JPH046785B2 - - Google Patents
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- JPH046785B2 JPH046785B2 JP59140215A JP14021584A JPH046785B2 JP H046785 B2 JPH046785 B2 JP H046785B2 JP 59140215 A JP59140215 A JP 59140215A JP 14021584 A JP14021584 A JP 14021584A JP H046785 B2 JPH046785 B2 JP H046785B2
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Description
１ 産業上の利用分野
本発明は耐摩耗焼結合金に関し、更に詳述すれ
ば、例えば内燃機関の弁座のような苛酷な条件下
で使用される摺動部品の材料として好適な改良さ
れた耐摩耗焼結合金に関する。 ２ 従来技術 近年、内燃機関が小型、高出力化する一方、ガ
ソリンエンジンにあつては燃料が無鉛ガソリンへ
移行し、或いはLPGが使用されるようになつた
のに伴ない、弁座は高負荷で而も相手バルブの金
属と700〜800℃の温度で直接接触して熱間衝撃を
受けるという苛酷な条件に曝されるようになつた
ので、弁座の耐摩耗性に対する要求が益々厳しく
なつて来ている。 また、デイーゼルエンジンにあつてはガソリン
エンジンに較べて燃焼圧力や温度が高く、更に燃
料中の硫黄やバナジウムによる化学的腐蝕を伴な
う摩耗現像が起り、弁座は一層苛酷な条件下で使
用される。 粉末冶金法によつて製造される焼結合金、なか
んずく鉄基焼結合金は、熔製材に較べて金属組織
を所望の組織とすることが容易であるところか
ら、近年、機械部品材料への適用範囲が拡大され
てきており、弁座の材料としても多数の改良がな
されているが、特に近時の小型、高出力化された
内燃機関の弁座材料としては充分に満足できるに
は至つていない。 ３ 発明の目的 本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであ
つて、例えば近時の小型、高出力化された内燃機
関の弁座等に使用しても充分な耐久性を示す耐摩
耗焼結部品を提供することを目的としている。 ４ 発明の構成 第１の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第２の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第３の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第４の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品に係る。 第５の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品に係る。 第６の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品に係る。 第７の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第８の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第９の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 次に本発明を構成する各元素及び分散相につい
て説明する。 基地を構成する各元素について言えば、 炭素は0.3重量％（以下、単に「％」で表わす
数値は重量％を表わす。）未満では基地が軟かく
て機械的強度と耐摩耗性が不足し、3.0％を越え
ると基地中の炭化物の量が多くなり過ぎて脆化さ
せるようになるので、0.3〜3.0％の範囲とするの
が良い。 第１、第３、第４、第６、第７、第９の発明に
あつて、ニツケル及び銅はいずれも基地に固溶し
て機械的強度を改善する。ニツケルは0.3％未満、
銅は1.0％未満では上記効果が充分には顕われず、
いずれも3.0％を越えても上記効果の増大が顕著
ではないので、ニツケルは0.3〜1.0％の範囲、銅
は1.0〜3.0％の範囲とするのが良い。 コバルトはニツケル、銅と同様に基地の機械的
強度を改善し、その上、高温に於ける機械的強度
を改善する。その含有量は3.0％未満では上記効
果が不足し、10.0％を越えても上記効果の増大は
顕著ではないので、3.0〜10.0％の範囲とするの
が良い。 第２、第３、第５、第６、第８、第９の発明に
あつて、クロム、モリブデン、タングステン及び
バナジウムはいずれもその小部分は基地に固溶し
て機械的強度を改善し、特にモリブデンは高温強
度を高める。また、他の大部分は炭素と共に炭化
物を形成し、或いは未拡散の硬質粒子として残留
し、耐摩耗性に寄与する。 クロムは1.0％未満、モリブデンは0.2％未満、
タングステンは0.5％未満、バナジウムは0.2％未
満では上記効果が不足し、クロムは20％を、モリ
ブデンは8.0％を、タングステンは3.0％を、バナ
ジウムは6.0％を越えると、圧粉体成形時の圧縮
性を損なうようになる。特にモリブデンは基地を
脆化させて却つて機械的強度を損なうようにな
る。以下の理由から、クロムは1.0〜20％、モリ
ブデンは0.2〜8.0％、タングステンは0.5〜3.0％、
バナジウムは0.2〜6.0％の範囲とし、前記圧縮性
の観点から、炭素以外の全合金元素の１種または
２種以上を合計で40％以下とするのが特に好まし
い。 また、基地強化のみを目的として、クロム、モ
リブデン、タングステン及びバナジウムを添加せ
ず、0.3〜3.0％ニツケル、1.0〜3.0％銅及び3.0〜
10.0％コバルトの１種または２種以上を含有させ
ても良い（第１、第４、第７の発明）。 基地中に分散させる窒化チタン粒子は硬質であ
つて、耐摩耗性に寄与する。その粒径は平均で２
〜70μｍの範囲で、かつ、最大粒径100メツシユ
（147μｍ）以下が好適である。平均粒径が2μｍよ
りも細かいと均一に分散させることが困難であ
り、70μｍを越えると相手摺動部品を傷付けるよ
うになり、また切削加工が困難となる。 分散量は容積比（顕微鏡下での面積比に等し
い。）で２〜30％の範囲が好適である。焼結合金
は封孔のための処理を特に施さない限り、通常は
気孔を内在しているが、上記分散量は気孔を除く
