KR101699189B1 - 미끄럼 베어링 조립체 - Google Patents

Abstract

Cu의 사용량을 저감하고 제조 비용을 저감함과 함께, 기지에 대한 고착성이 높은 황화물을 분산시킨 건설기계의 관절용의 미끄럼 베어링 조립체를 제공한다.
건설기계의 관절에 이용되는 미끄럼 베어링 조립체이며, 적어도 축과 미끄럼 베어링인 철계 소결재로 이루어지는 부시로 이루어지고, 부시는, 전체 조성이, 질량비로, Cu：0.1~10%, C：0.2~1.2%, Mn：0.03~0.9%, S：0.36~1.68%, 잔부：Fe 및 불가피 불순물로 이루어지며, 마르텐사이트 조직을 주로 하는 기지 중에, 기공이 분산함과 함께, 황화물 입자가 석출 분산하는 금속 조직을 나타내고, 황화물 입자가, 기지에 대해 1~7체적%의 비율로 분산한다.

Description

미끄럼 베어링 조립체{SLIDING BEARING ASSEMBLY}

본 발명은, 분말야금법을 이용한 미끄럼 베어링 조립체에 관한 것이며, 특히, 고면압 하에서 사용되는 건설기계의 관절용의 미끄럼 베어링 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 건설기계의 유압 셔블의 관절이나 크레인의 아암 지지 관절은, 베어링에 삽입된 축이, 소정의 회동 각도의 범위에서 반복해서 상대적으로 요동하게 되어 있어, 60MPa 이상의 높은 면압을 받는다. 이 때문에, 이런 종류의 베어링 조립체로서는 내마모성이 우수한 재료를 이용한 미끄럼 베어링 조립체가 사용되며, 슬라이딩면에 점도가 높은 윤활유나 구리스, 왁스 등을 개재시켜 사용한다. 이러한 미끄럼 베어링 조립체에 있어서는, 고면압 하에서 사용해도, 금속 접촉을 막음으로써 마모를 억제하고 원활한 베어링 작용을 얻기 위해, 슬라이딩면에 대한 윤활유의 공급이 충분하게 이루어지는 것이 요구된다. 이 때문에, 미끄럼 베어링 조립체에 이용되는 부시에는 탄소강의 열처리품이나 고력 황동 등의 재료가 적용되며, 최근에는, 예를 들면 특허 문헌 1 등에 기재된 바와 같은 Cu를 10~30중량% 포함하는 소결 재료의 적용도 구체화되어 있다.

일본국 특허공개 평11-117940호 공보

통상, 미끄럼 베어링 조립체의 부시에 이용되는 철기 소결 합금 중에 Cu를 다량으로 함유시키면, 철기지 중에 연질의 구리상 또는 구리합금상이 분산하고, 이것에 의해, 상대 부재에 대한 공격성이 완화됨과 함께 적당히 변형 가능해지기 때문에 상대 부재와의 친화성이 향상된다. 한편, 철기지 중에 구리상 또는 구리합금상이 분산하면, 철기 소결 합금의 강도는 저하된다. 또, 최근, 구리지금(銅地金)의 가격은 오르고 있기 때문에, 특허 문헌 1과 같이 Cu를 10~30중량% 사용하는 기술에서는 제조 비용이 비교적 고가가 되어 실용적이지 않다.

그러나, Cu의 함유량을 줄이면, 철기지 중에 분산하는 구리상 또는 구리합금상이 적어져 내마모성이 저하됨과 함께 상대 부재에 대한 공격성이 높아지는 등의 문제가 발생한다.

이에 반해, 원료 분말에 황화망간 분말을 첨가하여 기지 중에 황화망간상을 분산시키는 기술이 있지만, 이 기술에서는 황화망간의 기지에 대한 고착성이 낮고, 슬라이딩 시에 탈락할 우려가 있음과 함께, 황화망간 분말이 원료 분말의 소결을 저해하기 때문에, 소결 합금의 강도가 낮아진다.

