JP2001158934A - 耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳物材料のような摺動摩擦特性を示すと共に
強度が１０％程度高い焼結合金を提供する。 【解決手段】 Ｃ：２．５〜５％、Ｓｉ：０．５〜２
％、残部がＦｅからなり、組織中に塊状の黒鉛が分散し
析出黒鉛が付着している鋳鉄粉４０〜６０重量部と、Ｍ
ｏ：０．５〜２％、Ｎｉ：０．５〜４％、残部がＦｅか
らなる合金鉄粉６０〜４０重量部とを混合し、焼結体組
織の鋳鉄粒子部分のマトリックス中にＡＳＴＭ Ａ２４
７のＩＶ〜ＶＩに相当する形状の黒鉛が分散しており、
Ｍｏ及びＮｉを含有するマトリックス組織が主にベイナ
イトを示すような加熱温度、加熱時間及び冷却速度で焼
結する。
強度が１０％程度高い焼結合金を提供する。 【解決手段】 Ｃ：２．５〜５％、Ｓｉ：０．５〜２
％、残部がＦｅからなり、組織中に塊状の黒鉛が分散し
析出黒鉛が付着している鋳鉄粉４０〜６０重量部と、Ｍ
ｏ：０．５〜２％、Ｎｉ：０．５〜４％、残部がＦｅか
らなる合金鉄粉６０〜４０重量部とを混合し、焼結体組
織の鋳鉄粒子部分のマトリックス中にＡＳＴＭ Ａ２４
７のＩＶ〜ＶＩに相当する形状の黒鉛が分散しており、
Ｍｏ及びＮｉを含有するマトリックス組織が主にベイナ
イトを示すような加熱温度、加熱時間及び冷却速度で焼
結する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強度が高く摺動摩
擦係数が低い黒鉛分散型耐摩耗性鉄系焼結合金の製法に
関し、比較的高い荷重で使用される摺動部材として利用
される焼結合金を提供するものである。
擦係数が低い黒鉛分散型耐摩耗性鉄系焼結合金の製法に
関し、比較的高い荷重で使用される摺動部材として利用
される焼結合金を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄基マトリックスに黒鉛が分散した焼結
合金は、黒鉛がもつ固体潤滑作用が得られ、摺動部材に
適している。このような黒鉛分散鉄系焼結合金は、鉄粉
に黒鉛粉を添加した粉末を圧粉、焼結する製法によって
製造したのでは、均質な黒鉛の分散と材料強度が両立す
るようなものが得難い。従って、従来、鋳鉄粉をベース
にした製法が提案されている。
合金は、黒鉛がもつ固体潤滑作用が得られ、摺動部材に
適している。このような黒鉛分散鉄系焼結合金は、鉄粉
に黒鉛粉を添加した粉末を圧粉、焼結する製法によって
製造したのでは、均質な黒鉛の分散と材料強度が両立す
るようなものが得難い。従って、従来、鋳鉄粉をベース
にした製法が提案されている。
【０００３】例えば、特開平６−３２２４７０号公報に
は、Ｃ：２．５〜５重量％、Ｓｉ：０．５〜２重量％、
残部がＦｅであって塊状黒鉛が分散していると共に粉末
表面が析出黒鉛で被覆されている組織の鋳鉄粉、又はこ
の鋳鉄粉に純鉄粉を５０重量％以下添加した混合粉末を
圧粉成形し、無酸化ガス雰囲気中で温度１１２０℃で焼
結する技術が開示されている。
は、Ｃ：２．５〜５重量％、Ｓｉ：０．５〜２重量％、
残部がＦｅであって塊状黒鉛が分散していると共に粉末
表面が析出黒鉛で被覆されている組織の鋳鉄粉、又はこ
の鋳鉄粉に純鉄粉を５０重量％以下添加した混合粉末を
圧粉成形し、無酸化ガス雰囲気中で温度１１２０℃で焼
結する技術が開示されている。
【０００４】得られる合金は、鋳鉄粉だけで作られた前
者では、組織がフェライト組織又はフェライトとパーラ
イトの混合組織又はパーライト組織であって、その中に
塊状の黒鉛が分散している。鋳鉄粉と純鉄粉とを混合し
た後者では、前記組織の粒子に加え、純鉄粉で添加した
部分がフェライト組織又はフェライトとパーライトの混
合組織となった鉄−炭素系の粒子が分散したものとな
る。
者では、組織がフェライト組織又はフェライトとパーラ
イトの混合組織又はパーライト組織であって、その中に
塊状の黒鉛が分散している。鋳鉄粉と純鉄粉とを混合し
た後者では、前記組織の粒子に加え、純鉄粉で添加した
部分がフェライト組織又はフェライトとパーライトの混
合組織となった鉄−炭素系の粒子が分散したものとな
る。
【０００５】これらの焼結体の曲げ強さは、前者では４
２１〜６３７ＭＰａ（４３〜６５ｋｇｆ／ｍｍ2）、後
者では５７８〜７５５ＭＰａ（５９〜７７ｋｇｆ／ｍｍ
2）であり、滑り速度３ｍ／ｓｅｃの乾式摩擦における
摩擦係数が、前者では０．３７〜０．４２、後者で０．
３９〜０．４５となっている。
２１〜６３７ＭＰａ（４３〜６５ｋｇｆ／ｍｍ2）、後
者では５７８〜７５５ＭＰａ（５９〜７７ｋｇｆ／ｍｍ
2）であり、滑り速度３ｍ／ｓｅｃの乾式摩擦における
摩擦係数が、前者では０．３７〜０．４２、後者で０．
３９〜０．４５となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような焼結合金
