堆焊用合金粉末、使用該合金粉末的堆焊合金材料以及發動機用閥的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于在鋼材的表面進行堆焊的堆焊用合金粉末、使用了該合金粉末的 堆焊合金材料、以及發動機用閥，特別地涉及在高溫環境下非常適合的堆焊用合金粉末、使 用了該合金粉末的堆焊合金材料、以及發動機用閥。
【背景技術】
[0002] -直以來，對于內燃機的進氣閥以及排氣閥等在高溫環境下使用的設備，為了使 耐磨性等提高而使用了耐熱鋼。特別是對于發動機閥的閥面等，要求在從常溫到高溫的寬 泛的溫度范圍內具有耐磨性、低對象攻擊性、耐熱性以及耐熱沖擊性。
[0003] 因此，對于一般地作為閥用材料使用的耐熱鋼而言，這些特性不充分。因而，將具 有上述特性的堆焊用粉末合金恪融，堆焊（build-up welding)在閥面上來賦予了上述特 性。特別是以CNG為燃料的發動機的情況下，由于燃燒氣氛的氧化力弱，因而使用了氧化特 性優異的容易形成氧化膜的堆焊（build-up welding)用合金粉末。
[0004] 例如，作為這樣的堆焊用合金粉末，在專利文獻1中作為第1技術方案提出了一種 堆焊用合金粉末，該合金粉末包含C :0. 7~1. 0質量％、Mo :30~40質量％、Ni :20~30 質量％、Cr :10~15質量％，余量由Co和不可避免的雜質組成。
[0005] 在由這樣的堆焊用合金粉末堆焊來形成的堆焊合金材料的堆焊合金部分（以下 稱為堆焊合金）中，沒有生成成為破壞的起點的Mo的初晶碳化物，而生成了 Mo、Cr的共晶 碳化物。由此，能夠使堆焊合金的韌性以及耐磨性相比于以往的堆焊合金提高。
[0006] 進而，在專利文獻1中作為第2技術方案提出了一種堆焊用合金粉末，該合金粉末 是使上述的堆焊用合金粉末中不含有Cr的堆焊用合金粉末，包含C :0. 2~0. 5質量％、Mo : 30~40質量％、Ni :20~30質量％，余量由Co和不可避免的雜質組成。
[0007] 在由這樣的堆焊用合金粉末堆焊來形成的堆焊合金材料的堆焊合金部分（以下 稱為堆焊合金）中，針對Mo以及Ni的上述含量而將C設為0. 2~0. 5質量％，由此在由堆 焊用合金粉末堆焊出的堆焊合金中，沒有生成成為破壞的起點的初晶碳化物，而生成了 Mo 的共晶碳化物。由此，與以往的堆焊合金相比，能夠使堆焊合金的韌性以及耐磨性提高，能 夠提高耐熱沖擊性。
[0008] 在先技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :日本特開2011-255417號公報
【發明內容】
[0011] 如上述那樣，在使用專利文獻1的第1技術方案以及第2技術方案涉及的堆焊用 合金粉末進行了堆焊的情況下，能夠抑制堆焊合金的初晶碳化物的生成，能夠使堆焊合金 的韌性以及耐磨性相比于以往的堆焊合金提高。
[0012] 然而，在使用專利文獻1中所示的第1技術方案的堆焊用合金粉末來對例如含氮 的奧氏體系耐熱鋼等的鋼材進行了堆焊的情況下，有時在堆焊用合金粉末熔融而成的堆焊 合金中產生氣體缺陷（氣孔）。特別是在使用將Cr減量（不含Cr)的第2技術方案的堆焊 用合金粉末進行了堆焊的情況下，這樣的現象變得更加顯著。
[0013] 本發明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，以使堆焊合金的韌性以及耐磨性 提高為前提，提供在堆焊合金中難以產生氣體缺陷的堆焊用合金粉末。
[0014] 本發明人等為了解決上述課題而反復進行了潛心研究的結果認為，在對含氮的鋼 材進行堆焊時，鋼材中含有的氮變為氮氣，該氮氣存在于熔融狀態的堆焊合金中，由此在堆 焊合金中發生氣體缺陷（氣孔）。特別是認為，在堆焊用合金粉末不含有Cr的情況下，由于 與Cr相比，Mo難以生成氮化物，因此在堆焊時，沒有生成化合物的氮增加，因而不能夠充分 地抑制氮氣的生成。因此，作為容易將這樣的氮作為化合物來保持的元素，本發明人等著眼 于A1。
[0015] 本發明是鑒于這點而完成的，本發明涉及的堆焊用合金粉末，是用于堆焊在含氮 的鋼材的表面的堆焊合金用粉末，其特征在于，包含Mo :30~45質量％、Ni : 10~30質 量％、C :0. 2~0. 6質量％、A1 :0. 30~2. 0質量％，余量包含Co和不可避免的雜質。
