特開 2023-62948 バルブシート、及びバルブシートの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023062948

(43)【公開日】2023-05-09

(54)【発明の名称】バルブシート、及びバルブシートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 19/07 20060101AFI20230427BHJP

   C22C 27/04 20060101ALI20230427BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20230427BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20230427BHJP

   B22F 1/12 20220101ALI20230427BHJP

   B22F 1/14 20220101ALI20230427BHJP

   C22C 33/02 20060101ALI20230427BHJP

   B22F 9/08 20060101ALN20230427BHJP

   B22F 9/04 20060101ALN20230427BHJP

【ＦＩ】

C22C19/07 F

C22C27/04 102

C22C38/00 304

B22F1/00 M

B22F1/00 P

B22F1/12

B22F1/14 500

C22C33/02 D

B22F9/08 A

B22F9/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021173156

(22)【出願日】2021-10-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000220435

【氏名又は名称】株式会社ファインシンター

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鴨 雄貴

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 石根

(72)【発明者】

【氏名】中村 竹志

(72)【発明者】

【氏名】井上 裕太

(72)【発明者】

【氏名】吉田 裕作

【テーマコード（参考）】

4K017

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K017BA03

4K017BA06

4K017BB04

4K017BB06

4K017BB07

4K017BB12

4K017BB13

4K017BB16

4K017CA07

4K017EA03

4K017EB00

4K017FA15

4K017FA17

4K018AA24

4K018AB01

4K018AB03

4K018AB05

4K018AB07

4K018AB10

4K018BA04

4K018BA13

4K018BB04

4K018BC12

4K018CA02

4K018CA08

4K018CA11

4K018DA11

4K018DA21

4K018DA32

4K018DA33

4K018FA06

4K018KA10

4K018KA62

(57)【要約】

【課題】耐摩耗性、焼結性、及び被削性に優れたバルブシート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】バルブシートは、前記バルブシートの総質量を基準として、５～５０質量％の第１硬質粒子、及び０．６～２．０質量％の黒鉛を含み、残部が鉄及び不可避不純物からなり、第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０．０１～０．５質量％のＲＥＭ、１～５質量％のＣｒ、３０～５０質量％のＭｏ、１０～３５質量％のＮｉ、及び０質量％超、２質量％未満のＣを含み、残部がＣｏ及び不可避不純物からなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブシートであって、
前記バルブシートの総質量を基準として、５～５０質量％の第１硬質粒子、及び０．６～２．０質量％の黒鉛を含み、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０．０１～０．５質量％のＲＥＭ、１～５質量％のＣｒ、３０～５０質量％のＭｏ、１０～３５質量％のＮｉ、及び０質量％超、２質量％未満のＣを含み、残部がＣｏ及び不可避不純物からなる、バルブシート。

【請求項2】

第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０質量％超、１０質量％以下のＭｎをさらに含む、請求項１に記載のバルブシート。

【請求項3】

第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０質量％超、１．５質量％以下のＳｉをさらに含む、請求項１又は２に記載のバルブシート。

【請求項4】

前記バルブシートが、前記バルブシートの総質量を基準として、０質量％超、１０質量％以下の第２硬質粒子をさらに含み、
第２硬質粒子がＦｅ－Ｍｏ合金を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のバルブシート。

【請求項5】

バルブシートの製造方法であって、
混合粉末を圧粉成形して、成形体を得るステップと、
前記成形体を焼結するステップと、を含み、
前記混合粉末が、前記混合粉末の総質量を基準として、５～５０質量％の第１硬質粒子、及び０．６～２．０質量％の黒鉛粒子を含み、残部が鉄粒子及び不可避不純物からなり、
第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０．０１～０．５質量％のＲＥＭ、１～５質量％のＣｒ、３０～５０質量％のＭｏ、及び１０～３５質量％のＮｉを含み、残部がＣｏ及び不可避不純物からなる、方法。

【請求項6】

第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０質量％超、１０質量％以下のＭｎをさらに含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０質量％超、２質量％未満のＣをさらに含む、請求項５又は６に記載の方法。

【請求項8】

第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０質量％超、１．５質量％以下のＳｉをさらに含む、請求項５～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記混合粉末が、前記混合粉末の総質量を基準として、０質量％超、１０質量％以下の第２硬質粒子をさらに含み、
第２硬質粒子がＦｅ－Ｍｏ合金を含む、請求項５～８のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バルブシート、及びバルブシートの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等に用いられる各種エンジンのバルブシートは、高い耐摩耗性を有することが求められる。

