JPS5916951A

JPS5916951A - 耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結材料

Info

Publication number: JPS5916951A
Application number: JP12626382A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Iijima; 正幸飯島; Hidetoshi Akutsu; 阿久津　英俊; Kazuyuki Hoshino; 和之星野
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1984-01-28
Also published as: JPH0115578B2

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、すぐれた耐摩耗性を有し、特に苛酷な摩耗
条件である土砂摩耗や混抄摩耗にさらされる建設機械や
鉱山機械の構造部材の製造に用いるのに適したＦｅ基焼
結拐材料関するものである。

従来、この種の構造部拐の製造には、クロム鋳鉄やＱｒ
−ＭＯ鋳鉄、さらＫＣｒ　−ＭＯ−Ｖ鋳鉄などの白銑系
鋳鉄が使用されているが、これらの白銑系鋳鉄は、いず
れも硬くて脆い炭化物が針状、板状。

あるいは網目状に析出した組織をもつものであるため、
高硬度をもつものの強度および靭性が著しく劣り、この
結果実用に際しては比較的短かい使用寿命しか示さず、
また鋳造性もきわめて悪く、巣の発生の著しいものであ
るため、安定的量産性に欠けるという問題点があるもの
である。

一方、これら構造部拐の製造に際して、摩耗部分に耐摩
耗性のすぐれた炭化タングステン基超硬合金や炭化チタ
ン基サーメットなどのチップをろう付けする試みもなさ
れているが、これらの材料は高価であるばかりでなく、
耐衝撃性などに問題があり、さらにろう伺は強度にも問
題があって十分満足する信頼性が得られていないのが現
状である。

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、すぐれ
た耐摩耗性を有し、特に土砂摩耗や混抄摩耗などの苛酷
な摩耗条件にさらされる構造部材の製造に適した材料を
安定的量産性の可能な粉末冶金法を用いて、コスト安く
得べく研究を行なった結果、焼結材料を、重量係で、Ｃ
！ｒ：４〜２５係。

０：１．５〜５％を含有し、さらに必要に応じてＭｏ、
　Ｗ　、　Ｎｂｌ　Ｔｉ、　Ｖ　ｌ　およびＺｒのうち
の１種または２種以上：０．１〜２０％と、Ｎｉ、　Ｃ
ｏ、　Ｏｕ、およびＭｎのうちの１種または２種以上：
　Ｏ，１〜１０％のいずれか、または両方を含有し、残
りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有すると共に、
主としてマルテンサイトからなる素地にビッカース硬さ
で１２００以上を有する炭化物が面積比で１５係以上分
散した組織を有し、かつ前記炭化物のうち、炭化物全体
に対する面積比で１０係以上が平均粒径：５μｍ以上を
有する炭化物で占められ、さらに９ｚ係以上の密度比を
有するもので構成すると、前記Ｆｅ基焼結材料において
は、上記炭化物によってすぐれた耐摩耗性が確保され、
また上記マルテンサイト素地および密度比によって高強
度および高靭性が確保されるようになシ、したがって、
とのＦｅ基焼結材料を上記のような苛酷な摩耗環境下で
使用した場合、著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮
するようになるという知見を得たのであり− る。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、成分組成、炭化物の面積比、および密度比を上記の
通シに限定した理由を以下に説明する。

Ａ、成分組成（ａ）　　ＯＣ成分には、素地に固溶して、これを強化すると共に、
Ｏｒ、さらに必要に応じて含有されたＭｏ。

Ｗ、　Ｎｂ、　Ｔｉ、　Ｖ、およびＺｒと結合してビッ
カース硬さで１２００以上を有する硬い炭化物を形成し
て材料の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有
量が１．５％未満では、素地中に分散析出する炭化物の
量が少なすぎて、全体面積比で１５ｅＩ）未満となると
共に、５μｍ以上の平均粒径をもった炭化物の量も炭化
物全体に対する面積比で１０男未満となつ−ｒ　Ｌまい
、土砂などによる摩耗が著しく、所望のすぐれた耐摩耗
性を確保することができず、さらに素地を構成するマル
テンサイトの割合も全体面積比で７０％未満となってし
まって所望の強度および耐摩耗性を確保することができ
ず、一方５気を越えて含有させると、桐材が極端に脆化
するようになって所望−の強度および靭性を確保するの
が困難になることがら、その含有量を］５〜５％と定め
た。

