專(zhuān)利名稱(chēng)：鐵系耐磨滑動(dòng)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合用于建筑機(jī)械用作業(yè)機(jī)連結(jié)裝置的滑動(dòng)軸承或齒輪減速裝置、履帶滾輪的浮動(dòng)密封構(gòu)件等，在潤(rùn)滑性差的狀況下滑動(dòng)的滑動(dòng)面的鐵系耐磨滑動(dòng)材料。
背景技術(shù)：
裝入到建筑機(jī)械的下滾輪組裝及齒輪減速裝置中的浮動(dòng)密封件，防止其內(nèi)部的潤(rùn)滑油的泄漏，同時(shí)防止砂土向其內(nèi)部的侵入。因此，大多通過(guò)淬火處理使該密封滑動(dòng)面形成高硬度的馬氏體組織，或者在將硬質(zhì)滲碳體、Cr7C3碳化物、M6C碳化物、MC碳化物，以大約30體積％大量結(jié)晶的同時(shí)，通過(guò)淬火處理，將母相形成馬氏體組織，制造成其防燒傷性及耐磨損性得到改進(jìn)的浮動(dòng)密封件。例如，利用0.8重量％C低合金鋼、鎳鉻冷硬鑄鐵(Ni-Hard)、高碳高Cr鑄鐵的浮動(dòng)密封件就是它的例子(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
進(jìn)而，根據(jù)不同的目的，使用在前述密封滑動(dòng)面上噴鍍耐磨損性材料的浮動(dòng)密封件。
特開(kāi)昭51-59007號(hào)公報(bào)將上述減速裝置及下滾輪裝置中的潤(rùn)滑油密封的浮動(dòng)密封件，在該機(jī)構(gòu)中，由于在砂土中的碾壓運(yùn)動(dòng)，微細(xì)的砂土粒子一面侵入密封面，一面進(jìn)行磨損，同時(shí)，利用密封的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑其密封面。因此，要求優(yōu)異的耐磨損性和防燒傷性，即使在最廣泛利用的高硬度的高碳高Cr鑄鐵制的浮動(dòng)密封件中，也存在著當(dāng)將其裝入時(shí)的調(diào)定壓力(推壓力)增高時(shí)，在其滑動(dòng)面上發(fā)生顯著的燒裂(熱裂紋)、燒熔、異常磨損，引起漏油的問(wèn)題。
此外，即使在將防燒傷性?xún)?yōu)異的冷加工工具鋼及高速鋼(SKH材料)等各種工具鋼用于浮動(dòng)密封件的情況下，由于防燒傷性、耐熱裂紋性不足，也存在容易發(fā)生粘著，此外耐熱裂性、耐磨損性不足的問(wèn)題，同時(shí)由于前述各種工具鋼是價(jià)格極高的鋼材，所以，在考慮到一直精加工到制品形狀的材料材料利用率時(shí)，存在著材料費(fèi)變成高價(jià)的問(wèn)題。
進(jìn)而，在近年來(lái)的推土機(jī)等建筑機(jī)械中，希望通過(guò)更高速地移動(dòng)，提高工作效率，因浮動(dòng)密封件的高速旋轉(zhuǎn)，同樣存在著會(huì)發(fā)生燒裂、燒熔、異常磨損，引起油的泄漏的問(wèn)題。
此外，即使在如建設(shè)機(jī)械作業(yè)機(jī)的軸承裝置，在潤(rùn)滑條件嚴(yán)峻的高面壓下低速滑動(dòng)的徑向軸承或滑動(dòng)軸承中，由于也存在著會(huì)發(fā)生燒熔、異常磨損、雜音的問(wèn)題，因此謀求能夠改進(jìn)建設(shè)機(jī)械用減速裝置、下滾輪裝置或軸承裝置的滑動(dòng)時(shí)的耐燒傷性、防止異常磨損及提高磨損壽命的鐵系耐磨滑動(dòng)材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到上述情況，其目的是，提供一種能夠改進(jìn)防燒傷性、耐磨損性及耐熱裂性的鐵系耐磨滑動(dòng)材料。
為了解決上述課題，本發(fā)明的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，具有固溶0.15～0.5重量％的濃度的碳的馬氏體母相，在所述馬氏體母相中，合計(jì)10～50體積％分散Cr、Mo、W及V各自的特殊碳化物中的一種以上。
此外，在本發(fā)明的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，優(yōu)選，含有6.5重量％以上的Cr，3.5重量％以上的Mo及3重量％以上的V中的一種以上，在所述馬氏體母相中，分散Cr7C3型、M6C型及MC型各自的特殊碳化物中的一種以上。
根據(jù)以上說(shuō)明的本發(fā)明，能夠提供一種可改進(jìn)防燒傷性、耐磨損性及耐熱裂性的鐵系耐磨滑動(dòng)材料。


圖1是Fe-C-Cr三元相圖(在1000℃)。
圖2是Fe-C-Mo三元相圖(在1000℃)。
圖3是Fe-C-W三元相圖(在1000℃)。
圖4是Fe-Si-C-X四元系相圖，(a)是Fe2Si系相圖γ/(α+γ)，(b)是Fe3Si系相圖γ/(α+γ)，(c)是Fe4.5Si相圖γ/(α+γ)。
圖5是滾輪組件的主要部位結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示Cr7C3和γFe間的合金元素的分配的圖示，是表示Cr7C3型碳化物中的合金元素濃度和與其平衡的母相中的合金元素濃度的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖7是表示M6C和γFe母相間的合金元素的分配的圖示，是表示M6C型碳化物中的合金元素濃度和與其平衡的母相中的合金元素濃度的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖8是表示帶凸緣滑動(dòng)軸承的試驗(yàn)片形狀的剖面圖。
圖9(a)、(b)是搖動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的說(shuō)明圖。
圖10是表示浮動(dòng)密封件的形狀的剖面圖。
圖11是浮動(dòng)密封件試驗(yàn)器的簡(jiǎn)要圖。
圖中36滾輪組件，51滾輪襯套，53浮動(dòng)密封裝置。
具體實(shí)施例方式
在本實(shí)施方式中，為改進(jìn)鐵系耐磨滑動(dòng)材料的耐熱裂性，將在從奧氏體相急冷形成的馬氏體相的母相中固溶的碳濃度，控制在0.15～0.5重量％，并且，為改進(jìn)耐燒傷性和耐磨損性，具有至少合計(jì)10～50體積％、具有方向性地分散Cr、Mo、W及V各自的特殊碳化物中的一種以上的組織。
作為耐熱裂性?xún)?yōu)異的馬氏體相，參考韌性?xún)?yōu)異、且熱處理時(shí)的耐燒裂性?xún)?yōu)異的低碳馬氏體，此外參考在不分散碳化物下要求耐熱裂性的高溫工具鋼(SKD6、SKD7、SKD61、SKD62、SKD8、3Ni-3Mo鋼)等含有的碳濃度，在本實(shí)施方式中，將在馬氏體母相中固溶的上限的碳量規(guī)定為0.5重量％，下限的碳量規(guī)定為0.15重量％。進(jìn)而，在考慮耐砂土磨損性的情況下，優(yōu)選該馬氏體相的硬度在洛氏C硬度(HRC)50以上，為了確保更穩(wěn)定的耐熱裂性，更優(yōu)選將在馬氏體母相中固溶的碳濃度調(diào)整在0.2～0.45重量％。
