JPH0142345B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0142345B2 JPH0142345B2 JP61204993A JP20499386A JPH0142345B2 JP H0142345 B2 JPH0142345 B2 JP H0142345B2 JP 61204993 A JP61204993 A JP 61204993A JP 20499386 A JP20499386 A JP 20499386A JP H0142345 B2 JPH0142345 B2 JP H0142345B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wear
- alloy
- iron
- present
- based sintered
- 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
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐摩耗性鉄系焼結合金、更に詳しく
は比較的高面圧で使用される摺動部で優れた耐摩
耗性を示す鉄系焼結合金に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、機械構成部品のうち比較的高面圧で使用
される摺動部分においては、一般に安定した潤滑
油皮膜が得難いため、部品構成材料に対し高い耐
摩耗性及び耐ピツチング性が要求されている。該
材料として現在では硬さが高い焼入れ鋼やチル鋳
鉄もしくは硬質クロムメツキや軟窒化処理鋼等の
表面処理材料等が使用されているが、これらの材
料は必ずしも充分ではなく、摩耗やピツチング等
のトラブルが生じているものが少なくない。また
一方で、自動車部品においては近年ますます高性
能化、長寿命化の要求が大きく、特にこれらの部
品の性能向上が強く望まれている。鉄系焼結合金
は一般に耐摩耗性が優れているとされており、こ
れらは部品構成材料として比較的低面圧の部分に
は有利に使用されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、高面圧部分に適用すると、焼結
合金が一般に多くの気孔を有しているため、潤滑
油が焼結材料の気孔中に逃げてしまい安定した油
膜が得られず、その材料強度も低いので高面圧に
よる座屈や陥没現象が生じ易いし、また表面部の
局部的疲労現象であるピツチングが生じ易い等の
不具合が生じる。このため高面圧部分での鉄系焼
結合金の使用例はほとんどなかつた。 本発明者らは、鉄系焼結合金のこれらの欠点を
改良すべく種々検討を重ねた結果、高密度、高硬
度を有し上記のような欠点をすべて解消した鉄系
焼結合金で、なおかつ析出炭化物の形状分布をも
改良され、自らの耐摩耗性耐ピツチング性は勿
論、相手材の摩耗についても良好な効果を示す本
発明焼結合金を完成した。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち本発明の耐摩耗性鉄系焼結合金は、重
量比でクロム４（Cr）：15〜25％、銅（Cu）：１
〜５％、燐（Ｐ）：0.3〜0.8％、炭素(C)：2.0％以
上4.0％未満、残部鉄および２％以下の不純物よ
りなり密度7.3ｇ／cm3以上であることを特徴とす
る。 以下に本発明合金における各成分元素の使用目
的及び限定の理由について説明する。 Ｐは一般的にもFe系焼結合金の焼結を促進す
る事が知られているが本発明焼結合金中では著し
い効果を示している。後記実施例にも示す如く、
1100〜1200℃の一般的な焼結温度で高密度焼結体
が得られるのはＰの効果によるものである。この
ようなＰの効果は0.3％以上で顕著であるが、0.8
％までで充分であるので0.3〜0.8％とした。 Ｃはその１部がCrと化合し、（Fe、Cr）7C3など
の複合炭化物を形成して耐摩耗性を向上させ又そ
の残部はマトリツクスの硬さや強さを上昇させる
有効な元素としてその効力を発揮する。本発明焼
結合金においては２％未満のＣでは材料の硬さ、
および炭化物の量が不足するので、高面圧で充分
な耐摩耗性を得るには２％以上が必要である。し
かし４％以上の場合には炭化物粒子が成長し相手
材料を摩耗させるため４％未満が好ましい。 Crは一部マトリツクス中に固溶析出しマトリ
ツクスを強化するが、大半はＣと結合して炭化物
粒子を形成する。15％未満ではCr量に対するＣ
量が多くなり、炭化物粒子が大きくなるため好ま