이러한 점에서, 본 발명은, Cu의 사용량을 저감하고 제조 비용을 저감함과 함께, 기지에 대한 고착성이 높은 황화물을 분산시킨 건설기계의 관절용의 미끄럼 베어링 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 미끄럼 베어링 조립체는, 건설기계의 관절에 이용되는 미끄럼 베어링 조립체이며, 적어도 축과 미끄럼 베어링인 철계 소결재로 이루어지는 부시로 이루어지고, 부시는, 전체 조성이, 질량비로, Cu：0.1~10%, C：0.2~1.2%, Mn：0.03~0.9%, S：0.36~1.68%, 잔부：Fe 및 불가피 불순물로 이루어지며, 마르텐사이트 조직을 주로 하는 기지 중에, 기공이 분산함과 함께, 황화물 입자가 석출 분산하는 금속 조직을 나타내고, 황화물 입자가, 기지에 대해 1~7체적%의 비율로 분산하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시에 대해서, 수치 한정의 근거를 본 발명의 작용과 함께 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 「%」는 「질량%」를 의미한다. 본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시는, Cu보다 강도가 높은 Fe를 주성분으로 하여, 기지 조직을 철기지(철합금 기지)로 한다. 부시의 금속 조직은 이 철기지 중에 황화물과 기공이 분산하는 조직으로 한다. 철기지는, 철분말에 의해 형성된다. 그리고, 기공은, 분말야금법에 기인하여 발생하는 것이며, 원료 분말을 압분 성형했을 때의 분말 간의 공극이, 원료 분말의 결합에 의해 형성된 철기지 중에 잔류한 것이다.

일반적으로, 철분말은, 제법에 기인하여 Mn을 0.03~1.0% 정도 함유하고, 이 때문에 철기지는, 미량의 Mn을 함유한다. 그리고, S를 부여함으로써, 고체 윤활제로서 황화망간 등의 황화물 입자를 기지 중에 석출시킬 수 있다. 여기서, 황화망간은 기지 중에 미세하게 석출되기 때문에, 피삭성 개선에는 효과가 있지만, 슬라이딩 특성에 기여하기에는 너무 미세하기 때문에, 슬라이딩 특성 개선 효과가 작다. 이 때문에, 본 발명에 있어서는, 기지에 미량으로 함유되는 Mn과 반응하는 만큼의 S에 더하여, S를 더 부여하고, 이 S를 주성분인 Fe와 결합시켜 황화철(FeS)을 형성한다. 이 때문에, 기지 중에 석출하는 황화물 입자는, 주성분인 Fe에 의해 생성하는 황화철이 주가 되고, 일부가 불가피 불순물인 Mn에 의해 생성하는 황화망간이 된다.

황화철은, 고체 윤활제로서 슬라이딩 특성 향상에 적합한 크기의 황화물 입자이며, 기지의 주성분인 Fe와 결합시켜 형성하기 때문에, 기지 중에 균일하게 석출 분산시킬 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 있어서는, 기지에 함유되는 Mn과 결합시키는 S에 더하여, S를 더 부여하고, 기지의 주성분인 Fe와 결합시켜 황화물을 석출시킨다. 단, 기지 중에 석출 분산하는 황화물 입자의 양이 1체적%를 밑돌면, 충분한 윤활 작용이 얻어지지 않으며, 슬라이딩 특성이 저하된다. 한편, 황화물 입자의 양이 증가함에 따라, 부시의 윤활 작용은 향상되지만, 기지에 대한 황화물의 양이 과다해져 부시의 강도가 저하된다. 이 때문에 60MPa의 고압에 견디는 강도를 얻기 위해, 황화물 입자의 양을 7체적% 이하로 할 필요가 있다. 즉, 기지 중의 황화물 입자의 양은, 기지에 대해 1~7체적%로 한다.

이 양의 황화철을 주체로 하는 황화물을 얻기 위해, S량은 전체 조성에 있어서 0.36~1.68질량%로 한다. S량이 0.36질량%를 밑돌면, 원하는 양의 황화물 입자를 얻기 어려워지고, 1.68질량%를 넘으면, 황화물 입자가 과잉하게 석출된다.