[0016] 根據本發明，通過堆焊用合金粉末含有上述范圍的A1，能夠利用Mo的氧化被膜而 使得不會損害堆焊合金的耐磨性，且在堆焊時生成A1與鋼材中的氮的氮化物，抑制堆焊時 的氮氣的發生。由此，能夠抑制在堆焊時堆焊合金產生氣體缺陷。
[0017] 另外，通過堆焊用合金粉末含有上述范圍的Mo,能夠抑制初晶碳化物的生成，并且 在堆焊合金的表面作為固體潤滑性優異的保護膜而形成上述的氧化被膜，因此能夠在降低 對象攻擊性的同時還提高耐磨性。另外，通過堆焊用合金粉末含有上述范圍的Ni，能夠抑制 初晶碳化物的生成，并且提高堆焊合金的韌性。通過堆焊用合金粉末含有上述范圍的C，能 夠抑制初晶碳化物的生成，并且通過生成與Mo的碳化物來提高堆焊合金的耐磨性。
[0018] 在含氮的鋼材上堆焊有將上述的堆焊用合金粉末熔融而成的堆焊合金的堆焊合 金材料，是在堆焊合金中氣體缺陷少、堆焊合金的韌性以及耐磨性比以往高的堆焊合金材 料。
[0019] 特別是進氣閥或排氣閥等的發動機用的閥，大多采用在其母材中含氮的奧氏體系 耐熱鋼等的含氮的鋼材。因此，在將上述的堆焊合金材料應用于發動機用閥的情況下，與發 動機用閥的閥座接觸的閥面成為含氮的鋼材的表面。因此，優選在這樣的閥面上堆焊有將 上述的堆焊用合金粉末熔融而成的堆焊合金。
[0020] 根據本發明，以使堆焊合金的韌性以及耐磨性提高為前提，堆焊合金難以發生氣 體缺陷。
【附圖說明】
[0021] 圖1是表示實施例1~3以及比較例1、7涉及的堆焊用合金粉末的A1的含量和 氣孔發生率的關系的圖。
[0022] 圖2是比較例1涉及的堆焊合金的截面的放大照片。
[0023] 圖3的（a)~（f)是實施例2~4、比較例1~3涉及的堆焊合金的截面照片。
[0024] 圖4的（a)~⑷是比較例4~7涉及的堆焊合金的截面照片。
[0025] 圖5是表示進行了氧化開始溫度的測定試驗時的、實施例4以及比較例2的堆焊 用合金粉末的加熱溫度和重量增加率的關系的圖。
[0026] 圖6是磨損試驗機的示意概念圖。
[0027] 圖7是表示實施例4、以及比較例2、6涉及的發動機用閥的磨損量的結果的圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下詳細敘述本發明的實施方式。
[0029] 1.關于堆焊用合金粉末
[0030] 本實施方式涉及的堆焊用合金粉末，是用于堆焊在含氮的鋼材的表面的堆焊合金 用粉末。在此，堆焊用合金粉末是堆焊用合金粒子的集合物，堆焊用合金粒子含有后述的元 素（組成）。
[0031] 本實施方式涉及的堆焊用合金粉末，包含Mo :30~45質量％、Ni :10~30質量％、 C :0. 2~0. 6質量％、A1 :0. 30~2. 0質量％，余量包含Co和不可避免的雜質。
[0032] 這樣的硬質粒子，能夠通過準備將上述組成配合成為上述比例的熔液，并將該熔 液進行噴霧化的霧化處理來制造。另外，作為另一方法，也可以通過機械性粉碎將使熔液凝 固而成的凝固體進行粉末化。作為霧化處理，可以是氣體霧化處理和水霧化處理中的任意 處理。
[0033] 在此，作為上述的堆焊用合金粉末的組成的下限值以及上限值，能夠根據后述的 組成限定理由，進而在其范圍之中考慮硬度、固體潤滑性、密著性、或成本等，根據所適用的 材料的各特性的重視程度來適當變更。再者，優選：以在以下的范圍內含有Mo、Ni、C、Al為 前提，成為堆焊合金的基體的Co在30~60質量％的范圍內含有。
[0034] 1-1. Mo :30 ~45 質量％
[0035] 堆焊用合金粉末的組成之中，Mo是以如下為目的的元素：形成氧化被膜，該氧化 被膜抑制與接觸堆焊合金的對象材料的粘著；并且，在抑制初晶碳化物的生成的同時生成 Mo碳化物，使堆焊合金的耐磨性提高。
[0036] 通過使堆焊用合金粉末含有30~45質量％的Mo,能夠抑制初晶碳化物的生成，并 且在堆焊合金的表面作為固體潤滑性優異的保護膜而形成上述的氧化被膜，因此能夠在降 低對象攻擊性的同時還提高耐磨性。
[0037] 在此，當堆焊用合金粉末中含有的Mo小于30質量％時，不僅所生成的Mo碳化物 少，而且硬質粒子的氧化開始溫度變高（例如參照后述的比較例8)，高溫使用環境下的Mo 的氧化物的生成被抑制，