JPS5933669B2 - 表面硬化層をもつ鉄−クロム系制振合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明にかかる制振合金は、該合金が保有する振動減衰
能を損なうことなく耐摩耗性を増大させるために、合金
部材全表面積の８０％以内の範囲に、浸炭、金属メッキ
、金属またはセラミック溶射、金属拡散浸透処理法のい
ずれかにより表面硬化層を形成させた鉄一クロム系制振
合金である。

近年、産業機械から発生する騒音、振動の低減対策の一
助として、振動減衰能の高い金属材料、たとえば鉄一ク
ロムを主合金成分とするフェライト系の磁壁移動型制振
合金が使用されている。しかし、これら合金の実用状態
における硬さは概ねＨｖ１５０程度で、耐摩耗性が要求
される用途には適しない。このため、何らかの耐摩耗性
向上手段を講する必要がある。金属の耐摩耗性向上手段
として種々の表面硬化処理法が実用されているが、振動
減衰能が犠牲になることは好ましくない。

この点から表面硬化処理が振動減衰能におよぼす影響を
実験により調査したところ、合金部材全表面積の８０％
以内の範囲を表面硬化処理するならば、振動減衰能はさ
ほど減退しないことが確認できた。この実験結果にもと
づいて、本発明者はさきに軟窒化処理により、合金部材
全表面積の８０％以内の範囲に表面硬化層を形成させた
鉄−クロム系磁壁移動型制振合金部材を特許出願（特願
昭５０−１１７４８１号）した。

その後、表面硬化層形成手段として、他の手段適用の可
否を実験により調べたところ、浸炭、金属メッキ、金属
またはセラミック溶射、金属拡散浸透などによる表面硬
化処理が有効であることを確認した。尚、前記の金属拡
散浸透処理法とは、主として金属元素を拡散被覆する処
理方法で、浸透させる元素は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｖ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｚｎ等であり、窒化
処理はこれに含まれない。

本発明にかかる制振合金部材の合金組成は鉄−クロム系
で、その具体例はつぎのとおりである。（ハ 基本成分
：Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：４．５％以下、Ｍｎ：３．
０％以下、Ｃｒ：５〜３５％、Ｃｏ：３０％以下、Ａｌ
：８％以下、（ただし、５１とＡｌは単独または複合金
有させる）、残余Ｆｅおよび不純物。

（２）上記成分よりなる合金部材の制振効果助長成分：
Ｖ：０．０５〜３．０％、Ｍｏ：０．０５〜５．０％、
Ｎｂまたは／およびＴａ：０．０５〜２．０％のいづれ
か１種または２種以上（合計量で０．０５〜６．０％）
。

（３）（ハ、または（１）と（２）よりなる合金部材の
被削性改善成分：Ｓ：０．０５〜０．２０％、Ｐｂ：０
．０３〜０．３０％、Ｂｅ：０．０３〜０．２０％、Ｔ
ｅ：０．０１〜０．２０％、Ｂｉ：０．０３〜０．３０
％、Ｃａ：０．００１〜０．０３０％のいづれか１種ま
たは２種以上。

本発明合金部材の合金元素およびその含有量の数値限定
の理由を説明する。

（イ）Ｃ：強度増大のために加えるが、制振効果を損な
わないためには０．１０％までの範囲が適量である。

（ロ）Ｓ１ ：溶解精錬時の脱酸剤としての作用効果の
ほか合金自体の最大透磁率を高め、制振効果の助長に有
効であるが、多量の添加は塑性加工性、靭性を害するか
ら４．５％までの範囲が適量である。

（ハ）Ｍｎ：溶解精錬時の脱硫脱酸剤としての作用効果
のほか、合金自体の熱間加工性助長に有効であるから、
３．０％までの範囲で含有させる。

（ニ）Ｃｒ：フエライト安定化と制振効果の確保のため
の必須元素であるから、５〜３５％の範囲で含有させる
。とくに好ましい範囲は１０〜２６％である。（ホ）Ｃ
Ｏ：Ｆｅ−Ｃｒ系磁壁移動型匍腺合金において、ＣＯを
添加すると磁歪の増大、９５０℃以下の焼なまし処理で
フエライトの安定化に有効であるから３０％までの範囲
で適量添加することが望ましい。

（へ）Ａｌ：溶解精錬時の脱酸剤としての作用効果とと
もに、フエライトの安定化と制振効果の助長に有効であ
り、塑性加工性、磁歪特性に支障ない範囲は８．０％ま
での範囲である。

