发生磨损。但是，由于上贝氏体2a的初始硬度不会小于珠光体构成的基体2b的硬度，所以如图11的示意图所示，来自阀5的负载(表面压力)由上贝氏体2a承受。
[0096]如图13A所示，将与珠光体相关的Fe 100%粉末、Fe — 1.5Mo%粉末、石墨(Gr)这3种粉末以第I?5号的5种比例进行混合，各自以1120°C的条件烧结为一次成型品后，以100C /min的条件冷却后进行切削加工，得到第I?5号的实施品的阀座。另外，相同地，将Fe - 0.25V%粉末、Fe — 1.5Mo%粉末和石墨(Gr)以第6号、第7号这两种比例进行混合，各自以1120°C的条件烧结为一次成型品后，以100°C /min的条件冷却后进行切削加工，得到第6、7号的实施品的阀座。此外，Gr为石墨，为了确定烧结金属中的C量而使用1%以上。
[0097]另外，如图13B所示，将与珠光体和先共析铁素体相关的Fe 60%粉末、与上贝氏体相关的Fe - 1.5Mo 40%粉末、石墨(Gr)这3种粉末作为第15号，将与珠光体和先共析铁素体相关的Fe - 0.25V 60%粉末、与上贝氏体相关的Fe — 1.5Mo 40%粉末、石墨(Gr)这3种粉末作为第16号，以上述比例进行混合，各自以1120°C的条件烧结为一次成型品后，以100C /min的条件冷却后进行切削加工，得到作为实施品的阀座。此外，Gr为石墨，为了确定烧结金属中的C量而使用0.8%以上。
[0098]并且，如图1所示，将阀座及阀安装在汽缸头上，使发动机启动一定时间，对阀座及阀的轴向磨损量进行测量。
[0099]其结果，如图13A所示，7个与珠光体相关的实施品的阀座，第I号实施品的轴向磨损量示出62μπι的最大值，第2?7号实施品均比该最大值小得多，具有优异的耐磨损性。
[0100]另外，如图13Α所示，可知对于2个与珠光体和先共析铁素体相关的实施品的阀座，第15号实施品的轴向磨损量示出64 μ m的值，第16号实施品的轴向磨损量示出50 μ m的值，均具有优异的耐磨损性。
[0101](对比例)作为对比例，尝试制作除了上贝氏体和珠光体这一组合之外的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座，调查耐磨损性。
[0102]在图15中，第8号是仅由下贝氏体构成的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座，第9、10号是仅由上贝氏体和下贝氏体构成的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座，第11号是仅由珠光体构成的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座，第12?14号是仅由珠光体和下贝氏体构成的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座。
[0103]将上述尝试制作的第8?14号对比品如图1所示安装在汽缸头上，使发动机启动一定时间，对阀座及阀的轴向磨损量进行测量。其结果为，第8?14号对比品的阀座均存在轴向磨损量较高、耐磨损性较差这一结果。
[0104]图16的示意图示出第13号阀座，与图11的示意图相比，是将图11的上贝氏体2a替换为下贝氏体2c。下贝氏体2c与珠光体相比更硬，与上贝氏体相比初始硬度较大，但塑性硬化仅在小范围内较浅地发生。利用下贝氏体2c支撑阀5闭合时的负载，由于来自阀5的负载(表面压力)由下贝氏体2c承受，下贝氏体2c的塑性硬化较少，从而下贝氏体2c和珠光体2b同时发生磨损。
[0105]图17是以阀和阀座的比例示出图13A、13B及图15所示的实施例及对比例所涉及的耐磨损性铁基烧结金属的按组织区分的面积比的组合与轴向磨损量之间的关系的曲线图。
[0106]根据图17可知，与除了上贝氏体和珠光体这一组合之外的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座即对比例(第8号?第14号)相比，仅由上贝氏体和珠光体构成的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座即各实施例(第I号?第7号)，及由上贝氏体、珠光体和先共析铁素体构成的耐磨损性铁基烧结金属制的阀座即各实施例(第15号、第16号)，轴向磨损量都较小，耐磨损性优异。
[0107](其它实施例和对比例)图18是针对作为对比例的Fe— 0.5Mo 一 0.9C的情况及作为实施例的Fe - 2.0Mo - 0.9C这两种阀座，表示阀座及阀的轴向磨损量的柱状图。如该柱状图所示，如果Mo为0.5%以下，则轴向磨损量变高，如果Mo为2.0%以上，则对阀5的攻击性变高。
[0108]另外，如图19所示，其是对作为实施例的Fe — 2.0Cr 一 0.5V — 0.02Mo 一 0.9C的情况下的阀座，表示阀座及阀的轴向磨损量的柱状图。如该柱状图所示，可知该实施例的轴向磨损量较低，耐磨损性良好，且对阀5的攻击性较低。
