JPS63262401A - 合金粉末およびこれを用いた耐摩耗性焼結合金の製造方法 - Google Patents
合金粉末およびこれを用いた耐摩耗性焼結合金の製造方法Info
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- JPS63262401A JPS63262401A JP62094398A JP9439887A JPS63262401A JP S63262401 A JPS63262401 A JP S63262401A JP 62094398 A JP62094398 A JP 62094398A JP 9439887 A JP9439887 A JP 9439887A JP S63262401 A JPS63262401 A JP S63262401A
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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)
この発明は鉄系材料の耐摩耗性を向上させるために用い
られる合金粉末およびこれを用いた耐摩耗性焼結合金の
製造方法に関するものである。
られる合金粉末およびこれを用いた耐摩耗性焼結合金の
製造方法に関するものである。
(従来の技術)
本発明者らは特開昭60−181202号公報で、鉄系
材料の表面を部分的に改質して、耐摩耗性を向上させる
方法として、合金粉末をアクリル樹脂結合剤で結着して
圧縮成形し、この成形物を基材に貼付した状態で焼結さ
せる方法を提案した。
材料の表面を部分的に改質して、耐摩耗性を向上させる
方法として、合金粉末をアクリル樹脂結合剤で結着して
圧縮成形し、この成形物を基材に貼付した状態で焼結さ
せる方法を提案した。
この公報に開示されている方法では、合金谷)末として
Fe−Meしal −Cの共晶合金粉末とステンレス合
金粉末とをほぼ等量ずつ混合したものを用い、鉄系材料
の耐摩耗性を著しく向上させることができる。
Fe−Meしal −Cの共晶合金粉末とステンレス合
金粉末とをほぼ等量ずつ混合したものを用い、鉄系材料
の耐摩耗性を著しく向上させることができる。
本発明者らのその後の研究によると、上記公報で用いた
焼結用合金粉末に平均粒径が10μm以下の炭化物(N
bC,TaC,VC等)粉末を5〜15%添加すると、
さらに一層の耐摩耗性の向上が図れることを知得し、こ
れを特願昭61−19952号で既に提案している。
焼結用合金粉末に平均粒径が10μm以下の炭化物(N
bC,TaC,VC等)粉末を5〜15%添加すると、
さらに一層の耐摩耗性の向上が図れることを知得し、こ
れを特願昭61−19952号で既に提案している。
この出願では、合金粉末に添加する炭化物粉末を101
J!R以下の粒径に微細化することによって、表面積を
大きくし、焼結時に生ずる液相中での固定保持が良好に
なるようにしている。
J!R以下の粒径に微細化することによって、表面積を
大きくし、焼結時に生ずる液相中での固定保持が良好に
なるようにしている。
一方、レシプロエンジンの動弁系部材のカム摺動面のよ
うに面圧、摺動速度がともに高い状態で使用される焼結
材料には、例えば特開昭57−57860号公報、特開
昭59−118859号公報に見られるように、Cr、
Mo、W等の炭化物形成元素と、密度を高くするために
P等の液相晶出元素とを添加することが知られている。
うに面圧、摺動速度がともに高い状態で使用される焼結
材料には、例えば特開昭57−57860号公報、特開
昭59−118859号公報に見られるように、Cr、
Mo、W等の炭化物形成元素と、密度を高くするために
P等の液相晶出元素とを添加することが知られている。
これらの技術で耐1ツ耗性をさらに改善する方法として
は、例えば特公昭60−33181号公報が提供されて
おり、この公報に開示されている方法では、焼結合金の
製造方法としてNb、Ta元素をFe−Cr−Mn−N
b合金粉末、Fe−Cr−Mn−Ta合金粉末の形でそ
れぞれ添加しているので、焼結温度は1120℃〜12
00℃の範囲内で行なわれていた。
は、例えば特公昭60−33181号公報が提供されて
おり、この公報に開示されている方法では、焼結合金の
製造方法としてNb、Ta元素をFe−Cr−Mn−N
b合金粉末、Fe−Cr−Mn−Ta合金粉末の形でそ
れぞれ添加しているので、焼結温度は1120℃〜12
00℃の範囲内で行なわれていた。
しかしながら、上述した合金粉末および焼結合金の製造
方法にはそれぞれ以下に説明する問題があった。
方法にはそれぞれ以下に説明する問題があった。
