JPH0742558B2 - 耐摩耗性鉄系焼結合金及びその製造法 - Google Patents

耐摩耗性鉄系焼結合金及びその製造法

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JPH0742558B2
JPH0742558B2 JP61006934A JP693486A JPH0742558B2 JP H0742558 B2 JPH0742558 B2 JP H0742558B2 JP 61006934 A JP61006934 A JP 61006934A JP 693486 A JP693486 A JP 693486A JP H0742558 B2 JPH0742558 B2 JP H0742558B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は優れた耐摩耗性を有し、特にロータリーコンプ
レツサーポンプ用のベーン材として有用な、鉄系焼結合
金の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
現在、ロータリーコンプレツサーポンプ用ベーンには特
殊鋳鉄やハイス鋼などが使用されているが、全面機械加
工により製造しなければならないため極めてコスト高に
なつている。
焼結により製造されたベーンも一部で使用されている
が、安価である反面、Niを含有するためオーステナイト
が残存し、耐摩耗性及び耐焼付性などの性能面で劣り、
高負荷仕様のポンプには使用できなかつた。
鉄鋼材料に耐摩耗性向上の目的で適用される焼入れ及び
焼戻しの熱処理を焼結合金に応用しても、焼結合金は空
孔が存在するので面圧不足となり、予期した効果が得ら
れなかつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は優れた耐摩耗性及び耐焼付性を有し、ロータリ
ーコンプレツサー用ベーン材として使用しうる鉄系焼結
合金の製造方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の耐摩耗性鉄系焼結合金は、0.5〜3.0重量％のC
r、0.4〜1.0重量％のMn、0.1〜0.4重量％のMo、及び所
望により炭化物として含まれる0.3〜3.0重量％のW,V及
びNbの少なくとも１種、並びに残部のFeからなるマルテ
ンサイト組成の第１相と;10〜20重量％のCr及び所望に
より炭化物として含まれる0.3〜3.0重量％のW,V及びNb
の少なくとも１種、並びに残部のFeからなるマルテンサ
イト及びCr炭化物組成の第２相と；及び1.0〜2.5重量％
Ｃとからなり；第１相と第２相は混在していて、第２相
の全体に対する体積比が10〜80％であり；残留オーステ
ナイトを含まないことを特徴とする。
かかる焼結合金は、10〜20重量％のCrと残部のFeからな
る合金粉10〜80重量％と；炭素粉1.0〜2.5重量％と；所
望によりW,V及びNbの少なくとも１種の金属粉0.3〜3.0
重量％と；及び0.5〜3.0重量％のCr、0.4〜1.0重量％の
Mn、0.1〜0.4重量％のMo及び残部のFeからなる合金粉ま
たは混合粉の残部を混合し；加圧成形し、真空または不
活性雰囲気で1100〜1250℃の温度で焼結し;820〜950℃
で焼入れした後焼戻しすることを特徴とする方法により
製造することができる。
W,V及びNbの少なくともひとつを上記の割合で添加すれ
ば、焼結体中にこれらの炭化物が生成され、この炭化物
が第１相及び第２相に均一に分散されるので、なお一層
耐摩耗性を向上させることができる。
焼結合金は上記特定組成を有すると共に焼入れ及び焼戻
しをおこなうことによつて、残留オーステナイト組成を
消滅させることができる。好ましくは、焼入れは820〜9
50℃で約60分間保持した後に油中で急冷し、焼戻しは18
0〜450℃で約60分間おこなうのが一般的である。
〔作用〕
本発明の方法においては、上記Fe−Cr合金粉を10〜80重
量％とする必要があり、10重量％未満では十分な耐摩耗
性が得られず、80重量％をこえると摺動の際に相手材の
損耗が激しい。
焼結の際に真空または不活性な雰囲気を使用するのは、
原料粉末中にMn及びCrといつた易酸化性元素を含むため
酸化性雰囲気ではこれらが酸化されてしまうこと、及び
アンモニア分解ガスや水素ガスでは脱炭反応がおこり組
織にばらつきを生じやすいためである。
本方法により得られる焼結合金が耐摩耗性に優れている
理由は、焼結合金中にCr炭化物及び所望に応じてW,V及
びNbの炭化物のような硬質物質を含有すること、並びに
組織的にオーステナイトが残存しないためであると思わ
れる。
〔実施例〕
以下の実施例により本発明を詳述する。
実施例１ 下記第１表に示した組成（重量％）を有する７種類の原
料から、以下の工程に従つて７種類の焼結合金の試料を
製造した。原料粉末を十分に混合し、約４〜6t/cm2の圧
力で加圧成形し、真空雰囲気中において1100〜1250℃で
焼結した。得られた焼結合金を更に820〜900℃で60分間
