JPS6367542B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6367542B2 JPS6367542B2 JP3008283A JP3008283A JPS6367542B2 JP S6367542 B2 JPS6367542 B2 JP S6367542B2 JP 3008283 A JP3008283 A JP 3008283A JP 3008283 A JP3008283 A JP 3008283A JP S6367542 B2 JPS6367542 B2 JP S6367542B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- wear
- pad
- parts
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
本発明は自動車等のエンジン動弁系部品用材
料、特にロツカアーム等用材料に関するものであ
る。 エンジン動弁系部品は、エンジンのバルブを作
動させるためのものであり、通常、バルブに直結
されて揺動するロツカアームまたは該ロツカアー
ムの揺動を行なわせしめるカムシヤフト等から構
成される。そして、オーバヘツドカムシヤフト
（OHC）式のバルブ機構の場合、ロツカアームと
カムシヤフト（特にカム）とが当接された状態に
あり、しかもカムシヤフトが高速回転状態にある
ことから、両部品に使用される材料は、耐摩耗性
および耐スカツフイング性が優れたものでなけれ
ばならない。特に、ロツカアームについてみる
と、カム外周が平均して当接されるカムシヤフト
と異なり、その一部位であるロツカアームパツド
が常時当接されているため、このパツドの耐摩耗
性等の要求は非常に高いものとなる。しかしなが
ら、このように二部品が当接状態を呈する場合に
おいては、一方の部品の耐摩耗性等を高めると、
該一方の部品に当接される他方の部品、いわゆ
る、相手部品を功撃し易くなるため、あまり耐摩
耗性等の高い材料を使用することは、こうしたエ
ンジン動弁系部品にとつて好ましいことではな
い。つまり、ロツカアーム等のエンジン動弁系部
品材料においては、自己の耐摩耗性等だけでな
く、相手への功撃性をも考慮せねばならない。そ
のため、エンジン動弁系部品の材料選定は極めて
難しく、いまだ充分なものは見い出されておら
ず、重要な課題となつている。 本発明者等は、こうした点に鑑みて種々研究を
重ねた結果、一定組成の鋼材料に軟窒化処理を施
し、かつ、化合物層の厚さを特定してなるもの
が、エンジン動弁系部品用材料に要求される前述
した両特性を同時に満足しうることを見出し、本
発明を完成した。 すなわち、本発明のエンジン動弁系部品用材料
は、重量％で、Ｃ：0.80〜1.40％、Mn：1.50％以
下、Si：1.0％以下、Cr：5.0〜9.0％、Mo：0.2〜
2.5％、ＶまたはＷ少なくとも一種：0.67％以下、
Feおよび不純物：残部の組成よりなる鋼材料に
軟窒化処理を施して、該鋼材料からなる表面層
（化合物層）の厚さを5μ以上とし、これによつ
て、該表面層の硬さをHv600〜900とし、かつ、
生地の炭化物（該炭化物の粒径は10μ以下にする
とよい。）の面積率を0.5〜4.0％としたことを特
徴とする。 また、鋼材料は、軟窒化処理前において、熱処
理に供するとよい。該熱処理としては、例えば(a)
焼入れ焼もどし、(b)焼入れ（軟窒化処理によつて
焼もどしを兼ねるもの）および(c)焼ならしが挙げ
られる。 軟窒化処理には、(a)ガス軟窒化および(b)塩浴軟
窒化が包含される。 以下、成分の限定理由について述べる。 Ｃ：焼入れによつて必要な硬さを得ると同時に炭
化物を形成して生地の強度を向上させる元素で
あり、このためには0.80％以上の含有が必要で
ある。しかし、含有量が多くなると炭化物の粒
径が大となつて、相手部品を攻撃し易くなるの
でその上限を1.40％とした。 Cr：Ｃと結合して炭化物を形成し、生地の強度
と耐摩耗性を向上させるほかに軟窒化処理時に
窒化物を生成し、極めて硬い化合物層を形成し
て、表面層硬さを高めるとともに硬化深さを増
す効果を有するもので、これらの効果を得るた
めには5.0％以上の含有が必要である。しかし、
含有量が多くなると化合物層の硬さが高くなり
すぎて、第１，２図の如く相手部品（カム）を
攻撃し、かつ、その摩耗粉によつて自分（パツ
ド）も摩耗するのでその上限を9.0％とした。 Mo：Crと同様に炭化物を形成し、生地の強度を
向上させるほかに、焼もどし軟化抵抗を増大さ
せ、かつ、軟窒化処理により窒化層の硬さを増
加させることにより耐摩耗性を向上させる元素
であり、0.2％以上の含有が必要である。しか
し、含有量が多くなると第３，４図の如く相手
部品（カム）を攻撃し、かつその摩耗粉によつ
て自分（パツド）も摩耗するのでその上限を
2.5％とした。 ＶおよびＷ： 焼もどし軟化抵抗を増大させるとともに炭化
物を微細化するものであり、かつ軟窒化処理に
