JPH0379428B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は内燃機関用摺動部材として使用される
耐摩耗性焼結合金に関するものである。 ＜従来技術＞ 近時、内燃機関用の諸部材は高負荷運転に耐え
ることが要求され、特にカムシヤフト、ロツカア
ーム等の摺動部材は高面圧に対する耐久性が要求
されるようになつた。この要求を満たすと共に、
加工費と材料費の節減と軽量化を図るため、摺動
部材に合金粉末の焼結材料を使用することが試み
られてきた。 ＜発明の目的＞ 本発明は上記要求に応え得る内燃機関用摺動部
材の材料として、高い耐摩耗性と優れた加工性を
有する焼結合金を提供することを目的とするもの
である。 ＜発明の構成＞ 前記目的を達成するため本発明の耐摩耗性焼結
合金は、重量比でC1.9〜2.5％、Si0.5〜3.0％、
P0.2〜0.6％、残部Feを含み、液相において焼結
されるものであるが、上記の元素以外に、重量比
で0.05〜1.0％のMnと1.0〜4.0％のCuのいずれか
を含むものでもよく、あるいはMo、Ni、Crのう
ち一種類以上を重量比で0.1〜2.0％含むものでも
よい。 ここで．Ｃを1.9〜2.5％とした理由は、Ｃが2.5
％を越えると、遊離黒鉛が多量に生じて割れが発
生しやすくなり、又、硬度が非常に高いセメンタ
イトとFe−Ｃ−Ｐの共晶であるステダイトが過
多に生じて被削性が悪くなるからである。逆に、
Ｃが1.9％未満では、セメンタイト、ステダイト
の析出量が少なくなり、耐摩耗性を高めることが
できない。ステダイトは凝固点が950℃前後と低
く液相焼結を促進させるが、そのステダイトが少
ないと液相が生じ難くなる。したがつて、Ｃの組
成範囲を1.9〜2.5％に限定すれば、セメンタイト
とステダイトの析出による高い耐摩耗性が得られ
ると共に、ステダイトによる液相焼結も促進され
る。 本発明の合金は液相焼結を特徴とする。本発明
の合金がカムシヤフト、ロツカアーム等の摺動部
材として母材に部分的に組付けられて使用されと
き、その特徴は効果を奏する。すなわち、粉末焼
結合金の液相焼結時の収縮を利用すれば、合金と
母材の強固な固着が得られる。例えば、シヤフト
を鋼管とし、そのシヤフトに焼結合金製のカムロ
ブで組付ける構造のカムシヤフトの場合、カムロ
ブは高密度になると共にカムシヤフトと強固に結
合する。 Si0.5〜3.0％とする理由は、Siが3.0％を越える
と、基地が脆化する外、粉末の圧粉成形性が低下
し、焼結時の変形が大きくなることと、SiはＣ、
Ｐの量を低い範囲に限定した上で液相の発生を促
進させる成分となるが、0.5％未満ではこの効果
は得られないことによる。 Ｐを0.2〜0.6％とする理由は、Ｐが0.6％を越え
ると、析出するステダイト量が過多となり、被削
性が悪くなり、又、脆化も進むが、逆に、0.2％
未満では、ステダイト量が過小となつて液相が生
じ難く、母材との結合性も低下することによる。 Mnを0.05〜1.0％とする理由は、Mnが強さを
増大させる成分であることによるが、0.05％より
少ないとその効果が顕著でなく、1.0％を越える
と、焼結の進行が抑制されて粗大な空孔が残り、
又、圧粉成形性も低下させるから、0.05〜1.0％
の範囲に限定する。 Cuを含める理由は、Cuが基地強度と引つ張り
強さを増大させることによるが、Cuが4.0％を越
えると焼結時に膨張が起きて収縮が進まない傾向
が生じる。しかし、1.0％未満では基地強度と引
つ張り強さを増す効果は得られないので、添加す
る組成範囲は1.0〜4.0％に限定する。 Mo、Ni、Crを添加する理由は、これらが基地
強化元素であることによるが、0.1％以下では効
果がなく、2.0％を越えると、炭化物の析出、基
地のマルテンサイト化、ベイナイト化が進み、被
削性が低下するので、添加は0.1〜2.0％の範囲に
限定する。 ＜実施例＞ ［摩耗及び加工試験］ 実施例として、本発明材の合金と従来比較材合