【0003】

特許文献１には、２質量％≦Ｓｉ≦３．５質量％、６質量％≦Ｃｒ≦１０質量％、２０質量％≦Ｍｏ≦３５質量％、及び、０．０１質量％≦ＲＥＭ≦０．５質量％を含有し、残部がＣｏ及び不可避不純物からなることを特徴とする焼結体用硬質粒子粉末が記載されている。また、この焼結体用硬質粒子粉末と純鉄粉及び黒鉛粉末とを混合して混合粉末とする混合工程と、混合粉末を圧粉成形して圧粉体とする成形工程と、圧粉体を焼結する焼結工程とを経て得られる焼結体をバルブシートとして用いることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－１５５６８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バルブシートは、通常、原料の混合物を焼結し、得られた焼結体を所望の形状に切削加工することにより製造される。そのため、バルブシートの原料が良好な焼結性を有するとともに、その焼結体が良好な被削性を有することが望まれる。

【0006】

そこで、耐摩耗性、焼結性、及び被削性に優れたバルブシート及びその製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に従えば、バルブシートであって、
前記バルブシートの総質量を基準として、５～５０質量％の第１硬質粒子、及び０．６～２．０質量％の黒鉛を含み、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０．０１～０．５質量％のＲＥＭ、１～５質量％のＣｒ、３０～５０質量％のＭｏ、１０～３５質量％のＮｉ、及び０質量％超、２質量％未満のＣを含み、残部がＣｏ及び不可避不純物からなる、バルブシートが提供される。

【0008】

本発明の別の態様に従えば、バルブシートの製造方法であって、
混合粉末を圧粉成形して、成形体を得るステップと、
前記成形体を焼結するステップと、を含み、
前記混合粉末が、前記混合粉末の総質量を基準として、５～５０質量％の第１硬質粒子、及び０．６～２．０質量％の黒鉛粒子を含み、残部が鉄粒子及び不可避不純物からなり、
第１硬質粒子が、第１硬質粒子の質量を基準として、０．０１～０．５質量％のＲＥＭ、１～５質量％のＣｒ、３０～５０質量％のＭｏ、及び１０～３５質量％のＮｉを含み、残部がＣｏ及び不可避不純物からなる、方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本開示のバルブシートは、優れた耐摩耗性、焼結性、及び被削性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、バルブシートの摺動面近傍の組織を模式的に示す図である。

【図2】図２は、バルブシートの摺動面近傍における第１硬質粒子の組織を模式的に示す図である。

【図3】図３は、実施例１の試験体の断面ＳＥＭ像である。

【図4】図４は、比較例１の試験体の断面ＳＥＭ像である。

【図5】図５は、実施例で使用した摩耗試験機を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、適宜図面を参照して実施形態を説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができる。なお、以下の説明で参照する図面において、同一の部材又は同様の機能を有する部材には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面の寸法比率が説明の都合上実際の比率とは異なったり、部材の一部が図面から省略されたりする場合がある。また、本願において、記号「～」を用いて表される数値範囲は、記号「～」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む。

【0012】

（１）バルブシート
実施形態に係るバルブシートは、バルブシートの総質量を基準として、５～５０質量％の第１硬質粒子、及び０．６～２．０質量％の黒鉛を含み、残部が鉄及び不可避不純物からなる。図１に示すように、バルブシート２０は、第１硬質粒子４０と、鉄及び炭素を含む鉄系合金の基地（マトリクス）６０を有してよい。バルブシート２０は、バルブシートの総質量を基準として０質量％超、１０質量％以下の割合で、フェロモリブデン（Ｆｅ－Ｍｏ合金）を含む第２硬質粒子８０をさらに含んでよいが、第２硬質粒子８０は必須ではない。バルブシート２０は、相手材（バルブ）の表面（バルブフェース）に対して相対的に摺動する摺動面２０ａを有する。

【0013】

第１硬質粒子４０は、バルブシート２０の基地６０よりも高い硬度を有する。第１硬質粒子４０は、第１硬質粒子４０の質量を基準として、０．０１～０．５質量％のＲＥＭ（Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌ、希土類金属）、１～５質量％のクロム（Ｃｒ）、３０～５０質量％のモリブデン（Ｍｏ）、１０～３５質量％のニッケル（Ｎｉ）、及び０質量％超、２質量％未満のカーボン（Ｃ）を含み、残部がコバルト（Ｃｏ）及び不可避不純物からなる。