実体の部分中の分散量である。これは重量比にす
ると1.5〜20％となる。 このように構成された第３、第６の発明におけ
る焼結合金全体の化学組成は、0.8〜19.7％クロ
ム、0.24〜3.0％ニツケル、0.16〜7.9％モリブデ
ン、0.4〜3.0％タングステン、0.16〜5.9％バナジ
ウム、0.8〜3.0％銅及び2.4〜9.9％コバルトの１
種または２種以上合計で39.4％以下、0.24〜3.0％
炭素、1.16〜15.5％チタン並びに0.44〜6.8％窒
素、残部が実質的に鉄からなる組成となる。 但、上記化学組成には第４、第５、第６の発明
に於ける熔浸材の成分は含まれていない。また、
第７、第８、第９の発明にあつては、上記のほか
に硼素、燐及び硫黄の１種又は２種以上が合計で
0.04〜0.45％含有される。 本発明にあつては、機械的強度と耐摩耗性の観
点から気孔率を７％以下とする。第４、第５、第
６の発明にあつては、気孔を熔浸材で充填するよ
うにして気孔率を低下させる。熔浸材としては鉄
基地、窒化チタン粒子の双方に対して濡れ性が良
好で窒化チタン粒子を固定する作用を有し、か
つ、鉄基地中に固溶してこれを強化する銅又は銅
合金が好適である。第７、第８、第９の発明にあ
つては、硼素、燐及び／又は硫黄の作用によつて
液相焼結させて気孔率を低下せしめる。 硼素、燐及び硫黄はいずれも焼結温度で液相を
生成させる作用を有し、焼結時に液相を一部生成
せしめて気孔率を低下させ、焼結合金の機械的強
度を改善すると共に、窒化チタン粒子に対する濡
れ性を改善して基地と窒化チタン粒子との結合を
強固にする。いずれも基地中の含有量が0.04％未
満では上記効果が顕著ではなく、0.45％を越える
と上記液相の生成が過多となつて焼結対の寸法精
度を悪くし、また、それらの脆化作用が顕われる
ようになる。従つて、これらの１種又は２種以上
を合計で0.04〜0.45％の範囲とするのが良い。な
お、上記脆化を防止するために、硼素、燐、硫黄
の含有量上限は、夫々0.1％、0.3％、0.45％とす
るのが良い。 ５ 実施例 実施例 １ 先ず、第１の発明の実施例について説明する。 下記第１表に示す化学組成の原料粉を、下記第
２表に示すように配合し、これを潤滑材としてス
テアリン酸亜鉛粉末0.7％を添加、Ｖ型混合機で
少なくとも20分間混合し、これら混合粉を6t／cm2
の成形圧で外径35.3mm、内径28.7mm、高さ９mmに
成形し、環状圧粉体とした。
ば、例えば内燃機関の弁座のような苛酷な条件下
で使用される摺動部品の材料として好適な改良さ
れた耐摩耗焼結合金に関する。 ２ 従来技術 近年、内燃機関が小型、高出力化する一方、ガ
ソリンエンジンにあつては燃料が無鉛ガソリンへ
移行し、或いはLPGが使用されるようになつた
のに伴ない、弁座は高負荷で而も相手バルブの金
属と700〜800℃の温度で直接接触して熱間衝撃を
受けるという苛酷な条件に曝されるようになつた
ので、弁座の耐摩耗性に対する要求が益々厳しく
なつて来ている。 また、デイーゼルエンジンにあつてはガソリン
エンジンに較べて燃焼圧力や温度が高く、更に燃
料中の硫黄やバナジウムによる化学的腐蝕を伴な
う摩耗現像が起り、弁座は一層苛酷な条件下で使
用される。 粉末冶金法によつて製造される焼結合金、なか
んずく鉄基焼結合金は、熔製材に較べて金属組織
を所望の組織とすることが容易であるところか
ら、近年、機械部品材料への適用範囲が拡大され
てきており、弁座の材料としても多数の改良がな
されているが、特に近時の小型、高出力化された
内燃機関の弁座材料としては充分に満足できるに
は至つていない。 ３ 発明の目的 本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであ
つて、例えば近時の小型、高出力化された内燃機
関の弁座等に使用しても充分な耐久性を示す耐摩
耗焼結部品を提供することを目的としている。 ４ 発明の構成 第１の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第２の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第３の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第４の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品に係る。 第５の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品に係る。 第６の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品に係る。 第７の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第８の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 第９の発明は、 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基地
中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散し
た組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品に係る。 次に本発明を構成する各元素及び分散相につい
て説明する。 基地を構成する各元素について言えば、 炭素は0.3重量％（以下、単に「％」で表わす
数値は重量％を表わす。）未満では基地が軟かく
て機械的強度と耐摩耗性が不足し、3.0％を越え
ると基地中の炭化物の量が多くなり過ぎて脆化さ
せるようになるので、0.3〜3.0％の範囲とするの
が良い。 第１、第３、第４、第６、第７、第９の発明に
あつて、ニツケル及び銅はいずれも基地に固溶し
て機械的強度を改善する。ニツケルは0.3％未満、
銅は1.0％未満では上記効果が充分には顕われず、
いずれも3.0％を越えても上記効果の増大が顕著
ではないので、ニツケルは0.3〜1.0％の範囲、銅
は1.0〜3.0％の範囲とするのが良い。 コバルトはニツケル、銅と同様に基地の機械的
強度を改善し、その上、高温に於ける機械的強度
を改善する。その含有量は3.0％未満では上記効
果が不足し、10.0％を越えても上記効果の増大は
顕著ではないので、3.0〜10.0％の範囲とするの
が良い。 第２、第３、第５、第６、第８、第９の発明に
