专利名称：：制造铸铁部件的方法、铸铁部件及车辆发动机的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种制造在铸铁材料表面形成有包层的铸铁部件的方法。更具体而言，本发明涉及一种制造具有通过将利用激光熔化的包层材料熔敷到铸铁材料表面而形成的包层的铸铁部件的方法。
背景技术：
：通常为了提高发动机气缸盖的阀座的耐久性，已在与进气阀或排气阀发生接触的接触表面形成耐磨包层作为阀座。通常通过使用例如激光的高密度热源熔化耐磨材料(包层材料)并将熔化的材料熔敷到所述接触表面而形成所述包层。在铸铁材料用于气缸盖本体的情况下，由于铸铁材料比普通钢材料具有更高的碳含量，尤其是在其表面存在平面形状的长且大的A型石墨，所以在进行包层时石墨与空气中含有的氧气反应，从而会产生二氧化碳气体。由于这种气体的产生，会在形成的阀座(包层)中产生如针孔或气孔的气体缺陷。另一方面，由于在进行包层时将熔化的材料熔敷，所以铸铁材料的表面被加热，且包括表面的表面层会激冷。由于该激冷，铸铁材料的表面层凝固收缩，因此会在包层中产生焊缝裂紋。为了解决上述问题，作为制造在铸铁材料表面形成有包层的铸铁部件的方法的一个例子，已提出了一种方法，其中在进行包层之前吹洗将形成有包层的铸铁材料的表面，以预先除去存在于铸铁材料的表面部分的石墨，且在石墨已经被除去的表面部分形成包层(例如，参考专利文件1)。根据这种包层方法，由于已经从铸铁材料的表面部分预先除去了石墨，所以在进行包层时二氧化碳气体的产生受到限制，从而可以限制包层中气体缺陷的产生。另一方面，作为防止焊缝裂紋的方法的例子，已经提出了一种方法，其中在铸铁表面配置具有比Fe更大的形成碳化物倾向的金属(例如，铸铁)和Ni和/或Co的合金，通过激光熔化这些材料并凝固以进行包层(例如，参考专利文件2)。同样，还提出一种方法，其中将最易受到铸铁制成的气缸衬筒的内表面摩擦的区域预热后，用具有高能量密度的激光束辐射该区域，由此熔敷具有优异的耐磨性和抗咬合性的材料而形成包层(例如，参考专利文件3)。专利文件1:日本专利公开(公开)号1-111855专利文件2:日本专利公开(公开)号1-104906专利文件3:日本专利公开(公开)号l-i0448
发明内容即使如专利文件1中所述吹洗铸铁材料的表面，也不能完全除去其表面部分中存在的石墨，因此难以限制气体缺陷的产生。尤其是在铸铁制成的气缸盖本体上形成包层作为阀座的情况下，由于气缸盖本体具有复杂的形状，所以难以精确地从将要形成包层的位置除去石墨。此外，在大尺寸柴油发动机的情况下，其中形成包层作为阀座的区域较宽，包层凝固模式的平衡性易变得较差，因此产生的少数针孔导致在包层中产生裂纟丈。在如专利文件2中所述进行包层的情况下，通过相互熔合包层材料和铸铁材料可以限制焊缝裂紋。而且，在如专利文件3中所述进行包层的情况下，铸铁部件的受热区域通过使用用以熔化材料的激光而缩小，由此可以限制焊缝裂紋。然而，在简单地进行这些包层方法的时候，由于没有限制石墨与氧气的反应，所以不能充分地限制包层中气体缺陷的产生。已完成本发明以解决上述问题，因此本发明的目的是提供一种制造铸铁部件的方法，在该方法中可以减少在铸铁材料表面上形成的包层中产生的例如气孔或针孔的气体缺陷，并可以限制包层中焊缝裂紋的产生。本发明提供了一种制造铸铁部件的方法，该方法包括通过激光辐射装置发出的激光的辐射熔化用于包层的材料(包层材料)并将熔化的材料熔敷到部分铸铁材料的表面而形成包层的步骤，其特征在于，所述形成包层的步骤通过使用主要成分为铜元素的材料作为所述包层材料来进行，以使得在形成所述包层时，厚度为0.012.0mm的硬化层形成在所述铸铁材料的所述表面上。如上所述通过在铸铁材料上形成包层可以减少包层中气体缺陷的产生，并且还可以限制包层中焊缝裂紋的产生。如下面的实施例中所示，如果硬化层的厚度小于0.01mm，难以合适地形成包层的焊缝，且如果硬化层的厚度大于2.0mm，那么在包层中容易产生气体缺陷，且在包层中容易产生焊缝裂紋。