WO2006123497A1

WO2006123497A1 - 摺動部材

Info

Publication number: WO2006123497A1
Application number: PCT/JP2006/308126
Authority: WO
Inventors: Yuusuke Wakabayashi; Shigeyuki Sakurai; Hideki Akita
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JPWO2006123497A1

Abstract

　油圧ポンプ、モータ等の油圧機器のシリンダ内面やエンジンピストンリング等に用いる鋳鉄製の摺動部材２００において、その摺動面Ｓ１を含む表面部分の金属組織を、黒鉛２３と、この黒鉛２３の輪郭をブルズアイ状に取り囲むマルテンサイト２４（第１マルテンサイト）と、この第１マルテンサイト２４の外側に位置するフェライト２１及び通常のマルテンサイト２５（第２マルテンサイト）とから構成させるものとする。これにより、摺動面上に早期に油溜まりを形成可能とし、潤滑特性に優れた鋳鉄製の摺動部材を提供することができる。

Description

明細書

摺動部材

技術分野

[0001] 本発明は铸鉄製の摺動部材に係り、特に油圧ポンプ、モータ等の油圧機器のシリンダ内面やエンジンピストンリング等に適用する铸鉄製の摺動部材に関する。

背景技術

[0002] 油圧ポンプ、モータ等の油圧機器のシリンダ内面やエンジンピストンリング等には铸鉄製の摺動部材が用いられている。この铸鉄製の摺動部材には耐摩耗性と潤滑油保持性 (保油性)が求められている。铸鉄製の摺動部材に耐摩耗性と保油性を持たせる技術として特開昭 60— 21355号公報に記載の技術がある。この技術は、摺動面の金属組織がパーライト、フェライト及び黒鉛力なるように铸造した後、その摺動面をレーザにより急熱急冷処理して表面焼入れし、摺動面のフライトの実質的に全量を黒鉛の輪郭をブルズアイ状に取り囲み硬度が極めて高いマルテンサイト (第 1マルテンサイト）に変態させ、パーライト部分を通常のマルテンサイト（第 2マルテンサイト )に変態させるものであり、このように铸鉄材の摺動面を第 1マルテンサイトと第 2マルテンサイトとヽぅ硬度差を持った組織で構成することで、摺動時に摩耗差を生じさせ、この摩耗差により、摺動面に窪み（凹部）を形成し、この凹部を油溜まりとして機能させることで、保油性を持たせ摺動特性を向上させている。

[0003] 特許文献 1 :特開昭 60— 21355号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 上記従来技術の摺動部材において、摺動面に窪みを形成するためには、レーザで熱処理を行った後に研磨加工を行う必要がある。ここで、本発明者らの測定によると、第 1マルテンサイトの硬度は、 Hv750〜850であるのに対して、凹部となる第 2マルテンサイトの硬度は、 Hv600〜750であり、両者の硬度差は比較的小さい。その結果、両者の摩耗の速度差も小さくなり、油溜まりとなる凹部を持つ形状に加工するには、研磨加工を長期的に行う必要がある。これは、摺動部材のコストアップの要因となる。

[0005] また、上記の研磨工程を省いて凹部が無い状態の摺動部材を製品に組み込み、ならし運転時に相手材との摺動によって発生する摩耗により凹部を形成することも考えられる。し力しながら、上記の研磨工程の場合と同様に、第 1マルテンサイトと第 2マルテンサイトとの摩耗の速度差が小さいために、油溜まりとなる凹部を持つ形状とするには長期的な摺動が必要となり、早期に高潤滑状態が得られな、という問題がある

[0006] 本発明の目的は、早期に油溜まりを形成可能とし、潤滑特性に優れた铸鉄製の摺動部材を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] (1)本発明は、上記目的を達成するために、摺動面の金属組織を、黒鉛と、前記黒鉛の輪郭を取り囲む第 1マルテンサイトと、前記第 1マルテンサイトの外側に位置するフェライト及び第 2マルテンサイトとで構成するものとする。

