JPS643934B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS643934B2
JPS643934B2 JP18367882A JP18367882A JPS643934B2 JP S643934 B2 JPS643934 B2 JP S643934B2 JP 18367882 A JP18367882 A JP 18367882A JP 18367882 A JP18367882 A JP 18367882A JP S643934 B2 JPS643934 B2 JP S643934B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
matrix
powder
alloy powder
special alloy
heat resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP18367882A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5974265A (en
Inventor
Hiroki Shimizu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TPR Co Ltd
Original Assignee
Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teikoku Piston Ring Co Ltd filed Critical Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority to JP18367882A priority Critical patent/JPS5974265A/en
Publication of JPS5974265A publication Critical patent/JPS5974265A/en
Publication of JPS643934B2 publication Critical patent/JPS643934B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は耐熱性および耐摩耗性に優れた焼結合
金に関するものであり、さらに詳しく述べるなら
ばターボチヤージヤー排気マニホールド側用シー
ルリング、内燃機関用ピストンリング等に用いら
れるシール材として適した焼結合金の製造方法に
関するものである。 一般に内燃機関のシール材としては、FC及び
FCD系の鋳鉄あるいは樹脂等が多用されている
が、耐摩耗性はかなりの程度であるとしても、耐
熱性は不足する場合がある。一方、焼結合金はピ
ストンリング等に使用される傾向にあるが、これ
は焼結合金には10〜20%の空孔が内在し、油だま
りとなつて潤滑油を保持し、耐摩耗性及び耐焼付
性を向上させる性質を利用することを意図したも
のである。しかし焼結合金に内在する空孔は焼結
シール材の有効断面積を減少させる結果、該シー
ル材の実作用応力が高くなり、耐熱性は劣化す
る。この欠点を補い焼結合金の耐熱性を向上させ
るには空孔体積率の減少が有効であるが、焼結鍛
造、ホツトプレス等の特殊な技術を用いなければ
ならず焼結品のコスト上昇を招き経済的に不利で
ある。焼結シール材の耐熱性を向上させる他の技
術には、耐熱性向上元素として一般的なCr、Ni、
Co、Mo、W等の粉末を鉄粉末中に予め混合させ
ておく方法があるが、焼結は固相拡散反応を利用
するのが一般的であるから、Ni、Coを除いた
Cr、Mo、W等を焼結合金のFeマトリツクス中へ
均一に拡散固溶させるのは極めて困難である。し
たがつて、上述のような耐熱性向上元素の粉末と
鉄粉末を混合させて得た焼結合金がCr、Mo、W
等の元素が単独元素に近い粒子形状で存在し、こ
れらの元素による合金化が十分に耐熱性、耐摩耗
性向上に寄与する程度には至つていない。本発明
は以上のような問題点を解決しうる焼結合金を提
供するものである。 以下、ターボチヤージヤー排気マニホールド側
用シールリングを例にとつてシール材の要求性能
及び従来技術の問題点を具体的に説明する。 近年、自動車の低燃費化や高出力化の手段とし
てターボチヤージヤーを装着する内燃機関が増加
している。ターボチヤージヤー排気マニホールド
側用シールリング(以下シールリングと称する)
は高温の排気ガスの影響により高温にさらされ且
つ高温下で潤滑油のシールをしなければならな
い。よつて張力の保持がシールリングとしての重
要な特性の一つであるのでシール材の性能として
は高い耐熱性が要求される。さらにターボチヤー
ジヤーのタービンの回転数は最大十数万rpmの高
