JPS60116761A - 鋳鉄製摺動部材及びその製造方法 - Google Patents

鋳鉄製摺動部材及びその製造方法

Info

Publication number
JPS60116761A
JPS60116761A JP22428883A JP22428883A JPS60116761A JP S60116761 A JPS60116761 A JP S60116761A JP 22428883 A JP22428883 A JP 22428883A JP 22428883 A JP22428883 A JP 22428883A JP S60116761 A JPS60116761 A JP S60116761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cast iron
base material
surface layer
sliding member
iron base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP22428883A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0352531B2 (ja
Inventor
Masafumi Nakazawa
中沢 理文
Masahiro Oguchi
小口 昌弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TPR Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teikoku Piston Ring Co Ltd filed Critical Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority to JP22428883A priority Critical patent/JPS60116761A/ja
Publication of JPS60116761A publication Critical patent/JPS60116761A/ja
Publication of JPH0352531B2 publication Critical patent/JPH0352531B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C23C26/02Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (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】 0)技術分野 本発明は耐摩耗性、耐スカッフィング性等にすぐれた鋳
鉄性摺動部材及びその製法に関するものであシ、さらに
詳しく述べるならば、本発明は表面処理技術を用いて特
殊な表面組織を有する鋳鉄製摺動部材及びその製造方法
に関するものである。
(ロ)従来技術 芯 従来、耐摩耗性及び耐スカッフィングの向上を目的とし
た鋳鉄部品の表面処理方法としては、硬質Crメッキ、
焼入及び溶射等が行なわれている。
又レーザービーム等の高密度エネルギー熱源を用い基材
表面を焼入又は再溶融チルし表面処理する方法、あるい
は基材表面に金属単体、合金又は炭素等の単独粉末又は
混合粉末を被覆し、そしてレーザービーム等を用い基材
と上記金属等とを合金化せしめ高硬度の合金層を形成す
る表面処理技術好であるとともに相手材摩耗が少ないこ
との全てを満足するに至っていない。例えば硬質Crメ
、キ層、再溶融チル層及び前記の合金層は高硬度を有し
耐摩耗性に優れるが、黒鉛組織を呈せず保油性に乏しい
ため耐スカッフィング性に劣り、また焼入層においては
黒鉛の保油性、自己潤滑性により耐スカッフィング性が
優れているものの、硬度が低いため耐摩耗性が充分でな
い。さらに、溶射層においては非常な高硬度に加え?ア
の存在により、保油性を有するため、耐スカッフィック
性及び耐摩耗性は優れているが、相手材が溶射層によっ
て損傷されることが多いために、溶射処理鋳鉄部品を適
用しうる相手材の種類が限られている。以上述べた様に
、現状耐摩耗耐スカッフィック性鋳鉄頚摺動部材として
実用され又は知られている鋳鉄部材の表面処理は摺動部
材としての耐摩耗性、耐スカッフィング性が良好である
とともに、相手材摩耗の少ないことの全ての要求を満足
させるに至っていない。
(ハ)発明の目的 本発明は、苛酷な条件下にさらされる内燃機開会ないこ
との全てを満足させた鋳鉄製摺動部材を提供せんとする
ものである。特に、本発明は耐摩耗性、及び耐スカッフ
ィング性に優れた鋳鉄部材の表面処理法において、高密
度エネルギーを持つ熱源トシてレーザービーム、電子ビ
ーム、プラズマないことを全て満足する合金層を形成し
た鋳鉄製摺動部材の製造方法を提供することを目的とす
る。
に)発明の構成 本発明者等は、高硬度の鋳鉄チル組織のもつ浸れた耐摩
耗性と、黒鉛の保油性及び自己潤滑性による優れた耐ス
カッフィング性に着目し、黒鉛を分散させたチル組織を
鋳鉄部材の表面に形成する各種方法を試みた。
本発明に係る鋳鉄製摺動部材は、鋳鉄基材と、表面層と
よシなる鋳鉄製摺動部材において、前記表面層は前記鋳
鉄基材より実質的に多量の黒鉛化促進合金元素を含有し
、且つ前記黒鉛化促進合金元素が鋳鉄基材と合金化する
ことにより形成されてなる、前記表面層は黒鉛を分散さ
せたチル組織を呈することを特徴とする。
本発明に係る方法は、鋳鉄製摺動部材の鋳鉄基材の表面
に100メツシユ以下の黒鉛化促進元素単体粉末及び/
又は合金粉末を被覆し、該被覆表面層・を高密度エネル
ギーを持つ熱源のビームによシ加熱溶融することにより
、該被覆表面層を前記鋳鉄基材に合金化させ且つ鋳鉄基
材の表面部を黒鉛を分散させたチル組織に変えることを
特徴とする。
本発明の鋳鉄製摺動部材において、鋳鉄基材上の表面層
は、高硬度のチル組織中に黒鉛を分散させた新規な組織
を有するものであり、そして、高従来、過共晶組成の鋳
鉄を急冷すると稀れに過冷却によってセメンタイトと黒
鉛が同時に析出する現象が知られている。しかしながら
、表面層が基材よシ多量の黒鉛化促進合金元素を含有す
るチル組織であって黒鉛を分散したものは従来知られて
いない。
鋳鉄の必須成分であるSiは黒鉛化促進元素であり、そ
して通常1.5〜3.5係が鋳鉄中に含有されているこ
