(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の排気バルブのバルブ座領域の強度を改善する。【解決手段】内燃機関のための排気バルブは、第１の側面１４及び第２の側面を有するバルブディスク、前記バルブディスクの前記第１の側面１４から延びるバルブステム、及び、前記バルブディスクの前記第１の側面１４に配置される環状バルブ座領域１１を備える。前記環状バルブ座領域１１は、ニッケル基合金またはクロミウム基合金であり、かつ、バルブ座面を有する。前記環状バルブ座領域１１は、２つの第２の環状部４２間に配置される第１の環状部４３を少なくとも備える。前記第１の環状部４３は、前記２つの第２の環状部４２よりも低い硬度を備える。【選択図】図１０
2015212543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側面及び第２の側面を有するバルブディスク、前記バルブディスクの前記第１の側面から延びるバルブステム、及び、前記バルブディスクの前記第１の側面に配置される環状バルブ座領域を有し、その環状バルブ座領域は、ニッケル基合金またはクロミウム基合金であり、かつ、バルブ座面を有する内燃機関用の排気バルブであって、前記環状バルブ座領域は、少なくとも、２つの第２の環状部間に配置される第１の環状部を有し、その第１の環状部は、前記２つの環状部よりも低い硬度を有することを特徴とする内燃機関用の排気バルブ。
【請求項２】
前記第１の環状部の前記中間部の前記バルブ座面の平均硬度は、少なくとも一方の前記第２の環状部の前記表面の前記中間部の平均硬度より少なくとも８０ＨＶ低い請求項１に記載の排気バルブ。
【請求項３】
前記２つの第２の環状部の前記材料は、冷却変形の結晶学的粒構造と、再結晶温度下の時効硬化を有する請求項１または２に記載の排気バルブ。
【請求項４】
前記第１の環状部の前記材料は、冷却変形を伴わない結晶学的粒構造を有する請求項１から３のうちの１項以上に記載の排気バルブ。
【請求項５】
前記バルブディスクは、ステンレス鋼の基体を有する前記環状バルブ座領域を有する請求項１から４のうちの１項以上に記載の排気バルブ。
【請求項６】
前記バルブディスクは、その第２の側面に、耐高温腐食材料の層を有する請求項１から５のうちの１項以上に記載の排気バルブ。
【請求項７】
内燃機関用の排気バルブ内の環状バルブ座領域を強化する方法であって、その排気バルブは、第１の側面及び第２の側面を有すバルブディスクと、前記バルブディスクの前記第１の側面から延びるバルブステムと、前記バルブディスクの前記第１の側面に配置される環状バルブ座領域とを有し、少なくとも以下の工程が実行される、方法：
ａ）未加工座領域を有するバルブディスクが設けられ、ここで、その未加工座領域は、中間環状領域によって仕切られる少なくとも２つの環状突出部を有する、
ｂ）前記２つの環状突出部は、塑性的に変形され、
ｃ）前記未加工座領域は、前記環状バルブ座領域の寸法に機械加工され、
ｄ）前記環状バルブ座領域を有する前記バルブディスクは、少なくとも時効熱処理を含む熱処理を受ける。
【請求項８】
工程ｂ）内の前記塑性変形は、円筒形に形作られたロールを用いる圧延を含む請求項７に記載の排気バルブ内の環状バルブ座領域の強化方法。
【請求項９】
仕切り円筒形状ロールが各環状突出部用に設けられる、請求項８に記載の排気バルブ内の環状バルブ座領域の強化方法。
【請求項１０】
前記仕切り円筒形状ロールは、共通の圧延ツールを有し、圧延の間、相互に異なる回転速度で回転することが許容されることを特徴とする請求項９に記載の排気バルブ内の環状バルブ座領域の強化方法。
【請求項１１】
工程ａ）で設けられた個々の環状突出部は、屈曲した中心部分を有する請求項７から１０のうちの１項以上に記載の排気バルブ内の環状バルブ座領域の強化方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[発明の概要]
