摩耗性に優れたバル
ブシートとして、成形・焼結後油焼入れ焼戻し処理によ
り製品化され、圧入によりシリンダヘッドに組み入れら
れ使用されている。
Ni、Cr、Mo、Ｗ、Coを多量に含み、基地組織中にＣ−Cr
−Ｗ−Co−Fe粒子とFe−Mo粒子の硬質粒子が分散し、連
続空孔が銅合金にて溶浸されたバルブシート用焼結合金
材が開示されている。このバルブシート用焼結合金材
は、強度および剛性に優れ、かつ耐摩耗性に優れたバル
ブシートとして、成形・焼結後油焼入れ焼戻し処理によ
り製品化され、圧入によりシリンダヘッドに組み入れら
れ使用されている。
【０００４】しかし、最近では、自動車の高速化・軽量
化等の要望から、内燃エンジンでは、多バルブ化が進ん
でおり、各気筒には複数の吸・排気ポートが近接して配
置されている。このような最近の傾向から、バルブ間の
距離を狭くしたり、吸・排気ポート径を大きくする等の
設計の自由度を確保したり、あるいは、バルブ・バルブ
シートの熱引け性を良くし熱負荷の軽減を図る等の目的
で、シリンダヘッドにバルブシートを接合する接合型バ
ルブシートが考えられている。
化等の要望から、内燃エンジンでは、多バルブ化が進ん
でおり、各気筒には複数の吸・排気ポートが近接して配
置されている。このような最近の傾向から、バルブ間の
距離を狭くしたり、吸・排気ポート径を大きくする等の
設計の自由度を確保したり、あるいは、バルブ・バルブ
シートの熱引け性を良くし熱負荷の軽減を図る等の目的
で、シリンダヘッドにバルブシートを接合する接合型バ
ルブシートが考えられている。
【０００５】しかしながら、上記したような従来のバル
ブシート用焼結合金材を接合型バルブシートに適用する
と、バルブシートを接合するとき、あるいは、エンジン
の運転時に、バルブシートにクラック（亀裂）が発生
し、バルブシートのシール性が低下するという問題があ
り、量産化されなかった。このクラックの発生は、圧入
型のバルブシートに比較し、接合型バルブシートでは寸
法形状が小さく、抵抗溶接時あるいはエンジン運転時の
応力に耐えられないためであった。
ブシート用焼結合金材を接合型バルブシートに適用する
と、バルブシートを接合するとき、あるいは、エンジン
の運転時に、バルブシートにクラック（亀裂）が発生
し、バルブシートのシール性が低下するという問題があ
り、量産化されなかった。このクラックの発生は、圧入
型のバルブシートに比較し、接合型バルブシートでは寸
法形状が小さく、抵抗溶接時あるいはエンジン運転時の
応力に耐えられないためであった。
【０００６】このような問題に対し、例えば、特開平7-
189628号公報には、Cu基合金またはオーステナイト基地
鉄系合金を抵抗溶接によりシリンダヘッドに接合されて
なる接合型バルブシートが提案されている。しかし、こ
のバルブシートは、接合時、あるいは運転時にクラック
が発生しないが、高価な合金元素を含んでおり経済的に
不利であること、あるいはさらに、強度、剛性が低いこ
と、また、耐摩耗性が劣るという問題があった。
189628号公報には、Cu基合金またはオーステナイト基地
鉄系合金を抵抗溶接によりシリンダヘッドに接合されて
なる接合型バルブシートが提案されている。しかし、こ
のバルブシートは、接合時、あるいは運転時にクラック
が発生しないが、高価な合金元素を含んでおり経済的に
不利であること、あるいはさらに、強度、剛性が低いこ
と、また、耐摩耗性が劣るという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題点を有利に解決し、接合型バルブシートとしてもクラ
ックが発生しない、伸び特性に優れかつ耐久性に優れた
接合型バルブシートおよび焼結合金材の製造方法を提案
することを目的とする。
題点を有利に解決し、接合型バルブシートとしてもクラ
ックが発生しない、伸び特性に優れかつ耐久性に優れた
接合型バルブシートおよび焼結合金材の製造方法を提案
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、銅溶浸に
よって封孔処理を施した鉄系焼結合金材は、バルブシー
ト用として強度、熱伝導率の点で最適であるという考え
で、上記課題を解決するために、鉄系焼結合金材につい
て鋭意検討した結果、従来の鉄系焼結合金材は、銅を溶
浸した延性・靱性の低い材料であり、接合時に発生する
多大な熱応力（引張応力）に耐えられず、クラックを生
じるが、しかし、材料の伸びを1.0 ％以上とすることが
できれば、鉄系焼結合金材でも接合時にクラックが発生
しないことを見い出し、本発明を構成した。
よって封孔処理を施した鉄系焼結合金材は、バルブシー
ト用として強度、熱伝導率の点で最適であるという考え
で、上記課題を解決するために、鉄系焼結合金材につい
て鋭意検討した結果、従来の鉄系焼結合金材は、銅を溶
浸した延性・靱性の低い材料であり、接合時に発生する
多大な熱応力（引張応力）に耐えられず、クラックを生
じるが、しかし、材料の伸びを1.0 ％以上とすることが
できれば、鉄系焼結合金材でも接合時にクラックが発生
しないことを見い出し、本発明を構成した。
【０００９】本発明は、重量％で、Ｃ：0.5 〜2.0 ％、
Cr:3.0〜20.0％、Cu：4.0 〜20.0％を含み、残部がFeお
よび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出し
た粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封
孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなること
を特徴とする焼結合金製接合型バルブシートである。ま
た、本発明は、重量％で、Ｃ：0.5 〜2.0 ％、Cr:3.0〜
20.0％、Cu：4.0 〜20.0％およびNi：0.1 〜4.3 ％、M
o：0.1 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3 ％のうちから選ばれ
た１種または２種以上を含み、残部がFeおよび不可避的
不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した粒状パーラ
イト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔され、また
はCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを特徴とする
焼結合金製接合型バルブシートである。
Cr:3.0〜20.0％、Cu：4.0 〜20.0％を含み、残部がFeお
よび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出し
た粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封
孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなること
を特徴とする焼結合金製接合型バルブシートである。ま
た、本発明は、重量％で、Ｃ：0.5 〜2.0 ％、Cr:3.0〜
20.0％、Cu：4.0 〜20.0％およびNi：0.1 〜4.3 ％、M
o：0.1 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3 ％のうちから選ばれ
た１種または２種以上を含み、残部がFeおよび不可避的
不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した粒状パーラ
イト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔され、また
はCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを特徴とする
焼結合金製接合型バルブシートである。
【００１０】また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.5 〜1.
