JPS60255958A - Wear resistant sintered alloy - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve the wear and corrosion resistances by mixing powders of stainless steel, an Fe-P alloy and graphite and sintering the mixture contg. prescribed percentages of Cr, Ni, P and C. CONSTITUTION:Austenitic stainless steel powder is mixed with Fe-P alloy powder and graphite powder so as to prepare a powdery mixture having a composition consisting of, by weight, 15-25% Cr, 6-10% Ni, 0.2-2% P, 2-5% C and the balance Fe. The powdery mixture is compacted and sintered. The resulting wear resistant sintered alloy has superior wear and corrosion resistances.

Description

【発明の詳細な説明】 （ｉｔ業上の利用分野） この発明は、耐摩耗性と耐食性に優れた鉄系耐摩耗性焼
結合金に関し、このような耐摩耗性と耐食性とが要求さ
れる用途、特にディーゼルエンジン用のロッカーアーム
チップ部材として好適な鉄系耐摩耗性焼結合金に関する
ものである。[Detailed description of the invention] (Field of use in the IT industry) This invention relates to a ferrous wear-resistant sintered alloy that has excellent wear resistance and corrosion resistance, and relates to an iron-based wear-resistant sintered alloy that has excellent wear resistance and corrosion resistance. The present invention relates to a ferrous wear-resistant sintered alloy suitable for use, particularly as a rocker arm tip member for diesel engines.

（従来技術） エンジンの動弁機構部品であるロッカーアームは、とく
にカムとの当り面部において耐摩耗性に優れていること
が要求されるため、ロッカーアーム本体に耐摩耗性の優
れたロッカーアームチップを設けることも行われている
。従来、このようなロッカーアームチップ用の素材とし
ては、チル鋳物または焼結合金が用いられており、焼結
合金としては特願昭５９−７２６５号に示されたものが
ある。この焼結合金は、Ｆｅ−５〜２０重量％Ｃｒ−０
，５〜２．０重量％Ｃ合金粉末と。(Prior art) The rocker arm, which is a component of the engine valve mechanism, is required to have excellent wear resistance, especially at the contact surface with the cam. It is also being established. Conventionally, chilled castings or sintered alloys have been used as materials for such rocker arm tips, and examples of sintered alloys include those shown in Japanese Patent Application No. 7265/1983. This sintered alloy contains Fe-5 to 20% by weight Cr-0
, 5 to 2.0% by weight C alloy powder.

Ｆｅ−Ｐ合金粉末と、黒鉛粉末とを全粉末の組成がＦｅ
−５〜２０重量％Ｃｒ−０、１〜１　、０重量％Ｐ−Ｑ
　、５〜３重量％Ｃとなるように配合した混合粉末を圧
粉成形して焼結したものである。Fe-P alloy powder and graphite powder have a total powder composition of Fe-P alloy powder and graphite powder.
-5 to 20% by weight Cr-0, 1 to 1, 0% by weight P-Q
, 5 to 3% by weight of C was compacted and sintered.

しかしながら、このような従来のロッカーアームチップ
用の素材は通常のガソリンエンジンでは問題が無いが特
に腐食性のあるディーゼルエンジン内においては摩耗が
大きくなり、オイルの劣化が著しくなるという問題点が
あった。However, although there is no problem with conventional materials for rocker arm tips in normal gasoline engines, there is a problem in particularly corrosive diesel engines, where wear increases and oil deterioration becomes significant. .

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、耐摩耗性に優れていると共に、特に耐食性に
も優れており、例えば、腐食性カ大きいディーゼルエン
ジンのロッカーアームチップの素材としても好適な鉄系
の耐摩耗性焼結合金を提供することを目的としている。(Purpose of the Invention) This invention was made by focusing on such conventional problems, and has excellent wear resistance and especially corrosion resistance. The purpose of the present invention is to provide a wear-resistant iron-based sintered alloy suitable as a material for rocker arm tips.

（発明の構成） この発明による耐摩耗性焼結合金は、オーステナイト系
ステンレス鋼粉末と、Ｆｅ−Ｐ系合金粉末と、黒鉛粉末
とを全粉末の組成がＦｅ−１５〜２５ｉ量％Ｃｒ−６〜
１０重量％Ｎｉ−０，２〜２．０重量％Ｐ−２〜５重量
％Ｃとなるように配合した混合粉末を圧粉成形して焼結
したことを特徴としている。(Structure of the Invention) The wear-resistant sintered alloy according to the present invention comprises austenitic stainless steel powder, Fe-P alloy powder, and graphite powder, and the total powder composition is Fe-15 to 25i% Cr-6. ~
It is characterized in that a mixed powder containing 10% by weight of Ni, 0.2 to 2.0% by weight, P, and 2 to 5% by weight of C was compacted and sintered.

