JPH0427283B2 - - Google Patents
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- JPH0427283B2 JPH0427283B2 JP60072837A JP7283785A JPH0427283B2 JP H0427283 B2 JPH0427283 B2 JP H0427283B2 JP 60072837 A JP60072837 A JP 60072837A JP 7283785 A JP7283785 A JP 7283785A JP H0427283 B2 JPH0427283 B2 JP H0427283B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
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- Organic Chemistry (AREA)
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Description
本発明は一般に、エンジン用ポペツト弁、特に
最適の高温度特性を得るために弁頭において大き
い結晶粒度を与え、同時に最適の低温度特性を得
るために弁軸に細かい結晶粒度を維持する新規の
改良された溶体化熱処理方法に関する。 エンジン用ポペツト弁として重要な物理的性質
は、燃焼室の高い作用温度を受ける弁の部分であ
る弁頭における高温クリープおよび疲労に対する
強さと、キーパ溝近くの弁軸部の良好な低温疲労
及び引張り強さを含む。 適当する多くのオーステナイト合金から弁をつ
くる場合、バツチ操作で弁を溶体化熱処理するの
が普通の実施方法である。この普通の溶体化熱処
理方法は、いくつかの不利点をもつ。弁頭におけ
る最適の高温度特性をもつために大きい結晶粒度
をもつミクロ組織を得るように熱処理の時間及び
温度が選択されるときは、弁軸における低温度特
性を犠性にしている。これとは逆に、弁軸におけ
る良好な低温度特性を得るように熱処理の時間及
び温度を選択すれば、弁頭に対する最良の高温度
特性を得ることができない。バツチ操作による溶
体化熱処理方法は、弁軸にゆがみを生ぜしめる傾
向があるので熱処理後に圧延直線化作業を用いる
ことが必要なことである。他の不利点は、弁軸の
圧延直線化作業に附随する歪み時効割れを避ける
ために溶体化処理後に、弁を完全に時効化させる
ことが普通必要なことである。普通のバツチ操作
による溶体化熱処理方法のさらに他の不利点は吸
熱雰囲気が必要なこと、必要な処理時間が大き
く、かつ弁同志で一貫したミクロ組織が一般に得
られないことである。 本発明は、従来技術の不利点を克服して、エン
ジン用ポペツト弁の一貫性をもつた性能要求を満
たす変動的結晶粒度（遷移する結晶粒度）による
ミクロ組織を得ることを可能にする、新規の、改
良された溶体化熱処理方法、およびその方法によ
つて得られる新規のポペツト弁の提供を目的とす
る。 すなわち本発明は、弁軸３と、燃焼面１をもつ
弁頭２を含む形式のポペツト弁であつて、高温度
での弁作用状態に好適な弁頭内の粗い結晶粒度を
有し、該弁頭内の粗い結晶粒度が、該燃焼面から
該弁頭および該弁軸に渡つて続く単一の遷移区域
を通じて漸次に細粒度化し、良好な低温度特性を
示す弁軸内の細かい結晶粒度に至るミクロ構造
を、該弁の燃焼面より溶体化熱処理されたことに
より有することを特徴とするエンジン用ポペツト
弁、および、 弁軸３と、燃焼面１をもつ弁頭２を含む形式の
ポペツト弁の溶体化熱処理方法であつて、弁頭に
良好な高温度特性に適する所望の結晶粒度を得る
ように選択された溶体化熱処理状態をその燃焼面
より与え、かつ弁軸を良好な低温度特性に適する
前記結晶粒度より細かい結晶粒度に維持し、それ
により得られた弁のミクロ構造が、弁頭内の粗い
結晶粒度が漸次に細粒度化する遷移区域を通つて
弁軸内の細かい結晶粒度に至る構造であることを
特徴とするエンジン用ポペツト弁の溶体化熱処理
方法である。 本発明のポペツト弁は、その弁頭には、高温度
での弁作用状態に好適な粗い結晶粒度を有するの
で、弁頭は優れた耐クリープおよび高温疲労強さ
を有する。また、その弁軸には、良好な低温疲労
および破砕強さを有する。しかも、その弁頭内の
粗い結晶粒度が、該燃焼面から該弁頭および該弁
軸に渡つて続く単一の遷移区域を通じて漸次に細
粒度化するので、弁頭から弁軸に渡り全体的に無
理なく粒子構造が遷移することとなり、ゆがみの
減少化、高温特性と低温特性のバランス等が更に
良好となる。 また、本発明の溶体化熱処理方法は、上述の良
好なポペツト弁を容易に得ることができ、しかも
従来の常法であるバツチ処理法と比較しても後述
する種々の点で優れている。 以下の説明から一層明らかになるように、本発
