JPS5920403A - 耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法 - Google Patents

耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法

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JPS5920403A
JPS5920403A JP57127873A JP12787382A JPS5920403A JP S5920403 A JPS5920403 A JP S5920403A JP 57127873 A JP57127873 A JP 57127873A JP 12787382 A JP12787382 A JP 12787382A JP S5920403 A JPS5920403 A JP S5920403A
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JP
Japan
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powder
sintered body
iron
sintered
wear resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP57127873A
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English (en)
Inventor
Shuji Matsumoto
修二 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Priority to DE3326548A priority patent/DE3326548C2/de
Publication of JPS5920403A publication Critical patent/JPS5920403A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26Impregnating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はロータリコングレッサ用ベーンなどに用いられ
る耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕ロータリコング
レッサは、空調機やショーケースなどに用いられてお)
、第1図で示す構成をなしている。第1図において1は
シリンダ、2はシリンダ1内部で偏心回転するロータ、
3はベーンである。このロータリコングレッサにおいて
、ベーン3は回転するロータ2に対して一常時押付けて
接触し、ロータ2の回転に応じて往復動しシリンダ1内
部を圧力的に仕切る役割を果している。このため、ベー
ン3は気密性を有することは勿論であるが、ロータ2と
摺接する部分およびシリンダ1と接する部分の摩耗が著
るしいために高い耐摩耗性が要求される。
従来、このロータリコンゾレッサのベーンは、その多く
が高速度鋼や共晶黒鉛鋳鉄のような耐摩耗性を高めた溶
解材を材料として製造されている。また、最近では鉄系
粉末からなる焼結体に水蒸気処理を施して耐摩耗性と気
密性を高めた焼結体で製造するロータも開発されている
しかして、近時空調機においては、例えば中近東などの
熱帯地方で使用する、あるいはインバータを設けるとい
う苛酷な使用条件が要求されるものがあシ、このような
空調機において用いラレるロータリコンゾレッサでは従
来以上に苛酷な運転条件すなわち高速運転や変速運転が
要求されている。これに伴いロータリコンゾレッサに設
けられるベーンも、高速動作するために通常の場合に比
してよシ高い耐摩耗性を有することが必要となる。
しかしながら、従来の溶解材または焼結体により製造さ
れてきたベーンは、いずれも前記のことができなかった
〔発明の目的〕
本発明は苛酷な使用条件に耐え得る高い耐摩耗性を有す
る焼結部品、特にロータリコンプレッサ用ベーンに好適
な焼結部品を得る製造方法を提供するものである。
別発明の概要〕 本発明の耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法は、重量
%でクロムを含む鉄合金粉末5〜60%、カーボン粉末
0.2〜2チを含有し、残部が実質的に鉄粉末からなる
焼結体を、窒化処理した後にr窒化反応処理を行ない、
さらに/水蒸気処理することによシ、焼結部品を製造す
るものである。また、要すれば焼結体の鉄粉末に鉄−ニ
ッケルー銅−モリブデン合金粉末を使用し、さらに鉄粉
末の一部をニッケル粉末に置換するものである。
すなわち、上記粉末成分からなる焼結体を成形し、この
焼結体に窒化処理を施すことによシ焼結体の組織中に金
属窒化物を分散して生成して耐摩耗性をもたせ、lさら
に窒化反応処理を施すことによシ焼結体の組織中に金属
炭窒化物を分散生成して一層高度の耐摩耗性をもたせ、