S는, 분해하기 쉬운 황화철 분말의 형태로 부여하고, 철분말을 주체로 하는 원료 분말에 황화철 분말을 첨가함으로써 부여한다. 이 경우, 황화철 분말이 소결 시에 분해함으로써 S가 공급되고, S가 황화철 분말의 주위의 Fe와 결합하여 FeS를 생성함과 함께 Fe와의 사이에서 공정(共晶) 액상을 발생시켜, 액상 소결이 되어 분말 입자 간의 네크(neck)의 성장을 촉진한다. 또, 이 공정 액상으로부터 S가 철기지 중에 균일하게 확산되고, S의 일부는 철기지 중의 Mn과 결합하여 황화망간으로서 철기지 중에 석출함과 함께, 잔여 S는 황화철로서 철기지 중에 석출된다.

이와 같이, 황화망간 및 황화철 등의 황화물은, 기지 중의 Mn이나 Fe와 S를 결합시켜 철기지 중에 석출시키기 때문에, 황화물을 첨가하여 분산시키는 종래의 수법에 비해 균일하게 분산된다. 또, 황화물은 석출되어 분산하기 때문에 기지에 강고하게 고착하고 있어, 슬라이딩 시에 용이하게 탈락하는 것이 아니라, 장기에 걸쳐 우수한 슬라이딩 특성을 발휘한다.

또한, 상기한 바와 같이, 액상 소결이 됨과 함께, 원료 분말끼리의 확산이 양호하게 행해지기 때문에, 철기지의 강도가 향상되고, 철기지의 내마모성이 향상된다. 따라서, 본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시는, 기공 중 및 분말 입계 만이 아니라, 기지에 강고하게 고착한 고체 윤활제가, 기지 중에 균일하게 분산하고 있어, 슬라이딩 특성이나 기지 강도가 개선되고, 내마모성이 향상된 것이 된다.

본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시는, 60MPa의 높은 면압에 있어서도 사용 가능하게 하기 위해 철기지는 마르텐사이트를 주체로 하는 금속 조직으로 한다. 여기서 마르텐사이트를 주체로 하는 금속 조직이란, 단면 면적율로 철기지의 60% 이상이 마르텐사이트가 되어 있는 것을 의미하고, 80% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 마르텐사이트는, 단단하고, 또한 강도가 높은 조직이며, 기지 조직의 60% 이상을 이러한 마르텐사이트로 구성함으로써, 높은 면압이 작용하는 슬라이딩 조건에 있어서도, 기지의 소성변형을 방지하여, 양호한 슬라이딩 특성을 얻을 수 있다. 기지 조직의 전부를 마르텐사이트로 하는 것이 가장 바람직하지만, 철기지의 일부가, 솔바이트, 트루스타이트, 베이나이트 등의 금속 조직이 되어 있어도 된다.

본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시의 금속 조직의 일례를 도 1에 나타낸다. 도 1(a)는, 금속 조직 사진이며, 도 1(b)는, 도 1(a)의 금속 조직 사진에 있어서의 황화물의 위치를 회색, 기공의 위치를 흑색으로서 나타낸 모식도이다. 도 1(b)에 있어서, 백색의 부분은 기지 조직의 부분이지만, 이 부분은 도 1(a)의 금속 조직 사진으로부터 알 수 있는 바와 같이 마르텐사이트상이 되어 있다. 황화물(회색 부분)은, 일부가 기공 중에 존재하지만, 대부분은 기지 중에 분산하고 있어, 기지 중에 석출되어 분산하고 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시에 있어서는, 철기지의 강화를 위해, Cu 및 C를 철기지에 고용시켜 철합금으로서 사용한다. Cu는, 철기지에 고용하여 철기지의 강화에 기여한다. 이 기지 강화를 위해 Cu량은 0.1질량% 이상 필요해진다. 또, Cu량을 3.5질량% 이상으로 하면 과포화인 Cu가 연질의 Cu상으로서 기지 중에 석출 분산하기 때문에, 상대재에 대한 공격성을 완화할 수 있다. 또, Fe기지 중에 석출한 Cu에 의해, 주위의 Fe와 Cu의 사이에 황화물의 석출의 기점이 되는 계면이 생긴다. 그 때문에, Cu를 함유시킴으로써 황화물은 보다 기지 중에 석출 분산하기 쉬워져, 황화물은 기공 중에 존재하는 형태가 아니라, 기지에 강고하게 밀착하여 분산하는 형태가 된다. 단, Cu량이 과다해지면, 강도가 낮은 구리상이 다량으로 분산하기 때문에, 부시의 강도가 저하된다. 이 때문에 Cu량의 상한을 10질량%로 한다.