しくないので15％以上とした。またCr量は多い
程有効であるが25％を越える場合には増加の効果
は少なくなり、しかも原料粉末中にFe−Cr系の
γ相が多くなつて粉末成形が困難となるため25％
以下とした。 Cuは通常の鉄系焼結合金の場合と同様に、焼
結後の冷却中にマトリツクス中に微細に析出し該
合金を強化する効果も有しているが、本発明焼結
合金中における最も重要な効果は炭化物を微細
化、球状化する点である。Cu量の好ましい範囲
は１〜５％である。 本発明の焼結合金は硬さ（ビツカース硬さHv）
400〜700を有する。またこの合金は、第１図の顕
微鏡組織（400倍）の１例で示すように強固なFe
−Cr−Cu−Ｐ−Ｃ系（α相＋γ相）マトリツク
ス中に、非常に硬く、微細粒状の（Fe、Cr）7C3
などの複合炭化物を均一に分布させたものであ
る。この本発明焼結合金は、通常の鉄系焼結合金
とほぼ同一の製法により、上記の如き高密度高硬
度を有する焼結合金として得ることができ、その
摩耗試験の効果もきわめて良好である。 〔実施例〕 以下の実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。 重量比でCr：25％、Cu：５％、Ｐ：0.8％、
Ｃ：3.5％、残部Fe及び通常の鉄系焼結合金に含
まれる２％以下の不純物より成る合金組成から炭
素(C)を除いた組成を有する100メツシユ以上の噴
霧合金粉末を製造し、これに炭素源としての鱗片
状天然黒鉛粉末および潤滑剤としてステアリン酸
亜鉛粉末を添加し、混合機を用いて均一に混合し
た。その後、金型中で6.5ton／cm2の加圧力により
上記噴霧合金粉末をプレス成形して密度6.2〜6.4
ｇ／cm3の成形体となし、この成形体を分解アンモ
ニアガス雰囲気中（N2＋H2）で1100〜1200℃×
60分加熱焼結を行ない、まつたく通常の鉄系焼結
合金と同様にして本発明による焼結合金を得た。
得られた焼結合金の密度及び硬さを測定し、また
これらに摩耗試験を行つてパツト摩耗量及びカム
摩耗量を求めた。この摩耗試験は、得られた本発
明による焼結合金でO.H.C（オーバーヘツドカム）
動弁機構を有する排気量2200c.c.のデイーゼルエン
ジンの第２図に示すようなロツカーアームパツド
１を製作し、これをロツカーアーム２にロー付し
て合金チル鋳鉄製カム３（図中の矢印は回転方向
を示す）との組合せで実機運転して行なつた。こ
の実機運転はエンジン単体で行ない、4400r.p.m
×全負荷×50時間＋2000r.p.m×無負荷×150時間
のサイクルパターンを５回合計1000時間の試験と
して行ない、摩耗量はパツド、カムともに最大摩
耗深さを測定した。 実施例及び比較例における合金組成、密度と硬
さ、並びに摩耗試験結果を以下の表に示す。 なお、比較例は従来の合金SCr2を焼き入れ焼
きもどしたものの表面に硬質クロムメツキを施し
たものである。
は比較的高面圧で使用される摺動部で優れた耐摩
耗性を示す鉄系焼結合金に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、機械構成部品のうち比較的高面圧で使用
される摺動部分においては、一般に安定した潤滑
油皮膜が得難いため、部品構成材料に対し高い耐
摩耗性及び耐ピツチング性が要求されている。該
材料として現在では硬さが高い焼入れ鋼やチル鋳
鉄もしくは硬質クロムメツキや軟窒化処理鋼等の
表面処理材料等が使用されているが、これらの材
料は必ずしも充分ではなく、摩耗やピツチング等
のトラブルが生じているものが少なくない。また
一方で、自動車部品においては近年ますます高性
能化、長寿命化の要求が大きく、特にこれらの部
品の性能向上が強く望まれている。鉄系焼結合金
は一般に耐摩耗性が優れているとされており、こ
れらは部品構成材料として比較的低面圧の部分に
は有利に使用されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、高面圧部分に適用すると、焼結
合金が一般に多くの気孔を有しているため、潤滑
油が焼結材料の気孔中に逃げてしまい安定した油
膜が得られず、その材料強度も低いので高面圧に
よる座屈や陥没現象が生じ易いし、また表面部の
局部的疲労現象であるピツチングが生じ易い等の
不具合が生じる。このため高面圧部分での鉄系焼
結合金の使用例はほとんどなかつた。 本発明者らは、鉄系焼結合金のこれらの欠点を
改良すべく種々検討を重ねた結果、高密度、高硬
度を有し上記のような欠点をすべて解消した鉄系
