(57)【要約】【課題】凝着摩耗を抑えつつ、被削性を確保することができる耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法を提供する。【解決手段】第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子を含む混合粉末から耐摩耗性鉄基焼結合金を製造する。第１硬質粒子は、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃ系合金粒子であり、第２硬質粒子は、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｓｉ系合金粒子であり、混合粉末は、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子の合計量を１００質量％としたときに、第１硬質粒子を５〜５０質量％含有し、第２硬質粒子を１〜８質量％含有し、黒鉛粒子を０．５〜１．５質量％含有している。焼結工程において、第１硬質粒子の硬さがＨｖ４００〜６００となり、第２硬質粒子の硬さがＨｖ６００超えとなるように焼結し、その後、酸化処理の前後において、焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上となるように酸化処理を行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子を含む混合粉末から、焼結合金用成形体を圧粉成形する成形工程と、
前記焼結合金用成形体の前記黒鉛粒子のＣを、前記硬質粒子および前記鉄粒子に拡散させながら、前記焼結合金用成形体を焼結する焼結工程と、を含む耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法であって、
前記硬質粒子は、第１硬質粒子と第２硬質粒子とを含み、
前記第１硬質粒子は、前記第１硬質粒子を１００質量％としたときに、Ｍｏ：２０〜７０質量％、Ｎｉ：５〜４０質量％、Ｃｏ：５〜４０質量％、Ｍｎ：１〜２０質量％、Ｓｉ：０．５〜４．０質量％、Ｃ：０．５〜３．０質量％、残部がＦｅと不可避不純物からなり、
前記第２硬質粒子は、前記第２硬質粒子を１００質量％としたときに、Ｍｏ：６０〜７０質量％、Ｓｉ：２．０質量％以下、残部がＦｅと不可避不純物からなり、
前記混合粉末は、前記第１硬質粒子、前記第２硬質粒子、前記黒鉛粒子、および前記鉄粒子の合計量を１００質量％としたときに、前記第１硬質粒子を５〜５０質量％含有し、前記第２硬質粒子を１〜５質量％含有し、前記黒鉛粒子を０．５〜１．５質量％含有しており、
前記焼結工程において、前記第１硬質粒子の硬さがＨｖ４００〜６００となり、前記第２硬質粒子の硬さがＨｖ６００超えとなるように焼結し、
前記焼結工程後、前記焼結合金用成形体から焼結された焼結体に対して、前記鉄粒子に由来する鉄系基地の一部の鉄を四酸化三鉄となるように酸化処理を行い、前記酸化処理の前後において、前記焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上となるように前記酸化処理を行うことを特徴とする耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法。
【請求項２】
前記第１硬質粒子には、前記第１硬質粒子を１００質量％としたときに、１０質量％以下のＣｒがさらに添加されていることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法。
【請求項３】
前記第２硬質粒子の粒径は、１００μｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結合金の耐摩耗性を向上させるに好適な硬質粒子を含有した、耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バルブシートなどには、鉄を基地とした焼結合金が適用されることがある。焼結合金には、耐摩耗性をさらに向上させるべく、硬質粒子を含有させることがある。硬質粒子を含有させる場合、硬質粒子に、黒鉛粒子および鉄粒子を混合して粉末とし、この混合した粉末から焼結合金用成形体に圧粉成形する。その後、焼結合金用成形体を加熱することにより、焼結して焼結合金とすることが一般的である。
【０００３】
このような焼結合金の製造方法として、硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子を混合した混合粉末から、焼結合金用成形体を圧粉成形し、この焼結合金用成形体の黒鉛粒子のＣを、硬質粒子および鉄粒子に拡散させながら、焼結合金用成形体を焼結する耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、硬質粒子はＭｏ：２０〜７０質量％、Ｃ：０．２〜３質量％、Ｍｎ：１〜１５質量％、残部が不可避不純物とＣｏからなり、混合粉末は、硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子の合計量を１００質量％としたときに、硬質粒子を１０〜６０質量％含有し、黒鉛粒子を０．２〜２質量％含有している。このような焼結合金は、硬質粒子が分散されているため、アブレッシブ摩耗を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５６１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法で製造された耐摩耗性鉄基焼結合金の硬質粒子を繋ぐマトリクス材料は、鉄粒子に黒鉛粒子のＣが拡散したＦｅ−Ｃ系の材料であるため軟らかい。このため、耐摩耗性鉄基焼結合金とこれに接触する摺動相手材の金属材料とが金属接触した際に、耐摩耗性鉄基焼結合金の接触面が塑性変形し易く、この接触面で凝着摩耗し易い。それを防ぐには耐摩耗性鉄基焼結合金の硬さを高めることが望ましいが、一方でそれにより耐摩耗性鉄基焼結合金の被削性が低下するおそれがあり、耐凝着摩耗性と被削性を両立させることは難しい。
【０００７】