21その後に焼結体に水蒸気処理を施すことによシ、焼
結体の組織中に金属酸化物を分散生成して気密性をもた
せるとともに、窒素成分による脆性を大幅に改善して耐
摩耗性の効果を高めるようにしたもので、その結果気密
性に加えて優れた耐摩耗性を有する焼結部品を得ること
ができる。
以下本発明による焼結部品の製造方法について説明する
まず、クロムを含む鉄合金粉末、カーボン粉末を含有し
、残部が実質的に鉄粉末、好ましくは鉄−ニッケルー銅
−モリブデン合金粉末からなシ、さらに要すれば鉄粉末
の一部をニッケル粉末で置換してなる原料粉末を用意す
る。
ここで、クロムを含む鉄合金粉末のクロムは、焼結工程
において一部がカーゼンと結合して炭化物を分散生成し
、他は基地に固溶して焼入性を高め、焼結後の空冷で硬
いマルテンサイトの生成を可能にするとともに、水蒸気
処理時のマルテンサイト基地の焼戻し軟化を遅滞させる
効果を有する。また、クロムは窒化処理によシ窒素と結
合して耐摩耗性を高める役割を有している。クロムを含
む鉄合金粉末の割合は、重量%で5%未満では窒素と結
合して基地の硬質層を形成する役割が少ないので耐摩耗
性を向上させる効果が小さく、60%を越えると硬質相
が多くなシ粒子間の結合脆くなって脆性が増大するので
、5〜60%の範囲、好ましくは10〜45チの範囲と
する。なお、クロムは10〜30チを含むことが望まし
く、ステンレス鋼粉末であれば良い。この場合、ニッケ
ルを含むステンレス鋼粉末でも良い。
カーボン粉末は、焼結工程においてその一部がクロムと
結合して炭化物を分散生成し、他の部分は基地に固溶し
て焼結時の冷却過程でマルテンサイトを生成する。カー
ボン粉末は0.2%未満では効果が得られず、2チを越
えると脆化し成形性が悪化するので、0.2〜2%の範
囲、好ましくは帆6〜1.5%の範囲とする・鉄−ニッ
ケルー銅−モリブデン合金粉末の成分はいずれも基地組
織に強さと靭性を与えるもので、各成分の割合はニッケ
ル0.7〜5%で好ましくは1〜3%、銅0.7〜3%
で好ましくは1〜2t16、モリブデン0.3〜1%で
好ましくは0.4〜0・7%とする。この粉末は基地組
織に含有してその強さと靭性を与える役割をなしている
ニッケル粉末は、窒化処理時に窒化されないので、基地
組織の粒子間の結合に利用する。ニッケル粉末は1チ未
満では効果がなく、10%を越えると軟質相が多くなシ
耐摩耗性が低下するので、その割合を1〜10チ、好ま
しくは3〜8%の範囲とする。
しかして、このような原料粉末を圧力4〜6トン/cr
n2程度で加圧して所定形状の粉末成形体を成形し、得
られた粉末成形体を還元雰囲気中、温度1100〜13
00℃で焼結して焼結体を成形する。この焼結により鉄
窒化物およびクロム窒化物が分散生成され且つマルテン
サイトを焼戻しだ状態の強靭な基地組織を有する焼結体
が得られる。
そして、焼結体に窒化処理を施して、焼結体に窒化層を
形成する。この窒化処理は、アンモニア30゛〜60チ
を含む雰囲気中、500〜700℃、15分〜2時間の
条件でなされる。
この窒化処理によシ焼結体の基地組織に鉄窒化物および
クロム窒化物が分散生成され、焼結体に耐摩耗性が与え
られる。
/その後に焼結体に窒化反応処理を施す。この窒化反応
処理は、水素または窒素中、1100〜1300℃、2
0分〜2時間の条件でなされる。
この窒化反応処理によシ焼結体にクロム炭窒化物が形成
され、焼結体の硬度と耐摩耗性がさらに一層向上する。
j さらに、焼結体に水蒸気処理を施す。この水蒸気処理は
、550〜600℃、0.3〜1kg/crn2の過熱
水蒸気中、2〜3時間の条件でなされる。この水蒸気処
理により焼結体の基地組織の空孔に鉄酸化物が分散生成
され、この鉄酸化物は焼結体の耐摩耗性を向上させると
ともに、焼結体の基地組織の空孔を封じる役割を果して
気密性を与える。鉄酸化物はまた潤滑油の保油性に優れ
ている。さらに、水蒸気処理によシ焼結体の基地組織に
存在している窒素分が拡散して、基地組織の粒子中に固
溶するために、窒素分の存在による焼結体の脆性を大幅
に改善できる。
すなわち、窒化処理によシ焼結体の基地組織の空孔に侵
入した窒素(fス)は、組織の粒子に付着することで窒
化物を形成する。しかし、粒子に刺着した窒素は粒子の
硬度を高めるが、逆に粒子間の結合を脆くするので、粒
子同志の脱落が生じて、これが焼結体の欠けを起して脆
性を与えることになる。そこで、水蒸気処理によシ基地
組織の空孔に水蒸気が侵入し、粒子に刺着した窒素分を
加熱して粒子に固溶させてしまうものである。まだ、窒
素分を基地組織内に拡散することによシ、焼結体の窒化
層の深さにかかわりなく均一な硬さをもたせることがで
きる。
従って、窒化処理による焼結体の脆性を抑制して耐摩耗
性のみを与えることができる。
また、焼結体の粉末成分としてニッケルを添加すること
によシ、基地組織の粒子結合をよシ強固にできる。
このように製造された焼結部品は、強靭な基地組織に加
えて気密性を有し、さらに脆性を排して苛酷な使用条件
に耐え得る優れた耐摩耗性を有するものであシ、ロータ
リコンゾレッサのベーンやペーンボングのベーンなどに
