JPS6028900B2 - デイ−ゼルエンジンのバルブおよびバルブシ−ト用Ni基合金 - Google Patents
デイ−ゼルエンジンのバルブおよびバルブシ−ト用Ni基合金Info
- Publication number
- JPS6028900B2 JPS6028900B2 JP10212080A JP10212080A JPS6028900B2 JP S6028900 B2 JPS6028900 B2 JP S6028900B2 JP 10212080 A JP10212080 A JP 10212080A JP 10212080 A JP10212080 A JP 10212080A JP S6028900 B2 JPS6028900 B2 JP S6028900B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、すぐれた高温硬さ、耐熱衝撃性、および耐
バナジウムアタック性を有し、特にディーゼルエンジン
のバルブおよびバルブシートの製造に際して、鋳物用あ
るいは肉盛溶接用として使用するのに通したNi基合金
に関するものである。
バナジウムアタック性を有し、特にディーゼルエンジン
のバルブおよびバルブシートの製造に際して、鋳物用あ
るいは肉盛溶接用として使用するのに通したNi基合金
に関するものである。
従来、ディーゼルエンジンのバルブやバルブシートの肉
盛溶接用合金としては、アメリカ溶接協会規格5.1派
CoCr−A(C:0.9〜1.4%,Si2.0%以
下、Mn:1.0%以下、W:3.0〜6.0%,Cr
26〜32%,Ni:3.0%以下、Fe:3.0%以
下、Mo:1.0%以下、Coおよび不可避不純物:残
り)や、同5.1斑CoCr−B(C:1.2〜1.7
%,Si:2.0%以下、Mn:1.0%以下、W:7
.0〜9.5%,Cr:26〜32%,Coおよび不可
避不純物:残り、以上重量%)などのCo基合金(以下
従来Co基合金という)が知られ、多く使用されてきた
。
盛溶接用合金としては、アメリカ溶接協会規格5.1派
CoCr−A(C:0.9〜1.4%,Si2.0%以
下、Mn:1.0%以下、W:3.0〜6.0%,Cr
26〜32%,Ni:3.0%以下、Fe:3.0%以
下、Mo:1.0%以下、Coおよび不可避不純物:残
り)や、同5.1斑CoCr−B(C:1.2〜1.7
%,Si:2.0%以下、Mn:1.0%以下、W:7
.0〜9.5%,Cr:26〜32%,Coおよび不可
避不純物:残り、以上重量%)などのCo基合金(以下
従来Co基合金という)が知られ、多く使用されてきた
。
一方、近年、ディーゼルエンジンの高性能化がはかられ
るようになるにしたがって、エンジンバルブやバルブシ
ートにも、よりすぐれた特整を具備することが要求され
るようになっており、一般に、いずれも肉盛溶接状態で
、温度800℃におけるビツカース硬さが285以上の
高温硬さ、および温度700ooに15分間保持した後
水冷の操作を繰り返し行なった場合、肉盛溶接部に割れ
が発生するまでの前記操作回数が7回以上の耐衝撃性、
さらに大型のディーゼルエンジンには、主燃料としてV
の含有量が高い低質重油が使用されるが、この場合、燃
料油中にSおよびNaが存在すると、生成したNa2S
04が灰分中のV2Qの融点を下げ、このV205によ
って腐食が助長されるようになるといわれており、この
ようにV24が主因子として作用する複雑な腐食現象、
すなわちバナジウムアタック性に対する抵抗(耐バナジ
ウムアタック性)を具備することが要求されるようにな
っている。
るようになるにしたがって、エンジンバルブやバルブシ
ートにも、よりすぐれた特整を具備することが要求され
るようになっており、一般に、いずれも肉盛溶接状態で
、温度800℃におけるビツカース硬さが285以上の
高温硬さ、および温度700ooに15分間保持した後
水冷の操作を繰り返し行なった場合、肉盛溶接部に割れ
が発生するまでの前記操作回数が7回以上の耐衝撃性、
さらに大型のディーゼルエンジンには、主燃料としてV
の含有量が高い低質重油が使用されるが、この場合、燃
料油中にSおよびNaが存在すると、生成したNa2S
04が灰分中のV2Qの融点を下げ、このV205によ
って腐食が助長されるようになるといわれており、この
ようにV24が主因子として作用する複雑な腐食現象、
すなわちバナジウムアタック性に対する抵抗(耐バナジ
ウムアタック性)を具備することが要求されるようにな
っている。
これらの特性は鋳造により製造されたディゼルェンジン
のバルブ鋳物やバルブシート鋳物においても同機に要求
されることは勿論である。しかしながら、上記従来Co
基合金は、高温硬さの点で上記要求条件を満足するもの
の、耐熱衝撃性および耐バナジウムアタック性において
は、これを満足する性質をもたず、したがって高性能デ
ィーゼルエンジンのバルブやバルブシートの肉盛熔接用
として、またこれらの鋳物用として使用した場合に十分
寿命を示さないのが現状である。この発明は、上述のよ
うな観点から、特にディーゼルエンジンのバルブやバル
ブシートの肉盛溶接用および鋳物用材料に要求される上
記の条件を満足する特性を有するNi基合金を提供する
もので、重量%で、C:1.0〜3.5%,Si:0.
