烧结链轮及其制造方法技术

本发明专利技术提供了无需锻造工序便能提高齿面抗承载性的烧结链轮。对这样的铁基烧结合金进行滚轧加工并随后进行浸碳淬火，即所述铁基烧结合金含有Ｃ、Ｍｏ、Ｎｉ，其中Ｃ的重量百分比为０．２％－０．５％，Ｍｏ的重量百分比为０．２％－１．０％、Ｎｉ的重量百分比为０．２％－１．０％，其内部基层含有铁素体和贝氏体并且它表现出铁素体与空位相邻的金属组织。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于例如汽车的凸轮轴定时链用链轮等的烧结链轮及其制造方法。如上所述，过去链轮各有利弊，因此人们迫切需要一种齿面抗承载性、齿面精度及制造成本均出色的链轮。在用烧结材料制造链轮时出现了问题(如上所述地是齿面抗承载性问题)，所述齿面抗承载性因不可避免地存在于材料内部的空位而降低。因此，为提高齿面抗承载性而应首先考虑的是提高密度，因此可考虑采用以下方法。首先，在煅烧粉末压实体后，进行定尺精压加工。接着，对煅烧材料进行冲压成形，在真正烧结后进行定尺精压加工。之后，通过进行两次当时的冲压成形和定尺精压加工，能够提高链轮密度。但是，即使采用所述的多工序制造方法，密度的提高也是有限的，不能说齿面齿面抗承载性是足够高的。另外，虽然通过锻造烧结材料而提高了密度并提高齿面抗承载性，但仍存在制造成本增大的与上述相同的问题。因此，本专利技术的目的在于提供无需成本较高的锻造工序便能提高齿面抗承载性的烧结链轮及其制造方法。就具有上述结构的烧结链轮来说，由于铁素体与空位相邻，因此，通过在齿面进行滚轧加工等塑性加工，使铁素体产生塑性变形并破坏齿面内侧的空位。因此，由于空位的体积减小且齿面附近的密度提高，所以在保持利用粉末冶金法的高精度齿面和低制造成本的同时，能够提高齿面抗承载性。另外，由于在内部基层中含有贝氏体，因此增强了基体强度和硬度。为获得上述金属组成而必需上述成分。下面，对限定上述成分的理由进行说明。另外，在以下的说明中，“％”为“重量百分比”。C0.2％-0.5％如果碳含量不足0.2％，则由于形成较少贝氏体，所以基体强度及硬度不够高。另外，若碳含量超过0.5％，则由于铁素体不够多，因此在对齿面进行塑性加工时的密度提高变得不充分。由这个观点出发，希望基层的铁素体按面积比地至少有40％。Mo，Ni0.2％-1.0％Ni及Mo在强化基层基体的同时，也提高了淬火性，从而有助于贝氏体的生成。若Ni及Mo的含量分别不足0.2％，则其效果不充分。另一方面，若Ni及Mo的含量分别超过1％，则易于析出马氏体，以至强度降低。另外，在本专利技术中，不排除贝氏体和马氏体共存的情况。基层铁素体最好按面积比地至少有40％，由此能够进一步增大滚轧加工后的密度，从而提高齿面抗承载性。另外，最好在基层外侧的最表层部上具有碳化物层，由此能够提高耐磨损性。所述碳化物层是通过浸碳处理形成的。本专利技术的烧结链轮的制造方法的特征在于，对铁基烧结合金进行滚轧加工并随后进行浸碳淬火，其中所述铁基烧结合金含有C、Mo、Ni，其中C的重量百分比为0.2％-0.5％，Mo的重量百分比为0.2％-1.0％、Ni的重量百分比为0.2％-1.0％，其内部基层含有铁素体和贝氏体并且它表现出铁素体与空位相邻的金属组织。图2(A)是表示滚轧加工后的链轮表面部的金属组织的照片，(B)是表示链轮烧结后的金属组织的照片，(C)是表示再次烧结后的金属组织的照片。图3是表示滚轧加工装置的照片。图4是表示同本专利技术链轮表面的距离和密度之间关系的图表。图5是表示本专利技术链轮中的铁素体率与密度之间关系的图表。图6是表示本专利技术链轮中的铁素体率与齿面抗承载极限之间关系的图表。图7是表示本专利技术链轮中石墨添加量与铁素体率之间关系的图表。图8是表示本专利技术链轮的滚轧加工量与密度之间关系的图表。即，在烧结粉末压实体时，石墨粉附近的铁粉的碳浓度局部增加，由此铁粉熔点降低并最先熔化，其会与石墨粉一起浸入颗粒间隙，从而在石墨颗粒所在处形成空位。而且，在石墨侵入之处，碳会扩散至铁粉(铁素体)内，由于在该处的碳含量增加，所以在冷却后会析出贝氏体。另一方面，可以推断出，原来与石墨粉相邻的铁粉或其中一部分在未受到碳扩散时仍以铁素体形式残存着。