JP2000034548A - 鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングおよびその製造方法 - Google Patents
鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度、靭性および耐摩耗性に優れた鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリングを提供する。 【解決手段】 Ｃｕ：１５〜４０重量％、Ｎｉ：０．５
〜１５重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８５重量％を含
有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成、並
びにＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分と
するＣｕ基合金相で結合してなる組織を有し、前記Ｆｅ
基合金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みＦｅを５０重量％
以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕ基合金相はＮｉ、
ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０重量％以上含むＣｕ合金
相であり、かつＦｅ基合金相に含まれるＮｉおよびＣの
濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度よ
りも大きい鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング。
合金製シンクロナイザーリングを提供する。 【解決手段】 Ｃｕ：１５〜４０重量％、Ｎｉ：０．５
〜１５重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８５重量％を含
有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成、並
びにＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分と
するＣｕ基合金相で結合してなる組織を有し、前記Ｆｅ
基合金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みＦｅを５０重量％
以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕ基合金相はＮｉ、
ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０重量％以上含むＣｕ合金
相であり、かつＦｅ基合金相に含まれるＮｉおよびＣの
濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよびＣの濃度よ
りも大きい鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、強度、靭性およ
び耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリ
ングおよびその製造方法に関するものである。
び耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリ
ングおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉄基焼結合金の製造方法が進歩
し、鉄基焼結合金からなる各種機械部品を精度良く大量
に生産できるようになり、シンクロナイザーリングも鉄
基焼結合金により製造するようになってきた。鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリングの一例として、Ｆｅ粉
末、Ｃｕ粉末および黒鉛粉末からなる混合粉末をプレス
成形し、焼結してＣｕ：８．０〜１５．０重量％、Ｃ：
１．２〜２．０重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可
避不純物からなり、かつ素地中に遊離Ｃｕ相が析出して
いる鉄基焼結合金で構成されたシンクロナイザーリング
が知られている。さらにこの焼結して得られた鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリングにスチーム処理、または
ショットブラスト処理した後スチーム処理を施すことも
知られている（特開平８−１７７８７９号公報参照）。
し、鉄基焼結合金からなる各種機械部品を精度良く大量
に生産できるようになり、シンクロナイザーリングも鉄
基焼結合金により製造するようになってきた。鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリングの一例として、Ｆｅ粉
末、Ｃｕ粉末および黒鉛粉末からなる混合粉末をプレス
成形し、焼結してＣｕ：８．０〜１５．０重量％、Ｃ：
１．２〜２．０重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可
避不純物からなり、かつ素地中に遊離Ｃｕ相が析出して
いる鉄基焼結合金で構成されたシンクロナイザーリング
が知られている。さらにこの焼結して得られた鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリングにスチーム処理、または
ショットブラスト処理した後スチーム処理を施すことも
