JP3341531B2 - 高強度Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム - Google Patents
高強度Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度を有するＦｅ
基鋳造合金製ロッカーアームに関するものである。
基鋳造合金製ロッカーアームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関の構造部材であるロッカ
ーアームには、強度、靭性、および耐摩耗性が要求され
ることから、これらの特性を具備したＦｅ基鋳造合金が
用いられている。また、これらの特性を具備したＦｅ基
鋳造合金製ロッカーアームとして、例えば特開昭６４−
１１９４１号公報に記載される通り、重量％（質量％）
で［以下、％は重量％（質量％）を示す］、 Ｃ：２〜４％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｍｏ：１〜１０％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｏ：０．１〜２％、 Ｗ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜３％、 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基鋳造合金で構成されたロッカーアームが知ら
れている。
ーアームには、強度、靭性、および耐摩耗性が要求され
ることから、これらの特性を具備したＦｅ基鋳造合金が
用いられている。また、これらの特性を具備したＦｅ基
鋳造合金製ロッカーアームとして、例えば特開昭６４−
１１９４１号公報に記載される通り、重量％（質量％）
で［以下、％は重量％（質量％）を示す］、 Ｃ：２〜４％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｍｏ：１〜１０％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｏ：０．１〜２％、 Ｗ：０．１〜２％、 Ｎｉ：０．１〜３％、 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基鋳造合金で構成されたロッカーアームが知ら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の内燃機関
の高出力化および軽量に伴ない、ロッカーアームにも小
型化および薄肉化が要求されるようになっているが、上
記の従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームはじめ、その
他多くのロッカーアームの場合、いずれもすぐれた靭性
と耐摩耗性を有するものの、十分な強度を具備するもの
でないため、これらの要求に満足に対応することができ
ない。
の高出力化および軽量に伴ない、ロッカーアームにも小
型化および薄肉化が要求されるようになっているが、上
記の従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームはじめ、その
他多くのロッカーアームの場合、いずれもすぐれた靭性
と耐摩耗性を有するものの、十分な強度を具備するもの
でないため、これらの要求に満足に対応することができ
ない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
特に上記の従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームに着目
し、これの強度向上をはかるべく研究を行なった結果、
上記の従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームを構成する
Ｆｅ基鋳造合金は、図２に金属顕微鏡による組織写真
（倍率：５００倍）の模写図で例示されるように、鋳造
時に晶出した相対的に塊状の共晶炭化物と、焼入れおよ
び焼戻しの熱処理で針状に析出した析出炭化物がマルテ
ンサイト素地に分散分布した組織をもつが、このＦｅ基
鋳造合金に合金成分としてＮ成分およびＢ成分を含有さ
せると、このＮ成分およびＢ成分は共晶炭窒硼化物およ
び析出炭窒硼化物として晶出および析出し、これらの共
晶炭窒硼化物および析出炭窒硼化物の長手方向の長さは
５０μｍ以下と微細であり、これによって強度が著しく
向上するようになるという研究結果を得たのである。
特に上記の従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームに着目
し、これの強度向上をはかるべく研究を行なった結果、
上記の従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームを構成する
Ｆｅ基鋳造合金は、図２に金属顕微鏡による組織写真
（倍率：５００倍）の模写図で例示されるように、鋳造
時に晶出した相対的に塊状の共晶炭化物と、焼入れおよ
び焼戻しの熱処理で針状に析出した析出炭化物がマルテ
ンサイト素地に分散分布した組織をもつが、このＦｅ基
鋳造合金に合金成分としてＮ成分およびＢ成分を含有さ
せると、このＮ成分およびＢ成分は共晶炭窒硼化物およ
び析出炭窒硼化物として晶出および析出し、これらの共
晶炭窒硼化物および析出炭窒硼化物の長手方向の長さは
５０μｍ以下と微細であり、これによって強度が著しく
向上するようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、 Ｃ：２〜４％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｍｏおよび／またはＷ：０．１〜１０％、 Ｎ：０．０１〜１％、 Ｂ：０．００１〜０．１％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｎｉおよび／またはＣｏ：０．１〜５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びにマルテンサイト素地に、いずれも長手方向の長さが
５０μｍ以下の共晶炭窒硼化物と析出炭窒硼化物が分散
分布した組織を有するＦｅ基鋳造合金で構成してなる、
高強度を有し、かつ靭性および耐摩耗性にもすぐれたＦ
ｅ基鋳造合金製ロッカーアームに特徴を有するものであ
る。