なお、ＳｉＩＡｌの添加効果による作用効果はほぼ類似
しているから、いずれか一方または両者を含有させる。
（卜） Ｖ：０．０５〜３．０％、 ＭＯ：０．
０５〜５．０％、Ｎｂまたは／およびＴａ：０．０５〜
２．０％：磁歪増大、制振効果助長、耐食性の改善など
の作用効果が期待できるから、いづれか１種または２種
以上（合計量で０．０５〜６．０％）含有させる。

（ｆ） Ｓ：０．０５〜０．２０％、Ｐｂ：０．０３〜
０．３０％、Ｓｅ：０．０３〜０．２０％、Ｔｅ：０．
０１〜０．２０％、Ｂｉ：０．０３〜０．３０％、Ｃａ
：０．００１〜０．０３０％：本発明合金部材の制振効
果、塑性加工性、強度などを損なわないで被削性改善の
ために、上記範囲内で少なくとも１種以上含有させる。

前記合金組成からなる本発明合金部材はあらかじめ８０
０℃以上の温度領域で焼なまし処理を行ない、つぎに該
合金部材全表面積の８０％以内の範囲に表面硬化層を形
成させる。以下、実施例をもつて具体的に説明する。

実施例 １： 浸炭法により表面硬化層を形成した場合 第１表記載の化学成分からなる供試材（１０ｍｍ径Ｘ２
５ＯｍｌＬ長）を８５０供ＣＸ１ｈｒ炉冷による焼なま
し処理後、酸洗法により表面肌を清浄化し、ついで所定
部分をあらかじめ浸炭防止処理（例えば、銅メツキ）を
施し、プロパン変成ガスに少量の都市ガスを加えた混合
ガスを使用して９００℃×６ｈｒ加熱保持するガス浸炭
を行ない、ついで１００℃焼入れ、７５０℃焼もどし処
理した。

なお、供試材ＳＣ−１は未浸炭材、ＳＣ−２ないしＳＣ
−４は試料の一端より該当表面積だけ浸炭処理した。Ｓ
Ｃ−５は全表面浸炭処理材、ＳＣ−６は試料の一端から
２５Ｗ！ｌ間隔で交互に浸炭層、浸炭防止層を形成した
試料である。つぎに、これらの供試材を自由振動状態に
維持し、一定の打撃力を加えて振動を与え、その振動減
衰状況をシンクロスコープで観察した結果を第１図に示
す。

浸炭面積率と制振効果との関係を示す第２図によれば、
浸炭面積率が全表面積の８０％以内であれば制振効果は
ほとんど損なわれず、浸炭による制振効果への影響は少
ないことがわかつた。実施例 ２： 金属メツキ、金属溶射、金属拡散浸透法により表面硬化
層を形成した場合第２表記載の化学成分からなる供試材
（１０１Ｗ！径×２５０ｍｍ長）を８５０るＣＸ１ｈｒ
Ｐ冷による焼なまし処理後、酸洗法により表面肌を清浄
化し、ついで、第３表に示す手段により表面硬化層を形
成した場合の振動減衰状況を実施例１と同様な方法で測
定した結果を第３，４および５図に示す。

同図に示す測定結果から表面硬化層の面積率が増すにし
たがつて振動減衰能が若干損なわれることがわかる。し
かし７５％以内ならばその影響は比較的小さいことが第
６図に示す制振効果の減退傾向を示す曲線から理解でき
る。

以上のとおり、本発明は鉄−クロムを主合金成分とする
フエライト系磁壁移動型制振合金本来の制振効果をほと
んど損なうことなく、耐摩耗性を改善するために表面硬
化層を形成させる場合、その面積率は如何ほどまで許容
できるかという知見から出発したもので、ほぼ８０％以
内であることがわかつた。

したがつて、耐摩耗性が要求される制振合金部材の全表
面積は、要求面製の１．２５倍以上になるように調整す
ることが望ましい。なお、表面硬化処理した制振合金部
材の耐摩耗性試験結果によると、前記処理法のうち、金
属溶射法による場合が最も優れていることを確認してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１，２，３および４図は浸炭、硬質クロムメツキ、金
属溶射およびボロナイジング処理した合金部材の振動減
衰状況を示す図、第５および６図は上記処理した合金部
材の制振効果の減退傾向と処理面積率との関係を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 合金部材全表面積の８０％以内の範囲に、浸炭、金
   属メッキ、金属またはセラミック溶射、金属拡散浸透処
   理法のいずれかによつて表面硬化層を形成させることに
   より、実用上充分な耐摩耗性および振動減衰能を付与し
   たことを特徴とする鉄−クロム系制振合金。