この発明は、内燃機関用の排気バルブに関し、この排気バルブは、第１の側面及び第２の側面を有するバルブディスクと、バルブディスクの第１の側面から延びるバルブステムと、バルブディスクの第１の側面に配置される環状バルブ座領域と、を有し、この環状バルブ座領域は、ニッケル基合金またはクロミウム基合金であり、バルブ座面を有する。
【０００２】
この種の排気バルブは、ＵＳ６２９５７３１に開示され、そこでは、バルブブランク（valve blank）は、完成されたバルブ及びバルブ座上の過剰材料よりも小さい直径のバルブディスクを有している。過剰材料は、バルブ座の完成領域を覆うバルブディスク上の二等辺三角形上の凸部として形成されている。バルブブランクは、５３０から６００℃の温度まで加熱され、完成されたバルブディスクの形状を有する金型内で鍛造される（forged）。鍛造される間、二等辺三角形状の凸部は、塑性的に変形し、バルブディスクの外径は、長くなる。それゆえ、過剰材料の鍛造は、バルブディスクの外側領域の全ての材料の可塑性流れを引き起こす。
【０００３】
ＥＰ  ０  ５２１  ８２１  Ｂ１は、延びるバルブステムが設けられた第１の側面を有するバルブディスクと、バルブ座面を有する環状バルブ座領域と、を有する排気バルブを開示している。環状バルブ座領域は、ニッケル基合金またはクロミウム基合金である。鍛造は、バルブ座領域を全体的に形づくる為に用いられてもよい。向上した腐食耐性を達成する為に、炭化物組成物（carbide formations）を分配する為に、高温変形が推奨されている。
【０００４】
The Institute of Marine Engineer, London から１９９０年に刊行された書籍「Diesel engine combustion chamber material for heavy fuel operation」は、全産業から得られた体験を収集し、排気バルブのバルブ座領域は、高い硬度を有さなければならないという結論を提供している。
【０００５】
ＷＯ  ９７／４７８６２は、オーステナイト系ステンレス鋼を有する基体と、ＨＩＰ作業または溶接により設けられるニッケル基合金のバルブ座領域と、を有する排気バルブディスクを開示している。バルブ座領域にもたらされた強度は、バルブ座領域の圧延または鍛造のような、材料の冷却作業によって、増大するだろう。
【０００６】
バルブ座領域の製造を改善することが、この発明の目的である。
【０００７】
これに関し、初期に言及されたこの発明に係る排気バルブは、環状バルブ座領域が、少なくとも、２つの第２の環状部分の間に配置された環状の第１の環状部分を有し、その第１の環状部分が２つの第２の環状部分よりも低い硬度を有することを特徴とする。
【０００８】
より硬度の低い第１の環状部分は、２つの第２の環状部よりも高い延性を有し、２つの第２の環状部間内の第１の環状部の配置は、第２の環状部内よりも第１の環状部内での弾性バルブ領域変形が起こることをより許容する。より硬くかつ延性がより低い第２の環状部は、それゆえ、エンジンの始動動作時または動作から外れた時、または、エンジンがエンジン負荷を著しく変化した時の温度変化に起因する負荷による影響は、より少ないだろう。船の主推進エンジンに対しては特に、エンジンは、目的地から他の目的地へ海を渡って数日または多くの日数航海する間、大抵、一定のエンジン負荷−典型的にフルエンジン負荷−で操作され、船が港に到着し、入港する間は、低いエンジン負荷で操作される。このような負荷の変化及び操作温度の結果としての変化は、バルブディスク及びバルブ座領域に影響する。バルブ座領域は、バルブディスクの第１の側面の部分であり、それゆえ、エンジンシリンダ内の燃焼室から背いている。バルブ座領域は、円錐外面を有しており、バルブディスクのバルブ座領域での厚みの結果としての変化により、バルブディスクの温度変化に起因する負荷は、重要である。２つの第２の環状部内に高硬度の合金材料が集中されるので、バルブ座領域内の第１の環状部は、バルブ座領域内の高硬度材料の合計量を減らす。
【０００９】