1〜2.0%,Mn:0.1〜2.0%,W:5〜20
%,Cr:20〜40%,Mo:0.1〜1.99%を
含有し、さらに必要に応じてFe:1〜30%を含有し
、残りがNiと不可避不純物からなる組成を有すると共
に、すぐれた高温硬さ、耐熱衝撃性、および耐バナジウ
ムアタック性を有し、しかもFeを含有した場合には耐
熱衝撃性が一段と向上したものとなるNj基合金に特徴
を有するものである。ついで、この発明のNi基合金に
おいて成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を説明
する。
のバルブ鋳物やバルブシート鋳物においても同機に要求
されることは勿論である。しかしながら、上記従来Co
基合金は、高温硬さの点で上記要求条件を満足するもの
の、耐熱衝撃性および耐バナジウムアタック性において
は、これを満足する性質をもたず、したがって高性能デ
ィーゼルエンジンのバルブやバルブシートの肉盛熔接用
として、またこれらの鋳物用として使用した場合に十分
寿命を示さないのが現状である。この発明は、上述のよ
うな観点から、特にディーゼルエンジンのバルブやバル
ブシートの肉盛溶接用および鋳物用材料に要求される上
記の条件を満足する特性を有するNi基合金を提供する
もので、重量%で、C:1.0〜3.5%,Si:0.
1〜2.0%,Mn:0.1〜2.0%,W:5〜20
%,Cr:20〜40%,Mo:0.1〜1.99%を
含有し、さらに必要に応じてFe:1〜30%を含有し
、残りがNiと不可避不純物からなる組成を有すると共
に、すぐれた高温硬さ、耐熱衝撃性、および耐バナジウ
ムアタック性を有し、しかもFeを含有した場合には耐
熱衝撃性が一段と向上したものとなるNj基合金に特徴
を有するものである。ついで、この発明のNi基合金に
おいて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} CC成分には、Cr,W,およびMoなど炭化
物を形成して常温および高温硬さを向上させる作用があ
るが、その含有量が1.0%未満では、前記作用に所望
の効果が得られず、一方3.5%を越えて含有させると
、耐熱衝撃性が低下するようになることから、その含有
量を1.0〜3.5%と定めた。
物を形成して常温および高温硬さを向上させる作用があ
るが、その含有量が1.0%未満では、前記作用に所望
の効果が得られず、一方3.5%を越えて含有させると
、耐熱衝撃性が低下するようになることから、その含有
量を1.0〜3.5%と定めた。
(bー Si所望の脱酸効果、鋳造性、肉盛溶接性、お
よび湯流れ性などを確保するためには最低0.1%の含
有が必要であり、一方2.0%を越えて含有させてもよ
り一層の改善効果は期待できないことから、その含有量
を0.1〜2.0%と定めた。
よび湯流れ性などを確保するためには最低0.1%の含
有が必要であり、一方2.0%を越えて含有させてもよ
り一層の改善効果は期待できないことから、その含有量
を0.1〜2.0%と定めた。
(c} Mn
Mn成分には、脱酸脱硫作用のほか、肉盛溶接性を改善
する作用があるが、その含有量が0.1%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
有させてもより一層の改善効果は期待できないことから
、その含有量を0.1〜2.0%と定めた。
する作用があるが、その含有量が0.1%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
有させてもより一層の改善効果は期待できないことから
、その含有量を0.1〜2.0%と定めた。
‘d} W
W成分には、炭化物を微細化すると共に、素地を固溶強
化し、この結果として合金の高温硬さおよび高温強度を
向上させる作用があるが、その含有量が5%未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方20%を越えて
含有させると、肉盛溶接性や切削性が劣化するようにな
ることから、その含有量を5〜20%と定めた。
化し、この結果として合金の高温硬さおよび高温強度を
向上させる作用があるが、その含有量が5%未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方20%を越えて
含有させると、肉盛溶接性や切削性が劣化するようにな
ることから、その含有量を5〜20%と定めた。
{e} Cr
Cで成分には、素地を固溶強化し、高温硬さ、耐酸化性
および耐食性を向上させる作用がある。
および耐食性を向上させる作用がある。
しかし20%未満の含有では所望の作用効果が確保でき
ないので20%以上の含有が必要であるが、40%を越
えて含有させると、縦化するようになることから、40
%を越えて含有させてはならない。‘f) MoMo成
分には、合金の耐バナジウムアタック性および高温硬さ
を著しく向上させる作用があるが、その含有量が0.1
%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方1.