明の溶体化熱処理方法及びこの方法により得られ
るポペツト弁は、火花点火式および圧縮点火式エ
ンジン用のいずれの用途にも利用可能である。一
般に、火花点火式エンジン用ポペツト弁は、圧縮
点火式エンジン用ポペツト弁よりも高い弁頭温度
で使用される。従つて、本発明においては、高温
度での弁作用状態に好適な粗い結晶粒度（弁頭
内）や、良好な低温度特性を示す細かい結晶粒度
（弁軸内）の具体値に関しては、その用途に応じ
て適宜好適な粒度を選定すればよい。 本発明の方法によれば、エンジン用ポペツト弁
及びそれに類するものの溶体化熱処理方法は、良
好な高温度特性と適合した所望の結晶粒度を得る
ように選択された溶体化熱処理状態を弁頭に与
え、かつ良好な低温度特性と適合するため弁軸に
細かい結晶粒度を維持し、それによつて得られた
ミクロ組織が、弁頭における粗い結晶粒度が特定
の遷移区域を経由して弁軸内の細かい結晶粒度に
漸次に細粒度化されることを特徴とする。本発明
の好適実施例において、弁は溶体化熱処理された
結果、弁頭においてはほぼA.S.T.M.5またはそれ
より大きい結晶粒度を、及び弁軸においてはほぼ
A.S.T.M.8またはそれより小さい結晶粒度が得ら
れた。 本発明によれば、溶体化熱処理によつて得られ
たエンジン用ポペツト弁は、弁頭における粗い結
晶粒度は特定の遷移区域を経由して弁軸における
細かい結晶粒度に漸次に細粒度化され、弁頭にお
ける結晶粒度はほぼA.S.T.M.5またはそれより大
きく、及び弁軸における結晶粒度はほぼA.S.T.
M.8またはそれより小さい。 後述する特定の実施例において、弁はほぼ２〜
10分間にほぼ2200〜2400〓（1204〜1316℃）の温
度範囲で輻射加熱式電気炉内で溶体化熱処理され
た。この炉は回転式炉床を具備し、弁は弁頭の燃
焼面をグローバの下方で炉室内に選択された量を
露出して直立に保持される。弁が炉室内を通つて
搬送されるにつれて、弁頭はほぼ100〜200〓
（37.8〜93.3℃）／秒の速度で加熱されて、所定
の深さまで急速に溶体化熱処理され、同時に弁軸
は低温状態に維持される。これとは別の加熱技術
として、誘導及び流動ベツド式熱処理方法があ
る。 本発明により意図された連続式の急速な溶体化
熱処理方法は、変動的結晶粒度を特徴とする新規
なミクロ組織を得ることに加えて、普通のバツチ
操作による方法よりすぐれた多くの重要な利点を
提供する。この作業の急速な加熱性は、二次再結
晶と異常な結晶生長を避け、その結果、普通の溶
体化処理された弁と比べたとき、この弁の任意の
所与の場所において所望の結晶粒度と一層適合し
た結晶粒度が得られる。本発明の方法は、弁のバ
ツチ操作方式による溶体化処理に通常附随する弁
頭及び弁軸のゆがみを減少する。ある場合には、
弁はこの新規な処理方法によつて溶体化処理する
に先立つて直線化加工するのみでよく、その後の
直線化加工は不必要である。さらに重要な別の利
点は、析出強化材料から本発明により造られた弁
は、溶体化処理されたままの状態でエンジンに装
着されかつ使用中に時効化されるということにあ
る。これは、普通のバツチ操作方式による溶体化
処理部品では、歪み時効割れを発生するので、得
られないことである。 さらに他の重要な利点は、弁軸部分が弁頭部分
に溶接された溶接型複合弁の弁頭部分を選択的に
溶体化処理する能力を提供できることにある。弁
頭部分の選択的かつ急速な溶体化処理は溶接部の
加熱を避け、その結果、溶接部の治金上の変動が
避けられる。 本発明の別の利点は、所望の圧縮モードに応力
を除去する別の弁頭処理によつて応力が除去され
るまでは、弁座の望ましくない引張り応力を示す
弁座を溶接した形式の弁にも実施できることにあ
る。本発明による急速な溶体化処理方法は、単一
の動作で、向けられた弁頭の応力除去と溶体化処
理を可能にさせる。この同時溶体化処理はまた、
弁座溶接作業によつて生ずる熱を受けた区域に附
随した材料自身の品質低下を最小にする。 この新規な、連続式溶体化処理方法は、バツチ
操作による方法よりも一層急速に実施でき、かつ
自動化方式に移し易い。これと同時に、この方法
は、意図する使用環境に最適な、弁同志の一貫性
のある選択されたミクロ組織をつくることができ
る。他の利点は、弁が高温状態にある時間は極端
に短いので、普通に用いられている吸熱雰囲気を
必要としないことである。弁は個々の部品として
処理されかつ空気冷却システムによつて適切に冷
却されるので、液体焼入れを行う必要がない。 以下の詳細説明から、本発明のその他の利点及
び十分な理解が得られるであろう。 本発明の方法は、通常、溶体化熱処理される商
品として用いられる多くの弁頭及び材料に適用可
能である。弁の製造分野において熟練した者には
よく理解されているように、このような材料は、
S.A.E.EVシリーズ、及びこれと類似の成分をも
つオーステナイト鋼を含む。本発明はまたS.A.E.
