[发明专利]铁基烧结合金粉末

说明书

技术领域

本发明涉及铁基烧结合金粉末，特别是涉及适于构成内燃机的铁基烧结合金制阀片的粉末。

背景技术

近年来，随着旨在减低CO₂排放量的发动机高功率化、改善燃料耗费等，内燃机用阀片的使用环境变得更为苛刻，趋向于高温化和低润滑化，为此进行了各种研究。

例如，日本专利公开2006-299404中提出如下组成：在含有C：0.3～1.5％和合计为1～20％的选自Ni、Co、Mo、Cr和V中的一种或两种以上的基质相中，含有以Fe、Mo、Si为主要成分的金属间化合物、以Co、Mo、Si为主要成分的金属间化合物、以Ni、Mo、Si为主要成分的金属间化合物中的一种或两种以上，含有Si：1～15％、Mo：20～60％，含有10～70％的选自Cr、Ni、Co、Fe中的一种或两种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，并且以重量％计含有10～60％的按维氏硬度计具有500HV0.1～1200HV0.1的硬度的硬质颗粒，密度为6.7g/cm³以上，径向压溃强度(radial crushing strength)为350MPa以上。

另外，日本专利公开2004-307950中提出了一种铁基烧结合金，其是将相对于总量为3～20质量％的硬质颗粒分散在由Ni：3～12％、Mo：3～12％、Nb：0.1～3％、Cr：0.5～5％、V：0.6～4％、C：0.5～2％、Fe和不可避免的杂质构成的基质中而形成的。

此外，日本专利公开2004-156101提出，硬质颗粒按重量％计由Mo：20～70％、C：0.2～3％、Mn：1～15％、剩余部分的Fe和不可避免的杂质以及Co构成，烧结合金按质量％计的全体成分由Mo：4～35％、C：0.2～3％、Mn：0.5～8％、Co：3～40％、剩余部分的不可避免的杂质和Fe构成，基质成分由C：0.2～5％、Mn：0.1～10％、剩余部分：不可避免的杂质和Fe构成，硬质颗粒成分由Mo：20～70％、C：0.2～3％、Mn：1～20％、剩余部分的不可避免的杂质和Co构成，硬质颗粒按面积比计以10～60％的量分散在基质中。

除了上述专利文献以外，也提出了与该技术领域有关的许多方案，然而，关于构成阀片的粉末，没有发现与除了化学成分以外的特性有关的提案。本发明人在粉末的开发中面临着为了使铁基烧结合金制阀片用粉末的成形性变得良好而必须使粉末变软、为了使耐磨耗性变得良好而必须使粉末变硬的互为冲突的问题。其原因如下所述。

首先，除了要求阀片具有高强度以外，还要求具有良好的热传导，以便发动机内燃烧时的热不在阀片自身中蓄积。因此，高烧结密度是必要的，为了提高烧结密度，烧结前的粉末压坯需要具有高密度。为了提高烧结前的粉末压坯的密度，压缩成形时的成形性必须是良好的，为了提高成形性，需要粉末具有低硬度。

然而，粉末硬度变低时，作为烧结后的最终制品的阀片的强度降低，耐磨耗性劣化。此外，对于阀片烧结部件制造商而言，为了改善耐磨耗性，而使变形能力与金属不同的碳化物析出时，有可能磨耗配合构件。

发明内容

发明要解决的问题

本发明所要解决的问题是提供铁基烧结合金粉末，其具有优异的成形性和耐磨耗性，且不析出有可能使配合构件磨耗的碳化物。

用于解决问题的方案

本发明人为了解决上述问题，关注了作为现有技术的马氏体时效钢的技术思想。马氏体时效钢是使作为析出物的提高硬度的合金元素在室温的马氏体中过饱和固溶，通过升高温度而使之析出和硬化的钢。然而，马氏体在以粉末形式进行成形时，具有硬度高的问题。另外，通常的马氏体时效钢存在的问题是，含有形成降低疲劳强度的氮化物的Ti、Al。

因此，本发明人立足于这些问题，在用作为现有技术的气体雾化法、水雾化法、离心雾化法等将钢液骤冷而制造粉末时，通过调整不含Ti、Al的钢液的化学成分，从而不形成马氏体，而以软质的奥氏体的状态成功地获得了过饱和固溶体。该过饱和固溶体的粉末在室温下的压缩成形时硬度低，因而成形性良好，尤其在作为阀片烧结时的加热、冷却过程中硬化，因而耐磨耗性是良好的。该现象的冶金学机制如下所述。

添加用于降低从奥氏体转变为马氏体的温度即Ms点的合金元素，将钢液骤冷，从而形成过饱和固溶体，在室温下获得奥氏体。在烧结中，奥氏体中过饱和的合金元素析出，形成硬度高的析出物，同时，由于降低了Ms点的合金元素从奥氏体中脱离，因此奥氏体的Ms点上升，冷却时形成马氏体。