は、摺動面に黒鉛が効率よく存在するため、摩擦係数が
比較的低く、焼付きが起こり難いものではあるが、更に
強度の高いものであれば、焼結合金の用途を拡大するこ
とができる。本発明は摩擦係数が低く強度が高い鋳鉄系
の焼結合金を少ない添加元素で得ることを目的として開
発された。
は、摺動面に黒鉛が効率よく存在するため、摩擦係数が
比較的低く、焼付きが起こり難いものではあるが、更に
強度の高いものであれば、焼結合金の用途を拡大するこ
とができる。本発明は摩擦係数が低く強度が高い鋳鉄系
の焼結合金を少ない添加元素で得ることを目的として開
発された。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方法は、下記
（Ａ）と（Ｂ）の合計１００重量部からなる混合粉を圧
縮成形して圧粉体とし、この圧粉体を非酸化性雰囲気中
で下記（Ｃ）の条件で加熱冷却することを特徴とする耐
摩耗性鉄系焼結合金の製造方法である。
の本発明の耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方法は、下記
（Ａ）と（Ｂ）の合計１００重量部からなる混合粉を圧
縮成形して圧粉体とし、この圧粉体を非酸化性雰囲気中
で下記（Ｃ）の条件で加熱冷却することを特徴とする耐
摩耗性鉄系焼結合金の製造方法である。
【０００８】記 （Ａ）Ｃ：２．５〜５重量％、Ｓｉ：０．５〜２重量
％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、断面組織が
フェライト組織またはフェライトとパーライトの混合組
織又はパーライト組織中に塊状の黒鉛が分散し粉末の表
面に析出黒鉛が付着又は被覆されている鋳鉄粉４０〜６
０重量部 （Ｂ）Ｍｏ：０．５〜２重量％、Ｎｉ：０．５〜４重量
％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる合金鉄粉又は
前記組成と等量になる鉄モリブデン合金粉とニッケル粉
６０〜４０重量部 （Ｃ）焼結体組織の鋳鉄粒子部分のマトリックスはフェ
ライトとパーライトの混合組織又はパーライト組織を示
し、その中にＡＳＴＭ Ａ２４７におけるＩＶ〜ＶＩに
相当する形状の黒鉛が分散しており、且つＭｏ及びＮｉ
を含有するほかのマトリックス組織はベイナイト又はベ
イナイト量が多いマルテンサイトとベイナイトとの混合
組織を示すような加熱温度、加熱時間及び冷却速度。
％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、断面組織が
フェライト組織またはフェライトとパーライトの混合組
織又はパーライト組織中に塊状の黒鉛が分散し粉末の表
面に析出黒鉛が付着又は被覆されている鋳鉄粉４０〜６
０重量部 （Ｂ）Ｍｏ：０．５〜２重量％、Ｎｉ：０．５〜４重量
％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる合金鉄粉又は
前記組成と等量になる鉄モリブデン合金粉とニッケル粉
６０〜４０重量部 （Ｃ）焼結体組織の鋳鉄粒子部分のマトリックスはフェ
ライトとパーライトの混合組織又はパーライト組織を示
し、その中にＡＳＴＭ Ａ２４７におけるＩＶ〜ＶＩに
相当する形状の黒鉛が分散しており、且つＭｏ及びＮｉ
を含有するほかのマトリックス組織はベイナイト又はベ
イナイト量が多いマルテンサイトとベイナイトとの混合
組織を示すような加熱温度、加熱時間及び冷却速度。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、実験により得た次の知
見に基づいて完成したものである。
見に基づいて完成したものである。
【００１０】（１）鋳鉄粉としては、鉄合金マトリック
ス中に黒鉛が小さく塊状に析出していて、その粉末表面
にも析出した黒鉛が全面又は断続的に被覆された状態の
鋳鉄粉を用いると、焼結合金の表面に固体潤滑作用のあ
る黒鉛が露出した状態の焼結合金を得ることができ、こ
の焼結合金は耐摩耗性がよい。
ス中に黒鉛が小さく塊状に析出していて、その粉末表面
にも析出した黒鉛が全面又は断続的に被覆された状態の
鋳鉄粉を用いると、焼結合金の表面に固体潤滑作用のあ
る黒鉛が露出した状態の焼結合金を得ることができ、こ
の焼結合金は耐摩耗性がよい。
【００１１】（２）強度を高くするには、鋳鉄粉に鉄粉
又は低合金粉を添加した複合形態とし、添加元素として
は、通常の焼結炉の冷却速度（５〜１５℃／ｍｉｎ．）
で大部分がベイナイト組織を生成するような、焼入れ性
を向上する作用のあるＮｉとＭｏの組合せで添加するの
が効果的である。
又は低合金粉を添加した複合形態とし、添加元素として
は、通常の焼結炉の冷却速度（５〜１５℃／ｍｉｎ．）
で大部分がベイナイト組織を生成するような、焼入れ性
を向上する作用のあるＮｉとＭｏの組合せで添加するの
が効果的である。
【００１２】（３）ベイナイト組織は、他の組織に比べ
