JP2531625B2 - 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金Info
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- JP2531625B2 JP2531625B2 JP61040655A JP4065586A JP2531625B2 JP 2531625 B2 JP2531625 B2 JP 2531625B2 JP 61040655 A JP61040655 A JP 61040655A JP 4065586 A JP4065586 A JP 4065586A JP 2531625 B2 JP2531625 B2 JP 2531625B2
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- sintered alloy
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- based sintered
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐摩耗性、特に高面圧下で高い耐摩耗性
が要求される部品、例えば、内燃機関のロッカーアーム
チップ、バルブリフター摺動部、カムピースなどの耐摩
部品の製造に適した耐摩耗性Fe基焼結合金に関する。
が要求される部品、例えば、内燃機関のロッカーアーム
チップ、バルブリフター摺動部、カムピースなどの耐摩
部品の製造に適した耐摩耗性Fe基焼結合金に関する。
一般に、上記のような高い耐摩耗性が要求される耐摩
部品の製造には、チル鋳物や、ＰおよびＢなどの添加に
より液相焼結して高密度とし基地中に（Fe,Cr）7C3等の
炭化物を分散させたFe基焼結合金が用いられている。
部品の製造には、チル鋳物や、ＰおよびＢなどの添加に
より液相焼結して高密度とし基地中に（Fe,Cr）7C3等の
炭化物を分散させたFe基焼結合金が用いられている。
しかし、苛酷な条件下では、上記のチル鋳物はピッチ
ングを起し易く、またFe基焼結合金は炭化物が粗大にな
る傾向にあり、粒大炭化物間に炭化物の存在しない基地
が露出するので、とくに高面圧が付加される耐摩部品と
して用いると、露出した基地と相手材が金属接触を起こ
し、いわゆるスカッフ摩耗が発生し易いという問題があ
った。
ングを起し易く、またFe基焼結合金は炭化物が粗大にな
る傾向にあり、粒大炭化物間に炭化物の存在しない基地
が露出するので、とくに高面圧が付加される耐摩部品と
して用いると、露出した基地と相手材が金属接触を起こ
し、いわゆるスカッフ摩耗が発生し易いという問題があ
った。
そこで、本発明者らは、上述のような問題を解決する
ためには、合金の基地に炭化物を多く、かつ微細に均一
に分散して存在せしめうる特定の成分組成の合金を開発
できれば、その合金の基地の露出が減少するから基地と
相手材との金属接触が減少し、したがって、スカッフ摩
耗が生じないはずであり、また基地の疲労によるピッチ
ングを抑制するためには、できるだけ高密度とすればよ
いであろうとの予測のもとに研究を行なった結果、炭化
物を多く微細に均一に分散せしめることのできるFe基焼
結合金としては、重量％で（以下、％は重量％を示
す）、 C:4.5〜5.5％、 Cr:12〜25％、 Mo:3〜9.5％、 Mn:1.5〜５％、 を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる成分組
成を有することが必要で、そのFe基焼結合金中の炭化物
についても、平均粒径:2〜20μｍのものが40％超〜70体
積％の割合で分散することが最も好ましく、また上記Fe
基焼結合金の理論密度比を95％以上とすることによりピ
ッチングを抑制することができ、さらに上記Fe基焼結合
金に、 Si:1.5〜５％、 を必要に応じて含有させると、炭化物粒子への応力集中
を緩和する効果や、強度向上効果が得られるようになる
という知見を得たのである。
ためには、合金の基地に炭化物を多く、かつ微細に均一
に分散して存在せしめうる特定の成分組成の合金を開発
できれば、その合金の基地の露出が減少するから基地と
相手材との金属接触が減少し、したがって、スカッフ摩
耗が生じないはずであり、また基地の疲労によるピッチ
ングを抑制するためには、できるだけ高密度とすればよ
いであろうとの予測のもとに研究を行なった結果、炭化
物を多く微細に均一に分散せしめることのできるFe基焼
結合金としては、重量％で（以下、％は重量％を示
す）、 C:4.5〜5.5％、 Cr:12〜25％、 Mo:3〜9.5％、 Mn:1.5〜５％、 を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる成分組
成を有することが必要で、そのFe基焼結合金中の炭化物
についても、平均粒径:2〜20μｍのものが40％超〜70体
積％の割合で分散することが最も好ましく、また上記Fe
基焼結合金の理論密度比を95％以上とすることによりピ
ッチングを抑制することができ、さらに上記Fe基焼結合
金に、 Si:1.5〜５％、 を必要に応じて含有させると、炭化物粒子への応力集中
を緩和する効果や、強度向上効果が得られるようになる
という知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであ
って、以下に成分組成、炭化物の平均粒径、炭化物の体
積率および理論密度比を上記の通りに限定した理由を説
明する。
って、以下に成分組成、炭化物の平均粒径、炭化物の体
積率および理論密度比を上記の通りに限定した理由を説
明する。
（ａ）Ｃ Ｃ成分は、基地に固溶して基地を強化するとともに、
Cr,Mo,Feと複炭化物を形成し、もって合金の耐摩耗性を
向上させる作用を有するが、その含有量が4.5％未満で
は、炭化物を十分に生成させることができず、この結果
所望のすぐれた耐摩耗性を得ることができず、一方、5.
