KR20100118137A - 철 베이스의 합금 분말 - Google Patents

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미쓰비시 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

성형성과 내마모성이 우수하고, 상대재료를 마모시킬 수 있는 탄화물이 석출되지 않는 철 기지(基地) 소결금속 재질의 밸브시트용 분말을 제공한다. C을 불가피 불순물 원소로 0.1 wt% 미만으로 제어하여 탄화물의 석출을 방지하고, Si : 0.5 ~ 8.5 wt%, Ni : 10 ~ 25 wt%, Mo : 5 ~ 20 wt%, Co : 5 ~ 20 wt%를 함유하고, 나머지는 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진 용강(溶鋼)을 통상의 가스 아토마이징법, 물 아토마이징법, 원심력 아토마이징법 등과 같이 급랭하여 분말의 연화에 효과적인 오스테나이트가 주체가 되는 상기 합금원소의 과포화 고용체로 이루어진 분말을 제공한다. 상기 분말은 경도가 낮아서 압축 성형시 성형성이 우수하고, 더불어, 소결 후 경화되므로 최종 제품인 밸브시트의 내마모성이 우수하다. 또한, 탄화물이 석출되지 않기 때문에 상대재료의 마모를 방지할 수 있다.

Description

철 베이스의 소결합금 분말{POWDER FOR IRON-BASED SINTERED ALLOY}
본 발명은 철 기지(基地, matrix)의 합금 분말에 관한 것으로, 특히 내연기관의 철 기지 소결금속 재질의 밸브시트를 구성하기 위한 분말에 관한 것이다.
최근 CO2 배출량 감소를 지향하는 엔진의 고출력화와 연비 향상 등에 따라 내연기관용 밸브시트의 사용 환경은 고온화 및 낮은 윤활로 인해 가혹하게 되고, 이에 따른 다양한 검토가 이루어지고 있다.
예를 들어, 일본 특허공개 제2006-299404호는 C : 0.3 ~ 1.5 %, Ni, Co, Mo, Cr, V 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 합금 1 ~ 20 %를 함유한 기지 사이에서, Fe, Mo, Si를 주성분으로 하는 금속간 화합물, Co, Mo, Si를 주성분으로 하는 금속간 화합물, Ni, Mo, Si를 주성분으로 하는 금속간 화합물 중 1종 또는 2종 이상을 포함하고, Si : 1 ~ 15 %, Mo : 20 ~ 60 %를 포함하고, Cr, Ni, Co, Fe 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 10 ~ 70 % 포함하며, 나머지는 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진 조성으로써, 비커스 경도로 500 HV0.1 ~ 1200 HV0.1의 경도를 갖는 경질입자를 중량%로 10 ~ 60 % 함유하고, 밀도가 6.7g/㎤ 이상, 압환강도(壓環强度, radial crushing strength)가 350㎫ 이상으로 하는 것이 제안되어 있다.
또한, 일본 특허공개 제2004-307950호는 Ni 3 ~ 12 %, Mo 3 ~ 12 %, Nb 0.1 ~ 3 %, Cr 0.5 ~ 5 %, V 0.6 ~ 4 %, C 0.5 ~ 2 %, Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 기지 전체에 대해 3 ~ 20 wt%의 경질 입자가 분산된 철 기지 소결합금이 제안되어 있다.
또한, 일본 특허공개 제2004-156101호는 경질 입자가 중량%로 Mo : 20 ~ 70 %, C : 0.2 ~ 3 %, Mn : 1 ~ 15 % 및 나머지는 Fe와 불가피한 불순물인 Co로 이루어져 있으며, 소결합금은 질량%로 전체 성분이 Mo : 4 ~ 35 %, C : 0.2 ~ 3 %, Mn : 0.5 ~ 8 %, Co : 3 ~ 40 % 및 나머지는 불가피 불순물과 Fe로 구성되고, 기지 성분이 C : 0.2 ~ 5 %, Mn : 0.1 ~ 10 % 및 나머지는 불가피 불순물과 Fe로 이루어져 있으며, 경질 입자 성분이 Mo : 20 ~ 70 %, C : 0.2 ~ 3 % , Mn : 1 ~ 20 % 및 나머지는 불가피 불순물인 Co로 이루어져 있으며, 경질 입자가 기지 사이에 면적 대비 10 ~ 60 % 분산시킨 것이 제안되어 있다.