従来の排気バルブでは、バルブ座領域の全ては、バルブ座合金の硬度または生じた強度を向上する為に、塑性的に変形することが提案されている。より低い硬度の第１の環状部は、塑性変形が避けられること、または、第２の環状部内と同様程度になされないことを要求する。より少ない塑性変形が要求される程、バルブ座領域の製造は容易になり、変形されるべき材料の量がより少なくなるので、なされた塑性変形は、より正確になる。
【００１０】
一実施形態では、第１の環状部の中間部のバルブ座面の平均硬度は、少なくとも１つの第２の環状部の表面の中間部の平均硬度よりも少なくとも８０ＨＶ低い。例えば少なくとも５０ＨＶの差のようなより低い差であってもまた効果が得られるが、少なくとも８０ＨＶの差は、第１の環状部に好適な延性を供給する。
【００１１】
一実施形態では、２つの第２の環状部の材料は、冷却変形の結晶粒子構造（crystallographic grain structure）を有し、再結晶温度下で時効硬化する。時効硬化は、強制的なものではないが、バルブ座領域の合金が時効硬化可能なときに、２つの第２の環状部の硬度を向上する有利な方法をもたらす。
【００１２】
更なる形態では、第１の環状部の材料は、冷却変形無しに、結晶粒子構造を有している。この形態では、第１の環状部の材料の延性は、バルブ座領域の外形及び与えられた合金の為におおよそ可能な限り高い。
【００１３】
バルブ座領域内の合金と同じ合金でバルブディスク全体を形成することは可能である。外径が０．１ｍ以上のバルブディスクのように大きな寸法を有する排気バルブの為に、基体に１つの合金を用い、この基体に異なる合金のバルブ座領域を設けることは、有利である。１つの形態では、環状バルブ座領域を有している（carrying）バルブディスクは、ステンレス鋼の基体を有している。ステンレス鋼は、高い好適な強度を供給し、ステンレス鋼合金は、容易に入手可能である。
【００１４】
１つの形態では、バルブディスクは、その第２の側面に、高温耐腐食材料の１つの層を有している。バルブディスクの第２の側面は、燃焼室に面し、それゆえ、運転中の高い温度と、また、ディスク表面に付着した腐食性の燃焼残留物にさらされる。高温耐腐食材料の層は、排気バルブの寿命を向上するだろう。
【００１５】
他の態様では、この発明は、内燃機関用の排気バルブの環状バルブ座領域を強くする方法に関し、その排気バルブは、第１の側面及び第２の側面を有するバルブディスクと、バルブディスクの第１の側面から延びるバルブステムと、バルブディスクの第１の側面に配置される環状バルブ座領域と、を備えている。
【００１６】
この発明によると、バルブ座領域の製造を向上する為に、少なくとも以下の工程が実行される：
ａ）未加工の座領域を有するバルブディスクが設けられ、この未加工の座領域は、中間環状領域によって仕切られる少なくとも２つの突出部を有する、
ｂ）２つの環状の突出部は、塑性的に変形される、
ｃ）未加工の座領域は、環状バルブ座領域の寸法に機械加工される、
ｄ）環状バルブ座領域を有するバルブディスクは、少なくとも時効熱処理を含んでいる熱処理を受ける。
【００１７】
中間環状領域による２つ環状突出部の区分けは、利用可能な環状突出部の領域を減らし、そして、結果として、それは上で言及された従来の突出部よりも少ない量を有し、それゆえ、工程ｂ）の変形は、より少ない力を要求する。工程ｂ）の突出部の変形と工程ｃ）の機械加工は、バルブ座領域に２つの第２の環状突出部を形成し、第１の環状突出部は、中間環状領域内に配置または中間環状領域により形成される。
【００１８】
より小さいサイズの２つの環状突出部は、また、未加工座領域の過剰な材料の必要性を減少し、未加座領域を有するバルブディスクは、最終的なバルブディスクの寸法により近い形状に形作られ、それゆえ、合金化材料は節約され、工程ｃ）の機械加工の必要性も減少する。
【００１９】
塑性変形は、鍛造、むしろ、円筒状に形作られたロールを用いた圧延を含む工程ｂ）による塑性変形により達成される。円筒状に形作られたロールは、圧延の間、その、環状突出部の円形道（circular path）におおよそ直交する方向に延びる回転軸に配置されるので、ロールは、一度に、環状突出部の小さい部分にのみ接触する。塑性的に変形された材料はただ脇に圧縮されてうね（ridge）になることがなく、ロール下のバルブ座領域の材料となるので、環状突出部の完成した幅がロールにより同時に回転されるということ、及び、ロールが環状突出部の両側に延びるということが、明確な効果となる。未加工座領域を回転して完成されたバルブ座領域の形状にし、そのとき鍛造のような工程ｃ）の機械加工を行うことは、可能である。
