JP2853575B2 - 強度および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料 - Google Patents
強度および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料Info
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- JP2853575B2 JP2853575B2 JP11950894A JP11950894A JP2853575B2 JP 2853575 B2 JP2853575 B2 JP 2853575B2 JP 11950894 A JP11950894 A JP 11950894A JP 11950894 A JP11950894 A JP 11950894A JP 2853575 B2 JP2853575 B2 JP 2853575B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度とすぐれた耐
摩耗性を有し、例えば各種摺動部品などとして使用する
のに適した遊離黒鉛析出鉄系焼結材料に関するものであ
る。
摩耗性を有し、例えば各種摺動部品などとして使用する
のに適した遊離黒鉛析出鉄系焼結材料に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭５７−１６１４８号
公報および特公昭５７−８８６０号公報に記載される通
り、パーライトの素地中に遊離黒鉛が分散分布した組織
を有する遊離黒鉛鉄系焼結材料が知られており、これが
オイルポンプの歯車やロータリコンレッサの軸受、さら
に自動車のミッション部品などの摺動部品として適用さ
れていることも知られている。また、上記の遊離黒鉛鉄
系焼結材料が、所定の配合組成を有する混合粉末から成
形した圧粉体を、還元性雰囲気中で、原料粉末として配
合した黒鉛粉末が素地に固溶しない低温、すなわち９０
０〜１０００℃の範囲内の所定温度で焼結することによ
り製造されることも知られている。
公報および特公昭５７−８８６０号公報に記載される通
り、パーライトの素地中に遊離黒鉛が分散分布した組織
を有する遊離黒鉛鉄系焼結材料が知られており、これが
オイルポンプの歯車やロータリコンレッサの軸受、さら
に自動車のミッション部品などの摺動部品として適用さ
れていることも知られている。また、上記の遊離黒鉛鉄
系焼結材料が、所定の配合組成を有する混合粉末から成
形した圧粉体を、還元性雰囲気中で、原料粉末として配
合した黒鉛粉末が素地に固溶しない低温、すなわち９０
０〜１０００℃の範囲内の所定温度で焼結することによ
り製造されることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種駆動
装置の高出力化および軽量化はめざましく、これに伴な
い、これの構造部材である上記摺動部品の使用条件は一
段と厳しさを増すばかりでなく、これの薄肉化が要求さ
れるが、上記の素地中に相対的に粗大な未反応残留遊離
黒鉛が分散分布した組織を有する従来遊離黒鉛鉄系焼結
材料は、苛酷な条件下での使用では耐摩耗性が十分でな
く、かつ強度も不十分であるために、これらの要求に満
足に対応することができないのが現状である。
装置の高出力化および軽量化はめざましく、これに伴な
い、これの構造部材である上記摺動部品の使用条件は一
段と厳しさを増すばかりでなく、これの薄肉化が要求さ
れるが、上記の素地中に相対的に粗大な未反応残留遊離
黒鉛が分散分布した組織を有する従来遊離黒鉛鉄系焼結
材料は、苛酷な条件下での使用では耐摩耗性が十分でな
く、かつ強度も不十分であるために、これらの要求に満
足に対応することができないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来遊離黒鉛鉄系焼結材
料に着目し、これの強度と耐摩耗性向上をはかるべく研
究を行なった結果、原料粉末として、基本的に鉄粉、黒
鉛粉末、Ｆｅ−Ｓ合金粉末、および六方晶窒化ほう素
（以下、ＢＮで示す）粉末を用い、これを所定の配合組
成に配合し、混合してなる混合粉末より成形した圧粉体
に、還元性雰囲気中、相対的に高い焼結温度である１１
００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に加熱して黒鉛粉
末を十分に固溶させ、この状態から望ましくは４０℃／
min 以下の冷却速度で冷却する焼結を施すと、前記ＢＮ
およびＳが、前記焼結温度で素地中に固溶した黒鉛を冷
却時に遊離黒鉛として析出するのを著しく促進するよう
に作用することから、パーライトからなる素地に微細な
遊離黒鉛が析出した組織を有する鉄系焼結材料が得られ
るようになり、この結果の遊離黒鉛析出鉄系焼結材料
は、高強度とすぐれた耐摩耗性を有し、例えば摺動部品
として用いた場合に、これの薄肉化および苛酷な条件下
での使用にも満足に対応することができるという研究結