7 ％、Mo：2.0 〜8.0 ％、Cu：4.0〜20.0％を含み、残
部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物
が析出した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔
がCuで封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されて
なることを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートで
ある。
7 ％、Mo：2.0 〜8.0 ％、Cu：4.0〜20.0％を含み、残
部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物
が析出した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔
がCuで封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されて
なることを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートで
ある。
【００１１】また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.5 〜1.
7 ％、Mo：2.0 〜8.0 ％、Cu：4.0〜20.0％およびNi：
0.1 〜4.3 ％、Cr：0.1 〜3.0 ％未満、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上を含み、残部
がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が
析出した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔が
Cuで封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてな
ることを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートであ
る。
7 ％、Mo：2.0 〜8.0 ％、Cu：4.0〜20.0％およびNi：
0.1 〜4.3 ％、Cr：0.1 〜3.0 ％未満、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上を含み、残部
がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が
析出した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔が
Cuで封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてな
ることを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートであ
る。
【００１２】また、本発明は、重量％で、Ｃ：0.5 〜1.
7 ％、Mo：4.3 超〜8.0 ％、Cu：4.0 〜20.0％およびN
i：0.1 〜4.3 ％、Cr：3.0 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上を含み、残部
がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が
析出した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔が
Cuで封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてな
ることを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートであ
る。
7 ％、Mo：4.3 超〜8.0 ％、Cu：4.0 〜20.0％およびN
i：0.1 〜4.3 ％、Cr：3.0 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上を含み、残部
がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が
析出した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔が
Cuで封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてな
ることを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートであ
る。
【００１３】また、本発明は、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Cr：
1.0 〜5.0 ％、Mo：2.0 〜6.0 ％、Ｗ：2.0 〜7.0 ％、
Ｖ：1.0 〜4.0 ％、Cu：4.0 〜20.0％を含み、残部がFe
および不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出
した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで
封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなるこ
とを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートである。
1.0 〜5.0 ％、Mo：2.0 〜6.0 ％、Ｗ：2.0 〜7.0 ％、
Ｖ：1.0 〜4.0 ％、Cu：4.0 〜20.0％を含み、残部がFe
および不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出
した粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで
封孔され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなるこ
とを特徴とする焼結合金製接合型バルブシートである。
【００１４】また、本発明は、上記した各組成となるよ
うにCu粉を含み配合した原料粉末を、混合し圧縮成形し
た圧粉体を加熱焼結し焼結体として、加熱温度から冷却
するに際し、あるいはさらに前記焼結体をＡc3あるいは
Ａcm変態点以上1200℃以下の温度に加熱したのち冷却す
るに際し、4.5 ℃/min以下の冷却速度で650 ℃以下まで
冷却し、ついで空冷することを特徴とする接合型バルブ
シート用焼結合金材の製造方法である。
うにCu粉を含み配合した原料粉末を、混合し圧縮成形し
た圧粉体を加熱焼結し焼結体として、加熱温度から冷却
するに際し、あるいはさらに前記焼結体をＡc3あるいは
Ａcm変態点以上1200℃以下の温度に加熱したのち冷却す
るに際し、4.5 ℃/min以下の冷却速度で650 ℃以下まで
冷却し、ついで空冷することを特徴とする接合型バルブ
シート用焼結合金材の製造方法である。
【００１５】また、本発明は、Cu粉を含まず上記した各
組成となるように配合した原料粉末を、混合し圧縮成形
し、加熱焼結した焼結体を、溶浸用CuまたはCu合金とと
もにCuまたはCu合金の融点以上に加熱し、空孔にCuまた
はCu合金を溶浸させるCu溶浸処理を施したのち加熱温度
から冷却するに際し、あるいはさらにＡc3あるいはＡ cm
変態点以上1200℃以下の温度に加熱したのち冷却するに
際し、4.5 ℃/min以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却
し、ついで空冷することを特徴とする接合型バルブシー
ト用焼結合金材の製造方法である。
組成となるように配合した原料粉末を、混合し圧縮成形
し、加熱焼結した焼結体を、溶浸用CuまたはCu合金とと
もにCuまたはCu合金の融点以上に加熱し、空孔にCuまた
はCu合金を溶浸させるCu溶浸処理を施したのち加熱温度
から冷却するに際し、あるいはさらにＡc3あるいはＡ cm
変態点以上1200℃以下の温度に加熱したのち冷却するに
際し、4.5 ℃/min以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却
し、ついで空冷することを特徴とする接合型バルブシー
ト用焼結合金材の製造方法である。
【００１６】また、本発明は、前記焼結体を、溶浸用銅
合金とともにＡC3あるいはＡcm変態点以上でかつ銅合金
の融点以上1200℃以下の温度に加熱し、銅合金の溶浸処
理と熱処理用加熱とを同時に行ってもよい。
合金とともにＡC3あるいはＡcm変態点以上でかつ銅合金
の融点以上1200℃以下の温度に加熱し、銅合金の溶浸処
理と熱処理用加熱とを同時に行ってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明では、焼結合金材の伸びを
1.0 ％以上と、伸び特性を向上させるために、焼結合金
材の組織を粒状パーライト組織とし、さらに、微細炭化
物を基地組織中に析出させる。そのために、成分組成
と、熱処理条件を限定している。また、焼結空孔はCuま
たは銅合金で溶浸、またはCuで封孔される。
