JPS6164854A - 耐摩耗性焼結合金 - Google Patents

耐摩耗性焼結合金

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JPS6164854A
JPS6164854A JP18501184A JP18501184A JPS6164854A JP S6164854 A JPS6164854 A JP S6164854A JP 18501184 A JP18501184 A JP 18501184A JP 18501184 A JP18501184 A JP 18501184A JP S6164854 A JPS6164854 A JP S6164854A
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JP
Japan
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weight
powder
alloy
wear resistance
sintered alloy
Prior art date
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Pending
Application number
JP18501184A
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English (en)
Inventor
Makoto Kano
眞 加納
Kenji Ikezawa
池沢 健治
Akira Fujiki
章 藤木
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) この発明は、耐摩耗性に優れ、特に内燃機関用ロッカー
アームッチップおよびカム部材として好適な鉄系の耐摩
耗性焼結合金に関するものである。
(従来技術) 従来、内燃機関用ロッカーアームチップおよびカム部材
としては、多くの場合、チル鋳物あるいは焼結合金が用
いられており、これらのうち焼結合金としては特開昭5
9−9151号公報に記載のものがある。この焼結合金
は、Fe−10〜35重量%Cr −1、0〜2 、5
重量%Bおよび残部実質的に不純物からなるFe−Cr
−B系合金粉末16〜50重量%と、黒鉛粉末1.0〜
3.5重量%と、残部Fe−P系合金粉末単独あるいは
Fe−P系合金粉末とFeまたは低合金Fe粉末とを全
粉末中でPが0.2〜1.0ffi量%となるように加
えて成形・焼結してなるものであり、すぐれたrM摩耗
性およびなじみ性を有していて、内燃機関用ロッカーア
ームチップおよびカムに適用した場合に当該ロッカーア
ームチップおよびカム自体の摩耗をかなり小さいものと
することが可能であるという利点を有している。この焼
結合金は、マトリックスがパーライト組織であり、この
パーライト組織中に(Fe、Cr)3c炭化物が分散し
たものである。
一方、自動車用等の内燃機関は、近年の出力向上ならび
に効率向上等の要請のために、運転条件がかなり厳しく
なっており、上記ロッカーアームチップおよびカム等の
部材には高い耐摩耗性、耐ピッチング性が要求されるよ
うになってきている。
ところで、上記した従来の焼結合金では、1種類の硬質
炭化物がマトリックス中に分散した組織となっているた
め、とくに苛酷な使用条件においては炭化物が剥離して
ピッチングを生じることも考えられ、それゆえ耐摩耗性
においてなお改善の余地があるとともに、相手材への攻
撃性もさらに減少させる必要が生じるようになってきた
そこで、このような問題点をなくすために、特願昭59
−7265号明細書に記載の耐摩耗性焼結合金が開発さ
れた。この耐摩耗性焼結合金は、CrおよびCを含むF
e基合金粉末をマトリックス粉末とし、このマトリック
ス粉末にFe−P系合金粉末1.0〜2.0重量%を添
加して、全粉末中にCr:5〜20重量%、P:0.l
〜i、o重量%、C:0.5〜3.0重量%を含むFe
基混合粉末を成形・焼結してなるものであるが、このよ
うな耐摩耗性焼結合金では、Fe基合金粉末にPをFe
−P系合金として添加して機械的に混合した粉末を用い
ていたため、特開昭59−9151号公報に記載のもの
より性能は向上しているものの耐摩耗性に若干のばらつ
きを生じたり、相手材への攻撃性になお改善の余地があ
った。
(発明の目的) この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、耐摩耗性が良好であると共に。
相手材への攻撃性をさらに減少させることができる耐摩
耗性焼結合金を提供することを目的としている。
(発明の構成) この発明による耐摩耗性焼結合金は、Cr:5〜20重
量%、P:0.1〜1重量%、C:0.5〜3重量%を
含゛むFe系焼結合金であってFeはCr:5〜20重
量%、P:0.l 〜を重量%、C:0.5〜2重量%
を含むFe基合金粉末として成形・焼結することにより
少なくとも2種類の炭化物が分散した組織を有すること
を特徴とした耐摩耗性焼結合金である。また、Fe基合
金粉末としては、前記Cr、P、Cの他に必要に応じテ
Mo : 0 、1〜3i量%、V:0.1〜3重量%
含ませても良い。
この発明による#摩耗性焼結合金は、前記したように、
Cr:5〜20重量%、P:0.1〜1重量%、C: 
o、1〜2重量%、残部FeよりなるFe基合金粉末を
マトリックス粉末とし、必要に応じて前記残部FeがM
o:0.1〜3重量%、V:0.1〜3重量%を含むも
