JPS63266047A - 耐摩耗性のすぐれた炭化物分散型Ｆｅ基焼結合金 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、相手部材との間に高い潤滑特性が要求され
る摺動部材、例えば液化天燃ガス（ＬＰＧ）を燃料とし
て使用する内燃機関のロッカーアームチップやパルプリ
フター摺動部などとして用いた場合にすぐれた耐摩耗性
を示す炭（ヒ物分散型Ｆｅ基焼結合金（＝関するもので
ある。

〔従来の技術〕

一般（；、ＬＰＧ燃料を用いる内燃機関の摺動部材には
、チル鋳物や、Ｐ成分やＢ成分などを添加して液相焼結
し、もって高密度となし、さらに基地中に（Ｆｅ　、　
Ｃｒ　）　７Ｃ３などの炭１ヒ物を分散させた炭化物分
散型Ｆｅ基焼結合金が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、内燃機関の摺動部材にとって、燃ネ」としてＬ
ＰＧを用いた場合、潤滑状態が悪く、かつ油膜切れを起
し易いことから、その使用条件はきわめて苛酷なものと
なり、上記のチル鋳物は勿論のこと、炭化物分散型Ｆｅ
基焼結合金でも、その炭化物の分散割合は高々３０体積
藁であることと合まって、相手部材との間に金属凝着を
起すようになり、場合によっては深さが０．５　ｗ程度
（二も及ぶスカッフ摩耗が発生したり、相手部材である
カム材を著しく損傷させるなどの問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に燃
料としてＬＰＧを使用する内燃機関の摺動部材として適
した材料を開発すべく研究を行なった結果、重１％で（
以下、成分優は重１ｇ６を示す）、Ｃ：４〜６．５％、
　ｃｒ：ｉｏ　〜４０ｍ、Ｍｏ：２〜２５憾、　　Ｃｏ
　、　Ｎｉのうちの１種または２種＝０．１〜１５慢、 を含有し、さらに必要に応じて、 （ａｌ　　Ｗ　：　０．１〜１０　ｆｙ、（ｂ）　　Ｔ
ｉ　、Ｚｒ　、Ｈｆ　、Ｖ、Ｎｂ　、およびＴａのうち
の１種または２種以上＝０．１〜５憾、 以上Ｃａｌおよび（ｂ）のいずれか、または両方を含有
し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、７１体積
幅以上の炭ｆヒ物が分散した組織、並びに９７壬以上の
理論密度比、 を有する炭化物分散型Ｆｅ基焼結合金は、基地全体が炭
化物によってほとんど埋めつくされ、基地の金属の露出
が少ない組織を有するので、相手部材との間に金属凝着
を起すことがないことから、潤滑状態が悪く、油膜切れ
があっても、スカッフ摩耗の発生がなく、すぐれた耐摩
耗性と低い相手攻撃性を示し、さらに高密度を有し、ボ
アの形成も抑制されることから、ピッチング摩耗も防止
されるようにな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、炭化物の分散割合、および理論密
度比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、一部が基地に固溶して、これを強化するほ
か、残りがＣｒ　、　Ｍｏ　、およびＦｅと複炭化物を
形成して、耐摩耗性および耐凝着性を向上させる作用が
あるが、その含有口が４差未満では、基地中に分散する
炭化物の割合が７１体積壬未満となってしまい、所望の
耐摩耗性および耐凝着性を確保することができず、一方
その含有量が６．５差を越えると、遊離炭素が形成され
るようになって合金強度が低下するようになることから
、その含有量を４〜６．５俤と定めた。

（ｂｌ　　Ｃｒ Ｃｒ成分には、一部が基地に固溶して、これの耐熱性お
よび耐食性を向上させるほか、上記のように相手攻撃性
の低い復炭ｆヒ物を形成し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１０１未満では上記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量が４０′４を
越えると合金強度が低下するよう（＝なることから、そ
の含有量を１０〜４０憾と定めた。

（Ｃ）　　Ｍ。

Ｍｏ酸成分は、一部が基地（二固溶して、これを強化す
るほか、形成された複炭化物の焼結時にお（する粗大化
を抑制する作用があるが、その含有量が２％未満では上
記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が２５
′４を越えると、強度低下をもたらすようになることか
ら、その含有量を２〜２５易と定めた。