[0008] このように構成した摺動面を持つ摺動部材に研磨加工をすると、黒鉛、第 1マルテンサイト（硬度： Hv750〜850)及び第 2マルテンサイト（硬度： Hv600〜750)と比較して硬度の低、フェライト (硬度： Hv50〜 150)が選択的に容易に摩耗されるので、早期に摺動面に凹部を設けることが可能になる。また、この摺動部材を上記の研磨加工を省いて凹部の無い状態で油圧機器等の製品に組み込み、ならし運転時に相手材との摺動によって発生する摩耗により凹部を設けることも可能になる。このように形成した凹部は摺動部材の油溜まりとして機能し、摺動時において早期から高潤滑な状態を得ることが可能になる。

[0009] (2)また、本発明は、上記目的を達成するために、摺動面の金属組織を、黒鉛と、前記黒鉛の輪郭を取り囲む第 1マルテンサイトと、前記第 1マルテンサイトの外側に位置するフェライト及び第 2マルテンサイトとで構成し、前記摺動面のフェライト部分に油溜まりを形成するものとする。

[0010] このように構成した摺動面を持つ摺動部材を油圧機器等の製品に組み込むと、摺動面のフェライト部分に形成された油溜まりにより、摺動時において早期から高潤滑な状態を得ることが可能になる。 [0011] (3)上記（1)又は（2)において、好ましくは、前記摺動面の前記黒鉛を除いた表面積に対する前記フェライトの面積率を、 10%〜90%の範囲としたものとする。

[0012] これにより、製品組み込み前の研磨加工やならし運転による摺動などの工程を省略しても利用可能となり、安定した潤滑特性を有する摺動部材を得ることが可能になる

[0013] (4)上記（1)又は（2)において、好ましくは、前記摺動面の前記黒鉛を除いた表面積に対する前記フェライトの面積率を、 13%〜87%の範囲としたものとする。

[0014] これにより、製作工程中に発生する品質のバラツキに影響されることなぐ製品組み込み前の研磨加工やならし運転による摺動などの工程を省略しても利用可能となり、さらに確実に安定した潤滑特性を有する摺動部材を得ることが可能になる。

発明の効果

[0015] 本発明によれば、早期に高潤滑な状態が得られ、加工コストが低く高性能な铸鉄製の摺動部材を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]図 1は本発明の実施の形態に係わる铸鉄製の摺動部材の摺動面を含む表面部分の金属組織の構成を示す図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態の摺動部材を得るための素材である铸鉄材の表面を含む表面部分における金属組織の構成を示す図である。

[図 3]図 3は図 1に示した摺動部材に研磨加工または、ならし運転による摺動を実施した後の摺動面を含む表面部分の金属組織の構成を示す図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態に係わる铸鉄製の摺動部材に焼入れを行う際に用 V、るレーザ焼入れ装置の構成を示す図である。

[図 5]図 5は铸鉄材にレーザ焼入れを実施する際、レーザ入熱量と焼入れ後のフェライト残存率との関係を表す図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態の摺動部材を得るための素材である铸鉄材の表面の顕微鏡写真である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態に係わる铸鉄製の摺動部材の熱処理後の表面の顕微鏡写真である。圆 8]図 8は従来技術による铸鉄製の摺動部材の摺動面を含む表面部分の金属組織の構成を示す図である。

[図 9]図 9は図 8に示した摺動部材に研磨加工または、ならし運転による摺動を実施した後の摺動面を含む表面部分の金属組織の構成を示す図である。

圆 10]図 10はフェライト面積率の異なる本発明の実施の形態による摺動部材に対して、窒化材を相手材として一定面圧下で摺動を複数回実施した際の、摺動回数と摩擦係数の変動の結果を摺動部材ごとに計測する実験を行った結果を示す図である。圆 11]図 11は図 10で示した実験結果を、本発明の実施の形態による摺動部材のフエライト面積率と初期摩擦係数との関係に置き換えて示す図である。

圆 12]図 12はフェライト面積率の異なる本発明の実施の形態による摺動部材に対して、窒化材を相手材として一定面圧下で摺動を複数回実施した際の、なじみが完了する状態に至るまでに要した摺動回数を摺動部材ごとに計測する実験を行った結果を示す図である。

符号の説明

S1 摺動面

S2 表面

S3 摺動面

21 フェライト

21a フェライト

22 パーライト

23 黒鉛

24 第 1マルテンサイト

25 第 2マルテンサイト

26 油溜まり

100 铸鉄材

200 摺動部材

300 摺動部材 (加工済)

