JPS5891152A - 焼結合金製摺動部材 - Google Patents

焼結合金製摺動部材

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JPS5891152A
JPS5891152A JP56186114A JP18611481A JPS5891152A JP S5891152 A JPS5891152 A JP S5891152A JP 56186114 A JP56186114 A JP 56186114A JP 18611481 A JP18611481 A JP 18611481A JP S5891152 A JPS5891152 A JP S5891152A
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JP
Japan
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cast iron
sintered
powder
sliding member
particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP56186114A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroki Shimizu
浩樹 清水
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TPR Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内−WM@等に用いられるシリンダライナ(シ
リンダスリーブを含む)、バルブガイド、ブツシュなど
の摺動部材、就中耐摩耗性及び耐焼付性に優れた焼結合
金製シリンダスリーブに関するものである。
以下、王としてシリンダライナについて説明を行なう。
昨今、自動車の低燃費化のため、その構成部品の軽量化
が要求されてシリ、内燃機関においては各構成部品の薄
肉化やアルミニウム合金の使用が検討されて込る0しか
しながら、内部機関のシリンダスリーブにアルミニウム
合金を便用する場合、その耐摩耗性、耐焼付性が不足す
るので、鋳鉄製シリンダライナの鋳包みや圧入にエリ耐
摩耗性及び耐焼付性を補償する場合が多い0また内m機
関の@に化のためシリンダライナを薄肉化するためには
、鋳鉄製シリンダライナ氷相を朗りると加工代が多くな
り、それに件なへて加工鞘層の維持も困−となり、必然
的に高価なシリンダライナとなる。
一方、粉末冶金法は肉$2■以下の藩内部品を高′ln
1度で、且つ仕上機械加工を行なうJul、ても価か々
取代でも容易に得る方法である一胸知の如く、焼結台金
はその内部に空孔kWしており、この性質を有効に利用
すれば溶製材料に比べ密度が低く、軽量化にも適してい
ることに本発明者は着目し、肉厚が薄く、軽く且つn*
が高いという焼結材料の一般的特質を利用した上で、し
かも耐摩耗性耐焼付性が良好な摺動部材、特にシリンダ
ライナ、を提供することを目的として研究【行なりたつ
前述の如く籾、在工業的に使用されているシ1(ンタラ
イナは餉鉄材であるが、鉄系焼結材をシリンダライナに
使用Tる試みが一部で発表されている。
しかしながら鉄系焼結材では、@滑性、耐摩耗性4、が
不十分であり、一方鋳鉄焼結材料ではこれらの恰質にf
tkn、た黒鉛の有効利用?期待できることに、本発明
省等は着目した一 本発明の王たる目的は、上記に1み、耐摩耗性及び耐焼
付性に優れしかも肉厚が薄く軽く且つ精胤の高%A焼結
曾金製摺動部材を提供Tることにある〇 本発明は、破さ1(v500以上の硬質粒子を体積比で
2麿いし20優含有し、残部が笑質的に鋳鉄粒子からな
る焼結合金製摺動部材を、提供する。
而して、本発明は、シリンダライナの如き捕勧部材の耐
魔耗性及び耐焼付性を同上させるためには焼結シリンダ
ライナ中には黒鉛組織をもつ鋳鉄とともに硬質粒子の存
在が不可欠であるとの発見に基ついている。本発明のシ
リンダライナ中の鋳鉄粒子は一般には切削屑を原料とし
、これを粉砕し粒度調整し、その後の焼結に1り相互に
結合さ・れている口かかる鋳鉄粉末の焼結方法は特開昭
51−55703号及び特開昭51−123714号に
記載されてhる。本発明としてもこれらの方法の条件を
採用しつるが、約7 tonf/cf1以上の高い酸形
圧力及び約1300η以上の高い焼結@度によることが
猿ましい。また、後述の鈎鉄材料中のリンQJ存在に↓
る液相焼結条件も焼結促進の面から好ましい。
本発明で使用される鋳鉄粉末の粒度にっbては一般の鉄
粉に比べ粗粉とするのが成形性、圧縮性の面から必要で
あり、^体重には一200メツシー勢を市いると成形性
が極めて愚化する。鋳鉄粉末の粒度については粗粒であ
れば、特5二限定的ではないが、−42メツシエ〜+3
50メツシユか80〜9(1以上で良好な結果が得られ
る。
なお、一般の鉄粉’km鉄粉末に混合すると圧縮性は改
善されるが、成形性は多少害される口したがって、これ
