JPS5813619B2 - 内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材 - Google Patents
内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材Info
- Publication number
- JPS5813619B2 JPS5813619B2 JP54059733A JP5973379A JPS5813619B2 JP S5813619 B2 JPS5813619 B2 JP S5813619B2 JP 54059733 A JP54059733 A JP 54059733A JP 5973379 A JP5973379 A JP 5973379A JP S5813619 B2 JPS5813619 B2 JP S5813619B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wear
- particles
- cobalt
- alloy material
- sintered alloy
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- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高度の耐熱性、耐摩耗性とを同時に要求される
内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材に関し、例えば内燃
機関用バルブシート等に最適な焼結合金材を提供しよう
とするものである。
内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材に関し、例えば内燃
機関用バルブシート等に最適な焼結合金材を提供しよう
とするものである。
本発明者は先に特願昭４６−６６９８１号「バルブシー
ト用鉄系焼結合金材」として、無鉛ガソリンの使用下に
あっても、高度の耐摩耗性を発揮し、同時に耐熱、耐食
性を有する焼結合金材を提供した。
ト用鉄系焼結合金材」として、無鉛ガソリンの使用下に
あっても、高度の耐摩耗性を発揮し、同時に耐熱、耐食
性を有する焼結合金材を提供した。
本発明者は先に開発した焼結材料を基にして、研究、開
発を進めた結果、高度の耐熱性、耐摩耗性とを同時に満
す優れた内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材を得た。
発を進めた結果、高度の耐熱性、耐摩耗性とを同時に満
す優れた内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材を得た。
しかも本発明は、少ない合金元素を有効に用いて省資源
・低価格の鉄系焼結合金材をも兼ね備えるものである。
・低価格の鉄系焼結合金材をも兼ね備えるものである。
即ち、本発明は、
重量比で炭素１．１〜１，６％、クロム１，５〜３，５
％、モリブデン１．６〜２．９％、ニッケル１．０〜３
，０％、コバルト３．０〜５． ０ １％、タングステ
ン０．５〜１．５％、銅１．８〜１８．０％、残部鉄か
らなり、且つパーライト、ベイナイト、マルテンサイト
の混合基地中にカーボンークロムータングステンーコバ
ルトよりなる特殊合金粒子とフエロモリブデン粒子とが
均一に分散し、かつ前記特殊合金粒子とフエロモリブデ
ン粒子の周囲にコバルト、ニッケルが拡散していること
を特徴とする内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材である
。
％、モリブデン１．６〜２．９％、ニッケル１．０〜３
，０％、コバルト３．０〜５． ０ １％、タングステ
ン０．５〜１．５％、銅１．８〜１８．０％、残部鉄か
らなり、且つパーライト、ベイナイト、マルテンサイト
の混合基地中にカーボンークロムータングステンーコバ
ルトよりなる特殊合金粒子とフエロモリブデン粒子とが
均一に分散し、かつ前記特殊合金粒子とフエロモリブデ
ン粒子の周囲にコバルト、ニッケルが拡散していること
を特徴とする内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材である
。
かかる本発明の焼結合金材においては、入手困難で高価
なコバルトの添加量を低減せしめ、フエロモリブデン粒
子の添加量を増大し耐摩耗性の向上を行わしめている。
なコバルトの添加量を低減せしめ、フエロモリブデン粒
子の添加量を増大し耐摩耗性の向上を行わしめている。
フエロモリブデン粒子は、パーライト、ベイナイト、マ
ルテンサイトの混合基地中に分解せず、残存させている
が、該フエロモリブデン粒子の外周部及び小粒子の場合
には、基地中に拡散固溶することがある。
ルテンサイトの混合基地中に分解せず、残存させている
が、該フエロモリブデン粒子の外周部及び小粒子の場合
には、基地中に拡散固溶することがある。
そしてニッケルの添加により、モリブデン、ニッケルの
