DE102012018964B4

DE102012018964B4 - Auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102012018964B4
Application number: DE102012018964.8A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Fukae; Hideaki Kawata; Hidekazu Tokushima
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: GB2509393A; DE102012018964A1; GB2495209A; GB201217157D0; JP2013076152A; GB2495209B; JP5773267B2; CN103031499A; KR20130035912A; CN103031499B; GB201321669D0; US9637811B2; KR101460858B1; US20130084203A1; GB2509393B

Abstract

Auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper, bestehend in Massen-% aus 0,1 bis 10% Cu, 0,2 bis 2,0 C, 0,03 bis 0,9 Mn, 0,52 bis 6,54% S und den Rest Fe, sowie nicht vermeidbaren Verunreinigungen, wobei der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper die folgende erste Gleichung, in welcher [S%] Massen-% von S und [Mn%] Massen-% von Mn in der Gesamtzusammensetzung bedeuten, erfüllt, und der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper ein metallisches Gefüge aufweist, in welchem Poren und Sulfidpartikel in einer Matrix ausgeschieden und dispergiert sind, welche ein Martensitgefüge mit einem Bereichsanteil im Querschnitt von nicht weniger als 50% enthält, und die Sulfidpartikel bezüglich der Matrix mit 3 bis 30 Volumen-% dispergiert sind, und die erste Gleichung lautet [S%] = 0,6 × [Mn%] + 0,5 bis 6,0.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Vorliegende Erfindung betrifft einen auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei welchem ein pulvermetallurgisches Verfahren verwendet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper, welcher eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Gleiteigenschaften bei hohem Flächendrücken aufweist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Stand der Technik
Bei Gleitkörpern mit Gleitoberflächen, auf welche hohe Oberflächendrücke einwirken, wie beispielsweise Antriebsteile und Gleitstücke von Fahrzeugen, Maschinenwerkzeugen oder industriellen Maschinen und dergleichen, wird ein Kohlenstoffstahl, der gestanzt, gehärtet und getempert wurde, oder eine Sinterlegierung verwendet. Da speziell Sinterlegierungen selbstschmierende Eigenschaften durch eingedrungenes Schmieröl aufweisen, haben sie einen hohen Widerstand gegen Festfressen und hohen Abriebswiderstand und werden daher in großem Umfang verwendet. Ein Gleitkörper aus einer derartigen Sinterlegierung ist beispielsweise für ein Lager in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 11-117940 beschrieben. Das Lager hat eine Gleitfläche, welche mit einer Sinterlegierungsschicht auf Eisen-Basis, bestehend aus 10 bis 30 Gew.-% Cu und den Rest Fe, ausgestattet ist.
Ferner ist eine Sinterlegierung auf Eisen-Basis für einen Gleitkörper in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2009-155696 beschrieben. Die Sinterlegierung auf Eisen-Basis besteht in Massen-% aus 0,6 bis 1,2% C, 3,5 bis 9,0% Cu, 0,6 bis 2,2% Mn, 0,4 bis 1,3% S und den Rest Fe sowie nicht vermeidbaren Verunreinigungen. Die Sinterlegierung auf Eisen-Basis besitzt ein Gefüge, in welchem 1,0 bis 3,5 Massen-% MnS-Phase und wenigstens eine von einer freien Cu-Phase und einer freien Cu-Fe-Legierungsphase in einer Martensitmatrix dispergiert sind.
Da die Kosten für Kupfermetall in den zurückliegenden Jahren angestiegen sind, verursacht die Technik, bei welcher 10 bis 30 Gewichts-% Cu verwendet werden, wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 11-117940 beschrieben ist, hohe Kosten bei der Produktion und ist daher nicht praktikabel. Ferner besitzt Cu einen niedrigen Schmelzpunkt und daraus entsteht eine Flüssigphase beim Sintern. Wenn daher der Anteil von Cu groß ist, ergibt sich eine große Änderung der Materialabmessungen am Gleitkörper vor und nach der Sinterung. In diesem Fall ist daher eine mechanische Nachbearbeitung erforderlich um die notwendige Genauigkeit zu erreichen. Dies erhöht ebenfalls die Herstellungskosten.
Wenn Cu einer Sinterlegierung zugesetzt wird, ist in der Matrix eine weiche Cu-Phase oder eine weiche Cu-Legierungsphase dispergiert. Der Grad an Abriebsvermögen bezüglich eines Gegenstücks ist daher verringert und die Anpassung an das Gegenstück wird verbessert, weil die Sinterlegierung entsprechend verformbar ist. Wenn hingegen der Anteil an Cu gering ist, wird die Verschleißfestigkeit verringert und der Grad an Abriebsvermögen gegenüber einem Gegenstück wird vergrößert. Darüber hinaus entstehen Geräusche, wenn das Schmieröl unzureichend ist.
Im Hinblick darauf ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2009-155696 1,0 bis 3,5 Massen-% MnS-Phase dispergiert. Damit ist die Verringerung der Verschleißfestigkeit und die Erhöhung des Abriebsvermögens gegenüber einem Gegenstück aufgrund des verringerten Anteils an Cu vermieden. Die MnS-Phase wird jedoch durch Zugabe von MnS-Pulver zum Ausgangspulver erzeugt, wobei sie ein niedriges Haftvermögen an der Matrix aufweist und während des Gleitens abblättern kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf diese Gegebenheiten ist es Aufgabe der Erfindung, einen auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen. Bei diesem auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper ist der Anteil an Cu verringert, sodass die Herstellungskosten niedrig sind und Sulfide mit einem hohen Haftvermögen an einer Matrix dispergiert sind.
Durch die Erfindung wird ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper geschaffen, bestehend in Massen-% aus 0,1 bis 10% Cu, 0,2 bis 2,0% C, 0,03 bis 0,9% Mn, 0,52 bis 6,54% S und den Rest Fe sowie unvermeidbaren Verunreinigungen. Der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper erfüllt die folgende erste Gleichung, in welcher [S%] Massen-% von S und [Mn%] Massen-% von Mn in der Gesamtzusammensetzung bedeuten. Der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper besitzt ein metallisches Gefüge, in welchem Poren und Sulfid-Partikel in einer Matrix ausgeschieden und dispergiert sind, welche ein Martensitgefüge von nicht weniger als 50% Flächenanteil im Querschnitt aufweist. Die Sulfid-Partikel sind mit 3 bis 30 Volumen-% bezüglich der Matrix dispergiert.
Erste Gleichung

