(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｎｉ：２〜６％、                Ｃｕ：０．５〜２．５％、、
Ｍｏ：０．５〜１．３％、        Ｃ  ：０．２〜０．８％、
Ｐ  ：０．１〜０．３％、        Ｍｎ：０．２〜０．６５％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに２〜８％の空孔率を有するＦｅ基焼結合金で構成したことを特徴とする高強度および高靭性を有するＦｅ基焼結合金製コンロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高強度および高靭性を有するＦｅ基焼結合金製コンロッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に、例えば自動車や発電機などの駆動装置において、これらの構造部材であるエンジンの往復運動をクランクシャフトで回転運動に変えるための連結部材として図１に概略正面図で例示される形状のコンロッドが用いられている。
また、これらコンロッドとしては、例えば特開平９−１７７７５７号公報に記載される通り、質量％で（以下、理論密度比以外の％は質量％を示す）、
Ｎｉ：１．５〜４．５％、        Ｃｕ：０．５〜２．５％、
Ｍｏ：０．７５〜２％、          Ｃ  ：０．３〜０．６％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに２〜８％の空孔率を有するＦｅ基焼結合金で構成されたＦｅ基焼結合金製コンロッド（以下、焼結コンロッドと云う）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、自動車のエンジンや発電機などの駆動装置は軽量化および高性能化、さらに小型化の傾向にあり、これに伴ない、これらの構造部材であるコンロッドにも薄肉化および小寸化が強く求められているが、上記の従来焼結コンロッドにおいては、これを構成するＦｅ基焼結合金がこれらの要求に十分満足に対応することのできる強度および靭性を具備していないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の従来焼結コンロッドに着目し、これのより一段の強度および靭性の向上を図るべく研究を行った結果、上記の従来焼結コンロッドを構成するＦｅ基焼結合金の合金成分であるＮｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、およびＣの含有量を、それぞれ、
Ｎｉ：２〜６％、                Ｃｕ：０．５〜２．５％、、
Ｍｏ：０．５〜１．３％、        Ｃ  ：０．２〜０．８％、
に特定した上で、さらにこれに合金成分としてＰおよびＭｎを、それぞれ、
Ｐ  ：０．１〜０．３％、        Ｍｎ：０．２〜０．６５％、
の割合で含有させると、特にＰ成分によって強度が、またＭｎ成分によって靭性が一段と向上するようになり、この結果焼結コンロッドは薄肉化および小寸化に十分満足に対応できる高強度および高靭性を具備するようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】
この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたものであって、
Ｎｉ：２〜６％、                Ｃｕ：０．５〜２．５％、、
Ｍｏ：０．５〜１．３％、        Ｃ  ：０．２〜０．８％、
Ｐ  ：０．１〜０．３％、        Ｍｎ：０．２〜０．６５％、
を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並びに２〜８％の空孔率を有するＦｅ基焼結合金で構成してなる、焼結コンロッドに特徴を有するものである。
【０００６】
つぎに、この発明の焼結コンロッドにおいて、これを構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および空孔率を上記の通りに限定した理由を説明する。
（Ａ）  成分組成
（ａ）  Ｎｉ
Ｎｉ成分には、Ｃｕとの共存において靭性を向上させ、かつ耐熱性を向上させる作用があるが、その含有量が２％未満では、前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が６％を越えると耐摩耗性が低下するようになることから、その含有量を２〜６％と定めた。
【０００７】
（ｂ）  Ｃｕ
Ｃｕ成分には、上記の通りＮｉとの共存において靭性を向上させるほか、熱伝導性の向上に寄与する作用があるが、その含有量が０．５％未満では、前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が２．５％を越えると、所望の耐摩耗性を確保することができなくなることから、その含有量を０．５〜２．５％と定めた。
【０００８】
（ｃ）  Ｍｏ
Ｍｏ成分には、強度を向上させ、かつＮｉとの共存において耐熱性を向上させる作用があるが、その含有量が０．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が１．３％を越えると、靭性が急激に低下するようになることから、その含有量を０．５〜１．３％と定めた。