有効に使用できる。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例として次に述べる方法で焼結部品を製
造した。クロムを含む鉄合金粉末40チ、カーボン粉末
1.5%、ニッケル粉末4チ、残部鉄−ニツケルー銅−
モリブデン粉末からなる原料粉末を成形圧6トン/創2
で加圧して厚さ5crnの板状をなす粉末成形体を成形
し、この粉末成形体を露点−20℃の水素雰囲気中、温
度1200℃の条件で焼結し、空冷程度の速度で冷却し
た。次いで、得られた焼結体に温度600℃の下でRX
ガス−アンモニアガス−窒素からなるガス中で窒化処理
を施した。lその後に水素雰囲気中、温度1200℃の
条件で窒化反応処理を施した。?さらに、焼結体に温度
600℃、0 、5 kg / cm2の過熱水蒸気中
で水蒸気処理を施して焼結部品を得た。また、本発明の
製造方法で得られた焼結部品と比較するために、本発明
の場合と同じ成分の原料粉末と同じ条件で焼結体を成形
し、この焼結体に本発明の場合と同じ条件で水蒸気処理
のみを施して焼結部品(if造した。
そして、本発明の焼結部品と比較例の焼結部品の耐摩耗
性を比較するために、第2図で示すように両方の焼結部
品を試験片4として用意し、且つ共晶黒鉛鋳鉄からなる
回転円板5を21ORPMで回転させながら25kgの
力を加えて試験片4に接触させることにより、試験片4
の摩耗量を調べた。なお、試験片4と回転円板5との接
触面には潤滑油を滴下した。その結果、比較例の焼結部
品の摩耗量を100%とすると、本発明の焼結部品の摩
耗量は60チであった。
従って、本発明によシ得られた焼結部品は、従来の方法
で得られた焼結部品に比して摩耗量が大変少なく耐摩耗
性が優れていることが判る。
さらに、本発明の焼結部品を過酷な運転条件を要求され
るロータリコンプレッサにおけるベーンとして使用した
が、とのベーンは気密性にも優れ摩耗も大変少なかった
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の耐摩耗性を有する焼結部品
の製造方法によれば、強靭な基地組織を有し、気密性に
加えて苛酷な使用条件に耐え得る優れた耐摩耗性を有す
る焼結部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の製造方法によシ得られる焼結部品の一
例であるベーンを備えたロータリコンプレッサを示す概
略的構成図、第2図は焼結部品の耐摩耗試験を示す説明
図である。 1・・・シリンダ、2・・・ロータ、3・・・ベーン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、重量%でクロムを含む鉄合金粉末5〜60%、カー
    ボン粉末0.2〜2%を含有し、残部が実質的に鉄粉末
    からなる焼結体を、窒化処理した後にl窒化反応処理を
    行ない、さらに渚水蒸気処理することを特徴とする耐摩
    耗性を有する焼結部品の製造方法。 2、鉄粉末は鉄−ニッケルー銅−モリブデン合金粉末で
    ある特許請求の範囲第1項記載の耐摩耗性を有する焼結
    部品の製造方法。 3、鉄粉末の一部をニッケル粉末で置換してなる特許請
    求の範囲第1項または第2項記載の耐摩耗性を有する焼
    結部品の製造方法。
JP57127873A 1982-07-22 1982-07-22 耐摩耗性を有する焼結部品の製造方法 Pending JPS5920403A (ja)

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US06/513,797 US4501613A (en) 1982-07-22 1983-07-14 Wear resistant sintered body
DE3326548A DE3326548C2 (de) 1982-07-22 1983-07-22 Verschleißfester Sinterstahlkörper, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Sinterstahlkörpers

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102233425A (zh) * 2011-07-22 2011-11-09 浙江中平粉末冶金有限公司 一种粉末冶金配方及工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5186006A (ja) * 1975-01-24 1976-07-28 Ito Metal Abrasive Tokushushoketsugokinnoseizohoho
JPS5741299A (en) * 1980-08-25 1982-03-08 Yoshinobu Nakama Human strength helicopter with air bag

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