JPS6365051A - 耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの動弁系の構成部品等を形成するに
用いられる耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法
に関する。

（従来の技術） エンジンにおけるロッカーアーム等の耐摩耗性が要求さ
れる可動部品を形成するに用いられる金属材料として、
例えば、特開昭５９−８３７０４号公報にも記載されて
いる如く、炭素、ホウ素、モリブデン及び燐等が含まれ
た鉄系合金粉末が用いられ、それが成彩されて形成され
る圧粉体が焼結されることにより得られて、その母地組
織中にホウ素。

モリブデン及び燐等の炭化物及び複合炭化物が生成され
ることによって耐摩耗性の向上が図られた鉄系焼結合金
が知られている。

このような鉄系焼結合金の原料となる炭素及び燐を含有
した鉄系共晶合金粉末は、一般に、得るべき鉄系焼結合
金の性質に応じて適切な相互比率をもって配合された複
数の金属元素の夫々を溶融させる工程、溶融した金属元
素を凝固させて合金体を得る工程、及び、合金体をスタ
ンプ・ミル等を用いて粉砕する工程等を経て製造される
。斯かる合金粉末の製造過程において、溶融金属が凝固
せしめられて形成される合金体は、通常、その凝固の初
期に発生する固相及び液相の夫々の界面部における各相
の溶質濃度の相違に起因して、凝固した金属体の内部組
織が部分的に不均一となる状態、部ち、偏析を生じるも
のとなる。そして、偏析を生じた合金体が粉砕されて合
金粉末とされ、その合金粉末が加圧成形されて形成され
た圧粉体が焼結されるとき、偏析を伴う内部組織を有し
た合金粉末中の低融点部分が優先的に溶解することによ
り液相成分が生じ、斯かる液相成分が焼結合金の結晶粒
界に充填される。それにより、結晶粒子が表面張力によ
って相互に引き付けられ、気孔等の発生が抑制された状
態で結晶粒子間の結合が行われて、耐摩耗性に優れた鉄
系焼結合金が得られることになる。

しかしながら、鉄系焼結合金の原料となる炭素及び燐を
含有した鉄系共晶合金粉末を得るにあたって、上述の如
くの、混合された複数の金属元素を溶融させる工程、溶
融金属を凝固させて合金体を得る工程、及び、溶融金属
が凝固せしめられて得られた合金体を粉砕する工程を伴
う製法が採られる場合には、鉄系共晶合金粉末の製造コ
ストが嵩むことになるという問題がある。

これに対し、鉄系焼結合金の原料となる炭素及び燐を含
有した鉄系共晶合金粉末を得るに際し、その製造コスト
の低減が図られる製法として、混合された複数の金属元
素が溶融して成る溶融金属から直接的に炭素及び燐を含
有した鉄系共晶合金粉末を得ることができる噴霧法（ア
トマイズ法）が知られている。この噴霧法によれば、溶
融金属が細孔より噴出せしめられ、噴出する溶融金属が
、圧縮ガスあるいは水流ジェット等が吹き付けられるこ
とにより飛散せしめられるとともに急冷凝固せしめられ
るものとされ、その結果、低減された製造コストのもと
に、鉄系焼結合金の原料となる炭素及び燐を含有した鉄
系共晶合金粉末が得られることになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の噴霧法が用いられて溶融金属から
直接的に炭素及び燐を含有した鉄系共晶合金粉末が製造
される場合には、飛散状態とされた溶融金属が急冷凝固
されて得られる炭素及び燐を含有した鉄系共晶合金粉末
は、その内部組織が、偏析を殆ど伴わず、均一化されて
安定な状態をとるものとされるので、斯かる噴霧法によ
って製造された炭素及び燐を含有した鉄系共晶合金粉末
が成形されて得られる圧粉体の焼結時においては、偏析
を伴う内部組織を有した合金粉末の低融点部分での溶解
に起因する液相成分が充分に生成されず、従って、焼結
により得られる鉄系焼結合金が、多数の気孔が形成され
た、比較的低い硬度を呈するものとなってしまう虞があ
る。

