X1000)观察晶粒的内部构造的情况下，图示的黑色部分为碳化物。
[0047]另外，在图6所示的图像的情况是将Fe — 1.5Mo合金粉、C、润滑剂按质量％比以98:1:1的方式混合搅拌而成的材料成型、且在1120°C的氮气环境下烧结后，以100°C冷却而得到的情况。
[0048]在这里，润滑剂的成分是指，通过在烧结过程中具有使该润滑剂气化后排出的脱润滑剂工序，从而在成型后的烧结体不残留的成分。由此，在利用Fe - 1.5Mo - 1.1C制作10g的烧结体的情况下，严格地说是以98:1.2:0.8的比例进行粉末混合。因此，通过通常地去除0.1的石墨而成为1.1C,并且,通过排出润滑剂而成为98:1.1:0，其结果成为Fe —
1.48Mo — 1.1C。
[0049]图7A?7C示出在以成型:8.0 ton/Cm2，烧结:1120°C X60min的条件、且冷却速度设为15°C /min的情况下，碳化物的面积率在图像解析中在0.19X0.23丽的视野中为40%以下的例子。
[0050]在图7A中，在以Fe — 1.5Mo — 0.5C的配比且冷却速度设为15°C /min的情况下，表观硬度为150HV，但碳化物的面积率为约30%，成为耐磨损性较差的烧结体。
[0051]在图7B中，在以Fe — 1.5Mo — 1.1C的配比且冷却速度设为15°C /min的情况下，表观硬度为168HV，碳化物的面积率为约35%，成为耐磨损性较差的烧结体。
[0052]在图7C中，在以Fe — 1.5Mo — 2.0C的配比且冷却速度设为15°C /min的情况下，表观硬度为169HV，但碳化物的面积率为约38%，成为耐磨损性较差的烧结体。
[0053]如上所示，可知即使C在质量比中的配比提高，但只要冷却速度较低，则与表观硬度相比烧结体的碳化物的面积率较低，难以确保耐磨损性。
[0054]另一方面，图8A?8C示出在以成型:8.0 ton/Cm2，烧结:1120°C X60min的条件、且冷却速度设为60?100°C /min的情况下，碳化物的面积率在图像解析中在
0.19X0.23丽的视野中为40%以上的例子。
[0055]在图8A中，与图7A相同地配比为Fe — 1.5Mo — 0.5C，将冷却速度设为100°C /min。在此情况下，表观硬度为较高的190HV，碳化物的面积率也确保为约42%，成为耐磨损性较高的烧结体。此外，在图8A中，例如图示左上角附近的黑色部分是由于空孔导致的。
[0056]在图8B中，与图7B相同地配比为Fe — 1.5Mo — 1.1C，将冷却速度设为60°C/min。在此情况下，表观硬度为209HV，碳化物的面积率为约60%，成为耐磨损性较高的烧结体。
[0057]在图8C中，与图7B相同地配比为Fe — 1.5Mo — 1.1C，将冷却速度设为100°C /min。在此情况下，表观硬度为210HV，与冷却速度60°C /min的情况相比没有差别，但碳化物的面积率飞跃性地成为约72%，成为耐磨损性更高的烧结体。
[0058]如上所述，可知即使C在质量比中的配比提高，但只要冷却速度较低，则与表观硬度相比烧结体的碳化物的面积率较低，难以确保耐磨损性。
[0059]另夕卜，如图9所示，在以与图8B、8C相同地配比为Fe — 1.5Mo — 1.1C，使冷却速度在约10?100°C /min的范围内进行确认。其结果，确认到如果冷却速度超过40°C /min,贝U成为能够较优异地确保表观硬度及耐磨损性的烧结体。
[0060]由此，在由Fe - 1.5Mo 一 1.1C构成的上贝氏体的情况下，对于冷却速度，可知如果低于50°C /min则发生珠光体相变,如果超过150°C /min则开始马氏体相变。
[0061]如上所示，如果将成型时的烧结后的冷却速度设为40?150°C /min，则能够将碳化物的面积率确保为40%以上，能够实现同时实现耐磨损性和切割性的耐磨损性铁基烧结金属。
[0062]另外，可知虽然碳化物的析出状态较稀疏的上贝氏体的耐磨损性较低，碳化物的析出状态较密的上贝氏体的耐磨损性较高，但碳化物密集到极限的上贝氏体的组织成为下贝氏体的组织。由此，可知即使碳化物的析出状态过密，也会变得加工硬化较差，耐磨损性降低。
[0063]如上所示，在现有的阀座中，为了确保耐磨损性而添加了非常硬的价格很高的硬颗粒，材料费变高且刀具寿命变短。
[0064]与此相对，本实施方式的阀座2能够在维持下述条件:
(1)用于防止压缩气体或燃烧气体泄漏的气密保持功能
(2)用于使排气阀5的热量向汽缸头I侧逸出的导热功能
(3)能够承受在排气阀5的阀体5b落位时的冲击的强度
(4)降低对排气阀5的攻击性的同时，确保下述条件:
(5)在高热且高负载的环境下不易磨损的耐磨损功能
(6)价格合理
(7)在加工时易于切削。
[0065]如上所示，在本实施方式中，不含有硬颗粒，上贝氏体在实际机械(发动机)中由于排气阀5的表面压力而硬化，能够容易地发挥耐磨损性，并且，加工时的硬度较低，无需牺牲刀具寿命，切割性优异。
[0066]另外，在上述实施方式中，示出了含有Mo:0.02?2.0%、C:0.2?1.2%的例子，但也可以例如按质量％比含有Cr:0.05?2.0%或V:0.02?4%。即，可以形成为Mo — C 一Cr, Mo - C - V, Mo - C - Cr - V 的任意一种分配。
