JP3250130B2 - 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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- JP3250130B2 JP3250130B2 JP19592394A JP19592394A JP3250130B2 JP 3250130 B2 JP3250130 B2 JP 3250130B2 JP 19592394 A JP19592394 A JP 19592394A JP 19592394 A JP19592394 A JP 19592394A JP 3250130 B2 JP3250130 B2 JP 3250130B2
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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、例えば各種駆動装置の摺動部品などとし
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、例えば各種駆動装置の摺動部品などとし
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Ｆｅ−Ｂ
−Ｓ合金粉末と黒鉛粉末を用い、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
末を前記Ｆｅ−Ｂ−Ｓ合金粉末に十分に固溶させ、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Ｂ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Ｆｅ−Ｂ
−Ｓ合金粉末と黒鉛粉末を用い、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
末を前記Ｆｅ−Ｂ−Ｓ合金粉末に十分に固溶させ、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Ｂ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：０．０２〜０．５％、 Ｂ：０．０１〜０．５％、 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：０．０２〜０．５％、 Ｂ：０．０１〜０．５％、 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、Ｂお
よびＳの共存作用で素地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、Ｂお
よびＳの共存作用で素地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Ｂ 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、この場合前記作用を十分に発揮させるには、
原料粉末としてＦｅ中にＢおよびＳを所定量含有させた
溶湯からアトマイズ法により形成したＦｅ−Ｂ−Ｓ合金
粉末を使用するのが望ましく、したがって、その含有量
がＳおよびＢのいずれかでもＳ：０．０２％未満および
Ｂ：０．０１％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：０．
５％およびＢ：０．５％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：
０．０２〜０．５％、Ｂ：０．０１〜０．５％と定め
た。なお、望ましくはＳ：０．１〜０．３％、Ｂ：０．
０５〜０．２％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、この場合前記作用を十分に発揮させるには、
原料粉末としてＦｅ中にＢおよびＳを所定量含有させた
溶湯からアトマイズ法により形成したＦｅ−Ｂ−Ｓ合金
粉末を使用するのが望ましく、したがって、その含有量
がＳおよびＢのいずれかでもＳ：０．０２％未満および
Ｂ：０．０１％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：０．
５％およびＢ：０．５％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：
０．０２〜０．５％、Ｂ：０．０１〜０．５％と定め
た。なお、望ましくはＳ：０．１〜０．３％、Ｂ：０．
０５〜０．２％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ＢおよびＳの
含有量を種々変化せしめた各種のＦｅ−Ｂ−Ｓ合金粉
末、黒鉛粉末、およびＦｅ−Ｐ合金（Ｐ：２７％含有）
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 ／cm2 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、１１００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に２
５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ＪＩＳ・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ＢおよびＳの
含有量を種々変化せしめた各種のＦｅ−Ｂ−Ｓ合金粉
末、黒鉛粉末、およびＦｅ−Ｐ合金（Ｐ：２７％含有）
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 ／cm2 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、１１００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に２
５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ＪＩＳ・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.7，ＤＢ名) C22C 38/00 304
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：１．１〜４％、 Ｓ：０．０２〜０．５％、 Ｂ：０．０１〜０．５％、 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：０．０２〜０．５％、 Ｂ：０．０１〜０．５％、 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 |
|---|---|---|---|
| JP19592394A JP3250130B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP19592394A JP3250130B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 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 |
|---|---|
| JPH0841605A JPH0841605A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3250130B2 true JP3250130B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=16349235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19592394A Expired - Fee Related JP3250130B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 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) | JP3250130B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP19592394A patent/JP3250130B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0841605A (ja) | 1996-02-13 |
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|---|---|---|---|
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