JPS61291946A - 耐摩耗性焼結合金の製造方法 - 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、たとえばベアリングレースヤオイルシールな
どの、高血圧で囲動する部材に適した耐摩耗性焼結合金
に関するものである。

従来、高面圧で比較的高い温度環境で使用される焼結部
材には、マルテンサイトやベイナイトの基地中に硬い炭
化物を分散させた組織の、一般に合金工具鋼や高速度鋼
系の材料が用いられてる。

この系統の焼結材料は液相焼結法、または所謂ＨＩＰ法
などにより極めて緻密に製造されているために硬さが高
く、耐摩耗性、耐酸化性が優れている。しかし自己の摩
耗が少ない反面、相手部材を摩耗させてしまう傾向が強
く、その点の改良が望まれていた。

発明者らは上述の事情に基づき、自己の耐摩耗性は従来
材に遜色なく、しかも相手部材の摩耗も少ない材料を目
的として開発に努めた結果本発明に到達した。即ち 本発明は　Ｓｉ…０１〜０．８％、ｃｒ…３．５〜４．
５％、Ｗ…１．２〜１５％、Ｖ…０．．５〜１０％。

（ＭＯ…３〜１０％およびＣｏ…４〜１７％〕の少なく
とも１種…３〜１９％、Ｃ…０．２〜３％。

Ｆｅ…残部の重量比組成で、且つ、その密度比を７５〜
８５％の範囲に制御した焼結合金に熱処理を施し、次い
でその空孔内に鉛を重量比で１５〜３０％溶浸すること
を骨子とするものである。

以下本発明を、その実施例について詳細に説明する。

先ず組成がＳｉ０．１％、Ｃｒ４％、Ｗ１２％。

■５％、ＣＯ４，９％、Ｃ１，５％およびｌ”ｅ残部の
高速度鋼粉を圧粉密度６．５（１／ｃｍで試験片所定の
形状に成形し、真空焼結炉で１２００℃、１時間の焼結
後、再加熱・再圧縮により焼結体の密度を７．７５　（
Ｊ／ｃ４　（密度比８４．６％）に高めた。次にこの焼
結体に１２００℃で油焼入れを施してから鉛溶浸炉に入
れ、窒素ガスによる５気圧の圧力で５５０℃の溶融鉛を
空孔内に溶浸させ、これを本発明に係る試料１とした。

この試料に含浸された鉛の量は重量比で１５％である。

同様に、Ｓｉ０．４％、Ｃｒ４．２％、Ｗ５．９％。

■２％、Ｍｏ４．８％、Ｃ０，９％およびＦｅ残部の高
速度鋼粉を圧粉密度５．８ＣＩ／ｃｙａで試験片所定の
形状に成形後、真空焼結炉で１２００℃、１時間の焼結
を行ない、焼結密度６．４８　Ｑ／ｃａ　（密度比７５
．７％）の焼結体を得た。次いでこの焼結体に１２００
℃で油焼入れを施して鉛溶浸炉に入れ、窒素ガスによる
５気圧の圧力で５５０℃の溶融鉛を空孔内に溶浸させ、
これを本発明に係る試料２とした。この試料に含浸され
た鉛の量【よ重量比で２８％である。

なお試料１，２の原料とした２種類の高速度鋼粉末は、
いずれもその組成の市販粉末をそのまま用いたが、炭素
については、黒鉛の形で別途配合することもできる。

次に比較のために、組成および密度は試料２と同一で、
焼入れ後に鉛の溶浸の代りに５４０℃で焼戻しを行なっ
た試料を作製して試料３；試料３を更に緻密化させた焼
結密度８．５　（１／　ｃａ　（密度比９９．３％）の
ものを試料４：試料３と同一組成の溶製材を試料５とし
た。各試料の組成および仕様を一括して第１表に示す。

次に上記の試料について、大越式摩耗試験機で直径３０
ｍｍ、厚さ３　ｍｍ、材質ＳＣＭ４１５（硬さＨＲＣ３
５）のローターを用い、試験荷重…６．８ｋｇ、摩擦距
離…４００ｍ、摩擦速度…３　ｒｎ／秒。