本発明は、前記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、凝着摩耗を抑えつつ、被削性を確保することができる耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上述した如く、耐摩耗性鉄基焼結合金の鉄系基地の塑性変形により、接触面の凝着摩耗が促進されると考えた。このような観点から、発明者らは、これまでのアブレッシブ摩耗を抑える硬質粒子の他に、鉄系基地の塑性変形を抑制することができる、別の硬質粒子を添加することを検討した。そこで、発明者らは、その硬質粒子の主成分として、モリブデンに着眼し、鉄‐モリブデンの金属間化合物および焼結時に析出したモリブデン炭化物を鉄系基地中に点在させることにより、鉄系基地の塑性変形を制御することができるとの知見を得た。これに加えて、鉄粒子に由来する鉄系基地の一部の鉄を四酸化三鉄にすることにより、焼結合金の被削性を損なうことなく、その耐摩耗性を向上させることができるとの新たな知見を得た。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づくものであり、本発明に係る耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法は、硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子を含む混合粉末から、焼結合金用成形体を圧粉成形する成形工程と、前記焼結合金用成形体の前記黒鉛粒子のＣを、前記硬質粒子および前記鉄粒子に拡散させながら、前記焼結合金用成形体を焼結する焼結工程と、を含む耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法であって、前記硬質粒子は、第１硬質粒子と第２硬質粒子とを含み、前記第１硬質粒子は、前記第１硬質粒子を１００質量％としたときに、Ｍｏ：２０〜７０質量％、Ｎｉ：５〜４０質量％、Ｃｏ：５〜４０質量％、Ｍｎ：１〜２０質量％、Ｓｉ：０．５〜４．０質量％、Ｃ：０．５〜３．０質量％、残部がＦｅと不可避不純物からなり、前記第２硬質粒子は、前記第２硬質粒子を１００質量％としたときに、Ｍｏ：６０〜７０質量％、Ｓｉ：２．０質量％以下、残部がＦｅと不可避不純物からなり、前記混合粉末は、前記第１硬質粒子、前記第２硬質粒子、前記黒鉛粒子、および前記鉄粒子の合計量を１００質量％としたときに、前記第１硬質粒子を５〜５０質量％含有し、前記第２硬質粒子を１〜５質量％含有し、前記黒鉛粒子を０．５〜１．５質量％含有しており、前記焼結工程において、前記第１硬質粒子の硬さがＨｖ４００〜６００となり、前記第２硬質粒子の硬さがＨｖ６００超えとなるように焼結し、前記焼結工程後、前記焼結合金用成形体から焼結された焼結体に対して、前記鉄粒子に由来する鉄系基地の一部の鉄を四酸化三鉄となるように酸化処理を行い、前記酸化処理の前後において、前記焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上となるように前記酸化処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、凝着摩耗を抑えつつ、被削性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例および比較例で使用した摩耗試験の模式的概念図。
【図２】実施例および比較例で使用した被削性試験の模式的概念図。
【図３】（ａ）実施例１〜３および比較例１，９における第１硬質粒子の添加量に対する摩耗試験摩耗量比の結果を示したグラフ、（ｂ）実施例１〜３および比較例１，９における第１硬質粒子の添加量に対する工具摩耗量比の結果を示したグラフ。
【図４】（ａ）実施例１，４，５および比較例３，４，９における第２硬質粒子の添加量に対する摩耗試験摩耗量比の結果を示したグラフ、（ｂ）実施例１，４，５および比較例３，４，９における第２硬質粒子の添加量に対する工具摩耗量比の結果を示したグラフ。
【図５】（ａ）実施例１，６，７および比較例５，６，９における黒鉛粒子の添加量に対する摩耗試験摩耗量比の結果を示したグラフ、（ｂ）実施例１，６，７および比較例５，６，９における黒鉛粒子の添加量に対する工具摩耗量比の結果を示したグラフ。
【図６】（ａ）実施例１，３，５，８および比較例８，９における第１硬質粒子の硬さに対する摩耗試験摩耗量比の結果を示したグラフ、（ｂ）実施例１，３，５，８および比較例８，９における第１硬質粒子の硬さに対する工具摩耗量比の結果を示したグラフ。
【図７】（ａ）実施例１〜８および比較例７，９における焼結体の密度差に対する摩耗試験摩耗量比の結果を示したグラフ、（ｂ）実施例１〜８および比較例７，９における焼結体の密度差に対する工具摩耗量比の結果を示したグラフ。
【図８】（ａ）実施例１に係る試験片の摩耗試験後の表面写真、（ｂ）比較例７に係る試験片の摩耗試験後の表面写真。
【図９】（ａ）実施例１に係る試験片の組織写真、（ｂ）比較例５に係る試験片の組織写真、（ｃ）比較例６に係る試験片の組織写真。
【図１０】（ａ）実施例１，９および比較例１０における摩耗試験摩耗量比の結果を示したグラフ、（ｂ）実施例１，９および比較例１０における工具摩耗量比の結果を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態を詳述する。
本実施形態に係る焼結合金用成形体（以下、成形体という）は、後述する第１および第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子を含む混合粉末を圧粉成形したものである。耐摩耗性鉄基焼結合金（以下、焼結合金という）は、黒鉛粒子のＣを硬質粒子および鉄粒子に拡散をさせながら、成形体を焼結したものである。以下の硬質粒子、これを混合した混合粉末により圧粉成形された成形体、および成形体を焼結した焼結合金について説明する。
【００１３】
１．第１硬質粒子について
第１硬質粒子は、焼結合金に原料として配合され、鉄粒子および焼結合金の鉄系基地に対して硬度が高い粒子であり、これにより、焼結合金のアブレッシブ摩耗を抑えることを目的とした粒子である。
【００１４】
第１硬質粒子は、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃ系合金からなる粒子である。具体的には、第１硬質粒子は、第１硬質粒子を１００質量％としたときに、Ｍｏ：２０〜７０質量％、Ｎｉ：５〜４０質量％、Ｃｏ：５〜４０質量％、Ｍｎ：１〜２０質量％、Ｓｉ：０．５〜４．０質量％、Ｃ：０．５〜３．０質量％、残部がＦｅと不可避不純物からなる。さらに、第１硬質粒子には、必要に応じてＣｒを１０質量％以下の範囲で添加されていてもよい。焼結前の第１硬質粒子の硬度は、Ｈｖ４００〜６００の範囲にあることが好ましい。
