JP3272886B2 - 高強度焼結体用合金鋼粉および高強度焼結体の製造方法 - Google Patents
高強度焼結体用合金鋼粉および高強度焼結体の製造方法Info
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- JP3272886B2 JP3272886B2 JP28026794A JP28026794A JP3272886B2 JP 3272886 B2 JP3272886 B2 JP 3272886B2 JP 28026794 A JP28026794 A JP 28026794A JP 28026794 A JP28026794 A JP 28026794A JP 3272886 B2 JP3272886 B2 JP 3272886B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度が要求される鉄
系焼結体用の合金鋼粉および高強度鉄系焼結体の製造方
法に関するものである。
系焼結体用の合金鋼粉および高強度鉄系焼結体の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高強度が要求される鉄系部品を粉
末冶金法で製造する場合、鉄粉に合金元素粉末を添加し
た鉄粉あるいは合金鋼粉を圧縮成形し、焼結した後、さ
らに浸炭処理や浸窒処理を施し、その後に焼き入れ、焼
き戻し処理を施すことによって必要な特性を得ている。
したがって、熱処理による製造コストの上昇や寸法精度
の低下は避けられない。
末冶金法で製造する場合、鉄粉に合金元素粉末を添加し
た鉄粉あるいは合金鋼粉を圧縮成形し、焼結した後、さ
らに浸炭処理や浸窒処理を施し、その後に焼き入れ、焼
き戻し処理を施すことによって必要な特性を得ている。
したがって、熱処理による製造コストの上昇や寸法精度
の低下は避けられない。
【０００３】ここで、特開昭63-45348号公報の発明で
は、鉄基合金粉末に、焼結活性化粉末と黒鉛粉末を混合
し、これを成形、予熱、1140〜1200℃で焼結し、さらに
20〜120 ℃／min の冷却速度で200 ℃まで冷却すること
によって上述の問題の解決を図っている。しかしなが
ら、上記の方法は焼結活性化粉末を混合するため、圧縮
性が低下し、また組織の均一性が低く、製品の寸法精度
がばらつく原因となるという問題点がある。
は、鉄基合金粉末に、焼結活性化粉末と黒鉛粉末を混合
し、これを成形、予熱、1140〜1200℃で焼結し、さらに
20〜120 ℃／min の冷却速度で200 ℃まで冷却すること
によって上述の問題の解決を図っている。しかしなが
ら、上記の方法は焼結活性化粉末を混合するため、圧縮
性が低下し、また組織の均一性が低く、製品の寸法精度
がばらつく原因となるという問題点がある。
【０００４】また、特公昭58-10962号公報の発明では、
焼結熱処理材料の強度向上をはかるため、焼入れ性の良
いCr-Mn 系合金鋼粉が用いられてきた。しかし、Cr、Mn
は焼入れ性は良いが、粉末粒子を硬化させ圧縮性を低下
させる欠点がある。圧縮性が低いと金型寿命が短くな
る。また、熱処理による製造コストの上昇、寸法精度の
低下は避けられない。
焼結熱処理材料の強度向上をはかるため、焼入れ性の良
いCr-Mn 系合金鋼粉が用いられてきた。しかし、Cr、Mn
は焼入れ性は良いが、粉末粒子を硬化させ圧縮性を低下
させる欠点がある。圧縮性が低いと金型寿命が短くな
る。また、熱処理による製造コストの上昇、寸法精度の
低下は避けられない。
【０００５】また、特開平4-165002号公報の発明では、
Cr系合金鋼粉のMnを低減し、Nb、Ｖを添加し、Nb、Ｖの
炭窒化物析出機構によって焼結体強度を高めているが、
強度のレベルが熱処理材に比べると低い。
Cr系合金鋼粉のMnを低減し、Nb、Ｖを添加し、Nb、Ｖの
炭窒化物析出機構によって焼結体強度を高めているが、
強度のレベルが熱処理材に比べると低い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来熱処理
材でしか得られなかった高強度を焼結のままで得ること
ができ、しかも成形時の圧縮性の良い高強度焼結体用合
金鋼粉および高強度焼結体の製造方法を提供することを
目的とする。
材でしか得られなかった高強度を焼結のままで得ること
ができ、しかも成形時の圧縮性の良い高強度焼結体用合
金鋼粉および高強度焼結体の製造方法を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】さて、本発明者らは、上
記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、Mn、Ｐを
低減し、Cr、Mo、Ｖ、Nb、Tiを限定することにより、圧
縮性のよい、適当な焼入れ性に制御された合金鋼粉が得
られ、さらにこの合金鋼粉を用い焼結後の冷却速度を制
御することにより、焼結体に粗大な上部ベイナイト組織
を生成させずに微細なパーライト組織にすることがで
き、焼結のままで高強度を得るために、きわめて有効で
あるとの知見を得た。
記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、Mn、Ｐを
低減し、Cr、Mo、Ｖ、Nb、Tiを限定することにより、圧
縮性のよい、適当な焼入れ性に制御された合金鋼粉が得
られ、さらにこの合金鋼粉を用い焼結後の冷却速度を制
御することにより、焼結体に粗大な上部ベイナイト組織
を生成させずに微細なパーライト組織にすることがで
き、焼結のままで高強度を得るために、きわめて有効で
あるとの知見を得た。
【０００８】すなわち本発明は、重量比でCr：0.5 〜２
％、Mn：0.08％以下、Mo：0.1 〜0.6 ％、Ｐ：0.015 ％
以下、Ｖ：0.05〜0.5 ％、Ｓ：0.015 ％以下を含み、残
部がFeと不可避的不純物からなることを特徴とする高強
度焼結体用合金鋼粉であり、また本発明は、この合金鋼
粉にさらに、重量比でNb：0.01〜0.08％、Ti：0.01〜0.
