铁系密封滑动构件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种耐热裂性、防烧伤性及耐磨损性优异的铁系密封滑动构件及其制造方法。根据本发明专利技术的铁系密封滑动构件，备有密封滑动面，其特征在于，在前述密封滑动面上形成淬火硬化层，前述淬火硬化层具有如下所述的组织，在该组织中，包括：０．１５～０．６重量％的碳固溶的马氏体母相，和分散到前述马氏体母相中的３～５０体积％的渗碳体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在建筑机械用滚轮，惰轮，减速装置等中使用的。
技术介绍
装入到建筑机械的下滚轮辊组件及齿轮减速装置中的铁系浮动密封件，防止其内部的润滑油的泄漏，同时防止砂土向其内部的侵入。因此，大多通过将该密封滑动面进行淬火处理形成高硬度的马氏体组织，或者在将硬质渗碳体、Cr7C3碳化物以大约30体积％大量结晶的同时通过淬火处理，将母相制成马氏体组织，制造成其防烧伤性及耐磨损性得到改进的铁系浮动密封件。例如，利用高碳高Cr铸铁，镍铬冷硬铸铁(Ni-Hard)的铁系浮动密封件就是它的例子(例如，参照专利文献1)。进而，根据不同的目的，使用在前述密封滑动面上喷镀耐磨损性材料的铁系浮动密封件。特开昭51-59007号公报将上述齿轮减速机装置及下滚轮辊组件中的润滑油密封的铁系浮动密封件，在该机构中，由于在砂土中的碾压运动，微细的砂土粒子一面侵入密封面，一面进行磨损。此外，前述铁系浮动密封件，由于利用密封的润滑油润滑其密封面，所以，在极为严苛的润滑条件下使用。从而，即使在耐磨损性及防烧伤性更优异、最通用的利用高硬度的高碳高Cr铸铁制的铁系浮动密封件中，存在着当将其装入时的调定压力(推压力)增高时，在其滑动面上发生显著的烧裂(热裂纹)、烧熔、异常磨损，引起漏油的问题。此外，作为提高上述防烧伤性及耐磨损性的材料，即使在采用低温工具钢及高速钢(SKH材料)等各种工具钢的情况下，由于防烧伤性不足，也很容易发生粘着，其结果是，存在着耐热裂性、耐磨损性不足的问题。此外，由于前述各种工具钢是价格极高的钢材，所以，在考虑到一直精加工到制品形状的材料利用率时，存在着材料费变成高价的问题。进而，在近年来的推土机等建筑机械中，希望通过更高速地移动，提高工作效率，由于铁系浮动密封件的高速旋转，同样存在着会发生烧裂、烧熔、异常磨损，引起油的泄漏的问题。
技术实现思路
本专利技术考虑到上述情况，其目的是，提供一种耐热裂性、防烧伤性及耐磨损性优异的。为了解决上述课题，根据本专利技术的铁系密封滑动构件，在备有密封滑动面的密封滑动构件中，其特征在于，在前述密封滑动面上，形成淬火硬化层，前述淬火硬化层具有如下所述的组织，即，在该组织中具备固溶有0.15～0.6重量％的碳的马氏体母相，和分散在前述马氏体母相中的3～50体积％的渗碳体。此外，前述密封滑动构件，包括铁系浮动密封件。根据本专利技术的铁系密封滑动构件，在备有密封滑动面的铁系密封滑动构件中，其特征在于，在前述密封滑动面上形成淬火硬化层，前述淬火硬化层具有如下所述的组织，即，在组织中，具备固溶有0.15～0.7重量％的碳的马氏体母相，和分散在前述马氏体母相中的3～50体积％的渗碳体，以及分散在前述马氏体母相中的3～15体积％的石墨。根据本专利技术的铁系密封滑动构件的制造方法，其特征在于，它包括准备含有0.5～1.8重量％的C，进而含有从0.3～3重量％的Cr、0.1～0.5重量％的V、0.3～2重量％的Mo及0.5～2重量％的W构成的组中选择出来的一组以上的钢材的工序，在超过A1温度之后以10秒钟以内的加热速度，将前述钢材加热到850～1100℃的淬火温度之后，急剧冷却的淬火工序。此外，也可以将前述钢材，成形为铁系密封滑动构件的形状。根据本专利技术的铁系密封滑动构件的制造方法，其特征在于，它包括准备在含有2～4.5重量％的C，进而含有从0.5～4重量％的Cr、0.1～0.5重量％的V、0.3～2重量％的Mo及0.5～2重量％的W构成的组中选择出来的一种以上的珠光体组织的母相中，分散有石墨的灰铸铁、球墨铸铁、致密蠕虫状石墨铸铁、灰色可锻铸铁构成的组选择出来的一种构成的铸铁材料的工序，在超过A1温度之后以10秒钟以内的加热速度，将前述铸铁材料加热到850～1100℃的淬火温度之后，急剧冷却的淬火工序。