【００１５】
第１硬質粒子は、上述した組成を上述した割合に配合した溶湯を準備し、この溶湯を噴霧化するアトマイズ処理で製造することができる。また、別の方法としては、溶湯を凝固させた凝固体を機械的粉砕で粉末化してもよい。アトマイズ処理としては、ガスアトマイズ処理及び水アトマイズ処理のいずれであってもよいが、焼結性等を考慮すると丸みのある粒子が得られるガスアトマイズ処理がより好ましい。
【００１６】
ここで、上述した硬質粒子の組成の下限値及び上限値としては、後述する限定理由、更には、その範囲の中で、硬さ、固体潤滑性、密着性、又はコストなどを考慮して、適用される部材の各特性の重視度合に応じて適宜変更することができる。
【００１７】
１−１．Ｍｏ：２０〜７０質量％
第１硬質粒子の組成のうちＭｏは、焼結時に炭素粉末のＣとＭｏ炭化物を生成して第１硬質粒子の硬さ、耐摩耗性を向上させることができる。さらに、Ｍｏは、高温使用環境下において、固溶しているＭｏおよびＭｏ炭化物を酸化させてＭｏ酸化皮膜を形成し、焼結合金に良好なる固体潤滑性を得ることができる。
【００１８】
ここで、Ｍｏの含有量が２０質量％未満では、生成されるＭｏ炭化物も少ないばかりでなく、第１硬質粒子の酸化開始温度が高くなり、高温使用環境下におけるＭｏの酸化物の生成が抑制される。これにより、得られた焼結合金の固体潤滑性が不十分となり、その耐アブレッシブ摩耗性が低下してしまう。一方、Ｍｏの含有量が７０質量％を超えると、アトマイズ法により製造することが難しいばかりでなく、硬質粒子と鉄系基地との密着性が低下することがある。より好ましいＭｏの含有量は、３０〜５０質量％である。
【００１９】
１−２．Ｎｉ：５〜４０質量％
第１硬質粒子の組成のうちＮｉは、第１硬質粒子の基地のオーステナイト組織を増加させて、その靱性を向上させることができる。また、Ｎｉは、第１硬質粒子のＭｏの固溶量を増加させて、第１硬質粒子の耐摩耗性を向上させることができる。
【００２０】
さらに、Ｎｉは、焼結時に焼結合金の鉄系基地に拡散し、鉄系基地のオーステナイト組織を増加させて、焼結合金の靱性を高めることができるとともに、鉄系基地においてＭｏの固溶量を増加させ、耐摩耗性を向上させることができる。
【００２１】
ここで、Ｎｉの含有量が５質量％未満では、上述したＮｉによる効果を期待することが難しい。一方、Ｎｉの含有量が４０質量％を超えると、上述したＮｉによる効果は飽和してしまうため、第１硬質粒子のコストが増加してしまう。より好ましいＮｉの含有量は、２０〜４０質量％である。
【００２２】
１−３．Ｃｏ：５〜４０質量％
第１硬質粒子の組成のうちＣｏは、Ｎｉと同様に、第１硬質粒子の基地および焼結合金の鉄系基地におけるオーステナイト組織を増加させることができるとともに、第１硬質粒子の硬さを向上させることができる。
【００２３】
ここで、Ｃｏの含有量が５質量％未満では、上述したＮｉによる効果を期待することが難しい。一方、Ｃｏの含有量が４０質量％を超えると、上述したＣｏによる効果は飽和してしまうため、第１硬質粒子のコストが増加してしまう。より好ましいＣｏの含有量は１０〜３０質量％である。
【００２４】
１−４．Ｍｎ：１〜２０質量％
第１硬質粒子の組成のうちＭｎは、焼結時に第１硬質粒子から焼結合金の鉄系基地へ効率よく拡散するため、第１硬質粒子と鉄系基地との密着性を向上させることができる。さらに、Ｍｎは、第１硬質粒子の基地および焼結合金の鉄系基地におけるオーステナイト組織を増加させることができる。
【００２５】
ここで、Ｍｎの含有量が１質量％未満の場合、鉄系基地へのＭｎの拡散する量が少ないため、硬質粒子と鉄系基地との密着性が低下する。これにより得られた焼結合金の機械的強度が低下してしまう。一方、Ｍｎの含有量が２０質量％を超えると、上述したＭｎによる効果は飽和してしまう。より好ましいＭｎの含有量は、２〜８質量％である。
【００２６】
１−５．Ｓｉ：０．５〜４．０質量％
第１硬質粒子の組成のうちＳｉは、第１硬質粒子のＭｏ酸化皮膜の密着性を向上させることができる。ここで、Ｓｉの含有量が０．５質量％未満では、上述したＳｉによる効果を期待することが難しい。一方、Ｓｉの含有量が４．０質量％を超えると、成形体への成形性が阻害され、焼結合金の密度が低下してしまう。より好ましいＳｉの含有量は、０．５〜２質量％である。
【００２７】
１−６．Ｃ：０．５〜３．０質量％
第１硬質粒子の組成のうちＣは、Ｍｏと結合してＭｏ炭化物を形成し、第１硬質粒子の硬さ、耐摩耗性を向上させることができる。ここで、Ｃの含有量が０．５質量％未満では、耐摩耗性の効果が十分ではなく、一方、Ｃの含有量が３．０質量％を超えると、成形体への成形性が阻害され、焼結合金の密度が低下してしまう。より好ましいＣの含有量は、０．５〜２質量％である。
【００２８】
１−７．Ｃｒ：１０質量％以下
第１硬質粒子の組成のうちＣｒは、使用時に、Ｍｏの過度の酸化を抑制することができる。例えば、焼結合金の使用環境温度が高く、第１硬質粒子におけるＭｏ酸化皮膜の生成が多くなり、第１硬質粒子におけるＭｏ酸化皮膜の剥離が生じる場合に、Ｃｒの添加は有効である。
【００２９】
ここで、Ｃｒの含有量が１０質量％を超えると、第１硬質粒子におけるＭｏ酸化皮膜形成が抑制され過ぎる。なお、アルコール燃料などの腐食環境下にある場合は、耐食性向上のためにＣｒ添加するのが望ましい。一方で、凝着摩耗が発生しやすい環境下では酸化を促進するためにＣｒの含有量を抑制するのが望ましい。
【００３０】
１−８．第１硬質粒子の粒径
第１硬質粒子の粒径としては、焼結合金の用途、種類などに応じて適宜選択できるが、第１硬質粒子の粒径は、４４〜２５０μｍの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは、４４〜１０５μｍの範囲にある。
【００３１】
ここで、第１硬質粒子に粒径が４４μｍ未満の硬質粒子を含んだ場合には、その粒径が小さすぎるため耐摩耗性鉄基焼結合金の耐摩耗性が損なわれることがある。一方、第１硬質粒子に粒径が２５０μｍを超える硬質粒子を含んだ場合には、その粒径が大きすぎるため耐摩耗性鉄基焼結合金の被削性が低下することがある。
【００３２】
２．第２硬質粒子について