5％を越えると、炭化物が粗大化するので、炭化物強度
が低下し、使用中に破壊、脱落するようになることか
ら、その含有量を4.5〜5.5％と定めた。
Cr,Mo,Feと複炭化物を形成し、もって合金の耐摩耗性を
向上させる作用を有するが、その含有量が4.5％未満で
は、炭化物を十分に生成させることができず、この結果
所望のすぐれた耐摩耗性を得ることができず、一方、5.
5％を越えると、炭化物が粗大化するので、炭化物強度
が低下し、使用中に破壊、脱落するようになることか
ら、その含有量を4.5〜5.5％と定めた。
（ｂ）Cr Cr成分には、一部基地中に固溶して基地を強化すると
ともに、Fe,Mo,Cと複炭化物を形成して耐摩耗性を向上
させる作用があるが、その含有量が12％未満では、生成
する炭化物量が少なくなりすぎて所望の耐摩耗性が得ら
れず、一方、25％を越えると、炭化物量が多くなりすぎ
るとともに、炭化物が棒状に粗大化するようになり、相
手材を著しく摩耗させたり炭化物が破壊、脱落するよう
になることから、その含有量を12〜25％と定めた。
ともに、Fe,Mo,Cと複炭化物を形成して耐摩耗性を向上
させる作用があるが、その含有量が12％未満では、生成
する炭化物量が少なくなりすぎて所望の耐摩耗性が得ら
れず、一方、25％を越えると、炭化物量が多くなりすぎ
るとともに、炭化物が棒状に粗大化するようになり、相
手材を著しく摩耗させたり炭化物が破壊、脱落するよう
になることから、その含有量を12〜25％と定めた。
（ｃ）Mo Mo成分には、一部基地中に固溶して基地を強化すると
ともに、Fe,Cr,Cと複炭化物を形成し、かつ炭化物の粗
大化を抑制する作用があるが、その含有量が３％未満で
は、炭化物の粗大化を十分に抑制することができず、一
方、その含有量が9.5％を越えるとかえって棒状に粗大
化した炭化物が増えるので、その含有量を３〜9.5と定
めた。
ともに、Fe,Cr,Cと複炭化物を形成し、かつ炭化物の粗
大化を抑制する作用があるが、その含有量が３％未満で
は、炭化物の粗大化を十分に抑制することができず、一
方、その含有量が9.5％を越えるとかえって棒状に粗大
化した炭化物が増えるので、その含有量を３〜9.5と定
めた。
（ｄ）Mn Mn成分には、基地に固溶してオーステナイトを安定化
させ、応力が作用するとマルテンサイトへの加工誘起変
態を生じさせ、もって基地を強化して耐ピッチング性を
向上せしめる作用を有するが、その含有量が1.5％未満
では十分な効果が得られず、一方、５％を越えると、通
常の使用条件での応力下では応力が低すぎて加工誘起変
態を生じしにくくなるので、その含有量を1.5〜５％と
定めた。
させ、応力が作用するとマルテンサイトへの加工誘起変
態を生じさせ、もって基地を強化して耐ピッチング性を
向上せしめる作用を有するが、その含有量が1.5％未満
では十分な効果が得られず、一方、５％を越えると、通
常の使用条件での応力下では応力が低すぎて加工誘起変
態を生じしにくくなるので、その含有量を1.5〜５％と
定めた。
（ｅ）Si Si成分は、通常Fe中に不可避不純物として１％未満含
まれているが、これを1.5％以上含有させると、炭化物
粒子が十分に丸みを帯びるようになって炭化物粒子が応
力集中を受けにくくなるので、必要に応じて含有させる
が、５％を越えると、上記Mnによる耐ピッチング性向上
効果を減じるので、その含有量を1.5〜５％と定めた。
まれているが、これを1.5％以上含有させると、炭化物
粒子が十分に丸みを帯びるようになって炭化物粒子が応
力集中を受けにくくなるので、必要に応じて含有させる
が、５％を越えると、上記Mnによる耐ピッチング性向上
効果を減じるので、その含有量を1.5〜５％と定めた。
（ｆ）炭化物の粒度および分散量 炭化物は、微細なほど基地が露出しにくくなるので好
ましいが、平均粒径が２μｍ未満ではかえって耐摩耗性
が低下し、また理論密度比が95％以上の高密度焼結体中
では、そのような微細な炭化物組織を得ることは極めて
困難であり、一方、平均粒径が20μｍを越えると、炭化
物強度が低下し、高面圧下では炭化物が破壊、脱落する
ようになることから、炭化物の平均粒径を２〜20μｍと
定めた。また、炭化物の分散量が40体積％以下では所望
のすぐれた耐摩耗性が得られず、一方、70体積％を越え
ると相手攻撃性が著しくなるため、合金中の炭化物分散
量を40％超〜70体積％と定めた。
ましいが、平均粒径が２μｍ未満ではかえって耐摩耗性
が低下し、また理論密度比が95％以上の高密度焼結体中
では、そのような微細な炭化物組織を得ることは極めて
困難であり、一方、平均粒径が20μｍを越えると、炭化
