JP2010013696A - 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 - Google Patents
耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010013696A JP2010013696A JP2008174624A JP2008174624A JP2010013696A JP 2010013696 A JP2010013696 A JP 2010013696A JP 2008174624 A JP2008174624 A JP 2008174624A JP 2008174624 A JP2008174624 A JP 2008174624A JP 2010013696 A JP2010013696 A JP 2010013696A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- wear
- hard phase
- sintered alloy
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
【解決手段】耐摩耗性焼結合金を、質量比で、全体組成が、Ni:1〜5%、Co:2.25〜33.3%、Cr:1.5〜18%、Mo:2.25〜15.75%、Si:0.15〜4.5%、C:0.5〜1.5%、および残部がFeと不可避不純物からなり、Fe−Ni−C系合金基地中に、組成が、Mo:15〜35%、Si:1〜10%、Cr:10〜40%、および残部がCoと不可避不純物からなる硬質相が15〜45%分散する金属組織を呈するものとする。
【選択図】なし
Description
本発明の硬質相は、従来技術と同様に、硬質相形成粉末を原料粉末に添加し、焼結することで基地中に分散する。そして、本発明の硬質相では、Co−Mo−Si系硬質相を改良するにあたり、Crの含有量を大幅に増量したことを骨子とする。したがって、Co、Mo、Siの作用は従来技術の場合とほぼ同様である。
硬質相の合金基地を形成するCoは、基地に固溶して基地の耐熱性を向上させるとともに、高温強度ならびに高温耐摩耗性を向上させる。また、硬質相のCoは、基地に拡散して基地を固溶強化するとともに、硬質相を基地に強固に結合する。加えて、Coの一部は、Mo、Cr、Siとともにモリブデン珪化物、クロム珪化物およびそれらの複合珪化物を形成し、硬質相の核となって基地の塑性流動、凝着を防止し、耐摩耗性の向上に寄与する。
Moは基地に固溶して基地を強化するとともに、基地組織の焼入れ性を改善する効果があり、基地の強度と耐摩耗性の向上に寄与する。また、Moは、主にSiとともに硬質なモリブデン珪化物を形成し、一部はCrやCoとも反応して複合珪化物を形成して、硬質相の核を形成する。このため、基地の塑性流動、凝着を防止でき、耐摩耗性を向上できる。ここで、硬質相形成粉末中のMoの含有量が15%を下回ると、基地強化が不充分になるとともに、充分な量の珪化物が析出しないため、上記ピン止め効果が乏しくなって耐摩耗性が低下する。一方、35%を超えて含有すると、硬質相形成粉末が固くなって圧縮性が損なわれるとともに、珪化物の量が増加するため、相手部品の摩耗を促進させる。このため、硬質相形成粉末中のMo量を15〜35%とする。
Siは、Mo、Co、Crと化合し、硬質なモリブデン珪化物、クロム珪化物およびそれらの複合珪化物を形成して耐摩耗性を向上させる。硬質相形成粉末中のSi量が1%未満であると、充分な量の珪化物が析出せず、10%を超えると硬質相形成粉末が固くなって圧縮性が損なわれるとともに、焼結性を悪化させる。このため、硬質相形成粉末中のSi量を1〜10%とする。
Crは硬質相の合金基地に固溶して硬質相の合金基地を強化するとともに、焼結時にFeを主成分とする焼結合金の基地に拡散して基地の強化に寄与する。また、焼結合金のFe基地に拡散したCrは、耐磨耗性部品の表面に不動態酸化被膜を形成して、腐食環境下での耐食性の向上に寄与する。さらに、Crの一部はSiとともに硬質なクロム珪化物や複合珪化物を形成する。このようなCrは、CoやMoに比して比較的安価であり、Cr量を増加させてCo量を減少させた分、硬質相形成合金粉末が安価となり、耐摩耗性焼結合金を安価に製造できる。上記作用を有するCrは、硬質相形成合金粉末の組成において10%に満たないと、上記の基地強化および耐食性向上の効果が乏しくなる。一方、硬質相形成合金粉末中のCr量が40%を超えると、粉末表面に形成される酸化被膜が強固となるため焼結の進行が阻害されるとともに、酸化被膜により粉末が硬くなるため圧縮性が低下する。そのため、焼結合金の強度が低下し、耐摩耗性が低下する。このため、硬質相形成粉末中のCr量を10〜40%とする。
また、本発明においては、硬質相形成粉末にMnを含有させて、焼結後に形成される硬質相の合金基地にMnを固溶させ、硬質相の合金基地を強化することができる。このように硬質相の合金基地を強化すると、硬質相に析出する珪化物(モリブデン珪化物、クロム珪化物およびそれらの複合珪化物)の流動や脱落が防げるため、苛酷な条件下でも優れた耐摩耗性を発揮することができる。また、Mnは焼結合金のFe基地に拡散して硬質相の固着性を良好にし、硬質相自体の脱落を防止して耐摩耗性を向上させる。このようなMnは、硬質相形成粉末の組成において5%を超えると、粉末表層にMn酸化被膜を形成して焼結時の拡散を阻害し、硬質相の固着性をかえって低下させる。このため、硬質相形成粉末中のMn量は5%を上限とする。
本発明においては、上記の硬質相を用いることにより、基地にCrを拡散させて不動態酸化被膜を形成し、基地の耐食性を向上させている。このため、基地に高価なCoやMoを用いずに、安価なFe合金で基地を構成することが可能となる。具体的には、本発明の耐摩耗性焼結合金の基地はFe−Ni−C系合金で構成する。
Niは、Fe基地に固溶してFe基地を強化するとともに、焼結後の冷却速度でマルテンサイトを得やすくするために添加する。このような効果を有するNiは、焼結時にFe中への拡散速度が比較的速いこと、およびNiをFeに固溶させたFe−Ni合金粉末の形態で付与すると主原料粉末が硬くなることから、鉄粉末にニッケル粉末を添加することで付与される。このとき、鉄粉末へのニッケル粉末の添加量が1%に満たないと上記の効果が乏しく、一方、5%を超えると、耐摩耗性の低いNiリッチのオーステナイトが多量に残留するようになる。このため、鉄粉へのニッケル粉末の添加量を1〜5%とする。