速回転となるので、シール材として耐摩耗性(相
手材を摩耗させない性質も含む)および耐焼付性
についても高い性能が併せて要求される。 一般にシール材として使用されているFC及び
FCDの鋳鉄や樹脂等はシールリングとしては耐
熱性が明らかに不足するので、現在シールリング
には高速度鋼、オーステナイト鋳鋼、高Cr鋳鋼、
ステンレス鋼等の溶製材料が一般に用いられてい
る。これらの溶製材料は耐熱性に優れているがシ
ールリングは小径であるため多大の加工工数を必
要としまた材料歩留が極めて悪いという欠点を有
する。更にこれらの溶製材料は耐焼付性及び耐摩
耗性には問題を有している。これに対して、焼結
合金は材料組成の自由度が高く、また空孔が内在
するために、耐熱性、耐摩耗性等の改善は容易に
実施可能となる。しかも焼結合金は極めて高い寸
法精度で製造できるので加工工数の大巾な低減が
可能であり、材料歩留も極めて良好である。 しかしながら、焼結合金は上述のように材料組
成の調節によつて耐熱性を付与する場合、単純に
耐熱性元素の粉末を鉄粉末に混合し、その後焼結
する技術では、顕著な耐熱性向上を期し得ない。 以上のような従来技術の問題点を解消し、焼結
合金のシール材として耐熱性及び耐摩耗性を飛躍
的に改善するためには、本発明者は次の条件を満
足する組織が得られることが重要であるとの知見
を得た。 予め合金化されたCo−Mo−Cr−Si硬質粒子
が焼結合金マトリツクスに分散しており、さら
に焼結合金のマトリツクスの耐熱性を向上させ
るためにオーステナイト系ステンレス鋼粉末を
主原料として用い、さらにコバルトをマトリツ
クスに焼結中に固溶させる。かくして、元素状
に近い粒子が焼結合金マトリツクスに分散して
いる場合よりも耐熱性が一層向上する。 焼結合金の耐摩耗性は前記内在空孔の保油効
果により一般に良好であるが、上記硬質粒子の
添加により一層改善されること。即ち焼結合金
のマトリツクスに比べ相対的に硬い硬質粒子が
1次しゆう動面を形成し、一方相対的に軟いマ
トリツクスは初期摩耗によつて前記内在空孔と
同様に潤滑油の油だまりとなり、前記空孔の保
油効果のみによるよりも一層耐摩耗性の他に耐
焼付性も向上する。硬質粒子としては前述の
Co−Mo−Cr−Si粒子の組成を適宜後述のよう
に調節したものを用いる。 オーステナイト系ステンレス鋼よりなる焼結
合金のマトリツクス(以下オーステナイトマト
リツクスと略記する)の結晶粒界に微細なクロ
ム炭化物が析出して耐摩耗性及び耐熱性が一層
改善されること。 上記条件、及びを満足する本発明は、
Coを固溶したオーステナイト系ステンレス鋼よ
りなるマトリツクス中に特殊合金粉末粒子が分散
され、該マトリツクスの結晶粒界に微細なクロム
炭化物が析出している組織を有するとともに、前
記特殊合金粉末粒子が、重量比で、 Mo:25〜40% Cr: 5〜20% Si: 1〜20% Co:50〜70% から実質的になり、かつ1〜20重量%含有されて
おり、また前記オーステナイトステンレス鋼より
なるマトリツクスと前記特殊合金粉末粒子との全
体の組成が、重量比で、 C: 0.5〜 1.5% Cr:15 〜25 % Ni: 6 〜20 % Mo: 0.3〜10 % Co: 2.5〜25 % Si: 0.1〜 4 % であり、残部が実質的にFe及び下可避的不純物
からなるようにオーステナイトステンレス鋼の粉
末と、コバルト粉末と、黒鉛粉末と、前記特殊合
金粉末とを所定量混合し、圧粉成形成し、還元性
雰囲気中において焼結することを特徴とする耐熱
耐摩耗性焼結合金の製造方法を提供する。 本発明において百分率は特記しない限り重量百
分率である。 以下、本発明の限定理由を述べさらに説明を行
う。 特殊合金粉末粒子における、Coはその耐熱性
を増し、高温での耐摩耗性の向上に寄与する。 Mo、Si及びCrは相互に結合して金属間化合物
を形成して、主としてCoからなる粉末粒子のマ
トリツクス中に分散され特殊合金粉末粒子の硬さ
を高め耐摩耗性向上に寄与する。また、特殊合金
粉末粒子のCoはオーステナイトマトリツクスに
拡散固溶してその耐熱性を高める。 通常の焼結条件においてCoの拡散固溶が十分
起こるようにするには焼結前の特殊合金粉末の
Co含有量が50%以上であることが必要である。
Coのオーステナイトマトリツクスへの拡散固溶
割合及びこの拡散とは逆方向の拡散(オーステナ
イトマトリツクスから硬質合金粉末への拡散)元
素(主として鉄)の割合は若干と考えられる。
Co含有量が70%を越えると特殊合金粉末粒子の
硬さが低くなるので、Co含有量は70%以下であ
ることが必要である。 本発明の焼結合金中の特殊合金粉末粒子の組成
は、上記Co、Mo、Cr、Siの含有量を重量%で表
現し直した場合、Mo=25〜40%、Cr=5〜20
%、Si=1〜20%である。この組成範囲内である