保持した後油焼入れし、次に400℃で60分間焼戻しをお
こなつた。
得られた各焼結体の各相の組成（重量％:EPMAによる分
析値）と全体に占める第２相の断面の組織観察より求め
た面積％を第２表に要約した。
得られた試料は直径5mm及び長さ10mmの円柱状であり、
これを固定用試験片とし摩耗試験を実施した。摩耗試験
における相手材である回転片は、外径46mm、内径20mm及
び長さ10mmのミーハナイト鋳鉄熱処理材（硬度HRC49）
であり、試料固定片を回転片に荷重100kgで押しあて、
冷凍機油を200cc/minで摺動部分に噴霧して油潤滑しな
がら、摺動速度1m/secで20時間運転し、試料固定片の摩
耗量を測定した。第３表に試験結果を残留オーステナイ
ト量（Ｘ線折法により測定）とともに示した。
本発明の焼結合金である試料２〜５は良好な耐摩耗性を
示したが、比較例としての試料１、７及び８は摩耗量が
極めて大きかつた。また試料６は硬度物質を多量に含む
ために相手材の損耗が大きかつた。
実施例２ 下記第４表に示した組成（重量％）を有する５種類の原
料から、実施例１と同様にして５種類の焼結合金の試料
を製造した。
得られた各焼結体の各相の組成（重量％:EPMAによる分
析値）と全体に占める第２相の断面組織観察により求め
た面積％を第５表に要約した。なお、第５表ではFeの表
示は省略した。
各試料について実施例１と同様の摩耗試験を実施した
が、相手材である回転片としては硬度レベルの一層高い
Ni−Mo−Cr鋳鉄（HRC55）を使用した。試験結果を第６
表に示す。
なお、残留オーステナイト量を実施例１と同様に測定し
た結果、試料９〜12では検知できず、試料13では10％で
あつた。
第６表 試 料 摩耗量（mm3） 9 0.60 10 0.55 11 0.5 12 0.45 13 1.25 〔発明の効果〕 本発明によれば、従来の焼結合金のようにNiを含有しな
いので残留オーステナイトを残さず、また硬質なCr炭化
物を含むので耐摩耗性及び耐焼付性に優れた鉄系焼結合
金を低コストで製造できる。この焼結合金は摺動部品、
特にロータリーコンプレツサー用ベーン材として有用で
ある。更に、W,V及びNbを添加することによつて耐摩耗
性を一層向上させることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】0.5〜3.0重量％のCr、0.4〜1.0重量％のM
    n、0.1〜0.4重量％のMo及び残部のFeからなるマルテン
    サイト組成の第１相と;10〜20重量％のCr及び残部のFe
    からなるマルテンサイト及びCr炭化物組成の第２相と；
    及び1.0〜2.5重量％Ｃとからなり；第１相と第２相は混
    在していて、第２相の全体に対する体積比が10〜80％で
    あり；残留オーステナイトを含まないことを特徴とす
    る。耐摩耗性鉄系焼結合金。
  2. 【請求項２】0.5〜3.0重量％のCr、0.4〜1.0重量％のM
    n、0.1〜0.4重量％のMo、及び炭化物として含まれる0.3
    〜3.0重量％のW,V及びNbの少なくとも１種並びに残部の
    Feからなるマルテンサイト組成の第１相と;10〜20重量
    ％のCr、及び炭化物として含まれる0.3〜3.0重量％のW,
    V及びNbの少なくとも１種並びに残部のFeからなるマル
    テンサイト及びCr炭化物組成の第２相と；及び1.0〜2.5
    重量％Ｃとからなり；第１相と第２相は混在していて、
    第２相の全体に対する体積比が10〜80％であり、残留オ
    ーステナイトを含まないことを特徴とする、対摩耗性鉄
    系焼結合金。
  3. 【請求項３】10〜20重量％のCrと残部のFeからなる合金
    粉10〜80重量％と；炭素粉1.0〜2.5重量％と;0.5〜3.0
    重量％のCr、0.4〜1.0重量％のMn、0.1〜0.4重量％のMo
    及び残部のFeからなる合金粉または混合粉の残部を混合
    し；加圧成形し、真空または不活性雰囲気で1100〜1250
    ℃の温度で焼結し;820〜950℃で焼入れした後焼戻しす
    ることを特徴とする、耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方
    法。
  4. 【請求項４】10〜20重量％のCrと残部のFeからなる合金
    粉10〜80重量％と；炭素粉1.0〜2.5重量％と;W,V及びNb
    の少なくとも１種の金属粉0.3〜3.0重量％と;0.5〜3.0
    重量％のCr、0.4〜1.0重量％のMn、0.1〜0.4重量％のMo
    及び残部のFeからなる合金粉または混合粉の残部を混合
    し；加圧成形し、真空または不活性雰囲気で1100〜1250
    ℃の温度で焼結し;820〜950℃で焼入れした後焼戻しす
    ることを特徴とする、耐摩耗性鉄系焼結合金の製造方
    法。
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