(57)【要約】【課題】Coを含有しなくても、ガス燃料を使用した内燃機関のバルブシートに使用することが可能な、耐熱性、耐酸化性、耐摩耗性に優れ、かつ切削性にも優れた鉄基焼結合金製バルブシートを提供する。【解決手段】12質量％以上のCrを含有する鉄合金からなり、基地相との間に拡散相を形成する硬質粒子を使用し、硬質粒子と基地相と拡散相からなる焼結体全体の組成を、質量％で、Cr：3.0〜8.0％、Si：0.4〜2.0％、Ni：4.0〜10.0％、Mo：3.0〜8.0％、V：0.5〜5.0％、Nb：0.2〜1.0％、C：0.5〜1.5％、残部Fe及び不可避的不純物として、密着性に優れた耐酸化性皮膜を形成し、低温域から高温域まで優れた耐摩耗性を改善する。【選択図】図１
2015178649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地相中に硬質粒子が分散した鉄基焼結合金製バルブシートであって、前記硬質粒子は、12質量％以上のCrを含有する鉄合金であり、前記基地相との間に拡散相を形成し、前記硬質粒子と前記基地相と前記拡散相からなる焼結体全体の組成が、質量％で、Cr：3.0〜8.0％、Si：0.4〜2.0％、Ni：4.0〜10.0％、Mo：3.0〜8.0％、V：0.5〜5.0％、Nb：0.2〜1.0％、C：0.5〜1.5％、残部Fe及び不可避的不純物からなることを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
【請求項２】
請求項1に記載の鉄基焼結合金製バルブシートにおいて、前記硬質粒子が、質量％で、Cr：20.0〜25.0％、Ni：10.0〜18.0％、Mo：4.0〜6.0％、残部Fe及び不可避的不純物からなるFe-Cr-Ni-Mo合金粒子、又は、質量％で、Cr：20.0〜25.0％、Ni：10.0〜18.0％、Mo：4.0〜6.0％、Si：0.5〜2.0％、C：1.0〜2.5％、残部Fe及び不可避的不純物からなるFe-Cr-Ni-Mo-Si-C合金粒子であることを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
【請求項３】
請求項1又は2に記載の鉄基焼結合金製バルブシートにおいて、前記硬質粒子と前記拡散相の摺動面に占める面積率が50〜90％であることを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
【請求項４】
請求項1〜3のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシートにおいて、前記摺動面の表面部がCr酸化物皮膜を含むことを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
【請求項５】
請求項1〜4のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシートにおいて、前記基地相がマルテンサイト相又はソルバイト相を含むことを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
【請求項６】
請求項1〜5のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシートにおいて、前記基地相が、Cr、Mo、V、Nb及びFeの1種又は2種以上の二次炭化物を含むことを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
【請求項７】
請求項1〜6のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシートにおいて、さらにMnS粒子が、質量％で、0.5〜3％分散していることを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシート。