（＋））Ｏｒｃｒ酸成分は、素地に固溶して、これを強化すると共に
、上記のようにＣと結合して高硬度を有するＯｒ炭化物
全形成し、かつＭｏ、　Ｗ　、　Ｎｂ、　Ｔｉ、　Ｖ　
。

およびＺｒを含有する場合には、これと複炭化物を形成
し、もって材料の耐摩耗性を向上させる作用があるが、
その含有量が４係未満では、Ｃ成分の場合と同様に所定
の炭化物を所定の量、分散析出させることができず、一
方２５％を越えて含有させると、Ｃ成分の場合と同様に
口材が脆化するよう［なることから、その含有量′ｆｆ
：４〜２５チと定めた。

（ｃ）　　Ｍｏ、　Ｖｌｆ　、　Ｎｂ、　Ｔｉ、　Ｖ　
、およびＺｒこれらの成分には、素地に固溶して、これ
を強化するほか、Ｃと結合してきわめて硬い炭化物およ
び複炭化物を形成し、もって桐材の耐摩耗性を一段と向
上させる作用があるので、必要に応じて含有させるが、
その含有量が０１％未満では所望の耐摩耗性向上効果が
得られず、一方２０係を越えて含有させると桐材に脆化
傾向が現われるようになることから、その含有量を０１
〜２０％と定めた。

（ｄ）　　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｏｕ、およびＭｎこれらの
成分には、素地に固溶して、これを一段と強化し、かつ
材料の靭性を著しく向上させる作用があるので、特に強
度および靭性が要求される場合に必要に応じて含有させ
るが、その含有量が０１係未満では前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方１０係を越えて含有させてもよ
り一層の向上効果は現われないことから、経済性をも考
慮して、その含有量全０．１〜１０係と定めた。

Ｂ、密度比密度比が９２係未満では、空孔寝過に原因する剥離摩耗
が生ずるようになるばかりでなぐ、所望の高強度を確保
することが困難となることから、密度比の下限値を９２
％と定めた。

つぎに、この発明のＦｅ基焼結拐桐材実施例により具体
的に説Ｆ−ｊＡする。

実施例原料粉末として、粒度−１００ｍｅｓｈのＦｅ粉末、い
ずれも粒度−１００ｍｅｓｈ　ｆ有し、かつＣｒ含有量
がそれぞれ５係、１３％、２５％、３５％、および６５
係の５種のＦｅ−Ｃｒ合金粉末、同一１００　ｍｅｓｈ
のカーボン粉末、いずれも平均粒径：３μｍを有するＭ
ｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｗ粉末、およびｃｏ粉末、いずれも
粒度−１５０ｍｅｓｈのＴｉｃ粉末、ＶＣ粉末、ＮｂＣ
粉末、およびＷ　Ｃ粉末、同一１００　ｍｅｓｈノｃｕ
粉末、同一１００　ｍｅｓｈのＦｅ−Ｃｒ　−Ｍｏ　−
Ｎｂ合金（Ｃｒ：１３％、Ｍｏ：１％、Ｎｂニア％含含
有粉粉末同一１００ｍｅｓｈのＦｅ−Ｚｒ合金（Ｚｒ：
６０９６含有）粉末、同１００　ｍｅｓｂのＦｅ−Ｍｎ
合金（ＭｎｎニアＳ金含有粉末。

および同一１．　ＯＯｍｅｓｈのＦｅ　−Ｃｒ−Ｍｎ−
Ｍｏ−Ｎｉ合金（Ｃｒ：１０％、Ｍｎ：　１％、Ｍｏ：
１％、Ｎｉ：３％含有）粉末を用意し、これら原料粉末
をそれぞれ第１表に示される配合組成に配合し、湿式ボ
ールミルにて混合し、乾燥した後、４〜６ｔｏｎ／ｆｆ
ｌの圧力にて圧粉体に成形し、ついでこの圧粉体を真空
中、１１５０〜１３５０℃の温度範囲内の所定温度で焼
結し、引続いて焼結後８５０〜１０５０℃の温度範囲内
の所定温度から油焼入れし、最終的に１５０〜２５０℃
の温度範囲内の所定温度で焼戻し処理を行なうことによ
って、実質的に配合組成と同一の成分組成をもった本発
明焼結合金］〜３４をそれぞれ製造した。