て耐摩耗性及び摺動性が優れている。
て耐摩耗性及び摺動性が優れている。
【００１３】（４）また、マルテンサイト組織が混在す
ると強度を高めるが、マルテンサイトが支配的になると
耐摩耗性及び摺動性が劣化する。
ると強度を高めるが、マルテンサイトが支配的になると
耐摩耗性及び摺動性が劣化する。
【００１４】（５）黒鉛が分散した鋳鉄系の領域と主に
ベイナイト組織の領域とが混合した斑組織は、互いの性
質が相補って摺動特性と強度を兼ね備えたものとなる。
各領域の比率は１：１前後がよい。
ベイナイト組織の領域とが混合した斑組織は、互いの性
質が相補って摺動特性と強度を兼ね備えたものとなる。
各領域の比率は１：１前後がよい。
【００１５】（６）ベイナイト組織の領域を構成するた
めのＮｉ、Ｍｏ及びＦｅは、（イ）Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合
金粉、（ロ）Ｆｅ−Ｍｏ合金粉とカーボニルＮｉ粉の組
合せ、（ハ）Ｍｏ濃度が高いＦｅ−Ｍｏ合金粉とカーボ
ニルＮｉ粉及び純鉄粉の組合せのいずれかを採用するこ
とができる。しかし、（イ）は粉末の圧縮性が僅かに劣
ること（ ハ）は焼結でＭｏがマトリックスに拡散し難
いことから（ロ）の形態が最もよい。
めのＮｉ、Ｍｏ及びＦｅは、（イ）Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合
金粉、（ロ）Ｆｅ−Ｍｏ合金粉とカーボニルＮｉ粉の組
合せ、（ハ）Ｍｏ濃度が高いＦｅ−Ｍｏ合金粉とカーボ
ニルＮｉ粉及び純鉄粉の組合せのいずれかを採用するこ
とができる。しかし、（イ）は粉末の圧縮性が僅かに劣
ること（ ハ）は焼結でＭｏがマトリックスに拡散し難
いことから（ロ）の形態が最もよい。
【００１６】（７）焼結体の黒鉛分散組織における黒鉛
の形態はできるだけ塊状に近い状態（ＡＳＴＭ Ａ２４
７のＩＶ〜ＶＩ）が強度と潤滑によい結果を示す。
の形態はできるだけ塊状に近い状態（ＡＳＴＭ Ａ２４
７のＩＶ〜ＶＩ）が強度と潤滑によい結果を示す。
【００１７】（８）焼結体の断面気孔形状もまた円形に
近い状態ほど強度が高く、焼結温度は１１４０℃前後が
良い結果を示す。
近い状態ほど強度が高く、焼結温度は１１４０℃前後が
良い結果を示す。
【００１８】（９）焼結の進行に及ぼす焼結雰囲気は、
温度と時間を一定としたとき、水素と窒素の混合ガス中
が焼結の進行が最も速く、真空中、炭化水素分解ガス中
の順に比較的遅くなる。
温度と時間を一定としたとき、水素と窒素の混合ガス中
が焼結の進行が最も速く、真空中、炭化水素分解ガス中
の順に比較的遅くなる。
【００１９】次に、本発明に用いられる黒鉛が分散した
組織の鋳鉄粉は、特開平６−３２２４７０号公報に記載
されているように、Ｃ，Ｓｉを含有する溶湯をアトマイ
ズした粉末を無酸化ガス雰囲気中で温度９００℃程度に
保持した後、毎分１０℃程度の速度で冷却して作られ
る。焼鈍した鋳鉄粉は組織がフェライト組織又はフェラ
イトとパーライトの混合組織又はパーライト組織であ
り、塊状に析出した黒鉛が分散していると共に粉末表面
にも析出した黒鉛が全面または断続的に被覆されている
状態になる。
組織の鋳鉄粉は、特開平６−３２２４７０号公報に記載
されているように、Ｃ，Ｓｉを含有する溶湯をアトマイ
ズした粉末を無酸化ガス雰囲気中で温度９００℃程度に
保持した後、毎分１０℃程度の速度で冷却して作られ
る。焼鈍した鋳鉄粉は組織がフェライト組織又はフェラ
イトとパーライトの混合組織又はパーライト組織であ
り、塊状に析出した黒鉛が分散していると共に粉末表面
にも析出した黒鉛が全面または断続的に被覆されている
状態になる。
【００２０】鋳物粉の炭素量は、２．５重量％未満では
遊離黒鉛量が少なく摺動特性に影響する。５重量％を越
えると焼結性が悪くなり強度が低下する。
遊離黒鉛量が少なく摺動特性に影響する。５重量％を越
えると焼結性が悪くなり強度が低下する。
【００２１】黒鉛化促進元素のＳｉは、０．５重量％未
満では効果が不完全で摩擦特性が不十分である。２重量
％を越えると粉末が硬くなって圧縮性が低くなるほか、
焼結体強度が低下する。
満では効果が不完全で摩擦特性が不十分である。２重量
％を越えると粉末が硬くなって圧縮性が低くなるほか、
焼結体強度が低下する。
【００２２】析出黒鉛をより球状化させるために０．０
１〜０．５重量％のＣｅを添加することもできる。ま
た、鋳物粉には通常０．１〜１重量％程度のＭｎ、その
１／１０程度のＳ、微量のＰ，Ｍｇ等が含まれている
が、本発明においてはこれらは含有量の多少による作用
効果の差異は微少であるため、不可避不純物とする。
１〜０．５重量％のＣｅを添加することもできる。ま
た、鋳物粉には通常０．１〜１重量％程度のＭｎ、その
１／１０程度のＳ、微量のＰ，Ｍｇ等が含まれている
が、本発明においてはこれらは含有量の多少による作用
効果の差異は微少であるため、不可避不純物とする。
