KR0118773B1

KR0118773B1 - 밸브시이트용 철계 소결합금

Info

Publication number: KR0118773B1
Application number: KR1019940022910A
Authority: KR
Inventors: 이영수; 이범주
Original assignee: 석진철; 대우중공업주식회사
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1997-09-30

Abstract

본 발명은 내마모성 및 내열성이 우수한 철계소결합금과 그 제조방법에 관한 것으로, C : 1.0-2.0wt%, Cr : 5.0-15.0wt%, Mo : 2.0-8.0wt%, W : 2.0-8.0wt%, V : 1.0-4.0wt%, Co : 1.0-4.0wt%, MnS : 0.5-1.0wt%, Cu : 10-20wt% 및 나머지가 Fe와 불가피한 불순물로 조성되고, 미세한 탄화물이 기지에 균일하게 분산되어 있으며, 경질입자가 기지에 분산강화되며, Cu가 용침된 조직으로 이루어져, LPG엔진의 소형화, 경량화 및 고출력화에 충분히 대응할 수 있는 우수한 내마모성을 갖게 된다.

Description

밸브시이트용 철계 소결합금

제1도는 본 발명의 제고공정도이다.

본 발명은 내마모성 및 내열성이 우수한 철계소결합금에 관한 것으로 특히, LPG용 소형엔진의 밸브시이트에 적합한 철계소결합금에 관한 것이다.

일반적으로 밸브시이트는 엔진 부품 중에서 사용조건이 매우 가혹하며, 특히 LPG를 연료로 사용하는 엔진에서는 더욱 마모에 의한 재료의 손상을 초래하여 엔진의 출력을 저하시키게 된다.

종래에는 고속도강 분말을 기지로 한 철계소결합금이 제안되었는데 충분한 내마모성을 구비한 것은 아니어서, 최근의 엔진의 소형화, 경량화 및 고출력화에 대응할 수 없으므로 내마모성이 우수한 철계소결합금의 개발이 요망되고 있었다.

본 발명에서는 이같은 밸브시이트의 요구특성을 만족시키기 위해 연구한 결과, C : 1.0-2.0wt%, Cr : 5.0-15.0wt%, Mo : 2.0-8.0wt%, W : 2.0-8.0wt%, V : 1.0-4.0wt%, Co : 1.0-4.0wt%, MnS : 0.5-1.0wt%, Cu : 10-20wt% 나머지가 Fe와 불가피한 불순물로 조성되며, 미세한 탄화물이 기지에 균일하게 분산되어 있고, 경질입자가 기지에 분산강화되며, Cu가 용침된 조직의 철계 소결합금은 내마모성, 내열성 및 내식성이 우수하여 엔진의 소형화, 경량화 및 고출력화에 충분히 대응할 수 있는 엔진의 밸브시이트의 제조에 적용할 수 있다는 것을 알게 되었다.

본 발명에서 성분의 조성을 상기한 바와 같이 한정한 이유는 다음과 같다.

[(a) C]

C 성분은 기지에 고용되어 기지를 강화시키고, Cr, W 또는 Mo와 결합하여 탄화물을 형성하여 내마모성을 향상시키는 원소로, 그 함유량이 1.0wt% 미만이면 충분한 양의 탄화물을 형성할 수 없고, 한편 그 함유량이 2.0wt%를 초과하면 가공성 및 강도를 약화시키게 되므로, 그 함유량을 1.0-2.0wt%로 한정하였다.

[(b) Cr]

Cr성분은 Fe, Ni 및 Co와 결합하여 미세한 금속간 화합물을 형성하여, 또 C과 결합하여 탄화물을 형성하므로써 내마모성을 향상시키는 원소로, 그 함유량이 5.0wt% 미만이면 필요로 하는 내마모성의 향상효과를 얻을 수 없게 되고, 한편 그 함유량이 15wt%를 초과하면 인성이 저하하게 되므로, 그 함유량을 5.0-15wt%로 한정하였다.

[(c) W,Mo]

이들 성분은 Fe,Ni 및 Co와 결합하여 미세한 금속간 화합물을 형성하여, 또 C와 결합하여 탄화물을 형성하므로써 내마모성을 향상시키는 원소로, 그 함유량이 2.0wt%미만이면 필요로 하는 내마모성의 향상효과를 기대할 수 없고, 한편 그 함유량이 8.0wt%를 초과하면 인성이 저하되므로 그 함유량을 2.0-8.0wt%로 한정하였다.

[(d) V]

V 성분은 C와 결합하여 탄화물을 형성하므로써 내마모성을 향상시키는 원소로, 그 함유량이 1.0wt% 미만이면 필요로 하는 내마모성의 향상효과를 기대할 수 없고, 한편 그 함유량이 4.0wt%를 초과하면 인성이 저하되고 가공성이 나쁘게 되므로 그 함유량을 1.0-4.0wt%로 한정하였다.

