JPH0324249A - 耐酸化性および耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金 - Google Patents
耐酸化性および耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金Info
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- JPH0324249A JPH0324249A JP15902789A JP15902789A JPH0324249A JP H0324249 A JPH0324249 A JP H0324249A JP 15902789 A JP15902789 A JP 15902789A JP 15902789 A JP15902789 A JP 15902789A JP H0324249 A JPH0324249 A JP H0324249A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
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
(産業上の利用分野)
この発明は、優れた耐酸化性と耐摩耗性とを兼ね備え、
例えばハウジング部材や摺動部材などの各種機械構造物
の素材として利用される耐酸化性および耐摩耗性に優れ
た鉄系焼結合金に関するものである. (従来の技術) 従来の耐酸化性,耐摩耗性鉄系焼結合金としては,オー
ステナイト系ステンレス鋼を基材とし、Nb,Ta,H
f,Ti,Zrのうちの1種または2種以上を適宜含有
させると共に、Pb,B,S1のうちの1種または2種
以上を少量含有させ、必要に応じてMnやWを適量含有
させ、基地中にCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子を分
散させた鉄基の焼結合金などがあった(例えば、特開昭
57−158355号公報、特開昭58−25459号
公報、特開昭58−130258号公報など). (発明が解決しようとする課題冫 しかしながら、このような従来の酎酸化性,#摩耗性鉄
系焼結合金、におっては,焼結体の理論密度に対する比
(すなわち、理論密度比)が88%未満と比較的小さな
ものになっていたため、800℃以上の高温域で使用し
た場合には内部酸化を起こして膨張ないしは変形を生ず
ることがあるという問題点を有しており、このような問
題点を解決することが課題として残されていた. (発明の目的) この発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、焼結体の理論密度に対する比が大きく、80
0℃以上の高温域で使用したときでも内部酸化を生じが
たく、耐酸化性に優れているとともに、自分自身および
相手材の摩北量が少なく耐摩耗性にも優れている鉄系焼
結合金を提供することを目的としているものである.
例えばハウジング部材や摺動部材などの各種機械構造物
の素材として利用される耐酸化性および耐摩耗性に優れ
た鉄系焼結合金に関するものである. (従来の技術) 従来の耐酸化性,耐摩耗性鉄系焼結合金としては,オー
ステナイト系ステンレス鋼を基材とし、Nb,Ta,H
f,Ti,Zrのうちの1種または2種以上を適宜含有
させると共に、Pb,B,S1のうちの1種または2種
以上を少量含有させ、必要に応じてMnやWを適量含有
させ、基地中にCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子を分
散させた鉄基の焼結合金などがあった(例えば、特開昭
57−158355号公報、特開昭58−25459号
公報、特開昭58−130258号公報など). (発明が解決しようとする課題冫 しかしながら、このような従来の酎酸化性,#摩耗性鉄
系焼結合金、におっては,焼結体の理論密度に対する比
(すなわち、理論密度比)が88%未満と比較的小さな
ものになっていたため、800℃以上の高温域で使用し
た場合には内部酸化を起こして膨張ないしは変形を生ず
ることがあるという問題点を有しており、このような問
題点を解決することが課題として残されていた. (発明の目的) この発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、焼結体の理論密度に対する比が大きく、80
0℃以上の高温域で使用したときでも内部酸化を生じが
たく、耐酸化性に優れているとともに、自分自身および
相手材の摩北量が少なく耐摩耗性にも優れている鉄系焼
結合金を提供することを目的としているものである.
(課題を解決するための手段)
この発明に係る耐酸化性および#摩耗性に優れた鉄系焼
結合金は、重量比で、Ni :8〜25%、Cr:12
〜27%、Co:2 〜20%、Mo:1〜10%、
Si:0.1〜5%、B:1〜3%、残部Feおよび不
純物からなり、基地中に硼化物およびCo−Mo−Cr
−Si系硬質粒子が分散している構成としたことを特徴
としており、このような鉄系焼結合金の構成を前述した
従来の課題を解決するための手段としている. 次に、この発明に係る耐酸化性および酎摩耗性に優れた
鉄系焼結合金の成分範囲(重量比)の限定理由について
説明する. Ni:8〜25% Niはオーステナイト相を安定化し、高温強度や延性を
確保するほか、Crと共にとくに燃焼雰囲気中での高温
酎食性,高温耐酸化性を向」ニさせる作用がある.そし
て、これらの作用を十分に得るためには少なくとも8%
を含有させる必要があるが、−25%を超えて含有させ
てもそれ以上の効果は期待できないので、Ni含有量は
8〜25%とした. Cr:12〜27% Crは基地に固溶し、Niと共にとくに燃焼雰囲気中で
の高温耐食性,高温耐酸化性を向上させる作用がある.
