JPS6299441A - 耐摩耗性鉄基合金の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性鉄基合金の製造方法Info
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- JPS6299441A JPS6299441A JP23921385A JP23921385A JPS6299441A JP S6299441 A JPS6299441 A JP S6299441A JP 23921385 A JP23921385 A JP 23921385A JP 23921385 A JP23921385 A JP 23921385A JP S6299441 A JPS6299441 A JP S6299441A
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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。
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〕
本発明は耐摩耗性に優れた合金に関するもので、特に硼
化物を主体とした硬質界が微細で均一に分布した組織を
有する耐摩耗性合金に関するものである。
化物を主体とした硬質界が微細で均一に分布した組織を
有する耐摩耗性合金に関するものである。
近年、機械部品や内燃機関等の性能の向上に伴い、耐摩
耗性に優れた合金の要求が高くなってきた。特に内燃機
関のバルブロッカーでは高速化に伴い、摩耗が激しくな
る傾向にある。
耗性に優れた合金の要求が高くなってきた。特に内燃機
関のバルブロッカーでは高速化に伴い、摩耗が激しくな
る傾向にある。
従来、この対策として、摩耗の激しい部分にチル鋳物を
ろう付で接着したり、ハイス鋼を用いたり、又は浸炭、
窒化処理等を行ったり、更には硬質クロムメッキを施し
たりして使用してきた。
ろう付で接着したり、ハイス鋼を用いたり、又は浸炭、
窒化処理等を行ったり、更には硬質クロムメッキを施し
たりして使用してきた。
しかしながら、通常の回転で特に問題なく使用されてい
る場合でも、高速、高荷重になると満足する耐摩耗性を
示さない。このような場合は、代表的にはステライトを
盛金して使用される。しかし、ステライトは耐摩耗性に
ついてはほぼ満足するが、Ｗ、Ｃｏを主として含んでい
るため高価である欠点を有する。
る場合でも、高速、高荷重になると満足する耐摩耗性を
示さない。このような場合は、代表的にはステライトを
盛金して使用される。しかし、ステライトは耐摩耗性に
ついてはほぼ満足するが、Ｗ、Ｃｏを主として含んでい
るため高価である欠点を有する。
本発明は、従来技術の問題点を種々検討し、高速、高荷
重に耐えられる耐摩耗性合金を種々検討した結果、Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｂ系合金に注目し、組成範囲、添加元素を種々
検討して本発明を完成したものである。
重に耐えられる耐摩耗性合金を種々検討した結果、Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｂ系合金に注目し、組成範囲、添加元素を種々
検討して本発明を完成したものである。
即ち、本発明は、（１，ｌＣｒ ８〜２０重量％、８６
〜２０重量％と重量又はＡＩ ０．０５〜２．５重量％
を含み、残部が実質的にＦｅから成る組成の合金を融体
から１０３’Ｃ／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷凝固した
事を特徴とする耐摩耗性鉄基合金。及び［２１Ｃｒ ８
〜２０重量％重量６〜２０重量％と、Ｃ又は八Ｉ ０．
０５〜２．５重量％、更にＮｉ、 （：ｏ、Ｎｂ、ＪＭ
ｏの１種又は２種以上を旧→−Ｃ。
〜２０重量％と重量又はＡＩ ０．０５〜２．５重量％
を含み、残部が実質的にＦｅから成る組成の合金を融体
から１０３’Ｃ／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷凝固した
事を特徴とする耐摩耗性鉄基合金。及び［２１Ｃｒ ８
〜２０重量％重量６〜２０重量％と、Ｃ又は八Ｉ ０．
０５〜２．５重量％、更にＮｉ、 （：ｏ、Ｎｂ、ＪＭ
ｏの１種又は２種以上を旧→−Ｃ。
−１〜５重量％、Ｎｂ十賢＋Ｍｏ＝１〜５重量％を含め
、残部が実質的にＦｅから成る組成の合金を融体から１
０３°Ｃ／ｓｅｃ以−にの冷却速度で急冷凝固した事を
特徴とする耐摩耗性鉄基合金である。