焼結合金で、なおかつ析出炭化物の形状分布をも
改良され、自らの耐摩耗性耐ピツチング性は勿
論、相手材の摩耗についても良好な効果を示す本
発明焼結合金を完成した。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち本発明の耐摩耗性鉄系焼結合金は、重
量比でクロム４（Cr）：15〜25％、銅（Cu）：１
〜５％、燐（Ｐ）：0.3〜0.8％、炭素(C)：2.0％以
上4.0％未満、残部鉄および２％以下の不純物よ
りなり密度7.3ｇ／cm3以上であることを特徴とす
る。 以下に本発明合金における各成分元素の使用目
的及び限定の理由について説明する。 Ｐは一般的にもFe系焼結合金の焼結を促進す
る事が知られているが本発明焼結合金中では著し
い効果を示している。後記実施例にも示す如く、
1100〜1200℃の一般的な焼結温度で高密度焼結体
が得られるのはＰの効果によるものである。この
ようなＰの効果は0.3％以上で顕著であるが、0.8
％までで充分であるので0.3〜0.8％とした。 Ｃはその１部がCrと化合し、（Fe、Cr）7C3など
の複合炭化物を形成して耐摩耗性を向上させ又そ
の残部はマトリツクスの硬さや強さを上昇させる
有効な元素としてその効力を発揮する。本発明焼
結合金においては２％未満のＣでは材料の硬さ、
および炭化物の量が不足するので、高面圧で充分
な耐摩耗性を得るには２％以上が必要である。し
かし４％以上の場合には炭化物粒子が成長し相手
材料を摩耗させるため４％未満が好ましい。 Crは一部マトリツクス中に固溶析出しマトリ
ツクスを強化するが、大半はＣと結合して炭化物
粒子を形成する。15％未満ではCr量に対するＣ
量が多くなり、炭化物粒子が大きくなるため好ま
しくないので15％以上とした。またCr量は多い
程有効であるが25％を越える場合には増加の効果
は少なくなり、しかも原料粉末中にFe−Cr系の
γ相が多くなつて粉末成形が困難となるため25％
以下とした。 Cuは通常の鉄系焼結合金の場合と同様に、焼
結後の冷却中にマトリツクス中に微細に析出し該
合金を強化する効果も有しているが、本発明焼結
合金中における最も重要な効果は炭化物を微細
化、球状化する点である。Cu量の好ましい範囲
は１〜５％である。 本発明の焼結合金は硬さ（ビツカース硬さHv）
400〜700を有する。またこの合金は、第１図の顕
微鏡組織（400倍）の１例で示すように強固なFe
−Cr−Cu−Ｐ−Ｃ系（α相＋γ相）マトリツク
ス中に、非常に硬く、微細粒状の（Fe、Cr）7C3
などの複合炭化物を均一に分布させたものであ
る。この本発明焼結合金は、通常の鉄系焼結合金
とほぼ同一の製法により、上記の如き高密度高硬
度を有する焼結合金として得ることができ、その
摩耗試験の効果もきわめて良好である。 〔実施例〕 以下の実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。 重量比でCr：25％、Cu：５％、Ｐ：0.8％、
Ｃ：3.5％、残部Fe及び通常の鉄系焼結合金に含
まれる２％以下の不純物より成る合金組成から炭
素(C)を除いた組成を有する100メツシユ以上の噴
霧合金粉末を製造し、これに炭素源としての鱗片
状天然黒鉛粉末および潤滑剤としてステアリン酸
亜鉛粉末を添加し、混合機を用いて均一に混合し
た。その後、金型中で6.5ton／cm2の加圧力により
上記噴霧合金粉末をプレス成形して密度6.2〜6.4
ｇ／cm3の成形体となし、この成形体を分解アンモ
ニアガス雰囲気中（N2＋H2）で1100〜1200℃×
60分加熱焼結を行ない、まつたく通常の鉄系焼結
合金と同様にして本発明による焼結合金を得た。
得られた焼結合金の密度及び硬さを測定し、また
これらに摩耗試験を行つてパツト摩耗量及びカム
摩耗量を求めた。この摩耗試験は、得られた本発
明による焼結合金でO.H.C（オーバーヘツドカム）
動弁機構を有する排気量2200c.c.のデイーゼルエン
ジンの第２図に示すようなロツカーアームパツド
１を製作し、これをロツカーアーム２にロー付し
て合金チル鋳鉄製カム３（図中の矢印は回転方向
を示す）との組合せで実機運転して行なつた。こ
の実機運転はエンジン単体で行ない、4400r.p.m
×全負荷×50時間＋2000r.p.m×無負荷×150時間
のサイクルパターンを５回合計1000時間の試験と
して行ない、摩耗量はパツド、カムともに最大摩
耗深さを測定した。 実施例及び比較例における合金組成、密度と硬