[0109]此外，如图20所示，其是针对Fe — 0.6Mo —(X) V — 0.9C的情况，对于V的重量比(X)为没有V (0.0%，对比品)、0.01% (对比品)、0.02% (实施品)、0.08% (实施品)、4.0%(对比品)这5种阀座，示出阀座及阀的轴向磨损量的柱状图。如该柱状图所示，可知在下限为0.02%的条件下，轴向磨损量降低，在上限4%的条件下，对阀5的攻击性变高。
[0110]此外，在上述实施方式中，说明了配置在发动机的排气侧的阀座2，但配置在进气侧也能够实现相同的效果。
[0111]另外，在本实施方式中，说明了将耐磨损性铁基烧结金属应用于阀座2，通过由阀5施加的表面压力而使组织硬化的情况，但也能够应用于将耐磨损性铁基烧结金属用作为例如通过喷丸硬化技术而实现表面硬化的各种部件、使用模具通过压缩成型即冷锻而形成的各种部件、以及为了矫正形状而实施尺寸加工或辊轧加工而成型的各种部件等需要塑性变形的金属材料的情况。
[0112]如以上说明所示，本发明所涉及的耐磨损性铁基烧结金属，具有取消添加硬质粒子而使切割性和耐磨损性这两者优异的效果，特别地，对于作为高温或高表面压力环境、需要初始加工且使用时需要高耐磨损性的阀座等需要塑性变形的金属材料而使用的耐磨损性铁基烧结金属全部有效。
【主权项】
1.一种耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 按重量比含有Mo:0.0025?2.0%及C:0.2?1.2%, 剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成， 金属组织由上贝氏体和珠光体形成的混合层、或者由珠光体和先共析铁素体形成的混合层构成， 上贝氏体与珠光体、或者珠光体与先共析铁素体之间的面积比为95:5?5:95。
2.根据权利要求1所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 该耐磨损性铁基烧结金属在制造时，将按重量比含有Mo:0.5?2.0%且剩余部分为Fe及不可避免的杂质构成的第I粉末、以及由Fe及不可避免的杂质构成的第2粉末进行混八口 ο
3.根据权利要求1所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 该耐磨损性铁基烧结金属在制造时，将按重量比含有Mo:0.5?2.0%且剩余部分为Fe及不可避免的杂质构成的第I粉末、以及按重量比含有V:0.02?1.5%且剩余部分为Fe及不可避免的杂质构成的第2粉末进行混合。
4.根据权利要求2或3所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 所述第I粉末的粒径为50?250 μ m。
5.一种耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于，按重量比含有 Mo:0.0025 ?2.0%、C:0.2 ?1.2%、V:0.02 ?4.0%, 剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成， 金属组织由上贝氏体和珠光体形成的混合层、或者由珠光体和先共析铁素体形成的混合层构成， 上贝氏体与珠光体、或者珠光体与先共析铁素体之间的面积比为95:5?5:95。
6.一种耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于，按重量比含有 Mo:0.0025 ?2.0%、C:0.2 ?1.2%、Cr:0.05 ?2.0%, 剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成， 金属组织由上贝氏体和珠光体形成的混合层、或者由珠光体和先共析铁素体形成的混合层构成， 上贝氏体与珠光体、或者珠光体与先共析铁素体之间的面积比为95:5?5:95。
7.一种内燃机用阀座，其特征在于， 该内燃机用阀座是使用权利要求1?6所述的耐磨损性铁基烧结金属制造的。
【专利摘要】本发明提供一种耐磨损性铁基烧结金属，其按重量比含有Mo：0.0025～2.0%及C：0.2～1.2%，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，金属组织由上贝氏体和珠光体形成的混合层、或者由珠光体和先共析铁素体形成的混合层构成，上贝氏体与珠光体、或者珠光体与先共析铁素体之间的面积比为95：5～5：95，利用该耐磨损性铁基烧结金属形成阀座，从而通过由硬度较低的珠光体或珠光体与先共析铁素体形成基体相，从而提高切割性，同时通过阀闭合时的负载使上贝氏体塑性硬化，从而硬度增加，耐磨损性提高。
【IPC分类】C22C33-02, C22C38-12, C22C38-22, F01L3-02
【公开号】CN104593668
【申请号】CN201410585815
【发明人】鸭雄贵
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年10月28日