、残部が実質的にＦｅから成る組成の合金を融体から１
０３°Ｃ／ｓｅｃ以−にの冷却速度で急冷凝固した事を
特徴とする耐摩耗性鉄基合金である。
本発明の合金は、鉄柵化物及びクロム硼化物がｍｋ細、
均一に分布することによって高度の耐摩耗性を発現でき
るものとなっている。
均一に分布することによって高度の耐摩耗性を発現でき
るものとなっている。
一般に鋳造で得られる硼素を含む合金の硼化物は、その
結晶の長さが約７０μｍ程度になる。このような硼化物
は高い硬度を有するものの、靭性に乏しいため、高荷重
の掛かる部分に適用すると、結晶の一部が欠け、脱落を
生し、これがさらに他の部分を欠落されるという現象を
生じて摩耗を増進させる事がある。
結晶の長さが約７０μｍ程度になる。このような硼化物
は高い硬度を有するものの、靭性に乏しいため、高荷重
の掛かる部分に適用すると、結晶の一部が欠け、脱落を
生し、これがさらに他の部分を欠落されるという現象を
生じて摩耗を増進させる事がある。
本発明ではこの欠点を解決するため合金を融体より１０
３℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷凝固し、硼化物結晶
の長さを最大でも２０μｍ以下としている。
３℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷凝固し、硼化物結晶
の長さを最大でも２０μｍ以下としている。
本発明の合金組織を前述のように定めた理由は次の通り
である。
である。
（ａｌｃｒ
Ｃｒ成分は、Ｂと化合して硬質の硼化物ＣｒＪ＋ＣｒＢ
を形成して耐摩耗性を向上させる。また、Ｃと反応して
合金素地を強化させ耐摩耗性を向上させる。
を形成して耐摩耗性を向上させる。また、Ｃと反応して
合金素地を強化させ耐摩耗性を向上させる。
さらに、Ｆｅとは全率固溶であるので耐熱性を向上させ
る作用がある。Ｃｒ含有量が８％以下では前記の効果は
得られず、Ｃｒ含有量が２０％を越えて含有されでも硬
度が高くなりすぎ、強度の低下を招く事がらＣｒの含有
量を８〜２０％に定めた。
る作用がある。Ｃｒ含有量が８％以下では前記の効果は
得られず、Ｃｒ含有量が２０％を越えて含有されでも硬
度が高くなりすぎ、強度の低下を招く事がらＣｒの含有
量を８〜２０％に定めた。
ｂｌ Ｂ
Ｂ成分はＣｒ及びＦｅ、 Ｎｊ 、 Ｇｏと硼化物を作
って耐摩耗性を向上させる。Ｂ含有量が６％以下では、
Ｐｅ及びＣｒ硼化物の析出量が不足し、前記の効果は得
られず、Ｂ含有量が２０％を越えて含有されても析出量
が多すぎて強度の低下を招くことからその含有量を６〜
２０％に定めた。
って耐摩耗性を向上させる。Ｂ含有量が６％以下では、
Ｐｅ及びＣｒ硼化物の析出量が不足し、前記の効果は得
られず、Ｂ含有量が２０％を越えて含有されても析出量
が多すぎて強度の低下を招くことからその含有量を６〜
２０％に定めた。
ｆｃｌ Ｃ又はＡＩ
Ｃ又はＡＩはいずれも合金の耐摩耗性を向上させる。特
にＣはＦｅに固溶して合金素地を強化させると共にＣｒ
及びＮｂ、Ｗと結合して炭化物を形成する作用がある。
にＣはＦｅに固溶して合金素地を強化させると共にＣｒ
及びＮｂ、Ｗと結合して炭化物を形成する作用がある。
ＡＩはＦｅに固溶して合金素地を強化させ、硬度も高く
なり耐摩耗性を向上させる。
なり耐摩耗性を向上させる。
Ｃ又はＡＩとも０．０５％以下では前記の効果は得られ
ず、２．５％以上では硬さが高くなり、合金の脆化と強
度の低下を招くので０．０５〜２．５％に定めた。
ず、２．５％以上では硬さが高くなり、合金の脆化と強
度の低下を招くので０．０５〜２．５％に定めた。
＋ｄ）Ｎｉ、 Ｃｏ、 Ｎｂ、Ｗ、 Ｍ。
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｗ及びＭｏはその１種でも又２種以
上含有する場合でもいずれも本発明合金の耐摩耗性を増
す働きを有する。
上含有する場合でもいずれも本発明合金の耐摩耗性を増
す働きを有する。
ＮｉとＣｏはＰｅに固溶すると共に硼素との金属間化合
物を形成し合金の耐摩耗性を向」ニさせるが、Ｎｉ＋Ｃ
ｏの含有量が１％以下では前記の効果がなく、５％を越
えて含有させても特に耐摩耗性の一層の向上を認められ
ないので、経済性も考慮し、その含有量を１〜５％に定
めた。
物を形成し合金の耐摩耗性を向」ニさせるが、Ｎｉ＋Ｃ
ｏの含有量が１％以下では前記の効果がなく、５％を越
えて含有させても特に耐摩耗性の一層の向上を認められ
ないので、経済性も考慮し、その含有量を１〜５％に定
めた。
Ｎｂ＋ Ｗ、 Ｍｏは本発明合金に含まれるＣとの親和
力が強く、炭化物を形成すると共に合金素地との結合を