この発明による耐摩耗性焼結合金の原料として用いられ
るオーステナイト系ステンレス鋼粉末は、オーステナイ
ト組織を呈するものであって、例えばＪＩＳ規格でいえ
ばＳＵＳ　２００番台。The austenitic stainless steel powder used as a raw material for the wear-resistant sintered alloy according to the present invention exhibits an austenitic structure, and is, for example, SUS 200 according to JIS standards.

３００番台のものが使用され、特性改善のために適宜の
合金元素を添加したものもこの発明に含まれる。300 series, and those to which appropriate alloying elements are added to improve properties are also included in the present invention.

そして、このようなオーステナイト系ステンレス鋼粉末
と、Ｆｅ−Ｐ系合金粉末と、黒鉛粉末とを全粉末の組成
がＦｅ−１５〜２５重量％Ｃｒ−６〜ｌＯ重量％Ｎｉ−
０．２〜２．０重量％Ｐ−２〜５重量％Ｃとなるように
配合する。Then, such austenitic stainless steel powder, Fe-P alloy powder, and graphite powder are combined so that the total powder composition is Fe-15 to 25% by weight Cr-6 to 10% by weight Ni-
It is blended so that it becomes 0.2 to 2.0 weight % P and 2 to 5 weight % C.

ここで、このような配合となるようにした理由について
以下に説明する。Here, the reason for such a combination will be explained below.

Ｃｒ： Ｃｒは焼結時に黒鉛と結合した（Ｆｅ、Ｃｒ）７Ｃ３炭
化物を析出させて耐摩耗性を向上させる。また、Ｎｉと
ともに、マトリックスの耐食性を向上させる。しかし、
１５重量％未満では耐食性が低下し、２５重量％を超え
ると圧粉成形性が著しく悪化するので、１５〜２５重量
％の範囲とした。Cr: Cr improves wear resistance by precipitating (Fe, Cr)7C3 carbide combined with graphite during sintering. Also, together with Ni, it improves the corrosion resistance of the matrix. but,
If it is less than 15% by weight, the corrosion resistance will decrease, and if it exceeds 25% by weight, the compactability will be significantly deteriorated, so the content is set in the range of 15 to 25% by weight.

Ｎｉ： ＮｉはＣｒとともにマトリックスの耐食性を著しく向上
させる。しかし、６重量％未堝では耐食性が低下し、１
０重量％を超えて含有しても効果の向上が見られないの
で、６〜ｌＯ重量％の範囲とした。Ni: Together with Cr, Ni significantly improves the corrosion resistance of the matrix. However, with 6% by weight unboiled, the corrosion resistance decreased and 1
Since no improvement in the effect was observed even if the content exceeded 0% by weight, the content was set in the range of 6 to 10% by weight.

Ｐ： Ｐは焼結時に液相を形成させることによりＣの拡散を促
進させ、焼結を著しく進行させる。しかし、０．２ｉ量
％未満では所要の効果が得られず、２．０重量％を超え
ると焼結時の液相量が過剰になり、焼結後の形状変化が
大きくなるので、０．２〜２．０重量％の範囲とした。P: P promotes the diffusion of C by forming a liquid phase during sintering, thereby significantly advancing sintering. However, if it is less than 0.2% by weight, the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 2.0% by weight, the amount of liquid phase during sintering becomes excessive and the shape change after sintering becomes large. It was made into the range of 2-2.0 weight%.

Ｃ。C.

Ｃは焼結時にＣｒと結合して（Ｆｅ、Ｃｒ）７Ｃ３炭化
物を析出させて耐摩耗性を向上させる。しかし、２重量
％未満では硬さが低く耐摩耗性が劣り、５重量％を超え
ると強度が著しく低下するので２〜５重量％の範囲とし
た。C combines with Cr during sintering to precipitate (Fe, Cr)7C3 carbide, thereby improving wear resistance. However, if it is less than 2% by weight, the hardness will be low and the wear resistance will be poor, and if it exceeds 5% by weight, the strength will be significantly reduced, so the content was set in the range of 2 to 5% by weight.

そのほか、使用するオーステナイト系ステンレス鋼中に
、Ｃｒ、Ｎｉ以外の例えばＭｏ、Ｃｕ等の元素が添加さ
れている場合には、上記添加元素が混合粉末中に含まれ
ることはいうまでもない。In addition, if an element other than Cr or Ni, such as Mo or Cu, is added to the austenitic stainless steel used, it goes without saying that the above-mentioned additional element is included in the mixed powder.

