JPH0324249A - 耐酸化性および耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（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．

【発明の構或】

（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．

【発明の効果】

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．

【図面の簡単な説明】

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＃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。