JPH02170914A - 耐摩耗性摺動部材の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性摺動部材の製造方法Info
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- JPH02170914A JPH02170914A JP32646688A JP32646688A JPH02170914A JP H02170914 A JPH02170914 A JP H02170914A JP 32646688 A JP32646688 A JP 32646688A JP 32646688 A JP32646688 A JP 32646688A JP H02170914 A JPH02170914 A JP H02170914A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はロータリピストンエンジンのアペックスシール
等のように、耐摩耗性を有する摺動部材の製造方法に関
する。
等のように、耐摩耗性を有する摺動部材の製造方法に関
する。
（従来の技術）
耐摩耗性摺動部材の製造方法としては、特公昭４８−２
５２９０号公報に示されるように、耐摩耗性摺動部材の
素材における摺動部を高エネルギービームで再溶融して
チル化させるものや、特願昭６１−２６５３２４号の明
細書に示されるように、前記と同様にして耐摩耗性摺動
部材の素材の摺動部をチル化した後、焼入れと焼戻しを
して該素材のマトリックスをソルバイト化するもの等が
知られている。
５２９０号公報に示されるように、耐摩耗性摺動部材の
素材における摺動部を高エネルギービームで再溶融して
チル化させるものや、特願昭６１−２６５３２４号の明
細書に示されるように、前記と同様にして耐摩耗性摺動
部材の素材の摺動部をチル化した後、焼入れと焼戻しを
して該素材のマトリックスをソルバイト化するもの等が
知られている。
（発明が解決しようとする課題）
近時、ロータリピストンエンジンの高回転化と高出力化
等の理由で、アペックスシールを初めとする耐摩耗性摺
動部材は、耐摩耗性のほかに耐焼付性と耐折損性が要求
されるようになってきた。
等の理由で、アペックスシールを初めとする耐摩耗性摺
動部材は、耐摩耗性のほかに耐焼付性と耐折損性が要求
されるようになってきた。
ところが、前記の耐摩耗性摺動部材の製造方法によると
、得られる摺動部材は耐摩耗性は有しているが、耐焼付
性及び耐摩耗性については十分ではない。
、得られる摺動部材は耐摩耗性は有しているが、耐焼付
性及び耐摩耗性については十分ではない。
前記に鑑みて、本発明は、耐摩耗性のほかに耐焼付性と
耐折損性をも有する摺動部材が得られるようにすること
を目的とする。
耐折損性をも有する摺動部材が得られるようにすること
を目的とする。
（課題を解決するための手段）
前記の目的を達成するため、本発明は、ベイナイト組織
である素材の摺動部を高エネルギービームで再溶融した
後、この素材をイオン窒化処理するものである。
である素材の摺動部を高エネルギービームで再溶融した
後、この素材をイオン窒化処理するものである。
具体的に本発明の講じた解決手段は、重量比で、ｃ：３
．ｏ〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍｎ：０．
３〜１． ０％、Ｐｒｏ、 ０５〜０． ３％、Ｃ
ｒ：０．４〜１，０％、Ｖ：Ｑ、ｌ〜０゜５％、Ｍｏ
： １． ０〜２．０％、Ｍｇ：０．００５〜０．０２
５％、残部がＦｅの組成からなる材料を鋳造してベイナ
イト組織である耐摩耗性摺動部材の素材を得た後、該素
材の摺動部を高エネルギービームで再溶融して炭化物と
マルテンサイトとの混在組織とし、しかる後、前記素材
をイオン窒化処理して前記ＪＰ＋動部の表面に窒化層を
形成すると共に前記素材のマトリックスをソルバイト化
する（＆成としたものである。
．ｏ〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍｎ：０．
３〜１． ０％、Ｐｒｏ、 ０５〜０． ３％、Ｃ
ｒ：０．４〜１，０％、Ｖ：Ｑ、ｌ〜０゜５％、Ｍｏ
： １． ０〜２．０％、Ｍｇ：０．００５〜０．０２
５％、残部がＦｅの組成からなる材料を鋳造してベイナ
イト組織である耐摩耗性摺動部材の素材を得た後、該素
材の摺動部を高エネルギービームで再溶融して炭化物と
マルテンサイトとの混在組織とし、しかる後、前記素材
をイオン窒化処理して前記ＪＰ＋動部の表面に窒化層を
形成すると共に前記素材のマトリックスをソルバイト化