発明を実施するための最良の形態 [0018] 以下、本発明に係わる铸鉄製の摺動部材の実施の形態を図面を用いて説明する。

[0019] 図 1は、本実施の形態に係わる铸鉄製の摺動部材の摺動面を含む表面部分の金属組織を示す図である。

[0020] 図 1において、符号 200は本実施の形態に係わる铸鉄製の摺動部材であり、その摺動面 S1を含む表面部分の金属組織は、黒鉛 23と、この黒鉛 23の輪郭をブルズァィ状に取り囲むマルテンサイト 24 (第 1マルテンサイト）と、この第 1マルテンサイト 24 の外側に位置するフェライト 21及び通常のマルテンサイト 25 (第 2マルテンサイト）と力も構成されており、これらの成分の下側にはベース金属としてパーライト 22が位置している。なお、この金属組織におけるフェライトは、図 1の左側に示したフェライト 21 のように常に第 1マルテンサイト 24を取り囲むように構成されるものではなぐ図 1の右側に示すフェライト 21aのように部分的に第 2マルテンサイト 25が第 1マルテンサイト 2 4の方に入り込むように構成される場合もある。

[0021] 図 2は、本実施の形態の摺動部材 200を得るための素材である铸鉄材の表面 S2を含む表面部分における金属組織を示す図である。図中、図 1と同じ部分には同じ符号を付す。

[0022] 図 2において、符号 100は本実施の形態の摺動部材 200を得るための素材である铸鉄材であり、その表面 S2を含む表面部分の金属組織は、黒鉛 23と、この黒鉛 23 の外側に位置するフェライト 21と、このフェライト 21の外側に位置するパーライト 22とから構成されている。

[0023] 本実施の形態の摺動部材 200は、図 2に示した金属組織力も構成された铸鉄材 10 0に対して、レーザ焼入れ等の急熱急冷処理 (熱処理)をすることにより得られる。铸鉄材 100を加熱すると、黒鉛 23は通常はフェライト 21の結晶粒界に沿って拡散してゆくが、この加熱を急速に行うと、黒鉛 23はフェライト 21の粒子中に直に拡散してゆき、次いでこれを急冷するとフェライト 21が第 1マルテンサイト 24に変態する。この際、第 1マルテンサイト 24は残留した黒鉛 23を取り囲むように形成され、これを顕微鏡観察すると、黒い黒鉛を第 1マルテンサイトが取り囲み、その外観があたかも眼球のよう（ブルズアイ状）に見える。また、本実施の形態においては、加熱時の入熱量を制御することにより、フェライト 21の黒鉛 23の輪郭付近に位置する部分のみが第 1マルテンサイト 24に変態し、他の部分はそのままこの第 1マルテンサイト 24の外側にフエライト 21として残存する。一方、铸鉄材 100のパーライト 22の表面部分は、加熱冷却の熱履歴を受けると、第 2マルテンサイト 25に変態する。この第 2マルテンサイト 25は、通常の焼入れ処理などによって生じるものと同じものであり、ブルズアイ状に形成される第 1マルテンサイト 24と比較して硬度が低、。

[0024] 図 3は、図 1に示した本実施の形態の摺動部材 200に、研磨加工または摺動を施した後の摺動部材の摺動面を含む表面部分金属組織を示す図である。図中、既出の図と同じ部分には同じ符号を付す。図 3において、研磨加工または摺動を施した後の摺動部材 300は、その摺動面 S3に凹部である油溜まり 26が形成されている。この油溜まり 26の凹部は、黒鉛 23、第 1マルテンサイト 24 (硬度: Hv750〜850)及び第 2マルテンサイト 25 (硬度: Hv600〜750)など力も構成される金属組織の中で、特に硬度が低いフェライト 21 (硬度: Hv50〜150)が選択的に摩耗されて形成されたものである。この油溜まり 26は摺動部材 200が製品に組み込まれた際、ここに潤滑油が保持されることで保油性を発揮し、摺動部材の潤滑特性を向上させる。