らの両性質が兼備さnる範囲で適尚量N、ttf5〜1
5Ka%、]]鉄粉f:IIL−’l支障′い。
次に、本発明で使用される硬質粉末としては、金属間f
ヒ合物(例えば)Iロモリブデン)、窒化物、ホウ化物
、コバルト基、鉄基その他の合金を使用することができ
る、焼結シリンダライナ中の硬′ii粒子の硬さYHv
511Q以上としたのは、これ未満では焼結材中の鋳鉄
の硬さとM意葦がなく、耐摩耗性及び耐焼付性の改善効
果がみられないからである0筐た極めて硬い材料を添加
すると相す材の摩耗が多くなるので硬質粒子の硬さとし
てはHv600〜200 t)が好ましい。なお硬質粒
子の硬さは焼結前後で大差はないが、本発明では焼結後
の硬さをマイクロビッカース(荷1i5o〜1 ’00
 ? )で測定するものとするり一方、硬質粒子の体積
比が2チ未満であると上記改善効果が少々く、20チを
越えると相手材の摩耗が多くなり好ましくない、、々お
、体積比は焼結前の粉末の体相に1つでも集用上支障は
々いが、焼結材中の各粒子の体積比馨測定する場合は面
積比率の平均を求める方法による 本発明のシリンダライナにおいては、鋳鉄製シリンダラ
イナにて一般的に要求されている1うに、鋳鉄(粒子)
はパーライト基地で且つ黒鉛を有する組織を里子ること
が好ましい。換言すると、基地はフェライト船倉まがい
か、含むとしても、僅少飯であり、炭素分は初析セメン
タイトとしてではなく大部分黒鉛として析出しているこ
とかに子ましい口好ましい黒鉛普(すなわち遊離炭素鎗
)は1.5〜2.5%である^このような組織は、鋳鉄
粉の使用にエリ容易に得られるが、鉄粉と黒鉛粉の使用
に↓りかかる組織のシリンダライナを焼結に工り得るに
は黒鉛粉を共析組成以上に添加し、黒鉛ト鉄粉トノ拡散
反応を過共析炭素範囲にならないように行なわせること
が必要である。−fなゎち、黒鉛と鉄粉との拡散反応が
進みTぎると、初析セメンタイトが網目状に析出し、焼
結拐科が脆fヒTると共に、シリンダライナの機械加工
ヲ痒う場合には機械加工性は大幅に低下する。、また、
黒鉛と鉄粉との反応が少な丁ぎるとフェライトが残留T
る傾向か生じ、強度が低下Tるのみならず耐摩耗性が不
足する0上配の如く鉄粉を用いパーライト基地(Tなわ
ち7エライトがないか又は殆ど虫取してい危い基地)で
且つ黒鉛を残留させた焼結合金を得るには極めて精密な
焼結条件のコントロールが不可欠ゼある7本発明のシリ
ンダライナはこの工うな精密なコントロールを必要とし
ないので、工業的に極めて有利である口 なお溶製鋳鉄においては、初析セメンタイトの析出な防
止するにはケイ素が極めて有効であることは良く知られ
ている。これはケイ素の黒鉛化作用が大きいことによる
ものである口しかし、粉末冶金法においてはケイ素は極
めて酸化し易く・ケイ素粉のケイXを均一に鉄粉中に拡
散固溶させることは困難である。ところが、鋳鉄粉末は
通常1〜2.51b程度のケイIAヲ含有しており、こ
のケイ素は均一に固溶されている。従って鋳鉄粉末を用
いることに工ってパーライト基地で且つ黒鉛を含有する
焼結合金は容易に得られる。
一般に鋳鉄にはリンが含有され、リンはステダイトとし
て存在する。ステダイトの融点は980℃と低く焼結中
に溶融し、鋳鉄粉末粒子間番:薄層となり存在する。こ
の現象が溶製−鉄の揚台とは異った分布形態となる0鋳
鉄粉末中のリン濃度が0.5%以上となると焼結にぶっ
て結合された粒子間に存在するステダイトの薄層が増し
焼結材が脆化する傾向となるので使用Tり鋳鉄粉末のリ
ン濃度が0.5%以上の高リン鋳鉄粉は好ましくない。
またステダイトは上記の如く焼結中に液相となるので焼
結促進上好ましい点を有しているa f’jえは鋳鉄粉
末中のリン含有量が0.1ないし0.4%であり、この
範囲内のLlンを成分とするステダイトの薄層が焼結材
料中の鋳鉄基地結晶粒間に存在していることにも利点が
ある口 また焼結材中には一般に空孔が存在する。この空孔は油
だまりとして作用し、焼結シリンダライナの耐摩耗性及
び耐焼付性の同上に寄与する。更に空孔の存在1:エリ
焼結材のw度は溶製材に比べ低く軽量比にも寄与する〜
しかし空孔の割合が増すと焼結材の強度が低くなり、一
方空孔の割合が減少すると油だまりが減少し耐摩耗性及
び耐焼付性が低下するので、空孔の割合としては5〜2
゜饅が適切である。
以下、実施例に1り本発明の詳細な説明する。
実施例1 一60メッシェの鋳鉄粉に7. Owt%の7エロモリ
ブデン粉(−100メツシユ)を硬質粒子として添加混
合し、成形圧カフ tonf / alで圧粉成形し分
解アンモニアガス中で1120℃で40分間焼結した0
フエロモリブデンはJISl:!る低炭素フェロモリブ
デンの一100メツシュの粉末であり、混合粉中の体積
百分率は約5.5チであった。
得られた焼結材試片は上試片の寸法が8φ×2()■、
下賦片の寸法が長さ70閣、巾151m、高さl0wg
であり、密度6.35 f/cJ  硬さHRB80゜
硬質粒子硬さHVJ30(1〜1500%抗張力30 
kf/Ijであった。また焼結材のfじ学組式はT、C
(全炭素)3.03%、C,C(結合炭素)0.98%