そして、このような作用を十分に得るためには少なくと
も12%含有させる必要があるが、27%を超えて含イ
1させてもそれ以」二の効果は期待できないとともにσ
相の析出による脆化を起こす可能性があるため、Cr含
有量は12〜27%とした. Co:2〜20% Coは7.5〜9.5%Cr−27 〜30%M o
− 2。2〜2.7%Si−Co系硬質粒子の形で添加
されており、#摩耗性を確保するためには硬質粒子の量
が重量比で少なくとも5%、面積比で少なくとも3%分
散していることが必要である.しかし、重量比で30%
を超え、面積比で25%を超えて分散していてもそれ以
上の効果は期待できず、かえって相手材を攻撃する傾向
にあるため、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子の量は
虫量比で5〜30%,面積比で3〜25%分散している
ようになすことが望ましい.そしてこの場合、硬質粒子
の瓜量比で5〜30%はCoの重−κ比で2〜20%に
相当するので.Go含有量は2〜20%とした. Mo:1〜10% MOもCoと同様に7.5〜9.5%Cr−27〜30
%Mo−2 . 2 〜2 . 7%Si−C
o系硬質粒子の形で主に添加される。また、MOは高温
強度を向上する目的でも添加され、このような効果を得
るために1%以上含有させる.しかし、多量に含有させ
ると耐酸化性の低下および脆化の原因となるため、硬質
粒子と合わせて10%を上限とする必要があるので、M
o含有量は1〜10%とした. Si:0.1〜5% Siは耐酸化性を向−ヒさせるのに右効な元素であるが
、多量に含有させると脆化を起こすため、その上限を5
%とする必要がある.また、7.5〜9.5%Cr−2
7 〜30%M o − 2 . 2 〜2.7%Si
−Co系硬質粒子の形でも存イ[するため、Siの下限
は0.1%とする必要があり、Si含有量は0.1〜5
%とした. B:1〜3% Bは焼結特に基地を構或する成分と共晶液相を生成し、
焼結体を高密度化することにより高温域での内部酸化を
防止して耐酸化性を向上させる作用があるとともに、主
にCr硼化物からなる硼化物を基地中に析出させて耐摩
耗性を向上させるのに寄与する.そして、良好なる耐酸
化性を得るためには焼結体の理論密度に対する比を88
%以上にする必要があるが、1220℃を超える温度で
焼結を行うと、添加したCo−Mo−Cr−Si系硬質
粒子が基地中に拡散して耐摩耗性を低下させるため,1
220”0以下で焼結を行いかつ88%以上の密度比を
確保するためには少なくとも1%の添加が必要である.