とLaves相といわれる結晶構造のMo−Si−Cr金
属間化合物が生成され、耐摩耗性及び耐熱性が向
上する。上記組成範囲内の特殊合金粉末粒子はそ
の硬さはHv500〜1500となり、耐摩耗性および耐
焼付性が向上するとともに、相手材の摩耗を多く
することはない。次に、特殊合金粉末粒子の量が
1%未満であると、焼結合金の耐摩耗性及び耐熱
性が不足し、20%を越えると、その製造時の圧粉
成形性が低下する。依つて、特殊合金粉末粒子の
量は1〜20%とする。 焼結合金の全体の組成の限定理由は次のとおり
である。Cが0.5%未満であるとCr炭化物量が不
足し、1.5%を越えるとオーステナイトマトリツ
クスの粒界にCr炭化物が過多に析出し、材料が
脆化する傾向が現われる。Crが15%未満である
と、特殊合金粉末粒子の量及びCr含有量が特許
請求の範囲内で最大のときオーステナイトマトリ
ツクスのCr含有量が11%未満となり、オーステ
ナイトマトリツクスの耐熱性が低下し、またCr
炭化物の量が不足する。一方Crが25%を越える
と、特殊合金粉末粒子の量及びCr含有量が特許
請求の範囲内で最小のとき、オーステナイトマト
リツクスのCr含有量が約25%を越え、Crの効果
が飽和し、不利であるので上限は25%とした。
Niが6%未満であるとマトリツクスのオーステ
ナイト組織が不安定となり、耐熱性が不足し、一
方Niが20%を越えると経剤的に好ましくない。
Moが0.3%未満であると特殊合金粉末粒子が所期
の作用を果さず、一方、10%を越えると、特殊合
金粉末の量及びMo量が特許請求の範囲内で最小
のときは、オーステナイトマトリツクス中のMo
含有量が約10%以上、同じく最大のときはオース
テナイトマトリツクス中のMo含有量が約2%以
上となり、Moによるオーステナイトマトリツク
スの耐熱性向上の作用が飽和するため経済的に好
ましくない。Coが2.5%未満ではオーステナイト
マトリツクスへの固溶量が不足し、25%を越える
と、焼結合金の硬さが低下する傾向が現われる。
Siが0.1%未満では特殊合金粉末粒子が本来の作
用を果さず、4%を越えるとその融点低下作用に
より焼結合金が局部的に軟化し、強度が低下す
る。 本発明の一つの特徴であるオーステナイトマト
リツクスへのCoの固溶は焼結合金の原料に予め
Coを固溶させておいてもよいが、市販のオース
テナイトステンレス鋼の多くはCoを含有してい
ないのでCo粉末又は特殊合金粉末中のCoを焼結
時に一部オーステナイトマトリツクスに固溶させ
ることが好ましい。上述のように特殊合金粉末
(粒子)はCo−Mo−Cr−Si合金であるが、この
合金元素の中でCoが最も拡散し易く、オーステ
ナイトマトリツクスに拡散固溶して、その耐熱性
を高めるとともに、拡散の際、特殊合金粉末粒子
とオーステナイトマトリツクスの接合強度を高め
る作用も果す。 本発明の組織上の特徴の一つは、オーステナイ
トマトリツクスの結晶粒界に微細なクロム炭化物
が析出していることであり、この組織を得るため
には黒鉛粉末をオーステナイト系ステンレス鋼粉
末のクロムと焼結中に反応させなければならな
い。 オーステナイト系ステンレス鋼粉末自体の組成
は特に限定する必要がなく、圧縮性、流動性等通
常の粉末成形上問題のない粉末であればよい。 本発明における焼結条件としては、混合粉末を
5〜10トン/cm2で圧粉成形した後に、1150〜1250
℃に還元性雰囲気(水素ガス又は分解アンモニア
ガス)中で加熱する条件を採用することが望まし
い。 なお、焼結合金に内在する空孔の割合が20%よ
り多くなると、焼結材の有効断面積が減少して実
作用応力は増加し耐熱性が低下するので焼結材の
相対密度は高い程好ましい。しかしながら焼結合
金の製造に一般的に用いられる冷間成形、焼結と
いう方法では空孔を5%以下にすることは一般に
は困難である。 本発明の焼結合金の好ましい組成はC0.8〜1.2
%、Cr16〜18%、Ni8〜12%、Mo2〜5%、Co6
〜10%、及びSi0.1〜1.0%である。また特殊合金
粉末(粒子)の粒径は150ミクロン以下、オース
テナイト系ステンレス鋼粉末(粒子)の粒径は
150ミクロン以下が好ましい。 以下実施例を述べ更に詳細な説明を加える。 実施例 1 第1表に示した各種粉末を所定量秤量し、V型
ミキサーで30分間混合し、次に成形圧力7トン/
cm2で圧粉成形し、最後に分解アンモニアガス雰囲
気中において1200℃で1Hr焼結した。但し特殊合
金粉末およびオーステナイト系ステンレス鋼粉末
は−100メツシユ(149μm)とした。また黒鉛粉
末およびコバルト粉末は−325メツシユ(44μm)
とした。 焼結後、機械加工により呼び径20mm、幅1.6mm、
厚さ1.1mmのシールリングを作製し、張力減退の
テストを行なつた。張力減退のテストはシールリ