이상의 특허문헌의 다른 기술 분야에 관한 많은 제안이 있지만, 밸브시트를 구성하는 분말에 관해서, 화학성분 이외의 특성에 대한 제안은 보이지 않는다. 본 발명자들은 분말의 개발에 있어서, 철 기지 소결금속 재질의 밸브시트용 분말의 성형성을 양호하게 하기 위해 분말을 연화해야 하고, 내마모성을 양호하게 하기 위해 분말을 경화해야 하는 상반되는 과제에 직면하고 있었다. 그 이유는 다음과 같다.
먼저, 밸브시트는 강도가 높은 것 외에도, 밸브시트 자체에 엔진의 연소시 열이 축적되지 않도록 열전도가 양호할 것이 요구된다. 이를 위해서 소결밀도가 높은 것이 필요하며, 소결밀도를 높이기 위해서는 소결전 압분체(壓粉體)의 밀도가 높은 것이 필요하다. 소결 전의 압분체의 밀도를 높이기 위해서는 압축성형시 성형성이 양호한 것이 필요하고, 성형성을 높이기 위해서는 분말경도가 낮을 것이 필요하다.
그러나 분말경도를 낮추면 소결 후 최종 제품인 밸브시트의 강도가 저하되고 내마모성이 열화된다. 또한, 밸브시트의 소결부품 제조업체에서는 내마모성을 양호하게 하기 위해서 금속과 변형능력이 다른 탄화물을 석출시키면 상대재료를 마모시킬 우려가 있다.
발명이 해결하고자 하는 과제는 성형성과 내마모성이 우수하고, 상대재료를 마모시킬 수 있는 탄화물이 석출되지 않는 철 기지 소결합금 분말을 제공한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 통상의 마레이징강(maraging steel)의 기술사상에 주목하였다. 마레이징강은 석출물로 경도를 향상시키는 합금원소를 실온의 마텐자이트강(martensite steel) 중에 과포화에 고용(固溶, solid solution)되어, 온도를 올리기 위해 석출 경화시킨 강이다. 그러나 마텐자이트강은 분말로 성형하는 경도가 높다는 문제가 있었다. 또한, 통상의 마레이징강은 피로강도를 저하시키는 질화물인 Ti, Al을 함유하는 등의 문제가 있었다.
본 발명자들은, 이러한 문제를 바탕으로 용강(溶鋼)을 통상의 가스 아토마이징(gas atomizing)법, 물 아토마이징법, 원심력 아토마이징법 등 급랭하여 분말을 제조하는 방법에 있어서, Ti, Al을 함유한 용강의 화학성분을 조정함으로써 마텐자이트가 되지 않고 연질의 오스테나이트(austenite) 상태로 과포화 고용체를 얻는 데 성공하였다. 이러한 과포화 고용체 분말은 상온에서 압축성형시 경도가 낮아서 성형성이 양호하며, 특히 밸브시트의 소결 시 가열, 냉각 과정에서 경화되기 때문에 내마모성이 양호하다. 이러한 현상의 야금적 기구는 다음과 같다.
오스테나이트에서 마텐자이트 변태하는 온도 Ms 점을 저하시켜 합금원소를 첨가하고, 용강을 급랭하여 과포화 고용체로 상온에서 오스테나이트를 얻는다.
소결 중에 오스테나이트에 과포화 시킴에 따라 합금원소가 석출되면서 경도가 높은 석출물이 되고, 동시에 Ms 점을 저하시켜 합금원소가 오스테나이트에서 제거되므로 오스테나이트의 Ms 점이 상승하여 냉각 시 마텐자이트가 된다.
따라서, 본 발명의 상기 목적은, 다음의 철 기지 소결합금 분말에 의해 달성된다.
본 발명의 실시예는 C을 불가피 불순물 원소로 0.1 wt% 미만으로 통제하고, Si : 0.5 ~ 8.5 wt%, Ni : 10 ~ 25 wt%, Mo : 5 ~ 20 wt%, Co : 5 ~ 20 wt%를 함유하고, 나머지로 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진 용강을 급랭시킴에 따라, 압축성형시 분말경도가 비커스 경도로 250 HV 미만이고, 소결 후 비커스 경도로 450 HV 이상이 되는 것을 특징으로 하는 분말이다.
