JPH06299284A - 耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材およびその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材およびその製造方法Info
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- JPH06299284A JPH06299284A JP5084792A JP8479293A JPH06299284A JP H06299284 A JPH06299284 A JP H06299284A JP 5084792 A JP5084792 A JP 5084792A JP 8479293 A JP8479293 A JP 8479293A JP H06299284 A JPH06299284 A JP H06299284A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度および耐摩耗性により一層優れていて、
バルブシートや各種摺動部材の素材として適している焼
結部材を提供する。 【構成】 Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：
５重量％以下、場合によっては、Ｓｉ：２重量％以下、
Ｎｉ：５重量％以下、Ｃ：３重量％以下、残部実質的に
Ｆｅよりなる合金マトリックス中に、ＦｅＭｏ，Ｆｅ
Ｗ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上の
硬質粒子が２０重量％以下、ＣａＦ２，ＢａＦ２，Ｂ
Ｎ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２
種以上の潤滑成分が２重量％以下の範囲で分散し、少な
くとも表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化焼結して
いる耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材。
バルブシートや各種摺動部材の素材として適している焼
結部材を提供する。 【構成】 Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：
５重量％以下、場合によっては、Ｓｉ：２重量％以下、
Ｎｉ：５重量％以下、Ｃ：３重量％以下、残部実質的に
Ｆｅよりなる合金マトリックス中に、ＦｅＭｏ，Ｆｅ
Ｗ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上の
硬質粒子が２０重量％以下、ＣａＦ２，ＢａＦ２，Ｂ
Ｎ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２
種以上の潤滑成分が２重量％以下の範囲で分散し、少な
くとも表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化焼結して
いる耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性に優れた高強
度窒化焼結部材およびその製造方法に係わり、特に高強
度でかつ耐摩耗性に優れていることが要求される部材、
例えば、自動車エンジンのバルブシートや各種の摺動部
材の素材として利用するのに好適な耐摩耗性に優れた高
強度窒化焼結部材およびその製造方法に関するものであ
る。
度窒化焼結部材およびその製造方法に係わり、特に高強
度でかつ耐摩耗性に優れていることが要求される部材、
例えば、自動車エンジンのバルブシートや各種の摺動部
材の素材として利用するのに好適な耐摩耗性に優れた高
強度窒化焼結部材およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】高強度でかつ耐摩耗性に優れていること
が要求される部材のひとつとして、自動車エンジンのバ
ルブシートがある。
が要求される部材のひとつとして、自動車エンジンのバ
ルブシートがある。
【０００３】このバルブシートは、バルブの傘部におけ
るサーフェス部分が密着するように円錐のリング形状に
成形したものであって、シリンダヘッドのうちとくにバ
ルブシート部分の要求特性を満足することができるよう
に、シリンダヘッドとは別部材として円錐のリング形状
に成形してシリンダヘッドに嵌め込むことにより使用さ
れる。
るサーフェス部分が密着するように円錐のリング形状に
成形したものであって、シリンダヘッドのうちとくにバ
ルブシート部分の要求特性を満足することができるよう
に、シリンダヘッドとは別部材として円錐のリング形状
に成形してシリンダヘッドに嵌め込むことにより使用さ
れる。
【０００４】ところで、近年の自動車エンジンの高回転
化や、燃料ガソリンの無鉛化などによって、バルブシー
トに対する要求特性がより一層厳しいものとなってお
り、バルブシートに対する熱的および機械的負荷はより
大きなものとなっている。
化や、燃料ガソリンの無鉛化などによって、バルブシー
トに対する要求特性がより一層厳しいものとなってお
り、バルブシートに対する熱的および機械的負荷はより
大きなものとなっている。
【０００５】したがって、バルブシートの素材として従
来は溶製材が用いられてきたが、近年においては焼結材
が用いられるようになってきている。
来は溶製材が用いられてきたが、近年においては焼結材
が用いられるようになってきている。
【０００６】そして、なかには、鉄基焼結合金を用い、
基地を強化したり硬質相として基地中に分散させること