ング呼び径と同一寸法の鋳鉄製シリンダーにシー
ルリングを装填し、350℃、400℃、450℃で各々
10Hr、Arガス中で加熱することによつて実施し
た。テスト前後の自由合い口すき間の変化量を求
め張力減退率とした。 焼結後の各特性値および張力減退率も合わせて
第1表に示した。
The present invention relates to a sintered alloy with excellent heat resistance and wear resistance, and more specifically, the present invention relates to a sintered alloy that is suitable as a sealing material for use in turbocharger exhaust manifold side seal rings, internal combustion engine piston rings, etc. The present invention relates to a method for producing a sintered alloy. Generally, FC and
FCD-based cast iron or resin are often used, but even if they have a fair degree of wear resistance, they may lack heat resistance. On the other hand, sintered alloys tend to be used for piston rings, etc., but this is because sintered alloys have 10 to 20% of pores, which act as oil pockets to retain lubricating oil and improve wear resistance. It is intended to take advantage of the property of improving seizing resistance. However, the pores inherent in the sintered alloy reduce the effective cross-sectional area of the sintered sealing material, resulting in an increase in the actual stress of the sealing material and a deterioration in heat resistance. Reducing the pore volume ratio is effective in compensating for this drawback and improving the heat resistance of sintered alloys, but this requires the use of special techniques such as sinter forging and hot pressing, which increases the cost of sintered products. It is economically disadvantageous. Other techniques for improving the heat resistance of sintered sealants include Cr, Ni, and other common elements that improve heat resistance.
There is a method of pre-mixing powders such as Co, Mo, and W into iron powder, but since sintering generally uses a solid phase diffusion reaction, Ni and Co are excluded.
It is extremely difficult to uniformly diffuse and dissolve Cr, Mo, W, etc. into the Fe matrix of a sintered alloy. Therefore, the sintered alloy obtained by mixing the heat resistance improving element powder and iron powder as described above has Cr, Mo, and W.