본 발명의 철 기지 소결합금 분말에 따르면, 성형성과 내마모성이 우수하고, 상대재료를 마모시킬 수 있는 탄화물이 석출되지 않는 철 기지 소결합금 분말, 특히 내연기관의 밸브시트에 이상적인 철 기지 소결합금 분말을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소결 열처리 조건을 보여주는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 소결 열처리 후의 경도 및 분말경도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 3은 평가분말의 성형체 상대밀도 및 성형시 분말경도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 4는 평가분말의 성형시 소결 후 경도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 밸브시트 전체의 경도 및 성형체의 상대밀도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6은 밸브시트의 압환강도(radial crushing strength) 및 성형체의 상대밀도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.
본 발명의 실시예는 C을 불가피 불순물 원소로 0.1 wt% 미만으로 제어하여 탄화물의 석출을 방지하고, Si : 0.5 ~ 8.5 wt%, Ni : 10 ~ 25 wt%, Mo : 5 ~ 20 wt%, Co : 5 ~ 20 wt%를 함유하고, 나머지는 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진 용강을 급랭하여, 분말의 연화가 효과적인 오스테나이트가 주체인 과포화 고용체로 이루어진 철 기지 소결합금 분말을 제공한다.
본 발명의 실시예를 구성하는 한정이유는 다음과 같다.
C : 0.1 wt% 미만,
C은 탄화물을 형성하는 원소이다. 탄화물은 각 밸브시트 소결부품 제조업체가 우려하는 상대재료를 마모시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 C은 0.1 wt% 미만으로 할 필요가 있다. 또한 다음의 2 가지에 대해서도 탄화물 형성은 바람직하지 않다.
상대재료뿐만 아니라 밸브시트 자체에서도 탄화물은 주위의 금속과 변형능력이 다르고, 응력이 작용했을 때 금속 및 탄화물의 계면에서 변형을 발생 전이 능력이 다르고, 응력이 작용했을 때 금속 탄화물의 계면에서 변형을 발생시키고 박리가 생기는 경우가 있다.
탄화물의 존재는 금속보다 열전도성이 떨어지기 때문에, 엔진의 연소 시 발생하는 열을 실린더 블록에서 방출시키는 것이 어려워서 밸브시트의 열부하가 커진다.
따라서, C을 0.1 wt% 미만으로 한정한다.
Si : 0.5 ~ 8.5 wt%,
Si은 후술하는 Mo 및 과포화 고용체에서 소결 중에 석출물이 되는 합금원소이다. 이러한 효과를 확실하게 하기 위해서는 Si의 첨가량이 0.5 wt% 이상이어야 한다. 한편, Si은 분말의 경도를 증가시키는 합금원소이고, 과도한 첨가는 성형시 분말의 경도를 증가시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 Si의 첨가량을 8.5 wt% 이하로 할 필요가 있다.
따라서, Si의 첨가량을 0.5 ~ 8.5 wt%로 한정한다.
Ni : 10 ~ 25 wt%,
Ni은 오스테나이트 형성 원소이기 때문에 Ms 점을 저하시키고, 실온에서 연질의 오스테나이트를 확보하고, 분말의 경도를 낮게 유지하는 합금원소이다. 이러한 효과를 확실하게 하기 위해서는 Ni의 첨가량을 10 wt% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Ni은 분말의 경도가 낮추는 합금원소이고, 성형시 바람직하지만, 과도한 첨가는 소결 후의 경도까지 저하시킬 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 Ni의 첨가량을 25 wt% 이하로 할 필요가 있다. 또한 Ni은 고가의 합금원소이므로, 이러한 관점에서 과잉 비싼 합금원소다 관점에서 과잉 첨가는 바람직하지 않다.
따라서, Ni의 첨가량을 10 ~ 25 wt%로 한정한다.
Mo : 5 ~ 20 wt%,
Mo은 앞서 언급한 Si과 과포화 고용체에서 소결 중에 석출물이 되는 합금원소이며, 동시에 Ms 점을 저하시켜 실온에서 연질의 오스테나이트를 확보하도록 하는 합금원소이다. 이러한 효과를 확보하기 위해서는 Mo의 첨가량을 5 wt% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mo은 분말의 경도를 증가시키는 합금원소이므로, 과도한 첨가는 성형시 분말의 경도를 증가시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 Mo의 첨가량을 20 wt% 이하로 할 필요가 있다. 또한, Mo은 고가의 합금원소이므로, 이러한 관점에서 과잉 첨가는 바람직하지 않다.
