JPS6164856A

JPS6164856A - バルブシ−ト用鉄系焼結合金

Info

Publication number: JPS6164856A
Application number: JP18409684A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kadota; 門田　幸男; Akira Manabe; 明真鍋; Tetsuya Suganuma; 菅沼　徹哉; Naomi Omura; 大村　直巳; Toshio Morimoto; 森本　俊男
Original assignee: Japan Powder Metallurgy Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Fine Sinter Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-09-03
Filing date: 1984-09-03
Publication date: 1986-04-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は内燃機関に用いられるバルブシート用鉄系焼結
合金に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関用バルブシート、特に自動車用内燃機関のバル
ブシートには、ガソリン燃料の無鉛化によるパルブリセ
ツション防止のため種々の材料が提案されている。例え
ばＰｅＭｏ、Ｃｏ、　０を含有する耐摩耗性の良好な鉄
系焼結合金等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、近年、内燃機関に対する高性能化の要求
からバルブシートに対する要求もきびしくなり、耐熱性
、耐食性、耐摩耗性等のより以上の改善が望まれている
。これらの要望を解決するために高価な材料を大量に使
用することが考えられるがコスト高になる。

本発明は耐熱性、耐食性、耐摩耗性等に優れたバルブシ
ート用鉄系焼結合金を提供することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のバルブシート用鉄系焼結合金は、ａ）　　Ｏｒ
ｌＭｏ、　Ｖ及びＭｎからなる群から選ばれる元素１種
又は２種以上を１〜２０重量−含有する鉄基合金の１種
又は２種以上を素地材とし、全重量比で、ｂ）　　ａ１３〜２チ、ｃ）　　Ｃｏ　’５〜１５％。

ａ）　　ＭＯを６０〜７０重量−含有するＦｅＭｏ　３
〜１５チ。

及びｅ）焼結後Ｏｒ１Ｍｏ、Ｗ及びＶからなる群から選ばれ
る元素１種又は２種以上を晶出又は析出する硬さ）ｉｖ
８００〜１８００の炭化物を含有するＯｒ％Ｍｏ１Ｗ、
Ｖ、Ｃｏ及びＳｉのうちの１１又は２種以上を５〜４０
重量蝿及びＣを１５〜２重ＺＳ含有し、焼結楓の硬さが
Ｈｖ３００〜９００となる硬質鉄基合金の１種又は２種
以上　３〜６０チとからなり、ＦｅＭｏ及び硬質鉄基合金が焼結合金素地
中に均一に分散していることを特徴とする。

以下、本発明ｌこおいて俤は特記しない限り、重量％を
示す。

本発明において、素地としてＯｒ　６〜１８％を含有す
る鉄基合金、Ｃｒ　１〜５％、ＭｏｃＬ１〜１ｔｌＪ及
びＶα１〜１チを含有する鉄基合金及び／又はＯｒ　（
１５〜２　％　、　Ｍｏ　ＣＬｌ　〜１チ及びＭｕ　［
１１〜１　％を含有する鉄基合金を用いるのが好ましい
。

また、硬質鉄基合金として、ＭｏＱ、５〜６チ、Ｏｒ６
〜１８％、ＶＣＬ１〜１％、ＳｉＱ、１〜１％及び０（
Ｌ５〜２チを含有する鉄基合金、Ｍｏ　１〜１０チ、Ｏ
ｒ　１〜１０チ、Ｖｏ、５〜６１ｐ、Ｓｉ　（Ｌｌ　〜
１％、Ｗ１〜１０％　　及ヒＣｃＬ５〜２−を含有する
鉄基合金及び／又はＭｏＱ、５〜６チ、Ｏｒ　１５〜６
％　、　Ｖ　Ｃ１５〜６％、３ｉ１１１〜１％、Ｗ５〜
１５４−　Ｃｏ　５〜１５４　ＮびＣｒＬ５〜２チを含
有する鉄基合金を用いることが好ましい。

また、必要により、前記鉄系焼結合金にＰｂを１〜２０
チ溶浸することが好ましい。

以下、本発明で用いる各成分元素の限定理由について説
明する。

まず本発明の素地用鉄基合金について説明すると、Ｏｒ
、Ｍｏ、Ｖ及びＭｎからなる群から選ばれる元素１種又
は２種以上を１〜２０％含有する鉄基合金の１ｆｉ又は
２種以上を使用することにより、鉄素地の耐熱性、耐食
性の向上を計るもので、Ｏｒ　、　Ｍｏ、　Ｖ及びＭｎ
から選ばれる元素１種又は２種以上の添加が１チ未満で
は効果が少なく、一方２０チを越えても添加の割には効
果が向上しない。