より窒化層を形成し、表面層硬さを高める元素
である。しかし、0.67％を越えて含有させると
硬質な炭化物が生成するとともに炭化物が粗大
化することにより相手部品への攻撃性が増すの
でその上限を0.67％とした。 Si：精練時にMnとともに脱酸元素として添加さ
れるものであるが、1.0％を越えて含有すると
軟窒化処理時にＮの拡散を妨げるのでその上限
を1.0％とした。 Mn：Siと同様に脱酸元素として添加されるほか
に、焼入性をも向上させる元素である。しか
し、1.5％を越えて含有させると加工性が低下
するのでその上限を1.5％とした。 次に、本発明に係る材料を実際にロツカアーム
パツドに適用した実施例を述べる。 JIS規格またはJIS規格変性の冷間工具用鋼をベ
ースとし、各成分の含有率を変化せしめた下記第
１表に示す組成の材料を溶製し、縦型エンジン用
ロツカアームパツドを試作し、次いでこのパツド
に焼入焼もどし処理を施した後、軟窒化処理を施
した。
料、特にロツカアーム等用材料に関するものであ
る。 エンジン動弁系部品は、エンジンのバルブを作
動させるためのものであり、通常、バルブに直結
されて揺動するロツカアームまたは該ロツカアー
ムの揺動を行なわせしめるカムシヤフト等から構
成される。そして、オーバヘツドカムシヤフト
（OHC）式のバルブ機構の場合、ロツカアームと
カムシヤフト（特にカム）とが当接された状態に
あり、しかもカムシヤフトが高速回転状態にある
ことから、両部品に使用される材料は、耐摩耗性
および耐スカツフイング性が優れたものでなけれ
ばならない。特に、ロツカアームについてみる
と、カム外周が平均して当接されるカムシヤフト
と異なり、その一部位であるロツカアームパツド
が常時当接されているため、このパツドの耐摩耗
性等の要求は非常に高いものとなる。しかしなが
ら、このように二部品が当接状態を呈する場合に
おいては、一方の部品の耐摩耗性等を高めると、
該一方の部品に当接される他方の部品、いわゆ
る、相手部品を功撃し易くなるため、あまり耐摩
耗性等の高い材料を使用することは、こうしたエ
ンジン動弁系部品にとつて好ましいことではな
い。つまり、ロツカアーム等のエンジン動弁系部
品材料においては、自己の耐摩耗性等だけでな
く、相手への功撃性をも考慮せねばならない。そ
のため、エンジン動弁系部品の材料選定は極めて
難しく、いまだ充分なものは見い出されておら
ず、重要な課題となつている。 本発明者等は、こうした点に鑑みて種々研究を
重ねた結果、一定組成の鋼材料に軟窒化処理を施
し、かつ、化合物層の厚さを特定してなるもの
が、エンジン動弁系部品用材料に要求される前述
した両特性を同時に満足しうることを見出し、本
発明を完成した。 すなわち、本発明のエンジン動弁系部品用材料
は、重量％で、Ｃ：0.80〜1.40％、Mn：1.50％以
下、Si：1.0％以下、Cr：5.0〜9.0％、Mo：0.2〜
2.5％、ＶまたはＷ少なくとも一種：0.67％以下、
Feおよび不純物：残部の組成よりなる鋼材料に
軟窒化処理を施して、該鋼材料からなる表面層
（化合物層）の厚さを5μ以上とし、これによつ
て、該表面層の硬さをHv600〜900とし、かつ、
生地の炭化物（該炭化物の粒径は10μ以下にする
とよい。）の面積率を0.5〜4.0％としたことを特
徴とする。 また、鋼材料は、軟窒化処理前において、熱処
理に供するとよい。該熱処理としては、例えば(a)
焼入れ焼もどし、(b)焼入れ（軟窒化処理によつて
焼もどしを兼ねるもの）および(c)焼ならしが挙げ
られる。 軟窒化処理には、(a)ガス軟窒化および(b)塩浴軟
窒化が包含される。 以下、成分の限定理由について述べる。 Ｃ：焼入れによつて必要な硬さを得ると同時に炭
化物を形成して生地の強度を向上させる元素で
あり、このためには0.80％以上の含有が必要で
ある。しかし、含有量が多くなると炭化物の粒
径が大となつて、相手部品を攻撃し易くなるの
でその上限を1.40％とした。 Cr：Ｃと結合して炭化物を形成し、生地の強度
と耐摩耗性を向上させるほかに軟窒化処理時に
窒化物を生成し、極めて硬い化合物層を形成し
て、表面層硬さを高めるとともに硬化深さを増
す効果を有するもので、これらの効果を得るた
めには5.0％以上の含有が必要である。しかし、
含有量が多くなると化合物層の硬さが高くなり
すぎて、第１，２図の如く相手部品（カム）を
攻撃し、かつ、その摩耗粉によつて自分（パツ
ド）も摩耗するのでその上限を9.0％とした。 Mo：Crと同様に炭化物を形成し、生地の強度を
向上させるほかに、焼もどし軟化抵抗を増大さ
せ、かつ、軟窒化処理により窒化層の硬さを増
加させることにより耐摩耗性を向上させる元素
であり、0.2％以上の含有が必要である。しか
し、含有量が多くなると第３，４図の如く相手
部品（カム）を攻撃し、かつその摩耗粉によつ
て自分（パツド）も摩耗するのでその上限を
2.5％とした。 ＶおよびＷ： 焼もどし軟化抵抗を増大させるとともに炭化
