JP3177482B2 - 焼結焼入れ用低合金鋼粉末 - Google Patents
焼結焼入れ用低合金鋼粉末Info
- Publication number
- JP3177482B2 JP3177482B2 JP15662497A JP15662497A JP3177482B2 JP 3177482 B2 JP3177482 B2 JP 3177482B2 JP 15662497 A JP15662497 A JP 15662497A JP 15662497 A JP15662497 A JP 15662497A JP 3177482 B2 JP3177482 B2 JP 3177482B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- iron powder
- range
- powder
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
【０００１】本発明は、合金粉末に関し、詳しくは粉末
冶金（Ｐ／Ｍ）により高い硬度の金属部品を形成するの
に有用な合金粉末の組成物、および該組成物の使用法に
関する。
冶金（Ｐ／Ｍ）により高い硬度の金属部品を形成するの
に有用な合金粉末の組成物、および該組成物の使用法に
関する。
【０００２】粉末冶金は、高度に純粋な実質上均一な鉄
粉に高圧をかけて、高密度を有する鉄部品を製造する方
法である。この方法はまた、”加圧鍛造”として知られ
ている。焼結焼入れは、焼結サイクルの冷却相中にＰ／
Ｍ部品を部分的にまたは完全にマルテンサイトに変態さ
せるＰ／Ｍ法である。
粉に高圧をかけて、高密度を有する鉄部品を製造する方
法である。この方法はまた、”加圧鍛造”として知られ
ている。焼結焼入れは、焼結サイクルの冷却相中にＰ／
Ｍ部品を部分的にまたは完全にマルテンサイトに変態さ
せるＰ／Ｍ法である。
【０００３】Ｐ／Ｍおよび焼結焼入れの両者において
は、その焼入性を改善するために、典型的には少量の第
２金属を基剤Ｐ／Ｍ材料に添加する。最適の焼入性を達
成するためには、元素添加に対しては、予備合金化技術
が一般に好ましい。
は、その焼入性を改善するために、典型的には少量の第
２金属を基剤Ｐ／Ｍ材料に添加する。最適の焼入性を達
成するためには、元素添加に対しては、予備合金化技術
が一般に好ましい。
【０００４】混ぜもののない炭素鋼の強度および焼入性
を増すために、マンガンが０．２５乃至１．０％の範囲
で典型的な市販鋼に添加される。通常の鋼の焼入性、強
度、耐磨耗性を改良するために、クロムも普通に添加さ
れる。しかし、粉末冶金に使われる鋼粉末、たとえば、
５５乃至１００μｍの平均粒度を有する粉末では、焼な
まし中の酸化物の生成を減らすために、マンガンおよび
クロムの含量は一般に０．３％以下に保たれる。“低合
金鋼粉末製造のための設計規準”、Advances in Powder
Metallurgy，vol．5，1991，pp．45-58。
を増すために、マンガンが０．２５乃至１．０％の範囲
で典型的な市販鋼に添加される。通常の鋼の焼入性、強
度、耐磨耗性を改良するために、クロムも普通に添加さ
れる。しかし、粉末冶金に使われる鋼粉末、たとえば、
５５乃至１００μｍの平均粒度を有する粉末では、焼な
まし中の酸化物の生成を減らすために、マンガンおよび
クロムの含量は一般に０．３％以下に保たれる。“低合
金鋼粉末製造のための設計規準”、Advances in Powder
Metallurgy，vol．5，1991，pp．45-58。
【０００５】モリブデンおよびニッケルが、普通低合金
Ｐ／Ｍ鋼粉末に使われる。その酸化物は、水微粒化粉末
の焼なまし処理中に容易に還元されるからである。モリ
ブデンおよびニッケルは、鋼の強度および焼入性を効果
的に増大させ、またニッケルは鋼の強度、粘り強さ、疲
労抵抗も増大させる、S．H．Avner，Introduction toPh
ysical Metallurgy，McGraw-Hill，N.Y.，1974，pp．34
9-361。しかし、これらの元素はマンガン、クロムより
高価であり、また大きな価格の変動を受け、鋼粉末価格
に明らかに有害な影響を与える。
Ｐ／Ｍ鋼粉末に使われる。その酸化物は、水微粒化粉末
の焼なまし処理中に容易に還元されるからである。モリ
ブデンおよびニッケルは、鋼の強度および焼入性を効果
的に増大させ、またニッケルは鋼の強度、粘り強さ、疲
労抵抗も増大させる、S．H．Avner，Introduction toPh
ysical Metallurgy，McGraw-Hill，N.Y.，1974，pp．34
9-361。しかし、これらの元素はマンガン、クロムより
高価であり、また大きな価格の変動を受け、鋼粉末価格
に明らかに有害な影響を与える。
【０００６】焼結焼入れは、後焼結加熱処理の必要性を
省き、処理費用を著しく減少させるから、高硬度Ｐ／Ｍ
部品の製造にとって魅力ある技術である。更に、従来の
焼入れから生じる高い熱応力および部品の変形が避けら
れ、最終部品の寸法の改良された制御を与える。
省き、処理費用を著しく減少させるから、高硬度Ｐ／Ｍ
部品の製造にとって魅力ある技術である。更に、従来の
焼入れから生じる高い熱応力および部品の変形が避けら
れ、最終部品の寸法の改良された制御を与える。
【０００７】Ｐ／Ｍ用の低合金鋼粉末の従来の製造技術
