JPH0151539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた耐摩耗性および相手部材
とのなじみ性を有し、特に使用条件が高面圧下で
の使用となる摺動部材として使用するのに適した
Fe基焼結合金に関するものである。 従来、例えば内燃機関のロツカアーム摺動面に
用いられるチツプ材やカム材、さらにタペツト材
などの特に高面圧のかかる摺動部材の製造には各
種のFe基焼結合金が用いられている。 一方、近年、例えば車両の高速化、高効率化、
および高出力化に伴い、これら摺動部材に対する
使用条件は一段と厳しさを増しており、これに対
応するFe基焼結合金として耐摩耗性を向上させ
たものが提案されている。 しかし、このような耐摩耗性Fe基焼結合金に
おいては、それ自身の耐摩耗性は改善されるよう
になるものの、反面相手部材とのなじみ性が悪
く、かつ相手攻撃性が一段と増大するものであつ
た。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、耐摩耗性にすぐれ、かつなじみ性にもすぐ
れ、特に摺動部材の製造に用いるのに適したFe
基焼結合金を得べく研究を行なつた結果、素地
を、 Cr：４〜15％、 Ｃ：１〜３％、 Mo：0.1〜５％、 Si：0.3〜1.5％、 Ｐ：0.2〜１％、 Feおよび不可避不純物：残り、 からなる組成を有するFe基合金で構成し、一方
分散相を、 Cr：10〜20％、 Ｃ：1.5〜３％、 Mo：0.5〜５％、 Si：0.3〜1.5％、 Nb、Ta、Ti、およびＶのうちの１種または２
種以上：１〜10％、 Feおよび不可避不純物：残り、 からなる組成（以上重量％、以下組成に関する％
は重量％を示す）を有するFe基合金で構成する
と共に、前記分散相の平均粒径を20〜150μｍと
し、かつ面積率で２〜20％を占める割合とした
Fe基焼結合金においては、前記素地によつてす
ぐれたなじみ性が確保され、かつ前記分散相によ
つてすぐれた耐摩耗性が確保されることから、こ
れを特に高面圧のかかる摺動部材の製造に用いた
場合にすぐれた性能を著しく長期に亘つて発揮す
るという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成、並びに分散相の平
均粒径および面積率を上記の通りに限定した理由
を説明する。 Ａ 成分組成 (A) 素地 (a) Cr Cr成分には、素地に固溶して、これを
強化するほか、耐熱性およびなじみ性を向
上させ、かつＣ成分を結合して高硬度の炭
化物を形成し、もつて適度の硬さを付与す
る作用があるが、その含有量が４％未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方
15％を越えて含有させると、相手部材との
なじみ性が低下するようになることから、
その含有量を４〜15％と定めた。 (b) Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強
化し、かつ素地をマルテンサイト、ベーナ
イト、あるいはパーライトなどの組織にす
ると共に、CrおよびMoと結合して適度の
硬さを付与し、もつて相手部材とのなじみ
性を良好にする作用があるが、その含有量
が１％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方３％を越えて含有させると、
粗大な炭化物が析出し、相手攻撃性が増大
するようになることから、その含有量を１
〜３％と定めた。 (c) Mo Mo成分には、素地に固溶して、これを
強化すると共に、焼入性を改善し、さらに
炭化物を形成して適度の硬さを付与し、も
つて相手部材とのなじみ性を向上させる作
用があるが、その含有量が0.1％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方５
％を越えて含有させると、なじみ性が低下
するようになることから、その含有量を
0.1〜５％と定めた。 (d) Si Si成分には、焼結性を改善するほか、低
温焼結を可能とし、かつ素地組織を微細化
する作用があるが、その含有量が0.3％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方1.5％を越えて含有させると、素地に
脆化傾向が現われるようになることから、
その含有量を0.3〜1.5％と定めた。 (e) Ｐ Ｐ成分には、焼結性を改善するほか、素
地組織を緻密化すると共に、炭化物の形成
を安定化する作用があるが、その含有量が
0.2％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１％を越えて含有するとSiと
同様に素地が脆化するようになることか
ら、その含有量を0.2〜１％と定めた。 (B) 分散相 (a) Cr Cr成分は、Mo、並びにNb、Ta、Ti、
およびＶと共に、Ｃ成分と結合して高硬度
の複炭化物を形成し、分散相の耐摩耗性を
向上させる作用をもつが、その含有量が10
％未満では、合金がすぐれた耐摩耗性を確
保するに足る高硬度を分散相に付与するこ
とができず、一方20％を越えて含有させる
と、相手部材に対する攻撃性が増大するよ
うになることから、その含有量を10〜20％
と定めた。 (b) Ｃ Ｃ成分は、MoやCr、さらにNb、Ta、
Ti、およびＶと結合して高硬度の炭化物
および複炭化物を形成し、分散相の耐摩耗
性を向上させる作用をもつが、その含有量