物を微細化するものであり、かつ軟窒化処理に
より窒化層を形成し、表面層硬さを高める元素
である。しかし、0.67％を越えて含有させると
硬質な炭化物が生成するとともに炭化物が粗大
化することにより相手部品への攻撃性が増すの
でその上限を0.67％とした。 Si：精練時にMnとともに脱酸元素として添加さ
れるものであるが、1.0％を越えて含有すると
軟窒化処理時にＮの拡散を妨げるのでその上限
を1.0％とした。 Mn：Siと同様に脱酸元素として添加されるほか
に、焼入性をも向上させる元素である。しか
し、1.5％を越えて含有させると加工性が低下
するのでその上限を1.5％とした。 次に、本発明に係る材料を実際にロツカアーム
パツドに適用した実施例を述べる。 JIS規格またはJIS規格変性の冷間工具用鋼をベ
ースとし、各成分の含有率を変化せしめた下記第
１表に示す組成の材料を溶製し、縦型エンジン用
ロツカアームパツドを試作し、次いでこのパツド
に焼入焼もどし処理を施した後、軟窒化処理を施
した。
【表】
×印は数値限定の範囲外のもの
そして、こうした処理を施されたロツカアーム
パツドを下記条件のモータリング試験に供した： （試験条件） エンジン回転数：2000r.p.m. 供試時間：200時間 バルブスプリング荷重：150％以上 （量産エンジンの組付荷重に対して） 潤滑油：耐久劣化油 〜Γ〜Γ〜Γ〜 カムシヤフト：合金鋳鉄 （相手部品） そして、試験後におけるロツカアームパツド摩
耗量を測定することによつてロツカアームパツド
の耐摩耗性について（第１図および第３図）、ま
たパツドの相手部品であるカムシヤフトのカム摩
耗量を測定することによつてパツドの相手部品に
対する攻撃性について（第２図および第４図）、
それぞれ評価した。また、耐スカツフイング性に
ついては、外観上の傷の発生程度によつて評価し
た。なお、第１図および第２図はCr含有率の変
化に基づくものであり、また第３図および第４図
はMo含有率の変化（Cr含有率は５〜８％範囲内
とする。）に基づくものである。 これらの図に基づいて、上記試験に供されたロ
ツカアームパツドの各特性、すなわち(a)耐摩耗
性、(b)耐スカツフイング性および(c)相手部品に対
する攻撃性についての評価は、前掲した表に併記
されている。そして、この表について考察する
と、本発明に係る材料が上記三種の特性(a)、(b)お
よび(c)を同時に満足させる好ましい材料であるこ
とが理解される。 なお、前掲の表に示した成分のうち限定理由に
ついて記述していないもの、たとえば燐（Ｐ）お
よび硫黄（Ｓ）などの含有率については表の数値
に限定されず、JIS規格またはJIS規格変性の冷間
工具用鋼における成分の含有率の範囲に該当する
のであればよい。また、表には添加元素としてタ
ングステン（Ｗ）を含有するものは記載されてい
ないが、これを含有しても差支えないことは前述
したとおりである。 なお、こうした熱処理および軟窒化処理は、通
常の条件で行なうことができる。もつとも、材料
中における各成分の含有率の変化によつて焼入硬
化能および焼もどし軟化抵抗等に差を生じてくる
ことから、上記条件は該含有率の変化に応じて適
宜選択するとよい。 実施例においては、相手部品（カム）の材料と
して合金鋳鉄を使用したが、その他各種の鋳鉄か
らなるカムに対しても同様な効果を奏する。 以上の如く、本発明材料は耐摩耗性および耐ス
カツフイング性に優れ、しかも相手部品への攻撃
性が低いことから、こうした諸特性が同時に要求
されるエンジン動弁系部品用材料として好適なも
のである。
そして、こうした処理を施されたロツカアーム
パツドを下記条件のモータリング試験に供した： （試験条件） エンジン回転数：2000r.p.m. 供試時間：200時間 バルブスプリング荷重：150％以上 （量産エンジンの組付荷重に対して） 潤滑油：耐久劣化油 〜Γ〜Γ〜Γ〜 カムシヤフト：合金鋳鉄 （相手部品） そして、試験後におけるロツカアームパツド摩
耗量を測定することによつてロツカアームパツド
の耐摩耗性について（第１図および第３図）、ま
たパツドの相手部品であるカムシヤフトのカム摩
耗量を測定することによつてパツドの相手部品に
対する攻撃性について（第２図および第４図）、
それぞれ評価した。また、耐スカツフイング性に
ついては、外観上の傷の発生程度によつて評価し
た。なお、第１図および第２図はCr含有率の変
化に基づくものであり、また第３図および第４図
はMo含有率の変化（Cr含有率は５〜８％範囲内
とする。）に基づくものである。 これらの図に基づいて、上記試験に供されたロ
ツカアームパツドの各特性、すなわち(a)耐摩耗
性、(b)耐スカツフイング性および(c)相手部品に対
する攻撃性についての評価は、前掲した表に併記
されている。そして、この表について考察する
と、本発明に係る材料が上記三種の特性(a)、(b)お
よび(c)を同時に満足させる好ましい材料であるこ
とが理解される。 なお、前掲の表に示した成分のうち限定理由に
ついて記述していないもの、たとえば燐（Ｐ）お