【請求項８】
請求項1〜7のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシートを製造する方法であって、原料粉末に、質量％で、Cr：0.5〜2.0％、Mo：0.5〜4.0％、V：0.5〜5％、Nb：0.2〜1.0％、Si：2.0％以下、C：0.8％以下、残部Fe及び不可避的不純物からなるプレアロイ粉末を使用することを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
【請求項９】
請求項1〜7のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシートを製造する方法であって、原料粉末に、前記硬質粒子を15〜25質量％混合することを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
【請求項１０】
請求項1〜7のいずれかに記載の鉄基焼結合金製バルブシートを製造する方法であって、原料粉末の成形体を、非酸化性雰囲気中1100〜1200℃の温度で焼結し、非酸化性雰囲気中500〜700℃の温度で焼戻処理することを特徴とする鉄基焼結合金製バルブシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブシートに関し、特に、CNGやLPG等のガスエンジン、高出力ディーゼルエンジン、等の熱負荷の大きいエンジンに適する鉄基焼結合金製バルブシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に使用されるバルブシートは、高温で高圧の燃焼ガスに曝され、バルブの上下運動及び回転運動による高い衝撃や摺動を繰り返し受けるため、一般に、耐熱性及び耐摩耗性が必要とされる。さらに、近年、自動車エンジン等の内燃機関は、低燃費、低エミッション、高出力を指向し、高度な燃焼制御が行われるようになってきており、特に、CNGやLPG等の環境負荷を低減するクリーン燃料の使用は、高温燃焼となって、バルブシートの熱負荷や機械的負荷を増大し、また、燃費向上の観点から開発されたリーンバーン燃焼技術は、従来よりも高い酸素濃度雰囲気での燃焼となるため、バルブシートには、耐熱性や高温強度に加えて、優れた耐酸化性も求められている。
【０００３】
また、ガス燃料を使用した内燃機関に従来のバルブシートを用いると、液体燃料を用いた場合よりも高温環境下に曝され、さらにバルブとの摺動面に燃焼生成物が堆積しないため、摺動部が金属接触となって摩耗が大幅に増加するという問題も顕在化してきている。
【０００４】
特許文献１は、ガス燃料用エンジンに使用した場合などのように、バルブシートとバルブ間の金属間接触が起こり易い条件下でも、優れた耐摩耗性と低い相手攻撃性を維持しうるバルブシートとして、基地成分にC：0.5〜1.5％、Cr及び／又はV：0.5〜10％、残部Feが少なくとも含有されているとともに、コバルト基硬質粒子が26〜50重量％含有された焼結合金を開示している。また、特許文献２は、CNGエンジンやヘビーデューティディーゼルエンジン等の高負荷エンジン環境において優れた高温耐摩耗性を発揮するバルブシート材として、全体組成が、質量比で、Co：12.7〜35.3％、Mo：5.4〜16.2％、Cr：1.8〜6％、V：0.02〜0.24％、Si：0.4〜1.5％、C：0.6〜1.2％、Ni：0.01〜1.8％、残部Fe及び不可避的不純物よりなり、ベイナイト組織中又はベイナイトとソルバイトの混合組織中に、主としてMo珪化物よりなる硬質相を核としてその周囲をCoが拡散してなる拡散相が取り囲む硬質相が分散する金属組織を呈する焼結合金を開示している。さらに、特許文献３は、ガス燃料エンジン用のバルブシートとして使用可能な鉄基焼結合金として、基地相が、質量％で、C：0.3〜1.5％と、Ni、Co、Mo、Cr、Vのうちから選ばれた1種又は2種以上を合計で1〜20％とを含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる基地相組成を有し、硬質粒子が、Fe、Mo、Siを主成分とする金属間化合物、Ni、Mo、Siを主成分とする金属間化合物のうちの1種又は2種以上を含み、ビッカース硬さで500 Hv0.1〜1200 Hv0.1の硬さを有する硬質粒子を、質量％で10〜60％含有し、6.7 g/cm3以上の密度と、350 MPa以上の圧環強さを有する鉄基焼結合金を開示している。
