JPS6023623A - 鉄系摺動材料 - Google Patents
鉄系摺動材料Info
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- JPS6023623A JPS6023623A JP58129495A JP12949583A JPS6023623A JP S6023623 A JPS6023623 A JP S6023623A JP 58129495 A JP58129495 A JP 58129495A JP 12949583 A JP12949583 A JP 12949583A JP S6023623 A JPS6023623 A JP S6023623A
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- JP
- Japan
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- voids
- sliding
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の技術分野
本発明は鉄系摺動材料に関するものであシ、さらに詳し
く述べるならばスラストベアリング等に用いる摺動材料
に関するものである。
く述べるならばスラストベアリング等に用いる摺動材料
に関するものである。
（ロ）従来技術
一般にスラストベアリングは、ラジアルベアリングの如
く軸の回転に伴うくさび油膜が、相手材との間に介在す
る流体潤滑を期待することができず、潤滑油を多量に供
給した場合もスラストベアリングの摺動面は境界潤滑状
態となっている。
く軸の回転に伴うくさび油膜が、相手材との間に介在す
る流体潤滑を期待することができず、潤滑油を多量に供
給した場合もスラストベアリングの摺動面は境界潤滑状
態となっている。
このような場合に、従来から使用されているスラストベ
アリング等に用いる摺動材料には鉄合金、リン青銅、ア
ルミニウム合金等がある。これらの合金に対して、相手
側スラスト面とベアリング材との摩擦発熱による焼付き
その他のベアリングｌ持性を改良するために、Ａｔ−８
ｎ合金の粗面化された表面に５ミクロン以上の硬質酸化
皮膜を形成することが特公昭５７−６１９３４号公報に
よシ知られている。
アリング等に用いる摺動材料には鉄合金、リン青銅、ア
ルミニウム合金等がある。これらの合金に対して、相手
側スラスト面とベアリング材との摩擦発熱による焼付き
その他のベアリングｌ持性を改良するために、Ａｔ−８
ｎ合金の粗面化された表面に５ミクロン以上の硬質酸化
皮膜を形成することが特公昭５７−６１９３４号公報に
よシ知られている。
近年、車両軽量化のために内燃機関の各部材を軽量化す
る要請があることは周知の事実であり、スジストベアリ
ング相手材にアルミニウム合金を使用することが行われ
ている。ところが、この場合スラストベアリング材がア
ルミニウムであると、相手材とベアリングが凝着し易い
という））１６点がある。そこで、Ｖξ系摺動材料がス
ラストベアリング材として有効となる。
る要請があることは周知の事実であり、スジストベアリ
ング相手材にアルミニウム合金を使用することが行われ
ている。ところが、この場合スラストベアリング材がア
ルミニウムであると、相手材とベアリングが凝着し易い
という））１６点がある。そこで、Ｖξ系摺動材料がス
ラストベアリング材として有効となる。
従来の鉄合金は、材質上の特性は種々合金元素の添加に
よシ変化させ得るが、境界潤滑下において焼付を生じ易
いという欠点を免れることはできない。
よシ変化させ得るが、境界潤滑下において焼付を生じ易
いという欠点を免れることはできない。
一方、鉄系摺動材料としてかなυの空孔を有する鉄系焼
結合金を用いることは、例えが特開昭５５−１１３８０
５号公報において、採用されている。なお、この公報に
記載された鉄系摺動材料の用途はバルブシートリング、
パルプ、ロッカーアーム、タペット、カムが具体的に列