第２硬質粒子は、第１硬質粒子と同様に、焼結合金に原料として配合され、鉄粒子および焼結合金の鉄系基地に対して硬度が高い粒子である。第２硬質粒子は、わずかな添加量で焼結合金の硬さを画期的に高めることにより焼結合金の鉄系基地の塑性変形を抑制し、この結果、焼結合金の凝着摩耗を低減することを目的とした粒子である。
【００３３】
第２硬質粒子は、Ｆｅ−Ｍｏ系合金からなる粒子であり、第２硬質粒子を１００質量％としたときに、Ｍｏ：６０〜７０質量％、Ｓｉ：２．０質量％以下、残部がＦｅと不可避不純物からなる。焼結前の第２硬質粒子の硬度は、Ｈｖ６００〜１６００の範囲にあることが好ましい。
【００３４】
第２硬質粒子は、溶湯を凝固させた凝固体を機械的粉砕で粉末化して製造される。また、第１硬質粒子の如く、ガスアトマイズ処理及び水アトマイズ処理等で、製造されてもよい。
【００３５】
２−１．Ｍｏ：６０〜７０質量％
第２硬質粒子の組成のうちＭｏは、焼結時に炭素粉末のＣとＭｏ炭化物を生成して第２硬質粒子の硬さ、耐摩耗性を向上させることができる。さらに、Ｍｏは、高温使用環境下において、固溶しているＭｏおよびＭｏ炭化物を酸化させてＭｏ酸化皮膜を形成し、焼結合金に良好なる固体潤滑性を得ることができる。さらに、焼結時にモリブデン炭化物を鉄系基地の粒界に析出させることにより、使用時の鉄系基地の塑性変形を抑制し、凝着摩耗を抑制することができる。
【００３６】
ここで、Ｍｏの含有量が６０質量％未満では、上述した、モリブデン炭化物による鉄系基地の塑性変形を抑制することが難しく、耐凝着摩耗性が低下してしまう。一方、Ｍｏの含有量が７０質量％を超えると、粉砕法により製造することが難しく、その歩留まりが低下してしまう。
【００３７】
２−２．Ｓｉ：２．０質量％以下
第２硬質粒子の組成にＳｉを含有している場合には、粉砕法により、第２硬質粒子を製造し易くなる。ここで、Ｓｉの含有量が、２．０質量％を超えると、第２硬質粒子の硬さが高くなり、成形体への成形性が阻害され、焼結合金の密度が低下してしまうばかりでなく、焼結合金の被削性も低下してしまう。
【００３８】
２−３．第２硬質粒子の粒径
第２硬質粒子の粒径としては、焼結合金の用途、種類などに応じて適宜選択できるが、第２硬質粒子の粒径（最大粒径）は、１００μｍ以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、７５μｍ以下である。これにより、第２硬質粒子を基地により均一に分散させることができ、焼結合金の硬さを高めることができる。ここで、第２硬質粒子に粒径が１００μｍを超える硬質粒子を含んだ場合には、その粒径が大き過ぎるため焼結合金の被削性が低下することがある。なお、第２硬質粒子の粒径は、製造上の観点から、１μｍ以上であることが好ましい。
【００３９】
３．黒鉛粒子について
黒鉛粒子は、焼結時に黒鉛粒子のＣが鉄系基地および硬質粒子に固溶拡散することができるのであれば、天然黒鉛または人造黒鉛のいずれの黒鉛粒子であってもよく、これらが混合したものであってもよい。黒鉛粒子の粒径は、１〜４５μｍの範囲にあることが好ましい。好ましい黒鉛粒子からなる粉末としては、黒鉛粉末（日本黒鉛製：ＣＰＢ−Ｓ）などを挙げることができる。
【００４０】
４．鉄粒子について
焼結合金の基地となる鉄粒子は、Ｆｅを主成分とする鉄粒子から構成される。鉄粒子からなる粉末としては、純鉄粉が好ましいが、圧粉成形時の成形性が阻害さず、上述した第１硬質粒子のＭｎ等の元素の拡散が阻害されない範囲で、低合金鋼粉末であってもよい。低合金鋼粉末はＦｅ−Ｃ系粉末を採用することができ、例えば、低合金鋼粉末を１００質量％としたとき、Ｃ：０．２〜５質量％、残部が不可避不純物とＦｅからなる組成をもつものを採用することができる。また、これらの粉末は、ガスアトマイズ粉、水アトマイズ粉または還元粉であってもよい。鉄粒子の粒径は、１５０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００４１】
５．混合粉末の混合割合について
第１硬質粉末、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子を含むように混合粉末を作製する。混合粉末は、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子の合計量を１００質量％としたときに、１硬質粒子を５〜５０質量％含有し、第２硬質粒子を１〜５質量％含有し、黒鉛粒子を０．５〜１．５質量％含有している。
【００４２】
混合粉末は、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子のみからなってもよく、得られる焼結合金の機械的強度および耐摩耗性が阻害されないことを前提に、他の粒子が数質量％程度含有していてもよい。この場合には、混合粉末に対して、第１および第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子の合計量が９５質量％以上であれば、その効果を十分に期待できる。例えば、混合粉末に、硫化物（例えばＭｎＳ）、酸化物（例えばＣａＣＯ３）、フッ化物（例えばＣａＦ）、窒化物（例えばＢＮ）、酸硫化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の被削性改善用の粒子を含有していてもよい。
【００４３】
第１硬質粒子は、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子の合計量に対して５〜５０質量％含有しているので、焼結合金の機械的強度と耐アブレッシブ摩耗性の双方を向上させることができる。
【００４４】
ここで、第１硬質粒子が、これらの合計量に対して５質量％未満である場合、後述する発明者らの実験からも明らかなように、第１硬質粒子による耐アブレッシブ摩耗性の効果を充分に発揮することができない。
【００４５】
一方、第１硬質粒子が、これらの合計量に対して５０質量％を超えた場合、第１硬質粒子が多すぎるため、混合粉末から成形体を成形しようとしても、成形体が成形し難い。また、第１硬質粒子同士の接触が増加し、鉄粒子同士が焼結される部分が減少するため、焼結合金の耐アブレッシブ摩耗性が低下する。
【００４６】
第２硬質粒子は、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子の合計量に対して１〜５質量％含有しているので、上述した如く、使用時の鉄系基地の塑性変形を抑制し、焼結合金の凝着摩耗を低減することができる。