1.0 ％以上と、伸び特性を向上させるために、焼結合金
材の組織を粒状パーライト組織とし、さらに、微細炭化
物を基地組織中に析出させる。そのために、成分組成
と、熱処理条件を限定している。また、焼結空孔はCuま
たは銅合金で溶浸、またはCuで封孔される。
【００１８】つぎに、本発明のバルブシート用焼結合金
材の成分組成について説明する。析出させる微細炭化物
により、成分組成の限定範囲は異なる。まず、第１に、
Cr炭化物を主に析出させる場合について説明する。 Ｃ：0.5 〜2.0 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、2.0 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜2.0
％の範囲とした。なお、好ましくは0.5 〜1.7 ％であ
る。より好ましくは1.0 〜1.5 ％である。
材の成分組成について説明する。析出させる微細炭化物
により、成分組成の限定範囲は異なる。まず、第１に、
Cr炭化物を主に析出させる場合について説明する。 Ｃ：0.5 〜2.0 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、2.0 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜2.0
％の範囲とした。なお、好ましくは0.5 〜1.7 ％であ
る。より好ましくは1.0 〜1.5 ％である。
【００１９】Cr：3.0 〜20.0％ Crは、炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素であ
り、3.0 ％未満では、その効果が認められない。20.0％
を超えると、炭化物量が過多となり、伸び特性が劣化す
る。このため、Crは、より好ましくは8.0 〜17.0％であ
る。 Cu：4.0 〜20.0％ Cuは、遊離Cu相として基地中に析出し、あるいはさらに
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
り、3.0 ％未満では、その効果が認められない。20.0％
を超えると、炭化物量が過多となり、伸び特性が劣化す
る。このため、Crは、より好ましくは8.0 〜17.0％であ
る。 Cu：4.0 〜20.0％ Cuは、遊離Cu相として基地中に析出し、あるいはさらに
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
【００２０】また、粉末の混合時にはCu粉を混合せず、
焼結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuま
たは銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶
浸して添加してもよい。 Ni：0.1 〜4.3 ％、Mo：0.1 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上 Ni、Mo、Coは主として基地を強化するために添加でき
る。
焼結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuま
たは銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶
浸して添加してもよい。 Ni：0.1 〜4.3 ％、Mo：0.1 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上 Ni、Mo、Coは主として基地を強化するために添加でき
る。
【００２１】Niは、基地に固溶して基地を強化し、耐熱
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Moは基地中に固溶し基地を強化する元素であ
り、0.1 ％未満ではその効果が少なく、また4.3 ％を超
えると基地強化の効果は飽和し、それ以上の効果は期待
できないため、経済的に不利となる。Moは、より好まし
くは0.5 〜2.0 ％である。
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Moは基地中に固溶し基地を強化する元素であ
り、0.1 ％未満ではその効果が少なく、また4.3 ％を超
えると基地強化の効果は飽和し、それ以上の効果は期待
できないため、経済的に不利となる。Moは、より好まし
くは0.5 〜2.0 ％である。
【００２２】Coは、基地に固溶して基地を強化し、耐熱
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Coは、より好ましくは0.5 〜2.0 ％である。本
発明は、上記合金元素のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有する。
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Coは、より好ましくは0.5 〜2.0 ％である。本
発明は、上記合金元素のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有する。
【００２３】本発明のバルブシート用焼結合金材は残部
は実質的にFeである。つぎに、Mo炭化物を主に析出させ
る場合について説明する。 Ｃ：0.5 〜1.7 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、1.7 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜1.7
％の範囲とした。なお、好ましくは1.0 〜1.5 ％であ
る。
は実質的にFeである。つぎに、Mo炭化物を主に析出させ
る場合について説明する。 Ｃ：0.5 〜1.7 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、1.7 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜1.7
％の範囲とした。なお、好ましくは1.0 〜1.5 ％であ
る。
【００２４】Mo：2.0 〜8.0 ％ Moは基地中に固溶し基地を強化するとともに、炭化物を
形成し、耐摩耗性を向上させる元素であり、2.0 ％未満
では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性が劣化する。ま
た8.0 ％を超えると炭化物の析出量が多くなるすぎ、強
度が高くなりすぎ伸びが不足する。Moは、より好ましく
は3.0 〜6.0 ％である。
形成し、耐摩耗性を向上させる元素であり、2.0 ％未満
では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性が劣化する。ま
た8.0 ％を超えると炭化物の析出量が多くなるすぎ、強
度が高くなりすぎ伸びが不足する。Moは、より好ましく
は3.0 〜6.0 ％である。
【００２５】Cu：4.0 〜20.0％ Cuは、遊離Cu相として基地中に析出し、あるいはさらに
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
【００２６】また、粉末混合時にはCu粉を混合せず、焼
結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuまた
は銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶浸
して添加してもよい。 Ni：0.1 〜4.3 ％、Cr：0.1 〜3.0 ％未満、Co：0.1 〜
4.3 ％のうちから選ばれた１種または２種以上 Ni、Cr、Coは主として基地を強化するために添加でき
る。
結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuまた
は銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶浸
して添加してもよい。 Ni：0.1 〜4.3 ％、Cr：0.1 〜3.0 ％未満、Co：0.1 〜
4.3 ％のうちから選ばれた１種または２種以上 Ni、Cr、Coは主として基地を強化するために添加でき
る。
【００２７】Niは、基地に固溶して基地を強化し、耐熱
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Crは基地中に固溶し基地を強化する元素であ
り、0.1 ％未満ではその効果が少なく、また3.0 ％以上
では基地強化の効果は飽和し、それ以上の効果は期待で
きないため、経済的に不利となる。Crは、より好ましく
は0.5 〜2.0 ％である。
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Crは基地中に固溶し基地を強化する元素であ
り、0.1 ％未満ではその効果が少なく、また3.0 ％以上
では基地強化の効果は飽和し、それ以上の効果は期待で
きないため、経済的に不利となる。Crは、より好ましく
は0.5 〜2.0 ％である。
【００２８】Coは、基地に固溶して基地を強化し、耐熱
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Coは、より好ましくは0.5 〜2.0 ％である。本
発明は、上記合金元素のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有する。
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Coは、より好ましくは0.5 〜2.0 ％である。本
発明は、上記合金元素のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有する。
【００２９】本発明のバルブシート用焼結合金材は残部
は実質的にFeである。つぎに、Mo炭化物を主として析出
させ、あるいはさらにCr炭化物を複合して析出させる場
合について説明する。 Ｃ：0.5 〜1.7 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、1.7 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜1.7
％の範囲とした。なお、好ましくは1.0 〜1.5 ％であ
る。
は実質的にFeである。つぎに、Mo炭化物を主として析出
させ、あるいはさらにCr炭化物を複合して析出させる場
合について説明する。 Ｃ：0.5 〜1.7 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、1.7 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜1.7
％の範囲とした。なお、好ましくは1.0 〜1.5 ％であ
る。
【００３０】Mo：4.3 超〜8.0 ％ Moは基地中に固溶し基地を強化するとともに、炭化物を
形成し、耐摩耗性を向上させる元素であり、4.3 ％以下
では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性が劣化する。ま
た8.0 ％を超えると炭化物の析出量が多くなるすぎ、強
度が高くなりすぎ伸びが不足する。Moは、より好ましく
は5.0 〜7.0 ％である。
形成し、耐摩耗性を向上させる元素であり、4.3 ％以下
では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性が劣化する。ま
た8.0 ％を超えると炭化物の析出量が多くなるすぎ、強
度が高くなりすぎ伸びが不足する。Moは、より好ましく
は5.0 〜7.0 ％である。
【００３１】Cu：4.0 〜20.0％ Cuは、遊離Cu相として基地中に析出し、あるいはさらに
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
【００３２】また、粉末混合時にはCu粉を混合せず、焼
結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuまた
は銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶浸
して添加してもよい。 Ni：0.1 〜4.3 ％、Cr：3.0 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上 Ni、Coは主として基地を強化するために添加できる。
結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuまた
は銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶浸
して添加してもよい。 Ni：0.1 〜4.3 ％、Cr：3.0 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3
％のうちから選ばれた１種または２種以上 Ni、Coは主として基地を強化するために添加できる。
【００３３】Niは、基地に固溶して基地を強化し、耐熱
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Coは、基地に固溶して基地を強化し、耐熱性を
向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が少な
く、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和し、そ
れ以上の効果は期待できないため、経済的に不利とな
る。Coは、より好ましくは0.5 〜2.0 ％である。
性を向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が
少なく、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和
し、それ以上の効果は期待できないため、経済的に不利
となる。Coは、基地に固溶して基地を強化し、耐熱性を
向上させる元素であり、0.1 ％未満ではその効果が少な
く、また4.3 ％を超えると基地強化の効果は飽和し、そ
れ以上の効果は期待できないため、経済的に不利とな
る。Coは、より好ましくは0.5 〜2.0 ％である。
【００３４】Cr：3.0 〜4.3 ％ Crは、Moと同様に炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させ
る元素であり、3.0 ％未満では、その効果が認められな
い。4.3 ％を超えると、全体として炭化物量が過多とな
り、伸び特性が劣化する。Crは、より好ましくは3.5 〜
4.0 ％である。本発明は、上記合金元素のうちから選ば
れた１種または２種以上を含有する。
る元素であり、3.0 ％未満では、その効果が認められな
い。4.3 ％を超えると、全体として炭化物量が過多とな
り、伸び特性が劣化する。Crは、より好ましくは3.5 〜
4.0 ％である。本発明は、上記合金元素のうちから選ば
れた１種または２種以上を含有する。
【００３５】本発明のバルブシート用焼結合金材は残部
は実質的にFeである。つぎに、Mo炭化物、Cr炭化物、Ｗ
炭化物、Ｖ炭化物あるいはそれらの複合炭化物を複合し
て析出させる場合について説明する。 Ｃ：0.5 〜1.7 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、1.7 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜1.7
％の範囲とした。なお、好ましくは1.0 〜1.5 ％であ
る。
は実質的にFeである。つぎに、Mo炭化物、Cr炭化物、Ｗ
炭化物、Ｖ炭化物あるいはそれらの複合炭化物を複合し
て析出させる場合について説明する。 Ｃ：0.5 〜1.7 ％ Ｃは、基地を所定の組織、硬さに調整するため、あるい
は、さらに炭化物を形成するために必要な元素であり、
0.5 ％未満では焼結が進行せず、炭化物析出量が少なく
耐摩耗性が劣化する。また、1.7 ％を超えると液相焼結
となり炭化物析出量が過多となり、また伸び特性が劣化
し、寸法精度も低下する。このため、Ｃは、0.5 〜1.7
％の範囲とした。なお、好ましくは1.0 〜1.5 ％であ
る。
【００３６】Mo：2.0 〜6.0 ％ Moは基地中に固溶し基地を強化するとともに、炭化物を
形成し、耐摩耗性を向上させる元素であり、2.0 ％未満
では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性が劣化する。ま
た6.0 ％を超えると炭化物の析出量が多くなるすぎ、強
度が高くなりすぎ伸びが不足する。Moは、より好ましく
は3.0 〜5.0 ％である。
形成し、耐摩耗性を向上させる元素であり、2.0 ％未満
では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性が劣化する。ま
た6.0 ％を超えると炭化物の析出量が多くなるすぎ、強
度が高くなりすぎ伸びが不足する。Moは、より好ましく
は3.0 〜5.0 ％である。
【００３７】Cr：1.0 〜5.0 ％ Crは、基地中に固溶し基地を強化するとともに、Moと同
様に炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素であ
り、1.0 ％未満では、その効果が認められない。5.0 ％
を超えると、全体として炭化物量が過多となり、伸び特
性が劣化する。Crは、より好ましくは2.0 〜4.0 ％であ
る。
様に炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素であ
り、1.0 ％未満では、その効果が認められない。5.0 ％
を超えると、全体として炭化物量が過多となり、伸び特
性が劣化する。Crは、より好ましくは2.0 〜4.0 ％であ
る。
【００３８】Cu：4.0 〜20.0％ Cuは、遊離Cu相として基地中に析出し、あるいはさらに
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
空孔に析出して封孔することにより伸び特性を向上させ
る。Cuが4.0 ％未満では、遊離Cu相が析出しないため、
伸びが1.0 ％未満となり、バルブシート接合時にクラッ
クが発生する。また、20％を超えると析出する遊離Cu相
が粗大化するため、強度が低下する。このため、Cuは4.