としては、Hoganas の米国特許3,764,295 では酸化物層
除去のための酸処理を含み、英国特許No.1,564,737では
焼なました粉末中に高い炭素（０．１乃至０．７０％）
の使用を含む。これに対し、本発明は、圧縮性を改善
し、微粒化および焼なまし工程中の粉末の酸化を最小に
するため、酸素および炭素を低濃度に維持しながら、酸
処理を省く。このパラメータのため、本発明は、高焼入
性および最小酸素含量を有する鋼粉末の製造を可能にす
る。
としては、Hoganas の米国特許3,764,295 では酸化物層
除去のための酸処理を含み、英国特許No.1,564,737では
焼なました粉末中に高い炭素（０．１乃至０．７０％）
の使用を含む。これに対し、本発明は、圧縮性を改善
し、微粒化および焼なまし工程中の粉末の酸化を最小に
するため、酸素および炭素を低濃度に維持しながら、酸
処理を省く。このパラメータのため、本発明は、高焼入
性および最小酸素含量を有する鋼粉末の製造を可能にす
る。
【０００８】従って、本発明の目的は、従来技術の欠
点、短所を克服し、従来の焼結炉において焼結焼入れを
促進するため、改良された焼入性を有する合金鋼粉末を
提供することである。
点、短所を克服し、従来の焼結炉において焼結焼入れを
促進するため、改良された焼入性を有する合金鋼粉末を
提供することである。
【０００９】特に、本発明の目的は、従来の炉で焼結
後、３０ＨＲＣの最小見掛け硬度を有する鋼粉末を製造
することである。
後、３０ＨＲＣの最小見掛け硬度を有する鋼粉末を製造
することである。
【００１０】本発明の更なる目的は、４０tsi （５５０
MPa ）で６．８ｇ／ｃｍ3 以上の粉末圧縮性を維持する
ことである。
MPa ）で６．８ｇ／ｃｍ3 以上の粉末圧縮性を維持する
ことである。
【００１１】本発明の別の目的は、粉末の焼入性をなお
維持しながら、モリブデン、ニッケルのような費用のか
かる予備合金化元素の量を減少することである。
維持しながら、モリブデン、ニッケルのような費用のか
かる予備合金化元素の量を減少することである。
【００１２】これらのおよび他の目的は、次の粉末冶金
用合金粉末により達成される。すなわち、この合金粉末
は、３００μｍ以下の粒度、好ましくは５０乃至１００
μｍの範囲内の平均粒度を有する粒子からなり、最大
０．１重量％、好ましくは０．０２重量％未満の炭素、
０．３乃至０．９重量％、好ましくは０．４乃至０．７
重量％の範囲内のマンガン、０．８乃至１．５重量％、
好ましくは１．０乃至１．２重量％の範囲内のニッケ
ル、０．５乃至１．３０重量％、好ましくは０．８５乃
至１．０５重量％の範囲内のモリブデン、０．３乃至
０．９重量％、好ましくは０．４乃至０．７重量％の範
囲内のクロムを有する鋼粉末からなる。
用合金粉末により達成される。すなわち、この合金粉末
は、３００μｍ以下の粒度、好ましくは５０乃至１００
μｍの範囲内の平均粒度を有する粒子からなり、最大
０．１重量％、好ましくは０．０２重量％未満の炭素、
０．３乃至０．９重量％、好ましくは０．４乃至０．７
重量％の範囲内のマンガン、０．８乃至１．５重量％、
好ましくは１．０乃至１．２重量％の範囲内のニッケ
ル、０．５乃至１．３０重量％、好ましくは０．８５乃
至１．０５重量％の範囲内のモリブデン、０．３乃至
０．９重量％、好ましくは０．４乃至０．７重量％の範
囲内のクロムを有する鋼粉末からなる。
【００１３】従って、予め決めた量の予備合金化マンガ
ン、クロム、モリブデン、ニッケルの添加により、上記
の望ましい性質を有する鋼粉末が得られる。
ン、クロム、モリブデン、ニッケルの添加により、上記
の望ましい性質を有する鋼粉末が得られる。
【００１４】本発明者らは、従来の焼結炉で低酸化物で
もって焼結焼入れを促進するため、改良された焼入性を
有する新規な予備合金鋼粉末を開発した。
もって焼結焼入れを促進するため、改良された焼入性を
有する新規な予備合金鋼粉末を開発した。
【００１５】異なる材料の焼結焼入性に対する合金化元
素の効果を評価するために、水微粒化鋼粉末におけるモ
リブデン、ニッケル、マンガン、クロム濃度の種々の組
合わせの比較評価を行うために、試験マトリックスを設
計した。微粒化、下流処理後、実験鋼粉末を黒鉛、銅、
潤滑剤と混合し、６．８ｇ／ｃｍ3 にプレスし、１１２
０℃で焼結し、２０５℃で１時間焼もどしした。マンガ
ンおよびクロムの添加は、低合金鋼粉末の焼入性を改善
させることが分かった。
素の効果を評価するために、水微粒化鋼粉末におけるモ
リブデン、ニッケル、マンガン、クロム濃度の種々の組
合わせの比較評価を行うために、試験マトリックスを設
計した。微粒化、下流処理後、実験鋼粉末を黒鉛、銅、
潤滑剤と混合し、６．８ｇ／ｃｍ3 にプレスし、１１２
０℃で焼結し、２０５℃で１時間焼もどしした。マンガ
ンおよびクロムの添加は、低合金鋼粉末の焼入性を改善
させることが分かった。
【００１６】
【実施例】鋼の焼入性を増大させるために、異なる組合
わせで合金化元素を使用できる。図１においては、The
Making，Shaping and Treating of Steel，9th ed.，Un
ited States Steel Corporation，1971，p.1136 に記載
の焼入性乗算係数を使い、モリブデン、マンガン、ニッ
ケル、クロム濃度の焼入れにたいする効果を示す。図に
示されるように、マンガンが焼入性に対し最も顕著な効