のであるが。
このように各元素の成分範囲を限定した理由について次
に述べる。
Cr: Crは、Fe基合金溶湯をアトマイズして合金粉末を得
る際に溶湯中のCと結合して、(Fe、Cr)7c3炭
化物を粉末中に析出させ、焼結時にはPおよびCと反応
して、(Fe。
Cr) 7 C3= (Fe 、Cr) 7 C3+ 
(Fe 。
Cr)3C(分解反応(I))の析出が進行し、#庁耗
性の優れた微細組織を得るのに有効である。ただし、5
重量%未満では(Fe、Cr)7C3炭化物がアトマイ
ズ時に形成されず、20重量%を超えると成形性の悪化
および材料の脆化などを生じるので好ましくない。
C(マトリックス粉): Cは、マトリックス粉末においてFe、Crとの間でア
トマイズ時に(Fe 、 Cr) 7 C3Me化物を
析出させ、焼結時にはPと反応して液相を形成させてC
の拡散が促進されることにより、前記した分解反応(1
)によッテ、(Fe、Cr)7C3、(Fe、Cr)3
 C炭化物の形成を生じさせる。しかし、0.1重量%
未満では(Fe。
Cr)7 C3炭化物を十分な量だけ形成させることが
できず、2重量%を超えると成形性の悪化ならびに靭性
の低下をまねくので好ましくない。
P: Pは、焼結中に液相(ステダイト相:γFe −Fe3
 C−Fe3 F)を生じることによりCの拡散を促進
させ、前記した分解反応(I)を生じさせる効果がある
。しかし、0.1重量%未満では所要の効果が得られず
、1重量%を超えると粉末が脆化し、成形性が著しく悪
化するので好ましくない。
M o 、 V : MOおよびVは、焼入性を向上させるとともにCと反応
して硬質の炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。
しかし、Mo、Vがともに0.1重量%未満では所要の
効果が得られず、3重量%を超えると成形性の悪化およ
び相手材への攻撃性の増加をきたすので好ましくない。
そして、この発明による#摩耗性焼結合金では、上記し
た組成のFe基合金粉末よりなるマトリックス粉末にC
を添加して、全粉末中に、Cr:5〜20重量%、P:
o、1〜1重量%、C:0.5〜3重量%、必要に応じ
てMo:0.1〜3重量%、V: o、1〜3重量%を
含む混合粉末を成形・焼結することにより少なくとも二
種類の炭化物が分散した組織を有するものであるが、上
記のように全粉末中におけるCの範囲を規制した理由は
次のとおりである。
C(添加): マトリックス粉末中に添加したCは、焼結時に形成され
る(Fe、Cr)3C炭化物の析出量を増加させること
により耐摩耗性を改善する。しかし、全合金中のC量が
0.5重量%未満ではこのような効果が小さく、3重量
%を超えると相手材への攻撃性を激しくするので好まし
くない。
(実施例) 次表に示す組成をもつFe−Cr−P−C系合金粉末お
よびFe−Cr−Mo−V−P−C系合金粉末そのまま
のもの(No、  lおよび4)と、これらの合金粉末
に黒鉛粉末を配合したもの(No。
2.3および5.6)に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛
を0.75重量%添加した後、V型プレンダーで約20
分聞易合した。
次に、上記各混合粉末を成形圧カフtanf/c112
で第1図に示すカム形状をなし且つ中空孔2を有する形
状に圧粉成形し、得られた成形体にドリルでビン穴3を
あけた0次いで、各成形体を窒素中600℃で1時間加
熱して脱ろうした後、露点−30°Cの窒素中で同じく
表に示す各焼結温度で1時間加熱焼結してカムピース1
を製作した。
(比較例) 同じく表に示すNo、 7 、8の組成をもつFe−C
r−Mo−V−C系合金粉末にPをFe−P系合金粉末
の形で後添加した混合粉末を用い、前記と同様に第1図
に示す形状に成形したのち、同表に示す焼結温度で焼結
してカムピース1を製作した。
また、No、 9の組成をもつ低合金鋳鉄のチル鋳物で
カムピースを製作した。この場合、前記チル鋳物のカム
ピースとチルを施していないジャーナルピースについて
は、鋳造したカムシャフトより切り出した後第1図に示
したカムピース1の中空部2とビン穴3を加工し、ジャ
ーナルピースにも同様の中空部を加工した。
(実験例) 上記実施例および比較例において製作したカムピース1
とジャーナルおよびSTKM13A製の中空シャフト4
とを用い、第2図および第3図に示すように、カムピー
ス1と図示しないジャーナルの中空部2に各々中空シャ
フト4を通した後、ピン穴3にビン5を打ち込んで固定
することにより4気筒のカムシャフトを組み立てた。
次に、このようにして製作した各カムシャフトを水冷直
列4気筒1800ccエンジンに組み込み、台上モータ
リング試験を行った。なお、相手材であるロッカーアー
ムチップには低合金鋳鉄のチル鋳物を用いた。
ここで、台上モータリング試験は、5AE20W−20
のエンジン油を70℃±5℃に保温し、650 r、p
、m、の低速回転で600時間の連続運転を行い、その
後カムピース表面および口・、カーアームチップ表面の
最大摩耗深さを測定した。この結果を第4図に示す。
第4図に示す結果から、比較例No、 7 、8のよう
に、PをFe−P系合金粉末の形で後添加したFe基混
合粉末から焼結したカムピースを用いた場合には、相手
材への攻撃性が若干大きいためにロッカーアームチップ
がより多く摩耗し、これに伴なってカムピースも若干大
きく摩耗している。
一方、従来のチル鋳物よりなるカムピースを用いた比較