【０００５】
上記の特許文献１〜３に開示された焼結合金は、いずれも、基地相及び／又は硬質粒子にCoを含有させて耐摩耗性と耐熱性を向上している。しかし、Coの存在は、密着性に優れた緻密な酸化皮膜の形成を阻害するため、特に250℃以下の低温域では、摺動面に酸化皮膜が形成され難く、耐摩耗性が十分でないのが実情である。
【０００６】
一方、Coを含有しない鉄基焼結合金として、特許文献４は、質量％で、Ni：3〜12％、Mo：3〜12％、Nb：0.1〜3％、Cr：0.5〜5％、V：0.6〜4％、C：0.5〜2％、残部Fe及び不可避的不純物からなる基地に、全体に対して3〜20質量％の硬質粒子を分散してなるとともに、前記基地が、Ni、Mo、Cr、Nb、Vを固溶してなる鉄マトリックスと、Mo、Cr、V、Nbの炭化物、若しくは、Mo、Cr、V、Nbの2種以上の金属間化合物あるいは前記炭化物と前記金属間化合物からなる分散粒子とからなる鉄基焼結合金を開示している。ここで、Coを含有しない硬質粒子として、Mo：60〜70％、C：0.1％以下、残部Feからなる第三の硬質粒子が教示され、この鉄基焼結合金によるバルブシートは、銅溶浸などの２次的処理をしなくても、特に、微細なNb炭化物及びプレアロイにより強制固溶されたNbの両者が高温強度を高めるため、高温でより大きな機械的熱的負荷のかかるガスエンジン用バルブシートに適していると教示している。また、特許文献５は、特許文献４のMo：60〜70％、C：0.1％以下、残部Feからなる第三の硬質粒子について、基地相との密着性に問題があることを指摘し、その密着性の改善を目的としてホウ素を極微量配合したMo：60〜70％、B：0.3〜1.0％、C：0.1％以下、残部Fe及び不可避的不純物からなる硬質粒子を教示している。
【０００７】
特許文献４及び特許文献５は、Coフリーで高温強度に優れた鉄基焼結合金を開示したもので、密着性の良い緻密な酸化皮膜の阻害要因を排除したものの、250℃以下の低温域での酸化皮膜の形成は十分でなく、ガスエンジン用バルブシートの耐摩耗性には、まだ改善の余地がある。
【０００８】
また、バルブと接触するバルブシートの当たり面は、エンジンヘッドの組み付け時に切削加工されるため、切削性（被削性）が良好であることも必須であり、より一層の切削性向上も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１２６９７号公報
【特許文献２】特開２００２−２８５２９３号公報
【特許文献３】特開２００６−２９９４０４号公報
【特許文献４】特許４２９９０４２号公報
【特許文献５】特許４３６８２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記問題に鑑み、本発明は、Coを含有しなくても、ガス燃料を使用した内燃機関のバルブシートに使用することが可能な、耐熱性、耐酸化性、耐摩耗性に優れ、かつ切削性にも優れた鉄基焼結合金製バルブシートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者達は、鋭意研究の結果、基地相中にCrが優先的に拡散する硬質粒子を分散複合することによって、硬質粒子から基地相へのCrの拡散を促し、硬質粒子と拡散相の摺動面における占有率を高め、さらに表面部にCrの不動態皮膜を優先的に形成して、耐酸化性及び耐摩耗性に優れ、かつ皮膜の密着性にも優れた鉄基焼結合金製バルブシートが得られることに想到した。
