JPS6070163A - 耐摩耗性焼結合金部材 - Google Patents
耐摩耗性焼結合金部材Info
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- JPS6070163A JPS6070163A JP58178185A JP17818583A JPS6070163A JP S6070163 A JPS6070163 A JP S6070163A JP 58178185 A JP58178185 A JP 58178185A JP 17818583 A JP17818583 A JP 17818583A JP S6070163 A JPS6070163 A JP S6070163A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は内燃機関等に使用される耐摩耗性焼結合金部材
に関するものであり、さらに詳言すると鋼管に焼結合金
製のカムロブ、ジャーナル等の嵌合部材を液相焼結して
なる組立て式カムシャフトのカムロブ材に適した合金部
材に係わるものである。
に関するものであり、さらに詳言すると鋼管に焼結合金
製のカムロブ、ジャーナル等の嵌合部材を液相焼結して
なる組立て式カムシャフトのカムロブ材に適した合金部
材に係わるものである。
［従来技術］
カムシャフトのカムロブ等の高面圧条件下で使用される
焼結合金部材は極めて優れた耐摩耗性が要求される。こ
の要求に応えるため、従来、Ｂ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ等を添
加して基地組織中に高硬度析出物を分散させることや、
Ｍｏ、Ｎｉ等を添加して基地を硬化させることが行われ
てきたが、このような自らの耐摩耗性を向上させた焼結
合金部材は運転初期の潤滑条件が悪いと、油膜形成が不
十分なためスカッフィングを生ずるという問題があった
。このスカッフィングを防止するため、これらの耐摩耗
性焼結合金部材の摺接面に燐酸塩皮膜を施すことも試み
られたが、Ｃｒ、Ｎｉを多項に含むこれらの焼結部材に
十分な燐酸塩皮膜を形成することは著しく困難であり、
スカッフィングを有効に防止することはできなかった。
焼結合金部材は極めて優れた耐摩耗性が要求される。こ
の要求に応えるため、従来、Ｂ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ等を添
加して基地組織中に高硬度析出物を分散させることや、
Ｍｏ、Ｎｉ等を添加して基地を硬化させることが行われ
てきたが、このような自らの耐摩耗性を向上させた焼結
合金部材は運転初期の潤滑条件が悪いと、油膜形成が不
十分なためスカッフィングを生ずるという問題があった
。このスカッフィングを防止するため、これらの耐摩耗
性焼結合金部材の摺接面に燐酸塩皮膜を施すことも試み
られたが、Ｃｒ、Ｎｉを多項に含むこれらの焼結部材に
十分な燐酸塩皮膜を形成することは著しく困難であり、
スカッフィングを有効に防止することはできなかった。
［発明の目的］
未発°明は耐摩耗性を有すると共に燐酸塩皮膜も十分に
形成し得る耐ヌカッフィック性に優れた耐摩耗性焼結合
金部材を提供して上記問題を解決しようとするものであ
る。
形成し得る耐ヌカッフィック性に優れた耐摩耗性焼結合
金部材を提供して上記問題を解決しようとするものであ
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部材
は重に比でＣ１，５〜３．５％、ＰＯ０３〜１．０％、
ＭｏとＷのいずれか一方又は双方を０．５〜３．０％、
残部Ｆｅからなる液相焼結合金であって、摺接部分に燐
酸塩皮膜が形成されたものである。ただし、Ｗは２量で
Ｍｏｌ量に換算される。成分Ｃ，Ｐ、Ｍｏ 、Ｗの添加
理由と組成範囲は次の通りである。
は重に比でＣ１，５〜３．５％、ＰＯ０３〜１．０％、
ＭｏとＷのいずれか一方又は双方を０．５〜３．０％、
残部Ｆｅからなる液相焼結合金であって、摺接部分に燐
酸塩皮膜が形成されたものである。ただし、Ｗは２量で
Ｍｏｌ量に換算される。成分Ｃ，Ｐ、Ｍｏ 、Ｗの添加
理由と組成範囲は次の通りである。
Ｃは基地組織に固溶して強度及び耐摩耗性を向上させる
