JPH03174981A - Production of wear resistant sliding member - Google Patents

Production of wear resistant sliding member

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JPH03174981A
JPH03174981A JP31377889A JP31377889A JPH03174981A JP H03174981 A JPH03174981 A JP H03174981A JP 31377889 A JP31377889 A JP 31377889A JP 31377889 A JP31377889 A JP 31377889A JP H03174981 A JPH03174981 A JP H03174981A
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sliding
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alloy layer
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川戸 康史
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智 南場
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve a sliding characteristic while lowering of sliding member strength being prevented by cladding metal powder formed of one at least of molybdenum, vanadium, chromium and tungsten having limited component composition and limited components and iron for a remaining component on iron-based base material. CONSTITUTION:The cladding metal powder in which carbon percentage content, silicon percentage content, manganese percentage content, phosphorus percentage content and sulfur percentage content are regulated to 3.0-3.9w%, <=3.5w%, <=1.5w%, <=0.1w% and <=0.05w%, respectively and which is formed of 5.0-10.0w% molybdenum, 0.3-5.0w% vanadium, 0.3-3.0w% chromium, 0.5-2.0w% tungsten as temper softening resistance elements with the remaining component formed of iron is molten by high output energy and then, solidified and clad on the iron-based base material, by which a sliding layer containing chilled structure is formed on the base material and then, nitrided. At this time, even when the temperature of the sliding layer becomes high and then, it is cooled and tempered, hardness of the sliding layer is not lowered.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、鉄系基材上に耐摩耗性を有する摺動層が形成
された耐摩耗性摺動部材の製造方法に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a wear-resistant sliding member in which a wear-resistant sliding layer is formed on an iron base material.

[従来の技術] 一般に、耐摩耗性、耐スカツフ性等の摺動特性が良好で
あることが要求される摺動部材、例えばロータリピスト
ンエンジンのアペックスシールの製造方法においては、
基材(本体部)を普通の鉄系材料で形成し、この基材上
に適当な金属粉末を溶融肉盛りすることにより摺動層を
形成するようにしている− 具体的には例えば、摺動特性を高めるような諸成分を含
む鉄系金属粉末材料を、高出力エネルギ(例えば、アー
ク放電によるプラズマ)を用いて溶融させ、この溶融さ
れた金属材料を普通の鉄系材料で形成された基材上で冷
却・凝固させ、基材上にデル組織を主体とするチル合金
層(摺動層)を形成し、この後焼入れと低温焼きもどし
とを施してチル合金層の基地にソルバイト組織を形成す
るようにした耐摩耗性摺動部材(アペックスシール)の
製造方法が知られている(例えば、特開昭624590
1号公報参照)。
[Prior Art] Generally, in a method for manufacturing a sliding member that is required to have good sliding properties such as wear resistance and scuff resistance, for example, an apex seal for a rotary piston engine,
The base material (main body) is formed of a common iron-based material, and a sliding layer is formed by melting and overlaying an appropriate metal powder on this base material. A ferrous metal powder material containing various components that enhance dynamic properties is melted using high-power energy (e.g., plasma generated by arc discharge), and this molten metal material is used to melt the ferrous metal powder material, which contains components that enhance dynamic properties. It is cooled and solidified on the base material to form a chilled alloy layer (sliding layer) mainly consisting of del structure on the base material, and then quenched and low-temperature tempering is performed to form a sorbite structure on the base of the chilled alloy layer. A method of manufacturing a wear-resistant sliding member (apex seal) is known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 624590
(See Publication No. 1).

[発明が解決しようとする課題] そして、さらに摺動層の摺動特性(耐摩耗性、耐スカツ
フ性等)を高めるために、チル合金層に窒化処理を施す
ようにした耐摩耗性摺動部材の製造方法が提案されてい
る。
[Problem to be solved by the invention] In order to further improve the sliding properties (wear resistance, scuff resistance, etc.) of the sliding layer, a wear-resistant sliding material is provided in which a chill alloy layer is subjected to nitriding treatment. A method of manufacturing the member has been proposed.

