JPH0115583B2 - - Google Patents
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- JPH0115583B2 JPH0115583B2 JP57106499A JP10649982A JPH0115583B2 JP H0115583 B2 JPH0115583 B2 JP H0115583B2 JP 57106499 A JP57106499 A JP 57106499A JP 10649982 A JP10649982 A JP 10649982A JP H0115583 B2 JPH0115583 B2 JP H0115583B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
この発明は、7.0ｇ／cm3以上の高密度および高
強度、さらにすぐれた耐摩耗性、耐熱性、耐食
性、および耐酸化性を有し、特に多様化、小型
化、および高性能化がはかられつつある内燃機関
の弁座として用いた場合にすぐれた性能（耐久
性）を発揮するFe基焼結合金に関するものであ
る。 近年、内燃機関の弁座の製造に焼結合金が多用
されるようになつてきた。これは、焼結合金が高
い生産性（経済性）をもつほか、焼結合金のもつ
特有の組織や多孔が内燃機関弁座の性能に有効に
作用することによるものである。 しかしながら、最近の内燃機関の多様化、小型
化、および高性能化に伴い、弁座の使用条件も
増々苛酷になりつつあり、この場合従来焼結合金
製弁座では焼結合金のもつ多孔が、逆に障害とな
つて所望の耐久性を示さないものである。 そこで、焼結合金製弁座における耐久性劣化の
原因となる多孔を、コイニングや、熱間あるいは
冷間鍛造などによりつぶして密度を上げたり、さ
らにはこの多孔中にCuやPbなどを含浸させたり
して耐久性向上をはかる試みもなされているが、
これらの方法はいずれもコストアツプをまねき、
経済性において問題がある。 本発明者等は、上述のような観点から、コスト
アツプの原因となるコイニングや、鍛造加工、さ
らには金属含浸などの密度向上手段を必要とする
ことなく、焼結ままの状態で高密度を有し、かつ
苛酷な使用条件下でもすぐれた耐久性（性能）を
発揮する内燃機関の弁座を得べく、材料面から研
究を行なつた結果、重量％で、 Ｃ：0.5〜２％、Mo：3.5〜13％、 Ni：６〜12％、Cr：１〜６％、 Co：0.1〜５％、Cu：0.1〜５％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｓ：0.05〜0.4％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成を有するFe基焼結合金は、焼結ままの状態で
7.0ｇ／cm3以上の高密度および高強度を有し、さ
らにすぐれた耐摩耗性、耐熱性、耐食性、および
耐酸化性を有し、したがつてこのFe基焼結合金
を内燃機関の弁座の製造に用いると、この結果の
弁座は苛酷な使用条件下でもすぐれた耐久性（性
能）を示すという知見を得たのである。 この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
であつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに限
定した理由を説明する。 (a) Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強化する
ほか、炭化物を形成して耐摩耗性を向上させる作
用があるが、その含有量が0.5％未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方2.0％を越えて
含有させると、圧粉体の成形性が劣化するように
なると共に、焼結合金の被削性も悪化し、さらに
脆化傾向が現われ、かつ相手材たる弁への攻撃性
が増すようになることから、その含有量を0.5〜
2.0％と定めた。 (b) Mo Mo成分には、Ｃ成分と結合して炭化物を形成
し、耐摩耗性を向上させる作用があるほか、素地
に固溶して耐熱性および耐食性を向上させる作用
があるが、その含有量が3.5％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方13.0％を越えて含
有させても前記作用により一層の向上効果は現わ
れず、むしろ密度および強度に低下傾向が現われ
るようになることから、経済性をも考慮して、そ
の含有量を3.5〜13.0％と定めた。 (c) Ni Ni成分は密度を著しく向上させ、焼結合金が
7.0ｇ／cm3以上の高密度をもつようにするには不
可欠の成分であり、さらにこの成分には強度およ
び耐熱性を向上させる作用があるが、その含有量
が６％未満では7.0ｇ／cm3以上の高密度を確保す
