JPS63317646A - 摺動特性のすぐれたFe基焼結合金 - Google Patents

摺動特性のすぐれたFe基焼結合金

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JPS63317646A
JPS63317646A JP15316287A JP15316287A JPS63317646A JP S63317646 A JPS63317646 A JP S63317646A JP 15316287 A JP15316287 A JP 15316287A JP 15316287 A JP15316287 A JP 15316287A JP S63317646 A JPS63317646 A JP S63317646A
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based sintered
phase
sintered alloy
hard particles
femo
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Teruyoshi Tanase
照義 棚瀬
Hachiro Matsunaga
松永 八郎
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Mitsubishi Metal Corp
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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Vi.. ロータリーコンプレッサー用ペーン
,内tq機関用ロッカーアームチップ、バルブガイドな
どとして用いた場合にすぐれた摺動特性を示し,とぐに
相手部材が比較的軟質材であっても相手攻撃性がきわめ
て低く,かつ自身もすぐれた耐摩耗性を発揮するFe基
焼結合金に関するものである。
〔従来の技術〕
従来,上記のような摺動部材の製造には,特殊鋳鉄や高
速度鋼,あるいは素地にcrやNbなどの炭化物を分散
ざせたFe基焼結合金などが用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし,鋳鉄では摺動特性に優れるものの、耐摩耗性が
不足し,一方,高速度銅や従来のFe基焼結合金では素
地に分散した炭化物が高硬度のため。
相手部材が軟質なものでおると、これを著しく損傷する
という問題点があったっ 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は,上述のような観点力・ら。
従来の摺動部材として用いられている上記材料のもつ問
題点を解決すべく研究を行なった結果,硬質相としてF
θ一MOの金属間化合物相とフェライト相との2相組織
を有するFeMo硬質粒子,さらに必要に応じて実質的
に単相のFeCr硬質粒子をFe基焼結合金マトリック
ス中に分散させると所望の特性が得られるという知見を
得たのである。
すなわち、第2図の倍率: 1000倍の走査型電子顕
微鏡写真には,マトリックス中に分散した1イ14のF
eMo硬質粒子が写されておシ.上記1個のF eMo
硬質粒子の内部は,白い部分のFe − Moの金属間
化合物相と黒い部分のフェライト相の2相Mi域となっ
ていることがわかる。かかる2相組織を有するFeMo
rIJ.質粒子がマトリックス中に分散することによシ
所望の特性が得られるという知見を得たのである。
この発明は.かかる知見にもとづいてなされたものであ
って。
(IJC:0.3〜2%。
MO:2〜20%。
Feおよび不可避不純物:残り。
からなる組成(以一ヒ重量係)を有するFe基焼結合金
のマトリックス中に、 Fe−Moの金属間化合物相とフェライト相との2相組
織を有するFeMo硬質粒子が面積比率で3〜3。
多分散している組織を有する摺動特性のすぐれたFe基
焼結合金。
(2)C:0.3〜2%。
Mo  =  2  〜 20q−一 、Ni, Co
およびCUのうち1柚1たほ2種以上二〇l〜10チ。
Feおよび不可避不純物:残シ。
からなる組成(以上重毎%)を有するFe基焼結合金の
マトリックス中に。
Fe−Moの金属間化合物相と7エウイト相との2相組
織を有するFeMo硬質粒子が面積比率で3〜3。
多分散している組織をイjする指@特性のすぐれたF8
