JP2541238B2 - 耐摩耗性の優れた鉄基焼結合金の製造方法 - Google Patents

耐摩耗性の優れた鉄基焼結合金の製造方法

Info

Publication number
JP2541238B2
JP2541238B2 JP62237040A JP23704087A JP2541238B2 JP 2541238 B2 JP2541238 B2 JP 2541238B2 JP 62237040 A JP62237040 A JP 62237040A JP 23704087 A JP23704087 A JP 23704087A JP 2541238 B2 JP2541238 B2 JP 2541238B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
carbide
wear resistance
powder
iron
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62237040A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6479306A (en
Inventor
照義 棚瀬
八郎 松永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP62237040A priority Critical patent/JP2541238B2/ja
Publication of JPS6479306A publication Critical patent/JPS6479306A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2541238B2 publication Critical patent/JP2541238B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高い耐摩耗性が要求される摺動部材、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、カムピースなどとして用いた場合に、優れた
耐摩耗性を示す炭化物分散型Fe基焼結合金の製造方法に
関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、高い耐摩耗性が要求される耐摩耗部品の製造
には、チル鋳物や合金鋳物、それらの材料に硬質表面処
理を施した材料、あるいはPや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)6C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。
上記Fe基焼結合金は、共還元粉末を原料粉末として焼
結し作製されることも知られている。
共還元粉末は、微細な複数の金属酸化物粉末と炭素粉
末を所定の成分組成が得られるように配合し、混合し、
混合粉末をH2気流中で還元して得られる。このようにし
て得られた共還元粉末は、合金成分が相互に十分拡散し
て完全に合金化した状態にはなっておらず、それぞれ数
ミクロン程度の粉末粒子が弱く結合して2次粒子を形成
した状態になっているので、これを−100メッシュ程度
に解砕すれば、微細であるにもかかわらず流動性が良好
な粉末とすることができる。
上記解砕して得られた共還元粉末をプレスして圧粉体
に成形する。この場合、前記原料粉末は微細であるにも
かかわらず、圧縮性がきわめて良好なために容易にプレ
ス成形することができる。
上記圧粉体を真空中あるいは非酸化性ガス中で温度:1
100〜1300℃に加熱し、焼結したのち焼入れし、さらに
焼戻し処理を施していた。
このようにして得られた焼結体は、理論密度比:95%
以上を有し、合金元素が完全に拡散し、焼戻しマルテン
サイトの基地中に微細な炭化物が分散した組織になって
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記共還元粉末をプレスした後、焼結して得られた焼
結体を焼入れし、さらに焼戻し処理することによって得
られた従来の焼結体は、均一で微細な組織を有しかつ高
密度を有するが、炭化物の分散量が十分でないので、基
地と相手部材が金属接触を起こし易く、スカッフ摩耗が
発生し易いという問題点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、かかる問題点を解決すべく研
究を行った結果、 上記共還元粉末から得られた焼結体を、温度:500〜10
50℃の範囲内で一定温度に保持したのち、その保持温度
から500℃まで徐冷するか、または1050℃から500℃まで
徐冷する炭化物析出処理を施すと、従来よりも炭化物析
出量が増加し、炭化物面積率:50%以上の耐摩耗性に優
れた鉄基焼結合金が得られるという知見を得たのであ
る。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたもので
あって、 (1) 複数の金属酸化物粉末と炭素粉末との混合粉末
を還元して得られた鉄を含む共還元粉末を成形後焼結
し、上記焼結して得られた焼結体を、500〜1050℃の温
度範囲で一定温度に保持したのち、その保持温度から50
0℃まで徐冷する炭化物析出処理を施す耐摩耗性に優れ
た鉄基焼結合金の製造方法、 (2) 複数の金属酸化物粉末と炭素粉末との混合粉末
を還元して得られた鉄を含み共還元粉末を成形後焼結
し、上記焼結して得られた焼結体を、1050℃から500℃
まで徐冷する炭化物析出処理を施す耐摩耗性に優れた鉄
基焼結合金の製造方法、に特徴を有するものである。
上記共還元粉末は、一次粒子の平均粒度:1〜10μmの
ものを使用し、これを金型でプレス成形して圧粉体と
し、この圧粉体を真空中または非酸化性雰囲気中で、温
度:1060〜1180℃に加熱し、焼結する。上記炭化物析出
処理した焼結体は500℃から大気中で放冷する。
上記炭化物析出処理温度が500〜1050℃の範囲にある
と、炭化物が速やかに析出し、所望の炭化物の面積比率
となるが、500℃未満の温度では炭化物の析出速度が遅
いので好ましくなく、一方1050℃を越える温度で加熱し
ても過飽和固溶量が少ないため、炭化物の析出量が少な
い。
この発明で使用する共還元粉末は、Fe以外に必須成分
としてC:3〜6.5重量%、炭化物形成元素としてCr:10〜4
0重量%を含有し、さらに必要に応じて炭化物形成元素
として、Mo,WおよびTaのうち1種または2種以上:0.1〜
25重量%、Ti,Zr,Hf,V,Nbのうち1種または2種以上:0.