果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来遊離黒鉛鉄系焼結材
料に着目し、これの強度と耐摩耗性向上をはかるべく研
究を行なった結果、原料粉末として、基本的に鉄粉、黒
鉛粉末、Ｆｅ−Ｓ合金粉末、および六方晶窒化ほう素
（以下、ＢＮで示す）粉末を用い、これを所定の配合組
成に配合し、混合してなる混合粉末より成形した圧粉体
に、還元性雰囲気中、相対的に高い焼結温度である１１
００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に加熱して黒鉛粉
末を十分に固溶させ、この状態から望ましくは４０℃／
min 以下の冷却速度で冷却する焼結を施すと、前記ＢＮ
およびＳが、前記焼結温度で素地中に固溶した黒鉛を冷
却時に遊離黒鉛として析出するのを著しく促進するよう
に作用することから、パーライトからなる素地に微細な
遊離黒鉛が析出した組織を有する鉄系焼結材料が得られ
るようになり、この結果の遊離黒鉛析出鉄系焼結材料
は、高強度とすぐれた耐摩耗性を有し、例えば摺動部品
として用いた場合に、これの薄肉化および苛酷な条件下
での使用にも満足に対応することができるという研究結
果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、重量％で（以下、％は重量％を
示す）、Ｃ：１．１〜４％、 Ｓ：０．１〜１％、
ＢＮ：０．０５〜１％、を含有し、さらに必要に応じ
て、Ｐ：０．０５〜０．６％、を含有し、残りがＦｅと
不可避不純物からなる組成、並びにパーライトの素地に
微細な遊離黒鉛が析出した組織を有する、高強度とすぐ
れた耐摩耗性を有する遊離黒鉛析出鉄系焼結材料に特徴
を有するものである。
なされたものであって、重量％で（以下、％は重量％を
示す）、Ｃ：１．１〜４％、 Ｓ：０．１〜１％、
ＢＮ：０．０５〜１％、を含有し、さらに必要に応じ
て、Ｐ：０．０５〜０．６％、を含有し、残りがＦｅと
不可避不純物からなる組成、並びにパーライトの素地に
微細な遊離黒鉛が析出した組織を有する、高強度とすぐ
れた耐摩耗性を有する遊離黒鉛析出鉄系焼結材料に特徴
を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の遊離黒鉛析出鉄系焼結
材料において、成分組成を上記の通りに限定した理由を
説明する。 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、素地のパーライトを形成すると共に、ＢＮ
およびＳの共存作用で素中に微細な遊離黒鉛として析出
して強度と耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が１．１％未満では素地中にフェライトが析出する
ようになって前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有量が４％を越えると粒界セメンタイトが析出する
ようになって強度および耐焼付性が低下することから、
その含有量を１．１〜４％と定めた。望ましくは１．５
〜２．５％の含有がよい。
材料において、成分組成を上記の通りに限定した理由を
説明する。 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、素地のパーライトを形成すると共に、ＢＮ
およびＳの共存作用で素中に微細な遊離黒鉛として析出
して強度と耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が１．１％未満では素地中にフェライトが析出する
ようになって前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有量が４％を越えると粒界セメンタイトが析出する
ようになって強度および耐焼付性が低下することから、
その含有量を１．１〜４％と定めた。望ましくは１．５
〜２．５％の含有がよい。
【０００７】（ｂ） ＳおよびＢＮ これらの成分には、共存して素地に固溶した黒鉛を冷却
過程で微細な遊離黒鉛として析出するのを促進させる作
用があり、したがって、その含有量がＳおよびＢＮのい
ずれかでもＳ：０．１％未満およびＢＮ：０．０５％未
満になると前記作用に所望の効果が得られないばかりで
なく、脆い粒界セメンタイトが析出するようになり、一
方その含有量がいずれかでもＳ：１％およびＢＮ：１％
を越えると焼結性が阻害され、強度が低下するようにな
ることから、その含有量をＳ：０．１〜１％、ＢＮ：
０．０５〜１％と定めた。なお、望ましくはＳ：０．１
〜０．６％、ＢＮ：０．１〜０．６％の含有がよい。
過程で微細な遊離黒鉛として析出するのを促進させる作
用があり、したがって、その含有量がＳおよびＢＮのい
ずれかでもＳ：０．１％未満およびＢＮ：０．０５％未
満になると前記作用に所望の効果が得られないばかりで
なく、脆い粒界セメンタイトが析出するようになり、一
方その含有量がいずれかでもＳ：１％およびＢＮ：１％
