JPH1072647A - 耐摩耗性に優れた高強度鉄基焼結合金およびその製造方法 - Google Patents

耐摩耗性に優れた高強度鉄基焼結合金およびその製造方法

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JPH1072647A
JPH1072647A JP23071896A JP23071896A JPH1072647A JP H1072647 A JPH1072647 A JP H1072647A JP 23071896 A JP23071896 A JP 23071896A JP 23071896 A JP23071896 A JP 23071896A JP H1072647 A JPH1072647 A JP H1072647A
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JP
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powder
weight
wear resistance
sintered alloy
alloy
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Kinya Kawase
欣也 川瀬
Koichiro Morimoto
耕一郎 森本
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車部品およびコンプレッサー部品などの
各種機械部品の材料として使用される軽量、高強度で、
かつ耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金およびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 重量%で、Ni:1〜5重量%、Mo:
0.5〜4重量%、Si:0.3〜3重量%、C:0.
3〜1重量%、Ti:0.5〜3重量%を含有し、さら
に必要に応じてCu:1〜3重量%を含有し、残りがF
eおよび不可避不純物からなる組成を有し、密度6.8
〜7.4g/ccからなる耐摩耗性に優れた高強度鉄基
焼結合金およびその製造方法。

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、自動車部品およ
びコンプレッサー部品などの各種機械部品の材料として
使用される軽量、高引張り強度(以下、簡単に高強度と
いう)で、かつ耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来技術として、一般に自動車部品およ
びコンプレッサー部品などの各種機械部品の材料として
鉄基焼結合金が用いられており、この鉄基焼結合金の高
強度化の手法の1つに合金鋼粉を用いる方法が知られて
いるが、特開平5−287452号公報に示されるC:
0.1重量%以下、Mn:0.08重量%以下、Cr:
0.5〜3重量%、Mo:0.1〜2重量%、S:0.
01重量%以下、P:0.01重量%以下、O:0.2
重量%以下を含有し、さらにNi:0.2〜2.5重量
%およびCu:0.5〜2.5重量%の内の1種または
2種を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる
組成を有する鉄基焼結合金の様にCr、Moなどの成分
を含むものが高強度化材料として知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、自動車
部品およびコンプレッサー部品などの各種機械部品の材
料として鉄基焼結合金材料が広く用いられる様になって
来ており、なお一層軽量で高強度と共に耐摩耗性にも優
れた鉄基焼結合金が求められており、これら要求に対し
て、前記特開平5−287452号公報記載の鉄基焼結
合金では、合金鋼粉を用いて均一な組織を得ることが可
能な結果、高強度化は図れるが、耐摩耗性の一層の向上
には難しさがあり、上記要求に十分に答えることが出来
ず問題であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、自動車部品およびコンプレッサ
ー部品などの各種機械部品の材料として軽量、高強度
で、かつ耐摩耗性にも優れた鉄基焼結合金を得るべく研
究を行った結果、原料として、Fe−Mo合金粉末、C
粉末、Ni粉末、Ti粉末、Cu粉末などの要素粉末を
用意し、これら選択した原料粉末をSiC粉末とともに
混合し、成形し、焼結し、焼結中にSiCを分解し、素
地中にSiおよびCとして固溶せしめ,TiとCが反応
して出来た硬質のTiC合金相が素地中に分散した組織
を持つ鉄基焼結合金は、従来同様の強度を有すると共
に、耐摩耗性にも優れた高強度鉄基焼結合金となるとの
知見を得たのである。
【0005】この発明は、かかる知見にもとづいて成さ
れたものであって、(1) 重量%で、Ni:1〜5
%、Mo:0.5〜4%、Si:0.3〜3%、C:
0.3〜1%、Ti:0.5〜3%を含有し、残りがF
eおよび不可避不純物からなる組成を有し、密度6.8
〜7.4g/ccである耐摩耗性に優れた高強度鉄基焼
結合金、(2) 重量%で、Ni:1〜5%、Mo:
0.5〜4%、Si:0.3〜3%、C:0.3〜1
%、Ti:0.5〜3%を含有し、さらにCu:1〜3
%を含有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる組
成を有し、密度6.8〜7.4g/ccである耐摩耗性
に優れた高強度鉄基焼結合金、(3) 原料として、N
i粉末、SiC粉末、C粉末、Ti粉末、Cu粉末およ
びFe−Mo合金粉末の中から選択した粉末を用い、こ
れを混合、成形した後、焼結し、焼結中にSiCを分解
し、素地中にSiおよびCとして固溶せしめた(1)ま
たは(2)に記載の耐摩耗性に優れた高強度鉄基焼結合
金の製造方法、に特徴を有するものである。
【0006】この発明の高強度鉄基焼結合金は、原料と
して、Fe−Mo合金粉末、SiC粉末、C粉末、Ni
粉末、Ti粉末およびCu粉末を用意し、これら原料粉
末を混合し、成形し、焼結することにより作られる。こ
の発明の高強度鉄基焼結合金は、原料としてSiC粉末
を使用することにより、焼結中にSiCを分解させ、素
地中にSiおよびCとして固溶せしめると共に、一部T
iとCとの反応により出来た硬質のTiC合金相を、素
地中に分散析出させることにより、従来の高強度を保持
したまま、耐摩耗性を向上せしめることが出来たのであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、説明する。本発明の高強度鉄基焼結合金は、まず原
料粉末として、Fe−Mo合金粉末、SiC粉末、Ni
粉末、C粉末、Ti粉末、およびCu粉末を用意し、こ
れら原料粉末を金型成形時の潤滑剤であるステアリン酸
亜鉛粉末またはエチレンビスステアラミドとともに混合
し、プレスにて圧粉成形する。成形密度は6.8〜7.