1〜5重量%、マトリックス強化元素として、Ni,Co,Mn
のうち1種または2種以上:0.1〜10重量%を含有する成
分組成の鉄基共還元粉末を使用する。
この鉄基共還元粉末を焼結して得られる焼結体は、 C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 Fe:残部、 からなり、さらに必要に応じて、 Mo,WおよびTaのうち1種または2種以上:0.1〜25重
量%、 Ti,Zr,Hf,V,Nbのうち1種または2種以上:0.1〜5
重量%、 Ni,Co,Mnのうち1種または2種以上:0.1〜10重量
%、 上記〜のうち1種または2種以上を含有した成分
組成を有する。
すなわち、本願発明の耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金
で炭化物析出処理する焼結体は、 (1) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 Fe:残部、 からなる成分組成の焼結体、 (2) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 を含有し、さらに、 Mo,WおよびTaのうち1種または2種以上:0.1〜25重量
%、 を含有し、Fe:残部からなる成分組成の焼結体、 (3) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 を含有し、さらに、 Ti,Zr,Hf,V,Nbのうち1種または2種以上:0.1〜5重
量%、 を含有し、Fe:残部からなる成分組成の焼結体、 (4) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 を含有し、さらに、 Ni,Co,Mnのうち1種または2種以上:0.1〜10重量%、 を含有し、Fe:残部からなる成分組成の焼結体、 (5) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 を含有し、さらに、 Mo,WおよびTaのうち1種または2種以上:0.1〜25重量
%、 を含有し、さらに、 Ti,Zr,Hf,V,Nbのうち1種または2種以上:0.1〜5重
量%、 を含有し、Fe:残部からなる成分組成の焼結体、 (6) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 を含有し、さらに、 Mo,WおよびTaのうち1種または2種以上:0.1〜25重量
%、 を含有し、さらに、 Ni,Co,Mnのうち1種または2種以上:0.1〜10重量%、 を含有し、Fe:残部からなる成分組成の焼結体、 (7) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 を含有し、さらに、 Ti,Zr,Hf,V,Nbのうち1種または2種以上:0.1〜5重
量%、 を含有し、さらに、 Ni,Co,Mnのうち1種または2種以上:0.1〜10重量%、 を含有し、Fe:残部からなる成分組成の焼結体、 (8) C:3〜6.5重量%、 Cr:10〜40重量%、 を含有し、さらに、 Mo,WおよびTaのうち1種または2種以上:0.1〜25重量
%、 を含有し、さらに、 Ti,Zr,Hf,V,Nbのうち1種または2種以上:0.1〜5重
量%、 を含有し、さらに、 Ni,Co,Mnのうち1種または2種以上:0.1〜10重量%、 を含有し、Fe:残部からなる成分組成の焼結体である。
焼結体に含まれる上記炭化物形成元素は、複炭化物ま
たは単独炭化物を形成して、合金に耐摩耗性を付与する
と共に相手材との金属凝着を生じにくくさせてスカッフ
摩耗の防止に寄与するが、本発明者等の種々の実験によ
れば炭化物硬さはマイクロビッカース硬さ(以下、MHv
という)が約1000〜2000程度であることが好ましく、10
00より低い硬さでは低硬度すぎて耐摩耗性が不足し、一
方2000を越えるようになると相手攻撃性が増大してくる
ことがわかっている。これらの条件を満足する炭化物形
成元素は、Cr,Mo,W,Taがあるが、炭化物の硬さ、コスト
等を考慮するとCrが最も適当なので炭化物形成元素は主
としてCrとし、Crよりも高硬度となるMo,W,Taについて
は必要に応じて添加し、さらにMHv:2000以上の炭化物を
形成するTi,Zr,Hf,V,Nbについては相手材がとくに硬質
である場合に添加することとした。
CrはFeと複炭化物を形成して合金に耐摩耗性を付与す
るが、10重量%未満では生成する炭化物量が減少して所
望の耐摩耗性が得られず、一方40重量%を越えて含有さ
せると合金が脆くなりすぎるので、その含有量を10〜40
重量%と定めた。
Mo,W,TaはCrよりもやや硬く、かつMHv:2000以下の炭
化物を形成するのでCr単独の場合よりも耐摩耗性が要求
される場合に添加するが、その添加量が0.1重量%未満
ではそれらの添加による耐摩耗性向上が得られず、一方
25重量%を越えて含有させるとコストが上昇すると共に