(発明が解決しようとする問題点)
ずなわち、上記特願昭61−19952号の合金粉末で
は炭化!l!lJ!5)末を微細化(平均粒径1、〜5
μ)して表面積を大きくしているので、結合剤であるア
クリル樹脂を多く添加しなければならないし、また成形
圧力を高くしなければ成形が難しがった。
は炭化!l!lJ!5)末を微細化(平均粒径1、〜5
μ)して表面積を大きくしているので、結合剤であるア
クリル樹脂を多く添加しなければならないし、また成形
圧力を高くしなければ成形が難しがった。
しかし、結合剤の添加量を多くしたり、あるいは成形圧
力を高くすると、圧縮成形後にこれを予備加熱をする時
にひび割れ、ガスホール、巣等の欠陥が生ずる。
力を高くすると、圧縮成形後にこれを予備加熱をする時
にひび割れ、ガスホール、巣等の欠陥が生ずる。
一方、上記特公昭60−33181号公報の製造方法で
は、加熱温度を1120℃〜1200℃で焼結させてい
るので、鋼や鋳鉄製の基材に接合して使用する時に、鋼
の結晶粒の粗大化による強度低下あるいは鋳鉄の溶融な
どの問題があった。
は、加熱温度を1120℃〜1200℃で焼結させてい
るので、鋼や鋳鉄製の基材に接合して使用する時に、鋼
の結晶粒の粗大化による強度低下あるいは鋳鉄の溶融な
どの問題があった。
この発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その日口勺とするところは、結合剤の添加
量を少なくでき、成形圧力を高くしても予備加熱時など
で欠陥が発生ずることの少ない合金粉末と、基材の物性
に影響を及ぼすことのない前記合金粉末を用いた耐摩耗
性焼結合金の製造方法とを′提供することにある。
のであって、その日口勺とするところは、結合剤の添加
量を少なくでき、成形圧力を高くしても予備加熱時など
で欠陥が発生ずることの少ない合金粉末と、基材の物性
に影響を及ぼすことのない前記合金粉末を用いた耐摩耗
性焼結合金の製造方法とを′提供することにある。
(問題点を解決するための手段)
上記の目的を達成するために、合金粉末としての第1の
発明は、化学組成が10〜15重量%のOr、10〜3
0重址%のNbおよびまたはTa、1〜4重量%のC1
残部Feおよび不可避成分からなり、且つ、その粒子径
を、5μm以下のものが2%以下になるように構成した
。
発明は、化学組成が10〜15重量%のOr、10〜3
0重址%のNbおよびまたはTa、1〜4重量%のC1
残部Feおよび不可避成分からなり、且つ、その粒子径
を、5μm以下のものが2%以下になるように構成した
。
また、耐摩耗性焼結合金の製造方法としての第2の発明
は前記第1の発明の合金粉末と、Fe−金属−Cからな
る共晶組成を有し、前記金属がP。
は前記第1の発明の合金粉末と、Fe−金属−Cからな
る共晶組成を有し、前記金属がP。
B、W、Moであって、これらの金属の内少なくとも1
種を含有し、2〜20重量%の融液を晶出し、且つ粒子
径が5−以下のものが2%以下の池の合金粉末または混
合粉末および結合剤とを混合した後圧縮成形し、この後
に非酸1ヒ性雰囲気中で、1000℃以上、1120℃
未満の温度で加熱し、焼結後の化学組成が1〜5重量%
のC13〜10重量%のCr、4〜18重量%のNbお
よびまたはTa、0.3〜9.0重量%のP、B、W、
MOのうち少なくとも1種、2重量%以下の不可避成分
、残Feになるように焼結することを特徴とする。
種を含有し、2〜20重量%の融液を晶出し、且つ粒子
径が5−以下のものが2%以下の池の合金粉末または混
合粉末および結合剤とを混合した後圧縮成形し、この後
に非酸1ヒ性雰囲気中で、1000℃以上、1120℃
未満の温度で加熱し、焼結後の化学組成が1〜5重量%
のC13〜10重量%のCr、4〜18重量%のNbお
よびまたはTa、0.3〜9.0重量%のP、B、W、
MOのうち少なくとも1種、2重量%以下の不可避成分
、残Feになるように焼結することを特徴とする。
上記第1の発明の化学成分およびその重量比について以
下に詳述する。
下に詳述する。
(to 〜15M虻m %のCr)
CrはCとともにクロム炭化物を生成し、耐摩耗性を改
善し、Fe中に固溶して強度、靭性を向上させる効果が
ある。
善し、Fe中に固溶して強度、靭性を向上させる効果が
ある。
添加量が10重景%未満では、上記効果が小さく、また
、15重量%を超えての添加は、その効果が飽和するた
め経済的に不利になる。
、15重量%を超えての添加は、その効果が飽和するた
め経済的に不利になる。
〈10〜30重量%のNbおよびまたはTa)Nb、T
aはCとともにニオブ炭化物(NbC)、タンタル炭化
