JPS6033181B2 - すぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金 - Google Patents
すぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金Info
- Publication number
- JPS6033181B2 JPS6033181B2 JP55104079A JP10407980A JPS6033181B2 JP S6033181 B2 JPS6033181 B2 JP S6033181B2 JP 55104079 A JP55104079 A JP 55104079A JP 10407980 A JP10407980 A JP 10407980A JP S6033181 B2 JPS6033181 B2 JP S6033181B2
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- carbide
- based sintered
- alloy
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Description
この発明は、特に高面圧のかかる超動部材、例えば内燃
機関のロッカアーム,ロッカアームの摺動部に適用され
るチップ材,カム,スリーブ,さらにバルフシートなど
として使用した場合に、すぐれた耐摩耗性を示し、かつ
相手部材を損傷しない特性を有する炭化物分散型Fe基
焼結合金に関するものである。 近年、車両の高速化および高出力化に伴い、内燃機関の
動弁系部材、特に高面圧のかかるロッカアームパット面
,カム,スリーブ,およびバルフシートなどに対する耐
摩耗性,耐スカッフィング性,および耐ピッチング性に
関する要求はきわめて厳しくなりつつあり、しかもこの
場合相手部材をも損傷しないものでなければならない。 従来、内燃機関のロッカアーム用材料,ロッカアーム沼
動部用チップ材料,カム材料,スリーフ材料,およびバ
ルフシート材料として、種々の材料が提案されているが
、いずれの材料も上記の要求を満足する特性を備えてい
ないのが現状である。そこで、本発明者等は、上述のよ
うな観点から、特に高面圧のかかる内燃機関の勤弁系部
村として使用するのに適した材料を得べ〈研究を行なっ
た結果、C:0.5〜3.0%,Cr:5.0〜20.
0%,P:0.1〜5.0%,Mn:0.05〜3.0
%,NbおよびTaのうちの1種または2種:0.05
〜10.0%を含有し、さらに必要に応じてMoおよび
Wのうちの1種または2種:0.5〜10.0%,また
は/およびNi,Co,およびCuのうちの1種はまた
は2種以上:0.5〜10.0%を含有し、残りがFe
と不可避不純物からなる組成(以下重量%,以下%はす
べて重量%を意味する)を有する炭化物分散型鉄基焼結
合金はすぐれた耐摩耗性,耐スカツフィング性,および
耐ピッチング性を有し、特にこの鉄基競結合金を高面圧
のかかる内燃機関の動弁系部村として使用した場合、こ
れらの都村はきわめてすぐれた性能を発揮するという知
見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を
説明する。 {a)C C成分には、素地に固溶してこれを強化し、かつCr,
Nb,Ta,Mo,およびWと結合して炭化物をを形成
し、合金の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が0.5%未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保
することができず、一方3.0%を越えて含有させると
、炭化物の析出量が多くなり過ぎると共に、これが粗大
化するようになって、合金が硫化するばかりでなく、相
手部材の損傷も著しくなることから、その含有量を0.
5〜3.0%と定めた。 (b)Cr Cr成分には素地に固溶して、これを強化し、かつCと
結合して高硬度を有するCr炭化物を形成するほか、N
bおよびTaと複炭化物を形成し、もって合金の耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が5.0%未
満では、所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができ
ず、一方20.0%を越えて含有させると、合金が腕化
するようになると共に、相手部材の損傷もはげしくなる
ことから、その含有量を5.0〜20.0%と定めた。
機関のロッカアーム,ロッカアームの摺動部に適用され
るチップ材,カム,スリーブ,さらにバルフシートなど
として使用した場合に、すぐれた耐摩耗性を示し、かつ
相手部材を損傷しない特性を有する炭化物分散型Fe基
焼結合金に関するものである。 近年、車両の高速化および高出力化に伴い、内燃機関の
動弁系部材、特に高面圧のかかるロッカアームパット面
,カム,スリーブ,およびバルフシートなどに対する耐
摩耗性,耐スカッフィング性,および耐ピッチング性に
関する要求はきわめて厳しくなりつつあり、しかもこの
場合相手部材をも損傷しないものでなければならない。 従来、内燃機関のロッカアーム用材料,ロッカアーム沼
動部用チップ材料,カム材料,スリーフ材料,およびバ
ルフシート材料として、種々の材料が提案されているが
、いずれの材料も上記の要求を満足する特性を備えてい
ないのが現状である。そこで、本発明者等は、上述のよ
うな観点から、特に高面圧のかかる内燃機関の勤弁系部
村として使用するのに適した材料を得べ〈研究を行なっ
た結果、C:0.5〜3.0%,Cr:5.0〜20.