相互作用により基地を強化し得るが、更に銅を添加する
ことにより一層向上させることが可能となる。
相互作用により基地を強化し得るが、更に銅を添加する
ことにより一層向上させることが可能となる。
銅の添加の他の目的は、ニッケルの作用による寸法収縮
傾向を銅の膨張傾向により相殺し得ようとするものであ
る。
傾向を銅の膨張傾向により相殺し得ようとするものであ
る。
これにより寸法管理を容易ならしめることか可能となる
。
。
また銅の添加の更に他の目的は、内燃機関用バルブシ一
ト等のようにその機能として重要である熱伝導率の向上
を図るべく、銅の添加を行っている。
ト等のようにその機能として重要である熱伝導率の向上
を図るべく、銅の添加を行っている。
本発明の内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材の成分限定
理由を以下に述べる。
理由を以下に述べる。
炭素は鉄に固溶し、基地にパーライト組織を形，成する
が、１．１重量％未満ではバーライト基地がフエライト
化し、耐摩耗性の劣下を招き、１．６重量％超ではカー
ボンークロムータングステンーコバルトよりなる特殊合
金粒子あるいは、黒鉛の添加量が増加することになり、
脆性作用の大きいセメンタイトの量が過大になり被削性
の低下及び強度の低下をきたすため、１．１〜１．６重
量％で選ばれる。
が、１．１重量％未満ではバーライト基地がフエライト
化し、耐摩耗性の劣下を招き、１．６重量％超ではカー
ボンークロムータングステンーコバルトよりなる特殊合
金粒子あるいは、黒鉛の添加量が増加することになり、
脆性作用の大きいセメンタイトの量が過大になり被削性
の低下及び強度の低下をきたすため、１．１〜１．６重
量％で選ばれる。
クロムは、カーボンークロムータングステンーコバルト
よりなる特殊合金粒子として基地中に分散し、耐摩耗性
を付与する目的で添加するもので、１．５重量％未満で
はカーボンークロムータングステンーコバルトよりなる
特殊合金粒子の量が不足し、耐摩耗性に劣り、３．５重
量％超では、カーボンークロムータングステンーコバル
トよりなる特殊合金粒子の量が過剰に分散し脆化し、強
度の低下をきたすため、１．５〜３．５重量％で選ばれ
る。
よりなる特殊合金粒子として基地中に分散し、耐摩耗性
を付与する目的で添加するもので、１．５重量％未満で
はカーボンークロムータングステンーコバルトよりなる
特殊合金粒子の量が不足し、耐摩耗性に劣り、３．５重
量％超では、カーボンークロムータングステンーコバル
トよりなる特殊合金粒子の量が過剰に分散し脆化し、強
度の低下をきたすため、１．５〜３．５重量％で選ばれ
る。
モリブデンは、フエロモリブデン粉で添加することによ
り一部基地に固溶し一部残存して硬質のフエロモリブデ
ン粒子が基地中に分散し、耐摩耗性を向上させると共に
高温強度を高め、焼結後の組織を安定せしめるために添
加するもので、１．６重量％未満では耐摩耗性に寄与す
るフエロモリブデン粒子の量が少なく耐摩耗性の低下を
招き、２．９重量％超では、基地の脆化を招くため１．
６〜２．９，重量％に設定する必要がある。
り一部基地に固溶し一部残存して硬質のフエロモリブデ
ン粒子が基地中に分散し、耐摩耗性を向上させると共に
高温強度を高め、焼結後の組織を安定せしめるために添
加するもので、１．６重量％未満では耐摩耗性に寄与す
るフエロモリブデン粒子の量が少なく耐摩耗性の低下を
招き、２．９重量％超では、基地の脆化を招くため１．
６〜２．９，重量％に設定する必要がある。
ニッケルは、基地組織を強靭化し、あわせて耐熱耐摩耗
性を向上させるために添加するもので、１．０重量％未
満では基地組織の強靭化の目的が達成できず顕著な効果
が期待できなく、３．０重量％，超では基地組織が局部
的にマルテンサイトに転じ、必要以上に硬度が大となり
均一性を失ない不都合であるため、１．０〜３．０重量
％の範囲に設定する必要がある。
性を向上させるために添加するもので、１．０重量％未
満では基地組織の強靭化の目的が達成できず顕著な効果
が期待できなく、３．０重量％，超では基地組織が局部
的にマルテンサイトに転じ、必要以上に硬度が大となり
均一性を失ない不都合であるため、１．０〜３．０重量
％の範囲に設定する必要がある。
コバルトは、耐食性を高めるとともにカーボンークロム
ータングステンーコバルトよりなる特殊合金粉を基地に
強固に結合させる目的で添加するもので、３．０重量％
未満では目的とする耐摩耗性耐食性、強度の点で効果が
上がらず、５．０重量％超ではカーボンークロムークン
グステンーコバルトよりなる特殊合金粒子の添加量との
関％より不必要であるため、３．５〜５，０重量％の範
囲に設定する必要がある。
ータングステンーコバルトよりなる特殊合金粉を基地に
強固に結合させる目的で添加するもので、３．０重量％
未満では目的とする耐摩耗性耐食性、強度の点で効果が
上がらず、５．０重量％超ではカーボンークロムークン
グステンーコバルトよりなる特殊合金粒子の添加量との
