JPH0489238A

JPH0489238A - 高強度複合防振材料

Info

Publication number: JPH0489238A
Application number: JP20546090A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Murakawa; 村川　義行; Takehiro Tanaka; 田中　武宥
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1990-08-02
Publication date: 1992-03-23

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〕本発明は大きな振動減衰能を有し、がっ、高強度を備え
た高強度の複合防振材料に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、各種機器の振動、騒音を防止するために、防振材
料が用いられている。この防振材料には、まず、振動減
衰特性が優れていることが要求される。また、この防振
材料を各種機器の部材または工具の構造部分等として使
用する場合には、上記振動減衰特性が優れていることの
他に、耐摩耗性、強度が優れていることが要求される。

従来、単体の防振合金としては、Ｆ　ｅ−Ｃｒ−Ａ　１
合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、黒鉛鋳鉄等が使用されている。

また、複合の防振材料としては、鋼板と粘弾性物質（樹
脂等）とのクラッドあるいはサンドイツチ板が周知であ
る。しかし、これらは減衰特性は優れているものの、強
度、耐摩耗性が劣っている。

また、表面の耐摩耗性を考慮した複合防振材としては、
特公昭６０−５３１１２、特開昭６４−１１９８２およ
び特公昭５６−４３３０８に開示された、それぞれ防振
合金の表面にＡｌ酸化物、酸化クロム層およびＮ１メツ
キを２０μｍ程度被覆したものが開示されている。

また、純鉄、あるいはＦ　ｅ−２％Ｎｉ合金を芯材とし
てその表面に５ＫＳ５を接合した例が報告されている。

（ＣＡ　Ｍ　Ｐ　−ｌ５ＩＪ　ｖｏｌ、２（１９８９）
、Ｐ１３２８１〔発明が解決しようとする課題〕しかし、前記の第１の方法、つまり、酸化物層、あるい
は、Ｎ１メツキ等を被覆するものは、被覆層を厚くする
と減衰特性か低下し、一方被覆層か薄いと、表面の耐摩
耗性に問題を生じ、さらに、芯部の防振合金自身は一般
に低硬度であるために、複合材全体としての強度は不足
である。

また、前記の第２の方法において、純鉄、あるいはＦ　
ｅ−Ｎ　ｉ合金に５ＫＳ５を接合する場合は、十分な減
衰能が得られないことと、芯部の硬度が低いために十分
な強度が得られない。

上記のように、減衰特性を優れたものにしようとすると
、一般に強度、耐摩耗性か低下してしまう。

本発明は強度、耐摩耗性が優れており、かつ減衰能が大
きくて振動減衰特性の優れた高強度の複合防振材料を提
供するものである。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、中間層のＦｅ基金属および該中間層のＦｅ基
金属の両面にそれぞれ接合された外層のＦｅ基金属の三
層からなる複合防振材料において、焼入れ、焼もどし熱
処理された後、前記外層のＦｅ基金属は硬さがビッカー
ス硬さ３６０以上であり、前記中間層のＦｅ基金属は重
量比で、Ｃｒ５〜２５％、Ａｌ．０．３〜５％を含むＦ
ｅ基合金でビッカース硬さ２００以上かつ内部摩擦Ｑ−
１が３　Ｘ　１０−３以上であることを特徴とする高強
度複合防振材料である。すなわち、本発明の材料は、加
熱温度８００〜１１００℃で焼入、１５０〜５５０℃で
焼もどしする程度の焼入れ、焼もどしの熱処理が施され
る。

本発明材料は、上記のように焼入れ、焼もどしの熱処理
により外層のＦｅ基金属の機械的強度を得るものであり
、この強度としてビッカース硬さ３６０以上とした。ビ
ッカース硬さ３６０未満の硬さは、焼入れ、焼もどしの
熱処理によらずとも達成でき、また、木工丸鋸用ディス
ク材等比較的低硬さ用途にも不向きであるため、本発明
範囲から除外した。

また、本発明に係る中間層のＦｅ基金属は、上記熱処理
によって、過度の焼なまし効果を受けて軟化すること、
または焼入れ硬化を受けて硬化し、内部摩擦Ｑ−’を低
下しないものである。すなわち、広い焼入れ焼もどし熱
処理条件の範囲に亘り、フェライト組織を維持し、硬さ
はビッカース硬さ２００〜３６０の範囲で用途に応じて
調整可能であり、かつこの広い条件範囲内で内部摩擦Ｑ
−’は３Ｘ］Ｏ’以上と高い値が得られるものである。