可以通过调整激光的辐射强度或者在所述形成包层的步骤中通过调整形成包层的速度来形成具有上述厚度的硬化层。在根据本发明的包层方法中，优选使用氧含量为200ppm或更低的材料作为所述包层材料。如上所述通过使氧含量为200ppm或更低，即使在包层中产生气体缺陷，也可以获得可以充分适应车辆发动机的操作环境的阀座(包层)，且在包层中不产生焊缝裂紋。如果氧含量高于200ppm，如下述实施例中所示，气体缺陷的数目随氧含量的提高而增加，因此不能获得能够用作阀座的包层。此外，当如上所述形成包层时，优选在如氩气的惰性气体吹到将要形成包层的表面上的同时进行包层。通过如上所述进行包层，可以降低空气中氧气的混入。因此，通过如上所述包层材料中氧含量降低以及空气中氧气混入量降低的协同作用，可以进一步降低包层中气体缺陷的产生。在根据本发明制造铸铁部件的方法中，所述形成包层的步骤优选通过调整所述激光的辐射强度至200W/mn^或更高来进行。如果辐射强度低于200W/mm2，则难以形成包层的焊缝。而且，作为另一种方式，所述形成包层的步骤优选至少包括在所述铸铁材料的所述表面形成的厚度在0.11.0mm范围内的第一包层的步骤，以及在所述第一包层的表面形成的厚度为所述第一包层厚度1.0~19倍的第二包层的步骤。通过进行包括上述两个步骤的包层方法，存在于所述铸铁材料的表面层的石墨受到第一包层限制，因此可以限制气体缺陷的产生。此外，通过形成第一包层和第二包层的两层，包层中的内部应力被緩解，从而可以限制包层中的焊缝裂紋。如下述实施例中所示，如果使所述第一包层的厚度小于0.1mm,在所述第二包层形成后在包层中容易产生焊缝裂紋，且如果使所述第一包层的厚度大于1.0mm，在所述第二包层形成后在包层中容易产生气体缺陷。此外，如下述实施例中所示，如果使所述第二包层的厚度大于所述第一包层厚度的19倍，在所述第二包层凝固收缩时由于应力会引起焊缝裂紋。而且，如果使所述第二包层的厚度小于所述第一包层厚度的1.0倍，不能充分限制气体缺陷的产生。优选以所述第二包层不偏离所述第一包层的所述表面的方式进行所述形成第二包层的步骤。通过不偏离所述第一包层的所述表面的方式形成第二包层，具体而言，所述第二包层的溢流物(mn)等不会从所述第一包层的上面部分上流出，且不会与铸铁材料发生接触，从而可以防止气体缺陷的产生。优选进行向所述铸铁材料的所述表面施加辐射强度可调的激光的步骤作为所述形成包层的步骤的预处理步骤，以使得所述辐射强度不低于能够除去所述铸铁材料的表面层中包含的石墨以及所述石墨中的油成分的强度，并使得所述辐射强度低于使所述铸铁材料的所述表面熔化的强度。通过进行预处理步骤以除去石墨，可以减少由氧气和石墨引起的产生二氧化碳气体的反应。而且，由于调整所述激光的辐射强度以使其低于使所述铸铁材料的所述表面熔化的强度，所以所述铸铁材料的最外层表面不会由于熔化而激冷，从而可以防止作为基础材料的铸铁材料的表面产生裂紋。此外，如果通过使用激光辐射装置进行上述预处理步骤，不需要新设备投资，从而可以低成本进行所述预处理步骤。具体而言，在所述预处理步骤中，优选调整所述激光的辐射强度，以使施加于所述铸铁材料表面的激光的入射能在1020J/mn^的范围内。如果所述入射能低于10J/mm2，热量不足，从而不能除去所述铸铁材料最外层表面上的石墨以及包含在石墨中的油成分。另一方面，如果所述入射能高于20J/mm2，所述铸铁材料的最外层表面由于熔化而激冷，从而在所述铸铁材料的表面产生裂紋。作为制造铸铁部件进一步优选的方法，在所述激光辐射装置与所述4寿铁材料中的一个或者两个以150600mm/min范围内的相对速度相对移动的同时，进^f所述形成包层的步骤。通过在上述速度条件下形成包层，必然可以减少焊缝裂紋。如果所述相对速度低于150mm/min,构成包层的焊缝的波紋部分会变成间断的。如果所述相对速度高于600mm/min,会沿激光辐射装置的移动方向产生焊缝裂紋。在部分铸铁材料的表面形成有包层的铸铁部件，其特征在于，所述包层由主要成分为铜元素的材料形成，且厚度为0.01~2.0mm的硬化层形成在所述铸铁材料的所述表面上。