物(TaC)を形成する。これらの硬さはNbCがHv
2000〜2500.TaCがHv1500〜1800
であるため、耐摩耗性が著しく改善される。
aはCとともにニオブ炭化物(NbC)、タンタル炭化
物(TaC)を形成する。これらの硬さはNbCがHv
2000〜2500.TaCがHv1500〜1800
であるため、耐摩耗性が著しく改善される。
これらの添加量が10重量%未満ではその効果が小さく
、30重景%を超えると、その効果が飽和して経済的に
不利になる。
、30重景%を超えると、その効果が飽和して経済的に
不利になる。
く1〜4重量%のC〉
CはCr、Nb、Taとともに炭化物を形成し、耐摩耗
性を改善する。これらの炭化物は、粉末粒子中に微細に
分散している。添加量が1重量%未満では、この炭化物
量が不足するため耐摩耗性が低下する。そのため、黒鉛
を添加して焼結時に炭化物を生成させる必要がでてくる
。焼結時に生成される炭化物は一般に粗大なものが多い
なめ強度。
性を改善する。これらの炭化物は、粉末粒子中に微細に
分散している。添加量が1重量%未満では、この炭化物
量が不足するため耐摩耗性が低下する。そのため、黒鉛
を添加して焼結時に炭化物を生成させる必要がでてくる
。焼結時に生成される炭化物は一般に粗大なものが多い
なめ強度。
耐摩耗性の低下を起こす−それ故に予め必要最小限の炭
化物を粉末粒子内に生成させておく必要があって、この
下限が1重量%である。
化物を粉末粒子内に生成させておく必要があって、この
下限が1重量%である。
Cが4重量%を超えた場合には、炭化物が粗大化しなり
、未反応のCが黒鉛として残存するため、1j#摩耗性
が却って悪化したり、相手材を損傷するなどの不具合が
生ずる。
、未反応のCが黒鉛として残存するため、1j#摩耗性
が却って悪化したり、相手材を損傷するなどの不具合が
生ずる。
く粒子径が5m以下のものが2%以下)粒子径が小さい
微細粉末は、前述した如く圧縮成形時に不具合が生じる
ので好ましくない。そこで、5#1以下のものが2%以
下になるように選別するが、望ましい粒度分布は以下の
通りである。
微細粉末は、前述した如く圧縮成形時に不具合が生じる
ので好ましくない。そこで、5#1以下のものが2%以
下になるように選別するが、望ましい粒度分布は以下の
通りである。
10u未満 ・・・・・・ 5%以下で、更に5μm以
下のものが2%以下 10μm以上、149m以下 ・・・・・・ 90%以
上ここで、粒子径の最大値を1491JJRとするのは
、149#Iを超える大粒子が存在すると、液相焼結を
行う時に、ブリッジ現象を起こし、収縮が局部的に進行
しなくなり、大きな気孔や巣などの欠陥を生じるからで
ある。
下のものが2%以下 10μm以上、149m以下 ・・・・・・ 90%以
上ここで、粒子径の最大値を1491JJRとするのは
、149#Iを超える大粒子が存在すると、液相焼結を
行う時に、ブリッジ現象を起こし、収縮が局部的に進行
しなくなり、大きな気孔や巣などの欠陥を生じるからで
ある。
なお、上記合金粉末に以下の化学成分を所定量添加して
もよい。
もよい。
く2重量%以下のMn、S、Stの内少なくとも1種〉
これらの各元素は、所定比率に配合した金属を溶融して
合金化する時の脱酸や溶湯の流動性を改善するために添
加するものである。
合金化する時の脱酸や溶湯の流動性を改善するために添
加するものである。
しかし、2重量%を超える添加量があると、成形性が悪
化し、焼結性が悪化するなどの問題が生じるので、粉末
製造時の生産性を確保しつつ、しかもこのような問題を
排除するために2重1%以下に規制するほうがよい。
化し、焼結性が悪化するなどの問題が生じるので、粉末
製造時の生産性を確保しつつ、しかもこのような問題を
排除するために2重1%以下に規制するほうがよい。
く2〜10重量%のV、Ti、Zr、Cuの内少なくと
も1種ン これらの金属元素のうちCu以外は、Cとともに炭化物
を形成し、耐摩耗性をさらに改善できる。
も1種ン これらの金属元素のうちCu以外は、Cとともに炭化物
を形成し、耐摩耗性をさらに改善できる。
また、Cuはマトリックス中に固溶し、硬さを向上させ
、耐摩耗性を改善できる。
、耐摩耗性を改善できる。
添加量が2重量%未満では上記効果は少なく、また10
重量%を超えてその添加は経済的に不利となる。
重量%を超えてその添加は経済的に不利となる。
上記第2の発明の焼結条件などについて以下に詳述する
。
。
く第2の合金粉末または混合粉末〉
この粉末はFe−M−Cからなる共晶組成(この場合、
MはP、B、W、Moのうち少なくとも1種)を有し、
その望ましい比率を以下の表1に示す。