を越えると焼結性が阻害され、強度が低下するようにな
ることから、その含有量をＳ：０．１〜１％、ＢＮ：
０．０５〜１％と定めた。なお、望ましくはＳ：０．１
〜０．６％、ＢＮ：０．１〜０．６％の含有がよい。
【０００８】（ｃ） Ｐ Ｐ成分には、焼結時に液相を形成して焼結性を向上さ
せ、強度の向上に寄与する作用があるので、必要に応じ
て含有されるが、その含有量が０．０５％未満では所望
の強度向上効果が得られず、一方その含有量が０．６％
を越えると脆化するようになることから、その含有量を
０．０５〜０．６％と定めた。なお、望ましくは０．２
〜０．３％の含有がよい。
せ、強度の向上に寄与する作用があるので、必要に応じ
て含有されるが、その含有量が０．０５％未満では所望
の強度向上効果が得られず、一方その含有量が０．６％
を越えると脆化するようになることから、その含有量を
０．０５〜０．６％と定めた。なお、望ましくは０．２
〜０．３％の含有がよい。
【０００９】
【実施例】ついで、この発明の遊離黒鉛析出鉄系焼結材
料を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
いずれも−３００メッシュの粒度を有する鉄粉、黒鉛粉
末、ＦｅＳ粉末、およびＦｅ−Ｐ合金（Ｐ：２７％含
有）粉末、さらに平均粒径：１０μｍのＢＮ粉末を用意
し、これら原料粉末を表１，２に示される配合組成に配
合し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛：０．５％を加え
てＶ型回転混合機中で３０分間混合した後、６ton ／cm
2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついでメッシュベル
ト式連続焼結炉にて、アンモニア分解ガス雰囲気中、１
１００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に２５分間保持
後、３５℃／min の冷却速度で室温まで冷却の条件で焼
結することにより、実質的に上記配合組成と同じ成分組
成並びに表１，２に示される素地組織を有し、かつＪＩ
Ｓ・Ｚ２５５０に規定される寸法の引張試験片および外
径：１８mm×内径：８mm×厚さ：１０mmの寸法をもった
軸受からなる本発明遊離黒鉛析出鉄系焼結材料（以下、
本発明焼結材料という）１〜１０および比較遊離黒鉛析
出鉄系焼結材料（以下、比較焼結材料という）１〜６を
それぞれ製造した。なお、上記比較焼結材料１〜６は、
構成成分のうち遊離黒鉛の析出に影響を及ぼす成分のい
ずれかの含有量がこの発明の範囲から外れた組成を有す
るものである。
料を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
いずれも−３００メッシュの粒度を有する鉄粉、黒鉛粉
末、ＦｅＳ粉末、およびＦｅ−Ｐ合金（Ｐ：２７％含
有）粉末、さらに平均粒径：１０μｍのＢＮ粉末を用意
し、これら原料粉末を表１，２に示される配合組成に配
合し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛：０．５％を加え
てＶ型回転混合機中で３０分間混合した後、６ton ／cm
2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついでメッシュベル
ト式連続焼結炉にて、アンモニア分解ガス雰囲気中、１
１００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に２５分間保持
後、３５℃／min の冷却速度で室温まで冷却の条件で焼
結することにより、実質的に上記配合組成と同じ成分組
成並びに表１，２に示される素地組織を有し、かつＪＩ
Ｓ・Ｚ２５５０に規定される寸法の引張試験片および外
径：１８mm×内径：８mm×厚さ：１０mmの寸法をもった
軸受からなる本発明遊離黒鉛析出鉄系焼結材料（以下、
本発明焼結材料という）１〜１０および比較遊離黒鉛析
出鉄系焼結材料（以下、比較焼結材料という）１〜６を
それぞれ製造した。なお、上記比較焼結材料１〜６は、
構成成分のうち遊離黒鉛の析出に影響を及ぼす成分のい
ずれかの含有量がこの発明の範囲から外れた組成を有す
るものである。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】つぎに、この結果得られた各種の焼結材料
について、まず耐摩耗性を評価する目的で、上記軸受に
Ｓ４５Ｃの炭素鋼製軸を挿通し、軸回転速度：４０００
r.p.m.、面圧力：２０kgｆ／cm2 、運転時間：１時間の
条件で摩耗試験を行ない、軸受摺動面の最大摩耗深さを
測定した。また強度を評価する目的で上記引張試験片を
用いて引張試験を行ない、引張強さと伸びを測定した。
これらの測定結果を表１，２に示した。
について、まず耐摩耗性を評価する目的で、上記軸受に
Ｓ４５Ｃの炭素鋼製軸を挿通し、軸回転速度：４０００
r.p.m.、面圧力：２０kgｆ／cm2 、運転時間：１時間の