따라서, Mo의 첨가량을 5 ~ 20 wt%로 한정한다.
Co : 5 ~ 20 wt%,
Co는 석출물이 되는 Si 및 Mo의 오스테나이트 사이에서 고용체 양을 증가시키고, 석출물의 석출을 촉진하는 합금원소이다. 이러한 효과를 확보하기 위해서는 Co의 첨가량을 5 wt%로 할 필요가 있다. 한편, Co는 분말의 경도를 증가시키는 합금원소이므로 과도한 첨가는 성형시 분말의 경도를 증가시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 Co의 첨가량을 20 wt% 이하로 할 필요가 있다. 또한, Co 고가의 합금원소이므로, 이러한 관점에서 과잉 첨가는 바람직하지 않다.
따라서 Co의 첨가량을 5 ~ 20 wt%로 한정한다.
본 발명의 실시예에서 압축 성형시 분말경도 : 250 HV 미만이다. 이 분말경도는 JIS Z 2244에 규정된 비커스 경도 시험-시험 방법에 따라 측정 값을 의미한다. 분말의 성형성을 확보하기 위해서는 압축 성형시 분말경도를 250 HV 미만으로 할 필요가 있다. 따라서, 압축 성형시 분말경도를 250 HV 미만으로 한정한다.
본 발명의 실시예에서 소결 후 소결경도 : 450 HV 이상이다. 이 소결경도는 도 1에 도시된 처리순서에 따라 처리한 소결체를 JIS Z 2244에서 규정하는 비커스 경도 시험-시험 방법에 따라 측정한 값을 의미한다. 소결체의 내마모성을 확보하기 위해서는 소결 후 소결경도를 450 HV 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, 소결 후 소결경도를 450 HV 이상으로 한정한다.
[실시예]
우선, 표 1에 기재한 화학성분의 강을 고주파 용해로에서 용해하고, 용강을 물 아토마이징법(water atomizing)으로 급랭하여 분말을 제조하였다. 이 분말을 성형시 분말로 하여 경도를 측정하였다. 또한, 각 밸브시트의 소결부품 제조업체의 정보를 이용하여 도 1에 도시한 소결 열처리 조건에서 열처리를 실시하고, 소결 열처리 후 분말로 하여 경도를 측정하였다. 이러한 결과를 표 1에 기재하였다.
시험
No.		 화학성분(질량%) 성형 시
분말경도
(HV)		 소결열처리 후
분말경도
(HV)
비고
C Si Ni Mo Co
1 0.02 4.6 19.8 10.0 9.8 200 502 실시예
2 0.05 0.5 20.5 10.5 10.0 187 450 실시예
3 0.05 8.5 20.1 9.9 10.1 225 524 실시예
4 0.02 5.0 10.0 10.0 10.2 245 519 실시예
5 0.02 4.8 25.0 10.3 10.0 190 462 실시예
6 0.06 5.1 19.8 5.0 9.8 185 473 실시예
7 0.03 5.5 20.0 20.0 9.8 243 535 실시예
8 0.04 4.8 20.0 9.7 5.0 205 465 실시예
9 0.07 4.5 19.8 11.0 20.0 248 565 실시예
a 0.03 0.2 19.5 9.8 10.0 195 400 비교예
b 0.05 9.2 20.0 11.0 10.5 269 535 비교예
c 0.03 5.0 4.8 9.6 10.3 320 545 비교예
d 0.02 4.7 30.1 9.9 9.8 165 413 비교예
e 0.05 5.3 19.8 3.3 10.0 268 435 비교예
f 0.02 5.2 19.9 24.9 9.8 293 565 비교예
g 0.07 4.6 19.8 10.2 4.4 175 356 비교예
h 0.03 4.8 20.2 10.0 25.0 325 525 비교예
여기서, 시험 No.1 ~ 9는 실시예이고, 한정된 화학성분의 분말이다. 그리고 모두 분말경도가 250 HV 미만이며, 소결 후의 경도는 450 HV 이상이다.
한편, 시험 No.a ~ h는 비교예로서, 한정된 화학성분을 만족하지 않는 분말이다. 따라서, 다음과 같은 점들을 지적할 수 있다.
시험 No.a는 Si의 첨가량이 한정 범위의 하한인 0.5 wt% 미만이다. 따라서, 석출물의 석출이 불충분하여 소결 열처리 후 분말경도가 450 HV 미만이다.
