JPS60141850A - 摺動部材用Ｆｅ基焼結合金 - Google Patents

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】 この発明は、すぐれた耐摩耗性および相手部材とのなじ
み性を有し、特に使用条件が高血圧下での使用となる摺
動部材として使用するのに適したＦｅ基焼結合金に関す
るものである。

従来、例えば内燃機関のロッカアーム摺動面に用いられ
るチップ材やカム材、さらにタペット材などの特に高面
圧のかかる摺動部材の製造には各種のＦｅ基焼結合金が
用いられている。

一方、近年、例えば車両の高速化、高効率化、および高
出力化に伴い、これら摺動部材に対する使用条件は一段
と厳しさを増しており、これに対応するＦｅ基焼結合金
として耐摩耗性を向上させたものが提案されている。

しかし、このような耐摩耗性Ｆｅ基焼結合金においては
、それ自身の耐摩耗性は改善されるようになるものの、
反面相手部材とのなじみ性が悪く、かつ相手攻撃性が一
段と増大するものであった。

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、耐摩耗
性にすぐれ、かつなじみ性にもすぐれ、特に摺動部材の
製造に用いるのに適したＦｅ基焼結合金を得べく研究を
行なった結果、素地を、Ｃｒ　：　４〜１５％、 Ｃ：１〜３％、 Ｍｏ　：　０．１〜５％、 Ｓｔ　：　０．３〜１゜５％、 Ｐｉｏ、２〜１％、 Ｆｅおよび不可避不純物：残り、 からなる組成を有するＦｅ基合金で構成し、一方分散相
を、 Ｃｒ：１０〜２０％、 Ｃ：１．５〜３　％、 Ｍｏ　：　Ｏ０５〜５　％、 Ｓｔ　：　０．３〜１．５　％、 Ｎｂ　、　Ｔａ　、　Ｔｉ　、および■のうちの］種ま
たは２種以上：１〜１０％、 Ｆｅおよび不可避不純物；残り、 からなる組成（以上重量％、以下組成に関する％は重量
％を示す）を有するＦｅ基合金で構成すると共に、前記
分散相の平均粒径を２０〜１５０μｍとし、かつ面積率
で２〜２０％を占める割合としたＦｅ基焼結合金におい
ては、前記素地によってすぐれたなじみ性が確保され、
かつ前記分散相によってすぐれた耐摩耗性が確保される
ことから、これを特に高血圧のかかる摺動部材の製造に
用いた場合にすぐれた性能を著しく長期に亘って発揮す
るという知見を得たのである。

この発明は、」二記知見にもとづいてなされたものであ
って、以下に成分組成、並びに分散相の平均粒径および
面積率を上記の通りに限定した理由を説明する。

Ａ　成分組成 （Ａ）　素地 （ａ）　Ｃｒ Ｃｒ成分には、素地に固溶して、これを強化するほか、
耐熱性およびなじみ性を向上させ、かつＣ成分と結合し
て高硬度の炭化物を形成し、もって適度の硬さを付与す
る作用があるが、その含有量が４％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方１５％を越えて含有させる
と、相手部材とのなじみ性が低下するようになることか
ら、その含有量を４〜１５％と定めた。

（ｂ）　ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して、これを強化し、かつ素地
をマルテンサイト、ベーナイト、あるいはパーライトな
どの組織にすると共に、ＣｒおよびＭｏと結合して適度
の硬さを付与し、もって相手部材とのなじみ性を良好に
する作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方３％を越えて含有させる
と、粗大な炭化物が析出し、相手攻撃性が増大するよう
になることから、その含有量を１〜３％と定めた。

（（り　Ｍ。

Ｍ、ｏ成分には、素地に固溶して、これを強化すると共
に、焼入性を改善し、さらに炭化物を形成して適度の硬
さを付与し、もって相手部材とのなじみ性を向上させる
作用があるが、その含有量が０．１％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方５％を越えて含有させる
と、なじみ性が低下するようになることから、その含有
量を０．１〜５％と定めた。