HEV.NV及びVFシリーズの溶体化熱処理可能な
鋼、及びインコネル（Inconel）、ワスパロイ
（Waspalloy）及びニモニツク（Nimonic）、ステ
ライト（Stellite）という商標名で市販されてい
るもの及びそれと類似の成分のニツケル基合金に
適用できる。 本発明の方法及び利点を示す以下の特定実施例
において、二本の異なるオーステナイト鋼から鍛
造されたエンジン用ポペツト弁が、後述する輻射
加熱式電気炉内で溶体化熱処理された。第１群の
弁は、第表に示す成分をもつS.A.E.EV12と類
似の合金鋼で造られている。第表は、炉温、そ
の温度での保持時間、及び弁にわたる種々の位置
０〜３におけるASTM結晶粒度をあらわす。位
置０は燃焼面において弁をとおる横断面、位置１
〜３は第１図から第５図に示され、各図はこれら
の位置における顕微鏡写真を示す。第表及び第
１図〜第５図から、溶体化処理された各弁は、燃
焼面（位置０）から弁軸（位置３）へ漸次に細か
くなる変動結晶粒度を特徴とするミクロ組織をも
つ。結晶粒度は燃焼面におけるほぼA.S.T.M.5ま
たはそれより大きいものから弁軸におけるA.S.
T.M.8またはそれより小さいもの変動する。 第２群の弁は、第表に示す組成をもつオース
テナイト鋼から鍛造されかつ同一の輻射加熱式電
気炉内で溶体化熱処理された。炉の状態、及び炉
室を通つて弁を搬送するのに用いられたベルトま
たは回転式炉床の速度を第表に示す。第表は
さらに、弁にわたつて四つの異なる横断面位置に
おける選択された弁の硬度とA.S.T.M.結晶粒度
を示す。これらの位置は、四つの位置における弁
のミクロ組織を示す第６〜１４図に示されてい
る。溶体化処理された第１群の弁の場合のよう
に、ミクロ組織は、燃焼面（位置４）におけるほ
ぼA.S.T.M.5またはそれより大きいものから弁軸
（位置１）におけるA.S.T.M.8またはそれより小
さいものまでの範囲の変動結晶粒度をもつ。この
選択的の、急速な溶体化熱処理の効果は、位置１
から位置４までの硬度の著しい低下によつて示さ
れる。 次に第１５図において、参照数字20は本発明の
実施例に関連して上述した溶体化処理方法を実施
するのに好適な輻射加熱炉の全体を示す。炉２０
は、ベルト２１形式の回転式炉床を含む。図示の
ように、弁２３は炉床またはベルト２１の幅にわ
たつて四つの位置に取付けられる。弁２３は、炉
室内のグローバル２４の下方を弁頭が移送される
ように、担持管２２に直立状態に保持される。 作業時には、弁２３は、弁頭が担持管２２の末
端上方へ露出されるように担持管内に配設され
る。弁頭が露出される量は、弁頭が燃焼面から選
択された深さに溶体化処理されるように調節され
る。次に弁は、露出された弁頭を急速に加熱して
高温での弁作用状態に適した結晶粒度をつくり、
同時に担持管内の弁軸に細かい結晶粒度を維持す
るために、炉室内を通過される。 以上第１５図を用いて例示したように、弁の燃
焼面から一方向で輻射加熱することによつて、燃
焼面から弁頭および弁軸に渡つて続く単一の遷移
区域（粗い粒度から漸次に細粒度化する区域）を
容易に形成することができる。 また、この様な区域で遷移する具体的粒度は、
先に述べた様に火花点火式エンジン用ポペツト
弁、圧縮点火式エンジン用ポペツト弁など用途に
よつて最適な粒度が異なるので、その加熱条件
や、輻射加熱炉内で弁担持管上方への弁頭の突出
量を変更することによつて簡単に、効果的に変動
できる。 上述の説明から、本発明の種々の変更態様が実
施できることは、当業者には明らかであろう。従
つて、本発明の特許請求の範囲内で、本明細書に
おいて特定して図示しかつ記述した実施態様以外
の態様を実施できることが理解される。 第 表 Ｃ 0.59 Mn 7.70 Ｐ 0.032 Ｓ 0.003 Si 0.25 Cr 19.71 Ni 1.73 Ｎ 0.36 Fe 残
最適の高温度特性を得るために弁頭において大き
い結晶粒度を与え、同時に最適の低温度特性を得
るために弁軸に細かい結晶粒度を維持する新規の
改良された溶体化熱処理方法に関する。 エンジン用ポペツト弁として重要な物理的性質