ために含有させるが、１．５％未満では耐摩耗性に必要
なセメンタイト量が不足し耐摩耗性に欠ける。しかし、
３．５％を越えると、材料の脆化につながる黒鉛の析出
が生ずるだけでなく、液相発生温度が下がりすぎるとい
う問題も生ずる。
ために含有させるが、１．５％未満では耐摩耗性に必要
なセメンタイト量が不足し耐摩耗性に欠ける。しかし、
３．５％を越えると、材料の脆化につながる黒鉛の析出
が生ずるだけでなく、液相発生温度が下がりすぎるとい
う問題も生ずる。
Ｐは液相焼結を発生させるために含有させるが、０．３
％未満では液相焼結発生という初期の目的を達成するこ
とができない。しかし、１．０％を越えると、ステダイ
ト量が過大となり材料が脆化し、焼結時の収縮量、変形
量も大きくなるから実用に供し得ない。
％未満では液相焼結発生という初期の目的を達成するこ
とができない。しかし、１．０％を越えると、ステダイ
ト量が過大となり材料が脆化し、焼結時の収縮量、変形
量も大きくなるから実用に供し得ない。
ＭＯは基地の強化、高硬度炭化物析出による耐摩耗性の
向上等の目的で添加されるが、０．５％未満で特にＰが
多い場合、ステダイトに固溶して４元共晶生成に消費さ
れてしまい基地組織を強化することができない。４元共
晶は硬化相を析出するため耐摩耗性の向上に寄与するが
、この硬化相の析出及び基地強化のために添加するＮｏ
は３゜０％以下で十分である。
向上等の目的で添加されるが、０．５％未満で特にＰが
多い場合、ステダイトに固溶して４元共晶生成に消費さ
れてしまい基地組織を強化することができない。４元共
晶は硬化相を析出するため耐摩耗性の向上に寄与するが
、この硬化相の析出及び基地強化のために添加するＮｏ
は３゜０％以下で十分である。
ＷはＭｏと同様な効果を発揮するから、ＭＯの一部又は
全部をＷで置換することができる。しかし、Ｗの効果は
重量当たりＭＯの半分程度であるから、ＷのＭＯ換算量
は０．５としなければならない。すなわち、Ｗの量は置
換するＭＯの倍量とする。
全部をＷで置換することができる。しかし、Ｗの効果は
重量当たりＭＯの半分程度であるから、ＷのＭＯ換算量
は０．５としなければならない。すなわち、Ｗの量は置
換するＭＯの倍量とする。
この部材の合金は燐酸塩処理を阻害するＮｉ、Ｃｒ を
全く含まないので、摺接部分に十分な燐酸塩処理を施す
ことが可能であり、運転初期のスカッフィングを防止す
ることができる。又、Ｃの含有量が高く、耐摩耗性寄与
率の高いＭｏ及び（又は）Ｗを含有するため、カムシャ
フトのカムロブとしても十分な耐摩耗性を有する。
全く含まないので、摺接部分に十分な燐酸塩処理を施す
ことが可能であり、運転初期のスカッフィングを防止す
ることができる。又、Ｃの含有量が高く、耐摩耗性寄与
率の高いＭｏ及び（又は）Ｗを含有するため、カムシャ
フトのカムロブとしても十分な耐摩耗性を有する。
上記合金に燐酸塩皮膜の十分な形成を妨げない程度にＮ
ｉ 、Ｃｕ、Ｃｒ、の中の一種又は二種以Ｅを添加する
ことに、よっても本発明の目的を達成することができる
。これらの成分の添加理由と組成範囲は次の通りである
。
ｉ 、Ｃｕ、Ｃｒ、の中の一種又は二種以Ｅを添加する
ことに、よっても本発明の目的を達成することができる
。これらの成分の添加理由と組成範囲は次の通りである
。
Ｎｉは基地組織をベイナイト組織、マルテンサイト組織
に変えて基地を強化するために添加するが、重量比で０
．５％未満では基地強化の目的は達成されない。しかし
、５．０％を越えると、基地の＃触性が増し、摺接部分
に燐酸塩皮膜が形成されにくくなるので、スカッフィン
グ効果が低下する。したがって、含有量は重量比で０．
５〜５．０％とする。
に変えて基地を強化するために添加するが、重量比で０
．５％未満では基地強化の目的は達成されない。しかし
、５．０％を越えると、基地の＃触性が増し、摺接部分
に燐酸塩皮膜が形成されにくくなるので、スカッフィン
グ効果が低下する。したがって、含有量は重量比で０．
５〜５．０％とする。
ＣｕはＮｉ と同様な効果を発揮するので、Ｎｉの一部
又は全部をＣｕで置換することができる。
又は全部をＣｕで置換することができる。
しかし、Ｃｕの効果は重量当りＮｉの半分程度であるか