知られている（特開平８−１７７８７９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の鉄
基焼結合金製シンクロナイザーリングは、製造中にＣｕ
がＦｅ粉末境界に浸透し、Ｆｅ粉末同士の結合強度を低
下させるため、十分な強度を具備するものではなく、従
って近年の高性能化、高負荷化および軽量化に対応する
ことができず、一段と優れた強度、靭性および耐摩耗性
に優れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングが求め
られていた。
基焼結合金製シンクロナイザーリングは、製造中にＣｕ
がＦｅ粉末境界に浸透し、Ｆｅ粉末同士の結合強度を低
下させるため、十分な強度を具備するものではなく、従
って近年の高性能化、高負荷化および軽量化に対応する
ことができず、一段と優れた強度、靭性および耐摩耗性
に優れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングが求め
られていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、従来よりも強度、靭性および耐
摩耗性に優れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング
を得るべく研究を行っていたところ、（ａ）Ｃｕ：１５
〜４０重量％、Ｎｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０
００５〜０．８５重量％を含有し、残りがＦｅおよび不
可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結合金で構成さ
れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングは、従来の
鉄基焼結合金で構成された鉄基焼結合金製シンクロナイ
ザーリングよりも強度、靭性および耐摩耗性が優れてい
る、（ｂ）この（ａ）に記載の鉄基焼結合金製シンクロ
ナイザーリングは、Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相
を、Ｃｕを主成分とするＣｕ基合金相で包囲することに
より、Ｆｅ基合金相とＦｅ基合金相をＣｕ基合金相によ
り結合した状態の組織を形成する、（ｃ）この鉄基焼結
合金の素地を構成する前記Ｆｅを主成分とするＦｅ基合
金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅを５０重量％
以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕを主成分とするＣ
ｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつＣｕを５０
重量％以上含むＣｕ合金相であり、前記Ｆｅ基合金相に
含まれるＮｉおよびＣの濃度は、前記Ｃｕ基合金相に含
まれるＮｉおよびＣの濃度よりも大きいことが一層好ま
しい、などの知見を得たのである。
上述のような観点から、従来よりも強度、靭性および耐
摩耗性に優れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング
を得るべく研究を行っていたところ、（ａ）Ｃｕ：１５
〜４０重量％、Ｎｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０
００５〜０．８５重量％を含有し、残りがＦｅおよび不
可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結合金で構成さ
れた鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングは、従来の
鉄基焼結合金で構成された鉄基焼結合金製シンクロナイ
ザーリングよりも強度、靭性および耐摩耗性が優れてい
る、（ｂ）この（ａ）に記載の鉄基焼結合金製シンクロ
ナイザーリングは、Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相
を、Ｃｕを主成分とするＣｕ基合金相で包囲することに
より、Ｆｅ基合金相とＦｅ基合金相をＣｕ基合金相によ
り結合した状態の組織を形成する、（ｃ）この鉄基焼結
合金の素地を構成する前記Ｆｅを主成分とするＦｅ基合
金相はＮｉ、ＣｕおよびＣを含みかつＦｅを５０重量％
以上含むＦｅ合金相であり、前記Ｃｕを主成分とするＣ
ｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつＣｕを５０
重量％以上含むＣｕ合金相であり、前記Ｆｅ基合金相に
含まれるＮｉおよびＣの濃度は、前記Ｃｕ基合金相に含
まれるＮｉおよびＣの濃度よりも大きいことが一層好ま
しい、などの知見を得たのである。
【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいて成さ
れたものであって、（１）Ｃｕ：１５〜４０重量％、Ｎ
ｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８５
重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からな
る組成を有する鉄基焼結合金で構成されている鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリング、（２）Ｃｕ：１５〜４
０重量％、Ｎｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０００
