[發明專利]耐磨損性鐵基燒結金屬及內燃機用閥座

在審

• 申請號: 201410585815.0
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104593668A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 鴨雄貴
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C22C38/22;C22C33/02;F01L3/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 黎艷;王程

技術領域

本發明涉及一種耐磨損性鐵基燒結金屬及使用該耐磨損性鐵基燒結金屬的內燃機用閥座。

背景技術

當前，針對使用耐磨損性鐵基燒結金屬而制成的內燃機用的閥座，要求其具有下述特性，即，通過與閥組合而保證燃燒室的氣密性，并且在高溫干燥的環境下的耐磨損性較高，對閥的攻擊性較低且具有優異的切割性。

另外，近年來，為了應對環境問題，提高發動機輸出性能及降低燃料費用變得不可欠缺，針對閥座的使用環境，要求在高溫化、高表面壓力化之外，高導熱性及低熱膨脹性等各種條件都要提高。

根據上述狀況，已知一種在基體相中使硬質粒子分散的珠光體和貝氏體構成的混合組織的鐵基燒結合金材料，將其用于制造閥座（例如，參照日本特開平11－021659）。該鐵基燒結合金材料中，含有硬質粒子的基體部的組成為含有C：0.7～1.6%、Si：0.1～1%、Mn：0.05～1%、Cr：1～8%、Mo：1～10%、V：0.1～2%及Co：1～20%，剩余部分為Fe及不可避免的雜質。

在該鐵基燒結合金材料中，分散有5～25%的、粒徑為10～150μm的由Cr－Mo－Si－Co類金屬間化合物等構成的硬質粒子，以及0.1～7%的、粒徑為1～50μm的由CaF2等構成的固體潤滑劑粒子。另外，鐵基燒結合金材料的基體部的組織，將除硬質粒子之外的基體總面積設為100%來計算面積率，則形成40～90%的珠光體、7～40%的貝氏體和3～20%富Co高合金相。基于該構造，鐵基燒結合金材料的切割性優異，對其它部件的攻擊性降低，耐磨損性優異。

但是，在日本特開平11－021659所記載的耐磨損性鐵基燒結合金材料中，雖然切割性優異，但另一方面，存在貝氏體相中析出的碳化物的疏密程度無法得到適當的耐磨損性這一問題。即，在從貝氏體相析出的碳化物的密度過小的情況下，無法得到充分的耐磨損性，另外，在碳化物的密度過密的情況下，存在下述問題，即，加工硬化變小，形成無法得到高耐磨損性的下貝氏體、或者雖具有較高耐磨損性但對其它部件的攻擊性較高的馬氏體。

發明內容

本發明提供一種取消添加硬質粒子，且切割性和耐磨損性這兩者都優異的耐磨損性鐵基燒結金屬。

本發明的第1方式所涉及的耐磨損性鐵基燒結金屬，按重量比含有Mo：0.0025～2.0%及C：0.2～1.2%，剩余部分由Fe及不可避免的雜質構成，金屬組織由上貝氏體和珠光體形成的混合層、或者由珠光體和先共析鐵素體形成的混合層構成，上貝氏體與珠光體、或者珠光體與先共析鐵素體之間的面積比為95:5～5:95。

在這里，Mo的含有比例為0.0025～2.0%的理由如下所示。Mo是提高耐磨損性及淬火性的原料，如果重量比低于0.0025%，則無法得到充分的效果，另外，如果重量比超過2.0%，則密度急劇下降，無法得到充分的耐磨損性。

另外，C的含有比例為0.2～1.2%的理由如下所示。C是在燒結時形成碳化物而提高耐磨損性的原料，如果重量比低于0.2%，則無法得到充分的硬度，另外，如果重量比超過1.2%，則在燒結后冷卻時，大量產生從奧氏體析出的高硬度的滲碳體即先共析滲碳體，對其它部件的攻擊性增加的同時，不利于切割性。

如果以上述范圍含有Mo及C，則通過對從燒結溫度開始進行冷卻的冷卻速度適當地進行控制，從而得到構成耐磨損性鐵基燒結金屬中的上貝氏體和珠光體、或者珠光體和先共析鐵素體的面積比為95:5～5:95的混合層的金屬組織。在該金屬組織中，珠光體、或珠光體和先共析鐵素體的混合物，與上貝氏體相比更柔軟且具有更優異的切割性，上貝氏體在塑性硬化之前，具有與珠光體、或珠光體和先共析鐵素體的混合物相比略高的硬度，切割性優異，并且通過持續反復與其它部件進行伴隨著碰撞的抵接，從而快速地大幅深入地發生塑性硬化，由此具有優異的耐磨損性。

由此，上述結構的本發明所涉及的耐磨損性鐵基燒結金屬，取消添加硬質粒子，且具有優異的切割性和優異的耐磨損性。

另外，耐磨損性鐵基燒結金屬也可以在制造時，將按重量比含有Mo：0.5～2.0%且剩余部分為Fe及不可避免的雜質構成的第1粉末、以及由Fe及不可避免的雜質構成的第2粉末進行混合。

根據該構成，耐磨損性鐵基燒結金屬通過在燒結時含有Mo，從而使第1粉末形成上貝氏體，第2粉末形成珠光體或珠光體和先共析鐵素體的混合物而構成基體，由此，切割性及耐磨損性都優異。