つぎに、この結果得られた本発明焼結合金１〜３４につ
いて、密度比、炭化物面積比、平均粒径：５μｍ以上を
有する炭化物の炭化物全体に占める面積比およびビッカ
ース硬さを測定すると共に、共づり形式で１粒度−３Ｑ
　ｍｅｓｈの土砂を２５容量係含有する泥水中、荷重：
４Ｋｇ／ｃｒｄ、回転速度：１８０　ｒ、ｐ、ｍ、、試
験時間：２５時間の条件で摩耗試験を行ない、その摩耗
深さを測定した。これらの測定結果を第今表に示した。

！、た、第２表には比較の目的で従来Ｏｒ鋳鉄（Ｃ：３
．４％、Ｓｉ：２．１％　、　Ｍｎ　：　０．７％、Ｃ
ｒ：０．９ｃＩ）含有）の同一条件による摩耗試験結果
も示した。

第２表に示される結果から、本発明焼結合金１〜３４は
、いずれも従来Ｃｒ鋳鉄に比して著しくすぐれた耐摩耗
性と有し、〃・つ高強度、高硬度、および高靭性をもつ
ことが明らかである。

上述のように、この発明の焼結桐材は、すぐれた耐摩耗
性を有し、かつ高強度および高靭性を有するので、これ
らの特性が要求される分野での使用は勿論のこと、特に
土砂摩耗や混抄摩耗などの苛酷な摩耗環境にさらされる
建設機械や鉱山機械の構造部拐として使用した場合にも
著しく長期に面ってすぐれた性能を発揮するのである。

出願人　三菱金属株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　Ｃｒ：　４〜２５％、　Ｏ：　１．５〜５％
’ｉ含有し、残９がＦｅと不可避不純物からなる組成（
以上重量％）を有すると共に、主としてマルテンサイト
からなる素地にビッカース硬さで１２００以上を有する
炭化物が面積比で１５係以上分散した組織を有し、かつ
前記炭化物のうち、炭化物全体に対する面積比で１０％
以上が平均粒径：５μｍ以上を有する炭化物で占められ
、さらに９２％以上の密度比を有することを特徴とする
耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結材料。
（２）　　Ｏｒ　：　４〜．２５％、　ｃ　：　１．５
〜５％に含有し、さらにＭｏ、　　Ｗ、　Ｎｂ、　Ｔｉ
、　　Ｖ、およびＺｒのうちの１種または２種以上：０
．１〜２０係を含有し、残りがＦｅと不可避不純物から
なる組成（以上重量幅〕を有すると共に、主としてマル
テンサイトからなる素地にビッカース硬さで１２００以
上を有する炭化物が面積比で１５％以上分散した組織を
有し、かつ前記炭化物のうち、炭化物全体に対する面積
比で１０係以上が平均粒径：５μｍ以上を有する炭化物
で占められ、さらに９２％以上の密度比を有することを
特徴とする耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結材料。
（３）　　Ｏｒ：　４〜２５　％、　Ｏ：　１．５〜５
　％ｆ金含有、さらにＮｉ、　Ｃ！ｏ、　Ｃ！ｕ、およ
びＭｎのうちの１種または２種以上：０１〜１０％を含
有し、残シがＦｅと不可避不純物からなる組成Ｃ以上重
量幅）を有すると共に、主としてマルテンサイトからな
る素地にビッカース硬さで１２００以上を有する炭化物
が面積比で１５％以上分散した組織を有し、かつ前記炭
化物のうち、炭化物全体に対する面積比で１０係以上が
平均粒径：５μｍ以上を有する炭化物で占められ、さら
に９２チ以上の密度比を有することを特徴とする耐摩耗
性にすぐれたＦｅ基焼結１ｉ’　ｌ’）。
（４）　　Ｃｒ：　４〜２５％、　Ｏ：　１．５〜５９
１に含有し。さらにＭｏ、　Ｗ　、　Ｎｂ、　Ｔｉ、　Ｖ　、および
Ｚｒのうちの１種捷たは２種以上：０．１〜２０％と、
Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｏｕ　。およびＭｎのうちの１種または２種以上二０．１〜１０
％とを含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成
（以上重量係）を有すると共に、主としてマルテンサイ
トからなる素地にピンカース硬さで１２００以上を有す
る炭化物が面積比で１５％以上分散した組織を有し、か
つ前記炭化物のうち、炭化物全体に対する面積比で１０
％以上が平均粒径：　５７ｚ　ｍ以上を有する炭化物で
占められ、さらに９ｚチ以上の密度比を有することを特
徴とする耐摩耗性にすぐれたＦｅ基焼結材料。