Cは、Fe基地に固溶してFe基地を強化するとともに、基地組織を強度の高いマルテンサイトやベイナイトとするために添加される。C量は、0.5%に満たないと上記の効果が乏しく、一方、1.5%を超えると、粒界に脆いセメンタイトが析出するようになって、耐摩耗性焼結合金の強度および耐摩耗性の低下を招く。このため、全体組成中のC量は0.5〜1.5%とする。このようなCを鉄粉に固溶して与えると、鉄粉の硬さが増加し、圧縮性が著しく損なわれるため、全量を黒鉛粉末の形態で付与される。
金属酸化物含有量が1%で、残部がFeおよび不可避不純物からなる鉱石還元鉄粉末、ニッケル粉末、表1に示す粉末組成の硬質相形成粉末、および黒鉛粉末を用意した。これらの粉末を表1に示す割合で、成形潤滑剤(ステアリン酸亜鉛0.8%)とともに配合し、混合して得られた原料粉末を成形圧力650MPaでφ30mm×φ20mm×h10mmのリングに成形した。次に、これら成形体を、アンモニア分解ガス雰囲気中で1160℃で60分間焼結し、試料番号01〜06の試料を作製した。これらの試料について、簡易摩耗試験および腐食試験を行った。これらの試験の結果を表1に併せて示す。
第1実施例で用いた鉱石還元鉄粉末、ニッケル粉末、黒鉛粉末と、第1実施例の試料番号04で用いた硬質相形成粉末を用いて、表2に示すように硬質相形成粉末の添加割合を変えて、成形潤滑剤(ステアリン酸亜鉛0.8%)とともに配合し、混合を行った。得られた原料粉末を第1実施例と同様に成形、焼結して試料番号07〜11の試料を作製した。これらの試料について、第1実施例と同様にして耐摩耗性および耐食性の評価を行った。この結果を第1実施例の試料番号04の試料の値とともに表2に示す。
第1実施例で用いた鉱石還元鉄粉末、ニッケル粉末、黒鉛粉末と、第1実施例の試料番号04で用いた硬質相形成粉末を用いて、表3に示すようにニッケル粉末の添加割合を変えて、成形潤滑剤(ステアリン酸亜鉛0.8%)とともに配合し、混合を行った。得られた原料粉末を第1実施例と同様に成形、焼結して試料番号12〜17の試料を作製した。これらの試料について、第1実施例と同様にして耐摩耗性の評価を行った。この結果を第1実施例の試料番号04の試料の値とともに表3に示す。
第1実施例で用いた鉱石還元鉄粉末、ニッケル粉末、黒鉛粉末と、第1実施例の試料番号04で用いた硬質相形成粉末を用いて、表4に示すように黒鉛粉末の添加割合を変えて、成形潤滑剤(ステアリン酸亜鉛0.8%)とともに配合し、混合を行った。得られた原料粉末を第1実施例と同様に成形、焼結して試料番号18〜23の試料を作製した。これらの試料について、第1実施例と同様にして耐摩耗性の評価を行った。この結果を第1実施例の試料番号04の試料の値とともに表4に示す。
第1実施例で用いた鉱石還元鉄粉末、ニッケル粉末、黒鉛粉末と、表5に示す組成の硬質相形成粉末を用いて、表5に示す割合で、成形潤滑剤(ステアリン酸亜鉛0.8%)とともに配合し、混合を行った。得られた原料粉末を第1実施例と同様に成形、焼結して試料番号24〜29の試料を作製した。これらの試料について、第1実施例と同様にして耐摩耗性の評価を行った。この結果を第1実施例の試料番号04の試料の値とともに表5に示す。
第1実施例で用いた鉱石還元鉄粉末、ニッケル粉末、黒鉛粉末と、表6に示す組成の硬質相形成粉末を用いて、表6に示す割合で、成形潤滑剤(ステアリン酸亜鉛0.8%)とともに配合し、混合を行った。得られた原料粉末を第1実施例と同様に成形、焼結して試料番号30〜33の試料を作製した。これらの試料について、第1実施例と同様にして耐摩耗性の評価を行った。この結果を第1実施例の試料番号04の試料の値とともに表6に示す。
第1実施例で用いたニッケル粉末、硬質相形成粉末、黒鉛粉末と、表7に示す金属酸化物の含有量が異なる鉱石還元鉄粉末を用いて、表7に示す割合で、成形潤滑剤(ステアリン酸亜鉛0.8%)とともに配合し、混合を行った。得られた原料粉末を第1実施例と同様に成形、焼結して試料番号34〜38の試料を作製した。これらの試料について、第1実施例と同様にして耐摩耗性の評価を行った。また、第7実施例では、上記の試料番号34〜38の試料および第1実施例の試料番号04について、被削性試験を併せて行った。被削性試験は、卓上ボール盤を使用して一定の荷重でドリルで試料に孔をあけ、その可能な加工孔数を比較する試験であり、今回の試験では荷重は1.3kg、使用ドリルはφ3mm超硬ドリル、試料の厚さを5mmに設定して行った。この被削性試験による加工孔数を表7に併せて示す。
Claims (12)
- 質量比で、全体組成が、Ni:1〜5%、Co:2.25〜33.3%、Cr:1.5〜18%、Mo:2.25〜15.75%、Si:0.15〜4.5%、C:0.5〜1.5%、および残部がFeと不可避不純物からなり、
Fe−Ni−C系合金基地中に、
組成が、Mo:15〜35%、Si:1〜10%、Cr:10〜40%、および残部がCoと不可避不純物からなる硬質相が15〜45%分散する
金属組織を呈することを特徴とする耐摩耗性焼結合金。 - 前記硬質相の組成において、前記Coの一部をFeで置換することを特徴とする請求項1に記載の耐摩耗性焼結合金。
- 前記全体組成において、Mn:2.25質量%以下となるように、前記硬質相の組成にMn:5質量%以下を追加することを特徴とする請求項1または2に記載の耐摩耗性焼結合金。
- 前記Fe−Ni−C系合金基地中に、アルミニウム、珪素、マグネシウム、鉄、チタンおよびカルシウムからなる群のうち少なくとも1種の金属酸化物が、全体組成に対して0.15〜1.25質量%含有されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の耐摩耗性焼結合金。
- 前記焼結合金の気孔および粒界に、鉛、二硫化モリブデン、硫化マンガン、窒化硼素、メタ珪酸カルシウム系鉱物、弗化カルシウムの群より選ばれる少なくとも1種の被削性改善物質の粉末を0.3〜2質量%さらに分散させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の耐摩耗性焼結合金。
- 前記焼結合金の気孔中に、鉛、鉛合金、銅、銅合金およびアクリル樹脂のうちの1種が充填されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐摩耗性焼結合金。
