JP3926320B2 - 鉄基焼結合金製バルブシートおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
(3)(1)または(2)において、前記バルブ着座側部の基地相の組織が、硬質粒子を除く基地相面積を 100%とする面積率で、30〜60%のパーライトと、40〜70%の高合金拡散相からなる組織であることを特徴とする鉄基合金製バルブシート。
(4)(1)ないし(3)のいずれかにおいて、前記固体潤滑粒子が、硫化物および弗化物のうちから選ばれた1種または2種以上であることを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
(7)(5)または(6)において、前記硬質粒子が、Cr−Mo−Co系金属間化合物粒子、Ni−Cr−Mo−Co系金属間化合物粒子、Fe−Mo系合金粒子、Fe−Ni−Mo−S系合金粒子のうちのいずれかであることを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
Ni、Cr、Mo、Cu、Co、V、Mn、W、Si、Sはいずれも、バルブ着座側部用鉄基焼結合金材の基地相および硬質粒子中に含まれ、Cと同様に耐摩耗性を向上させる元素であり、1種または2種以上選択してCとの合計で10.0〜40.0質量%含有できる。
図5に示す単体リグ摩耗試験機を用いて単体リグ試験を実施した。バルブシート1をシリンダヘッド相当品の治具2に圧入したのち、試験機に装着した熱源(LPG+Air )3によりバルブ4およびバルブシート1を加熱しながらクランク機構によりバルブ4を上下させ、バルブ沈み量により摩耗量を測定した。なお、試験条件は、次のとおりである。
試験時間:9.0 hr
カム回転数:3000rpm
バルブ回転数:20rpm
スプリング荷重:35kgf (345N)(セット時)
バルブ材:SUH35
リフト量:9.0 mm
(2)酸化試験(酸化鉄生成量確認試験)
バルブシートをバルブ着座側部材とヘッド着座側部材とに分割し、充分洗浄脱脂したのち、バルブ着座側部材を試験材として加熱炉に装入し、次に示す試験条件
加熱温度:500 ℃
加熱時間:10min 、20min 、30min
加熱雰囲気:大気雰囲気
で熱処理を行い、熱処理後の酸化増量(%)を測定した。なお、酸化増量は、次式
酸化増量(%)={(熱処理後の試験材重量)−(熱処理前の試験材重量)}
/(熱処理前の試験材重量)×100 (%)
により算出した。
Claims (7)
- 内燃機関のシリンダヘッドに圧入されるバルブシートであって、該バルブシートがバルブ着座側部とヘッド着座側部とが一体で焼結された二層構造を有し、前記バルブ着座側部が体積率で10〜25%の気孔率と6.1 〜7.1g/cm3の焼結後密度とを有し、基地相中に硬質粒子を分散させ、前記硬質粒子が、C、Cr、Mo、Co、Si、Ni、S、Feのうちから選ばれた1種または2種以上の元素からなる粒子であり、面積率で5〜40%分散し、前記基地相と前記硬質粒子を含む基地部の組成が、質量%で、C:0.8 〜2.0 %を含み、さらにNi:2.0 〜23.0%、Cr:0.4 〜15.0%、Mo:3.0 〜15.0%、Cu:0.2 〜3.0 %、Co:3.0 〜15.0%、V:0.1 〜0.5 %、Mn:0.1 〜0.5 %、W:0.2 〜6.0 %、Si:0.1 〜1.0 %、S:0.1 〜1.0 %のうちから選ばれた1種または2種以上をCとの合計で10.0〜40.0%含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鉄基焼結合金材からなり、前記ヘッド着座側部が体積率で10〜20%の気孔率と6.4 〜7.1g/cm3の焼結後密度とを有し、基地相の組成が、質量%で、C:0.3 〜1.3 %を含み、あるいはさらに、Ni、Cr、Mo、Cu、Co、Vのうちから選ばれた1種または2種以上をCとの合計で0.3 〜15.0%含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する鉄基焼結合金材からなり、さらに、前記バルブ着座側部および前記ヘッド着座側部が、前記基地相中に、さらに固体潤滑剤粒子を面積率で0.3 〜3.5 %分散させた鉄基焼結合金材であることを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
- 前記硬質粒子が、Cr−Mo−Co系金属間化合物粒子、Ni−Cr−Mo−Co系金属間化合物粒子、Fe−Mo系合金粒子、Fe−Ni−Mo−S系合金粒子のうちのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の鉄基焼結合金製バルブシート。
- 前記バルブ着座側部の基地相の組織が、硬質粒子を除く基地相面積を 100%とする面積率で、30〜60%のパーライト部と、40〜70%の高合金拡散相からなる組織であることを特徴とする請求項1または2に記載の鉄基合金製バルブシート。
- 前記固体潤滑剤粒子が、硫化物および弗化物のうちから選ばれた1種または2種以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシート。
- バルブ着座側部用とヘッド着座側部用のそれぞれの原料粉を順次金型に充填したのち、圧縮・成形し、上下二層よりなる一体の圧粉体を得る成形工程と、該圧粉体を保護雰囲気中で加熱し焼結させて二層構造の焼結体を得る焼結工程と、を有する鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法であって、前記バルブ着座側部用の原料粉が、該原料粉の全量に対し質量%で、純鉄粉を20〜70%と、Ni、Cr、Mo、Cu、Co、V、Mn、W、Cのうちから選ばれた1種または2種以上を合計で3〜30質量%含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる合金鉄粉を10〜50%と、合金元素粉としてCを0.3 〜2.0 %と、C、Cr、Mo、Co、Si、Ni、S、Feのうちから選ばれた1種または2種以上の元素からなる硬質粒子粉を5〜40%と、前記原料粉全量100 重量部に対し固体潤滑剤粉を0.2 〜3.0 重量部と、を配合し混合したものであり、前記ヘッド着座側部用の原料粉が、該原料粉全量に対し質量%で、純鉄粉を85%以上と、合金元素粉としてCを0.3 〜1.3 %と、あるいはさらに、Ni、Cr、Mo、Cu、Co、Vのうちから選ばれた1種または2種以上をCとの合計で、0.3 〜15%と、前記原料粉全量100 重量部に対し固体潤滑剤粉を0.2 〜3.0 重量部と、を配合し混合したものであり、前記焼結体のバルブ着座側部が、6.1 〜7.1g/cm3の焼結後密度と、体積率で10〜25%の気孔率を有し、前記焼結体のヘッド着座側部が、焼結後密度で6.4 〜7.1g/cm3の焼結後密度と、体積率で10〜20%の気孔率とを有するように、前記成形工程でバルブ着座側部の圧粉体の密度が6.2 〜7.3 g/cm 3 となるように圧縮・成形条件を調整し、前記焼結工程で該圧粉体を1000〜1200℃の温度範囲に加熱し焼結することを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
- 前記合金鉄粉の一部または全部に代えて、合金元素粉としてNi、Cr、Mo、Cu、Co、V、Mn、Wのうちから選ばれた1種または2種以上を前記合金元素としてのCとの合計で、前記バルブ着座側部用の原料粉全量に対し質量%で、0.3 〜15%配合することを特徴とする請求項5に記載の鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
- 前記硬質粒子が、Cr−Mo−Co系金属間化合物粒子、Ni−Cr−Mo−Co系金属間化合物粒子、Fe−Mo系合金粒子、Fe−Ni−Mo−S系合金粒子のうちのいずれかであることを特徴とする請求項5または6に記載の鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
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