此外，上述特殊碳化物的分散量規(guī)定為10～50體積％，但更具體是，該分散碳化物的分散量的下限值，例如參照將耐磨損性極優(yōu)異的高速鋼中的碳化物量調(diào)整到10體積％以上，進(jìn)而，為提高在嚴(yán)格的油潤(rùn)滑條件下的耐燒傷性，同時(shí)為進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)砂土侵入的耐磨損性或耐燒傷性，優(yōu)選設(shè)定在10體積％。此外，為進(jìn)一步提高耐燒傷性，在馬氏體中更多地分散硬質(zhì)的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物等是有效的，例如在高碳高Cr鑄鐵材中，由于分散析出的碳化物為50體積％，因此將上述特殊碳化物的分散量的上限值規(guī)定為50體積％。在分散該值以上的碳化物的情況下，由于存在鑄造浮動(dòng)密封件過(guò)脆的問(wèn)題，所以用于要求耐磨損性的浮動(dòng)密封件的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的特殊碳化物的分散量，更優(yōu)選調(diào)整到10～50體積％。
此外，為了易于得到在上述馬氏體母相中固溶的碳的濃度范圍，且為了得到更硬質(zhì)的碳化物，本實(shí)施方式的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，至少含有6.5重量％以上的Cr、3.5重量％以上的Mo、3重量％以上的V中的一種以上，作為特殊碳化物，優(yōu)選分散經(jīng)濟(jì)上廉價(jià)的Cr7C3型碳化物、韌性?xún)?yōu)異的M6C型碳化物及極硬質(zhì)的MC型碳化物中的一種以上，另外從更經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選分散含有Cr7C3型碳化物的二種以上。
表1示出作為浮動(dòng)密封件用的耐磨損滑動(dòng)材料常使用的高碳高Cr鑄鐵的代表性的組成和SKD1、SKD2、SKD11等高碳高Cr工具鋼的組成。另外，圖1圖示表示在它們的適當(dāng)淬火溫度900～1000℃時(shí)的Fe-C-Cr三元系相圖中其C、Cr組成。由此得出，無(wú)論在哪種情況下，都顯示在固溶有0.5～1.1重量％碳的馬氏體母相中，10～40體積％分散Cr7C3型碳化物的組織，這些耐磨損滑動(dòng)材料未顯示出足夠的耐熱裂性。由此，在本實(shí)施方式的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，至少含有1.5～4.5重量％的C及10～40重量％的Cr，且，按照式0.143×(Cr重量％)-1.41≤C重量％≤0.167×(Cr重量％)-0.33的關(guān)系，由在固溶0.2～0.45重量％碳的馬氏體相中分散10～50體積％的Cr7C3型碳化物的組織構(gòu)成，進(jìn)而，優(yōu)選根據(jù)需要含有Si、Mn、Ni、P、S、B、N、Mo、V、Ti、W、Co、Cu、Al等合金元素中的一種以上。另外，為進(jìn)一步提高耐磨損性，優(yōu)選將Cr7C3型碳化物調(diào)整到20～50體積％。
表1 代表性的耐磨損鋼及耐磨損鑄鐵(成分wt％)

此外，因在界面潤(rùn)滑下的滑動(dòng)面上的發(fā)熱，滑動(dòng)面的馬氏體相的硬度軟化到HRC50以下，這從耐磨損性、耐燒傷性的觀點(diǎn)考慮也不好。因此，在本實(shí)施方式中，為了通過(guò)600℃的回火維持HRC50以上，優(yōu)選HRC55以上，優(yōu)選地，在馬氏體母相中，含有0.5～4重量％的Mo、0.5～4重量％的W及0.05～0.6重量％的V中的一種以上。將馬氏體母相中的Mo濃度及W濃度的各自的最大值規(guī)定為4重量％，是因?yàn)槟芴岣唏R氏體母相的回火軟化阻抗性，是由于考慮到淬火溫度在900～1000℃。Mo濃度及W濃度的各自的更優(yōu)選的上限值，是能夠最有效地提高回火軟化阻抗性的2.5重量％，但考慮到Mo向分散在馬氏體相中的Cr7C3型碳化物的濃縮量，規(guī)定在4重量％以下。此外，Mo濃度及W濃度的各自的下限值，不特別限定，但參考上述高溫工具鋼，優(yōu)選規(guī)定為0.5重量％，更優(yōu)選規(guī)定為1.5重量％。
在與上述Mo、W時(shí)同樣地研究V時(shí)，V對(duì)馬氏體母相的最大固溶濃度大約在0.6重量％，由于在Cr7C3型碳化物中顯著濃縮，所以在鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，在不析出MC型碳化物的情況下，能夠?qū)添加到3.5重量％。因此，馬氏體母相中的V的下限濃度，優(yōu)選規(guī)定為開(kāi)始顯著出現(xiàn)回火軟化阻抗性的0.05重量％，如果設(shè)想是分散有5～40重量％的Cr7C3型碳化物的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，優(yōu)選將0.5～3重量％的V作為添加量。
進(jìn)而，當(dāng)在要求更優(yōu)異的耐磨損性的浮動(dòng)密封件上應(yīng)用鐵系耐磨滑動(dòng)材料的情況下，因提高耐磨性的必要性，在本實(shí)施方式的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，至少含有2.25～4.5重量％的C、6.5～35重量％的Cr及總量3～8重量％的(V+Ti)中的一種以上，且按式0.143×(Cr重量％)-1.41+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)≤(C重量％)≤0.167×(Cr重量％)-0.33+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)的關(guān)系，優(yōu)選在固溶碳量為0.2～0.5重量％的馬氏體母相中，分散Cr7C3型碳化物和比該Cr7C3型碳化物更硬質(zhì)的MC型碳化物。在此種情況下，考慮到鐵系耐磨滑動(dòng)材料的韌性，優(yōu)選按總碳化物量15～50體積％，析出分散10～40體積％的Cr7C3型碳化物和5～15體積％的MC型碳化物，進(jìn)而，也可以含有Si、Mn、Ni、P、S、B、N、Mo、W、Co、Cu、Al等合金元素中的一種以上。
另外，在本實(shí)施方式中，由于最大15體積％析出分散添加(V+Ti)形成的MC型碳化物，所以在該鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，對(duì)于(V+Ti)添加量，作為適當(dāng)?shù)奶剂?，需要追加添?.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)。