よび硫黄（Ｓ）などの含有率については表の数値
に限定されず、JIS規格またはJIS規格変性の冷間
工具用鋼における成分の含有率の範囲に該当する
のであればよい。また、表には添加元素としてタ
ングステン（Ｗ）を含有するものは記載されてい
ないが、これを含有しても差支えないことは前述
したとおりである。 なお、こうした熱処理および軟窒化処理は、通
常の条件で行なうことができる。もつとも、材料
中における各成分の含有率の変化によつて焼入硬
化能および焼もどし軟化抵抗等に差を生じてくる
ことから、上記条件は該含有率の変化に応じて適
宜選択するとよい。 実施例においては、相手部品（カム）の材料と
して合金鋳鉄を使用したが、その他各種の鋳鉄か
らなるカムに対しても同様な効果を奏する。 以上の如く、本発明材料は耐摩耗性および耐ス
カツフイング性に優れ、しかも相手部品への攻撃
性が低いことから、こうした諸特性が同時に要求
されるエンジン動弁系部品用材料として好適なも
のである。
第１図は、モータリング試験における、Cr含
有率とパツド摩耗量との関係を示すグラフ、第２
図は、同じくCr含有率とカム摩耗量との関係を
示すグラフ、第３図は、同じくMo含有率とパツ
ド摩耗量との関係を示すグラフ、そして第４図
は、同じくMo含有率とカム摩耗量との関係を示
すグラフ、を表わす。 図中、数字はパツドNo.である。
有率とパツド摩耗量との関係を示すグラフ、第２
図は、同じくCr含有率とカム摩耗量との関係を
示すグラフ、第３図は、同じくMo含有率とパツ
ド摩耗量との関係を示すグラフ、そして第４図
は、同じくMo含有率とカム摩耗量との関係を示
すグラフ、を表わす。 図中、数字はパツドNo.である。
Claims (1)
- １ 重量％で、Ｃ：0.80〜1.40％、Mn：1.50％以
下、Si：1.0％以下、Cr：5.0〜9.0％、Mo：0.2〜
2.5％、ＶまたはＷ少なくとも一種：0.67％以下、
Feおよび不純物：残部の組成よりなる鋼材料に
軟窒化処理を施し、該鋼材料からなる表面層の厚
さを5μ以上とした、ことを特徴とするエンジン
動弁系部品用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008283A JPS59157261A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | エンジン動弁系部品用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008283A JPS59157261A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | エンジン動弁系部品用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59157261A JPS59157261A (ja) | 1984-09-06 |
| JPS6367542B2 true JPS6367542B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=12293871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3008283A Granted JPS59157261A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | エンジン動弁系部品用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59157261A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2527606B2 (ja) * | 1987-06-11 | 1996-08-28 | 愛知製鋼株式会社 | 耐摩耗性の優れた合金綱 |
| JP2552512B2 (ja) * | 1987-11-28 | 1996-11-13 | 愛知製鋼株式会社 | ピストンリング用溶製鋼 |
| JP2973006B2 (ja) * | 1989-02-02 | 1999-11-08 | 本田技研工業株式会社 | 摺動部材およびその製造方法 |
| JP2001303205A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-10-31 | Riken Corp | 耐摩耗性及び疲労強度に優れた窒化鋼及び摺動部材 |
-
1983
- 1983-02-24 JP JP3008283A patent/JPS59157261A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59157261A (ja) | 1984-09-06 |
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