する（＆成としたものである。
（作用）
前記の構成により、素材をイオン窒化処理することによ
り、摺動部の表面に窒化層が形成されて耐焼付性が向上
する。また、素材をイオン窒化処理することにより、再
溶融で生成された摺動部におけるマルテンサイトＭｆａ
がソルバイトＭ１織化すると共に、この素材の母材部も
ソルバイト組織となることにより耐折損性が向上する。
り、摺動部の表面に窒化層が形成されて耐焼付性が向上
する。また、素材をイオン窒化処理することにより、再
溶融で生成された摺動部におけるマルテンサイトＭｆａ
がソルバイトＭ１織化すると共に、この素材の母材部も
ソルバイト組織となることにより耐折損性が向上する。
さらに、窒化処理を低温で行うことができるイオン窒化
処理としたので、素材の変形が極めて少ない。
処理としたので、素材の変形が極めて少ない。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。
まず、重量比で、Ｃ： ３． ０〜４． ０％、Ｓｉ
：１．５〜２．５％、Ｍｎ ： ０．３〜１．０％、Ｐ
：０．０５〜０．３％、Ｃｒ：０．４〜１．０％、Ｖ
： ０． １〜０． ５％、Ｍｏ ： １． ０〜２
． ０％、Ｍｇ： ｏ、００５〜０．０２５％、残部が
Ｆｅからなるベイナイト組織の耐摩耗性摺動部材の素材
を鋳造する。この素材の組成を前記のような範囲に設定
した理由は次のとおりである。
：１．５〜２．５％、Ｍｎ ： ０．３〜１．０％、Ｐ
：０．０５〜０．３％、Ｃｒ：０．４〜１．０％、Ｖ
： ０． １〜０． ５％、Ｍｏ ： １． ０〜２
． ０％、Ｍｇ： ｏ、００５〜０．０２５％、残部が
Ｆｅからなるベイナイト組織の耐摩耗性摺動部材の素材
を鋳造する。この素材の組成を前記のような範囲に設定
した理由は次のとおりである。
すなわち、Ｃの含有量については、３． ０ｆｆ１１％
未満では後述する再溶融により得られる摺動部のチル組
織における炭化物量が少なくなって耐摩耗性が低下し、
また、４．０重量％超では鋳造時に初晶黒鉛を核として
巨大な黒鉛を生成するようになって、強度及び耐摩耗性
が悪化するためである。さらには、Ｓｉとの飽和度及び
鋳造性の関係から前記の範囲が好ましい。
未満では後述する再溶融により得られる摺動部のチル組
織における炭化物量が少なくなって耐摩耗性が低下し、
また、４．０重量％超では鋳造時に初晶黒鉛を核として
巨大な黒鉛を生成するようになって、強度及び耐摩耗性
が悪化するためである。さらには、Ｓｉとの飽和度及び
鋳造性の関係から前記の範囲が好ましい。
Ｓｉの含有量については、１． ５ｆｆｌ１％未満では
鋳造性を悪化させると共に、素材中に炭化物を生成し易
くなって加工性の観点から好ましくなく、また、２．
５ｆｆｌ量２６超ではチル形成時に多量の遊離黒鉛が生
成されて耐摩耗性が悪化するためである。
鋳造性を悪化させると共に、素材中に炭化物を生成し易
くなって加工性の観点から好ましくなく、また、２．
５ｆｆｌ量２６超ではチル形成時に多量の遊離黒鉛が生
成されて耐摩耗性が悪化するためである。
Ｍｎの含有量については、０．３重量％未満では十分な
焼入れ性が得られなく、また、１．０重量％超では粒界
への１−析傾向が強くなって組織の不均一化を促して靭
性を低下させるためである。
焼入れ性が得られなく、また、１．０重量％超では粒界
への１−析傾向が強くなって組織の不均一化を促して靭
性を低下させるためである。
Ｐの含有量については、０．０５重量％未満ではチル組
織形成を促して耐摩耗性を向上させる効果が得られなく
なるためであり、また、０． ３ｆｆｆｍ％超では摺動
部の母材部にステダイトが生成されて強度低下を招く恐
れがあるためである。
織形成を促して耐摩耗性を向上させる効果が得られなく
なるためであり、また、０． ３ｆｆｆｍ％超では摺動
部の母材部にステダイトが生成されて強度低下を招く恐
れがあるためである。
Ｃ「の含有量については、０．４ｆｆ１１％未満ではチ
ル硬さを向上させて耐摩耗性を改善するというＣ「の効
果が得難くなり、また、１． ０！Ｉｌ１％超では前記
の効果が飽和する一方、母材部の結晶粒界に炭化物とし
て偏析するため、加工性を阻害して強度を低下させるこ
とになるためである。
ル硬さを向上させて耐摩耗性を改善するというＣ「の効
果が得難くなり、また、１． ０！Ｉｌ１％超では前記
の効果が飽和する一方、母材部の結晶粒界に炭化物とし
て偏析するため、加工性を阻害して強度を低下させるこ
とになるためである。
■の含有量については、０．１重量％未満ではＣ「と同
様にチル硬さを向上させて耐摩耗性を向上させる効果が
得られなくなるためであり、また、０．５重量％超では
