JPS5940217B2 - 耐摩耗性を有するＦｅ基焼結合金 - Google Patents
耐摩耗性を有するＦｅ基焼結合金Info
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- JPS5940217B2 JPS5940217B2 JP11062378A JP11062378A JPS5940217B2 JP S5940217 B2 JPS5940217 B2 JP S5940217B2 JP 11062378 A JP11062378 A JP 11062378A JP 11062378 A JP11062378 A JP 11062378A JP S5940217 B2 JPS5940217 B2 JP S5940217B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、すぐれた耐摩耗性を有し、例えば内燃機関
のバルブ爾ツカアームのバット面の形成やタペットの製
造などに使用した場合に、相手部材であるカムシャフト
を損傷することなく、それ自体もすぐれた耐摩耗性を示
すＦｅ基焼結合金に関するものである。
のバルブ爾ツカアームのバット面の形成やタペットの製
造などに使用した場合に、相手部材であるカムシャフト
を損傷することなく、それ自体もすぐれた耐摩耗性を示
すＦｅ基焼結合金に関するものである。
一般に、例えば内燃機関のバルブロッカアームのバット
面は、強い衝撃荷重と高速摺動を受けるものであるため
、前記バット面を形成する材料には耐摩耗性と相手部材
であるカムシャフトを損耗させない性質が要求される。
面は、強い衝撃荷重と高速摺動を受けるものであるため
、前記バット面を形成する材料には耐摩耗性と相手部材
であるカムシャフトを損耗させない性質が要求される。
従来、このような荷重と摺動を受ける機械部品の製造に
は、 （ａ） 鋳造に際して荷重および摺動を受ける部分を
チル化した鋳鉄、 （ｂ） 炭化タングステン、炭化モリブデンなどから
なる硬質粒子を分散させて硬さ向上をはかった焼結合金
、 などの材料が使用されているが、上記（ａ）材料は満足
する耐摩耗性を示さず、また上記（ｂ）材料においては
、それ自体非常に硬質であるため相手部材を損耗させ、
しかもこの損耗度合は分散硬質粒子の量が多く、その粒
径が大きいほど増大するものであり、このようなことか
ら逆に分散硬質粒子の量を少すく、その粒径を微細にす
れば、それ自体の耐摩耗性が低下して望ましくなく、さ
らに、この（ｂ）材料は通常の焼結法によって製造され
るものであるため普通密度が低くならざるを得ず、この
結果靭性不足をきたしてマトリックス破壊が進行するな
どの問題点を有している。
は、 （ａ） 鋳造に際して荷重および摺動を受ける部分を
チル化した鋳鉄、 （ｂ） 炭化タングステン、炭化モリブデンなどから
なる硬質粒子を分散させて硬さ向上をはかった焼結合金
、 などの材料が使用されているが、上記（ａ）材料は満足
する耐摩耗性を示さず、また上記（ｂ）材料においては
、それ自体非常に硬質であるため相手部材を損耗させ、
しかもこの損耗度合は分散硬質粒子の量が多く、その粒
径が大きいほど増大するものであり、このようなことか
ら逆に分散硬質粒子の量を少すく、その粒径を微細にす
れば、それ自体の耐摩耗性が低下して望ましくなく、さ
らに、この（ｂ）材料は通常の焼結法によって製造され
るものであるため普通密度が低くならざるを得ず、この
結果靭性不足をきたしてマトリックス破壊が進行するな
どの問題点を有している。
本発明者等は、上述のような観点から、すぐれた耐摩耗
性および靭性を有すると共に、相手部材に及ぼす損耗が
ほとんど皆無の合金を得べく研究を行なった結果、重量
係で（以下％は重量％を示す）、 Ｃ：１〜３％。
性および靭性を有すると共に、相手部材に及ぼす損耗が
ほとんど皆無の合金を得べく研究を行なった結果、重量
係で（以下％は重量％を示す）、 Ｃ：１〜３％。
Ｃｒ ： １０．１〜２０％、
Ｎｂ：０．２〜５ｆＯ１
を含有し、さらに必要に応じて、
Ｎｉ：０．５〜１０係、
Ｃｏ：０．５〜１０％、
のうちの１種または２種を含有し、残りがＦｅと不可避
不純物からなる組成で構成されたＦｅ基焼結合金におい
ては、マ） ＩＪラックス中均一に分散した硬い炭化物
粒子によって耐摩耗性が向上し、かつ前記炭化物粒子の