【００１２】
すなわち、本発明の鉄基焼結合金製バルブシートは、基地相中に硬質粒子が分散した鉄基焼結合金製バルブシートであって、前記硬質粒子は、12質量％以上のCrを含有する鉄合金であり、前記基地相との間に拡散相を形成し、前記硬質粒子と前記基地相と前記拡散相からなる焼結体全体の組成が、質量％で、Cr：3.0〜8.0％、Si：0.4〜2.0％、Ni：4.0〜10.0％、Mo：3.0〜8.0％、V：0.5〜5.0％、Nb：0.2〜1.0％、C：0.5〜1.5％、残部Fe及び不可避的不純物からなることを特徴とする
【発明の効果】
【００１３】
本発明の鉄基焼結合金製バルブシートは、硬質粒子から基地相へのCrの拡散によって、硬質粒子と拡散相の摺動面における占有率を高め、摺動面全体の耐摩耗性を高めることができる。さらに表面部へのCrの濃縮を促進することによって、Crの不動態皮膜を優先的に形成するため、金属接触による摩耗を回避することができ、また改善された密着性により、優れた耐摩耗性を発揮する。基地相に固溶したCr、Mo、V、Nbの一部が微細な二次炭化物を生成すれば、耐摩耗性と高温強度の向上に貢献する。さらに、快削性物質であるMnSを分散複合することによって、耐熱性、耐酸化性、及び耐摩耗性を損なうことなく、切削性を向上することも可能となる。よって、本発明の鉄基焼結合金製バルブシートは、ガス燃料を使用した内燃機関のバルブシートに有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例1の焼結体の断面の組織写真を示した図である。
【図２】バルブシートの耐摩耗性評価に用いた単体摩耗試験の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の鉄基焼結合金製バルブシートにおいて、硬質粒子は、12質量％以上のCrを含有する鉄合金であり、基地相との間にCrが拡散した拡散相を形成する。硬質粒子と基地相と拡散相からなる焼結体全体の組成は、質量％で、Cr：3.0〜8.0％、Si：0.4〜2.0％、Ni：4.0〜10.0％、Mo：3.0〜8.0％、V：0.5〜5％、Nb：0.2〜1.0％、C：0.5〜1.5％、残部Fe及び不可避的不純物からなる。基地相中に分散する硬質粒子は、基本的に、基地相を構成する元素の一部からなることが好ましく、質量％で、Cr：20.0〜25.0％、Ni：10.0〜18.0％、Mo：4.0〜6.0％、並びに残部Fe及び不可避的不純物からなるFe-Cr-Ni-Mo合金粒子、又は、質量％で、Cr：20.0〜25.0％、Ni：10.0〜18.0％、Mo：4.0〜6.0％、Si：0.5〜2.0％、C：1.0〜2.5％、残部Fe及び不可避的不純物からなるFe-Cr-Ni-Mo-Si-C合金粒子であることが好ましい。すなわち、硬質粒子と基地相の間に異質な反応生成物を生じることはないが、合金元素の一部は焼結中に硬質粒子から基地相中に拡散する。この拡散によって、拡散相が形成され、組織中で硬質粒子と拡散相が主体となる。硬質粒子と拡散相の摺動面に占める面積率は50〜90％となることが好ましく、60〜90％であればより好ましい。また、摺動面の表面部は、Cr酸化物皮膜を含むことが好ましい。
【００１６】
一方、基地相は、焼入、焼戻の後、マルテンサイト相又はソルバイト相を含むことが好ましく、Cr、Mo、V、Nb及びFeの1種又は2種以上の二次炭化物を含むことがより好ましく、前記二次炭化物の平均粒径が2μm未満であればさらに好ましい。上記Cr、Si、Ni、Mo、V、NbのFe中への固溶や、二次炭化物の析出・分散により、耐熱性や耐酸化性、さらに耐摩耗性を向上する。
【００１７】
本発明においては、切削性を向上するため、快削性物質としてMnS粒子を添加することができる。MnS粒子は、質量％で、0.5〜3％分散させることが好ましいが、CaF2やBNのように空隙と同様の挙動をする快削性物質（固体潤滑材）は強度を低下させるので好ましくない。