前記効果が飽和する一方、母材部の結晶粒界に炭化物と
して偏析するため、加工性を阻害して強度を低下させる
ことになるためである。
様にチル硬さを向上させて耐摩耗性を向上させる効果が
得られなくなるためであり、また、０．５重量％超では
前記効果が飽和する一方、母材部の結晶粒界に炭化物と
して偏析するため、加工性を阻害して強度を低下させる
ことになるためである。
Ｍｏの含有量については、１．０ＩＩＬ％未満では前記
ＣｒやＶと同様にチル硬さを向上させて耐摩耗性を向上
させる効果が得られなくなるためであり、また、２．０
重量％超では前記効果が飽和する一方、母材部の結晶粒
界に炭化物としてＩＱ折するため、加工性を阻害して強
度を低下させることになるためである。
ＣｒやＶと同様にチル硬さを向上させて耐摩耗性を向上
させる効果が得られなくなるためであり、また、２．０
重量％超では前記効果が飽和する一方、母材部の結晶粒
界に炭化物としてＩＱ折するため、加工性を阻害して強
度を低下させることになるためである。
Ｍｇの含有量については、０．００５重量％未満では素
材溶解中に脱酸剤として添加されるＭｇの効果が得られ
ないため、チル形成時にブローホール欠陥が多発するお
それが−ａす、また、ｏ、。
材溶解中に脱酸剤として添加されるＭｇの効果が得られ
ないため、チル形成時にブローホール欠陥が多発するお
それが−ａす、また、ｏ、。
２５ｆｆｉｍ％超ではチル形成時にスパッタリングによ
って形状が悪化するためである。
って形状が悪化するためである。
前記のようにして得た素材を荒加工した後、この素材の
摺動部に電子ビーム等の高エネルギービームを照射する
ことにより、この摺動部を再溶融して基地組織を炭化物
とマルテンサイトとの混在組織にする。その後、この素
材を仕上げ加工して製品の形状にする。
摺動部に電子ビーム等の高エネルギービームを照射する
ことにより、この摺動部を再溶融して基地組織を炭化物
とマルテンサイトとの混在組織にする。その後、この素
材を仕上げ加工して製品の形状にする。
次に、この素材を４００〜６００’Ｃの温度下で１〜２
０時間保持することによりイオン窒化処理して、前記素
材の摺動部の表面に窒化層を形成すると共に、この摺動
部のマトリックスをマルテンサイトからソルバイト化す
る。このイオン窒化処理において窒化温度を前記の範囲
に設定した理由は、４００℃未満では十分な窒化層が得
られない一方、６００℃超では変形して製品の寸法精度
が悪くなるためである。また、窒化時間を前記の範囲に
設定した理由は、１時間未満では十分な窒化層を得られ
ない一方、２０時間超では前記の効果が飽和するためで
ある。
０時間保持することによりイオン窒化処理して、前記素
材の摺動部の表面に窒化層を形成すると共に、この摺動
部のマトリックスをマルテンサイトからソルバイト化す
る。このイオン窒化処理において窒化温度を前記の範囲
に設定した理由は、４００℃未満では十分な窒化層が得
られない一方、６００℃超では変形して製品の寸法精度
が悪くなるためである。また、窒化時間を前記の範囲に
設定した理由は、１時間未満では十分な窒化層を得られ
ない一方、２０時間超では前記の効果が飽和するためで
ある。
このようにイオン窒化処理することにより、Ｊｆｆ動部
の表面に窒化層が形成され耐焼付性が向上すると共に、
この素材の摺動部におけるマルテンサイトがソルバイト
化し、且つ、母材部がソルバイト組織となることにより
耐折損性が向上する。さらに、イオン窒化処理は低温で
窒化層を形成できるため、仕上げ加工後に行なっても製
品の変形が少ない。
の表面に窒化層が形成され耐焼付性が向上すると共に、
この素材の摺動部におけるマルテンサイトがソルバイト
化し、且つ、母材部がソルバイト組織となることにより
耐折損性が向上する。さらに、イオン窒化処理は低温で
窒化層を形成できるため、仕上げ加工後に行なっても製
品の変形が少ない。
以下、第１図〜第３図に基づいて本発明の具体例及び比
較例について説明し、さらに、第４図〜ＴＡＢ図に基づ
いて前記の具体例及び比較例に対して行なったテストに
ついて説明する。
較例について説明し、さらに、第４図〜ＴＡＢ図に基づ
いて前記の具体例及び比較例に対して行なったテストに
ついて説明する。
第１図は具体例の作業工程の流れ図、第２図は具体例に
おけるイオン窒化処理の熱処理パターン図、第３図は比
較例の作業工程の流れ図を示し、具体例及び比較例共に
、重量比で、Ｃ：３．５８％、Ｓｉ：２．３８％、Ｍｎ
：０．４０％、Ｐ：０．２２％、Ｓ：０．０３％、Ｃｒ
：０．５６％、Ｖ：０．２１％、Ｍａｉｌ、５８％、Ｍ
ｇ ： ０゜０２２％、残部がＦｅからなるベイナイト