【0014】

ＲＥＭは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、及びランタノイドの総称である。ＲＥＭとして、希土類金属の混合物であるミッシュメタルを用いてよい。第１硬質粒子４０が０．０１質量％以上のＲＥＭを含有することにより、バルブシート２０が高い耐摩耗性を有する。第１硬質粒子４０のＲＥＭ含有量が０．５質量％以下であることにより、第１硬質粒子４０がバルブシート２０の基地６０と良好に焼結されて、第１硬質粒子４０と基地６０が十分な強度で密着する。

【0015】

第１硬質粒子４０がＭｏを３０質量％以上含有することにより、バルブシート２０が高い耐摩耗性を有することができる。第１硬質粒子４０のＭｏ含有量が５０質量％以下であることにより、第１硬質粒子４０をアトマイズ法により容易に製造することができるとともに、バルブシート２０が良好な被削性を有することができる。第１硬質粒子４０が適量のＭｏを含有することにより、第１硬質粒子４０の表面に高い潤滑性を有する酸化モリブデン膜が形成され、その結果高い耐摩耗性がもたらされると発明者らは考えている。

【0016】

第１硬質粒子４０が１質量％以上のＣｒを含有することにより、バルブシート２０が高い耐摩耗性を有する。第１硬質粒子４０のＣｒ含有量が５質量％以下であることにより、バルブシート２０が良好な被削性を有する。

【0017】

第１硬質粒子４０が１０質量％以上のＮｉを含有することにより、第１硬質粒子４０がバルブシート２０の基地６０と良好に焼結されて、第１硬質粒子４０と基地６０が十分に密着する。第１硬質粒子４０のＮｉ含有量が３５質量％以下であることにより、バルブシート２０が高い耐摩耗性を有する。

【0018】

第１硬質粒子４０がＣを含むことにより、バルブシート２０が高い耐摩耗性を有する。第１硬質粒子４０のＣ含有量が２質量％未満であることにより、バルブシート２０が良好な被削性を有することができる。

【0019】

第１硬質粒子４０は、第１硬質粒子４０の質量を基準として、０質量％超、１０質量％以下のマンガン（Ｍｎ）をさらに含んでもよい。第１硬質粒子４０のＭｎ含有量が１０質量％以下であることにより、第１硬質粒子４０をアトマイズ法により容易に製造することができる。

【0020】

第１硬質粒子４０は、第１硬質粒子４０の質量を基準として、０質量％超、１．５質量％以下のケイ素（Ｓｉ）をさらに含んでもよい。第１硬質粒子４０のＳｉ含有量が１．５質量％以下であることにより、第１硬質粒子４０と基地６０が十分に密着するとともに、バルブシート２０が良好な被削性を有することができる。

【0021】

第１硬質粒子４０は、上記成分の残部として、コバルト（Ｃｏ）及び不可避不純物を含む。

【0022】

第１硬質粒子４０の粒径は、例えば４４～２５０μｍの範囲内であってよいが、これに限定されない。ここで、所望の粒径を有する第１硬質粒子４０は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１－１：２０１９に準拠したふるいを用いて得ることができる。第１硬質粒子４０の粒径が上記範囲内であることにより、第１硬質粒子４０が良好な流動性を有する。

【0023】

第１硬質粒子４０は、上記の質量割合で各元素を含有する溶湯を噴霧するアトマイズ法により製造することができる。特に、不活性ガスを噴霧媒体として用いるガスアトマイズ法により製造してよい。

【0024】

図２に、バルブシート２０の摺動面２０ａで露出している第１硬質粒子４０の、摺動面２０ａ近傍における組織を、模式的に示す。第１硬質粒子４０は、マトリクス４２と、マトリクス４２中に分散した硬質相４４と、を含む。マトリクス４２は、Ｃｏ並びにＣｏ中に固溶したＭｏ及びＲＥＭを含む。硬質相４４は、Ｃｒ炭化物及びＭｏ炭化物を含む。バルブシート２０を高温環境に曝すと、マトリクス４２の表面には酸化膜４６が形成される。酸化膜４６は、バルブシート２０が相手材（バルブ）に対して相対的に摺動するときに、第１硬質粒子４０が相手材の表面（バルブフェース）に凝着することを抑制し、それによりバルブシート２０の摺動面２０ａの摩耗を抑制する。酸化膜４６は酸化モリブデンを含んでよく、さらに酸化クロムを含んでもよい。酸化モリブデンは、高い潤滑性を有するため、バルブシート２０に優れた耐摩耗性をもたらす。また、ＣｒはＭｏよりも炭化物を形成しやすいため、第１硬質粒子４０に含まれる適量のＣｒが、マトリクス４２へのＭｏの固溶量を増加させる。その結果、酸化膜４６が十分な酸化モリブデンを含有し、バルブシート２０の耐摩耗性が向上すると発明者らは考えている。