【００１８】
本発明の鉄基焼結合金製バルブシートを構成する組成は、質量％で、Cr：3.0〜8.0％、Si：0.4〜2.0％、Ni：4.0〜10.0％、Mo：3.0〜8.0％、V：0.5〜5％、Nb：0.2〜1.0％、C：0.5〜1.5％、残部Fe及び不可避的不純物からなる。特に、Crは、基地相に固溶又は炭化物を形成して基地相を強化することに加え、空気中の酸素と結合して表面にCrの水和オキシ酸化物からなる不動態皮膜を形成し、耐酸化性の向上に大きく貢献する。Cr含有量が3.0％未満ではその効果が少なく、8.0％を超えると不動態皮膜の形成には好ましいものの、オーステナイト安定化元素のNi、炭化物生成元素のMo、V、Nbとのバランスを考慮し、本発明では上限を8.0％とする。よって、Cr含有量は3〜8.0％とする。5.0〜8.0％がより好ましい。
【００１９】
Siは、Crが不動態皮膜を形成する上で重要な役割を果たしている。一般にCr主体の酸化物皮膜を形成するには、約18質量％以上のCrが必要とされるが、本発明のバルブシートにおいては、3.0〜8.0％のCr含有量でも、0.4％以上のSiの添加によりCrの表面への濃縮が促進され、表面部にCr酸化物皮膜が形成される。また、Siは下部皮膜としてFe2SiO4を形成し、表面のFe酸化物皮膜（Fe2O3皮膜）の密着性向上にも寄与している。しかし、Si含有量が2.0％を超えると、下部皮膜が厚くなりすぎて、逆に密着性を低下させ、好ましくない。よって、Si含有量は0.4〜2.0％とする。0.6〜1.8％が好ましく、0.8〜1.6％がより好ましい。Siの添加により表面部にCr酸化物が含まれるが、表面部全体がCr酸化物皮膜で覆われている必要はなく、Fe酸化物が存在しても、さらにはFeとSiを含む酸化物が存在しても、金属接触を回避するという目的は十分達成される。
【００２０】
Niは、基地相強化及び耐摩耗性の向上の効果を有する。耐摩耗性とオーステナイトの増加による熱膨張特性とのバランスを見て、本発明では、Ni含有量は4.0〜10.0％とする。5.0〜9.0％が好ましく、6.0〜8.0％がより好ましい。
【００２１】
Mo、V、Nbは、ともに炭化物や金属間化合物を形成して、硬さや、耐摩耗性を向上する。特に、高温での強度や硬さを向上させる。本発明では、Mo含有量は3.0〜8.0％とするが、3.5〜7.5％が好ましく、4〜6％がより好ましい。また、V含有量は0.5〜5％とするが、0.5〜4％が好ましく、1〜3％がより好ましい。また、Nb含有量は0.2〜1.0％とするが、0.3〜0.9％が好ましく、0.4〜0.8％がより好ましい。
【００２２】
Cは、一般に、基地に固溶して基地を強化するとともに、他の合金元素と炭化物を形成して耐摩耗性を向上させる。本発明では、Cが0.5％未満ではフェライトが生成して所定の硬さが得られないで、耐摩耗性が不足する。一方、1.5％を超えて含有させると、マルテンサイト及び各種炭化物が過剰に形成された靱性が低下し、耐摩耗性が低下する。よって、Cの含有量は0.5〜1.5％とする。0.6〜1.4％が好ましく、0.7〜1.3％がより好ましい。
【００２３】
また、優れた耐摩耗性を示すために、基地相は、焼結後に焼入、焼戻を行い、焼戻マルテンサイト相又はソルバイト相を含むことが好ましい。硬度を優先した場合は焼戻マルテンサイト相、靱性を優先した場合はソルバイト相を選択する。焼戻処理によりCr、Mo、V、Nb及びFeの1種又は2種以上の微細な二次炭化物を析出分散させれば、さらに高強度、高硬度とすることができ、耐熱性も向上する。高硬度、高靱性を目指す場合は、二次炭化物の平均粒径は2μm未満であることが好ましく、1μm未満であればより好ましい。
【００２４】