[S%] = 0,6 × [Mn%] + 0,5 bis 6,0

Durch die Erfindung wird ferner ein Herstellungsverfahren für einen auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper geschaffen, wobei das Herstellungsverfahren das Zubereiten von Eisenpulver, von Kupferpulver, von Grafitpulver und wenigstens einem Sulfidpulver aus Eisensulfidpulver und Kupfersulfidpulver beinhaltet. Das Eisenpulver besteht aus 0,03 bis 1,0 Massen-% Mn und den Rest Fe sowie unvermeidbaren Verunreinigungen. Das Verfahren beinhaltet ferner die Zubereitung eines Ausgangspulvers durch Mischen des Kupferpulvers, des Grafitpulvers und des Sulfidpulvers mit dem Eisenpulver, sodass es zusammengesetzt ist in Massen-% aus 0,1 bis 10% Cu, 0,2 bis 2,0% C, 0,03 bis 0,9% Mn, 0,52 bis 6,54% S und den Rest Fe sowie unvermeidbaren Verunreinigungen. Das Verfahren beinhaltet ferner Verdichten des Ausgangspulvers zu einem Grünling mit vorbestimmter Gestalt, Sinterung des Grünlings bei einer Temperatur von 1000 bis 1200°C und Abschreckhärten sowie Temperung des gesinterten Presslings.
Im Folgenden werden die Gründe für die numerischen Werte beim auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper und seiner Herstellung in Verbindung mit den erzielten Eigenschaften beschrieben. Ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper gemäß der Erfindung enthält Fe als Hauptbestandteil. Das metallische Gefüge enthält Poren und eine Matrix auf Eisen-Basis (Eisenlegierungsmatrix), in welcher Sulfidpartikel ausgeschieden und dispergiert sind. Die Matrix auf Eisen-Basis wird gebildet von wenigstens einem Pulver aus Eisenpulver und Eisenlegierungspulver. Die Poren werden aufgrund des pulvermetallurgischen Verfahrens erzeugt und sind so ausgebildet, dass Zwischenräume zwischen den Ausgangspulverpartikeln gebildet werden, wenn das Ausgangspulver verdichtet wird. Die Zwischenräume verbleiben als Poren in der Matrix auf Eisen-Basis, welche durch Verbinden der Ausgangspulverpartikel gebildet wird.
Im Allgemeinen enthält ein Eisenpulver etwa 0,03 bis 1,0 Massen-% Mn als unvermeidbare Verunreinigung aufgrund des Herstellungsverfahrens. Natürlicherweise enthält die Matrix auf Eisen-Basis somit einen geringen Anteil an Mn als unvermeidbare Verunreinigung. Demzufolge werden durch Zugabe von S Sulfidpartikel wie Mangansulfide und dergleichen in der Matrix als festes Schmiermittel ausgeschieden. Diese Mangansulfide scheiden sich in feiner Form aus und verbessern die mechanische Bearbeitbarkeit; jedoch sind sie in einem zu geringem Anteil vorhanden, um die Gleiteigenschaften wesentlich zu verbessern. Im Hinblick darauf wird bei der Erfindung nicht nur der Anteil an S für die Reaktion mit dem geringen Anteil von Mn, welche in der Matrix vorhanden ist, zugegeben, sondern es wird ein zusätzlicher Anteil an S zugegeben, sodass Eisensulfide durch Kombination des zusätzlich zugegebenen S mit Fe der Hauptkomponente gebildet werden.
Im Allgemeinen formt ein Element mit größerer Differenz der Elektronegativität von S Sulfide leichter. Gemäß den von Pauling vorgeschlagenen Werten der Elektronegativität sind diese für S bei 2,58, für Mn bei 1,55, für Cr bei 1,66, für Fe bei 1,83, für Cu bei 1,90, für Ni bei 1,91 und für Mo bei 2,16, wobei Sulfide gebildet werden mit Mn, Cr, Fe, Cu, Ni oder Mo in dieser bevorzugten Reihenfolge. Wenn demzufolge S in einem größeren Anteil zugegeben wird als der Anteil von S, welcher mit dem vollständigen im Eisenpulver enthaltenen Anteil von Mn reagiert und MnS erzeugt, reagiert S mit dem geringen Anteil an Mn und ferner mit Fe der Hauptkomponenten. Demzufolge werden nicht nur Mangansulfide sondern auch Eisensulfide ausgeschieden. Die in der Matrix ausgeschiedenen Sulfide sind hauptsächlich Eisensulfide, welche aus Fe der Hauptkomponente entstanden sind und ein Teil des Sulfidanteils sind Mangansulfide, welche aus dem Mn der unvermeidlichen Verunreinigung entstanden ist.
Die Eisensulfide sind Sulfidpartikel mit Partikelgrößen, welche als festes Schmiermittel geeignet sind zur Verbesserung der Gleiteigenschaften. Die Eisensulfide werden gebildet durch Kombination von S mit Fe der Hauptkomponenten in der Matrix und sind daher gleichförmig in der Matrix verteilt. Um die Erzeugung von Sulfiden, welche hauptsächlich aus Eisensulfiden gebildet sind, zu gewährleisten wird Cr für die Verfestigung der Matrix auf Eisen-Basis nicht verwendet, weil der Wert der Elektronegativität von Cr größer ist als der von Fe.
Wie oben erläutert, wird bei der Erfindung S in einer Menge zur Kombination mit dem in der Matrix enthaltenen Mn zugegeben und ferner wird S zugegeben in dem Ausmaß, dass Sulfide durch Kombination mit Fe der Hauptkomponente in der Matrix ausscheiden. Wenn der Anteil an Sulfidpartikeln, welche in der Matrix dispergiert sind, geringer ist als 3 Volumen-%, wird kein ausreichender Schmiermitteleffekt erreicht und die Gleiteigenschaften werden verringert. Wenn andererseits der Anteil der Sulfidpartikel größer als 30 Volumen-% ist, ist der Anteil an Sulfiden bezüglich der Matrix überhöht, wodurch die Festigkeit des auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers verringert wird. Demzufolge wird der Anteil an Sulfidpartikeln in der Matrix auf 3 bis 30 Volumen-% bezüglich der Matrix festgelegt.
Um diesen Anteil an Sulfiden zu erhalten, ist es erforderlich, den Gehalt an S in der Gesamtzusammensetzung so festzulegen, dass die folgende erste Gleichung erfüllt wird. In dieser bedeuten [S%] Massen-% von S und [Mn%] Massen-% von Mn in der Gesamtzusammensetzung. In der ersten Gleichung bedeutet der erste Term '06 × [Mn%]' auf der rechten Seite den Gehalt an S, welcher erforderlich ist, um die Mangansulfide zu bilden, welche durch Kombination mit dem als unvermeidbare Verunreinigung enthaltenen geringen Gehalt an Mn entstehen. Der zweite Term '05 bis 6,0' auf der rechten Seite der Gleichung bedeutet den zusätzlichen Gehalt S(Massen-%). Wenn dieser zusätzliche Gehalt an S geringer ist als 0,5 Massen-% erreicht man den vorbestimmten Anteil an Sulfidpartikeln nicht. Wenn jedoch der zusätzliche Gehalt an S größer als 6,0 Massen-% ist, werden Sulfidpartikel im Überschuss ausgeschieden.
Erste Gleichung