Ｃ（炭素）は、焼結時遥こ鉄素地中に固溶、拡散し、焼
結を促進し、鉄素地の強化を計るためのもので、α３チ
未満のＣの添加ではその効果が見られず、２−を越えて
添加すると、Ｃが遊離黒鉛として素地中に残留する量が
多くなりすぎて素地の強度がかえって低下することから
、α３〜２チと限定した。

Ｃｏ　（コバルト）は焼結時に鉄素地中に固溶してこれ
を強化し、耐熱性の向上と高温強度を維持する効果があ
るが、５−未満のＣｏの添加ではその効果がみられず、
一方−Ｃｏを１５％を越えて添加してもそれ以上の添加
効果は得られず、逆ｌこ素地が軟化して摩耗が増加し、
またＣｏは高価なためＯｏを大量に添加することは経済
的に不利であることから、３〜１５１と限定した。

ＦｅＭｏ　（フェロモリブデン）は、Ｍｏを６０〜７０
チ含有した場合、ビッカース硬さ１（ｖ６ＤＯ〜１３０
０の硬さを有しており、素地中にＦｅＭｏの微細な硬質
粒子を分散させ、その敷石効果によって耐摩耗性を発揮
させるもので、ＦｅＭｏの添加が３嘩未満では耐摩耗成
分が少なすぎて耐摩耗性の効果が表れず、一方１５チを
越えてＦｅＭｏを添加すると耐摩耗成分が多くなりすぎ
て相手の部材を損傷させ、また切削加工を困難にするこ
とから、３〜１５チと限定した。

硬質鉄基合金は、素地中に一部拡散して素地の強化と耐
熱性を高める七ともｔこ、微＜ｍ＋こ分散する炭化物に
より耐摩耗性を発揮するもので、硬質鉄基合金の添加が
３％未満では上記効果が少なく、一方６０チを越えて添
加すると切削加工が困難ｌこなることから、５〜６０チ
と限定した。

ｐｂの溶浸は更にきびしい使用条件の場合に行い、Ｐｂ
ｔｒＳバルブとバルブシートとの接触部に介在し、ｐｂ
酸化物層を形成することにより潤滑剤として作用してバ
ルブ及びバルブシート相互の耐摩耗性を向上させるもの
で、Ｐｂ溶浸が１−未満ではＰｂ溶浸の効果が表れず、
２０−を越えるＰｂ溶浸では、焼結体のスケルトンが弱
化して、摩耗が増大することから１〜２０チと限定した
。

焼結体を製造するための混合粉末を成形する際の成形圧
は６〜７ｔ／−がよい。

また、成形体の焼結は還元性雰囲気中で１、１００〜１
，２５０’Ｏの温度Ｉこて３０〜６０分間加熱処理する
とよい。ｐｂを溶浸する場合、該焼結体をＰｂと接触さ
せて、再度、還元性雰囲気中で１．０００〜１．１００
°０の温度ｌこて３０〜６０分間加熱処理するとよい。

〔作用〕

本発明は、Ｏｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＭｎからなる群から選ば
゛れる元素１種又は２種以上を１〜２〇−含有する鉄基
合金の１種又は２種以上を素地とすることｌこより耐熱
性、耐食性を向上させ、炭素ｃＬ３〜２チの添加は素地
を強化し、Ｏｏ５〜１５チの添加は耐熱性の維持に効果
を示し、Ｍｏを６０〜７０チ含有するＦｅＭｏ　３〜１
５％の添加は耐摩耗性を向上させ、更にＦｅＭｏ以外の
鉄基合金からなる硬質粒子の１ａｉ又は２種以上を３〜
２〇−添加することは耐熱性、耐食性、耐摩耗性を向上
させるように作用する。また必要によりｐｂを１〜２０
チ溶浸させることは耐摩耗性及び潤滑性を向上させるこ
とができる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により説明する。

実施例表１１こ示す素地用合金粉末（−１００メツシユ）、Ｆ
ｅＭｏ粉末（−２００メツシユ）、Ｃｏ粉末（−１００
メツシユ）、Ｃ粉末（−５２５メツシユ）及び表２に示
す硬質鉄基合金粉末（−１００メツシユ）を表３に示す
組成により配合し、更にステアリン酸亜鉛をα５〜１−
加え、混合し、成形圧７ｔ／ｃｄで成形して成形体を作
製する。次いでこの成形体をアンモニア分解ガス雰囲気
中で１．１５０　’Ｏの温度にて４５分間焼結を行った
。

また、試料番号１０及び２０は得られた焼結体をアンモ
ニア分解ガス雰囲気中でＰｂ塊とともに再度１，０５０
°Ｃの温度にてＳＯ分間加熱してｐｂの溶浸を行った。

特開昭４８−９０９０７号公報に記載されているバルブ
シートを比較材とした。

これらの各材料の摩耗量、圧環強さ、全体硬さ及び硬質
粒子硬さを測定し、結果を表４に示す。摩耗量の測定は
、第１図に示すように試験片１を８４５０焼入れ焼もど
し材製のロータ２に押し付けばね３で押し付け、ロータ
２を回転させ１すべり速度ｒ：Ｌ５　浴／　８　ｅ　Ｃ
ｓ摩擦距離１００駕、最終荷重２−１Ｋｆの条件で行い
、第２図に示すように試験片１の摩耗幅４を摩耗量とし
た。