本発明の鉄基焼結合金製バルブシートの製造において、基地相の原料としては、例えば、質量％で、Cr：0.5〜2.0％、Mo：0.5〜4.0％、V：0.5〜5％、Nb：0.2〜1.0％、Si：0.4〜2.0％、C：0.8％以下、並びに残部Fe及び不可避的不純物からなるプレアロイ粉末を使用することが好ましい。このようなプレアロイ粉末に、各合金元素の金属粉末（カルボニルニッケル粉末、モリブデン粉末、）又はフェロアロイ粉末、黒鉛粉末等を加える。プレアロイ粉末及び合金元素粉末に、硬質粒子粉末を配合し、混合した混合粉を原料粉とする。原料粉、すなわち、プレアロイ粉末、合金元素粉末、硬質粒子の混合粉末の合計量に対して、ステアリン酸塩等を0.5〜2％、離型材として配合しても良い。
【００２５】
混合粉末は成形プレス等により圧縮・成形して圧粉体に成形され、前記圧粉体は、真空又は非酸化性（又は還元性）雰囲気中、1100〜1200℃で焼結され、500〜700℃で焼戻されることが好ましい。非酸化性（又は還元性）雰囲気としては、具体的にはNH３ガスやN２とH２の混合ガス等を用いた雰囲気とすることが望ましい。
【実施例】
【００２６】
実施例1
質量％で、Cr：1.0％、Mo：2.0％、V：3.0％、Nb：0.5％、Si：1.1％、C：0.4％、残部Fe（及び不可避的不純物としてP：0.03％、S：0.03％）からなるプレアロイ粉末に、5.1質量％のNiと2.3質量％のMoと0.42質量％のCに対応する量のカルボニルニッケル粉末、モリブデン粉末及び黒鉛粉末を加え、硬質粒子として、質量％で、Cr：24.0％、Ni：11.0％、Mo：5.5％、Si：1.1％、C：2.3％、残部Fe及び不可避的不純物からなるFe-Cr-Ni-Mo-Si-C合金粉末を20質量％配合し、混合機で混練して混合粉を作製した。なお、原料粉末には、成形工程の型抜き性をよくするためにステアリン酸亜鉛を原料粉末の量に対して0.5％加えている。
【００２７】
これらの混合粉を成形金型に充填し、成形プレスにより面圧600 MPaで圧縮・成形した後、温度1180℃、真空雰囲気の焼成炉にて焼結し、外径37.6 mmφ、内径26 mmφ、厚さ8 mmのリング状焼結体を作製した。焼結体の密度は6.83 Mg/m3であった。また、焼結体の硬さはHRBで94.8であり、バルブシート全体の組成について化学分析を行った結果、Cr：5.6％、Si：1.0％、Ni：7.0％、Mo：4.6％、V：2.35％、Nb：0.45％、C：1.18％、残部Feであった。
【００２８】
図１は実施例1の焼結体の断面の組織写真であるが、硬質粒子1とその周りに硬質粒子1と色調をほぼ同じ（明白色）とする拡散相2が存在する。逆に混合粉末の段階では約70％を占めていたプレアロイ相3（濃暗色）の領域が狭められ、硬質粒子1と拡散相2の領域が主体となった組織を示している。
【００２９】
実施例2
硬質粒子として、Fe-Cr-Ni-Mo-Si-C合金粉末の代わりに、質量％で、Cr：12.5％、C：0.02％、残部Fe及び不可避的不純物からなるFe-Cr-C合金を使用した以外は実施例1と同様にして、リング状焼結体を作製した。焼結体の密度は6.97 Mg/m3、硬さは90.4 HRB、化学分析の結果は、Cr：3.3％、Si：0.8％、Ni：4.9％、Mo：3.3％、V：2.42％、Nb：0.46％、C：0.69％、残部Feであった。
【００３０】
比較例1
硬質粒子として、Fe-Cr-Ni-Mo-Si-C合金粉末の代わりに、質量％で、Mo：28.0％、Cr：9.0％、Si：2.5％、残部Co及び不可避的不純物からなるCo-Mo-Cr-Si合金を使用した以外は実施例1と同様にして、リング状焼結体を作製した。焼結体の密度は7.25 Mg/m3、硬さは97.2 HRB、化学分析の結果は、Co：12.4％、Cr：2.5％、Si：1.4％、Ni：5.0％、Mo：9.2％、V：2.34％、Nb：0.38％、C：0.72％、残部Feであった。
【００３１】
比較例2