果を有し、次いでモリブデン、クロム、ニッケルの順で
ある。
わせで合金化元素を使用できる。図１においては、The
Making，Shaping and Treating of Steel，9th ed.，Un
ited States Steel Corporation，1971，p.1136 に記載
の焼入性乗算係数を使い、モリブデン、マンガン、ニッ
ケル、クロム濃度の焼入れにたいする効果を示す。図に
示されるように、マンガンが焼入性に対し最も顕著な効
果を有し、次いでモリブデン、クロム、ニッケルの順で
ある。
【００１７】しかし、モリブデンおよびニッケルは高価
な合金化元素であるから、本発明は、それらのある量を
マンガンおよびクロムで置き換える。しかし、マンガ
ン、クロムは粉末処理中酸化し、得られる圧粉体の圧縮
性および焼結性を劣化する。
な合金化元素であるから、本発明は、それらのある量を
マンガンおよびクロムで置き換える。しかし、マンガ
ン、クロムは粉末処理中酸化し、得られる圧粉体の圧縮
性および焼結性を劣化する。
【００１８】Ｐ／Ｍ鋼の性質に対する合金化元素の効果
を定量化するために、２００ｋｇ容量の誘導電気炉を使
い、一連の実験粉末を作った。高純度鋼を、フェロマン
ガン、フェロクロム、フェロモリブデン、ニッケルと再
融解し、表１に示した鋼化学を達成した。
を定量化するために、２００ｋｇ容量の誘導電気炉を使
い、一連の実験粉末を作った。高純度鋼を、フェロマン
ガン、フェロクロム、フェロモリブデン、ニッケルと再
融解し、表１に示した鋼化学を達成した。
【００１９】
【表１】
【００２０】不活性雰囲気（窒素）中で水微粒化後、粉
末合金を乾燥し、ふるい、焼なまし、評価前に焼結ケー
キをブレンダーで粉砕し、均質化した。
末合金を乾燥し、ふるい、焼なまし、評価前に焼結ケー
キをブレンダーで粉砕し、均質化した。
【００２１】異なる粉末合金の化学組成を分析し、黒鉛
０．８％、銅２％、ステアリン酸亜鉛０．７５％（添付
表および本文中では”％”は重量％を示す）と混合し
た。
０．８％、銅２％、ステアリン酸亜鉛０．７５％（添付
表および本文中では”％”は重量％を示す）と混合し
た。
【００２２】試験試料を、６．８ｇ／ｃｍ3 の矩形ブロ
ック形にプレスし、９０／１０の比の窒素／水素雰囲気
中１１２０℃で２５分焼結し、空気中２０５℃で１時間
焼もどしした。横破断強度は、ＭＰＩＦ標準４１に従っ
て評価し、一方引っ張り性はＭＰＩＦ標準１０に従って
丸く切削した試料を使い測定した。最後に、衝撃強度
は、ＭＰＩＦ標準４１に従い測定した。標準は、Ｐ／Ｍ
構造部品用材料標準、Metal Powder Industries Federa
tion，1994，pp.14-15に基づく。
ック形にプレスし、９０／１０の比の窒素／水素雰囲気
中１１２０℃で２５分焼結し、空気中２０５℃で１時間
焼もどしした。横破断強度は、ＭＰＩＦ標準４１に従っ
て評価し、一方引っ張り性はＭＰＩＦ標準１０に従って
丸く切削した試料を使い測定した。最後に、衝撃強度
は、ＭＰＩＦ標準４１に従い測定した。標準は、Ｐ／Ｍ
構造部品用材料標準、Metal Powder Industries Federa
tion，1994，pp.14-15に基づく。
【００２３】見掛け硬度および微細構造に対する試料の
寸法の効果を評価するために、重さ４５０ｇ、８９５
ｇ、１３４５ｇの４インチ径のデイスク試料について、
更に試験を実施した。この研究部分では、実験１、３、
４、５の合金および参照として使った市販Ａｔｏｍｅｔ
（商標）４６０１粉末冶金合金から、黒鉛１．０％、銅
２％、ステアリン酸亜鉛０．７５％を含む混合物を製造
した。これらを６．８ｇ／ｃｍ3 にプレスし、８７０乃
至６５０℃の範囲で０．７５℃／ｓまたは１．５℃／ｓ
の冷却速度を使い、工業焼結炉で１１２０℃で２０分焼
結した。
寸法の効果を評価するために、重さ４５０ｇ、８９５
ｇ、１３４５ｇの４インチ径のデイスク試料について、
更に試験を実施した。この研究部分では、実験１、３、
４、５の合金および参照として使った市販Ａｔｏｍｅｔ
（商標）４６０１粉末冶金合金から、黒鉛１．０％、銅
２％、ステアリン酸亜鉛０．７５％を含む混合物を製造
した。これらを６．８ｇ／ｃｍ3 にプレスし、８７０乃
至６５０℃の範囲で０．７５℃／ｓまたは１．５℃／ｓ
の冷却速度を使い、工業焼結炉で１１２０℃で２０分焼
結した。
【００２４】実験合金の化学的、物理的、未焼結の、焼
結した性質を表２に示す。表２で、パラメータＣ、Ｓ、
Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、＋１００メッシュ、−３２５
メッシュ、見掛け密度、流れは合金粉末に関し、コンパ
クト化圧、未焼結強度は、黒鉛、銅、潤滑剤と混合した
合金粉末から作った未焼結圧粉体に関し、パラメータの
残りは焼結した圧粉体に関するものである。
結した性質を表２に示す。表２で、パラメータＣ、Ｓ、
Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、＋１００メッシュ、−３２５
メッシュ、見掛け密度、流れは合金粉末に関し、コンパ
クト化圧、未焼結強度は、黒鉛、銅、潤滑剤と混合した
合金粉末から作った未焼結圧粉体に関し、パラメータの
残りは焼結した圧粉体に関するものである。
【００２５】コンパクト化圧および酸素含量に対するマ
