JPH0931612A - 強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金 - Google Patents
強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金Info
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- JPH0931612A JPH0931612A JP20646295A JP20646295A JPH0931612A JP H0931612 A JPH0931612 A JP H0931612A JP 20646295 A JP20646295 A JP 20646295A JP 20646295 A JP20646295 A JP 20646295A JP H0931612 A JPH0931612 A JP H0931612A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 カムロブ、バルブガイド、ガイドブッシュな
どの内燃機関の耐摩耗構造部材として用いられるだけで
なく、その他の各種の駆動装置の耐摩耗構造部材として
用いられる鉄基焼結合金に関するものである。 【解決手段】 Mo:0.5〜3重量%、C:0.8〜
1.5重量%を含有し、さらにNi:1〜4重量%およ
びCu:1〜4重量%の内の1種または2種を含有し、
残りがFeおよび不可避不純物からなる組成、並びに素
地中に塊状の過共析炭化物が独立して分散した組織を有
する強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金。
どの内燃機関の耐摩耗構造部材として用いられるだけで
なく、その他の各種の駆動装置の耐摩耗構造部材として
用いられる鉄基焼結合金に関するものである。 【解決手段】 Mo:0.5〜3重量%、C:0.8〜
1.5重量%を含有し、さらにNi:1〜4重量%およ
びCu:1〜4重量%の内の1種または2種を含有し、
残りがFeおよび不可避不純物からなる組成、並びに素
地中に塊状の過共析炭化物が独立して分散した組織を有
する強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、強度および耐摩
耗性に優れた鉄基焼結合金に関するものであり、この鉄
基焼結合金はバルブシート、カムロブ、バルブガイド、
ガイドブッシュなどの内燃機関の耐摩耗構造部材として
用いられるだけでなく、その他の各種の駆動装置の耐摩
耗構造部材として用いられる鉄基焼結合金に関するもの
である。
耗性に優れた鉄基焼結合金に関するものであり、この鉄
基焼結合金はバルブシート、カムロブ、バルブガイド、
ガイドブッシュなどの内燃機関の耐摩耗構造部材として
用いられるだけでなく、その他の各種の駆動装置の耐摩
耗構造部材として用いられる鉄基焼結合金に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、Mo−C系鉄基焼結合金は、バル
ブシート、カムロブ、バルブガイド、ガイドブッシュな
どの内燃機関の耐摩耗構造部材として用いられことは知
られており、例えば、特開昭63−161144号公報
には、Mo:3〜8重量%、C:0.8〜1.5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
を有る鉄基焼結合金が記載されている。これら鉄基焼結
合金の組織は、素地中に炭化物が網目状に分散した組織
を有している。
ブシート、カムロブ、バルブガイド、ガイドブッシュな
どの内燃機関の耐摩耗構造部材として用いられことは知
られており、例えば、特開昭63−161144号公報
には、Mo:3〜8重量%、C:0.8〜1.5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
を有る鉄基焼結合金が記載されている。これら鉄基焼結
合金の組織は、素地中に炭化物が網目状に分散した組織
を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の内燃機
関は、高性能化および高負荷化にともない、従来よりも
一段と苛酷な条件で作動し、このため、上記内燃機関の
各種耐摩耗構造部材は、従来よりも一層の強度と耐摩耗
性が要求されている。ところが上記従来の各種耐摩耗構
造部材を構成する鉄基焼結合金は一段と苛酷な条件に対
して十分に満足できるものではなかった。
関は、高性能化および高負荷化にともない、従来よりも
一段と苛酷な条件で作動し、このため、上記内燃機関の
各種耐摩耗構造部材は、従来よりも一層の強度と耐摩耗
性が要求されている。ところが上記従来の各種耐摩耗構
造部材を構成する鉄基焼結合金は一段と苛酷な条件に対
して十分に満足できるものではなかった。
【0004】
【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、各種耐摩耗構造部材として用い
た場合に、従来よりも一層優れた強度および耐摩耗性を
有する鉄基焼結合金を得るべく研究を行った結果、M