物強度が低下し、高面圧下では炭化物が破壊、脱落する
ようになることから、炭化物の平均粒径を２〜20μｍと
定めた。また、炭化物の分散量が40体積％以下では所望
のすぐれた耐摩耗性が得られず、一方、70体積％を越え
ると相手攻撃性が著しくなるため、合金中の炭化物分散
量を40％超〜70体積％と定めた。
（ｇ）理論密度比 理論密度比が95％未満の場合には、焼結合金特有の空
孔に潤滑油が入って、潤滑作用を助長する場合もある
が、特に高面圧下で使用されるような場合には、空孔部
から疲労が進行してピッチングを生じ易いので、理論密
度比を95％以上とした。
孔に潤滑油が入って、潤滑作用を助長する場合もある
が、特に高面圧下で使用されるような場合には、空孔部
から疲労が進行してピッチングを生じ易いので、理論密
度比を95％以上とした。
つぎに、この発明のFe基焼結合金を実施例により説明
する。
する。
原料粉末として、いずれも平均粒径:15μｍを有するF
e粉末、Fe−20％Cr−５％Mo合金粉末およびFe−15％Cr
−５％Si合金粉末、いずれも平均粒径:2μｍを有するMo
粉末およびCr3C2粉末、同じく平均粒径:3μｍを有するF
e−17％Cr−５％Mo−４％Ｃ合金粉末、さらに平均粒径:
20μｍを有するFe−20％Mn合金粉末、および−350メッ
シュのグラファイト粉末をそれぞれ用意し、これら原料
粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成に配合し、通
常の条件で混合した後、6ton/cm2の圧力でプレス成形
し、ついで１×10-3torrの真空中、1130〜1170℃の範囲
内の所定温度に１時間保持の条件で焼結することによっ
て、実質的に配合組成と同一の成分組成をもった本発明
Fe基焼結合金（以下、本発明焼結合金という）１〜12
と、比較Fe基焼結合金（以下、比較焼結合金という）１
〜３をそれぞれ製造した。
e粉末、Fe−20％Cr−５％Mo合金粉末およびFe−15％Cr
−５％Si合金粉末、いずれも平均粒径:2μｍを有するMo
粉末およびCr3C2粉末、同じく平均粒径:3μｍを有するF
e−17％Cr−５％Mo−４％Ｃ合金粉末、さらに平均粒径:
20μｍを有するFe−20％Mn合金粉末、および−350メッ
シュのグラファイト粉末をそれぞれ用意し、これら原料
粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成に配合し、通
常の条件で混合した後、6ton/cm2の圧力でプレス成形
し、ついで１×10-3torrの真空中、1130〜1170℃の範囲
内の所定温度に１時間保持の条件で焼結することによっ
て、実質的に配合組成と同一の成分組成をもった本発明
Fe基焼結合金（以下、本発明焼結合金という）１〜12
と、比較Fe基焼結合金（以下、比較焼結合金という）１
〜３をそれぞれ製造した。
なお、比較焼結合金１〜３は、いずれも構成成分のう
ち耐摩耗性向上に寄与する成分の含有量（第１表に※印
を付したもの）がこの発明の範囲から低い方に外れた組
成をもつものである。
ち耐摩耗性向上に寄与する成分の含有量（第１表に※印
を付したもの）がこの発明の範囲から低い方に外れた組
成をもつものである。
ついで、この結果得られた本発明焼結合金１〜12およ
び比較焼結合金１〜３について、炭化物の平均粒径、炭
化物の体積率、および相対密度を測定すると共に、これ
をディーゼルエンジンのバルブリフター摺動面に使用し
て、ディーゼルエンジンを回転数:2000r.p.m.で400時間
駆動させる高面圧負荷の摩耗試験を行なった。この摩耗
試験でバルブリフター摺動面の受ける面荷重は、150kg
であり、潤滑油として劣化油を使用し、油温は80℃で行
なった。この摩耗試験終了後、上記焼結体バルブリフタ
ーの摺動面の最大摩耗深さを測定した。これらの結果を
第２表に示した。
び比較焼結合金１〜３について、炭化物の平均粒径、炭
化物の体積率、および相対密度を測定すると共に、これ
をディーゼルエンジンのバルブリフター摺動面に使用し
て、ディーゼルエンジンを回転数:2000r.p.m.で400時間
駆動させる高面圧負荷の摩耗試験を行なった。この摩耗
試験でバルブリフター摺動面の受ける面荷重は、150kg
であり、潤滑油として劣化油を使用し、油温は80℃で行
なった。この摩耗試験終了後、上記焼結体バルブリフタ
ーの摺動面の最大摩耗深さを測定した。これらの結果を
第２表に示した。
〔発明の効果〕 第２表に示される結果から、本発明焼結合金１〜12に
おいては、その摺動面はいずれもスカッフ摩耗およびピ
ッチングの発生のない良好な摺動面を呈し、すぐれた耐