【００２３】一方、主にベイナイト組織のマトリックス
を形成するための鉄基合金の添加元素としてはＭｏ及び
Ｎｉが選択される。
を形成するための鉄基合金の添加元素としてはＭｏ及び
Ｎｉが選択される。
【００２４】鋼の連続冷却変態（Ｃ・Ｃ・Ｔ）曲線また
は温度時間変態（Ｔ・Ｔ・Ｔ）曲線で説明されるよう
に、ベイナイトの変態はパーライト生成温度とマルテン
サイト生成温度との中間温度範囲で生じる。通常の焼却
冷却速度で主にベイナイト変態するには、焼入れ性を向
上させなければならない。焼入れ性の向上はマルテンサ
イト変態またはベイナイト変態する冷却速度領域を広く
することによって得られる。Ｍｏは焼入れ性の向上に極
めて有効でベイナイト化に効果がある。Ｎｉは焼入れ性
を向上しマルテンサイト化に効果がある。また、強さや
靱性を増加する効果がある。
は温度時間変態（Ｔ・Ｔ・Ｔ）曲線で説明されるよう
に、ベイナイトの変態はパーライト生成温度とマルテン
サイト生成温度との中間温度範囲で生じる。通常の焼却
冷却速度で主にベイナイト変態するには、焼入れ性を向
上させなければならない。焼入れ性の向上はマルテンサ
イト変態またはベイナイト変態する冷却速度領域を広く
することによって得られる。Ｍｏは焼入れ性の向上に極
めて有効でベイナイト化に効果がある。Ｎｉは焼入れ性
を向上しマルテンサイト化に効果がある。また、強さや
靱性を増加する効果がある。
【００２５】Ｍｏ及びＮｉの含有量は、焼結体の摺動摩
擦係数には影響を及ぼさない。
擦係数には影響を及ぼさない。
【００２６】Ｍｏは、前記鋳鉄粉を除いた鉄合金部分を
１００として０．５重量％より少なくても２重量％より
多くても焼結強度が低くなるので０．５〜２重量％とし
た。さらに、１〜１．５重量％のとき最も高い強度を示
す。
１００として０．５重量％より少なくても２重量％より
多くても焼結強度が低くなるので０．５〜２重量％とし
た。さらに、１〜１．５重量％のとき最も高い強度を示
す。
【００２７】Ｎｉも同様な傾向を示し、０．５重量％よ
り少なくても４重量％より多くても焼結強度が低くなり
好ましくない。さらに好適には、２〜３重量％のとき最
も高い強度を示す。
り少なくても４重量％より多くても焼結強度が低くなり
好ましくない。さらに好適には、２〜３重量％のとき最
も高い強度を示す。
【００２８】炭素は黒鉛粉を特別に添加しなくても鋳物
粉に含まれる炭素から供給される。また、焼結雰囲気ガ
スを炭化水素分解ガスにすると雰囲気ガスからも供給す
ることができる。
粉に含まれる炭素から供給される。また、焼結雰囲気ガ
スを炭化水素分解ガスにすると雰囲気ガスからも供給す
ることができる。
【００２９】次に、代表的な実験データにより本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００３０】準備した原料粉は下記の通りである。 （１）粒度が１００メッシュ以下の鋳物粉 Ｓｉ：１．５重量％一定とし、Ｃ：２．１〜５．５重量
％の範囲の５種類の粉末、及びＣ：３．４重量％一定と
し、Ｓｉ：０．４〜２．２重量％の範囲の５種類の粉末
を準備した。いずれもアトマイズした粉末を温度９００
℃に保持した後、毎分１０℃の速度で冷却して作られ
た。この鋳物粉はフェライトとパーライトの混合組織中
及び粉末表面に黒鉛が析出している。 （２）粒度が１００メッシュ以下のアトマイズ純鉄粉 不可避の不純物としてＭｎ、Ｓｉが含まれている。 （３）粒度が１００メッシュ以下のアトマイズ合金鉄粉 Ｍｏ含有量が０．４重量％〜２．２重量％の範囲内の５
種類を調製した。不可避の不純物としてＭｎ、Ｓｉが含
まれている。 （４）粒度が３５０メッシュ以下のカーボニルニッケル
粉 （５）ステアリン酸亜鉛粉 各混合粉には０．７５重量％のステアリン酸亜鉛が添加
された。
％の範囲の５種類の粉末、及びＣ：３．４重量％一定と
し、Ｓｉ：０．４〜２．２重量％の範囲の５種類の粉末
を準備した。いずれもアトマイズした粉末を温度９００
℃に保持した後、毎分１０℃の速度で冷却して作られ
た。この鋳物粉はフェライトとパーライトの混合組織中
及び粉末表面に黒鉛が析出している。 （２）粒度が１００メッシュ以下のアトマイズ純鉄粉 不可避の不純物としてＭｎ、Ｓｉが含まれている。 （３）粒度が１００メッシュ以下のアトマイズ合金鉄粉 Ｍｏ含有量が０．４重量％〜２．２重量％の範囲内の５
種類を調製した。不可避の不純物としてＭｎ、Ｓｉが含
まれている。 （４）粒度が３５０メッシュ以下のカーボニルニッケル
粉 （５）ステアリン酸亜鉛粉 各混合粉には０．７５重量％のステアリン酸亜鉛が添加
された。
【００３１】各混合粉は曲げ強さ試験片及びリングオン
ブロック試験のリング形状に圧粉され、水素と窒素の混
合ガス中で焼結した。焼結温度は鋳物粉に純鉄粉を添加
した比較例は特開平６−３２２４７０号公報に記載して
いると同様に１１２０℃、本発明に係る試料は１１４０
℃である。
