JPH0361349A - 焼結摺動材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は潤滑下で、高速摺動または高負荷摺動に要求さ
れる耐摩耗性と耐焼付性を高めた、焼結摺動材の安価な
製造法に関する。

（従来の技術） 従来、油圧部品の高速摺動部にはＬＢＡ　、　Ｐ３１Ｃ
など黄銅系もしくは高力黄銅系の鋳造、焼結材料が使用
されている。銅系の摺動材はその摺動特性、特に耐焼付
性に優れているが、材料が高価であること、また油圧部
品などでは部品強度の観点から、鋳込みや接合法などの
高価なプロセスを用いるため、部品が高価である。

負荷の小さい部位には、Ｆｅ−Ｃｕ−３ｎ系の焼結材や
、焼結材にタフトライド、浸硫窒化処理を施して用いる
場合がある。またグリース潤滑で高荷重下で用いられる
ブツシュ類では５ＵＪ２　、　Ｓ０Ｍ４４０　’などの
焼入れ材や、ＳＣＭ４２０’などの浸炭品が用いられて
いる。

〔従来例〕

第４図（Ｃ）、　（ｄ）は純鉄粉（神鋼３００Ｈ）　＋
０．６　Ｃを９３０″ｃｘｉ’、真空浸炭し、８５０°
Ｃで油焼入れした表面組織であるが、セメンタイトの析
出にむらがみられる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、焼結材を使用する場合、Ｆｅ−Ｃｕ−５ｕ系で
は多くの場合、強度の観点から十分でなく、耐焼付性も
あまり期待できない。また焼結材への軟窒化、浸硫窒化
などは生成硬質厚さが３〜１５μｍ程度と薄く、摩耗寿
命が短い。厚膜処理を施すには、前処理としてスチーム
処理などによって多孔部に酸化鉄を析出する封孔処理を
しないと著しい強度低下をきたす。また、処理温度は５
００〜６００°Ｃの高温で長時間保持するため、高強度
化が期待できないし、全体として著しいコスト高になる
。また、グリース潤滑で高荷重に用いるブツシュなどで
は、潤滑切れによるブツシュ部からの異音の発生及び焼
付に起因する破損が頻発している、などの欠点がある。

本発明はかかる問題点を解消することを目的としている
。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明はＦｅを主体としてＣ
ｒ、０．１〜０．２５　ｖｔ％、　Ｍｏ　０．１〜５．
０ｈｔ％、Ｖ０．１〜５．０ｗｔ％などの炭化物形成元
素を１元素又は２元素と、Ｓｉ　＋　Ｍｎを０．１〜２
．０ｗｔ％含み、Ｎｉ　５．０ｗｔ％以下、Ｃ０．５ｗ
ｔ％以下を含む相対密度比で０．８〜１．０からなる鉄
系焼結体に、浸炭処理を施し、セメンタイト、Ｍ７Ｃ：
ｌ　＋　ＭｚＣＩ　Ｍｃ型の炭化物を析出したことを特
徴とするものである。

また、上記材料にＰ、Ｂ、Ｃｕを〜５．０ｗｔ％の範囲
で任意に添加可能としたことを特徴とするものである。

（作用） 上記構成により、炭化物形成元素のほか、普通元素を含
み、ミクロ的な焼入性を保証するＮｉ　。

Ｃ２を含むＦｅを主成分とした焼結体に、セメンタイト
などの炭化物硬質相を析出させたものであるから、耐焼
付性と耐摩耗性が向上する。またＰ。

Ｂ、Ｃｕを添加できるから、焼結体の密度９寸法の制御
が可能である。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

〔実施例１〕 第１図（ａ）（ｂ）は１％のＣｒを含む一般冶金鋼粉（
神鋼アトメル４１００）　＋０．３　Ｃを従来例同様９
３０°Ｃ×ｌＨ真空浸炭し８５０“ＣでＯＱした浸炭表
面組織である。セメンタイトが均一に分散しており通常
の溶製材（ＳＣＭ　４３０　’相当）にくらべても短時
間で均等にセメンタイトが析出している。これは焼結体
の多孔質性に起因するものである。セメンタイトの析出
が焼結体の表面から深いところまで起こると強度劣化を
きたしやすいので、この場合、真空浸炭の真空度を２０
〜２００　ｔｏｒｒ程度まで上げて浸炭すると、短時間
に表面層の近傍へ０．３ｍｍの範囲でセメンタイトの析
出をコントロールできるが、通常ＲＸガス浸炭法ではこ
の操作ができないので、浸炭は真空浸炭法が推奨される
。相対密度比０，８以上でＣｒ　＋　Ｍｏ　＋　Ｖなど
の炭化物形成元素の一つもしくは二つ以上が含まれる鉄
系焼結体を、焼結反応後７５０℃以上１１００’Ｃ以下
の温度で、炭化物が析出しうる炭素ポテンシャル雰囲気
中で浸炭させ、焼結体表面層にセメンタイト、　Ｍ４Ｃ
３。

Ｍ、Ｃ、Ｍｃ型炭化物硬質相を析出させることによって
耐焼付性と耐摩耗性を付与させる浸炭処理は、焼結後、
−旦冷却させ別処理として施してもよいが、コスト面か
らは焼結完了後引続き浸炭処理温度に変更し、同じ炉内
に浸炭ガスを導入して処理を施す方がよい。