【００２０】
複数の環状突出部は、中間環状領域によって仕切られるので、１つの環状突出部は、他方の環状突出部よりもステムからの距離が長くなる。環状突出部の為に１つのロールのみ用いることは当然可能であり、両突出部を共通の圧延作業時に回転すること、または、最初に１つのロールを回転し、次に他のロールを回転することが可能である。また、各環状突出部の為の仕切り円筒形状ロールを用いることも可能であり、そのことは、長い距離に配置されるロールを、他のロールに対してわずかばかり速いスピードで回転することが可能である。
【００２１】
２つのロールが用いられるとき、仕切りロールは、好ましくは、共通の圧延ツールを有しているが、圧延中は、お互いに異なる回転速度で回転することが許容される。
【００２２】
工程ａ）によって設けられた環状突出部の個々は、屈曲した中心部を有する形状のような、異なる形状を有してもよい。屈曲の頂点は、第２の環状突出部が最も硬度が高くなるべき半径位置に配置可能である。
【００２３】
実施形態の例は、以下に概略図を参照してより詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】内燃機関のシリンダを通る縦断面図を示す。
【図２】本発明の排気バルブを描写する。
【図３】バルブ座未加工領域を示す断面図である。
【図４】バルブ座領域のための従来の圧延方法を示している。
【図５】図４の従来の圧延方法を適用した後のバルブ座未加工領域を通る断面図である。
【図６】図４の従来の圧延方法により機械加工されて完成されたバルブ座量域硬度分布を示す。
【図７】排気バルブの外側部分と静止したバルブハウジング部分を通る断面を示す。
【図８】この発明に従って、中間環状領域によって仕切られた２つの環状突出部を有する未加工座領域の第１の実施形態を通る断面図を示す。
【図９】圧延ツール、及び、この発明によるバルクディスク為の方法を示している。
【図１０】図１０は、この発明にバルブ座領域を通る縦断面図を示す。
【図１１】図１１は、この発明の方法で処理された回転されたバルブ座領域内の硬度分布を示す。
【図１２】この発明に従い、未加工バルブ座領域の第２の実施形態を通じて図８に対応する断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
合金が指定されたとき、または、混ぜ合わせる成分がパーセント記載で言及されたとき、成分は、体積百分率（体積％）で記載され、％表記される。
【００２６】
排気バルブ１は、図１に見られるように、吸気がターボチャージャ２からウォーターミストクーラ５と脱空気クーラ４とを通り、脱空気レシーバ３に供給されることを許容する開き位置にある。熱い燃焼ガスを開いた排気ガスバルブを経由して押し出し、同時に、排気ガスレシーバに入れる間、吸気と脱空気は、脱空気レシーバからシリンダ７のより低い端（lower end）内の脱空気ポート６を通り、シリンダを渦巻き動作で通って上方へ向かい、そして、上方へ向かってシリンダのより上方へ向かう。排気バルブのバルブ座を通過した熱い燃焼ガスの流れは、特に、バルブの開閉時に、高いガススピードが生じ得る。
【００２７】
排気バルブ１は、シリンダの頂点でシリンダカバー１０に固定される排気バルブハウジング９内に搭載されている。排気バルブ閉じた位置では、バルブディスク１２の上側上のバルブ座領域１１は、底部分とも呼ばれる、バルブハウジング静止部分１３上の対応するバルブ座に当接する。
【００２８】