ができるように、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｏ等の元素
を添加したものもあった。
基地を強化したり硬質相として基地中に分散させること
ができるように、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｏ等の元素
を添加したものもあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一方、自動車エンジン
の高回転化，ターボチャージャによる高出力化などのエ
ンジンの出力増大の傾向はさらに強まっており、従来以
上に強度および耐摩耗性に優れたバルブシート素材の開
発が望まれていた。
の高回転化，ターボチャージャによる高出力化などのエ
ンジンの出力増大の傾向はさらに強まっており、従来以
上に強度および耐摩耗性に優れたバルブシート素材の開
発が望まれていた。
【０００８】また、その他の各種摺動部材においても、
依然として強度および耐摩耗性を向上させることが望ま
れていた。
依然として強度および耐摩耗性を向上させることが望ま
れていた。
【０００９】したがって、強度および耐摩耗性がさらに
改善された材料の開発が望まれているという課題があっ
た。
改善された材料の開発が望まれているという課題があっ
た。
【００１０】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、強度および耐摩耗性により
一層優れている焼結部材を提供することを目的としてい
る。
みてなされたものであって、強度および耐摩耗性により
一層優れている焼結部材を提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる耐摩耗性
に優れた高強度窒化焼結部材は、Ｃｒ：６重量％以上３
０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以下、残部実質的にＦｅ
よりなる合金マトリックス中に、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，Ｆ
ｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒
子が２０重量％以下、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，Ｍｏ
Ｓ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以上の
潤滑成分が２重量％以下の範囲で分散し、少なくとも表
面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化焼結している構成
としたことを特徴としており、場合によっては、前記合
金マトリックス中に、Ｓｉ：２重量％以下、Ｎｉ：５重
量％以下、Ｃ：３重量％以下のうちの１種または２種以
上を含んでいる構成としたことを特徴としており、この
ような耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材に係わる発
明の構成をもって前述した従来の課題を解決するための
手段としている。
に優れた高強度窒化焼結部材は、Ｃｒ：６重量％以上３
０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以下、残部実質的にＦｅ
よりなる合金マトリックス中に、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，Ｆ
ｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒
子が２０重量％以下、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，Ｍｏ
Ｓ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以上の
潤滑成分が２重量％以下の範囲で分散し、少なくとも表
面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化焼結している構成
としたことを特徴としており、場合によっては、前記合
金マトリックス中に、Ｓｉ：２重量％以下、Ｎｉ：５重
量％以下、Ｃ：３重量％以下のうちの１種または２種以
上を含んでいる構成としたことを特徴としており、この
ような耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材に係わる発
明の構成をもって前述した従来の課題を解決するための
手段としている。
【００１２】また、本発明に係わる耐摩耗性に優れた高
強度窒化焼結部材の製造方法は、Ｃｒ：６重量％以上３
０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以下、残部実質的にＦｅ
よりなる鋼合金粉末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒの
うちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒子を２０
重量％以下と、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，
ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以上の潤滑成
分を２重量％以下と、その他適宜の助剤成分を混合した
