JP2600245B2 - ベーン材 - Google Patents
ベーン材Info
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- JP2600245B2 JP2600245B2 JP63012325A JP1232588A JP2600245B2 JP 2600245 B2 JP2600245 B2 JP 2600245B2 JP 63012325 A JP63012325 A JP 63012325A JP 1232588 A JP1232588 A JP 1232588A JP 2600245 B2 JP2600245 B2 JP 2600245B2
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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、ロータリーコンプレッサーなどに用いる
ベーンを製造するために用いるFe基焼結合金からなるベ
ーン材に関するものである。
ベーンを製造するために用いるFe基焼結合金からなるベ
ーン材に関するものである。
従来、ベーン材には、特殊鋳鉄や高速度鋼、あるいは
素地にCrなどの炭化物を分散させたFe基焼結合金などが
用いられている。
素地にCrなどの炭化物を分散させたFe基焼結合金などが
用いられている。
しかし、上記特殊鋳鉄では摺動性にすぐれるものの、
耐摩耗性が不足し、一方、高速度鋼や従来のFe基焼結合
金では素地に分散した炭化物が高硬度のため、相手部材
が軟質なものであると、これを著しく損傷するという問
題点があった。
耐摩耗性が不足し、一方、高速度鋼や従来のFe基焼結合
金では素地に分散した炭化物が高硬度のため、相手部材
が軟質なものであると、これを著しく損傷するという問
題点があった。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、従来
の摺動部材として用いられている上記材料のもつ問題点
を解決すべく研究を行った結果、硬質相として平均粒
径:10〜50μｍの金属Mo粒子をFe基焼結合金マトリック
ス中に分散させると所望の特性が得られるという知見を
得たのである。
の摺動部材として用いられている上記材料のもつ問題点
を解決すべく研究を行った結果、硬質相として平均粒
径:10〜50μｍの金属Mo粒子をFe基焼結合金マトリック
ス中に分散させると所望の特性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） C:0.3〜1.5％， Mo:3〜25％， を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）、 実質的に焼戻しマルテンサイトのマトリックス中に平
均粒径:10〜50μｍの金属Mo粒子が面積比率で２〜20％
分散した組織、 ロックウェルＣスケール硬さ:20〜50,および、 密度6.7g/cm3以上， を有するFe基焼結合金、または （２） C:0.3〜1.5％， Mo:3〜25％， Ni:0.1〜２％およびCo:0.1〜５％のうちの１種または２
種、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）、 実質的に焼戻しマルテンサイトのマトリックス中に平
均粒径:10〜50μｍの金属Mo粒子が面積比率で２〜20％
分散した組織、 ロックウェルＣスケール硬さ:20〜50,および、 密度:6.7g/cm3以上、 を有するFe基焼結合金からなるベーン材に特徴を有する
ものである。
あって （１） C:0.3〜1.5％， Mo:3〜25％， を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）、 実質的に焼戻しマルテンサイトのマトリックス中に平
均粒径:10〜50μｍの金属Mo粒子が面積比率で２〜20％
分散した組織、 ロックウェルＣスケール硬さ:20〜50,および、 密度6.7g/cm3以上， を有するFe基焼結合金、または （２） C:0.3〜1.5％， Mo:3〜25％， Ni:0.1〜２％およびCo:0.1〜５％のうちの１種または２
種、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）、 実質的に焼戻しマルテンサイトのマトリックス中に平
均粒径:10〜50μｍの金属Mo粒子が面積比率で２〜20％