このようむ窒化処理においては、適当な窒素雰囲気下で
所定時間摺動部材を高温(例えば、550〜600°C
)に保持した後空冷することにより、チル合金層の表面
近傍に硬い鉄の窒化物を形成し、これによってチル合金
層の摺動特性を高めるようにしている。
In such nitriding treatment, the sliding member is heated at a high temperature (for example, 550 to 600°C) for a predetermined period of time in an appropriate nitrogen atmosphere.
) and then air-cooled to form a hard iron nitride near the surface of the chilled alloy layer, thereby improving the sliding properties of the chilled alloy layer.

しかしながら、摺動部材にこのような窒化処理を施すと
、チル合金層表面の硬度は高まるものの、窒化処理時に
チル合金層全体が高温(550〜600℃)となるので
、デル合金層の基地(表面近傍以外の部分)組織が熱に
よって分解され、すなわち焼きもどしが生じてチル合金
層の硬度が低下し、摺動部材の強度(例えば抗折強度)
が低下するといった問題がある。
However, when such a nitriding treatment is applied to a sliding member, although the hardness of the surface of the chilled alloy layer increases, the entire chilled alloy layer is heated to a high temperature (550 to 600°C) during the nitriding treatment, so the base of the del alloy layer ( The structure (other than near the surface) is decomposed by heat, that is, tempering occurs, and the hardness of the chilled alloy layer decreases, reducing the strength of the sliding member (e.g. flexural strength)
There are problems such as a decrease in

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、基材上に金属粉末を溶融肉盛りすることによりチル
合金層(摺動層)を形成し、これに対して窒化処理を施
すようにした耐摩耗性摺動部材の製造方法において、チ
ル合金層(摺動層)の摺動層cbを高めることができる
とともに、窒化処理によるデル合金層の基地ないし摺動
部材の強度の低下をf1効に防止することができる耐摩
耗性摺動部材の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and consists of forming a chill alloy layer (sliding layer) by melting and overlaying metal powder on a base material, and applying nitriding treatment to the layer. In the method for manufacturing a wear-resistant sliding member, the sliding layer cb of the chilled alloy layer (sliding layer) can be increased, and the strength of the base of the del alloy layer or the sliding member can be increased by the nitriding treatment. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a wear-resistant sliding member that can effectively prevent f1 from decreasing.

[課題を解決するための手段] 本発明は上記の目的を達するため、鉄系基材上に耐摩耗
性を有する摺動層が形成された耐摩粍性摺動部材の製造
方法であって、■炭素含有率が30〜3.9重量パーセ
ントに、珪素含有率が3.5重量パーセント以下に、マ
ンガン含有率が1.5重量パーセント以下に、燐含有率
が0.1重量パーセント以下に、かつ硫黄含有率が0.
05重量パーセント以下に調整されるとともに、焼きも
どし軟化抵抗元素としてモリブデン、バナジウム、クロ
ム、タングステンのうちの少なくとも1つの元素を含み
、これらが含まれる場合にはその含有率が、モリブデン
にあっては5.0〜10.0重f1パーセントに、バナ
ジウムにあっては0.3〜50重量パーセントに、クロ
ムにあっては0.3〜3.0重量パーセントに、タング
ステンにあっては05〜2.0重量パーセントに調整さ
れ、かつ残りの成分が鉄で構成される肉盛り用金属粉末
を調製し、■この肉盛り用金属粉末を高出力エネルギで
溶融させた後、鉄系基材上で凝固させて基材1− IA
1++t h+ス−3−+、−) r  M、M kl
−羊II/釦鱒本会む摺動層を形成させ、■この後摺動
層に窒化処理を施すようにしたことを特徴とする耐摩耗
性摺動部材の製造方法を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a wear-resistant sliding member in which a wear-resistant sliding layer is formed on an iron base material, comprising: ■ Carbon content is 30 to 3.9 weight percent, silicon content is 3.5 weight percent or less, manganese content is 1.5 weight percent or less, phosphorus content is 0.1 weight percent or less, and the sulfur content is 0.
05% by weight or less, and contains at least one element of molybdenum, vanadium, chromium, and tungsten as a tempering softening resistance element, and if these are included, the content is higher than that of molybdenum. 5.0 to 10.0 weight percent, 0.3 to 50 weight percent for vanadium, 0.3 to 3.0 weight percent for chromium, and 0.5 to 2 weight percent for tungsten. .0 weight percent, and the remaining component is iron. After melting this metal powder for overlay with high output energy, it is melted on the iron base material. Solidify base material 1-IA
1++t h+su-3-+,-) r M, M kl
- To provide a method for manufacturing a wear-resistant sliding member, characterized in that a sliding layer is formed that meets the sheep II/button trout book, and (2) the sliding layer is then subjected to a nitriding treatment.

