JPS609587B2 - 耐摩耗性焼結合金 - Google Patents
耐摩耗性焼結合金Info
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- JPS609587B2 JPS609587B2 JP53076107A JP7610778A JPS609587B2 JP S609587 B2 JPS609587 B2 JP S609587B2 JP 53076107 A JP53076107 A JP 53076107A JP 7610778 A JP7610778 A JP 7610778A JP S609587 B2 JPS609587 B2 JP S609587B2
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- Japan
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- wear
- alloy
- iron
- present
- sintered alloy
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/36—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.7% by weight of carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、比較的高面圧で使用される摺動部で優れた耐
摩耗性を示す鉄系焼結合金に関するものである。
摩耗性を示す鉄系焼結合金に関するものである。
従来、機械構成部品のうち比較的局面圧で使用される摺
敷部分においては、一般に安定した潤滑油皮膜が得難い
ため、部品構成材料に対し高い耐摩耗性及び耐ピッチン
グ性が要求されている。
敷部分においては、一般に安定した潤滑油皮膜が得難い
ため、部品構成材料に対し高い耐摩耗性及び耐ピッチン
グ性が要求されている。
該材料として現在では硬さが高い焼入れ鋼やチル鋳鉄も
しくは硬質クロムメッキや軟窒化処理鋼等の表面処理材
料等が使用されているが、これらの材料は必ずしも充分
ではなく、摩耗やピッチング等のトラブルが生じている
ものが少なくない。また一方で、自動車部品においては
近年ますます高性能化、長寿命化の要求が大きく、特に
これらの部品の性能向上が強く望まれている。鉄系暁結
合金は一般に耐摩耗性が優れているとされており、これ
らは部品構成材料として比較的低面圧の部分には有利に
使用されている。しかしながら、高面圧部分に適用する
と、塚結合金が一般に多くの気孔を有しているため、.
潤滑油が糠給材料の気孔中に逃げてしまい安定した油膜
が得られず、その材料強度も低いので高圧面による座屈
や陥没現象が生じ易いし、また表面部の局部的疲労現象
であるピッチングが生じ易い等の不具合が生じる。この
ため高面圧部分での鉄系焼結合金の使用例はほとんどな
かった。本発明者等は、鉄系焼結合金のこれらの欠点を
改良すべく種々検討を重ねた結果、高密度、高硬度を有
し上記のような欠点をすべて解消した鉄系焼結合金で、
なおかつ析出炭化物の形状分布をも改良され、自らの耐
摩耗性耐ピッチング性は勿論、相手材の摩耗についても
良好な効果を示す本発明暁結合金を完成した。
しくは硬質クロムメッキや軟窒化処理鋼等の表面処理材
料等が使用されているが、これらの材料は必ずしも充分
ではなく、摩耗やピッチング等のトラブルが生じている
ものが少なくない。また一方で、自動車部品においては
近年ますます高性能化、長寿命化の要求が大きく、特に
これらの部品の性能向上が強く望まれている。鉄系暁結
合金は一般に耐摩耗性が優れているとされており、これ
らは部品構成材料として比較的低面圧の部分には有利に
使用されている。しかしながら、高面圧部分に適用する
と、塚結合金が一般に多くの気孔を有しているため、.
潤滑油が糠給材料の気孔中に逃げてしまい安定した油膜
が得られず、その材料強度も低いので高圧面による座屈
や陥没現象が生じ易いし、また表面部の局部的疲労現象
であるピッチングが生じ易い等の不具合が生じる。この
ため高面圧部分での鉄系焼結合金の使用例はほとんどな
かった。本発明者等は、鉄系焼結合金のこれらの欠点を
改良すべく種々検討を重ねた結果、高密度、高硬度を有
し上記のような欠点をすべて解消した鉄系焼結合金で、
なおかつ析出炭化物の形状分布をも改良され、自らの耐
摩耗性耐ピッチング性は勿論、相手材の摩耗についても
良好な効果を示す本発明暁結合金を完成した。
本発明による焼結合金は重量比でCr:15〜25%,
Mo:0〜3%,Cu:1〜5%,P:0.3〜0.8
%,C:2.0〜4.0%残部Feおよび通常の鉄系暁
結合金に含まれる2%以下の不純物よりなり、密度7.
3夕/例以上、硬さ(ピッカース硬さHv)400〜7
00を有することを特徴とする高密度高硬度鉄系暁結合
金である。
Mo:0〜3%,Cu:1〜5%,P:0.3〜0.8
%,C:2.0〜4.0%残部Feおよび通常の鉄系暁
結合金に含まれる2%以下の不純物よりなり、密度7.