08％の１種または２種を含むことを特徴とする高強度焼
結体用合金鋼粉であり、また本発明は上記いずれかの合
金鋼粉にさらに、重量比でＣ：0.02％以下、Ｎ：0.004
％以下、Si：0.1 ％以下、Al：0.01％以下のいずれか１
種以上を含むことを特徴とする高強度焼結体用合金鋼粉
であり、また本発明は上記いずれかの合金鋼粉にさら
に、重量比でCo：0.1 〜１％、Ｗ：0.1 〜１％、Ｂ：0.
001 〜0.01％のいずれか１種以上を含むことを特徴とす
る高強度焼結体用合金鋼粉であり、また本発明は上記い
ずれかの合金鋼粉の表面にNi粉、Cu粉、Mo粉又はMoO3粉
のいずれか１種以上を付着拡散させることにより、さら
に重量比でNi：0.5 〜５％、Cu：0.5 〜３％、Mo：0.05
〜3.5 ％のいずれか１種以上を含むことを特徴とする高
強度焼結体用合金鋼粉であり、また本発明は上記いずれ
かの合金鋼粉において、重量比でＯ：0.2 ％以下とする
ことを特徴とする高強度焼結体用合金鋼粉である。
％、Mn：0.08％以下、Mo：0.1 〜0.6 ％、Ｐ：0.015 ％
以下、Ｖ：0.05〜0.5 ％、Ｓ：0.015 ％以下を含み、残
部がFeと不可避的不純物からなることを特徴とする高強
度焼結体用合金鋼粉であり、また本発明は、この合金鋼
粉にさらに、重量比でNb：0.01〜0.08％、Ti：0.01〜0.
08％の１種または２種を含むことを特徴とする高強度焼
結体用合金鋼粉であり、また本発明は上記いずれかの合
金鋼粉にさらに、重量比でＣ：0.02％以下、Ｎ：0.004
％以下、Si：0.1 ％以下、Al：0.01％以下のいずれか１
種以上を含むことを特徴とする高強度焼結体用合金鋼粉
であり、また本発明は上記いずれかの合金鋼粉にさら
に、重量比でCo：0.1 〜１％、Ｗ：0.1 〜１％、Ｂ：0.
001 〜0.01％のいずれか１種以上を含むことを特徴とす
る高強度焼結体用合金鋼粉であり、また本発明は上記い
ずれかの合金鋼粉の表面にNi粉、Cu粉、Mo粉又はMoO3粉
のいずれか１種以上を付着拡散させることにより、さら
に重量比でNi：0.5 〜５％、Cu：0.5 〜３％、Mo：0.05
〜3.5 ％のいずれか１種以上を含むことを特徴とする高
強度焼結体用合金鋼粉であり、また本発明は上記いずれ
かの合金鋼粉において、重量比でＯ：0.2 ％以下とする
ことを特徴とする高強度焼結体用合金鋼粉である。
【０００９】また、本発明は、これらの合金鋼粉を圧縮
成形し、1100〜1300℃の温度で焼結した後、800 ℃から
400 ℃の温度範囲を１℃/s以下の冷却速度で冷却するこ
とを特徴とする高強度焼結体の製造方法である。
成形し、1100〜1300℃の温度で焼結した後、800 ℃から
400 ℃の温度範囲を１℃/s以下の冷却速度で冷却するこ
とを特徴とする高強度焼結体の製造方法である。
【００１０】
【作用】本発明の成分ならびに焼結条件の限定理由を以
下に述べる。Crは固溶強化の作用により、強度を向上さ
せる。この効果を得るためには含有量を0.5 ％以上とす
る必要がある。しかし、２％を超えて含有させると、鋼
粉の圧縮性を低下させる。したがって、その含有量は0.