なされたものであって、 Ｃ：２〜４％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｍｏおよび／またはＷ：０．１〜１０％、 Ｎ：０．０１〜１％、 Ｂ：０．００１〜０．１％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｎｉおよび／またはＣｏ：０．１〜５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びにマルテンサイト素地に、いずれも長手方向の長さが
５０μｍ以下の共晶炭窒硼化物と析出炭窒硼化物が分散
分布した組織を有するＦｅ基鋳造合金で構成してなる、
高強度を有し、かつ靭性および耐摩耗性にもすぐれたＦ
ｅ基鋳造合金製ロッカーアームに特徴を有するものであ
る。
【０００６】つぎに、この発明のロッカーアームにおい
て、これを構成するＦｅ基鋳造合金の成分組成を上記の
通りに限定した理由を説明する。 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、一部が素地のマルテンサイトを形成して強
度を向上させるほか、残りが強度低下の原因になる針状
の析出炭化物を形成することなく、長手方向の長さでい
ずれも５０μｍ以下、望ましくは３０μｍ以下の析出炭
窒硼化物および共晶炭窒硼化物を形成して、前記マルテ
ンサイト素地によってもたらされる高強度を低下させる
ことなく、耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が２％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方その含有量が４％を越えると靭性が低下するように
なることから、その含有量を２〜４％、望ましくは３〜
３．６％と定めた。
て、これを構成するＦｅ基鋳造合金の成分組成を上記の
通りに限定した理由を説明する。 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、一部が素地のマルテンサイトを形成して強
度を向上させるほか、残りが強度低下の原因になる針状
の析出炭化物を形成することなく、長手方向の長さでい
ずれも５０μｍ以下、望ましくは３０μｍ以下の析出炭
窒硼化物および共晶炭窒硼化物を形成して、前記マルテ
ンサイト素地によってもたらされる高強度を低下させる
ことなく、耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が２％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方その含有量が４％を越えると靭性が低下するように
なることから、その含有量を２〜４％、望ましくは３〜
３．６％と定めた。
【０００７】（ｂ） Ｓｉ Ｓｉ成分には、脱酸作用のほか、溶湯の流動性を増大さ
せて鋳造性を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
方その含有量が２％を越えると靭性が低下するようにな
ることから、その含有量を０．１〜２％、望ましくは
０．５〜１．５％と定めた。
せて鋳造性を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
方その含有量が２％を越えると靭性が低下するようにな
ることから、その含有量を０．１〜２％、望ましくは
０．５〜１．５％と定めた。
【０００８】（ｃ） Ｍｎ Ｍｎ成分には、脱酸作用のほか、素地に固溶して靭性を
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、一方その含有量が
２％を越えると耐摩耗性が低下するようになることか
ら、その含有量を０．１〜２％、望ましくは０．４〜
１．１％と定めた。
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、一方その含有量が
２％を越えると耐摩耗性が低下するようになることか
ら、その含有量を０．１〜２％、望ましくは０．４〜
１．１％と定めた。
【０００９】（ｄ） Ｃｒ Ｃｒ成分には、ＭｏおよびＷ、さらにＮおよびＢ成分と
ともに炭窒硼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１０％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が２５％を越えると
靭性が低下するようになることから、その含有量を１０
〜２５％、望ましくは１５〜２０％と定めた。
ともに炭窒硼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１０％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が２５％を越えると
靭性が低下するようになることから、その含有量を１０
〜２５％、望ましくは１５〜２０％と定めた。
【００１０】（ｅ） ＭｏおよびＷ これらの成分には、上記の通り共晶炭窒硼化物および析
出炭窒硼化物を形成して、耐摩耗性を向上させるほか、
素地に固溶して強度を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、一方その含有量が１０％を越えると靭性が低下する
ようになることから、その含有量を０．１〜１０％、望
ましくは１〜５％と定めた。
出炭窒硼化物を形成して、耐摩耗性を向上させるほか、
素地に固溶して強度を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、一方その含有量が１０％を越えると靭性が低下する
ようになることから、その含有量を０．１〜１０％、望
ましくは１〜５％と定めた。
【００１１】（ｆ） Ｎ Ｎ成分には、上記の通り、Ｂ成分と共に長手方向の長さ
で５０μｍ以下、望ましくは３０μｍ以下の共晶炭窒硼
化物および析出炭窒硼化物を形成してマルテンサイト素
地によってもたらされる高強度を損なうことなく耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量がＮ：０．０
１％未満では、特に析出炭窒硼化物あるいは析出炭窒硼
化物の長手方向の長さが５０μｍを越えて成長するよう
になって、所望の高強度を確保することができなくな
り、一方その含有量が１％を越えると靭性が低下するよ
うになることから、その含有量を０．０１〜１％、望ま
しくは０．２〜０．６％と定めた。
で５０μｍ以下、望ましくは３０μｍ以下の共晶炭窒硼
化物および析出炭窒硼化物を形成してマルテンサイト素
地によってもたらされる高強度を損なうことなく耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量がＮ：０．０