このため、噴霧法によって得られた炭素及び燐を含有し
た鉄系共晶合金粉末の圧粉体を焼結するに際して、焼結
温度を高くすることにより液相成分の発生を促進させる
ことが考えられるが、斯かる場合には、鉄系焼結合金の
母地組織中に生成される炭化物の周囲等に、一般に硬度
は高いが脆いものとなる燐化合物が晶出してしまう問題
を生じる。燐化合物が晶出した鉄系焼結合金は、それが
摺動摩擦面を有する部材の形成に用いられる場合には、
その部品の摺動摩擦面に当接する他の部材の磨滅摩耗の
程度が大とされるという不都合を伴うものとなる。

斯かる点に鑑み、本発明は、製造コストの低減が図られ
る噴霧法等が採られ、溶融金属が急冷凝固されることに
より得られた炭素及び燐を含有した鉄系共晶合金粉末を
用いて、焼結時に適度な液相成分が生成されるとともに
燐化合物の晶出が抑制され、その結果、耐摩耗性が大で
、しかも、それにより摺動部材が形成されるとき、その
摺動部材に当接する他の部材の耐摩耗性を著しく損なう
ことかないものとなる鉄系焼結合金を得ることができる
、耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく、本発明に係る耐摩耗性に優れ
た鉄系焼結合金部材の製造法は、燐を２゜０〜３．０重
量％、炭素を４．０重量％を越えない比率をもって含む
とともに、８．０〜１１．０重量％のモリブデン、０．
５〜３．０重量％のホウ素のうちの少なくとも１種を含
み、溶融混合物が急冷凝固せしめられて得られたＦｅ−
Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末と、黒鉛と、１１〜１４重量％
のクロムを含む鉄系合金粉末とを含有し、黒鉛が共晶合
金粉末に含まれる炭素との合計がその共晶合金粉末との
総和に対して５〜８重景重量なるようにされ、また、１
１〜１４重量％のクロムを含む鉄系合金粉末が全体の３
０〜７０重量％の比率を占めるものとされた混合合金粉
末を用意する工程と、この混合合金粉末を成形して所定
形状の圧粉体を得る工程と、圧粉体を焼結してその母地
ＭＬｖａ中に複合炭化物が生成された鉄系焼結合金を得
る工程とを含むものとされる。

そして、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末は、望ましくは
、鉄、燐及び炭素以外の成分として、鉄。

燐及び炭素と共に共晶成分を形成する８、０〜１１゜０
重量％のモリブデン、０．５〜３．０重量％のホウ素の
うちの少なくとも１種に加えて、２．５〜５．０重量％
のクロムを含むものとされる。

（作　用） 上述の如くの、本発明に係る耐摩耗性に優れた鉄系焼結
合金部材の製造法においては、混合された複数の金属元
素が溶融されて成る溶融混合物が急冷凝固されることに
よって得られたＦｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末と黒鉛と
鉄系合金粉末とが混合された混合合金粉末が用意される
が、その際、共晶合金粉末が、燐を２．０〜３．０重量
％、炭素を４．０重量％を越えない比率をもって含むと
ともに８．０〜１１．０重量％のモリブデン、０．５〜
３．０重量％のホウ素のうちの少なくとも１種を含むも
のとされ、また、黒鉛が共晶合金粉末に含まれる炭素と
の合計がその共晶合金粉末との総和に対して５〜８重量
％となるように加えられるものとされ、さらに、鉄系合
金粉末が１１〜１４重景％の重量ムを含ε・ものとされ
るとともに全体の３０〜７０重量％の比率を占めるもの
とされる。そして、斯かる混合合金粉末が成形されて得
られた圧粉体が焼結されるが、その際、上述の如くに共
晶合金粉末に加えられた黒鉛及び１１〜１４重量％のク
ロムを含む鉄系合金粉末の作用により、圧粉体の焼結時
に適度な液相成分が生成され、その焼結の結果得られる
鉄系焼結合金は、その母地組織中に適切な複合炭化物が
生成されたものとなる。従って、得られる鉄系焼結合金
は、優れた耐摩耗性を呈するものとなり、しかも、その
原料とされる混合合金粉末を、混合された複数の金属元
素が溶融されて成る溶融混合物が急冷凝固されることに
より製造されたＦｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末を用いて
得るので、鉄系焼結合金の製造コストが低減されること
になる。