对所述铸铁部件的包层没有任何限制，但是所述包层优选包括在所述铸铁材料的所述表面上形成的厚度在0.1~1.0mm范围内的第一包层以及在所述第一包层的表面上形成的厚度为所述第一包层厚度1.019倍的第二包层。由于所述铸造部件在包层中没有如针孔和气孔的气体缺陷以及焊缝裂紋，所以上述铸造部件尤其适用于其操作环境严格且安全性被认为具有极大重要性的车辆发动机。具体而言，所述铸铁部件优选为构成车辆发动机的气缸盖，且在所述铸铁部件的表面形成的包层优选为构成所述气缸盖的阀座。根据本发明的制造铸铁部件的方法，可以限制在所述铸铁材料表面形成的包层中的气体缺陷的产生以及所述包层中焊缝裂紋的产生。本说明书包括日本专利申请号2006-185846的说明书和/附图中所描述的内容，其为本申请的优先权基础。图1为用于说明制造根据本发明的铸铁部件的方法的示意性透视图2为实施例13的包层的剖面图3为呈现实施例1和比较例3的耐磨试验结果的图4为说明实施例4和比较例4中包层材料中含有的氧含量与包层中的气体缺陷的关系的图5为实施例58和比较例58的包层中气体缺陷(针孑L)和焊缝裂紋的比较关系的表；图6为呈现实施例6和比较例9的包层的横截面的显微照片；图7为呈现实施例9和比较例IO的包层的横截面的剖面图8为通过参考实施例IO和比较例11说明预处理步骤中激光的最佳入射能条件的图9为通过参考实施例11和比较例12说明最佳加工速度的图IO为说明包层中的裂紋模式的透视图。具体实施例方式现将参考实施例描述本发明。但是，本发明不限于这些实施例。在下述的实施例中，如图1中所示，通过使用包层装置l在铸铁材料(例如，在图1中所示的情况下的车辆发动机的气缸盖本体21)的表面22上形成包层23(例如，在图1中所示的情况下的阀座)，由此制造铸铁部件20。实施例实施例1制备包层尺寸为200x500x150mm的铸铁材料(日本工业标准FC25或同等)，通过使用如表1中给出的其主要成分为铜元素的耐磨材包层。具体而言，如图1中所示，将粉末与惰性气体(氩气)一起输送，由光束辐射面积为6.5x1.0mm的激光辐射装置10向输送的粉末施加激光束，由此粉末熔化。将熔化的材料熔敷到部分铸铁材料的表面以形成包层。而且，激光的辐射强度设定为2.0kw,以^使在包层的底层(铸铁材料的表面)形成的硬化层的厚度在0.01-2.0mm的范围内，且在移动激光辐射装置以使激光辐射装置相对于铸铁材料的相对速度(加工速度)V在进行包层时为500mm/min的同时形成包层。在显微镜下观察如上所述制造的铸铁部件的横截面。观察结果示于图2中。此外，在滑动速度为0.3m/s且挤压载荷为1.15MPa的条件下在铸铁部件的包层上进行耐磨试验。试验结果示于图3中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>实施例2和以与实施例1中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸铁部件。实施例2与实施例1的区别在于，激光的辐射强度为2.5kw,且加工速度为500mm/min。而且，实施例3与实施例1的区别在于，激光的辐射强度为2.5kw，且加工速度为1000mm/min。在显微镜下观察如上所述制造的铸铁部件的横截面。观察结果示于图2中。比專交例1以与实施例1中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸铁部件。比较例1与实施例1的区别在于，通过调整激光的辐射强度以使硬化层薄于O.Olmm而对铸铁材料的表面进行包层。比專交例2以与实施例1中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸铁部件。比较例2与实施例1的区别在于，通过调整激光的辐射强度以使硬化层厚于2.0mm而对铸铁材料的表面进行包层。比專交例3制备通常压入配合进气缸盖中的作为阀座的烧结材料(日本工业标准SMF30或同等)，且在与实施例1中相同的条件下进行耐磨试验。