が1.5％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方３％を越えて含有させる
と、分散相における炭化物および複炭化物
の形成量が多くなりすぎて、相手攻撃性が
著しく増大するようになることから、その
含有量を1.5〜３％と定めた。 (c) Mo Mo成分には、上記のように炭化物を形
成して耐摩耗性を向上させる作用があり、
したがつてその含有量が0.5％未満では所
望の耐摩耗性を確保することができず、一
方５％を越えて含有させると、相手攻撃性
が増大するようになることから、その含有
量を0.5〜５％と定めた。 (d) Si Si成分は、焼結性を改善すると共に、低
温焼結を可能ならしめるために含有される
が、その含有量が0.3％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方1.5％を越
えて含有させると、分散相自体が脆化する
ようになることから、その含有量を0.3〜
1.5％と定めた。 (e) Nb、Ta、Ti、およびＶ これらの成分には、CrおよびMoとの共
存において、複炭化物を形成し、もつて分
散相の耐摩耗性を一段と向上させる作用が
あるが、その含有量が１％未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方10％を越
えて含有させると、上記のように著しい相
手攻撃性をもつようになることから、その
含有量を１〜10％と定めた。 Ｂ 分散相の平均粒径 その平均粒径が20μｍ未満では、分散相が細
かくなり過ぎて、分散相によつてもたらされる
すぐれた耐摩耗性向上効果を十分に発揮するこ
とができず、一方その平均粒径が150μｍを越
えた粗粒になると、分散相の均一分布が困難に
なる場合が発生し、かつ摺動特性が低下するよ
うになることから、その平均粒径を20〜150μ
ｍと定めた。 Ｃ 分散相の面積率 その面積率が２％未満では、素地に対する分
散相の割合が少なすぎて所望の耐摩耗性を確保
することができず、一方20％を越えた面積率に
なると、分散相の割合が多くなり過ぎて相手部
材とのなじみ性が著しく低下するようになるこ
とから、その面積率を２〜20％と定めた。 つぎに、この発明のFe基焼結合金を実施例に
より具体的に説明する。 実施例 原料粉末として、それぞれ第１表に示される平
均粒径および成分組成をもつた分散相形成用およ
び素地形成用Fe基合金粉末を用意し、これら原
料粉末を同じく第１表に示される割合（容量％）
に配合し、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛：0.5
％を加えてＶ型ミキサーにて混合した後、5ton／
cm²の圧力にて圧粉体に成形し、ついで前記圧粉体
を、真空中、1120〜1200℃の範囲内の所定温度に
30分間保持して焼結し、焼結後、温度：1000℃か
ら強制冷却して焼入れすることによつて本発明
Fe基焼結合金１〜14をそれぞれ製造した。 ついで、この結果得られた本発明Fe基焼結合
金１〜14から、自動車エンジンのロツカーアーム
のパツト面に適合したチツプ材を製作し、このチ

【表】

【表】 ツプ材を、ロツカーアーム鋳造時に鋳包んで、
Al合金製ロツカーアームを製造し、このロツカ
ーアームを４気筒OHCエンジンに組込み、回転
数：850r.p.m.、運転時間：400時間の条件で実用
試験に供し、試験後、ロツカーアームのパツト
面、並びに相手部材たるチル処理を施した鋳鉄製
カム（Ｃ：3.4％、Si：2.1％、Mn：0.7％、Cr：
0.6％、Cu：0.4％、Fe：残）の最大摩耗深さを測
定した。これらの測定結果を第２表に合せて示し
た。 第２表に示される結果から、本発明Fe基焼結
合金１〜14は、通常耐摩耗性が良好であると云わ
れている従来Fe基焼結合金が、同一条件での実
用試験で、チツプ面最大摩耗深さ：12〜24μｍ、
カム最大摩耗深さ：36〜69μｍを示すのと比較し
て、すぐれた耐摩耗性と相手なじみ性をもつこと
が明らかである。 なお、上記実施例では、本発明Fe基焼結合金
の素地形成に１種のFe基合金粉末を使用した場
合について述べたが、素地の成分組成を考慮し
て、これを２種以上の原料粉末、例えば所定組成
のFe基合金粉末、黒鉛粉末、Si粉末、およびＰ
粉末を配合して形成してもよいことは勿論であ
る。 上述のように、この発明のFe基焼結合金は、
その組織が素地と分散相からなり、素地によつて
すぐれたなじみ性が確保され、かつ分散相によつ
てすぐれた耐摩耗性が確保されるので、特に高面
圧のかかる摺動部材として用いた場合にすぐれた
性能を著しい長期に亘つて発揮するのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 素地が、 Cr：４〜15％、 Ｃ：１〜３％、 Mo：0.1〜５％、 Si：0.3〜1.5％、 Ｐ：0.2〜１％、 Feおよび不可避不純物：残り、 からなる組成を有するFe基合金で構成され、一
   方分散相が、 Cr：10〜20％、 Ｃ：1.5〜３％、 Mo：0.5〜５％、 Si：0.3〜1.5％、 Nb、Ta、Ti、およびＶのうちの１種または２
   種以上：１〜10％、 Feおよび不可避不純物：残り、 からなる組成（以上重量％）を有するFe基合金
   で構成されると共に、前記分散相は、平均粒径：
   20〜150μｍを有し、かつ面積率で２〜20％を占
   めることを特徴とする耐摩耗性およびなじみ性の
   すぐれた摺動部材用Fe基焼結合金。