JPH11303847A - 疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造方法 - Google Patents
疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造方法Info
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- JPH11303847A JPH11303847A JP12674798A JP12674798A JPH11303847A JP H11303847 A JPH11303847 A JP H11303847A JP 12674798 A JP12674798 A JP 12674798A JP 12674798 A JP12674798 A JP 12674798A JP H11303847 A JPH11303847 A JP H11303847A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 疲労強度および靱性に優れたコンロッドを提
供する。 【解決手段】 Ｃｒ：０．２〜５重量％、Ｎｉ：１〜６
重量％、Ｃ：０．１〜１．０重量％を含有し、残りがＦ
ｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、かつマルテ
ンサイト、オーステナイトおよびパーライトの混合組織
からなる素地中にフェライト相が島状に分散している組
織を有する鉄基焼結合金で構成された表面から３０〜２
００μｍの深さの表層部の密度が７．６〜７．９ｇ／ｃ
ｃの範囲内にあり、表層部より内部の密度が６．８〜
７．４ｇ／ｃｃの範囲内にあることを特徴とするコンロ
ッド。
供する。 【解決手段】 Ｃｒ：０．２〜５重量％、Ｎｉ：１〜６
重量％、Ｃ：０．１〜１．０重量％を含有し、残りがＦ
ｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、かつマルテ
ンサイト、オーステナイトおよびパーライトの混合組織
からなる素地中にフェライト相が島状に分散している組
織を有する鉄基焼結合金で構成された表面から３０〜２
００μｍの深さの表層部の密度が７．６〜７．９ｇ／ｃ
ｃの範囲内にあり、表層部より内部の密度が６．８〜
７．４ｇ／ｃｃの範囲内にあることを特徴とするコンロ
ッド。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、従来よりも一層
疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造
方法に関するものである。
疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エンジンの往復運動を回転運動
に変換する部品であるコンロッドの１つとして、Ｎｉ：
１．５〜４．５重量％、Ｃｕ：０．５〜２．５重量％、
Ｍｏ：０．７５〜２重量％、Ｃ：０．３〜０．６重量％
を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成
並びに密度：６．８〜７．４ｇ／ｃｃを有する鉄基焼結
合金からなるロッド部およびキャップ部からなる鉄基焼
結合金製コンロッドが知られており、さらにこの鉄基焼
結合金製コンロッドの表面から３０〜２００μｍの深さ
の表層部が密度：７．６〜７．８５ｇ／ｃｃの高密度層
となっているロッド部およびキャップ部からなる鉄基焼
結合金製コンロッドが知られている（特開平９−１７７
７５７号公報参照）。
に変換する部品であるコンロッドの１つとして、Ｎｉ：
１．５〜４．５重量％、Ｃｕ：０．５〜２．５重量％、
Ｍｏ：０．７５〜２重量％、Ｃ：０．３〜０．６重量％
を含有し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成
並びに密度：６．８〜７．４ｇ／ｃｃを有する鉄基焼結
合金からなるロッド部およびキャップ部からなる鉄基焼
結合金製コンロッドが知られており、さらにこの鉄基焼
結合金製コンロッドの表面から３０〜２００μｍの深さ
の表層部が密度：７．６〜７．８５ｇ／ｃｃの高密度層
となっているロッド部およびキャップ部からなる鉄基焼
結合金製コンロッドが知られている（特開平９−１７７
７５７号公報参照）。
【０００３】この従来の鉄基焼結合金製コンロッドは、
原料粉末として、Ｆｅ−Ｍｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｕ粉末
および黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末を金型成形時
の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛またはエチレンビスス
テアラミド粉末とともに混合し、プレス成形してコンロ
ッド形状圧粉体を作製し、コンロッド形状圧粉体を水素
を含む窒素雰囲気中、１１００〜１３００℃で焼結し、
得られたコンロッド形状焼結体をロッド部とキャップ部