挙されている。しかしながら、この公知例では鉄地の硬
さを特定値以上にすることが考慮されていない。
結合金を用いることは、例えが特開昭５５−１１３８０
５号公報において、採用されている。なお、この公報に
記載された鉄系摺動材料の用途はバルブシートリング、
パルプ、ロッカーアーム、タペット、カムが具体的に列
挙されている。しかしながら、この公知例では鉄地の硬
さを特定値以上にすることが考慮されていない。
（ハ）発明の目的
本発明の目的は、境界潟滑下の耐焼付性がすぐれ、特に
動圧に対してすぐれた特性をもつ鉄系摺動材料を提供す
ることである。
動圧に対してすぐれた特性をもつ鉄系摺動材料を提供す
ることである。
に）発明の構成
本発明の目的は、摺動面の少なくとも近傍に７〜２０％
の空孔を形成し、を孔を除いた部分の鉄地の硬さが平均
で１−Ｉｖ ６５０以上を示し、但しＨｖ４００以下の
軟い鉄地の部分が空孔面精０５０％以下である鉄系焼結
材料からなる摺動材料を提供することにより達成される
。
の空孔を形成し、を孔を除いた部分の鉄地の硬さが平均
で１−Ｉｖ ６５０以上を示し、但しＨｖ４００以下の
軟い鉄地の部分が空孔面精０５０％以下である鉄系焼結
材料からなる摺動材料を提供することにより達成される
。
（ホ）発明の構成及び効果の具体的説明一般に鉄系焼結
材料は、焼結中に結合される粒子間に空孔が残るが、焼
結材料の機械的特性を高くするだめに空孔率は低くなる
ような焼結条件が選択されていることが多い。ところが
、相手材のアルミニウムとベアリングの間で潤滑油膜が
きれて金属接触が頻繁におこる苛酷な境界潤滑条件下で
ベアリングが摺動される場合は、一般的鉄系焼結摺動材
料では耐焼付性能が十分ではない。そこで本発明は摺動
向の少なくとも近傍に多数の空孔を形成し、境界潤滑条
件下の摩擦面に空孔から潤滑油が供給され耐焼付性が向
上されるようにした。
材料は、焼結中に結合される粒子間に空孔が残るが、焼
結材料の機械的特性を高くするだめに空孔率は低くなる
ような焼結条件が選択されていることが多い。ところが
、相手材のアルミニウムとベアリングの間で潤滑油膜が
きれて金属接触が頻繁におこる苛酷な境界潤滑条件下で
ベアリングが摺動される場合は、一般的鉄系焼結摺動材
料では耐焼付性能が十分ではない。そこで本発明は摺動
向の少なくとも近傍に多数の空孔を形成し、境界潤滑条
件下の摩擦面に空孔から潤滑油が供給され耐焼付性が向
上されるようにした。
ここで、空孔率が７％未満であると潤滑油供給の効果が
十分でなく耐焼付性能が向上されない。更に、鉄地の材
料が空孔内に詰まる自己目詰シが起こシ易い。一方、空
孔率が２０チをこえると、耐荷重性が劣化して摺動中の
変形が太きくなυ好ましくない。上記空孔は摺動面の少
なくとも近傍に存在することが必要でアシ、スラストベ
アリング内部の空孔は直接には潤滑油供給に関与しない
ので、その空孔率は問題にはならない。更に上記空孔は
摺動向の少なくとも近傍に一興体的には、摺動面から０
．３−１．５間、好ましくは０．５−０．６門、更に好
ましくは０．６ｒｍの厚さまで一均一に分布しているこ
とが好寸しく、これは−１００メツシユの粉末を均一に
混合しそして後述する焼結条件で焼結を行なうことによ
り達成される。本発明では空孔率は測定面の空孔の面積
率を指す。
十分でなく耐焼付性能が向上されない。更に、鉄地の材
料が空孔内に詰まる自己目詰シが起こシ易い。一方、空
孔率が２０チをこえると、耐荷重性が劣化して摺動中の
変形が太きくなυ好ましくない。上記空孔は摺動面の少
なくとも近傍に存在することが必要でアシ、スラストベ
アリング内部の空孔は直接には潤滑油供給に関与しない
ので、その空孔率は問題にはならない。更に上記空孔は
摺動向の少なくとも近傍に一興体的には、摺動面から０
．３−１．５間、好ましくは０．５−０．６門、更に好
ましくは０．６ｒｍの厚さまで一均一に分布しているこ
とが好寸しく、これは−１００メツシユの粉末を均一に
混合しそして後述する焼結条件で焼結を行なうことによ
り達成される。本発明では空孔率は測定面の空孔の面積
率を指す。