１％未満では、特に析出炭窒硼化物あるいは析出炭窒硼
化物の長手方向の長さが５０μｍを越えて成長するよう
になって、所望の高強度を確保することができなくな
り、一方その含有量が１％を越えると靭性が低下するよ
うになることから、その含有量を０．０１〜１％、望ま
しくは０．２〜０．６％と定めた。
【００１２】（ｇ） Ｂ Ｂ成分には、上記の通り、Ｎ成分と共に共晶炭窒硼化物
および析出炭窒硼化物を形成して、耐摩耗性を向上さ
せ、かつ結晶粒を微細化して強度を向上させる作用があ
るが、その含有量が０．００１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が０．１％を越え
ると靭性が低下するようになることから、その含有量を
０．００１〜０．１％、望ましくは０．０１〜０．０８
％と定めた。
および析出炭窒硼化物を形成して、耐摩耗性を向上さ
せ、かつ結晶粒を微細化して強度を向上させる作用があ
るが、その含有量が０．００１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が０．１％を越え
ると靭性が低下するようになることから、その含有量を
０．００１〜０．１％、望ましくは０．０１〜０．０８
％と定めた。
【００１３】（ｈ） ＮｉおよびＣｏ これらの成分には、素地に固溶してマルテンサイト変態
を促進させ、もって強度を一段と向上させる作用がある
ので、必要に応じて含有されるが、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
その含有量が５％を越えてもより一層の強度向上効果は
得られず、経済性を考慮して、その含有量を０．１〜５
％、望ましくは１〜３％と定めた。
を促進させ、もって強度を一段と向上させる作用がある
ので、必要に応じて含有されるが、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
その含有量が５％を越えてもより一層の強度向上効果は
得られず、経済性を考慮して、その含有量を０．１〜５
％、望ましくは１〜３％と定めた。
【００１４】なお、この発明のロッカーアームを構成す
るＦｅ基鋳造合金における共晶および析出炭窒硼化物の
長手方向の長さは、上記の通り基本的にはＮ成分の含有
量によって調整されるが、その長さが５０μｍを越える
と強度が急激に低下し、所望の高強度を確保することが
できないことから、その長手方向の長さを５０μｍ以
下、望ましくは３０μｍ以下に定めたのである。
るＦｅ基鋳造合金における共晶および析出炭窒硼化物の
長手方向の長さは、上記の通り基本的にはＮ成分の含有
量によって調整されるが、その長さが５０μｍを越える
と強度が急激に低下し、所望の高強度を確保することが
できないことから、その長手方向の長さを５０μｍ以
下、望ましくは３０μｍ以下に定めたのである。
【００１５】
【実施例】つぎに、この発明のＦｅ基鋳造合金製ロッカ
ーアームを実施例により具体的に説明する。通常の高周
波溶解炉を用い、それぞれ表１に示される成分組成をも
ったＦｅ基合金溶湯を調製し、ロストワックス鋳型に鋳
造し、放冷した後、大気中、９００℃に１時間保持後油
焼入れと、同じく大気中、６００℃に０．５時間保持後
放冷の焼戻しの熱処理を施すことにより図３（ａ）に正
面図で、同（ｂ）に底面図で示される形状を有し、かつ
長さが４５mmの寸法をもった本発明Ｆｅ基鋳造合金製ロ
ッカーアーム（以下、本発明ロッカーアームという）１
〜７および従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム（以
下、従来ロッカーアムという）１〜１３をそれぞれ製造
した。
ーアームを実施例により具体的に説明する。通常の高周
波溶解炉を用い、それぞれ表１に示される成分組成をも
ったＦｅ基合金溶湯を調製し、ロストワックス鋳型に鋳
造し、放冷した後、大気中、９００℃に１時間保持後油
焼入れと、同じく大気中、６００℃に０．５時間保持後
放冷の焼戻しの熱処理を施すことにより図３（ａ）に正
面図で、同（ｂ）に底面図で示される形状を有し、かつ
長さが４５mmの寸法をもった本発明Ｆｅ基鋳造合金製ロ
ッカーアーム（以下、本発明ロッカーアームという）１
〜７および従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム（以
下、従来ロッカーアムという）１〜１３をそれぞれ製造
した。
【００１６】ついで、これらのロッカーアームについ
て、図４に概略説明図で示される通り、ロッカーアーム
の底面先端部に形成された凹みにＣ型固定工具の曲げ先
端部を装着して図示の状態とし、ロッカーアームの底面
他方端部に上方から２３kgf ／sec の速度で荷重をか
け、ロッカーアーム破断時の荷重（破壊荷重）を測定す
る静的破壊試験を行ない、この測定結果にて強度を評価
した。これらの結果を表２に示した。また、これらのロ
ッカーアームについて、シャルピー衝撃値およびロック
ウェル硬さ（Ｃスケール）を測定し、靭性と耐摩耗性を
評価した。これらの測定結果も表２に示した。
て、図４に概略説明図で示される通り、ロッカーアーム
の底面先端部に形成された凹みにＣ型固定工具の曲げ先
端部を装着して図示の状態とし、ロッカーアームの底面
他方端部に上方から２３kgf ／sec の速度で荷重をか
け、ロッカーアーム破断時の荷重（破壊荷重）を測定す
る静的破壊試験を行ない、この測定結果にて強度を評価
した。これらの結果を表２に示した。また、これらのロ
ッカーアームについて、シャルピー衝撃値およびロック
ウェル硬さ（Ｃスケール）を測定し、靭性と耐摩耗性を
評価した。これらの測定結果も表２に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明ロ
ッカーアーム１〜７は、従来ロッカーアーム１〜１３と
同等のすぐれた靭性（シャルピー衝撃値）と耐摩耗性を
有し、かつこれより一段と高い強度をもつことが明らか
である。上述のように、この発明のＦｅ基鋳造合金製ロ
ッカーアームは、高強度を有し、さらに靭性および耐摩
耗性にもすぐれているので、これの小型化および薄肉化
に十分満足に対応することができるものである。
ッカーアーム１〜７は、従来ロッカーアーム１〜１３と
同等のすぐれた靭性（シャルピー衝撃値）と耐摩耗性を
有し、かつこれより一段と高い強度をもつことが明らか
である。上述のように、この発明のＦｅ基鋳造合金製ロ
ッカーアームは、高強度を有し、さらに靭性および耐摩
耗性にもすぐれているので、これの小型化および薄肉化