摩耗性を示すのに対し、耐摩耗性向上成分が本発明範囲
から低い方に外れた組成を有する比較焼結合金１〜３
は、いずれも耐摩耗性に劣ることが明らかである。
おいては、その摺動面はいずれもスカッフ摩耗およびピ
ッチングの発生のない良好な摺動面を呈し、すぐれた耐
摩耗性を示すのに対し、耐摩耗性向上成分が本発明範囲
から低い方に外れた組成を有する比較焼結合金１〜３
は、いずれも耐摩耗性に劣ることが明らかである。
なお、ついでに、従来から耐摩耗性材料として知られ
ているチル鋳物およびFe−11％Cr−２％Ｃ−0.3％Ｐの
成分組成を有するFe基焼結合金も用意し、同様な試験を
行なったが、上記チル鋳物は、200時間ですでにピッチ
ングが発生し、上記Fe−11％Cr−２％Ｃ−0.3％ＰのFe
基焼結合金にもスカッフ摩耗が発生し、60μｍの最大摩
耗深さを示すものであった。
ているチル鋳物およびFe−11％Cr−２％Ｃ−0.3％Ｐの
成分組成を有するFe基焼結合金も用意し、同様な試験を
行なったが、上記チル鋳物は、200時間ですでにピッチ
ングが発生し、上記Fe−11％Cr−２％Ｃ−0.3％ＰのFe
基焼結合金にもスカッフ摩耗が発生し、60μｍの最大摩
耗深さを示すものであった。
上述のように、この発明のFe基焼結合金は、耐摩耗
性、特に高面圧下の耐摩耗性にすぐれているので、機械
部品、特に内燃機関、ロータリーコンプレッサー、ベー
ンポンプなどの機械部品の製造に用いた場合に、すぐれ
た性能を長期に亘って発揮するなど工業上有用な特性を
有するのである。
性、特に高面圧下の耐摩耗性にすぐれているので、機械
部品、特に内燃機関、ロータリーコンプレッサー、ベー
ンポンプなどの機械部品の製造に用いた場合に、すぐれ
た性能を長期に亘って発揮するなど工業上有用な特性を
有するのである。
Claims (2)
- 【請求項１】C:4.5〜5.5％、 Cr:12〜25％、 Mo:3〜9.5％、 Mn:1.5〜５％、 を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる組成
（以上重量％）、並びに平均粒径:2〜20μｍの炭化物粒
子が40％超〜70体積％分散した組織と95％以上の理論密
度比を有することを特徴とする耐摩耗性のすぐれたFe基
焼結合金。 - 【請求項２】C:4.5〜5.5％、 Cr:12〜25％、 Mo:3〜9.5％、 Mn:1.5〜５％、 を含有し、さらに、 Si:1.5〜５％、 を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる組成
（以上重量％）、並びに平均粒径:2〜20μｍの炭化物粒
子が40％超〜70体積％分散した組織と95％以上の理論密
度比を有することを特徴とする耐摩耗性のすぐれたFe基
焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61040655A JP2531625B2 (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61040655A JP2531625B2 (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62199754A JPS62199754A (ja) | 1987-09-03 |
| JP2531625B2 true JP2531625B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=12586561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61040655A Expired - Lifetime JP2531625B2 (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2531625B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013028846A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 遅れ破壊防止鋼材 |
-
1986
- 1986-02-25 JP JP61040655A patent/JP2531625B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62199754A (ja) | 1987-09-03 |
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