表１　素地用鉄基合金粉末組成表３　実施例組成表３（続き）実施例組成表４　実施例結果表４（続き）実施例結果表４に示した結果かられかるように、　ｂを溶浸してい
ない発明材の摩耗量は１．３２〜１．４９■であり、Ｐ
ｂを溶浸していない比較材の摩耗量の１．７７及びｌｏ
ｏｍに比べて少なく、Ｐｂ溶浸した比較材の摩耗量のｔ
５５ｍｍと同等か、それに近い摩耗量を示し、Ｐｂ溶浸
せずに従来のＰｂ溶浸したものに同等か、それに近い優
れた耐摩耗性が得られた。更にＰｂを溶浸した発明材の
摩耗量は１．１６及び１２６ｍで更に優れた耐摩耗性を
示している。

発明材の圧環強さは試料番号１０を除き、３９〜５８　
ｋ、ｇ　ｆ／鯵＊（６ｏｏ’ｃ）で試料番号２１の比較
材の５０ｋｇｆ／ｍ！　（６００’０）と同程度の値を
示した。

試料番号１０の発明材は圧環強さ８０　ｋｇｆ／ａｗ！
（６００°Ｃ）で比較材よりかなり優れていた。

〔発明の効果〕

本発明は、上記したような組成とすることにより、優れ
た耐熱性、耐食性及び耐摩耗性のバルブシート用鉄系焼
結合金を得ることができる。

そして本発明の鉄系焼結合金はｐｂを溶浸せずに、従来
のｐｂを溶浸したものとほぼ同等の優れた耐摩耗性を示
し、その結果、バルブシートからのｐｂによる環境汚染
の問題も生じない。更に、必要により、得られた焼結体
にｌ？ｂを溶浸することによって更に優れた耐摩耗性を
有するバルブシート用鉄系焼結合金を得るこさができる
。

更に成分組成によっては、従来と同程度の圧環強さのバ
ルブシートだけでなく、従来のバルブシートより優れた
圧環強さのバルブシートも得ることができる。

更に、Ｃｏ、　Ｍｏのような高価な材料を大量に使用し
なくても優れた耐摩耗性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で行った摩耗試験を示す模式
図、第２図は第１図の試験片の摩耗量を示す図を表す。図中、１・・・試験片、２・・・ａ−タ、３・・・押し付けば
ね、４・・・摩耗幅牙１図１１１．試験片２・・・ロータ３・・・１甲し付け（ｆね才２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ａ）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＭｎからなる群から選ば
れる元素１種又は２種以上を１〜２０重量％含有する鉄基合金の１種又は２種以上を素地材とし、全重量比で、ｂ）Ｃ０．３〜２％、ｃ）Ｃｏ３〜１５％、ｄ）Ｍｏを６０〜７０重量％含有するＦｅＭｏ３〜１５
％、及びｅ）焼結後Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶからなる群から選ばれ
る元素１種又は２種以上を晶出又は析出する硬さＨｖ８００〜１８００の炭化物を含有す
るＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃｏ及びＳｉのうちの１種又は
２種以上を５〜４０重量％及びＣを０．５〜２重量％含
有し、焼結後の硬さがＨｖ３００〜９００となる硬質鉄
基合金の１種又は２種以上３〜６０％とからなり、ＦｅＭｏ及び硬質鉄基合金が焼結合金素地
中に均一に分散していることを特徴とするバルブシート
用鉄系焼結合金。
（２）ａ）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ及びＭｎからなる群から選ば
れる元素１種又は２種以上を１〜２０重量％含有する鉄
基合金の１種又は２種以上を素地材とし、全重量比で、ｂ）Ｃ０．３〜２％、ｃ）Ｃｏ３〜１５％、ｄ）Ｍｏを６０〜７０重量％含有するＦｅＭｏ３〜１５
％、及びｅ）焼結後Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶからなる群から選ばれ
る元素１種又は２種以上を晶出又は析出する硬さＨｖ８００〜１８００の炭化物を含有す
るＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｃｏ及びＳｉのうちの１種又は
２種以上を５〜４０重量％及びＣを０．５〜２重量％含
有し、焼結後の硬さがＨｖ３００〜９００となる硬質鉄
基合金の１種又は２種以上３〜６０％、とからなり、ＦｅＭｏ及び硬質鉄合金が焼結合金素地中
に均一に分散してなる焼結合金に、Ｐｂを１〜２０重量
％溶浸せしめたことを特徴とするバルブシート用鉄系焼
結合金。