進(jìn)而，得知，高硬度的SKH2、SKH10、SKH54、SKH57等高速鋼，由于至少?gòu)?200℃以上的淬火溫度進(jìn)行淬火處理，因此在該標(biāo)準(zhǔn)淬火狀態(tài)(淬火溫度1200℃以上)下，以5～12體積％的Fe3W3C的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的M6C型碳化物，和以1～9體積％的V4C3、WC的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的MC型碳化物，在馬氏體母相中析出分散，其總碳化物量為7～12體積，由于以固溶在馬氏體母相中的碳的濃度達(dá)到0.5～0.6重量％的方式設(shè)定，因此與高碳高Cr系工具鋼同樣，耐熱裂性和耐磨損性不足。
為此，在根據(jù)本實(shí)施方式的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，優(yōu)選地，由含有0.6～1.9重量％的C，含有1～7重量％的Cr，含有0～3重量％的V，含有3.5重量％以上的Mo，同時(shí)含有6～25重量％的(Mo+0.5×W)，并且，按式0.05×(Mo重量％+0.5×W重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42的關(guān)系，在固溶0.2～0.5重量％碳的馬氏體母相中，分散5～40體積％的M6C型碳化物和5體積％以下的MC型碳化物的組織構(gòu)成，進(jìn)而，優(yōu)選地根據(jù)需要含有Si、Mn、Ni、P、S、B、N、V、Ti、Co、Cu、Al等合金元素中的一種以上。
在所述鐵系耐磨滑動(dòng)材料中析出的M6C型碳化物，是成為高速鋼的主體的碳化物，其特征在于，與所述Cr7C3型碳化物相比，高溫硬度優(yōu)異，同時(shí)具有面心立方的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，韌性?xún)?yōu)良，進(jìn)而Mo濃度、W濃度極高，顯著改進(jìn)滑動(dòng)時(shí)的耐燒傷性。由此，即使在本實(shí)施方式中，也能夠以M6C型碳化物為主體，謀求提高耐燒傷性。此外，在用于要求更優(yōu)異的耐磨損性的浮動(dòng)密封件的情況下，更優(yōu)選以M6C型碳化物達(dá)到20體積％以上的方式，將(Mo+0.5×W)調(diào)整到含有8～25重量％。
另外，作為在本實(shí)施方式中的馬氏體母相中固溶的碳量的調(diào)整方法，一邊參照900～1000℃的Fe-C-Mo相圖(參照?qǐng)D2)及Fe-C-W相圖(參照?qǐng)D3)，一邊按式0.05×(Mo重量％+0.5×W重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42的關(guān)系，使相對(duì)于鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的Mo、W、V添加量的碳量最佳化，優(yōu)選將在馬氏體母相中固溶的碳量調(diào)整在0.2～0.5重量％。
此外，為了與高速鋼相比，更高地提高該鐵系耐磨滑動(dòng)材料對(duì)砂土侵入的耐磨損性，優(yōu)選地，由至少含有1.3～3重量％的C、含有1～7重量％的Cr、含有3～8重量％的V、含有3.5重量％以上的Mo、同時(shí)含有7～25重量％的(Mo+0.5×W)，并且，按式0.05×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)的關(guān)系，在固溶0.2～0.45重量％碳的馬氏體母相中，析出分散10～40體積％的M6C型碳化物和5～15體積％的MC型碳化物的組織構(gòu)成，進(jìn)而，優(yōu)選含有Si、Mn、Ni、P、S、B、N、V、Ti、Co、Cu、Al等合金元素中的一種以上。更優(yōu)選地，通過(guò)7重量％以上含有Mo，同時(shí)10～20重量％含有(Mo+0.5×W)，能夠?qū)?M6C+MC)型碳化物提高到20～40體積％，可以形成具有高于以往的高速鋼的耐磨損性和耐燒傷性的鐵系耐磨滑動(dòng)材料。
以所述Mo、W為主體的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，與主要分散所述的Cr7C3型碳化物的鐵系耐磨滑動(dòng)材料相比，在經(jīng)濟(jì)性上不理想。因此，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選地，至少含有1.5～3重量％的C、含有7～25重量％的Cr、含有6～15重量％的(Mo+0.5×W)，并且，按式0.043×(Mo重量％+0.5×W重量％)+2×0.085×(Cr重量％-5)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42+2×0.085×(Cr重量％-5)的關(guān)系，在固溶0.2～0.5重量％碳的馬氏體母相中，按碳化物總量，10～50體積％析出分散5～25體積％的Cr7C3型碳化物和5～25體積％的M6C型碳化物，進(jìn)而，優(yōu)選地根據(jù)需要含有Si、Mn、Ni、P、S、B、N、V、Ti、Co、Cu、Al等合金元素中的一種以上。另外，為進(jìn)一步提高耐磨損性，更優(yōu)選將上述碳化物總量調(diào)整到20～50體積％。
進(jìn)而，為進(jìn)一步改進(jìn)上述鐵系耐磨滑動(dòng)材料的耐磨損性和韌性，在根據(jù)本實(shí)施方式的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，優(yōu)選地，至少含有1.5～3.2重量％的C、7～25重量％的Cr、5～15重量％的(Mo+0.5×W)及3～8重量％的(V+Ti)中的一種以上，并且，按式0.043×(Mo重量％+0.5×W重量％)+2×0.085×(Cr重量％-5)+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42+2×0.085×(Cr重量％-5)+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)的關(guān)系，在固溶0.2～0.5重量％碳的馬氏體母相中，按碳化物總量，10～50體積％析出分散5～25體積％的Cr7C3型碳化物和5～25體積％的M6C型碳化物，進(jìn)而，優(yōu)選地根據(jù)需要含有Si、Mn、Ni、P、S、B、N、V、Ti、Co、Cu、Al等合金元素中的一種以上。由此，得到高硬度的鐵系耐磨滑動(dòng)材料。
上述實(shí)施方式中的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的P，在該鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，0.5～10體積％分散可富集能提高耐燒傷性的Cr、Mo、W、V的磷化合物(例如，F(xiàn)e2P、Cr2P、FeMoP、V2P、FeTiP型)各自中的一種以上，為提高耐燒傷性，在根據(jù)本實(shí)施方式的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，優(yōu)選含有0.2～1.5重量％的P。此外，添加0.2重量％的P，具有顯著改進(jìn)鐵系耐磨滑動(dòng)材料的鑄造時(shí)的金屬液的流動(dòng)性的特征，但由于添加過(guò)多的P會(huì)導(dǎo)致鐵系耐磨滑動(dòng)材料的脆弱化，所以將其上限添加量規(guī)定為1.5重量％，下限添加量規(guī)定為0.2重量％。
