JPS63161144A - バルブシ−ト用鉄基焼結合金 - Google Patents
バルブシ−ト用鉄基焼結合金Info
- Publication number
- JPS63161144A JPS63161144A JP30524286A JP30524286A JPS63161144A JP S63161144 A JPS63161144 A JP S63161144A JP 30524286 A JP30524286 A JP 30524286A JP 30524286 A JP30524286 A JP 30524286A JP S63161144 A JPS63161144 A JP S63161144A
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- Japan
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- powder
- metal mold
- molybdenum
- wear resistance
- sintered alloy
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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。
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、内燃機関のバルブシート用焼結合金の改良に
係り、更に詳しくは、耐摩耗性の改良された比較的安価
なバルブシート用鉄基焼結合金に関する。
係り、更に詳しくは、耐摩耗性の改良された比較的安価
なバルブシート用鉄基焼結合金に関する。
（従来の技術と問題点）
近年、内燃機関の小型高出力化、無鉛ガソリンの使用に
伴い、従来にもまして高回転、高温、高面圧等の過酷な
条件が課せられバルブシートもより一層の耐摩耗性の向
上が要求されている。その上、過給器の採用によりバル
ブシートの受ける熱的、機械的負荷は更に増大の傾向に
ある。
伴い、従来にもまして高回転、高温、高面圧等の過酷な
条件が課せられバルブシートもより一層の耐摩耗性の向
上が要求されている。その上、過給器の採用によりバル
ブシートの受ける熱的、機械的負荷は更に増大の傾向に
ある。
内燃機関用バルブシートは、こうした内燃機関の趨勢に
対応するため、溶製材から焼結合金材に変換しつつある
。即ちバルブシートの耐摩耗性、高温強度、耐酸化性を
向上する目的で、クロム、ニッケル、コバルト、タング
ステン、モリブデン等の元素を合金用として添加し、或
いは基地に硬質相として分散させている。
対応するため、溶製材から焼結合金材に変換しつつある
。即ちバルブシートの耐摩耗性、高温強度、耐酸化性を
向上する目的で、クロム、ニッケル、コバルト、タング
ステン、モリブデン等の元素を合金用として添加し、或
いは基地に硬質相として分散させている。
しかしながら、こうした合金元素の添加によって、耐摩
耗性は改善され向上するものの、コストの高騰をもたら
すという欠点がある。又こうした合金元素の添加が、そ
れに見合うだけの効果があるかどうかについては不明の
点が多い。
耗性は改善され向上するものの、コストの高騰をもたら
すという欠点がある。又こうした合金元素の添加が、そ
れに見合うだけの効果があるかどうかについては不明の
点が多い。
従来、耐摩耗性に優れている焼結合金製バルブシートが
使用に供せられており、バルブシート用焼結合金の一部
にモリブデンを含む材料が使われているが、モリブデン
はフェロモリブデン粒子として添加され、硬質粒子とし
て使われていた。このような使われ方をした場合には、
モリブデンが基地鉄中に拡散しにくいこともあって、フ
ェロモリブデン粒子の周囲は強化され墨ものの他の部位
は強化されないため、フェロモリブデンを大量に添加す
るか、基地強化用に別途合金元素の添加が必要であって
いずれも高価なものとなる欠点がある。又、フェロモリ
ブデン粒子と鉄基地との結合が弱いため、フェロモリブ
デン粒子が脱落しやすいという問題があった。
使用に供せられており、バルブシート用焼結合金の一部