MはP、B、W、Moのうち少なくとも1種)を有し、
その望ましい比率を以下の表1に示す。
なお、この合金組成の粒度を51JJR以下のものが2
%以下にするのは、上記第1の発明と同じ理由に基づく
。
%以下にするのは、上記第1の発明と同じ理由に基づく
。
(表 1)
く2〜20重量%の融液晶出〉
P、B、W、Moは、Fe、Cとともに表1に示した共
晶温度以上に加熱すると共晶生成部分が溶融し、この融
液によって液相焼結を進行させるが、これが2重1%未
満では、液相量が過少になって収縮が十分に起こらず、
焼結後の気孔率が10%を越え耐摩耗性が十分に向上し
ない。
晶温度以上に加熱すると共晶生成部分が溶融し、この融
液によって液相焼結を進行させるが、これが2重1%未
満では、液相量が過少になって収縮が十分に起こらず、
焼結後の気孔率が10%を越え耐摩耗性が十分に向上し
ない。
また、液相量が20重量%を越えると、焼結時に形状が
保てなくなり、変形したり角部が丸くなる等の不具合が
生じる。
保てなくなり、変形したり角部が丸くなる等の不具合が
生じる。
以上の液相量は上記共晶組成の種類および焼結温度によ
り決定される。
り決定される。
〈結合剤〉
パラフィン、樟脳、アクリル樹脂等が使用され、添加量
は0.5〜5重量%が望ましい。
は0.5〜5重量%が望ましい。
く混合・圧縮成形〉
混合は公知のV型、W型などの混合機で行ない、圧縮成
形は成形圧力が1〜6ton/aaで行なう。
形は成形圧力が1〜6ton/aaで行なう。
く焼結条件〉
)f2ガス、アンモニア分解ガス、真空中など非酸化性
雰囲気中で1000℃以上、1120°C未満の設定温
度で、5分間以上60分間以内その温度を保持すること
によって行なう。
雰囲気中で1000℃以上、1120°C未満の設定温
度で、5分間以上60分間以内その温度を保持すること
によって行なう。
ここで、焼結i温度を1000°C以上1120℃未満
とするのは、1000℃未満の温度では、上記第2の合
金または混合粉末の混合量を変化させても2重量%以上
の液相が晶出されず、焼結時に収縮が十分起らす、気孔
率が10%を越えて、耐摩耗性が劣化する一方、112
0°C以上に加熱すると液相量が過大になって変形が生
ずる等の不具合が起るとともに、鋼、鋳鉄基材を使用す
ると結晶粒の粗大1ヒや溶融の危険性がある。
とするのは、1000℃未満の温度では、上記第2の合
金または混合粉末の混合量を変化させても2重量%以上
の液相が晶出されず、焼結時に収縮が十分起らす、気孔
率が10%を越えて、耐摩耗性が劣化する一方、112
0°C以上に加熱すると液相量が過大になって変形が生
ずる等の不具合が起るとともに、鋼、鋳鉄基材を使用す
ると結晶粒の粗大1ヒや溶融の危険性がある。
なお、第2の発明で得られる上記組成の焼結合金に、5
重量%以下のNiおよびまたはCoを含有させてもよく
、Ni、Coは公知のように、焼結時にマトリックス中
に固溶し、靭性1強度の改善に効果がある。
重量%以下のNiおよびまたはCoを含有させてもよく
、Ni、Coは公知のように、焼結時にマトリックス中
に固溶し、靭性1強度の改善に効果がある。
また、焼結合金の気孔率は耐摩耗性の面から10%以下
にすることが望ましく、気孔率は焼結時の液相量、圧粉
体密度、粉末粒径によって決まり、液相量はP、B、W
、Mo、Cの含有量、焼結温度によって決まり、圧粉体
密度は結合剤量、圧縮圧力、粉末の粒度分布によって決
まるので、これらを適宜選定して10%以下にする。
にすることが望ましく、気孔率は焼結時の液相量、圧粉
体密度、粉末粒径によって決まり、液相量はP、B、W
、Mo、Cの含有量、焼結温度によって決まり、圧粉体
密度は結合剤量、圧縮圧力、粉末の粒度分布によって決
まるので、これらを適宜選定して10%以下にする。
(実施例)
以下、この発明の好適な実施例について説明する。
まず、合金粉末である第1の発明について以下に5種類
の実施例を示す。
の実施例を示す。
*実施例1−1
12゜5%Cr、20%Nb、2.2%C10゜4%M
n、0.65%Si、残Feの化学成分になるように各
金属を溶融し、水アトマイズ法により作製したCr−F
e系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5IJIR以下が1.
8%、同10μm木満が4.5%、同10〜149閾が
95.5%の粒度分布となるようにした。
n、0.65%Si、残Feの化学成分になるように各
金属を溶融し、水アトマイズ法により作製したCr−F
e系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5IJIR以下が1.