[S%] = 0,6 × [Mn%] + 0,5 bis 6,0

Die Mangansulfide werden in feiner Form in der Matrix auf Eisen-Basis ausgeschieden und verbessern die Bearbeitbarkeit. Die Gleiteigenschaften werden jedoch nicht wesentlich verbessert. Wenn der Gehalt an Mn in der Gesamtzusammensetzung groß ist, ist ein größerer Gehalt an S erforderlich, wie sich aus der ersten Gleichung ergibt. Da S mit Fe reagiert und eine eutektische Phase bildet, wenn ein erhöhter Gehalt an S vorhanden ist, verliert der Grünling während der Sinterung seine Gestalt. Demzufolge ist der Gehalt an Mn vorzugsweise geringer im Hinblick auf die Gleiteigenschaften und die Sintereigenschaften. Insbesondere wird der Gehalt an Mn so festgelegt, dass er nicht mehr als 0,9 Massen-% beträgt. Es ist beispielsweise ein hochverpressbares Eisenpulver im Handel erhältlich. In diesem Eisenpulver ist der Gehalt an Mn auf nicht mehr als 0,1 Massen-% verringert, sodass die Verdichtungsfähigkeit des Eisenpulvers verbessert ist. Vorzugsweise wird ein derartiges Eisenpulver verwendet, da der Wert von [Mn%] auf nicht mehr als 0,1 verringert werden kann.
S kann in Form von metallischen Sulfidpulvern, beispielsweise als Eisensulfidpulver, Kupfersulfidpulver, Nickelsulfidpulver, Molybdändisulfidpulver oder dergleichen, zugegeben werden, wobei wenigstens eine Art dieser Sulfidpulver verwendet wird. Wenn S in Form von metallischem Sulfidpulver oder dergleichen dem Ausgangspulver zugefügt wird, erfolgt beim Sintern eine Zersetzung des metallischen Sulfidpulvers, sodass atomares S entsteht. Atomares S verbindet sich mit Fe die metallischen Sulfidpulverpartikel umschließend und es entsteht FeS. FeS in Form von Eisensulfidpulver und FeS, welches durch die Zersetzung der metallischen Sulfide entstanden ist, reagiert mit Fe des Hauptbestandteils und erzeugt eutektische flüssige Phasen. Es ergibt sich daher ein Flüssigphasen-Sintern und zwischen den Pulverpartikeln wird Halswachstum beschleunigt. Ferner diffundiert S gleichförmig aus der eutektischen flüssigen Phase in die Matrix auf Eisen-Basis, wobei Sulfidpartikel gleichförmig aus der Matrix ausgeschieden werden.
Aufgrund der Zersetzung der metallischen Sulfidpulver werden atomares Cu, Ni oder Mo und dergleichen gebildet. Wie aus den Werten der Elektronegativität zu ersehen ist, bilden diese Elemente im Vergleich zu Fe nur schwierig metallische Sulfide. Demzufolge sind diese Elemente hauptsächlich diffundiert und festgelöst in der Matrix auf Eisen-Basis. Dadurch wird die Festigkeit der Matrix auf Eisen-Basis verbessert. Es gibt Fälle, bei denen ein Teil des Gehalts an diesen Elementen als metallische Sulfide von Cu, Ni oder Mo und dergleichen ausscheiden. Jedoch sind die Gehalte an diesen metallischen Sulfiden ausreichend gering und verursachen keine Schwierigkeiten.
Da die Sulfide wie Mangansulfide, Eisensulfide oder dergleichen durch Verbindung von S mit Mn und Fe in der Matrix ausgeschieden werden, erfolgt die Ausscheidung von der Matrix in gleichförmig verteilter Form. Die Sulfide sind daher fest an der Matrix fixiert und können während des Gleitens nicht einfach abblättern. Demzufolge werden hervorragende Gleiteigenschaften für einen langen Zeitraum erreicht. Da die Sulfide ferner durch Ausscheiden von der Matrix auf Eisen-Basis erzeugt werden, verhindern sie beim Sintern eine Diffusion unter den Ausgangspulverpartikeln nicht.
Da, wie oben erläutert, ein Flüssigphasen-Sintern erfolgt und eine sanfte Diffusion inmitten der Ausgangspulverpartikel stattfindet, wird die Festigkeit der Matrix auf Eisen-Basis verbessert und die Verschleißfestigkeit der Matrix auf Eisen-Basis wird erhöht. Bei dem auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper der Erfindung ist der Festschmierstoff in den Poren und Korngrenzen der Pulverpartikel verteilt und ist ferner gleichförmig verteilt in der Matrix durch festes Anhaften an der Matrix. Demzufolge sind die Gleiteigenschaften und die Festigkeit der Matrix verbessert. Ferner ist die Verschleißfestigkeit erhöht.
Um beim Gleiten an einem Gegenkörper eine Feststoffschmierung zu erhalten, haben die in der Matrix ausgeschiedenen Sulfide vorbestimmte Größen eher als kleine Größen. Der Gehalt an Sulfidpartikeln mit einer maximalen Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm beträgt nicht weniger als 60% im Gesamtgehalt der Sulfidpartikel. Wenn die maximale Partikelgröße der Sulfidpartikel geringer als 10 μm ist, ist es schwierig in ausreichendem Maße eine Feststoffschmierung zu erhalten. Wenn jedoch der Gehalt an Sulfidpartikeln mit maximaler Partikelgröße von weniger als 10 μm geringer als 60% im Gesamtgehalt der Sulfidpartikel ist, ist es ebenfalls schwierig eine ausreichende Feststoffschmierung zu erhalten.
Die Matrix, in welcher die Sulfide verteilt sind, enthält ein Martensitgefüge mit einem Bereichsanteil von nicht weniger als 50% im Querschnitt. Das Martensitgefüge ist hart und hat eine hohe Festigkeit. Durch Bildung eines Martensitgefüges mit nicht weniger als 50% des Matrixgefüges wird eine plastische Verformung der Matrix verhindert und es werden hervorragende Gleiteigenschaften erreicht, selbst wenn ein hoher Oberflächendruck beim Gleitvorgang ausgeübt wird. In bevorzugter Weise ist das gesamte Matrixgefüge als Martensit ausgebildet. Wenn das Matrixgefüge so ausgebildet ist, dass es nicht weniger als 50% Bereichsanteil im Querschnitt aufweist, werden hervorragende Gleiteigenschaften bei Gleitvorgängen, bei denen hohe Oberflächendrücke ausgeübt werden. Diese Oberflächendrücke können nicht weniger als 20 MPa betragen. Der Rest der Matrix kann ein metallisches Gefüge aus Sorbit, Troostit, Bainit oder dergleichen sein.
Um die Festigkeit der Matrix auf Eisen-Basis bei dem auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper der Erfindung zu verbessern, können Cu und C in fester Form in der Eisenmatrix gelöst sein, wobei die Matrix auf Eisen-Basis in Form einer Eisenlegierung verwendet wird. Die Wirkungen von Cu und C werden im Folgenden erläutert.
Durch Lösen von Cu in fester Form in der Matrix auf Eisen-Basis wird die Festigkeit dieser Matrix erhöht. Um die Matrix in ausreichendem Maße zu verfestigen, ist nicht weniger als 0,1 Massen-% Cu erforderlich. Wenn der Gehalt an Cu 3,5 Massen-% oder mehr ist, wird übersättigtes Cu in der Matrix in einer weichen Cu-Phase ausgeschieden, wobei die Verschleißfestigkeit gegenüber einem Gegenkörper verringert wird. Ferner erzeugt in der Matrix auf Eisen-Basis ausgeschiedenes Cu eine Grenzschicht zwischen Cu und dem umgebenden Fe. Die Grenzschicht wirkt als Ausgangspunkt für die Ausscheidung der Sulfide. Durch Zugabe von Cu werden daher Sulfide bedeutend leichter in der Matrix ausgeschieden. Diese haften fest und sind in der Matrix verteilt anstelle ihres Vorhandenseins in den Poren. Wenn andererseits der Gehalt an Cu zu hoch ist, wird ein großer Anteil an Cu-Phase mit geringer Festigkeit dispergiert, wodurch die Festigkeit des auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers verringert wird. Darüber hinaus wird in diesem Fall in starkem Umfang beim Sintern Flüssigphase erzeugt. Dadurch wird der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper in seiner Gestalt erheblich verändert. Demzufolge wird die Obergrenze des Gehalts an Cu auf 10 Massen-% festgelegt.
Wenn Cu in Form eines Eisenlegierungspulvers durch Lösen von Cu in Fe in fester Form zugefügt wird, erfolgt eine Härtung des Ausgangspulvers und das Verdichtungsvermögen des Ausgangspulvers wird verringert. Demzufolge wird Cu vorzugsweise in Form eines Kupferpulvers oder Kupfersulfidpulvers zugefügt. Das Kupferpulver und das Kupfersulfidpulver erzeugen eine Kupfer-Flüssigphase beim Sintern und benetzen und umhüllen die Eisenpulverpartikel. Dabei erfolgt eine Dispersion in den Eisenpulverpartikeln. Außerdem diffundiert Cu rasch in die Matrix auf Eisen-Basis. Wenn somit Cu in Form von Kupferpulver oder Kupfersulfidpulver zugeführt wird, diffundiert Cu annähernd gleichförmig in die Matrix auf Eisen-Basis.
Wenn Kupferphasen im Matrixgefüge dispergiert sind, ergeben sich Zustände, bei denen ein Teil des Gehalts an Kupferphasen Kupfersulfide bilden. Wenn derartige Kupfersulfide in der Matrix dispergiert sind, verringert sich der Gehalt an Eisensulfiden bei Erhöhung des Gehaltes an Kupfersulfiden. Die Kupfersulfide wirken jedoch als Festschmierstoff. Demgemäß sind derartige in der Matrix verteilte Kupfersulfide zulässig.
C wird verwendet, um die Druckfestigkeit der Matrix auf Eisen-Basis durch Lösen von C in fester Form darin zu erhöhen, und wird ferner verwendet zur Bildung eines Martensitgefüges im Matrixaufbau. Wenn der Gehalt an C unzureichend ist, wird Ferrit mit geringer Festigkeit im Matrixaufbau verteilt, wobei die Druckfestigkeit und Verschleißfestigkeit verringert werden. Demzufolge wird der Gehalt an C auf nicht weniger als 0,2 Massen-% festgelegt. Wenn der Gehalt an C andererseits überhöht wird, fällt spröder Zementit mit netzartiger Gestaltung aus. Die Obergrenze für den Gehalt an C ist daher auf 2,0 Massen-% festgelegt. Wenn C in Form von Eisenlegierungspulver durch Lösen von C in Fe in fester Form beigemengt wird, erfolgt eine Härtung des Ausgangspulvers und die Verdichtungsfähigkeit wird verringert. Demzufolge ist es von Vorteil C in Form von Graphitpulver beizumengen.
Bei dem auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper gemäß der Erfindung kann ein Legierungselement wie beispielsweise Ni, Mo oder dergleichen zusätzlich zur Verstärkung der Matrix vorgesehen sein. Auch bei der Zugabe von Ni, Mo oder dergleichen scheiden bevorzugt Sulfide von Mn und Fe aus, aufgrund der oben erläuterten Beziehung der Elektronegativitäten zueinander. Demzufolge sind die in der Matrix ausgeschiedenen Sulfide hauptsächlich zusammengesetzt aus Eisensulfiden und enthalten einen geringen Anteil an Magnesiumsulfid und Sulfide von Ni, Mo oder dergleichen sind nur in geringen Mengen ausgeschieden. Demzufolge können diese Elemente zur Erhöhung der Festigkeit der Matrix auf Eisen-Basis verwendet werden.
Ni und Mo sind in fester Form in der Matrix auf Eisen-Basis gelöst und verstärken dabei die Matrix auf Eisen-Basis. Ferner verbessern sie die Härtbarkeit der Matrix auf Eisen-Basis und erleichtern den martensitischen Übergang. Wenn Ni im Überschuss vorhanden ist, kann eine Austenitphase mit geringer Festigkeit in der Matrix verbleiben. Da die Kosten für Mo hoch sind, erhöhen sich die Kosten für das Ausgangsmaterial in Abhängigkeit von der Erhöhung des Mo-Gehaltes. Demgemäß wird die Obergrenze für den Anteil an Ni oder Mo festgelegt auf 10 Massen-%.
Selbst wenn Ni und Mo jeweils in Form eines Eisenlegierungspulvers durch Lösen von Ni oder Mo in fester Form dem Fe zugegeben werden, wird die Härte des Eisenlegierungspulvers nicht wesentlich erhöht. Demzufolge können Ni und Mo jeweils in Form von Eisenlegierungspulver beigemischt werden. Ferner können Ni und Mo dem Ausgangspulver in Form von Nickelpulver oder Molybdänpulver beigemischt werden. Außerdem können Ni und Mo dem Ausgangspulver in Form von Nickelsulfidpulver und Molybdändisulfid-Pulver beigemischt werden. Das Nickelsulfidpulver und das Molybdändisulfid-Pulver können zusätzlich zu Eisensulfidpulver oder Kupfersulfidpulver oder anstelle eines Teils des Gehaltes oder anstelle des Gesamtgehaltes von Eisensulfidpulver oder Kupersulfidpulver dem Ausgangspulver zugemischt werden.
Wie oben erläutert, enthält das Ausgangspulver für den auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper bei der Erfindung im Wesentlichen (1) ein Eisenpulver, (2) ein Kupferpulver, (3) ein Graphitpulver und (4) wenigstens ein Sulfidpulver aus Eisensulfidpulver und Kupfersulfidpulver. Das Eisenpulver enthält 0,03 bis 1,0 Massen-% Mn und den Rest Fe, sowie unvermeidbare Verunreinigungen. Das Ausgangspulver, welches durch Mischen der Pulver (1) bis (4) erhalten wird, besteht daher in Massen-% aus 0,1 bis 10% Cu, 0,2 bis 2,0% C, 0,03 bis 0,9% Mn, 0,52 bis 6,54% S und den Rest Fe sowie nicht vermeidbaren Verunreinigungen.
Das Ausgangspulver wird in herkömmlicher Weise verdichtet. Dabei wird das Ausgangspulver zu einem Grünling gepresst. Dabei kann ein sog. „Gesenkpress-Verfahren” zum Einsatz kommen. Bei diesem Verfahren wird eine Werkzeuganordnung verwendet, bei welcher ein Presswerkzeug einen Unterstempel, einen Dorn und einen Oberstempel aufweist. Das Werkzeug besitzt einen Innenraum zur Bildung der äußeren Umfangsform eines Produkts. Der Unterstempel ist gleitfähig in den Innenraum des Werkzeugs eingesetzt und bildet die untere Endfläche des Produkts. Der Dorn bildet eine Innenumfangsgestalt oder eine Ausnehmung des Produkts, soweit diese notwendig ist. Das Werkzeug, der Unterstempel und der Dorn bilden einen Hohlraum. Der Oberstempel bildet die obere Endfläche des Produkts. Das Ausgangspulver wird in den Hohlraum eingefüllt und zu einem Grünlich mit Hilfe des Oberstempels und des Unterstempels verpresst. Anschließend wird der Grünling aus dem Hohlraum des Werkzeugs entfernt.
Der Grünling wird in einem Sinterofen bei einer Temperatur im Bereich von 1000° bis 1200°C gesintert. Die Heiztemperatur d. h. die Sintertemperatur beeinflusst in hohem Maße die Reaktionsgeschwindigkeit beim Sintern und Diffundieren der Elemente. Wenn die Sintertemperatur geringer als 1000°C ist, wird die Cu-Flüssigphase unzureichend erzeugt, wodurch ein vorbestimmtes metallisches Gefüge nur schwierig zu erreichen ist. Wenn die Sintertemperatur größer ist als 1200°C, wird Flüssigphase im Überschuss erzeugt, wodurch der gesinterte Formling seine Gestalt leicht verlieren kann. Demzufolge wird die Sintertemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 1000° bis 1200°C festgelegt.
Der gesinterte Formling wird einem Abschreckhärten unterworfen, so dass nicht weniger als 50% des Matrixgefüges aus Martensitgefüge besteht. Das Abschreckhärten wird durch Erhitzen des gesinterten Formlings bei nicht weniger als der Austenit-Übergangstemperatur durchgeführt, und anschließend wird in Öl oder Wasser in herkömmlicher Weise abgekühlt. Die Temperatur beim Abschreckhärten kann in geeigneter Weise 820° bis 1000°C betragen. Das Abschreckhärten kann in einer nicht oxidierenden Atmosphäre oder in einer Aufkohlungsatmosphäre durchgeführt werden.
Der gesinterte Formling besitzt nach dem Abschreckhärten ein hartes und sprödes metallisches Gefüge, da beim Abschreckhärten eine extrem hohe Belastung erfolgte. Demzufolge kann in vorteilhafter Weise eine Temperung am gesinterten Pressling nach dem Abschreckhärten in bekannter Weise durchgeführt werden.
Die Temperung kann durch Wiedererwärmen des gesinterten Presslings auf eine Temperatur in einem Bereich von 150 bis 280°C und anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur durchgeführt werden. Bei einer derartigen Temperung werden innere Spannungen verringert, so dass durch das Abschreckhärten entstandene Spannungen beseitigt werden ohne Verringerung der Härte gesinterten Presslings. Wenn die Temperatur beim Tempern geringer als 150°C ist, werden die Spannungen im Pressling nicht ausreichend beseitigt. Wenn andererseits die Temperatur beim Tempern höher als 280°C ist, tendiert der niedrige Kohlenstoff Martensit, sich in Ferrit und Zementit zu zersetzen, wodurch die Härte verringert wird.
Bei dem auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper der Erfindung ist der Gehalt an Cu gering und die Sulfide, welche als Festschmierstoff wirken, sind in der Matrix ausgeschieden. Die Sulfide haften fest an der Matrix, wodurch hervorragende Gleiteigenschaften für eine lange Zeitdauer erreicht werden. Darüber hinaus bestehen nicht weniger als 50% des Matrixgefüges aus einem Martensitgefüge, wodurch hervorragende Gleiteigenschaften, selbst bei Gleitbedingungen, bei denen ein hoher Oberflächendruck ausgeübt wird, erreicht werden.
Gemäß der Erfindung werden ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung geschaffen. Bei dem auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper ist der Gehalt an Cu verringert, so dass die Herstellungskosten ebenfalls verringert sind. Die Sulfide sind in der Matrix verteilt und haften fest an ihr.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Photographie eines Ausführungsbeispiels eines metallischen Gefüges des auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers gemäß der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
Der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper gemäß der Erfindung und das Verfahren zu seiner Herstellung werden im Folgenden im Einzelnen erläutert. Die im Folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele sind Beispiele der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht darauf.
(1) Erstes Ausführungsbeispiel
Ein Eisenpulver, ein Kupferpulver, ein Graphitpulver und wenigstens eine Art von Eisensulfidpulver und Kupfersulfidpulver werden zubereitet. Das Eisenpulver besteht aus 0,03 bis 1,0 Massen-% Mn und den Rest Fe sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen. Das Kupferpulver, das Graphitpulver und wenigstens eine Art des Eisensulfidpulvers und des Kupersulfidpulvers werden mit dem Eisenpulver mit einem Gehalt, welcher die erste Gleichung erfüllt, mit dem Eisenpulver gemischt, wodurch ein Ausgangspulver gebildet wird. Dabei wird der Gehalt an jedem Pulver so eingestellt, dass das Ausgangspulver in Massen-% besteht aus 0,1 bis 10% Cu, 0,2 bis 2,0% C, 0,03 bis 0,9% Mn, 0,52 bis 6,54% S und den Rest Fe sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen. Das Ausgangspulver wird zu einem Grünling mit einer vorbestimmten Gestalt verpresst. Der Grünling wird bei einer Temperatur in einem Bereich von 1000 bis 1200°C gesintert. Anschließend wird der gesinterte Pressling durch Abschreckhärten behandelt, wobei er auf eine Temperatur von 820 bis 1000°C in einer nicht oxidierenden Atmosphäre erwärmt und anschließend rasch in Öl oder Wasser abgekühlt wird. Anschließend wird der gesinterte Pressling durch Erwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 150 bis 280°C getempert und auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei wird ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper mit der oben beschriebenen Zusammensetzung und mit einem metallischen Gefüge, in welchem Poren und Sulfidpartikel in einer Matrix verteilt sind, erhalten. Die Matrix beinhaltet ein Martensitgefüge von nicht weniger als 50% Bereichsanteil in einer Querschnittsfläche. Die Sulfidpartikel sind mit 3 bis 30 Volumen-% bezüglich der Matrix verteilt.
In diesem auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörper bestehen nicht weniger als 50% der Matrix aus Martensit und große Anteile an Eisensulfiden und geringe Anteile an Magnesiumsulfiden und Kupersulfiden sind in der Matrix verteilt. Demzufolge besitzt der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper hervorragende Gleiteigenschaften. Wenn insbesondere der Gehalt an Cu nicht geringer als 3,5 Massen-% im Ausgangspulver beträgt, wird ein größerer Anteil an Kupferphase in der Matrix verteilt, wodurch das Abriebsvermögen gegenüber einem Gegenkörper verringert wird. Da ein Flüssigphase-Sintern in Erscheinung tritt und Diffusion unter den Ausgangspulverpartikeln sanft erfolgt, wird die Zugfestigkeit der Matrix auf Eisen-Basis verbessert und die Verschleißfestigkeit der Matrix auf Eisen-Basis verbessert. Der Festschmierstoff ist in der Matrix zusätzlich zu den Poren und den Pulverkorngrenzen verteilt und haftet fest an der Matrix. Demzufolge sind die Gleiteigenschaften und die Druckfestigkeit der Matrix sowie die Verschleißfestigkeit verbessert.
(2) Zweites Ausführungsbeispiel
Um die Druckfestigkeit der Matrix zu verbessern wird wenigstens ein metallisches Sulfidpulver aus Nickelsulfidpulver und Molybdändisulfidpulver dem Ausgangspulver zugemischt, so dass die erste Gleichung im ersten Ausführungsbeispiel erfüllt wird. Das Nickelsulfidpulver und das Molybdändisulfidpulver werden anstelle des Gesamtgehaltes oder eines Teils des Gehaltes an Eisensulfidpulver und Kupersulfidpulver verwendet. Der Gehalt jeweils an Nickelsulfidpulver und Molybdändisulfidpulver ist so bemessen, dass jeweils Ni und Mo nicht mehr als 10 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung des Ausgangspulvers ausmachen. Anschließend werden die Verdichtung, die Sinterung, die Wärmebehandlung (Abschreckhärten und Temperung) wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels durchgeführt, wobei ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper hergestellt wird.
In diesem Fall besitzt der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper eine Gesamtzusammensetzung, bei welcher wenigstens ein Legierungselement von Ni und Mo mit nicht mehr als 10 Massen-% der Gesamtzusammensetzung im ersten Ausführungsbeispiel zugemischt ist. Das Nickelsulfidpulver und das Molybdändisulfidpulver werden beim Sintern zersetzt und erzeugen Ni und Mo. Diese Legierungselemente sind in festem Zustand in der Matrix auf Eisenbasis gelöst, wobei die Zugfestigkeit der Matrix auf Eisenbasis verbessert wird. Ein Teil des Gehalts an Ni und Mo bildet Sulfide. Demzufolge besitzt der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper ein metallisches Gefüge, in welchem ein hoher Gehalt an Eisensulfiden und geringe Gehalte an Mangansulfiden, Kupfersulfiden sowie Sulfiden von wenigstens einem aus Ni und Mo in der Matrix, welche Martensit von nicht weniger als 50% enthält, verteilt sind.
(3) Drittes Ausführungsbeispiel
Um die Zugfestigkeit der Matrix zu verbessern, wird Mo dem Rohpulver des ersten Ausführungsbeispiels zugemischt. Mo wird in Form von Eisenlegierungspulver durch Zumischen von Mo zum Eisenpulver verwendet. Andererseits kann Mo auch in Form von Molybdänpulver zusätzlich oder anstelle von Eisenlegierungspulver verwendet werden. Der Gehalt an Mo enthaltenden Pulver ist so eingestellt, dass Mo mit nicht mehr als 10 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung des Ausgangspulvers vorliegt. Anschließend werden das Verpressen, das Sintern und die Wärmebehandlung (Abschreckhärten und Temperung) wie beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Auf diese Weise wird ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper erhalten, in welchem Mo mit nicht mehr als 10 Massen-% der Gesamtzusammensetzung, welche beim ersten Ausführungsbeispiel erhalten wurde, zugegeben ist. Dieser auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper besitzt ein metallisches Gefüge ähnlich dem im zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem metallischen Gefüge sind hohe Gehalte an Eisen-Sulfiden und geringe Gehalte an metallischen Sulfiden wie beispielsweise Mangansulfiden, Kupfersulfiden, Molybdänsulfiden und dergleichen verteilt. Durch die Zugabe von Mo wird die Zugfestigkeit der Matrix auf Eisen-Basis verbessert und das Bereichsverhältnis des Martensitgefüges ist erhöht, da das Martensitgefüge erheblich leichter erreicht wird im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel.
(4) Viertes Ausführungsbeispiel
Während Mo beim dritten Ausführungsbeispiel verwendet wird, kann Ni zur Verbesserung der Druckfestigkeit der Matrix verwendet werden. Ni kann in Form von Eisenlegierungspulver durch Zugabe von Ni zum Eisenpulver verwendet werden.
Andererseits kann Ni in Form von Nickelpulver zusätzlich zum oder anstelle des Eisenlegierungspulvers verwendet werden. Der Gehalt an dem Pulver, welches Ni enthält, wird so eingestellt, dass Ni nicht mehr als 10 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung des Ausgangspulvers ausmacht. Anschließend werden dann das Verpressen, das Sintern und die Wärmebehandlung (Abschreckhärten und Temperung) wie im ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Auf diese Weise wird ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper, in welchem Ni mit nicht mehr als 10 Massen-% der Gesamtzusammensetzung des ersten Ausführungsbeispiels vorhanden ist, erhalten. Der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper besitzt ein metallisches Gefüge, in welchem ein hoher Anteil an Eisensulfiden und geringe Anteile an metallischen Sulfiden, wie Mangansulfid, Kupfersulfid, Nickelsulfid und dergleichen, verteilt sind. Da Ni beigemischt ist, wird die Druckfestigkeit der Matrix auf Eisen-Basis verbessert und der Bereichsanteil des Martensitgefüges wird erhöht, da das Martensitgefüge im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel bedeutend leichter erhalten wird.
Beispiele:
Der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper der Erfindung wird anhand von Beispielen im Folgenden näher erläutert.
Erstes Beispiel
Ein Eisenpulver enthaltend 0,3 Massen-% Mn, ein Eisensulfidpulver enthaltend 36,48 Massen-% S, ein Kupferpulver und ein Graphitpulver werden zubereitet. Das Eisensulfidpulver mit den in Tabelle 1 gezeigten Gehalten, 1,5 Massen-% Kupferpulver und 1,0 Massen-% Graphitpulver werden mit dem Eisenpulver gemischt, sodass ein Ausgangspulver erhalten wird. Das Ausgangspulver wird mit einem Druck von 600 MPa verpresst und ein großer Grünling und ein kleiner Grünling werden gebildet. Der große Grünling besitzt Ringform mit einem Außendurchmesser von 25,6 mm und einen Innendurchmesser von 20 mm sowie eine Höhe von 15 mm. Der kleine Grünling besitzt ebenfalls Ringform mit einem Außendurchmesser von 18 mm, einen Innendurchmesser von 10 mm und eine Höhe von 10 mm. Anschließend werden diese Grünlinge bei 1150°C in nicht-oxidierender Gasatmosphäre gesintert und bei 850°C in einer verkohlenden Atmosphäre gehalten und in Öl abgeschreckt. Anschließend werden diese gesinterten Presslinge bei 180°C getempert, wobei Proben der gesinterten Körper mit den Probennummern 01 bis 13 gebildet werden. Die Gesamtzusammensetzungen dieser Proben sind in der Tabelle 1 dargestellt. Ferner sind in der Tabelle 1 der Wert von „0,6 × [Mn%]”, welcher den Gehalt an S kombiniert mit Mn darstellt, und der Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]”, welcher den Gehalt an S kombiniert mit anderen Elementen als Mn darstellt, gezeigt. In diesem Fall bedeutet das Symbol [Mn%] den Gehalt an Mn und das Symbol [S%] bedeutet den Gehalt an S jeweils in der Gesamtzusammensetzung.
In jeder dieser Proben wurde ein Gefügequerschnitt erfasst und ein Bereich an Sulfiden wurde unter Verwendung einer Bildanalyse-Software („WinROOF” hergestellt von Mitani Corporation) gemessen. Ferner wurde ein Bereich von Sulfiden mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm gemessen und das Verhältnis dieses Bereiches zum Bereich der Gesamtsulfide wurde berechnet. Außerdem wurde ein Bereichsanteil von Martensit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
Der gesinterte Körper, welcher vom größeren Grünling gebildet wird, wurde einem Gleittest unter Verwendung einer Ring-an-Scheibe-Reibungsabrieb-Testmaschine unterzogen und ein Reibungskoeffizient wurde gemessen. Beim Gleittest wurde ein wärmebehandelter Stahl aus SCM 435 H nach Spezifikation des Japanischen Industriestandards (JIS) als Gegenmaterial verwendet. Der Gleittest wurde bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 400 Rpm unter Anwendung einer Belastung von 20 MPA durchgeführt. Als Schmieröl wurde ein Maschinenöl äquivalent zu 10W-30 verwendet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 wiedergegeben.