结果1如图2中所述，实施例13的形成有包层的铸铁部件没有气体缺陷和焊缝裂紋。然而，在比较例1中，难以形成包层的焊缝。而且在比较例2中，包层具有气体缺陷，且在包层中产生焊缝裂紋。而且，如图3中所示，与比较例3相比，实施例1的铸铁部件实现改进的耐磨性。结论1通过加热包层材料至熔化温度(1700。C或更高)并通过将熔化的材料熔敷于铸铁材料的表面形成这样的包层。因此，形成的包层通过铸铁材料的表面(基底)的热传导而自我冷却并凝固。此时，将铸铁材料加热至硬化转变点温度或更高并冷却，以使硬化层在包层的底层上形成。从结果1可以认为，如果在可以形成厚度为0.012.0mm的硬化层的条件下进行包层，可以减少如针孔的气体缺陷，而且也可以限制包层中的焊缝裂紋。此外，为了形成厚度为O.Olmm或更高的硬化层，需要调整激光的辐射强度至少至200W/mn^或更高。而且，认为实施例l的铸铁部件与比较例3的铸铁部件相比实现了改进的耐磨性的原因在于，材料本身的性质具有有利影响，且包层没有气体缺陷和焊缝裂紋。实施例4以与实施例1中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸铁部件。实施例4与实施例1的区别在于，使用氧含量为200ppm或更低(具体为100ppm、200ppm)的材料作为包层材料。在铸铁部件的包层的横截面上，测定平均直径为0.2mm或更大的气体缺陷的数目和平均直径为0.4mm或更大的气体缺陷的数目。测定结果示于图4中。对阀座有害的气体缺陷(针孔)的平均直径为0.5mm或更大。比專交例4以与实施例4中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸铁部件。比较例4与实施例4的区别在于，使用氧含量超过200ppm(具体为250ppm、300ppm、350ppm、400ppm)的材料作为包层材料。以与实施例4中相同的方式测定气体缺陷的数目。测定结果示于图4中。结果2如图4中所示，在如实施例4中使用氧含量为200ppm或更低的材料作为包层材料的情况下，不产生平均直径为0.4mm或更大的气体缺陷。而且，在使用氧含量为100ppm或更低的材料的情况下，不产生平均直径为0.2mm或更大的气体在夬陷。可以,人实施例4和比一i例4的结果看出，气体缺陷的数目随包层材料的氧含量的提高而增加。结论2从结果2可以认为，包层中形成的气体缺陷是由铸铁材料中的石墨与粉末(包层材料)中含有的氧气反应产生的二氧化碳造成的，且可以认为通过降低氧含量可以限制多数气体缺陷的产生。如果氧含量为200ppm或更低，可以限制对阀座有害的平均直径为0.5mm或更大的针孔。如果氧含量为100ppm或更4氐，可以限制平均直径为0.2mm或更小的针孔，从而可以形成更高质量的包层。实施例5以与实施例1中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造4寿4^部件。实施例5与实施例1的区别在于，如图1中所示在构成发动机的气缸盖本体(铸铁材料)21的表面22上形成包层23,且形成由如下所述两层组成的包层。具体而言，作为形成包层的步骤，首先，进行其中在铸铁材料的表面形成的厚度为0.1mm的第一包层(第一层)的步骤。接着，进行其中在所述第一包层的表面形成的厚度为1.9mm(所述第一包层19倍的厚度)的第二包层(第二层)的步骤。第一和第二包层的材料性质相同。观察其上面形成有由两层组成的包层的铸铁部件的横截面。观察结果示于图5中。圓形符号表示不存在焊缝裂紋的情况或者气体缺陷很少存在的情况。而且，三角形符号表示存在不妨碍用作阀座的焊缝裂紋的情况或者存在不妨碍用作阀座的气体缺陷的情况。X符号表示存在不适于用作阀座的焊缝裂紋的情况或者存在不适于用作阀座的气体缺陷的情况。实施例6~8以与实施例5所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造4寿铁部件。