此外，為了改進(jìn)所述鐵系耐磨滑動(dòng)材料的耐燒傷性，重要的是提高馬氏體母相的回火軟化阻抗性。因此，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選2～15重量％含有至少Si、Al、Ni、Co中的一種以上。
Si，由于是大量固溶在馬氏體相中，顯著提高馬氏體相的回火軟化阻抗性的經(jīng)濟(jì)元素，所以例如在SKD6、SKD61、SKD62等在不分散碳化物的情況下使用的高溫工具鋼中，積極地添加，其添加量?jī)?yōu)選0.5～3.5重量％。Al，很少在上述工具鋼中添加，但由于與Si同樣具有顯著的回火軟化阻抗性，所以希望積極地添加。此外，Ni和Co，由于是在與Al、Si、Mo的共存中，出現(xiàn)時(shí)效硬化性的元素，同時(shí)尤其是Co，能夠顯著提高Fe的磁相變溫度，抑制合金元素的擴(kuò)散，顯著提高馬氏體的回火軟化阻抗性，所以?xún)?yōu)選積極地添加，但從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將其上限規(guī)定在10重量％。
此外，Si，在鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，由于顯著提高淬火時(shí)的奧氏體相中的碳活量，具有按0.1×Si重量％的關(guān)系降低固溶在馬氏體母相中的碳的濃度的作用，因此對(duì)于改進(jìn)耐熱裂性是有效的，在本實(shí)施方式中，至少0.5～3.5重量％含有Si，優(yōu)選按0.1×Si重量％的關(guān)系將鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的適當(dāng)?shù)奶紳舛确秶{(diào)整到高碳側(cè)。
另外，Si，是使大量的αFe相穩(wěn)定化的合金元素，通過(guò)添加Si，由于顯示明顯向高溫側(cè)提升A1、A3相變溫度的作用，因此認(rèn)為具有提高滑動(dòng)面上的耐熱裂性的作用。從各種合金元素的單位重量％的A3相變溫度變化(ΔA3＝℃/重量％，Si+40，Al+70，Mo+20，V+40，W+12，Mn-30，Ni-15，C-220)得出，除Si以外，Al、Mo、V、W也能夠提高耐熱裂性。但是，在大量共存Si和上述合金元素的情況下，由于不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇慊鹛幚?，以使鐵素體相更加穩(wěn)定化，所以在本實(shí)施方式中，Si的上限添加量，由于在參照熱力學(xué)計(jì)算的Fe-Si-C-X四元系相圖即圖4(a)、(b)、(c)，研究主要分散所述Cr7C3型化合物的實(shí)施方式中的馬氏體母相的組成(0.45重量％C-5重量％Cr)時(shí)，能夠添加3.5重量％Si，所以規(guī)定在3.5重量％。此外，在作為主體分散所述M6C型化合物的實(shí)施方式等中的馬氏體母相的組成(0.45重量％C-3重量％Mo-0.5重量％V)中，優(yōu)選規(guī)定為2.5重量％(參照，圖4(a)、(b)、(c))。進(jìn)而，Si，是顯著改進(jìn)馬氏體母相的回火軟化阻抗性的元素，優(yōu)選將明顯顯示其效果的0.5重量％的Si規(guī)定為下限添加量。
此外，得知，在添加0.5～3.5重量％的Si或大量添加Mo、W的情況下，為了謀求其淬火溫度的低溫化，優(yōu)選通過(guò)添加可使奧氏體相穩(wěn)定化的Ni、Mn，謀求降低A1、A3相變溫度，優(yōu)選添加1～6重量％的Ni及0.5～2重量％的Mn的至少一方(參照，圖4(a)、(b)、(c))。進(jìn)而，在共存添加Ni和Al的情況下，由于其金屬間化合物的析出形成的時(shí)效硬化性顯著，韌性大大改進(jìn)，因此可以說(shuō)是有益的。
進(jìn)而，由于在3～15重量％含有Al、具有Fe3Al規(guī)則相變性的馬氏體母相中，發(fā)現(xiàn)非常顯著的耐燒傷性的改進(jìn)，所以在本實(shí)施方式中，開(kāi)發(fā)出了應(yīng)用該馬氏體母相的鐵系耐磨滑動(dòng)材料。
進(jìn)而，為提高耐熱裂性，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選在所述鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，1～10體積％分散軟質(zhì)的Cu合金相。由此，能夠提高滑動(dòng)面的磨合性，進(jìn)而容易在滑動(dòng)中形成局部的油囊。另外，作為Cu基合金，從耐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選含有Si、Al、Ni中的一種以上，改進(jìn)其滑動(dòng)特性。
此外，所述鐵系耐磨滑動(dòng)材料，優(yōu)選是為謀求高強(qiáng)度化，實(shí)施了從900～1000℃的淬火處理和在150～600℃的回火處理的回火馬氏體相，至少30體積％以下含有殘留奧氏體相，但在考慮在滑動(dòng)面的磨合性的情況下，優(yōu)選將所述回火溫度規(guī)定在150～450℃，10～30體積％含有殘留奧氏體相。
此外，在用于齒輪減速裝置等的大直徑的浮動(dòng)密封裝置中，由于在該密封面的滑動(dòng)速度加快，因此需要耐燒傷性和耐熱裂性特別優(yōu)異、并且壓環(huán)強(qiáng)度優(yōu)異的浮動(dòng)密封環(huán)。在是使用本實(shí)施方式的鐵系耐磨滑動(dòng)材料的鑄造浮動(dòng)密封件時(shí)，從強(qiáng)度方面考慮，優(yōu)選將分散的特殊碳化物量調(diào)整到20～50體積％，但為了提高鑄造時(shí)的冷卻速度，使分散的碳化物具有強(qiáng)的方向性，不降低耐燒傷性，更細(xì)地分散Cu合金相，優(yōu)選例如用離心鑄造法制造的鑄造浮動(dòng)密封件。
進(jìn)而，作為謀求更高強(qiáng)度化的上述浮動(dòng)密封件，優(yōu)選是，至少在其滑動(dòng)面的表面層，實(shí)施滲碳及滲碳滲氮處理中的至少一方，在所述實(shí)施方式的任何一種的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中進(jìn)行成分調(diào)整的滲碳浮動(dòng)密封件。另外，在具有如此的高強(qiáng)度高韌性的組織結(jié)構(gòu)的特征的滲碳浮動(dòng)密封件中，具有能夠在滑動(dòng)面的表面層上，更多地到20～70體積％地分散滲碳析出的特殊碳化物等優(yōu)越性。進(jìn)而，鐵系耐磨滑動(dòng)材料，用于浮動(dòng)密封件，優(yōu)選地，通過(guò)在滑動(dòng)面上實(shí)施滲碳及滲碳滲氮處理中的至少一方，至少所述滑動(dòng)面的表面層，具有固溶0.2～0.5重量％碳的馬氏體相中分散20～70體積％的所述特殊碳化物的組織。