５〜０．８５重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成、並びにＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してな
る組織を有する鉄基焼結合金で構成されている鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリング、（３）Ｃｕ：１５〜４
０重量％、Ｎｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０００
５〜０．８５重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成、並びにＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してな
る組織を有し、前記Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相は
Ｎｉ、ＣｕおよびＣを含みＦｅを５０重量％以上含むＦ
ｅ合金相であり、前記Ｃｕを主成分とするＣｕ基合金相
はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０重量％以上含む
Ｃｕ合金相であり、かつ前記Ｆｅ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度は、前記Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉ
およびＣの濃度よりも大きい鉄基焼結合金で構成されて
いる鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング、に特徴を
有するものである。
れたものであって、（１）Ｃｕ：１５〜４０重量％、Ｎ
ｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８５
重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からな
る組成を有する鉄基焼結合金で構成されている鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリング、（２）Ｃｕ：１５〜４
０重量％、Ｎｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０００
５〜０．８５重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成、並びにＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してな
る組織を有する鉄基焼結合金で構成されている鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリング、（３）Ｃｕ：１５〜４
０重量％、Ｎｉ：０．５〜１５重量％、Ｃ：０．０００
５〜０．８５重量％を含有し、残りがＦｅおよび不可避
不純物からなる組成、並びにＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相をＣｕを主成分とするＣｕ基合金相で結合してな
る組織を有し、前記Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相は
Ｎｉ、ＣｕおよびＣを含みＦｅを５０重量％以上含むＦ
ｅ合金相であり、前記Ｃｕを主成分とするＣｕ基合金相
はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０重量％以上含む
Ｃｕ合金相であり、かつ前記Ｆｅ基合金相に含まれるＮ
ｉおよびＣの濃度は、前記Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉ
およびＣの濃度よりも大きい鉄基焼結合金で構成されて
いる鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング、に特徴を
有するものである。
【０００６】この発明の鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングは、Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉
末を混合し、圧密成形し、焼結することにより作られ
る。しかし、この発明の鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングに含まれるＣ含有量が極めて少ない場合は、Ｃ
粉末を添加することなくＦｅ粉末に含まれるＣを利用し
て製造することができる。
ーリングは、Ｆｅ粉末、Ｃ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉
末を混合し、圧密成形し、焼結することにより作られ
る。しかし、この発明の鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングに含まれるＣ含有量が極めて少ない場合は、Ｃ
粉末を添加することなくＦｅ粉末に含まれるＣを利用し
て製造することができる。
【０００７】この発明の鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングの製造方法を一層具体的に述べる。Ｆｅ粉末お
よびＣｕ−Ｎｉ合金粉末からなる配合粉末、またはＦｅ
粉末、黒鉛粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末からなる配合
粉末を用意し、これら配合粉末を金型成形時の潤滑剤で