8%、同10μm木満が4.5%、同10〜149閾が
95.5%の粒度分布となるようにした。
この合金粉末を50重量%と、2.4%P、4゜2%C
,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残Fe
の化学成分を有し、粒径5μm以下が1.7%、同10
IJIII未満が5%、同10〜44IJI!Iが75
%、同44〜741JIIが20%の粒度分布を有する
Fe−P−C,Fe−Mo−C系共晶合金粉末を50重
量%とを混合し、これにアクリル樹脂を外パーセントで
3.0重量%となるようにトルエンで希釈して湿式混練
後、60〜80℃に加熱してトルエンを飛散させて乾燥
し、圧縮成形した。
,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残Fe
の化学成分を有し、粒径5μm以下が1.7%、同10
IJIII未満が5%、同10〜44IJI!Iが75
%、同44〜741JIIが20%の粒度分布を有する
Fe−P−C,Fe−Mo−C系共晶合金粉末を50重
量%とを混合し、これにアクリル樹脂を外パーセントで
3.0重量%となるようにトルエンで希釈して湿式混練
後、60〜80℃に加熱してトルエンを飛散させて乾燥
し、圧縮成形した。
*比較例1−1
F’e−Cr系合金粉末としてJIS、SUS/110
(13%Cr、0.3%Sl、残Fe)全Fe、粒径
5−以下が1.4%、同10μm未満が4%、同10〜
44Mが45%、同714〜74IJInが51%の粒
度分布のものを45重址%と、上記実施例1で用いた化
学成分と粒度分布が同じ共晶合金粉末(Fe−P−C−
Cr−Mo−3L合金粉末)を45重量%と、平均粒径
IIJjnのNbC粉末10%と、これに外パーセント
で3.0重量%になるようにトルエンで希釈したアクリ
ル樹脂を加え、実施例1と同じ方法で圧縮成形した。
(13%Cr、0.3%Sl、残Fe)全Fe、粒径
5−以下が1.4%、同10μm未満が4%、同10〜
44Mが45%、同714〜74IJInが51%の粒
度分布のものを45重址%と、上記実施例1で用いた化
学成分と粒度分布が同じ共晶合金粉末(Fe−P−C−
Cr−Mo−3L合金粉末)を45重量%と、平均粒径
IIJjnのNbC粉末10%と、これに外パーセント
で3.0重量%になるようにトルエンで希釈したアクリ
ル樹脂を加え、実施例1と同じ方法で圧縮成形した。
第1図は上記実施例1−1および比較例1−1の圧縮成
形時の成形圧力と圧粉密度との関係を実測したものであ
る。
形時の成形圧力と圧粉密度との関係を実測したものであ
る。
同図から明らかなように、実施例1−1では比較例1−
1と比べて同゛じ成形圧力でも圧粉密度が小さくなって
いる。
1と比べて同゛じ成形圧力でも圧粉密度が小さくなって
いる。
また、第2図は上記実施例1−1.比較例1−1で圧縮
成形する際の欠陥発生率と成形圧力との関係を実測した
結果である。
成形する際の欠陥発生率と成形圧力との関係を実測した
結果である。
第2図から明らかなように、比較例1−1では成形圧力
が3t/etaを超えると欠陥発生率が急激に上昇する
が、実施例1−1では成形圧力が5し/d程度まで欠陥
発生率が極めて小さい。
が3t/etaを超えると欠陥発生率が急激に上昇する
が、実施例1−1では成形圧力が5し/d程度まで欠陥
発生率が極めて小さい。
*実施例1−2
10.0%Cr、10.0%Nb、1.1%C10,7
%Mn、0.15%SL、残Feの化学成分になるよう
に各金属を溶融し、水アトマイズ法により作製したCr
−Fe系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5頭以下が0゜8
%、同10u未満が3゜8%、同10〜149μmが9
6.2%の粒度分布となるようにした。
%Mn、0.15%SL、残Feの化学成分になるよう
に各金属を溶融し、水アトマイズ法により作製したCr
−Fe系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5頭以下が0゜8
%、同10u未満が3゜8%、同10〜149μmが9
6.2%の粒度分布となるようにした。
この合金粉末を50重1%と、2.4%P、4゜2%C
,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残Fe
の化学成分を有し、粒径5IJ!n以下か1.5%、同
10μm未満が5%、同10〜44μmが75%、同4
11〜74μmが20%の粒度分布を有するFe−P−
C,Fe−Mo−C系共晶合金粉末を50重量%とを混
合し、これにアクリル樹脂を外パーセントで3.0iI
l!m%となるようにトルエンで希釈して湿式混練後、
60〜80℃に加熱してl・ルエンを飛散させて乾燥し
、圧縮成形した。
,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残Fe
の化学成分を有し、粒径5IJ!n以下か1.5%、同
10μm未満が5%、同10〜44μmが75%、同4
11〜74μmが20%の粒度分布を有するFe−P−
C,Fe−Mo−C系共晶合金粉末を50重量%とを混
合し、これにアクリル樹脂を外パーセントで3.0iI
l!m%となるようにトルエンで希釈して湿式混練後、
60〜80℃に加熱してl・ルエンを飛散させて乾燥し
、圧縮成形した。
*実施例1−3