しかし,3%を超えて添加しても焼結温度を下げる効果
は認められず、さらに,生成する液相量の増加をまねき
焼結体の寸法安定性に悪影響を及ぼすため、上限を3%
とする必要があり、したがってB含有量は1〜3%とし
た. この発明に係る耐酸化性および耐摩耗性に優れた鉄系焼
結合金は、上記した成分組成を有するものであり、すぐ
れた耐酸化性を得るためには密度比が88%以上となる
ようにすることが望まし〈、このためには焼結時に基地
を構成する戊分と共晶液相を生成して焼結体の高密度化
に寄与するB含有量を1%以上とすることがとくに望ま
しい.そしてまた、すぐれた耐摩耗性を得るためにはC
o−Mo−Cr−Si系硬質粒子の割合が重量比で5〜
30%、面積比で3〜25%の範囲となるようにしてお
くことがとくに望ましい.したがって、この発明による
鉄系焼結合金の密度比は88〜99%程度のものとなる
ようにしている. (発明の作用) このjA明に係る鉄系焼結合金は、上述した構戊を有す
るものであり、オーステナイト系ステンレス鋼の基材に
Bを添加して液相焼結を行わせることにより焼結体の密
度比が88%以上となる高密度化をはかるとともに、硼
化物およびCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子が液相焼
結の際に消失せずにそのままの形で基地中に適量分散し
たものとしているので、優れた#酸化性と優れた耐摩耗
性とを兼ね備えた鉄系焼結合金となっている. (実施例) 第1表に示す化学成分の鉄系焼結合金を同じく第1表に
示す焼結温度により焼結して製造し、得られた各鉄系焼
結合金の理論密度に対する比(密度比).#化増量およ
び摩耗量を測定した.このとき、酸化増量の測定は、直
径13mm,高さ15mmの円柱状焼結体を900℃X
200時間大気中にて加熱保持したのちの重量増加を調
べることにより行った.また、摩耗量の測定は、内径8
.1mm,外径12.7mm,高さ35mmの筒状焼結
体にNt基耐熱合金よりなるシャフトを相手材として挿
通し、温度:600℃,荷重:Lkgf,ストローク数
=600回/min.ストローク量:10mm,時間:
30hrの条件によりストローク運動させたのちの筒状
焼結体および相手材の摩耗量を調べることにより行った
.これらの結果を同じ〈第1表に示すと共に、密度比が
88%となる焼結温度とB添加量との関係を第1図に示
し,摩耗量とCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子の添加
量との関係を第2図に示す.第1表,第1図および第2
図に示す結果より明らかなように、本発明実施例1〜6
では高温での酸化m量が少なく耐酸化性に著しく優れて
いると共に、自分自身(焼結体)および相手材(シャフ
ト)の摩耗量が少なく酎摩耗性にも著しく優れているこ
とが認められた.これに対して、Bを含有しないと共に
Co−Mo−Cr−Si系硬質粒子が分散していない比
較例1の場合は耐酸化性および耐摩耗性の両方共が劣っ
ており、また、Co−M o − C r − S i
系硬質粒子が分散しているもののBを含有していない比
較例2の場合には耐摩耗性は比較的良好であるものの耐
酸化性に劣っていることが認められた.
結合金は、重量比で、Ni :8〜25%、Cr:12
〜27%、Co:2 〜20%、Mo:1〜10%、
Si:0.1〜5%、B:1〜3%、残部Feおよび不
純物からなり、基地中に硼化物およびCo−Mo−Cr
−Si系硬質粒子が分散している構成としたことを特徴
としており、このような鉄系焼結合金の構成を前述した
従来の課題を解決するための手段としている. 次に、この発明に係る耐酸化性および酎摩耗性に優れた
鉄系焼結合金の成分範囲(重量比)の限定理由について
説明する. Ni:8〜25% Niはオーステナイト相を安定化し、高温強度や延性を
確保するほか、Crと共にとくに燃焼雰囲気中での高温
酎食性,高温耐酸化性を向」ニさせる作用がある.そし
て、これらの作用を十分に得るためには少なくとも8%
を含有させる必要があるが、−25%を超えて含有させ
てもそれ以上の効果は期待できないので、Ni含有量は
8〜25%とした. Cr:12〜27% Crは基地に固溶し、Niと共にとくに燃焼雰囲気中で
の高温耐食性,高温耐酸化性を向上させる作用がある.