さ、並びに摩耗試験結果を以下の表に示す。 なお、比較例は従来の合金SCr2を焼き入れ焼
きもどしたものの表面に硬質クロムメツキを施し
たものである。
以上のように、本発明による組成を用いた鉄系
焼結合金は、機械構成部品として比較的高面圧で
使用される摺動部に適用しても、その高密、高強
度及び耐摩耗性によつて従来からのトラブルが全
て解消され、良好に作用するので、今日望まれて
いる自動車等の高性等化及び長寿命化に対し、大
いに有利である。また本発明の焼結合金は、特に
適している内燃機関のカム、ロツカーアームパツ
ド、バルブリフターやバルブチツプ等高面圧がか
かる摩耗部の他、一般的な耐摩耗性材料としても
使用できる等、応用範囲も広く、工業的にきわめ
て価値のあるものである。
焼結合金は、機械構成部品として比較的高面圧で
使用される摺動部に適用しても、その高密、高強
度及び耐摩耗性によつて従来からのトラブルが全
て解消され、良好に作用するので、今日望まれて
いる自動車等の高性等化及び長寿命化に対し、大
いに有利である。また本発明の焼結合金は、特に
適している内燃機関のカム、ロツカーアームパツ
ド、バルブリフターやバルブチツプ等高面圧がか
かる摩耗部の他、一般的な耐摩耗性材料としても
使用できる等、応用範囲も広く、工業的にきわめ
て価値のあるものである。
第１図は本発明の耐摩耗性鉄系焼結合金の一実
施例の合属組織の顕微鏡写真（倍率400倍）、第２
図は摩耗試験を行うための装置の一部分の側面図
を示す。 図中、１……ロツカーパツド、２……ロツカー
アーム、３……カム。
施例の合属組織の顕微鏡写真（倍率400倍）、第２
図は摩耗試験を行うための装置の一部分の側面図
を示す。 図中、１……ロツカーパツド、２……ロツカー
アーム、３……カム。
Claims (1)
- １ 重量比でクロム（Cr）：15〜25％、銅
（Cu）：１〜５％、燐（Ｐ）：0.3〜0.8％、炭素
（Ｃ）：2.0％以上4.0％未満、残部鉄および２％以
下の不純物よりなり密度7.3ｇ／cm3以上であるこ
とを特徴とする耐摩耗性鉄系焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20499386A JPS62124258A (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 耐摩耗性鉄系焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20499386A JPS62124258A (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 耐摩耗性鉄系焼結合金 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53076107A Division JPS609587B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | 耐摩耗性焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62124258A JPS62124258A (ja) | 1987-06-05 |
| JPH0142345B2 true JPH0142345B2 (ja) | 1989-09-12 |
Family
ID=16499688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20499386A Granted JPS62124258A (ja) | 1986-08-30 | 1986-08-30 | 耐摩耗性鉄系焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62124258A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS609587B2 (ja) * | 1978-06-23 | 1985-03-11 | トヨタ自動車株式会社 | 耐摩耗性焼結合金 |
-
1986
- 1986-08-30 JP JP20499386A patent/JPS62124258A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62124258A (ja) | 1987-06-05 |
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