分散した組織、 ロックウェルＣスケール硬さ:20〜50,および、 密度:6.7g/cm3以上、 を有するFe基焼結合金からなるベーン材に特徴を有する
ものである。
つぎに、この発明のFe基焼結合金の成分組成および硬
質粒子の分散割合を上記の如く限定した理由について詳
述する。
質粒子の分散割合を上記の如く限定した理由について詳
述する。
（ａ） Ｃ Ｃはマトリックスに固溶して合金強度を高め、さらに
焼入性を高めて合金強度を高める作用を有するが、その
含有量が0.3％未満では所望の効果が得られず、一方、
1.5％を越えて含有させると炭化物形成元素のMoと反応
して炭化物を形成するようになるので相手攻撃性が増大
する。
焼入性を高めて合金強度を高める作用を有するが、その
含有量が0.3％未満では所望の効果が得られず、一方、
1.5％を越えて含有させると炭化物形成元素のMoと反応
して炭化物を形成するようになるので相手攻撃性が増大
する。
（ｂ） Mo Moは、主として分散金属Mo粒子の成分として添加さ
れ、適度な硬さのMo硬質相を形成して合金に耐摩耗性を
付与すると共に、一部はマトリックスに固溶して合金強
度を高める作用を有するが、その含有量３％未満では所
望の耐摩耗性が得られず、 一方、25％を越えて含有させると金属Mo粒子の分散量
が多くなりすぎて合金強度が低下する。
れ、適度な硬さのMo硬質相を形成して合金に耐摩耗性を
付与すると共に、一部はマトリックスに固溶して合金強
度を高める作用を有するが、その含有量３％未満では所
望の耐摩耗性が得られず、 一方、25％を越えて含有させると金属Mo粒子の分散量
が多くなりすぎて合金強度が低下する。
（ｃ） Ni,Co これらの成分は、マトリックス中に固溶して合金強度
を高める作用を有するので、必要に応じて添加するが、
その含有量が0.1％未満では所望の効果が得られず、一
方、Niは２％を越えて含有させると残留オーステナイト
が増加して加熱による変態のため材料が膨張するので機
能上問題を生じる。Coは５％を越えて含有させてもその
効果が飽和する。
を高める作用を有するので、必要に応じて添加するが、
その含有量が0.1％未満では所望の効果が得られず、一
方、Niは２％を越えて含有させると残留オーステナイト
が増加して加熱による変態のため材料が膨張するので機
能上問題を生じる。Coは５％を越えて含有させてもその
効果が飽和する。
（ｄ） 金属組織 マトリックス中の金属Moは粒子はマイクロビッカース
硬さで900〜1400程度の硬度を有し、耐摩耗性を高める
作用を有するが、マトリックス中の金属Mo粒子の分散量
が面的比率で２％未満では所望の耐摩耗性が得られず、
一方、20％を越えると合金強度が低下する。
硬さで900〜1400程度の硬度を有し、耐摩耗性を高める
作用を有するが、マトリックス中の金属Mo粒子の分散量
が面的比率で２％未満では所望の耐摩耗性が得られず、
一方、20％を越えると合金強度が低下する。
マトリックス中の金属Mo粒子の平均粒径が10μｍ未満
となる数μｍ以下の微細粒子が増加するため、焼結体中
で２次粒子を形成しやすく、この２次粒子内のMo粒子ど
うしの結合力が弱いので、使用中に脱落して異常摩耗を
生じる。一方その平均粒径が50μｍを越えると金属Mo粒
子の分散がまばらになってマトリックスの露出部が増加
し、耐摩耗性が低下する。またベーンはシリンダーの溝
とのクリアランスが数μｍの状態で作動するので、加
熱，冷却による変態によりベーンが寸法変化をすると、
ベーンがロックしたり、ガスもれを生じるので、マトリ
ックスは実質的に焼戻しマルテンサイトからなる安定な
組織としなければならない。
となる数μｍ以下の微細粒子が増加するため、焼結体中
で２次粒子を形成しやすく、この２次粒子内のMo粒子ど
うしの結合力が弱いので、使用中に脱落して異常摩耗を
生じる。一方その平均粒径が50μｍを越えると金属Mo粒
子の分散がまばらになってマトリックスの露出部が増加
し、耐摩耗性が低下する。またベーンはシリンダーの溝
とのクリアランスが数μｍの状態で作動するので、加
熱，冷却による変態によりベーンが寸法変化をすると、
ベーンがロックしたり、ガスもれを生じるので、マトリ
ックスは実質的に焼戻しマルテンサイトからなる安定な
組織としなければならない。
上記マトリックス中に平均粒径:10〜50μｍの金属Mo
粒子を面積比率で２〜20％分散させるためには、原料粉
末の中に平均粒径:10〜50μｍの金属Mo粉末を３〜25重
量％の割合で配合する必要がある。