強固にし、耐摩耗性を一層向上させる働きを有し、特に
高荷重で使用される場合にその効果が有る。Ｎｂ ＋
Ｈ＋ Ｍｏの含有量が１％以下では前記の効果は得られ
ず、５％を越えても耐摩耗性の一層の向上が認められず
、経済性を考慮して１〜５％に定めた。
力が強く、炭化物を形成すると共に合金素地との結合を
強固にし、耐摩耗性を一層向上させる働きを有し、特に
高荷重で使用される場合にその効果が有る。Ｎｂ ＋
Ｈ＋ Ｍｏの含有量が１％以下では前記の効果は得られ
ず、５％を越えても耐摩耗性の一層の向上が認められず
、経済性を考慮して１〜５％に定めた。
本発明の合金を製造するに当っては１０３℃／ｓｅｃ以
上の冷却速度で冷却することが必要であるが、このよう
な冷却速度は通常の急冷合金の製造方法で容易に得られ
るが、工業的に大量生産に向く方法としては水アトマイ
ズ法によって粉末を得る方法が好ましい。
上の冷却速度で冷却することが必要であるが、このよう
な冷却速度は通常の急冷合金の製造方法で容易に得られ
るが、工業的に大量生産に向く方法としては水アトマイ
ズ法によって粉末を得る方法が好ましい。
１０’°Ｃ／ｓｅｃ以上の速い冷却速度で凝固された本
発明の合金は不規則状又は球状の粉末、又はフレーク状
あるいはリボンのような形状を有する。
発明の合金は不規則状又は球状の粉末、又はフレーク状
あるいはリボンのような形状を有する。
これを耐摩耗部材に適用する場合、リボンのような形状
ではろうイ」等により基材へはり付ける事が考えられ、
粉末の場合には必要な形状に成形するかもしくは耐火性
の容器に粉末を充填した上で焼結する。又必要な部材に
載せるか若しくは適選の方法で接着した後レーザビーム
等で極部的に再溶解させ、基材と接着させる方法等が考
えられる。
ではろうイ」等により基材へはり付ける事が考えられ、
粉末の場合には必要な形状に成形するかもしくは耐火性
の容器に粉末を充填した上で焼結する。又必要な部材に
載せるか若しくは適選の方法で接着した後レーザビーム
等で極部的に再溶解させ、基材と接着させる方法等が考
えられる。
さらに粉末状又はリボン状の時には１０３°Ｃ／ｓｅｃ
以下の比較的遅い冷却速度で凝固され、硼化物の結晶粒
の長さが２０μｍ以上の時であっても、耐摩耗性部材に
適用された場合に溶湯状態から１０３℃／ｓｅｃ以上の
冷却速度で冷却された場合には本発明の目的とする耐摩
耗性には何ら劣る事にはならトマイズ法で粉末化した場
合、１０”Ｃ／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却された粉末
が混入していても、この粉末を溶射等で耐摩耗性部材に
盛金した後、レーザビーム等で再溶融し、これが凝固す
る時に１０３℃／ｓｅｃ以上の冷却速度となるように条
件を設定すれば本発明の目的は達成される。
以下の比較的遅い冷却速度で凝固され、硼化物の結晶粒
の長さが２０μｍ以上の時であっても、耐摩耗性部材に
適用された場合に溶湯状態から１０３℃／ｓｅｃ以上の
冷却速度で冷却された場合には本発明の目的とする耐摩
耗性には何ら劣る事にはならトマイズ法で粉末化した場
合、１０”Ｃ／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却された粉末
が混入していても、この粉末を溶射等で耐摩耗性部材に
盛金した後、レーザビーム等で再溶融し、これが凝固す
る時に１０３℃／ｓｅｃ以上の冷却速度となるように条
件を設定すれば本発明の目的は達成される。
以下、本発明の代表的な実施例と比較例を次に説明する
。
。
実施例（１）
第１表に示す組成となるように配合した合金の溶湯を、
１０ｍｍφの溶湯流として落下させ、これに０．５ ｎ
？／ｍｉｎの水を吹き付ける水噴霧法により合金粉末を
製造した。得られた粉末を１４９μｍの篩で分級し、−
１４９μｍの粉末を採取した。この粉末１００ｇに対し
て潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を１ｇ、結合剤として
ポリ塩化ビニールを０．３ｇ添加、混合し、成形圧力８
ｔ／ｃＪで＋ＩＸ３０Ｘ３ｍｍの成形第２表 第２表（つづき） 体を作成し、これを水素中で１１８０°Ｃ１時間焼結し
た。得られた焼結体は密度が６．９ｇ／ｃＩＩで硼化物
が均一な組織の合金が得られた。
１０ｍｍφの溶湯流として落下させ、これに０．５ ｎ
？／ｍｉｎの水を吹き付ける水噴霧法により合金粉末を
製造した。得られた粉末を１４９μｍの篩で分級し、−
１４９μｍの粉末を採取した。この粉末１００ｇに対し
て潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を１ｇ、結合剤として