Außerdem wurde der gesinterte Körper des kleineren Grünlings getestet unter Verwendung von „AUTOGRAPH” (hergestellt von Shimadzu Corporation) und die Druckfestigkeit wurde gemessen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 1

Tabelle 2

Nr.	Sulfidgehalt Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht geringer als 10 μm	Anteil an Martensitphase Flächen-%	Reibungskoeffizienz	Druckfestigkeit MPa
01	1,2	0	93	0,26	720
02	1	2	92	0,24	720
03	2	10	90	0,22	710
04	2	40	90	0,20	710
05	3	60	90	0,14	700
06	5	67	88	0,12	690
07	7	72	84	0,11	600
08	10	85	80	0,10	550
09	15	95	75	0,10	480
10	20	97	70	0,10	450
11	26	99	60	0,12	440
12	30	99	50	0,14	420
13	40	99	40	0,20	320

Wie aus den Tabellen 1 und 2 zu ersehen ist, erhöht sich der Gehalt an S in der Gesamtzusammensetzung entsprechend der Erhöhung des Gehalts an Eisensulfidpulver und ein größerer Gehalt an Sulfiden wird ausgeschieden. Die Sulfide mit maximalen Korngrößen von nicht weniger als 10 μm sind kaum vorhanden, wenn der Gehalt an S gering in der Gesamtzusammensetzung ist. Um den Gehalt an S zu erhöhen, wird der Anteil an Sulfiden mit maximalen Korngrößen von nicht weniger als 10 μm erhöht und die meisten Sulfide haben maximale Korngrößen von nicht weniger als 10 μm. Entsprechend der Erhöhung des Gehalts an S wird der Bereichsanteil an Martensitgefüge verringert.
Bei den Proben mit den Probennummern 01 bis 04 sind die Gehalte an S gering, da die Gehalte an Eisensulfidpulver gering sind. Bei diesen Proben waren die Werte von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” geringer als 0,5 und die Sulfidgehalte waren geringer als 3% im Bereichsanteil, wobei die Reibungskoeffizienten groß waren. Bei den Proben mit den Probennummern 05 bis 12 waren die Werte von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 0,5 oder höher, wobei die Sulfidgehalte nicht weniger als 3% Bereichsanteil waren und die Anteile an Sulfiden mit maximalen Korngrößen von nicht weniger als 10 μm nicht geringer als 60% waren. Ferner sind die Anteile an Martensitgefüge nicht geringer als 50%. Bei diesen Proben wurden Sulfide mit Korngrößen, welche ausreichend groß waren, um als Festschmierstoff zu wirken, in ausreichendem Umfang ausgeschieden. Demzufolge waren die Reibungskoeffizienten um nicht weniger als 40% gegenüber der Probe mit der Probennummer 01 verringert. Der Reibungskoeffizient wurde verringert durch die Erhöhung des ausgeschiedenen Gehalts von Sulfiden.
In der Probe mit der Probennummer 13 war der Gehalt an Sulfiden größer als 30% und die Sulfide waren vergröbert. Dies beruhte darauf, dass in Folge der Erhöhung des Gehalts an S die Sulfide in überhöhtem Umfang ausgeschieden wurden und ein Vielzahl an Sulfidpartikeln an der gleichen Stelle wuchsen und zusammengesetzte Partikel entstanden. Da die Sulfide groß waren, wurden die Abstände zwischen den Sulfidpartikeln erweitert und der Bereich der Matrix ohne Sulfide vergrößerte sich. Demzufolge erhöhte sich der Reibungskoeffizient in geringem Umfang. Aufgrund der Erhöhung des Gehaltes an Eisensulfidpulver erhöhte sich die Bildung von Flüssigphase. Demzufolge wurde in erhöhtem Maße Flüssigphase in der Probe mit der Probennummer 13, in welcher der Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” größer als 6,0 war, in Überschuss erzeugt, wodurch die Probe ihre Gestalt verlor.
Andererseits wurde die Druckfestigkeit bei steigendem Gehalt an Eisensulfidpulver verringert. Da S ein Ferrit stabilisierendes Element ist, ist es schwierig, dass die Probe bei erhöhtem Gehalt an Eisensulfidpulver austenitisiert wird, selbst mit einer Wärmebehandlung bei gleicher Temperatur. Demzufolge verringerte sich der Anteil an Martensit. Gleichzeitig vergrößerten sich die metallischen Sulfide, wodurch der Anteil an Martensit ebenfalls verringert wurde. Demzufolge verringerte sich die Druckfestigkeit. Bei der Probe mit der Probennummer 13 wurde insbesondere Flüssigphase hauptsächlich erzeugt, wodurch die Druckfestigkeit erheblich verringert wurde.
Demzufolge ist es erforderlich, den Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” auf 0,5 bis 6,0 festzulegen. Demzufolge sind die Korngrößen und die Gehalte an Sulfiden, welche in der Matrix verteilt sind, in geeigneter Weise eingestellt. Dabei werden Sulfidpartikel erhalten mit 3 bis 30% Flächenanteil und die Sulfide mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm werden mit einem Anteil von nicht weniger als 60% erhalten. Ferner wird die Martensitphase mit nicht weniger als 50% Flächenanteil erhalten. Bei Einstellung der Korngrößen und des Sulfidgehaltes, wie oben beschrieben, ergibt sich ein auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper mit hervorragenden Gleiteigenschaften, hoher Verschleißfestigkeit und hoher Druckfestigkeit.
Ein metallisches Gefüge eines auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers gemäß der Probennummer 09 ist als Beispiel in 1 gezeigt. Wie aus 1 zu ersehen ist, besteht die Matrix hauptsächlich aus einem Martensitgefüge und ein geringer Gehalt an Perlit (schwarzes Gefüge in 1) ist ersichtlich. Die Martensitmatrix erhöht die Härte des Materials und erhöht die Druckfestigkeit. Andererseits sind Sulfidpartikel (graue Teile in 1) in der Matrix verteilt, diese sind aus der Matrix ausgeschieden. Da die Sulfidpartikel vorbestimmte Größe haben, wie aus 1 zu sehen ist, wirken sie als Festschmierstoff und verringern den Reibungskoeffizienten. Das metallische Gefüge enthält Poren (schwarze Teile in 1), welche relativ runde Formen aufgrund der Entstehung von FeS-Flüssigphase haben.
Zweites Beispiel