99%を越えて含有させると、高温硬さの改善が見られ
る反面、耐バナジウムアタック性が低下するようになる
ことから、その含有量を0.1〜1.99%と定めた。
ないので20%以上の含有が必要であるが、40%を越
えて含有させると、縦化するようになることから、40
%を越えて含有させてはならない。‘f) MoMo成
分には、合金の耐バナジウムアタック性および高温硬さ
を著しく向上させる作用があるが、その含有量が0.1
%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方1.
99%を越えて含有させると、高温硬さの改善が見られ
る反面、耐バナジウムアタック性が低下するようになる
ことから、その含有量を0.1〜1.99%と定めた。
■ FeFe成分には、合金の耐熱衝撃性をさらに一段
と向上させる作用があるが、その含有量が1%禾満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方30%を越えて
含有させると高温硬さが低下するようになり、温度80
0qoにおけるビッカース硬さ:285以上を保持する
ことができなくなることから、その含有量を1〜30%
と定めた。
と向上させる作用があるが、その含有量が1%禾満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方30%を越えて
含有させると高温硬さが低下するようになり、温度80
0qoにおけるビッカース硬さ:285以上を保持する
ことができなくなることから、その含有量を1〜30%
と定めた。
つぎに、この発明のNi基合金を実施例により説明する
。
。
まず、通常の溶解鋳造法により、本発明合金溶接榛1〜
18、成分組成がこの発明の範囲から外れた比較合金溶
接榛1〜9、および上記従来Co基合金に相当する成分
組成をもった従来合金溶接棒1,2をそれぞれ製造した
。
18、成分組成がこの発明の範囲から外れた比較合金溶
接榛1〜9、および上記従来Co基合金に相当する成分
組成をもった従来合金溶接棒1,2をそれぞれ製造した
。
これら溶接棒の成分組成を第1表に示した。ついで、こ
れら溶接機を用い、TIG自動溶接機にて、直径12W
吻Jx厚さ2仇吻の寸法をもったステンレス鋼(SUS
316)製合金の表面に、外径10仇肋x幅20肌×厚
さ6側の円環状ピードを2層肉盛溶接した。
れら溶接機を用い、TIG自動溶接機にて、直径12W
吻Jx厚さ2仇吻の寸法をもったステンレス鋼(SUS
316)製合金の表面に、外径10仇肋x幅20肌×厚
さ6側の円環状ピードを2層肉盛溶接した。
つぎに、上記合金上の円環状ビードーこついて、常温に
おけるロックゥェル硬さ(Cスケール)および温度80
0q0におけるビッカース硬さを測定すると共に、前記
円環状ビードを形成した合金に対して、温度70000
に加熱して15分間保持後水冷の操作を繰り返し行ない
、前記円環状ビードに割れが発生するまでの前記操作回
数を測定する耐熱衝鯵性試験を行ない、さらに直径15
側め×長さ100肌の肉盛材より直径12柳J×高さ1
2側の寸法をもった試験片を削り出し、温度900つ0
に加熱した溶融腐食灰(V205:85重量%,Na2
S04:15重量%):50タ中に前記試験片を3時間
浸薄、並びに同じく温度800℃の前記溶融腐食灰中に
2餌寿間浸潰した後、その重量減をそれぞれ測定する高
温腐食試験(耐バナジウムアタック性試験)を行なった
。これらの測定結果を第1表に合せて示した。第1表第
1表に示されるように、本発明合金1〜18は、従来合
金1,2に比して一段とすぐれた高温硬さ、耐熱衝撃性
、および耐バナジウムアタック性をもつものであり、デ
ィーゼルエンジンのバルブやバルブシートに要求される
条件を余裕をもって満足する特性をもつものである。
おけるロックゥェル硬さ(Cスケール)および温度80
0q0におけるビッカース硬さを測定すると共に、前記
円環状ビードを形成した合金に対して、温度70000
に加熱して15分間保持後水冷の操作を繰り返し行ない
、前記円環状ビードに割れが発生するまでの前記操作回
数を測定する耐熱衝鯵性試験を行ない、さらに直径15
側め×長さ100肌の肉盛材より直径12柳J×高さ1
2側の寸法をもった試験片を削り出し、温度900つ0
に加熱した溶融腐食灰(V205:85重量%,Na2
S04:15重量%):50タ中に前記試験片を3時間
浸薄、並びに同じく温度800℃の前記溶融腐食灰中に
2餌寿間浸潰した後、その重量減をそれぞれ測定する高
温腐食試験(耐バナジウムアタック性試験)を行なった
。これらの測定結果を第1表に合せて示した。第1表第
1表に示されるように、本発明合金1〜18は、従来合
金1,2に比して一段とすぐれた高温硬さ、耐熱衝撃性
、および耐バナジウムアタック性をもつものであり、デ
ィーゼルエンジンのバルブやバルブシートに要求される
条件を余裕をもって満足する特性をもつものである。
また、本発明合金1〜3と比較合金1,2について見る
に、C含有量がこの発明の範囲から低い方に外れた比較