ることができないばかりでなく、強度および耐熱
性も不十分であり、一方12％を越えて含有させて
もより一層の顕著な向上効果が現われず、むしろ
粘さが増して被削性が劣化するようになることか
ら、その含有量を６〜12％と定めた。 (d) Cr Cr成分には、Moと同様Ｃ成分と結合して炭化
物を形成し、もつて耐摩耗性を向上させる作用が
あるほか、素地に固溶して耐食性および耐酸化性
を向上させる作用があるが、その含有量が１％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方６
％を越えて含有させると、密度が7.0ｇ／cm3以下
となつて強度が低下するほか、硬さが上昇して相
手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１〜６％と定めた。 (e) Co Co成分には素地に固溶して耐熱性（赤熱硬さ）
を向上させる作用があるが、その含有量が0.1％
未満では所望の耐熱性向上効果を得ることができ
ず、一方５％を越えて含有させてもより一層の向
上効果が現われず、経済性を考慮して、その含有
量を0.1〜６％と定めた。 (f) Cu Cu成分には、その一部が素地に固溶して耐銹
性を向上させるほか、焼結性を促進させて密度を
上昇させ、さらに熱伝導性および耐溶着性をも向
上させる作用があり、この作用はNiとの共存に
おいて一段と顕著になるが、その含有量が0.1％
未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、
一方５％を越えて含有させると、耐摩耗性が低下
するほか、結晶粒の粗大化をきたして相手材たる
弁の摩耗が増加するようになることから、その含
有量を0.1〜５％と定めた。 (g) Ｓ Ｓ成分には合金の被削性を改善すると共に、相
手材たる弁とのなじみ性を向上させる作用があ
り、特にこれらの作用はCoとの共存において顕
著に現われるようになることから、これらの特性
が要求される場合に必要に応じて含有されるが、
その含有量が0.05％未満では前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方0.40％を越えて含有させ
ると強度が低下するようになることから、その含
有量を0.05〜0.40％と定めた。なお、望ましくは
0.1〜0.2％の含有が好ましい。 つぎに、この発明のFe基焼結合金を実施例に
より具体的に説明する。 実施例 原料粉末として、粒度：−100meshのアトマイ
ズ鉄粉、同−100meshのFe―Cr合金（Cr：12％）
粉末、同−100meshの炭素粉末、同−400meshの
カーボニルNi粉末、同−200meshのFe―Mo合金
（Mo：58％含有）粉末、同−200meshのCo粉末、
同−250meshのCu粉末、および同−100meshの
Fe―Ｓ合金（Ｓ：１％含有）粉末を用意し、こ
れら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組
成に配合し、マイニユートミキサにて15分間混合
した後、6ton／cm2の圧力にて弁座形状の圧粉体に
成形し、ついでこの圧粉体を、それぞれ水素雰囲
気中、1140〜1180℃の温度範囲内の温度に１時間
保持の条件で焼結することによつて、実質的に配
合組成と同一の最終成分組成をもつた本発明焼結
合金製弁座１〜16、比較焼結合金製弁座１〜９、
および従来内燃機関の弁座として多用されている
従来焼結合金製弁座をそれぞれ製造した。 なお、比較焼結合金製弁座１〜９は、いずれも
構成成分のうちのいずれかの成分含有量（第１表
に※印を付したもの）がこの発明の範囲から外れ
た組成をもつものである。 ついで、この結果得られた本発明焼結合金製弁
座１〜16、比較焼結合金製弁座１〜９、およ
強度、さらにすぐれた耐摩耗性、耐熱性、耐食
性、および耐酸化性を有し、特に多様化、小型
化、および高性能化がはかられつつある内燃機関
の弁座として用いた場合にすぐれた性能（耐久
性）を発揮するFe基焼結合金に関するものであ
る。 近年、内燃機関の弁座の製造に焼結合金が多用
されるようになつてきた。これは、焼結合金が高
い生産性（経済性）をもつほか、焼結合金のもつ
特有の組織や多孔が内燃機関弁座の性能に有効に
作用することによるものである。 しかしながら、最近の内燃機関の多様化、小型
化、および高性能化に伴い、弁座の使用条件も
増々苛酷になりつつあり、この場合従来焼結合金
製弁座では焼結合金のもつ多孔が、逆に障害とな
つて所望の耐久性を示さないものである。 そこで、焼結合金製弁座における耐久性劣化の
原因となる多孔を、コイニングや、熱間あるいは
冷間鍛造などによりつぶして密度を上げたり、さ
らにはこの多孔中にCuやPbなどを含浸させたり
して耐久性向上をはかる試みもなされているが、
これらの方法はいずれもコストアツプをまねき、