0 〜20％の範囲とした。CuはCu粉あるいは銅合金粉とし
て、鉄粉等に混合して添加してもよい。
【００３９】また、粉末混合時にはCu粉を混合せず、焼
結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuまた
は銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶浸
して添加してもよい。 Ｗ：2.0 〜7.0 ％ Ｗは、炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素であ
り、2.0 ％未満では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性
が劣化する。また7.0 ％を超えると炭化物の析出量が多
くなりすぎ、強度が高くなりすぎ伸びが不足する。Ｗ
は、より好ましくは3.0 〜6.0 ％である。
結時に圧粉体上、あるいは熱処理時に焼結体上にCuまた
は銅合金を載荷して、Cuまたは銅合金を焼結空孔に溶浸
して添加してもよい。 Ｗ：2.0 〜7.0 ％ Ｗは、炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素であ
り、2.0 ％未満では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性
が劣化する。また7.0 ％を超えると炭化物の析出量が多
くなりすぎ、強度が高くなりすぎ伸びが不足する。Ｗ
は、より好ましくは3.0 〜6.0 ％である。
【００４０】Ｖ：1.0 〜4.0 ％ Ｖは、炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素であ
り、1.0 ％未満では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性
が劣化する。また4.0 ％を超えると炭化物の析出量が多
くなりすぎ、強度が高くなりすぎ伸びが不足する。Ｗ
は、より好ましくは1.5 〜3.0 ％である。
り、1.0 ％未満では炭化物の析出量が少なく、耐摩耗性
が劣化する。また4.0 ％を超えると炭化物の析出量が多
くなりすぎ、強度が高くなりすぎ伸びが不足する。Ｗ
は、より好ましくは1.5 〜3.0 ％である。
【００４１】本発明のバルブシート用焼結合金材は残部
は実質的にFeである。本発明においては、すべて、ベー
スとなる鉄粉は、アトマイズ鉄粉あるいは還元鉄粉等い
ずれの鉄粉も好適に適用できる。鉄粉には予め合金元素
を予合金させてもよい。本発明のバルブシート用焼結合
金材を得るには、純鉄粉に、あるいは純鉄粉にNi、Co、
Cr、Mo、Ｗ、Ｖ等の単粉を混合するか、純鉄粉にＣ、N
i、Co、Cr、Mo、Ｗ、Ｖ等を予合金した合金鉄粉に、あ
るいはCu粉または銅合金粉を、Ｃ粉とともに上記した組
成になるように配合し混練する。なお、潤滑材としてス
テアリン酸亜鉛等を配合してもよい。
は実質的にFeである。本発明においては、すべて、ベー
スとなる鉄粉は、アトマイズ鉄粉あるいは還元鉄粉等い
ずれの鉄粉も好適に適用できる。鉄粉には予め合金元素
を予合金させてもよい。本発明のバルブシート用焼結合
金材を得るには、純鉄粉に、あるいは純鉄粉にNi、Co、
Cr、Mo、Ｗ、Ｖ等の単粉を混合するか、純鉄粉にＣ、N
i、Co、Cr、Mo、Ｗ、Ｖ等を予合金した合金鉄粉に、あ
るいはCu粉または銅合金粉を、Ｃ粉とともに上記した組
成になるように配合し混練する。なお、潤滑材としてス
テアリン酸亜鉛等を配合してもよい。
【００４２】次に、これら粉末を金型に充填し、成形プ
レスにより圧縮・成形し圧粉体とする。ついで、圧粉体
を焼結させて焼結体を得る。焼結条件は、圧粉体を保護
雰囲気中で1100〜1200℃の温度範囲に加熱し焼結される
のが望ましい。1100℃未満では、焼結拡散が不十分であ
り、1200℃を超えると、基地の過拡散が生じ耐摩耗性が
劣化する。
レスにより圧縮・成形し圧粉体とする。ついで、圧粉体
を焼結させて焼結体を得る。焼結条件は、圧粉体を保護
雰囲気中で1100〜1200℃の温度範囲に加熱し焼結される
のが望ましい。1100℃未満では、焼結拡散が不十分であ
り、1200℃を超えると、基地の過拡散が生じ耐摩耗性が
劣化する。
【００４３】Cu粉または銅合金粉を混合しない焼結体の
場合には、さらに、溶浸用銅合金とともに銅合金の融点
以上に加熱し、空孔に銅合金を溶浸させる溶浸処理を施
す。この溶浸処理は後述する焼結体の熱処理と同時に行
っても構わない。本発明では、上記組成の焼結体を溶浸
処理を施したのちあるいは溶浸処理を施さず、焼結体の
ままバルブシートに加工できる。
場合には、さらに、溶浸用銅合金とともに銅合金の融点
以上に加熱し、空孔に銅合金を溶浸させる溶浸処理を施
す。この溶浸処理は後述する焼結体の熱処理と同時に行
っても構わない。本発明では、上記組成の焼結体を溶浸
処理を施したのちあるいは溶浸処理を施さず、焼結体の
ままバルブシートに加工できる。
【００４４】また、焼結体をさらに、加熱し冷却する熱
処理を施してもよい。熱処理の加熱温度は、焼結体のＡ
c3あるいはＡcm変態点以上、1200℃以下とする。加熱温
度がＡc3あるいはＡcm変態点未満では、伸び特性の優れ
た粒状パーライト組織が得られず、焼戻しマルテンサイ
ト＋パーライト組織となり伸び値の向上が望めない。ま
た、1200℃を超えると、結晶粒が粗大化し、さらに硬質
粒子、基地の過拡散が生じ延性・靱性、耐摩耗性が劣化
する。このようなことから、熱処理の加熱温度はＡc3あ
るいはＡcm変態点以上好ましくは1200℃以下とする。好
ましくは、750 ℃以上1200℃以下である。なお、溶浸処
理を施す場合には、焼結体を、加熱時に溶浸用銅合金と
ともに銅合金の融点以上に加熱し溶浸処理を同時に行っ
ても良い。
処理を施してもよい。熱処理の加熱温度は、焼結体のＡ
c3あるいはＡcm変態点以上、1200℃以下とする。加熱温
度がＡc3あるいはＡcm変態点未満では、伸び特性の優れ
た粒状パーライト組織が得られず、焼戻しマルテンサイ
ト＋パーライト組織となり伸び値の向上が望めない。ま
た、1200℃を超えると、結晶粒が粗大化し、さらに硬質
粒子、基地の過拡散が生じ延性・靱性、耐摩耗性が劣化
する。このようなことから、熱処理の加熱温度はＡc3あ
るいはＡcm変態点以上好ましくは1200℃以下とする。好
ましくは、750 ℃以上1200℃以下である。なお、溶浸処
理を施す場合には、焼結体を、加熱時に溶浸用銅合金と
ともに銅合金の融点以上に加熱し溶浸処理を同時に行っ
ても良い。
【００４５】本発明では、焼結合金材の伸びを1.0 ％以
上と、伸び特性を向上させるために、焼結合金材の組織
を粒状パーライト組織とする。そのために、焼結、溶浸
処理、熱処理時の冷却条件を制御する。上記したすべて
の加熱処理条件を制御する必要はなく、少なくとも最終
熱処理後の冷却を制御すれば十分である。最終加熱処理
が焼結の場合には、焼結時の加熱温度に加熱したのち、
4.5 ℃/min以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却しつい
で空冷する。
上と、伸び特性を向上させるために、焼結合金材の組織
を粒状パーライト組織とする。そのために、焼結、溶浸
処理、熱処理時の冷却条件を制御する。上記したすべて
の加熱処理条件を制御する必要はなく、少なくとも最終
熱処理後の冷却を制御すれば十分である。最終加熱処理
が焼結の場合には、焼結時の加熱温度に加熱したのち、
4.5 ℃/min以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却しつい
で空冷する。
【００４６】また、最終加熱処理がCu溶浸処理の場合に
は、Cu溶浸処理の加熱温度に加熱したのち、4.5 ℃/min
以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却し、ついで空冷す
る冷却とする。また、最終加熱処理が熱処理の場合に
は、熱処理の加熱温度に加熱したのち、4.5 ℃/min以下