以下、上記構成の根拠と好ましい処理条件とを示す。The basis for the above configuration and preferred processing conditions will be shown below.

(1)肉盛り用金属粉末の組成 ■炭素; 3.0〜3.9れ% 肉盛り用金属粉末とこれと接触する部分の基材とが溶融
された後急冷・凝固されると、主としてチル組織からな
るチル合金層が形成される。このとき、炭素は各種金属
元素と化合して金属炭化物を生威し、とくに鉄と化合し
て硬いセメンタイト(Fe3G)を生成する。ここにお
いて、金属粉末の炭素含有率が3 、 OwL%未満の
場合は、十分にセメンタイトが生成されないので、チル
合金層の硬度が低下して耐摩耗性が悪くなる。一方、炭
素含有率が3.9vt%を超えると、チル組織内に残留
黒鉛が生じ、チル合金層の強度が低下してピッチング等
の不具合が生じる。
(1) Composition of metal powder for build-up ■ Carbon; 3.0 to 3.9% When the metal powder for build-up and the base material in the part that comes into contact with it are melted and then rapidly cooled and solidified, mainly A chilled alloy layer consisting of a chilled structure is formed. At this time, carbon combines with various metal elements to produce metal carbides, and in particular, combines with iron to produce hard cementite (Fe3G). Here, if the carbon content of the metal powder is less than 3.0wL%, cementite is not sufficiently generated, so the hardness of the chill alloy layer decreases and the wear resistance deteriorates. On the other hand, when the carbon content exceeds 3.9 vt%, residual graphite is generated in the chill structure, reducing the strength of the chill alloy layer and causing problems such as pitting.

■珪ig:  3.5wt%Fl下 珪素はチル化阻害元素であるため、3 、5 wt%を
超えるとデル合金層に良好なチル組織が形成されず、チ
ル合金層の耐摩耗性が悪くなる。
■Silicon: 3.5 wt% Silicon is a chilling inhibiting element, so if it exceeds 3.5 wt%, a good chill structure will not be formed in the del alloy layer, and the wear resistance of the chill alloy layer will deteriorate. Become.

■マンガン;  1.5wt%以下 マンガンは基地の硬度を向上させる元素であるが、1.
5wt%を超えると焼き割れを起こす原因となる。
■Manganese: 1.5wt% or less Manganese is an element that improves the hardness of the base, but 1.
If it exceeds 5 wt%, it may cause quench cracking.

■燐;  0.1wt%以下 燐は不純物として存在する。金属粉末の燐含有率が0.
1wt%を超えると、チル合金層内にステダイトが生じ
、チル合金層がもろくなる。
■Phosphorus: 0.1 wt% or less Phosphorus exists as an impurity. The phosphorus content of the metal powder is 0.
When it exceeds 1 wt%, steadite is generated in the chilled alloy layer, and the chilled alloy layer becomes brittle.

■硫黄;  0.05wt%以下 硫黄は燐と同様に不純物として存在する。機械的性質等
を考慮して0.05wt%以下とする。
■Sulfur: 0.05 wt% or less Sulfur exists as an impurity like phosphorus. Considering mechanical properties, etc., the content is set to 0.05 wt% or less.

■モリブデン;  5.0〜IO,Owt%モリブデン
は、チル合金層の基地の焼きもどし軟化抵抗(焼きもど
しによる軟化を抑制する作用)を向上させるとともに、
焼きもどし脆性(特定の温度まで焼きもどした場合に生
じる衝撃値の低下)を防止する作用がある。また、炭素
と化合してモリブデン炭化物を生成する。ここにおいて
、金属粉末のモリブデン含有率が5 、 Owt%未満
の場合は、チル合金層の基地の焼きもどし軟化抵抗を十
分に向上させることができず、550〜600℃付近で
基地の硬度が低下する。このため、デル合金層の強度と
耐摩耗性とが低下する。一方、モリブデン含有率かIO
,Od%を超えると、モリブデンが基地の組織内に十分
に溶は込むことができず、炭化物として残留してチル合
金層の靭性を低下させるおそれがある。
■Molybdenum; 5.0~IO, Owt% Molybdenum improves the tempering softening resistance of the base of the chilled alloy layer (the effect of suppressing softening due to tempering), and
It has the effect of preventing tempering brittleness (a decrease in impact value that occurs when tempered to a certain temperature). It also combines with carbon to produce molybdenum carbide. Here, if the molybdenum content of the metal powder is less than 5.0% by weight, the tempering softening resistance of the base of the chilled alloy layer cannot be sufficiently improved, and the hardness of the base decreases at around 550 to 600 °C. do. This reduces the strength and wear resistance of the Dell alloy layer. On the other hand, molybdenum content or IO
, Od%, molybdenum cannot be sufficiently dissolved into the structure of the matrix and remains as carbide, which may reduce the toughness of the chilled alloy layer.