合金が脆化するので、それらの添加量を0.1〜25重量%
と定めた。
Ti,Zr,Hf,V,Nbは、上記のようにMHv:2000以上の炭化
物を形成し、相手攻撃性が高くなるので、相手材がとく
に硬質の場合に必要に応じて添加するが、その添加量が
0.1重量%未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られ
ず、一方5重量%を越えて添加すると相手攻撃性が顕著
になるので、それらの元素の添加量を0.1〜5重量%と
定めた。
炭素は、マトリックスに固溶してマトリックスを強化
すると共に、Feおよび炭化物形成元素と化合して炭化物
を形成し、もって合金に耐摩耗性を付与するが、その量
が3重量%未満では、生成する炭化物量が面積比率で50
%に達せず、一方6.5重量%を越えて含有させると遊離
炭素が残存し、合金が脆化するので、炭素の添加量は3
〜6.5重量%と定めた。
Ni,Co,Mnは、マトリックスに固溶してマトリックスの
強化に寄与するが、その添加量が0.1重量%未満では所
望の効果が得られず、一方10重量%を越えて含有させて
もマトリックスの強化効果が飽和するので、それらの添
加量を0.1〜10重量%と定めた。
〔実施例〕
各合金元素の酸化物粉末と炭素粉末との混合粉末をH2
気流中で還元して得られた各種組成の共還元粉末を用意
し、これらを圧力:6ton/cm2で金型成形後、真空中、温
度:1060〜1180℃、1時間保持の条件で焼結し、第1表
に示される成分組成の焼結体を作製した。その後、第1
表の実施例1〜5の焼結体については、焼結後の冷却過
程で温度:1050℃に30分保持した後、500℃まで4時間か
けて徐冷して炭化物の析出処理を施した。また上記第1
表の実施例6〜8の合金については、焼結後一度室温ま
で冷却後、再度加熱してN2雰囲気中、温度:950℃に2時
間保持してから500℃まで2時間かけて徐冷して炭化物
析出処理を施し、実施例9〜10の合金については、焼結
後、温度:1050℃から温度:500℃まで徐冷することによ
り炭化物析出処理を施し、実施例1〜10の鉄基焼結合金
を作製した。
一方、比較のために、上記第1表の実施例1〜10と同
一成分組成の焼結体を作製し、温度:1050℃で焼入れし
た後、温度:200℃で焼戻す従来の熱処理を施して従来例
1〜10の鉄基焼結合金を作製した。
これら実施例1〜10および従来例1〜10(実施例1〜
10の焼結体の成分組成は、それぞれ従来例1〜10の焼結
体の成分組成と同一である)の鉄基焼結合金について、
相対密度、炭化物面積率およびロックウェルCスケール
硬さ(HRC)を測定した。
また、これらの炭化物析出処理を施した上記実施例1
〜10および従来の熱処理をほどこした従来例1〜10の鉄
基焼結合金からロッカーアームチップを切り出し、これ
らをガソリンエンジン用ロッカーアームの摺動面に組込
み、 エンジン:4気筒ガソリンエンジン(排気量1600cc)、 回転数:800r.p.m.、 試験時間:400時間、 潤滑油:SAE20W、 油温:80℃、 相手カム材:チル鋳物、 の条件でファイリングによるエンジン試験を行ない、チ
ップとカムの最大摩耗深さを測定し、さらにチップの摩
耗面状態を観察した。これらの結果も第1表に示した。
〔発明の効果〕
第1表から、この発明の炭化物析出処理を施した鉄基
焼結合金は、従来の焼入 れ・焼戻し処理を施した鉄基焼結合金よりも、いずれも
炭化物面積率が大きく、50%以上であり、すぐれた耐摩
耗性を示し、相手部材に対する攻撃性も低いことがわか
る。
なお、この実施例では、ロッカーアームチップとして
の性能評価を行ったが、この発明の炭化物析出処理を施
した鉄基焼結合金は、炭化物の面積率が高いため相手部
材と金属凝着を起こしにくいので、その他の摺動部材に
使用してもすぐれた特性を発揮する。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の金属酸化物粉末と炭素粉末との混合
    粉末を還元して得られた鉄を含む共還元粉末を成形後焼
    結し、上記焼結して得られた焼結体を、500〜1050℃の
    温度範囲で一定温度に保持したのち、その保持温度から
    500℃まで徐冷する炭化物析出処理を施すことを特徴と
    する耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金の製造方法。
  2. 【請求項2】複数の金属酸化物粉末と炭素粉末との混合
    粉末を還元して得られた鉄を含む共還元粉末を成形後焼
    結し、上記焼結して得られた焼結体を、1050℃から500
    ℃まで徐冷する炭化物析出処理を施すことを特徴とする
    耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金の製造方法。