ブロック試験のリング形状に圧粉され、水素と窒素の混
合ガス中で焼結した。焼結温度は鋳物粉に純鉄粉を添加
した比較例は特開平６−３２２４７０号公報に記載して
いると同様に１１２０℃、本発明に係る試料は１１４０
℃である。
【００３２】焼結後の温度冷却速度は、いずれも変態領
域の平均で１０℃／ｍｉｎである。
域の平均で１０℃／ｍｉｎである。
【００３３】以下に示す特性値は、いずれも焼結体密度
６．７ｇ／ｃｍ3で示されている。
６．７ｇ／ｃｍ3で示されている。
【００３４】曲げ強度はスパン１インチの３点曲げによ
る最大荷重である。
る最大荷重である。
【００３５】摩擦係数は、リングオンブロック摩擦試験
機により、相手ブロック材がＳＣＭ４２０浸炭熱処理材
で、ギヤオイル中で摩擦荷重１４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ
／ｍｍ2）、摩擦速度３ｍ／ｓｅｃとした。
機により、相手ブロック材がＳＣＭ４２０浸炭熱処理材
で、ギヤオイル中で摩擦荷重１４７ＭＰａ（１５ｋｇｆ
／ｍｍ2）、摩擦速度３ｍ／ｓｅｃとした。
【００３６】［比較例の特性］鋳鉄粉は、Ｃ：３．４重
量％、Ｓｉ：１．０重量％で、純鉄粉と１：１の割合で
混合した。曲げ強度は７４５ＭＰａであった。また、摩
擦係数は０．０６であった。
量％、Ｓｉ：１．０重量％で、純鉄粉と１：１の割合で
混合した。曲げ強度は７４５ＭＰａであった。また、摩
擦係数は０．０６であった。
【００３７】［本発明に係る鋳物粉中のＳｉ量の影響］
鋳物粉の組成は、Ｃ：３．４重量％一定としてＳｉ：
０．４〜２．２重量％の範囲の５種類で、この粉末と、
それぞれＭｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉
９８重量％とＮｉ粉２重量％との混合粉とを１：１の割
合で混合した。
鋳物粉の組成は、Ｃ：３．４重量％一定としてＳｉ：
０．４〜２．２重量％の範囲の５種類で、この粉末と、
それぞれＭｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉
９８重量％とＮｉ粉２重量％との混合粉とを１：１の割
合で混合した。
【００３８】全体組成では、Ｃ：１．７重量％、Ｓｉ：
０．２〜１．１重量％の範囲、Ｍｏ：１．７５重量％、
Ｎｉ：１．０重量％、残部Ｆｅ及び不純物となる。
０．２〜１．１重量％の範囲、Ｍｏ：１．７５重量％、
Ｎｉ：１．０重量％、残部Ｆｅ及び不純物となる。
【００３９】各試料の特性は表１に示す通りで、鋳物粉
中のＳｉ量が０．５重量％より少ないと摩擦係数が大き
く、２重量％を越えると摩擦係数は低いが曲げ強さは低
下することが分かる。
中のＳｉ量が０．５重量％より少ないと摩擦係数が大き
く、２重量％を越えると摩擦係数は低いが曲げ強さは低
下することが分かる。
【００４０】
【表１】
【００４１】［本発明に係る鋳物粉中のＣ量の影響］鋳
物粉の組成は、Ｓｉ：１．０重量％一定とし、Ｃ：２．
１〜５．５重量％の範囲の５種類とした。これらの粉末
と、Ｍｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉９８
重量％とＮｉ粉２重量％との混合粉とを１：１の割合で
混合した。
物粉の組成は、Ｓｉ：１．０重量％一定とし、Ｃ：２．
１〜５．５重量％の範囲の５種類とした。これらの粉末
と、Ｍｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉９８
重量％とＮｉ粉２重量％との混合粉とを１：１の割合で
混合した。
【００４２】全体組成では、Ｃ：１．０５〜２．７５重
量％の範囲、Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｏ：０．７５重量
％、Ｎｉ：１．０重量％、残部Ｆｅ及び不純物となる。
量％の範囲、Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｏ：０．７５重量
％、Ｎｉ：１．０重量％、残部Ｆｅ及び不純物となる。
【００４３】各試料の特性は表２に示す通りで、鋳物粉
中のＣ量が２．５重量％より少ないと摩擦係数が大き
く、５重量％を越えると摩擦係数は低いが曲げ強さは低
下することが分かる。
中のＣ量が２．５重量％より少ないと摩擦係数が大き
く、５重量％を越えると摩擦係数は低いが曲げ強さは低
下することが分かる。
【００４４】
【表２】
【００４５】［本発明に係る鋳物粉を除くマトリックス
中のＭｏ量の影響］鋳物粉としては、Ｓｉ：１．０重量
％、Ｃ：３．４重量％の鋳物粉を用い、この鋳物粉と、
Ｍｏ含有量が異なる５種類のアトマイズ合金鉄粉９８重
量％にそれぞれＮｉ粉２重量％とで１００重量％となる
混合粉とを１：１の割合で混合した。
中のＭｏ量の影響］鋳物粉としては、Ｓｉ：１．０重量
％、Ｃ：３．４重量％の鋳物粉を用い、この鋳物粉と、