3夕/例以上、硬さ(ピッカース硬さHv)400〜7
00を有することを特徴とする高密度高硬度鉄系暁結合
金である。
この本発明焼結合金は、第1図の顕微鏡組織(40ぴ苔
)の1例で示すように強固はFe−Cr−(Mo)−C
u−P−C系(Q相÷す相)マトリックス中に、非常に
硬く、微細粒状の(Fe,Cr)7C3もしくは(Fe
,Cr,Mo)7C3等の複合炭化物を均一に分布させ
たものである。この本発明暁結合金は、通常の鉄系競結
合金とほぼ同一の製法によりト上記の如き高密度高硬度
を有する焼結合金として得ることができ、その摩耗試験
の結果もきわめて良好である。以下実施例により、本発
明をより詳細に説明する。
)の1例で示すように強固はFe−Cr−(Mo)−C
u−P−C系(Q相÷す相)マトリックス中に、非常に
硬く、微細粒状の(Fe,Cr)7C3もしくは(Fe
,Cr,Mo)7C3等の複合炭化物を均一に分布させ
たものである。この本発明暁結合金は、通常の鉄系競結
合金とほぼ同一の製法によりト上記の如き高密度高硬度
を有する焼結合金として得ることができ、その摩耗試験
の結果もきわめて良好である。以下実施例により、本発
明をより詳細に説明する。
Z実施例 1重量
比でCr:17%,Mo;1%,Cu:2%,P:0.
5%C:2.5%、残部Fe及び通常の鉄系焼結合金に
含まれる2%以下の不純物より成る合金組成から炭素【
C}を除いた組成を有する100メッシュ以下の噴霧合
金粉末を製造し、これに炭素源としての鱗片状天然黒鉛
粉末および潤滑剤としてステアリソ酸亜鉛粉末を添加し
、混合機を用いて均一に混合する。
比でCr:17%,Mo;1%,Cu:2%,P:0.
5%C:2.5%、残部Fe及び通常の鉄系焼結合金に
含まれる2%以下の不純物より成る合金組成から炭素【
C}を除いた組成を有する100メッシュ以下の噴霧合
金粉末を製造し、これに炭素源としての鱗片状天然黒鉛
粉末および潤滑剤としてステアリソ酸亜鉛粉末を添加し
、混合機を用いて均一に混合する。
その後、金型中で6.5ton/洲の加圧力により上記
噂霧合金粉末をプレス成形して密度6.2〜6.4夕/
嫌の成形体となし、この成形体を分解アンモニアガス雰
囲気中(N2十日2)で1100〜1200午○×60
分加熱焼給を行ない、まったく通常の鉄系焼結合金と同
様にして本発明による焼結合金を得る。得られた暁結合
金の密度及び硬さを測定し「 またこれらに摩耗試験を
行ってパット摩耗量及びカム摩耗量を求める。この摩耗
試験は得られた本発明による暁結合金で0.日,C.(
オーバーヘッドカム)動弁機構を有する排気量2200
ccのディーゼルエンジンの第3図に示すようなロッカ
ーアームパッド亀を製作し、これをロッカーアーム20
にロー付して合金チル鋳鉄製カム3との組合せで実機運
転して行なった。この実機運転はエンジン単体で行ない
、4,40仇.p.m×全負荷×5■時間十2り00仇
.p.m×無負荷×15畑時間のサィクルパ夕−ンを5
回合計1,000時間の試験として行な夕し、ト摩耗量
はパッド、カムともに最大摩耗深さを測定した。以下ト
実施例1と同様にして合金組成の異なる本発明及び従来
の焼結合金を製作し、同機に密度及び硬さの測定及び摩
耗試験を行った。
噂霧合金粉末をプレス成形して密度6.2〜6.4夕/
嫌の成形体となし、この成形体を分解アンモニアガス雰
囲気中(N2十日2)で1100〜1200午○×60
分加熱焼給を行ない、まったく通常の鉄系焼結合金と同
様にして本発明による焼結合金を得る。得られた暁結合
金の密度及び硬さを測定し「 またこれらに摩耗試験を
行ってパット摩耗量及びカム摩耗量を求める。この摩耗
試験は得られた本発明による暁結合金で0.日,C.(
オーバーヘッドカム)動弁機構を有する排気量2200
ccのディーゼルエンジンの第3図に示すようなロッカ
ーアームパッド亀を製作し、これをロッカーアーム20
にロー付して合金チル鋳鉄製カム3との組合せで実機運
転して行なった。この実機運転はエンジン単体で行ない
、4,40仇.p.m×全負荷×5■時間十2り00仇
.p.m×無負荷×15畑時間のサィクルパ夕−ンを5
回合計1,000時間の試験として行な夕し、ト摩耗量
はパッド、カムともに最大摩耗深さを測定した。以下ト
実施例1と同様にして合金組成の異なる本発明及び従来
の焼結合金を製作し、同機に密度及び硬さの測定及び摩
耗試験を行った。
これらの0実施例及び比較例における合金組成、密度と
硬さも並びに摩耗試験結果を、上述した実施例1の結果
をも含めて以下の表にまとめた。表 尚、比較例4の鉄系焼結合金も本発明暁結合金と同じ製
法で得たものであるが、比較例3の競結合金は原料粉末
に市販のSUS434粉末(Fe−17%Cr−1%M
o)、電解鋼粉、および鱗片状天然黒鉛粉末を混合して
製造したもので、製造工程は本夕発明焼結合金と同じで
ある。
硬さも並びに摩耗試験結果を、上述した実施例1の結果