■バナジウム; 03〜50wt% バナジウムは基地に固溶し、焼きもどしが行なわれた場
合、基地に2次硬化を生じさせてその硬度を向上させる
。また、炭素と化合してバナンウノ・炭化物を生成する
。ここにおいて、金属粉末のバナジウム含有率か0 、
3 wt%未満の場合は、チル合金層の基地の軟化抵抗
を十分に向上させることができず、500〜600℃で
タフトライド処理(肢体窒化処理)が行なわれると、基
地の硬度が低下しチル合金層の強度を低下させる。一方
、バナジウム含有率が5 、 Owt%を超えると、チ
ル合金層の基地内にバナジウム炭化物が晶出し、チル合
金層の靭性を低下させるおそれがある。
(2) Vanadium: 03 to 50 wt% Vanadium is dissolved in the base, and when tempering is performed, it causes secondary hardening of the base and improves its hardness. It also combines with carbon to produce bananuno/carbide. Here, the vanadium content of the metal powder is 0,
If the amount is less than 3 wt%, the softening resistance of the base of the chill alloy layer cannot be sufficiently improved, and when tuftride treatment (limb nitriding treatment) is performed at 500 to 600°C, the hardness of the base decreases and the chill Reduces the strength of the alloy layer. On the other hand, if the vanadium content exceeds 5.0% by weight, vanadium carbide may crystallize in the matrix of the chilled alloy layer, which may reduce the toughness of the chilled alloy layer.

■クロム: 0.3〜3 、 Owt%クロムは基地の
焼きもどし軟化抵抗を向上させるとともに、黒鉛化を防
止する作用がある。また1、クロムは炭素と化合してク
ロム炭化物を生成する。
■Chromium: 0.3-3, Owt%Chromium has the effect of improving the tempering softening resistance of the base and preventing graphitization. 1. Chromium combines with carbon to form chromium carbide.

ここにおいて、金属粉末のクロム含有率が0.3wE%
未満の場合は、チル合金層の基地の焼きもどし軟化抵抗
を十分に向上させることができず、500〜600℃の
熱処理により基地の硬度が低下する。このためチル合金
層の強度と耐摩耗性とが低下する。一方、クロム含有率
が3.Ovt%を超えると、クロムは強い炭化物生成元
素であるため、チル合金層の白銑化が助長されて完全な
白銑組織となる。このため、溶融肉盛りの冷却時に割れ
を起こしやすくなる。
Here, the chromium content of the metal powder is 0.3wE%
If it is less than 50°C, the tempering softening resistance of the base of the chilled alloy layer cannot be sufficiently improved, and the hardness of the base decreases by heat treatment at 500 to 600°C. This reduces the strength and wear resistance of the chill alloy layer. On the other hand, the chromium content is 3. When Ovt% is exceeded, since chromium is a strong carbide-forming element, the whitening of the chilled alloy layer is promoted, resulting in a complete white iron structure. For this reason, cracks are likely to occur during cooling of the molten build-up.

