JPS6033344A - 耐摩耗性焼結合金 - 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】 〈産業Ｅの利用分野〉 本発明は内燃機関用摺動部材として使用される耐摩耗性
焼結合金に関するものである。

〈従来技術〉 近時、内燃機関用の諸部材は高負荷運転に酎えることが
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た。

この要求を満たすと共に、加工費と材料費の節減と軽量
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。

〈発明の目的〉 本発明も上記要求に応え得る内燃機関用摺動部材の材お
１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〉 前記目的を達成するため本発明の耐摩耗性焼結合金は、
重量比でＣ１，５〜４．０％、’　Ｓ　ｉ　０．５〜１
゜２％、Ｍｎ１．０％以下、Ｃｒ　２．０〜２０．０％
、ＭＯｏ、５〜２．５％、Ｐ　Ｏ，２〜０．８％、残、
部Ｆｅを含み、液相において焼結されるものであるが、
上記の元素の外、重量比でＮｉを０．５〜２．５％、又
はＣｕを０．８５％以下、もしくはＮｉを０．５〜２．
５％とＣｕを０．１〜４．０％含めてもよく、さらに、
それらに加えてＢ、Ｖ、Ｔｉ　、Ｎｂ　、Ｗの中の一種
類以上を重量比で０．１〜５．０％含めてもよい。

ここで、Ｃを１．５〜４．０％とした理由は、Ｃが過度
に添加されると、炭化物、特に粗大なＣｒ炭化物が成長
し、これは、液相焼結の進行途中で粗大な空孔を生じる
要因となる他、基地を脆化させる。又、添加量を過小に
すると、高硬度に炭化物が十分に成長せず、したがって
十分な耐摩耗性も得られないことによる。高負荷、高面
圧の機関に用いる場合、後記するように、０１缶を高く
すると共に、Ｃ量も２．０〜４．０％と高くする。通常
の場合はＣｒ量を低くすると共に０５も１．５〜３．０
％に下げる。

Ｓｉを０．５〜１．２％にする理由は、Ｓｉが１．２％
を越えると、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、又、ＳｉはＣ，
Ｐ量が前記の低い範囲内に限定された一ヒで、液相の発
生を促進させる成分であるが、０．５％未満では液相促
進の効果は得られないことによる。

Ｍｎを１．０％以下にする理由は、Ｍｎが１．０％を越
えると、焼結の進行が抑制される結果、粗大な空孔が残
る。又、圧粉成形性も低下することによる。

Ｃｒを８．０〜２０．０％にする理由は、Ｃｒが過大に
添加されると、前記のように、Ｃｒ炭化物が粗大に成長
し、硬度も過大になり、逆に、添加量−が過小になると
、高硬度の炭化物が十分に成長せず、したがって十分な
耐摩耗性が得られないことによる。先に述べたようば、
高負荷、高面圧の機関に用いる場合、Ｃ量を高くすると
共に、Ｃｒ量も８．０〜２０．０％と高くする。通常の
場合は０冊を下げると共に、Ｃｒ量も２．０〜８．０％
未満に下げる。

Ｍｏは基地に固溶して硬度を高め、耐摩耗性を向ヒさせ
るが、この効果はＭｏを２．５％以トに添加しても変化
しない。しかし、Ｍｏが９．５％未満ではこの効果は得
られないので、Ｍｏは０．５〜２゜５％に限定する。

ＰはＦｅ−Ｃ−Ｐ共晶のステダイトを生じさせる。ステ
ダイトは硬度が非常に高く、凝固点が９５０°Ｃ前後と
低いため液相焼結を促進させる。１〜かし、Ｐが０．８
％を越えると、ステダイトが過多に生じ、被削性が悪く
なる。又、０．２％未満ではステダイトの析出量が少な
くなり、高い耐摩耗性が得られず、又、液相も生じにく
くなる。

Ｎ１添加の目的は基地をマルテンサイト化、ベイナイト
化し゛て引張り強度を増大させることにある。しかし、
Ｎｉが２．５％を越えると、残留オーステナイトが生じ
、硬度が低下するため、耐摩耗性が低下する。又、Ｎｉ
が０．５％未満では引張り強度を十分に増大させること
はできない。

Ｃｕ添加の目的は基地強度を増大させることと液相焼結
時の寸法変化を防１トして収縮率を調整することにある
が、Ｃｕが４．０％を越えると、脆化するだけでなく、
焼結時に膨張が生ずる。逆に１゜０％未満では、目的と
する効果が得られない。

Ｂ、Ｖ、Ｔｉ　、Ｎｂ　、Ｗの中の一種類以りを添加す
る目的は、液相の成長と炭化物の形成を促進させること
にあるが、添加量は相手材の硬度を考慮して０．１〜５
．０％の篩、囲に限定することが望ましい。