のち成形し、成形体を真空中ないしは略真空中（数１０
Ｔｏｒｒ以下の低圧の窒素ガス中である場合を含む。）
で焼結し、焼結の終了段階でＮ２ガスにより窒化する構
成としたことを特徴としている。
強度窒化焼結部材の製造方法は、Ｃｒ：６重量％以上３
０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以下、残部実質的にＦｅ
よりなる鋼合金粉末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒの
うちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒子を２０
重量％以下と、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，
ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以上の潤滑成
分を２重量％以下と、その他適宜の助剤成分を混合した
のち成形し、成形体を真空中ないしは略真空中（数１０
Ｔｏｒｒ以下の低圧の窒素ガス中である場合を含む。）
で焼結し、焼結の終了段階でＮ２ガスにより窒化する構
成としたことを特徴としている。
【００１３】また、同じ目的を達成する本発明に係わる
耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材の製造方法は、Ｃ
ｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以
下、残部実質的にＦｅよりなる鋼合金粉末と、ＦｅＭ
ｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２
種以上の硬質粒子を２０重量％以下と、ＣａＦ２，Ｂａ
Ｆ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種
または２種以上の潤滑成分を２重量％以下と、その他適
宜の助剤成分を混合したのち成形し、成形体をＮ２ガス
中で焼結して少なくとも表面より０．５ｍｍ以上の深さ
まで窒化する構成としたことを特徴としている。
耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材の製造方法は、Ｃ
ｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以
下、残部実質的にＦｅよりなる鋼合金粉末と、ＦｅＭ
ｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２
種以上の硬質粒子を２０重量％以下と、ＣａＦ２，Ｂａ
Ｆ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種
または２種以上の潤滑成分を２重量％以下と、その他適
宜の助剤成分を混合したのち成形し、成形体をＮ２ガス
中で焼結して少なくとも表面より０．５ｍｍ以上の深さ
まで窒化する構成としたことを特徴としている。
【００１４】そして、本発明に係わる耐摩耗性に優れた
高強度窒化焼結部材の製造方法の実施態様においては、
鋼合金粉末中に、Ｓｉ：２重量％以下、Ｎｉ：５重量％
以下、Ｃ：３重量％以下のうちの１種または２種以上を
含むものとした構成としたことを特徴としており、上記
した耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材の製造方法に
係わる発明の構成をもって前述した従来の課題を解決す
るための手段としている。
高強度窒化焼結部材の製造方法の実施態様においては、
鋼合金粉末中に、Ｓｉ：２重量％以下、Ｎｉ：５重量％
以下、Ｃ：３重量％以下のうちの１種または２種以上を
含むものとした構成としたことを特徴としており、上記
した耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材の製造方法に
係わる発明の構成をもって前述した従来の課題を解決す
るための手段としている。
【００１５】本発明に係わる耐摩耗性に優れた高強度窒
化焼結部材は、上記した成分組成を有するものである
が、その理由について以下に説明する。
化焼結部材は、上記した成分組成を有するものである
が、その理由について以下に説明する。
【００１６】Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下 Ｃｒは窒化焼結によって多量の窒化物を形成することに
より、焼結部材の耐摩耗性を著しく向上させるのに有効
であるので、このような効果を得ることができるように
６重量％以上とした。しかし、３０重量％を超えて添加
させると成形性が劣り、密度が上昇しないため強度およ
び耐摩耗性が低下することとなるので、Ｃｒは６重量％
以上３０重量％以下とした。
より、焼結部材の耐摩耗性を著しく向上させるのに有効
であるので、このような効果を得ることができるように
６重量％以上とした。しかし、３０重量％を超えて添加
させると成形性が劣り、密度が上昇しないため強度およ
び耐摩耗性が低下することとなるので、Ｃｒは６重量％
以上３０重量％以下とした。
【００１７】Ｍｏ：５重量％以下 ＭｏはＣｒと複炭化物を形成し、また、残留オーステナ
イトを少なくして熱間の強度を増加するのに有効である
が、添加量が多い場合には粉末を硬くして成形性を低下
させるため、５重量％以下とした。
イトを少なくして熱間の強度を増加するのに有効である
が、添加量が多い場合には粉末を硬くして成形性を低下
させるため、５重量％以下とした。