は、燃焼室の高い作用温度を受ける弁の部分であ
る弁頭における高温クリープおよび疲労に対する
強さと、キーパ溝近くの弁軸部の良好な低温疲労
及び引張り強さを含む。 適当する多くのオーステナイト合金から弁をつ
くる場合、バツチ操作で弁を溶体化熱処理するの
が普通の実施方法である。この普通の溶体化熱処
理方法は、いくつかの不利点をもつ。弁頭におけ
る最適の高温度特性をもつために大きい結晶粒度
をもつミクロ組織を得るように熱処理の時間及び
温度が選択されるときは、弁軸における低温度特
性を犠性にしている。これとは逆に、弁軸におけ
る良好な低温度特性を得るように熱処理の時間及
び温度を選択すれば、弁頭に対する最良の高温度
特性を得ることができない。バツチ操作による溶
体化熱処理方法は、弁軸にゆがみを生ぜしめる傾
向があるので熱処理後に圧延直線化作業を用いる
ことが必要なことである。他の不利点は、弁軸の
圧延直線化作業に附随する歪み時効割れを避ける
ために溶体化処理後に、弁を完全に時効化させる
ことが普通必要なことである。普通のバツチ操作
による溶体化熱処理方法のさらに他の不利点は吸
熱雰囲気が必要なこと、必要な処理時間が大き
く、かつ弁同志で一貫したミクロ組織が一般に得
られないことである。 本発明は、従来技術の不利点を克服して、エン
ジン用ポペツト弁の一貫性をもつた性能要求を満
たす変動的結晶粒度（遷移する結晶粒度）による
ミクロ組織を得ることを可能にする、新規の、改
良された溶体化熱処理方法、およびその方法によ
つて得られる新規のポペツト弁の提供を目的とす
る。 すなわち本発明は、弁軸３と、燃焼面１をもつ
弁頭２を含む形式のポペツト弁であつて、高温度
での弁作用状態に好適な弁頭内の粗い結晶粒度を
有し、該弁頭内の粗い結晶粒度が、該燃焼面から
該弁頭および該弁軸に渡つて続く単一の遷移区域
を通じて漸次に細粒度化し、良好な低温度特性を
示す弁軸内の細かい結晶粒度に至るミクロ構造
を、該弁の燃焼面より溶体化熱処理されたことに
より有することを特徴とするエンジン用ポペツト
弁、および、 弁軸３と、燃焼面１をもつ弁頭２を含む形式の
ポペツト弁の溶体化熱処理方法であつて、弁頭に
良好な高温度特性に適する所望の結晶粒度を得る
ように選択された溶体化熱処理状態をその燃焼面
より与え、かつ弁軸を良好な低温度特性に適する
前記結晶粒度より細かい結晶粒度に維持し、それ
により得られた弁のミクロ構造が、弁頭内の粗い
結晶粒度が漸次に細粒度化する遷移区域を通つて
弁軸内の細かい結晶粒度に至る構造であることを
特徴とするエンジン用ポペツト弁の溶体化熱処理
方法である。 本発明のポペツト弁は、その弁頭には、高温度
での弁作用状態に好適な粗い結晶粒度を有するの
で、弁頭は優れた耐クリープおよび高温疲労強さ
を有する。また、その弁軸には、良好な低温疲労
および破砕強さを有する。しかも、その弁頭内の
粗い結晶粒度が、該燃焼面から該弁頭および該弁
軸に渡つて続く単一の遷移区域を通じて漸次に細
粒度化するので、弁頭から弁軸に渡り全体的に無
理なく粒子構造が遷移することとなり、ゆがみの
減少化、高温特性と低温特性のバランス等が更に
良好となる。 また、本発明の溶体化熱処理方法は、上述の良
好なポペツト弁を容易に得ることができ、しかも
従来の常法であるバツチ処理法と比較しても後述
する種々の点で優れている。 以下の説明から一層明らかになるように、本発
明の溶体化熱処理方法及びこの方法により得られ
るポペツト弁は、火花点火式および圧縮点火式エ
ンジン用のいずれの用途にも利用可能である。一
般に、火花点火式エンジン用ポペツト弁は、圧縮
点火式エンジン用ポペツト弁よりも高い弁頭温度
で使用される。従つて、本発明においては、高温
度での弁作用状態に好適な粗い結晶粒度（弁頭
内）や、良好な低温度特性を示す細かい結晶粒度
（弁軸内）の具体値に関しては、その用途に応じ
て適宜好適な粒度を選定すればよい。 本発明の方法によれば、エンジン用ポペツト弁
及びそれに類するものの溶体化熱処理方法は、良
好な高温度特性と適合した所望の結晶粒度を得る
ように選択された溶体化熱処理状態を弁頭に与
え、かつ良好な低温度特性と適合するため弁軸に
細かい結晶粒度を維持し、それによつて得られた
ミクロ組織が、弁頭における粗い結晶粒度が特定
の遷移区域を経由して弁軸内の細かい結晶粒度に
漸次に細粒度化されることを特徴とする。本発明
の好適実施例において、弁は溶体化熱処理された
結果、弁頭においてはほぼA.S.T.M.5またはそれ
より大きい結晶粒度を、及び弁軸においてはほぼ
A.S.T.M.8またはそれより小さい結晶粒度が得ら
れた。 本発明によれば、溶体化熱処理によつて得られ
たエンジン用ポペツト弁は、弁頭における粗い結
晶粒度は特定の遷移区域を経由して弁軸における
細かい結晶粒度に漸次に細粒度化され、弁頭にお
ける結晶粒度はほぼA.S.T.M.5またはそれより大
きく、及び弁軸における結晶粒度はほぼA.S.T.
M.8またはそれより小さい。 後述する特定の実施例において、弁はほぼ２〜
10分間にほぼ2200〜2400〓（1204〜1316℃）の温
度範囲で輻射加熱式電気炉内で溶体化熱処理され
た。この炉は回転式炉床を具備し、弁は弁頭の燃
焼面をグローバの下方で炉室内に選択された量を
露出して直立に保持される。弁が炉室内を通つて
搬送されるにつれて、弁頭はほぼ100〜200〓
（37.8〜93.3℃）／秒の速度で加熱されて、所定
の深さまで急速に溶体化熱処理され、同時に弁軸
は低温状態に維持される。これとは別の加熱技術
として、誘導及び流動ベツド式熱処理方法があ
る。 本発明により意図された連続式の急速な溶体化
熱処理方法は、変動的結晶粒度を特徴とする新規
なミクロ組織を得ることに加えて、普通のバツチ
操作による方法よりすぐれた多くの重要な利点を
提供する。この作業の急速な加熱性は、二次再結
晶と異常な結晶生長を避け、その結果、普通の溶
体化処理された弁と比べたとき、この弁の任意の
所与の場所において所望の結晶粒度と一層適合し
た結晶粒度が得られる。本発明の方法は、弁のバ
ツチ操作方式による溶体化処理に通常附随する弁
頭及び弁軸のゆがみを減少する。ある場合には、
弁はこの新規な処理方法によつて溶体化処理する
に先立つて直線化加工するのみでよく、その後の
直線化加工は不必要である。さらに重要な別の利
点は、析出強化材料から本発明により造られた弁
は、溶体化処理されたままの状態でエンジンに装
着されかつ使用中に時効化されるということにあ
る。これは、普通のバツチ操作方式による溶体化
処理部品では、歪み時効割れを発生するので、得
られないことである。 さらに他の重要な利点は、弁軸部分が弁頭部分
に溶接された溶接型複合弁の弁頭部分を選択的に
溶体化処理する能力を提供できることにある。弁
頭部分の選択的かつ急速な溶体化処理は溶接部の
加熱を避け、その結果、溶接部の治金上の変動が
避けられる。 本発明の別の利点は、所望の圧縮モードに応力
を除去する別の弁頭処理によつて応力が除去され
るまでは、弁座の望ましくない引張り応力を示す
弁座を溶接した形式の弁にも実施できることにあ
る。本発明による急速な溶体化処理方法は、単一
の動作で、向けられた弁頭の応力除去と溶体化処
理を可能にさせる。この同時溶体化処理はまた、
弁座溶接作業によつて生ずる熱を受けた区域に附
随した材料自身の品質低下を最小にする。 この新規な、連続式溶体化処理方法は、バツチ
操作による方法よりも一層急速に実施でき、かつ
自動化方式に移し易い。これと同時に、この方法
は、意図する使用環境に最適な、弁同志の一貫性
のある選択されたミクロ組織をつくることができ
る。他の利点は、弁が高温状態にある時間は極端
に短いので、普通に用いられている吸熱雰囲気を
必要としないことである。弁は個々の部品として
処理されかつ空気冷却システムによつて適切に冷
却されるので、液体焼入れを行う必要がない。 以下の詳細説明から、本発明のその他の利点及
び十分な理解が得られるであろう。 本発明の方法は、通常、溶体化熱処理される商
品として用いられる多くの弁頭及び材料に適用可
能である。弁の製造分野において熟練した者には
よく理解されているように、このような材料は、
S.A.E.EVシリーズ、及びこれと類似の成分をも
つオーステナイト鋼を含む。本発明はまたS.A.E.
HEV.NV及びVFシリーズの溶体化熱処理可能な
鋼、及びインコネル（Inconel）、ワスパロイ
（Waspalloy）及びニモニツク（Nimonic）、ステ
ライト（Stellite）という商標名で市販されてい
るもの及びそれと類似の成分のニツケル基合金に
適用できる。 本発明の方法及び利点を示す以下の特定実施例
において、二本の異なるオーステナイト鋼から鍛
造されたエンジン用ポペツト弁が、後述する輻射
加熱式電気炉内で溶体化熱処理された。第１群の
弁は、第表に示す成分をもつS.A.E.EV12と類
似の合金鋼で造られている。第表は、炉温、そ
の温度での保持時間、及び弁にわたる種々の位置
０〜３におけるASTM結晶粒度をあらわす。位
置０は燃焼面において弁をとおる横断面、位置１
〜３は第１図から第５図に示され、各図はこれら
の位置における顕微鏡写真を示す。第表及び第
１図〜第５図から、溶体化処理された各弁は、燃
焼面（位置０）から弁軸（位置３）へ漸次に細か
くなる変動結晶粒度を特徴とするミクロ組織をも
つ。結晶粒度は燃焼面におけるほぼA.S.T.M.5ま
たはそれより大きいものから弁軸におけるA.S.
T.M.8またはそれより小さいもの変動する。 第２群の弁は、第表に示す組成をもつオース
テナイト鋼から鍛造されかつ同一の輻射加熱式電
気炉内で溶体化熱処理された。炉の状態、及び炉
室を通つて弁を搬送するのに用いられたベルトま
たは回転式炉床の速度を第表に示す。第表は
さらに、弁にわたつて四つの異なる横断面位置に
おける選択された弁の硬度とA.S.T.M.結晶粒度
を示す。これらの位置は、四つの位置における弁
のミクロ組織を示す第６〜１４図に示されてい
る。溶体化処理された第１群の弁の場合のよう
に、ミクロ組織は、燃焼面（位置４）におけるほ
ぼA.S.T.M.5またはそれより大きいものから弁軸
（位置１）におけるA.S.T.M.8またはそれより小
さいものまでの範囲の変動結晶粒度をもつ。この
選択的の、急速な溶体化熱処理の効果は、位置１
から位置４までの硬度の著しい低下によつて示さ
れる。 次に第１５図において、参照数字20は本発明の
実施例に関連して上述した溶体化処理方法を実施
するのに好適な輻射加熱炉の全体を示す。炉２０
は、ベルト２１形式の回転式炉床を含む。図示の
ように、弁２３は炉床またはベルト２１の幅にわ
たつて四つの位置に取付けられる。弁２３は、炉
室内のグローバル２４の下方を弁頭が移送される
ように、担持管２２に直立状態に保持される。 作業時には、弁２３は、弁頭が担持管２２の末
端上方へ露出されるように担持管内に配設され
る。弁頭が露出される量は、弁頭が燃焼面から選
択された深さに溶体化処理されるように調節され
る。次に弁は、露出された弁頭を急速に加熱して
高温での弁作用状態に適した結晶粒度をつくり、
同時に担持管内の弁軸に細かい結晶粒度を維持す
るために、炉室内を通過される。 以上第１５図を用いて例示したように、弁の燃
焼面から一方向で輻射加熱することによつて、燃
焼面から弁頭および弁軸に渡つて続く単一の遷移
区域（粗い粒度から漸次に細粒度化する区域）を
容易に形成することができる。 また、この様な区域で遷移する具体的粒度は、
先に述べた様に火花点火式エンジン用ポペツト
弁、圧縮点火式エンジン用ポペツト弁など用途に
よつて最適な粒度が異なるので、その加熱条件
や、輻射加熱炉内で弁担持管上方への弁頭の突出
量を変更することによつて簡単に、効果的に変動
できる。 上述の説明から、本発明の種々の変更態様が実
施できることは、当業者には明らかであろう。従
つて、本発明の特許請求の範囲内で、本明細書に
おいて特定して図示しかつ記述した実施態様以外
の態様を実施できることが理解される。 第 表 Ｃ 0.59 Mn 7.70 Ｐ 0.032 Ｓ 0.003 Si 0.25 Cr 19.71 Ni 1.73 Ｎ 0.36 Fe 残
【表】
第 表
Ｃ 0.34
Mn 3.14
Ｐ 0.028
Ｓ 0.008
Si 0.76
Cr 22.07
Ni 7.62
Ｎ 0.28
Fe 残
第１図から第１４図までは、本発明による方法
で処理された弁の金属組織の顕微鏡写真、第１５
図は、本発明の方法を実施するのに有用な輻射加
熱炉の部分切断概略立面図である。 １……燃焼面、２……弁頭、３……弁軸、２０
……輻射加熱炉、２１……ベルト、２２……担持
管、２３……弁。
で処理された弁の金属組織の顕微鏡写真、第１５
図は、本発明の方法を実施するのに有用な輻射加
熱炉の部分切断概略立面図である。 １……燃焼面、２……弁頭、３……弁軸、２０
……輻射加熱炉、２１……ベルト、２２……担持
管、２３……弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 弁軸３と、燃焼面１をもつ弁頭２を含む形式
のポペツト弁であつて、高温度での弁作用状態に
好適な弁頭内の粗い結晶粒度を有し、該弁頭内の
粗い結晶粒度が、該燃焼面から該弁頭および該弁
軸に渡つて続く単一の遷移区域を通じて漸次に細
粒度化し、良好な低温度特性を示す弁軸内の細か
い結晶粒度に至るミクロ構造を、該弁の燃焼面よ
り溶体化熱処理されたことにより有することを特
徴とするエンジン用ポペツト弁。 ２ 弁軸３と、燃焼面１をもつ弁頭２を含む形式
のポペツト弁の溶体化熱処理方法であつて、弁頭
に良好な高温度特性に適する所望の結晶粒度を得
るように選択された溶体化熱処理状態をその燃焼
面より与え、かつ弁軸を良好な低温度特性に適す
る前記結晶粒度より細かい結晶粒度に維持し、そ
れにより得られた弁のミクロ構造が、弁頭内の粗
い結晶粒度が漸次に細粒度化する遷移区域を通つ
て弁軸内の細かい結晶粒度に至る構造であること
を特徴とするエンジン用ポペツト弁の溶体化熱処
理方法。 ３ 弁がその燃焼面より2200〜2400〓（1204〜
1316℃）の温度で溶体化熱処理される特許請求の
範囲第２項記載のエンジン用ポペツト弁の溶体化
熱処理方法。 ４ ほぼA.S.T.M.5またはそれより大きい結晶粒
度を弁頭がもつようにその燃焼面より溶体化熱処
理され、同時に弁軸においてほぼA.S.T.M.8また
はそれより小さい結晶粒度を維持する特許請求の
範囲第３項記載のエンジン用ポペツト弁の溶体化
熱処理方法。 ５ 弁がその燃焼面より連続方法で輻射加熱され
ることにより溶体化熱処理される特許請求の範囲
第４項記載のエンジン用ポペツト弁の溶体化熱処
理方法。 ６ 弁軸３と、燃焼面１をもつ弁頭を含む形式の
エンジン用ポペツト弁の溶体化処理方法であつ
て、輻射加熱炉２０を通して弁を連続的に移動
し、最適の高温度での弁作用状態と適合する結晶
粒度を得るため急速度で弁をその燃焼面より溶体
化加熱処理し、かつ良好な低温度特性と適合する
弁軸における細かい結晶粒度を維持する段階を含
み、それにより得られた弁のミクロ構造が、ほぼ
A.S.T.M.5またはそれより大きい弁頭内の粗い結
晶粒度が漸次に遷移区域内で細粒度化してほぼ
A.S.T.M.8またはそれより小さい弁軸内の細かい
結晶粒度に至る構造であることを特徴とするエン
ジン用ポペツト弁の溶体化熱処理方法。 ７ 弁がその燃焼面より、ほぼ2200〜2400〓
（1204〜1316℃）の範囲内の温度で２〜10分間熱
処理される特許請求の範囲第６項記載のエンジン
用ポペツト弁の溶体化熱処理方法。 ８ 意図する作用環境において弁頭に最適なミク
ロ構造をつくるため、弁軸３と、燃焼面１をもつ
弁頭２を含む形式のエンジン用ポペツト弁を溶体
化熱処理する方法であつて、輻射加熱炉を通つて
直立姿勢で移動するように弁を取付け、弁の弁頭
２が予め定めた深さまで溶体化処理されるように
弁頭が炉床から上方へ露出される量を調節し、弁
をその燃焼面より急速に加熱して高温度での弁作
用状態と適合する結晶粒度を弁頭につくるために
炉２０を通つて弁を移動し、かつ弁軸３において
細かい結晶粒度を維持する段階を含み、それによ
り得られた弁のミクロ構造が、ほぼA.S.T.M.5ま
たはそれより大きい弁頭内の粗い結晶粒度が漸次
に遷移区域内で細粒度化してほぼA.S.T.M.8また
はそれより小さい弁軸内の結晶粒度に至る構造で
あることを特徴とするエンジン用ポペツト弁の溶
体化熱処理方法。 ９ 弁頭が炉床から上方へ露出される量がA.S.
T.M.３またはそれより大きい結晶粒度を得るよ
うに調節されている特許請求の範囲第８項記載の
エンジン用ポペツト弁の溶体化熱処理方法。 １０ 弁頭が炉床から上方へ露出される量がほぼ
A.S.T.M.3から５の結晶粒度を得るように調節さ
れる特許請求の範囲第８項記載のエンジン用ポペ
ツト弁の溶体化熱処理方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US607530 | 1984-05-07 | ||
| US06/607,530 US4547229A (en) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | Solution heat treating of engine poppet valves |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS611815A JPS611815A (ja) | 1986-01-07 |
| JPH0427283B2 true JPH0427283B2 (ja) | 1992-05-11 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60072837A Granted JPS611815A (ja) | 1984-05-07 | 1985-04-08 | 溶体化熱処理されたエンジン用ポペツト弁及びその処理方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4547229A (ja) |
| EP (1) | EP0170348A1 (ja) |
| JP (1) | JPS611815A (ja) |
| BR (1) | BR8501641A (ja) |
| ES (1) | ES8606507A1 (ja) |
| MX (1) | MX162831B (ja) |
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| US5257453A (en) * | 1991-07-31 | 1993-11-02 | Trw Inc. | Process for making exhaust valves |
| WO1994019143A1 (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-01 | Ryobi Outdoor Products, Inc. | Method of making a two piece valve |
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| GB0301509D0 (en) | 2002-10-17 | 2003-02-19 | Varco Int | Vibratory seperator and screen assembly |
| EP2327804B1 (en) * | 2008-07-25 | 2018-01-03 | Nittan Valve Co., Ltd. | Exhaust poppet valve and solution treatment method of poppet valve |
| EP3088776B1 (en) * | 2014-08-27 | 2018-03-07 | Nittan Valve Co., Ltd. | Poppet valve and method for manufacturing same |
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| AT151518B (de) * | 1936-02-10 | 1937-11-25 | Boehler & Co Ag Geb | Warmbeanspruchte Werkzeuge und Teile aus Stählen mit einem oder mehreren der bakannten Legierungselemente, die eine Ausscheidungshärtung bewirken, und sonst beliebiger Zusammensetzung. |
| US2698785A (en) * | 1952-12-31 | 1955-01-04 | Armco Steel Corp | Age-hardening austenitic stainless steel |
| US2888373A (en) * | 1956-09-11 | 1959-05-26 | Thompson Ramo Wooldridge Inc | Method for differentially age hardening austenitic steels and products produced thereby |
| US3615927A (en) * | 1967-10-16 | 1971-10-26 | Hayes Inc C I | Method for heat treating metallic articles |
| US3636605A (en) * | 1967-10-24 | 1972-01-25 | Trw Inc | Method of making forged valves from cast slugs |
| US3741821A (en) * | 1971-05-10 | 1973-06-26 | United Aircraft Corp | Processing for integral gas turbine disc/blade component |
| US3969109A (en) * | 1974-08-12 | 1976-07-13 | Armco Steel Corporation | Oxidation and sulfidation resistant austenitic stainless steel |
-
1984
- 1984-05-07 US US06/607,530 patent/US4547229A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-03-28 MX MX8393A patent/MX162831B/es unknown
- 1985-04-08 JP JP60072837A patent/JPS611815A/ja active Granted
- 1985-04-09 BR BR8501641A patent/BR8501641A/pt unknown
- 1985-04-15 EP EP85302628A patent/EP0170348A1/en not_active Ceased
- 1985-05-03 ES ES542789A patent/ES8606507A1/es not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0170348A1 (en) | 1986-02-05 |
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| MX162831B (es) | 1991-06-28 |
| BR8501641A (pt) | 1985-12-10 |
| JPS611815A (ja) | 1986-01-07 |
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| ES542789A0 (es) | 1986-04-16 |
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