本発明の最も大きな特徴は、上述のごとく空孔率が高い
鉄系焼結拐に平均ＨＶ ６５０以上の鉄地の硬さを組合
わせて、多孔性材料による機械的強度の低下、耐荷重性
の劣化などを補いかつ合わせて硬質材料のもつ優れた耐
焼付性を境界潤滑条件下の摩擦特性向上に利用したこと
である。一般に空孔率が多い焼結材料のマクロ硬さは低
下する傾向があり、従って多孔質利料と高硬度は両立し
ない。だが本発明者の研究によると空孔を除いた部分の
鉄地の硬さが所定の値以上であると、所望の耐焼付性が
得られることがわかった。すなわち本発明の鉄系摺動材
のＩＰ！ｊ徴は潤滑油供給効果をもつ多数の微細な空孔
と硬い鉄地が均一かつ微細に分散していることによって
、特に動圧下での摩擦特性が侵れたものになっていると
ころにある。このような特性を得るためには鉄地の硬さ
が６５０以上でなけｆｔばならない。更に、硬さがＩ（
ｖ ４０ Ｑ以下の軟い部分の鉄地が空孔ＩＨ１積率の
５０チを越えると、高荷重下摺動初期において軟い部分
ｉ’＝Ｕ、’ｒ間的に流動して、焼付を生じる。また、
低荷重下摺動においては空孔の目詰りがおこシ易い。尚
、鉄地の硬さの測定はマイクロビッカース硬度泪によっ
て荷重１０Ｓ’のものを用いて測定した値である。上述
のような硬さを得るためには通常の鉄焼結材料では焼結
後に浸炭焼入或いは焼入、又は窒化処理等の硬化処理を
焼結イＡ料の組成に応じて必要によシ行なうことにより
得られる。焼結材料の合金元素量によっては浸炭焼入等
の硬化処理を省略し、焼結後の炉冷によυ直ちに上記硬
さが得られることもある。尚、焼結材料を浸炭すると空
孔中にも炭素が浸入するが、これは焼結材料の空孔率を
ｔユとんど変化させず又空孔の潤渭油供給効果にも何ら
影響を与えない。
鉄系焼結拐に平均ＨＶ ６５０以上の鉄地の硬さを組合
わせて、多孔性材料による機械的強度の低下、耐荷重性
の劣化などを補いかつ合わせて硬質材料のもつ優れた耐
焼付性を境界潤滑条件下の摩擦特性向上に利用したこと
である。一般に空孔率が多い焼結材料のマクロ硬さは低
下する傾向があり、従って多孔質利料と高硬度は両立し
ない。だが本発明者の研究によると空孔を除いた部分の
鉄地の硬さが所定の値以上であると、所望の耐焼付性が
得られることがわかった。すなわち本発明の鉄系摺動材
のＩＰ！ｊ徴は潤滑油供給効果をもつ多数の微細な空孔
と硬い鉄地が均一かつ微細に分散していることによって
、特に動圧下での摩擦特性が侵れたものになっていると
ころにある。このような特性を得るためには鉄地の硬さ
が６５０以上でなけｆｔばならない。更に、硬さがＩ（
ｖ ４０ Ｑ以下の軟い部分の鉄地が空孔ＩＨ１積率の
５０チを越えると、高荷重下摺動初期において軟い部分
ｉ’＝Ｕ、’ｒ間的に流動して、焼付を生じる。また、
低荷重下摺動においては空孔の目詰りがおこシ易い。尚
、鉄地の硬さの測定はマイクロビッカース硬度泪によっ
て荷重１０Ｓ’のものを用いて測定した値である。上述
のような硬さを得るためには通常の鉄焼結材料では焼結
後に浸炭焼入或いは焼入、又は窒化処理等の硬化処理を
焼結イＡ料の組成に応じて必要によシ行なうことにより
得られる。焼結材料の合金元素量によっては浸炭焼入等
の硬化処理を省略し、焼結後の炉冷によυ直ちに上記硬
さが得られることもある。尚、焼結材料を浸炭すると空
孔中にも炭素が浸入するが、これは焼結材料の空孔率を
ｔユとんど変化させず又空孔の潤渭油供給効果にも何ら
影響を与えない。
本発明の鉄系焼結材料の組成は、一般に重量百分率で０
．１チ〜２．０チの炭素、０．５〜１５％のニッケル、
モリブデン、クロム、及びマンガンの少なくとも一種の
元素を一種以上バ有するものであってよい。これらの元
素の中で７時にクロムは０．５〜５％において焼結Ｕ料
の鉄地の硬さを著しく向上せしめるので、焼結直後に所
有の硬さが得られるので、その後浸炭又は焼入を行なう
必訣社ない。
．１チ〜２．０チの炭素、０．５〜１５％のニッケル、
モリブデン、クロム、及びマンガンの少なくとも一種の
元素を一種以上バ有するものであってよい。これらの元