【００４７】
ここで、第２硬質粒子の含有量が、これらの合計量に対して１質量％未満である場合、後述する発明者らの実験からも明らかなように、焼結合金の耐凝着摩耗性が低下する。一方、第２硬質粒子の含有量が、これらの合計量に対して５質量％を超えた場合、焼結合金の被削性が低下してしまう。
【００４８】
黒鉛粒子は、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子の合計量に対して０．５〜１．５質量％含有しているので、焼結した後、第１および第２硬質粒子を溶融することなく第１および第２硬質粒子に黒鉛粒子のＣを固溶拡散することができ、さらには鉄系基地にパーライト組織を確保することができる。これにより、焼結合金の機械的強度と耐摩耗性の双方を向上させることができる。
【００４９】
ここで、黒鉛粒子が、これらの合計量に対して０．５質量％未満の場合には、鉄系基地のフェライト組織が増加する傾向にあるので、焼結合金の鉄系基地自体の強度が低下してしまう。一方、黒鉛粒子が、これらの合計量に対して１．５質量％を超えた場合には、セメンタイト組織が析出し、焼結合金の被削性が低下する。
【００５０】
６．耐摩耗性鉄基焼結合金の製造方法について
このようにして、得られた混合粉末を、焼結合金用成形体に圧粉成形する（成形工程）。焼結合金用成形体には、混合粉末と同じ割合で、第１硬質粒子、第２硬質粒子、黒鉛粒子、および鉄粒子が含まれる。
【００５１】
焼結合金用成形体の黒鉛粒子のＣを、第１および第２硬質粒子と、鉄粒子とに拡散させながら、圧粉成形された焼結合金用成形体を焼結し、焼結体を製造する（焼結工程）。このとき、鉄系基地（鉄粒子）から第１および第２硬質粒子への鉄の拡散が増大するばかりでなく、第２硬質粒子は炭素を含まないので、黒鉛粒子の炭素が第２硬質粒子へ拡散し易く、第２硬質粒子の粒界にＭｏ炭化物を生成し、焼結合金の硬さを高めることができる。
【００５２】
本実施形態では、焼結温度および焼結時間を調整して、第１硬質粒子の硬さがＨｖ４００〜６００となり、第２硬質粒子の硬さがＨｖ６００超えとなるように焼結する。得られた焼結合金における第１および第２の硬質粒子の硬さであり、これらの硬さは、測定荷重０．１ｋｇｆのマイクロビッカース硬度計を用いて測定した値である。第１硬質粒子の硬さをこのような範囲とすることにより、焼結合金の耐摩耗性と被削性を確保することができる。ここで、第１硬質粒子の硬さが、Ｈｖ４００未満の場合、炭素が固溶した鉄系基地との硬さの差が小さくなり、焼結合金の耐摩耗性が低下してしまう。一方、焼結合金の硬さがＨｖ６００を超えると、焼結合金の被削性が低下してしまう。
【００５３】
さらに、第２硬質粒子の硬さをこのような範囲とすることにより、柔らかい鉄系基地の耐摩耗性を向上させることができる。ここで、第２硬質粒子の硬さが、Ｈｖ６００未満である場合、焼結合金の耐摩耗性が低下してしまう。
【００５４】
第１および第２硬質粒子の硬さは、上述した含有量の範囲における各成分の割合、黒鉛粒子の含有量、焼結温度、および焼結時間と、を適宜設定することにより、調整することができる。焼結温度としては、１０５０〜１２５０℃程度、特に、１１００〜１１５０℃程度を採用できる。上記した焼結温度における焼結時間としては、３０分〜１２０分、より好ましくは４５〜９０分を採用できる。焼結雰囲気としては、不活性ガス雰囲気などの非酸化性雰囲気であってもよく、非酸化性雰囲気としては、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気、又は真空雰囲気を挙げることができる。
【００５５】
焼結により得られた鉄基焼結合金の基地は、その硬さを確保するため、パーライトを含む組織を含むことが好ましく、パーライトを含む組織として、パーライト組織、パーライト−オーステナイト系の混合組織、パーライト−フェライト系の混合組織にしてもよい。耐摩耗性を確保するには、硬さが低いフェライトは少ない方が好ましい。
【００５６】
焼結体を作製した後、この焼結体に対して、鉄粒子に由来する鉄系基地の一部の鉄を四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）となるように酸化処理を行い、酸化処理の前後において、焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上となるように酸化処理を行う。この酸化処理で、四酸化三鉄が主体となる酸化物が生成され、これにより、酸化処理後の焼結体の質量が増加する。したがって、密度差が大きいほど、四酸化三鉄がより多く生成されたことになる。
【００５７】
酸化処理の前後の焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上にすることにより、焼結合金の耐摩耗性を向上することができる。ここで、酸化処理の前後の焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３未満である場合には、焼結合金の四酸化三鉄の割合が少ないため、相手部材と金属接触により、凝着摩耗が促進される。この結果、焼結合金の耐摩耗性が低下してしまう。
【００５８】
このような酸化処理としては、たとえば、水蒸気雰囲気下において、５００〜６００℃の温度条件で、３０〜９０分間、焼結体を加熱することにより、上述した密度差の範囲内において、焼結体の基地となる鉄（Ｆｅ）を四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）に酸化することができる。
【００５９】
７．耐摩耗性鉄基焼結合金の適用
上述した製造方法で得られた焼結合金は、高温使用環境下における機械的強度および耐摩耗性がこれまでのものよりも高い。例えば、高温の使用環境下となる、圧縮天然ガスまたは液化石油ガスを燃料とする内燃機関のバルブ系（例えばバルブシート、バルブガイド）、ターボチャージャのウェストゲートバルブに好適に用いることができる。
【００６０】
例えば、焼結合金で、内燃機関の排気弁のバルブシートを形成した場合、バルブシートとバルブとの接触時の凝着摩耗と、双方の摺動時のアブレッシブ摩耗とが混在した摩耗形態が発現したとしても、これらのバルブシートの耐摩耗性を、従来のものと比べてより一層向上させることができる。特に、圧縮天然ガスまたは液化石油ガスを燃料とした使用環境下では、Ｍｏ酸化皮膜が形成され難いが、このような環境下であっても、前記凝着摩耗を低減することができる。