[0025] 次に、铸鉄材 100に焼入れを施して摺動部材 200を得るのに用いる装置の一例として、レーザ焼入れ装置の構成を図 4を用いて説明する。図 4において、レーザ焼入れ装置 50は、レーザ 1を発振するレーザ発振器 9と、レーザ 1を発振するために必要な電力を供給するレーザ電源部 10と、発振されるレーザ 1を導くベンディングミラー 1 2aと、このベンディングミラー 12aによって導かれたレーザ 1を集光して照射する上下移動可能な加工ヘッド 5と、レーザ焼入れされるワーク 6を載置する水平移動可能な XYテーブル 16と、この XYテーブル 16上にワーク 6を固定するワーク固定治具 15と、レーザ発振器 9の制御とカ卩ェヘッド 5及び XYテーブル 16の位置制御等を行うコントローラ 11とを備えている。

[0026] レーザ発振器 9により発振されたレーザ 1は、ベンディングミラー 12a、 12bによりカロェヘッド 5内の放物面鏡 13に誘導され、この放物面鏡 13によりレーザ 1はワーク 6の表面に集光され、照射される。ワーク 6は、 XYテーブル 16上にワーク固定治具 15により固定されており、 XYテーブル 16の動作は、 NC等のコントローラ 11により制御される。また、このコントローラ 11は、レーザ発振 9およびレーザ電源部 10のコントロールも行う。さらに、加工ヘッド 5は、図示しない Z軸（垂直軸）に固定されており、ワーク 6に対して、上下方向に移動することが可能であり、その動作は、上記コントローラ 11 により制御される。

[0027] レーザ照射により、ワーク 6の加熱領域は温度上昇することにより活性しやすい状態にある。このため、レーザ焼入れ装置には、レーザ照射領域の酸ィ匕抑制を目的として、ワーク 6のレーザ照射領域にシールドガスを吹き付けるためのノズル 4が配置されており、このノズル 4からシールドガスとしてアルゴン、ヘリウム、窒素等をワーク 6に噴射することが可能である。

[0028] 本実施の形態の摺動部材をレーザ焼入れにて製造する際のワーク 6の素材は、球状黒鉛铸鉄やねずみ铸鉄などの铸鉄材である。この铸鉄材の金属組成の一例を次の表に表す。

[0029] [表 1] 化学成分（mass%)

[0030] レーザ焼入れは、レーザ照射によりワーク 6の表面が Al変態点以上に加熱された後、ワーク 6の内部に熱が拡散することによって、ワーク 6の表面は冷却され、焼入れ層を形成することが可能である。レーザスポット径と、このレーザスポット径に投入するレーザ出力と、ワーク 6とレーザ 1を相対移動させる際の速度（レーザ走査速度）とを設定することで、ワーク 6表面の入熱量を制御することが可能である。

[0031] このレーザ入熱量による摺動部材 200中のフェライト残存量の制御方法について、図 5を用いて説明する。ここでいうフェライト残存率とは、レーザ焼入れ前のフェライト量を 100%とし、これに対してレーザ焼入れ後に残存したフェライト量を百分率で表したものとする。図 5は、ワーク 6へのレーザ入熱量と焼入れ後のフェライト残存率との関係を表す図である。ここにおいて例えば、焼入れ後の摺動部材 200に焼入れ前の約 45%のフェライトを残存させたいとする。この場合、図 5を参照すれば必要なレーザ入熱量は、 1000jZcm2であるということが分かる。レーザ入熱量を 1000jZcm2 とするためには、例えばレーザ照射条件をレーザスポット径 10mm、レーザ出力 2kW 、レーザ走査速度 2mZminと設定することで可能である。このようにレーザ入熱量を調整して、摺動部材 200中のフライト残存量を所望の量に制御することができる。

[0032] 図 6及び図 7に本実施の形態に係わる铸鉄材の表面の顕微鏡写真を示す。図 6は、本実施の形態の摺動部材を得るための素材である铸鉄材の表面の顕微鏡写真であり、図中、図 2と同じ部分には同じ符号を付している。図 7は、本実施の形態に係わる铸鉄製の摺動部材の熱処理後の表面の顕微鏡写真であり、図中、図 1と同じ部分には同じ符号を付している。これは、図 6に示した铸鉄材の焼入れ後の表面の顕微鏡写真である。

[0033] 図 6において、黒鉛 23の輪郭を取り囲むようにフェライト 21が位置しており、その外側にパーライト 22が位置している。図 7において、黒鉛 23の輪郭をブルズアイ状に取り囲むように第 1マルテンサイト 24が形成されており、その外側にはフェライト 21が残存している。また、パーライト 22は通常のマルテンサイトである第 2マルテンサイト 25 に変態している。