に機械的に破断することにより製造される。さらに、得
られたコンロッド形状焼結体の表面にショットピーニン
グを施すことにより表面層の気孔を閉塞することにより
コンロッドの表面部を高密度にしている。
原料粉末として、Ｆｅ−Ｍｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｕ粉末
および黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末を金型成形時
の潤滑剤であるステアリン酸亜鉛またはエチレンビスス
テアラミド粉末とともに混合し、プレス成形してコンロ
ッド形状圧粉体を作製し、コンロッド形状圧粉体を水素
を含む窒素雰囲気中、１１００〜１３００℃で焼結し、
得られたコンロッド形状焼結体をロッド部とキャップ部
に機械的に破断することにより製造される。さらに、得
られたコンロッド形状焼結体の表面にショットピーニン
グを施すことにより表面層の気孔を閉塞することにより
コンロッドの表面部を高密度にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、エンジンの低燃
費化のためにリーンバーンエンジンあるいは直噴エンジ
ンなどが開発されているが、これらエンジンに連結され
ているコンロッドには従来のエンジンよりも一層高い負
荷がかかり、したがって、従来よりも一層疲労強度およ
び靱性に優れたコンロッドが求められている。
費化のためにリーンバーンエンジンあるいは直噴エンジ
ンなどが開発されているが、これらエンジンに連結され
ているコンロッドには従来のエンジンよりも一層高い負
荷がかかり、したがって、従来よりも一層疲労強度およ
び靱性に優れたコンロッドが求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような観点から、一層優れた疲労強度および靱性
を有するコンロッドを得るべく研究を行った結果、
（ａ）原料粉末として、平均粒径の大きいＦｅ粉末にＮ
ｉ粉末およびＣｒ3 Ｃ2粉末を混合し、さらに必要に応
じてＣ粉末を添加して混合し、得られた混合粉末をコン
ロッド形状圧粉体に成形し、このコンロッド形状圧粉体
を１０００〜１２００℃で焼結すると、素地中にフェラ
イト相が島状に分散している組織を有するコンロッドが
得られ、このコンロッドは従来とほぼ同じ密度を有する
が、従来よりも疲労強度および靱性が一層向上する、
（ｂ）このコンロッドの素地は、マルテンサイト、オー
ステナイトおよびパーライトの混合組織からなる、など
の知見を得たのである。
上述のような観点から、一層優れた疲労強度および靱性
を有するコンロッドを得るべく研究を行った結果、
（ａ）原料粉末として、平均粒径の大きいＦｅ粉末にＮ
ｉ粉末およびＣｒ3 Ｃ2粉末を混合し、さらに必要に応
じてＣ粉末を添加して混合し、得られた混合粉末をコン
ロッド形状圧粉体に成形し、このコンロッド形状圧粉体
を１０００〜１２００℃で焼結すると、素地中にフェラ
イト相が島状に分散している組織を有するコンロッドが
得られ、このコンロッドは従来とほぼ同じ密度を有する
が、従来よりも疲労強度および靱性が一層向上する、
（ｂ）このコンロッドの素地は、マルテンサイト、オー
ステナイトおよびパーライトの混合組織からなる、など
の知見を得たのである。
【０００６】この発明は、かかる知見にもとづいて成さ
れたものであって、（１）Ｃｒ：０．２〜５重量％、Ｎ
ｉ：１〜６重量％、Ｃ：０．１〜１．０重量％を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ素地中にフェライト相が島状に分散している組
織を有する鉄基焼結合金で構成された疲労強度および靱
性に優れたコンロッド、（２）前記素地は、マルテンサ
イト、オーステナイトおよびパーライトの混合組織から
なる前記（１）記載の疲労強度および靱性に優れたコン
ロッド、（３）前記コンロッドは、密度が６．８〜７．
４ｇ／ｃｃの範囲内にある前記（１）または（２）記載
の疲労強度および靱性に優れたコンロッド、（４）前記
コンロッドは、表面から３０〜２００μｍの深さの表層
部の密度が７．６〜７．９ｇ／ｃｃの範囲内にあり、表
層部より内部の密度が６．８〜７．４ｇ／ｃｃの範囲内
にある（１）または（２）記載の疲労強度および靱性に
優れたコンロッド、（５）Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末およびＣ
ｒ3 Ｃ2 粉末を混合し、得られた混合粉末をコンロッド
形状圧粉体に成形し、このコンロッド形状圧粉体を１０
００〜１２００℃で焼結する前記（１）、（２）または
（３）記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッドの
製造方法、（６）Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末
およびＣ粉末を混合し、得られた混合粉末をコンロッド
形状圧粉体に成形し、このコンロッド形状圧粉体を１０
００〜１２００℃で焼結する前記（１）、（２）または
（３）記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッドの
製造方法、（７）前記（６）または（７）記載の製造方
法で得られたコンロッドの表面にショットピーニングを
施す前記（４）記載の疲労強度および靱性に優れたコン
ロッドの製造方法、に特徴を有するものである。
れたものであって、（１）Ｃｒ：０．２〜５重量％、Ｎ
ｉ：１〜６重量％、Ｃ：０．１〜１．０重量％を含有
し、残りがＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有
し、かつ素地中にフェライト相が島状に分散している組
織を有する鉄基焼結合金で構成された疲労強度および靱
性に優れたコンロッド、（２）前記素地は、マルテンサ
イト、オーステナイトおよびパーライトの混合組織から
なる前記（１）記載の疲労強度および靱性に優れたコン
ロッド、（３）前記コンロッドは、密度が６．８〜７．
４ｇ／ｃｃの範囲内にある前記（１）または（２）記載
の疲労強度および靱性に優れたコンロッド、（４）前記
コンロッドは、表面から３０〜２００μｍの深さの表層
部の密度が７．６〜７．９ｇ／ｃｃの範囲内にあり、表
層部より内部の密度が６．８〜７．４ｇ／ｃｃの範囲内
にある（１）または（２）記載の疲労強度および靱性に
優れたコンロッド、（５）Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末およびＣ
ｒ3 Ｃ2 粉末を混合し、得られた混合粉末をコンロッド
形状圧粉体に成形し、このコンロッド形状圧粉体を１０
００〜１２００℃で焼結する前記（１）、（２）または
（３）記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッドの
製造方法、（６）Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末
およびＣ粉末を混合し、得られた混合粉末をコンロッド
形状圧粉体に成形し、このコンロッド形状圧粉体を１０
００〜１２００℃で焼結する前記（１）、（２）または
（３）記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッドの
製造方法、（７）前記（６）または（７）記載の製造方
法で得られたコンロッドの表面にショットピーニングを
施す前記（４）記載の疲労強度および靱性に優れたコン
ロッドの製造方法、に特徴を有するものである。
【０００７】Ｆｅ粉末にＮｉ粉末およびＣｒ3 Ｃ2 粉末
を混合し、得られた混合粉末をコンロッド形状圧粉体に
成形し、このコンロッド形状圧粉体を１０００〜１２０
０℃で焼結すると、マルテンサイト、オーステナイトお
よびパーライトの混合組織からなる素地中にフェライト
相が島状に分散している組織を有する疲労強度および靱
性に優れたコンロッドが得られるメカニズムは、下記の
理由によるものと考えられる。
を混合し、得られた混合粉末をコンロッド形状圧粉体に
成形し、このコンロッド形状圧粉体を１０００〜１２０
０℃で焼結すると、マルテンサイト、オーステナイトお
よびパーライトの混合組織からなる素地中にフェライト
相が島状に分散している組織を有する疲労強度および靱
性に優れたコンロッドが得られるメカニズムは、下記の
理由によるものと考えられる。
【０００８】すなわち、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末およびＣｒ
3 Ｃ2 粉末を混合し、成形し、焼結すると、焼結中に大
部分のＮｉ、ＣｒおよびＣはＦｅ粉末に拡散してＦｅを
主成分とするＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相となり、この
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相はマルテンサイト、オース
テナイトおよびパーライトの混合組織となって合金の素
地を形成する。しかし、Ｆｅ粉末の平均粒径が大きい
と、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末およびＣｒ3 Ｃ2 粉末からなる
混合粉末を焼結しても、大きな平均粒径を有するＦｅ粉
末の中央部までＮｉ、ＣｒおよびＣが十分に拡散せず、
Ｆｅ粉末の中央部はＦｅ粉末本来の組織であるフェライ
ト相がそのまま残り、Ｆｅ粉末の周囲はＦｅ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ−Ｃ合金相となってマルテンサイト、オーステナイト
およびパーライトに変態し素地を形成する。
3 Ｃ2 粉末を混合し、成形し、焼結すると、焼結中に大
部分のＮｉ、ＣｒおよびＣはＦｅ粉末に拡散してＦｅを
主成分とするＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相となり、この
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相はマルテンサイト、オース
テナイトおよびパーライトの混合組織となって合金の素
地を形成する。しかし、Ｆｅ粉末の平均粒径が大きい