【実施例】
【００６１】
以下に、本発明を具体的に実施した実施例について比較例と共に説明する。
〔実施例１：第１硬質粒子の最適添加量〕
以下に示す製造方法で、実施例１に係る焼結合金を製造した。第１硬質粒子として、Ｍｏ：４０質量％、Ｎｉ：３０質量％、Ｃｏ：２０質量％、Ｍｎ：５質量％、Ｓｉ：０．８質量％、Ｃ：１．２質量％、残部がＦｅと不可避不純物（すなわちＦｅ−４０Ｍｏ−３０Ｎｉ−２０Ｃｏ−５Ｍｎ−０．８Ｓｉ−１．２Ｃ）の合金から、ガスアトマイズ法により作製された硬質粒子（大同特殊鋼製）を準備した。この第１硬質粒子を、ＪＩＳ規格Ｚ８８０１に準拠したふるいを用い、４４μｍ〜２５０μｍの範囲に分級した。なお、本明細書でいう、「粒子の粒度」は、この方法により分級した値である。
【００６２】
第２硬質粒子として、Ｍｏ：６５質量％、残部がＦｅと不可避不純物からなるＦｅ−６５合金から、粉砕法により作製された第２硬質粒子（キンセイマテック製）を準備した。第２硬質粒子を、７５μｍ以下に分級した。
【００６３】
次に、黒鉛粒子ならなる黒鉛粉末（日本黒鉛工業製： ＣＰＢ−Ｓ）、および、純鉄粒子からなる還元鉄粉（ＪＥＦスチール：ＪＩＰ２５５Ｍ−９０）を準備した。上述した、第１硬質粒子を４０質量％、第２硬質粒子を３質量％、黒鉛粒子を１．１質量％、残りを鉄粒子（具体的には５５．９質量％）とした割合で、Ｖ型混合器で３０分間混合した。これにより混合粉末を得た。
【００６４】
次に、成形型を用い、得られた混合粉末を５８８ＭＰａの加圧力でリング形状をなす試験片に圧粉成形し、焼結合金用成形体（圧粉成形体）を形成した。圧粉成形体を１１２０℃の不活性雰囲気（窒素ガス雰囲気）中で６０分間、焼結して、焼結体を得た。この焼結体に対して、水蒸気雰囲気下、５５０℃、５０分の加熱条件で加熱することにより、酸化処理を行い、実施例１に係る焼結合金（バルブシート）の試験片を形成した。
【００６５】
〔実施例２，３：第１硬質粒子の最適添加量〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。実施例２，３は、第１硬質粒子の最適添加量を評価するための実施例である。実施例２，３が、実施例１と相違する点は、混合粉末全体に対して、表１に示すように、第１硬質粒子を順次５質量％、５０質量％の割合で、添加した点である。
【００６６】
〔実施例４，５：第２硬質粒子の最適添加量〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。実施例４，５は、第２硬質粒子の最適添加量を評価するための実施例である。実施例４，５が、実施例１と相違する点は、混合粉末全体に対して、表１に示すように、第２硬質粒子を順次１質量％、５質量％の割合で、添加した点である。
【００６７】
〔実施例６，７：黒鉛粒子の最適添加量〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。実施例６，７は、黒鉛粒子の最適添加量を評価するための実施例である。実施例６，７が、実施例２と相違する点は、混合粉末全体に対して、表１に示すように、黒鉛粒子を順次０．５質量％、１．５質量％の割合で、添加した点である。
【００６８】
〔実施例８：第１硬質粒子の硬さ〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。実施例８が、実施例１と相違する点は、焼結温度を、実施例１より低くすることにより、焼結後の焼結体の第１硬質粒子の硬さを低くした点（表１参照、Ｈｖ５４５）である。
【００６９】
〔比較例１，２：第１硬質粒子の最適添加量の比較例〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。比較例１，２は、第１硬質粒子の最適添加量を評価するための比較例である。比較例１，２が、実施例１と相違する点は、混合粉末全体に対して、表１に示すように、第１硬質粒子を順次０質量％（すなわち添加していない）、６０質量％の割合で、添加した点である。なお、比較例２では、混合粉末から成形体に成形できなかった。
【００７０】
〔比較例３，４：第２硬質粒子の最適添加量の比較例〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。比較例３，４は、第２硬質粒子の最適添加量を評価するための比較例である。比較例３，４が、実施例１と相違する点は、混合粉末全体に対して、表１に示すように、第２硬質粒子を順次０質量％、１０質量％の割合で、添加した点であり、さらに、比較例３では、黒鉛粒子を０．８質量％の割合で添加している。
【００７１】
〔比較例５，６：黒鉛粒子の最適添加量の比較例〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。比較例５，６は、黒鉛粒子の最適添加量を評価するための比較例である。比較例５，６が、実施例１と相違する点は、混合粉末全体に対して、表１に示すように、黒鉛粒子を順次０．４質量％、１．６質量％の割合で、添加した点である。
【００７２】
〔比較例７：焼結体の密度差の比較例〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。比較例７では、圧粉成形時の成形圧力を実施例１の場合よりも大きくし、酸化処理前の密度を大きくした。これにより、焼結体の内部の気孔を減少させることにより、酸化物の生成を抑え、酸化処理後の焼結体の密度の増加を小さくした（すなわち、密度差を小さくした）。
【００７３】
〔比較例８：第１硬質粒子の硬さの比較例〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。比較例８が、実施例１と相違する点は、焼結温度を、実施例１より高くすることにより、焼結後の焼結体の第１硬質粒子の硬さを高くした点（表１参照、Ｈｖ６５０）である。
【００７４】
〔比較例９〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。実施例１と相違する点は、第１硬質粒子に、特開２００４−１５６１０１号公報に記載の硬質粒子に相当するＣｏ−４０Ｍｏ−５Ｃｒ−０．９Ｃ合金からなる粒子を用い、第２硬質粒子を添加していない点と、焼結後に、焼結体に対して酸化処理を行っていない点である。