に十分満足に対応することができるものである。
【図１】従来Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアームを構成す
るＦｅ基鋳造合金の代表的組織を示す組織模写図であ
る。
るＦｅ基鋳造合金の代表的組織を示す組織模写図であ
る。
【図２】ロッカーアームの正面図（ａ）および底面図
（ｂ）である。
（ｂ）である。
【図３】ロッカーアームの静的破壊試験の概略説明図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｌ 1/18 Ｆ０１Ｌ 1/18 Ｍ (56)参考文献 特開 昭48−19421（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−200354（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−279809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−211553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−290243（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−220573（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−64210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−303030（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−149638（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−234947（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 37/08 C22C 37/00 C22C 38/00 302 C22C 38/38 C22C 38/58 F01L 1/18
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％（質量％）で、 Ｃ：２〜４％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｍｏおよび／またはＷ：０．１〜１０％、 Ｎ：０．０１〜１％、 を含有し、さらに、 Ｂ：０．００１〜０．１％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びにマルテンサイト素地に、いずれも長手方向の長さが
５０μｍ以下の共晶炭窒硼化物と析出炭窒硼化物が分散
分布した組織を有するＦｅ基鋳造合金で構成したことを
特徴とする高強度Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：２〜４％、 Ｓｉ：０．１〜２％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｍｏおよび／またはＷ：０．１〜１０％、 Ｎ：０．０１〜１％、 を含有し、さらに、 Ｂ：０．００１〜０．１％、 Ｎｉおよび／またはＣｏ：０．１〜５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並
びにマルテンサイト素地に、いずれも長手方向の長さが
５０μｍ以下の共晶炭窒硼化物と析出炭窒硼化物が分散
分布した組織を有するＦｅ基鋳造合金で構成したことを
特徴とする高強度Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11917695A JP3341531B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 高強度Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11917695A JP3341531B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 高強度Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08291358A JPH08291358A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3341531B2 true JP3341531B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=14754799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11917695A Expired - Fee Related JP3341531B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 高強度Ｆｅ基鋳造合金製ロッカーアーム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341531B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4482407B2 (ja) * | 2004-09-06 | 2010-06-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐ヒートクラック性に優れた高Ｃｒ鋳鉄製品および高Ｃｒ鋳鉄材の熱処理方法 |
| JP5753365B2 (ja) * | 2010-10-29 | 2015-07-22 | 株式会社アーステクニカ | 高クロム鋳鉄 |
| CN103757523A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-30 | 芜湖金鹰机械科技开发有限公司 | 一种含硼高铬铸球材料及其制备方法 |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP11917695A patent/JP3341531B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08291358A (ja) | 1996-11-05 |
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