あつて、クロム、モリブデン、タングステン及び
バナジウムはいずれもその小部分は基地に固溶し
て機械的強度を改善し、特にモリブデンは高温強
度を高める。また、他の大部分は炭素と共に炭化
物を形成し、或いは未拡散の硬質粒子として残留
し、耐摩耗性に寄与する。 クロムは1.0％未満、モリブデンは0.2％未満、
タングステンは0.5％未満、バナジウムは0.2％未
満では上記効果が不足し、クロムは20％を、モリ
ブデンは8.0％を、タングステンは3.0％を、バナ
ジウムは6.0％を越えると、圧粉体成形時の圧縮
性を損なうようになる。特にモリブデンは基地を
脆化させて却つて機械的強度を損なうようにな
る。以下の理由から、クロムは1.0〜20％、モリ
ブデンは0.2〜8.0％、タングステンは0.5〜3.0％、
バナジウムは0.2〜6.0％の範囲とし、前記圧縮性
の観点から、炭素以外の全合金元素の１種または
２種以上を合計で40％以下とするのが特に好まし
い。 また、基地強化のみを目的として、クロム、モ
リブデン、タングステン及びバナジウムを添加せ
ず、0.3〜3.0％ニツケル、1.0〜3.0％銅及び3.0〜
10.0％コバルトの１種または２種以上を含有させ
ても良い（第１、第４、第７の発明）。 基地中に分散させる窒化チタン粒子は硬質であ
つて、耐摩耗性に寄与する。その粒径は平均で２
〜70μｍの範囲で、かつ、最大粒径100メツシユ
（147μｍ）以下が好適である。平均粒径が2μｍよ
りも細かいと均一に分散させることが困難であ
り、70μｍを越えると相手摺動部品を傷付けるよ
うになり、また切削加工が困難となる。 分散量は容積比（顕微鏡下での面積比に等し
い。）で２〜30％の範囲が好適である。焼結合金
は封孔のための処理を特に施さない限り、通常は
気孔を内在しているが、上記分散量は気孔を除く
実体の部分中の分散量である。これは重量比にす
ると1.5〜20％となる。 このように構成された第３、第６の発明におけ
る焼結合金全体の化学組成は、0.8〜19.7％クロ
ム、0.24〜3.0％ニツケル、0.16〜7.9％モリブデ
ン、0.4〜3.0％タングステン、0.16〜5.9％バナジ
ウム、0.8〜3.0％銅及び2.4〜9.9％コバルトの１
種または２種以上合計で39.4％以下、0.24〜3.0％
炭素、1.16〜15.5％チタン並びに0.44〜6.8％窒
素、残部が実質的に鉄からなる組成となる。 但、上記化学組成には第４、第５、第６の発明
に於ける熔浸材の成分は含まれていない。また、
第７、第８、第９の発明にあつては、上記のほか
に硼素、燐及び硫黄の１種又は２種以上が合計で
0.04〜0.45％含有される。 本発明にあつては、機械的強度と耐摩耗性の観
点から気孔率を７％以下とする。第４、第５、第
６の発明にあつては、気孔を熔浸材で充填するよ
うにして気孔率を低下させる。熔浸材としては鉄
基地、窒化チタン粒子の双方に対して濡れ性が良
好で窒化チタン粒子を固定する作用を有し、か
つ、鉄基地中に固溶してこれを強化する銅又は銅
合金が好適である。第７、第８、第９の発明にあ
つては、硼素、燐及び／又は硫黄の作用によつて
液相焼結させて気孔率を低下せしめる。 硼素、燐及び硫黄はいずれも焼結温度で液相を
生成させる作用を有し、焼結時に液相を一部生成
せしめて気孔率を低下させ、焼結合金の機械的強
度を改善すると共に、窒化チタン粒子に対する濡
れ性を改善して基地と窒化チタン粒子との結合を
強固にする。いずれも基地中の含有量が0.04％未
満では上記効果が顕著ではなく、0.45％を越える
と上記液相の生成が過多となつて焼結対の寸法精
度を悪くし、また、それらの脆化作用が顕われる
ようになる。従つて、これらの１種又は２種以上
を合計で0.04〜0.45％の範囲とするのが良い。な
お、上記脆化を防止するために、硼素、燐、硫黄
の含有量上限は、夫々0.1％、0.3％、0.45％とす
るのが良い。 ５ 実施例 実施例 １ 先ず、第１の発明の実施例について説明する。 下記第１表に示す化学組成の原料粉を、下記第
２表に示すように配合し、これを潤滑材としてス
テアリン酸亜鉛粉末0.7％を添加、Ｖ型混合機で
少なくとも20分間混合し、これら混合粉を6t／cm2
の成形圧で外径35.3mm、内径28.7mm、高さ９mmに
成形し、環状圧粉体とした。
【表】
る。
【表】
次にこれら圧粉体をAXガス雰囲気中で15℃／
minの加熱速度で850〜950℃に加熱、この温度で
60分間保持のパーンアウト処理を施し、引続き５
℃／minの加熱速度で1120℃に加熱、この温度に
90分間保持して焼結し、30℃／minの冷却速度で
室温近く迄冷却してから、再び700℃に加熱、60
分間保持してから20℃／minの冷却速度で冷却し
た。 かくして得られた環状焼結体を回転鋳造によつ
て密度を上げた（気孔率を下げた）。 使用した回転鋳造装置は第１図及び第２図に概
要を示すものであつて、図においてダイ１は弾性
体（ばね或いはウレタン樹脂等）３ａによつてダ
イベース２に弾発的に支承されており、ダイ１の
中央部の円形中空孔内には下ポンチ４がダイ１に
摺接して上下するように設けられ、環状の下ポン
チ４の内側にはコア５がその頭部が下ポンチ４の
上部環状部に摺接して嵌装され、コア５の下部は
弾性体（前記と同様）３ｂを介して下ポンチ４の
基部に支承されており、ダイ１の中空孔の側面１
ａ、下ポンチ４の上端４ａ、およびコア５の頭部
側面５ａによつて形成される環状のダイ溝６の中
に鍛圧さるべき前記の焼結体Ｒが挿入される。 上ポンチ７は円柱状で端部は頂角θの直円錐状
になつており、円錐面が平らにダイおよびコア上
面に接して、円柱中心軸がOBがα＝（180−θ）
°×１／２だけダイ溝６の中心線OAに対して傾い て図示しない球座軸受に支承され、図示しない駆
動装置によつて軸OAのまわりに首振り回転する
ようにしてある。 ダイベース上におかれその上昇高さを制限する
ストツパ８は焼結体の圧縮高さによつてその厚さ
が決められ、ダイベース２を通してダイ１にねじ
こまれた調節ねじ１０はダイ１の水平を調節し、
カラー１０ａによつて環状ダイ溝の深さを調節す
ることができる。ダイベースを取付ける台板１１
は図示しない流体圧シリンダによつて上下し、下
ポンチ４を上下させる。下ポンチ４の基部は図示
しない第２の流体圧シリンダのピストンロツド１
２に接続された台板１１と関係なく上下できるよ
うにしてある。 上記のような構造なのでまず台板１１を下げて
おいて環状のダイ溝６に焼結体Ｒをその上面がダ
イ面から少し下になるように挿入し、台板１１を
図示しない流体圧シリンダによつて上昇させれば