合金1では所望の高温硬さが得られず、一方高い方に外
れた比較合金2は、きわめて低い耐熱衝撃性しか示さな
いのに対して、本発明合金1〜3は、いずれもすぐれた
特性を示している。また、W成分に関して、その含有量
を変化させた本発明合金2,10,1 1とを比較合金
3,4について見るに、Wの含有量がこの発明の範囲か
ら低い方に外れた比較合金3では高温硬さが、高い方に
外れた比較合金4では耐熱衝撃性がそれぞれ著しく劣化
したものにになっているのに対して、この発明の範囲内
のW含有量の本発明合金2,10,11はいずれもすぐ
れた特性を示している。
に、C含有量がこの発明の範囲から低い方に外れた比較
合金1では所望の高温硬さが得られず、一方高い方に外
れた比較合金2は、きわめて低い耐熱衝撃性しか示さな
いのに対して、本発明合金1〜3は、いずれもすぐれた
特性を示している。また、W成分に関して、その含有量
を変化させた本発明合金2,10,1 1とを比較合金
3,4について見るに、Wの含有量がこの発明の範囲か
ら低い方に外れた比較合金3では高温硬さが、高い方に
外れた比較合金4では耐熱衝撃性がそれぞれ著しく劣化
したものにになっているのに対して、この発明の範囲内
のW含有量の本発明合金2,10,11はいずれもすぐ
れた特性を示している。
さらに、Crの含有をこの発明の範囲内で変化させた本
発明合金2,12,13と、Crの含有量がこの発明の
範囲から低い方に外れた比較合金5と、同じく高い方に
外れた比較合金6とについて見るに、比較合金5では高
温硬さが著しく劣ったものになっており、一方比較合金
6では耐熱衝撃性が劣るものになっているのに対して、
本発明合金2,12,13は、いずれもすぐれた特性を
満足して備えていることが明らかである。
発明合金2,12,13と、Crの含有量がこの発明の
範囲から低い方に外れた比較合金5と、同じく高い方に
外れた比較合金6とについて見るに、比較合金5では高
温硬さが著しく劣ったものになっており、一方比較合金
6では耐熱衝撃性が劣るものになっているのに対して、
本発明合金2,12,13は、いずれもすぐれた特性を
満足して備えていることが明らかである。
同様に、Moの含有量をこの発明の範囲内で変化させた
本発明合金2,14,15と、この発明の範囲から外れ
たMo含有量の比較合金7,8に示される結果から、M
oをこの発明の範囲内で含有する場合にはすぐれた耐バ
ナジウムアタック性を示すが、この発明の範囲から低い
方に外れたMo含有量、並びに同じく高い方に外れたM
o含有量では、所望の耐バナジウムアタック性の改善は
見られないことがわかる。
本発明合金2,14,15と、この発明の範囲から外れ
たMo含有量の比較合金7,8に示される結果から、M
oをこの発明の範囲内で含有する場合にはすぐれた耐バ
ナジウムアタック性を示すが、この発明の範囲から低い
方に外れたMo含有量、並びに同じく高い方に外れたM
o含有量では、所望の耐バナジウムアタック性の改善は
見られないことがわかる。
さらに、Feを含有しない本発明合金2、Feの含有量
をこの発明の範囲内で変化させた本発明合金16〜18
、およびこの発明の範囲から高い方に外れた比較合金9
について見るとに、Feを含有させると一段と耐熱衝撃
性が向上するようになるが、30%を越えて含有させる
と高温硬さの低下が著しいことがわかる。
をこの発明の範囲内で変化させた本発明合金16〜18
、およびこの発明の範囲から高い方に外れた比較合金9
について見るとに、Feを含有させると一段と耐熱衝撃
性が向上するようになるが、30%を越えて含有させる
と高温硬さの低下が著しいことがわかる。
なお、上記実施例では、この発明のNj基合金を肉盛熔
接用として使用した場合について述べたが、これを鋳物
用として使用しても、肉盛溶接の場合と同様なすぐれた
特性を示すことは勿論である。
接用として使用した場合について述べたが、これを鋳物
用として使用しても、肉盛溶接の場合と同様なすぐれた
特性を示すことは勿論である。
上述のように、この発明のNi基合金は、すぐれた高温
硬さ、耐熱衝撃性、および耐バナジウムアタック性を具
備しているので、ディーゼル機関、特にV,S,および
Naを含有する燃料油を使用するディーゼルエンジンの
バルブおよびバルブシートの肉盛溶接用および鋳物用と
して使用するのに適するものである。
硬さ、耐熱衝撃性、および耐バナジウムアタック性を具
備しているので、ディーゼル機関、特にV,S,および
Naを含有する燃料油を使用するディーゼルエンジンの
バルブおよびバルブシートの肉盛溶接用および鋳物用と
して使用するのに適するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 C:1.0〜3.5%,Si:0.1〜2.0%,
Mn:0.1〜2.0%,W:5〜20%,Cr:20
〜40%,Mo:0.1〜1.99%,Niおよび不可
避不純物:残りからなる組成(以上重量%)を有するこ
とを特徴とする高温硬さ、耐熱衝撃性、および耐バナジ
ウムアタツク性にすぐれたデイーゼルエンジンのバルブ