此外，從制造成本方面考慮，上述滲碳處理前的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，由于是軟質(zhì)，加工性?xún)?yōu)異，所以其特征是，通過(guò)結(jié)合鍛造、塑性加工、彎曲加工、焊接等手段，大多能廉價(jià)生產(chǎn)。
下面，參照附圖，更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖5，是說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施方式的滾輪組件的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖示。本實(shí)施方式是表示在滾輪組件中的浮動(dòng)密封裝置中應(yīng)用本發(fā)明的例子。
根據(jù)本實(shí)施形式的滾輪組件36，將滾輪保持架49和滾輪輥52可相互旋轉(zhuǎn)地連接起來(lái)構(gòu)成，其中，所述滾輪輥52經(jīng)由支承該滾輪保持架49的滾輪軸50和外套在該滾輪軸50上的滾輪襯套(帶凸緣的軸瓦)51配置。在該滾輪組件36中，浮動(dòng)密封裝置53，包括與密封面相接配置的一對(duì)密封環(huán)54、54，外套在各密封環(huán)54上的O環(huán)55，相互對(duì)向的一對(duì)密封面，被壓縮安裝的O環(huán)55的彈性力向滾輪軸50的軸向方向推壓，一面以適當(dāng)?shù)谋砻鎵毫佑|一面滑動(dòng)，防止水、砂土等從外部侵入，并防止?jié)櫥蛷膬?nèi)部泄漏。同時(shí)，在一對(duì)密封環(huán)54、54的密封面，至少將5～45體積％的碳化物和石墨及銅合金相中的至少其中之一，調(diào)整成分散在具有硬質(zhì)的馬氏體相中的組織。
根據(jù)本實(shí)施形式，可以提供防燒傷性和耐熱裂性更優(yōu)異的浮動(dòng)密封裝置，但從強(qiáng)度方面考慮，更優(yōu)選將分散的特殊碳化物量調(diào)整到20～50體積％。此外，為了提高鑄造時(shí)的冷卻速度，使分散的碳化物具有強(qiáng)的方向性，優(yōu)選例如用離心鑄造法制造。進(jìn)而，為謀求更高的高強(qiáng)度化，優(yōu)選地，采用至少對(duì)其滑動(dòng)面的表面層實(shí)施了滲碳及滲碳滲氮處理中的至少一方，進(jìn)行了C、Cr、V、W、Mo等成分調(diào)整的滲碳浮動(dòng)密封件。對(duì)于具有如此高強(qiáng)度高韌性的組織結(jié)構(gòu)的特征的滲碳浮動(dòng)密封件，具有能夠在滑動(dòng)面的表面層，到20～70體積％地更多分散通過(guò)滲碳析出的特殊碳化物等優(yōu)越性。
下面，參照附圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的鐵系耐磨滑動(dòng)材料的具體實(shí)施例。

(鐵系耐磨滑動(dòng)材料的平衡組成調(diào)查)為了用X射線(xiàn)微量分析儀，分析熔制的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的平衡組成，在本實(shí)施方式中，準(zhǔn)備易于調(diào)整其材料中的組織的燒結(jié)合金。在本實(shí)施方式中，以Fe-0.6重量％C-0.3重量％Si-0.45重量％Mn-15％重量％Cr-3重量％Mo-1.2重量％V合金粉末，和Fe-0.6重量％C-0.3重量％Si-0.35重量％Mn-9重量％Cr-6重量％Mo-4重量％W-2重量％V合金粉末為基體，進(jìn)而調(diào)整#350目以下的Ni、Co、Si、FeAl、FeP粉末及平均粒徑6μm的石墨粉末，混合調(diào)制表2所示的3種燒結(jié)合金混合粉末，進(jìn)而，在混合調(diào)整后的燒結(jié)用混合粉末中添加3重量％的石蠟，然后用1噸/cm2的壓力沖壓成型，用1190℃2小時(shí)真空燒結(jié)A、B組成的成型體，用1135℃2小時(shí)真空燒結(jié)C組成的成型體，在爐冷到1000℃后，用400torr的氮?dú)鈱?shí)施冷卻淬火，在切斷研磨該燒結(jié)體試驗(yàn)片后，用X射線(xiàn)微量分析儀(EPMAElectron Probe Microanalyzer)，研究馬氏體母相和析出分散在該母相中的碳化物中的各種合金元素濃度。表2示出該研究結(jié)果。
表2燒結(jié)制鐵系耐磨滑動(dòng)材料的X射線(xiàn)微量分析儀分析結(jié)果(wt％)

上述燒結(jié)合金A、B，是在Cr濃度高的15Cr-3Mo系合金中添加3重量的Co和4重量％的Ni的合金，只平衡馬氏體母相和Cr7C3型碳化物，燒結(jié)合金C是提高了Mo、W濃度，在馬氏體母相中平衡Cr7C3型碳化物和M6C型碳化物的合金。
表2中的母相、Cr7C3及M6C欄，表示各自的合金元素濃度，KM7表示Cr7C3型碳化物和母相間的合金元素M的分配系數(shù)(Cr7C3型碳化物中的合金元素重量％/母相中的合金元素重量％)，KM6表示M6C型碳化物和母相間的合金元素的分配系數(shù)(M6C型碳化物中的合金元素重量％/母相中的合金元素重量％)，但通過(guò)比較上述各合金元素的分配系數(shù)，能夠研究各種合金元素的特征。
此外，圖6、圖7，利用上述結(jié)果，分別表示Cr7C3型及M6C型碳化物中的合金元素濃度和與之平衡的母相中的合金元素濃度關(guān)系。從中得知，關(guān)于各元素，大致按一定的比率分配合金元素，以及即使在燒結(jié)制鐵系耐磨滑動(dòng)材料的組成不同的情況下，分配系數(shù)也大致相同。
例如，通過(guò)采用其分配系數(shù)，定量地得知(1)Si、Al幾乎不在M7C3型碳化物中固溶，大致全部濃縮在馬氏體母相中，提高馬氏體相的回火軟化阻抗性；(2)V與Cr、Mo、W相比，更多地向M7C3型碳化物濃縮，能謀求Cr7C3型碳化物的微細(xì)化，但不太向M6C型碳化物濃縮，在由M6C型碳化物和馬氏體相構(gòu)成的鋼材中，容易以MC型碳化物析出，能夠顯著提高馬氏體相的回火軟化阻抗性；(3)Mo、W與M7C3型碳化物相比，顯著濃縮在M6C型碳化物中；(4)Cr顯著濃縮在Cr7C3型碳化物中，但基本上不向M6C型碳化物濃縮；(5)Ni、Co與所有碳化物相比，都濃縮在馬氏體母相中等。