素の中で７時にクロムは０．５〜５％において焼結Ｕ料
の鉄地の硬さを著しく向上せしめるので、焼結直後に所
有の硬さが得られるので、その後浸炭又は焼入を行なう
必訣社ない。
一方クロムが含まれないときは炭素の含有が必要となる
。モリブデンも若干鉄地の硬さを上昇させる効果がある
。浸炭処理の時はニッケル、モリブデン及びマンガンの
上限含有量が５％を越えると鉄地が硬化しにくくなるの
で５％特に３％以下が好ましい。窒化処理のときはＣｒ
又は、Ｃｒ −ＮＩが添加されたものを用いる。
。モリブデンも若干鉄地の硬さを上昇させる効果がある
。浸炭処理の時はニッケル、モリブデン及びマンガンの
上限含有量が５％を越えると鉄地が硬化しにくくなるの
で５％特に３％以下が好ましい。窒化処理のときはＣｒ
又は、Ｃｒ −ＮＩが添加されたものを用いる。
本発明の焼結合金は高い強度を有するので裏金なしのス
ラストワッシャーとして用いることができる。
ラストワッシャーとして用いることができる。
次に、本発明の鉄系焼結材料の製法は、所定粒の範囲で
圧力を選定し混合粉末を圧縮し、そして１１００〜１３
００℃にて３０分〜２時間焼結を行い、次に所定の硬さ
を１：Ｉる必要に応じあるいは所定の硬さは得られてい
るがさらに性能を改善するために、焼結の後工程として
均一加熱条件下で浸炭、浸炭焼入又は焼入の処理を行な
うものである。浸炭方法は、ガス又は固体浸炭の何れで
もよく、これらの条件は通常の鋼材の処理と同様の条件
であってよい。但し、Ｆｅ −Ｃｒ 、 Ｎｉ系の焼結
材への窒化処理は、窒化処理雰囲気で５７０°Ｃ×１８
時間の加熱を行うことが好ましい。
圧力を選定し混合粉末を圧縮し、そして１１００〜１３
００℃にて３０分〜２時間焼結を行い、次に所定の硬さ
を１：Ｉる必要に応じあるいは所定の硬さは得られてい
るがさらに性能を改善するために、焼結の後工程として
均一加熱条件下で浸炭、浸炭焼入又は焼入の処理を行な
うものである。浸炭方法は、ガス又は固体浸炭の何れで
もよく、これらの条件は通常の鋼材の処理と同様の条件
であってよい。但し、Ｆｅ −Ｃｒ 、 Ｎｉ系の焼結
材への窒化処理は、窒化処理雰囲気で５７０°Ｃ×１８
時間の加熱を行うことが好ましい。
浸炭焼入条件は８７０〜８２０°Ｃから水冷又は油冷を
行ない、その後応力除去のだめの焼もどしを１４０〜１
５０°Ｃにて行なうことが望ましい。
行ない、その後応力除去のだめの焼もどしを１４０〜１
５０°Ｃにて行なうことが望ましい。
焼入の条件は８００〜８５０°Ｃから水冷又は油冷を行
ない、その後応力除去節もどしを１４０〜１５０°Ｃで
行なうことが望ましい。
ない、その後応力除去節もどしを１４０〜１５０°Ｃで
行なうことが望ましい。
最後に、所定の精度に仕上るための研摩加工を行ないス
ジストワッシャー等の形状を鉄系摺動材料に与える。
ジストワッシャー等の形状を鉄系摺動材料に与える。
（へ）実施例
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１
第１表に、組成、空孔率、鉄地の硬さ、及び焼付荷重を
本実施例の焼結材料供試材について示す。
本実施例の焼結材料供試材について示す。
供試材の製法は上述のとおυであるが、供試材１〜７は
焼結後８２０℃から油冷１５０℃で焼もどしの処理を行
ない、供試材８〜１０は焼結後何ら処理を行なわなかっ
た。
焼結後８２０℃から油冷１５０℃で焼もどしの処理を行
ない、供試材８〜１０は焼結後何ら処理を行なわなかっ
た。
焼付荷重の測定は以下の条件にて行なった。
（イ）供試材試験片寸法φ２０×ｔ３
（ロ）相手材−アルミニウム合金
（Ｍ−１８５Ｌ−５Ｃｕ−０，５Ｍｇ ）ｅ）すべり速
度−１５ｍ／ｓｅｃ。
度−１５ｍ／ｓｅｃ。
に）潤滑油−１滴１５８で給油。（ＳＡＥ”３０を軽油
にて希釈（１０％）に使用） （ホ）油温−３０°Ｃ （へ）荷重−４０ｋｒ／α２よ９２０分毎に２０ｋ ｙ
／ｃｍ”づつ焼付に至る丑で増加させた。
にて希釈（１０％）に使用） （ホ）油温−３０°Ｃ （へ）荷重−４０ｋｒ／α２よ９２０分毎に２０ｋ ｙ