あるステアリン酸亜鉛粉末またはエチレンビスステアラ
ミドとともにダブルコーンミキサーで混合し、プレス成
形して圧粉体を作製し、圧粉体を水素を含む窒素雰囲気
中、温度：１０９０〜１３００℃（好ましくは１１００
〜１２５０℃）で焼結する。
ーリングの製造方法を一層具体的に述べる。Ｆｅ粉末お
よびＣｕ−Ｎｉ合金粉末からなる配合粉末、またはＦｅ
粉末、黒鉛粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末からなる配合
粉末を用意し、これら配合粉末を金型成形時の潤滑剤で
あるステアリン酸亜鉛粉末またはエチレンビスステアラ
ミドとともにダブルコーンミキサーで混合し、プレス成
形して圧粉体を作製し、圧粉体を水素を含む窒素雰囲気
中、温度：１０９０〜１３００℃（好ましくは１１００
〜１２５０℃）で焼結する。
【０００８】この発明の鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングを焼結する際のメカニズムは、下記のごとくで
あると考えられる。すなわち、焼結初期段階においてＣ
ｕ−Ｎｉ合金の固溶共存域に昇温すると、液相が出現す
ることによりＦｅとＣｕ−Ｎｉ合金の密着性が向上す
る。この時、液相の発生は部分的であるがゆえに、焼結
体に歪み、撓みなどの変形は生じない。ＦｅとＣｕ−Ｎ
ｉ合金の密着性が向上すると、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末のＮ
ｉはＦｅ粉末中へ拡散し、焼結後期段階においてはＣｕ
−Ｎｉ合金粉末中のＮｉがＦｅ粉末中へ拡散するところ
からＣｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉ含有量が下がって融点が
下がり、一気にＣｕ−Ｎｉ合金粉末は融解し、多量の液
相が発生してダイナミックな液相焼結が進行し、その結
果、焼結体が緻密化する。焼結後期段階の焼結体の緻密
化は、密着性が向上した後での緻密化であるために、焼
結体の変形は生じない。さらに焼結中にＣｕ合金液相
は、Ｆｅ粉末内の粒界にも浸透してＦｅ粉末を粒界で分
断し、その結果として微細なＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相が形成され、この微細なＦｅ基合金相をＣｕを主
成分とするＣｕ基合金相で結合した状態の組織が形成さ
れて強度、靭性および耐摩耗性が向上する。前述のよう
に、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉはＦｅ粉末中へ拡散し、
Ｆｅ基合金相に含まれるＮｉ量は、Ｃｕ基合金相に含ま
れるＮｉ量よりも多くなり、このときＦｅ粉末に含まれ
るＣまたは添加したＣもＣｕ−Ｎｉ合金粉末中に拡散
し、ＮｉおよびＣを含むＣｕを主成分とするＣｕ基合金
相が生成する。なお、焼結初期段階においてＣｕ−Ｎｉ
合金の固溶共存域まで昇温されない場合でも、ＮｉがＦ
ｅ粉末中に拡散することによりＣｕ−Ｎｉ合金粉末のＮ
ｉ含有量が下がって融点が下がり、上記と同様のメカニ
ズムである程度焼結が進行する。
ーリングを焼結する際のメカニズムは、下記のごとくで
あると考えられる。すなわち、焼結初期段階においてＣ
ｕ−Ｎｉ合金の固溶共存域に昇温すると、液相が出現す
ることによりＦｅとＣｕ−Ｎｉ合金の密着性が向上す
る。この時、液相の発生は部分的であるがゆえに、焼結
体に歪み、撓みなどの変形は生じない。ＦｅとＣｕ−Ｎ
ｉ合金の密着性が向上すると、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末のＮ
ｉはＦｅ粉末中へ拡散し、焼結後期段階においてはＣｕ
−Ｎｉ合金粉末中のＮｉがＦｅ粉末中へ拡散するところ
からＣｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉ含有量が下がって融点が
下がり、一気にＣｕ−Ｎｉ合金粉末は融解し、多量の液
相が発生してダイナミックな液相焼結が進行し、その結
果、焼結体が緻密化する。焼結後期段階の焼結体の緻密
化は、密着性が向上した後での緻密化であるために、焼
結体の変形は生じない。さらに焼結中にＣｕ合金液相
は、Ｆｅ粉末内の粒界にも浸透してＦｅ粉末を粒界で分
断し、その結果として微細なＦｅを主成分とするＦｅ基
合金相が形成され、この微細なＦｅ基合金相をＣｕを主
成分とするＣｕ基合金相で結合した状態の組織が形成さ
れて強度、靭性および耐摩耗性が向上する。前述のよう
に、Ｃｕ−Ｎｉ合金粉末のＮｉはＦｅ粉末中へ拡散し、
Ｆｅ基合金相に含まれるＮｉ量は、Ｃｕ基合金相に含ま
れるＮｉ量よりも多くなり、このときＦｅ粉末に含まれ
るＣまたは添加したＣもＣｕ−Ｎｉ合金粉末中に拡散
し、ＮｉおよびＣを含むＣｕを主成分とするＣｕ基合金
相が生成する。なお、焼結初期段階においてＣｕ−Ｎｉ
合金の固溶共存域まで昇温されない場合でも、ＮｉがＦ
ｅ粉末中に拡散することによりＣｕ−Ｎｉ合金粉末のＮ
ｉ含有量が下がって融点が下がり、上記と同様のメカニ
ズムである程度焼結が進行する。
【０００９】この発明の鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングの焼結は前述のようなメカニズムによるものと
考えられるから、この発明の鉄基焼結合金製シンクロナ
イザーリングを製造する際に使用する原料粉末として、
特にＣｕ−Ｎｉ合金（Ｎｉ：２〜５０重量％を含有し、
残部がＣｕおよび不可避不純物からなる母合金）粉末を
使用することが重要な構成の１つである。さらにＣは、
Ｆｅ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を還元し、強度およ
