JPH0264211A - ロッカアーム - Google Patents

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］ 本発明は耐摩耗性と耐スカッフィング性の高い鋳鉄材を
用いたロッカアームに関する。

［従来の技術］ カムシャフトやバルブと高面圧で当接するロッカアーム
は高い耐摩耗性を備えなければならないが、ロッカアー
ム本体又は当接部のチップとしては従来、チル鋳鉄、鋳
鋼、焼結合金などが用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるにこれらの材料で製造されたロッカアームは、焼
結合金の場合、冷間鍛造スチール本体に焼結チップをろ
う付は又は焼着したものであるが、製造コストが高くな
っていた。またチル鋳鉄や鋳鋼の場合、高性能、高負荷
となりつつある昨今のエンジンに用いたとき接触面圧の
増加により著しい摩耗が発生するようになり、これら従
来材程度の耐摩耗性では不十分となりつつある。

一方、（Ｃｒ−Ｆｅ）７０５などの硬質の炭化物を含む
ために優れた耐摩耗性を示すことで知られている２５〜
３５％Ｃｒ含有鋳鉄があるが、フェライトが析出する傾
向があるために高回転、高負荷のエンジンに用いた場合
はやはり耐摩耗性に乏しい。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、成分組成が重量％で、Ｃ：２．５〜３．７％
、Ｓｉ　：　２．１〜３．５％、）Ｉｎ　：　１．１〜
１．５％、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｎｉ　：０．３〜０．
７％、Ｐ：０．３％以下、Ｓ：０．１％以下、および必
要に応じてＷ、）１０、Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、Ｔｉ、　
１３　：　’１種又は２種以上で１〜１０％、残部Ｆｅ
と不可避的不純物からなり、パーライト及び／又はマル
テンサイト基地中にＣ「を主体とする炭化物が均一に析
出した鋳鉄材を少なくとも当接部に用いたロッカアーム
を提供し前記問題点を解決するものである。

本発明のロッカアームはカムシャフトやバルブとの当接
部のチップを鋳鉄材で製造してスチール本体やアルミ本
体とろう付け、鋳ぐるみなどの手段により複合化するこ
ともできるが、望ましくは製造コストを低くするために
シェル型やロストワックス型などを使った鋳造により一
体成形される。

また鋳鉄材は鋳放してパーライト基地の状態で十分に優
れた耐摩耗性を有するが、焼入れマルテンサイト基地や
パーライトとマルテンサイトの混合基地、あるいは鋳放
し俊や焼入後の窒化によって表面に高硬度の窒化化合物
層を形成すればさらに高い耐摩耗性が得られる。

以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する
。

Ｃ成分は基地に固溶してこれを強化し、かつ（Ｃｒ−Ｆ
ｅ）７０３などＣｒを主体とする硬質の炭化物やその他
の炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる作用がある。

２．５％未満では炭化物の析出量が不足して耐摩耗性が
得られず、３．７％を超えると炭化物の析出量が過多と
なり、相手材に対する攻撃性が過剰となり、ま、た加工
性も悪くなる。

Ｓｉ成分は炭化物の析出を抑え、黒鉛化を促進する元素
として周知であるが、高Ｃｒ鋳鉄に添加した場合、炭化
物を粒状化する効果があることが判明した。２．１％未
満では炭化物粒状化の効果が得られず、３．５％を超え
ると基地がフェライト化して耐摩耗性が低下し、また材
料の脆化も招く。

）Ｉｎ成分は基地中に固溶してこれを強化し、材料を強
靭化させると同時に、セメンタイトとＦｅ−Ｃｒ複合炭
化物の粒状化傾向を高める。１．１％未満ではこれらの
効果が得られず、１．５％を超えるとそれ以上添加して
も著しい効果の向上はなく経済的に不利となり、また焼
入時に材料の脆化を招く。

Ｃｒ成分は基地に固溶してこれを強化すると共に耐熱耐
食性を向上させる。また本発明の鋳鉄材は高Ｃｒである
ことが特徴であり、（Ｃｒ−Ｆｅ）７０３などのＣｒを
主体とする炭化物を形成してこれが高硬度であるために
優れた耐摩耗性を発揮する。１０％未満では炭化物の析
出量が少なく耐摩耗性に劣る。

また２０％を超えると基地がフェライト化し易くなりや
はり耐摩耗性が低下する。

旧成分は基地を緻密にして強化し、また焼入性を向上さ
せる作用がある。０．３％未満ではこれらの効果が得ら
れず、０．７％を超えると効果が飽和し、かえって経済
的に不利となる。

Ｐ成分は０．３％以下、Ｓ成分は０．１％以下とするが
、ともにこれらの範囲を超えると材料を脆化させる。

本発明の鋳鉄材は以上の成分と残部Ｆｅ及び鋳鉄として
通常含まれる不可避的成分からロッカアームあるいはロ
ッカアームのチップとして製造すれば鋳放しの状態でパ
ーライト基地となり、さらに焼入れによるマルテンサイ
ト基地あるいは窒化処理による表面硬化によってカムや
バルブとの良好な摺動性が得られる。しかし、これら相
手材との摺動環境によってざらに高い耐摩耗性が必要と
なれば、ＷＳＮｏ、Ｖ、Ｎｉ）、　ｒａ、　Ｔｉ、　３
などの炭化物形成元素を任意に１種又は２種以上で１〜
１０％含有させる。１％以下では耐摩耗性向上の効果が
なく、１０％を超えると経済的に不利となる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により説明する。