상기의 Cu는, Fe에 고용한 철합금 분말의 형태로 부여하면 원료 분말이 단단해져, 압축성이 손상된다. 이 때문에, Cu는, 구리 분말의 형태로 부여한다. 구리 분말은, 소결 시에 Cu액상을 발생시켜 철분말에 젖어들어 덮으며, 철분말 중에 확산된다. 이 때문에, Cu를 구리 분말의 형태로 부여해도, 철기지에 대한 확산 속도가 빠른 원소인 것도 합쳐져, Cu는 철기지 중에 어느 정도 균일하게 확산된다.

또한, 기지 조직 중에 구리상이 분산하는 경우, 그 일부가 구리황화물이 되는 경우가 있다. 이러한 구리황화물이 기지 중에 분산하는 경우, 구리황화물이 분산하는 만큼, 철황화물의 양이 줄어 들게 되지만, 구리황화물도 윤활 작용을 가지기 때문에, 슬라이딩 특성에 영향을 주지 않으며 지장이 없다.

C는, 철기지에 고용하여 철기지를 강화함과 함께, 기지 조직을 마르텐사이트 조직으로 하기 위해 사용한다. C량이 부족하면, 기지 조직 중에 강도가 낮은 페라이트가 분산하여, 강도 및 내마모성이 저하된다. 이 때문에 C량을 0.2질량% 이상으로 한다. 한편, 첨가량이 과다해지면, 취약한 세멘타이트가 네트워크형상으로 석출되어, 60MPa의 고압에 견딜 수 없게 된다. 이 때문에 C량의 상한을 1.2질량%로 한다. 상기의 C는, Fe에 고용한 철합금 분말의 형태로 부여하면 원료 분말이 단단해져, 압축성이 손상된다. 이 때문에, C는 흑연 분말의 형태로 부여한다.

이상의 각 분말, 즉, (1) Mn을 0.03~1.0질량% 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 철분말과, (2) 구리 분말과, (3) 흑연 분말과, (4) 황화철 분말을, 전체 조성이, 질량비로, Cu：0.1~10%, C：0.2~1.2%, Mn：0.03~0.9%, S：0.36~1.68%, 잔부：Fe 및 불가피 불순물이 되도록, 첨가하여 혼합한 혼합 분말을 원료 분말로서 이용하고, 이 원료 분말을 성형, 소결하여 열처리함으로써 본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시를 제조할 수 있다.

성형은, 종래부터 행해지고 있는 압형법(押型法), 즉, 제품의 외주 형상을 조형하는 형공을 가지는 금형과, 금형의 형공과 슬라이딩 가능하게 끼워맞춤하여, 제품의 하단면을 조형하는 하측 펀치와, 필요에 따라 제품의 내주 형상 혹은 감육부를 조형하는 코어 로드로 형성되는 캐비티에 원료 분말을 충전하고, 제품의 상단면을 조형하는 상측 펀치와, 그 하측 펀치에 의해 원료 분말을 압축 성형한 후, 금형의 형공으로부터 뽑아내는 방법에 의해 성형체에 성형한다.

얻어진 성형체를 소결노에 있어서 1000~1200℃의 범위에서 소결한다. 이 때의 가열 온도, 즉 소결 온도는, 소결의 진행 및 원소의 확산에 중요한 영향을 준다. 여기서, 소결 온도가 1000℃를 밑돌면 Cu액상의 발생량이 불충분해져, 원하는 금속 조직을 얻기 어려워진다. 한편, 소결 온도가 1200℃보다 높아지면, 액상 발생량이 과다해져, 소결체의 형태 무너짐이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 소결 온도는 1000~1200℃가 바람직하다.