基于上述各種合金元素的分配系數(shù)，從有代表性的SKD、SKH工具鋼材的成分，從上述鋼材的標(biāo)準(zhǔn)淬火溫度，分析了淬火的馬氏體母相組成和碳化物量，表3示出分析結(jié)果。關(guān)于組成，利用上述的X射線(xiàn)微量分析儀求出，此外關(guān)于碳化物量，通過(guò)觀察組織照片求出。由此得知，SKD材料(SKD1、SKD2、SKD11、D7淬火溫度950℃)的馬氏體母相，調(diào)整為Cr6～7.5重量％、C0.55～0.75重量％，形成20體積％以下分散Cr7C3型碳化物的組織，由于馬氏體相中的固溶碳量高，因此，例如與考慮耐熱裂性的熱加工用工具鋼(例如，SKD7、SKD6、SKD61、SKD62)相比，還不足。此外，得知，即使在SKH材料(SKH2、SKH9)中，由于馬氏體相中的固溶碳量為0.5～0.55重量％，相對(duì)較高，所以不能實(shí)現(xiàn)足夠的耐熱裂性。進(jìn)而，關(guān)于耐磨損性，得知，由于硬質(zhì)的特殊碳化物少，所以與所述高碳高Cr鑄鐵相比，還不足。
表3各種SKD及SKH鋼材的馬氏體母相組成(重量％)和分散的碳化物(體積％)的分析結(jié)果

注)Cr7C3碳化物8.5重量％C、M8C型碳化物2重量％C、MC碳化物15重量％C因此，作為雖然分散可發(fā)揮與SKD工具鋼同等以上的耐磨損性的10體積％以上的碳化物，但還兼?zhèn)錈峒庸び霉ぞ咪摰哪蜔崃研缘蔫F系耐磨滑動(dòng)材料的獲得方法，至少，優(yōu)選馬氏體相中的固溶碳量在0.5重量％以下，進(jìn)而，更優(yōu)選馬氏體相中的固溶碳量在0.4重量％以下。
進(jìn)而，在以Cr7C3型碳化物和馬氏體相為主體的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，在將燒結(jié)接合后的淬火溫度規(guī)定在900～1000℃的情況下，作為將馬氏體相中的固溶碳量規(guī)定在0.2～0.5重量％的條件，由900℃下的Fe-C-Cr三元相圖(圖1)中的2根Tie-Line A、B夾持的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的相對(duì)于Cr重量％的適當(dāng)?shù)奶剂?C重量％)，可按下式得出。
0.143×Cr重量％-1.41≤(C重量％)≤0.165×Cr重量％-0.41此外，在圖1中，用虛線(xiàn)表示Cr7C3型碳化物10、20、30、40、50體積％分散的組成位置，但是作為Cr7C3型碳化物10體積％分散的條件，得知，規(guī)定在(Cr重量％)≥10重量％、50體積％以下的條件，為(C重量％)≤40重量％。此外，作為鐵系耐磨滑動(dòng)材料，優(yōu)選以分散20～50體積以上的Cr7C3型碳化物的方式設(shè)計(jì)。
另外，更高地提高馬氏體相的回火軟化阻抗性，能夠顯著改進(jìn)在邊界潤(rùn)滑下的，且在有砂土侵入的滑動(dòng)面上的耐燒傷性和耐磨損性，最優(yōu)選即使通過(guò)600℃的回火處理，也能夠維持在HRC50以上，進(jìn)而維持在HRC55以上，優(yōu)選地，通過(guò)根據(jù)在馬氏體相中的固溶碳量為0.15～0.5重量％時(shí)的在馬氏體相中固溶的各種合金元素的回火軟化阻抗系數(shù)，滿(mǎn)足26.2≤3×(Si重量％+Al重量％)+2.8×(Cr重量％)+11×(Mo重量％)+7.5×(W重量％)+25.7×(V重量％)的關(guān)系，進(jìn)行合金設(shè)計(jì)。
因此，如圖1所示，得知，由于馬氏體相中的Cr重量％平均為大約7重量％，且0.3重量％左右含有Si，因此，例如，以單獨(dú)Mo消除回火軟化阻抗的不足部分的Mo的最低添加量為0.5重量％。此外，Mo的最大固溶度，從圖2(Fe-C-Mo系相圖)看出，大約4重量％(在1000℃)，另外，如果考慮濃縮在所述10～40體積％的Cr7C3型碳化物中的Mo，優(yōu)選的Mo添加量為0.6～6.5重量％。
此外，如果參考圖3(Fe-C-W相圖)，即使W，也能夠大致相同地討論，相對(duì)于鐵系耐磨滑動(dòng)材料的Mo、W的具體的添加量大致為0.6～7重量％，但從經(jīng)濟(jì)性考慮，優(yōu)選，通過(guò)將Mo、W在基體相中的最大固容量規(guī)定為最有效地提高回火軟化阻抗性的2.5重量％以下，將Mo、W添加量抑制在4重量％以下。
此外，V，如上所述，由于顯著濃縮在Cr7C3型碳化物中，留在馬氏體相中的量極少，所以作為提高基體相的回火軟化阻抗性的元素，是無(wú)效的。由于V顯示使Cr7C3型碳化物微細(xì)化的作用，所以相對(duì)于在馬氏體相中固溶最大固溶量0.5重量％V時(shí)的鐵系耐磨滑動(dòng)材料的V添加量，為1.1～3.9重量％(10～40體積％Cr7C3型碳化物)，在主要分散Cr7C3型碳化物的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中，從經(jīng)濟(jì)性考慮，優(yōu)選保留在3重量％以下。
關(guān)于以M6C型碳化物為主體，進(jìn)而分散MC型碳化物的SKH系燒結(jié)滑動(dòng)材料的在馬氏體相中的固溶碳濃度，參考佐藤、西澤的報(bào)告(“金屬學(xué)會(huì)報(bào)”2(1963)、P564、圖3，伴隨碳化物的固溶的基質(zhì)中的碳濃度變化)，將固溶在該馬氏體相中的碳的濃度調(diào)整到0.4重量％以下的簡(jiǎn)便方法，是將燒結(jié)接合后的淬火溫度設(shè)定在900～1100℃的溫度范圍，與通常的SKH系高速鋼的淬火溫度為1200～1350℃相比，在顯著低溫側(cè)的淬火操作為本發(fā)明的基本之一。
另外，與使用上述的Fe-C-Cr系相圖相同的研究，能夠基于圖2和圖3所示的Fe-C-Mo、Fe-C-W系相圖開(kāi)展。與M6C型碳化物平衡的馬氏體相的碳固溶度，通過(guò)0.15、0.4重量％的Tie-LineA、B，如該圖中數(shù)值化所示，如果與Fe-C-Mo系和Fe-C-W系的Tie-Line相比較，得知，由于Fe-C-W系的Tie-Line的梯度大約為Mo的1/2，與M6C型碳化物平衡的馬氏體相中的Mo、W的重量％濃度大致相同，所以共存添加Mo和W時(shí)的M6C型碳化物和馬氏體相的組成平衡關(guān)系，作為0.5×W重量％＝Mo重量％，從Fe-C-Mo系相圖讀取，從所述Tie-LineA、B數(shù)值化的鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的適當(dāng)碳濃度(C重量％)，能夠按下式簡(jiǎn)要記述。
0.043×(Mo重量％+0.5×W重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42此外，由此得知，主體使用Mo，盡量抑制W添加量，更經(jīng)濟(jì)，進(jìn)而，從提高鐵系耐磨滑動(dòng)材料的燒結(jié)性或馬氏體相的回火軟化阻抗性的觀點(diǎn)出發(fā)，也優(yōu)選作為主體添加Mo，也可以不添加W。
此外，從前面的Mo、W、Cr等合金元素的分配系數(shù)KM6，能夠適當(dāng)求出相當(dāng)于M6C型碳化物10～40體積％的Mo、W，為(Mo重量％+0.5×W重量％)6～20重量％。