関％より不必要であるため、３．５〜５，０重量％の範
囲に設定する必要がある。
タングステンは、カーボンークロムータングステンーコ
バルトよりなる特殊合金粒子として基地中に分散し、高
温強度、耐熱、耐摩耗性を向上をせしめる目的で添加す
るもので、０，５重量％未満では、カーボンークロムー
タングステンーコバルトよりなる特殊合金粒子の量が不
足し、耐摩耗性の点で効果が上がらず、１．５重量％超
では前記効果が少ないため、０．５〜１．５重量％で選
ばれる。
バルトよりなる特殊合金粒子として基地中に分散し、高
温強度、耐熱、耐摩耗性を向上をせしめる目的で添加す
るもので、０，５重量％未満では、カーボンークロムー
タングステンーコバルトよりなる特殊合金粒子の量が不
足し、耐摩耗性の点で効果が上がらず、１．５重量％超
では前記効果が少ないため、０．５〜１．５重量％で選
ばれる。
銅は、基地中に拡散し、基地強度を向上させるばかりで
なく、ニッケルの作用による寸法収縮傾向を銅の膨張傾
向により相殺し、寸法管理が正確に行われ、また内燃機
関用バルブシ一ト等のようにその機能として重要である
熱伝導率の向上を図るべく添加しているが、１．５％重
量％未満では、鉄に固溶する銅の量が不足し、基地の強
化の低下を招き、またニッケルの収縮傾向を抑制する点
でも効果が少なく、１８．０重量％超では空孔に充填さ
れる溶浸される銅の量が増し、熱伝導性は向上するが、
耐摩耗性上効果がなく、スケルトンの空孔率から銅は１
８．０％以上入らないため、１．８〜１８．０重量％の
範囲内に設定される。
なく、ニッケルの作用による寸法収縮傾向を銅の膨張傾
向により相殺し、寸法管理が正確に行われ、また内燃機
関用バルブシ一ト等のようにその機能として重要である
熱伝導率の向上を図るべく添加しているが、１．５％重
量％未満では、鉄に固溶する銅の量が不足し、基地の強
化の低下を招き、またニッケルの収縮傾向を抑制する点
でも効果が少なく、１８．０重量％超では空孔に充填さ
れる溶浸される銅の量が増し、熱伝導性は向上するが、
耐摩耗性上効果がなく、スケルトンの空孔率から銅は１
８．０％以上入らないため、１．８〜１８．０重量％の
範囲内に設定される。
以上説明の理由から、本発明の焼結合金材は、重量比で
炭素１．１〜１．６、クロム１．５〜３．５％、モリブ
デン１．６〜２．９％、ニッケル１．０〜３．０％、コ
バルト３．０〜５．０％、タングステン０．５〜１．５
％、銅１．８〜１ｓ．ｏ％、残部鉄からなり且つパーラ
イト、ベイナイト、マルテンサイト混合基地中ニカーホ
ンークロムークングステンーコバルトよりなる特殊合金
粒子とフエロモリブデン粒子とが均一に分散しかつ前記
特殊合金粒子とフエロモリブデン粒子の周囲にコバルト
、ニッケルが拡散しているものでなければならない。
炭素１．１〜１．６、クロム１．５〜３．５％、モリブ
デン１．６〜２．９％、ニッケル１．０〜３．０％、コ
バルト３．０〜５．０％、タングステン０．５〜１．５
％、銅１．８〜１ｓ．ｏ％、残部鉄からなり且つパーラ
イト、ベイナイト、マルテンサイト混合基地中ニカーホ
ンークロムークングステンーコバルトよりなる特殊合金
粒子とフエロモリブデン粒子とが均一に分散しかつ前記
特殊合金粒子とフエロモリブデン粒子の周囲にコバルト
、ニッケルが拡散しているものでなければならない。
以下本発明の耐摩耗性鉄系焼結合金材よりなるバルブシ
一トの優秀性を立証すべく、摩耗比較試験を行った。
一トの優秀性を立証すべく、摩耗比較試験を行った。
試験条件
繰返し速度： ３，０ ０ Ｏ ｒ．ｐ．ｍ．繰返し数
：８×１０５ 閉弁時速度： ０．５ ｍ／ｓｅｃ スプリング荷重：３５ｋｇ 雰囲気温度：３００℃ 相手バルブ材質：ステライト盛 試験材料 （１）．本発明焼結合金材料 重量比Ｃ：１．１５％、Ｎ １ ： １．ｓ ｏ％、ｃ
ｒ：３．０％、ＭＯ：２．５％、ｗ：ｏ．ｓｆＯ、Ｃｏ
：３．８％、ＣＬ．：３．５％、残部Ｆｅ 硬度：ＨＲＢ８７、密度： ６．６ ２ ｇｌｃｒｄ（
２）．本発明焼結合金材 重量比Ｃ：１．１２％、Ｎ ｉ ： １．３ ８％、Ｃ
ｒ ：２．８０％、ＭＯ：２．４４％、Ｗ：０．７５％
、Ｃｏ：３．５６％、ｃｕ：１４．５％、残部Ｆｅ硬度
：ＨＲＣ３５、密度７．９２ｇ／ｃｍ’（３）．比較焼
結合金材（本発明者が開示した前記出願したもの） 重量比ｃ：１．２％、Ｎｉ：２．ｏ％、Ｃｒ：１１．０
１％、ＭＯ：１．０％、Ｗ：３．２％、Ｃｏ：７．０％
、残部Ｆｅ 硬度：ＨＲＢ８８、密度： ６．５ ７ ｇ ／ｃｍ’
第１図に示す摩耗比較試験結果により、本発明者が開示
した前記出願した焼結合金材と比較し耐摩耗性において
何んら変わることなく、むしろ優れていることが立証さ
れた。
：８×１０５ 閉弁時速度： ０．５ ｍ／ｓｅｃ スプリング荷重：３５ｋｇ 雰囲気温度：３００℃ 相手バルブ材質：ステライト盛 試験材料 （１）．本発明焼結合金材料 重量比Ｃ：１．１５％、Ｎ １ ： １．ｓ ｏ％、ｃ
ｒ：３．０％、ＭＯ：２．５％、ｗ：ｏ．ｓｆＯ、Ｃｏ