平均粒径はＮｂ成分の作用によって針状炭化物の減少が
はかられるため３〜５０μｍと比較的微細になるので、
使用初期において炭化物粒子より軟いマＩ−ＩＪラック
ス摩耗して早期に平滑な摩耗面を形成することから、相
手部材に対するなじみ性がきわめて良好になると共に、
摩擦面の面圧が微細な炭化物粒子に一様に分散されるよ
うになることから、それ自体は勿論のこと、相手部材の
摩耗も改善し、さらにＮｂ成分の含有によって焼結性が
一段と向上し、合金は理論密度比：９０％以上の緻密な
組織をもつようになるので、靭性のきわめて高いものと
なり、この結果靭性不足に帰因するマｌ−’Ｊラックス
壊が皆無となり、さらに必要に応じて含有されるＮｉお
よびＣｏ成分によってマドＩＪツクスが一段と強化され
、かつなじみ性も著しく向上するようになるという知見
を得たのである。
不純物からなる組成で構成されたＦｅ基焼結合金におい
ては、マ） ＩＪラックス中均一に分散した硬い炭化物
粒子によって耐摩耗性が向上し、かつ前記炭化物粒子の
平均粒径はＮｂ成分の作用によって針状炭化物の減少が
はかられるため３〜５０μｍと比較的微細になるので、
使用初期において炭化物粒子より軟いマＩ−ＩＪラック
ス摩耗して早期に平滑な摩耗面を形成することから、相
手部材に対するなじみ性がきわめて良好になると共に、
摩擦面の面圧が微細な炭化物粒子に一様に分散されるよ
うになることから、それ自体は勿論のこと、相手部材の
摩耗も改善し、さらにＮｂ成分の含有によって焼結性が
一段と向上し、合金は理論密度比：９０％以上の緻密な
組織をもつようになるので、靭性のきわめて高いものと
なり、この結果靭性不足に帰因するマｌ−’Ｊラックス
壊が皆無となり、さらに必要に応じて含有されるＮｉお
よびＣｏ成分によってマドＩＪツクスが一段と強化され
、かつなじみ性も著しく向上するようになるという知見
を得たのである。
ついで、この発明のＦｅ基焼結合金において、成分組成
範囲、理論密度比、および炭化物粒子の平均粒径を上記
の通り数値限定した理由を説明する。
範囲、理論密度比、および炭化物粒子の平均粒径を上記
の通り数値限定した理由を説明する。
（ａ） Ｃ
Ｃ成分には、ＣｒおよびＮｂと結合して炭化物を形成し
、合金の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有
量が１％未満では、炭化物の析出量が少なすぎて所望の
すぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方３係を
越えて含有させると、炭化物の析出量が多くなりすぎて
相手部材が著しく摩耗するようになると共に、靭性低下
をきたすようになることから、その含有量を１〜３係と
定めた。
、合金の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有
量が１％未満では、炭化物の析出量が少なすぎて所望の
すぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方３係を
越えて含有させると、炭化物の析出量が多くなりすぎて
相手部材が著しく摩耗するようになると共に、靭性低下
をきたすようになることから、その含有量を１〜３係と
定めた。
（ｂ）Ｃｒ
Ｃｒ成分には、Ｃと結合してビッカース硬さ＝１０００
〜１８００をもった高硬度Ｃｒ炭化物を析出し、合金の
耐摩耗性を一段と改善すると共に、マｌ−ＩＪラックス
中固溶して、その耐熱性を著しく向上させる作用がある
が、その含有量が１０１％未満では、前記作用に所望の
効果が得られず、一方２０％を越えて含有させると、相
手部材の摩耗が激しくなると共に、合金脆化が発生する
ようになることから、その含有量を１０．１〜２０％と
定めた。
〜１８００をもった高硬度Ｃｒ炭化物を析出し、合金の
耐摩耗性を一段と改善すると共に、マｌ−ＩＪラックス
中固溶して、その耐熱性を著しく向上させる作用がある
が、その含有量が１０１％未満では、前記作用に所望の
効果が得られず、一方２０％を越えて含有させると、相
手部材の摩耗が激しくなると共に、合金脆化が発生する
ようになることから、その含有量を１０．１〜２０％と
定めた。
（ｃ） Ｎｂ
Ｎｂ成分には、Ｃ成分と結合してビッカース硬さ：２３
００〜３３００をもった高硬度炭化物を形成して合金の