5 〜２％とする。強度向上の点から、好ましい下限は0.
6 ％であり、また圧縮性向上の点から、好ましい上限は
1.2 ％である。
下に述べる。Crは固溶強化の作用により、強度を向上さ
せる。この効果を得るためには含有量を0.5 ％以上とす
る必要がある。しかし、２％を超えて含有させると、鋼
粉の圧縮性を低下させる。したがって、その含有量は0.
5 〜２％とする。強度向上の点から、好ましい下限は0.
6 ％であり、また圧縮性向上の点から、好ましい上限は
1.2 ％である。
【００１１】Moの限定は本発明の特徴の一つである。Mo
は固溶強化、析出硬化などによって、鋼の強度を向上さ
せるが、含有量が0.1 ％未満であるとその効果は小さ
い。また、0.6 ％を超えるとパーライト変態を著しく遅
らせるというMoの特徴のために上部ベイナイトが生成し
やすくなり、強度が低下する。したがって、その含有量
は0.1 〜0.6 ％とする。強度向上の点から、好ましい下
限は0.15％であり、またパーライトを生成しやすくする
ために好ましい上限は0.4 ％である。
は固溶強化、析出硬化などによって、鋼の強度を向上さ
せるが、含有量が0.1 ％未満であるとその効果は小さ
い。また、0.6 ％を超えるとパーライト変態を著しく遅
らせるというMoの特徴のために上部ベイナイトが生成し
やすくなり、強度が低下する。したがって、その含有量
は0.1 〜0.6 ％とする。強度向上の点から、好ましい下
限は0.15％であり、またパーライトを生成しやすくする
ために好ましい上限は0.4 ％である。
【００１２】Ｖの限定も本発明の特徴の一つである。Ｖ
は析出硬化によって、強度を向上させるが、含有量が0.
05％未満であるとその効果は小さい。また0.5 ％を超え
ると析出物が粗大化するため強度が低下する。したがっ
て、その含有量は0.05〜0.5％とする。この範囲ではＶ
は炭窒化物を生成し、固溶Ｖが少ないため焼入れ性を向
上させない。そのため、この範囲で添加しても粗大な上
部ベイナイトは生成しない。強度を向上のために好まし
い下限は0.1 ％であり、上限は0.4 ％である。
は析出硬化によって、強度を向上させるが、含有量が0.
05％未満であるとその効果は小さい。また0.5 ％を超え
ると析出物が粗大化するため強度が低下する。したがっ
て、その含有量は0.05〜0.5％とする。この範囲ではＶ
は炭窒化物を生成し、固溶Ｖが少ないため焼入れ性を向
上させない。そのため、この範囲で添加しても粗大な上
部ベイナイトは生成しない。強度を向上のために好まし
い下限は0.1 ％であり、上限は0.4 ％である。
【００１３】Mnの低減も本発明の特徴の一つである。Mn
は焼入れ性向上によって、熱処理材の強度を向上させる
が、0.08％を超えて含有させると粉末の表面に酸化物を
生成し、圧縮性を低下させ、さらに、焼入れ性を必要以
上に高めるために、組織が粗大な上部ベイナイトにな
り、強度を低下させる。圧縮性を向上するためには、好
ましくは0.06％以下とする。
は焼入れ性向上によって、熱処理材の強度を向上させる
が、0.08％を超えて含有させると粉末の表面に酸化物を
生成し、圧縮性を低下させ、さらに、焼入れ性を必要以
上に高めるために、組織が粗大な上部ベイナイトにな
り、強度を低下させる。圧縮性を向上するためには、好
ましくは0.06％以下とする。
【００１４】Ｐは固溶硬化作用が強いため、Ｐを0.015
％以下にすることによって、著しく圧縮性が向上する。
したがって、その含有量は0.015 ％以下とする。より圧
縮性を向上するためには、好ましくは0.01％以下とす
る。Mnは圧粉密度、強度の点から0.08％以下とする。Mn
が0.08％以下の鋼では、MnS が減少し固溶Ｓが増加す