バルブディスクは、排気チャンネル１５へ向かって上方に向く第１の側面１４と、シリンダ７内の燃焼室１７へ向かって下方に向く第２の側面１６と、を有している。バルブステム１８は、主として（centrally）第１の側面１４から延び、バルブ回転羽根（valve rottaor wings）の搭載用の部分１９と、バルブハウジング内の静止バルブ案内での位置決めの為のベアリング領域２０と、ばね端サポートまたは空気ばねピストンの搭載のための溝２１と、液圧バルブアクチュエータ内のアクチュエータピストンへの搭載のための上端領域２２と、を有している。ステムの上端は、代わりに、従来の方法のカムにより動作されてもよい。
【００２９】
静止部分１３は、水によって冷却可能である。排気バルブの搭載位置では、ステム１８は、バルブディスクから排気チャンネルを通って上方に、続けてバルブガイドを通って上方に、排気バルブアクチュエータの上方に延びている。空気式ばねのピストンは、ステムの外側に搭載されている。ステムの上端の液圧アクチュエータピストンは、排気バルブを下方への動作の為に作動させることができ、空気式ばねは、液圧アクチュエータ内の圧力が戻ったとき（relived）反対方向に動作し、排気バルブを閉じる。図２内に明示された実施形態は、出願人のブランドのＭＥまたはＭＣ式のエンジンのための排気バルブである。排気バルブは、また、既に知られている方法で機械的に動作されてもよく、機械式リターンばねを用いることも可能である。ステムの排気チャンネル内に配置される部分は、ステムから径方向に延びる斜めのフィンが設けられている。これらのフィンは、排気ガスが流出するときに、排気バルブに周方向のいくらかの（some）回転をもたらす。他の実施形態では、ステムは、このようなフィンを有していない。
【００３０】
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【００３１】
バルブ座領域１１は、一般的に環状の円錐形であり、バルブディスクのほとんど（next to）外端部に配置されている。バルブ座領域は、図３に明示するように、排気バルブの残りの部分と同じ合金、または、基体２４の上の溝２３内に堆積した異なる合金とすることが可能である。図３では、溝２３は、６つの溶接層（six weld seams）２５で満たされている。Ｖ形状外面を有するロールを有する圧延ツールによる堆積されたバルブ座領域のような塑性的な変形が知られている。Ｖ形状は、バルブ座の材料内に、排気バルブの中心軸から異なる直径の円弧状（rounds）に押される。圧延後のバルブ座領域の断面形状が、図５内に描かれている。圧延は、畝２７が形成されるように、材料をロールのわきに押す。未加工座の外面下の圧延深さ２８は、旋盤上の機械加工のような圧延後に取り去らなければならない過剰材料を示す。
【００３２】
ステンレス基体上に溶接されたInconel７１８バルブ座合金の参照サンプルが製造された。圧延は、図４に示すようになされ、図５に示されたような結果を有する。過剰な材料は、旋盤上でのターニングにより取り去れる。バルブディスクは、時効硬化を受ける。バルブ座領域の結果としての硬度は、図６に明示されている。以下の硬度バルブが、達成される：目印２９の領域は硬度５７５ＨＶ；目印３０の領域は、硬度５５０ＨＶ；目印３１の領域は硬度５２５ＨＶ；目印３２の領域は硬度５００ＨＶ；目印３３の領域は硬度４７５；目印３４の領域は硬度４５０ＨＶ。
【００３３】
静止バルブハウジング部分１３の例が、図７に明示されている。断面は、排気バルブディスクの外側領域と、排気バルブが閉じ位置にあるときにバルブ座領域１１に当接する座面３５,６を有する静止バルブハウジング部分とを通して示されている。代わりに、静止バルブハウジング部分は、バルブ座領域の外側表面を略覆う１つの座面を有することが可能である。
【００３４】