ら、ＣｕのＮｉ換算率は０．５である。すなわち、Ｃｕ
の量は置換するＮｉの倍量としなければならない。
ら、ＣｕのＮｉ換算率は０．５である。すなわち、Ｃｕ
の量は置換するＮｉの倍量としなければならない。
Ｃｒはクロム炭化物を析出させて耐摩耗性を向上させる
ために添加するが、重量比で０．３％未満では炭化物が
耐摩耗性の向上に寄与する程度に析出しない。しかし、
８％を越えると、基地の耐蝕性が増加して、摺接部分に
施される燐酸塩皮膜の形成が不十分になり、スカッフィ
ング防止効果を低下させる。又、ＣｒとＮｉを共有させ
ると、基地の耐蝕性が増加して燐酸塩皮膜の形成が不十
分になるので、Ｎｉ と共存させる場合、Ｃｒの含有量
の上限は７．０％とする。
ために添加するが、重量比で０．３％未満では炭化物が
耐摩耗性の向上に寄与する程度に析出しない。しかし、
８％を越えると、基地の耐蝕性が増加して、摺接部分に
施される燐酸塩皮膜の形成が不十分になり、スカッフィ
ング防止効果を低下させる。又、ＣｒとＮｉを共有させ
ると、基地の耐蝕性が増加して燐酸塩皮膜の形成が不十
分になるので、Ｎｉ と共存させる場合、Ｃｒの含有量
の上限は７．０％とする。
さらに、Ｎｂ、Ｖ、Ｂが重量比で２％以下添加されると
、基地の硬化及び炭化物の析出による耐摩耗性の向上が
得られる。
、基地の硬化及び炭化物の析出による耐摩耗性の向上が
得られる。
［実施例］
次に、本発明の耐摩耗性焼結合金部材を従来の部材と比
較するために行った試験について説明する。
較するために行った試験について説明する。
実施例工、ＩＩ、■、■、は本発明の合金部材からなる
カムロブであり、比較例Ｖは従来の部材からなるカムロ
ブである。いずれも密度は同じ７゜６ ｇ ／ ｃ ｍ
’であり、成分と硬さは第１表に示す通りである。各カ
ムロブのタペットとの摺接部分には燐酸塩皮膜が施され
る。その燐酸塩皮膜処理の条件は、燐酸マンゴ・ン系化
成処理液（日本パー力ライジング株式会社製リューブラ
イトＡＩ、１４０ｇ／４１）、処理温度９６°Ｃ５処理
時間６分である。実施例■、ＴＩ、■、■の処理後の摺
接面は、第１図ないし第４図の顕微鏡スンプ写真（２０
０倍）に示す通り、いずれも白色の燐酸塩皮膜が十分に
形成されている。
カムロブであり、比較例Ｖは従来の部材からなるカムロ
ブである。いずれも密度は同じ７゜６ ｇ ／ ｃ ｍ
’であり、成分と硬さは第１表に示す通りである。各カ
ムロブのタペットとの摺接部分には燐酸塩皮膜が施され
る。その燐酸塩皮膜処理の条件は、燐酸マンゴ・ン系化
成処理液（日本パー力ライジング株式会社製リューブラ
イトＡＩ、１４０ｇ／４１）、処理温度９６°Ｃ５処理
時間６分である。実施例■、ＴＩ、■、■の処理後の摺
接面は、第１図ないし第４図の顕微鏡スンプ写真（２０
０倍）に示す通り、いずれも白色の燐酸塩皮膜が十分に
形成されている。
第１表：カムロブ
コレラのカムロブを取付けたカムシャツトラガソリンエ
ンジンに組付けて運転試験を行った。その条件は次の通
りである。
ンジンに組付けて運転試験を行った。その条件は次の通
りである。
供試機関：水冷４気筒ガソリンエンジン０ＨＣ１排気量
１８００ＣＣ 試験条件：回転数 １２００ｒｐｍ 潤滑油 ＳＡＥ＃３０ 運転時間 １００時間 供試タペット 鋳鉄製焼入れ、成分 は第２表に示す。
１８００ＣＣ 試験条件：回転数 １２００ｒｐｍ 潤滑油 ＳＡＥ＃３０ 運転時間 １００時間 供試タペット 鋳鉄製焼入れ、成分 は第２表に示す。
第２表：タペット
１００時間運転後の各カムロブとタペットの摺接面の摩
耗量は、第５図に示す通りである。この図から、実施例
Ｉ〜■のカムロブとタペットの摩耗量は比較例Ｖの摩耗
量に比べると著しく小さいことがわかる。これはスカッ
フィングが比較例の摺接面には発生しているが、実施例
の摺接面には０ 発生していないことによる。
耗量は、第５図に示す通りである。この図から、実施例
Ｉ〜■のカムロブとタペットの摩耗量は比較例Ｖの摩耗
量に比べると著しく小さいことがわかる。これはスカッ
フィングが比較例の摺接面には発生しているが、実施例
の摺接面には０ 発生していないことによる。
［発明の効果］
上記の通り、本発明の耐摩耗性焼結合金部材は、従来の