- 鉄粉末に、質量比で、ニッケル粉末:1〜5%と、組成が、質量比で、Mo:15〜35%、Si:1〜10%、Cr:10〜40%、および残部がCoと不可避不純物からなる硬質相形成粉末:15〜45%と、黒鉛粉末:0.5〜1.5%とを添加し、混合した原料粉末を所望の形状に圧粉成形し、得られた成形体を焼結することを特徴とする耐摩耗性焼結合金の製造方法。
- 前記硬質相形成粉末の前記Coの一部をFeで置換することを特徴とする請求項7に記載の耐摩耗性焼結合金の製造方法。
- 前記硬質相形成粉末に、Mn:5質量%以下をさらに含有させることを特徴とする請求項7または8に記載の耐摩耗性焼結合金の製造方法。
- 前記鉄粉末として、金属酸化物を0.3〜1.5質量%含有する鉱石還元鉄粉末を用いることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の耐摩耗性焼結合金の製造方法。
- 前記原料粉末に、鉛粉末、二硫化モリブデン粉末、硫化マンガン粉末、窒化硼素粉末、メタ珪酸カルシウム系鉱物粉末、弗化カルシウム粉末の群より選ばれる少なくとも1種の被削性改善物質の粉末を0.3〜2質量%さらに添加したことを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の耐摩耗性焼結合金の製造方法。
- 前記焼結により得られた耐摩耗性焼結合金の気孔中に、鉛、鉛合金、銅、銅合金、アクリル樹脂のうちの何れかを溶浸もしくは含浸させることを特徴とする請求項7〜11のいずれかに記載の耐摩耗性焼結合金の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008174624A JP5358131B2 (ja) | 2008-07-03 | 2008-07-03 | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 |
US12/458,063 US20100008812A1 (en) | 2008-07-03 | 2009-06-30 | Hard phase forming alloy powder, wear resistant sintered alloy, and production method for wear resistant sintered alloy |
DE102009031390A DE102009031390A1 (de) | 2008-07-03 | 2009-07-01 | Hartphasenbildendes Legierungspulver, verschleißfeste Sinterlegierung, und Herstellungsverfahren für verschleißfeste Sinterlegierung |
KR1020090060216A KR101117361B1 (ko) | 2008-07-03 | 2009-07-02 | 경질상 형성용 합금 분말, 내마모성 소결 합금의 제조 방법, 및 내마모성 소결 합금 |
US13/707,235 US9260772B2 (en) | 2008-07-03 | 2012-12-06 | Hard phase forming alloy powder, wear resistant sintered alloy, and production method for wear resistant sintered alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008174624A JP5358131B2 (ja) | 2008-07-03 | 2008-07-03 | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010013696A true JP2010013696A (ja) | 2010-01-21 |
JP5358131B2 JP5358131B2 (ja) | 2013-12-04 |
Family
ID=41700061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008174624A Expired - Fee Related JP5358131B2 (ja) | 2008-07-03 | 2008-07-03 | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5358131B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0543915A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 高強度を有するFe基焼結合金製バルブシ−ト |
JPH0543998A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結合金製バルブシート |
JP2005248234A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Nippon Piston Ring Co Ltd | バルブシート用鉄基焼結合金材 |
JP2006052468A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-23 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 焼結バルブガイド及びその製造方法 |
WO2009122985A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 日本ピストンリング株式会社 | バルブシート用鉄基焼結合金及び内燃機関用バルブシート |
JP2010013697A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 硬質相形成用合金粉末 |
-
2008