Ein Eisenpulver mit einem Anteil an Mn, wie er in Tabelle 3 gezeigt ist, ein Eisensulfidpulver enthaltend 36,48 Massen-% S, ein Kupferpulver und ein Graphitpulver werden zubereitet. Das Eisensulfidpulver wird dem Eisenpulver zugemischt, so dass der Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 2,0 beträgt. Ferner wurden 1,5 Massen-% Kupferpulver und 1,0 Massen-% Graphitpulver mit dem Eisenpulver gemischt, wobei ein Ausgangspulver erhalten wurde. Das Ausgangpulver wurde gepresst, gesintert und wärmebehandelt, in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei Proben mit den Probenummern 14 bis 20 gebildet wurden. Wie beim ersten Beispiel wurden der Bereich der Sulfide, der Anteil der Sulfide mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm gegenüber dem Gesamtbereich der Sulfide, das Flächenverhältnis des Martensitgefüges, der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben. Der Wert von „0,6 × [Mn%]” und der Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” sind in Tabelle 3 ebenfalls angegeben. Ferner sind die Werte der Probe mit der Probennummer 08 im ersten Beispiel in den Tabellen 3 und 4 gezeigt. Tabelle 3

Tabelle 4

Nr.	Sulfidgehalt Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht geringer als 10 μm	Anteil an Martensitphase Flächen-%	Reibungskoeffizient	Druckfestigkeit
14	9	95	78	0,12	570
15	9	95	78	0,12	560
16	9	90	80	0,11	560
17	10	90	80	0,10	550
08	10	85	80	0,10	550
18	10	80	82	0,10	520
19	11	70	82	0,10	480
20	12	60	84	0,10	350

Wie die Tabellen 3 und 4 zeigen, wurde der ausgeschiedene Gehalt an Sulfiden erhöht, wenn der Gehalt an Mn im Eisenpulver und der Gehalt an Mn in der Gesamtzusammensetzung erhöht wurden. Da entsprechend der Erhöhung des Gehaltes an Mn feine Mangansulfide erhöht wurden, verringerte sich der Anteil an Sulfiden mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger 10 μm und die Sulfide verringerten sich in ihrer Korngröße.
Selbst wenn der Gehalt an Mn erhöht wurde, bis der Gehalt von Mn in der Gesamtzusammensetzung nicht mehr als 0,9% betrug, wurde ein gesinterter Körper mit niedrigem Reibungskoeffizienten erreicht, bei Einstellung des Gehaltes an S in der Weise, dass ein geeigneter Gehalt an Sulfiden mit vorbestimmten Korngrößen sich ergab.
Wenn der Gehalt an Mn erhöht wurde, erhöhte sich ebenfalls der Flächenanteil der Martensitphase. Jedoch verringerte sich die Druckfestigkeit. Dies ergab sich daraus, dass in Folge der Erhöhung des Mn-Gehaltes der Flächenanteil der Sulfide sich erhöhte, und die Bindungsstärke zwischen den Metallpartikeln sich verringerte. Aufgrund der Erhöhung des Gehaltes an Mn im Eisenpulver wurde das Eisenpulver erhärtet und die Verdichtbarkeit verringert, wobei die Druckfestigkeit ebenfalls verringert wurde. Im Allgemeinen ist Mn eines der Elemente, welches die Härtbarkeit verbessert. Da jedoch der Gehalt an S bezüglich des Gehaltes an Mn übersättigt war, wurde eine Verbesserung der Härtbarkeit mit Mn kaum erreicht, wobei keine Wirkung des Mn zur Verbesserung der Festigkeit erhalten wurde. Demzufolge verringerte sich bei der Probe mit der Probennummer 20 die Druckfestigkeit erheblich. Folglich wird der Gehalt an Mn in der Gesamtzusammensetzung auf 0,03 bis 0,9 Massen-% festgelegt.
Der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit waren hervorragend, wenn der Gehalt an S 0,67 bis 6,15 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung im ersten Beispiel war. Im Hinblick auf die erste Gleichung, und die Ergebnisse beim zweiten Beispiel kann der Gehalt an S auf 0,52 bis 6,54 Massen-% eingestellt werden.
Drittes Beispiel

Ein Eisenpulver, enthaltend 0,3 Massen-% Mn, ein Eisensulfidpulver, enthaltend 36,48 Massen-% S, ein Kupferpulver und ein Graphitpulver wurden zubereitet. Das Eisensulfidpulver wurde dem Eisenpulver zugemischt, so dass der Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 2,0 betrug. Darüberhinaus wurde das Kupferpulver mit den Anteilen, welche in Tabelle 5 gezeigt sind, und 1,0 Massen-% Graphitpulver dem Eisenpulver zugemischt, wobei ein Ausgangspulver erhalten wurde. Das Ausgangspulver wurde verdichtet, gesintert und wärmebehandelt, in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei Proben mit den Probenummern 21 bis 30 gebildet wurden. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wurden der Bereich der Sulfide, der Anteil der Sulfide mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm bezogen auf den Gesamtbereich der Sulfide, das Flächenverhältnis des Martensitgefüges, der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 angegeben. Der Wert von „0,6 × [Mn%]” und der Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” sind in der Tabelle 5 angegeben. Ferner sind die Werte für die Probe der Probennummer 08 im ersten Beispiel in den Tabellen 5 und 6 angegeben. Tabelle 5

Tabelle 6

Nr.	Sulfidgehalt Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht weniger als 10 μm %	Anteil an Martensitphase Flächen-%	Reibungskoeffizient	Druckfestigkeit
21	11	85	70	0,16	390
22	11	85	72	0,14	460
23	11	85	74	0,12	500
24	10	85	78	0,12	520
08	10	85	80	0,10	550
25	10	85	80	0,12	560
26	10	85	80	0,12	560
27	10	85	78	0,10	560
28	9	85	76	0,10	510
29	9	85	75	0,10	470
30	8	85	60	0,10	390

Wie die Tabellen 5 und 6 zeigen, verringert sich der Gehalt an Eisensulfidpulver, wenn der Anteil an Cu in der Gesamtzusammensetzung durch Erhöhung des Gehaltes an Kupferpulver erhöht wurde, wobei der Gehalt an Sulfiden sich verringerte. Ferner bildete ein Teil des Cu-Gehaltes Sulfide, wobei jedoch das spezifische Gewicht der Kupfersulfide größer ist, als das der Eisensulfide, so dass der Flächenanteil der Sulfide verringert wurde. Wenn unabhängig davon der Gehalt an Kupfer in dem im dritten Beispiel beschriebenen Bereich lag, wurde ein ausreichender Gehalt an Sulfiden erreicht und die Reibungskoeffizienten waren niedrig.
Aufgrund des erhöhten Anteils an Kupferpulver wurde die Druckfestigkeit erheblich verbessert. Bei der Probe mit der Probennummer 21 betrug der Reibungskoeffizient 0,16 und war niedrig, jedoch war die Druckfestigkeit geringer als 400 MPa. Die Betrachtung des metallischen Gefüges dieser Probe ergibt, dass ein großer Anteil an Sulfiden an den Grenzflächen zwischen den Pulverpartikeln ausgeschieden wurde, wodurch eine Verringerung der Festigkeit sich ergab. Andererseits wurden in den Proben mit den Probennummern 22 bis 29 die Sulfide in der Matrix dispergiert. Da bei diesen Proben Cu das Bestreben hat separat in der Matrix auszuscheiden, wurden die Eisensulfide um Cu von der Matrix ausgeschieden, wobei die Bindung zwischen den Pulverpartikeln verstärkt wurde. Ferner erhöhte sich aufgrund der Erhöhung des Kupferpulvers das Flächenverhältnis von Martensit, da Cu die Härtbarkeit des Stahls verbessert.
Wenn der Gehalt von Cu größer als 5 Massen-% war, erhöhte sich eine freie Kupferphase, wobei der Anteil an Matrix auf Eisen-Basis in dem Martensitgefüge verringert wurde und sich die Druckfestigkeit ebenfalls verringerte. Da bei Anwendung der Erfindung an einem Gleitkörper eine hohe Festigkeit erreicht werden muss, wird der Gehalt an Cu vorzugsweise auf nicht mehr als 10 Massen-% bemessen.
Viertes Beispiel