4g/ccが好ましい。この圧粉成形体を例えば窒素、
水素混合雰囲気などの還元雰囲気で1200〜1300
℃の温度範囲で焼結する。
【0008】この温度で焼結すると、原料として添加し
たSiCは分解する。Siは通常易酸化性のため焼結を
阻害し、焼結中での合金化が困難であるが、本発明にお
いては、Si近傍のCにより還元されるため、素地への
拡散、合金化が容易となると考えられる。なおTiは一
部Cと反応して、硬質のTiC合金相を形成し、これを
素地中に分散析出させることにより、本発明の高強度鉄
基焼結合金は、マルテンサイト、ベイナイト、パーライ
ト、フェライト、オーステナイト、TiC合金相の全部
またはその一部の混合組織となり、高強度を保持したま
ま、優れた耐摩耗性を合わせ持つ焼結体となる。また、
製品によって更に強度が必要とされる場合は、焼結体に
焼き入れおよび焼戻しの熱処理を行っても良い。
【0009】つぎに、この発明の高強度鉄基焼結合金の
成分組成を上記のごとく限定した理由について説明す
る。
【0010】(a)Ni Niは、強度び靱性向上に効果があるが、その含有量が
1重量%未満ではその効果が十分でなく、一方、5重量
%を越えて含有してもその効果が少ない。したがって、
その含有量を1〜5重量%に定めた。この含有量の一層
好ましい範囲は1.5〜4.5重量%である。
【0011】(b)Mo Moは、強度を向上させる効果があるが、その含有量が
0.5重量%未満では強度向上の効果が得られず、一
方、Moが4重量%を越えて含有すると靱性を低下させ
るので、その含有量を0.5〜4重量%に定めた。この
含有量の一層好ましい範囲は0.8〜2.0重量%であ
る。
【0012】(c)Si Siは、フェライトおよびマルテンサイトの硬化に効果
があるが、その含有量が0.3重量%未満では硬度向上
の効果がなく、一方、Siが3重量%を越えて含有する
と靱性を低下させるので、その含有量を0.3〜3重量
%に定めた。Siの含有量の一層好ましい範囲は0.5
〜2重量%である。
【0013】(d)C Cは、強度、硬度向上に効果があるが、その含有量が
0.3重量%未満ではその効果がなく、一方、1重量%
を越えて含有すると靱性を低下させるので、その含有量
を0.3〜1重量%に定めた。Cの含有量の一層好まし
い範囲は0.4〜0.8重量%である。
【0014】(e)Ti Tiは、一部あるいは全部が硬質の炭化Ti合金相とな
り、耐摩耗性を向上させる効果があるが、その含有量が
0.5重量%未満ではその効果がなく、一方、その含有
量が3重量%を越えると、焼結体の寸法バラツキを大き
くさせ、靱性も低下するので、その値を0.5〜3重量
%に定めた。
【0015】(f)Cu Cuは、強度向上と共に、焼結体を膨脹させ、寸法を調
整させる作用があるので必要に応じて添加されるが、そ
の含有量が1重量%未満ではその効果が十分でなく、一
方、3重量%を越えると寸法のバラツキが大きくなり、
靱性も低下するところから、Cuの含有量は1〜3重量
%に定めた。Cuの含有量の一層好ましい範囲は1.5
〜2.5重量%である。
【0016】(g)密度 密度は、焼結体の重量を調整する作用をするが、その値
が、6.8g/cc未満では焼結体の所望の高強度がえ
られず、一方その値が、7.4g/ccを越えると、焼
結体軽量化の効果が低下する様になるので、その値を
6.8〜7.4g/ccに定めた。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について、具体的に説
明する。原料粉末として、平均粒径:45μmのFe−
Mo粉末、平均粒径:3μmのSiC粉末、平均粒径:
6μmのNi粉末、平均粒経:17μmのC粉末、平均
粒経:20μmのTi粉末および平均粒径:22μmの
Cu粉末を用意し、これら原料粉末を表1〜表2に示さ
れる配合組成となるように配合し、さらに金型成形時の