【００１８】Ｓｉ：２重量％以下 Ｓｉは粉末中の含有酸素量を低下させて焼結部材の特性
を向上させるのに有効であるので、場合によっては添加
することも良いが、多すぎると粉末を硬くすると共に球
状化するため成形性を低下させることとなるので、添加
するとしても２重量％以下とするのがよい。
を向上させるのに有効であるので、場合によっては添加
することも良いが、多すぎると粉末を硬くすると共に球
状化するため成形性を低下させることとなるので、添加
するとしても２重量％以下とするのがよい。
【００１９】Ｎｉ：５重量％以下 Ｎｉは焼結部材の靭性を向上させるのに有効であるの
で、場合によっては添加することも良いが、多すぎると
窒化を減じ残留オーステナイトを増加することとなるの
で、添加するとしても５重量％以下とするのがよい。
で、場合によっては添加することも良いが、多すぎると
窒化を減じ残留オーステナイトを増加することとなるの
で、添加するとしても５重量％以下とするのがよい。
【００２０】Ｃ：３重量％以下 Ｃは炭化物を形成して硬さを増加し、焼結部材の耐摩耗
性を向上させ窒化量を増加させるのに有効であるので、
場合によっては添加することも良いが、多すぎると脆く
なって焼結部材の靭性を低下させることとなるので、添
加するとしても３重量％以下とするのがよい。
性を向上させ窒化量を増加させるのに有効であるので、
場合によっては添加することも良いが、多すぎると脆く
なって焼結部材の靭性を低下させることとなるので、添
加するとしても３重量％以下とするのがよい。
【００２１】ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選
ばれる１種または２種以上の硬質粒子：２０重量％以下 ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種ま
たは２種以上の硬質粒子は、焼結部材中に均一に分散し
てその耐摩耗性を向上させるが、多すぎると焼結部材の
靭性を低下させることとなるので、２０重量％以下の範
囲で分散させる。
ばれる１種または２種以上の硬質粒子：２０重量％以下 ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種ま
たは２種以上の硬質粒子は、焼結部材中に均一に分散し
てその耐摩耗性を向上させるが、多すぎると焼結部材の
靭性を低下させることとなるので、２０重量％以下の範
囲で分散させる。
【００２２】ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，Ｗ
Ｓ２のうちから選ばれる１種または２種以上の潤滑成
分：２重量％以下 ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちか
ら選ばれる１種または２種以上の潤滑成分は、焼結部材
中に均一に分散してその摺動特性を向上させ、この結
果、耐摩耗性に優れたものとするので、２重量％以下の
範囲で添加する。
Ｓ２のうちから選ばれる１種または２種以上の潤滑成
分：２重量％以下 ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちか
ら選ばれる１種または２種以上の潤滑成分は、焼結部材
中に均一に分散してその摺動特性を向上させ、この結
果、耐摩耗性に優れたものとするので、２重量％以下の
範囲で添加する。
【００２３】本発明に係わる耐摩耗性に優れた高強度窒
化焼結部材は、上記したＣｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃ等
の合金成分およびＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒ等の硬質
粒子，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２等
の潤滑成分を含有し、少なくとも表面より０．５ｍｍ以
上の深さまで窒化焼結しているものであるが、この場合
の窒素量は、窒化時における窒素ガス圧力や温度や時間
などによっても異なるが、およそ、１００Ｔｏｒｒで
０．２重量％、６００Ｔｏｒｒで０．６重量％、８００
Ｔｏｒｒで１．０重量％である。
化焼結部材は、上記したＣｒ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃ等
の合金成分およびＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒ等の硬質
粒子，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２等
の潤滑成分を含有し、少なくとも表面より０．５ｍｍ以
上の深さまで窒化焼結しているものであるが、この場合
の窒素量は、窒化時における窒素ガス圧力や温度や時間
などによっても異なるが、およそ、１００Ｔｏｒｒで
０．２重量％、６００Ｔｏｒｒで０．６重量％、８００
Ｔｏｒｒで１．０重量％である。
【００２４】このような窒化焼結部材を製造するに際し
ては、Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：５重
量％以下、場合によってはＳｉ：２重量％以下、Ｎｉ：
５重量％以下、Ｃ：３重量％以下、残部実質的にＦｅよ
りなる鋼合金粉末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのう
ちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒子を２０重