얻어진 소결체를 기지 조직의 과반을 마르텐사이트 조직으로 하기 위해, 담금질한다. 담금질은, 종래부터 행해지고 있는 바와 같이, 소결체를 오스테나이트 변태 온도 이상으로 가열한 후, 유중 혹은 수중에 있어서 급냉함으로써 행해진다. 담금질 시의 가열 온도는, 820~1000℃가 적당하다. 또, 분위기는, 비산화성 분위기가 이용되며, 침탄성 분위기여도 된다.

담금질 처리된 소결체는, 담금질 처리에 의해 변형이 과도하게 축적되어 단단하고 또한 취약한 금속 조직이 되어 있다. 이 때문에, 종래부터 행해지고 있는 바와 같이, 담금질 처리 후의 소결체에 대해, 재차, 150~280℃의 범위로 가열하여 상온까지 냉각하는 뜨임 처리를 행한다. 이러한 뜨임 처리를 행하면, 내부 응력이 완화되어, 소결체의 단단함을 저하시키지 않고 담금질 처리에 의해 발생한 변형을 제거할 수 있다. 이 때, 뜨임의 가열 온도는 150℃에 못 미치면 변형의 제거가 불완전해지고, 280℃를 넘으면 저탄소 마르텐사이트가 페라이트와 세멘타이트로 분해되기 쉬워져, 단단함이 저하된다.

상기에 의해 얻어지는 본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시는, 과반이 마르텐사이트인 기지 중에, 황화물 입자가 석출되어 분산하는 것이 된다. 황화물은, 주로 황화철로서 분산하고, 일부에 황화망간, 황화구리로서 분산한다. 이러한 황화물 입자는, 슬라이딩 특성이 우수한 것이며 부시의 슬라이딩 특성의 향상에 기여한다. 또한, 원료 분말의 Cu가 3.5질량% 이상인 경우는, 기지 중에 또한 구리상이 분산한 것이 되어, 상대재에 대한 공격성이 더 저하되어 있다. 또, 액상 소결이 됨과 함께, 원료 분말끼리의 확산이 양호하게 행해지기 때문에, 철기지의 강도가 향상되고, 철기지의 내마모성이 향상되어 있다. 따라서, 기공 중 및 분말 입계 만이 아니라, 기지에 강고하게 고착한 고체 윤활제가, 기지 중에 균일하게 분산하고 있어, 슬라이딩 특성이나 기지 강도가 개선되고, 내마모성이 향상된 것이 된다.

또한, 본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 축의 재질은, 예를 들면 S45C를 들 수 있다. 이러한 축과 상기의 부시를 구비한 미끄럼 베어링 조립체는, 면압이 60MPa 이상, 또한 원주 속도가 최대 속도 1.2~3m/분이 되는 슬라이딩 환경 하에서의 사용에 적합하다.

본 발명에 의하면, Cu의 사용량을 저감하고 제조 비용을 저감함과 함께, 기지에 대한 고착성이 높은 황화물을 분산시킨 건설기계의 관절용의 미끄럼 베어링 조립체를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 미끄럼 베어링 조립체의 부시의 금속 조직의 일례이며, 도 1(a)는 금속 조직 사진, 도 1(b)는 도 1(a)의 금속 조직 사진에 있어서의 황화물의 위치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 전체 조성 중의 S량에 대한 소부(燒付) 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 전체 조성 중의 S량에 대한 인장 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 전체 조성 중의 C량에 대한 소부 시간 및 인장 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.

<실시예>

Mn을 0.3질량% 함유하는 철분말에, 황화철 분말(S량：36.48질량%), 구리 분말, 및 흑연 분말을 표 1에 나타내는 비율로 첨가하고, 혼합하여 원료 분말을 얻었다. 그리고, 원료 분말을 성형 압력 600MPa로 성형하여, 외경 75mm, 내경 45mm, 높이 51mm의 링형상의 성형체, 및 10mm×10mm×100mm의 각기둥형상의 성형체를 각각 제작했다. 다음에, 비산화성 가스 분위기 중, 1130℃에서 소결한 후, 침탄 가스 분위기 중, 850℃로 유지 후 유냉을 행하고, 또한, 180℃에서 뜨임 처리를 행하여 시료 번호 01~39의 소결 부재의 시료를 제작했다. 이러한 시료의 전체 조성을 표 1에 아울러 나타낸다.