潤滑…なしの条件で摩耗試験を行ない、試料毎に試験債
のローターの直径摩耗量および各試料の比摩耗量を測定
した。そのデータを第１表に示す。

また試料２〜５については、同一条件で摩擦速度を変化
させた試験の結果を第１図および第２図のグラフに示す
。図中の曲線は３角に実線が溶製材、白丸に実線が高密
度の焼結材、破線と鎖線は低密度の焼結材、黒丸は焼結
材の空孔に鉛を含浸したことを表わし、曲線の種類から
試料の性格が直感できるようになっている。

これらのデータは、試料自身の耐摩耗性は鉛を溶浸した
本発明材（試料２）と、鉛を溶浸しない高密度焼結材（
試料４）が同等の高品質で、一方相手部材の摩耗が少な
い点では本発明材と、鉛を溶浸しない低密度焼結材（試
料３）が優れていることを示している。

しかし、試料４は自己の摩耗は少なくても相手部材の摩
耗が多く、試料３は反対に、相手部材の摩耗が少ない代
わりに自己の摩耗が多く、ともに摺動部材として一長一
短である。

なお溶製材（試料５）は、その組成は焼結材と同一であ
るが、自己の摩耗および相手部材の摩耗の両方とも多い
結果になっている。

これに対して、本発明に係る材料は自己の摩耗と相手部
材の摩耗の両方とも少なく、総合特性として最も優れて
いることが明らかで、所期の目的を充分達成できたもの
と評価できる。

次に、本発明における限定的事項について説明する。た
だし製造法に係る本発明では基材となる合金の組成自体
が要旨ではなく、成分・組成節回はＪＩＳ規格をそのま
ま踏襲している。

基材となる焼結合金の密度比は、基材の強度の面では高
いほうがよいが、反面、固体潤滑作用を行なう鉛の溶浸
量を少なくする。その意味で基材の密度比と鉛の溶浸量
とは密接な関係にあり、本発明による優れた耐摩耗性は
、両者のバランスによって維持されている。基材の密度
比が８５％を越え鉛の溶浸量が１５％未満の場合は相手
部材の摩耗が多くなり、密度比が７５％未満の場合は、
その逆の傾向を示す。

なお、空孔率が適度の焼結高速度鋼を得るには液相が発
生しない温度で焼結することが必要で、たとえば５ＫＨ
９または５ＫＨ５２相当成分の成形体を焼結する場合、
１２３０℃以上では液相が発生し、得られる焼結体の空
孔は殆ど消滅する。

一方、焼結温度が１１５０℃以下の場合は焼結体の強度
が低く、耐摩耗性が低下する。従って、焼結温度は１１
５０℃〜１２２０℃の間が好ましく、この場合、焼結密
度は成形密度よりも０２〜０．４０／ｃ＋＋ｉ上昇する
。焼結雰囲気は還元性または真空のどちらでも可能であ
る。

高速度鋼焼結体の焼入れは、一般に１１００〜１２５０
℃の温度で２０〜１５０秒間の均熱加熱後に油中冷却さ
れる。次いで５００〜６００℃の温度で焼戻しを行なう
。この焼戻しは、焼入れによって形成されたオーステナ
イト中の過飽和複炭化物を微粒析出させ、残留オーステ
ナイトのマルテンサイト化を起こさせる。

ただし、本発明においては鉛を溶浸する温度が焼戻し温
度に一致するため、改めて焼戻し処理を行なう必要は殆
どない。

以上詳述したように、本発明によって得られる焼結材料
は自己と相手部材の双方の摩耗が少ない・ために、高面
圧で作動する摺動機構に用いた場合機構全体の寿命を延
長できる。さらに、焼結温度や密度比が従来よりも低い
ため、従来材に比べて安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩耗試験における摩擦速度と試料の比摩耗量と
の関係を、第２図は摩擦速度と相手部材。 の摩耗量との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　全体組成が重量比でＣ…０．２〜３％、Ｓｉ…０．
   １〜０．８％、Ｃｒ…３．５〜４．５％、Ｗ…１．２〜
   １５％、Ｖ…０．５〜１０％、〔Ｍｏ…３〜１０％およ
   びＣｏ…４〜１７％〕の少なくとも１種…３〜１９％、
   Ｆｅ…残部で、且つその密度比が７５〜８５％の焼結合
   金に熱処理を施し、次いでその空孔内に鉛を重量比で１
   ５〜３０％溶浸することを特徴とする耐摩耗性焼結合金
   の製造方法。