（実施例） 以下、本発明に係る耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材
の製造法の一例に従って鉄系焼結合金部材を得る、一連
の工程について述べる。

先ず、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末として、Ｆｅ−Ｍ
ｏ−Ｃｒ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末を用いることとし、
４．０重量％を越えない比率をもって炭素（Ｃ）を含み
、さらに、クロム（Ｃｒ）を２．５〜５．０重量％、モ
リブデン（ＭＯ）を８．０〜１１．０重量％、及び、燐
（Ｐ）を２．０〜３．０重量％含むとともに残部が鉄（
Ｆｅ）とされた、噴霧法が採られて飛散せしめられた溶
融混合物が急冷凝固せしめられることにより得られて、
粉末粒度を１５０メツシユ以下とする、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃ
ｒ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末を用意する。

斯かるＦ　ｅ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末は
、具体的には、例えば、下記の表−１に示される如くの
成分組成を有するＸ＋　、Ｘｔ　、Ｘｓ及びＸ４の如く
のものとされる。

表−１ 次に、上述の如くにして用意したＦｅ−Ｍｏ−（ｒ−Ｐ
−Ｃ系の共晶合金粉末に粉末粒径が１０μ以下の黒鉛粉
末を添加し、共晶合金粉末に含まれるＣと黒鉛粉末との
合計が共晶合金粉末と黒鉛粉末との総和に対して５〜８
重量％となるようにして、黒鉛含有共晶合金粉末を得る
。

下記の表−２は、上述の表−１に示される４種の共晶合
金粉末Ｘｌ、Ｘ１．Ｘ、及びＸ４に対し、夫々、１．３
８重量％、７．３重量％、４．９重量％及び２．２重量
％の黒鉛粉末を添加して、４種類の黒鉛含有共晶合金粉
末Ｙ、、Ｙオ、Ｙ、及びＹ４を得た場合を示す。

表−２ 続いて、黒鉛含有共晶合金粉末に、Ｃｒが１２重量％で
Ｆｅが残部とされた成分組成を有し、粉末粒度が１５０
メツシユ以下とされたＦｅ−Ｃｒ系合金粉末を、３０〜
７０重量％の配分比率を占めるものとなるように配合し
て混合合金粉末を得る。

そして、斯かる混合合金粉末に、バインダとしテハラフ
ィン１．５重量％もしくはステアリン酸亜鉛２．０重量
％を添加し、５．５〜６．０Ｌｏｎ／ｃｆｆｌの圧力を
加えて、所定形状の圧粉体を形成する。

下記の表−３は、上述の表−２に示される４種の黒鉛含
有共晶合金粉末Ｙ＋　、Ｙｚ　、Ｙ３及びＹ４に対し、
Ｃｒが１２重量％でＦｅが残部とされた成分組成を有す
るＦｅ−Ｃｒ系合金粉末を、夫々、５５重量％、６０重
量％、　５０重量％及び５０重量％の配分比率を占める
ものとなるように配合して得られた混合合金粉末を用い
て、チップ形状とされた４種類の圧粉体Ｚ１．Ｚｚ　、
Ｚａ及びＺ４を得た場合を示す。