る。Ｓの含有量が0.015 ％を超えると固溶Ｓが増え、粒
界強度が低下する。したがって、Ｓの含有量は0.015 ％
以下とする。より強度を向上するためには、好ましくは
0.01％以下とする。
％以下にすることによって、著しく圧縮性が向上する。
したがって、その含有量は0.015 ％以下とする。より圧
縮性を向上するためには、好ましくは0.01％以下とす
る。Mnは圧粉密度、強度の点から0.08％以下とする。Mn
が0.08％以下の鋼では、MnS が減少し固溶Ｓが増加す
る。Ｓの含有量が0.015 ％を超えると固溶Ｓが増え、粒
界強度が低下する。したがって、Ｓの含有量は0.015 ％
以下とする。より強度を向上するためには、好ましくは
0.01％以下とする。
【００１５】NbとTiは析出硬化によって、強度を向上さ
せるので添加することができる。しかしNb、Tiの各含有
量が0.01％未満であるとその効果は小さく、また、0.08
％を超えると析出物が粗大化するため強度が低下する。
したがって、その各含有量は0.01〜0.08％とする。この
範囲ではNb、Tiは炭窒化物を生成し固溶Nb、固溶Tiが少
ないため焼入れ性を向上させない。そのため、この範囲
で添加しても粗大な上部ベイナイトは生成しない。Nb
と、Tiの各含有量は、より強度を向上するためには、好
ましくはその下限を0.01％、その上限を0.04％とする。
せるので添加することができる。しかしNb、Tiの各含有
量が0.01％未満であるとその効果は小さく、また、0.08
％を超えると析出物が粗大化するため強度が低下する。
したがって、その各含有量は0.01〜0.08％とする。この
範囲ではNb、Tiは炭窒化物を生成し固溶Nb、固溶Tiが少
ないため焼入れ性を向上させない。そのため、この範囲
で添加しても粗大な上部ベイナイトは生成しない。Nb
と、Tiの各含有量は、より強度を向上するためには、好
ましくはその下限を0.01％、その上限を0.04％とする。
【００１６】Ｃ、Ｎ、Si、Alは、それぞれＣ：0.02％以
下、Ｎ：0.004 ％以下、Si：0.1 ％以下、Al：0.01％以
下とすることが望ましい。Ｃ、Ｎ、Si、Alは、その上限
を超えて含有させると著しく圧縮性を損なうからであ
る。好ましくは、それぞれ、Ｃ：0.01％以下、Ｎ：0.00
2 ％以下、Si：0.05％以下、Al：0.005 ％以下である。
Co、Ｗは固溶強化の作用により、Ｂは粒界強化の作用に
より、それぞれ強度を向上させるので添加することがで
きる。この効果を得るためには、Co、Ｗの含有量はそれ
ぞれ0.1 ％以上、Ｂは0.001 ％以上とすることが好まし
い。しかし、Co、Ｗをそれぞれ１％を超え、またＢを0.
01％を超えと含有させると、鋼粉の圧縮性を低下させ
る。したがって、Co、Ｗの含有量はそれぞれ0.1 〜１
％、Ｂの含有量は0.001 〜0.01％の範囲が好ましい。ま
た、この範囲で添加しても粗大な上部ベイナイトは生成
しない。より好ましいCo、Ｗの含有量はそれぞれ0.3 〜
0.8 ％、Ｂの含有量は0.003 〜0.008 ％である。
下、Ｎ：0.004 ％以下、Si：0.1 ％以下、Al：0.01％以
下とすることが望ましい。Ｃ、Ｎ、Si、Alは、その上限
を超えて含有させると著しく圧縮性を損なうからであ
る。好ましくは、それぞれ、Ｃ：0.01％以下、Ｎ：0.00
2 ％以下、Si：0.05％以下、Al：0.005 ％以下である。
Co、Ｗは固溶強化の作用により、Ｂは粒界強化の作用に
より、それぞれ強度を向上させるので添加することがで
きる。この効果を得るためには、Co、Ｗの含有量はそれ
ぞれ0.1 ％以上、Ｂは0.001 ％以上とすることが好まし
い。しかし、Co、Ｗをそれぞれ１％を超え、またＢを0.