経済性において問題がある。 本発明者等は、上述のような観点から、コスト
アツプの原因となるコイニングや、鍛造加工、さ
らには金属含浸などの密度向上手段を必要とする
ことなく、焼結ままの状態で高密度を有し、かつ
苛酷な使用条件下でもすぐれた耐久性（性能）を
発揮する内燃機関の弁座を得べく、材料面から研
究を行なつた結果、重量％で、 Ｃ：0.5〜２％、Mo：3.5〜13％、 Ni：６〜12％、Cr：１〜６％、 Co：0.1〜５％、Cu：0.1〜５％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｓ：0.05〜0.4％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成を有するFe基焼結合金は、焼結ままの状態で
7.0ｇ／cm3以上の高密度および高強度を有し、さ
らにすぐれた耐摩耗性、耐熱性、耐食性、および
耐酸化性を有し、したがつてこのFe基焼結合金
を内燃機関の弁座の製造に用いると、この結果の
弁座は苛酷な使用条件下でもすぐれた耐久性（性
能）を示すという知見を得たのである。 この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
であつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに限
定した理由を説明する。 (a) Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強化する
ほか、炭化物を形成して耐摩耗性を向上させる作
用があるが、その含有量が0.5％未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方2.0％を越えて
含有させると、圧粉体の成形性が劣化するように
なると共に、焼結合金の被削性も悪化し、さらに
脆化傾向が現われ、かつ相手材たる弁への攻撃性
が増すようになることから、その含有量を0.5〜
2.0％と定めた。 (b) Mo Mo成分には、Ｃ成分と結合して炭化物を形成
し、耐摩耗性を向上させる作用があるほか、素地
に固溶して耐熱性および耐食性を向上させる作用
があるが、その含有量が3.5％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方13.0％を越えて含
有させても前記作用により一層の向上効果は現わ
れず、むしろ密度および強度に低下傾向が現われ
るようになることから、経済性をも考慮して、そ
の含有量を3.5〜13.0％と定めた。 (c) Ni Ni成分は密度を著しく向上させ、焼結合金が
7.0ｇ／cm3以上の高密度をもつようにするには不
可欠の成分であり、さらにこの成分には強度およ
び耐熱性を向上させる作用があるが、その含有量
が６％未満では7.0ｇ／cm3以上の高密度を確保す
ることができないばかりでなく、強度および耐熱
性も不十分であり、一方12％を越えて含有させて
もより一層の顕著な向上効果が現われず、むしろ
粘さが増して被削性が劣化するようになることか
ら、その含有量を６〜12％と定めた。 (d) Cr Cr成分には、Moと同様Ｃ成分と結合して炭化
物を形成し、もつて耐摩耗性を向上させる作用が
あるほか、素地に固溶して耐食性および耐酸化性
を向上させる作用があるが、その含有量が１％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方６
％を越えて含有させると、密度が7.0ｇ／cm3以下
となつて強度が低下するほか、硬さが上昇して相
手攻撃性が増すようになることから、その含有量
を１〜６％と定めた。 (e) Co Co成分には素地に固溶して耐熱性（赤熱硬さ）
を向上させる作用があるが、その含有量が0.1％
未満では所望の耐熱性向上効果を得ることができ
ず、一方５％を越えて含有させてもより一層の向
上効果が現われず、経済性を考慮して、その含有
量を0.1〜６％と定めた。 (f) Cu Cu成分には、その一部が素地に固溶して耐銹
性を向上させるほか、焼結性を促進させて密度を
上昇させ、さらに熱伝導性および耐溶着性をも向
上させる作用があり、この作用はNiとの共存に
おいて一段と顕著になるが、その含有量が0.1％
未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、
一方５％を越えて含有させると、耐摩耗性が低下
するほか、結晶粒の粗大化をきたして相手材たる
弁の摩耗が増加するようになることから、その含
有量を0.1〜５％と定めた。 (g) Ｓ Ｓ成分には合金の被削性を改善すると共に、相
手材たる弁とのなじみ性を向上させる作用があ
り、特にこれらの作用はCoとの共存において顕
著に現われるようになることから、これらの特性
が要求される場合に必要に応じて含有されるが、