（試験方法） 配合組成を変えた１４５０〜１５５０℃の溶湯をロスト
ワックス型に鋳込んで第１表に示すＮα１〜１２の組成
の本発明鋳鉄材とＮα１３〜１６の組成の比較鋳鉄材か
らなるロッカシャフト式のロッカアームを製造した。（
比較材においてはＸ印を付した部分で本発明の成分組成
範囲から外れている。）これらについて、鋳放しのちの
、全面に９００℃ｘ６０分で油焼入れしたもの、焼入れ
後に５８０℃×９０分で塩浴軟窒化したものを用意し、
基地組織観察、硬度の測定、実機耐久試験を行った。耐
久試験は各々のロッカアームを４気筒ＯＨＣエンジンに
、ノーズ部をチル化した鋳鉄カムシャフト（Ｃ：３．３
　、Ｓｉ　：　２．２　、Ｍｎ　：　０．７５、Ｐ：０
．１８、Ｓ：０゜０６、Ｃｕ：０．２１、Ｃｒ　：　０
．８５．８０　：　０．１９、［３：０．０４、Ｆｅ：
残り、以上重量％）とともに組込み、使用オイル：５Ａ
Ｅ１０Ｗ、回転数：　１１０００ｒｐ　、試験時間：　
２００時間の条件で運転を行ない、供試材でおるロッカ
アームのパッド面の摩耗Ｒおよび相手材であるカムシャ
フトのノーズ面の摩耗量を測定した。

（試験結果） 第１表に示す測定結果かられかるように、比較材におい
てはロッカアーム自体と相手材であるカムシャフトのう
ちいずれか一方あるいは両者の摩純量が多く、スカッフ
ィングを発生したものもあるのに対して、本発明材にお
いてはロッカアームの摩耗量が少なく、またカムシャフ
トの摩耗量も比較的少ない。

また基地硬さについては本発明材で焼入れを行なったも
のはＨＲＣ６２以上を示し、焼入れ後の窒化により焼戻
しされたものは基地が軟化するが、表面の窒化層は周知
の如く著しく硬くなる。

なお第１表の基地組織についてはパーライトはＰ、マル
テンサイトはＭ１フェライトはＦで表わした。Ｐ＋Ｆは
パーライトとフェライトの混合である。

（組織写真） 第１表におけるＮα３の供試材の顕微鏡組織写真（ナイ
タール液腐食、４００倍、以下同様）を第１図に示す。

マルテンサイト基地（黒色部）中に炭化物（白色部）が
分布している。

第２図はＮα４の組織写真である。表面に窒化化合物層
（厚さ約１３μ■）とその下に網目状の窒化拡散層が形
成されている。拡散層の下の母材部分で焼戻しマルテン
サイト基地（黒色部）中に炭化物（白色部）が認められ
る。

第３図はＮｎ１Ｏの組織写真である。マルテンサイト基
地（黒色部）中に炭化物（白色部）が分布している。Ｎ
α２に比べてＷ、　）ｌｏ、　３の影響によって炭化物
が微細粒状となっている。

［発明の効果］ 上述のように本発明のロッカアームは優れた耐摩耗性、
耐スカッフィング性を有し、特に高負荷のかかるエンジ
ンに使用した場合に優れた性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明ロッカアームに用いる
鋳鉄材の顕微鏡金属組織写真である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）成分組成が重量％で、Ｃ：２．５〜３．７％、Ｓ
   ｉ：２．１〜３．５％、Ｍｎ：１．１〜１．５％、Ｃｒ
   ：１０〜２０％、Ｎｉ：０．３〜０．７％、Ｐ：０．３
   ％以下、Ｓ：０．１％以下、残部Ｆｅと不可避的不純物
   からなり、パーライト及び／又はマルテンサイト基地中
   にＣｒを主体とする炭化物が均一に析出した鋳鉄材を少
   なくとも当接部に用いたロッカアーム。
2. （２）成分組成が重量％で、Ｃ：２．５〜３．７％、Ｓ
   ｉ：２．１〜３．５％、Ｍｎ：１．１〜１．５％、Ｃｒ
   ：１０〜２０％、Ｎｉ：０．３〜０．７％、及びＷ、Ｍ
   ｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｂ：１種又は２種以上で１
   〜１０％、Ｐ：０．３％以下、Ｓ：０．１％以下、残部
   Ｆｅと不可避的不純物からなり、パーライト及び／又は
   マルテンサイト基地中にＣｒを主体とする炭化物が均一
   に析出した鋳鉄材を少なくとも当接部に用いたロッカア
   ーム。