但这完全是推测，当然不应通过该作用的有无来限制本专利技术。在上述烧结链轮的制造方法中，通过滚轧加工使链轮产生塑性变形，以此破坏空位以提高密度。另外，通过浸碳淬火引起铁原子扩散，使空位进一步收缩。因此，能够提高烧结链轮表面的密度，从而进一步提高齿面抗承载性。而且，浸碳热处理最好是在CO浓度大于1％的条件下进行的高浓度浸碳，由此能够进一步提高齿面抗承载性。图2(A)是表示滚轧加工后的链轮表面部的金属组织的照片，从图2(A)中能够较理想地判断出压迫空位的状态。图2(B)是表示在滚轧加工后在900℃下进行浸碳淬火的链轮表面部的金属组织，与图2(A)中的金属组织相比，可以判断出，通过浸碳淬火能够几乎完全堵塞了细长空位的中央部。图2(C)是表示代替浸碳淬火在1130℃下进行再次烧结的链轮金属组织的照片，其与浸碳淬火无太大的差别，仍然几乎完全堵塞了细长空位的中央部。由此可判断出，通过温度低于再烧结的浸碳淬火，能够充分使组织变得致密。并且，在本专利技术的烧结链轮的制造方法中，基层中的铁素体最好那面积比地至少有40％。另外，滚轧加工量最好为0.09mm-0.15mm，由此可以使表面部的密度达到最大限度。实施例下面，参照本专利技术的实施例对本专利技术作更详细的说明。将由体积比为0.5％的Ni粉、体积比为0.5％的Mo粉、体积比为0.3％-0.6％的石墨粉、余量为铁粉所组成的粉末制成链轮，在1150℃±20℃的大气中烧结60分钟。接着，利用图3所示的滚轧加工装置，以0.09mm的滚轧加工量对链轮进行滚轧加工。图中标号1为链轮，2为冲模，在冲模2的外周面上形成与链轮相等的齿。随后，在两个冲模之间插入链轮1，通过使冲模2转动来压缩链轮齿面，从而形成按照规定的齿形。并且，滚轧加工量是指沿与链轮齿面正交的方向的压下量。在表1中给出了各链轮的石墨添加量(体积％)、碳含量(重量％)、成形密度、表面硬度、基体硬度以及铁素体的面积率。另外，分别设定同表面的距离地测定各链轮滚轧加工后的密度。其结果如表2和表1所示。表1 表2 如由图4中判断出的那样，若通过滚轧加工增加密度，则铁素体的面积率(铁素体率)增大，那么经较大程度的滚轧加工后的密度提高。这是因为与空位邻接的铁素体产生塑性变形并从而破坏空位。图5表示铁素体率和在同表面相距0.2mm部分处的密度之间的关系。从该图可判断出，若铁素体率至少为40％，则表层部能获得至少为7.5g/cm3的密度。接着，对上述链轮进行浸碳淬火。浸碳淬火是在将链轮保持在CO浓度为0.8％的900℃气氛中60分钟的常规浸碳以及使CO浓度升至1.2％而进行的高浓度浸碳的两种条件下进行的。接着，调节各链轮密度与齿面抗承载极限之间的关系，其结果如图6所示。此处，齿面抗承载极限为将在链轮齿面上施加压力以产生变形时的压力代入赫兹公式中获得的值，以称为凹痕或压曲的疲劳破坏表示产生的齿面抗承载性。即在齿面抗承载极限下使用时，就意味着会产生凹痕或压曲，齿面抗承载极限越大，所述齿面抗承载性越好。凹痕为链轮齿面剥落的疲劳破坏，压曲为齿面凹入的疲劳破坏。如图6所示，随着链轮密度的提高，齿面抗承载极限也会提高。另外，如图6所示，若密度为7.5g/cm3或更高，则齿面抗承载极限会急剧增加。特别是，在本实施例的链轮中，由于密度最大为7.8g/cm3，因此在实施了常规浸碳淬火的链轮中，齿面抗承载极限会达到180kgf/mm2，而在实施了高浓度浸碳淬火的链轮中，齿面抗承载极限会达到220kgf/mm2。如上所述，若铁素体率至少为40％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结链轮，其特征在于：它由含有Ｃ、Ｍｏ、Ｎｉ的铁基烧结合金构成，其中碳的重量百分比为０．２％－０．５％，Ｍｏ的重量百分比为０．２％－１．０％、Ｎｉ的重量百分比为０．２％－１．０％，其内部基层含有铁素体和贝氏体并且它显示出铁素体与空位相邻的金属组织。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤原昭，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]