（ｄ）　　Ｃｏ　、　Ｎｉ これらの成分（二は、マトリックスに固溶して合金強度
を高める作用があるが、それらの添装置が０．１憾未満
では所望の強度向上効果が得られず、一方１５％を越え
て添加してもその効果が飽和し、高価なｃ０．Ｎｉの添
加歌が増加するのみであるので、それらの添加可な０．
１〜１５％と定めた。

（ｅ）　　Ｗ Ｗ成分には、一部が基地に固溶して、これを強化するほ
か、素地中に分散する複炭化物に固溶して、この炭化物
の硬さを高め、もって耐摩耗性をより一層向上させる作
用があるので、相手部材が硬質材料で構成される場合な
どに必要に応じて含有されるが、その含有量が０．１１
未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その
含有量が１０俤を越えても、上記作用が飽和し、より一
層の耐摩耗性向上効果が得られないことから、その含有
量をＯ１１〜１０憾と定めた。

（ｆｌ　　Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、およびＴａこ
れらの成分には、主としてＦｅ　、　Ｃｒ　、　Ｍｏ　
、およびＣと複炭化物を形成するばかりでなく、自身も
単独で炭化物を形成して合金の硬さを一段と向上させる
作用があるので、特（；高硬度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０．１憾未満では
所望の硬さ向上効果が得られず、一方その含有量が５憾
を越えると、これらの成分の単独炭（ヒ物は相手攻撃性
が高いので、相手部材を著しく摩耗させるようになるこ
とから、その含有量を０．１〜５チと定めた。

＋ｇｌ　　炭化物 この発明の合金は、上記のように基地のほとんどを炭化
物で埋めつくし、もって相手部材との金属凝着の発生を
抑制し、ＬＰＧ燃料使用の内燃機関におけるような苛酷
な条件下での使用に際してもすぐれた耐摩耗性ときわめ
て低い相手攻撃性を示す特性をもつが、その分散割合が
７１体積壬未満では前記特性を確保することができない
ことから、炭化物の分散割合を７１体積多以上と定めた
。なお、この発明の合金は炭化物だ（すで、すなわちＺ
ｏ。

体積斉の炭化物で構成されてもよいことは勿論であり、
かつこの炭化物の分散割合は成分組成や熱処理によって
自由に調整することができるものである。

（ｈ）　　理論密度比 上記のように炭化物の分散割合が７１体積多以上になる
と、合金強度の低下は避けられず、この傾向は理論密度
比が９７俤未満になると一層助長されるようになって、
破壊やピッチング摩耗が発生し易くなることから、合金
の理論密度比を９７俤以上と定めた。

〔実施例〕

つぎに、この発明のＦｅ基焼結合金を実施例により具体
的に説明する。

原料粉末として、いずれも平均粒径：１０μｍを有する
Ｆｅ粉末、Ｆｅ−３０％Ｃｒ　−８１Ｍｏ−３１Ｃｏ　
−〇、５壬Ｃ合金粉末、およびＦｅ−５５壬Ｃｒ合金粉
末。

同じ＜　６ｐｍを有するＦｅ−１５１Ｃｒ　−、１５１
Ｍｏ　−５ｍＮ＋−４壬ｃ合金粉末およびＦｅ　−１０
％Ｃｒ　−５優Ｍｏ　−５’４　Ｗ　−１１Ｎｂ　−３
％Ｃ合金粉末、同２ｐｍを有するＭｏ粉末、Ｗ粉末、Ｃ
ｏ粉末およびＮｉ粉末。

同１．５７１　ｍを有するＴｉＣ粉末、　ＺｒＣ粉末、
　ＨｆＣ粉末、ＶＣ粉末、　ＮｂＣ粉末、およびＴａＣ
粉末、さらに−３５０メツシユの黒鉛粉末を用意し、こ
れら原料粉末をそれぞれ第１表（二示される配合組成に
なるように配合し、通常の条件で混合した後、５〜７　
ｔｏｎ　／　ｃｒ＆の圧力でプレス成形し、ついで５×
１０″″２ｔＯｒｒノ真空中、１１００〜１２００℃の
範囲内の所定温度に１時間保持の条件で焼結し、さらに
１０００〜・６００℃の範囲内を３〜５時間かＣすて徐
冷して析出処理を行なうことによって、実質的に配合組
成と同一の成分組成をもち、かつ第１表に示される炭１
ヒ物分散割合および理論密度比の本発明Ｆｅ基焼結合金
１〜１４および比較Ｆｅ基焼結合金１〜４をそれぞれ製
造した。