量％以下と、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，Ｗ
Ｓ２のうちから選ばれる１種または２種以上の潤滑成分
を２重量％以下と、必要によっては適宜のバインダー等
の助剤成分とを混合して均一分散させたのち成形し、適
宜の脱ろうを行ったあと、成形体を真空中または略真空
中（例えば、数１０Ｔｏｒｒの窒素ガス中）で焼結し、
焼結の終了段階で、例えば８００℃以上の温度で窒素ガ
スを１００Ｔｏｒｒないしは８００Ｔｏｒｒ程度に加圧
し、５分以上１時間程度までの加熱を行って成形体の少
なくとも表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化する。
ては、Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：５重
量％以下、場合によってはＳｉ：２重量％以下、Ｎｉ：
５重量％以下、Ｃ：３重量％以下、残部実質的にＦｅよ
りなる鋼合金粉末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのう
ちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒子を２０重
量％以下と、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，Ｗ
Ｓ２のうちから選ばれる１種または２種以上の潤滑成分
を２重量％以下と、必要によっては適宜のバインダー等
の助剤成分とを混合して均一分散させたのち成形し、適
宜の脱ろうを行ったあと、成形体を真空中または略真空
中（例えば、数１０Ｔｏｒｒの窒素ガス中）で焼結し、
焼結の終了段階で、例えば８００℃以上の温度で窒素ガ
スを１００Ｔｏｒｒないしは８００Ｔｏｒｒ程度に加圧
し、５分以上１時間程度までの加熱を行って成形体の少
なくとも表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化する。
【００２５】窒化後は、そのまま窒素ガス急冷すること
により焼入れまでを一工程で実施することが可能である
が、焼入れは別工程であってもよい。
により焼入れまでを一工程で実施することが可能である
が、焼入れは別工程であってもよい。
【００２６】また、上記窒化焼結部材を製造する他の方
法としては、Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍ
ｏ：５重量％以下、場合によってはＳｉ：２重量％以
下、Ｎｉ：５重量％以下、Ｃ：３重量％以下、残部実質
的にＦｅよりなる鋼合金粉末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，Ｆ
ｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒
子を２０重量％以下と、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，Ｍ
ｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以上
の潤滑成分を２重量％以下と、必要によっては適宜のバ
インダー等の助剤成分とを混合して均一分散させたのち
成形し、適宜の脱ろうを行ったあと、成形体を例えば８
００℃以上の温度でかつ窒素ガスを１００Ｔｏｒｒない
しは８００Ｔｏｒｒ程度に加圧し、５分以上１時間程度
までの加熱を行って成形体の少なくとも表面より０．５
ｍｍ以上の深さまで窒化する。
法としては、Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍ
ｏ：５重量％以下、場合によってはＳｉ：２重量％以
下、Ｎｉ：５重量％以下、Ｃ：３重量％以下、残部実質
的にＦｅよりなる鋼合金粉末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，Ｆ
ｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上の硬質粒
子を２０重量％以下と、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，Ｍ
ｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以上
の潤滑成分を２重量％以下と、必要によっては適宜のバ
インダー等の助剤成分とを混合して均一分散させたのち
成形し、適宜の脱ろうを行ったあと、成形体を例えば８
００℃以上の温度でかつ窒素ガスを１００Ｔｏｒｒない
しは８００Ｔｏｒｒ程度に加圧し、５分以上１時間程度
までの加熱を行って成形体の少なくとも表面より０．５
ｍｍ以上の深さまで窒化する。
【００２７】窒化後は、そのまま窒素ガス急冷すること
により焼入れまでを一工程で実施することが可能である
が、焼入れは別工程であってもよい。
により焼入れまでを一工程で実施することが可能である
が、焼入れは別工程であってもよい。
【００２８】
【発明の作用】本発明に係わる窒化焼結部材およびその
製造方法では、所定の成分組成をもつ粉末の成形体を焼
結時ないしは焼結後に窒素ガス中で加熱・加圧すること
によってその内部まですなわち少なくとも表面より０．
５ｍｍ以上の深さまで窒化させたものであるから、適量
のＣｒ系窒化物，Ｆｅ系窒化物，Ｃｒ−Ｍｏ系複炭化物
等が分散していると共に、硬質粒子として適量のＦｅＭ
ｏおよび潤滑成分として適量のＣａＦ２が分散している
ものとなっていることから、耐摩耗性に優れた高強度の
窒化焼結部材となる。