【0025】

このように、実施形態に係るバルブシート２０の摺動面２０ａに露出した第１硬質粒子４０の表面には、酸化膜４６、特に酸化モリブデンを含む酸化膜４６が容易に形成される。エンジン用のバルブシートは、近年のエンジンの性能向上に伴い、高温且つ低酸化雰囲気中でも高い耐摩耗性を発揮することが要求される。実施形態のバルブシート２０が高温且つ低酸化雰囲気中に曝された場合、バルブシート２０の摺動面２０ａに露出した第１硬質粒子４０の表面には、十分な酸化膜４６（特に酸化モリブデン膜）が形成されるため、バルブシート２０は高い耐摩耗性を発揮することができる。

【0026】

第２硬質粒子８０は、第１硬質粒子４０と同様に、バルブシート２０の基地６０よりも高い硬度を有する。第２硬質粒子８０は、バルブシート２０の耐摩耗性を向上させる。

【0027】

第２硬質粒子８０は、Ｆｅ－Ｍｏ合金の粒子である。第２硬質粒子は、鉄（Ｆｅ）及びＭｏを含む。第２硬質粒子は、Ｆｅ、Ｍｏ、及び不可避不純物からなってもよい。第２硬質粒子の粒径は、例えば４５μｍ以下であってよいが、これに限定されない。

【0028】

第２硬質粒子８０は、上記の質量割合で各元素を含有する溶湯を凝固させ、凝固体を機械的粉砕することにより製造してもよいし、ガスアトマイズ法又は水アトマイズ法等で製造してもよい。

【0029】

バルブシート２０は、さらに、被削性向上のための成分、例えば、フッ化物（例えばＳｒＦ、ＣａＦ）、硫化物（例えばＭｎＳ）、酸化物（例えばＣａＣＯ_３）、窒化物（例えばＢＮ）、酸硫化物等を含有していてもよい。

【0030】

（２）バルブシートの製造方法
上記のバルブシートは、混合粉末を圧粉成形して成形体を得るステップと、成形体を焼結するステップと、を含む製造方法により製造することができる。

【0031】

混合粉末は、混合粉末の総質量を基準として、５～５０質量％の第１硬質粒子、及び０．６～２．０質量％の黒鉛粒子を含み、残部が鉄粒子及び不可避不純物からなる。混合粉末は、任意選択で、混合粉末の総質量を基準として、０質量％超、１０質量％以下の第２硬質粒子をさらに含んでもよい。第１硬質粒子、黒鉛粒子、及び鉄粒子、並びに任意選択で第２硬質粒子を上記の質量割合で混合することで混合粉末が得られる。

【0032】

第１硬質粒子と第２硬質粒子については既に詳述したため、ここでは説明を省略する。なお、混合粉末中の第１硬質粒子は、製造されるバルブシート中の第１硬質粒子と同様に、０質量％超、２質量％未満のカーボンを含んでよいが、混合粉末中の第１硬質粒子がカーボンを含むことは必須ではない。混合粉末中の第１硬質粒子がカーボンを含まない場合、混合粉末から作製された成形体を焼結するステップにおいて、黒鉛粒子から第１硬質粒子に少なくとも微量のカーボンが拡散する。そのため、製造されるバルブシート中の第１硬質粒子はカーボンを含む。その結果、バルブシート中の第１硬質粒子はＣｒ炭化物及びＭｏ炭化物を含む硬質相を有することができる。なお、後述の実施例で示すように、カーボンを含む第１硬質粒子を用いて製造されたバルブシートは、カーボンを含まない第１硬質粒子を用いて製造されたバルブシートよりも高い耐摩耗性を有することができる。