にモリブデンを含む材料が使われているが、モリブデン
はフェロモリブデン粒子として添加され、硬質粒子とし
て使われていた。このような使われ方をした場合には、
モリブデンが基地鉄中に拡散しにくいこともあって、フ
ェロモリブデン粒子の周囲は強化され墨ものの他の部位
は強化されないため、フェロモリブデンを大量に添加す
るか、基地強化用に別途合金元素の添加が必要であって
いずれも高価なものとなる欠点がある。又、フェロモリ
ブデン粒子と鉄基地との結合が弱いため、フェロモリブ
デン粒子が脱落しやすいという問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、本発明者らは、合金元素が耐摩耗性に及ぼす効
果について基礎的な試験を重ねた結果、最小の合金元素
添加により最大の効果を得る合金成分を決定し、優れた
耐摩耗性を維持し且つ安価で高性能のバルブシート材が
得られることを見出し本発明に到ったものである。
もので、本発明者らは、合金元素が耐摩耗性に及ぼす効
果について基礎的な試験を重ねた結果、最小の合金元素
添加により最大の効果を得る合金成分を決定し、優れた
耐摩耗性を維持し且つ安価で高性能のバルブシート材が
得られることを見出し本発明に到ったものである。
本発明は、モリブデンを鉄基地中に均一に固溶させた材
料粉末を使用し、モリブデンを均一に分散させることに
よりモリブデンの持つ耐摩耗性向上効果を最大限に活用
することを目的としたものであり、モリブデン３〜８重
量％、炭素０．８〜１．５重量％、残部が鉄及び不可避
不純物よりなる組成を有し、且つモリブデンが鉄基地中
に均一に分布していることを特徴とする材料である。
料粉末を使用し、モリブデンを均一に分散させることに
よりモリブデンの持つ耐摩耗性向上効果を最大限に活用
することを目的としたものであり、モリブデン３〜８重
量％、炭素０．８〜１．５重量％、残部が鉄及び不可避
不純物よりなる組成を有し、且つモリブデンが鉄基地中
に均一に分布していることを特徴とする材料である。
モリブデンは、高温強度、耐熱性、耐摩耗性を向上する
目的で含有され、その含有量は３重量％未満ではバルブ
シートに要求される耐摩耗性の改善が得られず、また８
重量％を超えると生成する炭化物量が多くなり加工性を
阻害すると共に脆くなり好ましくない、又、モリブデン
は高価な金属であるためコストも上昇する。従って、モ
リブデン含有量の範囲を３〜８重量％とした。
目的で含有され、その含有量は３重量％未満ではバルブ
シートに要求される耐摩耗性の改善が得られず、また８
重量％を超えると生成する炭化物量が多くなり加工性を
阻害すると共に脆くなり好ましくない、又、モリブデン
は高価な金属であるためコストも上昇する。従って、モ
リブデン含有量の範囲を３〜８重量％とした。
炭素は本発明にあって、基地組織を固溶して強度及び耐
摩耗性を向上させるために含有され、その含有量はモリ
ブデンの含有量に対応して添加する必要がある。具体的
には、共析組成となるようＦｅ−Ｍｏ−Ｃ三元系状態図
より決定される。
摩耗性を向上させるために含有され、その含有量はモリ
ブデンの含有量に対応して添加する必要がある。具体的
には、共析組成となるようＦｅ−Ｍｏ−Ｃ三元系状態図
より決定される。
この状態図で示される炭素量％よりも低いとフェライト
を生じ強度及び耐摩耗性が劣化し好ましくない。また、
逆に炭素量％が高いと炭化物を生じ加工性を阻害すると
共に材料の脆化を来し、又焼結時に液相を多量に生じ寸
法変化が大きくなり好ましくない。従って、炭素量％は
Ｆａ−Ｍｏ−Ｃ三元系状態図で示される共析範囲の炭素
量％となるように調製することが重要である。しかし、
実際には完全な共析組成とすることは難しいのでＦｅ−
Ｍｏ−Ｃ三元系状態図で示される共析範囲より更に０．
２％ずつ広い範囲の炭素量％まで許容する。目安として
は、０．６＋〇、０６ＸＭｏ％〜１．Ｏ＋０．０６ＸＭ
ｏ％で表せられる炭素量％である。３〜８重量％のモリ
ブデンに相当する炭素量％は０．８〜１．５重量％であ
る。
を生じ強度及び耐摩耗性が劣化し好ましくない。また、
逆に炭素量％が高いと炭化物を生じ加工性を阻害すると
