[发明专利]烧结合金用成形体、耐磨损性铁基烧结合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有适于使烧结合金的机械强度和耐磨损性提高的硬质粒子的烧结合金用成形体(成型体)、将该成形体烧结而成的耐磨损性铁基烧结合金、以及其制造方法。

背景技术

以往，作为阀座等有时应用以铁为基的烧结合金。在烧结合金中，为了使耐磨损性进一步提高，有时含有硬质粒子。一般地，在含有硬质粒子的情况下，将包含硬质粒子的硬质粉末向具有低合金钢或不锈钢的组成的粉末中混入，由该混合粉末压粉成形(成型)为烧结合金用成形体，然后将烧结合金用成形体烧结来形成为烧结合金。

作为这样的烧结合金的制造方法，曾提出了下述的耐磨损性铁基烧结合金的制造方法，即：由包含硬质粉末、石墨粉末和铁系粉末的混合粉末压粉成形出烧结合金用成形体，一边使该烧结合金用成形体的石墨粉末的碳(C)向构成硬质粉末的硬质粒子中扩散，一边将烧结合金用成形体烧结(例如参照专利文献1)。在此，构成硬质粉末的硬质粒子包含：Mo：20～60质量％、Mn：3～15质量％、余量包含不可避免的杂质和Fe，混合粉末中，相对于硬质粉末、石墨粉末、和铁系粉末的合计量，含有15～60质量％的硬质粉末、0.2～2质量％的石墨粉末。根据该制造方法，通过限制了硬质粒子中含有的碳量，能够提高向烧结前的成形体的成形性，并且使将成形体烧结而成的烧结合金的耐磨损性提高。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-98189号公报

发明内容

然而，对于采用专利文献1所记载的制造方法制造的耐磨损性铁基烧结合金，由后述的本发明人等的实验可以明确，不能说其机械强度和耐磨损性是充分的。

具体地讲，在专利文献1中，通过在硬质粒子中添加Mn，从而在烧结时硬质粒子的Mn向铁系基体中扩散，确保硬质粒子与铁系基体的密着性(附着力)。然而，硬质粒子中所添加的Mo在烧结时向铁系基体中的扩散不充分，因此仅靠Mn不能够充分地确保硬质粒子与铁系基体的密着性。其结果，不能说烧结合金的机械强度和耐磨损性是充分的。

另外，通过在硬质粒子中添加Mo，在烧结合金的表面形成有氧化了的Mo(Mo氧化皮膜)，其作为固体润滑剂发挥作用。但是，这样的Mo氧化皮膜虽然对粘着磨损有效，但对磨料(abrasive)磨损无效，针对这样的磨损形态的耐磨损性并不充分。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供以提高向烧结前的成形体的成形性为前提，使将成形体烧结而成的烧结合金的机械强度和耐磨损性提高的烧结合金用成形体、耐磨损性铁基烧结合金、以及其制造方法，。

本发明人等为了解决上述课题而反复进行潜心研究的结果，作为在硬质粒子中添加的元素着眼于Cr。Cr与Mo相比，针对铁系基体容易扩散6.3倍左右，由此可认为能够提高硬质粒子与铁系基体的密着性，使烧结合金的机械强度提高。而且，Cr在烧结时与石墨粉末的C反应，生成Cr碳化物，因此可认为能够使烧结合金的针对磨料磨损的耐磨损性提高。

本发明是鉴于这一点而完成的，本发明涉及的耐磨损性铁基烧结合金的制造方法，其特征在于，包括：由包含硬质粉末、石墨粉末和铁系粉末的混合粉末压粉成形出烧结合金用成形体的工序；和一边使该烧结合金用成形体的所述石墨粉末的C向构成所述硬质粉末的硬质粒子中扩散一边将所述烧结合金用成形体烧结的工序，所述硬质粒子包含Mo：10～50质量％、Cr：3～20质量％、Mn：2～15质量％，余量包含不可避免的杂质和Fe，所述混合粉末中，相对于所述硬质粉末、所述石墨粉末和所述铁系粉末的合计量，含有5～60质量％的所述硬质粉末，含有0.2～2质量％的所述石墨粉末。

另外，本发明涉及的烧结合金用成形体，其特征在于，是由包含硬质粉末、石墨粉末和铁系粉末的混合粉末压粉成形出的烧结合金用成形体，构成所述硬质粉末的硬质粒子包含Mo：10～50质量％、Cr：3～20质量％、Mn：2～15质量％，余量包含不可避免的杂质和Fe，所述混合粉末中，相对于所述硬质粉末、所述石墨粉末和所述铁系粉末的合计量，含有5～60质量％的所述硬质粉末，含有0.5～2.0质量％的所述石墨粉末。本发明涉及的耐磨损性铁基烧结合金，是一边使该烧结合金用成形体的石墨粉末的C向所述硬质粒子中扩散一边将所述烧结合金用成形体烧结而成的。