JP62237040A 1987-09-21 1987-09-21 耐摩耗性の優れた鉄基焼結合金の製造方法 Expired - Lifetime JP2541238B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62237040A JP2541238B2 (ja) 1987-09-21 1987-09-21 耐摩耗性の優れた鉄基焼結合金の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62237040A JP2541238B2 (ja) 1987-09-21 1987-09-21 耐摩耗性の優れた鉄基焼結合金の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6479306A JPS6479306A (en) 1989-03-24
JP2541238B2 true JP2541238B2 (ja) 1996-10-09

Family

ID=17009510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62237040A Expired - Lifetime JP2541238B2 (ja) 1987-09-21 1987-09-21 耐摩耗性の優れた鉄基焼結合金の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2541238B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104325134B (zh) * 2014-11-14 2016-08-24 武汉钢铁(集团)公司 含有纳米氧化亚铁的纳米铁粉烧结体及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5337110A (en) * 1976-09-17 1978-04-06 Mitsubishi Metal Corp Preparation of overlays
JPS5647550A (en) * 1979-09-28 1981-04-30 Riken Corp Iron-based sintered alloy for vane and its manufacture
JPS6247401A (ja) * 1985-08-23 1987-03-02 Toshiba Corp 耐摩耗性焼結部品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6479306A (en) 1989-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2687125B2 (ja) エンジン用バルブ部品に用いる焼結金属コンパクトおよびその製造方法。
JPS59104454A (ja) 耐摩耗性焼結合金の製造方法
JPH0350823B2 (ja)
JP3784926B2 (ja) バルブシート用鉄系焼結合金
EP0711845B1 (en) Wear-resistant sintered ferrous alloy for valve seat
JPH0610103A (ja) 耐摩耗性、摺動性に優れたベーン材
JPH076026B2 (ja) 耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法
JPH10504353A (ja) クロム、モリブデンおよびマンガンを含む鉄基粉末
CN108085576A (zh) 一种钢结TiCN基硬质合金的制备方法
JP2541238B2 (ja) 耐摩耗性の優れた鉄基焼結合金の製造方法
JPS6144152A (ja) 耐摩耗性焼結合金の製造方法
JPH0116297B2 (ja)
US3715792A (en) Powder metallurgy sintered corrosion and wear resistant high chromium refractory carbide alloy
JP2716575B2 (ja) 耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方法
JP2661045B2 (ja) 摺動特性のすぐれたFe基焼結合金
CN108034881A (zh) 一种钢结TiCN基硬质合金及应用
JP3257196B2 (ja) 強度および耐摩耗性に優れた摺動部材用鉄基焼結合金
JPH0931612A (ja) 強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金
JP3257349B2 (ja) 強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金
JPH0215624B2 (ja)
JPS635441B2 (ja)
JP3763605B2 (ja) バルブシート用焼結合金材
JP2600245B2 (ja) ベーン材
JP3257212B2 (ja) 内燃機関吸気用鉄基焼結合金製バルブシート
JPH0543998A (ja) 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