共に材料の脆化を来し、又焼結時に液相を多量に生じ寸
法変化が大きくなり好ましくない。従って、炭素量％は
Ｆａ−Ｍｏ−Ｃ三元系状態図で示される共析範囲の炭素
量％となるように調製することが重要である。しかし、
実際には完全な共析組成とすることは難しいのでＦｅ−
Ｍｏ−Ｃ三元系状態図で示される共析範囲より更に０．
２％ずつ広い範囲の炭素量％まで許容する。目安として
は、０．６＋〇、０６ＸＭｏ％〜１．Ｏ＋０．０６ＸＭ
ｏ％で表せられる炭素量％である。３〜８重量％のモリ
ブデンに相当する炭素量％は０．８〜１．５重量％であ
る。
（実施例）
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
粒度が１５０〜２００メツシユにピークを持つ５重量％
のモリブデンを均一に固溶する鉄粉に。
のモリブデンを均一に固溶する鉄粉に。
３２５メツシユアンダーの黒鉛を最終組成で１．１％に
なるように加え、更に金型成形の際に型抜けを良くする
ために潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を０．６％加えた
混合粉を金型に入れ、プレスにて７ ｔ ７ｃｍ”の成
形圧力で成形した。この成形体を６５０℃で１時間加熱
して潤滑剤を除去した後。
なるように加え、更に金型成形の際に型抜けを良くする
ために潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を０．６％加えた
混合粉を金型に入れ、プレスにて７ ｔ ７ｃｍ”の成
形圧力で成形した。この成形体を６５０℃で１時間加熱
して潤滑剤を除去した後。
１２０．０℃で１時間真空中で焼結して９００℃まで炉
冷し、ついで軟化防止のため９００℃から不活性ガスを
炉内に導入して冷却し、外径φ４６×内径φ３０×高さ
７．５℃閣のテストピースを作成した。テストピースは
硬度がＨＲＢ９５前後になるよう熱処理を行った後、加
工により外径４１ｍｍ×内径３４纏鳳×厚さ７ 、４
ｒａｍ、内周面の一端に１゜２Ｃの面取りを施したバル
ブシートを得た。
冷し、ついで軟化防止のため９００℃から不活性ガスを
炉内に導入して冷却し、外径φ４６×内径φ３０×高さ
７．５℃閣のテストピースを作成した。テストピースは
硬度がＨＲＢ９５前後になるよう熱処理を行った後、加
工により外径４１ｍｍ×内径３４纏鳳×厚さ７ 、４
ｒａｍ、内周面の一端に１゜２Ｃの面取りを施したバル
ブシートを得た。
第３図に得られたバルブシートの金属組織の顕微鏡組織
（４００倍）を示す写真、第４図にそのスケッチ図、第
５図に１００倍の金属組織を示す第１図と同様な写真を
示す、金属組織は白色に見える焼戻しマルテンサイトと
熱処理によって微細化された（Ｆｅ−Ｍｏ）ｎＣ炭化物
よりなっている。
（４００倍）を示す写真、第４図にそのスケッチ図、第
５図に１００倍の金属組織を示す第１図と同様な写真を
示す、金属組織は白色に見える焼戻しマルテンサイトと
熱処理によって微細化された（Ｆｅ−Ｍｏ）ｎＣ炭化物
よりなっている。
黒色に見える部分は空孔である。
次いで、第１表に示す本発明材の６種類のバルブシート
（試料Ｎ００１〜６）について単体摩耗試験機を用いて
耐摩耗性試験を行った。単体摩耗試験機及び試験条件は
下記の通りである。
（試料Ｎ００１〜６）について単体摩耗試験機を用いて
耐摩耗性試験を行った。単体摩耗試験機及び試験条件は
下記の通りである。
第６図に使用した単体摩耗試験機の概要図を示す。図示
しない駆動装置によって回転するカム２によって、上昇
したバルブ３が、バルブステム４の下部のスプリング５
によってバルブシート１を衝撃的に叩く動作を繰返し行
なうようにしてあり、バルブ３の上方にガスバーナ６が
、側方にシリンダヘッド７に圧縮空気を吹き付けるノズ
ル８が配設されており、図示しない制御装置によってガ
スバーナ６に供給されるプロパンガスの供給量とノズル
８の風量を調節して、バルブ３の表面を一定温度に加熱
維持される構造になっている。
しない駆動装置によって回転するカム２によって、上昇
したバルブ３が、バルブステム４の下部のスプリング５
によってバルブシート１を衝撃的に叩く動作を繰返し行
なうようにしてあり、バルブ３の上方にガスバーナ６が
、側方にシリンダヘッド７に圧縮空気を吹き付けるノズ
ル８が配設されており、図示しない制御装置によってガ
スバーナ６に供給されるプロパンガスの供給量とノズル
８の風量を調節して、バルブ３の表面を一定温度に加熱
維持される構造になっている。
このような摩耗試験機を用いて、吸気バルブシートの使
用条件を想定した下記に示す試験条件で試験を行ない、
バルブシートの摩耗量を基準バルブの沈み量から求めた
。
用条件を想定した下記に示す試験条件で試験を行ない、
バルブシートの摩耗量を基準バルブの沈み量から求めた
。
バルブ材質 Ｓ ＵＨ−３
バルブ表面温度 ４５０℃
バルブシート温度 ２００℃
回転数 ３００ Ｏｒ、ｐ、＋ａ試験時間
５時間 尚、比較材として第１表に示す６種類の材料を用いて、
本発明材と同じバルブシート（試料Ｎｏ。
５時間 尚、比較材として第１表に示す６種類の材料を用いて、
本発明材と同じバルブシート（試料Ｎｏ。
７〜１２）を作り単体摩耗試験機を用いて同様な試験を
行なった。
行なった。
試験結果を第１図に、モリブデン量と摩耗量との関係を
示すグラフを第２図に示す。
示すグラフを第２図に示す。
第１図及び第２図から明らかなように、（１）モリブデ
ン量が特許請求の範囲より少ない。
ン量が特許請求の範囲より少ない。
３重量％未満（試料Ｎｏ、７）の場合摩耗が促進されて
おり改善効果が認められない、又特許請求の範囲より多
い、８重量％を超える（試料Ｎｏ、８）場合摩耗が増大
しており炭化物が多くなり耐摩耗性が劣化していること
が認められる。
おり改善効果が認められない、又特許請求の範囲より多
い、８重量％を超える（試料Ｎｏ、８）場合摩耗が増大
しており炭化物が多くなり耐摩耗性が劣化していること
が認められる。
（２）炭素量が特許請求の範囲より少ない、０．７％以
下のもの（試料Ｎｏ、 ９ ）はフェライトを生じ耐第
１表 （重量％） （注）比較材 Ｎｏ、７：モリブデンが請求の範囲より少ないもの８＝
モリブデンが請求の範囲より多いもの９：炭素が請求の
範囲より少ないもの １０：炭素が請求の範囲より多いもの １１：従来から使われているモリブデンをＦｓ−６３省
Ｍｏとして添加したちの １２：従来材（合金元素を添加したもの）摩耗性が著し
く劣化していることが認められる。
下のもの（試料Ｎｏ、 ９ ）はフェライトを生じ耐第
１表 （重量％） （注）比較材 Ｎｏ、７：モリブデンが請求の範囲より少ないもの８＝
モリブデンが請求の範囲より多いもの９：炭素が請求の
範囲より少ないもの １０：炭素が請求の範囲より多いもの １１：従来から使われているモリブデンをＦｓ−６３省
Ｍｏとして添加したちの １２：従来材（合金元素を添加したもの）摩耗性が著し
く劣化していることが認められる。
又特許請求の範囲より多い、１．５％を超えるもの（試
料Ｎｏ、１０）は炭化物を生じ加工性が阻害され加工不
能となり本試験を中止した。
料Ｎｏ、１０）は炭化物を生じ加工性が阻害され加工不
能となり本試験を中止した。
（３）従来から使われている鉄粉にフェロモリブデンを
加えたもの（試料Ｎｏ、１１）は１本発明材に比して本
発明材と同一成分でありながら耐摩耗性が劣化しており
、又相手バルブの攻撃性が大きく本発明材のモリブデン
が鉄基地に均一に固溶した効果が認められる。
加えたもの（試料Ｎｏ、１１）は１本発明材に比して本
発明材と同一成分でありながら耐摩耗性が劣化しており
、又相手バルブの攻撃性が大きく本発明材のモリブデン
が鉄基地に均一に固溶した効果が認められる。
（４）本発明材の摩耗量は、モリブデン量の請求の範囲
の境界付近のモリブデンを含むもの（試料Ｎｏ、１と６
）の摩耗量は多くなっているが、従来材（試料Ｎｏ、１
２）に比して耐摩耗性が著しく改善されていることが認
められる。
の境界付近のモリブデンを含むもの（試料Ｎｏ、１と６
）の摩耗量は多くなっているが、従来材（試料Ｎｏ、１
２）に比して耐摩耗性が著しく改善されていることが認
められる。
（効果）
本発明の鉄基焼結合金は、合金成分として炭素のほか合
金元素としてモリブデンを含むだけで製作が容易である
ほか、高価なモリブデンを少量鉄基地中に均一に分散さ