この発明に係る、環状バルブ座領域の強化方法の例は、以下に記述される。未加工座領域を有するバルブディスク１２が設けられる。未加工座領域は、中間環状領域３８によって仕切られる２つの環状突出部３７を有する。環状突出部３７は、中間環状領域３８よりも小さい幅を有する。２つの環状突出部は、次に、図９に明示されるように圧延ツール３９を用いる圧延により塑性的に変形される。圧延ツールは、円筒形状に形成され中心軸４１回りに回転可能となるようにツール内に搭載されたロール４０を有し、中心軸は、ロールの筒状外側表面に平行に延びている。圧延ツールは、圧延中に、未加工座領域に対して、環状突出部の塑性的な変形を引き起こすに十分な力でロールを押す。ロール上の５から１０ｔの荷重は、略３．５ｍの外径を有するバルブディスク上の座領域の圧延に対して要求される力を発生するに適しているだろう。圧延中では、圧延ツールは、中心軸４１がバルブ座領域１１の外側表面に平行となることを伴い、バルブディスクは回転テーブル上に固定される。回転テーブルは、バルブディスクをバルブの前後軸（longitudinal axis）回りに回転し、それゆえ、ロール４０は、バルブ座領域上を回転する。圧延ツールは、軸４１回りに回転する２つのロールを伴って具体化されてもよく、圧延ツールは、１つのロールが１つの環状突出部のみ押し、他のロールが他の環状突出部のみ押すように位置決めされてもよい。
【００３５】
圧延の終了後、環状突出部は、バルブ座領域１１が結果として円錐表面となるように、バルブ座領域内に塑性的に変形している。環状突出部３７の個々は、それゆえ、バルブ座領域の第２の環状部４２内に変形し、第１の環状部４３は、第２の環状突出部４２間に配置される。第１の環状部４３は、第２の環状部４２のような塑性的な変形の同等量を受けていないので、２つの環状部４２よりも低い硬度を有している。
【００３６】
５３％ニッケル＋コバルト、１９％クロミウム、１８％の鉄（ｉｒｏｎ）、５．３％のニオブ、３％のモリブデン、０．９％のチタン、０．５％のアルミニウム、１パーセント未満（less than）のコバルト、０．０８％未満のカーボン、０．３５％未満のマンガン、０．３５％未満の珪素、０．０１５％未満の燐、０．０１５％未満の硫黄、０．００６％未満のホウ素、０．３％未満の銅、及び、避けられない不純物のインコネル７１８（インコネルは、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｒｌｓ  Ｃｏｐｏｒａｔｏｉｎの登録商標である）合金のバルブ座領域と、ステンレス鋼（ＳＮＣｒＷ  ステンレス鋼）の基体と、０．３５ｍの外径を有するバルブディスクとの一例の為の、バルブ座領域内の硬度分布が図１１内に描かれている。バルブ座領域内の溶接による合金の次の堆積物の外側表面は、旋盤内で、１つの環状突出部３７が１．０ｍｍの高さｈとα＝５０°の側面の角度（angling）と、０．５ｍｍの曲率半径を有する屈曲した中央部とを有する図８に明示されたプロフィールに変更される。圧延は、圧延ツール上への１０ｔの荷重を伴って実行される。圧延後のバルブディスクは、７２０℃で６時間、次に、６２０℃で６時間時効熱処理を受ける。代わりとして、時効熱処理は、７３０℃で１０時間なされてもよい。バルブ座領域から一部が切り離され、硬度が測定される。硬度分布は、図１１に明示され、値は、以下のテーブル１内にＨＶで与えられる。
【表１】
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【００３７】
５８８ＨＶの最も高い硬度の領域は、外側表面の略０．３ｍｍ下となる第２の環状部の中央部に配置されている。バルブ座領域を完成する為に、図１１に示される破線により示されるように０．２ｍｍの深さまで最も外側の材料は除去される。
【００３８】
バルブディスク１２の未加工座領域内の環状突出部３７は、突出部３７の中央部が平坦となる図１２に明示される１つのように、他の外形であってもよい。バルブ座領域内の硬度分布は、突出部のいくつかの具体的な違いが発見された。突出部の高さｈと突出部の側面の角度αは、図１２に明示されている。
【００３９】