ンガンおよびクロムの濃度の効果を、図２に示す。圧縮
性に対する焼なましした粉末における炭素含量の効果を
除くため、０．０１％未満の炭素を有する合金だけを分
析に使った。酸素含量はマンガンおよびクロムの含量と
共に直線的に増加することが確定された。同一の関係が
コンパクト化圧に対しても存在する。酸素含量を０．２
５％未満に保つためには、マンガンとクロムとの合計を
１．０％未満に維持する必要がある。マンガンおよびク
ロムのこの水準では、６．８ｇ／ｃｍ3 で４９５ＭＰａ
（３６tsi）未満のコンパクト化圧を達成できる。この
圧縮性の結果は、市販Ａｔｏｍｅｔ（商標）４６０１粉
末よりもさらに良好であり、上記粉末は実験粉末の２０
以上に対し８．３で実験粉末よりもかなり低い焼入性係
数を有する。
ンガンおよびクロムの濃度の効果を、図２に示す。圧縮
性に対する焼なましした粉末における炭素含量の効果を
除くため、０．０１％未満の炭素を有する合金だけを分
析に使った。酸素含量はマンガンおよびクロムの含量と
共に直線的に増加することが確定された。同一の関係が
コンパクト化圧に対しても存在する。酸素含量を０．２
５％未満に保つためには、マンガンとクロムとの合計を
１．０％未満に維持する必要がある。マンガンおよびク
ロムのこの水準では、６．８ｇ／ｃｍ3 で４９５ＭＰａ
（３６tsi）未満のコンパクト化圧を達成できる。この
圧縮性の結果は、市販Ａｔｏｍｅｔ（商標）４６０１粉
末よりもさらに良好であり、上記粉末は実験粉末の２０
以上に対し８．３で実験粉末よりもかなり低い焼入性係
数を有する。
【００２６】図３は、実験粉末の焼なました粉末におけ
る炭素および酸素の濃度の効果を示す。コンパクト化圧
は、焼なました粉末の炭素、酸素含量と共に増す。コン
パクト化圧を４９５ＭＰａ（３６tsi）未満の低水準に
減らすためには、炭素含量を０．０２％未満に維持する
必要がある。また、圧縮性を最適にするためには、酸素
含量を最小にする必要がある。しかし、鋼粉末の焼なま
し中の酸素の減少は、炉フィードにおける炭素量により
制御されるから、低過ぎる量の炭素は酸化物を還元でき
ず、これは焼なました粉末中に高い酸素含量を生じ、圧
縮性を劣化させる。他方、焼なました粉末中の高過ぎる
炭素量は、一層低い酸素量を生じるが、この一層高い炭
素含量も圧縮性を劣化させる。従って、焼なました粉末
中の炭素含量を０．０２％未満に維持しながら、酸素を
減少させるように、両元素を調節しなければならない。
る炭素および酸素の濃度の効果を示す。コンパクト化圧
は、焼なました粉末の炭素、酸素含量と共に増す。コン
パクト化圧を４９５ＭＰａ（３６tsi）未満の低水準に
減らすためには、炭素含量を０．０２％未満に維持する
必要がある。また、圧縮性を最適にするためには、酸素
含量を最小にする必要がある。しかし、鋼粉末の焼なま
し中の酸素の減少は、炉フィードにおける炭素量により
制御されるから、低過ぎる量の炭素は酸化物を還元でき
ず、これは焼なました粉末中に高い酸素含量を生じ、圧
縮性を劣化させる。他方、焼なました粉末中の高過ぎる
炭素量は、一層低い酸素量を生じるが、この一層高い炭
素含量も圧縮性を劣化させる。従って、焼なました粉末
中の炭素含量を０．０２％未満に維持しながら、酸素を
減少させるように、両元素を調節しなければならない。
【００２７】図４に示したように、炭素含量を０．０２
％未満に、酸素含量を０．２５％未満に維持することに
より、新規な低合金鋼は、著しく高い焼入性をもって、
市販Ａｔｏｍｅｔ（商標）４６０１粉末に類似の圧縮性
を示す。
％未満に、酸素含量を０．２５％未満に維持することに
より、新規な低合金鋼は、著しく高い焼入性をもって、
市販Ａｔｏｍｅｔ（商標）４６０１粉末に類似の圧縮性
を示す。
【００２８】異なる焼入性係数を有する合金について、
焼結後および焼もどし後の見掛け硬度に対する酸素含量
の効果を図５に示す。見掛け硬度は、酸素含量と共に減
少し、減少速度は一層低い焼入性係数を有する合金では
一層顕著である。これは、試料中に存在する黒鉛の一部
分と粉末中の酸素との反応に関連する。炭素による酸素
の減少は、焼結した試料に一層低い炭素含量を生じる。
この炭素の損失は、合金の焼入性に影響を与え、この効
果は一層低い焼入性を有する合金では一層顕著である。
従って、粉末鋼の焼入性を最適にするためには、焼なま
した粉末の酸素含量を最小にする必要がある。前記した
ように、焼なまし前の粉末中の炭素含量を適当に制御す
ることにより、低い酸素含量を確保できる。
焼結後および焼もどし後の見掛け硬度に対する酸素含量
の効果を図５に示す。見掛け硬度は、酸素含量と共に減
少し、減少速度は一層低い焼入性係数を有する合金では
一層顕著である。これは、試料中に存在する黒鉛の一部
分と粉末中の酸素との反応に関連する。炭素による酸素
の減少は、焼結した試料に一層低い炭素含量を生じる。
この炭素の損失は、合金の焼入性に影響を与え、この効
果は一層低い焼入性を有する合金では一層顕著である。
従って、粉末鋼の焼入性を最適にするためには、焼なま
した粉末の酸素含量を最小にする必要がある。前記した
ように、焼なまし前の粉末中の炭素含量を適当に制御す
ることにより、低い酸素含量を確保できる。
【００２９】図６は、合金１、３、４、５、迅速冷却合
金５および市販ＦＬＣ４６０８合金から作ったデイスク
試料の断面で測定した、焼結後の見掛け硬度に対する試