潤滑剤であるステアリン酸亜鉛粉末またはエチレンビス
ステアラミドを所定量添加して混合し、プレス成形して
10mm×10mm×50mmの寸法を有する圧粉体を
作製した。この圧粉体をN2 −20%H2 の混合雰囲気
中、温度:1250℃、60分保持の条件で焼結し、表
3〜表4に示される成分組成および密度を有する本発明
の耐摩耗性性に優れた鉄基焼結合金1〜15(以下、簡
単に本発明焼結合金1〜15という)を作製した。なお
X線回折による分析の結果、本発明焼結合金1〜15で
は、いずれもその組織中にTiC相の存在を確認した。
また従来焼結合金を製造するための合金鋼粉末を用意
し、これら原料粉末を表2に示される配合組成となるよ
うに配合し、これら合金鋼粉末に、C粉末:0.85
%、ステアリン酸亜鉛粉末:1重量%を添加混合したの
ち、圧縮成形により10mm×10mm×50mmの寸
法を有する成形体を作製した。これらの成形体を窒素雰
囲気中、1250℃、60分間の条件で焼結を行い、表
5に示される成分組成および密度を有する従来の鉄基焼
結合金1〜3(以下、簡単に従来焼結合金1〜3とい
う)を作製した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】
【表5】
【0023】得られた本発明焼結合金1〜15および従
来焼結合金1〜3を研磨により摩耗試験片をそれぞれ作
製した後、耐摩耗性を評価するために荷重:3.2k
g、距離:200m、速度:0.78m/s、相手材:
S45C、ドライの条件で、それぞれ大越式摩耗試験を
行い、それらの比摩耗量を表6に示した。また、機械加
工により平行部:Φ4.5mmの引張試験片をそれぞれ
作製した後、引張速度:1.5mm/minでそれぞれ
引張試験を行い、それらの引張強さを表6に示した。
【0024】
【表6】
【0025】
【発明の効果】表6から明かな様に、本発明焼結合金1
〜15と従来焼結合金1〜3を比較すると、本発明焼結
合金1〜15は従来焼結合金1〜3と比べて、耐摩耗性
に優れていることが分かる。上述のように、この発明の
焼結合金は、軽量で、高強度を有し、かつ耐摩耗性に優
れているので、自動車部品およびコンプレッサー部品な
どの各種機械部品の材料として利用された場合に優れた
効果をもたらすものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、Ni:1〜5%、Mo:0.
    5〜4%、Si:0.3〜3%、C:0.3〜1%、T
    i:0.5〜3%を含有し、残りがFeおよび不可避不
    純物からなる組成を有し、密度6.8〜7.4g/cc
    であることを特徴とする耐摩耗性に優れた高強度鉄基焼
    結合金。
  2. 【請求項2】 重量%で、Ni:1〜5%、Mo:0.
    5〜4%、Si:0.3〜3%、C:0.3〜1%、T
    i:0.5〜3%を含有し、さらにCu:1〜3%を含
    有し、残りがFeおよび不可避不純物からなる組成を有
    し、密度6.8〜7.4g/ccであることを特徴とす
    る耐摩耗性に優れた高強度鉄基焼結合金。
  3. 【請求項3】 原料として、Ni粉末、SiC粉末、C
    粉末、Ti粉末、Cu粉末およびFe−Mo合金粉末の
    中から選択した粉末を用い、これを混合、成形した後、
    焼結し、焼結中にSiCを分解させることを特徴とする
    請求項1または2に記載の耐摩耗性に優れた高強度鉄基
    焼結合金の製造方法。
JP23071896A 1996-08-30 1996-08-30 耐摩耗性に優れた高強度鉄基焼結合金およびその製造方法 Withdrawn JPH1072647A (ja)

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Effective date: 20031104