[0034] 次に、図 8及び図 9を用いて、従来技術である特開昭 60— 21355号公報記載の铸鉄製のシリンダライナと本実施の形態との比較を行、ながら、本実施の形態の効果について述べる。

[0035] 図 8は、従来技術を用いて焼入れされた摺動部材の摺動面を含む表面部分の金属組織を示す図であり、図 9は、図 8で示した摺動部材に、研磨加工を施した後の摺動面を含む表面部分の金属組織を示す図である。図中、既出の図と同じ部分には同じ符号を付す。

[0036] 図 8において、従来技術による摺動部材 400の摺動面 S4を含む表面部分の金属組織は、黒鉛 23と、この黒鉛 23の輪郭を取り囲む第 1マルテンサイト 24と、この第 1 マルテンサイト 24の外側に位置する第 2マルテンサイト 25とから構成されている。

[0037] 従来技術は、本実施の形態と同様に、図 2に示した铸鉄材 100を素材とし、この铸鉄材 100の表面部分を急熱急冷処理して表面焼入れすることにより、フェライト 21の実質的に全量を第 1マルテンサイト 24に変態させ、その結果、図 8のような摺動部材 400を得る。 [0038] 次いで、以上のようにして得た摺動部材 400に研磨力卩ェを行うと、第 1マルテンサイト 24と第 2マルテンサイト 25との硬度差のため、第 2マルテンサイト 25部分の摩耗速度は、第 1マルテンサイト 24部分の摩耗速度より速くなる。その結果、摩耗差が生じて、図 9に示すように第 2マルテンサイト 25の表面部分に凹部が形成され、この凹部が良好な油溜まり 26になり、摺動面 S5の保油性を高める機能を発揮する。

[0039] し力し、前述のように第 1マルテンサイトの硬度は、 Hv750〜850であるのに対して、凹部となる第 2マルテンサイトの硬度は、 Hv600〜750であり、両者の硬度差は比較的小さい。その結果、両者の摩耗の速度差も小さくなり、第 2マルテンサイト部を摩耗させて摺動部材 400に油溜まりとなる凹部を持つ形状を設けるには、研磨加工を長期的に行う必要がある。また、上記研磨加工を省略して摺動部材 400を製品に組み込み、ならし運転により摩耗させる場合も、研磨加工と同様に両者の摩耗の速度差が小さいため、油溜まりとなる凹部を持つ形状を形成するには長期的な摺動が必要となる。これは、摺動部材のコストアップの要因や、早期から高潤滑状態が得られないという問題を発生させる。

[0040] これに対して、本実施の形態の摺動部材 200の摺動面 S1において、凹部となるフエライト 21の硬度は前述のように Hv50〜150であり、第 1マルテンサイト 24 (Hv750 〜850)及び第 2マルテンサイト 25 (Hv600〜750)と比較して非常に柔らかぐ硬度差は非常に大きい。このため研磨カ卩ェ時などには、このフェライト 21部分が選択的に摩耗されて摺動面 S2に凹部が形成され、早期から保油性を有し潤滑特性に優れた摺動部材を得ることが可能である。また、摩耗速度の向上により研磨加工に要する時間も短縮することが可能になり、加工効率が向上し、摺動部材のコストダウンを図ることも可能になる。

[0041] また、従来技術において、ならし運転等での摺動を利用して摺動部材に凹部を形成する場合、摺動面 S4の第 2マルテンサイト 25を摩耗して凹部を形成するが、相手材の表面硬度はこの第 2マルテンサイト 25より高い必要があり、相手材は第 2マルテンサイト 25より硬度の高、ものに限定されて、た。

[0042] しかし、本実施の形態によれば、摺動時の相手材は比較的硬度の低いフライトより硬度の高いものであれば、凹部を形成することができる。このため、第 1マルテンサイト 24や第 2マルテンサイト 25よりも硬度が低、材質 (例えばソルバイト組織なような調質材)でも、摺動による凹部の形成が可能である。これにより、相手材として採用可能な材質の選択肢が増え、さらに摺動部材のコストダウンを図ることが可能になる。

[0043] なお、本実施の形態における铸鉄への焼入れは、便宜上レーザ焼入れを用いて説明したが、この他、高周波焼入れ、電子ビーム焼入れ、炎焼入れ等の急加熱が可能な方法にぉ、ても実施することが可能である。