料重量の効果を示す。これら合金の焼入性係数は、それ
ぞれ２２、２９、２３、３０、８であった。４５０ｇ試
料では、迅速冷却速度なしで焼結した合金は、３１乃至
３５ＨＲＣの範囲内の見掛け硬度値でもって、焼結焼入
れに対し類似の方式で応答することが認められる。しか
し、試料重量が８９５ｇに達すると、ＦＬＣ４６０８試
料の見掛け硬度は、１０乃至１５ＨＲＣの範囲内の値に
急に落ち、これは実験粉末の殆ど半分の値である。実験
粉末では、試料重量の各１００ｇ増分ごとに約１ＨＲＣ
だけ、見掛け硬度は試料重量と共に直線的に減少する。
迅速冷却合金５は、４５０ｇ試料では最高の見掛け硬度
を示すが、試料重量が８９５ｇに達すると、その差は減
少することも注目される。
金５および市販ＦＬＣ４６０８合金から作ったデイスク
試料の断面で測定した、焼結後の見掛け硬度に対する試
料重量の効果を示す。これら合金の焼入性係数は、それ
ぞれ２２、２９、２３、３０、８であった。４５０ｇ試
料では、迅速冷却速度なしで焼結した合金は、３１乃至
３５ＨＲＣの範囲内の見掛け硬度値でもって、焼結焼入
れに対し類似の方式で応答することが認められる。しか
し、試料重量が８９５ｇに達すると、ＦＬＣ４６０８試
料の見掛け硬度は、１０乃至１５ＨＲＣの範囲内の値に
急に落ち、これは実験粉末の殆ど半分の値である。実験
粉末では、試料重量の各１００ｇ増分ごとに約１ＨＲＣ
だけ、見掛け硬度は試料重量と共に直線的に減少する。
迅速冷却合金５は、４５０ｇ試料では最高の見掛け硬度
を示すが、試料重量が８９５ｇに達すると、その差は減
少することも注目される。
【００３０】重い部品で高い見掛け硬度を維持するため
には、焼入性係数を少なくとも２２の値に維持する必要
がある。しかし、焼結した部品における炭素含量に対し
良好な合金の強靱さを得るためには、酸素含量を０．２
５％未満に維持しながら、好ましくは２５以上の焼入性
係数が推奨される。
には、焼入性係数を少なくとも２２の値に維持する必要
がある。しかし、焼結した部品における炭素含量に対し
良好な合金の強靱さを得るためには、酸素含量を０．２
５％未満に維持しながら、好ましくは２５以上の焼入性
係数が推奨される。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】特に、酸素含量を０．２５重量％以下に減
少するために、マンガン、クロム両者の含量を０．４乃
至０．７重量％の範囲内に、ニッケル含量を１．０乃至
１．２重量％の範囲内に、（好ましくは１．３５：１乃
至２．６５：１のＮｉ／Ｃｒ比に対し）、モリブデンを
０．８５乃至１．０５重量％の範囲内に維持し、好まし
くは２５以上の焼入性係数を維持するため、ニッケル含
量を１．０５乃至１．２５重量％内に固定しながら、硬
度、強度、衝撃抵抗を維持することにより、上記結果が
得られる。最適の圧縮性を維持するためには、粉末の炭
素および酸素含量を、それぞれ０．０２重量％未満、
０．２５重量％未満に維持することが望ましい。
少するために、マンガン、クロム両者の含量を０．４乃
至０．７重量％の範囲内に、ニッケル含量を１．０乃至
１．２重量％の範囲内に、（好ましくは１．３５：１乃
至２．６５：１のＮｉ／Ｃｒ比に対し）、モリブデンを
０．８５乃至１．０５重量％の範囲内に維持し、好まし
くは２５以上の焼入性係数を維持するため、ニッケル含
量を１．０５乃至１．２５重量％内に固定しながら、硬
度、強度、衝撃抵抗を維持することにより、上記結果が
得られる。最適の圧縮性を維持するためには、粉末の炭
素および酸素含量を、それぞれ０．０２重量％未満、
０．２５重量％未満に維持することが望ましい。
【００３４】本発明をある種の好ましい実施形態に関し
例示したが、本発明はそこに述べた詳細に限定されない
ことが理解される。当業者は、本発明の精神と範囲内で
多数の変形を容易に認識でき、そのようなすべての変形
は請求の範囲に定義される本発明に含まれることが意図
されている。
例示したが、本発明はそこに述べた詳細に限定されない
ことが理解される。当業者は、本発明の精神と範囲内で
多数の変形を容易に認識でき、そのようなすべての変形
は請求の範囲に定義される本発明に含まれることが意図
されている。
【図１】図１は合金化元素の焼入性乗算係数を示す。
【図２】図２は粉末のコンパクト化圧および酸素含量に
対するマンガンおよびクロムの効果を示す。
対するマンガンおよびクロムの効果を示す。
【図３】図３はコンパクト化圧に対する酸素および炭素
の含量の効果を示す。
の含量の効果を示す。
【図４】図４はコンパクト化圧による未焼結密度の変動
を示す。
を示す。
【図５】図５は焼結した試料および焼もどした試料の見
掛け硬度に対する焼なました粉末の酸素含量の効果を示
す。
掛け硬度に対する焼なました粉末の酸素含量の効果を示
す。
【図６】図６は見掛け硬度に対する試料重量の効果を示
す。
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イヴ トウルーデル カナダ国．ジェー３アール ４アール ４，ケベック，トレイシイ，ルート マ リー−ヴィクトリン 1655 ケベック メタル パウダーズ リミテッド気付 (56)参考文献 特開 昭55−62101（ＪＰ，Ａ) 米国特許4266974（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 1/00 B22F 9/08