0%,P:0.1〜5.0%,Mn:0.05〜3.0
%,NbおよびTaのうちの1種または2種:0.05
〜10.0%を含有し、さらに必要に応じてMoおよび
Wのうちの1種または2種:0.5〜10.0%,また
は/およびNi,Co,およびCuのうちの1種はまた
は2種以上:0.5〜10.0%を含有し、残りがFe
と不可避不純物からなる組成(以下重量%,以下%はす
べて重量%を意味する)を有する炭化物分散型鉄基焼結
合金はすぐれた耐摩耗性,耐スカツフィング性,および
耐ピッチング性を有し、特にこの鉄基競結合金を高面圧
のかかる内燃機関の動弁系部村として使用した場合、こ
れらの都村はきわめてすぐれた性能を発揮するという知
見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を
説明する。 {a)C C成分には、素地に固溶してこれを強化し、かつCr,
Nb,Ta,Mo,およびWと結合して炭化物をを形成
し、合金の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含
有量が0.5%未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保
することができず、一方3.0%を越えて含有させると
、炭化物の析出量が多くなり過ぎると共に、これが粗大
化するようになって、合金が硫化するばかりでなく、相
手部材の損傷も著しくなることから、その含有量を0.
5〜3.0%と定めた。 (b)Cr Cr成分には素地に固溶して、これを強化し、かつCと
結合して高硬度を有するCr炭化物を形成するほか、N
bおよびTaと複炭化物を形成し、もって合金の耐摩耗
性を向上させる作用があるが、その含有量が5.0%未
満では、所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができ
ず、一方20.0%を越えて含有させると、合金が腕化
するようになると共に、相手部材の損傷もはげしくなる
ことから、その含有量を5.0〜20.0%と定めた。
【c】P
P成分には、素地中に固溶して、これを強化すると共に
硬さを高めて耐摩耗性を向上させ、かつ焼給時に液相の
Fe−P合金を形成して焼結を活性化し、もって焼結体
の繊密化および炭化物生成の安定化をはかる作用がある
が、その含有量が0.1%未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方5.0%を越えて含有させると、合
金の腕化が著しくなることから、その含有量を0.1〜
5.0%と定めた。 {d)Mn Mn成分には、素地に固溶して、これに靭性を付与する
ほか、オーステナィトを安定化し、かつMs点を下げて
焼入れ性を改善する作用があるが、0.05%禾満の含
有では、前記作用に所望の効果が得られず、一方3.0
%を越えて含有させると、結晶粒が粗大化し易くなって
合金強度に低下傾向が現われるようになるばかりでなく
、耐酸性および耐酸化性も悪化するようになることから
、その含有量を0.05〜3.0%と定めた。 【e} NbおよびTa NbおよびTa成分には、Cと結合して高硬度の炭化物
を形成するほか、Crをはじめとする炭化物形成成分と
共に複炭化物を形成して分散相たる炭化物と結合相たる
素地との結合を強固にし、もって合金の耐摩耗性を著し
く向上させる作用があるが、その含有量が0.05%未
満では所望のすぐれた耐摩耗性を得ることができず、一
方10.0%を越えて含有させてもより一層の向上効果
は期待できず、経済的をも考慮して、その含有量を0.
05〜10.0%と定めた。 【f} MoおよびWこれらの成分は、素地に間溶して
、これを強化するほか、Cと結合して炭化物を形成し、
合金の耐摩耗性を向上させる均等的作用をもつので、特
によりすぐれた耐摩耗性が要求される場合に必要に応じ
て含有されるが、その含有量が0.5%未満では、耐摩
耗性に所望の向上効果が得られず、一方10.0%を越
えて含有させると、相手部材の損傷が著しくなることか
ら、その含有量を0.5〜10.0%と定めた。 (g) Ni,Co,およびCu これらの成分は、素地を強化し、かつなじみ性を改善す
る均等的作用をもつので、これらの特性が要求される場
合に必要に応じて含有されるが、その含有量が0.5%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方10.