その含有量が0.05％未満では前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方0.40％を越えて含有させ
ると強度が低下するようになることから、その含
有量を0.05〜0.40％と定めた。なお、望ましくは
0.1〜0.2％の含有が好ましい。 つぎに、この発明のFe基焼結合金を実施例に
より具体的に説明する。 実施例 原料粉末として、粒度：−100meshのアトマイ
ズ鉄粉、同−100meshのFe―Cr合金（Cr：12％）
粉末、同−100meshの炭素粉末、同−400meshの
カーボニルNi粉末、同−200meshのFe―Mo合金
（Mo：58％含有）粉末、同−200meshのCo粉末、
同−250meshのCu粉末、および同−100meshの
Fe―Ｓ合金（Ｓ：１％含有）粉末を用意し、こ
れら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組
成に配合し、マイニユートミキサにて15分間混合
した後、6ton／cm2の圧力にて弁座形状の圧粉体に
成形し、ついでこの圧粉体を、それぞれ水素雰囲
気中、1140〜1180℃の温度範囲内の温度に１時間
保持の条件で焼結することによつて、実質的に配
合組成と同一の最終成分組成をもつた本発明焼結
合金製弁座１〜16、比較焼結合金製弁座１〜９、
および従来内燃機関の弁座として多用されている
従来焼結合金製弁座をそれぞれ製造した。 なお、比較焼結合金製弁座１〜９は、いずれも
構成成分のうちのいずれかの成分含有量（第１表
に※印を付したもの）がこの発明の範囲から外れ
た組成をもつものである。 ついで、この結果得られた本発明焼結合金製弁
座１〜16、比較焼結合金製弁座１〜９、およ
【表】
【表】
び従来焼結合金製弁座について密度、強度を評価
する目的で圧環強度、およびビツカース硬さを測
定すると共に、実用機関にシユミレートした弁座
摩耗試験機を用い、弁材：弁用オーステナイト
鋼、弁温度：850℃、弁リフト量：6.8mm、着座荷
重：40Kg、回転数：3000r.p.m.、雰囲気：LPG燃
焼ガス，試験時間：72時間の条件で耐久摩耗試験
を行ない、全沈下摩耗量と弁座摩耗量を測定し
た。これらの測定結果を第１表に合せて示した。 第１表に示される結果から、本発明焼結合金製
弁座１〜16は、いずれも焼結ままの状態で7.0
ｇ／cm3以上の高密度を有すると共に、きわめて高
い硬さを有し、しかもその実用に際しては密度が
7.0ｇ／cm3以下にして相対的に硬さも低い従来焼
結合金製弁座に比して著しくすぐれた耐摩耗性を
有し、しかも相手攻撃性（全沈下摩耗量―弁座摩
耗量＝相手材たる弁の摩耗量）も低いことが明ら
かである。 また、比較焼結合金製弁座に見られるように、
構成成分のうちのいずれかの成分含有量がこの発
明の範囲から外れると、密度、耐摩耗性、および
相手攻撃性のうちの少なくともいずれかの性質が
劣つたものになることがわかる。 上述のように、この発明のFe基焼結合金は、
礎結ままの状態で7.0ｇ／cm3以上の高密度および
高強度を有し、かつすぐれた耐摩耗性、耐熱性、
耐食性、および耐酸化性を有しているので、特に
苛酷な条件下で使用される弁座の製造に用いた場
合にすぐれた耐久性（性能）を著しく長期に亘つ
て発揮するのである。
する目的で圧環強度、およびビツカース硬さを測
定すると共に、実用機関にシユミレートした弁座
摩耗試験機を用い、弁材：弁用オーステナイト
鋼、弁温度：850℃、弁リフト量：6.8mm、着座荷
重：40Kg、回転数：3000r.p.m.、雰囲気：LPG燃
焼ガス，試験時間：72時間の条件で耐久摩耗試験
を行ない、全沈下摩耗量と弁座摩耗量を測定し
た。これらの測定結果を第１表に合せて示した。 第１表に示される結果から、本発明焼結合金製
弁座１〜16は、いずれも焼結ままの状態で7.0
ｇ／cm3以上の高密度を有すると共に、きわめて高
い硬さを有し、しかもその実用に際しては密度が
7.0ｇ／cm3以下にして相対的に硬さも低い従来焼
結合金製弁座に比して著しくすぐれた耐摩耗性を
有し、しかも相手攻撃性（全沈下摩耗量―弁座摩
耗量＝相手材たる弁の摩耗量）も低いことが明ら
かである。 また、比較焼結合金製弁座に見られるように、
構成成分のうちのいずれかの成分含有量がこの発
明の範囲から外れると、密度、耐摩耗性、および
相手攻撃性のうちの少なくともいずれかの性質が
劣つたものになることがわかる。 上述のように、この発明のFe基焼結合金は、
礎結ままの状態で7.0ｇ／cm3以上の高密度および
高強度を有し、かつすぐれた耐摩耗性、耐熱性、
耐食性、および耐酸化性を有しているので、特に
苛酷な条件下で使用される弁座の製造に用いた場
合にすぐれた耐久性（性能）を著しく長期に亘つ