[(e) Co]

Co 성분은 탄화물을 형성하지 않고 기지에 공요하여 고온특성을 향상시키는 원소로, 그 함유량이 1.0wt%미만이면 만족할 만한 성능향상을 기대할 수 없고, 한편 그 함유량이 4.0wt%를 초과하면 탄화물의 편석을 조장하게 되므로 그 함유량을 1.0-4.0wt%로 한정하였다.

[(f) MnS]

MnS 성분은 가공성을 향상시키는 원소로, 그 함유량이 0.5wt% 미만이면 만족할 만한 성능향상을 기대할 수 없고, 한편 그 함유량이 1.0wt%를 초과하면 소결성을 약화시키므로 그 함유량을 0.5-1.0wt%로 한정하였다.

[(g) Cu]

Cu 성분은 기지에 용침되어 재료의 밀도를 향상시키므로써 강도를 향상시키고 열전도성을 향상시키는 원소로, 그 함유량이 10.0wt% 미만이면 필요로 하는 성능효과를 기대할 수 없고, 한편 그 함유량이 20.0wt%를 초과하면 과용침현상이 발생되므로 그 함유량을 10.0-20.0wt%로 한정하였다. 그 밖에 본 발명의 철계소결합금은 불가피한 불순물을 포함하는 경우가 있는데 그 함유량의 합계가 이하이면 합금의 특성이 하등손상되지 않으므로 그 정도의 함유량은 허용될 수 있다.

상기에 기술된 조성범위의 성분원소로 구성되는 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.

[실시예]

원료분말로 천연흑연분말, Fe-Cr-Ni-Mo계 합금분말, Cr-Mo-W-Co-C계 합금분말, MnS분말, Co분말, Cr분말 및 Fe-C-Mo-Cr-W-V고속도강 분말을 준비하고, 이들 원료분말을 각각 표 1에 표시된 비율로 조성하여 혼합한 후, 7Ton/㎠의 압력에서 압분체로 프레스성형하고, 또한 상기 압분체 무게의 13wt%의 Cu분말을 압분체로 성형한 다음, 이 Cu압분체를 상기 압분체의 위에 올려놓고, 분해 암모니아분위기하에서 1140℃를 60분간 지속하여 소결용침한다.

상기 소결용침후 진공분위기에서 1025℃로 120분간 가열한 후 가스 퀀칭(GAS QUENCHING)하고, 다시 540℃로 60분간 2회 뜨임처리하여 밸브시이트용 철계소결합금을 제조하였다.

상기의 제조공정으로 제조된 본 발명의 소결합금은 미세한 탄화물이 기지중에 균일하게 분산되어 있고, 경질입자가 기지에 분산강화되어 있으며 기공은 Cu로 용침된 조직으로 되어 있다.

또 이 소결합금의 밀도는 7.8g/㎤ 이상이고, 경도는 HRC 45-55로 나타났다.

상기 실시예의 결과 제조된 철계소결합금에 대해 내마모성을 평가할 목적으로, 시험편 형상 : 외경 33mm × 내경 27mm × 두계 7.2mm, 상대부재 : SUH36 단조강, 밸브시이트부 온도 : 400℃±5℃, 밸브반복 회전수 : 2,3000rpm, 하중 45kg, 시험시간 : 10시간의 조건으로 밸브시이트 마모시험전용시험기를 사용하여 마모시험을 실시하여 밸브시이트 마모량을 측정하였으며, 그 결과를 종래예와 비교하여 표 2에 표시하였다.

표 1에 표시된 결과로부터, 본 발명의 밸브시이트용 철계합금은 종래의 밸브시이트용 철계합금과 비교하여 마모량이 적다는 것이 명백하다.

이상에서와 같이 본 발명의 철계소결합금은 내마모성이 우수하기 때문에 LPG를 연료로 사용하는 소형엔진의 밸브시이트용 소재로 유용한 효과를 가지며, 실제로 사용하는 경우에는 우수한 내마모성을 나타내는 특성을 갖는 것이다.

Claims

C : 1.0-2.0wt%, Mo : 2.0-8.0wt%, Cr : 5.0-15.0wt%, Co : 1.0-4.0wt%, W : 2.0-8.0wt%, V : 1.0-4.0wt%, MnS : 0.5-1.0wt%, Cu : 10-20wt% 및 나머지는 Fe와 제조시에 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되며, 기지중에 미세한 탄화물이 균일하게 분산되어 있고, 경질입자가 기지중에 분산강화된 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 내마모성이 우수한 밸브시이트용 철계소결합금.