と、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末およびＣｒ3 Ｃ2 粉末からなる
混合粉末を焼結しても、大きな平均粒径を有するＦｅ粉
末の中央部までＮｉ、ＣｒおよびＣが十分に拡散せず、
Ｆｅ粉末の中央部はＦｅ粉末本来の組織であるフェライ
ト相がそのまま残り、Ｆｅ粉末の周囲はＦｅ−Ｃｒ−Ｎ
ｉ−Ｃ合金相となってマルテンサイト、オーステナイト
およびパーライトに変態し素地を形成する。
【０００９】このようにして得られたマルテンサイト、
オーステナイトおよびパーライトの混合組織からなる素
地中にフェライト相が島状に分散している組織を有する
コンロッドは、高疲労強度のマルテンサイト、オーステ
ナイトおよびパーライトの混合組織からなる素地に破壊
が発生しても柔らかいフェライト相で破壊の進行が阻害
され、靱性が向上するものと考えられる。
オーステナイトおよびパーライトの混合組織からなる素
地中にフェライト相が島状に分散している組織を有する
コンロッドは、高疲労強度のマルテンサイト、オーステ
ナイトおよびパーライトの混合組織からなる素地に破壊
が発生しても柔らかいフェライト相で破壊の進行が阻害
され、靱性が向上するものと考えられる。
【００１０】したがって、この発明の疲労強度および靱
性に優れたコンロッドの製造には、平均粒径の大きなＦ
ｅ粉末を用いることが必要であり、さらに還元が難しい
ＣｒをＣｒ3 Ｃ2 中のＣにより容易に還元し、Ｆｅ中へ
拡散しやすくするためにＣｒ3 Ｃ2 粉末を用いることが
必要である。この場合、Ｃ含有量を調整するためにＣｒ
3 Ｃ2 粉末と共にＣ粉末を添加しても良い。
性に優れたコンロッドの製造には、平均粒径の大きなＦ
ｅ粉末を用いることが必要であり、さらに還元が難しい
ＣｒをＣｒ3 Ｃ2 中のＣにより容易に還元し、Ｆｅ中へ
拡散しやすくするためにＣｒ3 Ｃ2 粉末を用いることが
必要である。この場合、Ｃ含有量を調整するためにＣｒ
3 Ｃ2 粉末と共にＣ粉末を添加しても良い。
【００１１】前述のごとく、この発明の疲労強度および
靱性に優れたコンロッドの製造には、平均粒径の大きな
Ｆｅ粉末を用いることが必要であり、そのＦｅ粉末の平
均粒径は３０〜９０μｍの範囲内にあることが好まし
く、このＦｅ粉末に対して添加するＮｉ粉末、Ｃｒ3 Ｃ
2 粉末およびＣ粉末の平均粒径はそれぞれＮｉ粉末：１
〜８μｍ、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末：０．５〜１５μｍおよびＣ
粉末：１〜２５μｍの範囲内にあることが好ましい。
靱性に優れたコンロッドの製造には、平均粒径の大きな
Ｆｅ粉末を用いることが必要であり、そのＦｅ粉末の平
均粒径は３０〜９０μｍの範囲内にあることが好まし
く、このＦｅ粉末に対して添加するＮｉ粉末、Ｃｒ3 Ｃ
2 粉末およびＣ粉末の平均粒径はそれぞれＮｉ粉末：１
〜８μｍ、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末：０．５〜１５μｍおよびＣ
粉末：１〜２５μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００１２】この発明の疲労強度および靱性に優れたコ
ンロッドの製造方法を一層具体的に述べると、原料粉末
として、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末および黒
鉛粉末を用意し、これら原料粉末を金型成形時の潤滑剤
であるステアリン酸亜鉛粉末またはエチレンビスステア
ラミドとともにダブルコーンミキサーで混合し、プレス
成形してコンロッド形状圧粉体を作製し、コンロッド形
状圧粉体を水素を含む窒素雰囲気中、温度：１０００〜
１２００℃で焼結する。焼結温度は１１１０〜１１５０
℃が一層好ましい。温度：１０００〜１２００℃で焼結
すると、平均粒径：３０〜９０μｍを有するＦｅ粉末の
内でも粒径の大きい６０μｍ以上のＦｅ粉末の中央部ま
でＮｉ、ＣｒおよびＣが十分に拡散せず、靱性に富むＦ
ｅ粉末本来のフェライト相を維持できる。
ンロッドの製造方法を一層具体的に述べると、原料粉末
として、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末および黒
鉛粉末を用意し、これら原料粉末を金型成形時の潤滑剤
であるステアリン酸亜鉛粉末またはエチレンビスステア
ラミドとともにダブルコーンミキサーで混合し、プレス
成形してコンロッド形状圧粉体を作製し、コンロッド形
状圧粉体を水素を含む窒素雰囲気中、温度：１０００〜
１２００℃で焼結する。焼結温度は１１１０〜１１５０
℃が一層好ましい。温度：１０００〜１２００℃で焼結
すると、平均粒径：３０〜９０μｍを有するＦｅ粉末の
内でも粒径の大きい６０μｍ以上のＦｅ粉末の中央部ま
でＮｉ、ＣｒおよびＣが十分に拡散せず、靱性に富むＦ
ｅ粉末本来のフェライト相を維持できる。
【００１３】つぎに、この発明の疲労強度および靱性に
優れたコンロッドの成分組成を上記のごとく限定した理
由について説明する。 （ａ）Ｃｒ Ｃｒは、靱性を低下させることなく疲労強度を向上させ