組織の耐摩耗性摺動部材の素材を鋳造する。
おけるイオン窒化処理の熱処理パターン図、第３図は比
較例の作業工程の流れ図を示し、具体例及び比較例共に
、重量比で、Ｃ：３．５８％、Ｓｉ：２．３８％、Ｍｎ
：０．４０％、Ｐ：０．２２％、Ｓ：０．０３％、Ｃｒ
：０．５６％、Ｖ：０．２１％、Ｍａｉｌ、５８％、Ｍ
ｇ ： ０゜０２２％、残部がＦｅからなるベイナイト
組織の耐摩耗性摺動部材の素材を鋳造する。
次に、前記の素材を荒加工した後、この素材の摺動部に
電子ビームを照射して再溶融チル化しく第１図及び第３
図においてはＥＢ処理と表示）、その後、この素材に仕
上げ加工を行う。
電子ビームを照射して再溶融チル化しく第１図及び第３
図においてはＥＢ処理と表示）、その後、この素材に仕
上げ加工を行う。
以上のようにして得た耐摩耗性摺動部材を比較例とし、
具体例のものについては、さらに次のイオン窒化処理を
行う。
具体例のものについては、さらに次のイオン窒化処理を
行う。
すなわち、放電電圧が４５０Ｖ、ガス組成がＮ２：Ｎ２
−に１の混合ガス、ガス分圧がＰＮ２＋１１、”” ６
ＴＯｒ ｒの条件下で、２時間で５４０”０間で昇温
した後、この温度で１２時間保持し、その後２時間炉冷
した。
−に１の混合ガス、ガス分圧がＰＮ２＋１１、”” ６
ＴＯｒ ｒの条件下で、２時間で５４０”０間で昇温
した後、この温度で１２時間保持し、その後２時間炉冷
した。
第４図（イ）及び（ロ）は焼付試験及び３点曲げ試験に
供されるテストピース１の形状を示す。
供されるテストピース１の形状を示す。
第５図は耐焼付性を評価するための焼付試験装置の概略
を示し、同図において、２は加重を加える油圧ユニット
、３は加重をａ１１定するロードセル、４は図示しない
モーターによりテストピース１を回転させる回転手段で
ある。この焼付試験はｔＦＩ速：２０ｍ／ｓ、潤滑浦：
１０Ｗ３０（無添加オイル）の条件下で行い、その結果
は第６図に示す通りである。すなわち、比較例のものが
０． ８〜１． ０Ｋｇ／ａｍであるのに対して、具体
例のものは１．３〜１． ５Ｋｇ／ｍ園であって、具体
列のものは比較例のものと比べて約１．５倍の耐焼付性
を示している。
を示し、同図において、２は加重を加える油圧ユニット
、３は加重をａ１１定するロードセル、４は図示しない
モーターによりテストピース１を回転させる回転手段で
ある。この焼付試験はｔＦＩ速：２０ｍ／ｓ、潤滑浦：
１０Ｗ３０（無添加オイル）の条件下で行い、その結果
は第６図に示す通りである。すなわち、比較例のものが
０． ８〜１． ０Ｋｇ／ａｍであるのに対して、具体
例のものは１．３〜１． ５Ｋｇ／ｍ園であって、具体
列のものは比較例のものと比べて約１．５倍の耐焼付性
を示している。
第７図は耐折損性を評価するための３点曲げ試験装置を
示し、その結果は第８図に示すとおりである。すなわち
、比較例のものが５５〜８５Ｋｇ！’であるのに対して
、具体例のものは１０５〜１２０Ｋｇ１’であって、具
体例のものは比較例のものと比べて約１．５倍の耐折損
性を示している。
示し、その結果は第８図に示すとおりである。すなわち
、比較例のものが５５〜８５Ｋｇ！’であるのに対して
、具体例のものは１０５〜１２０Ｋｇ１’であって、具
体例のものは比較例のものと比べて約１．５倍の耐折損
性を示している。
第９図は前記のようにして得た具体例の金属組織を示す
顕微鏡写真（倍率：４００倍）であって、表面の白い部
分は窒化層、内部における白い部分は炭化物、内部にお
ける黒い部分はソルバイト組織を各々示している。
顕微鏡写真（倍率：４００倍）であって、表面の白い部
分は窒化層、内部における白い部分は炭化物、内部にお
ける黒い部分はソルバイト組織を各々示している。
（発明の効果）
以上説明したように本発明に係る耐摩耗性摺動部材の製
造方法によると、ベイナイト組織である素材のＪＦｌ動
部を高エネルギービームで再溶融した後、この素材をイ
オン窒化処理するので、Ｊｆ’？動部の表面に窒化層が
形成されて耐焼付性が向上し、また、素材のマトリック
スがソルバイト化するため耐折損性が向上し、さらに、
低温の窒化処理のため素材の変形が極めて少ない。
造方法によると、ベイナイト組織である素材のＪＦｌ動
部を高エネルギービームで再溶融した後、この素材をイ
オン窒化処理するので、Ｊｆ’？動部の表面に窒化層が
形成されて耐焼付性が向上し、また、素材のマトリック
スがソルバイト化するため耐折損性が向上し、さらに、
低温の窒化処理のため素材の変形が極めて少ない。
第１図は具体例の作業工程の流れ図、第２図は具体例に
おけるイオン窒化処理の熱処理パターン図、第３図は比
較例の作業工程の流れ図、第４図（イ）及び（ロ）はテ