【００７５】
＜硬さ試験＞
実施例１〜８および比較例１〜９に係る焼結合金の試験片に対して、第１硬質粒子および第２硬質粒子の測定荷重０．１ｋｇｆのマイクロビッカース硬度計を用いて測定した。この結果を、表１に示す。
【００７６】
＜密度測定試験＞
実施例１〜８および比較例１，３〜８に係る焼結合金の試験片に対して、酸化処理前後の各質量を測定し、試験体の寸法から算出した体積で、測定した質量を除算して、酸化処理前後の試験片（焼結体）の密度を算出した。さらに、酸化処理前後の試験片（焼結体）の密度差を算出した。この結果を表１に示す。
【００７７】
＜摩耗試験＞
図１の試験機を用いて、実施例１〜８および比較例１，３〜９に係る焼結合金の試験片に対して摩耗試験を行い、これらの耐摩耗性を評価した。この試験では、図１に示すように、プロパンガスバーナ１０を加熱源として用い、前記のように作製した焼結合金からなるリング形状のバルブシート１２と、バルブ１３のバルブフェース１４との摺動部をプロパンガス燃焼雰囲気とした。バルブフェース１４はＥＶ１２（ＳＥＡ規格）に軟窒化処理を行ったものである。バルブシート１２の温度を２５０℃に制御し、スプリング１６によりバルブシート１２とバルブフェース１４との接触時に２５ｋｇｆの荷重を付与して、３２５０回／分の割合で、バルブシート１２とバルブフェース１４とを接触させ、８時間の摩耗試験を行った。
【００７８】
摩耗試験後のバルブシート１２とバルブフェース１４の軸方向の摩耗深さの総量を、摩耗試験摩耗量として測定し、比較例９の値で除算した値を、摩耗試験摩耗量比として算出した。この結果を、表１に示す。
【００７９】
図３〜図７の（ａ）には、横軸を、順に、第１硬質粒子の添加量、第２硬質粒子の添加量、黒鉛粒子の添加量、第１硬質粒子の硬さ、および焼結体の密度差として、実施例１〜８および比較例１，３〜９のうち対応する摩耗試験摩耗量比の結果をプロットした。
【００８０】
さらに、摩耗試験後の実施例１および比較例７に係る試験片の摩耗試験後の表面を顕微鏡で観察した。この結果を、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す。図８（ａ）は、実施例１に係る試験片の摩耗試験後の表面写真であり、（ｂ）比較例７に係る試験片の摩耗試験後の表面写真である。
【００８１】
摩耗試験前の実施例１，比較例５，比較例６の試験片に対して、ナイタルを用いてエッチングを行って、焼結合金の組織を顕微鏡で観察した。この結果を、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す。図９（ａ）は、実施例１に係る試験片の組織写真であり、図９（ｂ）は、比較例５に係る試験片の組織写真であり、図９（ｃ）は比較例６に係る試験片の組織写真である。
【００８２】
＜被削性試験＞
図２に示す試験機を用いて、実施例１〜８および比較例１，３〜９に係る焼結合金の試験片に対して被削性試験を行い、これらの被削性を評価した。この試験では、外径３０ｍｍ、内径２２ｍｍ、全長９ｍｍの試験片２０を、実施例１〜８および比較例１，３〜９のそれぞれに対して６個準備した。ＮＣ旋盤を用いて、窒化チタンアルミコーティングした超硬の工具（刃具）３０で、回転数９７０ｒｐｍで回転した試験片２０に対して、切込み量０．３ｍｍ、送り０．０８ｍｍ／ｒｅｖ、切削距離３２０ｍ、湿式でトラバース切削した。その後、光学顕微鏡により、工具３０の逃げ面の最大摩耗深さを工具摩耗量として測定し、比較例９の値で除算した値を、工具摩耗量比として算出した。この結果を、表１に示す。
【００８３】
図３〜図７の（ｂ）には、横軸を、順に、第１硬質粒子の添加量、第２硬質粒子の添加量、黒鉛粒子の添加量、第１硬質粒子の硬さ、および焼結体の密度差として、実施例１，３〜８および比較例１〜９のうち対応する工具摩耗量比の結果をプロットした。
【００８４】
【表１】
2018178143.tif 000002
【００８５】
（結果１：第１硬質粒子の最適添加量）
図３（ａ）に示すように、実施例１〜３の摩耗試験摩耗量比は、比較例１，９のものよりも小さかった。実施例２、実施例１、実施例３の順で、摩耗試験摩耗量比が減少した。このことから、第１硬質粒子を添加することにより、焼結合金の耐アブレッシブ摩耗性が向上すると考えらえる。しかしながら、比較例２では、第１硬質粒子を添加し過ぎたため、成形体の成形性が阻害されたと言える。以上の点から、第１硬質粒子の最適な添加量は、混合粉末全体に対して５〜５０質量％である。
【００８６】
なお、図３（ｂ）に示すように、実施例１〜３の工具摩耗量比は、比較例９のものよりも小さく、実施例２、実施例１、実施例３の順で、工具摩耗量比は増加した。ただし、実施例３よりも、第１硬質粒子をさらに添加すると、焼結合金の被削性が低下して、工具摩耗量比が増加すると考えられる。
【００８７】
（結果２：第２硬質粒子の最適添加量）
図４（ａ）に示すように、実施例１，４，５および比較例４の摩耗試験摩耗量比は、比較例３，９のものよりも小さかった。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、比較例４の工具摩耗量比は、実施例１，４，５のものよりも大きかった。なお、摩耗試験後の試験片の表面を観察すると、比較例３には、凝着摩耗による毟れ痕が、他に比べて多かった。
【００８８】
このことから、第２硬質粒子は、焼結後の焼結合金の硬さを向上させることで、使用時の焼結合金の鉄系基地の塑性変形を抑制し、焼結合金の凝着摩耗を低減していると考えられる。具体的には、第２硬質粒子は、第１硬質粒子のように、Ｎｉ，Ｃｏ等を含まないので、第１硬質粒子よりもその周りの鉄系基地を硬質化することができ、焼結時にモリブデン炭化物を鉄系基地の粒界に析出させることにより、焼結後の鉄系基地の硬さが向上すると考えらえる。
【００８９】
以上のことから、第２硬質粒子の添加が少な過ぎると、摩耗試験後の焼結合金の表面は毟り取られ易くなる。一方、比較例４の如く、第２硬質粒子を添加し過ぎると、焼結後の焼結合金が硬くなり過ぎてしまい、被削性が低下すると考えられる。以上の結果から、第２硬質粒子の最適な添加量は、混合粉末全体に対して１〜５質量％である。
【００９０】
（結果３：黒鉛粒子の最適添加量）