얻어진 시료에 대해서, 단면 조직 관찰을 행하고, 화상 분석 소프트웨어(미타니 상사 주식회사제 WinROOF)를 이용하여 황화물의 면적 및 마르텐사이트상의 면적의 비율을 측정했다. 이러한 결과를 표 1에 아울러 나타낸다. 또한, 마르텐사이트상의 면적의 비율은, 표 1에 있어서“Mt상”이라고 표기했다.

또, 링형상의 소결 부재는 ISOVG 460상당(40℃에 있어서의 동점도 460cSt)의 윤활유를 진공 함침한 후, 선반을 이용하여 외경 70mm, 내경 50mm, 높이 50mm로 가공했다. 그리고, JIS 규격에서 규정된 SCM435H의 조질재를 상대재로서 이용하여, 베어링 시험기에 의해, 소부 시간을 측정했다. 구체적으로는, 베어링 시험은 링형상의 소결 부재를 하우징에 고정하고, 그 내주에 상대재인 축을 삽입했다. 축에는 래디얼 방향의 하중을 부여하고, 면압을 60MPa로 하여, 각도 60도의 범위에서 미끄러짐 속도를 1분간당 2.0m의 속도로 요동 회전시켰다. 진자 운동의 말단 위치에서 각각 0.5초간 휴지시켰다. 그리고, 마찰 계수 0.3을 넘은 상태를 소부라고 판단하고, 소부 상태가 될 때까지의 슬라이딩 시간을 소부 시간으로서 측정했다. 이 결과에 대해서도 표 1에 아울러 나타낸다.

또한, 각기둥형상의 소결 부재에 대해서, JIS Z2201에서 규정된 10호 시험편의 형상으로 기계 가공하여 인장 시험편을 작성하고, JIS Z 2241에서 규정된 방법으로 시마즈 제작소제 오토 그래프를 이용하여 인장 강도를 측정했다. 이러한 결과에 대해서도 표 1에 아울러 나타낸다.

표 1의 시료 번호 01~33의 시료에 대해서, 전체 조성 중의 S량에 대한 소부 시간의 관계를 도 2에 나타낸다. 도 2로부터, Cu량이 0.1질량%, 5.0질량% 및 10.0질량% 중 어느 경우에도, S량이 0.18질량% 및 0.27질량%인 시료는 황화물의 석출이 부족하고, 소부 시간이 2시간 이하로 짧지만, S량이 0.36질량%인 시료는 S량이 0.18질량% 및 0.27질량%인 시료에 비해 소부 시간이 현저하게 증가하고 있다. 또, 어느 Cu량의 경우도, S량이 1.68질량%까지는, S량의 증가에 따라 소부 시간이 증가하는 경향이지만, S량이 1.68질량%를 넘으면 S량을 증가시켜도 소부 시간은 그 이상 증가하고 있지 않다.

또, Cu량이 0.1질량%, 5.0질량% 및 10.0질량%인 시료를 비교하면, Cu량이 많은 시료일 수록 소부 시간이 길어져 있으며, Cu에 의한 기지 강화의 효과가 현저하다. 단, Cu량이 0.1질량%인 시료에 있어서도 금속 황화물을 분산시킴으로써 소부 시간을 향상시킬 수 있어, 충분히 실용에 견디는 것을 알 수 있다.

표 1의 시료 번호 01~33의 시료에 대해서, 전체 조성 중의 S량에 대한 인장 강도의 관계를 도 3에 나타낸다. 도 3으로부터, Cu량이 0.1질량%, 5.0질량% 및 10.0질량% 중 어느 경우에도, S량이 증가함에 따라 인장 강도가 저하되는 경향을 나타내고 있다. 특히, S량이 1.68질량%를 넘는 시료에서는, 어느 Cu량의 경우도, 인장 강도가 현저하게 저하되는 경향을 나타내고 있다.