る効果があるが、その含有量が０．２重量％未満ではそ
の効果が十分でなく、一方、５重量％を越えてもそれ以
上の効果が望めない。したがって、Ｃｒの含有量は０．
２〜５重量％に定めた。Ｃｒの含有量の一層好ましい範
囲は２〜４重量％である。
優れたコンロッドの成分組成を上記のごとく限定した理
由について説明する。 （ａ）Ｃｒ Ｃｒは、靱性を低下させることなく疲労強度を向上させ
る効果があるが、その含有量が０．２重量％未満ではそ
の効果が十分でなく、一方、５重量％を越えてもそれ以
上の効果が望めない。したがって、Ｃｒの含有量は０．
２〜５重量％に定めた。Ｃｒの含有量の一層好ましい範
囲は２〜４重量％である。
【００１４】（ｂ）Ｎｉ Ｎｉは、Ｆｅ合金相の疲労強度および靱性を向上させる
作用があるが、その含有量が１重量％未満ではその効果
が十分でなく、一方６重量％を越えて含有してもそれ以
上の効果が少ない。したがって、Ｎｉの含有量は１〜６
重量％に定めた。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は３
〜５重量％である。
作用があるが、その含有量が１重量％未満ではその効果
が十分でなく、一方６重量％を越えて含有してもそれ以
上の効果が少ない。したがって、Ｎｉの含有量は１〜６
重量％に定めた。Ｎｉの含有量の一層好ましい範囲は３
〜５重量％である。
【００１５】（ｃ）Ｃ Ｃは、疲労強度を向上させまた硬さを向上させる作用が
あるが、その含有量が０．１重量％未満では疲労強度向
上効果が十分でなく、一方、１．０重量％を越えて含有
する靱性を低下させるので好ましくない。したがって、
Ｃの含有量は０．１〜１．０重量％に定めた。Ｃの含有
量の一層好ましい範囲は０．３〜０．８重量％である。
あるが、その含有量が０．１重量％未満では疲労強度向
上効果が十分でなく、一方、１．０重量％を越えて含有
する靱性を低下させるので好ましくない。したがって、
Ｃの含有量は０．１〜１．０重量％に定めた。Ｃの含有
量の一層好ましい範囲は０．３〜０．８重量％である。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施例１ 原料粉末として、平均粒径：５５μｍのＦｅ粉末、平均
粒径：５μｍのＮｉ粉末、平均粒径：１０μｍのＣｒ3
Ｃ2 粉末および平均粒径：１７μｍのＣ粉末を用意し、
これら原料粉末を表１〜表２に示される配合組成となる
ように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステア
リン酸亜鉛粉末またはエチレンビスステアラミド粉末を
外掛けで０．８重量％に当たる量だけ添加し、ダブルコ
ーンミキサーで混合し、プレス成形して全長：１４０ｍ
ｍ、厚さ：２０ｍｍ、大端部内径：４０ｍｍ、小端部内
径：１６ｍｍの寸法を有するコンロッド形状圧粉体を作
製した。なお、ステアリン酸亜鉛粉末を潤滑剤として用
いる場合は常温で、エチレンビスステアラミド粉末を潤
滑剤として用いる場合は、混合する粉末および金型の温
度を１３５℃としてプレス成形した。
粒径：５μｍのＮｉ粉末、平均粒径：１０μｍのＣｒ3
Ｃ2 粉末および平均粒径：１７μｍのＣ粉末を用意し、
これら原料粉末を表１〜表２に示される配合組成となる
ように配合し、さらに金型成形時の潤滑剤であるステア
リン酸亜鉛粉末またはエチレンビスステアラミド粉末を
外掛けで０．８重量％に当たる量だけ添加し、ダブルコ
ーンミキサーで混合し、プレス成形して全長：１４０ｍ
ｍ、厚さ：２０ｍｍ、大端部内径：４０ｍｍ、小端部内
径：１６ｍｍの寸法を有するコンロッド形状圧粉体を作
製した。なお、ステアリン酸亜鉛粉末を潤滑剤として用
いる場合は常温で、エチレンビスステアラミド粉末を潤
滑剤として用いる場合は、混合する粉末および金型の温
度を１３５℃としてプレス成形した。
【００１７】得られたコンロッド形状圧粉体をＮ2 −５
％Ｈ2 の混合雰囲気中、温度：１１５０℃、２０分保持
の条件で焼結したのち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で
冷却し、表１〜表２に示される成分組成を有する本発明
鉄基焼結合金製コンロッド（以下、本発明コンロッドと
いう）１〜７および比較鉄基焼結合金製コンロッド（以
下、比較コンロッドという）１〜６を作製した。さら
に、Ｎｉ：２．２重量％、Ｃｕ：２．４重量％、Ｍｏ：
１．９重量％、Ｃ：０．５５重量％を含有し、残部がＦ
ｅからなる成分組成および密度：７．３６ｇ／ｃｃを有
する従来鉄基焼結合金製コンロッド（以下、従来コンロ
ッドという）１を用意し、これらのコンロッドの密度を
測定し、その結果を表３に示した。
％Ｈ2 の混合雰囲気中、温度：１１５０℃、２０分保持
の条件で焼結したのち、０．５℃／ｓｅｃの冷却速度で
冷却し、表１〜表２に示される成分組成を有する本発明
鉄基焼結合金製コンロッド（以下、本発明コンロッドと
いう）１〜７および比較鉄基焼結合金製コンロッド（以
下、比較コンロッドという）１〜６を作製した。さら
に、Ｎｉ：２．２重量％、Ｃｕ：２．４重量％、Ｍｏ：
１．９重量％、Ｃ：０．５５重量％を含有し、残部がＦ