o:0.5〜3重量%、C:0.8〜1.5重量%を含
有し、さらにNi:1〜4重量%およびCu:1〜4重
量%の内の1種または2種を含有し、残りがFeおよび
不可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結合金を、そ
の鉄基焼結合金のオーステナイト化温度よりも高い温度
(750〜1050℃)に保持したのち冷却すると、素
地中に塊状の過共析炭化物が独立して分散した組織を有
する鉄基焼結合金が得られ、この鉄基焼結合金は、素地
中に網目状の過共析炭化物が分散した組織を有する鉄基
焼結合金に比べて、強度および耐摩耗性が一層優れてい
るという知見を得たのである。
上述のような観点から、各種耐摩耗構造部材として用い
た場合に、従来よりも一層優れた強度および耐摩耗性を
有する鉄基焼結合金を得るべく研究を行った結果、M
o:0.5〜3重量%、C:0.8〜1.5重量%を含
有し、さらにNi:1〜4重量%およびCu:1〜4重
量%の内の1種または2種を含有し、残りがFeおよび
不可避不純物からなる組成を有する鉄基焼結合金を、そ
の鉄基焼結合金のオーステナイト化温度よりも高い温度
(750〜1050℃)に保持したのち冷却すると、素
地中に塊状の過共析炭化物が独立して分散した組織を有
する鉄基焼結合金が得られ、この鉄基焼結合金は、素地
中に網目状の過共析炭化物が分散した組織を有する鉄基
焼結合金に比べて、強度および耐摩耗性が一層優れてい
るという知見を得たのである。
【0005】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) Mo:0.5〜3重量%、
C:0.8〜1.5重量%、Ni:1〜4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
に素地中に塊状の過共析炭化物が独立して分散した組織
を有する強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金、
(2) Mo:0.5〜3重量%、C:0.8〜1.5
重量%、Cu:1〜4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、並びに素地中に塊状の過
共析炭化物が独立して分散した組織を有する強度および
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金、(3) Mo:0.5
〜3重量%、C:0.8〜1.5重量%、Ni:1〜4
重量%、Cu:1〜4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、並びに素地中に塊状の過
共析炭化物が独立して分散した組織を有する強度および
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金、に特徴を有するもので
ある。
れたものであって、(1) Mo:0.5〜3重量%、
C:0.8〜1.5重量%、Ni:1〜4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
に素地中に塊状の過共析炭化物が独立して分散した組織
を有する強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金、
(2) Mo:0.5〜3重量%、C:0.8〜1.5
重量%、Cu:1〜4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、並びに素地中に塊状の過
共析炭化物が独立して分散した組織を有する強度および
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金、(3) Mo:0.5
〜3重量%、C:0.8〜1.5重量%、Ni:1〜4
重量%、Cu:1〜4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、並びに素地中に塊状の過
共析炭化物が独立して分散した組織を有する強度および
耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金、に特徴を有するもので
ある。
【0006】つぎに、この発明の鉄基焼結合金の成分組
成および組織を上記のごとく限定した理由について説明
する。 (a)Mo Moは、耐摩耗性、強度、耐熱性を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.5重量%未満ではその効果が十
分でなく、一方、3重量%を越えて含有すると過共析炭
化物の塊状化が困難になり、また原料として用いるFe
−Mo系粉末の圧縮性および成形性が低下するようにな
ることから、Moの含有量は、0.5〜3重量%に定め
た。Moの含有量の一層好ましい範囲は0.8〜2重量
%である。
成および組織を上記のごとく限定した理由について説明
する。 (a)Mo Moは、耐摩耗性、強度、耐熱性を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.5重量%未満ではその効果が十