Ｍｏ含有量が異なる５種類のアトマイズ合金鉄粉９８重
量％にそれぞれＮｉ粉２重量％とで１００重量％となる
混合粉とを１：１の割合で混合した。
【００４６】各試料は、全体組成では、Ｃ：１．７重量
％、Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｏ：０．２〜１．１重量％
の範囲、Ｎｉ：１．５重量％、残部Ｆｅ及び不純物とな
る。
％、Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｏ：０．２〜１．１重量％
の範囲、Ｎｉ：１．５重量％、残部Ｆｅ及び不純物とな
る。
【００４７】各試料の特性は表３に示す通りで、合金鉄
粉中のＭｏ量は摩擦係数に影響を及ぼさないが、Ｍｏ量
が０．５重量％より少ないと大幅に曲げ強度が低下し、
２重量％を越える場合も曲げ強さが低下することが分か
る。全体組成におけるＭｏ量は０．５〜０．８重量％の
とき強度が高い。
粉中のＭｏ量は摩擦係数に影響を及ぼさないが、Ｍｏ量
が０．５重量％より少ないと大幅に曲げ強度が低下し、
２重量％を越える場合も曲げ強さが低下することが分か
る。全体組成におけるＭｏ量は０．５〜０．８重量％の
とき強度が高い。
【００４８】
【表３】
【００４９】［本発明に係る鋳物粉を除くマトリックス
中のＮｉ量の影響］鋳物粉の組成は、Ｓｉ：１．０重量
％、Ｃ：３．４重量％のものを用い、この鋳物粉と、Ｍ
ｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉とＮｉ粉
０．５〜４．４重量％とで１００重量％である混合粉と
を１：１の割合で混合した。
中のＮｉ量の影響］鋳物粉の組成は、Ｓｉ：１．０重量
％、Ｃ：３．４重量％のものを用い、この鋳物粉と、Ｍ
ｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉とＮｉ粉
０．５〜４．４重量％とで１００重量％である混合粉と
を１：１の割合で混合した。
【００５０】各試料の全体組成は、Ｃ：１．７重量％、
Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｏ：０．７２〜０．７５重量
％、Ｎｉ：０．２５〜２．２重量％、残部Ｆｅ及び不純
物となる。
Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｏ：０．７２〜０．７５重量
％、Ｎｉ：０．２５〜２．２重量％、残部Ｆｅ及び不純
物となる。
【００５１】各試料の特性は表４に示す通りで、Ｎｉ量
は摩擦係数に影響を及ぼさないが、Ｎｉ量が０．５重量
％より少なく、４重量％を越える場合は曲げ強さが大幅
に低下することが分かる。全体組成におけるＮｉ量は１
〜１．５重量％のとき強度が高い。
は摩擦係数に影響を及ぼさないが、Ｎｉ量が０．５重量
％より少なく、４重量％を越える場合は曲げ強さが大幅
に低下することが分かる。全体組成におけるＮｉ量は１
〜１．５重量％のとき強度が高い。
【００５２】
【表４】
【００５３】［本発明に係る鋳物粉と他方の合金部分の
混合割合の影響］鋳物粉の組成は、Ｓｉ：１．０重量
％、Ｃ：３．４重量％のものを用い、この鋳物粉と、Ｍ
ｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉９８重量％
とＮｉ粉２重量％の混合粉とを、各種組合せ比率（重量
部）を変えて、混合粉１００重量部を作成した。
混合割合の影響］鋳物粉の組成は、Ｓｉ：１．０重量
％、Ｃ：３．４重量％のものを用い、この鋳物粉と、Ｍ
ｏ：１．５重量％含有のアトマイズ合金鉄粉９８重量％
とＮｉ粉２重量％の混合粉とを、各種組合せ比率（重量
部）を変えて、混合粉１００重量部を作成した。
【００５４】各試料の特性は表５に示す通りで、鋳物粉
の量が４０重量％より少ないと摩擦係数が高く、鋳物粉
の量が増加すると摩擦係数が低下する。一方、曲げ強さ
は、鋳物粉の量が少ないと高く、鋳物粉の量が増加する
につれて低下し、６０重量部を越えると著しく低下して
いる。鋳物粉の量は４０〜６０重量部が良好な特性を示
している。
の量が４０重量％より少ないと摩擦係数が高く、鋳物粉
の量が増加すると摩擦係数が低下する。一方、曲げ強さ
は、鋳物粉の量が少ないと高く、鋳物粉の量が増加する
につれて低下し、６０重量部を越えると著しく低下して
いる。鋳物粉の量は４０〜６０重量部が良好な特性を示
している。
【００５５】
【表５】
【００５６】上述したように、本発明方法で作られる焼
結合金は、従来の方法によるものに比べて摩擦係数は僅
かに低く、曲げ強度は約１００ＭＰａ程度（約１３重量
％程度）高くなっている。
結合金は、従来の方法によるものに比べて摩擦係数は僅
かに低く、曲げ強度は約１００ＭＰａ程度（約１３重量
％程度）高くなっている。
【００５７】本発明によって作られる焼結合金の断面顕
微鏡組織は、鋳鉄粒子部分はマトリックスがフェライト