Claims (17)
- 【請求項１】 鉄と、炭素、クロム、マンガン、ニッケ
ルおよびモリブデンとからなる予備合金化鉄粉末であっ
て、炭素を最大０．１重量％の量で含み、クロムおよび
マンガンを少なくとも０．７重量％の合計量で含み、最
大３００μｍの粒度および最大０．３重量％の酸素含有
量を有しており、かつ得られる合金が、０．３乃至０．
９重量％の範囲内のマンガン、０．３乃至０．９重量％
の範囲内のクロム、０．８乃至１．５重量％の範囲内の
ニッケルおよび０．５乃至１．３０重量％の範囲内のモ
リブデンを含み、５０乃至１００μｍの平均粒度を有
し、酸処理なしで水微粒化により製造されることを特徴
とする予備合金化鉄粉末。 - 【請求項２】 合金が鋼合金であり、炭素を最大０．０
２重量％の量で含んでいる請求項１記載の予備合金化鉄
粉末。 - 【請求項３】 合金が鋼合金であり、炭素を最大０．０
２重量％の量で含んでいる請求項１記載の予備合金化鉄
粉末。 - 【請求項４】 合金が、０．４乃至０．７重量％の範囲
内のマンガン、０．４乃至０．７重量％の範囲内のクロ
ム、０．８乃至１．２重量％の範囲内のニッケルおよび
０．９０乃至１．２５重量％の範囲内のモリブデンを含
んでいる請求項３記載の予備合金化鉄粉末。 - 【請求項５】 合金が、０．８乃至１．０重量％の範囲
内のニッケルを含んでいる請求項４記載の予備合金化鉄
粉末。 - 【請求項６】 ニッケルを０．８乃至１．０重量％の範
囲内で含み、モリブデンを０．９０乃至１．１重量％の
範囲内で含んでいる請求項４記載の予備合金化鉄粉末。 - 【請求項７】 少なくとも２２の焼入性係数を有する請
求項３記載の予備合金化鉄粉末。 - 【請求項８】 最大５５０ＭＰａの圧力で、少なくとも
６．８g/cm3 の密度が得られるような圧縮性を有する成
分を達成する請求項７記載の予備合金化鉄粉末。 - 【請求項９】 マンガン、クロム、モリブデンおよびニ
ッケルの量が合計で２．６５乃至３．６５重量％の範囲
内である請求項１乃至６のいずれかに記載の予備合金化
鉄粉末。 - 【請求項１０】 １．５：１乃至２．６５：１の範囲内
のＮｉ：Ｃｒ重量比を有する請求項９記載の予備合金化
鉄粉末。 - 【請求項１１】 更に、潤滑剤と、銅または黒鉛の少な
くとも１種とを含む請求項１乃至６のいずれかに記載の
予備合金化鉄粉末。 - 【請求項１２】 更に、潤滑剤と、銅または黒鉛の少な
くとも１種とを含む請求項９記載の予備合金化鉄粉末。 - 【請求項１３】 不活性雰囲気下で水微粒化により製造
される請求項１０記載の予備合金化鉄粉末。 - 【請求項１４】 請求項１１記載の予備合金化鉄粉末を
選択する工程と、該鉄粉末を少なくとも２７５ＭＰａの
圧力で圧縮して圧粉体を製造する工程と、該圧粉体を焼
結する工程とからなる粉末冶金法。 - 【請求項１５】 請求項１２記載の予備合金化鉄粉末を
選択する工程と、少なくとも２７５ＭＰａの圧力で該鉄
粉末を圧縮して圧粉体を製造する工程と、該圧粉体を焼
結する工程とからなる粉末冶金法。 - 【請求項１６】 圧粉体を少なくとも１０５０℃の温度
で焼結する請求項１４記載の方法。 - 【請求項１７】 圧粉体を少なくとも１０５０℃の温度
で焼結する請求項１５記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/662,237 US5876481A (en) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | Low alloy steel powders for sinterhardening |
| US08/662237 | 1996-06-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140206A JPH10140206A (ja) | 1998-05-26 |
| JP3177482B2 true JP3177482B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=24656938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15662497A Expired - Lifetime JP3177482B2 (ja) | 1996-06-14 | 1997-06-13 | 焼結焼入れ用低合金鋼粉末 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5876481A (ja) |
| EP (1) | EP0812925B1 (ja) |
| JP (1) | JP3177482B2 (ja) |
| KR (1) | KR100505933B1 (ja) |
| AT (1) | ATE229092T1 (ja) |
| CA (1) | CA2207661C (ja) |
| DE (1) | DE69717541T2 (ja) |
| ES (1) | ES2188822T3 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6338747B1 (en) | 2000-08-09 | 2002-01-15 | Keystone Investment Corporation | Method for producing powder metal materials |