なお、比較Ｆｅ基焼結合金１は、Ｃｏ　、　Ｎｉを含有
せず、また比較Ｆｅ基焼結合金２〜４は、いずれも成分
ａ有量、炭ｆヒ物分散割合、および理論密度比のうちの
いずれかの条件（第１表に※印を付した条件）がこの発
明の範囲から外れたものである。

ついで、この結果得られた本発明Ｆｅ基焼結合金１〜１
４および比較Ｆｅ基焼結合金１〜４を、Ｍ製ロッカーア
ーム摺動面に、ダイカスト時に鋳包み取、寸け、 燃料：ＬＰＧ。

エンジン回転数：　ｓ　ｏ　ｏ　ｒ、ｐ、ｍ。

カム材（相手部材）：チル鋳物、 潤滑油：油温８０℃の劣化油、 運転時間：４００時間、 ロッカーアーム負荷：通常の１．５倍、の条件で摩耗試
験を行ない、最大摩耗深さを測定した。これらの結果を
第１表に示した。　なお、第１表には相手部材であるカ
ム材の最大摩耗深さも示した。

〔発明の効果〕

第１表に示された結果から、本発明Ｆｅ基焼結合金１〜
１４は、これを潤滑状態が悪く、油膜が切れ易いＬＰＧ
燃利便利使用件でかつ高負荷の条件で使用しても、スカ
ップ摩耗やピッチング摩耗の発生がなく、すぐれた耐摩
耗性を示し、かつ相手部材の摩耗も低く、相手攻撃性の
きわめて低いものであるのに対して、比較Ｆｅ基焼結合
金１〜４に見られるように構成成分のうちのいずれの成
分含有量でもこの発明の範囲から低い方に外れるように
なって、耐ピツチング性や耐摩耗性が低下し、相手攻撃
性が増すようになり、このことは理論密度比が低下する
と一段と加速されるようになることが明らかである。

上述のように、この発明のＦｅ基焼結合金は、すぐれた
耐摩耗性と著しく低い相手攻撃性を有し、例えばＬＰＧ
燃料使用の内燃機関のロッカーアームチップやバルブリ
フター摺動部などの高い潤滑特性が要求される摺動部材
として用いた場合に、長期に亘ってすぐれた性能を発揮
するのである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：４〜６．５％、Ｃｒ：１０〜４０％、Ｍｏ：
   ２〜２５％、Ｃｏ、Ｎｉのうち１種または２種：０．１
   〜１５％、 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％）、 ７１体積％以上の割合で炭化物が分散した組織、並びに
   ９７％以上の理論密度比、 を有することを特徴とする耐摩耗性のすぐれた炭化物分
   散型Ｆｅ基焼結合金。
2. （２）Ｃ：４〜６．５％、Ｃｒ：１０〜４０％、Ｍｏ：
   ２〜２５％、Ｃｏ、Ｎｉのうち１種または２種：０．１
   〜１５％、 を含有し、さらに、 Ｗ：０．１〜１０％、 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％）、 ７１体積％以上の割合で炭化物が分散した組織、並びに
   ９７％以上の理論密度比、 を有することを特徴とする耐摩耗性のすぐれた炭化物分
   散型Ｆｅ基焼結合金。
3. （３）Ｃ：４〜６．５％、Ｃｒ：１０〜４０％、Ｍｏ：
   ２〜２５％、Ｃｏ、Ｎｉのうちの１種または２種：０．
   １〜１５％、 を含有し、さらに、 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、ＮｂおよびＴａのうちの１種ま
   たは２種以上：０．１〜５％、 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％） ７１体積％以上の割合で炭化物が分散した組織、並びに
   ９７％以上の理論密度比 を有することを特徴とする耐摩耗性のすぐれた炭化物分
   散型Ｆｅ基焼結合金。
4. （４）Ｃ：４〜６．５％、Ｃｒ：１０〜４０％、Ｍｏ：
   ２〜２５％、Ｃｏ、Ｎｉのうち１種または２種：０．１
   〜１５％、 を含有し、さらに、 Ｗ：０．１〜１０％と Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、およびＴａのうちの１種
   または２種以上：０．１〜５％、 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％）、 ７１体積％以上の割合で炭化物が分散した組織、並びに
   ９７％以上の理論密度比、 を有することを特徴とする耐摩耗性のすぐれた炭化物分
   散型Ｆｅ基焼結合金。