■タングステン: 0.5〜2 、Owt%タングステ
ンは基地に固溶して焼きもどし軟化抵抗を増大させる作
用があり、また炭素と化合して炭化物を生成する。ここ
において、金属粉末のタングステン含有率が0 、5 
wt%未満の場合は、モリブデン、バナジウムの場合と
同様に、チル合金層の基地の軟化抵抗を十分に向上させ
ることができず、チル合金層の強度が低下する。一方、
タングステン含有率が2 、 Owt%を超えると、チ
ル組織内に未溶融のタングステンが残留し、チル合金層
の強度を低下させる。また、炭素と結合してタングステ
ン炭化物を生成するが、これが相手材の摩耗を増大さ仕
るおそれがある。
■Tungsten: 0.5-2, Owt% Tungsten is dissolved in the matrix and has the effect of increasing the resistance to tempering and softening, and also combines with carbon to form carbide. Here, the tungsten content of the metal powder is 0, 5
When it is less than wt%, as in the case of molybdenum and vanadium, the softening resistance of the base of the chill alloy layer cannot be sufficiently improved, and the strength of the chill alloy layer decreases. on the other hand,
When the tungsten content exceeds 2.0% by weight, unmelted tungsten remains in the chilled structure, reducing the strength of the chilled alloy layer. Additionally, it combines with carbon to produce tungsten carbide, which may increase wear on the mating material.

」二足■〜■の9種の成分中、■モリブデン、■バナジ
ウム、■クロム、■タングステンは焼きもどし軟化抵抗
元素であり、これらの4種の元素をずへて加えるのが最
も好ましいが、これらを全印加えなくても、さらにはこ
れらのうち少なくとも1種の元素を加えただけでも、上
記4種のすべての元素を加えた場合には及ばぬものの、
なお焼きもどし軟化抵抗を有効に高めろことができる。
Among the nine ingredients listed in ``Two Feet■~■, ■molybdenum, ■vanadium, ■chromium, and ■tungsten are elements that resist tempering and softening, and it is most preferable to add these four elements in sequence. Even if you do not add all of these elements, and even if you only add at least one of these elements, it will not be as good as adding all four of the above elements, but
Furthermore, the tempering softening resistance can be effectively increased.

(II)肉盛り用金属粉末の粒度 肉盛り用金属粉末の粒度は50〜150μmの範囲に設
定するのが好ましい。粒度が50t1m未満の場合は、
金属粉末供給装置が目詰まりを起こす可能性があり、良
好なチル合金層(肉盛り層)を得ることができないこと
がある。一方、粒度が150μmを超えると未溶融金属
粉末がチル合金層内に残留するので好ましくない。
(II) Particle size of metal powder for build-up The particle size of metal powder for build-up is preferably set in the range of 50 to 150 μm. If the particle size is less than 50t1m,
The metal powder supply device may become clogged, and a good chilled alloy layer (built-up layer) may not be obtained. On the other hand, if the particle size exceeds 150 μm, unmelted metal powder will remain in the chilled alloy layer, which is not preferable.

(III)肉盛り処理 肉盛り処理は、一般に用いられているプラズマ粉体肉盛
り溶接装置を用いるのが好ましい。処理条件は、電流を
40〜80A、加工速度を50〜150mm/min、
粉末供給量を6−209/minとするのが好ましい。
(III) Overlay treatment For the overlay treatment, it is preferable to use a commonly used plasma powder overlay welding device. The processing conditions were: current of 40 to 80 A, processing speed of 50 to 150 mm/min,
Preferably, the powder feed rate is 6-209/min.

電流か40A以下の場合は出力不足により基材と金属粉
末の溶融が不安定となり、一方電流が8OAを超えると
溶接部が高温となるので、いわゆる湯がわきすぎる状態
となり、ブローホールやビート荒れを招きやすくなる。
If the current is less than 40A, the melting of the base material and metal powder will become unstable due to insufficient output, while if the current exceeds 8OA, the weld zone will become hot, resulting in what is called a state where hot water is too hot, resulting in blowholes and rough beats. It becomes easier to invite people.

(IV)窒化処理 窒化処理としては、塩浴窒化、ガス軟窒化を用いるのが
好ましい。
(IV) Nitriding Treatment As the nitriding treatment, it is preferable to use salt bath nitriding or gas soft nitriding.

塩浴窒化の場合、塩浴剤としてNaCN、KCN等のシ
アン化合物を用い、処理温度を500〜630℃、処理
時間を0.5〜3時間とするのが好ましい。処理温度が
500℃未満の場合は、反応が遅く十分な窒化物層が得
られない。一方、処理温度が630℃を超えると、摺動
部材の硬度が低下するといった不具合が生じる。
In the case of salt bath nitriding, it is preferable to use a cyanide compound such as NaCN or KCN as a salt bath agent, and to set the treatment temperature to 500 to 630° C. and the treatment time to 0.5 to 3 hours. If the treatment temperature is less than 500° C., the reaction is slow and a sufficient nitride layer cannot be obtained. On the other hand, if the processing temperature exceeds 630° C., a problem arises in that the hardness of the sliding member decreases.