ものと異なり、スカッフィング防止に有効な燐酸塩皮膜
の十分な形成を妨げる合金成分のＣｒ、Ｎｉ を全く含
有しないか、含有するとしてもその量は燐酸塩皮膜の十
分な形成には支障をきたさない程度の量であるため、摺
接面にはスカッフィングを有効に防止し得る燐酸塩皮膜
が形成されるので、十分なスカッフィング防止効果を奏
することができる。又、本発明の部材はＣｒ、Ｎｉを全
く含まないか、含むとしてもその量は従来のものよりは
少ないが、含有する成分の相乗効果により、従来のもの
よりも勝るとも劣らない優れた＃摩耗性を発揮する。な
お、タペ・ント等の相手材としては、第３表に示す成分
の鋳鉄材を使用すると最良の結果が得られることが実験
により確かめられた。
ものと異なり、スカッフィング防止に有効な燐酸塩皮膜
の十分な形成を妨げる合金成分のＣｒ、Ｎｉ を全く含
有しないか、含有するとしてもその量は燐酸塩皮膜の十
分な形成には支障をきたさない程度の量であるため、摺
接面にはスカッフィングを有効に防止し得る燐酸塩皮膜
が形成されるので、十分なスカッフィング防止効果を奏
することができる。又、本発明の部材はＣｒ、Ｎｉを全
く含まないか、含むとしてもその量は従来のものよりは
少ないが、含有する成分の相乗効果により、従来のもの
よりも勝るとも劣らない優れた＃摩耗性を発揮する。な
お、タペ・ント等の相手材としては、第３表に示す成分
の鋳鉄材を使用すると最良の結果が得られることが実験
により確かめられた。
第３表（重量％）
ＴＣ２，８０〜３．５０
１
Ｓｉ １ ．５０〜２ 、５０
Ｍｎ ０．５０−１．００
Ｐ ０．３０以下
ｓ ｏ、ｉｏＢ下
Ｎｉ ／Ｃｕ ０ 、 ２０〜０ 、 ８０Ｃｒ ０．
７０〜１．６０ Ｍｏ ０．２０〜０．８０ Ｖ ０．５０以下 Ｂ Ｏ，００５〜 １ 、１０
７０〜１．６０ Ｍｏ ０．２０〜０．８０ Ｖ ０．５０以下 Ｂ Ｏ，００５〜 １ 、１０
第１図ないし第４図は本発明各実施例の燐酸塩皮膜が形
成された耐摩耗性焼結合金部材摺接面の顕微鏡スンプ写
真（倍率２００倍）、第５図はエンジンテストにおける
実施例と比較例のカムロブ及びタペットの摩耗量を示す
グラフである。 出願人 日本ピストンリング株式会社 ２ 第１図 第２図 第５図
成された耐摩耗性焼結合金部材摺接面の顕微鏡スンプ写
真（倍率２００倍）、第５図はエンジンテストにおける
実施例と比較例のカムロブ及びタペットの摩耗量を示す
グラフである。 出願人 日本ピストンリング株式会社 ２ 第１図 第２図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）重量比で０１．５〜３．５％、Ｐ Ｏ，３〜１．０
％、ＭｏとＷのいずれか一方又は双方をＭｏ換算（Ｗの
換算率は０．５とする）０．５〜３．０％、残部Ｆｅか
らなり、摺接部分に燐酸塩皮膜が形成されたことを特徴
とする耐摩耗性焼結合金部材。 ２）重量比で０１．５〜３．５％、Ｐ Ｏ９３〜１．０
％、ＭｏとＷのいずれか一方又は双方をＭｏ換算（Ｗの
換算率は０．５とする）０．５〜３．０％、Ｎｉ とＣ
ｕのいずれか一方又は双方をＮｉ換算（Ｃｕの換算率は
０．５とする）０．５〜５．０％、残部Ｆｅからなり、
摺接部分に燐酸塩皮膜が形成されたことを特徴とする耐
摩耗性焼結合金部材。 ３）重量比で０１．５〜３．５％、Ｐ Ｏ，３〜１．０
％、ＭｏとＷのいずれか一方又は双方をＭｏ換算（Ｗの
換算率は０．５とする）０．５〜３．０％、Ｃｒ０．３
〜８．０％、残部Ｆｅからなり、摺接部分に燐酸塩皮膜
が形成されたことを特徴とする耐摩耗性焼結合金部材。 ４）重量比でＣ１，５〜３．５％、Ｐ Ｏ０３〜１．０
％、ＭｏとＷのいずれか一方又は双方をＭｏ換算（Ｗの
換算率は０．５とする）０．５〜３．０％、Ｎｉ とＣ
ｕのいずれか一方又は双方をＮｉ換算（Ｃｕの換算率は
０．５とする）０．５〜５．０％、Ｃｒ０．３〜７．０
％、残部Ｆｅからなり、摺接部分に燐酸塩皮膜が形成さ
れたことを特徴とする耐摩耗性焼結合金部材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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