[0067]Cr具有使CCT线图的珠光体区域向冷却速度较慢的一侧移动，并且使贝氏体区域扩大的作用，如果低于0.05%则效果不充分，如果超过2.0%则容易出现硬质的马氏体，切割性变差。
[0068]V具有使晶粒细微化的作用，如果低于0.02%则效果不充分，如果超过4.0%则大量形成V碳化物，对其它部件的攻击性变高。
[0069]具体地说，在本实施方式中，以金属组织整体呈现为上贝氏体为条件，通过含有V:
0.02?4%，从而能够使上贝氏体的平均晶体粒径成为2?40 μ m。如果冷却速度过快，则在平均晶体粒径小于2 μ m时，难以呈现仅具有上贝氏体的金属组织，包含有对其它部件具有攻击性的马氏体。另外，如果冷却速度过慢，则平均晶体粒径大于40 μ m,发生珠光体相变。金属组织整体呈现为上贝氏体的条件与后述的冷却速度紧密相关。
[0070]此外，平均晶体粒径是图10的左侧的各个格为晶粒的情况。在这里，晶粒的内部构造如图10的右侧所示，在SEM照片(X 4000)中，图示的白色部分为碳化物。即，准确地应该如图10的右侧所示观察到白色部分为碳化物，碳化物未被蚀刻所以成为白色，而碳化物的周边的基底则成为了黑色。另一方面，在通过光学显微镜进行观察的情况下，无法观察到这种程度，如图6所示，可以将图示黑色部分当做存在碳化物的部分。
[0071]此外，在本实施方式中，也可以按质量％比含有N1:0.4?5.0%、Mn:0.05?1.0%中的至少一种。即，也可以具有Mo — C — N1、Mo — C — Mn、Mo — C — Ni — Mn的任意一种组合。另外，也可以还含有上述Cr:0.05?2.0%、V:0.02?4%的至少其中一种(例如为Mo — C — Cr — Ni)。
[0072]含有Ni及Mn能够进一步提高耐磨损性铁基烧结金属的机械方面的性质，是有益的。
[0073]Ni主要是考虑到耐热性?耐腐蚀性而添加的,如果小于0.4%,则效果不充分，如果超过5.0%也效果无法进一步提高，且容易磨损。
[0074]Mn主要是考虑到耐腐蚀性而添加的，如果小于0.05%则效果不充分，如果超过
1.0%也无法效果无法进一步提高，且降低耐磨损性及强度。
[0075]此外，在上述实施方式中，对配置在发动机的排气侧的阀座2进行了说明，但配置在进气侧也能够实现相同的效果。
[0076]另外，在本实施方式，针对将耐磨损性铁基烧结金属应用于阀座2,通过排气阀5施加的表面压力使组织硬化的情况进行了说明，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、使用磨具通过压缩成型的冷锻而形成的各种部件、以及为了矫正形状而实施了尺寸加工或辊轧加工后成型的各种部件等需要塑性变形的金属材料的情况。
[0077]如以上说明所示，本发明所涉及的耐磨损性铁基烧结金属仅由不含有硬颗粒的碳化物密度更高的上贝氏体构成，从而具有下述效果，即，将硬度抑制在较低水平，所以能够在对阀座加工时切割性优异且能够抑制刀具寿命降低。在将耐磨损性铁基烧结金属用作为阀座时，具有下述效果，即，经大幅加工硬化而具有稳定的耐磨损性，并且廉价。特别地，对于应用于高温或高表面压力的环境下，需要初始加工的部件等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， 按质量％比含有Mo:0.02?2.0%及C:0.2?1.2%，金属组织仅由上贝氏体构成，初始硬度在120?400HV的范围内。
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， 成型时的烧结后的冷却速度为40?150°C /min。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 碳化物的面积率为40%以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 按质量%比含有V:0.02?4.0%。
5.根据权利要求4所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 平均晶体粒径为2?40 μ m。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 按质量%比含有Cr:0.05?2.0%。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的耐磨损性铁基烧结金属，其特征在于， 按质量％比含有N1:0.4?5.0%, Mn:0.05?1.0%中的至少一种。
【专利摘要】本发明提供一种耐磨损性铁基烧结金属，其按质量%比含有Mo：0.02～2.0%及C：0.2～1.2%，金属组织仅由上贝氏体构成，初始硬度在120～400HV的范围内。
【IPC分类】C22C38-12, C22C38-44, C22C38-22, C22C38-46, C22C38-24
【公开号】CN104561769
【申请号】CN201410527112
【发明人】鸭雄贵
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月9日