また、処理時間が0.5時間未満の場合は、窒化物層の
形成が不十分となり、その層厚が薄くなる。一方、3時
間を超えて処理を行っても、窒化物層の厚さはほとんど
増えず飽和状態となるので、経済的に不利である。
Furthermore, if the treatment time is less than 0.5 hours, the formation of the nitride layer will be insufficient and the layer thickness will become thin. On the other hand, even if the treatment is carried out for more than 3 hours, the thickness of the nitride layer hardly increases and becomes saturated, which is economically disadvantageous.

L発明の作用・効果] 本発明によれば、肉盛り用金属粉末に、摺動層(デル合
金層)のチル組織の熱による分解を防止する焼きもどし
軟化抵抗元素である、モリブデン、バナジウム、クロー
ム、タングステンのうちの少なくとも1つの元素を加え
るようにしているので、窒化処理時に摺動層(チル合金
層)が高温となり、この後冷却されて焼きもどしが生じ
ても、実質的に摺動R(チル合金層)の硬度が低下しな
い。したがって、摺動部材全体としての強度の低下を有
効に防lF、シつつ、摺動層の摺動特性(耐摩耗性、耐
スカツフ性等)を十分に高めることができる。
According to the present invention, the metal powder for overlay contains molybdenum, vanadium, which is a tempering softening resistant element that prevents the chilled structure of the sliding layer (Dell alloy layer) from decomposing due to heat. Since at least one element of chromium and tungsten is added, even if the sliding layer (chill alloy layer) reaches a high temperature during the nitriding process and is subsequently cooled and tempered, the sliding layer will essentially remain intact. The hardness of R (chill alloy layer) does not decrease. Therefore, the sliding properties (wear resistance, scuff resistance, etc.) of the sliding layer can be sufficiently improved while effectively preventing a decrease in the strength of the sliding member as a whole.

[実施例] 以下、摺動部材のテストピースを製作する場合を例にと
って、第1図に示すフローチャートに従って、本発明の
実施例を具体的に説明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be specifically described in accordance with the flowchart shown in FIG. 1, taking as an example the case of manufacturing a test piece of a sliding member.

ステップSlでは、溶融肉盛りによりチル合金層(摺動
層)が形成される摺動部材のテストピースの基材と肉盛
り用金属粉末とが調製される。基材は、縦4+nm、t
’&10(1+m、高さ10mnの直方体に形成される
。なお、テストピースは6個調製され、第1〜第5テス
トピースに対しては、本発明にかかる方法で肉盛り処理
が施され、第6テストピースに対しては、比較のため本
発明によらない従来の方法で肉盛り処理が施される。
In step Sl, a base material of a test piece of a sliding member on which a chilled alloy layer (sliding layer) will be formed by melt build-up and metal powder for build-up are prepared. The base material is 4+nm long, t
'& 10 (1+m, height 10mm formed into a rectangular parallelepiped. Six test pieces were prepared, and the first to fifth test pieces were subjected to a build-up process using the method according to the present invention. For comparison, the sixth test piece was subjected to a build-up process using a conventional method that is not based on the present invention.

第1表に基材の組成を示し、第2表に第1〜第6テスト
ビースに対する肉盛り処理に用いられる肉盛り用金属粉
末の組成を示す。
Table 1 shows the composition of the base material, and Table 2 shows the composition of the metal powder for build-up used in the build-up process for the first to sixth test beads.

ステップS2では、第1〜第6テストピースの各基材に
対して、夫々対応する肉盛り用金属粉末を用いて溶融肉
盛り処理が施され、基材上にチル合金層が形成される。
In step S2, each base material of the first to sixth test pieces is subjected to a melt build-up process using the corresponding metal powder for build-up, and a chilled alloy layer is formed on the base material.

なお、肉盛り装置は、アーク放電によって生じるプラズ
マで肉盛り用金属粉末を溶融させ、これを基材表面で凝
固させるようにした7If通のものであるので、その説
明を省略する。肉盛り処理条件は次のとおりである。
The overlay device is a 7If type which melts metal powder for overlay using plasma generated by arc discharge and solidifies it on the surface of the base material, so a description thereof will be omitted. The overlay processing conditions are as follows.