次いで、このような配合比にした混合粉末を所定の形状
に圧粉成形し、その後成形体を非酸化性雰囲気中で焼結
する。Next, the mixed powder having such a blending ratio is compacted into a predetermined shape, and then the compact is sintered in a non-oxidizing atmosphere.

（実施例） 第１表に示す試料番号ＮＯ，１〜６の組成のオーステナ
イト系ステンレス鋼粉末に、Ｆｅ−２７重量％Ｐ合金粉
末と、黒鉛粉末とを配合し、これに潤滑剤としてステア
リン酸亜鉛粉末を０．７５重量％添加した後、Ｖ型ブレ
ンダーで２０分間混合した。(Example) Fe-27% by weight P alloy powder and graphite powder were blended with austenitic stainless steel powder having the composition of sample numbers No. 1 to 6 shown in Table 1, and stearic acid was added to this as a lubricant. After adding 0.75% by weight of zinc powder, it was mixed for 20 minutes using a V-type blender.

次に、この混合粉末を成形圧力フｔｏｎｆ／ｃｍ２で第
１図に示すロッカーアームチップ１の形状に圧粉成形し
、得られた成形体を窒素中６００℃で１時間加熱脱ろう
した後、非酸化性雰囲気中で第１表に示す各温度で、１
時間加熱焼結して、ロッカーアームチップ１を製作した
。続いて、ロッカーアームチップ１を第２図に示すよう
にロッカーアームボディ２にろう付により固着してロツ
（比較例） 第１表の試料番号陽、７〜９において、陥、７は添加黒
鉛が１重量％と低く、陽、８は添加Ｐ量が０．１重量％
と低いものであり、陥、９はＮｉを含有しない従来の焼
結合金であって、前記実施例の場合と同様に圧粉成形後
焼結してロッカーアームチップ１を製作した。また陽、
１０は低合金チル鋳物材であって、同様にロッカーアー
ムチップ１を製作した。次いで、各ロッカーアームチッ
プ１を用いて実施例と同様にしてロッカ゛−アーム３を
製作した。Next, this mixed powder was compacted into the shape of the rocker arm chip 1 shown in FIG. 1 at a compacting pressure of tonf/cm2, and the obtained compact was dewaxed by heating at 600°C in nitrogen for 1 hour. 1 at each temperature shown in Table 1 in a non-oxidizing atmosphere.
A rocker arm chip 1 was manufactured by heating and sintering for a period of time. Next, the rocker arm chip 1 is fixed to the rocker arm body 2 by brazing as shown in Fig. 2 (comparative example). The amount of added P is as low as 1% by weight, and for positive and 8, the amount of added P is 0.1% by weight.
The rocker arm tip 1 was produced by powder compacting and sintering the same as in the previous example, using a conventional sintered alloy containing no Ni. Sun again,
10 is a low-alloy chill casting material, and a rocker arm tip 1 was manufactured in the same manner. Next, a rocker arm 3 was manufactured using each rocker arm chip 1 in the same manner as in the example.

（試験例） 次に、各試料陽、１−１０の機械的特性を調べたところ
、第２表に示す結果となった。また、耐食性を評価する
ためにｌＮ−ＨＮＯ３、ｌＮ−Ｈ２ＳＯ４溶液中に浸漬
し、１時間浸漬後の重量第２表に示すように、比較例１
’ｂ、７．８は実施例よりも硬さが低く、ＮＯ，９，１
０は耐食性が劣っている。(Test Example) Next, the mechanical properties of each sample 1-10 were examined, and the results are shown in Table 2. In addition, in order to evaluate the corrosion resistance, Comparative Example 1
'b, 7.8 has lower hardness than the example, NO, 9, 1
0 indicates poor corrosion resistance.

次に、各試料１１ｂ、１−１０により製作したロッカー
アーム３を水冷直列６気筒２８００ｃｃデイーゼルエン
ジンに組込み、アイドル回転させて実車耐久試験を行な
った。なお、カムシャフトは現行の低合金鋳鉄のチル鋳
物を用いた。Next, the rocker arms 3 manufactured according to each sample 11b and 1-10 were assembled into a water-cooled inline 6-cylinder 2800cc diesel engine, and an actual vehicle durability test was conducted by rotating the engine at idle. The camshaft was made from a current low-alloy cast iron chill casting.