Ein Eisenpulver mit 0,3 Massen-% Mn, ein Eisensulfidpulver, enthaltend 36,47 Massen-% an S, ein Kupferpulver und ein Graphitpulver wurden zubereitet. Anschließend wurden 1,5 Massen-% Kupferpulver, das Graphitpulver mit den in Tabelle 7 gezeigten Anteilen dem Eisenpulver zugemischt. Das Eisensulfidpulver wurde dem Eisenpulver so zugemischt, dass der Wert „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 2,0 betrug, wobei ein Ausgangspulver erhalten wurde. Das Ausgangspulver wurde verdichtet, gesintert und wärmebehandelt, in der gleichen Weise wie beim ersten Beispiel, wobei Proben mit Probennummern 31 bis 51 gebildet wurden. Wie beim ersten Beispiel wurden der Bereich der Sulfide, der Anteil der Sulfide mit maximalen Partikelgrößen von nicht weniger als 10 μm bezüglich dem Gesamtbereich der Sulfide, der Flächenanteil des Martensitgefüges, der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 widergegeben. Die Werte der Probe mit der Probennummer 08 im ersten Beispiel sind ebenfalls in den Tabellen 7 und 8 enthalten. Tabelle 7

Tabelle 8

Nr.	Sulfidgehalt Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht weniger als 10 μm %	Anteil an Martensitphase Flächen-%	Reibungskoeffizient	Druckfestigkeit
31	11	88	0	0,22	350
22	11	88	60	0,18	480
33	10	86	70	0,16	500
34	10	86	75	0,14	530
35	10	85	80	0,12	540
08	10	85	80	0,10	550
36	10	85	78	0,12	560
37	10	85	75	0,12	520
38	10	85	70	0,14	500
39	10	85	65	0,16	450
40	9	84	62	0,18	400
41	9	84	60	0,22	-

Wie die Tabellen 7 und 8 zeigen, wurde der Gehalt an Eisensulfidpulver verringert, wenn der Gehalt an C in der Gesamtzusammensetzung durch Erhöhung des Gehaltes an Graphitpulver erhöht wurde. Der Gehalt an Sulfiden wurde geringfügig verringert, jedoch wurden die Korngrößen der Sulfide nicht wesentlich geändert. In diesem Fall änderte sich jedoch der Flächenanteil von Martensit. In der Probe mit der Probennummer 31 war C nicht enthalten, wobei das Martensitgefüge nicht erhalten wurde und sich die Härte verringerte. Hieraus resultierte, dass die Probe mit der Probennummer 31 verschlissen wurde und der Reibungskoeffizient hoch war. Außerdem war die Druckfestigkeit niedrig. Wenn andererseits der Gehalt an C nicht weniger als 0,2 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung betrug, wurden nicht weniger als 60% Martensitgefüge erreicht, wobei der Reibungskoeffizient verringert wurde und die Druckfestigkeit erhöht wurde. Bei Bildung von nicht weniger als 50% der Matrix mit Martensitgefüge wurde die Verschleißfestigkeit verbessert und die Proben waren auch bei hohem Oberflächendruck kaum verschlissen.
Wenn andererseits der Gehalt an C größer als 1,0 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung war, wurde das Flächenverhältnis von Martensit verringert. Dabei wurde der Reibungskoeffizient erhöht und die Druckfestigkeit wurde verringert. Der Grund hierfür war, dass Zementit auszufallen begann und restlicher Austenit zu entstehen bestrebt war, aufgrund der Erhöhung des Gehalts an C. Zementit ist hart und verschliss daher das Gegenmaterial, wobei der Reibungskoeffizient sich erhöhte. Wenn der Gehalt an Graphitpulver größer als 2,0 Massen-% war, wurde in großem Umfang Zementit erzeugt und der Schmelzpunkt verringert, so dass Flüssigphase im Überfluss erzeugt wurde. Demzufolge verlor die Probe mit der Probennummer 41 ihre Gestalt. Demzufolge wird der Gehalt an C auf nicht weniger als 0,2 Massen-% und nicht mehr als 2,0 Massen-% eingestellt.
Fünftes Beispiel

Ein Eisenpulver mit 0,3 Massen-% Mn, ein Eisensulfidpulver mit 36,47 Massen-% S, ein Kupferpulver und ein Graphitpulver wurden zubereitet. Anschließend wurden 1,5 Massen-% Kupferpulver und 1,0 Massen-% Graphitpulver dem Eisenpulver zugemischt. Ferner wurde das Eisensulfidpulver dem Eisenpulver so zugemischt, dass der Wert „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 2,0 betrug, wobei ein Ausgangspulver erhalten wurde. Das Ausgangspulver wurde verdichtet, gesintert und wärmebehandelt, in der gleichen Weisen wie beim ersten Beispiel, wobei Proben mit den Probennummer 42 bis 46 gebildet wurden. Die Sinterung wurde bei einer Sintertemperatur wie in Tabelle 9 gezeigt, durchgeführt. Wie beim ersten Beispiel wurden der Bereich der Sulfide, der Anteil der Sulfide mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm bezogen auf den Gesamtbereich der Sulfide, der Flächenanteil des Martensitgefüges, der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 9 wiedergegeben. Die Werte der Probe mit der Probennummer 08 im ersten Beispiel sind in Tabelle 9 ebenfalls enthalten. Tabelle 9

Nr.	Sintertemperatur °C	[Mn%] × 0,6	[S%] – [Mn%] × 0,6	Sulfidgehalt-Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht weniger als 10 μm %	Anteil an Martenitphase Flächen-%	Reibungskoeffizient	Druckfestigkeit
42	950	0,2	2,0	10	50	80	0,20	350
43	1000	0,2	2,0	10	65	80	0,18	420
44	1100	0,2	2,0	10	80	80	0,13	530
08	1150	0,2	2,0	10	85	85	0,10	550
45	1200	0,2	2,0	10	90	80	0,11	560
46	1250	0,2	2,0	-	-	-	-	-

Wie die Tabelle 9 zeigt, erhöhte sich der Anteil der Sulfide mit Korngrößen von nicht weniger als 10 μm mit der Erhöhung der Sintertemperatur. Der Reibungskoeffizient wurde dementsprechend verringert. Wenn in diesem Fall die Sintertemperatur geringer als 1000°C ist, werden keine Sulfide mit ausreichender Korngröße erhalten, wobei der Reibungskoeffizient hoch war. Außerdem wurde die Sinterung nicht ausreichend durchgeführt, so dass keine ausreichende Druckfestigkeit erreicht wurde. Wenn die Sintertemperatur 1250°C betrug, wurde Flüssigphase im Überschuss gebildet, wobei die Gestalt der Probe mit der Probennummer 46 nicht beibehalten wurde und zerstört wurde. Demzufolge ist die Sintertemperatur in dem Bereich von 1000 bis 1200°C einzuhalten.
Sechstes Beispiel

Ein Eisenpulver mit 0,3 Massen-% Mn, ein Eisensulfidpulver mit 36,47 Massen-% S, ein Kupferpulver, ein Graphitpulver und ein Nickelpulver wurden zubereitet. Anschließend wurden 1,5 Massen-% Kupferpulver, 1,0 Massen-% Graphitpulver und das Nickelpulver mit den in Tabelle 10 angegebenen Gehalten dem Eisenpulver zugemischt. Das Eisensulfidpulver wurde dem Eisenpulver so zugemischt, dass der Wert von „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 2,0 betrug, wodurch ein Ausgangspulver erreicht wurde. Das Ausgangspulver wurde verpresst, gesintert und wärmebehandelt, in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei Proben mit den Probenummern 47 bis 51 gebildet wurden. Wie beim ersten Beispiel wurde der Bereich der Sulfide, der Anteil der Sulfide mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm bezogen auf den Gesamtbereich der Sulfide, der Flächenanteil des Martinsitgefüges, der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 wiedergegeben. Die Werte der Probe mit der Probennummer 08 im ersten Beispiel sind ebenfalls in den Tabelle 10 und 11 enthalten. Tabelle 10

Tabelle 11

Nr.	Sulfidgehalt Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht weniger als 10 μm %	Anteil an Martensitphase Flächen-%	Reibungskoeffizient	Druckfestigkeit MPa
08	10	85	80	0,10	550
47	10	85	84	0,12	560
48	10	85	86	0,11	580
49	10	85	82	0,10	580
50	9	85	75	0,12	540
51	9	85	70	0,22	490