このため、複合体全体の耐摩耗性、機械的強度を従来材
に比し大幅に向上することが可能となった。

以上から本発明の中間層のＦｅ基金属としては、ビッカ
ース硬さ２００以上、内部摩擦Ｑ−’を３Ｘ１０−３以
上と規定した。

本発明において中間層のＦｅ基金属は、重量％でＣｒ　
５〜２５％、Ａｌ　０．３〜５％、残部Ｆｅおよび不可
避不純物からなる合金とする他、さらにそれぞれ特定量
のＮｉ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｏの１種または２種以上を添加
され、ビッカース硬さ２２０以上としたもの。さらに、
これにＴｉ、　Ｎｂ、　　Ｂ　の１種または２種以上を
２％以下添加した材料とすることが望ましい。

次に中間層のＦｅ基金属の成分限定理由を述べる。

Ｃｒは振動減衰能を高めるための成分であって、５％未
満では十分な減衰能が得られない。また、２５％を越え
ると減衰能は低下し、がっ、加工性が劣化する。

ＡｌもＣｒと同様に、振動減衰能を増加させるが、０．
３％未満ではその効果が得られず、５％を越えると加工
性が劣化するのでＡｌ　０．３〜５％とした。

Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｏは、８００−１１００℃からの
焼入、１５０〜５５０℃での焼もどしの熱処理により、
減衰能を低下させることなく、硬さを増大させるために
必要な元素であり、単独また、複合で添加されて効果を
示す。そしてその添加量はＮｉ　Ｏ，５〜６％、Ｃｕ　
０．１〜３％、Ｍｏ　０．５〜４％、Ｓｉ　０．３〜２
％である。上記それぞれの下限を切る場合、その効果は
認められない。また、上限を越えても添加に見合う効果
は望められないから、それぞれその範囲内に止める。た
だし、全体で１０％を越えると加工性が劣化するから、
複合添加の場合１０％以下とする。

Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂは焼入加熱に伴う結晶粒の粗大化を防止
し靭性を保つために有効であるので、特に焼入加熱温度
か高い場合に有効である。しかし、２％を越えると加工
性を害するので２％以下に制限した。

以上の組成による中間層のＦｅ基金属は焼入焼もどし後
も前記のようにフェライト相であることが特徴である。

一方、外層のＦｅ基金属は、耐摩耗性等必要な機械的性
質を得るため、焼入れ、焼もどしにより、マルテンサイ
ト、トルースタイトまたはソルバイト組織とする。材質
的には、ビッカース硬さ３６０以上が得られるものであ
ればよく、組成はとくに限定されない。

〔実施例〕

第１表に示す中間層のＦｅ基金属用と外層のＦｅ基金属
用より、それぞれ厚さ５ｍｍｔの板材を作製し、Ｎｏ、
１〜Ｎ　ｏ、　１３の組合せで中間層のＦｅ基金属用合
金板を芯材と、その両面に外層のＦｅ基金属用合金板を
重ね合わせて熱間圧延により接合し、圧延後の板厚が合
計で３ｍｍｔになるように仕上げた。

なお、従来材Ｎｏ、１４は、単体材で板厚は同じく３１
ＩＩ［ｌｔとした。

これらにそれぞれ第２表に示す熱処理を施し、それぞれ
の外層のＦｅ基金属および単体材Ｎｏ、１４の熱処理後
の硬さ、本体で測定した内部摩擦Ｑ−″および引張強さ
を測定した。その結果を第２表に示す。一方Ｎｏ、１〜
Ｎｏ、１３の中間層のＦｅ基金属に単体で第２表に示す
熱処理を施し、硬さ、および内部摩擦Ｑ−１を測定して
第２表中間層のＦｅ基金属欄に示すデータを得た。

なお第２表の内部摩擦Ｑ−１は、静電駆動型振動の減衰
曲線より求めた値であり、歪振幅ｌサイクル当りの失わ
れるエネルギの大きさを示すものである。Ｑ−”が大き
いほど振動エネルギを合金内部で熱に変換する割合が大
きく、防振効果が大であることを意味する。