前記処理温度７５０〜１１００°Ｃは軟窒化、浸硫窒化
処理温度にくらべて高温処理であるため、短時間に深い
炭化物分散層が得られること、アンモニヤや硫化水素ガ
スを使わないため、焼結炉と同じ炉内で処理できること
から低コストになる。

また、前記浸炭処理後の焼入処理（強制ガス冷却又は油
冷却による）後の焼戻し処理を施すことによって、焼結
体の強度向上を容易に図ることができる。

高荷重グリース潤滑で用いるブツシュ類では、潤滑切れ
を防ぐため、摺動部に溝加工を施しているが、焼結体で
は多孔質度を調整して空孔部にグリース又は潤滑油が溜
りやすいようにして潤滑油切れを防止して、異音の発生
及び焼付に起因する破損を防ぐ、また耐摩耗性と耐食性
が特に重要となる部位に用いる場合には、焼結体のＣｒ
　、　Ｍｏ　。

■の元素添加量を増してＭ、Ｃ，、Ｍ２Ｃ、Ｍｃ型の硬
質炭化物を多量に析出させて用いる。

焼結体への浸炭による析出は溶製材にくらべて多孔質で
あるから、非常に均一にかつ短時間で、また低合金量で
も容易に起こりやすい特徴があることを見出したのでこ
の原理を利用した。

成分設定の理由 Ｃｒ；　　真空浸炭法を用いると、セメントタイトの析
出には０．１　ｗｔ％の添加で充分で、最大２５ｗｔ％
は作業機ブツシュなど耐食性が重要な部品に対して規定
した。これ以上ではあまり大きな効果は期待できずコス
ト高になる。

Ｍｏ、Ｖ；下限０．１　ｗｔ％は真空浸炭法でセメンタ
イトが安定な析出下限量として、上限５．０　ｗｔ％は
コスト高になるため規定した。

Ｓｉ：　　上限は焼戻し軟抵抗性をあげるものであるが
、２．０　ｗｔ％を越えるとセメンタイト析出が不安定
になりやすいため規定した。

Ｎｉ　、　Ｃｒ　、　Ｍｎ　、　Ｍｏ　、　Ｖ、などの
添加元素は析出セメンタイトに濃縮しやすく、金属マト
リックスの焼入性が悪くなりやすいので、セメンタイト
から、排出されるＮｉを添加することによってマトリッ
クスの焼入性を改善した。上限は残留オーステナイトに
よる軟化から規定した。

〔実施例２〕 一般冶金銅粉（神鋼アトメル４１００）、黒鉛（ロンザ
社ＫＳ６）、Ｆｅ・１合金（福田金属″２５０）を用い
Ｆｅ−ｌＣｒ−０，２Ｍｏ−０，６Ｃ−０，８Ｐになる
ように配合し、更に０．５ｗｔ％のアクラワックスを添
加してＶ型混粉機で３０分混合した後、第３図および第
４図に示すような油圧ポンプシリンダブロックと、作業
機ブツシュを底形し、１２００°ＣＸＩＨ真空中で焼結
した。その後機械加工で実機テスト用の寸法に加工し、
９３　ｏ’ｃｘｔ　’　、　　１００ｔｏｒｒの条件で
真空浸炭した後、仕上げ加工した。この部品を油圧ポン
プ、作業機に装着し５００Ｈの稼動テストを行った。ピ
ストンボア一部の最大摩耗量を第１表に示す。

第 表 これにより、本発明は従来の銅系の摺動材料（Ｐ３１Ｃ
、ＬＢＡ）にくらべ、耐焼付性、耐摩耗性ともほぼ同等
の性能を有することがわかった。また作業機ブツシュで
は異常の発生がなくなり、摩耗量もほとんど問題ないこ
とがわかった。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように構成されているので、高
速で摺動する油圧部品の銅系摺動材の代替によるコスト
削減と、高面圧下で使用するブツシュ類の異常発生や、
焼付に起因する破損防止ができて機械部品の耐久性が向
」ニする。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は本発明実施例の金属Ｎｉ織を示
す図面に代わる写真、第２図は第１図の表面組織をもつ
油圧ポンプシリンダブロソクの縦断側面図、第３図は第
１図の表面組織をもつ作業機ブツシュの縦断側面図、第
４図は従来の真空浸炭した金属組織を示す図面に代わる
写真である。 ■・・・油圧ポンプシリンダブロソク、２・・・作業機
ブツシュ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅを主体としてＣｒ．０．１〜０．２５ｗｔ％
   、Ｍｏ．０．１〜５．０ｗｔ％、Ｖ．０．１〜５．０ｗ
   ｔ％などの炭化物形成元素を１元素又は２元素と、Ｓｉ
   ，Ｍｎを０．１〜２．０ｗｔ％含み、Ｎｉ．５．０ｗｔ
   ％以下、Ｃ．１．５ｗｔ％以下を含む相対密度比で０．
   ８〜１．０からなる鉄系焼結体に、浸炭処理を施し、セ
   メンタイト，Ｍ＿７Ｃ＿３，Ｍ＿２Ｃ，ＭＣ型の炭化物
   を析出したことを特徴とする焼結摺動材。
2. （２）請求項（１）においてＰ，Ｂ，Ｃｕを〜５．０ｗ
   ｔ％の範囲で任意に添加可能としたことを特徴とする焼
   結摺動材。