JPH0717984B2 - 耐摩耗性のすぐれた炭化物分散型Ｆｅ基焼結合金の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた耐摩耗性をもたらす微細な炭化物
を有し、特にロツカーアームチツプ、タペツト、および
カムピースなどの内燃機関用耐摩耗摺動部材や、ロータ
リーコンプレツサおよびベーンポンプ用ベーンなどの摺
動部材などの製造に用いるのに適した炭化物分散型Fe基
焼結合金の製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、上記の摺動部材などとして用いられている炭化物
分散型Fe基焼結合金としては、重量％で（以下％は重量
％を示す）、 Cr:5〜30％,C :0.5〜４％， Ni:1〜40％,Mn:0.7〜５％， Ｐ :0.1〜0.8％， を含有し、必要に応じて、 Mo,W,V,Nb,およびTaのうちの１種または２種以上:0.1〜
10％， を含有し、さらに必要に応じて、 CoおよびCuのうちの１種または２種:0.1〜10％，を含有
し、残りがFeと不可避不純物からなる組成を有するもの
が知られ、その製造に際して、液相焼結を行なう目的
で、原料粉末としてFe−Ｐ合金粉末を用いることもよく
知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のFe−Ｐ合金粉末による液相焼結法で製造
された炭化物分散型Fe基焼結合金においては、焼結時に
炭化物が成長して棒状に粗大化し、この状態で実用に供
すると、炭化物が破壊されて脱落したり、スカツフ摩耗
が生じたりするなどの問題が発生し、満足する耐摩耗性
を示さないのが現状である。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、炭化物
の微細化した炭化物分散型Fe基焼結合金を製造すべく研
究を行なつた結果、上記の従来炭化物分散型Fe基焼結合
金を製造するに際して、原料粉末として用いられている
Fe−Ｐ合金粉末に代つて、Mn:40〜80％を含有するNi−M
n合金粉末を用いると、炭化物の成長が抑制され、むし
ろこれが微細化するようになり、この結果の炭化物分散
型Fe基焼結合金はすぐれた耐摩耗性をもつようになると
いう知見を得たのである。

したがつて、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであつて、 Cr:5〜30％,C :0.5〜４％、 Ni:1〜10％,Mn:0.7〜５％、 を含有し、必要に応じて、 Mo,W,V,Nb,およびTaのうちの１種または２種以上:0.1〜
10％と、 CoおよびCuのうちの１種または２種:0.1〜10％、のいず
れか、または両方を含有し、残りがFeと不可避不純物か
らなる組成を有する炭化物分散型Fe基焼結合金を製造す
るに際して、原料粉末としてMn:40〜80％を含有するNi
−Mn合金粉末を用いて、素地中に分散する炭化物を微細
化し、もつて耐摩耗性の向上をはかつた点に特徴を有す
るものである。

つぎに、この発明の方法において、合金の成分組成、並
びに原料粉末としてのNi−Mn合金粉末中のMn含有量を上
記の通りに限定した理由を説明する。

（ａ）Cr Cr成分には、一部は素地に固溶して、これを強化するほ
か、残りがＣやFeと結合して炭化物を形成し、もつて合
金の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が
５％未満では、炭化物の形成が不十分で所望の耐摩耗性
向上効果が得られず、一方その含有量が30％を越える
と、炭化物が多くなりすぎて、合金が脆化するようにな
ることから、その含有量を５〜30％と定めた。

（ｂ）Ｃ Ｃ成分には、Crと同様に素地に固溶して、これを強化す
ると共に、CrやFeと結合して炭化物を形成し、合金の耐
摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が0.5％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量が４％を越えると、炭化物が多くなりすぎて合金が
脆化するようになることから、その含有量を0.5〜４％
と定めた。

（ｃ）NiおよびMn これらの成分には、いずれも共存した状態で素地に固溶
して、素地を構成するオーステナイトを安定化し、かつ
高負荷条件下での実用に際しては、加工誘起マルテンサ
イト変態を生起し、もつて素地を強化する作用がある
が、その含有量がNi:1％未満およびMn:0.7％未満では前
記作用の所望の効果が得られず、一方その含有量がNiに
あつては10％、Mnにあつては５％を越えても前記作用が
飽和し、より一層の向上効果は得られないことから、そ
の含有量を、それぞれNi:1〜10％、Mn:0.7〜５％と定め
た。

（ｄ）Mo,W,V,Nb,およびTa これらの成分には、C,Cr,およびFeと反応して、補助的
な複炭化物を形成し、もつて合金の耐摩耗性を一段と向
上させる作用があるので、必要に応じて含有されるが、
その含有量が0.1％未満では所望の耐摩耗性向上効果が
得られず、一方その含有量が10％を越えると相手攻撃性
が高まるようになることから、その含有量を0.1〜10％
としなければならない。

（ｅ）CoおよびCu これらの成分には、素地に固溶して、これを一段と強化
する作用があるので、必要に応じて含有されるが、その
含有量が0.1％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が10％を越えてもより一層の向上効
果は得られないことから、経済性を考慮して、その含有
量を0.1〜10％と定めた。

（ｆ）Ni−Mn合金粉末のMn含有量 Ni−Mn合金粉末には、上記のように焼結時に炭化物の成
長を抑制し、むしろこれを微細化する作用があるが、そ
のMn含有量が40％未満でも、また80％を越えても炭化物
微細化作用は激減し、所望の微細化作用を確保すること
ができないことから、そのMn含有量を40〜80％と定め
た。

〔実施例〕

つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。

原料粉末として、いずれも−100メツシユの水アトマイ
ズFe−Cr−Ｃ合金化（Cr:16％,C:1％含有）粉末、Fe−C
r合金（Cr:60％含有）粉末、およびFe粉末、−200メツ
シユの黒鉛粉末、いずれも−200メツシユのNi−Mn合金
（Mn:40％含有）粉末、Mn:60％含有のNi−Mn合金粉末、
およびMn:80％含有のNi−Mn合金粉末、いずれも−350メ
ツシユのMo粉末、Ｗ粉末、Co粉末、およびCu粉末、いず
れも−100メツシユの水アトマイズFe−Cr−Ｖ合金（Cr:
14％、V:3％含有）粉末および水アトマイズFe−Cr−Nb
−Ta−Ｃ合金（Cr:12％、Nb:1％、Ta:0.5％、C:0.5％含
有）粉末を用意し、これら原料粉末を、それぞれ第１表
に示される配合組成に配合し、通常の条件で混合した
後、5ton/cm²の圧力で圧粉体にプレス成形し、真空孔、
1070〜1150℃の範囲内の所定温度で焼結することによつ
て本発明法１〜10を実施し、本発明焼結合金を製造し
た。

また、比較の目的で、上記の各種の原料粉末のうち、Ni
−Mn合金粉末は使用せず、これに代つて−200メツシユ
のNi粉末およびFe−Mn合金（Mn:80％含有）粉末を使用
し、さらに−100メツシユのFe−Ｐ合金（P:26％含有）
粉末を使用して、同じく第１表に示される配合組成に結
合する以外は同一の条件で従来法１〜４を行ない、従来 焼結合金を製造した。

ついで、この結果得られた各種の焼結合金について、素
地中に分散する炭化物の平均物径を測定すると供に、こ
れよりチツプを取り出し、これをガソリンエンジン用ロ
ツカーアームのカムとの摺動面に組込み、 エンジン:4気筒ガソリンエンジン、 回転数:850r.p.m. 時間:200時間、 潤滑油:SAE20W、 油温:80℃、 の条件でフアイアリングによるエンジン試験を行ない、
チツプとカムの最大摩耗深さを測定し、さらにチツプ摩
耗面状態を観察した。これらの結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、原料粉末としてNi−Mn合金
粉末を使用する本発明法１〜10によつて製造された本発
明焼結合金においては、いずれも原料粉末としてFe−Ｐ
合金粉末を用いる従来法１〜４によつて製造された従来
焼結合金に比して、炭化物が著しく微細になつており、
エンジン試験でもすぐれた耐摩耗性および著しく低い相
手攻撃性を示し、かつスカツフや条痕のない良好な摩耗
面を有することが明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、原料粉末とし
てNi−Mn合金粉末を使用することにより素地中に分散す
る炭化物が微細なFe基焼結合金を製造することができ、
しかもこれを例えば各種の摺動部材として用いた場合に
は、すぐれた耐摩耗性および著しく低い相手攻撃性を示
し、長期に亘つてすぐれた性能を発揮するのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Cr:5〜30％,C:0.5〜４％,Ni:1
   〜10％,Mn:0.7〜５％， を含有する炭化物分散型Fe基焼結合金を製造するに際し
   て、原料粉末として、Mn:40〜80％を含有するNi−Mn合
   金粉末を用い、素地中に分散する炭化物の微細化をはか
   ることを特徴とする耐摩耗性のすぐれた炭化物分散型Fe
   基焼結合金の製造法。