とパーライトの混合組織又はパーライトの組織でその中
に黒鉛が分散している。黒鉛の形状は必ずしも画然とし
た形状ではないが、図１に示すようなＡＳＴＭ Ａ２４
７におけるＩＶ〜ＶＩに相当する塊状である。
微鏡組織は、鋳鉄粒子部分はマトリックスがフェライト
とパーライトの混合組織又はパーライトの組織でその中
に黒鉛が分散している。黒鉛の形状は必ずしも画然とし
た形状ではないが、図１に示すようなＡＳＴＭ Ａ２４
７におけるＩＶ〜ＶＩに相当する塊状である。
【００５８】一方、Ｎｉ及びＭｏを含有する他のマトリ
ックス組織は、ベイナイトまたはベイナイトの量が多い
マルテンサイトとベイナイトとの混合組織をしている。
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金粉を用いて作られる合金はマルテ
ンサイト組織が生成しにくいものとなるが、Ｎｉをニッ
ケル粉の形で添加して作られる合金は、Ｎｉの濃度の高
い部分が形成されると、その部分がマルテンサイト組織
になりやすくなる。
ックス組織は、ベイナイトまたはベイナイトの量が多い
マルテンサイトとベイナイトとの混合組織をしている。
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金粉を用いて作られる合金はマルテ
ンサイト組織が生成しにくいものとなるが、Ｎｉをニッ
ケル粉の形で添加して作られる合金は、Ｎｉの濃度の高
い部分が形成されると、その部分がマルテンサイト組織
になりやすくなる。
【００５９】このような合金組織設計によれば、鋳鉄粒
子部分の比較的柔らかいマトリックスと、黒鉛の固体潤
滑作用と、比較的硬く耐摩耗性及び摺動特性のよいベイ
ナイト組織のマトリックスとの混合組織を得ることがで
き、それぞれの性質が相まって、強度が高く摩擦係数が
低い特性を有する、耐摩耗性鉄系焼結合金を得ることが
できる。
子部分の比較的柔らかいマトリックスと、黒鉛の固体潤
滑作用と、比較的硬く耐摩耗性及び摺動特性のよいベイ
ナイト組織のマトリックスとの混合組織を得ることがで
き、それぞれの性質が相まって、強度が高く摩擦係数が
低い特性を有する、耐摩耗性鉄系焼結合金を得ることが
できる。
【００６０】
【発明の効果】上述したように、この発明による鉄系焼
結合金の製造方法によれば、鋳物材料のような摺動摩擦
特性を示すと共に強度が１０％程度高い焼結合金を提供
することができるので、各種機械要素の信頼性を高め鉄
系焼結材料の適用範囲を拡大することができる。
結合金の製造方法によれば、鋳物材料のような摺動摩擦
特性を示すと共に強度が１０％程度高い焼結合金を提供
することができるので、各種機械要素の信頼性を高め鉄
系焼結材料の適用範囲を拡大することができる。
【図１】ＡＳＴＭ Ａ２４７（ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＭＥ
ＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＶＡＬＵＡＴＩＮＧ ＴＨＥ Ｍ
ＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＯＦ ＧＲＡＰＨＩＴＥ
ＣＡＳＴＩＮＧＳ）におけるタイプＩ〜ＶＩの形状を示
す断面組織模式図である。
ＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＶＡＬＵＡＴＩＮＧ ＴＨＥ Ｍ
ＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＯＦ ＧＲＡＰＨＩＴＥ
ＣＡＳＴＩＮＧＳ）におけるタイプＩ〜ＶＩの形状を示
す断面組織模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K018 AA30 AB07 AC10 BA15 BB06 BC12 CA11 DA21 DA29 DA33 KA02
Claims (1)
- 【請求項１】 下記（Ａ）と（Ｂ）の合計１００重量部
からなる混合粉を圧縮成形して圧粉体とし、該圧粉体を
非酸化性雰囲気中で下記（Ｃ）の条件で加熱冷却するこ
とを特徴とする耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方法。 記 （Ａ）Ｃ：２．５〜５重量％、Ｓｉ：０．５〜２重量
％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、断面組織が
フェライト組織またはフェライトとパーライトの混合組
織又はパーライト組織中に塊状の黒鉛が分散し粉末の表
面に析出黒鉛が付着又は被覆されている鋳鉄粉４０〜６
０重量部 （Ｂ）Ｍｏ：０．５〜２重量％、Ｎｉ：０．５〜４重量
％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる合金鉄粉又は