시험 No.b는 Si의 첨가량이 한정 범위의 상한인 8.5 wt%를 초과한다. 따라서, 성형시 분말의 경도가 높고, 250 HV 이상이다.
시험 No.c는 Ni의 첨가량이 한정 범위의 하한인 10 wt% 미만이다. 따라서 오스테나이트를 형성하지 않고, 또한, Ms 점이 충분히 저하되지 않아서 마텐자이트가 발생하는 것으로 추정된다. 따라서, 성형시 분말의 경도는 250 HV 이상이다.
시험 No.d는 Ni의 첨가량이 한정 범위의 상한인 25 wt%를 초과한다. 따라서 분말의 경도가 낮아지나, 소결 후 분말경도가 450 HV 미만이다.
시험 No.e는 Mo의 첨가량이 한정 범위의 하한인 5 wt% 미만이다. 따라서, Ms 점이 충분히 저하되지 않고, 마텐자이트가 발생한 것으로 추정된다. 따라서, 성형시 분말의 경도는 250 HV 이상이다.
시험 No.f는 Mo의 첨가량이 한정 범위의 상한인 20 wt%를 초과한다. 따라서, 성형시 분말의 경도가 높고, 250 HV 이상이다.
시험 No.g는 Co의 첨가량이 한정 범위의 하한인 5 wt% 미만이다. 따라서, 석출물의 석출이 불충분하여 소결 열처리 후 분말경도가 450 HV 미만이다.
시험 No.h는 Co의 첨가량이 한정 범위의 상한인 20 wt%를 초과한다. 따라서, 성형시 분말의 경도가 높고 250 HV 이상이다.
이러한 효과를 도 2에 도시하였다. 여기서, 본 발명의 과제에 따른 성형성 및 내마모성이 우수하고, 상대재료를 마모시킬 우려가 있는 탄화물이 석출되지 않는 철 기지 소결금속 재질의 밸브시트용 분말을 제공할 수 있었다.
본 발명의 실시예에 따른 강(鋼)을 밸브시트의 경질 입자로 적용한 예를 설명한다. 표 2 및 표 3에는 평가 대상이 되는 분말의 화학성분 및 분말경도를 기재하였다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 강은 표 1에서 실시예로 예시한 시험 No.1에 따른 분말이다. 또한, 트리발로이(Tribaloy) 합금(등록상표 : DEROLO STELLITE사 제품)은 통상의 Co 기반의 밸브시트용 분말로서, 각 밸브시트 소결부품 제조업체로부터 분말경도가 높고 성형성이 문제가 있다고 지적되고 있다.
우선, 표 2에 기재한 화학성분의 강을 고주파 용해로에서 용해하고, 용강을 물 아토마이징법으로 급랭하여 분말을 제조하였다. 다음으로, 분말 30 wt%, 기지 분말로서 철 분말을 68.25 wt%, 흑연 분말 1 wt% 및 스테아르산 아연(zinc stearate) 0.75 wt%를 혼합한다. 여기서, 철 분말의 경도는 70 HV이다. 이 혼합물을 외경 21㎜, 내경 13.5㎜의 금형에 제공하고, 6 ton/㎠의 압력으로 높이 6㎜의 밸브시트를 성형한다.
이와 같이 제조한 성형체에 대해서 성형체의 상대밀도를 측정하였다. 성형체의 상대밀도는 기공이 없는 이상적인 성형체의 밀도를 100 %로 하여, 실제 성형체의 밀도를 상대적으로 비교한 수치이다. 단순히 겉보기 밀도로 비교하면, 실제 비중이 큰 분말로 이루어진 성형체는 기공이 많아도 높은 수치를 가지며, 성형성 평가가 없으므로 성형체의 상대밀도로 평가하였다. 성형체의 상대밀도는 본 발명의 범위는 아니지만, 성형성의 양부를 보여주는 매개변수 중 하나이고, 성형체의 상대밀도가 높을수록 성형성이 양호하다고 평가할 수 있다. 이러한 측정 결과는 표 2에 기재하였다.
도 3은 압축성형한 성형체의 상대밀도에 미치는 성형시 분말경도의 영향을 도시하였다.