0%を越えて含有させてもより一層の向上効果は見られ
ず、経済的を考慮し、その含有量を0.5〜10.0%
と定めた。 なお、この発明の鉄基暁結合金は、90%以上の理論密
度比をもつことが望ましく、これは、90%未満の理論
密度比では、素地の強度が低く、かつ大きな空孔が存在
するようになり、この空孔のもつ切欠効果によって素地
が破壊され易くなって、ピッチング摩耗が発生し易くな
るという理由にもとづくものである。 つぎに、この発明の鉄基暁結合金を実施例により比較例
と対比しながら説明する。 実施例 原料粉末として、粒度−10仇heshのアトマィズF
e−Cr−Mu−Nb合金(Cr:13.5%,Mn:
1.10%,Nb:4.1%含有)粉末,同粒度のアト
マィズFe−Cr−Mn−Ta合金(Cr:14.0%
,Mn:1.10%,Ta:4.3%含有)粉末,同粒
度のアトマィズFe−Cr合金(Cr:24%含有)粉
末,同粒度のFe−Mn合金(Mn:75%含有)粉末
,同粒度のFe−Nb合金(Nb:15%含有)粉末,
同粒度のアトマィズFe粉末,同粒度のFe−P合金(
P:26%含有)粉末,りん片状黒鉛粉末,さらにいず
れも平均粒径3仏mを有するNi粉末,Co粉末,Mo
粉末,およびW粉末,粒度−20仇heshのCu粉末
を用意し、これらの原料粉末をそれぞれ第1表に示され
る配合組成に配合し、これに潤滑剤としてステアリン酸
:0.7%を加えて通常の条件で混合し、この結果の混
合粉末より、5のn/係の成形圧にて圧粉体を成形し、
ついで前記圧粉体を、アンモニア分解ガス中、温度:1
120〜1200ooに6び分間保持して焼結し、引続
いて温度:100000から油焼入れ後、温度:530
00に60分間保持の焼戻し処理を施すことによって、
配合組成と実質的に同一の最終成分組成をもった本発明
鉄基焼結合金1〜19および比較鉄基焼結合金1〜12
をそれぞれ製造した。 なお、比較鉄基焼結合金1〜12は、いずれも構成成分
のうちいずれかの成分がこの発明の成分組成範囲から外
れた組成を有するものである。 ついで、この結果得られた本発明鉄基焼結合金1〜19
および比較鉄基焼結合金1〜12のそれぞれからの自動
車のロッカァームのパット面に適合したチップ材を切り
出し、ロッカアームにろう付けにより接合してパット面
を形成し、このロッカァームを4気筒OHCエンジンに
組込み、使用オイル:LPG廃油,回転数:90仇.p
.m.,試験時間:40加持間の条件で耐摩耗試験を行
ない、ロッカアームパット面の摩耗量、および相手部材
であるJIS・SCM−21製カムの摩耗量をそれぞれ
測定すると共に、外観状況を観察した。この結果を第1
表に示したが、第1表には上記チップ材のビッカース硬
さおよび理論密度比も合せて示した。第1表に示される
ように、比較鉄基焼結合金1〜12においては、自体の
摩耗量および/または相手部材のカムの摩耗量が多く、
しかもその表面にはスカツフイングまたはピッチングが
見られるのに対して、本発明鉄基焼結合金1〜19は、
いずれもすぐれた耐摩耗性を示し、かつ相手部材のカム
の摩耗も著しく少なく、さらにすぐれた表面性状を有す
ることが明らかである。なお、この場合、熱処理条件を
適宜選択することによって、素地の組織をべーナィト,
パーラィト,オーステナイト,マルテンサイト,さらに
はこれらの混合組織とすることができるのは勿論である
。上述のように、この発明の鉄基焼結合金は、すぐれた
耐摩耗性,耐スカッフィング性,および耐ピッチング性
を有し、さらに相手部材に及ぼす損傷影響のきわめて小
さい特性を有するので、特に高面圧のかかる内燃機関の
動弁系部村として使用した場合に、これら部材はきわめ
てすぐれた性能を発揮し、長期に亘る安定的使用を可能
とするなど工業上有用な特性を有するのである。
硬さを高めて耐摩耗性を向上させ、かつ焼給時に液相の
Fe−P合金を形成して焼結を活性化し、もって焼結体
の繊密化および炭化物生成の安定化をはかる作用がある
が、その含有量が0.1%未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方5.0%を越えて含有させると、合
金の腕化が著しくなることから、その含有量を0.1〜
5.0%と定めた。 {d)Mn Mn成分には、素地に固溶して、これに靭性を付与する
ほか、オーステナィトを安定化し、かつMs点を下げて
焼入れ性を改善する作用があるが、0.05%禾満の含
有では、前記作用に所望の効果が得られず、一方3.0
%を越えて含有させると、結晶粒が粗大化し易くなって
合金強度に低下傾向が現われるようになるばかりでなく
、耐酸性および耐酸化性も悪化するようになることから
、その含有量を0.05〜3.0%と定めた。 【e} NbおよびTa NbおよびTa成分には、Cと結合して高硬度の炭化物
を形成するほか、Crをはじめとする炭化物形成成分と
共に複炭化物を形成して分散相たる炭化物と結合相たる
素地との結合を強固にし、もって合金の耐摩耗性を著し
く向上させる作用があるが、その含有量が0.05%未
満では所望のすぐれた耐摩耗性を得ることができず、一
方10.0%を越えて含有させてもより一層の向上効果
は期待できず、経済的をも考慮して、その含有量を0.