製造方法では、所定の成分組成をもつ粉末の成形体を焼
結時ないしは焼結後に窒素ガス中で加熱・加圧すること
によってその内部まですなわち少なくとも表面より０．
５ｍｍ以上の深さまで窒化させたものであるから、適量
のＣｒ系窒化物，Ｆｅ系窒化物，Ｃｒ−Ｍｏ系複炭化物
等が分散していると共に、硬質粒子として適量のＦｅＭ
ｏおよび潤滑成分として適量のＣａＦ２が分散している
ものとなっていることから、耐摩耗性に優れた高強度の
窒化焼結部材となる。
【００２９】
（実施例１）表１に示す組成の焼結体が得られるように
原料粉末を調製し、０．７５重量％のステアリン酸亜鉛
と共に混合した後、成形圧力６ｔｏｎ／ｃｍ２で直径１
１ｍｍ×高さ１０ｍｍに成形した。
原料粉末を調製し、０．７５重量％のステアリン酸亜鉛
と共に混合した後、成形圧力６ｔｏｎ／ｃｍ２で直径１
１ｍｍ×高さ１０ｍｍに成形した。
【００３０】この成形体を下記に示す条件で焼結並びに
窒化処理を行なった。
窒化処理を行なった。
【００３１】 室温→１２００℃ 真空１０−２ｔｏｒｒ １２００℃×４０分 〃 １２００℃×２０分 Ｎ２ガス １００ｔｏｒｒ １２００℃→室温 Ｎ２ガス ２ｂａｒｒ この処理の結果、表２に示す特性の焼結体よりなる窒化
焼結部材が得られた。
焼結部材が得られた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】表２に示した結果より明らかなように、本
発明を実施することにより、焼結工程のみで窒化された
窒化焼結部材を得ることが可能であった。
発明を実施することにより、焼結工程のみで窒化された
窒化焼結部材を得ることが可能であった。
【００３５】（実施例２）実施例１で用いた原料粉末に
黒鉛を加えて、表３に示す組成の焼結体が得られるよう
に原料粉末を調製した後、実施例１と同様の条件で成形
並びに窒化処理を行なった。この処理の結果、表４に示
す特性の焼結体よりなる窒化焼結部材が得られた。
黒鉛を加えて、表３に示す組成の焼結体が得られるよう
に原料粉末を調製した後、実施例１と同様の条件で成形
並びに窒化処理を行なった。この処理の結果、表４に示
す特性の焼結体よりなる窒化焼結部材が得られた。
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】表４に示した結果より明らかなように、黒
鉛を添加することによって、焼結体中の残留窒素が増加
し、窒化が一層起きやすくなるとともに、残留酸素は減
少し、より望ましい焼結体を得ることができた。また、
残留炭素が増えることにより強度の向上も得ることがで
きた（後述の表８参照）。
鉛を添加することによって、焼結体中の残留窒素が増加
し、窒化が一層起きやすくなるとともに、残留酸素は減
少し、より望ましい焼結体を得ることができた。また、
残留炭素が増えることにより強度の向上も得ることがで
きた（後述の表８参照）。
【００３９】（実施例３）実施例１で用いた原料粉末に
黒鉛粉末と、カーボニルニッケルを加えて、表５に示す
組成の焼結体が得られるように原料粉末を調製した後、
実施例１と同様の条件で成形並びに窒化処理を行なった
ところ、焼結体の残留窒素は０．１重量％程度で窒化の
効果が十分得られなかったので、窒化処理条件を変え
て、下記に示す条件で焼結並びに窒化処理を行なった。
黒鉛粉末と、カーボニルニッケルを加えて、表５に示す
組成の焼結体が得られるように原料粉末を調製した後、
実施例１と同様の条件で成形並びに窒化処理を行なった
ところ、焼結体の残留窒素は０．１重量％程度で窒化の
効果が十分得られなかったので、窒化処理条件を変え
て、下記に示す条件で焼結並びに窒化処理を行なった。
【００４０】 室温→１２００℃ 真空１０−２ｔｏｒｒ １２００℃×４０分 〃 １２００℃×２０分 Ｎ２ガス ６００ｔｏｒｒ １２００℃→室温 Ｎ２ガス ２ｂａｒｒ この処理の結果、表６に示す特性の焼結体よりなる窒化
焼結部材が得られた。
焼結部材が得られた。
【００４１】
【表５】
【００４２】
【表６】
【００４３】表６に示した結果より明らかなように、窒
化焼結体が容昜に得られ、さらに強度の向上した焼結体
が得られた。また、この結果から、Ｎｉを添加して高強
度の焼結体を得るには、窒化処理においてＮ２ガスの圧
力を高くすることが必要であることが認められた。
化焼結体が容昜に得られ、さらに強度の向上した焼結体
が得られた。また、この結果から、Ｎｉを添加して高強
度の焼結体を得るには、窒化処理においてＮ２ガスの圧
力を高くすることが必要であることが認められた。
【００４４】（評価例）実施例１〜３で得られた各焼結
体と、比較例として実施例１と同じ合金組成であるが窒
化処理をしないで得られた焼結体、および現用材として
表７に示す合金組成を持ち、１１６０℃×６０分真空焼
結→熱間鍛造→１１６０℃×６０分真空焼結→Ｎ２ガス
２ｂａｒｒ冷却して得られた焼結体をそれぞれ６５０℃
の時効処理を施して、各焼結体の引っ張り強さ，摩耗量
を測定したところ、表８に示す結果であった。
体と、比較例として実施例１と同じ合金組成であるが窒
化処理をしないで得られた焼結体、および現用材として
表７に示す合金組成を持ち、１１６０℃×６０分真空焼
結→熱間鍛造→１１６０℃×６０分真空焼結→Ｎ２ガス
２ｂａｒｒ冷却して得られた焼結体をそれぞれ６５０℃
の時効処理を施して、各焼結体の引っ張り強さ，摩耗量
を測定したところ、表８に示す結果であった。
【００４５】
【表７】
【００４６】
【表８】
【００４７】表８に示した結果より明らかなように、本
発明実施例により得られた各焼結体では、現用材よりも
強度および耐摩耗性に優れた焼結体となっていることが
