JPH0115579B2

JPH0115579B2 -

Info

Publication number: JPH0115579B2
Application number: JP57126264A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Iijima; Hidetoshi Akutsu; Kazuyuki Hoshino
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1989-03-17
Also published as: JPS5916952A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた耐摩耗性を有し、特に苛
酷な摩耗条件である土砂摩耗や泥砂摩耗にさらさ
れる建設機械や鉱山機械の構造部材の製造に用い
るのに適したFe基焼結材料に関するものである。従来、この種の構造部材の製造には、クロム鋳
鉄やCr―Mo鋳鉄、さらにCr―Mo―Ｖ鋳鉄など
の白鉄系鋳鉄が使用されているが、これらの白鉄
系鋳鉄は、いずれも硬くて脆い炭化物が針状、板
状、あるいは網目状に析出した組織をもつもので
あるため、高硬度をもつものの強度および靭性が
著しく劣り、この結果実用に際しては比較的短か
い使用寿命しか示さず、また鋳造性もきわめて悪
く、巣の発生の著しいものであるため、安定的量
産性に欠けるという問題点があるものである。一方、これら構造部材の製造に際して、摩耗部
分に耐摩耗性のすぐれた炭化タングステン基超硬
合金や炭化チタン基サーメツトなどのチツプをろ
う付けする試みもなされているが、これらの材料
は高価であるばかりでなく、耐衝撃性などの問題
があり、さらにろう付け強度にも問題があつて十
分満足する信頼性が得られていないのが現状であ
る。そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、すぐれた耐摩耗性を有し、特に土砂摩耗や泥
砂摩耗などの苛酷な摩耗条件にさらされる構造部
材の製造に適した材料を、安定的量産性の可能な
粉末冶金法を用いて、コスト安く得べく研究を行
なつた結果、焼結材料を、重量％で、 Cr：８％超〜25％、Ｃ：1.5〜５％、ＰおよびＢのうちの１種または２種（合量
で）：0.05〜２％、 Mo：0.1〜20％、Mn：0.1〜10％、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成を有すると共に、主としてマルテンサイトから
なる素地にビツカース硬さで1200以上を有する炭
化物が面積比で15％以上分散した組織を有し、か
つ前記炭化物のうち、炭化物全体に対する面積比
で10％以上が平均粒径：5μm以上を有する炭化物
で占められ、さらに92％以上の密度比を有するも
ので構成すると、前記Fe基焼結材料においては、
上記炭化物によつてすぐれた耐摩耗性が確保さ
れ、また上記マルテンサイト素地および密度比に
よつて高強度および高靭性が確保されるようにな
り、したがつて、このFe基焼結材料を上記のよ
うな苛酷な摩耗環境下で使用した場合、著しく長
期に亘つてすぐれた性能を発揮するようになると
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
のであつて、成分組成，炭化物の面積比、および
密度比を上記の通りに限定した理由を以下に説明
する。Ａ成分組成 (a) ＣＣ成分には、素地に固溶して、これを強化する
と共に、Crと結合してビツカース硬さで1200以
上を有する硬い炭化物を形成して材料の耐摩耗性
を向上させる作用があるが、その含有量が1.5％
未満では、素地中に分散析出する炭化物の量が少
なすぎて、全体面積比で15％未満となると共に、
5μm以上の平均粒径をもつた炭化物の量も炭化物
全体に対する面積比で10％未満となつてしまい、
土砂などによる摩耗が著しく、所望のすぐれた耐
摩耗性を確保することができず、さらに素地を構
成するマルテンサイトの割合も全体面積比で70％
未満となつてしまつて所望の強度および耐摩耗性
を確保することができず、一方５％を越えて含有
させると、材料が極端に脆化するようになつて所
望の強度および靭性を確保するのが困難になるこ
とから、その含有量を1.5〜５％と定めた。 (b) Cr Cr成分には、素地に固溶して、これを強化す
ると共に、上記のようにＣと結合して高強度を有
するCr炭化物を形成し、かつMoと複炭化物を形
成し、もつて材料の耐摩耗性を向上させる作用が
あるが、その含有量が８％以下では、Ｃ成分の場
合と同様に所定の炭化物を所定の量、分散析出さ
せることができず、一方25％を越えて含有させる
と、Ｃ成分の場合と同様に材料が脆化するように
なることから、その含有量を８％超〜25％と定め
た。 (c) ＰおよびＢこれらの成分には焼結性を著しく改善して、材
料を緻密化し、かつ素地中に固溶し、もつて強度
を向上させる作用があるが、その含有量が0.05％
未満では前記作用に所望の改善効果が得られず、
一方２％を越えて含有させると焼結時の液相の量
が多くなりすぎて形状変形が生ずるようになると
共に靭性が逆に低下するようになることから、そ
の含有量を、0.05〜２％と定めた。 (d) Mo Mo成分には、素地に固溶して、これを強化す
るほか、Ｃと結合してきわめて硬い炭化物および
複炭化物を形成し、もつて材料の耐摩耗性を一段
と向上させる作用があるが、その含有量が0.1％
未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一
方20％を越えて含有させると材料に脆化傾向が現
われるようになることから、その含有量を0.1〜
20％と定めた。 (d) Mn Mnの成分には、素地に固溶して、これを一段
と強化し、かつ材料の靭性を著しく向上させる作
用があるが、その含有量が0.1％未満では前記作
用に所望の向上効果が得られず、一方10％を越え
て含有させてもより一層の向上効果は現われない
ことから、経済性をも考慮して、その含有量を
0.1〜10％と定めた。Ｂ密度比密度比が92％未満では、空孔多過に原因する剥
離摩耗が生ずるようになるばかりでなく、所望の
高強度を確保することが困難となることから、密
度比の下限値を92％と定めた。つぎに、この発明のFe基焼結材料を実施例に
より具体的に説明する。実施例原料粉末として、粒度−100meshのFe粉末、
いずれも粒度−100meshを有し、かつCr含有量が
それぞれ５％、13％、25％、35％、および65％の
５種類のFe―Cr合金粉末、同−100meshのカー
ボン粉末、平均粒径：3μmを有するMo粉末、粒
度：−100meshのFe―Mn合金（Mn：75％含有）
粉末、同Fe―Ｐ（Ｐ：27％含有）粉末、および同
Fe―Ｂ合金（Ｂ：17％含有）粉末を用意し、こ