ストピースの形状を示し、（イ）は正面図、（ロ）は側
面図、第５図は焼付試験装置の側面図、第６図は焼付試
験の結果を示す図、第７図は３点曲げ試験装置の側面図
、第８図は３点曲げ試験の結果を示す図、第９図は具体
例の金属組織を示す顕微鏡写真である。 第１図 第２図 第３図 １．０ １，２ １Ａ １．６１丁γテ
巴イ寸丁コミ（ｋｇ／ｍｍ） 第６図
おけるイオン窒化処理の熱処理パターン図、第３図は比
較例の作業工程の流れ図、第４図（イ）及び（ロ）はテ
ストピースの形状を示し、（イ）は正面図、（ロ）は側
面図、第５図は焼付試験装置の側面図、第６図は焼付試
験の結果を示す図、第７図は３点曲げ試験装置の側面図
、第８図は３点曲げ試験の結果を示す図、第９図は具体
例の金属組織を示す顕微鏡写真である。 第１図 第２図 第３図 １．０ １，２ １Ａ １．６１丁γテ
巴イ寸丁コミ（ｋｇ／ｍｍ） 第６図
Claims (1)
- （１）重量比でＣ：３．０〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜
２．５％、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｐ：０．０５〜０
．３％、Ｃｒ：０．４〜１．０％、Ｖ：０．１〜０．５
％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｍｇ：０．００５〜０．
０２５％、残部がＦｅの組成からなる材料を鋳造してベ
イナイト組織である耐摩耗性摺動部材の素材を得た後、
該素材の摺動部を高エネルギービームで再溶融して炭化
物とマルテンサイトとの混在組織とし、しかる後、前記
素材をイオン窒化処理して前記摺動部の表面に窒化層を
形成すると共に前記素材のマトリックスをソルバイト化
することを特徴とする耐摩耗性摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32646688A JPH02170914A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 耐摩耗性摺動部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32646688A JPH02170914A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 耐摩耗性摺動部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170914A true JPH02170914A (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=18188121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32646688A Pending JPH02170914A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 耐摩耗性摺動部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02170914A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015117414A (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 住友電工焼結合金株式会社 | Ｃｒ含有鉄基焼結体及びその焼結体の製造方法 |
| CN107923027A (zh) * | 2015-08-17 | 2018-04-17 | Ntn株式会社 | 滑动部件及其制造方法 |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP32646688A patent/JPH02170914A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015117414A (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 住友電工焼結合金株式会社 | Ｃｒ含有鉄基焼結体及びその焼結体の製造方法 |
| CN107923027A (zh) * | 2015-08-17 | 2018-04-17 | Ntn株式会社 | 滑动部件及其制造方法 |
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