ダイ１の上面が上ポンチ７の円錐状加圧面に接す
るようになる。上ポンチ７の中心軸線OBを中心
線OAのまわりに角度αだけ傾斜させて回転させ
ると円錐の曲面はその母線が頂点Ｏを中心として
順次ダイ面に接しながら回転する。 台板１１を流体圧シリンダによつて更に上昇さ
せればダイ１とコア５は弾性体３ａまたは３ｂの
弾力によつて上ポンチ７の円錐面に押しつけら
れ、下ポンチ４は台板１１と共に上昇するから環
状ダイ溝６内の焼結体Ｒは溝内を押上げられてそ
の上面が上ポンチの円錐曲面に押しつけられ、台
板１１の上昇に従つて上ポンチによつて加圧力を
受けて圧縮される。 台板１１が上昇を続けストツパ８がダイ１の下
面につき当ると台板１１は上昇を停止し、下ポン
チ４の上昇も停止する。上ポンチ７は暫くの間回
転を続け、焼結体Ｒがダイ面と同じ高さまで圧縮
されると上ポンチの加圧力は作用しなくなるか
ら、所定時間経過後台板１１の流体圧シリンダを
逆に作動させ台板１１を所定位置まで降下させた
のち、下ポンチ４に接続されたピストン１２を上
昇させると焼結体Ｒはダイ溝６から上方へ押出さ
れ、図示しない取出しレバーによつて鍛圧機外へ
運ばれる。 このような装置を使用して気孔率を下げた焼結
体は、内部に微細な亀裂が生ずるので、これを消
滅させるために、RXガス雰囲気中で15℃／min
の加熱速度で700〜950℃に加熱、この温度に20分
間保持してから、５℃／minの加熱速度で1120℃
に加熱、この温度に50分間保持してから、30〜10
℃／minの冷却速度で室温近く迄冷却する再焼結
を施した。 上記の処理を施した焼結体の分析値及び気孔率
は下記第３表に示す通りである。
minの加熱速度で850〜950℃に加熱、この温度で
60分間保持のパーンアウト処理を施し、引続き５
℃／minの加熱速度で1120℃に加熱、この温度に
90分間保持して焼結し、30℃／minの冷却速度で
室温近く迄冷却してから、再び700℃に加熱、60
分間保持してから20℃／minの冷却速度で冷却し
た。 かくして得られた環状焼結体を回転鋳造によつ
て密度を上げた（気孔率を下げた）。 使用した回転鋳造装置は第１図及び第２図に概
要を示すものであつて、図においてダイ１は弾性
体（ばね或いはウレタン樹脂等）３ａによつてダ
イベース２に弾発的に支承されており、ダイ１の
中央部の円形中空孔内には下ポンチ４がダイ１に
摺接して上下するように設けられ、環状の下ポン
チ４の内側にはコア５がその頭部が下ポンチ４の
上部環状部に摺接して嵌装され、コア５の下部は
弾性体（前記と同様）３ｂを介して下ポンチ４の
基部に支承されており、ダイ１の中空孔の側面１
ａ、下ポンチ４の上端４ａ、およびコア５の頭部
側面５ａによつて形成される環状のダイ溝６の中
に鍛圧さるべき前記の焼結体Ｒが挿入される。 上ポンチ７は円柱状で端部は頂角θの直円錐状
になつており、円錐面が平らにダイおよびコア上
面に接して、円柱中心軸がOBがα＝（180−θ）
°×１／２だけダイ溝６の中心線OAに対して傾い て図示しない球座軸受に支承され、図示しない駆
動装置によつて軸OAのまわりに首振り回転する
ようにしてある。 ダイベース上におかれその上昇高さを制限する
ストツパ８は焼結体の圧縮高さによつてその厚さ
が決められ、ダイベース２を通してダイ１にねじ
こまれた調節ねじ１０はダイ１の水平を調節し、
カラー１０ａによつて環状ダイ溝の深さを調節す
ることができる。ダイベースを取付ける台板１１
は図示しない流体圧シリンダによつて上下し、下
ポンチ４を上下させる。下ポンチ４の基部は図示
しない第２の流体圧シリンダのピストンロツド１
２に接続された台板１１と関係なく上下できるよ
うにしてある。 上記のような構造なのでまず台板１１を下げて
おいて環状のダイ溝６に焼結体Ｒをその上面がダ
イ面から少し下になるように挿入し、台板１１を
図示しない流体圧シリンダによつて上昇させれば
ダイ１の上面が上ポンチ７の円錐状加圧面に接す
るようになる。上ポンチ７の中心軸線OBを中心
線OAのまわりに角度αだけ傾斜させて回転させ
ると円錐の曲面はその母線が頂点Ｏを中心として
順次ダイ面に接しながら回転する。 台板１１を流体圧シリンダによつて更に上昇さ
せればダイ１とコア５は弾性体３ａまたは３ｂの
弾力によつて上ポンチ７の円錐面に押しつけら
れ、下ポンチ４は台板１１と共に上昇するから環
状ダイ溝６内の焼結体Ｒは溝内を押上げられてそ
の上面が上ポンチの円錐曲面に押しつけられ、台
板１１の上昇に従つて上ポンチによつて加圧力を
受けて圧縮される。 台板１１が上昇を続けストツパ８がダイ１の下
面につき当ると台板１１は上昇を停止し、下ポン
チ４の上昇も停止する。上ポンチ７は暫くの間回
転を続け、焼結体Ｒがダイ面と同じ高さまで圧縮
されると上ポンチの加圧力は作用しなくなるか
ら、所定時間経過後台板１１の流体圧シリンダを
逆に作動させ台板１１を所定位置まで降下させた
のち、下ポンチ４に接続されたピストン１２を上
昇させると焼結体Ｒはダイ溝６から上方へ押出さ
れ、図示しない取出しレバーによつて鍛圧機外へ
運ばれる。 このような装置を使用して気孔率を下げた焼結
体は、内部に微細な亀裂が生ずるので、これを消
滅させるために、RXガス雰囲気中で15℃／min
の加熱速度で700〜950℃に加熱、この温度に20分
間保持してから、５℃／minの加熱速度で1120℃
に加熱、この温度に50分間保持してから、30〜10
℃／minの冷却速度で室温近く迄冷却する再焼結
を施した。 上記の処理を施した焼結体の分析値及び気孔率
は下記第３表に示す通りである。
【表】
表中、No.１〜９は窒化チタン粒子を分散させた
実施例、No.41はニツケル含有量が低い比較例を、
No.42は窒化チタン粒子を分散させていない比較例
である。 これら焼結体の基地組織について説明すると、
No.１〜９及びNo.42はソルバイトからなる組織とな
つている。 これら焼結体の組織をNo.５を例に挙げて400倍
の顕微鏡写真で第３図に示す。 前述のようにNo.５は上記倍率では基地中には炭
化物等の硬質相を認めることができず、基地１５
はソルバイトからなり、白色に見える（顕微鏡下
では黄色に見える）窒化チタン粒子１７が分散し
ている組織となつている。黒色に見える部分１８
は気孔であつて、前記回転鍛造によつて一般の焼
結合金よりも少量になつている。 前記焼結体から外形35mm、内径29.5mm、内周側
の一方の端部に1.2C（当り幅17mm）の面取りを施
した寸法の弁座を削り出し、摩耗試験を行つた。 試験装置は第４図に概要を示すもので、弁座２