粒子を面積比率で２〜20％分散させるためには、原料粉
末の中に平均粒径:10〜50μｍの金属Mo粉末を３〜25重
量％の割合で配合する必要がある。
（ｅ） 硬さ ロックウェルＣスケール硬さ:20未満では、硬さが低
すぎて耐摩耗性が低下し、一方ロックウェルＣスケール
硬さ:50を越えると焼戻しが不十分なため、加熱，冷却
によってベーンが収縮してガスもれを生じる。
すぎて耐摩耗性が低下し、一方ロックウェルＣスケール
硬さ:50を越えると焼戻しが不十分なため、加熱，冷却
によってベーンが収縮してガスもれを生じる。
（ｆ） 密度 密度が6.7g/cm3未満では、気密性が不足してガスもれ
を生じたり、強度不足のためベーンが破損する。
を生じたり、強度不足のためベーンが破損する。
なお、本発明の合金にスチーム処理を施すと、気密性
の向上や耐摩耗性の向上に有効であるので必要に応じて
スチーム処理を施しても良い。
の向上や耐摩耗性の向上に有効であるので必要に応じて
スチーム処理を施しても良い。
上記金属組織，硬さおよび密度を有するFe基焼結合金
を得るためには、上記成分組成となるように配合された
混合粉末スプレ成形し、得られた成形体を 真空度:1×10-2〜１×10-3Torr, 温 度:1050〜1170℃， に加熱して焼結したのち、これら焼結体をさらに 温 度:800〜950℃， で焼入れし、ついで 温 度:180〜250℃， で焼戻し処理することにより得られる。
を得るためには、上記成分組成となるように配合された
混合粉末スプレ成形し、得られた成形体を 真空度:1×10-2〜１×10-3Torr, 温 度:1050〜1170℃， に加熱して焼結したのち、これら焼結体をさらに 温 度:800〜950℃， で焼入れし、ついで 温 度:180〜250℃， で焼戻し処理することにより得られる。
つぎに、この発明を実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、 水アトマイズ法により製造した粒度：−100メッシュ
のFe粉末およびFe−0.5％Mo−0.5％Ni合金粉末、 平均粒径:10〜50μｍのMo粉末， 平均粒径:2μｍのNi粉末， 平均粒径:2μｍのCo粉末， 粒度：−250メッシュのグラファイト粉末をそれぞれ用
意し、これら粉末を第１表に示される成分組成に配合し
て混合し、これら混合粉末を6ton/cm2の圧力でプレス成
形した。得られた成形体を１×10-2Torrの真空中で、温
度:1100℃に加熱して焼結した。これら焼結体をさらに
温度:880℃で焼入れし、温度:210℃で焼戻し処理を施し
て、第１表の本発明焼結合金１〜14および比較焼結合金
１〜６からなるブロックおよびリングを製造した。
のFe粉末およびFe−0.5％Mo−0.5％Ni合金粉末、 平均粒径:10〜50μｍのMo粉末， 平均粒径:2μｍのNi粉末， 平均粒径:2μｍのCo粉末， 粒度：−250メッシュのグラファイト粉末をそれぞれ用
意し、これら粉末を第１表に示される成分組成に配合し
て混合し、これら混合粉末を6ton/cm2の圧力でプレス成
形した。得られた成形体を１×10-2Torrの真空中で、温
度:1100℃に加熱して焼結した。これら焼結体をさらに
温度:880℃で焼入れし、温度:210℃で焼戻し処理を施し
て、第１表の本発明焼結合金１〜14および比較焼結合金
１〜６からなるブロックおよびリングを製造した。
さらに、比較のために、従来の摺動部材である特殊鋳
鉄（ロックウェルＣスケール硬さ:57）および高速度鋼S
KH51（ロックウェルＣスケール硬さ:63）からなるブロ
ックおよびリングも作成した。
鉄（ロックウェルＣスケール硬さ:57）および高速度鋼S
KH51（ロックウェルＣスケール硬さ:63）からなるブロ
ックおよびリングも作成した。
作成したブロックおよびリングの寸法は次の通りであ
る。
る。
ブロック寸法、 たて:10mm×横:10mm×長さ:30mm, リング寸法、 外径:40mm×内径20mm×幅:15mm, 上記本発明焼結合金１〜14および比較焼結合金１〜６
のブロックのロックウェルＣスケール硬さHRCおよび密
度を測定し、確認のために表面を研摩して金属顕微鏡に
よりマトリックス中の金属Mo粒子の分散比率を測定し、
さらにJIS規格にもとづく抗折試験も行なってこれらの
結果を第１表に示した。
のブロックのロックウェルＣスケール硬さHRCおよび密
度を測定し、確認のために表面を研摩して金属顕微鏡に
よりマトリックス中の金属Mo粒子の分散比率を測定し、