とは良く知られている。本発明においては表面層の黒鉛
化促進元素の含有量は、2種類以上の場合は合計量で、
4〜6係である。なお、黒鉛化促進元素として、例えば
8iを使用した場合は基材中のSi と、後述する被覆
層量のSiとの合計量が表面層のSt含有量となること
は当然である。
本発明の鋳鉄W摺動部材においては、基材と表面層(黒
鉛を分散したチル層)の間に極く薄いマルテンサイト層
が認められることがある。また表面層のマトリックスは
、その合金元素量及びチルの程度によって、レーデブラ
イト、初晶オーステナイト、マルテンサイト及びセメン
タイトの1種以上が認められる。基材とする鋳鉄は片状
又は球状黒鉛鋳鉄等、チル可能な材質であればよい。
の 以下に本発明に係る鋳鉄製摺動部i遣方法の具体例を説
明する0先ず表面を研摩した鋳鉄基材表面に所望の表面
層を形成するための被覆材料を粉末状又はペースト状の
形態で被覆する。被覆材としては黒鉛化促進元素である
C 、 St 、 SiC。
Feat、等が使用される。被覆材の粒度及び被覆表面
層の厚さは加熱源の熱容量と形成すべき表面層の厚さに
より決められる。被覆材の粒度は微細なほど合金化が良
好であり、一方粒度が100メツシユを越える粗粒の場
合には鋳鉄基材と黒鉛化促進元素との合金化が困難とな
るため100メツシユ以下が望ましい。被覆層の厚さは
一般に0.1 mmないし2叫が適当である。表面層を
形成するための熱源としては、母材(鋳鉄基材)全体を
加熱せずに被覆表面層のみを急速に加熱し、その溶融合
金化を図り、基材への急速冷却が図れる様な高密度−+
4 ルギ−を有するレーザービーム、電子ビーム及びプ
ラズマアークが適当である。これら熱源による照射は、
表面層へのブローホールの1込みを防止するため不活性
ガス雰囲気中又は真空中で行なうことが好ましく、例え
ば窒素ガス、アルゴンガスが使用される。本発明の方法
においては高密度エネルギーを持つ熱源による極めて急
速な基材表面加熱がなされるため、鋳鉄基材表面が黒鉛
化促進元素により過共晶組成となり、更に鋳鉄基材の質
量効果に基く自己冷却による急冷却の結果チル組織中に
黒鉛が析出するに至ったものと考えられる。
(ホ)実施例 以下に実施例を掲げて説明する。
実施例1 表面を+ 240工メリー紙で研摩したFC25相当鋳
鉄を基材とした。基材の組成は重量比でTe3.15%
 、 St 2.02% 、Mn 0.76% 、Cr
 0.36係、80.043% 、Po、34壬であシ
、また基材の硬さはHRB97であった。また被覆材と
して250メツシー以下の金属シリコン粉末を厚さ0.
5咽で鋳鉄基材に被覆して被覆表面層とした。熱源とし
てCO2レーザーを用いてN2ガス雰囲気中でレーザー
出力1.2kWビ一ム径3fMnφ及び走査速度60t
la / m l nの条件でレーザー照射処理を施し
て被覆表面層を加熱溶融した。第1図に示す金属顕微鏡
写真(100倍)から分かるように被処理材料の表面I
−の厚さは0.21であって、表面j−は微細な黒鉛を
分散したチル層である。この表面層は硬さHvlloo
であった。また表面層を化学分析したところSt含有量
は重量比で4.5係であった。
比較のために前記と同一の鋳鉄基材に黒鉛化促進元素で
ある金属シリコンを塗布せず、そのまま上述のところと
同一条件でレーザー照射した表面層のチル組織は第2図
の金属顕微鏡写真(100倍)に示す如く、黒鉛の析出
しないセメンタイトのみの組織である。
実施例2 実施例1の本発明による被処理材と比較例のチル材の他
に、比較材として、表面処理を施こさない実施例1の基
材、及び実施例10基材にフェロクロムを溶射、Crメ
ッキ、及び高周波焼入のそれぞれの処理を施した比較材
を用い、第3図に示す如き往復動摩耗試験機を用いた摩
耗試験による摩耗テスト及び第4図に示す如き西原式金
属摩耗試験機によるスカッフ試験を行なった。以下に摩
耗及びスカッフテストの条件を示す。
第3図において、aは相手材、bは供試材、Cは荷重装
置、dは往復駆動装置である。また第4図において、e
は供試材、fは相手材である。pは荷重を示す。試験条
件を次に示す。
摩耗試験条件 荷重:10に9f 潤滑二SAEす10エンジンオイル(0,2c c/m
 i n )速度: 60 Q cpm (cycle
/m1n)距離: 3000m 相手材(a):硬質Crメッキ鋳鉄及びFCチル材摩耗
試験において、供試材(b)の摩耗量はあらさ計によシ
その回置でめた。相手材(a)の摩耗量は摩耗痕径でめ
た。
スカッフ試験条件 速度:2.5m7sec 潤滑:5AFJす10エンジンオイA、2Qcc/mi
n相手材Cf) : 硬質Crメッキ及びFCチルロー
タ荷重(p) : 100 mごとに5. Q kgf
荷重を増加させ、スカッフが起こった時の荷重 (スカッフ限界荷電)をめた。
第5図に摩耗試験の結果を示す。この図面におりて斜線
で示した棒グラフは相手材の摩耗量、斜線なしの白地の
棒グラフは供試材の摩耗量を示す。
第5図より、本発明の供試材は、Fcチル及びCrメッ
キ鋳鉄の何れの相手材についても、耐摩耗性が優れ且つ
相手材を摩耗させる量も少ない。
第6図にスカッフ試験結果を示す。この図面より、本発
明の供試材は耐スカツフ性が極めて高いことが分かる。
(へ)効果 本発明によれば、鋳鉄部品の摺動表面に黒鉛を分散させ
た高硬度チル組織を有する表面層が形成され、耐摩耗性
、耐スカッフィック性及び相手材を摩耗させる性質が少
ないなど、苛酷な条件下で用いられるのに適した摺動部
材として適した摺動部材が提供される。その適用分野と
しては、丙燃機関のピストンリング、シリンダー、シリ
ンダーライナー、カムシャフト、ロッカーアーム、りR
ット等、あるいは回転式流体ポンダ、回転式流体圧縮機
のベーン等に対して広く適用しうるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の金属顕微鏡写真(IS率100倍)、
第2図はレーザーによるチル組織を示す金属顕微鏡写真
(倍率100倍)、 第3図は往復動摩耗試験機の概略図、 第4図は菌属式摩耗試験機の概略図、第5図は摩耗テス
ト結果を示すグラフ、 第6図はスカッフィングテスト結果を示すグラフである
。 a・・・相手材、b・・・供試材、C・・・荷重装置、
d・・・往復駆動装置、e・・・供試材、f・・・相手
材。 第1し1 脣゛)2:1、・:

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、鋳鉄基材と、表面層とよシなる鋳鉄製摺動部材にお
    いて、前記表面層は前記鋳鉄基材よシ実質的に多量の黒
    鉛化促進合金元素を含有し、且つ前記黒鉛化促進合金元
    素が前記鋳鉄基材と合金化することによ多形成されてな
    る前記表面層は黒鉛を分散させたチル組織を呈すること
    を特徴とする鋳鉄製摺動部材。 2、鋳鉄製摺動部材の鋳鉄基材の表面に100メツシユ
    以下の黒鉛化促進元素単体粉末及び/又は合金粉末を被
    覆し、該被覆表面層を高密度エネルギーを持つ熱源のビ
    ームによシ加熱溶融することによシ、該被覆表面層を前
    記鋳鉄基材に合金化させ且つ鋳鉄基材の表面部を黒鉛を
    分散させたチル組織に変えることを特徴とする鋳鉄製摺
    動部材の製造方法。
JP22428883A 1983-11-30 1983-11-30 鋳鉄製摺動部材及びその製造方法 Granted JPS60116761A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22428883A JPS60116761A (ja) 1983-11-30 1983-11-30 鋳鉄製摺動部材及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22428883A JPS60116761A (ja) 1983-11-30 1983-11-30 鋳鉄製摺動部材及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60116761A true JPS60116761A (ja) 1985-06-24
JPH0352531B2 JPH0352531B2 (ja) 1991-08-12