認められ、このように特性の優れた焼結体が容昜に得ら
れることが確かめられた。
発明実施例により得られた各焼結体では、現用材よりも
強度および耐摩耗性に優れた焼結体となっていることが
認められ、このように特性の優れた焼結体が容昜に得ら
れることが確かめられた。
【００４８】
【発明の効果】本発明に係わる窒化焼結部材は、Ｃｒ：
６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以下、残
部実質的にＦｅよりなる合金マトリックス中に、ＦｅＭ
ｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２
種以上の硬質粒子が２０重量％以下、ＣａＦ２，ＢａＦ
２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種ま
たは２種以上の潤滑成分が２重量％以下の範囲で分散
し、少なくとも表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化
焼結している構成となっているので、適量のＣｒ系窒化
物，Ｆｅ系窒化物，Ｃｒ−Ｍｏ系複合炭化物等が分散し
ていると共に、硬質粒子として適量のＦｅＭｏ，Ｆｅ
Ｗ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上お
よび潤滑成分として適量のＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，
ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以
上が分散したものとなっていることから、耐摩耗性に優
れた高強度の窒化焼結部材であり、強度および耐摩耗性
に優れていることが要求されるバルブシートや各種摺動
部材等の素材として好適なものであるという著大なる効
果がもたらされ、本発明に係わる窒化焼結部材の製造方
法によって、上記強度および耐摩耗性に優れた窒化焼結
部材が製造されるという著大なる効果がもたらされる。
６重量％以上３０重量％以下、Ｍｏ：５重量％以下、残
部実質的にＦｅよりなる合金マトリックス中に、ＦｅＭ
ｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２
種以上の硬質粒子が２０重量％以下、ＣａＦ２，ＢａＦ
２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種ま
たは２種以上の潤滑成分が２重量％以下の範囲で分散
し、少なくとも表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化
焼結している構成となっているので、適量のＣｒ系窒化
物，Ｆｅ系窒化物，Ｃｒ−Ｍｏ系複合炭化物等が分散し
ていると共に、硬質粒子として適量のＦｅＭｏ，Ｆｅ
Ｗ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる１種または２種以上お
よび潤滑成分として適量のＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，
ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから選ばれる１種または２種以
上が分散したものとなっていることから、耐摩耗性に優
れた高強度の窒化焼結部材であり、強度および耐摩耗性
に優れていることが要求されるバルブシートや各種摺動
部材等の素材として好適なものであるという著大なる効
果がもたらされ、本発明に係わる窒化焼結部材の製造方
法によって、上記強度および耐摩耗性に優れた窒化焼結
部材が製造されるという著大なる効果がもたらされる。
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍ
ｏ：５重量％以下、残部実質的にＦｅよりなる合金マト
リックス中に、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから
選ばれる１種または２種以上の硬質粒子が２０重量％以
下、ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のう
ちから選ばれる１種または２種以上の潤滑成分が２重量
％以下の範囲で分散し、少なくとも表面より０．５ｍｍ
以上の深さまで窒化焼結していることを特徴とする耐摩
耗性に優れた高強度窒化焼結部材。 - 【請求項２】 合金マトリックス中に、Ｓｉ：２重量％
以下、Ｎｉ：５重量％以下、Ｃ：３重量％以下を含む請
求項１に記載の耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材。 - 【請求項３】 Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍ
ｏ：５重量％以下、残部実質的にＦｅよりなる鋼合金粉
末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる
１種または２種以上の硬質粒子を２０重量％以下と、Ｃ
ａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから
選ばれる１種または２種以上の潤滑成分を２重量％以下
を混合したのち成形し、成形体を真空中ないしは略真空
中で焼結し、焼結の終了段階でＮ２ガスにより少なくと
も表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化することを特