（ｄ）　５ｉ Ｓｉ成分には、焼結性を改善するほか、低温・焼結を可
能とし、かつ素地組織を微細化する作用があるが、その
含有量が０．３％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方１．５％を越えて含有させると、素地に脆化
傾向が現われるようになることから、その含有量を０．
３〜１：５％と定めた。

（ｅ）　Ｐ Ｐ成分には、焼結性を改善するほか、素地組織を緻密化
すると共に、炭イし物のｉｃｙ成を安定化する作用があ
るが、その含有量が００２％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方１％を越えて含有するとＳｉと同
様に素地が脆化するようになることから、その含有量を
０．２〜１％と定めた。

ＣＢ）分散相 （ａ）　Ｃｒ Ｃｒ成分は、ＭＯｌ並びにＮｂ　、　Ｔａ　、　Ｔｉ　
、およびＶと共に、Ｃ成分と結合して高硬度の複炭化物
を形成し、分散相の耐摩耗性を向上させる作用をもつが
、その含有量が１０％未満では、合金がすぐれた耐摩耗
性を確保するに足る高硬度を分散相に付与することがで
きず、一方２０％を越えて含有させると、相手部材に対
する攻撃性が増大するようになることから、その含有量
を１０〜２０％と定めた。

（ｂ）　Ｃ Ｃ成分は、ＭＯやＣｒ’ｔさらにＮｂ、Ｔａ、Ｔｉ、お
よび■と結合して高硬度の炭化物および複炭化物を形成
し、分散相の耐摩耗性を向上させる作用をもつが、その
含有量が１．５％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方３％を越えて含有させると、分散相における
炭化物および複炭化物の形成量が多くなりすぎて、相手
攻撃性が著しく増大するようになることから、その含有
量を１．５〜３％と定めた。

（ｃ）　Ｍ。

ＭＯＣ成分は、上記のように炭化物を形成して耐摩耗性
を向上させる作用があり、したがってその含有量が０．
５％未満では所望の耐摩耗性を確保することができず、
一方５％を越えて含有させると、相手攻撃性が増大する
ようになることから、その含有量を０．５〜５％と定め
た。

（ｄ）　５ｔ Ｓｔ酸成分、焼結性を改善すると共に、低温焼結を可能
ならしめるために含有されるが、その含有量が０．３％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方１．５
％を越えて含有させると、分散相自体が脆化するように
なることから、その含有量を０．３〜１．５％と定めた
。

（ｅ）　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｔｉ　、およびＶこれらの成
分には、ＣｒおよびＭｏとの共存において、複炭化物を
形成し、もって分散相の耐摩耗性を一段と向上させる作
用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方１０％を越えて含有させると、
上記のように著しい相手攻撃性をもつようになることか
ら、その含有量を１〜１０％と定めた。

Ｂ　分散相の平均粒径 その平均粒径が２０μｍ未満では、分散相が細かくなり
過ぎて、分散相によってもたらされるすぐれた耐摩耗性
向上効果を十分に発揮することができず、一方その平均
粒径が１５０μｍを越えた粗粒になると、分散相の均一
分布が困難になる場合が発生し、かつ摺動特性が低下す
るようになることから、その平均粒径を２０〜１５０μ
ｍと定めた。

Ｃ分散相の面積率 その面積率が２％未満では、素地に対する分散相の割合
が少なすぎて所望の耐摩耗性を確保することができず、
一方２０％を越えた面積率になると、分散相の割合が多
くなり過ぎて相手部材とのなじみ性が著しく低下するよ
うになることから、その面積率を２〜２０％と定めた。