α＝３０°の側面の角度と１．０ｍｍの曲率半径を有する屈曲した中央部を有する例は、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ及び１．５ｍｍの高さｈを有して形成されている。０．８ｍｍの高さを有する突出部は、５０４ＨＶの硬度が与えられ、第２の突出部の表面の中間では、若干低い略４５０ＨＶの硬度が与えられている。１．０ｍｍの高さを有する突出部は、５０２ＨＶの硬度が与えられ、第２の環状部の表面の中間では、若干低い略４７５ＨＶが与えられている。１．５ｍｍの高さの有する突出部は、５０３ＨＶの硬度が与えられ、第２の環状部の表面の幅を横切る硬度は、実際に一様である。α＝５０°の側面の角度と、１．０ｍｍの極率半径を有する屈曲した中央部とを有する例は、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、及び、２．０ｍｍの高さｈを有して形成されている。１．０ｍｍの高さを有する突出部は、５７５ＨＶの硬度が与えられ、第２の環状部の表面の中間部で若干低い略４５０ＨＶの硬度が与えられる。１．５ｍｍの高さを有する突出部は、５９９ＨＶの硬度が与えられ、第２の環状部の表面の幅を横切って実際に略５００ＨＶの硬度で一様である。２．０ｍｍの高さを有する突出部は、６１９の硬度が与えられ、第２の環状部の表面の幅を横切って実際に略５２０ＨＶの硬度で一様である。α＝５０°と６０°となる、幅が０．５ｍｍで高さが１．０ｍｍとなる平坦中部を有する２つの例が形成された。α＝５０°を有する例は、５８８ＨＶの硬度が与えられ、第２の環状部の表面の幅を横切って実際に略５２５ＨＶの硬度で一様である。α＝６０°を有する例は、６１９ＨＶの硬度が与えられ、第２の環状部の表面の幅を横切って実際に略５３０ＨＶの硬度で一様である。
【００４０】
全ての例では、第１の環状部の硬度は、第２の環状部の硬度よりも、はるかに低い。第１の環状部の硬度は、一般的に２００ＨＶ〜３００ＨＶの範囲内であり、最多数の例では第１の環状部の硬度は、一般的に、２００ＨＶ〜２６０ＨＶの範囲内であった。合金材料は硬度が低下したときに延性が増加するので、それゆえ、第１の環状部は、バルブ座領域に、十分に増加した延性を供給する。静止バルブハウジング部分が２つの座面３５，３６を有する場合、第２の環状部３７は、好ましくは、バルブが閉じ位置にあるとき、座面３５，３６に当接するように配置される。静止バルブハウジング部分が１つの幅の広い座面を有する場合、第２の環状部３７は、好ましくは、バルブが閉じ位置にあるとき、両方がこの座面に当接するように配置される。第１の環状部の中間部のバルブ座面の平均硬度は、少なくとも１つの第２の環状部の表面の中間部の平均硬度よりも少なくとも８０ＨＶ低い。平均硬度は、部分の表面の中間部に配置される円に沿って分布する少なくとも５箇所の硬度の測定により見出され、測定された値の平均を見出す。平均硬度の差異は、５０ＨＶだけ、または、１５０ＨＶ、２５０ＨＶ、または、３００ＨＶのような８０ＨＶより大きくなるだろう。上述の例の最多数では、第１の環状部の硬度は、一般的に、２００ＨＶから２６０ＨＶの範囲内であり、第２の環状部の硬度は、一般的に、４６０ＨＶより高く、少なくとも２００ＨＶの差異を形成している。
【００４１】
インコネル７１８以外の合金がバルブ座領域の合金として用いられてもよい。バルブ座領域は、ニッケル基合金でも可能であり、このニッケル基合金は、重量百分率で示され、脱酸素コンポーネントの避けられない残留物の総計と共通の不純物とが除かれる。このニッケル基合金は、少なくとも３４．０から４４．０％のクロミウム、２．８から６．１％の範囲のニオブとタンタルの合計、０．３−２．０％のチタニウム、及び、残物となるニッケルを有し、随意に、最大で０．２％のアルミニウム、最大で０．０４％のホウ素、最大で０．８％の鉄（Ｆｅ）、最大で０．０４％の炭素、及び、最大で０．４％の珪素の内の１つ以上の要素を有する。更なる例として、バルブ座領域は、１０−２５％のクロミウム、５−２５％のコバルト、２−２３％のタンタル、及び、残物がニッケルである要素とを少なくとも有し、随意に、最大で１０％のモリブデン＋タングステン、最大で１１％のニオブ、最大で４％のチタン、最大で３％のアルミニウム、最大で０．３％の炭素、最大で１％の珪素、最大で０．０１５パーセントの硫黄、最大で５％の鉄、最大で３％のマンガンのうちの一つ以上の要素を有する合金が可能である。更なる例として、バルブ座領域は、２０−２３％のクロミウム、８−１０％のモリブデン、３．１５−４．１５％のタンタル＋ニオブ、及び、残物となる少なくとも５８％のニッケルの要素を少なくとも有し、随意に、最大で５％の鉄、最大で０．