およびバルブシート用Ni基合金。 2 C:1.0〜3.5%,Si:0.1〜2.0%,
Mn:0.1〜2.0%,W:5〜20%,Cr:20
〜40%,Mo:0.1〜1.99%,Fe:1〜30
%,Niおよび不可避不純物:残りからなる組成(以上
重量%)を有することを特徴とする高温硬さ、耐熱衝撃
性、および耐バナジウムアタツク性にすぐれたデイーゼ
ルエンジンのバルブおよびバルブシート用Ni基合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10212080A JPS6028900B2 (ja) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | デイ−ゼルエンジンのバルブおよびバルブシ−ト用Ni基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10212080A JPS6028900B2 (ja) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | デイ−ゼルエンジンのバルブおよびバルブシ−ト用Ni基合金 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5688379A Division JPS5927369B2 (ja) | 1979-05-11 | 1979-05-11 | ディ−ゼルエンジンのバルブおよびバルブシ−ト用Co基合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5655545A JPS5655545A (en) | 1981-05-16 |
JPS6028900B2 true JPS6028900B2 (ja) | 1985-07-08 |
Family
ID=14318930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10212080A Expired JPS6028900B2 (ja) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | デイ−ゼルエンジンのバルブおよびバルブシ−ト用Ni基合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6028900B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02116999U (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-19 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58171543A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-08 | Hitachi Zosen Corp | 耐高温高硬度盛金合金 |
JPS59125270A (ja) * | 1983-01-05 | 1984-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | きのこ状弁およびその製造方法 |
JPS6462298A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Agency Ind Science Techn | Ni-base case hardening overlay alloy having excellent corrosion resistance and wear resistance |
WO1999039015A1 (en) * | 1998-01-28 | 1999-08-05 | L. E. Jones Company | Nickel based alloys for internal combustion engine valve seat inserts, and the like |
US6519847B1 (en) | 1998-06-12 | 2003-02-18 | L. E. Jones Company | Surface treatment of prefinished valve seat inserts |
-
1980
- 1980-07-25 JP JP10212080A patent/JPS6028900B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02116999U (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-19 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5655545A (en) | 1981-05-16 |
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