／ｃｍ”づつ焼付に至る丑で増加させた。
実施例２
０．２％Ｃ１残シ鉄の組成を有する鉄系摺動材料の空孔
を０〜２５％以下の範囲内で、粉末圧縮力を変化させる
ことによ’）、Ｈ’、１．１節した。この材料を浸炭後
９００°Ｃ→８６０°Ｃの二段階加熱彼油焼入し、次に
２０００Ｃで３時間焼もどし、鉄地の硬さをＨｖ ６５
０としく第１図−１）、さらに１４０°Ｃで３時間焼も
どした他は全く同一の条件で一二地の硬さをＨＶ ８０
０ （第１図−２）とした。これらの材料について実施
例１と同じ条件で焼付荷重を測定した。
を０〜２５％以下の範囲内で、粉末圧縮力を変化させる
ことによ’）、Ｈ’、１．１節した。この材料を浸炭後
９００°Ｃ→８６０°Ｃの二段階加熱彼油焼入し、次に
２０００Ｃで３時間焼もどし、鉄地の硬さをＨｖ ６５
０としく第１図−１）、さらに１４０°Ｃで３時間焼も
どした他は全く同一の条件で一二地の硬さをＨＶ ８０
０ （第１図−２）とした。これらの材料について実施
例１と同じ条件で焼付荷重を測定した。
結果を第１図に示す。この図よシ空孔が耐貌付特性を改
善していることが明らかである。
善していることが明らかである。
第１図は空孔率と焼付荷重の関係を表わすグラフである
。 １−ＩＴｖ ６５０．２−Ｈｖ ８００゜第１回 穿孔率
。 １−ＩＴｖ ６５０．２−Ｈｖ ８００゜第１回 穿孔率
Claims (1)
- １、摺動面の少なくとも近傍に７〜２０％の空孔を形成
し、空孔な除いた部分の鉄地の硬さが平均でＨｖ ６５
０以上を示し、但しＨｖ４００以下の歌い鉄地の部分が
空孔面積の５０％以下である鉄系焼結材料からなる摺動
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129495A JPS6023623A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 鉄系摺動材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129495A JPS6023623A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 鉄系摺動材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6023623A true JPS6023623A (ja) | 1985-02-06 |
Family
ID=15010889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58129495A Pending JPS6023623A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 鉄系摺動材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023623A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5462108A (en) * | 1977-10-27 | 1979-05-18 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Abrasion resistant sintered alloy |
-
1983
- 1983-07-18 JP JP58129495A patent/JPS6023623A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5462108A (en) * | 1977-10-27 | 1979-05-18 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Abrasion resistant sintered alloy |
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