■電圧   30V ■Ilt流   60A ■加工速度 80mm/min ■プラズマガス アルゴンガス 流量3.5(/min ■ンールドガス アルゴンガス 流量2512/min ■層11ス   3〜3.5問 ステップS3では、チル合金層の基地をマルテンサイト
化してその強度を高めるために、第1〜第6テストピー
スに対して焼入れ処理が施される。
■Voltage 30V ■Ilt flow 60A ■Processing speed 80mm/min ■Plasma gas argon gas flow rate 3.5 (/min) ■Nold gas argon gas flow rate 2512/min ■Layer 11th 3~3.5 questions In step S3, chill In order to make the base of the alloy layer martensite and increase its strength, the first to sixth test pieces are subjected to a quenching treatment.

ここでは、各テストピースを3分間850°Cに保持し
た後油冷するようにしている。
Here, each test piece was held at 850°C for 3 minutes and then cooled in oil.

ステップS4では、第1〜第6テストピースの加工割れ
を防止するために、各テストピースに対して低温焼きら
どし処理が施される。ここでは、各テストピースを2時
間だけ400℃に保持した後空冷するようにしている。
In step S4, in order to prevent processing cracks in the first to sixth test pieces, each test piece is subjected to low-temperature annealing treatment. Here, each test piece was held at 400° C. for 2 hours and then air cooled.

ステップS5では、第1〜第6テストピースに機械加工
が施され、所定の形状に成形される。
In step S5, the first to sixth test pieces are machined and molded into a predetermined shape.

ステップS6では、チル合金層の摺動特性を向上させる
ために、第1〜第6テストピースに対して塩洛による軟
窒化処理が施される。ここでは、各テストピースをノア
ン化合物からなる580℃の塩洛中に2時間浸漬した後
空冷するようにしている。
In step S6, in order to improve the sliding properties of the chilled alloy layer, the first to sixth test pieces are subjected to soft nitriding treatment using a salt coating. Here, each test piece was immersed in a salt bath made of a Noan compound at 580° C. for 2 hours, and then air-cooled.

第3表に、このようにして製作された第1〜第6テスト
ピースに対して、硬さと抗折強度と耐摩耗性とを測定し
た結果を示す。
Table 3 shows the results of measuring the hardness, bending strength, and abrasion resistance of the first to sixth test pieces manufactured in this way.

ここにおいて、耐摩耗性の評価は、各テストピース(摺
動部材)を第2図に示すような形状のピンに加工し、こ
のピンを回転しているディスクの周面に一定時間摺接さ
せてピンの摩耗量を測定するといった、いわゆるピン−
ディスク型の摩耗テストに上り行った。上記ディスクの
仕様とテスト条件とは次のとおりである。
Here, the wear resistance is evaluated by processing each test piece (sliding member) into a pin shaped as shown in Figure 2, and sliding this pin against the circumferential surface of a rotating disk for a certain period of time. The so-called pin-wear method is used to measure the amount of pin wear.
I went up to the disc type wear test. The specifications and test conditions of the above disc are as follows.

■ディスク 形状・ 外径200++un、板厚20mmの円板形表
面; 硬質クロムメツキ )(V880〜920.厚さ200μ ■テスト条件 潤滑; なし 荷重;  5 kg(0、5kg/mm)周速;  5
m/s(ピン接地面で) テスト時間: 20分 また、抗折テストは、各テストピースを第3図に示fよ
うむ形状に加工した上で、第4図に示すように、テスト
ピースの両端部近傍の下面を2点支持し、テストピース
の中央部上面に下向きの力Fを加え、この力を次第に強
めてテストピースが折れるときの力の強さを測定すると
いった方法で行った。
■Disc shape: Disc-shaped surface with outer diameter 200++un and plate thickness 20mm; Hard chrome plating) (V880~920.Thickness 200μ ■Test conditions Lubrication: None Load: 5 kg (0, 5 kg/mm) Peripheral speed: 5
m/s (at the pin contact surface) Test time: 20 minutes In addition, in the bending test, each test piece was processed into the shape shown in Fig. 3, and then the test piece was cut into the shape shown in Fig. 4. The lower surface near both ends of the test piece was supported at two points, a downward force F was applied to the upper surface of the center part of the test piece, and this force was gradually increased to measure the strength of the force when the test piece broke. .