【０００９】
（ｄ）  Ｃ
Ｃ成分には、強度および耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．２％未満では所望の強度を確保することができず、一方その含有量が０．８％を越えると、靭性が急激に低下するようになることから、その含有量を０．２〜０．８％と定めた。
【００１０】
（ｅ）  Ｐ
Ｐ成分には、焼結性を向上させ、高密度化を促進して強度を一段と向上させる作用をもつが、その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が０．３％を越えると、靭性が急激に低下すようになることから、その含有量を０．１〜０．３％と定めた。
【００１１】
（ｆ）  Ｍｎ
Ｍｎ成分には、ＮｉおよびＣｕとの共存において、一段の靭性向上に寄与する作用があるが、その含有量が０．２％未満では所望のすぐれた靭性を確保することができず、一方その含有量が０．６５％を越えると、強度の低下が避けられなくなることから、その含有量を０．２〜０．６５％と定めた。
【００１２】
（Ｂ）  空孔率
２％より小さい空孔率にすることは、焼結後にさらに熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を施しても、あるいは焼結をホットプレス処理によって行っても、きわめて困難であり、一方空孔率が８％を越えて大きくなると、急激に強度低下するようになることから、空孔率を２〜８％と定めた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ついで、この発明の焼結コンロッドを実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも５〜５０μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＦｅ粉末、Ｆｅ−Ｍｏ合金粉末（Ｍｏ：３％含有）、Ｆｅ−Ｐ合金粉末（Ｐ：２５％含有）、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉末（Ｍｎ：１％含有）、Ｃｕ粉末、Ｎｉ粉末、および黒鉛粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１、２に示される配合組成に配合し、潤滑材としてステアリン酸亜鉛を０．７５％添加してＶ型ミキサーで３０分間混合し、５５０〜７５０ＭＰａの範囲内の所定の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、メッシュベルト式焼結炉にて、窒素５％水素雰囲気中、１１００〜１２５０℃の範囲内の所定温度に２０分間保持した後、５〜４０℃／分の範囲内の所定の冷却速度で５５０℃まで徐冷後放冷の条件で焼結し、さらにこのうちのあるもの（表１の空孔率の欄に※のあるもの）については、圧力：２００ＭＰａ、温度：９５０℃、処理時間：２時間の条件でＨＩＰ処理を施することにより、実質的に上記配合組成と同じ成分組成および表１、２に示される空孔率をもったＦｅ基焼結合金で構成され、かついずれも図１に示される形状をもつと共に、全体長さ：２００ｍｍ、ピストンピン挿入孔部の外側幅：３５ｍｍ×厚さ：２０ｍｍ、クランクピン挿入孔部の外側幅：６５ｍｍ×厚さ：２０ｍｍの寸法をもった本発明焼結コンロッド１〜１５、並びに合金成分としてＰおよびＭｎを含有しない比較焼結コンロッド１〜１１をそれぞれ製造した。
【００１４】
ついで、上記の各種焼結コンロッドを、強度を評価する目的で、それぞれ引張装置にピストンピン挿入孔部およびクランクピン挿入孔部を把持した状態で垂直に装着し、前記ピストンピン挿入孔部およびクランクピン挿入孔部をそれぞれ上下方向に引張り、破断時の引張り応力を測定した。
また、同じく靭性を評価する目的で、上記の各種焼結コンロッドの長さ方向の中央部の正面片側に、幅：２ｍｍ×深さ：７ｍｍの水平Ｕ溝を形成した状態で、これを同じく上記の引張装置に装着し、前記水平Ｕ溝の反対側からハンマーで叩打して、折損時の衝撃応力を測定した。これらの測定結果を表１、２に示した。
【００１５】
【表１】
0003675299.tif 000002
【００１６】
【表２】
0003675299.tif 000003
【００１７】
【発明の効果】
表１、２に示される結果から、本発明焼結コンロッド１〜１５は、いずれも合金成分としてＰおよびＭｎを含有せず、従来焼結コンロッドを構成するＦｅ基焼結合金に相当する成分組成をもったＦｅ基焼結合金からなる比較焼結コンロッド１〜１１に比して一段と高い強度および靭性をもつことが明らかである。
上述のように、この発明の焼結コンロッドは、高強度と高靭性を兼ね備えているので、これの薄肉化および小寸化を可能とするものであるから、各種駆動装置の軽量化および高性能化に満足に対応することができるなど工業上有用な特性を有するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼結コンロッドの概略正面図である。
【図１】
0003675299.tif 000004