つぎに、この発明のＦｅ基焼結合金を実施例により具体
的に説明する。

実施例 原料粉末として、それぞれ第１表に示される平均粒径お
よび成分組成をもった分散相形成用および素地形成用Ｆ
ｅ基合金粉末を用意し、これら原料粉末を同じく第１表
に示される割合（容量％）に配合し、潤滑剤としてステ
アリン酸亜鉛二０．５％を加えてＶ型ミキサーにて混合
した後、５　ｔｏｎ／ｆｆｌの圧力にて圧粉体に成形し
、ついで前記圧粉体を、真空中、１１２０〜１２００℃
の範囲内の所定温度に３０分間保持して焼結し、焼結後
、温度：　１０００℃から強制冷却して焼入れすること
によって本発明１ｉ’ｅ基焼結合金１〜１４をそれぞれ
製造した。

ついで、この結果得られた本発明１ｉ’ｅ基焼結合金１
〜１４から、自動車エンジンのロッカーアームのノクッ
ト面に適合したチップ材を製作し、このチツブ材を、ロ
ッカーアーム鋳造時に鋳包んで、Ａ１合金製ロッカーア
ームを製造し、このロッカーアームを４気筒ＯＨＣエン
ジンに組込み、回転数：８５０　ｒ、ｐ、ｍ、　、運転
時間＝４００時間の条件で実用試験に供し、試験後、ロ
ッカーアームのバット面、並びに相手部材たるチル処理
を施した鋳鉄製カム（Ｃ：　３．４％、Ｓｉ　：　２．
１％、　Ｍｎ　：　０．７％。

Ｃｒ　：　０．６％、ＣＩＪ　：　０．４％、ｐｅ：残
）の最大摩耗深さを測定した。これらの測定結果を第２
表に合せて示した。

第２表に示される結果から、本発明Ｆｅ基焼結合金１〜
１４は、通常耐摩耗性が良好であると云われている従来
Ｆｅ基焼結合金が、同一条件での実用試験で、チップ面
最大摩耗深さ＝１２〜２４μｍ。

カム最大摩耗深さ：３６〜６９μｍを示すのと比較して
、すぐれた耐摩耗性と相手なじみ性をもっことが明らか
である。

なお、上記実施例では、本発明Ｆｅ基焼結合金の素地形
成に１種のＦｅ基合金粉末を使用した場合に　□ついて
述べたが、素地の成分組成を考慮して、これを２種以上
の原料粉末、例えば所定組成のＦｅ基合金粉末、黒船粉
末、Ｓｔ粉末、およびＰ粉末を配合して形成してもよい
ことは勿論である。

十述のように、この発明のＦｅ基焼結合金は、その組織
が素地と分散相からなり、素地によってすぐれたなじみ
性が確保され、かつ分散相によってすぐれた耐摩耗性が
確保されるので、特に高血圧のかかる摺動部材として用
いた場合にすぐれた性能を著しい長期に亘って発揮する
のである。

出願人　三菱金属株式会社 代理人　冨田和夫外１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 素地が、 Ｃｒ　：　４〜１５％、 Ｃ：１〜３％、 Ｍｏ　：　０．１〜５％、 Ｓｉ　：　０．３〜１．５％、 Ｐ：０．２〜１％、 Ｆｅおよび不可避不純物；残り、 からなる組成を有するＦｅ基合金で構成され、一方分散
   相が、 Ｃｒ：１０〜２０％、 Ｃ：１．５〜３％、 Ｍｏ　：　０．５〜５％、 Ｓｉ　＋　０．３〜１．５％、 　１− Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｔｉ　、およびＶのうちの１種または
   ２種以上；１〜１０％、 Ｆｅおよび不可避不純物：残り、 からなる組成（以上重量％）を有するｌ’ｉ’ｅ基合金
   で構成されると共に、前記分散相は、平均粒径：２０〜
   １５０μｍを有し、かつ面積率で２〜２０％を占めるこ
   とを特徴とする耐摩耗性およびなじみ注のすぐれた摺動
   部材用Ｆｅ基焼結合金。