金の性能確認試験について説明する。 −試材− ベース鉄粉にＣ、Cu等の元素を添加し、ステ
アリン酸亜鉛を加えて混合した。粉末混合目標の
成分（重量％）は表に示す通りである。本発明材
No.１〜８の組成を有する本発明焼結合金、比較材
No.１〜５の比較用焼結合金、及び比較材No.６の比
較用鋼材（SCM440）からなる試験片を得た。焼
結合金については、４〜6t／cm²のプレス面圧でプ
レス成形後、アンモニア分解ガス雰囲気の炉に入
れ、1050〜1200℃（平均1120℃）の温度で１〜２
時間焼結した。鋼材は上記焼結合金と同一条件で
焼結炉を通して得たものを使用した。 得られた本発明材合金は、第１図顕微鏡写真に
示すように、黒く見えるパーライトの基地組織Ａ
に白く見える炭化物Ｂ（セメンタイトとステダイ
ト）が網状に分布する組織を有し、表に示す通
り、高硬度で高密度の耐摩耗性に優れた合金であ
る。例えば、本発明材No.４の密度は6.79ｇ／cm³で
ある。 −摩耗試験− 各共試材について表面硬さを測定するとともに
アムスラー式摩耗試験を行なつた。共試材を平面
接触滑り摩耗試験における回転片とし、これら回
転片をアルミニウム合金によつて製作された平板
状試料（相手材）の固定片に接触し、その接触面
に対し常時潤滑油を供給しつつ回転させた。 試験条件は以下の通りである。 回転片外径…φ40mm 潤滑油…10W−30 油温…80℃ 油量…0.51／min 荷重…100Kgf すべり速度…2.5ｍ／sec 走行時間…150時間 表に示される通り、本発明材の焼結合金は相手
材とともに、比較材に比して摩耗量の著しい減少
を示した。 −加工チツプ寿命試験− 各共試材を直径48mm、圧さ25mmの円柱状に加工
し、バイトチツプを用いた旋盤によつて切削して
チツプ寿命を測定した。 試験条件は以下の通りである。 ワーク回転数…800rpm 送り速度…0.32rev 取り代…１mm 水溶性切削剤使用 １個のチツプで取り代１mmの切削が可能な回転
数を比較したが、表に示される通り、本発明焼結
合金を切削した場合、バイトチツプは長い寿命で
使用できることが示された。

【表】 ＜発明の効果＞ 上記の通り、本発明の鉄系焼結合金は液相焼結
によりセメンタイトとステダイトが基地中で網状
に分布する組織となるから、高い耐摩耗性を有
し、圧粉成型されて液相焼結により母材に強固に
結合するから加工性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の合金（本発明材No.
４）の顕微鏡写真（倍率200倍、ナイタル液腐食）
であり、Ａが基地、Ｂは炭化物を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量比でC1.9〜2.5％、Si0.5〜3.0％、P0.2〜
   0.6％、残部Fe及び不純物よりなり液相において
   焼結されることを特徴とする耐摩耗性焼結合金。 ２ 重量比でC1.9〜2.5％、Si0.5〜3.0％、P0.2〜
   0.6％、Mn0.05〜1.0％、残部Fe及び不純物より
   なり液相において焼結されることを特徴とする耐
   摩耗性焼結合金。 ３ 重量比でC1.9〜2.5％、Si0.5〜3.0％、P0.2〜
   0.6％、Cu1.0〜4.0％、残部Fe及び不純物よりな
   り液相において焼結されることを特徴とする耐摩
   耗性焼結合金。 ４ 重量比でC1.9〜2.5％、Si0.5〜3.0％、P0.2〜
   0.6％、Mn0.05〜1.0％、Cu1.0〜4.0％、残部Fe及
   び不純物よりなり液相において焼結されることを
   特徴とする耐摩耗性焼結合金。 ５ 重量比でC1.9〜2.5％、Si0.5〜3.0％、P0.2〜
   0.6％、Mo、Ni、Crのうち少なくとも一つを0.1
   〜2.0％、残部Fe及び不純物よりなり液相におい
   て焼結されることを特徴とする耐摩耗性焼結合
   金。