図５（ａ）に示すように、実施例１，６，７および比較例６の摩耗試験摩耗量比は、比較例５，９のものよりも小さかった。しかしながら、図５（ｂ）に示すように、比較例６の工具摩耗量比は、実施例１，６，７のものよりも大きかった。
【００９１】
図９（ａ）に示すように、実施例１に示す焼結合金の組織には、パーライト組織が形成されていたが、図９（ｃ）に示すように、比較例６に示す焼結合金の組織には、黒鉛粒子の増量により、セメンタイト組織が形成されていた。これにより、比較例６の工具摩耗量比は、実施例１，６，７のものよりも大きかったと考えられる。
【００９２】
一方、図９（ｂ）に示すように、比較例５に示す焼結合金の組織には、フェライトを中心とした組織となるため、比較例５の摩耗試験摩耗量比は、実施例１，６，７および比較例６のものよりも大きくなったと考えられる。このことから、焼結した後、鉄系基地にパーライト組織を確保することができる黒鉛粒子の最適な添加量は、混合粉末全体に対して０．５〜１．５質量％である。
【００９３】
（結果４：第１硬質粒子の最適硬さ）
図６（ａ）に示すように、実施例１，３，５，８および比較例８の摩耗試験摩耗量比は、比較例９のものよりも小さかった。しかしながら、図６（ｂ）に示すように、比較例８の工具摩耗量比は、実施例１，３，５，８のものよりも大きかった。
【００９４】
比較例９では、第１硬質粒子の硬さが、実施例１，３，５，８および比較例８のものよりも高かったため、相手材がより多く摩耗し、実施例９の摩耗試験摩耗量比が、他のものに比べて大きくなったと考えられる。一方、実施例１，３，５，８では、第１硬質粒子の硬さが、比較例８のものよりも低く、Ｈｖ６００以下であったため、実施例１，３，５，８の工具摩耗量比が、比較例８のものに比べて小さくなったと考えられる。なお、実施例１，３，５，８では、第１硬質粒子の硬さが、Ｈｖ４００以上が確保されているため、耐摩耗性が確保されていると言える。
【００９５】
このことから、焼結した後の、第１硬質粒子の硬さは、Ｈｖ４００〜６００の範囲であることが好ましい。なお、第２硬質粒子が、鉄系基地の耐摩耗性を向上させる観点から、上述した添加量の範囲を前提にして、第２硬質粒子の硬さは、第１硬質粒子の硬さよりも高いことが必要であり、少なくともＨｖ６００超えであることが必要である。
【００９６】
（結果５：焼結体の最適密度差）
図７（ａ）に示すように、実施例１〜８の摩耗試験摩耗量比は、比較例７，９のものよりも小さかった。図７（ｂ）に示すように、比較例９の工具摩耗量比は、実施例１〜８、比較例７のものよりも大きかった。
【００９７】
比較例７では、酸化処理の前後において、焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３未満であるため、実施例１〜８の焼結体に比べて、焼結体には、四酸化三鉄を主体とした酸化物の量が少ない。このため、相手材との金属接触が助長され、図８（ｂ）に示すように、比較例７の試験片（焼結体）は、相手材との凝着摩耗が促進されたと考えられる。一方、実施例１〜８では、このような凝着摩耗がほとんどなかったので（例えば、実施例１図８（ａ）参照）、比較例７に比べて、焼結合金の耐摩耗性が高いと考えられる。このことから、酸化処理の前後において、焼結体の密度差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上となるように酸化処理を行うことが必要である。
【００９８】
〔実施例９：第２硬質粒子の最適粒径〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。実施例９は、第２硬質粒子の最適粒径を評価するための実施例である。実施例９が、実施例１と相違する点は、第２硬質粒子として、その粒径（粒度）が７５μｍ超えかつ１００μｍ以下の範囲となるように分級した第２硬質粒子を用いた点である。
【００９９】
〔比較例１０：第２硬質粒子の最適粒径の比較例〕
実施例１と同じように焼結合金の試験片を作製した。比較例１０は、第２硬質粒子の最適粒径を評価するための比較例である。比較例１０が、実施例１と相違する点は、第２硬質粒子として、１００μｍ超えかつ１５０μｍ以下の範囲に分級した第２硬質粒子を用いた点である。なお、比較例１０に係る試験片は、本発明の範囲に含まれる焼結合金であり、実施例１，９と対比するために、便宜上、比較例１０としている。
【０１００】
実施例１と同様に、実施例９および比較例１０の試験片に対して、摩耗試験および被削性試験を行って、摩耗試験摩耗量と工具摩耗量を測定した。この結果を、上述した実施例１の結果とともに、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す。
【０１０１】
図１０（ａ）は、実施例１，９および比較例１０における摩耗試験摩耗量比の結果を示したグラフであり、図１０（ｂ）は、実施例１，９および比較例１０における工具摩耗量比の結果を示したグラフである。
【０１０２】
（結果６：第２硬質粒子の最適粒径）
図１０（ａ）に示すように、実施例１、９および比較例１０の摩耗試験摩耗量比は、同程度であった。しかしながら、図１０（ｂ）に示すように、実施例１、９の工具摩耗量比は、比較例１０のものよりも小さく、実施例１の工具摩耗量比が他に比べて最も小さかった。これは、比較例１０では、第２硬質粒子の粒径が大き過ぎるため試験片（焼結体）の被削性が低下することがあることによる。この結果から、第２硬質粒子の粒径（最大粒径）は、１００μｍ以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、第２硬質粒子の粒径（最大粒径）は、７５μｍ以下の範囲にある。
【０１０３】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【図１】
2018178143.tif 000003
【図２】
2018178143.tif 000004
【図３】
2018178143.tif 000005
【図４】
2018178143.tif 000006
【図５】
2018178143.tif 000007
【図６】
2018178143.tif 000008
【図７】
2018178143.tif 000009
【図８】
2018178143.tif 000010
【図９】
2018178143.tif 000011
【図１０】
2018178143.tif 000012