평가분말
화학성분(질량%)		 분말경도
(HV)		 소결체 상대밀도
(%)
C Si Ni Mo Co
본발명 강 0.02 4.6 19.8 10.0 9.8 200 95.5
Tribaloy합금
(종래기술 분말)		 0.03 2.5 0.0 27.4 58.0 836 92.6
여기서, 성형시 분말경도가 낮을수록 성형체의 상대밀도가 높고, 본 발명의 실시예에 따른 강이 본 발명의 범위를 만족시키며 트리발로이 합금보다 성형성이 양호하다는 것을 알 수 있다. 일반적으로 성형체의 상대밀도가 95 % 이하에서는 성형공정이 2 공정이 되지만, 본 발명의 실시예에 따른 강은 성형체의 상대밀도가 95.5 %로 1 공정을 생략할 수 있다.
이러한 성형체에 대해 도 1에 도시한 소결 열처리를 하고, 경질 입자부의 경도를 측정하였다. 그 결과를 표 3에 기재하였다. 도 4는 성형시부터 소결 후의 평가분말 경도의 변호를 보여준다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 강의 소결 후 경도가 상승하는 것으로 확인되었다.

평가분말
화학성분(질량%)		 소결후
경질입자부 경도
(HV)		 밸브시트
전체 경도
(HRB)		 밸브시트
압환강도
(N/㎟)
C Si Ni Mo Co
본발명 강 0.02 4.6 19.8 10.0 9.8 508 90.6 459
Tribaloy합금
(종래기술 분말)		 0.03 2.5 0.0 27.4 58.0 697 78.3 353
또한, 밸브시트 전체 경도를 평가하기 위해, 로크웰 B 스케일(scale)로 경도 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 3에 기재하였다. 도 5는 밸브시트 전체의 경도 및 성형체의 상대밀도 사이의 관계를 보여준다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 강이 트리발로이 합금보다 경질 입자의 경도가 낮음에도 불구하고, 밸브시트 전체의 경도가 높은 것을 알 수 있으며, 내마모성이 양호한 것으로 평가되었다. 이러한 현상은 본 발명의 실시예에 따른 강이 트리발로이 합금보다 성형성이 양호하고, 성형체의 상대밀도가 높아서 치밀하게 소결된 것에 따른 것으로 추정할 수 있다. 이러한 추정을 뒷받침하기 위해서 밸브시트를 고리(環)의 상하에서 하중을 부가하고, 파손되는 하중으로부터 강도를 구하는 압환강도(壓環强度)를 측정하였다. 그 결과를 표 3에 기재하였다. 도 6은 밸브시트의 압환강도와 성형체의 상대밀도 사이의 관계를 보여준다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 강이 트리발로이 합금보다 압환강도가 높고 치밀하게 소결된 것으로 확인되었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 강은, 본 발명의 과제에 따른 성형성과 내마모성을 모두 향상시키는 것이 가능하며, 밸브시트에 적용이 우수한 형태의 하나인 것으로 확인 되었다.
또한, 비용에서도 현재 사용되고 있는 Co 기재의 분말보다 저렴한 철 기지를 본 발명의 실시예에 따른 분말로서, 성형성을 개선하면서 거의 동등한 내마모성을 확보할 수 있는 것도 산업상의 큰 장점이라 할 수 있다.
이상에서는, 내연기관의 철 기지 소결금속 재질의 밸브시트에 대해서 살펴보았지만, 본 발명이 밸브시트에 한정되는 것은 아니며, 성형성과 내마모성을 필요로 하며, 상대재료를 마모시키지 않을 것을 요구되는 기어, 풀리(pulley), 샤프트(shaft), 베어링, 야금 도구 등 철 기지 소결금속 재질의 제품 분야에서도 산업상으로 이용될 수 있다.

Claims (2)

  1. C을 불가피 불순물 원소로 0.1 wt% 미만으로 통제하고, Si : 0.5 ~ 8.5 wt%, Ni : 10 ~ 25 wt%, Mo : 5 ~ 20 wt%, Co : 5 ~ 20 wt%를 함유하고, 나머지로 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진 용강(溶鋼)을 급랭하여, 압축 성형시 분말경도가 비커스 경도로 250 HV 미만이고, 소결 후 비커스 경도로 450 HV 이상인 것을 특징으로 하는 철 기지(基地) 소결합금 분말.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 철 기지 소결합금 분말은 내연기관의 철 기지 소결금속 재질의 밸브시트용 분말인 철 기지(基地) 소결합금 분말.
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