15%Cr、30%Nb、3.3%C,0,7%Mn、
0.68%Si、残F’eの化学成分になるように各金
属を溶融し、水アトマイス法により作製したC’r−F
e系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5μm以下が0.5%
5.同10μm未満が4.6%、同10〜149μmが
95.4%の粒度分布となるようにした。
0.68%Si、残F’eの化学成分になるように各金
属を溶融し、水アトマイス法により作製したC’r−F
e系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5μm以下が0.5%
5.同10μm未満が4.6%、同10〜149μmが
95.4%の粒度分布となるようにした。
この合金粉末を50重量%と、2.4%P、4゜2%C
,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残Fe
の化学成分を有し、粒径5μm以下が1.3%、同10
a未満が5%、同10〜44μmが75%、同44〜7
40頭が20%の粒度分布を有するFe−P−C,Fe
Mo−C系共晶合金粉末を50重量%とを混合し、
これにアクリル樹脂を外パーセントで3.0重量%とな
るようにトルエンで希釈して湿式混練後、60〜80℃
に加熱してトルエンを飛散させて乾燥し、圧縮成形した
。
,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残Fe
の化学成分を有し、粒径5μm以下が1.3%、同10
a未満が5%、同10〜44μmが75%、同44〜7
40頭が20%の粒度分布を有するFe−P−C,Fe
Mo−C系共晶合金粉末を50重量%とを混合し、
これにアクリル樹脂を外パーセントで3.0重量%とな
るようにトルエンで希釈して湿式混練後、60〜80℃
に加熱してトルエンを飛散させて乾燥し、圧縮成形した
。
*実施例1−4
12.3%Cr、20%’r’a、1.3%C,O。
3%Mn、0.48%Si、残Feの化学成分になるよ
うに各金属を溶融し、水アトマイズ法により作製したC
r−Fe系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5閘以下が1.
2%、同10μm未満が4.2%、同10〜149μm
が95.8%の粒度分布となるようにした。
うに各金属を溶融し、水アトマイズ法により作製したC
r−Fe系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5閘以下が1.
2%、同10μm未満が4.2%、同10〜149μm
が95.8%の粒度分布となるようにした。
この合金粉末を50]i!量%と、15.2%Mo。
4.2%C2残Feの化学成分を有し、粒径5μm以下
が1.5%、同10μm未満が4.5%、同10〜44
μmが58%、同44〜74IJIRが37.5%の粒
度分布を有するFe−Mo−C系共晶合金粉末を50重
量%とを混合し、これにアクリル樹脂を外パーセントで
3.C1量%となるようにトルエンで希釈して湿式混練
後、60〜80°Cに加熱してトルエンを飛散させて乾
燥し、圧縮成形した。
が1.5%、同10μm未満が4.5%、同10〜44
μmが58%、同44〜74IJIRが37.5%の粒
度分布を有するFe−Mo−C系共晶合金粉末を50重
量%とを混合し、これにアクリル樹脂を外パーセントで
3.C1量%となるようにトルエンで希釈して湿式混練
後、60〜80°Cに加熱してトルエンを飛散させて乾
燥し、圧縮成形した。
*実施例1−5
12.7%Cr、10%Nb、to%Ta、1゜8%C
,4,5%V、1.2%T i 、 0 、8’% Z
r、2,5%Cu、0.72%St、残Feの化学成分
になるように各金属を溶融し、水アトマイズ法により作
製したCr−Fe系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5Jm
以下が1.3%、同10μm未満が4.6%、同10〜
149μmが95.11%の粒度分布となるようにした
。
,4,5%V、1.2%T i 、 0 、8’% Z
r、2,5%Cu、0.72%St、残Feの化学成分
になるように各金属を溶融し、水アトマイズ法により作
製したCr−Fe系合金粉末を乾燥篩別し、粒径5Jm
以下が1.3%、同10μm未満が4.6%、同10〜
149μmが95.11%の粒度分布となるようにした
。
この合金粉末を50重量%と、2.4%P、11゜2%
C,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残F
eの化学成分を有し、粒径5−以下が1.9%、同lO
μm未満が5%、同10〜44μmが78%、同44〜
74IJMが20%の粒度分布を有するFe−P−C,
F、e−Mo−C系共晶粉末を50重量%とを混合し、
これにアクリル樹脂を外パーセントで3.0垂量%とな
るようにトルエンで希釈して湿式混線後、60〜80℃
に加熱してトルエンを飛散させて乾燥し、圧縮成形した
。
C,4,5%Cr、9.5%Mo、0.4%Si、残F
eの化学成分を有し、粒径5−以下が1.9%、同lO
μm未満が5%、同10〜44μmが78%、同44〜
74IJMが20%の粒度分布を有するFe−P−C,
F、e−Mo−C系共晶粉末を50重量%とを混合し、