び硬度を向上させるために必要な元素であるが、Ｆｅ粉
末に含まれるＣが多量であるとＣｕに対する濡れ性を悪
くなるために、Ｃｕ合金液相がＦｅ粉末粒界に浸透する
のを阻害し、微細なＦｅ基合金相が得られなくなる。し
たがって、Ｃ粉末の添加は全体の０．８５％以下に押さ
えなければならない。
ーリングの焼結は前述のようなメカニズムによるものと
考えられるから、この発明の鉄基焼結合金製シンクロナ
イザーリングを製造する際に使用する原料粉末として、
特にＣｕ−Ｎｉ合金（Ｎｉ：２〜５０重量％を含有し、
残部がＣｕおよび不可避不純物からなる母合金）粉末を
使用することが重要な構成の１つである。さらにＣは、
Ｆｅ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を還元し、強度およ
び硬度を向上させるために必要な元素であるが、Ｆｅ粉
末に含まれるＣが多量であるとＣｕに対する濡れ性を悪
くなるために、Ｃｕ合金液相がＦｅ粉末粒界に浸透する
のを阻害し、微細なＦｅ基合金相が得られなくなる。し
たがって、Ｃ粉末の添加は全体の０．８５％以下に押さ
えなければならない。
【００１０】前記（１）〜（３）記載のこの発明の鉄基
焼結合金製シンクロナイザーリングは密度が７．０〜
８．２Ｍｇ／ｍ3 の範囲内にあることが好ましい。した
がって、この発明は、（４）密度：７．０〜８．２Ｍｇ
／ｍ3 を有する前記（１）〜（３）記載の鉄基焼結合金
製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものであ
る。
焼結合金製シンクロナイザーリングは密度が７．０〜
８．２Ｍｇ／ｍ3 の範囲内にあることが好ましい。した
がって、この発明は、（４）密度：７．０〜８．２Ｍｇ
／ｍ3 を有する前記（１）〜（３）記載の鉄基焼結合金
製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものであ
る。
【００１１】前記（１）〜（４）記載の鉄基焼結合金製
シンクロナイザーリングに、スチーム処理、またはショ
ットブラスト処理したのちスチーム処理を施すことが好
ましい。従って、この発明は、（５）前記（１）〜
（４）記載の鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング
に、スチーム処理を施す鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングの製造方法、（６）前記（１）〜（４）記載の
鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングにショットブラ
スト処理を施した後スチーム処理を施す鉄基焼結合金製
シンクロナイザーリングの製造方法、に特徴を有するも
のである。
シンクロナイザーリングに、スチーム処理、またはショ
ットブラスト処理したのちスチーム処理を施すことが好
ましい。従って、この発明は、（５）前記（１）〜
（４）記載の鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング
に、スチーム処理を施す鉄基焼結合金製シンクロナイザ
ーリングの製造方法、（６）前記（１）〜（４）記載の
鉄基焼結合金製シンクロナイザーリングにショットブラ
スト処理を施した後スチーム処理を施す鉄基焼結合金製
シンクロナイザーリングの製造方法、に特徴を有するも
のである。
【００１２】つぎに、この発明の鉄基焼結合金製シンク
ロナイザーリングの成分組成を上記のごとく限定した理
由について説明する。 （ａ）Ｃｕ Ｃｕは、密度、強度および耐摩耗性を向上させ、さらに
熱伝導性を向上させる作用があるが、その含有量が１５
重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、４０重量
％を越えると液相が過大となり、焼結中に変形が生じて
寸法のバラツキが大きくなったり強度が低下したりする
ので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有量は１５〜
４０重量％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ましい範囲
は２０〜３５重量％である。
ロナイザーリングの成分組成を上記のごとく限定した理
由について説明する。 （ａ）Ｃｕ Ｃｕは、密度、強度および耐摩耗性を向上させ、さらに
熱伝導性を向上させる作用があるが、その含有量が１５
重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、４０重量
％を越えると液相が過大となり、焼結中に変形が生じて
寸法のバラツキが大きくなったり強度が低下したりする
ので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有量は１５〜
４０重量％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ましい範囲
は２０〜３５重量％である。
【００１３】（ｂ）Ｎｉ Ｎｉは、Ｃｕ合金相中においてＣｕ合金相の融点を上昇
させ、液相焼結をコントロールし、またＦｅ合金相の強
度および靭性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．５重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、１
５重量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少ない。
したがって、Ｎｉの含有量は０．５〜１５重量％に定め