ｅからなる成分組成および密度：７．３６ｇ／ｃｃを有
する従来鉄基焼結合金製コンロッド（以下、従来コンロ
ッドという）１を用意し、これらのコンロッドの密度を
測定し、その結果を表３に示した。
【００１８】本発明コンロッド１〜７、比較コンロッド
１〜６および従来コンロッド１の組織を金属顕微鏡によ
り観察したところ、マルテンサイト、オーステナイトお
よびパーライトの混合組織からなる素地中にフェライト
相が島状に分散している組織を有することが分かった。
さらにこれら本発明コンロッド１〜７、比較コンロッド
１〜６および従来コンロッド１のそれぞれの大端部と小
端部に鋼製軸を圧入し、軸に２０回／秒、平均応力−３
００ｋｇｆをかけながら応力振幅を負荷することにより
コンロッドの単軸疲労試験を行い、１０7 回の繰り返し
でも破損しない最大応力振幅を測定してその結果を表３
に示し、またＪＩＳ Ｚ２２４２ＮＩ準じてコンロッド
からノッチなしのシャルピー衝撃試験片を切り出し、シ
ャルピー衝撃値を測定し、その結果を表３に示した。
１〜６および従来コンロッド１の組織を金属顕微鏡によ
り観察したところ、マルテンサイト、オーステナイトお
よびパーライトの混合組織からなる素地中にフェライト
相が島状に分散している組織を有することが分かった。
さらにこれら本発明コンロッド１〜７、比較コンロッド
１〜６および従来コンロッド１のそれぞれの大端部と小
端部に鋼製軸を圧入し、軸に２０回／秒、平均応力−３
００ｋｇｆをかけながら応力振幅を負荷することにより
コンロッドの単軸疲労試験を行い、１０7 回の繰り返し
でも破損しない最大応力振幅を測定してその結果を表３
に示し、またＪＩＳ Ｚ２２４２ＮＩ準じてコンロッド
からノッチなしのシャルピー衝撃試験片を切り出し、シ
ャルピー衝撃値を測定し、その結果を表３に示した。
【００１９】さらに、この発明の疲労強度および靱性に
優れたコンロッドの組織を一層理解するために、表１に
示される本発明コンロッド３を切断し、研磨し、金属顕
微鏡による組織写真を取り、その組織写真を図１に示し
た。図２は本発明コンロッド３の金属組織の写生図であ
る。図１および図２において黒く見える部分は空孔３で
あり、１は素地、２はフェライト相である。図１の組織
写真および図２金属組織の写生図から明らかなように、
本発明コンロッド３はマルテンサイト、オーステナイト
およびパーライトの混合組織からなる素地１の中にフェ
ライト相２が島状に分散していることが分かる。
優れたコンロッドの組織を一層理解するために、表１に
示される本発明コンロッド３を切断し、研磨し、金属顕
微鏡による組織写真を取り、その組織写真を図１に示し
た。図２は本発明コンロッド３の金属組織の写生図であ
る。図１および図２において黒く見える部分は空孔３で
あり、１は素地、２はフェライト相である。図１の組織
写真および図２金属組織の写生図から明らかなように、
本発明コンロッド３はマルテンサイト、オーステナイト
およびパーライトの混合組織からなる素地１の中にフェ
ライト相２が島状に分散していることが分かる。
【００２０】さらに、前記本発明コンロッド３の組織写
真の部分の成分含有量をＥＰＭＡにより測定した結果、
素地はＮｉ、ＣｒおよびＣはＦｅ粉末に拡散してＦｅを
主成分とするＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相となり、この
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相はマルテンサイト、オース
テナイトおよびパーライトの混合組織となって合金の素
地を形成し、この素地の中にＮｉ、ＣｒおよびＣがほと
んど含まれないフェライト相２が島状に分散しているこ
とを確認した。
真の部分の成分含有量をＥＰＭＡにより測定した結果、
素地はＮｉ、ＣｒおよびＣはＦｅ粉末に拡散してＦｅを
主成分とするＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相となり、この
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃ合金相はマルテンサイト、オース
テナイトおよびパーライトの混合組織となって合金の素
地を形成し、この素地の中にＮｉ、ＣｒおよびＣがほと
んど含まれないフェライト相２が島状に分散しているこ
とを確認した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】 表１〜表３に示される結果から、本発明コンロッド１〜
７と従来コンロッド１を比較すると、本発明コンロッド
１〜７は従来コンロッド１と比べて、最大応力振幅が向
上していることから疲労強度が改善しており、さらにシ
ャルピー衝撃値が高いことが分かる。しかし、この発明
の範囲から外れている成分組成を有する比較コンロッド
１〜６は、疲労強度およびシャルピー衝撃値のうちの少
なくともいずれかが劣ることが分かる。
７と従来コンロッド１を比較すると、本発明コンロッド
１〜７は従来コンロッド１と比べて、最大応力振幅が向
上していることから疲労強度が改善しており、さらにシ
ャルピー衝撃値が高いことが分かる。しかし、この発明