01％を超えと含有させると、鋼粉の圧縮性を低下させ
る。したがって、Co、Ｗの含有量はそれぞれ0.1 〜１
％、Ｂの含有量は0.001 〜0.01％の範囲が好ましい。ま
た、この範囲で添加しても粗大な上部ベイナイトは生成
しない。より好ましいCo、Ｗの含有量はそれぞれ0.3 〜
0.8 ％、Ｂの含有量は0.003 〜0.008 ％である。
【００１７】Ni、Cu、Moは、強度を高めるために添加す
ることができる。ただし、合金添加法は、圧縮性を阻害
しないNi粉、Cu粉、Mo粉又はMoO3粉の拡散付着が望まし
い。また、拡散付着による合金添加では、焼結体の組織
が微細なパーライトとマルテンサイトの複合組織にな
り、より強化される。添加量はそれぞれNi：0.5 〜５
％、Cu：0.5 〜３％、Mo：0.05〜3.5 ％に限定される。
各元素が下限未満では添加したことによる強度の向上が
認められない。また、各元素が上限を超えた場合、圧縮
性が急激に低下する。
ることができる。ただし、合金添加法は、圧縮性を阻害
しないNi粉、Cu粉、Mo粉又はMoO3粉の拡散付着が望まし
い。また、拡散付着による合金添加では、焼結体の組織
が微細なパーライトとマルテンサイトの複合組織にな
り、より強化される。添加量はそれぞれNi：0.5 〜５
％、Cu：0.5 〜３％、Mo：0.05〜3.5 ％に限定される。
各元素が下限未満では添加したことによる強度の向上が
認められない。また、各元素が上限を超えた場合、圧縮
性が急激に低下する。
【００１８】Ｏは、0.2 ％を超えるとCrおよびＶと結び
ついて酸化物を生成しやすくなり、強度を低下させると
ともに圧縮性も低下させるので、0.2 ％以下に限定する
ことが好ましい。より好ましくは0.15％以下である。上
記の合金鋼粉を焼結するに際しては、焼結温度が1100℃
未満では焼結が十分に進行せず、1300℃を超える高温で
は焼結コストが上昇し、好ましくない。したがって、焼
結温度は1100〜1300℃とする。
ついて酸化物を生成しやすくなり、強度を低下させると
ともに圧縮性も低下させるので、0.2 ％以下に限定する
ことが好ましい。より好ましくは0.15％以下である。上
記の合金鋼粉を焼結するに際しては、焼結温度が1100℃
未満では焼結が十分に進行せず、1300℃を超える高温で
は焼結コストが上昇し、好ましくない。したがって、焼
結温度は1100〜1300℃とする。
【００１９】冷却速度の制御は本発明の重要な特徴であ
るが、本発明の組成範囲においては、1 ℃/sを超えると
粗大なベイナイトの組織になり、強度を低下させる。冷
却速度を 800℃から 400℃の温度範囲を１℃/s以下にす
ることにより微細なパーライト組織になり、焼結体強度
が向上する。なお、冷却速度は 0.2℃/s以上とするのが
好ましい。
るが、本発明の組成範囲においては、1 ℃/sを超えると
粗大なベイナイトの組織になり、強度を低下させる。冷
却速度を 800℃から 400℃の温度範囲を１℃/s以下にす
ることにより微細なパーライト組織になり、焼結体強度
が向上する。なお、冷却速度は 0.2℃/s以上とするのが
好ましい。
【００２０】
【実施例】次に実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。 （実施例１）表１に示す化学成分の合金鋼粉を、水アト
マイズ−真空還元−解砕・分級プロセスで製造した。こ
れらの合金鋼粉に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を１％
添加混合したのち、６t/cm2 で圧縮成形し、圧粉密度を
調べた。また、黒鉛粉0.8 ％および潤滑剤としてステア
リン酸亜鉛粉１％を混合したのち、圧縮成形により密度
7.0g/cm3の成形体を作製した。これらの成形体を、N2−
10％H2雰囲気中、1250℃、60分間の条件で焼結し、その
後、800 ℃から 400℃の温度範囲を冷却速度0.4 ℃/sで
冷却した。このようにして得られた焼結体について、引
張強さを調べた。それらの結果を圧粉密度とともに表１
に併記する。
る。 （実施例１）表１に示す化学成分の合金鋼粉を、水アト
マイズ−真空還元−解砕・分級プロセスで製造した。こ
れらの合金鋼粉に潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を１％
添加混合したのち、６t/cm2 で圧縮成形し、圧粉密度を
調べた。また、黒鉛粉0.8 ％および潤滑剤としてステア
リン酸亜鉛粉１％を混合したのち、圧縮成形により密度
7.0g/cm3の成形体を作製した。これらの成形体を、N2−
10％H2雰囲気中、1250℃、60分間の条件で焼結し、その
後、800 ℃から 400℃の温度範囲を冷却速度0.4 ℃/sで
冷却した。このようにして得られた焼結体について、引
張強さを調べた。それらの結果を圧粉密度とともに表１
に併記する。
【００２１】
【表１】
【００２２】No. １、２、３とNo. 21、22を比べれば、
Crが２％を超えると圧縮性が低下するのが分かる。No.