１％の炭素、最大で０．５％のマンガン、最大で０．５％の珪素、最大で０．４％のアルミニウム、最大で０．４％のチタン、最大で１．０％のコバルト、最大で０．０１５パーセントの珪素、及び、最大で０．０１５％の燐のうち１つ以上の要素を有する合金であることが可能である。更なる例として、バルブ座領域は、２７−３０％のクロミウム、７−１１％の鉄、及び、最大で０．０５％の炭素の要素を少なくとも有し、随意に、小さい量のマグネシウム、コバルト、珪素、及び、残物となる少なくとも５８％のニッケルを有する合金が可能である。更なる例として、バルブ座領域は、１０−２５％クロミウム、３−１２％のニオブ及び／またはタンタル、５−２５％の鉄、及び、残物がニッケル及び／またはコバルトである要素を少なくとも有する合金が可能である。更なる例として、バルブ座領域は、０．０４−０．０８％の炭素、４６−４９％のクロミウム、０．３−０．５％のチタン、及び、残物がニッケルである要素を少なくとも有する合金が可能である。更なる例として、バルブディスク全体と、それゆえバルブ座領域もまた、１８−２１％のクロミウム、１．８−２．７％のチタン、１．０−１．８％のアルミニウム、最大で３．０％の鉄、最大で２．０％のコバルト、及び、残物がニッケルである要素を少なくとも有するニモニック８０Ａ（ニモニックは、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である）合金であることが可能である。
【００４２】
バルブディスクが、ステンレス鋼の基材を有するとき、それは、０．２５％の炭素、１．４％の珪素、１．３％のマンガン、２０％のクロミウム、９％のニッケル、３％のタングステン、及び、残物が鉄である要素を有する合金のようなステンレス鋼であることが可能である。他のステンレス鋼もまた用いることが可能であり、他のステンレス鋼を用いることは排気バルブの従来技術ではよく知られている。
【００４３】
一つの実施形態では、バルブディスク１２は、その第２の側面に、２０−２３％のクロミウム、８−１０％のモリブデン、３．１５−４．１５％のタンタル＋ノブ、及び、残物が少なくとも５８％のニッケルである要素を少なくとも有し、かつ、随意に、最大で５％の鉄、最大で０．１％の炭素、最大で０．５％のマンガン、最大で０．５％の珪素、最大で０．４％のアルミニウム、最大で０．４％のチタン、最大で１．０％のコバルト、最大で０．０１５％の珪素、及び、最大で０．０１５％の燐の内の一つ以上の要素を有するニッケル基合金の層のような高温耐腐食材料の層を有している。
【００４４】
排気バルブの基体の合金と異なる合金のバルブ座領域となる実施形態では、バルブ座領域は、基体２４上の溝２３内に、いくつかの溶接層（weld seams）を溶接することによって、堆積可能である。
【００４５】
溶接は、プラズマ溶接、レーザー溶接、ガス金属アーク溶接、又は、ガスタングステンアーク溶接によって実行されることが可能である。バルブ座領域は、代えて、コールドスプレイ（cold-spraying）またはＨＩＰのような方法によって堆積されることが可能である。バルブディスクの第２の側面上に高温腐食材料の層を有する実施形態においては、言及された方法が、層を堆積するために、同様に適用可能である。
【００４６】
上記で言及された実施形態及び実例の詳細は、特許請求の範囲内で組み合わされ、更なる実施形態及び実例としても良い。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図３】
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【図５】
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【図９】
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【外国語明細書】
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