These elements exist in a particle shape similar to that of a single element, and alloying with these elements has not reached a level where it can sufficiently contribute to improving heat resistance and wear resistance. The present invention provides a sintered alloy that can solve the above problems. Hereinafter, the required performance of the sealing material and the problems of the prior art will be specifically explained using a turbocharger exhaust manifold side seal ring as an example. In recent years, an increasing number of internal combustion engines are equipped with turbochargers as a means of improving fuel efficiency and increasing output of automobiles. Seal ring for turbocharger exhaust manifold side (hereinafter referred to as seal ring)
are exposed to high temperatures due to the influence of high-temperature exhaust gas, and must be sealed with lubricating oil at high temperatures. Therefore, maintaining tension is one of the important characteristics of a seal ring, and therefore, high heat resistance is required as a performance of the sealing material. Furthermore, since the rotational speed of the turbocharger's turbine is at a high speed of up to several hundred thousand rpm, it also has high performance as a sealing material in terms of wear resistance (including the property of not wearing out the mating material) and seizure resistance. required. FC and
FCD cast iron and resin clearly lack heat resistance for seal rings, so seal rings are currently made of high-speed steel, austenitic cast steel, high Cr cast steel, etc.
Molten materials such as stainless steel are commonly used. Although these melt-produced materials have excellent heat resistance, the seal ring has a small diameter, requires a large number of processing steps, and has the disadvantage that the material yield is extremely low. Furthermore, these melt-produced materials have problems in seizure resistance and wear resistance. On the other hand, since sintered alloys have a high degree of freedom in material composition and contain pores, improvements in heat resistance, wear resistance, etc. can be easily implemented. Moreover, since sintered alloys can be manufactured with extremely high dimensional accuracy, it is possible to greatly reduce the number of processing steps, and the material yield is also extremely good. However, when heat resistance is imparted to sintered alloys by adjusting the material composition as described above, the technique of simply mixing powder of heat-resistant elements with iron powder and then sintering the material results in a remarkable improvement in heat resistance. I can't expect that. In order to solve the problems of the prior art as described above and dramatically improve the heat resistance and wear resistance of a sintered alloy sealing material, the present inventors have determined that a structure that satisfies the following conditions can be obtained. We learned that this is important. Pre-alloyed Co-Mo-Cr-Si hard particles are dispersed in the sintered alloy matrix, and austenitic stainless steel powder is used as the main raw material to improve the heat resistance of the sintered alloy matrix. Furthermore, cobalt is dissolved in the matrix during sintering. Thus, the heat resistance is further improved than when near-elementary particles are dispersed in the sintered alloy matrix. The wear resistance of the sintered alloy is generally good due to the oil retaining effect of the internal pores, but it is further improved by the addition of the hard particles. That is, the hard particles, which are relatively harder than the sintered alloy matrix, form the primary sliding surface, while the relatively soft matrix forms a lubricating oil pool due to initial wear, similar to the internal pores. Therefore, not only the wear resistance but also the seizure resistance is further improved than if only due to the oil retaining effect of the pores. The hard particles mentioned above are
Co--Mo--Cr--Si particles whose composition is appropriately adjusted as described below are used. Fine chromium carbide precipitates at the grain boundaries of a sintered alloy matrix made of austenitic stainless steel (hereinafter abbreviated as austenite matrix), further improving wear resistance and heat resistance. The present invention, which satisfies the above conditions and,
Special alloy powder particles are dispersed in a matrix made of austenitic stainless steel containing Co as a solid solution, and have a structure in which fine chromium carbide is precipitated at the grain boundaries of the matrix, and the special alloy powder particles are In terms of weight ratio, it essentially consists of Mo: 25-40% Cr: 5-20% Si: 1-20% Co: 50-70%, and is contained in an amount of 1-20% by weight, and the austenitic stainless steel The overall composition of the matrix and the special alloy powder particles is as follows, in terms of weight ratio: C: 0.5-1.5% Cr: 15-25% Ni: 6-20% Mo: 0.3-10% Co: 2.5-25% A predetermined amount of austenitic stainless steel powder, cobalt powder, graphite powder, and the above-mentioned special alloy powder are mixed so that Si: 0.1 to 4% and the remainder substantially consists of Fe and unavoidable impurities. Provided is a method for producing a heat-resistant and wear-resistant sintered alloy, which comprises compacting, forming, and sintering in a reducing atmosphere. In the present invention, percentages are weight percentages unless otherwise specified. Hereinafter, the reasons for the limitations of the present invention will be described and further explained. In special alloy powder particles, Co increases its heat resistance and contributes to improved wear resistance at high temperatures. Mo, Si, and Cr combine with each other to form an intermetallic compound and are dispersed in a matrix of powder particles mainly composed of Co, which increases the hardness of the special alloy powder particles and contributes to improved wear resistance. In addition, Co, which is a special alloy powder particle, diffuses into the austenite matrix and improves its heat resistance. In order to ensure sufficient diffusion and solid solution of Co under normal sintering conditions, special alloy powder must be used before sintering.