の範囲から外れている成分組成を有する比較コンロッド
１〜６は、疲労強度およびシャルピー衝撃値のうちの少
なくともいずれかが劣ることが分かる。
【００２４】実施例２ 表１〜表２に示される成分組成および表３に示される密
度を有する本発明コンロッド１〜７、比較コンロッド１
〜６および従来コンロッド１の表面にショットピーニン
グを施して表面層の気孔を閉寒することにより本発明コ
ンロッド８〜１４、比較コンロッド７〜１２および従来
コンロッド２を作製した。これら本発明コンロッド８〜
１４、比較コンロッド７〜１２および従来コンロッド２
の表面から６０μｍの深さの表層部の密度を測定してそ
の測定結果を表４に示し、さらに実施例１と同じ条件の
単軸疲労試験を行い、１０7 回の繰り返しでも破損しな
い最大応力振幅を測定し、その結果を表４に示した。な
お、ショットピーニングを施してもシャルピー衝撃値は
変わらないのでシャルピー衝撃値の測定値の記載は省略
した。
度を有する本発明コンロッド１〜７、比較コンロッド１
〜６および従来コンロッド１の表面にショットピーニン
グを施して表面層の気孔を閉寒することにより本発明コ
ンロッド８〜１４、比較コンロッド７〜１２および従来
コンロッド２を作製した。これら本発明コンロッド８〜
１４、比較コンロッド７〜１２および従来コンロッド２
の表面から６０μｍの深さの表層部の密度を測定してそ
の測定結果を表４に示し、さらに実施例１と同じ条件の
単軸疲労試験を行い、１０7 回の繰り返しでも破損しな
い最大応力振幅を測定し、その結果を表４に示した。な
お、ショットピーニングを施してもシャルピー衝撃値は
変わらないのでシャルピー衝撃値の測定値の記載は省略
した。
【００２５】
【表４】
【００２６】表４に示される結果から、ショットピーニ
ングを施すことにより最大応力振幅が２０％程度向上し
ていることから疲労強度が２０％程度向上していること
が分かる。
ングを施すことにより最大応力振幅が２０％程度向上し
ていることから疲労強度が２０％程度向上していること
が分かる。
【００２７】
【発明の効果】上述のように、この発明のコンロッド
は、疲労強度およびシャルピー衝撃値が高い値を示すの
で疲労強度および靱性に優れ、自動車産業の発展に大い
に貢献し得るものである。
は、疲労強度およびシャルピー衝撃値が高い値を示すの
で疲労強度および靱性に優れ、自動車産業の発展に大い
に貢献し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の疲労強度および靱性に優れたコンロ
ッドの金属顕微鏡による組織写真である。
ッドの金属顕微鏡による組織写真である。
【図２】この発明の疲労強度および靱性に優れたコンロ
ッドの組織の写生図である。
ッドの組織の写生図である。
１ 素地 ２ フェライト相 ３ 空孔
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０４ Ｃ２２Ｃ 38/40 38/40 Ｂ２２Ｆ 5/00 Ｚ
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｃｒ：０．２〜５重量％、Ｎｉ：１〜６
重量％、Ｃ：０．１〜１．０重量％を含有し、残りがＦ
ｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、かつ素地中
にフェライト相が島状に分散している組織を有する鉄基
焼結合金で構成されたことを特徴とする疲労強度および
靱性に優れたコンロッド。 - 【請求項２】 前記素地は、マルテンサイト、オーステ
ナイトおよびパーライトの混合組織からなることを特徴
とする請求項１記載の疲労強度および靱性に優れたコン
ロッド。 - 【請求項３】 前記コンロッドは、密度が６．８〜７．
４ｇ／ｃｃの範囲内にあることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッド。 - 【請求項４】 前記コンロッドは、表面から３０〜２０
０μｍの深さの表層部の密度が７．６〜７．９ｇ／ｃｃ
の範囲内にあり、表層部より内部の密度が６．８〜７．
４ｇ／ｃｃの範囲内にあることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッド。 - 【請求項５】 Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末およびＣｒ3 Ｃ2 粉
末を混合し、得られた混合粉末をコンロッド形状圧粉体
に成形し、このコンロッド形状圧粉体を１０００〜１２
００℃で焼結することを特徴とする請求項１、２または
３記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッドの製造
方法。 - 【請求項６】 Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末お
よびＣ粉末を混合し、得られた混合粉末をコンロッド形
状圧粉体に成形し、このコンロッド形状圧粉体を１００
０〜１２００℃で焼結することを特徴とする請求項１、
２または３記載の疲労強度および靱性に優れたコンロッ