４、５、６とNo. 24、25を比べると、Moが本発明範囲を
外れると強度が低下するのが分かる。No. ７、８、９と
No. 26、27を比べると、Ｖが本発明範囲を外れると強度
が低下するのが分かる。
Crが２％を超えると圧縮性が低下するのが分かる。No.
４、５、６とNo. 24、25を比べると、Moが本発明範囲を
外れると強度が低下するのが分かる。No. ７、８、９と
No. 26、27を比べると、Ｖが本発明範囲を外れると強度
が低下するのが分かる。
【００２３】No. 10、11とNo. 29を比べると、Mnが0.08
％を超えると圧粉密度および強度が低下するのが分か
る。No. 12、13とNo. 31を比べるとＰが0.015 ％を超え
ると圧粉密度が低下するのが分かる。No. 14、15とNo.
32を比べるとＳが0.015 ％を超えると強度が低下するの
が分かる。
％を超えると圧粉密度および強度が低下するのが分か
る。No. 12、13とNo. 31を比べるとＰが0.015 ％を超え
ると圧粉密度が低下するのが分かる。No. 14、15とNo.
32を比べるとＳが0.015 ％を超えると強度が低下するの
が分かる。
【００２４】No. 16、17とNo. 33を比べるとNbが0.08％
を超えると強度が低下するのが分かる。No. 18、19とN
o. 34を比べるとTiが0.08％を超えると強度が低下する
のが分かる。また、No. 23に特開昭58-87252号公報に開
示されている組成を示すが、CrとＰが本発明の範囲から
外れており圧粉密度がきわめて低くなっている。
を超えると強度が低下するのが分かる。No. 18、19とN
o. 34を比べるとTiが0.08％を超えると強度が低下する
のが分かる。また、No. 23に特開昭58-87252号公報に開
示されている組成を示すが、CrとＰが本発明の範囲から
外れており圧粉密度がきわめて低くなっている。
【００２５】No.28 に特開平4-165002号公報に開示され
ている組成を示すが、MoとＶが本発明の範囲から外れて
おり強度がきわめて低くなっている。No. 30に特公昭58
-10962号公報に開示されている組成を示すが、CrとMnが
本発明の範囲から外れており強度がきわめて低くなって
いる。同表より明らかように、高圧縮性と高強度を両立
させられる化学成分は本発明の組成範囲内だけである。
ている組成を示すが、MoとＶが本発明の範囲から外れて
おり強度がきわめて低くなっている。No. 30に特公昭58
-10962号公報に開示されている組成を示すが、CrとMnが
本発明の範囲から外れており強度がきわめて低くなって
いる。同表より明らかように、高圧縮性と高強度を両立
させられる化学成分は本発明の組成範囲内だけである。
【００２６】（実施例２）表２に示す化学成分の合金鋼
粉を、水アトマイズ−真空還元−解砕・分級プロセスで
製造した。これらの合金鋼粉に潤滑剤としてステアリン
酸亜鉛を１％添加混合したのち、６t/cm2 で圧縮成形
し、圧粉密度を調べた。また、黒鉛粉0.9 ％および潤滑
剤としてステアリン酸亜鉛粉１％を混合したのち、圧縮
成形により、密度7.0g/cm3の成形体を作製した。これら
の成形体を、N2−10％H2雰囲気中、1250℃、60分間の条
件で焼結し、その後、800 ℃から 400℃の温度範囲を冷
却速度0.4 ℃/sで冷却した。このようにして得られた焼
結体について、引張強さを調べた。それらの結果を圧粉
密度とともに表２に併記する。
粉を、水アトマイズ−真空還元−解砕・分級プロセスで
製造した。これらの合金鋼粉に潤滑剤としてステアリン
酸亜鉛を１％添加混合したのち、６t/cm2 で圧縮成形
し、圧粉密度を調べた。また、黒鉛粉0.9 ％および潤滑
剤としてステアリン酸亜鉛粉１％を混合したのち、圧縮
成形により、密度7.0g/cm3の成形体を作製した。これら
の成形体を、N2−10％H2雰囲気中、1250℃、60分間の条
件で焼結し、その後、800 ℃から 400℃の温度範囲を冷
却速度0.4 ℃/sで冷却した。このようにして得られた焼
結体について、引張強さを調べた。それらの結果を圧粉
密度とともに表２に併記する。
【００２７】
【表２】
【００２８】Ｏ、Ｃ、Ｎ、Si、Alがそれぞれ上限を超え
ると圧縮性と強度が低下するのが明らかである。 （実施例３）表３に示す化学成分の合金鋼粉を、実施例
２と同様の条件で圧粉密度と引張強さを調べた。それら
の結果を表３に併記する。
ると圧縮性と強度が低下するのが明らかである。 （実施例３）表３に示す化学成分の合金鋼粉を、実施例
２と同様の条件で圧粉密度と引張強さを調べた。それら
の結果を表３に併記する。
【００２９】
【表３】
【００３０】Co、Ｗ、Ｂが添加されるとより強度が向上
するが、それぞれ上限を超えて添加すると圧縮性、強度
が低下するのが明らかである。 （実施例４）表１に示すNo. ８の合金鋼粉に、カーボニ
ルNi粉、三酸化Mo粉、Cu粉を所定の割合で混合し、水素
ガス中で 875℃60分焼鈍して拡散付着させて、表４に示
す化学成分の合金鋼粉を製造した。次いで、この合金鋼
粉を、黒鉛粉量を 0.6％とした他は実施例２と同様の条
件で圧粉密度と引張強さを調べた。それらの結果を表４
に併記する。
するが、それぞれ上限を超えて添加すると圧縮性、強度
が低下するのが明らかである。 （実施例４）表１に示すNo. ８の合金鋼粉に、カーボニ
ルNi粉、三酸化Mo粉、Cu粉を所定の割合で混合し、水素
ガス中で 875℃60分焼鈍して拡散付着させて、表４に示
す化学成分の合金鋼粉を製造した。次いで、この合金鋼
粉を、黒鉛粉量を 0.6％とした他は実施例２と同様の条
件で圧粉密度と引張強さを調べた。それらの結果を表４
に併記する。
【００３１】
【表４】
【００３２】Ni、Cu、Moが添加されるとより強度が向上
するが、それぞれ上限を超えて添加すると圧縮性と強度
が低下するのが明らかである。 （実施例５）表１に示すNo. ２の合金鋼粉に、黒鉛を１