【表】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、湿式ボールミルにて混合し、乾燥し
た後、４〜6ton／cm²の圧力にて圧粉体に成形し、
ついでこの圧粉体を真空中、1030〜1200℃の温度
範囲内の所定温度で焼結し、引続いて焼結後850
〜1030℃の温度範囲内の所定温度から油焼入れ
し、最終的に150〜250℃の温度範囲内の所定温度
で焼戻し処理を行なうことによつて、実質的に配
合組成と同一の成分組成をもつた本発明焼結合金
１〜18をそれぞれ製造した。つぎに、この結果得られた本発明焼結合金１〜
18について、密度比、炭化物面積比、平均粒径：
5μm以上を有する炭化物の炭化物全体に占める面
積比およびビツカース硬さを測定すると共に、共
づり形式で、粒度−30meshの土砂を30容量％含
有する泥水中、荷重：５Kg／cm²、回転速度：
200r.p.m.、試験時間：20時間の条件で摩耗試験
を行ない、その摩耗深さを測定した。これらの測
定結果を第１表に示した。また第１表には比較の
目的で従来Cr鋳鉄（Ｃ：3.3％、Si：1.7％、
Mn：0.9％、Cr：15％含有）の同一条件による摩
耗試験結果も示した。第１表に示される結果から、本発明焼結合金１
〜18は、いずれも従来Cr鋳鉄に比して著しくす
ぐれた耐摩耗性を有し、かつ高強度、高硬度、お
よび高靭性をもつことが明らかである。上述のように、この発明の焼結材料は、すぐれ
た耐摩耗性を有し、かつ高強度および高靭性を有
するので、これらの特性が要求される分野での使
用は勿論のこと、特に土砂摩耗や泥砂摩耗などの
苛酷な摩耗環境にさらされる建設機械や鉱山機械
の構造部材として使用した場合にも著しく長期に
亘つてすぐれた性能を発揮するのである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Cr：８％超〜25％、Ｃ：1.5〜５％、ＰおよびＢのうちの１種または２種（合量
で）：0.05〜２％、 Mo：0.1〜20％、Mn：0.1〜10％、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％）を有すると共に、主としてマルテンサイトからなる素地にビツカ
ース硬さで1200以上を有する炭化物が面積比で15
％以上分散した組織を有し、かつ前記炭化物のうち、炭化物全体に対する面
積比で10％以上が平均粒径：5μm以上を有する炭
化物で占められ、さらに92％以上の密度比を有す
ることを特徴とする耐摩耗性にすぐれたFe基焼
結材料。