硬質粒子として、Fe-Cr-Ni-Mo-Si-C合金粉末の代わりに、質量％で、Mo：50.0％、残部Fe及び不可避的不純物からなるFe-Mo合金を使用した以外は実施例1と同様にして、リング状焼結体を作製した。焼結体の密度は6.85 Mg/m3、硬さは90.3 HRB、化学分析の結果は、Cr：0.6％、Si：0.9％、Ni：5.1％、Mo：13.7％、V：2.33％、Nb：0.34％、C：0.70％、残部Feであった。
【００３２】
実施例3
実施例1の原料粉末に1.0質量％のMnSをさらに配合した以外は実施例1と同様にして、リング状焼結体を作製した。焼結体の密度は6.79 Mg/m3、硬さは93.5 HRB、化学分析の結果は、Cr：5.4％、Si：0.9％、Ni：6.5％、Mo：4.5％、V：2.40％、Nb：0.44％、C：1.11％、Mn：0.42％、S：0.37％、残部Feであった。
【００３３】
実施例1〜3、比較例1〜2のバルブシート焼結体全体の化学組成を表１に、硬質粒子の種類、焼結密度及び硬さを表２に示す。
【００３４】
【表１】
2015178649.tif 000003
【００３５】
【表２】
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【００３６】
[1] 摩耗試験
実施例1〜3及び比較例1〜2のリング状焼結体をバルブシートに加工し、図２に示した単体摩耗試験機を用いて耐摩耗性を評価した。バルブシート14はシリンダヘッド相当材のバルブシートホルダ12に圧入して試験機にセットされ、摩耗試験は、バーナー11によりバルブ13及びバルブシート14を加熱しながら、カム17の回転に連動してバルブ13を上下させることによって行われる。なお、バルブシート14には熱電対15, 16を埋め込み、バルブシートの当たり面が所定の温度になるようにバーナー11の火力を調節する。バルブシート14はバルブ13よって繰り返し叩かれることにより摩耗し、その摩耗量は試験前後のバルブシート及びバルブの形状を測定することにより、当たり面の後退量として算出した。ここで、バルブは上記バルブシートに適合するサイズのCo合金（Co-29％Cr-8％W-1.35％C-3％Fe）を盛金したものを使用した。試験条件としては、温度250℃（バルブシート当たり面）、カム回転数2000 rpm、試験時間5時間とした。試験結果を、比較例1のバルブシート摩耗量の値を1とした相対比率で、表3に示す。
【００３７】
【表３】
2015178649.tif 000005
【００３８】
実施例1〜3では、250℃の温度で、比較例1と比較して、バルブ摩耗量は若干多めの摩耗量を示したが、バルブシート摩耗量は大きく低減し、優れた耐摩耗性を示した。また、比較例2と比較しても、バルブシート摩耗量は20〜30％低減していた。
【００３９】
[2] 切削性試験
続いて、前述の実施例1〜3及び比較例1〜2の焼結体について切削性試験を行った。試験条件は汎用旋盤を用いた切削速度100 m/min、切り込み量0.1 mm、送り速度0.1 mm/revの乾式（切削液を使用しない）で、所謂トラバース方式の切削試験を行った。切削工具としてはＣＢＮチップを使用し、切削性は所定の数量のバルブシートを加工したときの刃具最大摩耗量により評価した。結果を、比較例1の値を1とした相対比率で、表4に示す。
【００４０】
【表４】
2015178649.tif 000006
【００４１】
快削性物質のMnSが添加された実施例3が最も切削性が良かったが、実施例1〜2も比較例1と比べれば優れた切削性を示していた。
【符号の説明】
【００４２】
1    硬質粒子
2    拡散相
3    プレアロイ相
11   バーナー  
12   バルブシートホルダ
13   バルブ      
14   バルブシート  
15   熱電対（高温側）
16   熱電対（低温側）
17   カム
【図２】
2015178649.tif 000007
【図１】
2015178649.tif 000008