表−３ このようにして形成された、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃｒ−ｐ−ｃ
系の共晶合金粉末と黒鉛粉末とＦｅ−Ｃｒ系の合金粉末
とが混合されて得られた混合合金粉末が加圧成形されて
形成された圧粉体に対し、６００℃の水素ガス（Ｈ２）
雰囲気中において予備焼結を行う、さらに、得られた予
備焼結体に対し、真空炉中において１０６０〜１１００
℃の焼結温度をもっての加熱焼結状態を２０〜３０分間
保持した後、９００℃まで降温して３０分間保持するこ
とにより、焼結体を得る。続いて、得られた焼結体に対
し、窒素ガス（Ｎ、）による焼入れ処理を施した後、真
空炉中で５５０〜５６０℃の温度のもとに１００分間保
持して焼戻し処理を行う。

以上の工程により、鉄系焼結合金が得られる。

上述の表−３に示される４種の圧粉体Ｚ＋、Ｚ８、Ｚ、
及びＺ４の夫々に、上述の如くの焼結、焼入れ処理及び
焼戻し処理がなされて得られた、チップ形状とされた４
種の鉄系焼結合金Ｔｔ、Ｔ２、Ｔ、及びＴ４は、夫々、
Ｈ＊ｃ＝５６．　Ｈ＊ｃ＝５５゜Ｈ＊ｃ”５８及びＨ＋
ｔｃ”５７の硬度を有する、耐摩耗性に優れたものとな
った。

これら鉄系焼結合金Ｔ、〜Ｔ４のうちの、圧粉体Ｚ、及
び２１に基づいて得られた鉄系焼結合金Ｔ、及びＴ２に
おける内部金属組織が、夫々、第１図及び第２図に顕微
鏡写真をもって示されている。第１図及び第２図の写真
の夫々において、黒色部分はマルテンサイトの母地組織
であり、各母地組織中に略均−に点在する白色部分が、
母地組織中に生成されたＣｒの炭化物あるいはＣｒ及び
Ｍｏの複合炭化物である。

次に、上述された本発明に係る製造法の一例により得ら
れた鉄系焼結合金と、本発明に係る製造法とは別の製造
法により得られた鉄系焼結合金である比較例との比較結
果について述べる。この比較は、上述の圧粉体Ｚ、〜Ｚ
４に基づいて得られた４種の鉄系焼結合金Ｔ、〜Ｔ４と
３種の比較例Ｔ、、Ｔ、及びＴ７との間でなされた。

まず、比較例Ｔ、の形成について述べるに、Ｃが４．１
６重量％、Ｐが３．１８重量％、Ｃｒが４．８５重量％
、ＭＯが１０．１重量％、Ｆｅが残部の組成を有し、噴
霧法に従って得られた、粉末粒度が１５０メツシユ以下
とされた共晶合金粉末と、Ｃｒが１２．５重量％、Ｆｅ
が残部の組成を有し、粉末粒度が１５０メツシユ以下と
されたＦｅ−Ｃｒ系の合金粉末とを４５　：　５５０重
量比で混合した混合合金粉末を得、その混合合金粉末に
、２重量％のステアリン酸亜鉛を添加した後、５．５ｔ
ｏｎ／−の圧力をもって成形してチップ形状の圧粉体を
得た。そして、この圧粉体に対し、６００℃の水素ガス
雰囲気中で予備焼結を行い、さらに、真空炉中において
１１１０℃まで加熱して２０分間保持した後、９００℃
まで降温して３０分間保持した。その後、Ｎ８ガスによ
る焼入れ処理を施し、さらに、真空炉中で５６０℃の温
度のもとに１００分間保持して焼戻し処理を施して、チ
ップ形状とされた比較例Ｔ、を得た。

この比較例Ｔｓの内部金属組織を、第３図において顕微
鏡写真をもって示す、第３図に示される金属組織におい
ては、母地組織（黒色部分）、Ｃｒの炭化物あるいはＣ
ｒ及びＭｏの複合炭化物（白色部分）の他に、Ｃｒの炭
化物あるいはＣｒ及びＭｏの複合炭化物の周囲にネット
状の燐化合物（灰色部分）が形成されている。この比較
例ｒｓの硬度はＨ＊ｃ＝５６であった。