(鐵系耐磨滑動(dòng)材料及其滑動(dòng)特性評(píng)價(jià))在本實(shí)施例中，采用圖8所示形狀的帶凸緣滑動(dòng)軸承，利用圖9所示的搖動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，對(duì)合地設(shè)置試驗(yàn)片(帶凸緣滑動(dòng)軸承)的滑動(dòng)面，在搖動(dòng)角規(guī)定為120°、搖動(dòng)速度規(guī)定為2m/sec、傾斜角2°的片接觸狀態(tài)下，每1噸地增加負(fù)荷(圖中P)，在對(duì)各負(fù)荷的搖動(dòng)次數(shù)重復(fù)1000個(gè)循環(huán)后，增加負(fù)荷，進(jìn)行重復(fù)搖動(dòng)的搖動(dòng)試驗(yàn)，利用發(fā)生熱裂或燒傷的負(fù)荷，評(píng)價(jià)耐熱裂性和耐燒傷性。作為比較例，采用對(duì)SUJ2、SKD6、SKD11、SKH9的標(biāo)準(zhǔn)淬火回火鋼材和SCM420H材，以表面碳量達(dá)到0.8重量的方式，在930℃實(shí)施了滲碳淬火回火的滑動(dòng)軸承。
表4所示的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，在鍛造后充分退火，然后實(shí)施機(jī)械加工，用真空爐進(jìn)行960℃×2hr加熱，利用500torr的N2氣淬火，接著實(shí)施200℃2hr的回火，實(shí)施滑動(dòng)面的精細(xì)研磨加工，安裝在S50C碳鋼的凸緣部上，作為圖9的試驗(yàn)片。在表4中，也示出發(fā)生熱裂或燒傷的負(fù)荷(ton)。
表4鐵系耐磨滑動(dòng)材料的耐燒傷性和耐磨損性ton kgf/cm·m/500hr

從No.1～4合金和比較1的比較結(jié)果得出，通過(guò)將固溶在馬氏體母相中的碳的濃度調(diào)整到0.2～0.5重量％，能夠顯著改進(jìn)耐負(fù)荷性，同時(shí)通過(guò)按20體積％以上增加Cr7C3型碳化物，及通過(guò)添加V析出MC型碳化物，能夠改進(jìn)耐負(fù)荷性。
另外，No.1和No.5合金，是使固溶在馬氏體相中的碳的濃度大致相同，分別分散20體積％的Cr7C3型碳化物和M6C型碳化物的合金，分散M6C型碳化物良好地改進(jìn)其耐負(fù)荷性。
此外，分散M6C型碳化物的No.5～No.8合金的比較結(jié)果得知，隨著M6C型碳化物和MC型碳化物的增加，耐面壓性改進(jìn)。
No.9、No.10合金，是混合有Cr7C3型碳化物和M6C型碳化物的合金，從與比較2的比較結(jié)果得出，通過(guò)將固溶在馬氏體相中的碳的濃度調(diào)整在0.2～0.5重量％，可顯著改進(jìn)耐負(fù)荷性，及從與No.1～No.4合金的比較結(jié)果得知，通過(guò)同時(shí)分散Cr7C3型碳化物和M6C型碳化物，能夠進(jìn)一步改進(jìn)耐面壓性。
No.11～No.17合金，是調(diào)查了Si、Co、P、Al、Cu、(Al+Cu)、Ni等的各自添加作用的合金，發(fā)現(xiàn)各自耐面壓性的改進(jìn)，尤其，添加Co、Al、(Al+Cu)對(duì)改進(jìn)耐面壓性的效果更大。此外，得知，根據(jù)No.17合金的Ni添加量，母相中的殘留奧氏體相增大，提高耐面壓性。
(鐵系耐磨滑動(dòng)材料的浮動(dòng)密封特性評(píng)價(jià))在本實(shí)施例中，采用實(shí)施例2的表4所示的組成的合金，利用離心鑄造法制造圖10所示的浮動(dòng)密封件，在960℃爐冷卻后，保溫30分鐘，在400torr的N2氣保護(hù)氣氛下，實(shí)施淬火處理，在淬火后，實(shí)施200℃2小時(shí)的回火處理，然后球面研磨經(jīng)過(guò)處理的浮動(dòng)密封件，拋光精加工圖中所示的密封面部。采用圖11所示的滑動(dòng)試驗(yàn)機(jī)(浮動(dòng)密封試驗(yàn)器)，進(jìn)行耐熱裂性和耐燒傷性及耐磨損性的調(diào)查。浮動(dòng)密封試驗(yàn)機(jī)，利用將制成的試驗(yàn)片作為與密封面相接的方式配置的一對(duì)密封環(huán)的浮動(dòng)密封裝置，將與一個(gè)密封環(huán)接觸的O環(huán)固定，向與另一個(gè)密封環(huán)接觸的O環(huán)賦予負(fù)荷和繞密封環(huán)的中心軸的旋轉(zhuǎn)。
另外，耐熱裂性和耐燒傷性，在空氣中，在將密封負(fù)荷(線(xiàn)壓P＝負(fù)荷/密封位置長(zhǎng)度)規(guī)定為2kgf/cm的條件下，在浮動(dòng)密封裝置內(nèi)封入EO#30發(fā)動(dòng)機(jī)油，一面改變旋轉(zhuǎn)速度(圓周速度V)，一面通過(guò)調(diào)查求出增大滑動(dòng)阻力的旋轉(zhuǎn)速度，耐磨損性，在大約50重量％含有SiO2的水中，在線(xiàn)壓2kgf/cm、密封面的圓周速度1m/sec的條件下，相同地在浮動(dòng)密封裝置內(nèi)封入EO#30發(fā)動(dòng)機(jī)油，按500hr連續(xù)試驗(yàn)后的密封接觸位置的移動(dòng)量(磨損幅度，mm)評(píng)價(jià)，以表示耐熱裂性的PV值(P×V，單位kgf/cm·m/sec)和磨損幅度，表4的右側(cè)。
表4所示的各合金的PV值，顯示與在實(shí)施例2中評(píng)價(jià)的耐熱裂性界限負(fù)荷(耐負(fù)荷量，ton)大致相同的傾向，通過(guò)將馬氏體母相中的固溶碳濃度調(diào)整在0.2～0.5重量％，能夠顯著改進(jìn)其耐燒傷性。
此外，在以多用作目前的建筑機(jī)械的浮動(dòng)密封件的比較1、比較2的磨損幅度為基準(zhǔn)的情況下，大約20體積％以上分散Cr7C3型碳化物的本發(fā)明合金，在耐磨損性方面，足以滿(mǎn)足其性能，進(jìn)而，添加V、分散MC型碳化物的合金顯示更優(yōu)異的耐磨損性。其結(jié)果表明，耐燒傷性低的比較1、2合金，顯示出強(qiáng)的凝著磨損性。
需要說(shuō)明的是本說(shuō)明書(shū)中的“以上、以下”均包括端點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，具有固溶了0.15～0.5重量％濃度的碳的馬氏體母相，在所述馬氏體母相中，合計(jì)分散10～50體積％的Cr、Mo、W及V各自的特殊碳化物中的一種以上。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有6.5重量％以上的Cr，3.5重量％以上的Mo及3重量％以上的V中的一種以上，在所述馬氏體母相中，分散Cr7C3型、M6C型及MC型各自的特殊碳化物中的一種以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有1.5～4.5重量％的C及10～40重量％的Cr，并且，按下式的關(guān)系，在所述馬氏體母相中，固溶0.2～0.45重量％的碳，在所述馬氏體母相中，至少分散10～50體積％的Cr7C3型碳化物，0.143×(Cr重量％)-1.41≤C重量％≤0.167×(Cr重量％)-0.33。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有0.6～1.9重量％的C、含有1～7重量％的Cr、含有3.5重量％以上的Mo、同時(shí)含有6～25重量％的(Mo+0.5×W)，并且，按下式的關(guān)系，在所述馬氏體母相中，固溶0.2～0.5重量％的碳，在所述馬氏體母相中，分散5～40體積％的M6C型碳化物和5體積％以下的MC型碳化物，0.05×(Mo重量％+0.5×W重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42。