、Si1.89%、Mn0.72%、P O,18%、
 M04.23優、残sFeであった。従って遊離黒鉛
としては2.L1596であった口鋳鉄の基地組織はパ
ーライトであり、初析セメンタイトは生成されていなか
った0 上記焼結材料及び以下の各実施例の焼結材料につき、往
復動摩耗試験機を用い、硬質Crめっきな相手材とし本
発明材(実施例1及び実Mf112)及び比較材(実施
例3及び溶製鋳鉄材)について焼付限界荷重及び耐摩耗
性の試験な竹な−た口溶製糾鉄材の組成はT、C3,0
5%、Si2.02%%Mn 0.76 %、 P O
,25’lr、So、0(’l、Cr0129チであり
たつ試験条件は、焼付限界荷重試験については摩擦速度
目)飢/minで荷電を5時毎に上げ1ストローク50
+nで100ストロークまでに焼付発生した点を焼付限
界荷重とし、一方針摩耗性試験については荷g20kl
F、摩擦速度3 Ll m/minで焼付の発生し彦い
条件で50mのストロークを往復し摩擦距離3600 
mで行ない凹み量?測定した。両試鹸共に潤滑油として
SAE##30エンジンオイルな使…しに。結果化下表
に示O 実施例2 一100メッシェの鋳鉄粉に、20wt%の34%Co
−20%Cr−20% Mo−8’16 Ni−2%C
の合金粉(体積比19% )V硬質粒子として添加し混
合し、圧粉成形し分解アンモニアガス中で1120℃で
40分間焼結した。得られた焼結材は密度6、38 f
/cIL硬さT(RB85、硬質粒子かたさHv 65
11〜750、抗張力28皓/−であツタ、また化学成
分はT、C2,79%、 C,C1,24%。
Mn0.68%、Po、21%−Co 6.65 %、
Cr’3.95%、Mo 4.03%、Ni1.62%
であった。従って遊離黒鉛としては1.55%であった
へ鋳鉄の基地組織はパーライトであり、初析セメンタイ
トは若干生成されていた。
実施例3(比較例) 実施例1と同一化学成分になる工うに一325メツシユ
a鉛粉3.1%、−200メツシユフエロシリコン粉2
.54. −100メッシェフェロマンガ:/a1.0
%、−200メツシユフエロフオスフオル粉0.9l−
1(10メツシユフエロモリブデン粉7、t)96.残
部−tooメッシェアトマイズ鉄粉を混合し実施例1と
同一条件で成形焼結した。得られた焼結材は密度6.4
5 f/11.硬さHRB93、硬質粒子の硬さHv1
20U〜1500.抗張力24陽/−であったりまた化
学成分はT、 C2,98%、C,C2,24%、Si
1.86%、Mn  0.74 %、P0.19%、M
o4.28%、残部FeでありUQ従って遊離黒鉛は0
.74%であったり 以上の説明から、本発明は耐焼付性、耐摩耗性に優れた
焼結合金製シリンダライチ材蝉カ慴切部材であることが
明らかである。
特許出願人 帝国ピストンリング株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木    朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 村 井 卓 雄 弁理士 山 口 昭 之

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 硬さがHv500以上の硬質粒子を体積比で2チな
    いし20%含有し、残部が実質的に鋳鉄粒子からなる焼
    結合金製摺動部材。 2、鋳鉄粒子がケイ素、1.0ないし2.5チ及びリン
    O,SS未満Y含有することを特徴とする特許結末の範
    囲第1項記載の焼結合金製摺動部材0
JP56186114A 1981-11-21 1981-11-21 焼結合金製摺動部材 Pending JPS5891152A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60216051A (ja) * 1984-04-11 1985-10-29 Mazda Motor Corp エンジンのシリンダとピストンリングの組み合せ構造
US6358298B1 (en) 1999-07-30 2002-03-19 Quebec Metal Powders Limited Iron-graphite composite powders and sintered articles produced therefrom

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH0551784B2 (ja) * 1984-04-11 1993-08-03 Mazda Motor
US6358298B1 (en) 1999-07-30 2002-03-19 Quebec Metal Powders Limited Iron-graphite composite powders and sintered articles produced therefrom

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