It is necessary that the Co content is 50% or more.
The proportion of Co diffused into the austenite matrix as a solid solution and the proportion of elements (mainly iron) that diffuse in the opposite direction to this diffusion (diffusion from the austenite matrix to the hard alloy powder) are thought to be small.
If the Co content exceeds 70%, the hardness of the special alloy powder particles will decrease, so the Co content must be 70% or less. The composition of the special alloy powder particles in the sintered alloy of the present invention is, when the contents of Co, Mo, Cr, and Si are expressed in weight%, Mo = 25 to 40%, Cr = 5 to 20%.
%, Si=1 to 20%. When the composition is within this range, a Mo-Si-Cr intermetallic compound with a crystal structure called a Laves phase is generated, and wear resistance and heat resistance are improved. The special alloy powder particles within the above composition range have a hardness of Hv500 to 1500, which improves wear resistance and seizure resistance, and does not increase the wear of the mating material. Next, if the amount of special alloy powder particles is less than 1%, the wear resistance and heat resistance of the sintered alloy will be insufficient, and if it exceeds 20%, the compactability during production will be reduced. Therefore, the amount of special alloy powder particles is 1 to 20%. The reasons for limiting the overall composition of the sintered alloy are as follows. When C is less than 0.5%, the amount of Cr carbide is insufficient, and when it exceeds 1.5%, excessive Cr carbide precipitates at the grain boundaries of the austenite matrix, resulting in a tendency for the material to become brittle. If Cr is less than 15%, the Cr content of the austenite matrix will be less than 11% when the amount of special alloy powder particles and the Cr content are maximum within the claimed range, and the heat resistance of the austenite matrix will decrease. And also Cr
The amount of carbide is insufficient. On the other hand, when Cr exceeds 25%, when the amount of special alloy powder particles and Cr content are minimum within the claimed range, the Cr content of the austenite matrix exceeds about 25%, and the effect of Cr is saturated. Since this is disadvantageous, the upper limit was set at 25%.
If the Ni content is less than 6%, the austenite structure of the matrix will become unstable, resulting in insufficient heat resistance, while if the Ni content exceeds 20%, it is unfavorable from a pharmaceutical standpoint.
If Mo is less than 0.3%, the special alloy powder particles will not perform the intended function, while if it exceeds 10%, when the amount of special alloy powder and the amount of Mo are the minimum within the claimed range, Mo in austenite matrix
When the Mo content is about 10% or more, which is also the maximum, the Mo content in the austenite matrix is about 2% or more, which is economically unfavorable because the effect of Mo on improving the heat resistance of the austenite matrix is saturated. If Co is less than 2.5%, the amount of solid solution in the austenite matrix is insufficient, and if it exceeds 25%, the hardness of the sintered alloy tends to decrease.
If the Si content is less than 0.1%, the special alloy powder particles will not perform their intended function, and if it exceeds 4%, the sintered alloy will locally soften due to its melting point lowering effect, resulting in a decrease in strength. The solid solution of Co into the austenite matrix, which is one of the features of the present invention, is achieved by adding Co to the raw material of the sintered alloy in advance.