实施例6与实施例5的区别在于，所述第一包层的厚度为0.5mm，且所述第二包层的厚度为1.5mm(所述第一包层厚度的3.0倍)。实施例7与实施例5的区别在于，所述第一包层的厚度为0.8mm，且所述第二包层的厚度为1.2mm(所述第一包层厚度的1.5倍)。实施例8与实施例5的区别在于，所述第一包层的厚度为1.0mm，且所述第二包层的厚度为l.Omm(所述第一包层厚度的1.0倍)。以与实施例5中相同的方法观察在其上面也形成有这些包层的铸铁部件的横截面。观察结果示于图5中。而且，实施例6的铸铁部件的横截面的显微照片示于图6中。比较例5~8以与实施例5所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸铁部件。比较例5~8与实施例5的区别在于，如图5中所示，所述第一包层的厚度小于0.1mm(比较例5)或者其大于l.Omm(比较例68)，且所述第二包层的厚度大于19.0倍的所述第一包层的厚度(比较例5)或者其厚度小于l.O倍的所述第一包层的厚度(比较例68)。以与实施例5中相同的方法观察在其上面也形成有这些包层的铸铁部件的横截面。观察结果示于图5中。比净支例9以与比较例2中相同的方法形成只由一层组成的包层。该铸铁部件的横截面的显微照片示于图6中。结果3如图5和6中所示，在实施例58的铸铁部件的包层中，不存在妨碍用作阀座的焊缝裂紋和气体缺陷。与此相反，在比较例59的铸铁部件的包层中，存在焊缝裂紋或者气体缺陷，从而使该包层不适宜用作阀座。结论3可以认为，如果所述第一包层的厚度在0.11.0mm的范围内，可以减少进入所述第二包层的稀释的碳，因此可以限制气体产生。在如比较例5中所述第一包层的厚度小于所述第二包层的厚度(所述第二包层的厚度大于19倍的所述第一包层的厚度)的情况下，可以认为焊缝裂紋是在所述第二包层凝固收缩时由应力引起的。而且在如比较例6~8中所述第一包层的厚度大于所述第二包层的厚度(所述第二包层的厚度小于1.0倍的所述第一包层的厚度)的情况下，如比4交例9中在包层中存在气体缺陷，且在切割包层后，气体缺陷会在阀座最终形状的表面暴露为空隙缺陷。因此，如果形成厚度为所述第一包层厚度1.019倍的第二包层，在所述第二包层进行包层时由热效应引起的裂紋产生也可以减少。此外，可以认为为了形成没有裂紋和气体缺陷的高质量包层，优选的是在铸铁材料的表面形成厚度在0.50.8mm范围内的第一包层，且形成厚度为所述第一包层厚度1.53.0倍范围内的第二包层。即使所述第一和第二包层的材料性质彼此不同，如果例如熔点和热膨胀系数的材料特性彼此接近，那么认为也可以实现几乎相同的效果。实施例9以与实施例5中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成由两层組成的包层，且由此制造铸铁部件。实施例9与实施例5的区别在于，如图7中所示，以所述第二包层不偏离所述第一包层的所述表面(宽度a〉宽度b)的方式进行所述形成第二包层的步骤。观察在其上面形成有该包层的铸铁部件的横截面。观察结果示于图7中。比專支例10以与实施例9中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成由两层组成的包层，且由此制造铸铁部件。比较例IO与实施例5的区别在于，如图7中所示，以所述第二包层偏离所述第一包层的所述表面(宽度a〈宽度b)的方式进行所述形成第二包层的步骤。观察在其上面形成有包层的铸铁部件的横截面。观察结果示于图7中。结果4如图7中所示，虽然在实施例9的包层中没有气体缺陷，但是在比较例10的包层的突出部分的附近产生气体缺陷(针孔)。结论4在如比较例10中所述第二包层的宽度b大于所述第一包层的宽度a的情况下，在所述第二包层的两端(突出部分)发生铸铁材料的石墨的混入，从而在所述第二包层中容易产生气体缺陷。而且，由于在进行包层时包层材料熔化，所以会产生溢流现象。