5.如權(quán)利要求1或2所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有1.5～3重量％的C、含有7～25重量％的Cr、含有6～15重量％的(Mo+0.5×W)，并且，按下式的關(guān)系，在所述馬氏體母相中，固溶0.2～0.5重量％的碳，在所述馬氏體母相中，析出分散5～25體積％的Cr7C3型碳化物和5～25體積％的M6C型碳化物，0.043×(Mo重量％+0.5×W重量％)+2×0.085×(Cr重量％-5)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42+2×0.085×(Cr重量％-5)。
6 如權(quán)利要求3～5中任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，還含有3重量％以下的V。
7.如權(quán)利要求3～5中任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，在所述馬氏體母相中含有0.5～4重量％的Mo、0.5～4重量％的W及0.05～0.6重量％的V中的一種以上。
8.如權(quán)利要求1或2所示的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有2.25～4.5重量％的C、含有6.5～35重量％的Cr及含有總量3～8重量％的V和Ti中的一種以上，按下式的關(guān)系，在所述馬氏體母相中，固溶0.2～0.5重量％的碳，在所述馬氏體母相中，按總碳化物量15～50體積％，析出分散10～40體積％的Cr7C3型碳化物和5～15體積％的MC型碳化物，0.143×(Cr重量％)-1.41+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)≤(C重量％)≤0.167×(Cr重量％)-0.33+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有1.3～3重量％的C、含有1～7重量％的Cr、含有3～8重量％的V、含有3.5重量％以上的Mo、同時(shí)含有7～25重量％的(Mo+0.5×W)，并且，按下式的關(guān)系，在所述馬氏體母相中，固溶0.2～0.45重量％的碳，在所述馬氏體母相中，分散10～40體積％的M6C型碳化物和5～15體積％的MC型碳化物，0.05×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有1.5～3.2重量％的C、7～25重量％的Cr、5～15重量％的(Mo+0.5×W)及3～8重量％以的(V+Ti)中的一種以上，并且，按下式的關(guān)系，在所述馬氏體母相中，固溶0.2～0.5重量％的碳，在所述馬氏體母相中，按總碳化物量15～50體積％，析出分散5～25體積％的Cr7C3型碳化物、5～25體積％的M6C型碳化物和5～15體積％的MC型碳化物，0.043×(Mo重量％+0.5×W重量％)+2×0.085×(Cr重量％-5)+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)≤(C重量％)≤0.038×(Mo重量％+0.5×W重量％)+0.42+2×0.085×(Cr重量％-5)+0.2×(V重量％-0.5+Ti重量％)。
11.如權(quán)利要求1～10中的任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有0.2～1.5重量％的P，分散0.5～10體積％的Fe3P、Cr2P、FeMoP、V2P、FeTiP型各自的磷化物中的一種以上。
12.如權(quán)利要求1～11中的任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有2～15重量％的Si、Al、Ni、Co中的一種以上。
13.如權(quán)利要求12所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，含有0.5～3.5重量％的所述Si，按0.1×Si重量％的關(guān)系，將所述鐵系耐磨滑動(dòng)材料中的碳濃度范圍調(diào)整到高碳側(cè)。
14.如權(quán)利要求1～13中的任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，所述馬氏體母相，含有3～15重量％的Al，具有規(guī)則相變性。
15.如權(quán)利要求1～14中的任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，分散1～10體積％的Cu合金相。
16.如權(quán)利要求1～15中的任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，所述馬氏體母相，是實(shí)施了從900～1000℃的淬火處理和在150～450℃的回火處理的回火馬氏體相，在所述馬氏體母相中含有10～30體積％的殘留奧氏體相。
17.如權(quán)利要求1～15中的任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，所述鐵系耐磨滑動(dòng)材料用于鑄造浮動(dòng)密封件，所述特殊碳化物的分散量為20～50體積％。
18.如權(quán)利要求1～15中的任何一項(xiàng)所述的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，所述鐵系耐磨滑動(dòng)材料用于鑄造浮動(dòng)密封件，通過(guò)對(duì)滑動(dòng)面實(shí)施滲碳及滲碳滲氮處理的中的至少一方，至少所述滑動(dòng)面的表面層，具有在固溶0.2～0.5重量％的碳的馬氏體母相中分散20～70體積％的所述特殊碳化物的組織。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠改進(jìn)耐燒傷性、耐磨損性及耐熱裂性的鐵系耐磨滑動(dòng)材料，其特征在于，具有固溶0.15～0.5重量％的濃度的碳的馬氏體母相，在所述馬氏體母相中，合計(jì)10～50體積％分散Cr、Mo、W及V各自的特殊碳化物中的一種以上。
文檔編號(hào)C21D6/00GK1690238SQ200510066949
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者高山武盛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小松制作所