さらにJIS規格にもとづく抗折試験も行なってこれらの
結果を第１表に示した。
さらに、上記ブロックおよびリングを用いて耐摩耗性
および相手部材に対する攻撃性の試験も行なった。
および相手部材に対する攻撃性の試験も行なった。
第１図は、耐摩耗性および相手部材に対する攻撃性を
試験するための方法を示す概略図であり、１はブロッ
ク、２はリング、３は潤滑油である。
試験するための方法を示す概略図であり、１はブロッ
ク、２はリング、３は潤滑油である。
（１） 耐摩耗試験 本発明焼結合金１〜14、比較焼結合金１〜６、上記特
殊鋳鉄および高速度鋼からなるブロックをそれぞれ第１
図のブロック１の位置に設け、一方、熱処理したねずみ
鋳鉄FC30（ロックウェルＣスケール硬さ:60）からなる
リング２を第１図のようにブロック１と接するように組
合せ、上記ブロック１に荷重:20kgをかけ、冷凍機油を
潤滑油３として供給しながら、摺動速度:3.5m/秒、試験
時間:20時間の条件でリング２を回転せしめ、ブロック
１の最大摩耗深さを測定し、これらの測定結果を第１表
に示した。
殊鋳鉄および高速度鋼からなるブロックをそれぞれ第１
図のブロック１の位置に設け、一方、熱処理したねずみ
鋳鉄FC30（ロックウェルＣスケール硬さ:60）からなる
リング２を第１図のようにブロック１と接するように組
合せ、上記ブロック１に荷重:20kgをかけ、冷凍機油を
潤滑油３として供給しながら、摺動速度:3.5m/秒、試験
時間:20時間の条件でリング２を回転せしめ、ブロック
１の最大摩耗深さを測定し、これらの測定結果を第１表
に示した。
（２） 相手部材に対する攻撃性試験 ブロック１を22個共晶黒鉛鋳鉄（ビッカース硬さ:15
0）で作成し、上記ブロック１と上記本発明焼結合金１
〜14、比較焼結合金１〜６、特殊鋳鉄および高速度鋼で
それぞれ作成したリングを第１図のリング２として第１
図に示されるようにそれぞれ組合せ、ブロック１に荷
重:40kgをかけ、冷凍機油の潤滑油３を供給しながらリ
ング２を摺動速度:3.5m/秒、試験時間:20時間の条件で
回転せしめ、共晶黒鉛鋳鉄製ブロック１の最大摩耗深さ
を測定した。
0）で作成し、上記ブロック１と上記本発明焼結合金１
〜14、比較焼結合金１〜６、特殊鋳鉄および高速度鋼で
それぞれ作成したリングを第１図のリング２として第１
図に示されるようにそれぞれ組合せ、ブロック１に荷
重:40kgをかけ、冷凍機油の潤滑油３を供給しながらリ
ング２を摺動速度:3.5m/秒、試験時間:20時間の条件で
回転せしめ、共晶黒鉛鋳鉄製ブロック１の最大摩耗深さ
を測定した。
これらの測定結果も第１表に示した。
なお、マトリックスは本発明焼結合金、比較焼結合金
とも実質的に焼戻しマルテンサイトであった。
とも実質的に焼戻しマルテンサイトであった。
第１表に示された結果から明らかなように、C:0.3〜
1.5％の範囲を外れると抗折力が低下し、耐摩耗性も低
下する。Moが３％未満では金属Mo粒子分散割合もこの発
明の面積比率より小さくなり摩耗性を低下する。逆にMo
が25％を越えると抗折力が低下し、相手部材への攻撃性
が増大する。さらに、マトリックス中の金属Mo粒子の平
均粒径が50μｍを越えると抗折力が低下し、 相手部材への攻撃性が増大すると同時に耐摩耗性を低下
し、密度が6.7/cm3未満であると抗折力が低下すると共
に相手部材に対する攻撃性も増大する。
1.5％の範囲を外れると抗折力が低下し、耐摩耗性も低
下する。Moが３％未満では金属Mo粒子分散割合もこの発
明の面積比率より小さくなり摩耗性を低下する。逆にMo
が25％を越えると抗折力が低下し、相手部材への攻撃性
が増大する。さらに、マトリックス中の金属Mo粒子の平
均粒径が50μｍを越えると抗折力が低下し、 相手部材への攻撃性が増大すると同時に耐摩耗性を低下
し、密度が6.7/cm3未満であると抗折力が低下すると共
に相手部材に対する攻撃性も増大する。
この発明の成分組成を有し、さらに焼戻しマルテンサ
イトのマトリックス中に金属Mo粒子を分散した組織を有
し、かつ所望の硬さおよび密度を有するFe基焼結合金か
らなるベーンは、抗折力および耐摩耗性にすぐれ、しか
も相手部材への攻撃性が少ないので、上記ベーンをロー
タリーコンプレッサに組み込んで用いると、ロータリー
コンプレッサーの性能および耐久性が向上するというす
ぐれた効果を奏するものである。
イトのマトリックス中に金属Mo粒子を分散した組織を有
し、かつ所望の硬さおよび密度を有するFe基焼結合金か
らなるベーンは、抗折力および耐摩耗性にすぐれ、しか