Family

ID=16811421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22428883A Granted JPS60116761A (ja) 1983-11-30 1983-11-30 鋳鉄製摺動部材及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60116761A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01242786A (ja) * 1988-03-23 1989-09-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 摺動部材及びその製造方法
WO1989010434A1 (fr) * 1988-04-23 1989-11-02 Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos Gmbh Materiau ou piece stratifie avec une couche fonctionnelle, notamment une couche de glissement, appliquee sur une couche de support et ayant la structure d'une dispersion solide mais fusible
US8231742B2 (en) 2006-12-27 2012-07-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Iron-based composite material and method of manufacturing iron-based composite material
CN103361597A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 武安市文祥合金制造有限公司 一种高磷铸铁表层渗碳技术

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01242786A (ja) * 1988-03-23 1989-09-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 摺動部材及びその製造方法
WO1989010434A1 (fr) * 1988-04-23 1989-11-02 Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos Gmbh Materiau ou piece stratifie avec une couche fonctionnelle, notamment une couche de glissement, appliquee sur une couche de support et ayant la structure d'une dispersion solide mais fusible
US8231742B2 (en) 2006-12-27 2012-07-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Iron-based composite material and method of manufacturing iron-based composite material
CN103361597A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 武安市文祥合金制造有限公司 一种高磷铸铁表层渗碳技术

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0352531B2 (ja) 1991-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3896244A (en) Method of producing plasma sprayed titanium carbide tool steel coatings
US4388114A (en) Anti-wear sintered alloy
WO1997013884A1 (en) Method of depositing composite metal coatings
US3779720A (en) Plasma sprayed titanium carbide tool steel coating
CN108326285B (zh) 激光增材制造内韧外刚耐磨铁基合金所用粉料
Rastegar et al. Piston ring coatings for high horsepower diesel engines
Ahn et al. Improvement of wear resistance of plasma-sprayed molybdenum blend coatings
JPS60116761A (ja) 鋳鉄製摺動部材及びその製造方法
Hwang et al. Effect of oxides on wear resistance and surface roughness of ferrous coated layers fabricated by atmospheric plasma spraying
JPS6324072B2 (ja)
JPS6044267A (ja) 溶射層の密着性向上方法
JP6784869B2 (ja) ピストンリング
Molian et al. Wear Behavior of Laser Surface-Hardened Gray and Ductile Cast Irons: Part 1—Sliding Wear
JPH01159352A (ja) 摺動部材を組合わせた摺動構造
JPH01242786A (ja) 摺動部材及びその製造方法
JPS5993865A (ja) 摺動部材
Massey et al. Development of crankshaft bearing materials for highly loaded applications
JPH03265761A (ja) シリンダライナ
US1176603A (en) Bearing.
JP2637500B2 (ja) 摺動部材
JPS6314851A (ja) 耐摩耗性被膜及びその形成方法
JP2609541B2 (ja) ピストンリングとシリンダの組合せ
JPS6217168A (ja) 自己潤滑性を有する摺接部材
JPS5923864A (ja) 摺動部材
Murayama et al. Improvement of wear resistance of magnesium by laser-alloying with silicon