耐摩耗性を改善するほか、上記のように針状炭化物の形
成を抑制して炭化物を微細化し、もってなじみ性を向上
させると共に、焼結性を向よさせて組織を緻密化する作
用があるが、その含有量が０．２ ％未満では前記作用
が不十分、すなわち炭化物粒子の平均粒径を５０μｍ以
下にすることができないばかりでなく、組織の緻密化も
難しく、一方５係を越えて含有させると、平均粒径が３
μｍ未満の硬質にして微細な炭化物粒子が多量に形成す
るようになって相手部材を著しく損耗するようになるこ
とから、その含有量を０．２〜５係と定めた。
００〜３３００をもった高硬度炭化物を形成して合金の
耐摩耗性を改善するほか、上記のように針状炭化物の形
成を抑制して炭化物を微細化し、もってなじみ性を向上
させると共に、焼結性を向よさせて組織を緻密化する作
用があるが、その含有量が０．２ ％未満では前記作用
が不十分、すなわち炭化物粒子の平均粒径を５０μｍ以
下にすることができないばかりでなく、組織の緻密化も
難しく、一方５係を越えて含有させると、平均粒径が３
μｍ未満の硬質にして微細な炭化物粒子が多量に形成す
るようになって相手部材を著しく損耗するようになるこ
とから、その含有量を０．２〜５係と定めた。
ＮｉおよびＣｏ成分は、上記の通り、より一層のマトリ
ックス強化となじみ住改善をはかるために選択的に含有
されるが、その含有量がそれぞれ０．５％未満では所望
の添加含有効果が得られず、一方それぞれ１０係を越え
て含有させても、より一層の改善効果は見られず、経済
性を考慮して上限値を１０％と定めた。
ックス強化となじみ住改善をはかるために選択的に含有
されるが、その含有量がそれぞれ０．５％未満では所望
の添加含有効果が得られず、一方それぞれ１０係を越え
て含有させても、より一層の改善効果は見られず、経済
性を考慮して上限値を１０％と定めた。
（ｄ） 合金の理論密度比
その理論密度比が９０％未満では、マトリックスの強度
が低く、空孔も存在し、前記空孔のもつ切欠き効果によ
ってクラック伝播が促進されるようになることから、摩
擦面における前記マドＩＪツクスは大巾に破壊され、こ
の結果摩耗が著しくなるので、９０％以上の理論密度比
をもつようにしなければならない。
が低く、空孔も存在し、前記空孔のもつ切欠き効果によ
ってクラック伝播が促進されるようになることから、摩
擦面における前記マドＩＪツクスは大巾に破壊され、こ
の結果摩耗が著しくなるので、９０％以上の理論密度比
をもつようにしなければならない。
（ｅ） 炭化物粒子の平均粒径
その平均粒径が３μｍ未満では、細かすぎて所望のすぐ
れた耐摩耗性を確保することができず、一方５０μｍを
越えて大きな平均粒径にすると、炭化物粒子にへき開や
剥離が発生し、これが連続するとマトリックスに破壊が
起るばかりでなく、相手部材をも著しく損耗するように
なることから、その平均粒径を３〜５０μｍと定めたの
である。
れた耐摩耗性を確保することができず、一方５０μｍを
越えて大きな平均粒径にすると、炭化物粒子にへき開や
剥離が発生し、これが連続するとマトリックスに破壊が
起るばかりでなく、相手部材をも著しく損耗するように
なることから、その平均粒径を３〜５０μｍと定めたの
である。
つぎに、この発明のＦｅ基焼結合金を実施例により比較
例と対比しながら説明する。
例と対比しながら説明する。
まず、酸化鉄粉末を主原料として使用し、これに各成分
の金属酸化物粉末と炭素粉末を所定量配合した後、水素
還元（炭素と水素による共還元法）して合金粉末とし、
ついでこの合金粉末から５ｔｏｎ／ｉの圧力で圧粉体を
成形した後、この圧粉体を真空中、１１２０〜１１８０
’Ｃの範囲内の所定温度で焼結して、それぞれ第１表に
示される成分組成をもった焼結体を製造し、引続いてこ
の焼結体に、温度：１ｏｏｏ°Ｃに加熱して焼入れした
後、温度：５４０〜５６０℃に１時間保持の熱処理を施
すことによって本発明合金１〜１４と比較合金１〜６を
それぞれ製造した。
の金属酸化物粉末と炭素粉末を所定量配合した後、水素
還元（炭素と水素による共還元法）して合金粉末とし、
ついでこの合金粉末から５ｔｏｎ／ｉの圧力で圧粉体を
成形した後、この圧粉体を真空中、１１２０〜１１８０
’Ｃの範囲内の所定温度で焼結して、それぞれ第１表に
示される成分組成をもった焼結体を製造し、引続いてこ