基焼結合金、 (3)C:0.3〜2%。
MO:2〜20%。
Cr:  0.1〜l  O%。
Feおよび不可避不純物:残り。
からなる組成(以上重量%)を有するFe基焼結合金の
マトリックス中に。
Fe −Moの金属間化合物相とフェライト相との2相
組織を有するpeMo i髪質粒子が面積比率で3〜3
0慢、訃よび、実質的に単相のFeCr硬質粒子が面積
比率でO,1〜15%、それぞれ分散している組織を有
する摺動特性のすぐれたFe基Lし占結合金。
(4) C:0.3〜2%。
Mo:2〜20儂。
Cr: O,1〜10 s。
Ni、CoおよびCuのうちl撞または2独以上二〇、
1〜10慢。
Feおよび不CiJ辷不純物:残シ。
からなる組成(以上Affix)を有するFe基焼結合
金のマトリックス中に。
Fe−Moの金属間化合物相とフェライト相との2相組
織を有するFeMo硬質粒子が面積比率で3〜30チ、
および、実質的に単相のFeCr硬質粒子が面積比率で
0.1〜15%、それぞれ分散している組織を有する摺
動特性のすぐれたFe基焼結合金に特徴を有するもので
ある。
つぎに、この発明のFe基焼結合金の成分組成および硬
質粒子の分散割合を上記の如く限定した理由にりいて詳
述する。
(a)  C Cは、マトリックスに固溶して合金強度を高め、さらに
焼入性を高めて合金硬度を高める作用を有するが、その
含有蓋が0.34未満では所望の効果が得られず、一方
、2チを越えて含有させると炭化物形成元素のMoやC
rと反応して多世の炭化物を形成するようになるので相
手攻撃性が増大する。
(b)  M。
MOは、主としてFeMo硬質粒子の成分として添加さ
れ、適度な硬さのFe−Mo硬質相を形成して合金に耐
摩耗性を付与すると共に、一部はマ)Jlラックス固溶
して合金強度を高める作用を有するが。
その含有量が2チ未満では所望の耐摩耗性が得られず、
一方、20%を越えて含有させると硬質粒子の分散量が
多くなりすぎて合金強度が低下する。
(d  FeMo硬質粒子 Fe−Mo金属間化合物相は、ビッカース硬さで700
−1500程度の硬度を有し、耐摩耗性を高める作用を
有するが、Fe−MO金属IHJ化合物相の単相硬質粒
子ではやや相手攻撃性があると共K。
マトリックスとの接合強度がやや低いので、硬質粒子と
の脱落を生じる場合がある。そのため硬質粒子をFe−
Mo金属間化合物相とフェライト相との2相組織とする
とフェライト相が軟質のためと思われるが、これらの問
題が解決され、相手攻撃性が低くかつ耐摩耗性が優れた
合金が得られ、また7エライトとマトリックスとの接合
強度が高いので硬質粒子の脱落も生じない。
FeMo硬質粒子の分散量が面積比率で3%未満では所
望の耐摩耗性が得られず、一方、30%を越えると合金
強度が低下する。
なお、上記Fe−Mo金属間化合物相とフェライト相と
の2相組織を有゛するFeMo硬質粒子は、 mtht
qbで30〜50%のMOを含有するFe−Mo合金の
溶湯を急冷凝固することによって作るのが好ましい−(
d)  N1.Co、Cu これらの成分は、マトリックス中に固溶して合金強度を
品める作用を有するので、必要に応じて添加するが、そ
の含有量がO,l−未満では所望の効果が得られず、一
方、10%を越えて含有させても、その効果が飽和し、
それら成分の含有量が増えるだけである。
(e)  Cr Crは、主としてFeCr硬質粒子の成分として添加さ
れ、硬度は上記FeMo硬質粒子よυ低いが、適度な酸
性雰囲気下では酸化被膜を形成して指動特性を高めたり
1合金に耐食性を与えるなどの作用を有するので、必要
に応じて添加するが、その添加量がO,1%未満では所
望の効果が得られず、一方。
10%を越えて含有させるとFeCr硬質粒子の分散量
が多くなシすぎて合金強度が低下する。
(f)  FeCr硬質粒子 上記のように、 FeCr硬質粒子は、FeMo&W粒
子よりやや低硬反のため、耐摩耗性の向上効果はやや劣
るが、適度な酸化性8同気下では酸化被膜を形成して摺
動特性を高める作用を有するので必要に応じて添加する
が、その添加量が面積比率で0.1チ未満では所望の効
果が得られず、一方、15%を越えると合金の強度が低
下する。
々お、Fe−Cr系では、Fe−Mo系と異なシ、約8
00℃以下でないと化合物を生成しないので、実質的に
単相の組織となる。またFeCr硬質粒子は搗砕粉でも
よいが1重ffi %で20〜5oチ程度のcrを含有
