JP2008517163A - カム・ローブなど磨耗の激しい物品のための焼結合金 - Google Patents
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Abstract
Description
合金元素 重量%
範囲 例1
Mo 0.5 - 3.0 0.85
Cr 1.0 - 6.5 2.0
V 1.0 - 5.0 1.0
Fe 残余 残余
粒径分析 +250 μm -250~+150 μm -150~+45 μm -45 μm
重量% 僅少 9.9 65.9 24.2
フェロアロイ Cr;重量% C;重量% 粒径;μm
範囲 典型値 範囲 典型値 範囲 典型値
FeCr 60-75 70 6.0-8.0 7.0 0-45 10
FeV 50-60 55 0-1.0 0.2 0-25 10
ここに述べる焼結粉末金属合金を使用して製造された本発明のカム・ローブの性能を評価するため、表1に「例1」として示した組成を有する焼結物品から多数のカム・ローブを製造した。この焼結粉末金属合金から製造されたカム・ローブを、ここに述べるようなタイプの他の幾つかの焼結粉末金属合金と同様に工業規格試験装置で試験した。これらの試験の結果を比較することによって、本発明の物品と関連する耐磨耗性の改善を評価した。
Fe-Ni-Mo-C合金:低密度(~7.0 g/cm3)に焼結硬化された材料;
Fe-Mo-Cr-V-C合金:中程度密度(7.0-7.3 g/cm3)に肌焼きされた本発明の材料;
Fe-Mo-C合金:高密度(>7.25 g/cm3)に肌焼きされた材料;
Fe-Mo-C合金:超高密度(>7.4 g/cm3)に肌焼きされた硬化層;
これらの合金の組成を表4に示す。
合金 合金元素;wt%
Cr V Ni Mo C Fe
Fe-Ni-Mo-C 0 0 1.80 0.83 0.85 残余
Fe-Mo-C 0 0 0 0.87 0.85 残余
Fe-Mo-Cr-V-C 2.00 1.00 0 0.85 0.70-1.20 残余
(1)Wykes, F. C., "Summary Report on the Performance of a Number of Cam and Cam Follower Material Combinations Tested in the MIRA Cam and Follower Test Machine", MIRA Report No. 3, 1970; 及び
(2)Chatterley, T.C., "Cam and Cam Follower Reliability", SAE Paper 885033, 1988.
Fe-Ni-Mo-C合金を先ずは637 MPaで50時間に亘って試験した。カム・ノーズが著しく磨耗し、カム・リフトの損耗が激しかった。負荷を500 MPaに落としたところ、材料に目立った磨耗は現れなかった。このことは2回目の試験でも確認された。従って、限界負荷は約500 MPaであった。
高密度Fe-Mo-C材料(密度が7.25 g/m3以上)もまた637 MPaにおいて著しく磨耗して機能不可能となり、これよりも低い負荷500 MPaにおいても同様であった。負荷をさらに400 MPaまで落としてようやくカムが正常に動作できるようになり、このことは2回目の試験でも確認された。従って、限界負荷は約400 MPaであることが判明した。
超高密度のFe-Mo-C材料(密度が7.4 g/m3以上)もまた637 MPaにおいて著しく磨耗して機能不可能となったが、これよりも低い負荷500 MPaにおいては磨耗が見られず、このことは2回目の試験でも確認された。従って、限界負荷は Fe-Ni-Mo-C合金と同様に約500 MPaであることが判明した。
本発明の焼結合金は上記した他のどの材料とも異なり、最初の負荷637 MPaにおいて全く磨耗が見られなかった。そこで100時間まで試験(試料A)を続行したが損傷も目立った磨耗も観察されなかった。600 MPaにおける2回目の試験(試料B)は、他の試験にこのローブを利用できるように中断した。第3のローブ(試料C)を粉末金属シム及び100Cr6シムとの組み合わせでそれぞれ600 MPaにおいて試験した。
Claims (33)
- 主として0.5-3.0重量%のMo、1-6.5重量%のCr、1-5重量%のV、及び残余分としてのFe及び不純物を含む鉄系粉末金属混合物から製造されたFe系焼結粉末金属物品。