Wie aus den Tabellen 10 und 11 zu ersehen ist, wurde der Flächenanteil von Martensit bei Erhöhung des Gehaltes an Nickelpulver erhöht, da Ni die Härtbarkeit verbessert. Demzufolge wurde die Druckfestigkeit erhöht. Wenn andererseits der Gehalt an Nickelpulver größer als 3,0 Massen-% war, erhöhte sich eine weiche, nickelreiche Phase bei Verringerung des Flächenanteils von Martensit, wodurch die Druckfestigkeit verringert wurde. Wenn der Gehalt an Nickelpulver größer als 10 Massen-% war, wurde in großem Umfang eine weiche, nickelreiche Phase gebildet, wodurch sich fortschreitender Abrieb von der nickelreichen Phase ergab und der Reibungskoeffizient erhöht wurde. Demzufolge beträgt in bevorzugter Weise der Gehalt an Ni nicht mehr als 10 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung.
Siebtes Beispiel

Ein Eisenpulver mit 0,3 Massen-% Mn, ein Molybdändisulfidpulver mit 40,06 Massen-% S, ein Kupfersulfidpulver mit 33,54 Massen-% S, ein Kupferpulver und ein Graphitpulver wurden zubereitet. Anschließend wurde eines der Molybdändisulfidpulver und Kupfersulfidpulver dem Eisenpulver zugemischt, so dass der Wert „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 2,0 betrug. Ferner wurden 1,5 Massen-% Kupferpulver und 1,0 Masse% Graphitpulver dem Eisenpulver zugemischt, wobei ein Ausgangspulver erhalten wurde. Das Ausgangspulver wurde verpresst, gesintert und wärmebehandelt, in der gleichen Weise wie beim ersten Beispiel, wobei Proben mit Probennummern 52 und 53 gebildet wurden. Wie beim ersten Beispiel wurden der Sulfidbereich, der Anteil an Sulfiden mit maximaler Partikelgröße von nicht weniger als 10 μm bezogen auf den Gesamtbereich der Sulfide, der Flächenanteil des Martensitgefüges, der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 angegeben. Die Werte der Probe mit der Probennummer 08 des ersten Beispiels sind in den Tabellen 12 und 13 ebenfalls enthalten. Tabelle 12

Tabelle 13

Nr.	Sulfidgehalt Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht weniger als 10 μm %	Anteil an Martensitphase Flächen-%	Reibungskoeffizient	Druckfestigkeit MPa
08	10	85	80	0,10	550
52	10	84	85	0,11	580
53	11	85	83	0,12	560

Aus den Tabellen 12 und 13 ergibt sich, dass beim Wechsel der Art der metallischen Sulfide sich die Korngrößen und Anteile der Sulfide sich nicht wesentlich änderten und der Reibungskoeffizient etwa konstant blieb, solange sich der Gehalt an S sich nicht wesentlich änderte. Da das Molybdändisulfidpulver und das Kupfersulfidpulver Mo und Cu, welche die Härtbarkeit verbessern, enthalten, wurde die Festigkeit der Matrix verbessert und die Druckfestigkeit war hoch.
Achtes Beispiel

Ein Eisenlegierungspulver, enthaltend 0,3 Massen-% Mn und Mo mit den in Tabelle 14 angegebenen Gehalten, ein Eisensulfidpulver, enthaltend 36,47 Massen-% S, ein Kupferpulver und ein Graphitpulver wurden zubereitet. Anschließend wurden 1,5 Massen-% Kupferpulver und 1,0 Massen-% Graphitpulver dem Eisenlegierungspulver zugemischt. Ferner wurde das Eisensulfidpulver dem Eisenpulver so zugemischt, dass der Wert „[S%] – 0,6 × [Mn%]” 2,0 betrug, wobei ein Ausgangspulver erhalten wurde. Das Ausgangspulver wurde verpresst, gesintert und wärmebehandelt, in der gleichen Weise wie beim ersten Beispiel, wobei Proben mit den Probennummern 54 bis 58 gebildet wurden. Wie beim ersten Beispiel wurde der Bereich der Sulfide, der Anteil der Sulfide mit maximalen Partikelgrößen von nicht weniger als 10 μm, bezogen auf den Gesamtbereich der Sulfide, das Flächenverhältnis des Martensitgefüges, der Reibungskoeffizient und die Druckfestigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15 angegeben. Die Werte der Probe mit der Probennummer 08 im ersten Beispiel sind in den Tabellen 14 und 15 ebenfalls angegeben. Tabelle 14

Tabelle 15

Nr.	Sulfidgehalt Flächen-%	Anteil an Sulfiden mit Korngrößen nicht weniger als 10 μm %	Anteil an Martensitphase Flächen-%	Reibungskoeffizient	Druckfestigkeit MPa
08	10	85	80	0,10	550
54	10	85	86	0,11	570
55	10	85	88	0,11	590
56	10	85	88	0,10	600
57	10	85	88	0,11	610
58	10	85	88	0,11	610

Aus den Tabellen 14 und 15 ergibt sich, dass entsprechend der Erhöhung des Gehaltes an Mo im Eisenlegierungspulver, der Flächenanteil von Martensit vergrößert wurde, da Mo die Härtbarkeit verbesserte. Demzufolge wurde die Druckfestigkeit ebenfalls verbessert. Gemäß der Probe mit der Probennummer 58 wurde die Druckfestigkeit selbst durch die Beimischung von Mo mit mehr als 10 Massen-% nicht weiter verbessert. Außerdem ist Mo ein teures Legierungselement. Demgemäß wird der Gehalt an Mo bevorzugt auf nicht mehr als 10 Massen-% in der Gesamtzusammensetzung eingestellt.

Claims

Auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper, bestehend in Massen-% aus 0,1 bis 10% Cu, 0,2 bis 2,0 C, 0,03 bis 0,9 Mn, 0,52 bis 6,54% S und den Rest Fe, sowie nicht vermeidbaren Verunreinigungen, wobei der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper die folgende erste Gleichung, in welcher [S%] Massen-% von S und [Mn%] Massen-% von Mn in der Gesamtzusammensetzung bedeuten, erfüllt, und der auf Eisen-Basis gesinterte Gleitkörper ein metallisches Gefüge aufweist, in welchem Poren und Sulfidpartikel in einer Matrix ausgeschieden und dispergiert sind, welche ein Martensitgefüge mit einem Bereichsanteil im Querschnitt von nicht weniger als 50% enthält, und die Sulfidpartikel bezüglich der Matrix mit 3 bis 30 Volumen-% dispergiert sind, und die erste Gleichung lautet [S%] = 0,6 × [Mn%] + 0,5 bis 6,0.
Auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper gemäß Anspruch 1, wobei nicht weniger als 60% der Sulfidpartikel maximale Partikelgrößen von nicht weniger als 10 μm aufweisen.
Auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper gemäß Anspruch 1 oder 2, enthaltend ferner wenigstens eines der Elemente von nicht mehr als 10 Massen-% Ni und nicht mehr als 10 Massen-% Mo.
Auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gleitkörper verwendbar ist bei einer Gleitbedingung, bei welcher nicht weniger als 20 MPa Oberflächendruck ausgeübt wird.
Auf Eisen-Basis gesinterter Gleitkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sulfidpartikel hauptsächlich aus Eisensulfid gebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers, wobei das Verfahren enthält: Zubereitung eines Eisenpulvers, eines Kupferpulvers, eines Graphitpulvers und wenigstens eines Sulfidpulvers aus Eisensulfidpulver und Kupfersulfidpulver, wobei das Eisenpulver 0,03 bis 1,0 Massen-% Mn und den Rest Fe sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen aufweist; Bilden eines Ausgangspulvers durch Mischen des Kupferpulvers, des Graphitpulvers und des Sulfidpulvers mit dem Eisenpulver, so dass es in Massen-% besteht aus 0,1 bis 10% Cu, 0,2 bis 2,0% C, 0,03 bis 0,9 Mn, 0,52 bis 6,54 S und den Rest Fe sowie nicht vermeidbare Verunreinigungen; Verpressen des Ausgangspulvers zu einem Grünling mit einer bestimmten Gestalt; Sintern des Grünlings bei einer Temperatur von 1000 bis 1200°C; und Abschreckhärten und Tempern des gesinterten Presslings.
Verfahren zur Herstellung des auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers nach Anspruch 6, wobei wenigstens eines von Nickelsulfidpulver und Molybdändisulfid-pulver zusätzlich zum Sulfidpulver oder anstelle eines Teils des Gehalts an Sulfidpulver oder anstelle des gesamten Gehaltes an Sulfidpulver dem Ausgangspulver zugemischt wird, so dass das Ausgangspulver wenigstens eines von nicht mehr als 10 Massen-% Ni und nicht mehr als 10 Massen-% Mo enthält.
Verfahren zur Herstellung des auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers nach Anspruch 6 oder 7, wobei Mo in Form eines Eisenlegierungspulvers durch Zugabe von Mo dem Eisenpulver zugemischt wird, oder Mo dem Ausgangspulver in Form von Molybdänpulver zusätzlich oder anstelle des Eisenlegierungspulvers zugemischt wird, so dass das Ausgangspulver ferner nicht mehr als 10 Massen-% Mo aufweist.
Verfahren zur Herstellung des auf Eisen-Basis gesinterten Gleitkörpers nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei Ni in Form von Eisenlegierungspulver durch Zumischung von Ni zum Eisenpulver zugemischt wird, oder Ni dem Ausgangspulver in Form von Nickelpulver zusätzlich oder anstelle von Eisenlegierungspulver zugemischt wird, so dass das Ausgangspulver ferner nicht mehr als 10 Massen-% Ni aufweist.