또, Cu량이 0.1질량%, 5.0질량% 및 10.0질량%인 시료를 비교하면, 5.0질량%가 가장 높은 인장 강도를 나타내고, 5.0질량%를 넘으면 인장 강도는 저하되는 경향을 나타낸다. Cu량이 10.0질량%인 시료는 아직 실용 가능한 인장 강도이지만, Cu량이 이것을 넘으면 인장 강도가 더 저하되는 것이라고 생각할 수 있기 때문에, Cu량은 10.0질량% 이하로 해야 한다.

이상으로부터, 윤활성 및 강도의 점에서, 전체 조성 중의 S량이 0.36~1.68질량%로 해야 하는 것이 확인되었다. 여기서, S량이 0.36질량%인 시료의 황화물의 면적비는 Cu량이 0.1질량%, 5.0질량% 및 10.0질량% 중 어느 경우에도 단면 면적율로 1%가 되어 있다. 또, 어느 Cu량의 경우도, S량이 1.68질량%인 시료는 황화물의 면적비가 7%가 되어 있다. 이것으로부터 황화물의 면적비는 1~7%의 범위에서 윤활성이 양호하고, 또한 강도가 현저하게 저하되지 않는 것을 알 수 있다. 또, Cu량은 0.1~10.0질량%의 범위에서 양호한 강도가 얻어지는 것이 확인되었다.

표 1의 시료 번호 18, 34~39의 시료에 대해서, 전체 조성 중의 C량에 대한 소부 시간 및 인장 강도의 관계를 도 4에 나타낸다. 도 4로부터, C량이 0질량%인 시료는 기지의 강도가 낮고 소부 시간이 0시간으로 즉시 소부되지만, C량이 0.2질량%인 시료에서는 기지가 강화되어 소부 시간이 현저하게 향상되어 있다. 또, C량의 증가에 따라 C량이 1.2질량%까지는, 소부 시간은 연장되는 경향을 나타내지만, C량이 1.2질량%를 넘는 시료에서는 반대로 소부 시간이 짧아지는 경향을 나타내고 있다.

인장 강도는 C량이 0질량%인 시료는 기지의 강도가 낮고 인장 강도가 낮은 값으로 되어 있다. 한편, C량이 0.2질량%인 시료는 기지가 강화되어, 인장 강도가 향상되어 있다. 또, C량이 0.6질량%까지는 C량의 증가에 따라 인장 강도가 증가하는 경향을 나타내고 있다. 그러나, C량이 0.6질량%를 넘으면, 인장 강도는 저하되는 경향을 나타내고 있으며, C량이 1.2질량%를 넘는 시료에서는 인장 강도가 현저하게 저하되어 있다.

이러한 점에서 전체 조성 중의 C량은 0.2~1.2질량%로 해야 하는 것을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 건설기계의 관절에 이용되는 미끄럼 베어링 조립체로서,
   적어도 축과 미끄럼 베어링인 철계 소결재로 이루어지는 부시로 이루어지고,
   상기 부시는, 전체 조성이, 질량비로, Cu：0.1~10%, C：0.2~1.2%, Mn：0.03~0.9%, S：0.36~1.68%, 잔부：Fe 및 불가피 불순물로 이루어지며, 마르텐사이트 조직을 주체로 하는 기지(基地) 중에, 기공이 분산함과 함께, 상기 기지의 주성분인 Fe와 상기 S가 결합하여 형성된 황화철이 체적%로 과반을 차지하는 황화물 입자가 상기 기지중에 균일하게 석출되어 분산하는 금속 조직을 나타내고, 상기 황화물 입자가, 상기 기지에 대해 1~7체적%의 비율로 분산하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 조립체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 마르텐사이트 조직이 단면 면적율로 상기 기지의 80% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 조립체.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   면압이 60MPa 이상, 또한 원주 속도가 최대 속도 1.2~3m/분이 되는 슬라이딩 환경 하에서 사용되는 것을 특징으로 하는 미끄럼 베어링 조립체.

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