をも含めて以下の表にまとめた。表 尚、比較例4の鉄系焼結合金も本発明暁結合金と同じ製
法で得たものであるが、比較例3の競結合金は原料粉末
に市販のSUS434粉末(Fe−17%Cr−1%M
o)、電解鋼粉、および鱗片状天然黒鉛粉末を混合して
製造したもので、製造工程は本夕発明焼結合金と同じで
ある。
また比較例1は従来の合金SCr2を焼き入れ焼きもど
したものの表面に硬質クロムメッキを施したものである
。上記結果からわかるように「 この摩耗試験にはディ
ーゼジルンジソを使用したため、試験中に燃Z焼ガス中
の微細なスズが潤滑油中に混入し、このためきわめて巌
しい摩耗試験となり従来一般にロッカーアームに使用さ
れている硬質クロムメッキでも著しい摩耗が発生したに
もかかわらず、本発明暁結合金では強固な(Q+y)相
よりなるマトZリックス中に微細な粒状の炭化物を均一
に分布させたことによって、良好な耐摩耗性を有してい
るため、バット、カムともにきわめて有利な結果を示し
ており、相手材料をも摩耗させない効果がある。
したものの表面に硬質クロムメッキを施したものである
。上記結果からわかるように「 この摩耗試験にはディ
ーゼジルンジソを使用したため、試験中に燃Z焼ガス中
の微細なスズが潤滑油中に混入し、このためきわめて巌
しい摩耗試験となり従来一般にロッカーアームに使用さ
れている硬質クロムメッキでも著しい摩耗が発生したに
もかかわらず、本発明暁結合金では強固な(Q+y)相
よりなるマトZリックス中に微細な粒状の炭化物を均一
に分布させたことによって、良好な耐摩耗性を有してい
るため、バット、カムともにきわめて有利な結果を示し
ており、相手材料をも摩耗させない効果がある。
また密度及び硬度についても本発明焼結合金2は高密度
(7.3夕/地以上)高硬度(ピッカース硬さ400〜
700)であり、高面圧に耐える材料強度を有している
。以下に本発明合金における各成分元素の使用目的及び
限定の理由について説明する。
(7.3夕/地以上)高硬度(ピッカース硬さ400〜
700)であり、高面圧に耐える材料強度を有している
。以下に本発明合金における各成分元素の使用目的及び
限定の理由について説明する。
2Pは一般的にもFe系暁結合金の焼結を促
進する事が知られているが本発明暁結合金中では著しい
効果を示している。実施例にも示した如く、1100〜
1200こ0の一般的な暁給温度でこのような高密度焼
結体が得られるのはPの効果によるもの3で、Pを添加
しない比較例3では6.3夕/あという低密度であった
。このようなPの効果は0.3%以上で顕著であるが0
.8%で充分であるので0.3〜0.8%とした。Cは
その1部がCr,Moと化合し、(Fe,Cr)7C3
や(Fe,Cr,Mo)7C3等の複合炭化物を形成し
て耐摩耗性を向上させ又その残部はマトリックスの硬さ
や強さを上昇させる有効な元素としてその効力を発揮す
る。
進する事が知られているが本発明暁結合金中では著しい
効果を示している。実施例にも示した如く、1100〜
1200こ0の一般的な暁給温度でこのような高密度焼
結体が得られるのはPの効果によるもの3で、Pを添加
しない比較例3では6.3夕/あという低密度であった
。このようなPの効果は0.3%以上で顕著であるが0
.8%で充分であるので0.3〜0.8%とした。Cは
その1部がCr,Moと化合し、(Fe,Cr)7C3
や(Fe,Cr,Mo)7C3等の複合炭化物を形成し
て耐摩耗性を向上させ又その残部はマトリックスの硬さ
や強さを上昇させる有効な元素としてその効力を発揮す
る。
本発明暁結合金においては2%以下のCでは材料の硬さ
、および炭化物の量が不足するので、局面圧で十分な耐
摩耗性を得るには2%以上が必要である。しかし4%以
上では炭化物粒子が成長し相手材料を摩耗させるため4
%未満が好ましい。Crは一部マトリックス中に固熔析
出しマトリックスを強化するが、大半はCと結合して炭
化物粒子を形成する。
、および炭化物の量が不足するので、局面圧で十分な耐
摩耗性を得るには2%以上が必要である。しかし4%以
上では炭化物粒子が成長し相手材料を摩耗させるため4
%未満が好ましい。Crは一部マトリックス中に固熔析
出しマトリックスを強化するが、大半はCと結合して炭
化物粒子を形成する。
15%未満ではCr量に対するC量が多くなり、炭化物
粒子が大きくなるため好ましくないので15%以上とし
た。
粒子が大きくなるため好ましくないので15%以上とし
た。
またCr量は多い程有効であるが25%以上では増加の
効果は少なくなり、しかも原料粉末中にFe−Cr系の
y相が多くなって粉末成形が困難となるため25%以下
とした。MoもCrと同様にマトリックスを強化しかつ
炭化物を形成して一般に耐摩耗性に有効な元素とされて
いるが、本発明焼結合金はCr量が非常に多く十分な耐
摩耗性を有しているのでMoによるこの効果は大きくな
い。