た。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は１〜４重量％で
ある。
させ、液相焼結をコントロールし、またＦｅ合金相の強
度および靭性を向上させる作用があるが、その含有量が
０．５重量％未満ではその効果が十分でなく、一方、１
５重量％を越えて含有してもそれ以上の効果が少ない。
したがって、Ｎｉの含有量は０．５〜１５重量％に定め
た。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は１〜４重量％で
ある。
【００１４】（ｃ）Ｃ Ｃは、Ｆｅ粉末およびＣｕ−Ｎｉ合金粉末を還元し、ま
た強度および硬さを向上させる作用があるが、その含有
量が０．０００５重量％未満では効果が十分でなく、一
方、０．８５重量％を越えて含有する靭性を低下させる
ので好ましくない。したがって、Ｃの含有量は０．００
０５〜０．８５重量％に定めた。Ｃの含有量の一層好ま
しい範囲は０．００１〜０．３重量％である。
た強度および硬さを向上させる作用があるが、その含有
量が０．０００５重量％未満では効果が十分でなく、一
方、０．８５重量％を越えて含有する靭性を低下させる
ので好ましくない。したがって、Ｃの含有量は０．００
０５〜０．８５重量％に定めた。Ｃの含有量の一層好ま
しい範囲は０．００１〜０．３重量％である。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施例１ 原料粉末として、平均粒径：５５μｍのＦｅ粉末、表１
に示される平均粒径および成分組成を有するＣｕ−Ｎｉ
合金粉末Ａ〜Ｅ、並びに平均粒径：１８μｍの黒鉛粉末
を用意した。
に示される平均粒径および成分組成を有するＣｕ−Ｎｉ
合金粉末Ａ〜Ｅ、並びに平均粒径：１８μｍの黒鉛粉末
を用意した。
【００１６】
【表１】
【００１７】これら原料粉末を表２〜表３に示される配
合組成となるように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤
であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に
当たる量だけ添加して混合し、プレス成形して内径：６
５ｍｍ、厚さ：３．５ｍｍの寸法ををもち、かつチャン
ファ数：３６個を有するシンクロナイザーリング形状の
圧粉体を作製した。
合組成となるように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤
であるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に
当たる量だけ添加して混合し、プレス成形して内径：６
５ｍｍ、厚さ：３．５ｍｍの寸法ををもち、かつチャン
ファ数：３６個を有するシンクロナイザーリング形状の
圧粉体を作製した。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】この圧粉体をＮ2 −５％Ｈ2 の混合雰囲気
中、温度：１１２０℃、２０分保持の条件で焼結したの
ち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することにより
表４〜表６に示される成分組成を有する本発明鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリング（以下、本発明リングと
云う）１〜１４および比較鉄基焼結合金製シンクロナイ
ザーリング（以下、比較リングと云う）１〜５を作製し
た。さらにＣｕ粉末を用意し、Ｃｕ粉末、黒鉛粉末およ
びＦｅ粉末を表３に示される配合組成となるように配合
し混合したのち焼結することにより表６に示される成分
組成の従来鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング（以
下、従来リングと云う）を作製した。
中、温度：１１２０℃、２０分保持の条件で焼結したの
ち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することにより
表４〜表６に示される成分組成を有する本発明鉄基焼結
合金製シンクロナイザーリング（以下、本発明リングと
云う）１〜１４および比較鉄基焼結合金製シンクロナイ
ザーリング（以下、比較リングと云う）１〜５を作製し
た。さらにＣｕ粉末を用意し、Ｃｕ粉末、黒鉛粉末およ
びＦｅ粉末を表３に示される配合組成となるように配合
し混合したのち焼結することにより表６に示される成分
組成の従来鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング（以
下、従来リングと云う）を作製した。
【００２１】さらに、ＪＩＳ ＳＣＭ２１鋼（浸炭焼き
入れ鋼）製のテーパーコーンを用意し、このテーパーコ
ーンを用い、下記の条件で本発明リング１〜１４、比較
リング１〜５および従来リングの耐摩耗試験を行い、リ
ングの内面の摩耗量（落ち込み量）および動摩擦係数を
測定し、その結果を表４〜表６に示した。
入れ鋼）製のテーパーコーンを用意し、このテーパーコ
ーンを用い、下記の条件で本発明リング１〜１４、比較
リング１〜５および従来リングの耐摩耗試験を行い、リ
ングの内面の摩耗量（落ち込み量）および動摩擦係数を
測定し、その結果を表４〜表６に示した。
【００２２】試験条件 テーパーコーンの回転数：１８００ｒｐｍ， 押し付け荷重：６０ｋｇ， 油種：７０番ギヤーオイル， 油温：８０℃， テーパーコーンの作動：０．５〜０．７秒の同期時間で
２０００ｒｐｍ，
２０００ｒｐｍ，
【００２３】さらに、前記本発明リング１〜１４の組織
のＦｅ基合金相およびＣｕ基合金相の成分含有量をＥＰ