も相手部材への攻撃性が少ないので、上記ベーンをロー
タリーコンプレッサに組み込んで用いると、ロータリー
コンプレッサーの性能および耐久性が向上するというす
ぐれた効果を奏するものである。
第１図は、耐摩耗性および相手部材に対する攻撃性を試
験するための方法を示す概略図である。
験するための方法を示す概略図である。
Claims (2)
- 【請求項１】C:0.3〜1.5％， Mo:3〜25％， を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）、 実質的に焼戻しマルテンサイトのマトリックス中に平均
粒径:10〜50μｍの金属Mo粒子が面積比率で２〜20％分
散した組織、 ロックウェルＣスケール硬さ:20〜50, および、 密度:6.7g/cm3以上、 を有するFe基焼結合金からなることを特徴とするベーン
材。 - 【請求項２】C:0.3〜1.5％， Mo:3〜25％， Ni:0.1〜２％およびCo:0.1〜５％のうちの１種または２
種、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）、 実質的に焼戻しマルテンサイトのマトリックス中に平均
粒径:10〜50μｍの金属Mo粒子が面積比率で２〜20％分
散した組織、 ロックウェルＣスケール硬さ:20〜50, および、 密度:6.7g/cm3以上、 を有するFe基焼結合金からなることを特徴とするベーン
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012325A JP2600245B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | ベーン材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63012325A JP2600245B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | ベーン材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01188649A JPH01188649A (ja) | 1989-07-27 |
| JP2600245B2 true JP2600245B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=11802159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63012325A Expired - Lifetime JP2600245B2 (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | ベーン材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600245B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6011861B2 (ja) * | 2010-09-07 | 2016-10-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクル装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4996912A (ja) * | 1973-01-20 | 1974-09-13 | ||
| JPS5386605A (en) * | 1977-06-20 | 1978-07-31 | Toyota Motor Corp | Sintered alloy having wear resistance at high temperature |
| JPS5933516B2 (ja) * | 1978-09-29 | 1984-08-16 | 日東精工株式会社 | 締付け装置 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63012325A patent/JP2600245B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01188649A (ja) | 1989-07-27 |
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