徴とする耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材の製造方
法。 - 【請求項４】 Ｃｒ：６重量％以上３０重量％以下、Ｍ
ｏ：５重量％以下、残部実質的にＦｅよりなる鋼合金粉
末と、ＦｅＭｏ，ＦｅＷ，ＦｅＣｒのうちから選ばれる
１種または２種以上の硬質粒子を２０重量％以下と、Ｃ
ａＦ２，ＢａＦ２，ＢＮ，ＭｏＳ２，ＷＳ２のうちから
選ばれる１種または２種以上の潤滑成分を２重量％以下
を混合したのち成形し、成形体をＮ２ガス中で焼結して
少なくとも表面より０．５ｍｍ以上の深さまで窒化する
ことを特徴とする耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材
の製造方法。 - 【請求項５】 鋼合金粉末中に、Ｓｉ：２重量％以下、
Ｎｉ：５重量％以下、Ｃ：３重量％以下を含む請求項３
または４に記載の耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084792A JPH06299284A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084792A JPH06299284A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299284A true JPH06299284A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=13840558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5084792A Pending JPH06299284A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 耐摩耗性に優れた高強度窒化焼結部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299284A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997005980A1 (fr) * | 1995-08-08 | 1997-02-20 | Komatsu Ltd. | Materiau glissant fritte auto-lubrifiant et procede pour le fabriquer |
| WO1999025889A1 (fr) * | 1997-11-14 | 1999-05-27 | Mitsubishi Materials Co. | SIEGE DE SOUPAPE EN ALLIAGE FRITTE DE Fe-BASE |
| WO2005037469A1 (ja) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 耐摩耗部品及びその製作方法 |
| CN114054747A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-18 | 爱柯迪股份有限公司 | 发动机用氮化硼粉末复合掺杂不锈钢活塞环及制备方法 |
| CN114082960A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-25 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 轴套的制备方法、轴套及挖掘机 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52106308A (en) * | 1976-03-05 | 1977-09-06 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Process for nitriding and sintering |
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| JPS64251A (en) * | 1986-07-14 | 1989-01-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Wear-resistant sintered alloy and its production |
| JPH05279814A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 焼結合金およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP5084792A patent/JPH06299284A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4668793B2 (ja) * | 2003-10-21 | 2011-04-13 | パナソニック株式会社 | 耐摩耗部品及びその製作方法 |
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| CN114054747A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-18 | 爱柯迪股份有限公司 | 发动机用氮化硼粉末复合掺杂不锈钢活塞环及制备方法 |
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