JPH10259461A - 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性摺動部材 - 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性摺動部材

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JPH10259461A
JPH10259461A JP6649097A JP6649097A JPH10259461A JP H10259461 A JPH10259461 A JP H10259461A JP 6649097 A JP6649097 A JP 6649097A JP 6649097 A JP6649097 A JP 6649097A JP H10259461 A JPH10259461 A JP H10259461A
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resistance
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Sekihin You
楊  積彬
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Mitsubishi Materials Corp
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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、素地固溶強化成分として
Cu:0.5〜4%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、さらに各種の軸受およびピストン
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900〜1000℃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軽量化はめざましく、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と
Cu粉末、さらにほう化チタン(以下、TiB 2 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、さらにCu粉末も固
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TiB
2 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めようになり、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、素地固溶強化成分として、Cu:
0.5〜4、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。なお、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0.1〜0.3%、B:0.05〜0.2%の
含有がよい。
【0008】(c) Cu Cu成分には、素地に固溶して強度を向上させる作用が
あるが、その含有量が0.5%未満では所望の強度向上
効果が得られず、一方その含有量が4%を越えてもより
一層の強度向上効果は現われず、かえって焼結時の膨張
量が大きくなって寸法精度低下の原因となることから、
その含有量を0.5〜4%と定めた。望ましくは1〜3
%の含有がよい。
【0009】(d) 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。
【0010】(e) 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。
【0011】
【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、銅
粉、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1μmのSiC粉末を用意し、これら原料粉末を表
1,2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3
0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、ア
ンモニア分解ガス雰囲気中、1100〜1250℃の範
囲内の所定温度に25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1,2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
された、JIS・Z2550に規定される寸法の引張試
験片、並びに外径: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1〜12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。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】つぎに、この結果得られた各種の軸受部材
似ついて、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1,2に示した。また、表
1,2には引張試験で得られた引張強さも示した。
【0015】
【発明の効果】表1,2に示される結果から、本発明軸
受部材1〜12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
ぐれた性能を発揮するのに対して、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、素地固溶強化成分
    として、 Cu:0.5〜4%、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
    製摺動材料。
  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、素地固溶強化成分
    として、 Cu:0.5〜4%、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材料。
JP6649097A 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性摺動部材 Pending JPH10259461A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000032830A1 (en) * 1998-11-27 2000-06-08 Stackpole Limited Press and sinter process for high density components

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000032830A1 (en) * 1998-11-27 2000-06-08 Stackpole Limited Press and sinter process for high density components
US6346213B1 (en) 1998-11-27 2002-02-12 Stackpole Limited Press and sinter process for high density components

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