％、ステアリン酸亜鉛を１％添加混合したのち、圧縮成
形により、密度7.0g/cm3の成形体を作製した。これらの
成形体を、N2-75 ％H2雰囲気中、1000〜1300℃、30分間
の条件で焼結を行ったのち、冷却速度0.3 ℃/sで冷却し
た。このようにして得られた焼結体について、引張強さ
を調べ、その結果を図１に示す。図から明らかなよう
に、1100℃以上で高強度が得られる。
するが、それぞれ上限を超えて添加すると圧縮性と強度
が低下するのが明らかである。 （実施例５）表１に示すNo. ２の合金鋼粉に、黒鉛を１
％、ステアリン酸亜鉛を１％添加混合したのち、圧縮成
形により、密度7.0g/cm3の成形体を作製した。これらの
成形体を、N2-75 ％H2雰囲気中、1000〜1300℃、30分間
の条件で焼結を行ったのち、冷却速度0.3 ℃/sで冷却し
た。このようにして得られた焼結体について、引張強さ
を調べ、その結果を図１に示す。図から明らかなよう
に、1100℃以上で高強度が得られる。
【００３３】（実施例６）表１に示すNo. ８の合金鋼粉
に、黒鉛を0.9 ％、ステアリン酸亜鉛を１％添加混合し
たのち、圧縮成形により、密度6.9g/cm3の成形体を作製
した。これらの成形体を、N2−10％H2雰囲気中、1250
℃、60分間の条件で焼結を行ったのち、冷却速度を変え
て冷却した。
に、黒鉛を0.9 ％、ステアリン酸亜鉛を１％添加混合し
たのち、圧縮成形により、密度6.9g/cm3の成形体を作製
した。これらの成形体を、N2−10％H2雰囲気中、1250
℃、60分間の条件で焼結を行ったのち、冷却速度を変え
て冷却した。
【００３４】このようにして得られた焼結体について、
引張強さを調べ、その結果を図２に示す。図から明らか
なように、1 ℃/s以下のとき高強度が得られる。
引張強さを調べ、その結果を図２に示す。図から明らか
なように、1 ℃/s以下のとき高強度が得られる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の合金鋼粉およびこの合金鋼粉を
使用した焼結体の製造方法を用いることにより、従来、
焼結後、熱処理しなければ得られなかった高強度の鉄系
焼結体を、成形時の圧縮性を損なうことなく焼結のまま
で安価に得ることが可能となった。
使用した焼結体の製造方法を用いることにより、従来、
焼結後、熱処理しなければ得られなかった高強度の鉄系
焼結体を、成形時の圧縮性を損なうことなく焼結のまま
で安価に得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼結温度と引張強さの関係を示す特性図であ
る。
る。
【図２】焼結後の冷却速度と引張強さの関係を示す特性
図である。
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/44 Ｃ２２Ｃ 38/44 (56)参考文献 特開 平１−132701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−33541（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−295302（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−305148（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−340942（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−285118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−253301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−107469（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 304 B22F 1/00 C22C 33/02 C22C 38/24 C22C 38/44
Claims (7)
- 【請求項１】 重量比でCr：0.5 〜２％、Mn：0.08％以
下、Mo：0.1 〜0.6％、Ｐ：0.015 ％以下、Ｖ：0.05〜
0.5 ％、Ｓ：0.015 ％以下を含み、残部がFeと不可避的
不純物からなることを特徴とする高強度焼結体用合金鋼
粉。 - 【請求項２】 請求項１の合金鋼粉にさらに、重量比で
Nb：0.01〜0.08％、Ti：0.01〜0.08％のいずれか１種又
は２種を含むことを特徴とする高強度焼結体用合金鋼
粉。 - 【請求項３】 請求項１又は２の合金鋼粉にさらに、重
量比でＣ：0.02％以下、Ｎ：0.004 ％以下、Si：0.1 ％
以下、Al：0.01％以下のいずれか１種以上を含むことを
特徴とする高強度焼結体用合金鋼粉。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３の合金鋼粉にさら
に、重量比でCo：0.1〜１％、Ｗ：0.1 〜１％、Ｂ：0.0
01 〜0.01％のいずれか１種以上を含むことを特徴とす
る高強度焼結体用合金鋼粉。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４の合金鋼粉の表
面にNi粉、Cu粉、Mo粉又はMoO3粉のいずれか１種以上を
付着拡散させることにより、さらに重量比でNi：0.5 〜
５％、Cu：0.5 〜３％、Mo：0.05〜3.5 ％のいずれか１
種以上を含むことを特徴とする高強度焼結体用合金鋼
粉。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５の合金鋼粉
において、重量比でＯ：0.2 ％以下とすることを特徴と
する高強度焼結体用合金鋼粉。 - 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６の合金