分でなく、一方、3重量%を越えて含有すると過共析炭
化物の塊状化が困難になり、また原料として用いるFe
−Mo系粉末の圧縮性および成形性が低下するようにな
ることから、Moの含有量は、0.5〜3重量%に定め
た。Moの含有量の一層好ましい範囲は0.8〜2重量
%である。
【0007】(b)C Cには、素地に固溶して強度を向上させるほか、Moと
過共析炭化物を形成して耐摩耗性と強度を向上させる効
果があるが、その含有量が0.8重量%未満では効果が
十分でなく、一方、1.5重量%を越えて含有すると材
料を脆化を促進させるので好ましくない。したがって、
Cの含有量は、0.8〜1.5重量%に定めた。Moの
含有量の一層好ましい範囲は0.9〜1.2重量%であ
る。
過共析炭化物を形成して耐摩耗性と強度を向上させる効
果があるが、その含有量が0.8重量%未満では効果が
十分でなく、一方、1.5重量%を越えて含有すると材
料を脆化を促進させるので好ましくない。したがって、
Cの含有量は、0.8〜1.5重量%に定めた。Moの
含有量の一層好ましい範囲は0.9〜1.2重量%であ
る。
【0008】(c)Ni Niは、焼結を促進させ、強度と靭性を向上させる作用
があるが、その含有量が1重量%未満では所望の効果が
得られず、一方、4重量%を越えてもそれ以上の効果が
得られないことからその含有量は、1〜4重量%に定め
た。Niの含有量の一層好ましい範囲は2〜3重量%で
ある。
があるが、その含有量が1重量%未満では所望の効果が
得られず、一方、4重量%を越えてもそれ以上の効果が
得られないことからその含有量は、1〜4重量%に定め
た。Niの含有量の一層好ましい範囲は2〜3重量%で
ある。
【0009】(d)Cu Cuは、素地を強化し、強度を向上させる作用がある
が、その含有量が1重量%未満では所望の効果が得られ
ず、一方、4重量%を越えると脆化することからその含
有量は、1〜4重量%に定めた。Cuの含有量の一層好
ましい範囲は1.5〜2.5重量%である。
が、その含有量が1重量%未満では所望の効果が得られ
ず、一方、4重量%を越えると脆化することからその含
有量は、1〜4重量%に定めた。Cuの含有量の一層好
ましい範囲は1.5〜2.5重量%である。
【0010】(e)組織 鉄基焼結合金の素地中の過共析炭化物は、耐摩耗性を向
上させる作用を有するが、過共析炭化物が網目状に存在
すると、強度が低下するので好ましくない。したがっ
て、鉄基焼結合金の素地中に分散する過共析炭化物はそ
れぞれ独立した塊状の過共析炭化物でなければならな
い。素地中に過共析炭化物がそれぞれ塊状に独立して分
散すると、過共析炭化物が塊状であるために強度を低下
させることなく耐摩耗性を向上させ、かつ均一に固溶し
たMo、Ni、Cuなどが素地の強度を向上させるた
め、耐摩耗性および強度がバランス良く向上するものと
考えられる。塊状の過共析炭化物は5〜50μmの範囲
内にあることが好ましく、この塊状の過共析炭化物は7
30〜1050℃に保持したのち冷却することにより得
られる。
上させる作用を有するが、過共析炭化物が網目状に存在
すると、強度が低下するので好ましくない。したがっ
て、鉄基焼結合金の素地中に分散する過共析炭化物はそ
れぞれ独立した塊状の過共析炭化物でなければならな
い。素地中に過共析炭化物がそれぞれ塊状に独立して分
散すると、過共析炭化物が塊状であるために強度を低下
させることなく耐摩耗性を向上させ、かつ均一に固溶し
たMo、Ni、Cuなどが素地の強度を向上させるた
め、耐摩耗性および強度がバランス良く向上するものと
考えられる。塊状の過共析炭化物は5〜50μmの範囲
内にあることが好ましく、この塊状の過共析炭化物は7
30〜1050℃に保持したのち冷却することにより得
られる。
【0011】この発明の素地中に過共析炭化物がそれぞ
れ塊状に独立して分散した組織は、原料粉末を配合し混
合しプレス成形し焼結して得られたMo:0.5〜3重
量%、C:0.8〜1.5重量%を含有し、さらにN
i:1〜4重量%およびCu:1〜4重量%の内の1種
または2種を含有し、残りがFeおよび不可避不純物か
らなる組成を有する鉄基焼結体を、750〜1050
℃、望ましくはその鉄基焼結体のオーステナイト化温度
よりも1〜15℃高い温度に3〜60分間保持したのち
冷却することにより形成することができる。この発明の
鉄基焼結合金の素地は、鉄基焼結体を750〜1050
℃に保持したのち冷却する際の冷却速度に依存するもの
であり、冷却速度が0.5℃/sec未満の遅い冷却速
度で冷却すると素地がベイナイトになり、0.5〜3℃
/secで冷却すると素地がベイナイトおよびマルテン
サイト混合素地となり、3℃/secを越える冷却速度
で冷却すると素地がマルテンサイトになる傾向がある。
れ塊状に独立して分散した組織は、原料粉末を配合し混
合しプレス成形し焼結して得られたMo:0.5〜3重
量%、C:0.8〜1.5重量%を含有し、さらにN
i:1〜4重量%およびCu:1〜4重量%の内の1種
または2種を含有し、残りがFeおよび不可避不純物か
らなる組成を有する鉄基焼結体を、750〜1050