ドの製造方法。 - 【請求項７】 請求項５または６記載の製造方法で得ら
れたコンロッドの表面にショットピーニングを施すこと
を特徴とする請求項４記載の疲労強度および靱性に優れ
たコンロッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12674798A JP3303030B2 (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12674798A JP3303030B2 (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11303847A true JPH11303847A (ja) | 1999-11-02 |
| JP3303030B2 JP3303030B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=14942917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12674798A Expired - Fee Related JP3303030B2 (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | 疲労強度および靱性に優れたコンロッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3303030B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002075171A1 (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Sundram Fasteners Limited | Conrod and a method of producing the same |
| EP1347067A1 (en) * | 2002-03-12 | 2003-09-24 | Kabushiki Kaisha Riken | Iron-based sintered alloy for use as valve seat and its production method |
| JP2007023318A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Honda Motor Co Ltd | 破断分割後の自己整合性に優れた高強度部材、および該高強度部材を得るための混合粉 |
| JP2008231538A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | 鉄系焼結体及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-04-21 JP JP12674798A patent/JP3303030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002075171A1 (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Sundram Fasteners Limited | Conrod and a method of producing the same |
| EP1347067A1 (en) * | 2002-03-12 | 2003-09-24 | Kabushiki Kaisha Riken | Iron-based sintered alloy for use as valve seat and its production method |
| US6802883B2 (en) | 2002-03-12 | 2004-10-12 | Kabushiki Kaisha Riken | Iron-based sintered alloy for use as valve seat and its production method |
| JP2007023318A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Honda Motor Co Ltd | 破断分割後の自己整合性に優れた高強度部材、および該高強度部材を得るための混合粉 |
| JP4515345B2 (ja) * | 2005-07-13 | 2010-07-28 | 本田技研工業株式会社 | 破断分割後の自己整合性に優れた高強度部材用混合粉、破断分割後の自己整合性に優れた高強度部材、および高強度部材の製造方法 |
| JP2008231538A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | 鉄系焼結体及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3303030B2 (ja) | 2002-07-15 |
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