鋼粉を圧縮成形し、1100〜1300℃の温度で焼結した後、
800 ℃から400 ℃の温度範囲を1 ℃/s以下の冷却速度で
冷却することを特徴とする高強度焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28026794A JP3272886B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-11-15 | 高強度焼結体用合金鋼粉および高強度焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-76789 | 1994-04-15 | ||
| JP7678994 | 1994-04-15 | ||
| JP28026794A JP3272886B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-11-15 | 高強度焼結体用合金鋼粉および高強度焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07331395A JPH07331395A (ja) | 1995-12-19 |
| JP3272886B2 true JP3272886B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=26417919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28026794A Expired - Lifetime JP3272886B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-11-15 | 高強度焼結体用合金鋼粉および高強度焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3272886B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3046704A2 (de) * | 2013-09-20 | 2016-07-27 | ThyssenKrupp Steel Europe AG | Metallpulver für pulverbasierte fertigungsprozesse und verfahren zur herstellung eines metallischen bauteils aus metallpulver |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6756083B2 (en) | 2001-05-18 | 2004-06-29 | Höganäs Ab | Method of coating substrate with thermal sprayed metal powder |
| CA2476836C (en) * | 2003-08-18 | 2009-01-13 | Jfe Steel Corporation | Alloy steel powder for powder metallurgy |
| CN102978526A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-03-20 | 浙江明磊工具实业有限公司 | 一种钻头用合金钢材料及制备方法 |
| CN102978527A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-03-20 | 浙江明磊工具实业有限公司 | 一种钻头用合金钢材料 |
| JP6112282B1 (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用合金鋼粉の製造方法 |
| KR102023113B1 (ko) * | 2015-09-30 | 2019-09-19 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 분말 야금용 합금 강분의 제조 방법 |
| JP7060101B2 (ja) * | 2019-09-27 | 2022-04-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用合金鋼粉、粉末冶金用鉄基混合粉及び焼結体 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP28026794A patent/JP3272886B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3046704A2 (de) * | 2013-09-20 | 2016-07-27 | ThyssenKrupp Steel Europe AG | Metallpulver für pulverbasierte fertigungsprozesse und verfahren zur herstellung eines metallischen bauteils aus metallpulver |
| EP3046704B1 (de) * | 2013-09-20 | 2023-11-01 | ThyssenKrupp Steel Europe AG | Metallpulver für pulverbasierte fertigungsprozesse und verfahren zur herstellung eines metallischen bauteils aus metallpulver |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07331395A (ja) | 1995-12-19 |
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