１はシリンダヘツド２２に設けられた弁座押え２
３に圧入され、弁座押え２３を介してシリンダヘ
ツドに固着される。 シリンダヘツド２２の下方にはバルブ駆動部本
体２４がこれに固定されていて、バルブ３０は、
バルブフエースが弁座２１の面取り面に当接する
ように、バルブ駆動部本体２４に取付けられたバ
ルブガイド２５にそのロツド部３０ａが上下動可
能に挿入される。バルブのロツド部３０ａの先端
は、コイルばね２７ａ及び２７ｂによつてバル駆
動部本体１４に設けられた軸受２８に嵌入された
カム軸２９のカム２９ａに圧接するバルブ受け２
６に収容される。バルブ３０は、そのロツド部３
０ａの先端近くでバルブ受け２６に設けられた爪
２６ａに咬持され、バルブ受け２６に固着されて
いる。 このような構造としてあるので、カム軸２９を
図示しない駆動装置によつて回転させると、バル
ブ受け２６に固着されたバルブ３０は上下動して
そのバルブフエースが弁座２１の面取り面を衝撃
的に繰返し叩くようになる。その荷重はコイルば
ね２７ａ及び２７ｂを適宜選択することによつて
定められる。 バルブ３０の上方にはガスバーナー３１が配し
てあり、弁座押え２３に穿設された細孔に熱電対
３３の温接点が弁座２１に当接するように挿入さ
れて弁座２１の温度が検知され、図示しない制御
回路によつてノズル３４からシリンダヘツド２２
に吹付ける圧縮空気の風量を調節して弁座２１を
所定の温度に保持するようにしてある。 また、バルブ３０の表面温度は放射温度計３２
によつて測温され、図示しない制御回路によつて
ガスバーナー３１に供給されるプロパンガスの供
給量を調節してバルブ３０の表面温度を所定の温
度に保持するようにしてある。 このような試験装置を使用して、バルブ表面温
度を750℃、弁座温度を450℃に保持し、カム軸回
転数2500rpm、コイルばね荷重40Kgで10時間の試
験を行い、弁座の磨耗量を基準バルブの沈み量か
ら求めた。 バルブには21−4N鋼製、バルブフエースにス
テライトNo.６の盛金をしたものを使用した。 バルブと弁座の叩き回数は1.5×107回である。 なお、比較の弁座には前記No.41及びNo.42のほ
か、熔製材のものとして耐熱鋼SLH4製のものNo.
46及び1.35％Ｃ、1.21％Si、0.42％Mn、13.1％
Cr、0.36％Mo、残部実質的にFeの化学組成を有
する高クロム白鋳鉄製のものNo.47も加えた。 試験結果は第５図に示す通りである。 同図から、窒化チタン相を組織中に有する本発
明焼結合金を材料とする弁座は、熔製材からなる
比較弁座に較べては勿論、いずれの比較弁座より
も明らかに磨耗量が小さく、極めて耐摩耗性に優
れていることが解る。 No.41、42、１、２、３は同様の基地に対して窒
化チタンの配合量を容積比で０、15、５、15、25
％と変化させてあり、摩耗量はその配合量の増加
に伴つて減少している。これらの結果から、窒化
チタンの配合が耐摩耗性を著しく向上させること
が理解できる。 また、窒化チタンは化学的に安定であつて、焼
結の工程で焼結温度に加熱されても分解すること
がない。 実施例 ２ 次に、第２の発明の実施例について説明する。 第１表に示した化学組成の原料粉を下記第４表
に示すように配合し、前記実施例１におけると同
様にして低気孔率の環状焼結体を得た。これら焼
結体の分析値及び気孔率は下記第５表に示す通り
である。
実施例、No.41はニツケル含有量が低い比較例を、
No.42は窒化チタン粒子を分散させていない比較例
である。 これら焼結体の基地組織について説明すると、
No.１〜９及びNo.42はソルバイトからなる組織とな
つている。 これら焼結体の組織をNo.５を例に挙げて400倍
の顕微鏡写真で第３図に示す。 前述のようにNo.５は上記倍率では基地中には炭
化物等の硬質相を認めることができず、基地１５
はソルバイトからなり、白色に見える（顕微鏡下
では黄色に見える）窒化チタン粒子１７が分散し
ている組織となつている。黒色に見える部分１８
は気孔であつて、前記回転鍛造によつて一般の焼
結合金よりも少量になつている。 前記焼結体から外形35mm、内径29.5mm、内周側
の一方の端部に1.2C（当り幅17mm）の面取りを施
した寸法の弁座を削り出し、摩耗試験を行つた。 試験装置は第４図に概要を示すもので、弁座２
１はシリンダヘツド２２に設けられた弁座押え２
３に圧入され、弁座押え２３を介してシリンダヘ
ツドに固着される。 シリンダヘツド２２の下方にはバルブ駆動部本
体２４がこれに固定されていて、バルブ３０は、
バルブフエースが弁座２１の面取り面に当接する
ように、バルブ駆動部本体２４に取付けられたバ
ルブガイド２５にそのロツド部３０ａが上下動可
能に挿入される。バルブのロツド部３０ａの先端
は、コイルばね２７ａ及び２７ｂによつてバル駆
動部本体１４に設けられた軸受２８に嵌入された
カム軸２９のカム２９ａに圧接するバルブ受け２
６に収容される。バルブ３０は、そのロツド部３
０ａの先端近くでバルブ受け２６に設けられた爪
２６ａに咬持され、バルブ受け２６に固着されて
いる。 このような構造としてあるので、カム軸２９を
図示しない駆動装置によつて回転させると、バル
ブ受け２６に固着されたバルブ３０は上下動して
そのバルブフエースが弁座２１の面取り面を衝撃
的に繰返し叩くようになる。その荷重はコイルば
ね２７ａ及び２７ｂを適宜選択することによつて
定められる。 バルブ３０の上方にはガスバーナー３１が配し
てあり、弁座押え２３に穿設された細孔に熱電対
３３の温接点が弁座２１に当接するように挿入さ
れて弁座２１の温度が検知され、図示しない制御
回路によつてノズル３４からシリンダヘツド２２
に吹付ける圧縮空気の風量を調節して弁座２１を
所定の温度に保持するようにしてある。 また、バルブ３０の表面温度は放射温度計３２
によつて測温され、図示しない制御回路によつて
ガスバーナー３１に供給されるプロパンガスの供
給量を調節してバルブ３０の表面温度を所定の温
度に保持するようにしてある。 このような試験装置を使用して、バルブ表面温
度を750℃、弁座温度を450℃に保持し、カム軸回
転数2500rpm、コイルばね荷重40Kgで10時間の試
験を行い、弁座の磨耗量を基準バルブの沈み量か
ら求めた。 バルブには21−4N鋼製、バルブフエースにス
テライトNo.６の盛金をしたものを使用した。 バルブと弁座の叩き回数は1.5×107回である。 なお、比較の弁座には前記No.41及びNo.42のほ
か、熔製材のものとして耐熱鋼SLH4製のものNo.