因此，即使在所述第一包层表面形成具有与第一包层相同面积的第二包层以与所述第一包层表面相匹配的情况下，也可以认为所述第二包层的溢流物会流入铸铁材料的表面，从而会引起气体缺陷。因此，可以认为，在假设这种熔化和溢流的情况下，优选以所述第二包层不偏离所述第一包层的所述表面的方式进行所述形成第二包层的步骤。实施例10作为形成包层的预处理步骤，用辐射强度可调的激光辐射所述铸铁材料的表面，以使得所述辐射强度不低于能够除去与实施例1中所使用材料相同的铸铁材料的表面层中包含的石墨以及所述石墨中的油成分的强度，并使得所述辐射强度低于所述铸铁材料的所述表面熔化的强度。具体而言，如图8中所示，调整所述激光，使得激光的输出功率为1.0kW或1.5kW，且在所述铸铁材料表面的激光的入射能在10~20J/mr^的范围内。观察铸铁材料的横截面。观察结果示于图8中。此外，以与实施例1中所述相同的方法，形成包层，并由此制造铸铁部件，然后观察所示铸铁部件的横截面。比專交例11以与实施例10中所述相同的方法进行预处理步骤。比较例11与实施例10的区别在于，所述铸铁材料表面的激光的入射能低于10J/mm2或高于20J/mm2。以与实施例10中相同的方法观察铸4失材料的横截面。观察结果示于图8中。此外，以与实施例10中所述相同的方法，形成包层，并由此制造铸铁部件，然后观察所示铸铁部件的横截面。结果5对于实施例10的全部铸铁部件，形成没有气体缺陷和裂紋的包层。另一方面，对于比较例11的铸铁部件预处理步骤中入射能高于20J/mn^的铸铁部件，其最外层表面熔化并激冷，在其基础材料的表面产生裂紋，且在其包层中产生焊缝裂紋。而且，对于在预处理步骤中入射能低于10J/mn^的铸铁部件，在其包层中产生气体缺陷。结论5在如比较例11中入射能低于10J/mn^的情况下，可以认为由于石墨和石墨中的油成分不能被除去而在包层中产生气体缺陷。另一方面，在入射能高于20J/mn^的情况下，可以认为由于铸铁材料的激冷而容易产生裂紋，且由于激冷引起的裂紋的产生而导致在包层中产生焊缝裂紋。因此，可以认为，如果如实施例10中调整激光使在所述铸铁材料表面的激光的入射能在10~20J/mm2的范围内，可以除去包含在铸铁材料表面中的石墨和石墨中的油成分，且所述铸铁材料的表面没有熔化和激冷，从而可以形成高质量的包层。实施例11以与实施例9中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸l^部件。实施例11与实施例9的区别在于，如图9中所示(如黑色圓形符号)，通过设定图1中所示的激光辐射装置IO相对于铸铁材料(气缸盖本体)21的移动速度(力。工速度)V在150600mm/min的范围内来形成包层。观察铸铁部件的外观和横截面。观察结果示于图9中。在该实施例中，因为在激光输出功率低于1.5kW时没有焊缝形成，所以用输出功率不低于1.5kW的激光进行包层。比專交例12以与实施例11中所述相同的方法，在铸铁材料的表面形成包层，且由此制造铸铁部件。比较例12与实施例11的区别在于，如图9中所所示(如X符号所示)，在相对移动速度(力口工速度)V低于150mm/min或高于600mm/min的条件下进行包层。观察包层的外观和横截面。观察结果示于图9中。结果6对于实施例11的铸铁部件，在包层中没有发现气体缺陷和焊缝裂紋。在比较例12中加工速度低于150mm/min的情况下，焊缝的波紋是间断的(不规则性严重)，因此不能得到能够用作阀座的包层。在常规用于普通一层包层的情况下，如图10(a)中所示，在与阀座圆周垂直方向的不确定位置产生穿过阀座的横向裂紋(包层焊缝)。与此相反，在比较例12中加工速度高于600mm/min的情况下，如图10(b)中所示，产生沿阀座纵向延伸的纵向裂紋。结论6比较例12中的纵向裂紋为相对于焊缝平行于圆周而连续发生的裂紋(现象)，因此认为纵向裂紋是由施加到整个焊缝的应力的增加而引起的。可以认为，由于两层包层，这种裂紋的产生限制了气体缺陷和局部^f黄向裂紋(焊缝裂紋)，而另一方面，由施加到整个焊缝的应力的增加而产生。加工速度影响显著的原因被认为是引起裂紋的应力主要由冷却速度引起。