ポリ塩化ビニールを０．３ｇ添加、混合し、成形圧力８
ｔ／ｃＪで＋ＩＸ３０Ｘ３ｍｍの成形第２表 第２表（つづき） 体を作成し、これを水素中で１１８０°Ｃ１時間焼結し
た。得られた焼結体は密度が６．９ｇ／ｃＩＩで硼化物
が均一な組織の合金が得られた。
本発明合金のうちの隘３の合金の顕微鏡組織写真を第１
図に示す。
図に示す。
上記のように得られた合金に、特殊合金チル鋳物、表面
硬さがＨｖ ６００の回転片（外径３０ｍｍφ、幅５問
）を７０℃のモータオイル中で４０ｋｇの圧力で押し付
け、３３７０ｒｐｍの回転数で摩耗試験をおこない、合
金の摩耗減量及び摩耗量を測定した。その結果を第２表
に示す。
硬さがＨｖ ６００の回転片（外径３０ｍｍφ、幅５問
）を７０℃のモータオイル中で４０ｋｇの圧力で押し付
け、３３７０ｒｐｍの回転数で摩耗試験をおこない、合
金の摩耗減量及び摩耗量を測定した。その結果を第２表
に示す。
実施例（２）
第１表に示す本発明合金のＮ［１，６の組成の合金粉末
をアルゴンガス流量３０１２ ／ｍｉｎ、溶射材送給速
度３０ｇ／ｍｆｎ 、溶射路［６０ｃｍでプラズマジェ
ットにより素材移動距離２００ｃｍ／ｍｉｎで鋼の表面
を１回のパスで被膜の厚さ０．１ｍｍに溶射した。溶射
後の溶融処理として、炭酸ガスレーザビーム１０．６μ
ｍの波長のレーザ光を照射して、極部的に熔融させて、
下地を傷める事もなく、溶射表面は急冷凝固の均ｚ −な組織の合金が得られた。溶射後、溶融処理した合金
を１１ Ｘ ３０ Ｘ ３ｍｍの試験片に切り出し、実
施例（１）と同じ方法で摩耗試験をおこない、合金の摩
耗減量及び摩耗量を測定した。その結果、５０時間後の
摩耗減量３．１＋ｎｇ、摩耗量６．５μｍであった。
をアルゴンガス流量３０１２ ／ｍｉｎ、溶射材送給速
度３０ｇ／ｍｆｎ 、溶射路［６０ｃｍでプラズマジェ
ットにより素材移動距離２００ｃｍ／ｍｉｎで鋼の表面
を１回のパスで被膜の厚さ０．１ｍｍに溶射した。溶射
後の溶融処理として、炭酸ガスレーザビーム１０．６μ
ｍの波長のレーザ光を照射して、極部的に熔融させて、
下地を傷める事もなく、溶射表面は急冷凝固の均ｚ −な組織の合金が得られた。溶射後、溶融処理した合金
を１１ Ｘ ３０ Ｘ ３ｍｍの試験片に切り出し、実
施例（１）と同じ方法で摩耗試験をおこない、合金の摩
耗減量及び摩耗量を測定した。その結果、５０時間後の
摩耗減量３．１＋ｎｇ、摩耗量６．５μｍであった。
比較例Ｎａｌの合金は第１表に示す組織となるように配
合した合金の溶湯を通常の水アトマイズ法で粉末を製造
し、篩によって一１４９μｍの粉末を得た。得られた粉
末１００ｇに対して潤滑剤としてステアリン酸亜鉛０．
５ｇ添加の後、混合し、成形圧カフｔ／ ｃａで１１
Ｘ ３０ Ｘ ３ｍｍの成形体を作成し、１２４０”Ｃ
１１０分間真空焼結（ＩＸＩＯ−’ｔｏｒｒ） シた。
合した合金の溶湯を通常の水アトマイズ法で粉末を製造
し、篩によって一１４９μｍの粉末を得た。得られた粉
末１００ｇに対して潤滑剤としてステアリン酸亜鉛０．
５ｇ添加の後、混合し、成形圧カフｔ／ ｃａで１１
Ｘ ３０ Ｘ ３ｍｍの成形体を作成し、１２４０”Ｃ
１１０分間真空焼結（ＩＸＩＯ−’ｔｏｒｒ） シた。
次いで焼結体を１１５０℃で焼入れ、５５０℃で焼戻し
をおこなった。焼結体密度は８．１ｇ／ （蒲である。
をおこなった。焼結体密度は８．１ｇ／ （蒲である。
比較例陽２の合金は合金工只鋼祠（ＳＫｒｌｌｌ）を素
材として１０００℃で焼入れ、２００”Ｃで焼戻と処理
をして試験片を作成した。
材として１０００℃で焼入れ、２００”Ｃで焼戻と処理
をして試験片を作成した。
比較例患３の合金は機械構造用合金鋼材（ＳＮＣＭ４２
０）を素材として固形浸炭剤で９５０℃で５時間保持し
た後、炉冷処理して試験片を作成した。
０）を素材として固形浸炭剤で９５０℃で５時間保持し
た後、炉冷処理して試験片を作成した。
比較例ＮＱ４の合金は機械構造用合金鋼材（５１５Ｃ）
を素材として電解による硬質クロムメッキを厚さ１０μ
ｍ施して試験片を作成した。
を素材として電解による硬質クロムメッキを厚さ１０μ
ｍ施して試験片を作成した。
比較例Ｎａｌ−Ｎｏ、４の試験片を実施例（１）と同じ
方法で摩耗試験をおこない、その結果を第２表に示す。
方法で摩耗試験をおこない、その結果を第２表に示す。
以」二、実施例（１）及び（２）に示した通り、本発明
の合金は耐摩耗性が良好で機械部品、内燃機関等の摩耗
の激しい部材に適用した場合に著しく優れた性能を発揮
する材料として産業上有用な効果がもたらされる。
の合金は耐摩耗性が良好で機械部品、内燃機関等の摩耗