の冷却速度で650 ℃以下まで冷却し、ついで空冷する。
は、Cu溶浸処理の加熱温度に加熱したのち、4.5 ℃/min
以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却し、ついで空冷す
る冷却とする。また、最終加熱処理が熱処理の場合に
は、熱処理の加熱温度に加熱したのち、4.5 ℃/min以下
の冷却速度で650 ℃以下まで冷却し、ついで空冷する。
【００４７】650 ℃以下までの冷却速度が4.5 ℃/minを
超える冷却速度では、伸び特性の優れた粒状パーライト
組織が得られず、マルテンサイト＋ベイナイト組織とな
り、高い伸び値が得られない。冷却速度の制御が650 ℃
を超える温度までの場合は、所定の伸び特性の優れた組
織が得られない。上記した熱処理を施したのち、必要に
応じ焼戻しを施してもよい。
超える冷却速度では、伸び特性の優れた粒状パーライト
組織が得られず、マルテンサイト＋ベイナイト組織とな
り、高い伸び値が得られない。冷却速度の制御が650 ℃
を超える温度までの場合は、所定の伸び特性の優れた組
織が得られない。上記した熱処理を施したのち、必要に
応じ焼戻しを施してもよい。
【００４８】上記した組成と上記した熱処理を組み合わ
せることにより、焼結合金材の伸び特性が向上し、本発
明の焼結合金材を接合型バルブシートに適用しても、ク
ラックの発生は見られない。また、本発明の焼結合金製
接合型バルブシートの少なくとも接合面に銅めっきを施
すことは、接合性を向上させるうえから好ましいことで
ある。
せることにより、焼結合金材の伸び特性が向上し、本発
明の焼結合金材を接合型バルブシートに適用しても、ク
ラックの発生は見られない。また、本発明の焼結合金製
接合型バルブシートの少なくとも接合面に銅めっきを施
すことは、接合性を向上させるうえから好ましいことで
ある。
【００４９】接合型バルブシートは、焼結合金材を所定
の形状に加工し、抵抗溶接、摩擦圧接、電子ビーム溶接
等によりシリンダヘッドに接合される。
の形状に加工し、抵抗溶接、摩擦圧接、電子ビーム溶接
等によりシリンダヘッドに接合される。
【００５０】
【実施例】まず、各接合型バルブシートの製造方法を説
明する。 （試験No.1およびNo.2）原料粉末として、Ｃ粉末、ステ
ンレス鋼粉末、およびCu粉末を配合し、さらにステアリ
ン酸亜鉛を配合し、混練した。これら混合原料粉末を圧
粉成形し、還元性雰囲気で1160℃、60min 焼結した。さ
らに、ついで、表１に示す加熱冷却条件で、これら焼結
体に熱処理を施した。
明する。 （試験No.1およびNo.2）原料粉末として、Ｃ粉末、ステ
ンレス鋼粉末、およびCu粉末を配合し、さらにステアリ
ン酸亜鉛を配合し、混練した。これら混合原料粉末を圧
粉成形し、還元性雰囲気で1160℃、60min 焼結した。さ
らに、ついで、表１に示す加熱冷却条件で、これら焼結
体に熱処理を施した。
【００５１】（試験No.3およびNo.4）原料粉末として、
Ｃ粉末、ステンレス鋼粉末、Ni粉、Co粉あるいはMo粉を
配合し、さらにステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。
これら混合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で1160
℃、60min 焼結し、この焼結体に溶浸用銅合金を載置し
1130℃、60min 溶浸処理を施した。さらに、ついで、表
１に示す加熱冷却条件で、これら焼結体に熱処理を施し
た。
Ｃ粉末、ステンレス鋼粉末、Ni粉、Co粉あるいはMo粉を
配合し、さらにステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。
これら混合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で1160
℃、60min 焼結し、この焼結体に溶浸用銅合金を載置し
1130℃、60min 溶浸処理を施した。さらに、ついで、表
１に示す加熱冷却条件で、これら焼結体に熱処理を施し
た。
【００５２】（試験No.5〜No.8）原料粉末として、Ｃ粉
末、Mo-Fe 合金アトマイズ粉末、Cu粉あるいはNi粉、低
Cr合金アトマイズ粉末、Co粉末を配合し、さらにステア
リン酸亜鉛を配合し、混練した。これら混合原料粉末を
圧粉成形し、還元性雰囲気で1160℃、60min 焼結した。
焼結温度からの冷却条件を表１に示す。
末、Mo-Fe 合金アトマイズ粉末、Cu粉あるいはNi粉、低
Cr合金アトマイズ粉末、Co粉末を配合し、さらにステア
リン酸亜鉛を配合し、混練した。これら混合原料粉末を
圧粉成形し、還元性雰囲気で1160℃、60min 焼結した。
焼結温度からの冷却条件を表１に示す。
【００５３】（試験No.9およびNo.10 ）原料粉末とし
て、Ｃ粉末、Mo-Fe 合金アトマイズ粉末、Ni粉、Co粉あ
るいはCr合金粉を配合し、さらにステアリン酸亜鉛を配
合し、混練した。これら混合原料粉末を圧粉成形し、還
元性雰囲気で1160℃、60min 焼結し、この焼結体に溶浸
用銅合金を載置し1130℃、60min 溶浸処理を施した。さ
らに、ついで、表１に示す加熱冷却条件で、これら焼結
体に熱処理を施した。
て、Ｃ粉末、Mo-Fe 合金アトマイズ粉末、Ni粉、Co粉あ
るいはCr合金粉を配合し、さらにステアリン酸亜鉛を配
合し、混練した。これら混合原料粉末を圧粉成形し、還
元性雰囲気で1160℃、60min 焼結し、この焼結体に溶浸
用銅合金を載置し1130℃、60min 溶浸処理を施した。さ
らに、ついで、表１に示す加熱冷却条件で、これら焼結
体に熱処理を施した。
【００５４】（試験No.11 およびNo.12 ）原料粉末とし
て、Ｃ粉末、ＳＫＨ５１鋼粉末、およびCu粉を配合し、
さらにステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。これら混
合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で1160℃、60mi
n 焼結した。さらに、ついで、表１に示す加熱冷却条件
で、これら焼結体に熱処理を施した。
て、Ｃ粉末、ＳＫＨ５１鋼粉末、およびCu粉を配合し、
さらにステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。これら混
合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で1160℃、60mi
n 焼結した。さらに、ついで、表１に示す加熱冷却条件
で、これら焼結体に熱処理を施した。
【００５５】上記した焼結体の組織を観察した。本発明
例の金属組織の例を図４に、そのスケッチ図を図５に示
す。図４（ａ）は、試験No.1の組織であり、図４（ｂ）
は、試験No.2の組織であり、図４（ｃ）は、試験No.11
の組織である。図５に示すスケッチ図で、Ａは粒状パー
ライト、Ｂは微細炭化物、ＣはCu相である。本発明例
は、いずれも基地組織が粒状パーライトＡであり、基地
組織中に微細炭化物Ｂが析出して、空孔はCu相Ｃにより
封孔（または溶浸）されている。
例の金属組織の例を図４に、そのスケッチ図を図５に示
す。図４（ａ）は、試験No.1の組織であり、図４（ｂ）
は、試験No.2の組織であり、図４（ｃ）は、試験No.11
の組織である。図５に示すスケッチ図で、Ａは粒状パー
ライト、Ｂは微細炭化物、ＣはCu相である。本発明例
は、いずれも基地組織が粒状パーライトＡであり、基地
組織中に微細炭化物Ｂが析出して、空孔はCu相Ｃにより
封孔（または溶浸）されている。
【００５６】上記した焼結体を引張試験を行い、伸びを
測定し、その結果を表１に示す。
測定し、その結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】本発明例の試験No.1〜No.3、No.5、No.6、
No.9、No.11 は、伸び値が１％以上と優れた伸び特性を
示しているが、本発明の範囲を外れる比較例の試験No.