て発揮するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.5〜２％、Mo：3.5〜13％、 Ni：６〜12％、Cr：１〜６％、 Co：0.1〜５％、Cu：0.1〜５％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）、並びに密度：７ｇ／cm3以上を
有することを特徴とする内燃機関の弁座用Fe基
焼結合金。 ２ Ｃ：0.5〜２％、Mo：3.5〜13％、 Ni：６〜12％、Cr：１〜６％、 Co：0.1〜５％、Cu：0.1〜５％、 を含有し、さらに、 Ｓ：0.05〜0.4％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）、並びに密度：７ｇ／cm3以上を
有することを特徴とする内燃機関の弁座用Fe基
焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10649982A JPS58224154A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 内燃機関の弁座用Ｆｅ基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10649982A JPS58224154A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 内燃機関の弁座用Ｆｅ基焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58224154A JPS58224154A (ja) | 1983-12-26 |
| JPH0115583B2 true JPH0115583B2 (ja) | 1989-03-17 |
Family
ID=14435123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10649982A Granted JPS58224154A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 内燃機関の弁座用Ｆｅ基焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58224154A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4646227B2 (ja) * | 2005-09-02 | 2011-03-09 | ヤンマー株式会社 | 鋳鉄の鋳造方法及びその方法を使用した内燃機関用シリンダヘッドの製造方法 |
| CN103182502A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 北京有色金属研究总院 | 一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体及其制备方法 |
| CN103882325A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 北京有色金属研究总院 | 一种制备高性能耐磨蚀排气门座的复合粉体材料及其应用 |
| JP6229277B2 (ja) * | 2013-03-01 | 2017-11-15 | 日立化成株式会社 | 焼結合金およびその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4928508A (ja) * | 1972-07-13 | 1974-03-14 | ||
| JPS55148748A (en) * | 1979-05-07 | 1980-11-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered alloy with superior wear resistance |
-
1982
- 1982-06-21 JP JP10649982A patent/JPS58224154A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4928508A (ja) * | 1972-07-13 | 1974-03-14 | ||
| JPS55148748A (en) * | 1979-05-07 | 1980-11-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered alloy with superior wear resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58224154A (ja) | 1983-12-26 |
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