するFe−Cr合金の溶湯を急冷凝固することによって
作るのが好ましい。
この発明の合金は1通常の粉末冶金法によって製造でき
りが、特に高密度を要する場合には、鍛造によって高密
度にしたDh  2% B等の添加によって液相焼結を
行なうこともできる。
Fe基焼結合金のマトリックス中に、Fe−Moの金属
間化合物相とフェライト相との2相組織を有するFeM
o硬質粒子および単相のFeCr硬質粒子を分散させた
組織は、予め上記FeMo硬質粒子およびFθcrN質
粒子を質料子末として製造しておき、これら硬質粒子を
その他の原料粉末に配合して均一に混合し、プレスして
焼結することにょシ得られる。
〔実施例〕
つぎに、この発明を実施例によシ具体的に説明する。
原料粉末として。
水アトマイズ法によシ製造した粒度ニー100メツシユ
の。
Fe −0,51Mo −1%N1合金粉末。
FeFe−4O1の組成を有する金属間化合物イ目とフ
ェライト相の2相I且織を有するFeMo硬質粒子、F
e −301Crの組成の単相組織を有するFeCr(
l!l!質粒子。
純Fe扮、およびFe −1チCr −0,5%Ni合
金粉末。
さらに。
粒度ニー250メツシユのグラファイト粉末。
平均粒径:20μ講のCu粉末。
平均粒径:2μmのNi粉末。
平均粒径:1μ誂のCO粉末、および 粒度ニー100メツシユのFe −50%Moの組成を
有する単相金属間化合物からなるFeMo搗砕粉搗砕上
れぞれ用意し、これら粉末を第1表に示される成分組成
、FeM6およびpecr硬質粒子分散割合となるよう
に配合して混合し、これら混合粉末をブロック状および
リング状凹部な有する金型に装入し、 6 ton/c
R2の圧力でプレス成形した。得られた成形体を5 X
 I Otorrの真空中で、温度:1100〜117
0℃に加熱して焼結した。これら焼結体をさらに800
〜950℃で焼入れし180〜250℃で焼戻し処理を
施して、第1表の本発明焼結合金1〜14および比較焼
結合金1〜6からなるブロックおよびリングを、ブロッ
クは10個づつ合計200個、リングは1個づつ合計2
0個それぞれ成形した。
さらに、比較のために、従来の摺動部材である特殊鋳鉄
(ロックウェルCスケール硬さ:57)および高速度鋼
5KE19(ロックウェルCスケール硬さ二63)から
なるブロックおよびリングも作成した。
作成した上記ブロックおよびリングの寸法は次の通りで
ある。
ブロックの寸法。
たて:10tllX横:10顛X長さ:30fl。
リングの寸法。
外径:40mX内径:20HX幅:15m。
上記本発明焼結合金1〜14および比較焼結合金1〜6
のブロックの密度を測定し%F4認のために表面を研摩
して金属顕微鏡にょ9 FeMoおよびFeCr硬質粒
子の分散割合を測定し、さらに抗折試験も行って、これ
らの結果を第1表に示した。
さらに、上記ブロックおよびリングを用いて耐摩耗性お
よび相手部材に対する攻撃性の試験も行なった。
第1図は、耐摩耗性および相手部材に対する攻撃性を試
験するための方法を示す概略図であり。
lはブロック、2はリング、3は潤滑油である。
(1)  耐摩耗試験。
本発明焼結合金1〜14.比較焼結合金1〜6゜上記特
殊鋳鉄および高速度鋼からなるブロックをそれぞれ!8
1(3)のブロック1の位置に設け、一方。
熱処理したねずみ鋳鉄FC30(ロックウェルCスケー
ル硬さ二60)からなるリング2を第1図のようにブロ
ック1と接するように組合せ、上記ブロックlに荷重:
20kgをかけ、冷凍機油を潤滑油3として供給しなが
ら、摺動速度:3.5m/秒。
試験時間:20時間の条件でリング2を回転せしめ、ブ
ロック1の最大摩耗深さを測定し、これらの測定結果を
第1表に示した。
(2)相手部材に対する攻撃性試験、 ブロック1を共晶黒鉛鋳鉄(ビッカース硬式二150)
で作成し、上記ブロック1と上記本発明焼結合金1〜1
4.比較焼結合金1〜6.特殊鋳鉄および高速度鋼でそ
れぞれ作成したリングを第1図のリング2として第1図
に示されるように組合せ、ブロックlに荷重:40kg
をかけ、冷凍機油の潤滑油3を供給しながらリング2を
指動速度:3.5m/秒、試蜆時間:20時間の条件で
回転せしめ、共晶黒鉛鋳鉄製ブロック1の最大摩耗深さ
を測定した。
これらの測定結果もm1表に示した。
第1表に示された結果から明らかなように、 C:03
〜2%の範囲を外れると抗折力が低下し。
