JPH0610321B2 - 耐摩耗性焼結合金 - Google Patents

耐摩耗性焼結合金

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JPH0610321B2
JPH0610321B2 JP60130006A JP13000685A JPH0610321B2 JP H0610321 B2 JPH0610321 B2 JP H0610321B2 JP 60130006 A JP60130006 A JP 60130006A JP 13000685 A JP13000685 A JP 13000685A JP H0610321 B2 JPH0610321 B2 JP H0610321B2
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関用摺動部材、特にカムシャフトのジャ
ーナル材として使用される耐摩耗性焼結合金に関する。
[従来の技術] 近年、内燃機関用の諸部材は高負荷運転に耐えることが
要求され、特にカムシャフト、ロッカアーム等の摺動部
材は高面圧に対する耐久性が要求されるようになってき
た。この要求を満たすと共に、加工費と材料費の節減と
摺動部材の軽量化を図るため、摺動部材に合金粉末の焼
結材料を使用することが試みられてきた。
従来のジャーナル材として用いられるFe−C−P系に
モリブデン、クロム等を加えたものは、(Fe,Cr)
Cや(Fe,Cr,Mo)C等を主体とする硬質な
炭化物を形成してしまう。また、基地を強化するが、同
時にマルテンサイト化またはベーナイト化が進む。従つ
て、耐摩耗性は優れているものの被削性が低下し、切削
加工を必要とするジャーナル材には好ましくない。
また、Fe−C−P系及びFe−C−P−Cu系のジャ
ーナル材においては、高温による液相焼結時に粒子間の
拡散が追従できず、表面付近にシワ、割れが生ずる。そ
の対策として、クロム、モリブデンを添加する方法があ
るが、前述のような問題がある。また、リンを増量する
ことも考えられるが、多量になると、液相が過剰となり
炭化物(ステダイトを含む)が成長しすぎる。
[発明の目的] 本発明は上記要求に応え得る内燃機関用摺動部材の材料
として、高い耐摩耗性と優れた加工性を有する焼結合金
を提供することを目的とするものである。
[発明の構成] 本発明の目的は下記に示す組成の耐摩耗性焼結合金によ
って達成される。
すなわち本発明は、C:2.0〜3.5重量%、P:
0.3〜0.8重量%、Mn:0.5〜3.0重量%、
残部Feを含み、液相において焼結される耐摩耗性焼結
合金。もしくは上記組成に加えてSi:0.5〜2.0
重量%および/またはNi:0.2〜0.3重量%を含
み、液相において焼結される耐摩耗性焼結合金にある。
ただし、Siを0.5〜2.0重量%を含む場合には、
Mnは1.0超〜3.0重量%の範囲である。
なお、本発明の各成分の数値を限定した理由は下記の通
りである。
炭素を2.0〜3.5重量%とした理由は、炭素が3.
5重量%を超えると、グラファイトが多量に生じて割れ
が発生しやすくなると共に、全体硬さが低下するからで
あり、また、硬度が非常に高いセメンタイトとFe−C
−Pの共晶であるステダイトが過多に生じて被削性も悪
くなるからである。逆に、炭素が2.0重量%未満で
は、セメンタイト、ステダイトの析出量が少なくなり、
耐摩耗性を高めることができない。ステダイトは凝固点
が950℃前後と低く液相焼結を促進させるが、そのステ
ダイトが少ないと液相が生じ難くなる。従つて、炭素の
組成範囲を2.0〜3.5重量%に限定すれば、セメン
タイトとステダイトの析出による高い耐摩耗性が得られ
ると共に、ステダイトによる液相焼結も促進される。
リンを0.3〜0.8重量%とする理由は、リンが0.
