JPS59222556A - 加工性のすぐれた耐摩耗性鉄基焼結合金およびその製造方法 - Google Patents

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】 本発明は高い耐摩耗性とともにづぐれた加］二性を有す
る鉄基焼結合金に関し、その１ｌＩｊｌｉ貴方法にも及
ぶ。

耐摩耗性と耐熱性とを右Ｊる（幾械椙造部品は、従来、
炭化物で強化された鉄基合金の組織を有する材料でつく
られているが、上記特性への要求が高まるにつれて、溶
製材では対応できなくなり、しだいに焼結材が使われる
ようになってきた。

焼結材であれば、耐摩耗性の向上に寄与する硬質の粒子
を高い比率て含有さゼることができるからである。

これまでにも、溶製材では含有できない多量の炭化物を
保持させたものく特開昭４９−８１２０７号）、Ｆｅ−
Ｍ（＋系の硬質粒子を分散させＩＣもの（特開昭４９−
２８５０８号）、あるいは−「ＩＣや７ｉＮのような特
殊な炭化物や窒化物を利用するもの（特開昭５５−１１
５９４３号）など、多くの技術が開発されている。

これら既知の耐摩耗性鉄基焼結合金は、耐摩耗性を向上
さけたものほど、加］二性が低いという問題がある。　
たとえば、ホウ化物の硬質相を金属のか、１１合シ１１
て結合した焼結合金（９、テ公ｎＨイ５６−１５７７３
号）は、きわめて硬＜（１−１１２Ａ９０以上、これは
Ｎ　ＰＣ７０以」ニに相当）、超硬合金の代替品どして
切削工具などの用途に向けるものである。

耐熱耐摩耗性の機械（ｔ″ｉ造部品たとえばエンジンの
バルブシートなどは、極端な硬さは必要でない代りに、
７Ｊｌｌ　］’−性がよいことが要求される。　つまり
、耐摩耗どともに、切削、研削などの機械加工に困デ１
１が４丁い稈度の加工性をあわＩ右り−るものが欲しい
。

本発明はこのような要望にこたえて提案りるもので６’
＞って、耐摩耗性を〜える物ｒ１として金属ホウ化物を
利用し、この微１１粒子を７１〜リクス中に均一＝に分
１１（させることで加工性、を高めたものである１、ツ
なわち本発明の加工性の−りぐれた耐摩耗１イ１鉄基焼
結合金は、■、Ｎｂ、１−ａ、Ｔｉ　、Ｚｒ。

トＩＦ　、ＣＩ’　、ＭＯ、Ｗ、　Ｆｅ　、　ＣＯａ３
よびＮｉのいずれか１種または２秒以上のホウ化物また
ｌま複ホウ化物の微細粒子が、鉄または鉄基合金の焼結
マトリクス中に均一に分散し１．：構成を有し、）ゆ磨
ｌ−ｌ　Ｐｏ　５５以下のものである。

上記のボウ化物の微細粒子は、大きさが故μ〜故十μの
オーダーであることが望ましい。

焼結合金の硬さは、ホウ化物成分の種類、吊、マトリク
ス成分の３バ択ににり異なるが、ｊＪＩＩ　Ｉ性を確保
するために、Ｈｅ　Ｃｂ　５以下にしなりればならない
。　同様に抗折強度も１１０Ｋｑｆ／制■２を超えない
レベルにすべきである。

焼結合金製品の耐熱性を高め、耐食、耐酸化性を！うえ
るためには、鉄基合金どして、Ｃｒニア〜３５％を含イ
了するステンレス圃わ）木を使用（Ｊることが有用であ
る。　所望であれは、イのはかの耐熱鋼や超合金などを
使用してもＪ：い。

ホウ化物または複ホウ化物の量は、耐摩耗性をもだ−け
るため、焼結合金中に０．５％以」−在合しな【プれば
ならない。　一方、４０％を超えると、加工性が低くな
る。　この（複）ボウ化物量に対応する焼結合金中のＢ
含有量は、もらろんホウ化物の（Φ１．Ｊ１ににつてら
がうが、おお。１：そ０．０５〜１０％−Ｃある。

上記のような加二「性の１−ぐれＩこ耐摩耗性鉄基焼結
合金の製）開方法は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ｌ−ｉ　。

／ｌ’　、Ｅｌ　ｆ　、Ｃｒ　、、Ｍ　Ｏ、Ｗ　、Ｆ　
Ｏｚ　ＣＯＪ）よびＮ１のいずれか１種または２秒以上
のホウ化物または７リホウ化物０．５〜４０重量％と、
鉄粉末また（３１鉄阜合金粉末９９．５〜６０手亀％と
を均一に混合し、この粉末混合物を成形して焼結し、硬
さがｌ−１１−！　Ｃ５５以下であって抗折強さが１１
０Ｋｏｆ／ｍ＋ｎ２以下である焼結イホを得ることから
なる。

粉末の混合、成形４３よび焼結は、粉末冶金の分９’）
で既知の技術に従えばよい１．　製品に要求される特性
に応じて、粗加工のための予備焼結、高密度化のための
熱間鍛造、熱間静水圧プレス、あるい（は冷間鍛造など
の手法を用いたり、表面処理を施したり１−ることがで
きる。

°１　　　　　　焼結性を高めるために、Ｃおよび（ま
たは）Ｐの単体または化合物、たとえばＦｅ３Ｐ、ある
いはこれに代えで、まｌこはこれとどもに、ボウ素の粉
末を混合物中で０．０５〜２．０％の車首となるように
配合づ−ることも効果的である。　これにＪ：す、少量
の液相が生成し焼結が促進される。