Co can be dissolved as a solid solution, but since many commercially available austenitic stainless steels do not contain Co, it is necessary to dissolve some of the Co in the Co powder or special alloy powder into the austenite matrix during sintering. is preferred. As mentioned above, the special alloy powder (particles) is a Co-Mo-Cr-Si alloy, and among the alloying elements, Co is the most easily diffused, and it diffuses into the austenite matrix and improves its heat resistance. At the same time, it also serves to increase the bonding strength between the special alloy powder particles and the austenite matrix during diffusion. One of the structural features of the present invention is that fine chromium carbides are precipitated at the grain boundaries of the austenitic matrix. must be reacted with during sintering. The composition of the austenitic stainless steel powder itself does not need to be particularly limited, and it may be any powder that does not cause problems in compressibility, fluidity, etc. in normal powder compaction. The sintering conditions in the present invention are that after compacting the mixed powder at 5 to 10 tons/ cm2 ,
It is desirable to adopt a condition of heating to 0.degree. C. in a reducing atmosphere (hydrogen gas or decomposed ammonia gas). Furthermore, if the proportion of pores in the sintered alloy exceeds 20%, the effective cross-sectional area of the sintered material will decrease, the actual stress will increase, and the heat resistance will decrease, so the relative density of the sintered material will be high. That's more preferable. However, it is generally difficult to reduce the porosity to 5% or less by cold forming and sintering, which are commonly used in the production of sintered alloys. The preferred composition of the sintered alloy of the present invention is C0.8-1.2
%, Cr16~18%, Ni8~12%, Mo2~5%, Co6
~10%, and Si0.1~1.0%. In addition, the particle size of special alloy powder (particles) is 150 microns or less, and the particle size of austenitic stainless steel powder (particles) is
Preferably 150 microns or less. Examples will be described below and a more detailed explanation will be added. Example 1 A predetermined amount of the various powders shown in Table 1 was weighed, mixed for 30 minutes with a V-type mixer, and then molded under a pressure of 7 tons/
cm2 , and finally sintered at 1200°C for 1 hour in a decomposed ammonia gas atmosphere. However, the special alloy powder and austenitic stainless steel powder were set to -100 mesh (149 μm). In addition, graphite powder and cobalt powder are -325 mesh (44 μm)
And so. After sintering, the nominal diameter is 20mm, width is 1.6mm,
A seal ring with a thickness of 1.1 mm was made and a tension reduction test was conducted. Tension reduction tests were carried out by loading the seal ring into a cast iron cylinder with the same dimensions as the seal ring's nominal diameter, and testing it at 350℃, 400℃, and 450℃.
This was carried out by heating in Ar gas for 10 hours. The amount of change in the free gap between before and after the test was determined and taken as the tension reduction rate. Table 1 also shows each characteristic value and tension reduction rate after sintering.

【表】【table】

【表】 第1表の結果から本発明材料は優れた耐熱性を
有することが明らかである。 第1図及び第2図に第1表の本発明材料Aの金
属組織(倍率はそれぞれ100倍及び500倍)を示
す。第2図のaは特殊合金粉末粒子、bは粒界に
析出した微細炭化物、cはオーステナイトステン
レス鋼のマトリツクス及びdは空孔を示す。 実施例 2 第2表に示した各種粉末を所定量秤量し、V型
ミキサーで30分間混合し、そして実施例1と同一
の成形条件及び焼結条件でピン(摩耗試験片)を
作製した。 摩耗試験は第3図に示したローターピン式摩耗
試験機を用いて行なつた。相手材としてのロータ
ーBの材質はJIS SUM43を焼入焼もどしにより
HRC35とした。φ40mmのローターB、及びφ10
mm、長さ15mmのピンAは共に研摩加工により約1
〜2μmRZの仕上あらさとしたものであつた。 SAE#30のエンジンオイルを滴下し潤滑しな
がら矢印方向に荷重を加え、摩耗試験を行ない、
ピンの摩耗量は摩耗痕の長径で測定し、相手材と
してのローター摩耗量はあらさ計でその凹み量を
荷重2Kg、摩擦速度150m/min、摩擦距離5000
mの条件で測定した。 さらに摩擦速度を200m/minとし、荷重を漸
増し、焼付の発生した荷重を求め焼付限界荷重と
した結果を合わせて第2表に示した。 本発明材料は比較例に比べ自身の耐摩耗性のみ
ならず相手材の摩耗が少なく、また耐焼付性が高
いことが明らかである。
[Table] From the results in Table 1, it is clear that the material of the present invention has excellent heat resistance. FIGS. 1 and 2 show the metal structure of the material A of the present invention shown in Table 1 (magnifications are 100 times and 500 times, respectively). In FIG. 2, a shows special alloy powder particles, b shows fine carbides precipitated at grain boundaries, c shows an austenitic stainless steel matrix, and d shows pores. Example 2 A predetermined amount of the various powders shown in Table 2 was weighed and mixed in a V-type mixer for 30 minutes, and a pin (wear test piece) was produced under the same molding and sintering conditions as in Example 1. The wear test was conducted using a rotor pin type wear tester shown in FIG. The material of rotor B as a mating material is JIS SUM43 by quenching and tempering.