：３．８％、ＣＬ．：３．５％、残部Ｆｅ 硬度：ＨＲＢ８７、密度： ６．６ ２ ｇｌｃｒｄ（
２）．本発明焼結合金材 重量比Ｃ：１．１２％、Ｎ ｉ ： １．３ ８％、Ｃ
ｒ ：２．８０％、ＭＯ：２．４４％、Ｗ：０．７５％
、Ｃｏ：３．５６％、ｃｕ：１４．５％、残部Ｆｅ硬度
：ＨＲＣ３５、密度７．９２ｇ／ｃｍ’（３）．比較焼
結合金材（本発明者が開示した前記出願したもの） 重量比ｃ：１．２％、Ｎｉ：２．ｏ％、Ｃｒ：１１．０
１％、ＭＯ：１．０％、Ｗ：３．２％、Ｃｏ：７．０％
、残部Ｆｅ 硬度：ＨＲＢ８８、密度： ６．５ ７ ｇ ／ｃｍ’
第１図に示す摩耗比較試験結果により、本発明者が開示
した前記出願した焼結合金材と比較し耐摩耗性において
何んら変わることなく、むしろ優れていることが立証さ
れた。
これは、非常に硬いフエロモリブデン粒子とカーボンー
クロムータングステンーコバルトよりなる特殊合金粒子
の相乗効果によるものである。
クロムータングステンーコバルトよりなる特殊合金粒子
の相乗効果によるものである。
またフエロモリブデン粒子が基地との拡散により使用中
に脱落することなく、また銅添加により更に基地の強化
の向上が図られ、かつマルテンサイト、ベイナイトの効
果により適度の硬度を有するため極めて耐摩耗性に優れ
ている。
に脱落することなく、また銅添加により更に基地の強化
の向上が図られ、かつマルテンサイト、ベイナイトの効
果により適度の硬度を有するため極めて耐摩耗性に優れ
ている。
以上記した如く、本発明の焼結合金材は、高度の耐熱性
、耐食性、耐摩耗性とを同時に満足せしめたものである
。
、耐食性、耐摩耗性とを同時に満足せしめたものである
。
さらに、入手困難で高価なコバルトの添加量を低減せし
め、省資源、低価格に寄与するものである。
め、省資源、低価格に寄与するものである。
第１図は、本発明焼結合金材と比較焼結合金材との摩耗
比較試験の結果を示すグラフである。
比較試験の結果を示すグラフである。
Claims (1)
- １ 重量比で炭素１．１〜１．６％、クロム１．５〜３
５％、モリブデン１．６〜２．９％、ニッケル１．０〜
３．０，％、コバルト３．０〜５．０％、タングステン
０．５〜１． ５ ％、銅１． ８ 〜１ ８． ０％
、残部鉄からなり、且つパーライト、ベイナイト、マル
テンサイトの混合基地中にカーボンークロムータングス
テンーコバルトよりなる特殊合金粒子とフエロモリブデ
ン粒子とが均一に分散し、且つ前記特殊合金粒子とフエ
ロモリブデン粒子の周囲にコバルト、ニッケルが拡散し
ていることを特徴とする内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合
金材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54059733A JPS5813619B2 (ja) | 1979-05-17 | 1979-05-17 | 内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材 |
| US06/151,079 US4363662A (en) | 1979-05-17 | 1980-05-19 | Abrasion resistant ferro-based sintered alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54059733A JPS5813619B2 (ja) | 1979-05-17 | 1979-05-17 | 内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55164063A JPS55164063A (en) | 1980-12-20 |
| JPS5813619B2 true JPS5813619B2 (ja) | 1983-03-15 |
Family
ID=13121694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54059733A Expired JPS5813619B2 (ja) | 1979-05-17 | 1979-05-17 | 内燃機関用耐摩耗性鉄系焼結合金材 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4363662A (ja) |
| JP (1) | JPS5813619B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55164057A (en) * | 1979-05-09 | 1980-12-20 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Abrasion resistant iron based sintered alloy material |