次に、比較例Ｔｈの形成について述べるに、Ｃが３．１
重量％、Ｐが２．２８重量％、Ｃｒが５．５重量％、Ｍ
ｏが１２重量％、Ｆｅが残部の組成を有し、噴霧法に従
って得られた、粉末粒度が１５０メツシユ以下とされた
共晶合金粉末に黒鉛粉末が０．９重量％添加され、共晶
合金粉末に含まれるＣと黒鉛粉末との合計が共晶合金粉
末と黒鉛粉末との総和に対して４重量％となる黒鉛含有
共晶合金粉末と、Ｃｒが１３．５重量％、Ｆｅが残部の
組成を有し、粉末粒度が１５０メソシユ以下とされたＦ
ｅ−Ｃｒ系の合金粉末とを５０　：　５０の重量比で混
合した混合合金粉末を得、その混合合金粉末に、２重量
％のステアリン酸亜鉛を添加した後、５．５ｔｏｎ／ｃ
ｄの圧力をもって成形してチップ形状の圧粉体を得た。

そして、この圧粉体に対し、６００℃の水素ガス雰囲気
中で予備焼結を行い、さらに、真空炉中において１０７
０℃まで加熱して２０分間保持した後、９００℃まで降
温して３０分間保持した。その後、Ｎ２ガスによる焼入
れ処理を施し、さらに、真空炉中で５６０℃の温度のも
とに１００分間保持して焼戻し処理を施して、チップ形
状とされた比較例Ｔ、を得た。

この比較例Ｔ、の内部金属組織を、第４図において顕微
鏡写真をもって示す。第４図の写真に示される金属組織
においては、第１図及び第２図の写真の夫々に示される
金属組織に比して、母地組ｖａ（黒色部分）中にＣｒの
炭化物あるいはＣｒ及びＭｏの複合炭化物（白色部分）
が充分に生成されていない、この比較例Ｔ、の硬度はＨ
！ＩＣ＝４９であった。

さらに、比較例Ｔ、は、Ｃが２．１重量％、Ｃｒが１１
．０重量％、Ｍｏが０．７重量％、ニオブ（Ｎｂ）が０
．１！ｆｆｉ％、Ｆｅが残部の組成を有するチップ形状
とされた圧粉体を、１０９０℃の温度で焼結して得た。

そして、上述の比較のため、所定のチップ形状をもって
得た本発明に係る製造法の一例により形成された４種の
鉄系焼結合金Ｔ、〜Ｔ４及び３種の比較例Ｔ、〜Ｔ、の
夫々を、アルミニュウム・ダイカストによって鋳ぐるん
で、第５図に示される如く、鉄系焼結合金Ｔ、〜Ｔ４及
び比較例ＴＳ〜Ｔ７の夫々で形成された摺動面部２Ｔ＋
　〜２Ｔ７を有する７本のロッカーアーム４を得た。そ
して、各ロッカーアーム４の摺動面部２Ｔ、〜２Ｔ？と
それらに対応するカムシャフト６のカムノーズ部８ＴＩ
〜８Ｔ？とを夫々摺接させ、夫々のロッカーアーム４に
ついて、スプリング１０のセント荷重を３３．３ｋｇと
し、同一の潤滑油（潤滑油温度５０℃）による潤滑のも
とに、エンジンを２０００ｒｐ＋ｍの回転数で２００時
間連続運転した。

なお、カムシャフト６は、Ｃが３．０重量％、珪素（Ｓ
ｔ）が１．５重量％、ＭＯが０．６重量％、Ｃｒが０．
０８重量％、Ｆｅが残部の組成を有した合金鋳鉄により
形成され、カムノーズ部８がチル化されたものが用いら
れた。

第６図Ａ及びＢは比較結果を示し、第６図Ａは、鉄系焼
結合金Ｔ１〜Ｔ４及び比較例Ｔ、〜Ｔ、で夫々形成され
た摺動面部２　Ｔ　＋〜２Ｔ？の各々の摩耗量を、その
表面の後退距離（μ）であられしており、また、第６図
Ｂは、鉄系焼結合金Ｔ、〜Ｔ４及び比較例Ｔ、〜Ｔ７で
形成された摺動面部２Ｔ＋　〜２Ｔ？に夫々当接するカ
ムノーズ部８　Ｔ　＋〜８　Ｔ　’ｌの各々の摩耗量を
、その表面の後退距離（μ）であられしている。