の焼結体に、温度：１ｏｏｏ°Ｃに加熱して焼入れした
後、温度：５４０〜５６０℃に１時間保持の熱処理を施
すことによって本発明合金１〜１４と比較合金１〜６を
それぞれ製造した。
なお、比較合金１〜６は、構成成分のうちのいずれかの
成分（第１表に※印を付した成分）がこの発明の範囲か
ら外れた組成をもつものである。
成分（第１表に※印を付した成分）がこの発明の範囲か
ら外れた組成をもつものである。
つぎに、この結果得られた本発明合金１〜１４および比
較合金１〜６について、炭化物粒子の平均粒径、理論密
度比、ビッカース硬さ、および抗折力を測定すると共に
、これをロッカーアームのバット面に使用して、運転時
間：１００時間（スプリング荷重：９０ｋｇ）の摩耗量
１験を行ない、その摩耗量と相手部材であるカムの摩耗
量を測定した。
較合金１〜６について、炭化物粒子の平均粒径、理論密
度比、ビッカース硬さ、および抗折力を測定すると共に
、これをロッカーアームのバット面に使用して、運転時
間：１００時間（スプリング荷重：９０ｋｇ）の摩耗量
１験を行ない、その摩耗量と相手部材であるカムの摩耗
量を測定した。
これらの結果を第１表に合せて示した。また、第１表に
は、従来材料としてバット面をチル処理した鋳鉄の同一
条件での摩耗試験結果も示した。
は、従来材料としてバット面をチル処理した鋳鉄の同一
条件での摩耗試験結果も示した。
第１表に示される結果から、本発明合金１〜１４は、い
ずれも従来材料に比して、著しくすぐれた耐摩耗性を有
し、かつ相手部材の摩耗もきわめて小さいのに対して、
比較合金１〜６に見られるように、ＣおよびＣｒ成分の
含有量が本発明範囲から外れて低い場合には十分な耐摩
耗性が得られず、一方ＣおよびＣｒ成分の含有量が高い
方に外れると、相対的に相手部材の摩耗がはげしくなり
、またＮｂ成分の含有量が低い方に外れると、所望の炭
化物粒子の微細化および組織の緻密化をはかることがで
きないことから、炭化物粒子の平均粒径が５０μｍを越
えて大きくなり、相手部材を著しく損耗させるばかりで
なく、理論密度比も９０％未満となってしまって自体の
摩耗もはげしくなり、一方Ｎｂ含有量が５係を越えると
、平均粒径：１μｍの微細な炭化物粒子が多量に存在す
るようになることから、相手部材の損耗が著しくなるこ
とが明らかである。
ずれも従来材料に比して、著しくすぐれた耐摩耗性を有
し、かつ相手部材の摩耗もきわめて小さいのに対して、
比較合金１〜６に見られるように、ＣおよびＣｒ成分の
含有量が本発明範囲から外れて低い場合には十分な耐摩
耗性が得られず、一方ＣおよびＣｒ成分の含有量が高い
方に外れると、相対的に相手部材の摩耗がはげしくなり
、またＮｂ成分の含有量が低い方に外れると、所望の炭
化物粒子の微細化および組織の緻密化をはかることがで
きないことから、炭化物粒子の平均粒径が５０μｍを越
えて大きくなり、相手部材を著しく損耗させるばかりで
なく、理論密度比も９０％未満となってしまって自体の
摩耗もはげしくなり、一方Ｎｂ含有量が５係を越えると
、平均粒径：１μｍの微細な炭化物粒子が多量に存在す
るようになることから、相手部材の損耗が著しくなるこ
とが明らかである。
上述のように、この発明のＦｅ基焼結合金は、すぐれた
耐摩耗性と、相手部材に及ぼす損耗度合がきわめて小さ
い特性を有するのである。
耐摩耗性と、相手部材に及ぼす損耗度合がきわめて小さ
い特性を有するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：１〜３係、 Ｃｒ ： １０．１〜２０％、 Ｎｂ：０．２〜５％、 を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成（以
上重量係）を有し、かつ理論密度比：９０係以上をもつ
と共に、素地中に平均粒径：３〜５０μｍの炭化物粒子
が均一に分散した組織をもつことを特徴とする耐摩耗性
を有するＦｅ基焼結合金。 ２ Ｃ：１〜３％、 Ｃｒ ： １０．１〜２０％、 Ｎｂ：０．２〜５係、 を含有し、さらに、 Ｎｉ：０．５〜１０係、 ｃ ｏ ： ０．５〜１０％、 のうちの１種または２種を含有し、残りがＦｅと不可避
不純物からなる組成（埋土重量％）を有し、かつ理論密
度比：９０％以上をもつと共に、素地中に平均粒径：３
〜５０μｍの炭化物粒子が均一に分散した組織をもつこ