| JPS58141360A (ja) * | 1982-02-10 | 1983-08-22 | Nippon Funmatsu Gokin Kk | 鉄系高強度耐摩耗性焼結合金の製造方法 |
| JPS5925959A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-10 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 焼結合金製バルブシ−ト |
| JPS6033344A (ja) * | 1983-08-03 | 1985-02-20 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 耐摩耗性焼結合金 |
| JPS62271914A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-11-26 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 焼結カムシヤフト |
| JPS62271913A (ja) * | 1986-04-11 | 1987-11-26 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 組立式カムシヤフト |
| JP3380081B2 (ja) * | 1995-03-13 | 2003-02-24 | ヤマハ発動機株式会社 | バルブシート |
| JP3784926B2 (ja) * | 1996-08-14 | 2006-06-14 | 日本ピストンリング株式会社 | バルブシート用鉄系焼結合金 |
| US6139598A (en) * | 1998-11-19 | 2000-10-31 | Eaton Corporation | Powdered metal valve seat insert |
| KR100349762B1 (ko) * | 2000-03-31 | 2002-08-22 | 현대자동차주식회사 | 밸브 시트용 내마모 소결합금 및 이의 제조방법 |
| KR20030021916A (ko) * | 2001-09-10 | 2003-03-15 | 현대자동차주식회사 | 내마모성이 강화된 밸브 시이트용 소결합금재 조성물 및그의 제조방법 |
| US6599345B2 (en) | 2001-10-02 | 2003-07-29 | Eaton Corporation | Powder metal valve guide |
| JP3928782B2 (ja) * | 2002-03-15 | 2007-06-13 | 帝国ピストンリング株式会社 | バルブシート用焼結合金の製造方法 |
| US7455711B1 (en) | 2006-06-16 | 2008-11-25 | Keystone Investment Corporation | Process for manufacturing hardened powder metal parts |
| US11850662B1 (en) | 2015-02-09 | 2023-12-26 | Keystone Powdered Metal Company | High strength part having powder metal internal ring |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1339132A (en) * | 1970-05-28 | 1973-11-28 | Brico Eng | Ferrous alloys |
| US3982907A (en) * | 1972-03-30 | 1976-09-28 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | Heat and wear resistant sintered alloy |
| US3837816A (en) * | 1972-09-05 | 1974-09-24 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Thermal and abrasion resistant sintered alloy |
-
1979
- 1979-05-17 JP JP54059733A patent/JPS5813619B2/ja not_active Expired
-
1980
- 1980-05-19 US US06/151,079 patent/US4363662A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55164063A (en) | 1980-12-20 |
| US4363662A (en) | 1982-12-14 |
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