前記組成と等量になる鉄モリブデン合金粉とニッケル粉
６０〜４０重量部 （Ｃ）焼結体組織の鋳鉄粒子部分のマトリックスはフェ
ライトとパーライトの混合組織又はパーライト組織を示
し、その中にＡＳＴＭ Ａ２４７におけるＩＶ〜ＶＩに
相当する形状の黒鉛が分散しており、且つＭｏ及びＮｉ
を含有するほかのマトリックス組織はベイナイト又はベ
イナイト量が多いマルテンサイトとベイナイトとの混合
組織を示すような加熱温度、加熱時間及び冷却速度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34409199A JP4051167B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 耐摩耗性鉄系焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34409199A JP4051167B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 耐摩耗性鉄系焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001158934A true JP2001158934A (ja) | 2001-06-12 |
| JP4051167B2 JP4051167B2 (ja) | 2008-02-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34409199A Expired - Fee Related JP4051167B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 耐摩耗性鉄系焼結合金 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4051167B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005092543A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Nano Technology Institute, Inc | 高硬度のナノ結晶白鋳鉄粉末及び高硬度・高強度で強靭なナノ結晶白鋳鉄バルク材並びにその製造方法 |
| WO2005092542A1 (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Nano Technology Institute, Inc | 高硬度の高炭素ナノ結晶鉄合金粉末及びバルク材並びにその製造方法 |
| JP2016526603A (ja) * | 2013-06-27 | 2016-09-05 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 鋼成形体を製造するための方法 |
| WO2019163937A1 (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 日立化成株式会社 | 焼結バルブガイド及びその製造方法 |
| CN112157255A (zh) * | 2020-09-12 | 2021-01-01 | 天鑫精工科技(威海)有限公司 | 一种耐腐蚀模具材料及其制备方法 |
| CN112267061A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-26 | 泗县金皖泵业有限公司 | 一种降低水泵运行中水力损失的水泵叶轮加工工艺 |
| JP7331074B2 (ja) | 2016-10-17 | 2023-08-22 | テネコ・インコーポレイテッド | 遊離黒鉛含有粉末 |
-
1999
- 1999-12-03 JP JP34409199A patent/JP4051167B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP7331074B2 (ja) | 2016-10-17 | 2023-08-22 | テネコ・インコーポレイテッド | 遊離黒鉛含有粉末 |
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| CN112267061A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-26 | 泗县金皖泵业有限公司 | 一种降低水泵运行中水力损失的水泵叶轮加工工艺 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4051167B2 (ja) | 2008-02-20 |
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