℃、望ましくはその鉄基焼結体のオーステナイト化温度
よりも1〜15℃高い温度に3〜60分間保持したのち
冷却することにより形成することができる。この発明の
鉄基焼結合金の素地は、鉄基焼結体を750〜1050
℃に保持したのち冷却する際の冷却速度に依存するもの
であり、冷却速度が0.5℃/sec未満の遅い冷却速
度で冷却すると素地がベイナイトになり、0.5〜3℃
/secで冷却すると素地がベイナイトおよびマルテン
サイト混合素地となり、3℃/secを越える冷却速度
で冷却すると素地がマルテンサイトになる傾向がある。
【0012】
【実施例】原料粉末として、それぞれ平均粒径:47μ
mを有し表1に示される組成のFe−Mo粉末、Ni粉
末およびCu粉末、並びに平均粒径:21μmの黒鉛粉
末を用意し、これら原料粉末を表1〜表2に示される割
合に配合し、さらに潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を添
加した後、ダブルコーンミキサーで十分に混合し、得ら
れた混合粉末を7.0g/ccの密度および90mm×
13mm×10mmの寸法を有する金型圧粉体に成形し
た。得られた金型圧粉成形体をN2 −10%H2 −2%
CH4 の雰囲気中、1120℃で30分間保持の条件で
焼結したのち炉冷することにより鉄基焼結体を作製し
た。ついでこの鉄基焼結体を焼結雰囲気と同じN2 −1
0%H2 −2%CH4 の雰囲気中、表1〜表2に示され
る条件の過共析炭化物塊状化熱処理を行い、本発明鉄基
焼結合金1〜16、比較鉄基焼結合金1〜5および従来
鉄基焼結合金を作製した。
mを有し表1に示される組成のFe−Mo粉末、Ni粉
末およびCu粉末、並びに平均粒径:21μmの黒鉛粉
末を用意し、これら原料粉末を表1〜表2に示される割
合に配合し、さらに潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を添
加した後、ダブルコーンミキサーで十分に混合し、得ら
れた混合粉末を7.0g/ccの密度および90mm×
13mm×10mmの寸法を有する金型圧粉体に成形し
た。得られた金型圧粉成形体をN2 −10%H2 −2%
CH4 の雰囲気中、1120℃で30分間保持の条件で
焼結したのち炉冷することにより鉄基焼結体を作製し
た。ついでこの鉄基焼結体を焼結雰囲気と同じN2 −1
0%H2 −2%CH4 の雰囲気中、表1〜表2に示され
る条件の過共析炭化物塊状化熱処理を行い、本発明鉄基
焼結合金1〜16、比較鉄基焼結合金1〜5および従来
鉄基焼結合金を作製した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】この様にして得られた本発明鉄基焼結合金
1〜16、比較鉄基焼結合金1〜5および従来鉄基焼結
合金の成分組成を表3〜表4に示し、さらにこれら鉄基
焼結合金の金属顕微鏡により組織観察し、素地中に析出
している塊状過共析炭化物の平均粒径を測定し、その結
果を表3〜表4に示した。
1〜16、比較鉄基焼結合金1〜5および従来鉄基焼結
合金の成分組成を表3〜表4に示し、さらにこれら鉄基
焼結合金の金属顕微鏡により組織観察し、素地中に析出
している塊状過共析炭化物の平均粒径を測定し、その結
果を表3〜表4に示した。
【0016】この発明の鉄基焼結合金素地中に分散する
過共析炭化物の塊状組織を一層理解しやすくするため
に、本発明鉄基焼結合金1の金属顕微鏡による組織写真
を図1に示し、その写生図を図2に示した。図1の組織
写真において、白く見える部分が塊状の過共析炭化物で
あり、この塊状の過共析炭化物の写生図を図2に示し
た。
過共析炭化物の塊状組織を一層理解しやすくするため
に、本発明鉄基焼結合金1の金属顕微鏡による組織写真
を図1に示し、その写生図を図2に示した。図1の組織
写真において、白く見える部分が塊状の過共析炭化物で
あり、この塊状の過共析炭化物の写生図を図2に示し
た。
【0017】さらに、本発明鉄基焼結合金1〜16、比
較鉄基焼結合金1〜5および従来鉄基焼結合金につい
て、強度を評価するためにJIS14A試験片に機械加
工したのち引張試験を行い、引張強さを測定し、その結
果も表3〜表4に示し、さらに、耐摩耗性を評価するた
めに荷重:12kg、摩擦速度:2m/sec、摩擦距
離:100m、相手材:SCM415、潤滑剤:なし、
の条件の大越式摩耗試験を実施し、その摩耗量の測定値
を表3〜表4に示した。
較鉄基焼結合金1〜5および従来鉄基焼結合金につい
て、強度を評価するためにJIS14A試験片に機械加
工したのち引張試験を行い、引張強さを測定し、その結
果も表3〜表4に示し、さらに、耐摩耗性を評価するた
めに荷重:12kg、摩擦速度:2m/sec、摩擦距
離:100m、相手材:SCM415、潤滑剤:なし、
の条件の大越式摩耗試験を実施し、その摩耗量の測定値
を表3〜表4に示した。
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【発明の効果】表1〜表4に示した結果から、素地中に
塊状過共析炭化物が分散した本発明鉄基焼結合金1〜1