46及び1.35％Ｃ、1.21％Si、0.42％Mn、13.1％
Cr、0.36％Mo、残部実質的にFeの化学組成を有
する高クロム白鋳鉄製のものNo.47も加えた。 試験結果は第５図に示す通りである。 同図から、窒化チタン相を組織中に有する本発
明焼結合金を材料とする弁座は、熔製材からなる
比較弁座に較べては勿論、いずれの比較弁座より
も明らかに磨耗量が小さく、極めて耐摩耗性に優
れていることが解る。 No.41、42、１、２、３は同様の基地に対して窒
化チタンの配合量を容積比で０、15、５、15、25
％と変化させてあり、摩耗量はその配合量の増加
に伴つて減少している。これらの結果から、窒化
チタンの配合が耐摩耗性を著しく向上させること
が理解できる。 また、窒化チタンは化学的に安定であつて、焼
結の工程で焼結温度に加熱されても分解すること
がない。 実施例 ２ 次に、第２の発明の実施例について説明する。 第１表に示した化学組成の原料粉を下記第４表
に示すように配合し、前記実施例１におけると同
様にして低気孔率の環状焼結体を得た。これら焼
結体の分析値及び気孔率は下記第５表に示す通り
である。
【表】
【表】
No.43はモリブデン含有量が少ない比較例、No.44
は窒化チタン粒子を分散させていない比較例であ
る。 これら焼結体の基地は、ソルバイト地中に炭素
と結合して生成された炭化物を含む硬質のフエロ
アイロイ粒子が分散した組織となつている。 これら環状焼結体について前記実施例１におけ
ると同様の磨耗試験を行つた結果は、第５図中に
併記してある。 実施例 ３ 次に、第３の発明の実施例について説明する。 第１表に示した化学組成の原料粉を下記第６表
に示すように配合し、前記実施例１、２における
と同様にして低気孔率の環状焼結体を得た。これ
ら焼結体の分析値及び気孔率は下記第７表に示す
通りである。
は窒化チタン粒子を分散させていない比較例であ
る。 これら焼結体の基地は、ソルバイト地中に炭素
と結合して生成された炭化物を含む硬質のフエロ
アイロイ粒子が分散した組織となつている。 これら環状焼結体について前記実施例１におけ
ると同様の磨耗試験を行つた結果は、第５図中に
併記してある。 実施例 ３ 次に、第３の発明の実施例について説明する。 第１表に示した化学組成の原料粉を下記第６表
に示すように配合し、前記実施例１、２における
と同様にして低気孔率の環状焼結体を得た。これ
ら焼結体の分析値及び気孔率は下記第７表に示す
通りである。
【表】
【表】
【表】
【表】
No.45は窒化チタンを分散させていない比較例で
ある。 No.33の基地は、ソルバイト地中に第１表に示し
たCMC粉（プレアロイ粉）によつて形成された
硬質粒子及びモリブデンが炭素と結合して生成さ
れたモリブデン炭化物を含む硬質粒子が分散した
組織になつている。 No.34、35、36、37の基地は、第１表に示した
STL（ステライト）噴霧合金粉によつて形成され
た球状硬質粒子が分散した組織になつている。 これら環状焼結体について前記実施例１におけ
ると同様に摩耗試験を行つた結果は、第５図中に
併記してある。 ニツケル含有量を略一定にしたNo.25、26、27、
28のデータから、クロム、モリブデン、タングス
テン、バナジウムは耐摩耗性改善に同質の作用を
及ぼすことが理解できる。また、モリブデン含有
量を略一定にしたNo.26、29、30のデータから、ニ
ツケル、銅、コバルトは耐摩耗改善に同質の作用
を及ぼすことが理解できる。更に、窒化チタン粒
子を分散させていない比較例No.42、44、45に較べ
て、第１、第２、第３の発明の実施例は、いずれ
も摩耗量が大幅に少なく、窒化チタン粒子分散に
よる耐摩耗性改善の効果は顕著である。比較例No.
46、47は摩耗量が最も大きくなつている。 実施例 ４ 次に、第４、第５、第６の発明の実施例につい
て説明する。 前記実施例１、２、３に於けると同様にして
（但、焼結温度は1150℃）得られた環状焼結体を、
圧粉体成形に使用した金型中に挿入し、その上に
2.46％Mn、3.82％Fe、2.20％Zn、0.6％Si、0.06
％Al、残部Cuからなり、粒度−100メツシユの熔
浸銅粉（FIPA−３）を3t／cm2の成形圧で成形し
た環状圧粉体を載置し、1130℃に40分間加熱して
熔浸し、焼結体の気孔をこの熔浸銅で充填して気
孔率を下げた。 熔浸後の焼結体の分析値及び気孔率は下記第８
表、第９表、第10表に示す通りである。焼結体を
表わすNo.は、第２表、第４表、第６表に示したNo.
に対応する数字に「−２」を付して示してある。 なお、Cuの％は、第８表のNo.４−２、No.６−
２及びNo.９−２並びに第10表のNo.29−２、No.32−
２、No.35−２、No.36−２及びNo.38−２については
焼結体スケルトン中の第３表、第７表中のCuの
値と気孔を充填したCuとの合計であり、その他
の焼結体のCu％は総べて気孔を充填したCuの量
である。
ある。 No.33の基地は、ソルバイト地中に第１表に示し
たCMC粉（プレアロイ粉）によつて形成された
硬質粒子及びモリブデンが炭素と結合して生成さ
れたモリブデン炭化物を含む硬質粒子が分散した
組織になつている。 No.34、35、36、37の基地は、第１表に示した
STL（ステライト）噴霧合金粉によつて形成され
た球状硬質粒子が分散した組織になつている。 これら環状焼結体について前記実施例１におけ
ると同様に摩耗試験を行つた結果は、第５図中に
併記してある。 ニツケル含有量を略一定にしたNo.25、26、27、
28のデータから、クロム、モリブデン、タングス
テン、バナジウムは耐摩耗性改善に同質の作用を
及ぼすことが理解できる。また、モリブデン含有
量を略一定にしたNo.26、29、30のデータから、ニ
ツケル、銅、コバルトは耐摩耗改善に同質の作用
を及ぼすことが理解できる。更に、窒化チタン粒
子を分散させていない比較例No.42、44、45に較べ
て、第１、第２、第３の発明の実施例は、いずれ
も摩耗量が大幅に少なく、窒化チタン粒子分散に
よる耐摩耗性改善の効果は顕著である。比較例No.