これにアクリル樹脂を外パーセントで3.0垂量%とな
るようにトルエンで希釈して湿式混線後、60〜80℃
に加熱してトルエンを飛散させて乾燥し、圧縮成形した
。
」−記実施例1−1〜1−5と比較例1−1とで得られ
たそれぞれの成形体を、H2ガス雰囲気中で、10℃/
分の昇温速度で300℃まで昇温し、この状態を60分
間保持したのち、3℃/分の降温速度で室温まで下降さ
せる予備加熱処理を行った。
たそれぞれの成形体を、H2ガス雰囲気中で、10℃/
分の昇温速度で300℃まで昇温し、この状態を60分
間保持したのち、3℃/分の降温速度で室温まで下降さ
せる予備加熱処理を行った。
第3図はその時の成形圧力とふくれなどの欠陥発生率と
の関係を実測した結果である。
の関係を実測した結果である。
第3図の結果からも明らかなように、比較例1−1では
成形圧力が2t/dを超えると欠陥発生率が急激に上昇
するが、実施例1−1〜1−5に示した合金粉末では、
成形圧力の広い範囲に亘つて欠陥発生率が極めて少なく
なった。
成形圧力が2t/dを超えると欠陥発生率が急激に上昇
するが、実施例1−1〜1−5に示した合金粉末では、
成形圧力の広い範囲に亘つて欠陥発生率が極めて少なく
なった。
なお、上記実施例では本発明の合金粉末と混合して用い
る共晶合金粉末として、Fe−P−C系ないしはFe−
Mo−C系のものを例示したが、これ以上にBやW系の
共晶合金粉末でも同様な結果が得られる。
る共晶合金粉末として、Fe−P−C系ないしはFe−
Mo−C系のものを例示したが、これ以上にBやW系の
共晶合金粉末でも同様な結果が得られる。
次に第2の発明である耐摩耗性焼結合金の製造方法の実
施例について説明する。
施例について説明する。
まず、原料粉末として上記第1の発明に含まれるA1〜
A6までの6種類の合金粉末と、F e −M−C系の
共晶組成からなる第2の合金粉末Bl。
A6までの6種類の合金粉末と、F e −M−C系の
共晶組成からなる第2の合金粉末Bl。
B2の28類と、および第2の混合肋木B3とを用意し
た。
た。
これらの粉末の化学組成および粒度を以下の表2、表3
に示す。
に示す。
上記A、Bの粉末を2種類ずつ選択し、実施例2−1〜
同2−6として以下に示ず比率に設定し、これにそれぞ
れ結合材としてパラフィンを外パーセントで1.5重量
%ずつ添加し、Wコーン型混合機を使用して30分間混
合した。
同2−6として以下に示ず比率に設定し、これにそれぞ
れ結合材としてパラフィンを外パーセントで1.5重量
%ずつ添加し、Wコーン型混合機を使用して30分間混
合した。
(表 4)
そして、得られた混合物を金型を用いて3ton/−の
圧縮圧力で20 tun X 20 mm X 20關
の方形に形成した。しかる後、この成形物を1−I 2
ガス中で700°C930分間の予備加熱後、真空中(
2〜5 x 10−2Torrの真空度)で表5に示す
加熱条件で焼結した。
圧縮圧力で20 tun X 20 mm X 20關
の方形に形成した。しかる後、この成形物を1−I 2
ガス中で700°C930分間の予備加熱後、真空中(
2〜5 x 10−2Torrの真空度)で表5に示す
加熱条件で焼結した。
以上の工程により製造された焼結合金の各化学組成を表
6に示す。
6に示す。
上記実施例2−1〜同2−6の焼結合金の耐摩耗性を評
価するために、第4図に示すようなロッカアーム用のチ
ップを形成し、アルミダイキャストにより鋳くるんだ後
、仕上加工を施してロッカアームとした。
価するために、第4図に示すようなロッカアーム用のチ
ップを形成し、アルミダイキャストにより鋳くるんだ後
、仕上加工を施してロッカアームとした。
カムシャフトは合金鋳鉄FCH−1の鋳造チルカムを使
用し、1800ccガソリンエンジンの実機モータリン
グテストによりチップのR部の摩耗高さを測定した。
用し、1800ccガソリンエンジンの実機モータリン
グテストによりチップのR部の摩耗高さを測定した。
テスト条件は、エンジン回転数2000 r、p、m、
テスト時間200hr、使用オイルとして市場回収劣化
オイル(SAE’ 30)を用い、油温は40〜60℃
に設定した。
テスト時間200hr、使用オイルとして市場回収劣化
オイル(SAE’ 30)を用い、油温は40〜60℃
に設定した。
以下に示す表7はこのテスト結果を示しており、各実施
例の焼結合金の気孔率も同表に併記している。
例の焼結合金の気孔率も同表に併記している。
(表 7)
上記表の結果から明らかなように、本発明の製造方法で
得られた焼結合金は高い耐摩耗性を有している。
得られた焼結合金は高い耐摩耗性を有している。
また、特に注目すべきことは、このように耐摩耗性を向
上させる焼結合金の焼結温度が1000℃以上、112
0℃未満であることであり、これにより基材として鋼や
鋳鉄を用いた場合にも、その強度や靭性の低下が発生し
ない。
上させる焼結合金の焼結温度が1000℃以上、112
0℃未満であることであり、これにより基材として鋼や
鋳鉄を用いた場合にも、その強度や靭性の低下が発生し
ない。
なお、表8は、本発明に対する比較例を示すもので、そ
の焼結合金の化学組成と、上記実施例と同様な方法によ
る摩耗テスト結果とを示すものである。この比較例から
れかるように、これらのものは本発明より摩耗高さが大
きく耐摩耗性が低い。
の焼結合金の化学組成と、上記実施例と同様な方法によ
る摩耗テスト結果とを示すものである。この比較例から