| US6485540B1 (en) | 2000-08-09 | 2002-11-26 | Keystone Investment Corporation | Method for producing powder metal materials |
| JP3651420B2 (ja) | 2000-08-31 | 2005-05-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用合金鋼粉 |
| US6533996B2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-03-18 | The Boc Group, Inc. | Method and apparatus for metal processing |
| AU2003235575A1 (en) * | 2002-01-15 | 2003-07-30 | Quebec Metal Powders Limited | Ferrous articles sintered using a fluidized bed |
| US20040115084A1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-06-17 | Borgwarner Inc. | Method of producing powder metal parts |
| US20060201280A1 (en) * | 2004-06-10 | 2006-09-14 | Kuen-Shyang Hwang | Sinter-hardening powder and their sintered compacts |
| TWI246947B (en) * | 2004-06-10 | 2006-01-11 | Taiwan Powder Technologies Co | Method for making sintered body of metal powder and sintered body prepared therefrom |
| US20100154588A1 (en) * | 2007-06-14 | 2010-06-24 | Sigurd Berg | Iron-based powder and composition thereof |
| US20100316521A1 (en) * | 2007-12-27 | 2010-12-16 | Hoganas Ab (Publ) | Low alloyed steel powder |
| JP5389577B2 (ja) * | 2008-09-24 | 2014-01-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金法による焼結体の製造方法 |
| EP2372179B1 (en) | 2008-12-19 | 2018-08-15 | Doosan Infracore Co., Ltd. | Sintered bush |
| CN102350497B (zh) * | 2011-09-16 | 2013-02-06 | 中南大学 | 一种高压缩性水雾化铁粉及制备方法 |
| CN107695337B (zh) * | 2017-09-20 | 2020-03-31 | 建德市易通金属粉材有限公司 | 烧结尺寸变化率小的零件用铁铜合金粉末及其制备方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4382818A (en) * | 1975-12-08 | 1983-05-10 | Ford Motor Company | Method of making sintered powder alloy compacts |
| JPS5810962B2 (ja) * | 1978-10-30 | 1983-02-28 | 川崎製鉄株式会社 | 圧縮性、成形性および熱処理特性に優れる合金鋼粉 |
| JPS58130249A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度焼結部品の製造方法 |
| JPS58130248A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度焼結部品の製造方法 |
| JPS59129753A (ja) * | 1983-01-13 | 1984-07-26 | Kawasaki Steel Corp | 高強度焼結材料用合金鋼粉 |
| US4690711A (en) * | 1984-12-10 | 1987-09-01 | Gte Products Corporation | Sintered compact and process for producing same |
| JPS61253301A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-11 | Daido Steel Co Ltd | 粉末冶金用合金鋼粉末及びその製造方法 |
| JPH0610321B2 (ja) * | 1985-06-17 | 1994-02-09 | 日本ピストンリング株式会社 | 耐摩耗性焼結合金 |