第６図Ａかられかる如く、比較例Ｔ、〜Ｔ、で形成され
た摺動面部２　Ｔ　ｓ〜２Ｔ？の摩耗量が、夫々、１０
μ、３６μ及び１６μであるのに対し、鉄系焼結合金Ｔ
、−Ｔ、で形成された摺動面部２　Ｔ　＋〜２Ｔ、にお
ける摩耗量は１０μ未満である。斯かる結果より、鉄系
焼結合金Ｔ　Ｉ”’　Ｔ　４の夫々が、優れた耐摩耗性
を有していることが認められる。

また、第６図Ｂかられかる如（、比較例Ｔ、〜Ｔ７で形
成された摺動面部２Ｔｓ〜２’ｒｔに夫々当接するカム
ノーズ部８　Ｔ　ｓ〜８Ｔ？の摩耗量が、夫々、９０μ
、１３５μ及び４０μと大であるのに対し、鉄系焼結合
金Ｔ、−Ｔ、で形成された摺動面部２Ｔ、〜２Ｔ４に夫
々当接するカムノーズ部８Ｔｓ〜８Ｔｙの摩耗量は２５
μ未満である。斯かる結果より、鉄系焼結合金Ｔ　＋　
”　Ｔ　ａの夫々が、それにより摺動部材が形成される
とき、その摺動部材に当接する他の部材の耐摩耗性を著
しく損なうことがないものとされていることが認められ
る。

前述の如くの本発明に係る耐摩耗性に優れた鉄系焼結合
金部材の製造法の一例において、Ｆｅ−Ｍ　ｏ　−Ｃｒ
　−Ｐ　−Ｃ系の共晶合金粉末が、Ｃを４゜０重量％を
越えない比率をもって含有し、さらに、Ｃｒを２．５〜
５．０重量％、Ｍｏを８．０〜１１．０重量％、Ｐを２
．０〜３．０重量％、夫々含有するものとされるのは、
以下の理由に基づく。

先ず、Ｃは、焼結時にＣｒ、Ｍｏ及びＦｅと結合して炭
化物を形成することにより、鉄系焼結合金の母地組織の
強化に寄与するものとなるが、噴霧法によって共晶合金
粉末が得られる以前の溶融合金状態においてはその成分
管理が困難であるので、４．０重量％以下が適当である
。Ｃｒは、鉄系焼結合金の母地組織中に固溶して母地組
織の強化に寄与するものとなる硬質相を形成するととも
に、焼結時にＣと結合して炭化物を形成することにより
、鉄系焼結合金の耐摩耗性の向上に寄与するものとなる
。このような事柄を踏まえてＣｒの含有量を規定する実
験を行った結果、Ｃｒの含有量が２．５重量％未満では
、母地Ｍｉ織に充分な硬質相を形成することができず、
また、Ｃｒの含有量が５．０重量％を超える場合には、
コストの上昇に見合うだけの効果が得られないことがｉ
ｌｌ　ｉＥされた。従って、Ｃｒの含有量は２．５〜５
．０重量％の範囲とされる。

Ｍｏは、鉄系焼結合金の母地組織の強化に寄与するもの
となる硬質相を形成するとともに、焼結時にＦｅ、Ｐ及
びＣと結合することにより、鉄系焼結合金の融点を下げ
て液相成分の生成を促進する役目を果たす。このような
事柄を踏まえてＭ。

の含有量を規定する実験を行った結果、Ｍｏの含有量が
８．０重量％未満では、鉄系焼結合金の融点を降下させ
るに充分な効果が得られず、また、ＭＯの含有量が１１
．０重量％を越える場合には、焼結時に生成する液相量
が過多となって鉄系焼結合金の靭性が低下することが確
認された。従って、ＭＯの含有量は８，０〜１１．０重
量％の範囲とされる。