此外，也可以将前述铸铁材料，成形为铁系密封滑动构件的形状。根据本专利技术的铁系密封滑动构件的制造方法，其特征在于，它包括准备含有2～4.5重量％的C，进而含有从0.5～4重量％的Cr、0.1～0.5重量％的V、0.3～2重量％的Mo及0.5～2重量％的W构成的组中选择出来的一种以上的白铸铁或者将前述白铸铁的渗碳体的一部分石墨化的铸铁材料的工序，在超过A1温度之后以10秒钟以内的加热速度，将前述铸铁材料加热到850～1100℃的淬火温度之后，急剧冷却的淬火工序。此外，也可以将前述铸铁材料，成形为铁系密封滑动构件的形状。根据上面说明的本专利技术，本专利技术考虑到了上述情况，其目的是可以提供一种耐热裂性、防烧伤性及耐磨损性优异的。附图说明图1(a)～(d)是表示含有珠光体组织的铁系浮动密封件用原材料的铸铁组织例的照片。图2是使用Fe-C-M系平衡相图和碳的等碳活度线图的、向γ相中的固溶机理图。图3是Fe-C-Cr系等碳活度线图(在1000℃)。图4是表示合金元素对Fe-3重量％Si的影响的状态图。图5(a)是表示高频加热温度和淬火硬度的关系的曲线，(b)是表示高频加热温度与马氏体C浓度的关系的曲线，(c)是表示高频加热温度与θ相体积％的关系的曲线。图6是表示球状化处理No.4试样的急速高频淬火组织的照片。图7是表示加热温度与淬火硬度及残留γ量的各自的关系的曲线。图8是表示使珠光体状渗碳体和粒状渗碳体分散的No.4试样的急速高频淬火组织的照片。图9是表示铁系浮动密封件的形状的剖视图。图10是浮动密封件试验机的简图。具体实施例方式在本专利技术的实施形式中，通过急剧感应加热和冷却，至少在前述密封面上，形成淬火硬化层，在该淬火硬化层中，以20面积％以上的面积比例，形成由硬质的片状渗碳体和耐热冲击性优异的低碳浓度的马氏体相构成的层状的组织区域(珠光体的组织区域，也将该组织中的渗碳体称作珠光体状的渗碳体)，使含有片状渗碳体的渗碳体以3～50体积％分散。借此，提高密封滑动面上的润滑油的供应性能，进而，可以实现耐抗回火软化性能和耐热裂性优异的铁系密封滑动构件，进而，通过在铁系密封滑动构件的一部分上残留淬火未硬化层，可以实现高韧性的铁系密封滑动构件。此外，也可以代替前述急剧的感应加热，应用激光等辐射加热及盐浴加热，但感应加热生产率及经济性优异。在作为铁系密封滑动构件的一个例子的铁系浮动密封件的使用环境下十分重要的密封滑动面的耐烧伤性，可以通过提高耐热裂性加以改进。因此，根据本实施形式的铁系浮动密封件，至少密封滑动面是通过感应加热淬火被淬火硬化的(淬火硬化层)。构成前述密封滑动面的部位，通过将马氏体母相中固溶的碳浓度调整到0.15～0.6重量％的范围内，改进密封滑动面的耐热裂性，进而，具有使对于提高耐磨损性和防烧伤性有效的硬质渗碳体在前述马氏体母相中分散3～50体积％的组织。此外，根据本实施形式的铁系浮动密封件，备有密封滑动面，在前述密封滑动面上，形成0.15～0.7重量％的碳固溶的马氏体母相。在前述马氏体母相中除3～50体积％的渗碳体之外，还分散有3～15体积％的石墨。之所以令上述分散渗碳体的量的下限值为3体积％，是因为，通过分散作为硬质粒子的渗碳体提高防烧伤性的效果，在通常的滑动条件下可以得到充分的发挥，并且，作为其结果，可以同时改进其耐磨损性。进而，在进一步改进对砂土侵入的耐磨损性的情况下，更多地分散更加硬质的碳化物、氮化物、碳氮化物等是有效的。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁系密封滑动构件，备有密封滑动面，其特征在于，　　　　在前述密封滑动面上，形成淬火硬化层，　　　　前述淬火硬化层具有如下所述的组织，即，在该组织中具备固溶有０．１５～０．６重量％的碳的马氏体母相，和分散在前述马氏体母相中的３～５０体积％的渗碳体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高山武盛，中尾力，
申请(专利权)人：株式会社小松制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]