因此，可以认为，如实施例11中所述设定加工速度在150~600mm/min的范围内(具体而言，从常规用于普通一层包层的加工速度(900mm/min)降低加工速度)，可以降低包层的冷却速度，在整个包层焊缝中产生的应力降低，从而可以避免焊缝裂紋的产生。本说明书包括本说明书中引用的全部公开物的整个内容。但是，本领域的技术人员应该容易理解，在不偏离所附权利要求中所述本发明的技术思想和范围内可以对本发明进行多种修改和改变。本发明也包括这种〗务改和改变。权利要求1、一种制造铸铁部件的方法，其包括通过激光辐射装置发出的激光的辐射熔化包层材料并将熔化的材料熔敷到部分铸铁材料的表面而形成包层的步骤，其特征在于，所述形成包层的步骤通过使用主要成分为铜元素的材料作为所述包层材料来进行，以使得在形成所述包层时，厚度为0.01～2.0mm的硬化层形成在所述铸铁材料的所述表面上。2、根据权利要求1所述的制造铸铁部件的方法，其特征在于，氧含量为200ppm或更低的材料被用作所述包层材料。3、根据权利要求1或2所述的制造铸铁部件的方法，其特征在于，所述形成包层的步骤通过调整所述激光的辐射强度至200W/mm"或更高来进行。4、根据权利要求1~3中任一项所述的制造铸铁部件的方法，其特征在于，所述形成包层的步骤至少包括如下步骤在所述铸铁材料的所述表面形成第一包层的步骤，以使得所述第一包层的厚度在0.11.0mm的范围内；以及在所述第一包层的表面形成第二包层的步骤，以使得所述第二包层的厚度为所述第一包层的厚度的L019倍。5、根据权利要求4所述的制造铸铁部件的方法，其特征在于，以所述第二包层不偏离所述第一包层的所述表面的方式进行所述形成第二包层的步骤。6、根据权利要求15中任一项所述的制造铸铁部件的方法，其特征在于，进行向所述铸铁材料的所述表面施加辐射强度被调整过的激光的步骤作为所述形成包层的步骤的预处理步骤，以使得所述辐射强度不低于能够除去所述铸铁材料的表面层中包含的石墨以及所述石墨中的油成分的强度，并使得所述辐射强度低于所述铸铁材料的所述表面熔化的强度。7、根据权利要求6所述的制造铸铁部件的方法，其特征在于，所述激光的所述辐射强度被调整以使得施加到所述铸铁材料的所述表面的所述激光的入射能在1020J/mm2的范围内。8、根据权利要求47中任一项所述的制造铸铁部件的方法，其特征在于，在所述激光辐射装置与所述铸铁材料中的一个或者两个以150~600mm/min范围内的相对速度相对移动的同时，进行所述形成包层的步骤。9、一种铸铁部件，在所述铸铁部件上通过权利要求18中任一项所述的制造方法形成包层。10、一种在部分铸铁材料的表面形成有包层的铸铁部件，其特征在于，所述包层由主要成分为铜元素的材料形成，且厚度为0.012.0mm的硬化层形成在所述铸铁材料的所述表面上。11、根据权利要求IO所述的铸铁部件，其特征在于，所述包层包括在所述铸铁材料的所述表面上形成的厚度在0.1~1.0mm范围内的第一包层；以及在所述第一包层的表面上形成的厚度为所述第一包层厚度1.019倍的第二包层。12、一种具有权利要求911中任一项所述的铸铁部件的车辆发动机，其特征在于，所述铸铁部件为构成所述车辆发动机的气缸盖，且所述包层为构成所述气缸盖的阀座。全文摘要本发明提供一种制造铸铁部件的方法，在该方法中可以减少在铸铁材料表面形成的包层中如气孔或针孔的气体缺陷的产生，且可以限制包层中焊缝裂纹的产生。在所述制造铸铁部件的方法中，包括通过激光辐射装置发出的激光的辐射熔化包层材料并将熔化的材料熔敷到部分铸铁材料的表面而形成包层的步骤，所述形成包层的步骤通过使用主要成分为铜元素的材料作为包层材料来进行，以使得在形成所述包层时，厚度为0.01～2.0mm的硬化层形成在所述铸铁材料的表面上。文档编号B23K26/34GK101356039SQ20078000121公开日2009年1月28日申请日期2007年7月5日优先权日2006年7月5日发明者木寺健治,河崎稔,石川善统,谷中耕平申请人:丰田自动车株式会社