条件で摩耗試験を行ない、軸受摺動面の最大摩耗深さを
測定した。また強度を評価する目的で上記引張試験片を
用いて引張試験を行ない、引張強さと伸びを測定した。
これらの測定結果を表１，２に示した。
【００１３】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明焼
結材料１〜１０は、いずれもパーライト素地に微細な遊
離黒鉛が分散分布した組織を有し、高強度とすぐれた耐
摩耗性を示すのに対して、比較焼結材料１〜６に見られ
るように、Ｃ，Ｓ、およびＢＮのうちのいずれかの成分
含有量（表１に※印を付す）がこの発明の範囲から外れ
た組成になると強度および耐摩耗性のうちの少なくとも
いずれかの性質が劣ったものになることが明らかであ
る。上述のように、この発明の遊離黒鉛析出鉄系焼結材
料は、例えば各種駆動装置の摺動部品として用いた場合
に、薄肉化した状態で苛酷な条件下でもすぐれた耐摩耗
性を示すので、これの高出力化および軽量化に十分満足
に対応することができるなど工業上有用な特性を有する
のである。
結材料１〜１０は、いずれもパーライト素地に微細な遊
離黒鉛が分散分布した組織を有し、高強度とすぐれた耐
摩耗性を示すのに対して、比較焼結材料１〜６に見られ
るように、Ｃ，Ｓ、およびＢＮのうちのいずれかの成分
含有量（表１に※印を付す）がこの発明の範囲から外れ
た組成になると強度および耐摩耗性のうちの少なくとも
いずれかの性質が劣ったものになることが明らかであ
る。上述のように、この発明の遊離黒鉛析出鉄系焼結材
料は、例えば各種駆動装置の摺動部品として用いた場合
に、薄肉化した状態で苛酷な条件下でもすぐれた耐摩耗
性を示すので、これの高出力化および軽量化に十分満足
に対応することができるなど工業上有用な特性を有する
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 304 C22C 33/02 C22C 38/60 B22F 3/26
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：１．１〜４％、 Ｓ：０．１〜１
％、 六方晶窒化ほう素：０．０５〜１％、を含有し、残りが
Ｆｅと不可避不純物からなる組成、並びにパーライトの
素地に微細な遊離黒鉛が析出した組織を有することを特
徴とする強度および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄
系焼結材料。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：１．１〜４％、 Ｓ：０．１〜１
％、 六方晶窒化ほう素：０．０５〜１％、を含有し、さら
に、 Ｐ：０．０５〜０．６％、を含有し、残りがＦｅと不可
避不純物からなる組成、並びにパーライトの素地に微細
な遊離黒鉛が析出した組織を有することを特徴とする強
度および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11950894A JP2853575B2 (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 強度および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11950894A JP2853575B2 (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 強度および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07305149A JPH07305149A (ja) | 1995-11-21 |
| JP2853575B2 true JP2853575B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=14763005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11950894A Expired - Fee Related JP2853575B2 (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 強度および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853575B2 (ja) |
-
1994
- 1994-05-09 JP JP11950894A patent/JP2853575B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07305149A (ja) | 1995-11-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981020 |
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