【0033】

黒鉛粒子としては、天然黒鉛粒子、人造黒鉛粒子、又はこれらの混合物を用いることができる。黒鉛粒子は、１～４５μｍの範囲内の粒径を有してよいがこれに限定されない。

【0034】

鉄粒子は、Ｆｅを主成分とする鉄粒子から構成される。鉄粒子として、Ｆｅ－Ｃ系粉末等の低合金鋼粉末、純鉄粉等を用いることができる。鉄粒子は、鉄粒子の総質量を基準として、０～５質量％のカーボンを含んでよく、残部が不可避不純物とＦｅからなってよい。また、鉄粒子は、ガスアトマイズ粉、水アトマイズ粉、又は還元粉であってよい。鉄粒子は１５０μｍ以下の粒径を有してよい。

【0035】

混合粉末に、さらに、他の成分を添加してもよい。例えば、混合粉末は、圧粉成形時の潤滑性を向上させるための潤滑剤（例えばステアリン酸亜鉛）、焼結体の被削性を向上させるための成分（例えば、フッ化物（例えばＳｒＦ_２、ＣａＦ_２）、硫化物（例えばＭｎＳ）、酸化物（例えばＣａＣＯ_３）、窒化物（例えばＢＮ）、酸硫化物）を含有し得る。

【0036】

得られた混合粉末を圧粉成形し、成形体を得る。

【0037】

次いで、成形体を焼結し、焼結体を得る。焼結温度及び焼結時間は適宜選択してよい。焼結は、非酸化性雰囲気中、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中、又は真空雰囲気中で行ってよい。次いで、必要に応じて、焼結体をバルブシートの形状に切削加工する。それにより、図１に示すような、第１硬質粒子４０と、鉄及び炭素を含む鉄系合金の基地（マトリクス）６０と、任意選択で第２硬質粒子８０とを有するバルブシート２０が得られる。

【実施例0038】

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0039】

実施例１～７及び比較例１～８の各々において、表１に記載の組成を有する第１合金粒子を、ガスアトマイズ法により作製した。得られた第１合金粒子を、ＪＩＳ Ｚ ８８０１－１：２０１９に準拠したふるいを用いて分級し、４４μｍ～２５０μｍの範囲内の粒子径を有する第１合金粒子を、第１硬質粒子として得た。

【0040】

実施例１～６及び比較例１～８の各々において、Ｆｅ－Ｍｏ合金粒子を、粉砕法により作製した。Ｆｅ－Ｍｏ合金粒子を、ＪＩＳ Ｚ ８８０１－１：２０１９ に準拠したふるいを用いて分級し、４５μｍ以下の範囲内の粒子径を有するＦｅ－Ｍｏ合金粒子を、第２硬質粒子として得た。第２硬質粒子の粒径分布をレーザー回折式粒度分布測定装置により測定した。第２硬質粒子の粒子径は１０～４５μｍの範囲内であった。

【0041】

第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子（日本黒鉛工業製：ＣＰＢ－Ｓ）、及び還元鉄粉（ＪＥＦスチール：ＪＩＰ２５５Ｍ－９０）を、表１に記載の質量割合で混合し、さらに、成形潤滑剤として、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、還元鉄粉、及びステアリン酸亜鉛の総質量を基準として、０．８質量％のステアリン酸亜鉛を加え、Ｖ型混合器を用いて３０分間混合した。これにより混合粉末を得た。

【0042】

次に、成形型を用い、得られた混合粉末を７８４ＭＰａの圧力で圧粉成形してリング状の成形体を得た。この成形体を１１００℃の窒素雰囲気中で３０分間焼結して、試験体を得た。

【0043】

＜焼結性の評価＞
作製した試験体の内部組織を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。具体的には、試験体を割断し、割断面をナイタル溶液でエッチングした後、ＳＥＭで観察した。実施例１及び比較例１の試験体の断面ＳＥＭ像を、図３、４にそれぞれ示す。実施例１の試験体においては、第１硬質粒子から鉄系基地への十分な原子拡散の痕跡（ＳＥＭ像中の第１硬質粒子周辺の白色部分）が見られ、良好に焼結されたことが確認された。第１硬質粒子の質量を基準とするＮｉ含有量が１０質量％未満である第１硬質粒子を用いた比較例１の試験体においては、第１硬質粒子から鉄系基地への原子拡散の痕跡が不十分であり、焼結が不十分であったことが確認された。実施例２～７及び比較例２～８の試験体については、実施例１と同様に、良好に焼結されたことを確認した。