[0044] 次に、フェライト残存量と摺動回数と摩擦係数の変化との関係を定量的に分析した結果について、実験データに基づいて図 10〜図 12を用いて説明する。本実験は、油中環境であるが固体潤滑と流体潤滑が共存する境界潤滑で実施し、フライト面積率の異なる複数の摺動部材に対し、窒化材を相手材として一定面圧下で摺動を複数回実施し、その際の摺動回数と摩擦係数の変化を摺動部材ごとに計測したものである。本実験において、フェライト面積率とは、摺動部材の摺動面の黒鉛を除いたフェライトとマルテンサイトの表面積に対するフェライトの面積率を意味し、マルテンサイト面積率とは、摺動部材の摺動面の黒鉛を除、たフェライトとマルテンサイトの表面積に対する第 1マルテンサイトと第 2マルテンサイトとの総和の面積率を意味する。

[0045] 図 10は、フライト面積率の異なる摺動部材 31〜39 (後述）に対して、本実験を実施した際の摺動回数と摩擦係数の変動の結果を摺動部材ごとに折れ線グラフに示すものである。グラフの横軸を摺動回数、縦軸を摩擦係数とし、図中の折れ線には、摺動部材 31〜39の符号を付した。図 10では、図の見易さのため摺動部材 34及び 3 6の分析結果は省略している。また、図 11は、本実験の結果を摺動部材 31〜39のフェライト面積率と摺動開始時の摩擦係数 (初期摩擦係数)との関係に置き換えて示すものである。

[0046] 摺動部材 31〜39は、それぞれ次のようなものである。

摺動部材 31 :フェライト面積率 0%、マルテンサイト面積率 100% ;

摺動部材 32 :フェライト面積率 5%、マルテンサイト面積率 95% ;

摺動部材 33 :フェライト面積率 10%、マルテンサイト面積率 90% ;

摺動部材 34：フェライト面積率 20%、マルテンサイト面積率 80%；

摺動部材 35 :フェライト面積率 40%、マルテンサイト面積率 60% ; 摺動部材 36 :フェライト面積率 60%、マルテンサイト面積率 40% ; 摺動部材 37：フェライト面積率 80%、マルテンサイト面積率 20%；

摺動部材 38 :フェライト面積率 90%、マルテンサイト面積率 10% ;

摺動部材 39 :フェライト面積率 95%、マルテンサイト面積率 5% ;

摩擦係数は、摺動面の摩擦の状態を把握するための指標の 1つである。油圧部品において、例えば油圧ピストン、シリンダなどが境界潤滑下で要求される摩擦係数は、一般的に 0. 15以下である。この値を目標摩擦係数と呼ぶ。

[0047] 図 10及び図 11において、フェライト面積率 10%〜90%の摺動部材 33〜38は、摺動開始直後から 0. 15以下の摩擦係数を示している。つまり、これらの摺動部材は製品として用いる前の研磨カ卩ェゃ摺動のためのならし運転を必要としない。これに対して、フェライト面積率が 0%及び 5%の摺動部材 31、 32は、摺動初期の摩擦係数が約 0. 2と高ぐ摺動回数を増すごとに徐々に摩擦係数が低減し、摺動回数 4000回程度で摩擦係数が 0. 15以下となる。これより、この範囲にフェライト面積率を有する摺動部材は、製品として用いる前に、ある程度の研磨加工ゃ摺動のためのならし運転が必要となる。一方、フェライト面積率が 90%より大の摺動部材 39は、摺動回数を重ねても摩擦係数が 0. 3近辺力変化しない。これは、フェライト面積率が 90%より大きくなると、摺動面上のフライト 21が選択的に容易に摩耗されて十分な油溜まり 2 6が形成される力その一方で相手材との接触が黒鉛 23の周囲に形成されている硬質な第 1マルテンサイト 24に限定されてしまい、摺動面が高面圧下で相手材を引つ搔くような状態であるアブレッシブ摩耗が発生すると考えられるからであり、この条件範囲では、摺動回数を重ねても摩擦係数が常に高く製品としては不適である。