この存在は、強度の向上にも役立つ。　も１５６１υこ
のほかの焼結性を高める添加剤を加えたり、成形を容易
にする潤滑剤などを使用してもよい。

本発明の焼結合金は、その製造過稈でホウ化物の硬質粒
子が鉄または鉄基合金のマトリクスに、少なくども一部
はいったｌυ固溶（）、ついで析出りるから、微粗かつ
均一に分散して必要量が存在するものとなる。　これが
、加Ｉ４を高めながら、耐摩耗性を確保することを可能
にしＣいるのであろう。

＋ＪＩ　Ｉｉ−性のづぐれた焼結合金は、ガソリンコー
ンシンやジーゼルエンジンのバルブシー１〜のような、
製作に精密な機械加工を行なう、耐熱耐摩耗性部品の製
造に適している。

実施列ａ５よび比較ρ 表に掲げる原料粉末をステンレス鋼ボールミルで乾式混
合したのち、金型を用いて５　ｔｏｎ　／ｃｍ２の圧力
Ｃ成形して、５Ｘ１４Ｘ６５ｍｎ＋の板状体とし　ｌこ
　。

この成形体を、真空炉においで１２００℃×１時間の加
熱で焼結した。

焼結体に、それぞれ表に示１−熱処Ｌ！ｌ！　（焼入れ
、Ｊ、たは焼入れ一焼戻し）を施してから試験片に加１
−シ、硬さ、抗折強磨おにび耐摩耗性をしらべた。

耐摩耗性ｔ；Ｌ、ｌｉｆ！さＨ１２Ｇ６２〜６３の軸受
鋼を相手４Ａどして、３７０℃におｔノる比摩粍ωを測
定し／、−ものである。　また、加−１ニ性は硬さＨＰ
Ｏ３５以下のらのをし良」とし、それに及ばないものを
［不良」と評価した。

れ１１宋を、あわせて表に示Ｊ。

表にみるとおり、単にＣを添加して炭化物を形成さけた
り（比較例１〜４）、少量の炭化物また４；ＬＦＯ−Ｍ
Ｏを添加したもの（比較例５および７）は耐捏耗性が不
足しているし、多量の炭化物やＦｅ−Ｍｏを添加したも
の〈比較例６および８）は加１゛性が不満足であるし、
またホウ化物を多量に加えたちのく比較例９）も加工性
は悪い。　これに対して本発明に従った各実施例では、
両省の調和が実現している。

使　　用　　例 実施例４の混合原料を別の金型で円ＩＪ状体に成形し、
同じ条件で焼結および熱処理して、切Ｆｊｌｌ　Ｊｌｌ
ｌ二［ににリゾイーゼル 作した。　加工性は良好であつｌこ。

これを実際のエンジンにつ【）で、／Ｉ　Ｏ　ｌ＋．’
ｎ間の実用試験を行なったところ、摩耗量は１２μてあ
つ１ζ。　比較例５の焼結合金でつくったバルブシー１
〜（ま、摩耗量１８０μであったから、耐摩耗１１１の
格段の差が明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１）　■、Ｎｂ　、　ｌ−ａ　、　７ｉ　、　Ｚｒ　
   、Ｉｎ、Ｃｒ、ＭＯ、Ｗ、　Ｆｅ　、Ｃｏ　ｄ３Ｊ：び
   Ｎｉのいずれか１秤または２種以上のホウ化物または複
   ボウ化物の微細粒子が、鉄または鉄基合金の焼結マトリ
   クス中に均一に分散し、硬さがｌ−ｌ　ｐｒ　Ｃ５５以
   下であって抗折強さが１１０　Ｋ　ｇｆ／ｍｍ２以下で
   ある加二［性の１ぐれた耐摩耗性鉄基焼結合金。 （２）　鉄基合金がＣｒニア〜３５％を含有づるステン
   レス鋼である特許請求の範囲第１項の焼結合金。 （３）　ホウ化物または複ホウ化物の微細粒子が０．５
   〜４０重ω％、鉄または鉄基合金の焼結マトリクスが６
   ０〜９９．５１ａｍ％を占める特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項の焼結合金。 （４）　バルブシートに成形した特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかの焼結合金。 （５）　　　　■　、　　Ｎｂ　　、　　　Ｔａ　　　
   、　　　Ｔｉ　　　、　　　ｚ　ｒ　　、　　ト１　［
   、Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｗ、Ｆｅ　、ＣｏおよびＮｉのいず
   れか１種または２種以上のボウ化物または複本つ化物０
   ．５〜４０重量％と、鉄粉末または鉄基合金粉末９９．
   ５〜６０重量％とを均一に混合し、この粉末混合物を成
   形して焼結することからなる、硬さが１−ＩＩ１２Ｃ５
   ５以下であって抗折強さが１１０　Ｋｌ　ｆ　／ｍｍ２
   以下テ１１’）　ル加Ｉ　ｔＩ　Ｑ）すぐれた耐摩耗性
   鉄基焼結合金の製造方法。 （６）　鉄基合金としてＣｒニア〜３５％を含有するス
   テンレス鋼を使用づる特許請求の範囲第５項の製造方法
   。 （７）　Ｃおよび（または）］〕の単体または化合物、
   および（または）ホウ素粉末を０．０５〜２．０％含有
   する粉末混合物を成形して焼結覆る特許請求の範囲第５
   項または第６項の製造方（人　。 ・？