Ｐは、焼結時にＦｅ、Ｍｏ及びＣと結合して燐共晶を形
成し、鉄系焼結合金の耐摩耗性を向上させるとともに、
鉄系焼結合金の融点を下げて液相成分の生成を促進する
役目を果たす。このような事柄を踏まえてＣｒの含有量
を規定する実験を行った結果、Ｐの含有量が２．０重量
％未満では、焼結合金の融点を降下させるに充分な効果
が得られ。

ず、また、Ｐの含有量が３．０重量％を越える場合には
、鉄系焼結合金の母地組織中の炭化物の周囲等に燐共晶
がネット状に晶出することにより鉄系焼結合金の靭性が
低下することが確認された。従って、Ｐの含有量は２．
０〜３．０重量％の範囲とされる。

また、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末に対
する黒鉛粉末の添加量が、共晶合金粉末に含まれた炭素
と黒鉛粉末との合計が共晶合金粉末と黒鉛粉末との総和
に対して５〜８重量％の範囲内になるように設定されて
いるのは、以下の理由による。

即ち、黒鉛粉末と共晶合金粉末に含まれた炭素との合計
が５重量％未満では、焼結時に生成される液相成分が不
足して鉄系焼結合金の内部に多数の気孔が形成されると
ともに、鉄系焼結合金の内部に生成される炭化物の量が
不足して焼結合金の硬度が低下し、また、黒鉛粉末と共
晶合金粉末に含まれた炭素との合計が８重量％を越える
場合には、鉄系焼結合金の母地組織中に晶出する炭化物
あるいは複合炭化物が粗大化することによって母地組織
の靭性が低下することが確認された。従って、共晶合金
粉末に含まれた炭素と黒鉛との合計は、５〜８重量％の
範囲とされる。また、黒鉛粉末の平均粒径が１０μを越
える場合には、鉄系焼結合金内部に形成される気孔が粗
大化するため、黒鉛粉末の平均粒系は１０μ以下である
ことが望ましい。

さらに、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末、
黒鉛粉末及びＦｅ−Ｃｒ系の合金粉末から成る混合合金
粉末において、Ｆｅ−Ｃｒ系の合金粉末が、Ｃｒが１１
〜１４重量％、Ｆｅが残部の組成を有すものとされ、ま
た、その配合比率が３０〜７０重量％に設定されている
のは、以下の理由による。

即ち、混合合金粉末におけるＦｅ−Ｃｒ系の合金粉末の
含有量が３０重量％未満である場合には、混合合金粉末
から形成される圧粉体の焼結時における固相分が不足す
ることに伴って、液相成分が相対的に過多となり、鉄系
焼結合金が所望の形状を保持することが困難となり、ま
た、混合合金粉末におけるＦｅ−Ｃｒ系の合金粉末の含
有量が７０重量％を超える場合には、圧粉体の焼結時に
おいて液相成分の不足を来し、適正な液相焼結が行えな
くなることが確認された。従って、混合合金粉末におけ
るＦｅ−Ｃｒ系の合金粉末の含有量は、３０〜７０重量
％の範囲とされる。なお、Ｆ　ｅ　−Ｍ　。

−Ｃｒ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末、及び、Ｆｅ−Ｃｒ系
の合金粉末の粉末粒度は、鉄系焼結合金の内部における
気孔率を低減すべく、夫々、１５０メツシユ以下である
ことが望ましい。

なお、上述の例においては、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金
粉末が、Ｆｅ、Ｐ及びＣ以外の成分元素として、ＭＯ及
びＣｒを含有するものとされているが、本発明に係る耐
摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法に用いられる
Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末は、Ｆｅ、Ｐ及びＣ以外
の成分元素として、８．０〜１１．０重量％のＭｏ、０
．５〜３．０重量％のホウ素（Ｂ）のうちの少なくとも
１種を含有するもの、さらには、それに加えて、２．５
〜５．０重量％のＣｒを含むものとされるのが望ましい
。