46、47は摩耗量が最も大きくなつている。 実施例 ４ 次に、第４、第５、第６の発明の実施例につい
て説明する。 前記実施例１、２、３に於けると同様にして
（但、焼結温度は1150℃）得られた環状焼結体を、
圧粉体成形に使用した金型中に挿入し、その上に
2.46％Mn、3.82％Fe、2.20％Zn、0.6％Si、0.06
％Al、残部Cuからなり、粒度−100メツシユの熔
浸銅粉（FIPA−３）を3t／cm2の成形圧で成形し
た環状圧粉体を載置し、1130℃に40分間加熱して
熔浸し、焼結体の気孔をこの熔浸銅で充填して気
孔率を下げた。 熔浸後の焼結体の分析値及び気孔率は下記第８
表、第９表、第10表に示す通りである。焼結体を
表わすNo.は、第２表、第４表、第６表に示したNo.
に対応する数字に「−２」を付して示してある。 なお、Cuの％は、第８表のNo.４−２、No.６−
２及びNo.９−２並びに第10表のNo.29−２、No.32−
２、No.35−２、No.36−２及びNo.38−２については
焼結体スケルトン中の第３表、第７表中のCuの
値と気孔を充填したCuとの合計であり、その他
の焼結体のCu％は総べて気孔を充填したCuの量
である。
【表】
【表】
【表】
これら焼結体の組織（腐蝕せず）をNo.30−２を
例に挙げて400倍の顕微鏡写真で第６図に示す。
鉄基地３５の間隙に熔浸銅３６が侵入していて、
その中に窒化チタン粒子３７が観察される。３８
はなお僅かに残留している気孔である。 上記焼結体について前記実施例１に於けると同
様の摩耗試験を行つた。 試験結果は第７図に示す通りである。 熔浸によつて気孔率を低下させた第４、第５、
第６の発明に基く焼結合金は、回転鋳造によつて
気孔率を低下させた前記実施例１、２、３の焼結
合金に較べて更に良好な成績を示している。 実施例 ７ 次に第７、第８、第９の発明の実施例について
説明する。 第１表に示した原料粉に加えて21.0％Ｂを含有
するフエロボロン（Fe−Ｂ）粉末（−250メツシ
ユ）、26.6％Ｐを含有するフエロホスホル（Fe−
Ｐ）粉末（−250メツシユ）及ひ純度99％以上の
二硫化モリブデン（MoS2）粉末（平均粒径2μ
ｍ）を使用して、下記第11表、第12表及び第13表
に示すように配合して混合粉とし、これら混合物
から前記実施例１〜６に於けると同様にして環状
圧粉体とした。
例に挙げて400倍の顕微鏡写真で第６図に示す。
鉄基地３５の間隙に熔浸銅３６が侵入していて、
その中に窒化チタン粒子３７が観察される。３８
はなお僅かに残留している気孔である。 上記焼結体について前記実施例１に於けると同
様の摩耗試験を行つた。 試験結果は第７図に示す通りである。 熔浸によつて気孔率を低下させた第４、第５、
第６の発明に基く焼結合金は、回転鋳造によつて
気孔率を低下させた前記実施例１、２、３の焼結
合金に較べて更に良好な成績を示している。 実施例 ７ 次に第７、第８、第９の発明の実施例について
説明する。 第１表に示した原料粉に加えて21.0％Ｂを含有
するフエロボロン（Fe−Ｂ）粉末（−250メツシ
ユ）、26.6％Ｐを含有するフエロホスホル（Fe−
Ｐ）粉末（−250メツシユ）及ひ純度99％以上の
二硫化モリブデン（MoS2）粉末（平均粒径2μ
ｍ）を使用して、下記第11表、第12表及び第13表
に示すように配合して混合粉とし、これら混合物
から前記実施例１〜６に於けると同様にして環状
圧粉体とした。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
これら圧粉体を真空炉中で10℃／minの加熱速
度で1050℃に加熱、この温度に15分間保持してか
ら、５℃／minの加熱速度で1200℃に加熱、この
温度に60分間保持して焼結し、40℃／minの冷却
速度で950℃迄冷却してから炉中に窒素ガスを吹
込んで300℃／minの冷却速度で室温近く迄冷却
した。 かくして得られた焼結体の硼素、燐及び硫黄の
分析値並びに気孔率は下記第14表、第15表及び第
16表に示す通りである。上記以外の成分の分析値
は、同表中のNo.に対応する第３表、第５表及び第
７表に示したNo.１〜38の分析値と略々同一であつ
た。
度で1050℃に加熱、この温度に15分間保持してか
ら、５℃／minの加熱速度で1200℃に加熱、この
温度に60分間保持して焼結し、40℃／minの冷却
速度で950℃迄冷却してから炉中に窒素ガスを吹
込んで300℃／minの冷却速度で室温近く迄冷却
した。 かくして得られた焼結体の硼素、燐及び硫黄の
分析値並びに気孔率は下記第14表、第15表及び第
16表に示す通りである。上記以外の成分の分析値
は、同表中のNo.に対応する第３表、第５表及び第
７表に示したNo.１〜38の分析値と略々同一であつ
た。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
これら焼結体の組織をNo.31−Ｂを例に挙げて
400倍の顕微鏡写真で第８図で示す。ソルバイト
基地４５中に焼結時にFe−Cr−Ｃ−Ｂの多元共
晶によつて生成した液相が凝固してなる共晶相４
６が観察され、更に窒化チンタン粒子４７が分散
した組織となつている。黒色を呈する部分４８は
気孔であつて、硼素の作用による前記液相焼結に
よつて一般の焼結合金よりも少量となつている。 上記焼結体について前記実施例１、２に於ける
と同様の摩耗試験を行つた。 試験結果は第９図に示す通りであつて、第７図
に示した前記実施例２に於ける試験結果と同程度
の良好な成績を示している。 以上、弁座を例に挙げて本発明を説明したが、
弁座以外にも、例えば内燃機関の部品にあつて
は、ロツカアーム、タペツト、ピストンリング
等、その他の機械部品としては回転圧縮機のベー
ン等、適用範囲は広い。 ６ 発明の効果 以上説明したように、本発明耐摩耗焼結合金
は、前述したような化学組成及び組織としてある
ので、極めて耐摩耗性に優れ、内燃機関その他の
機械装置のオーバーホールから次のオーバーホー
ル迄の期間、所謂開放期間の周期を延長させ、本
発明の工業上の利用価値は大きい。
400倍の顕微鏡写真で第８図で示す。ソルバイト
基地４５中に焼結時にFe−Cr−Ｃ−Ｂの多元共
晶によつて生成した液相が凝固してなる共晶相４
６が観察され、更に窒化チンタン粒子４７が分散
した組織となつている。黒色を呈する部分４８は
気孔であつて、硼素の作用による前記液相焼結に
よつて一般の焼結合金よりも少量となつている。 上記焼結体について前記実施例１、２に於ける
と同様の摩耗試験を行つた。 試験結果は第９図に示す通りであつて、第７図
に示した前記実施例２に於ける試験結果と同程度
の良好な成績を示している。 以上、弁座を例に挙げて本発明を説明したが、
弁座以外にも、例えば内燃機関の部品にあつて
は、ロツカアーム、タペツト、ピストンリング
等、その他の機械部品としては回転圧縮機のベー
ン等、適用範囲は広い。 ６ 発明の効果 以上説明したように、本発明耐摩耗焼結合金
は、前述したような化学組成及び組織としてある
ので、極めて耐摩耗性に優れ、内燃機関その他の
機械装置のオーバーホールから次のオーバーホー
ル迄の期間、所謂開放期間の周期を延長させ、本
発明の工業上の利用価値は大きい。
第１図及び第２図は回転鋳造装置の要部断面図
で、第１図は焼結体を挿入した状態を、第２図は
鍛造末期の状態を示す。第３図、第６図及び第８
図はいずれも本発明に基く耐摩焼結合金の組織を
示す倍率400倍の顕微鏡写真である。第４図は弁
座の摩耗試験装置の要部断面図である。第５図、
第７図及び第９図はいずれも摩耗試験結果を示す
グラフである。 なお、図面に示された符号に於いて、１……ダ
イ、２……ダイベース、３ａ，３ｂ……弾性体、
４……下ポンチ、５……コア、６……環状ダイ