8重量%を超えると、析出するステダイト量が過多とな
り、被削性が悪くなり、また脆化も進むが、逆に0.3
重量%未満では、ステダイト量が過小となって液相が生
じ難く、母材との結合性も低下することによる。
マンガンの添加量は、一般的には0.5〜3.0重量%
であり、基地の焼結性が増し、焼結温度を低くする効果
を利用して焼結時の加熱、冷却による膨脹、収縮を少な
くしてシワ、割れを防ぐ。また、適度にマトリクスを強
化し、耐摩耗性を減少させないようにしている。しか
し、3.0重量%を超えた添加により、粉末の成形性が
悪くなり、圧粉体の密度が低下する。さらにOの増加
により、焼結性が阻害され、接着性、見掛けの硬さが減
少し好ましくない。また、0.5重量%未満のマンガン
の添加では添加効果がない。
本発明においては、上記マンガンの粉末に、粉末製造時
の脱酸効果を考え、ケイ素を添加することも好ましく行
なわれる。これにより密度硬さのバラツキもある程度押
えられ、焼結性を安定させることができる。しかしなが
ら、ケイ素を添加した場合は、焼結時の変形が大きくな
る傾向が起り、マンガンの添加量が1.0重量%以下で
はこの傾向を補うことができないので、ケイ素を添加す
る場合にはマンガンの添加量を1.0超〜3.0重量%
とする。
ケイ素を0.5〜2.0重量%とする理由は、ケイ素が
2.0重量%を超えると、基地が脆化する外、粉末の圧
粉成形性が低下し、焼結時の変形が大きくなることと、
ケイ素は炭素、リンの量を低い範囲に限定した上で液相
の発生を促進させる成分となるが、0.5重量%未満で
はこの効果は得られないことによる。
本発明においては、ニッケルも0.2〜3.0重量%の
範囲で好ましく添加されるが、ニッケルを添加する理由
は、これが基地強化元素であることによるが、3.0重
量%を超えると、炭化物の析出、基地のマルテンサイト
化、ベーナイト化が進み、被削性が低下し、0.2重量
%よりも少ないと添加効果がない。
[実施例] 以下、実施例および比較例に基づき本発明を具体的に説
明する。
実施例1〜3および比較例1〜3 第1表に示す組成の耐摩耗性焼結合金を得た。
この製法は以下の通りである。すなわち実施例1〜3と
も、4〜6t/cm2のプレス面圧でプレス成形後、アン
モニア分解ガス雰囲気の炉に入れ、1050〜1200℃(平均
1120℃)の温度で焼結して耐摩耗性焼結合金を得た。
この焼結合金の外観、接着性、焼結性、被削性、硬さ、
基地組織の状態を評価し結果を第2表に示すと共に、実
施例1基地組織の顕微鏡写真(ナイタル液腐食、240
倍)を第1図に示す。
また、比較として従来ジャーナル材に用いられているF
e−C−P−Cu系(比較列1)、Fe−C−P−Mo
系(比較列2)およびFe−C−P−Mo−Cr系(比
較例3)の焼結合金を製造し、この組成を第1表、評価
結果を第2表に示した。
第2表に示されるごとく、比較例1(Fe−C−P−C
u系)がジャーナル外周面及び側面にシワ、割れが発生
しているのに比べ、実施例1〜3は外観及びミクロ的に
も、欠陥はみられない。また、接着性、焼結性も良好で
あった。硬さは比較例1(Fe−C−P−Cu系)がH
RB105〜112、比較例2(Fe−C−P−Mo系)がH
RB107〜114であり、クロムを加えた比較例3(Fe−
C−P−Mo−Cr系)はさらに硬度が上昇するのに対
し、実施例1〜3はHRBが98〜105であり、被削性が
良好であった。さらに第2表および第1図に示されるご
とく、実施例1〜3の組織は緻密なパーライト基地中
に、ステダイトを含む炭化物(第1図の白い部分)が均
一に分布しており、耐摩耗性も問題なかった。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明の焼結合金は、耐摩耗性、被
削性等の加工性に優れ、しかも接着性、焼結性等の諸特
性も好ましい範囲にあることから、内燃機関用摺動部
材、特にジャーナル材用の焼結合金として好適に用いら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の焼結合金の基地組織を示す顕微鏡写
真(ナイタル液腐食、240倍)。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:2.0〜3.5重量%、P:0.3〜
    0.8重量%、Mn:0.5〜3.0重量%、残部Fe
    を含み、液相において焼結される耐摩耗性焼結合金。
  2. 【請求項2】C:2.0〜3.5重量%、P:0.3〜
    0.8重量%、Mn:1.0超〜3.0重量%、Si:
    0.5〜2.0重量%、残部Feを含み、液相において
    焼結される耐摩耗性焼結合金。
  3. 【請求項3】C:2.0〜3.5重量%、P:0.3〜
    0.8重量%、Mn:0.5〜3.0重量%、Ni:
    0.2〜3.0重量%、残部Feを含み、液相において
    焼結される耐摩耗性焼結合金。
  4. 【請求項4】C:2.0〜3.5重量%、P:0.3〜
    0.8重量%、Mn:1.0超〜3.0重量%、Si:
    0.5〜2.0重量%、Ni:0.2〜3.0重量%、
    残部Feを含み、液相において焼結される耐摩耗性焼結
    合金。
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