ＭＡにより測定した結果、前記Ｆｅ基合金相はＮｉ、Ｃ
ｕおよびＣを含みかつＦｅを５０重量％以上含み、前記
Ｃｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつＣｕを５
０重量％以上含み、さらにＦｅ基合金相に含まれるＮｉ
およびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよび
Ｃの濃度よりも大きいことを確認した。
のＦｅ基合金相およびＣｕ基合金相の成分含有量をＥＰ
ＭＡにより測定した結果、前記Ｆｅ基合金相はＮｉ、Ｃ
ｕおよびＣを含みかつＦｅを５０重量％以上含み、前記
Ｃｕ基合金相はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みかつＣｕを５
０重量％以上含み、さらにＦｅ基合金相に含まれるＮｉ
およびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよび
Ｃの濃度よりも大きいことを確認した。
【００２４】さらに、シンクロナイザーリングの強度を
評価するために、原料粉末を表２〜表３に示される配合
組成となるように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤で
あるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に当
たる量だけ添加して混合し、プレス成形して３０ｍｍ×
１２ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する抗折試験片形状圧粉体
を作製し、この圧粉体をＮ2 −５％Ｈ2 の混合雰囲気
中、温度：１１５０℃、２０分保持の条件で焼結したの
ち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することにより
本発明リング１〜１４、比較リング１〜５および従来リ
ングと同じ成分組成の鉄基焼結合金からなる抗折試験片
およびシャルピー衝撃試験片をそれぞれ作製した。前記
抗折試験片を用い、ＩＳＯ３３２５に基づき、支点間距
離２５ｍｍで抗折試験を行うことにより抗折力を測定
し、さらにシャルピー衝撃試験片を用い、ＪＩＳＺ２２
４２に準じたノッチ無しのままでシャルピー衝撃値を測
定し、これらの結果を表４〜表６に示した。
評価するために、原料粉末を表２〜表３に示される配合
組成となるように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤で
あるステアリン酸亜鉛粉末を外掛けで０．８重量％に当
たる量だけ添加して混合し、プレス成形して３０ｍｍ×
１２ｍｍ×６ｍｍの寸法を有する抗折試験片形状圧粉体
を作製し、この圧粉体をＮ2 −５％Ｈ2 の混合雰囲気
中、温度：１１５０℃、２０分保持の条件で焼結したの
ち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却することにより
本発明リング１〜１４、比較リング１〜５および従来リ
ングと同じ成分組成の鉄基焼結合金からなる抗折試験片
およびシャルピー衝撃試験片をそれぞれ作製した。前記
抗折試験片を用い、ＩＳＯ３３２５に基づき、支点間距
離２５ｍｍで抗折試験を行うことにより抗折力を測定
し、さらにシャルピー衝撃試験片を用い、ＪＩＳＺ２２
４２に準じたノッチ無しのままでシャルピー衝撃値を測
定し、これらの結果を表４〜表６に示した。
【００２５】
【表４】
【００２６】
【表５】
【００２７】
【表６】
【００２８】表４〜表６に示される結果から、本発明リ
ング１〜１４と従来リングを比較すると、本発明リング
１〜１４は従来リングと比べて、摩耗量が少なく且つ動
摩擦係数が大きいところから耐摩耗性に優れており、さ
らに抗折力およびシャルピー衝撃値が高い値を示すとこ
ろから強度および靭性に優れていることが分かる。しか
し、この発明の範囲から外れている成分組成を有する比
較リング１〜５は、摩耗量、動摩擦係数、抗折力および
シャルピー衝撃値のうちの少なくともいずれかが劣るこ
とが分かる。
ング１〜１４と従来リングを比較すると、本発明リング
１〜１４は従来リングと比べて、摩耗量が少なく且つ動
摩擦係数が大きいところから耐摩耗性に優れており、さ
らに抗折力およびシャルピー衝撃値が高い値を示すとこ
ろから強度および靭性に優れていることが分かる。しか
し、この発明の範囲から外れている成分組成を有する比
較リング１〜５は、摩耗量、動摩擦係数、抗折力および
シャルピー衝撃値のうちの少なくともいずれかが劣るこ
とが分かる。
【００２９】実施例２ 実施例１で得られた本発明リング１〜１４を５００℃の
水蒸気中で６０分間保持することにより本発明リング１
〜１４の表面に四三酸化鉄皮膜を形成するスチーム処理
を行うことにより本発明リング１５〜２８を作製し、こ
の本発明リング１５〜２８を実施例１と同じ条件で耐摩
耗試験を行った結果、本発明リング１５〜２８の摩耗量
は本発明リング１〜１４の８０〜９０％となった。
水蒸気中で６０分間保持することにより本発明リング１
〜１４の表面に四三酸化鉄皮膜を形成するスチーム処理
を行うことにより本発明リング１５〜２８を作製し、こ
の本発明リング１５〜２８を実施例１と同じ条件で耐摩
耗試験を行った結果、本発明リング１５〜２８の摩耗量
は本発明リング１〜１４の８０〜９０％となった。
【００３０】実施例３ 実施例１で得られた本発明リング１〜１４をショットブ
ラスト処理を行ったのち、さらに５００℃の水蒸気中で
６０分間保持するスチーム処理を行うことにより本発明
リング２９〜４２を作製し、この本発明リング２９〜４
２を実施例１と同じ条件で耐摩耗試験を行った結果、本