- 混合物にMoを添加することによって、主として0.5-3.0重量%のMo、残余分としてのFe及び不純物を含むFe-Mo合金粉末として得られた請求項1に記載の粉末金属物品。
- 混合物にCrを添加することによって、Fe-Cr粉末として得られた請求項1に記載の粉末金属物品。
- Fe-Cr粉末が高炭素Fe-Cr粉末である請求項3に記載の粉末金属物品。
- 混合物にVを添加することによって、Fe-V粉末として得られた請求項1に記載の粉末金属物品。
- 粉末金属混合物を約7.0-7.3 g/m3の密度に圧粉した請求項1に記載の粉末金属物品。
- 前記粉末金属混合物を約1,121-1,260 ℃の温度で焼結された請求項1に記載の粉末金属物品。
- 前記物品がカム・ローブである請求項1に記載の粉末金属物品。
- 物品が外表面から内方へ広がる浸炭硬化層をも含む請求項1に記載の焼結粉末金属物品。
- 硬化層が0.7-1.2重量%のCを含む請求項9に記載の粉末金属物品。
- 硬化層が外表面から内方へ約0.5-1.0 mm広がる請求項10に記載の粉末金属物品。
- 主として0.5-3.0重量%のMo、1-6.5重量%のCr、1-5重量%のV、及び残余分としてのFe及び不純物を含むFe系粉末金属混合物から製造されたFe系焼結粉末金属カム・ローブであって、前記カム・ローブが0.7-1.2重量%のCを含む浸炭硬化層を有する前記Fe-系焼結粉末金属カム・ローブ。
- 混合物にMoを添加することによって、主として0.5-3.0重量%のMo及び残余分としてのFe-Mo合金粉末として得られた請求項12に記載の粉末金属物品。
- 混合物にCrを添加することによって、Fe-Cr粉末として得られた請求項12に記載の粉末金属物品。
- Fe-Cr粉末が高炭素Fe-Cr粉末である請求項14に記載の粉末金属物品。
- 混合物にVを添加することによって、Fe-V粉末として得られた請求項12に記載の粉末金属物品。
- 粉末金属混合物を約7.0-7.3 g/m3の密度に圧粉した請求項12に記載の粉末金属物品。
- 前記粉末金属混合物を圧粉し、約1,121-1,260℃の温度で焼結した請求項12に記載の粉末金属物品。
- 前記物品がカム・ローブである請求項12に記載の粉末金属物品。
- 主として0.5-3.0重量%のMo、1-6.5重量%のCr、1-5重量%のV、及び残余分としてのFe及び不純物を含むFe系粉末金属混合物から製造された少なくとも1つのFe系焼結粉末金属カム・ローブを有するカム・シャフトであって、前記カム・ローブが0.7-1.2重量%のCを含む浸炭硬化層を有する前記カム・シャフト。
- Fe-系焼結粉末金属物品の製法であって、
主として0.5-3.0重量%のMo、1-6.5重量%のCr、1-5重量%のV、及び残余分としてのFe及び不純物を含むFe系粉末金属混合物を調製し;
混合物を圧粉して物品を形成し;
物品を焼結し;
物品を浸炭処理することによって物品の外表面から内方へ広がる浸炭硬化層を形成する
ステップから成る前記製法。 - 混合物にMoを添加することによって、主として0.5-3.0重量%のMo、および残余分としてのFe及び不純物を含むFe-Mo合金粉末を得る請求項21に記載の方法。
- 混合物にCrを添加することによって、Fe-Cr粉末を得る請求項21に記載の方法。
- Fe-Cr粉末が高炭素Fe-Cr粉末である請求項21に記載の方法。
- 混合物にVを添加することによって、Fe-V粉末を得る請求項21に記載の方法。
- 密度が約7.0-7.3 g/m3となるように混合物を圧粉処理する請求項21に記載の方法。
- 約1,121-1,260℃の温度において焼結処理を行う請求項21に記載の方法。
- 物品がカム・ローブである請求項21に記載の方法。
- 浸炭硬化層が約0.5-1.0 mmの厚さを有する請求項21に記載の方法。
- 浸炭硬化層が約0.7-1.2重量%のCを含む請求項21に記載の方法。
- 前記浸炭処理の後、物品を急冷処理するステップをも含む請求項21に記載の方法。
- 硬化層がマルテンサイト地ミクロ組織を含む請求項31に記載の方法。
- 硬化層がマルテンサイト地中にCr及びVの分散炭化物網目構造をも含む硬化層請求項32に記載の方法。
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