- 2008-07-03 JP JP2008174624A patent/JP5358131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0543915A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 高強度を有するFe基焼結合金製バルブシ−ト |
JPH0543998A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-23 | Mitsubishi Materials Corp | 相手攻撃性のきわめて低い金属充填Fe基焼結合金製バルブシート |
JP2005248234A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Nippon Piston Ring Co Ltd | バルブシート用鉄基焼結合金材 |
JP2006052468A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-23 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 焼結バルブガイド及びその製造方法 |
WO2009122985A1 (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 日本ピストンリング株式会社 | バルブシート用鉄基焼結合金及び内燃機関用バルブシート |
JP2010013697A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 硬質相形成用合金粉末 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
US10220443B2 (en) | 2013-06-27 | 2019-03-05 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing a steel shaped body |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5358131B2 (ja) | 2013-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5525986B2 (ja) | 焼結バルブガイドおよびその製造方法 | |
JP6112473B2 (ja) | 鉄基焼結摺動部材 | |
JP6142987B2 (ja) | 鉄基焼結摺動部材 | |
JP2006307331A (ja) | 耐摩耗性焼結部材およびその製造方法 | |
EP3358156A1 (en) | Sintered valve seat | |
KR100499896B1 (ko) | 내마모성 소결부재 및 그 제조방법 | |
JP4455390B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP4179550B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
US10619229B2 (en) | Manufacturing method of wear-resistant iron-based sintered alloy and wear-resistant iron-based sintered alloy | |
JP3827033B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP5253132B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP5358131B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP5314950B2 (ja) | 硬質相形成用合金粉末 | |
JP3719630B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP6352959B2 (ja) | 耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法、焼結合金用成形体、および耐摩耗性鉄基焼結合金 | |
JP2010144235A (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP6519955B2 (ja) | 鉄基焼結摺動部材およびその製造方法 | |
JP6384687B2 (ja) | 鉄基焼結摺動部材の製造方法 | |
JP6341455B2 (ja) | 鉄基焼結摺動部材の製造方法 | |
JP5253131B2 (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP2010144237A (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP2000064003A (ja) | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 | |
JP2006274359A (ja) | 硬質相形成用合金粉末およびそれを用いた鉄系混合粉末 | |
JP4303172B2 (ja) | 鉄基焼結合金製バルブシート | |
JP2007113101A (ja) | 焼結バルブシートおよびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110527 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130306 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130423 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130815 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130902 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5358131 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |