JPH10259460A - 耐焼付性および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料製摺動部材 - Google Patents

耐焼付性および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料製摺動部材

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JPH10259460A
JPH10259460A JP9066489A JP6648997A JPH10259460A JP H10259460 A JPH10259460 A JP H10259460A JP 9066489 A JP9066489 A JP 9066489A JP 6648997 A JP6648997 A JP 6648997A JP H10259460 A JPH10259460 A JP H10259460A
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JP
Japan
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resistance
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Sekihin You
楊  積彬
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐焼付性および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛
析出鉄系焼結材料製摺動部材を提供する。 【解決手段】 摺動部材を、析出遊離黒鉛形成成分とし
て、C:0.4〜1%、S:0.02〜0.5%、B:
0.01〜0.5%を含有し、硬質粒子としてTiB2
および/またはSiC:0.5〜2%を含有し、さらに
必要に応じて焼結性向上成分としてP:0.05〜0.
6%を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成
(以上、重量%)、並びにフェライトの素地に微細な析
出遊離黒鉛と前記硬質粒子が分散分布した組織を有する
遊離黒鉛析出鉄系焼結材料で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐焼付
性と耐摩耗性を有し、苛酷な条件下での実用に際しても
すぐれた性能を長期に亘って発揮する遊離黒鉛析出鉄系
焼結材料製摺動部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開昭57−16148号
公報および特公昭57−8860号公報に記載される通
り、フェライトの素地中に原料粉末として配合した炭素
粉末が分散分布した組織を有する鉄系焼結材料が、オイ
ルポンプの構造部品、さらに各種のピストンや軸受など
の各種駆動装置の摺動部材として適用されていることが
知られている。また、上記の鉄系焼結材料製摺動部材
が、所定の配合組成を有する混合粉末から成形した圧粉
体を、還元性雰囲気中で、原料粉末として配合した炭素
粉末が素地に固溶しない低温、すなわち900〜100
0℃の範囲内の所定温度で焼結することにより製造され
ることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種駆動
装置の高出力化および小型化はめざましく、これに伴な
い、これの構造部材である上記摺動部材の使用条件も一
段と厳しさを増す状況にあるが、上記の素地中に相対的
に粗大な未反応残留炭素粉末が分散分布した組織を有す
る従来鉄系焼結材料製摺動部材は、苛酷な条件下での使
用では焼付けが発生し易く、このような状況では必ずし
も満足な耐摩耗性を示さないのが現状である。
【0004】
【課題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、耐焼付性および耐摩耗性のすぐ
れた摺動部材を開発すべく研究を行なった結果、原料粉
末として、基本的にFe−B−S合金粉末と炭素粉末、
さらにほう化チタン(以下、TiB2 で示す)粉末およ
び/または炭化けい素(以下、SiCで示す)粉末を用
い、これを所定の配合組成に配合し、混合してなる混合
粉末より成形した圧粉体に、還元性雰囲気中、相対的に
高い焼結温度である1100〜1250℃の範囲内の所
定温度に加熱して炭素粉末を前記Fe−B−S合金粉末
中に十分に固溶させ、この状態から望ましくは40℃/
min.以下の冷却速度で冷却する焼結を施すと、前記Bお
よびS成分が、素地中に固溶した炭素がセメンタイトと
して析出するのを抑制し、一方これが微細な遊離黒鉛と
して析出するのを著しく促進するように作用することか
ら、フェライトからなる素地に微細な遊離黒鉛が析出
し、かつ前記TiB2粉末および/またはSiC粉末が
微細な硬質粒子(望ましくは平均粒径で2μm以下)と
して共に分散した組織を有する鉄系焼結材料が得られる
ようになり、この結果の遊離黒鉛析出鉄系焼結材料で構
成された摺動部材は、素地中に微細に分散分布した前記
析出遊離黒鉛によってすぐれた耐焼付性を示し、かつ前
記硬質粒子によってすぐれた耐摩耗性が確保されるよう
になり、苛酷な条件下での使用にも長期に亘ってすぐれ
た性能を発揮するようになるという研究結果を得たので
ある。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、重量%で(以下、%は重量%を
示す)、析出遊離黒鉛形成成分として、C:0.4〜1
%、 S:0.02〜0.5%、B:0.01〜
0.5%、を含有し、硬質粒子として、TiB2 および
/またはSiC:0.5〜2%、を含有し、さらに必要
に応じて、焼結性向上成分として、P:0.05〜0.
6%、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成、並びにフェライトの素地に微細な析出遊離黒鉛と上
記硬質粒子が分散した組織を有する遊離黒鉛析出鉄系焼
結材料で構成してなる耐焼付性および耐摩耗性のすぐれ
た遊離黒鉛析出鉄系焼結材料製摺動部材に特徴を有する
ものである。
【0006】つぎに、この発明の摺動部材において、こ
れを構成する遊離黒鉛析出鉄系焼結材料の成分組成を上
記の通りに限定した理由を説明する。 (a) C C成分には、BおよびSの共存作用で素地中に微細な遊
離黒鉛として析出して耐焼付性を向上させ、この結果と
して耐摩耗性の向上に寄与する作用があるが、その含有
量が0.4%未満では遊離黒鉛の析出が不十分で前記作
用に所望の効果が得られず、一方その含有量が1%を越
えると強度に低下傾向が現われるようになることから、
その含有量を0.4〜1%と定めた。望ましくは0.5
〜0.8%の含有がよい。
【0007】(b) SおよびB これらの成分には、共存して素地に固溶した炭素が冷却
過程でセメンタイトとして析出するのを抑制し、一方微
細な遊離黒鉛として析出するのを促進させる作用があ
り、この場合前記作用を十分に発揮させるには、原料粉
末としてFe中にBおよびSを所定量含有させた溶湯か
らアトマイズ法により形成したFe−B−S合金粉末を
使用するのが望ましく、したがって、その含有量がSお
よびBのいずれかでもS:0.02%未満およびB:
0.01%未満になると前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量がいずれかでもS:0.5%および
B:0.5%を越えると焼結性が阻害され、強度が低下
するようになることから、その含有量をS:0.02〜
0.5%、B:0.01〜0.5%と定めた。なお、望
ましくはS:0.1〜0.3%、B:0.05〜0.2
%の含有がよい。
【0008】(c) TiB2 およびSiC これらの成分には、きわめて硬質なので、フェライト素
地に、望ましくは平均粒径で2μm以下の粒度で分散し
て耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が
0.5%未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、
一方その含有量が2%を超えると、強度が低下するよう
になることから、その含有量を0.5〜2%と定めた。
なお、望ましくは0.8〜1.5%の含有がよい。
【0009】(d) P P成分には、焼結時に液相を形成して焼結性を向上さ
せ、強度の向上に寄与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0.05%未満では所望
の強度向上効果が得られず、一方その含有量が0.6%
を越えると脆化するようになることから、その含有量を
0.05〜0.6%と定めた。なお、望ましくは0.2
〜0.3%の含有がよい。
【0010】
【発明の実施の形態】ついで、この発明の摺動部材を実
施例により具体的に説明する。原料粉末として、いずれ
も−300メッシュの粒度を有するBおよびSの含有量
を種々変化せしめた各種のFe−B−S合金粉末、炭素
粉末、およびFe−P合金(P:27%含有)粉末、さ
らに平均粒径:1.5μmのTiB2 粉末および同1μ
mのSiC粉末を用意し、これら原料粉末を表1に示さ
れる配合組成に配合し、潤滑剤としてステアリン酸亜
鉛:0.5%を加えてV型回転混合機中で30分間混合
した後、6ton /cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、
ついでメッシュベルト式連続焼結炉にて、吸熱性還元雰
囲気中、1100〜1250℃の範囲内の所定温度に2
5分間保持後、35℃/min.の冷却速度で室温まで冷却
の条件で焼結することにより、実質的に上記配合組成と
同じ成分組成並びに表1に示される素地組織を有する遊
離黒鉛析出鉄系焼結材料で構成され、かつ外径:18mm
×内径:8mm×厚さ:10mmの寸法をもった、摺動部材
の1種である軸受部材、すなわち本発明軸受部材1〜1
0および比較軸受部材1〜3をそれぞれ製造した。な
お、上記比較軸受部材1〜3は、これの構成成分のうち
遊離黒鉛の析出に影響を及ぼす成分のいずれかの含有量
(表1に※印を付したもの)がこの発明の範囲から外れ
た組成を有するものである。
【0011】
【表1】
【0012】つぎに、この結果得られた各種の軸受部材
について、これにS45Cの炭素鋼製軸を挿通し、潤滑
油なしの状態で、前記軸を4000r.p.m.(周速:10
0m/min.)で回転させながら、これに面圧を漸次増加
して行き、軸受部材に焼付現象が発生した時点の面圧
(焼付荷重)を測定した。さらに、同じくこれにS45
Cの炭素鋼製軸を挿通し、軸回転速度:4000r.p.