そして、このような作用を十分に得るためには少なくと
も12%含有させる必要があるが、27%を超えて含イ
1させてもそれ以」二の効果は期待できないとともにσ
相の析出による脆化を起こす可能性があるため、Cr含
有量は12〜27%とした. Co:2〜20% Coは7.5〜9.5%Cr−27 〜30%M o
− 2。2〜2.7%Si−Co系硬質粒子の形で添加
されており、#摩耗性を確保するためには硬質粒子の量
が重量比で少なくとも5%、面積比で少なくとも3%分
散していることが必要である.しかし、重量比で30%
を超え、面積比で25%を超えて分散していてもそれ以
上の効果は期待できず、かえって相手材を攻撃する傾向
にあるため、Cr−Mo−Si−Co系硬質粒子の量は
虫量比で5〜30%,面積比で3〜25%分散している
ようになすことが望ましい.そしてこの場合、硬質粒子
の瓜量比で5〜30%はCoの重−κ比で2〜20%に
相当するので.Go含有量は2〜20%とした. Mo:1〜10% MOもCoと同様に7.5〜9.5%Cr−27〜30
%Mo−2 . 2 〜2 . 7%Si−C
o系硬質粒子の形で主に添加される。また、MOは高温
強度を向上する目的でも添加され、このような効果を得
るために1%以上含有させる.しかし、多量に含有させ
ると耐酸化性の低下および脆化の原因となるため、硬質
粒子と合わせて10%を上限とする必要があるので、M
o含有量は1〜10%とした. Si:0.1〜5% Siは耐酸化性を向−ヒさせるのに右効な元素であるが
、多量に含有させると脆化を起こすため、その上限を5
%とする必要がある.また、7.5〜9.5%Cr−2
7 〜30%M o − 2 . 2 〜2.7%Si
−Co系硬質粒子の形でも存イ[するため、Siの下限
は0.1%とする必要があり、Si含有量は0.1〜5
%とした. B:1〜3% Bは焼結特に基地を構或する成分と共晶液相を生成し、
焼結体を高密度化することにより高温域での内部酸化を
防止して耐酸化性を向上させる作用があるとともに、主
にCr硼化物からなる硼化物を基地中に析出させて耐摩
耗性を向上させるのに寄与する.そして、良好なる耐酸
化性を得るためには焼結体の理論密度に対する比を88
%以上にする必要があるが、1220℃を超える温度で
焼結を行うと、添加したCo−Mo−Cr−Si系硬質
粒子が基地中に拡散して耐摩耗性を低下させるため,1
220”0以下で焼結を行いかつ88%以上の密度比を
確保するためには少なくとも1%の添加が必要である.
しかし,3%を超えて添加しても焼結温度を下げる効果
は認められず、さらに,生成する液相量の増加をまねき
焼結体の寸法安定性に悪影響を及ぼすため、上限を3%
とする必要があり、したがってB含有量は1〜3%とし
た. この発明に係る耐酸化性および耐摩耗性に優れた鉄系焼
結合金は、上記した成分組成を有するものであり、すぐ
れた耐酸化性を得るためには密度比が88%以上となる
ようにすることが望まし〈、このためには焼結時に基地
を構成する戊分と共晶液相を生成して焼結体の高密度化
に寄与するB含有量を1%以上とすることがとくに望ま
しい.そしてまた、すぐれた耐摩耗性を得るためにはC
o−Mo−Cr−Si系硬質粒子の割合が重量比で5〜
30%、面積比で3〜25%の範囲となるようにしてお
くことがとくに望ましい.したがって、この発明による
鉄系焼結合金の密度比は88〜99%程度のものとなる
ようにしている. (発明の作用) このjA明に係る鉄系焼結合金は、上述した構戊を有す
るものであり、オーステナイト系ステンレス鋼の基材に
Bを添加して液相焼結を行わせることにより焼結体の密
度比が88%以上となる高密度化をはかるとともに、硼
化物およびCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子が液相焼
結の際に消失せずにそのままの形で基地中に適量分散し
たものとしているので、優れた#酸化性と優れた耐摩耗
性とを兼ね備えた鉄系焼結合金となっている. (実施例) 第1表に示す化学成分の鉄系焼結合金を同じく第1表に
示す焼結温度により焼結して製造し、得られた各鉄系焼
結合金の理論密度に対する比(密度比).#化増量およ
び摩耗量を測定した.このとき、酸化増量の測定は、直
径13mm,高さ15mmの円柱状焼結体を900℃X
200時間大気中にて加熱保持したのちの重量増加を調
べることにより行った.また、摩耗量の測定は、内径8
.1mm,外径12.7mm,高さ35mmの筒状焼結
体にNt基耐熱合金よりなるシャフトを相手材として挿
通し、温度:600℃,荷重:Lkgf,ストローク数
=600回/min.ストローク量:10mm,時間:
30hrの条件によりストローク運動させたのちの筒状
焼結体および相手材の摩耗量を調べることにより行った
.これらの結果を同じ〈第1表に示すと共に、密度比が
88%となる焼結温度とB添加量との関係を第1図に示
し,摩耗量とCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子の添加
量との関係を第2図に示す.第1表,第1図および第2
図に示す結果より明らかなように、本発明実施例1〜6
では高温での酸化m量が少なく耐酸化性に著しく優れて
いると共に、自分自身(焼結体)および相手材(シャフ
ト)の摩耗量が少なく酎摩耗性にも著しく優れているこ
とが認められた.これに対して、Bを含有しないと共に
Co−Mo−Cr−Si系硬質粒子が分散していない比
較例1の場合は耐酸化性および耐摩耗性の両方共が劣っ
ており、また、Co−M o − C r − S i
系硬質粒子が分散しているもののBを含有していない比
較例2の場合には耐摩耗性は比較的良好であるものの耐
酸化性に劣っていることが認められた.