4、No.7、No.8、No.10 、No.12 は、伸び値が１％未満
と低い。つぎに、上記処理を施された焼結体を、バルブ
シートに加工し、シリンダヘッド（材質：ＡＤＣ４）に
抵抗溶接により接合した。図１に抵抗溶接による接合方
法を示す。
No.9、No.11 は、伸び値が１％以上と優れた伸び特性を
示しているが、本発明の範囲を外れる比較例の試験No.
4、No.7、No.8、No.10 、No.12 は、伸び値が１％未満
と低い。つぎに、上記処理を施された焼結体を、バルブ
シートに加工し、シリンダヘッド（材質：ＡＤＣ４）に
抵抗溶接により接合した。図１に抵抗溶接による接合方
法を示す。
【００５９】図１（ａ）に示すように、バルブシート１
は、その突起部１ａがシリンダヘッド２のテーパ面２ａ
に当接するようにセットされ、電極３によりテーパ面２
ａとの間で矢印の方向に加圧され、続いて通電される。
シリンダヘッド２とバルブシート１との接合面およびそ
の近傍が溶融温度あるいはそれに近い温度まで加熱され
ると通電を遮断する。バルブシートより硬度の低いシリ
ンダヘッドが塑性変形して、図１（ｂ）に示すようにバ
ルブシート１がシリンダヘッド２に埋め込まれた状態で
接合される。
は、その突起部１ａがシリンダヘッド２のテーパ面２ａ
に当接するようにセットされ、電極３によりテーパ面２
ａとの間で矢印の方向に加圧され、続いて通電される。
シリンダヘッド２とバルブシート１との接合面およびそ
の近傍が溶融温度あるいはそれに近い温度まで加熱され
ると通電を遮断する。バルブシートより硬度の低いシリ
ンダヘッドが塑性変形して、図１（ｂ）に示すようにバ
ルブシート１がシリンダヘッド２に埋め込まれた状態で
接合される。
【００６０】接合後、バルブシートに発生したクラック
の有無を調査し、その結果を表１に示す。本発明例の試
験No.1〜No.3、No.5、No.6、No.9、No.11 には、クラッ
クの発生はみられなかった。本発明の範囲であれば、接
合型バルブシートに適用しても、接合時の熱応力によ
り、クラックを発生することはない。一方、本発明の範
囲をはずれた比較例の試験No.4、No.7、No.10 、No.12
には、クラックの発生がみられた。
の有無を調査し、その結果を表１に示す。本発明例の試
験No.1〜No.3、No.5、No.6、No.9、No.11 には、クラッ
クの発生はみられなかった。本発明の範囲であれば、接
合型バルブシートに適用しても、接合時の熱応力によ
り、クラックを発生することはない。一方、本発明の範
囲をはずれた比較例の試験No.4、No.7、No.10 、No.12
には、クラックの発生がみられた。
【００６１】ついで、上記熱処理した焼結体をバルブシ
ートに加工したのち、シリンダヘッドに接合された状態
と同じ状態にした接合型バルブシートについて、図２に
示すリグ試験機で、実機耐久試験と同等の温度、バルブ
叩かれ状況でリグ試験を実施し、バルブシートに発生す
るクラックの有無を調査し、表１に示す。試験条件は、
つぎのとおりである。
ートに加工したのち、シリンダヘッドに接合された状態
と同じ状態にした接合型バルブシートについて、図２に
示すリグ試験機で、実機耐久試験と同等の温度、バルブ
叩かれ状況でリグ試験を実施し、バルブシートに発生す
るクラックの有無を調査し、表１に示す。試験条件は、
つぎのとおりである。
【００６２】試験温度： 400℃（測温位置: 図３） 運転時間： 30 時間 カム回転数： 3000rpm バルブ回転数：10rpm 着座荷重：89 kg バルブ材質：ＳＵＨ３５（ステライトNo. ６盛金） リフト量： 7 mm 本発明例の試験No.1〜No.3、No.5、No.6、No.9、No.11
には、バルブシートにクラックの発生はみられない。一
方、本発明の範囲をはずれた比較例の試験No.8は、抵抗
溶接時にはクラックの発生がみられなかったが、リグ試
験ではクラックの発生がみられた。
には、バルブシートにクラックの発生はみられない。一
方、本発明の範囲をはずれた比較例の試験No.8は、抵抗
溶接時にはクラックの発生がみられなかったが、リグ試
験ではクラックの発生がみられた。
【００６３】本発明の範囲であれば、抵抗溶接による接
合時のみならず、エンジン運転中でもクラックの発生は
みられない。
合時のみならず、エンジン運転中でもクラックの発生は
みられない。
【００６４】
【発明の効果】本発明によれば、伸び特性に優れかつ耐
久性に優れた接合型バルブシートが得られ、接合時ある
いはエンジン運転中にもクラックを生じることがなく高
いシール性を維持することができるという効果が得られ
る。
久性に優れた接合型バルブシートが得られ、接合時ある
いはエンジン運転中にもクラックを生じることがなく高
いシール性を維持することができるという効果が得られ
る。
【図１】バルブシートのシリンダヘッドへの抵抗溶接に
よる接合方法を示す説明図である。
よる接合方法を示す説明図である。
【図２】リグ試験機の概略説明図である。
【図３】リグ試験における試験体の測温位置を示す説明
図である。
図である。
【図４】本発明例の接合型バルブシートの金属組織を示
す光学顕微鏡組織写真である。
す光学顕微鏡組織写真である。
【図５】図４のスケッチ図である。
１ バルブシート １ａ バルブシートの突起部 ２ シリンダヘッド ２ａ テーパ面 ３ 電極 Ａ 基地粒状パーライト Ｂ 微細炭化物 Ｃ Ｃｕ相
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｌ 3/02 Ｆ０１Ｌ 3/02 Ｆ
Claims (13)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：0.5 〜2.0 ％、Cr:3.0〜
20.0％、Cu：4.0 〜20.0％を含み、残部がFeおよび不可
避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した粒状パ
ーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔され、
またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを特徴と
する焼結合金製接合型バルブシート。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：0.5 〜2.0 ％、Cr:3.0〜
20.0％、Cu：4.0 〜20.0％およびNi：0.1 〜4.3 ％、M
o：0.1 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3 ％のうちから選ばれ
た１種または２種以上を含み、残部がFeおよび不可避的
不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した粒状パーラ
イト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔され、また
はCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを特徴とする
焼結合金製接合型バルブシート。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Mo：2.0
〜8.0 ％、Cu：4.0〜20.0％を含み、残部がFeおよび不
可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した粒状
パーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔さ
れ、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを特
徴とする焼結合金製接合型バルブシート。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Mo：2.0
〜8.0 ％、Cu：4.0〜20.0％およびNi：0.1 〜4.3 ％、C