m.、面圧力:20kgf/cm2 、運転時間:1時間の条件
で摩耗試験を行い、軸受摺動面の最大摩耗深さを測定し
た。これらの測定結果を表1に示した。
【0013】
【発明の効果】表1に示される結果から、本発明軸受部
材1〜10は、いずれもフェライト素地に微細な析出遊
離黒鉛が分散分布した組織を有し、これによってすぐれ
た耐焼付性を示すようになり、同じく素地に分散分布す
る微細な硬質粒子による耐摩耗性向上と相まってすぐれ
た性能を示すのに対して、比較軸受部材1〜3に見られ
るように、C,S、およびBのうちのいずれかの成分含
有量がこの発明の範囲から外れた組成になると耐焼付性
に所望の向上効果が得られないことが明らかである。上
述のように、この発明の遊離黒鉛析出鉄系焼結材料製摺
動部材は、すぐれた耐焼付性と耐摩耗性を有するので、
苛酷な条件下での実用に際してもすぐれた性能を長期に
亘って発揮するものであり、各種駆動装置の高出力化お
よび小型化にも十分満足に対応することができるなど工
業上有用な特性を有するのである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 析出遊離黒鉛形成成分として、 C:0.4〜1%、 S:0.02〜0.5%、 B:0.01〜0.5%、を含有し、硬質粒子として、 ほう化チタンおよび/または炭化けい素:0.5〜2
    %、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成
    (以上、重量%)、並びにフェライトの素地に微細な析
    出遊離黒鉛と上記硬質粒子が分散した組織を有する遊離
    黒鉛析出鉄系焼結材料で構成したことを特徴とする耐焼
    付性および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材
    料製摺動部材。
  2. 【請求項2】 析出遊離黒鉛形成成分として、 C:0.4〜1%、 S:0.02〜0.5%、 B:0.01〜0.5%、を含有し、硬質粒子として、 ほう化チタンおよび/または炭化けい素:0.5〜2
    %、を含有し、さらに焼結性向上成分として、 P:0.05〜0.6%、を含有し、残りがFeと不可
    避不純物からなる組成(以上、重量%)、並びにフェラ
    イトの素地に微細な析出遊離黒鉛と上記硬質粒子が分散
    した組織を有する遊離黒鉛析出鉄系焼結材料で構成した
    ことを特徴とする耐焼付性および耐摩耗性のすぐれた遊
    離黒鉛析出鉄系焼結材料製摺動部材。
JP9066489A 1997-03-19 1997-03-19 耐焼付性および耐摩耗性のすぐれた遊離黒鉛析出鉄系焼結材料製摺動部材 Pending JPH10259460A (ja)

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CN104120361A (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 芜湖市鸿坤汽车零部件有限公司 一种粉末冶金复合材料及其制备方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104120361A (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 芜湖市鸿坤汽车零部件有限公司 一种粉末冶金复合材料及其制备方法
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Effective date: 20030311