溝、７……上ポンチ、８……ストツパー、９……
案内棒、１０……調節ねじ、１０ａ……カラー、
１１……台板、１２……ピストン、Ｒ……環状焼
結体、１３……コア止めピン、１４……取付けカ
ラー、１５，３５，４５……ソルバイト基地、１
７，３７，４７……窒化チタン粒子、１８，３
８，４８……気孔、３６……熔浸銅、４６……
Fe−Cr−Ｃ−Ｂ系共晶相、２１……弁座、２２
……シリンダヘツド、２４……バルブ駆動部本
体、３５……バルブガイド、２７ａ，２７ｂ……
コイルばね、２９……カム軸、３０……バルブ、
３０ａ……バルブのロツド部、３１……ガスバー
ナー、３２……放射温度計、３３……熱電対、３
４……圧縮空気用ノズルである。
で、第１図は焼結体を挿入した状態を、第２図は
鍛造末期の状態を示す。第３図、第６図及び第８
図はいずれも本発明に基く耐摩焼結合金の組織を
示す倍率400倍の顕微鏡写真である。第４図は弁
座の摩耗試験装置の要部断面図である。第５図、
第７図及び第９図はいずれも摩耗試験結果を示す
グラフである。 なお、図面に示された符号に於いて、１……ダ
イ、２……ダイベース、３ａ，３ｂ……弾性体、
４……下ポンチ、５……コア、６……環状ダイ
溝、７……上ポンチ、８……ストツパー、９……
案内棒、１０……調節ねじ、１０ａ……カラー、
１１……台板、１２……ピストン、Ｒ……環状焼
結体、１３……コア止めピン、１４……取付けカ
ラー、１５，３５，４５……ソルバイト基地、１
７，３７，４７……窒化チタン粒子、１８，３
８，４８……気孔、３６……熔浸銅、４６……
Fe−Cr−Ｃ−Ｂ系共晶相、２１……弁座、２２
……シリンダヘツド、２４……バルブ駆動部本
体、３５……バルブガイド、２７ａ，２７ｂ……
コイルばね、２９……カム軸、３０……バルブ、
３０ａ……バルブのロツド部、３１……ガスバー
ナー、３２……放射温度計、３３……熱電対、３
４……圧縮空気用ノズルである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品。 ２ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品。 ３ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品。 ４ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品。 ５ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品。 ６ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、前記気孔が熔浸材で充填され、気孔率が
７％以下となつている耐摩耗焼結部品。 ７ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品。 ８ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 １〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリブデ
ン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜6.0重
量％バナジウムの１種又は２種以上、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品。 ９ 平均粒径２〜70μｍの窒化チタン粒子が、基
地中に、気孔を除く部分の面積比で２〜30％分散
した組織を有し、 前記基地が、 0.3〜3.0重量％炭素、 0.3〜3.0重量％ニツケル、1.0〜3.0重量％銅及
び3.0〜10.0重量％コバルトの１種又は２種以上
並びに１〜20重量％クロム、0.2〜8.0重量％モリ
ブデン、0.5〜3.0重量％タングステン及び0.2〜
6.0重量％バナジウムの１種又は２種以上が合計
で40重量％以下、 0.1重量％以下の硼素、0.3重量％以下の燐及び
0.45重量％以下の硫黄の１種又は２種以上が合計
で0.04〜0.45重量％、 残部が実質的に鉄 からなり、クロム、モリブデン、タングステン及
びバナジウムの１種又は２種以上が硬質粒子を形
成して分散している組織になつていて、 かつ、７％以下の気孔率を有する耐摩耗焼結部
品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14021584A JPS6119766A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 耐摩耗焼結部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14021584A JPS6119766A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 耐摩耗焼結部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119766A JPS6119766A (ja) | 1986-01-28 |
| JPH046785B2 true JPH046785B2 (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=15263594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14021584A Granted JPS6119766A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 耐摩耗焼結部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119766A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101540526B (zh) | 2009-04-10 | 2011-07-20 | 陕西华夏粉末冶金有限责任公司 | 摆线液压马达阀板基体原料组份及其渗铜生产工艺 |
| PL232783B1 (pl) * | 2016-05-16 | 2019-07-31 | Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki | Sposób wytwarzania elementów spiekanych o osnowie żelaza lub jego stopów |
| CN109365699A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-02-22 | 重庆文理学院 | 一种韧性好的钛合金回转件的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5770262A (en) * | 1980-10-18 | 1982-04-30 | Tsubakimoto Chain Co | Wear resistant sintered oilless bearing |
| JPS60215748A (ja) * | 1984-04-07 | 1985-10-29 | Riken Corp | 耐摩耗焼結部品 |
-
1984
- 1984-07-06 JP JP14021584A patent/JPS6119766A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6119766A (ja) | 1986-01-28 |
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