| JPH076026B2 (ja) * | 1986-09-08 | 1995-01-25 | マツダ株式会社 | 耐摩耗性に優れた鉄系焼結合金部材の製造法 |
-
1996
- 1996-06-14 US US08/662,237 patent/US5876481A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-12 CA CA002207661A patent/CA2207661C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-13 DE DE69717541T patent/DE69717541T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-13 EP EP97109693A patent/EP0812925B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-13 ES ES97109693T patent/ES2188822T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-13 JP JP15662497A patent/JP3177482B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-13 AT AT97109693T patent/ATE229092T1/de not_active IP Right Cessation
- 1997-06-13 KR KR1019970024675A patent/KR100505933B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0812925B1 (en) | 2002-12-04 |
| EP0812925A1 (en) | 1997-12-17 |
| ES2188822T3 (es) | 2003-07-01 |
| CA2207661C (en) | 2007-07-17 |
| CA2207661A1 (en) | 1997-12-14 |
| US5876481A (en) | 1999-03-02 |
| DE69717541D1 (de) | 2003-01-16 |
| KR100505933B1 (ko) | 2005-10-06 |
| KR980000713A (ko) | 1998-03-30 |
| JPH10140206A (ja) | 1998-05-26 |
| ATE229092T1 (de) | 2002-12-15 |
| DE69717541T2 (de) | 2003-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100249006B1 (ko) | 분말도금용 물분무철분및 그 제조방법 | |
| JP3177482B2 (ja) | 焼結焼入れ用低合金鋼粉末 | |
| US4985309A (en) | Alloyed steel powder for powder metallurgy | |
| US4437891A (en) | Oil-atomized low-alloy steel powder | |
| JP3513150B2 (ja) | 鉄基粉末、鉄基焼結品および鉄基焼結品の製造方法 | |
| US5605559A (en) | Alloy steel powders, sintered bodies and method | |
| JP3258765B2 (ja) | 高強度鉄系焼結体の製造方法 | |
| JP4201830B2 (ja) | クロム、モリブデンおよびマンガンを含む鉄基粉末、および、焼結体の製造方法 | |
| JP3446322B2 (ja) | 粉末冶金用合金鋼粉 | |
| JP5125158B2 (ja) | 粉末冶金用合金鋼粉 | |
| JPH07300656A (ja) | 高温用焼結軸受合金及びその製造方法 | |
| JPH07157803A (ja) | 粉末冶金用水アトマイズ鉄粉およびその製造方法 | |
| JP3351844B2 (ja) | 鉄系焼結材料用の合金鋼粉及びその製造方法 | |
| JP3517505B2 (ja) | 焼結耐摩耗材用原料粉末 | |
| JP4093070B2 (ja) | 合金鋼粉 | |
| JPH0717923B2 (ja) | 焼結用低合金鉄粉末及びその製造方法 | |
| JPH0751721B2 (ja) | 焼結用低合金鉄粉末 | |
| JPH0459362B2 (ja) | ||
| JP4715358B2 (ja) | 粉末冶金用合金鋼粉 | |
| JPH02153046A (ja) | 高強度焼結合金鋼 | |
| JPH08218101A (ja) | 粉末冶金用混合鋼粉及びそれを含む焼結用材料 | |
| JPH11229001A (ja) | 高強度焼結部品の製造方法 | |
| JP3303026B2 (ja) | 高強度鉄基焼結合金およびその製造方法 | |
| JP2007169736A (ja) | 粉末冶金用合金鋼粉 | |
| WO2023157386A1 (ja) | 粉末冶金用鉄基混合粉および鉄基焼結体 |