05〜10.0%と定めた。 【f} MoおよびWこれらの成分は、素地に間溶して
、これを強化するほか、Cと結合して炭化物を形成し、
合金の耐摩耗性を向上させる均等的作用をもつので、特
によりすぐれた耐摩耗性が要求される場合に必要に応じ
て含有されるが、その含有量が0.5%未満では、耐摩
耗性に所望の向上効果が得られず、一方10.0%を越
えて含有させると、相手部材の損傷が著しくなることか
ら、その含有量を0.5〜10.0%と定めた。 (g) Ni,Co,およびCu これらの成分は、素地を強化し、かつなじみ性を改善す
る均等的作用をもつので、これらの特性が要求される場
合に必要に応じて含有されるが、その含有量が0.5%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方10.
0%を越えて含有させてもより一層の向上効果は見られ
ず、経済的を考慮し、その含有量を0.5〜10.0%
と定めた。 なお、この発明の鉄基暁結合金は、90%以上の理論密
度比をもつことが望ましく、これは、90%未満の理論
密度比では、素地の強度が低く、かつ大きな空孔が存在
するようになり、この空孔のもつ切欠効果によって素地
が破壊され易くなって、ピッチング摩耗が発生し易くな
るという理由にもとづくものである。 つぎに、この発明の鉄基暁結合金を実施例により比較例
と対比しながら説明する。 実施例 原料粉末として、粒度−10仇heshのアトマィズF
e−Cr−Mu−Nb合金(Cr:13.5%,Mn:
1.10%,Nb:4.1%含有)粉末,同粒度のアト
マィズFe−Cr−Mn−Ta合金(Cr:14.0%
,Mn:1.10%,Ta:4.3%含有)粉末,同粒
度のアトマィズFe−Cr合金(Cr:24%含有)粉
末,同粒度のFe−Mn合金(Mn:75%含有)粉末
,同粒度のFe−Nb合金(Nb:15%含有)粉末,
同粒度のアトマィズFe粉末,同粒度のFe−P合金(
P:26%含有)粉末,りん片状黒鉛粉末,さらにいず
れも平均粒径3仏mを有するNi粉末,Co粉末,Mo
粉末,およびW粉末,粒度−20仇heshのCu粉末
を用意し、これらの原料粉末をそれぞれ第1表に示され
る配合組成に配合し、これに潤滑剤としてステアリン酸
:0.7%を加えて通常の条件で混合し、この結果の混
合粉末より、5のn/係の成形圧にて圧粉体を成形し、
ついで前記圧粉体を、アンモニア分解ガス中、温度:1
120〜1200ooに6び分間保持して焼結し、引続
いて温度:100000から油焼入れ後、温度:530
00に60分間保持の焼戻し処理を施すことによって、
配合組成と実質的に同一の最終成分組成をもった本発明
鉄基焼結合金1〜19および比較鉄基焼結合金1〜12
をそれぞれ製造した。 なお、比較鉄基焼結合金1〜12は、いずれも構成成分
のうちいずれかの成分がこの発明の成分組成範囲から外
れた組成を有するものである。 ついで、この結果得られた本発明鉄基焼結合金1〜19
および比較鉄基焼結合金1〜12のそれぞれからの自動
車のロッカァームのパット面に適合したチップ材を切り
出し、ロッカアームにろう付けにより接合してパット面
を形成し、このロッカァームを4気筒OHCエンジンに
組込み、使用オイル:LPG廃油,回転数:90仇.p
.m.,試験時間:40加持間の条件で耐摩耗試験を行
ない、ロッカアームパット面の摩耗量、および相手部材
であるJIS・SCM−21製カムの摩耗量をそれぞれ
測定すると共に、外観状況を観察した。この結果を第1
表に示したが、第1表には上記チップ材のビッカース硬
さおよび理論密度比も合せて示した。第1表に示される
ように、比較鉄基焼結合金1〜12においては、自体の
摩耗量および/または相手部材のカムの摩耗量が多く、
しかもその表面にはスカツフイングまたはピッチングが
見られるのに対して、本発明鉄基焼結合金1〜19は、
いずれもすぐれた耐摩耗性を示し、かつ相手部材のカム
の摩耗も著しく少なく、さらにすぐれた表面性状を有す
ることが明らかである。なお、この場合、熱処理条件を
適宜選択することによって、素地の組織をべーナィト,
パーラィト,オーステナイト,マルテンサイト,さらに
はこれらの混合組織とすることができるのは勿論である
。上述のように、この発明の鉄基焼結合金は、すぐれた
耐摩耗性,耐スカッフィング性,および耐ピッチング性
を有し、さらに相手部材に及ぼす損傷影響のきわめて小
さい特性を有するので、特に高面圧のかかる内燃機関の
動弁系部村として使用した場合に、これら部材はきわめ
てすぐれた性能を発揮し、長期に亘る安定的使用を可能
とするなど工業上有用な特性を有するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 C:0.5〜3.0%,Cr:5.0〜20.0%
,P:0.1〜5.0%,Mn:0.05〜3.0%,
NbおよびTaのうちの1種または2種:0.05〜1
0.0%を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる
組成(以下重量%)を有することを特徴とするすぐれた
耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金。 2 C:0.5〜3.0%,Cr:5.0〜20.0%
,P:0.1〜5.0%,Mn:0.05〜3.0%,
NbおよびTaのうちの1種または2種:0.05〜1