発明リング２９〜４２の摩耗量は本発明リング１〜１４
の７０〜８０％となった。
ラスト処理を行ったのち、さらに５００℃の水蒸気中で
６０分間保持するスチーム処理を行うことにより本発明
リング２９〜４２を作製し、この本発明リング２９〜４
２を実施例１と同じ条件で耐摩耗試験を行った結果、本
発明リング２９〜４２の摩耗量は本発明リング１〜１４
の７０〜８０％となった。
【００３１】
【発明の効果】上述のように、この発明の鉄基焼結合金
製シンクロナイザーリングは、摩耗量が小さく、動摩擦
係数が大きく、さらに高い抗折力およびシャルピー衝撃
値を有することから、従来よりも優れた鉄基焼結合金製
シンクロナイザーリングを提供することができ、自動車
産業の発展に大いに貢献し得るものである。
製シンクロナイザーリングは、摩耗量が小さく、動摩擦
係数が大きく、さらに高い抗折力およびシャルピー衝撃
値を有することから、従来よりも優れた鉄基焼結合金製
シンクロナイザーリングを提供することができ、自動車
産業の発展に大いに貢献し得るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J056 AA12 AA63 BA01 BC01 BC02 CA03 EA02 EA13 EA16 FA01 FA09 4K018 AA04 AA24 AA25 BC12 FA05 FA28 HA04 KA70
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｃｕ：１５〜４０重量％、Ｎｉ：０．５
〜１５重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８５重量％を含
有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
する鉄基焼結合金で構成されていることを特徴とする鉄
基焼結合金製シンクロナイザーリング。 - 【請求項２】 Ｃｕ：１５〜４０重量％、Ｎｉ：０．５
〜１５重量％、Ｃ：０．０００５〜０．８５重量％を含
有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成、並
びにＦｅを主成分とするＦｅ基合金相をＣｕを主成分と
するＣｕ基合金相で結合してなる組織を有する鉄基焼結
合金で構成されていることを特徴とする鉄基焼結合金製
シンクロナイザーリング。 - 【請求項３】 前記Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金相は
Ｎｉ、ＣｕおよびＣを含みＦｅを５０重量％以上含むＦ
ｅ合金相であり、前記Ｃｕを主成分とするＣｕ基合金相
はＮｉ、ＦｅおよびＣを含みＣｕを５０重量％以上含む
Ｃｕ合金相であり、かつＦｅ基合金相に含まれるＮｉお
よびＣの濃度は、Ｃｕ基合金相に含まれるＮｉおよびＣ
の濃度よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の鉄
基焼結合金製シンクロナイザーリング。 - 【請求項４】 密度：７．０〜８．２Ｍｇ／ｍ3 を有す
ることを特徴とする請求項１、２または３記載の鉄基焼
結合金製シンクロナイザーリング。 - 【請求項５】 原料粉末を混合し、成形し、焼結するこ
とにより得られた請求項１、２、３または４記載の鉄基
焼結合金製シンクロナイザーリングにスチーム処理を施
すことを特徴とする鉄基焼結合金製シンクロナイザーリ
ングの製造方法。 - 【請求項６】 原料粉末を混合し、成形し、焼結するこ
とにより得られた請求項１、２、３または４記載の鉄基
焼結合金製シンクロナイザーリングにショットブラスト
処理を施した後スチーム処理を施すことを特徴とする鉄
基焼結合金製シンクロナイザーリングの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20363998A JP3346286B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20363998A JP3346286B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000034548A true JP2000034548A (ja) | 2000-02-02 |
| JP3346286B2 JP3346286B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=16477388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20363998A Expired - Fee Related JP3346286B2 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 鉄基焼結合金製シンクロナイザーリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3346286B2 (ja) |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP20363998A patent/JP3346286B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3346286B2 (ja) | 2002-11-18 |
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|---|---|---|---|
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