そして、この耐久試験においては、５ＡＥＩＯＷ−３０
のエンジン油を用いて６００　ｒ、ｐ、ｓ、の低速回転
で６００時間の連続運転を行ない、耐久後にカムピース
表面およびロッカーアームチップ表面の最大摩耗深さを
測定した。この結果を第３図に示す。In this durability test, 5AEIOW-30
Continuous operation was carried out for 600 hours at a low speed of 600 r, p, s using engine oil of 100 lbs., and the maximum wear depth of the cam piece surface and rocker arm tip surface was measured after the durability test. The results are shown in FIG.

第３図から、比較例１１＆）、　７　、８のように、ロ
ッカーアームチップの硬さがＨＲＣ３０以下と低いもの
では、ロッカーアームチップが著しく摩耗し、比較例歯
、９では耐食性が劣るため摩耗が大きく、比較例間、１
０ではさらに耐食性が劣るために著しい摩耗を生じてい
ることが明らかであこれに対して実施例陽、１〜６にお
いては、カムおよびチップの摩耗を著しく減少させてお
り、カムシャフトの耐摩耗性向上に非常に有効であるこ
とが明らかである。From Fig. 3, it can be seen that in the case of comparative examples 11&), 7, and 8, in which the hardness of the rocker arm tip is as low as HRC30 or less, the rocker arm tip wears out significantly, and in the case of comparative example tooth 9, the corrosion resistance is poor and the rocker arm tip wears out. is large, between comparative examples, 1
It is clear that in Example No. 0, the corrosion resistance is even worse, resulting in significant wear. On the other hand, in Examples No. 1 to 6, the wear of the cam and the tip is significantly reduced, and the wear resistance of the camshaft is improved. It is clear that it is very effective in improving sexual performance.

さらに硬さがＨＲＣ４０以上である実施例陥。Further, the hardness is HRC40 or higher.

２．３，５．６では、実施例陥、ｌ、４に比べてチップ
の摩耗量をより一層低減できるこよが明らかである。It is clear that in Examples 2.3 and 5.6, the wear amount of the tip can be further reduced compared to Examples 2.3 and 5.6.

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明による耐摩耗性焼結
合金は、オーステナイト系ステンレス鋼粉末と、Ｆｅ−
Ｐ系合金粉末と、黒鉛粉末とを全粉末の組成かＦｅ−１
５〜２５ｊｉ量％Ｃｒ−６〜１０重量％Ｎｉ−０，２〜
２．０重量％Ｐ−２〜５重量％Ｃとなるように配合した
浬合粉末を圧粉成形して焼結したものであるから、耐摩
耗性および耐食性に優れており、とくに腐食による摩耗
の増大を著しく少なくすることが可能であって、例えば
腐食性が大きいディーゼルエンジンのローツカ−アーム
チップ素材として好適であるという非常に優れた効果を
もたらすものである。(Effects of the Invention) As explained above, the wear-resistant sintered alloy according to the present invention includes austenitic stainless steel powder and Fe-
P-based alloy powder and graphite powder are all powder composition or Fe-1
5-25ji weight% Cr-6-10 weight% Ni-0,2-
Since it is made by compacting and sintering compacted powder blended to give 2.0% P and 2 to 5% C, it has excellent wear resistance and corrosion resistance, and is particularly resistant to wear caused by corrosion. It is possible to significantly reduce the increase in the amount of water, and it brings about an extremely excellent effect that it is suitable as a raw material for the Rotzker arm tip of a diesel engine, which is highly corrosive, for example.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はこの発明の実施例および比較例において製作し
たロッカーアームチップの外観を示す斜視図、Ｎ４２図
は組立て後のロッカーアームの外観を示す側面図、第３
図は実車耐久試験結果を示すグラフである。 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　塩　豊Figure 1 is a perspective view showing the external appearance of the rocker arm chip manufactured in Examples and Comparative Examples of the present invention, Figure N42 is a side view showing the external appearance of the rocker arm after assembly, and Figure 3
The figure is a graph showing the results of an actual vehicle durability test. Patent applicant Yutaka Oshio, patent attorney representing Nissan Motor Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）オーステナイト系ステンレス鋼粉末と、Ｆｅ−Ｐ
系合金粉末と、黒鉛粉末とを全粉末の組成がＦｅ−１５
〜２５［ｉ（量％Ｃｒ−６〜１０重量％Ｎｉ−０，２〜
２．０重量％Ｐ−２〜５重量％Ｃとなるように配合した
混合粉末な圧粉成形して焼結したことを特徴とする耐摩
耗性焼結合金。(1) Austenitic stainless steel powder and Fe-P
The composition of the whole powder is Fe-15.
~25[i(amount%Cr-6~10wt%Ni-0,2~
A wear-resistant sintered alloy characterized by being formed by compacting and sintering a mixed powder containing 2.0% by weight of P and 2 to 5% by weight of C.