r：0.1 〜3.0 ％未満、Co：0.1 〜4.3 ％のうちから選
ばれた１種または２種以上を含み、残部がFeおよび不可
避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した粒状パ
ーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔され、
またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを特徴と
する焼結合金製接合型バルブシート。 - 【請求項５】 重量％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Mo：4.3
超〜8.0 ％、Cu：4.0 〜20.0％およびNi：0.1 〜4.3
％、Cr：3.0 〜4.3 ％、Co：0.1 〜4.3 ％のうちから選
ばれた１種または２種以上を含み、残部がFeおよび不可
避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した粒状パ
ーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔され、
またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを特徴と
する焼結合金製接合型バルブシート。 - 【請求項６】 重量％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Cr：1.0
〜5.0 ％、Mo：2.0〜6.0 ％、Ｗ：2.0 〜7.0 ％、Ｖ：
1.0 〜4.0 ％、Cu：4.0 〜20.0％を含み、残部がFeおよ
び不可避的不純物からなり、かつ微細炭化物が析出した
粒状パーライト組織を有し、さらに焼結空孔がCuで封孔
され、またはCuまたはCu合金にて溶浸されてなることを
特徴とする焼結合金製接合型バルブシート。 - 【請求項７】 原料粉末を混合し圧縮成形した、重量％
で、Ｃ：0.5 〜2.0％、Cr:3.0〜20.0％、Cu：4.0 〜20.
0％を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる圧
粉体を加熱焼結し焼結体として、加熱温度から冷却する
に際し、あるいはさらに前記焼結体をＡc3あるいはＡcm
変態点以上1200℃以下の温度に加熱したのち冷却するに
際し、4.5 ℃/min以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却
し、ついで空冷することを特徴とする接合型バルブシー
ト用焼結合金材の製造方法。 - 【請求項８】 重量％で、Ｃ：0.5 〜2.0 ％、Cr:3.0〜
20.0％を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる
焼結体を、溶浸用CuまたはCu合金とともにCuまたはCu合
金の融点以上に加熱し、空孔にCuまたはCu合金を溶浸さ
せるCu溶浸処理を施したのち加熱温度から冷却するに際
し、あるいはさらにＡc3あるいはＡcm変態点以上1200℃
以下の温度に加熱したのち冷却するに際し、4.5 ℃/min
以下の冷却速度で650 ℃以下まで冷却し、ついで空冷す
ることを特徴とする接合型バルブシート用焼結合金材の
製造方法。 - 【請求項９】 前記圧粉体または前記焼結体が、重量％
で、Ｃ：0.5 〜2.0％、Cr:3.0〜20.0％、Cu：4.0 〜20.
0％およびNi：0.1 〜4.3 ％、Mo：0.1 〜4.3 ％、Co：
0.1 〜4.3 ％のうちから選ばれた１種または２種以上を
含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特
徴とする請求項７または８記載の接合型バルブシート用
焼結合金材の製造方法。 - 【請求項１０】 前記圧粉体または前記焼結体が、重量
％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Mo：2.0 〜8.0 ％、Cu：4.0
〜20.0％を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からな
ることを特徴とする請求項７または８記載の接合型バル
ブシート用焼結合金材の製造方法。 - 【請求項１１】 前記圧粉体または前記焼結体が、重量
％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Mo：2.0 〜8.0 ％、Cu：4.0
〜20.0％およびNi：0.1 〜4.3 ％、Cr：0.1〜3.0 ％未
満、Co：0.1 〜4.3 ％のうちから選ばれた１種または２
種以上を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする請求項７または８記載の接合型バルブ
シート用焼結合金材の製造方法。 - 【請求項１２】 前記圧粉体または前記焼結体が、重量
％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Mo：4.3 超〜8.0 ％、Cu：4.
0 〜20.0％およびNi：0.1 〜4.3 ％、Cr：3.0 〜4.3
％、Co：0.1 〜4.3 ％のうちから選ばれた１種または２
種以上を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする請求項７または８記載の接合型バルブ
シート用焼結合金材の製造方法。 - 【請求項１３】 前記圧粉体または前記焼結体が、重量
％で、Ｃ：0.5 〜1.7 ％、Cr：1.0 〜5.0 ％、Mo：2.0
〜6.0 ％、Ｗ：2.0 〜7.0 ％、Ｖ：1.0 〜4.0 ％、Cu：
4.0 〜20.0％を含み、残部がFeおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とする請求項７または８記載の接合型
バルブシート用焼結合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16146796A JP3758748B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 焼結合金製接合型バルブシートおよび接合型バルブシート用焼結合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16146796A JP3758748B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 焼結合金製接合型バルブシートおよび接合型バルブシート用焼結合金材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108223A true JPH108223A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3758748B2 JP3758748B2 (ja) | 2006-03-22 |
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ID=15735660
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|---|---|---|---|
| JP16146796A Expired - Fee Related JP3758748B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 焼結合金製接合型バルブシートおよび接合型バルブシート用焼結合金材の製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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