この発明に係る鉄系焼結合金は,重量比で、Ni:8
〜25%、Cr:12 〜27%、Co:2〜20%,
Mail 〜10%、Si:0.1〜5%、B:l〜3
%、歿部Feおよび不純物からなり,基地中に硼化物お
よびCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子が分散している
構或を有するものであり、オーテナイト系ステンレス鋼
の基材に1%以上のBを添加して液相焼結を行わせるこ
とにより焼結体の密度比が88%以上となる高密度化を
はかることにより耐酸化性の著しく優れたものになって
いると共に、硼化物およびC o − M o −Cr
−Si系硬質粒子が掖相焼結の際に消失せずにそのまま
の形で基地中に適量分散したものとなっていることによ
り酎摩耗性にも著レ〈優れたものとなっており,ハウジ
ング部材や摺動部材などの各種機械構造物の耐酸化性お
よび酎摩耗性の向上およびそれに基〈酎用寿命の延長を
実現することが可能であるという著しくすぐれた効果が
もたらされる.
〜25%、Cr:12 〜27%、Co:2〜20%,
Mail 〜10%、Si:0.1〜5%、B:l〜3
%、歿部Feおよび不純物からなり,基地中に硼化物お
よびCo−Mo−Cr−Si系硬質粒子が分散している
構或を有するものであり、オーテナイト系ステンレス鋼
の基材に1%以上のBを添加して液相焼結を行わせるこ
とにより焼結体の密度比が88%以上となる高密度化を
はかることにより耐酸化性の著しく優れたものになって
いると共に、硼化物およびC o − M o −Cr
−Si系硬質粒子が掖相焼結の際に消失せずにそのまま
の形で基地中に適量分散したものとなっていることによ
り酎摩耗性にも著レ〈優れたものとなっており,ハウジ
ング部材や摺動部材などの各種機械構造物の耐酸化性お
よび酎摩耗性の向上およびそれに基〈酎用寿命の延長を
実現することが可能であるという著しくすぐれた効果が
もたらされる.
第1図はB添加量と密度比が88%となる焼結温度との
関係を示すグラフ、第2図はC o − M o−Cr
−Si系硬質粒子の添加量と摩耗量との関係を示すグラ
フである. ・飴#
関係を示すグラフ、第2図はC o − M o−Cr
−Si系硬質粒子の添加量と摩耗量との関係を示すグラ
フである. ・飴#
Claims (1)
- (1)重量比で、Ni:8〜25%、Cr:12〜27
%、Co:2〜20%、Mo:1〜10%、Si:0.
1〜5%、B:1〜3%、残部Feおよび不純物からな
り、基地中に硼化物およびCo−Mo−Cr−Si系硬
質粒子が分散していることを特徴とする耐酸化性および
耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1159027A JP2633689B2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 耐酸化性および耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1159027A JP2633689B2 (ja) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | 耐酸化性および耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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-
1989
- 1989-06-21 JP JP1159027A patent/JP2633689B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP2892907B2 (ja) * | 1992-06-10 | 1999-05-17 | ポール・コーポレーション | 螺旋状に巻付けられたフィルター要素 |
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