効果は少なくなり、しかも原料粉末中にFe−Cr系の
y相が多くなって粉末成形が困難となるため25%以下
とした。MoもCrと同様にマトリックスを強化しかつ
炭化物を形成して一般に耐摩耗性に有効な元素とされて
いるが、本発明焼結合金はCr量が非常に多く十分な耐
摩耗性を有しているのでMoによるこの効果は大きくな
い。
しかし、Moを本発明暁結合金に添加すると、炭化物は
(Fe,Cr,Mo)7C3が大半となり、形状がより
球状化し相手材の摩耗がより少なくなる効果を有してい
る。Moはこのような相手材攻撃性の改良に有効である
が、3%以上になるとマトリックスの結晶粒界にネット
ワーク状の炭化物を形成し耐ピッチング性が低下するた
め、3%以下でなくてはならない。Cuは通常の鉄系晩
結合金の場合と同様に、暁緒後の冷却中にマトリックス
中に微細に析出し該合金を強化する効果も有しているが
、本発明暁結合金中における最も重要な効果は炭化物を
微細化、球状化する点である。
(Fe,Cr,Mo)7C3が大半となり、形状がより
球状化し相手材の摩耗がより少なくなる効果を有してい
る。Moはこのような相手材攻撃性の改良に有効である
が、3%以上になるとマトリックスの結晶粒界にネット
ワーク状の炭化物を形成し耐ピッチング性が低下するた
め、3%以下でなくてはならない。Cuは通常の鉄系晩
結合金の場合と同様に、暁緒後の冷却中にマトリックス
中に微細に析出し該合金を強化する効果も有しているが
、本発明暁結合金中における最も重要な効果は炭化物を
微細化、球状化する点である。
第1図は本発明実施例1の暁結合金、第2図は比較例4
の顕微鏡写真であるが、両者の炭化物の形状は著しく異
なり、表中に示した如くカムの摩耗に著しい差が生じて
おり、Cu効果はきわめて大きいことがわかる。このC
uは1%以上で明らかな効果を示すが、5%以上になる
と逆にマトリックスの結晶粒界を弱くし、耐ピッチング
性を低下させる。以上のように、本発明による組成を用
いた鉄系競結合金はへ機械構成部品として比較的高面圧
で使用される摺動部に適用しても、その高密、蔦硬度及
び耐摩耗性によって従来からのトラブルが全て解消され
、良好に作用するので、今日望まれている自動車等の高
性能化及び長寿命化に対し、大いに有利である。
の顕微鏡写真であるが、両者の炭化物の形状は著しく異
なり、表中に示した如くカムの摩耗に著しい差が生じて
おり、Cu効果はきわめて大きいことがわかる。このC
uは1%以上で明らかな効果を示すが、5%以上になる
と逆にマトリックスの結晶粒界を弱くし、耐ピッチング
性を低下させる。以上のように、本発明による組成を用
いた鉄系競結合金はへ機械構成部品として比較的高面圧
で使用される摺動部に適用しても、その高密、蔦硬度及
び耐摩耗性によって従来からのトラブルが全て解消され
、良好に作用するので、今日望まれている自動車等の高
性能化及び長寿命化に対し、大いに有利である。
また本発明糠結合金は、特に適している内燃機関のカム
、ロッカーアームパッド、バルブリフターやバルブチッ
プ等高面圧がかかる摩耗部の他、一般的な耐摩耗性材料
としても使用できる等、応用範囲も広く、工業的にきわ
めて価値のあるものである。
、ロッカーアームパッド、バルブリフターやバルブチッ
プ等高面圧がかかる摩耗部の他、一般的な耐摩耗性材料
としても使用できる等、応用範囲も広く、工業的にきわ
めて価値のあるものである。
第1図は本発明焼結合金(実施例1)の顕微鏡組織写真
(40M音)「第2図は従来の暁結合金(比鮫例4)の
顕微鏡組織写真(40び音)、第3図は摩耗試験を説明
するための側面図を示す。 図中、1……。 ツカーパツド、2……ロッカーアーム、3……カムを表
わす。第7図 第2図 第3図
(40M音)「第2図は従来の暁結合金(比鮫例4)の
顕微鏡組織写真(40び音)、第3図は摩耗試験を説明
するための側面図を示す。 図中、1……。 ツカーパツド、2……ロッカーアーム、3……カムを表
わす。第7図 第2図 第3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量比でクロム(Cr):15〜25%、銅(Cu
):1〜5%、燐(P):0.3〜0.8%、炭素(C
):2.0〜4.0%、残部鉄おび2%以下の不純物よ
りなる金属粉末を密度7.3g/cm^3以上に焼結し
たことを特徴とする耐摩耗性鉄系焼結合金。 2 重量比でクロム(Cr):15〜25%、モリブデ
ン(Mo):3%以下、銅(Cu):1〜5%、燐(P
):0.3〜0.8%、炭素(C):2.0〜4.0%
、残部鉄および2%以下の不純物よりなる金属粉末を密
度7.3g/cm^3以上に焼結したことを特徴とする
耐摩耗性鉄系焼結合金。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53076107A JPS609587B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | 耐摩耗性焼結合金 |