It was set as HRC35. Rotor B of φ40mm and φ10
mm, length 15mm pin A is polished to approximately 1.
It had a finish roughness of ~2 μm RZ. We performed a wear test by applying a load in the direction of the arrow while lubricating it by dropping SAE #30 engine oil.
The wear amount of the pin is measured by the long axis of the wear scar, and the wear amount of the rotor as a mating material is measured by measuring the amount of dent with a roughness meter at a load of 2 kg, a friction speed of 150 m/min, and a friction distance of 5000.
It was measured under the conditions of m. Further, the friction speed was set to 200 m/min, the load was gradually increased, and the load at which seizure occurred was determined and the seizure limit load was determined. The results are also shown in Table 2. It is clear that, compared to the comparative example, the material of the present invention not only has less wear resistance of itself but also has less wear of the mating material, and has higher seizure resistance.

【表】【table】

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は実施例1の第1表に示した
本発明材料Aの金属顕微鏡写真であり、第3図は
ローターピン式摩耗試験器の概略を示す図であ
る。 A……ピン、B……ローター、a……特殊合金
粉末粒子、b……微細クロム炭化物、c……オー
ステナイトマトリツクス、d……空孔。
1 and 2 are metallurgical micrographs of the material A of the present invention shown in Table 1 of Example 1, and FIG. 3 is a diagram schematically showing a rotor pin type wear tester. A... Pin, B... Rotor, a... Special alloy powder particles, b... Fine chromium carbide, c... Austenite matrix, d... Holes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 コバルトを固溶したオーステナイトステンレ
ス鋼よりなるマトリツクス中に特殊合金粉末粒子
が分散され、該マトリツクスの結晶粒界に微細な
クロム炭化物が析出している組織を有するととも
に、前記特殊合金粉末粒子が、重量比で、 Mo:25〜40% Cr: 5〜20% Si: 1〜20% Co:50〜70% から実質的になり、かつ1〜20重量%含有されて
おり、また前記オーステナイトステンレス鋼より
なるマトリツクスと前記特殊合金粉末粒子との全
体の組成が、重量比で、 C: 0.5〜 1.5% Cr:15 〜25 % Ni: 6 〜20 % Mo: 0.3〜10 % Co: 2.5〜25 % Si: 0.1〜 4 % であり、残部が実質的にFe及び不可避的不純物
からなるようにオーステナイトステンレス鋼の粉
末と、コバルト粉末と、黒鉛粉末と、前記特殊合
金粉末とを所定量混合し、圧粉成形成し、還元性
雰囲気中において焼結することを特徴とする耐熱
耐摩耗性焼結合金の製造方法。
[Scope of Claims] 1. Special alloy powder particles are dispersed in a matrix made of austenitic stainless steel containing cobalt as a solid solution, and the matrix has a structure in which fine chromium carbide is precipitated at the grain boundaries of the matrix. The special alloy powder particles are substantially composed of Mo: 25-40%, Cr: 5-20%, Si: 1-20%, Co: 50-70%, and contain 1-20% by weight. Further, the overall composition of the matrix made of austenitic stainless steel and the special alloy powder particles is as follows in weight ratio: C: 0.5 to 1.5% Cr: 15 to 25% Ni: 6 to 20% Mo: 0.3 to 10% Co: 2.5 to 25% Si: 0.1 to 4%, and the austenitic stainless steel powder, cobalt powder, graphite powder, and the special alloy powder are mixed so that the balance substantially consists of Fe and unavoidable impurities. A method for producing a heat-resistant and wear-resistant sintered alloy, which comprises mixing a predetermined amount, forming a powder, and sintering in a reducing atmosphere.
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