Ｂを含有するものとされる場合には、Ｂは、焼結時にＦ
ｅ及びＣと結合してマトリックスに硬質相を形成すると
ともに、鉄系焼結合金の融点を下げる役目を果たす。そ
して、Ｂの配合量が０．５重量％未満では、Ｆｅ及びＣ
との結合による硬質相が充分に形成されず、また、Ｂの
配合量が３．０重量％を越える場合には、焼結時に生成
する液相量が過多となって結晶が粗大化することにより
、鉄系焼結合金部材の靭性が低下する。従って、共晶合
金粉末におけるＢの配合量は０．５〜３．０重量％の範
囲とされるのが良い。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る耐摩耗性に
優れた鉄系焼結合金部材の製造法によれば、混合された
複数の金属元素が溶融されて成る溶融混合物が急冷凝固
されることによって得られたＦｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金
粉末が用いられ、それに黒鉛と鉄系合金粉末とが混合さ
れて得られる混合合金粉末が成形されて得られる圧粉体
が焼結されることにより、その母地組織中に適切な複合
炭化物が生成されたものとなる鉄系焼結合金が得られる
。従って、その原料として、製造コストの低減が図られ
る、例えば、噴霧法により製造されるＦｅ−Ｐ−Ｃ系の
共晶合金粉末を用いて、充分な硬度を有し、耐摩耗性に
優れた鉄系焼結合金を得ることができることになる。

しかも、本発明に係る耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部
材の製造法により得られる鉄系焼結合金は、それにより
摺動部材が形成されるとき、その摺動部材に当接する他
の部材の耐摩耗性を著しく損なうことがないものとなる
利点を有するものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、夫々、本発明に係る耐摩耗性に優
れた鉄系焼結合金部材の製造法の一例によって得られた
鉄系焼結合金の内部金属組織を示す顕微鏡写真、第３図
及び第４図は、夫々、本発明に係る耐摩耗性に優れた鉄
系焼結合金部材の製造法以外の方法によって得られた鉄
系焼結合金の内部金属組織を示す顕微鏡写真、第５図は
本発明に係る耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造
法の一例及びそれ以外の方法により夫々得られた複数の
鉄系焼結合金の特性比較実験に供される、ロッカーアー
ムを含むエンジンの動弁系の一部を示す図、第６図Ａ及
びＢは、本発明に係る耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部
材の製造法の一例及びそれ以外の方法により夫々得られ
た複数の鉄系焼結合金の特性比較実験の結果をあられす
図である。 図中、２　Ｔ　ｉ〜２Ｔ”ｌは摺動面部、４はロッカー
アーム、６はカムシャフト、ＢＴ、〜８　Ｔ’ｔはカム
ノーズ部である。 特許出願人　　　マツダ株式会社 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燐を２．０〜３．０重量％、炭素を４．０重量％
   を越えない比率をもって含むとともに８．０〜１１．０
   重量％のモリブデン、０．５〜３．０重量％のホウ素の
   うちの少なくとも１種を含み、溶融混合物が急冷凝固せ
   しめられて得られたＦｅ−Ｐ−Ｃ系の共晶合金粉末、該
   共晶合金粉末に含まれる炭素との合計が上記共晶合金粉
   末との総和に対して５〜８重量％となるように加えられ
   る黒鉛、及び、３０〜７０重量％の比率を占めるものと
   された、１１〜１４重量％のクロムを含む鉄系合金粉末
   を含有する混合合金粉末を用意する工程と、上記混合合
   金粉末を成形して所定形状の圧粉体を得る工程と、上記
   圧粉体を焼結してその母地組織中に複合炭化物が生成さ
   れた焼結合金を得る工程とを含むことを特徴とする、耐
   摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法。
2. （２）上記共晶合金粉末が、さらに、２．５〜５．０重
   量％のクロムを含むものとされることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金
   部材の製造法。