【0044】

＜被削性の評価＞
実施例１～７および比較例２～８の試験体を、後述する摩耗試験に用いるバルブシートの形状に切削加工した。表１に示すように、第１硬質粒子の質量を基準として５質量％を超えるＣｒを含む第１硬質粒子を用いた比較例５、及び第１硬質粒子の質量を基準として２質量％以上のＣを含む第１硬質粒子を用いた比較例８の試験体は、所望の形状に切削されず、被削性が不十分であることが示された。実施例１～７及び比較例２～４、６、７の試験体は所望の形状に切削することができ、良好な被削性を有することが示された。

【0045】

＜耐摩耗性の評価＞
図５に示す試験機を用いて、実施例１～７及び比較例２～４、６、７の試験体の摩耗試験を行った。図５の試験機は、加熱源であるプロパンガスバーナー１０と、バルブシート２０と、バルブフェース１４を有するバルブ１３と、スプリング１６とを備える。バルブシート２０として、切削加工した試験体を用いた。バルブフェース１４は、ＥＶ１２（ＳＡＥ規格）を軟窒化処理して作製した。バルブ１３の上面１３ａとバルブシート２０の上面である基準面Ｐが面一になるように、バルブ１３とバルブシート２０を設置した。次いで、バルブシート２０とバルブフェース１４の摺動面の周囲をプロパンガス燃焼雰囲気とし、バルブシート２０の温度を３００℃に制御し、８時間にわたり、２０００回／分の頻度で、バルブシート２０とバルブフェース１４とを接触させた。バルブシート２０とバルブフェース１４との接触時には、スプリング１６により１８ｋｇｆの荷重を付与した。

【0046】

その後、基準面Ｐからのバルブ１３の上面１３ａの沈み量、すなわち、基準面Ｐとバルブ１３の上面１３ａの軸方向位置（図５中のＺ方向位置）の差を測定した。この値は、バルブシート２０とバルブフェース１４の接触によるバルブシート２０及びバルブフェース１４の摩耗量に相当する。実施例７の試験体（バルブシート２０）の沈み量を１．０として、実施例１～６及び比較例２～４、６、７の試験体の相対的な沈み量（摩耗比）をそれぞれ求めた。結果を表１中に示す。

【0047】

第１硬質粒子の質量を基準として１０～３５質量％の範囲内のＮｉを含む第１硬質粒子を用いた実施例１～７の試験体は、第１硬質粒子の質量を基準として３５質量％を超えるＮｉを含む第１硬質粒子を用いた比較例２の試験体よりも摩耗量が小さかった。また、実施例１～７の試験体は、第１硬質粒子の質量を基準として３５質量％を超えるＮｉ及び３０質量％未満のＭｏを含む第１硬質粒子を用いた比較例３の試験体よりも摩耗量が小さかった。

【0048】

第１硬質粒子の質量を基準として１～５質量％の範囲内のＣｒを含む第１硬質粒子を用いた実施例１～７の試験体は、Ｃｒを含まない第１硬質粒子を用いた比較例４の試験体よりも摩耗量が小さかった。

【0049】

第１硬質粒子の質量を基準として０．０１～０.５質量％の範囲内のＲＥＭを含む第１硬質粒子を用いた実施例１～７の試験体は、ＲＥＭを含まない第１硬質粒子を用いた比較例６の試験体よりも摩耗量が小さかった。

【0050】

試験体の総質量を基準として０．６～２．０質量％の範囲内の黒鉛を含む実施例１～７の試験体は、試験体の総質量を基準として０．６質量％未満の黒鉛を含む比較例７の試験体よりも摩耗量が小さかった。

【0051】

第１硬質粒子の質量を基準として０質量％超、２質量％未満の範囲内のＣを含む第１硬質粒子を用いた実施例４の試験体は、Ｃを含まない第１硬質粒子を用いた実施例５の試験体よりも一層摩耗量が小さかった。

【0052】

試験体の総質量を基準として０質量％超、１０質量％以下の範囲内の第２硬質粒子を含む実施例１、６の試験体は、第２硬質粒子を含まない実施例７の試験体よりも、一層摩耗量が小さかった。

【0053】

【表1】

【符号の説明】

【0054】

１３ バルブ
１４ バルブフェース
１６ スプリング
２０ バルブシート
２０ａ 摺動面
４０ 第１硬質粒子
４２ マトリクス
４４ 硬質相
４６ 酸化膜
６０ 基地
８０ 第２硬質粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】