6は、比較鉄基焼結合金1〜5および素地中に網目状炭
化物が分散した従来鉄基焼結合金に比べて、一段と優れ
た引張強さおよび耐摩耗性を有することが分かる。上述
のように、この発明の鉄基焼結合金は、引張強さおよび
耐摩耗性がともに優れているので、高出力内燃機関の耐
摩耗性構造部材として、優れた性能を長期にわたって発
揮することができ、工業上優れた効果をもたらすもので
ある。
塊状過共析炭化物が分散した本発明鉄基焼結合金1〜1
6は、比較鉄基焼結合金1〜5および素地中に網目状炭
化物が分散した従来鉄基焼結合金に比べて、一段と優れ
た引張強さおよび耐摩耗性を有することが分かる。上述
のように、この発明の鉄基焼結合金は、引張強さおよび
耐摩耗性がともに優れているので、高出力内燃機関の耐
摩耗性構造部材として、優れた性能を長期にわたって発
揮することができ、工業上優れた効果をもたらすもので
ある。
【図1】この発明の鉄基焼結合金の金属顕微鏡による組
織写真である。
織写真である。
【図2】この発明の鉄基焼結合金の金属顕微鏡による写
生図である。
生図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 Mo:0.5〜3重量%、C:0.8〜
1.5重量%、Ni:1〜4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、並びに素地中に塊
状の過共析炭化物が独立して分散した組織を有すること
を特徴とする強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合
金。 - 【請求項2】 Mo:0.5〜3重量%、C:0.8〜
1.5重量%、Cu:1〜4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、並びに素地中に塊
状の過共析炭化物が独立して分散した組織を有すること
を特徴とする強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合
金。 - 【請求項3】 Mo:0.5〜3重量%、C:0.8〜
1.5重量%、Ni:1〜4重量%、Cu:1〜4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、並びに素地中に塊状の過共析炭化物が独立して分散
した組織を有することを特徴とする強度および耐摩耗性
に優れた鉄基焼結合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20646295A JPH0931612A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20646295A JPH0931612A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0931612A true JPH0931612A (ja) | 1997-02-04 |
Family
ID=16523785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20646295A Pending JPH0931612A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 強度および耐摩耗性に優れた鉄基焼結合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0931612A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1273769A2 (en) | 2001-07-03 | 2003-01-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cam lobe piece of built-up type camshaft |
WO2005010226A1 (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-03 | Nippon Piston Ring Co., Ltd. | カムロブ材、これを用いたカムシャフト及びカムロブ材の製造方法 |
JP4649767B2 (ja) * | 2001-05-07 | 2011-03-16 | パナソニック株式会社 | バイオセンサ |
JP2016108651A (ja) * | 2014-12-05 | 2016-06-20 | Jfeスチール株式会社 | 粉末冶金用合金鋼粉および焼結体 |
CN114653958A (zh) * | 2022-04-01 | 2022-06-24 | 中国科学院过程工程研究所 | 超细碳化物增强的高速工具钢粉末原料及烧结方法 |
-
1995
- 1995-07-20 JP JP20646295A patent/JPH0931612A/ja active Pending
Cited By (7)
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