さらに、加工性を改善するためにＣａを３００ＰＰＭ以
下添加することも行われる。

本発明の合金は液相焼結されるがその理由は本発明の合
金がカムシャフト、ロッカアーム等の摺動部として母材
に組付けられて使用されることにある。粉末焼結合金の
液相焼結時の収縮を利用すれば、母材との強固な固着が
得られる。例えば、シャフトをｗＩ管とし、このシャツ
）・に焼結合金製のカムロブを組付ける構造のカムシャ
フトの場合、液相焼結により、シャフトに強固に固着さ
れた高密度のカムロブが得られる。

〈実施例１〉 合金粉末又は鉄粉にＣ，Ｎｉ　、Ｍｏ等の元素を添加し
、ステアリン酸亜鉛バインダーを加えて混合した。粉末
混合目標としての成分は重量％で次の通りである。

Ｃ２，８％ Ｓｉ　０．９％ Ｐ、０．５％ Ｍ’ｎ　０　、２％ Ｃｒ　１５．５％ Ｎｉ　１．９％ Ｍｏ　１．０％ ■　３．５％ Ｆｅ　残り ついで、５〜７　ｔ　／　ｃ　ｍ’の血圧でプレス成形
後、アンモニア分解ガスふんい気の炉中において１１０
０〜１２００℃（平均１１６０℃）の温度で焼結した。

得られた合金は、第１図の顕微鏡写真に示されるように
、黒く見える基地組織Ａの中に白く―、える炭化物Ｂが
粒子状に分布する。基地Ａはマルテンサイトを主体にベ
イナイトが混合するものである。硬度と密度の測定値は
それぞれＨＲＣ６１゜５と７．６２ｇ／ｃｍ’であるか
ら、高硬度、高密度の焼結合金であり、耐摩耗性に優れ
ている。

〈実施例２〉 合金粉末又は鉄粉にＣ，Ｎｉ　、Ｍｏ等の元素を加え、
ステアリン酸亜鉛バインダーを加えて混合した。粉末混
合目標としての成分は重量％で次の通りである。

Ｃｊ、ｏ　％ Ｓｉ　０．８　％ Ｍｎ　０．１５％ Ｐ　Ｏ，４５％ Ｃｒ　６．０　％ Ｎｉ　１．６％ Ｍｏ　１．０％ Ｆｅ　残り ついで、５〜７　ｔ　／　ｃ　ｍ’の面圧でプレス成形
後、アンモニア分解ガスふんい気炉中で１０５０〜１１
８０℃（平均１１２０°Ｃ）の温度において焼結した。

得られた合金は、第２図の顕微鏡写真に示されるように
、黒く見えるマルテンサイトとベイナイトの混在する基
地組織の中に白く見える炭化物が粒子状に分布する。そ
の硬度と密度の測定値はそれぞれＨＲＣ５６，５と７．
６０ｇ／ｃｍ′であるから、高硬度で、高密度の耐摩耗
性に優れた焼結合金である。

〈発明の効果〉 Ｌ記の通り、本発明の鉄系焼結合金は液相焼結により生
じたマルテンサイトとベイナイトの混在基地中に炭化物
が粒子状に分布する組織であるから高い耐摩耗性を有し
、圧粉成型されて液相焼結により母材に強固に結合する
から加工性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は及び第２図は本発明のそれぞれの実施例の合金
の顕微鏡写真（倍率２００倍、マーブル液腐食）であり
、Ａは基地、Ｂは炭化物を示す。 出願人　口木ピストンリング株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）重量比で０１．５〜４．０坏、Ｓｉ０．５〜１．２
   ％、Ｍｎ１．０％以下、Ｃｒ　２．０〜２０．０％、Ｍ
   Ｏｏ。 ５〜２．５％、Ｐｏ、２〜０．８％、残部Ｆｅを含み液
   相において焼結されることを特徴とする耐摩耗性焼結合
   金。 ２）Ｃの含有量は１．５〜３．０％であり、Ｃｒの含有
   量は２．０〜８．０％未満であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の耐摩耗性焼結合金。 ３）Ｃの含有量は２．０〜４．０％であり、Ｃｒの含有
   量は８．０〜２０．０％であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の耐摩耗性焼結合金。 ４）’Ｎｉ　Ｏ，５〜２．５％を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項又は第３項記載の耐摩耗性焼結合
   金。 ５）　Ｃｕ　Ｏ，８５％以下を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項又は第３項記載の耐摩耗性焼結合金
   。 ６）　Ｎｉ　Ｏ，５〜２．５％、Ｃｕ　１．０〜４．０
   ％を含むことを特徴とする特許請求の師、囲第２項又は
   第３項記載の耐摩耗性焼結合金。 ７）　Ｂ　、　Ｖ　、　Ｔｉ　、、Ｎｂ　、Ｗ（１）中
   の一種類以トを６．１〜５．０％含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか一つに記
   載の耐摩耗性焼結合金。