とを特徴とする耐摩耗性を有するＦｅ基焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11062378A JPS5940217B2 (ja) | 1978-09-11 | 1978-09-11 | 耐摩耗性を有するＦｅ基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11062378A JPS5940217B2 (ja) | 1978-09-11 | 1978-09-11 | 耐摩耗性を有するＦｅ基焼結合金 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10138084A Division JPH0233784B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | Taimamoseiojusurufekishoketsugokin |
| JP10138184A Division JPS59229466A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | 内燃機関の摺動部材用Ｆｅ基焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5538938A JPS5538938A (en) | 1980-03-18 |
| JPS5940217B2 true JPS5940217B2 (ja) | 1984-09-28 |
Family
ID=14540471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11062378A Expired JPS5940217B2 (ja) | 1978-09-11 | 1978-09-11 | 耐摩耗性を有するＦｅ基焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940217B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63162706U (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-24 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6034626B2 (ja) * | 1980-12-24 | 1985-08-09 | 日立粉末冶金株式会社 | 内燃機関の動弁機構部材 |
| JPS6034624B2 (ja) * | 1980-12-24 | 1985-08-09 | 日立粉末冶金株式会社 | 内燃機関の動弁機構部材 |
| JPS6034623B2 (ja) * | 1980-12-24 | 1985-08-09 | 日立粉末冶金株式会社 | 内燃機関の動弁機構部材 |
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| JPS6452046A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-28 | Mitsubishi Metal Corp | Carbide dispersed type fe-base sintered alloy for sliding member having excellent wear resistance |
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1978
- 1978-09-11 JP JP11062378A patent/JPS5940217B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63162706U (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-24 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5538938A (en) | 1980-03-18 |
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