第3表から明らかなように、本発明の実施例を示す第1
〜第5テストピースでは、従来の方法で製作した第6テ
ストピースと比較して、肉盛り処理後の硬さ、窒化処理
後の硬さ、抗折強度、耐摩粍外がずべて良くなっている
As is clear from Table 3, the first example showing the embodiment of the present invention is
~The fifth test piece showed significantly improved hardness after overlaying, hardness after nitriding, bending strength, and abrasion resistance compared to the sixth test piece produced using the conventional method. There is.

以上、本発明によれば、摺動部材のチル合金層の強度を
高めつつ、耐摩耗性、対スカッフ性等の摺動特性の向上
を図ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the sliding properties such as wear resistance and scuff resistance while increasing the strength of the chilled alloy layer of the sliding member.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明にかかる製造方法で摺動部十オのテス
トピースを製作する場合の製作1:程を示すフローヂャ
ートである。 第2図は、ピン−ディスク型の摩耗テストに供されるピ
ンの斜視説明図である。 第3図は、抗折テストに仇されるテス)・ピースの斜視
説明図である。 第4図は、抗折テストにおける荷重のかけ方を示す図で
ある。
FIG. 1 is a flowchart showing the first step in manufacturing a test piece of sliding portion 10 using the manufacturing method according to the present invention. FIG. 2 is a perspective explanatory view of a pin subjected to a pin-disk type wear test. FIG. 3 is a perspective explanatory view of a test piece subjected to a bending test. FIG. 4 is a diagram showing how to apply a load in a bending test.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)鉄系基材上に耐摩耗性を有する摺動層が形成され
た耐摩耗性摺動部材の製造方法であって、 〔1〕炭素含有率が3.0〜3.9重量パーセントに、
珪素含有率が3.5重量パーセント以下に、マンガン含
有率が1.5重量パーセント以下に、燐含有率が0.1
重量パーセント以下に、かつ硫黄含有率が0.05重量
パーセント以下に調整されるとともに、焼きもどし軟化
抵抗元素としてモリブデン、バナジウム、クロム、タン
グステンのうちの少なくとも1つの元素を含み、これら
が含まれる場合にはその含有率が、モリブデンにあって
は5.0〜10.0重量パーセントに、バナジウムにあ
っては0.3〜5.0重量パーセントに、クロムにあっ
ては0.3〜3.0重量パーセントに、タングステンに
あっては0.5〜2.0重量パーセントに調整され、か
つ残りの成分が鉄で構成される肉盛り用金属粉末を調製
し、 〔2〕この肉盛り用金属粉末を高出力エネルギで溶融さ
せた後、鉄系基材上で凝固させて基材に肉盛りすること
により、基材上にチル組織を含む摺動層を形成させ、 〔3〕この後摺動層に窒化処理を施すようにしたことを
特徴とする耐摩耗性摺動部材の製造方法。
(1) A method for manufacturing a wear-resistant sliding member in which a wear-resistant sliding layer is formed on an iron-based base material, the method comprising: [1] having a carbon content of 3.0 to 3.9 weight percent; To,
The silicon content is 3.5% by weight or less, the manganese content is 1.5% by weight or less, and the phosphorus content is 0.1% by weight.
weight percent or less, and the sulfur content is adjusted to 0.05 weight percent or less, and contains at least one element of molybdenum, vanadium, chromium, and tungsten as a tempering softening resistance element, and when these are included. The content of molybdenum is 5.0 to 10.0% by weight, vanadium is 0.3 to 5.0% by weight, and chromium is 0.3 to 3.0% by weight. Prepare a metal powder for build-up which is adjusted to 0 weight percent, and 0.5 to 2.0 weight percent for tungsten, and the remaining component is iron, [2] This metal powder for build-up After melting the powder with high output energy, it is solidified on an iron base material and built up on the base material to form a sliding layer containing a chilled structure on the base material, [3] After this sliding A method for manufacturing a wear-resistant sliding member, characterized in that the dynamic layer is subjected to nitriding treatment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104625473A (en) * 2014-12-31 2015-05-20 江苏科技大学 Wear resistant surfacing alloy material and preparing method thereof

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