せることにより耐摩耗性は従来材に比して著しく改善さ
れており、過酷な条件に充分対応できる内燃機関用バル
ブシートが安価に提供することができる工業的効果は極
めて大である。
金元素としてモリブデンを含むだけで製作が容易である
ほか、高価なモリブデンを少量鉄基地中に均一に分散さ
せることにより耐摩耗性は従来材に比して著しく改善さ
れており、過酷な条件に充分対応できる内燃機関用バル
ブシートが安価に提供することができる工業的効果は極
めて大である。
第１図 摩耗試験結果を示すグラフ図
第２図 モリブデン量と摩耗量との関係を示すグラフ図
第３図 本発明に係るバルブシートの金属組織を示す顕
微鏡写真（倍率４００倍） 第４図 第３図のスケッチ図
微鏡写真（倍率４００倍） 第４図 第３図のスケッチ図
Claims (1)
- モリブデン３〜８重量％、炭素０．８〜１．５重量％、
残部が鉄及び不可避不純物よりなる組成を有し、且つ、
モリブデンが鉄基地中に均一に固溶していることを特徴
とするバルブシート用鉄基焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305242A JP2709347B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 鉄基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305242A JP2709347B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 鉄基焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63161144A true JPS63161144A (ja) | 1988-07-04 |
| JP2709347B2 JP2709347B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=17942744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61305242A Expired - Fee Related JP2709347B2 (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 鉄基焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2709347B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5130843A (ja) * | 1974-09-11 | 1976-03-16 | Mitsubishi Rayon Co | Denchakutosoho |
| JPS5386605A (en) * | 1977-06-20 | 1978-07-31 | Toyota Motor Corp | Sintered alloy having wear resistance at high temperature |
-
1986
- 1986-12-23 JP JP61305242A patent/JP2709347B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5130843A (ja) * | 1974-09-11 | 1976-03-16 | Mitsubishi Rayon Co | Denchakutosoho |
| JPS5386605A (en) * | 1977-06-20 | 1978-07-31 | Toyota Motor Corp | Sintered alloy having wear resistance at high temperature |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2709347B2 (ja) | 1998-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |