[发明专利]高韧性钴基合金以及用它进行填满的发动机阀门

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用于PTA粉末堆焊、TIG堆焊、喷镀等各种施工工艺的表面硬化用材料，尤其涉及用于要求抗冲击性的构件的高韧性钴基合金和用它进行填满的发动机阀门。

背景技术

以往，在发动机阀门使用以Stellite(注册商标)为代表的Co-Cr-W-C系材料(包括专利文献1、2)或以Tribaloy(注册商标)为代表的Co-Mo-Si系材料(包括专利文献3～7)，尤其是在要求抗冲击性的构件中使用钨铬钴合金。

Co-Cr-W-C系的材料，作为表面硬化用材料，虽然具有较高的韧性，但是耐磨损性不够，不能承受长期的使用。另外，Co-Mo-Si系的材料，作为表面硬化用材料虽然具有较高的耐磨损性，但是抗冲击特性不够，有产生裂纹、伴随裂纹的剥离的问题。

在先技术文献

专利文献

[专利文献1]日本特开2001-123238号公报

[专利文献2]日本特表2008-522039号公报

[专利文献3]日本专利第4463763号公报

[专利文献4]日本特开平5-131289号公报

[专利文献5]日本特开平9-296241号公报

[专利文献6]日本特开平7-278780号公报

[专利文献7]日本特开平4-107235号公报

发明内容

发明所要解决的课题

把耐磨损性和抗冲击性作为目的的表面硬化，现在被广泛地使用于各种工业领域。然而，通过近几年环境意识的提高，对工业机器的使用环境要求更为严格，随之也要求表面硬化用材料具有更高的性能。尤其是对于用于发动机阀门的填满(filling)材料，抗冲击性优越并具有耐磨损性的表面硬化用材料的开发已成为课题。

用于解决课题的手段

本发明在为了开发抗冲击性优越的表面硬化用材料而对合金成分进行了研究时，设定了下列的目标值，并将满足所有此目标作为条件。

(目标值)

(1)摆锤式冲击值→10J/cm²以上

(2)硬度        →48HRC以上

(3)堆焊操作性  →堆焊时形成的熔池的熔液流动良好

(4)热冲击值    →直到700℃也不发生裂纹、剥离。

即，满足上述目标(1)～(4)的本发明的高韧性钴基合金，其特征在于，其含有25.0～40.0质量％的Cr、总量为0.5～12.0质量％的W或/和Mo、0.8～5.5质量％的Si、0.5～2.5质量％的B，余量包含48.0～68.0质量％的Co以及不可避免的杂质。在此，所谓不可避免的杂质，是指不是有意添加但在各原料的制造工艺等中不可避免地混入的杂质，作为这样的杂质，可以举出Mg、S、O、N、V、Zr、Sn等，这些的总量通常为0.3质量％以下，不会对本发明的作用产生影响。

另外，本发明的高韧性钴基合金，其特征在于，其含有25.0～40.0质量％的Cr、总量为0.5～12.0质量％的W或/和Mo、0.8～5.5质量％的Si、0.5～2.5质量％的B，进而含有分别为8.0质量％以下的Fe、Ni、Mn、Cu，含有0.3质量％以下的C，Fe、Ni、Mn、Cu、C的总量为10.0质量％以下。余量包含48.0～68.0质量％的Co以及不可避免的杂质。

另外，本发明的发动机阀门，其特征在于，被填满或涂敷了具有上述组成的高韧性钴基合金；优选的发动机阀门，其特征在于，至少在表面与阀座的接触面上被填满或涂敷了所述高韧性钴基合金。

下面，对本发明所涉及的高韧性钴基合金的各成分范围进行限定的理由加以说明。

Cr在作为基体(基质)的Co固溶体中固溶，可赋予耐磨损性、抗冲击性、抗腐蚀性、抗氧化性。另外，Cr的一部分与B形成金属间化合物，在基质内分散，由此就更有助于提高耐磨损性。但是，在含量低于25.0质量％的时候，不能得到足够的耐磨损性、抗腐蚀性、抗氧化性，若超过40.0质量％，则在金属组织中大量地形成金属间化合物，韧性会大大降低，因此，将范围定为25.0～40.0质量％。

Mo以及W在Co固溶体中固溶，可赋予耐磨损性、抗冲击性，同时，其一部分与B形成金属间化合物，就更有助于提高耐磨损性，但是，在Mo和W的总量低于0.5％质量的时候，固溶强化不充分，若超过12.0质量％，则会大量地形成金属间化合物，韧性(抗冲击性)会大幅度降低。为此，将Mo或/和W的总量定为0.5～12.0质量％的范围。