0.0%を含有し、さらにMoおよびWのうちの1種ま
たは2種:0.5〜10.0%を含有し、残りがFeと
不可避不純物からなる組成(以下重量%)を有すること
を特徴とするすぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄
基焼結合金。 3 C:0.5〜3.0%,Cr:5.0〜20.0%
,P:0.1〜5.0%,Mn:0.05〜3.0%,
NbおよびTaのうちの1種または2種:0.05〜1
0.0%を含有し、さらにNi,Co,およびCuのう
ちの1種または2種以上:0.5〜10.0%を含有し
、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以上重量%
)を有することを特徴とするすぐれた耐摩耗性を有する
炭化物分散型鉄基焼結合金。 4 C:0.5〜3.0%,Cr:5.0〜20.0%
,P:0.1〜5.0%,Mn:0.05〜3.0%,
NbおよびTaのうちの1種または2種:0.05〜1
0.0%を含有し、さらにMoおよびWのうちの1種ま
たは2種:0.5〜10.0%とNi,Co,およびC
uのうちの1種または2種以上:0.5〜10.0%を
含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以上
重量%)を有することを特徴とするすぐれた耐摩耗性を
有する炭化物分散型鉄基焼結合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55104079A JPS6033181B2 (ja) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | すぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55104079A JPS6033181B2 (ja) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | すぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13114986A Division JPS6250447A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | すぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金 |
JP13114886A Division JPS6250441A (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | すぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5729559A JPS5729559A (en) | 1982-02-17 |
JPS6033181B2 true JPS6033181B2 (ja) | 1985-08-01 |
Family
ID=14371134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55104079A Expired JPS6033181B2 (ja) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | すぐれた耐摩耗性を有する炭化物分散型鉄基焼結合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6033181B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6050151A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-19 | Mitsubishi Metal Corp | 内燃機関の摺動部材用Fe基焼結材料 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55145156A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-12 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Sintered alloy material for internal combustion engine |
-
1980
- 1980-07-29 JP JP55104079A patent/JPS6033181B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55145156A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-12 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Sintered alloy material for internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5729559A (en) | 1982-02-17 |
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