れかるように、これらのものは本発明より摩耗高さが大
きく耐摩耗性が低い。
・(発明の効果)
以上、実施例で詳細に説明したように、この発明に係る
合金粉末によれば結合材を加えて圧縮成形した時に、予
備加熱による欠陥の発生を大幅に低下さけることができ
る。
合金粉末によれば結合材を加えて圧縮成形した時に、予
備加熱による欠陥の発生を大幅に低下さけることができ
る。
また、本発明に係る耐摩耗性焼結合金の製造方法によれ
ば、焼結温度を1000°C以上、1120℃未満とす
るので、基材の物性に影響を及ぼすことが回避できる。
ば、焼結温度を1000°C以上、1120℃未満とす
るので、基材の物性に影響を及ぼすことが回避できる。
第1図は成形圧力と圧粉密度との関係を示すグラフ、第
2図は成形時の欠陥発生率と成形圧力との関係を示すグ
ラフ、第3図は圧縮成形後に予OI加熱した時の成形圧
力と欠陥発生率との関係を示すグラフ、第4図は本発明
の効果を評価するために用いたロッカアームの説明図で
ある。 特許出願人 マ ツ ダ 株式会社同
川崎製鉄株式会社 第1図 、プk イ多圧 力 (を乃m2) 第2図 第3図 、σ’y’ k’y 炬、力 (fon/crl)
第4図
2図は成形時の欠陥発生率と成形圧力との関係を示すグ
ラフ、第3図は圧縮成形後に予OI加熱した時の成形圧
力と欠陥発生率との関係を示すグラフ、第4図は本発明
の効果を評価するために用いたロッカアームの説明図で
ある。 特許出願人 マ ツ ダ 株式会社同
川崎製鉄株式会社 第1図 、プk イ多圧 力 (を乃m2) 第2図 第3図 、σ’y’ k’y 炬、力 (fon/crl)
第4図
Claims (2)
- (1)化学組成が10〜15重量%のCr、10〜30
重量%のNbおよびまたはTa、1〜4重量%のC、残
部Feおよび不可避成分からなり、且つ、その粒子径を
、5μm以下のものが2%以下となすことを特徴とする
合金粉末。 - (2)化学組成が10〜15重量%のCr、10〜30
重量%のNbおよびまたはTa、1〜4重量%のC、残
部Feおよび不可避成分からなり、且つ、その粒子径を
、5μm以下のものが2%以下となす合金粉末と、Fe
−金属−Cからなる共晶組成を有し、前記金属がP、B
、W、Moであって、これらの金属の内少なくとも1種
を含有し、2〜20重量%の融液を晶出し、且つ粒子径
が5μm以下のものが2%以下の第2の合金粉末または
混合粉末および結合材とを混合した後圧縮成形し、この
後に非酸化性雰囲気中で、1000℃以上、1120℃
未満の温度で加熱し、焼結後の化学組成が1〜5重量%
のC、3〜10重量%のCr、4〜18重量%のNbお
よびまたはTa、0.3〜9.0重量%のP、B、W、
Moのうち少なくとも1種、2重量%以下の不可避成分
、残Feになるように焼結することを特徴とする耐摩耗
性焼結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62094398A JPS63262401A (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 合金粉末およびこれを用いた耐摩耗性焼結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62094398A JPS63262401A (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 合金粉末およびこれを用いた耐摩耗性焼結合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262401A true JPS63262401A (ja) | 1988-10-28 |
Family
ID=14109155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62094398A Pending JPS63262401A (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 合金粉末およびこれを用いた耐摩耗性焼結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63262401A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096662A (en) * | 1989-04-17 | 1992-03-17 | Mazda Motor Corporation | Method for forming high abrasion resisting layers on parent materials |
-
1987
- 1987-04-17 JP JP62094398A patent/JPS63262401A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096662A (en) * | 1989-04-17 | 1992-03-17 | Mazda Motor Corporation | Method for forming high abrasion resisting layers on parent materials |
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