耐摩耗性も低下する。Moが2−未満ではFeMo硬質
粒子分散割合もこの発明の面積比率よシ小さくなり耐摩
耗性も低下する。逆にMOが20%を越えて含有される
と耐摩耗性は向上するが、相手部材に対する攻撃が著し
く、この傾向はCr @有量および単相FeCr硬質粒
子の分散割合がこの発明の範囲を越えている場合にも顕
著に表われているつしたがって、この発明のFe基焼結
合金では、成分組成、Fe −Moの金属間化合物相と
フェライト相との2相也緑を有するFeMo硬質粒子お
よび単相のFeCr硬質粒子が、明細書記載の条件を満
足することにより、密度、抗折力、耐摩耗性に優れ、相
手部材に対する攻撃性の少ないFe基焼結合金が得られ
るのである。
〔発明の効果〕
この発明のFe基焼結合金は、@度および抗折力が高く
、耐摩耗性があシ、同時に相手部材に対する攻撃性が小
さいので、このFe基焼結合金を用いてロータリーコン
プレッサー用ベーン、内燃機関用ロッカーアームチップ
、バルブカイト等の摺動部品をIシシ造すると、上記摺
動部品自身のス!命ばかりでなく、上記摺動部品と接触
する相十田)品の寿命も延長でき、したがって、上記部
品を組込んだ装置の寿命も延長できるというt架上すぐ
れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、耐摩耗試験および相手部材の攻撃性試験を実
施する方法を示す概略図。 第2因は、この発明のFe4炉、結合金のマトリックス
中に存在するFe−Mo金属10」化合’D’を相とフ
ェライト相2相組織をMする1個のFeMO硬買粒子を
示す倍率: 1000倍の走丘型電子顕倣鏡写真である
。 1・・・ブロック、    2・・・リング。 3・・・潤滑油。 温室 茅1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.3〜2%、 Mo:2〜20%、 Feおよび不可避不純物:残り、 からなる組成(以上重量%)を有するFe基焼結合金の
    マトリックス中に、 Fe−Moの金属間化合物とフェライト相との2相組織
    を有するFeMo硬質粒子が、 面積比率で3〜30%、 分散している組織を有することを特徴とする摺動特性の
    すぐれたFe基焼結合金。
  2. (2)C:0.3〜2%、 Mo:2〜20%、 Ni、CoおよびCuのうち1種または2種以上:0.
    1〜10%、 Feおよび不可避不純物:残り、 からなる組成(以上重量%)を有するFe基焼結合金の
    マトリックス中に、 Fe−Moの金属間化合物相とフェライト相との2相組
    織を有するFeMo硬質粒子が、 面積比率で3〜30%、 分散している組織を有することを特徴とする摺動特性の
    すぐれたFe基焼結合金。
  3. (3)C:0.3〜2%、 Mo:2〜20%、 Cr:0.1〜10%、 Feおよび不可避不純物:残り、 からなる組成(以上重量%)を有するFe基焼結合金の
    マトリックス中に、 Fe−Moの金属間化合物相とフェライト相との2相組
    織を有するFeMo硬質粒子が、 面積比率で3〜30%、 および、実質的に単相のFeCr硬質粒子が、面積比率
    で0.1〜15%、 それぞれ分散している組織を有することを特徴とする摺
    動特性のすぐれたFe基焼結合金。
  4. (4)C:0.3〜2%、 Mo:2〜20%、 Cr:0.1〜10%、 Ni、CoおよびCuのうち1種または2種以上:0.
    1〜10%、 Feおよび不可避不純物:残り、 からなる組成(以上重量%)を有するFe基焼結合金の
    マトリックス中に、 Fe−Moの金属間化合物相とフェライト相との2相組
    織を有するFeMo硬質粒子が、 面積比率で3〜30%、 および、実質的に単相のFeCr硬質粒子が、面積比率
    で0.1〜15%、 それぞれ分散している組織を有することを特徴とする摺
    動特性のすぐれたFe基焼結合金。
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JP2016008313A (ja) * 2014-06-23 2016-01-18 山陽特殊製鋼株式会社 アトマイズ法による製造性に優れる高硬度高靭性粉末およびその製造方法

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