[0048] また、フライト面積率が 10%未満、 90%より大きい摺動部材にあっては、初期摩擦係数が 0. 15より大きいため、摺動部材に働く動力が摩擦力として消費され、エネルギーロスが高い状態にある。このような高摩擦係数の摺動部材を用いる場合、摩擦によって消費されるエネルギーロスを補完するために、例えばエンジンを高回転で回転させる、或いは、より高出力のエンジンやモータに変更するなどの対応が必要になる。このため、ユニットとして燃費の低下や、スペック強化によるコストアップ、またはュニット形状の肥大化などの弊害が起こる場合も考えられる。よって、この意味でも、フエライト面積率が 10%未満、あるいは 90%より大きい摺動部材は、製品には不適である。

[0049] 図 12は、上記実験と同様の条件下で摺動部材 31〜39について、なじみが完了する状態に至るまでに必要な摺動回数を測定した結果を示している。なじみの完了とは、摩擦係数が目標摩擦係数の 0. 15以下となり、かつ摺動回数を重ねても摩擦係数の上下変動が微少な安定状態になることを意味する。

[0050] 図 12において、フェライト面積率が 10〜90%の摺動部材は早期になじみを完了し、摩擦係数が 0. 15以下の安定した状態となる。よってこれらの摺動部材は製品組み込みに際して、事前の研磨加工やならし運転による摺動を省略しても潤滑特性を発揮する。一方、フェライト面積率が 10%未満の摺動部材は、なじみ完了までに約 400 0回の摺動回数を要し、研磨加工やならし運転による摺動が必要である。また、フェライト面積率が 95%の摺動部材は、摺動面の摩擦係数が 0. 15以下になることはなく、製品に用いるには不適である。

[0051] 以上のように、フェライト面積率が 10%未満の摺動部材は、製品として用いる前の研磨加工やならし運転による摺動を施す必要があり、フライト面積率が 90%より大きくなると、摺動初期から摩擦係数が 0. 15以上と高ぐその後摺動回数を重ねても 0 . 15以下に低減することもないため、製品としての使用は不適切であるのに対して、フェライト面積率が 10%〜90%の摺動部材では、摺動初期から摩擦係数は 0. 15以下で、その後比較的早期に安定状態に移り、なじみが完了するため、製品として用いる前の研磨加工やならし運転による摺動は不要で、焼入れ後、即製品として用いることが可能である。また、摺動初期からなじみまでの時間を短絡的にすることが可能になるため、摺動による摩耗粉の発生を低減することが可能となり、これによる 2次的な摩擦や摩耗を減少させることが可能になる。

[0052] なお、上述のフェライト面積率は、部位や、焼入れの際の熱処理条件等により実際にはバラツキが ± 3%存在する。そのため、本発明の効果をより確実に得るためには、より好ましくはフェライト面積率は 13〜87%とすることが望ましい。

Claims

請求の範囲

[1] 摺動面 (si)の金属組織を、

黒鉛 (23)と、

前記黒鉛 (23)の輪郭を取り囲む第 1マルテンサイト（24)と、

前記第 1マルテンサイト（24)の外側に位置するフェライト（21, 21a)及び第 2マルテンサイト（25)とで構成したことを特徴とする铸鉄製の摺動部材 (200)。

[2] 摺動面 (S3)の金属組織を、

黒鉛 (23)と、

前記黒鉛 (23)の輪郭を取り囲む第 1マルテンサイト（24)と、

前記第 1マルテンサイト（24)の外側に位置するフェライト（21, 21a)及び第 2マルテンサイト（25)とで構成し、前記摺動面 (S3)のフェライト部分 (21, 21a)に油溜まり

(26)を形成したことを特徴とする铸鉄製の摺動部材 (300)。

[3] 請求項 1又は 2記載の铸鉄製摺動部材（200, 300)にお、て、

前記摺動面 (S1, S3)の前記黒鉛 (23)を除、た表面積に対する前記フライト（2

1, 21a)の面積率を、 10%〜90%の範囲としたことを特徴とする铸鉄製の摺動部材

(200, 300)。

[4] 請求項 1又は 2記載の铸鉄製摺動部材（200, 300)にお、て、

前記摺動面 (S1, S3)の前記黒鉛 (23)を除、た表面積に対する前記フライト（2 1, 21a)の面積率を、 13%〜87%の範囲としたことを特徴とする铸鉄製の摺動部材 (200, 300)。