第２表によると、本発明材Ｎｏ、１０の中間層のＦｅ基
金属は、比較材Ｎｏ、１２の低Ａｌ材に対し、硬さ、内
部摩擦Ｑ−１がともに高く、この内部摩擦Ｑ−’は本体
の内部摩擦を高める結果となっている。

また、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｓｉを含むＮｏ、１−９はそ
のＮ０９５と前記Ｎｏ、１０との対比から判るように、
内部摩擦Ｑ−１を低下することなく硬さを大幅に上昇し
ており、結果として本体の引張強さを増加している。こ
れに対して、比較例Ｎｏ、１１は中間層のＦｅ基金属の
成分が不適正のため、焼入、焼もどし後の内部摩擦Ｑ−
’が０．８Ｘ１０−３と低く、複合後の本体の内部摩擦
Ｑ−”も０．３Ｘ１０−３と低く、防振特性が劣る。ま
た、Ｎｏ、１２は、中間層のＦｅ基金属が低Ａｌのため
、硬さも低く、内部摩擦Ｑ−’も小さい。そのため、本
体の内部摩擦Ｑ−”は１．８×１０−３と小さく、引張
強さも低めである。Ｎｏ、１３は中間層のＦｅ基金属が
ほぼ純鉄と同一のため焼入焼もどし後の内部摩擦Ｑ−”
は３Ｘ１０−３以上であるが、硬さかビッカース硬さ１
１０と極端に低いため、本体の引張強さは８５ｋｇｆ　
／ｍ＋ｎ’と低い値である。なお、中間層材として、Ｆ
ｅ−２％Ｎｉ材料を使用するものも強度的にはほぼＮｏ
、１３と同様である（Ｎｉ添加の目的は外層材との接合
強度を向上するためである）。

以上述べたように、本発明の金属の組合せは、引張強さ
１００ｋｇｆ／ｍｍ”が得られ、内部摩擦Ｑ−’も大き
く、優れた防振特性を有することがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の防振材料は焼入れ焼もどし熱
処理により、外層のＦｅ基金属に必要な耐摩耗性を与え
るもので、中間層のＦｅ基金属は、その広い熱処理条件
範囲に亘り高い内部摩擦Ｑ−”と高い機械的強度を兼備
するものである。この防振材料は従来中間層材として、
純鉄やＦ　ｅ−２％Ｎｉ合金を使用するものに比し、格
段に高い機械的強度を有して、各種工具、機械構造用と
して有益な防振材料の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

中間層のＦｅ基金属、外層のＦｅ基金属からなる複合防
振材料において本発明材の中間層のＦｅ基金属は、外層
のＦｅ基金属に所定の耐摩耗性、機械的性質を付与する
ための広範な焼入れ、焼もどしの熱処理条件に亘り、高
い内部摩擦Ｑ’と高い機械的強度を示し、従来困難であ
った複合体全体の内部摩擦Ｑ−”と高強度の両立を達成
するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１、中間層のＦｅ基金属および該中間層のＦｅ基金属の
両面にそれぞれ接合された外層のＦｅ基金属の三層から
なる複合防振材料において、焼入れ、焼もどし熱処理さ
れた後、前記外層のＦｅ基金属は硬さがビッカース硬さ
３６０以上であり、前記中間層のＦｅ基金属は重量比で
、Ｃｒ５〜２５％、Ａｌ０．３〜５％を含むＦｅ基合金
でビッカース硬さ２００以上かつ内部摩擦Ｑ＾−＾１が
３×１０＾−＾３以上であることを特徴とする高強度複
合防振材料。２、中間層のＦｅ基金属は重量比で、Ｃｒ５〜２５％、
Ａｌ０．３〜５％を含有し、さらにＮｉ０．５〜６％、
Ｃｕ０．１〜３％、Ｍｏ０．５〜４％、Ｓｉ０．３〜２
％の１種または２種以上、ただし合計で１０％以下を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、ビッカー
ス硬さ２２０以上である請求項１記載の高強度複合防振
材料。３、中間層のＦｅ基金属は重量比で、Ｃｒ５〜２５％、
Ａｌ０．３〜５％を含有し、Ｎｉ０．５〜６％、Ｃｕ０
．１〜３％、Ｍｏ０．５〜４％、Ｓｉ０．３〜２％の１
種または、２種以上ただし合計で１０％以下を含有し、
さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｂの１種または２種以上を合計で２
％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり
、ビッカース硬さ２２０以上である請求項１記載の高強
度複合防振材料。