の激しい部材に適用した場合に著しく優れた性能を発揮
する材料として産業上有用な効果がもたらされる。
第１図は本発明の合金で、実施例（１＋ＩＶｋ１．３の
合金の顕微鏡組織写真である。
合金の顕微鏡組織写真である。
Claims (2)
- （１）Ｃｒ８〜２０重量％、Ｂ６〜２０重量％と、Ｃ又
はＡｌ０．０５〜２．５重量％を含み、残部が実質的に
Ｆｅから成る組成の合金を融体から１０＾３℃／ｓｅｃ
以上の冷却速度で急冷凝固した事を特徴とする耐摩耗性
鉄基合金。 - （２）Ｃｒ８〜２０重量％、Ｂ６〜２０重量％と、Ｃ又
はＡｌＡｌ０．０５〜２．５重量％、更にＮｉ、Ｃｏ、
Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏの１種又は２種以上をＮｉ＋Ｃｏ＝１〜
５重量％、Ｎｂ＋Ｗ＋Ｍｏ＝１〜５重量％を含み、残部
が実質的にＦｅから成る組成の合金を融体から１０＾３
℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷凝固した事を特徴とす
る耐摩耗性鉄基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23921385A JPH0625391B2 (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 耐摩耗性鉄基合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23921385A JPH0625391B2 (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 耐摩耗性鉄基合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6299441A true JPS6299441A (ja) | 1987-05-08 |
| JPH0625391B2 JPH0625391B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=17041425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23921385A Expired - Lifetime JPH0625391B2 (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 耐摩耗性鉄基合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625391B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017507251A (ja) * | 2014-01-27 | 2017-03-16 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 鉄系合金の遠心噴霧法 |
| CN109988976A (zh) * | 2018-06-08 | 2019-07-09 | 中南大学 | 一种Al增韧高硬度合金及其铸造与热处理方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109233847B (zh) * | 2018-09-05 | 2021-08-13 | 重庆交通大学 | 软岩边坡土壤防护固化剂 |
-
1985
- 1985-10-24 JP JP23921385A patent/JPH0625391B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017507251A (ja) * | 2014-01-27 | 2017-03-16 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 鉄系合金の遠心噴霧法 |
| CN109988976A (zh) * | 2018-06-08 | 2019-07-09 | 中南大学 | 一种Al增韧高硬度合金及其铸造与热处理方法 |
| CN109988976B (zh) * | 2018-06-08 | 2022-04-01 | 中南大学 | 一种Al增韧高硬度合金及其铸造与热处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0625391B2 (ja) | 1994-04-06 |
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