例NO19では、カムおよびロッカーアームチップとも
に著しく摩耗している。
これに対して実施例No、  1〜6においては、相手
材であるロッカーアームチップへの攻撃性が著しく小さ
くカムおよびロッカーアームチップともに摩耗量がかな
り少なくなっており、カムシャフトの耐摩耗性向上が実
現されていることが明らかである。そして、No、 5
 、6のようにMo、Vを適量含むマトリックス粉末に
Cを添加したものでは、No、  1〜4に比べて耐摩
耗性がさらに向上していることが明らかである。
次に、従来の焼結合金である比較例NO37の組織を光
学顕微鏡により調べた結果を第5図に示す、第5図に示
す組織において、白色の析出物は(Fe 、Cr)7 
C3と(Fe 、 Cr) 3 C炭化物であり、灰色
のマトリックスはパーライトもしくはベイナイトである
また、この発明による焼結合金である実施例N05の組
織を光学顕微鏡により調べた結果を第6図に示す、第6
図に示す組織において、白色の析出物は(Fe 、Cr
)7 C3と(Fe、Cr)3C炭化物であり、灰色の
マトリックスはパーライトもしくはベイナイトである。
そこで、第5図と第6図とを比較すると、第6図ではよ
り微細な炭化物が均一に分散した組織となっている。こ
れは、PをFe−Cr−P−C系合金としてあらかじめ
合金化することにより、焼結時に発生するステダイト相
(yFe−Fe3 C−Fe5F)の液相がPを後でF
e−P系合金粉の形で混合する場合に比べてより多くの
場所で発生するためである。
このように、Pをあらかじめ合金化したことによる炭化
物の微細化および均一析出に伴ない、耐摩11妊箇而μ
〉珀工Iオへの待蛭←トの(E、 id f)宇W七摩
耗性の向上と相手材への攻撃性の低減が実現され、第4
図の耐久結果と良く一致している。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明によや耐摩耗性焼結
合金は、Cr:5〜20重量%、P:0.1〜1重量%
、C:0.5〜3重量%を含むFe系焼結合金であって
、FeはCr:5〜20重量%、P:0.lN1重量%
、C:0,5〜2重量%を含むFe基合金粉末として成
形・焼結することにより少なくとも2種類の炭化物が分
散した組織を有する耐摩耗性焼結合金であるから、微細
な炭化物が均一に分散した組織が得られ、耐摩耗性が著
しく向上していると同時に、相手材への攻撃性をさらに
減少させることができるという著大なる効果が得られる
【図面の簡単な説明】
第31図は実施例および比較例において製作したカムピ
ースの外観を示す説明図、第2図は前記カムピースの耐
久試験に用いたカムシャフトの一部を示す外観説明図、
第3図は第2図のカムシャフトのカム部の断面を示す説
明図、f:fIJJ図は台上モータリング耐久試験結果
を示すグラフ、第5図は比較例7によるカムピースの金
属組織顕微鏡写真、第6図は実施例5によるカムピース
の金属組織顕微鏡写真である。 特許出願人   日産自動車株式会社 代理人弁理士  小  塩   豊 3.5 第4図 10oum

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cr:5〜20重量%、P:0.1〜1重量%、
    C:0.5〜3重量%を含むFe系焼結合金であって、
    FeはCr:5〜20重量%、P:0.1〜1重量%、
    C:0.5〜2重量%なるFe基合金粉末として成形・
    焼結することにより少なくとも2種類の炭化物が分散し
    た組織を有することを特徴とする耐摩耗性焼結合金。
  2. (2)Fe基合金粉末が、Cr:5〜20重量%、P:
    0.1〜1重量%、C:0.1〜2重量%、Mo:0.
    1〜3重量%、V:0.1〜3重量%を含む特許請求の
    範囲第(1)項記載の耐摩耗性焼結合金。
JP18501184A 1984-09-04 1984-09-04 耐摩耗性焼結合金 Pending JPS6164854A (ja)

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JPS6164854A true JPS6164854A (ja) 1986-04-03

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016666A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Federal-Mogul Sintered Products Limited Iron based metal powder mixture and component made therefrom
JP2016113659A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 住友電工焼結合金株式会社 焼結部品の製造方法、及び焼結部品

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998016666A1 (en) * 1996-10-11 1998-04-23 Federal-Mogul Sintered Products Limited Iron based metal powder mixture and component made therefrom
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