US05/960,637 US4268309A (en) | 1978-06-23 | 1978-11-14 | Wear-resisting sintered alloy |
DE2851100A DE2851100C3 (de) | 1978-06-23 | 1978-11-25 | Verschleißfeste Sinterlegierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53076107A JPS609587B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | 耐摩耗性焼結合金 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20499386A Division JPS62124258A (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 耐摩耗性鉄系焼結合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS552777A JPS552777A (en) | 1980-01-10 |
JPS609587B2 true JPS609587B2 (ja) | 1985-03-11 |
Family
ID=13595662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53076107A Expired JPS609587B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | 耐摩耗性焼結合金 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4268309A (ja) |
JP (1) | JPS609587B2 (ja) |
DE (1) | DE2851100C3 (ja) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55145151A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-12 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Wear resistant sintered alloy material for internal combustion engine |
JPS5918463B2 (ja) * | 1980-03-04 | 1984-04-27 | トヨタ自動車株式会社 | 耐摩耗性焼結合金およびその製法 |
JPS583902A (ja) * | 1981-07-01 | 1983-01-10 | Toyota Motor Corp | カムシヤフトの製造法 |
JPS5822358A (ja) * | 1981-07-30 | 1983-02-09 | Mitsubishi Metal Corp | 燃料供給ポンプの構造部材用Fe基焼結合金 |
JPS5837158A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-04 | Toyota Motor Corp | 耐摩耗性焼結合金 |
JPS5916952A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性にすぐれたFe基焼結材料 |
JPS6070163A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-20 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 耐摩耗性焼結合金部材 |
JPS60228656A (ja) * | 1984-04-10 | 1985-11-13 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 鉄系焼結耐摩耗性材料とその製造法 |
JPS61243156A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-29 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 耐摩耗性鉄系焼結合金およびその製造方法 |
JPH066780B2 (ja) * | 1986-01-21 | 1994-01-26 | 株式会社リケン | カムノーズとロッカーパッドの組合せ |
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