JPH0438829B2 - - Google Patents
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- JPH0438829B2 JPH0438829B2 JP14072488A JP14072488A JPH0438829B2 JP H0438829 B2 JPH0438829 B2 JP H0438829B2 JP 14072488 A JP14072488 A JP 14072488A JP 14072488 A JP14072488 A JP 14072488A JP H0438829 B2 JPH0438829 B2 JP H0438829B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
この発明は、高炭素、コバルト基合金よりなる
部材の製造方法にかかり、特に粉末冶金技術を利
用して上記合金により所望形状の部材を成型する
方法に関する。 ＜従来の技術＞ C0.5〜5.0重量％及びCo40重量％以上を基本と
し、これをCr、Ni、Ｗ、Mo、Ｖ、Nb、Ti、Fe
などの各種成分を適宜添加してなる高炭素、コバ
ルト基合金は、高温硬さ、耐摩耗性及び耐食性が
何れも優れているため、苛酷な用途の材料として
注目されている。 しかし、この種の材料は、変形抵抗が大きく靭
性に乏しいので、塑性加工が不可能とされてい
た。そのため、従来は、肉盛りや溶射などの溶着
方法や、鋳造方法によつて所望の部材を製造して
いた。 ＜発明が解決しようとする課題＞ 一般に、溶着や鋳造による製造方法では、溶融
物が凝固したままの状態のものしか得られないの
で、凝固時の内部欠陥が内在したり、組織が不均
一になつたりして、当該金属が保有する性質を十
分発揮させることができない。特に高炭素、コバ
ルト基合金は、凝固時に共晶炭化物が粗大凝集
し、かつマトリクス中に不均一に分散するほか、
空孔等の内部欠陥が混在し易いために、合金の持
つ耐摩耗性、耐食性、高温硬さなどの品質特性
が、ともに非常に低くなる。 これに加え、溶着方法では、内径70mm以下の比
較的細い管や長さ１ｍ以上の比較的長い管の内面
溶着が極めて困難なことに加えて、その作業能率
が低く、鋳造法では薄肉管の製造ができないな
ど、製品の形態が厳しく制約される。 この発明は、上述の溶融、凝固による製品の品
質上の問題点を解決し、かつ、製造される製品の
形態による制約を緩和し、生産性を高めようとす
るものである。 ＜課題を解決するための手段＞ この発明では、先ず、炭素0.5〜5.0重量％及び
コバルト40重量％以上を基本成分とする合金を粉
末化する。次いで、この合金粉末を金属カプセル
に充填して封止し、その後に加熱してカプセル内
の合金粉末を予備焼結させる。そして、これを誘
導加熱により更に昇温させ、熱間押出機に装填し
て押出しによる塑性加工を加える。 ここで、炭素0.5〜5.0重量％及びコバルト40重
量％以上の組成は、周知の高炭素、コバルト基合
金の組成に準拠するものであり、やはり周知のよ
うにCr、Ni、Ｗ、Mo、Ｖ、Nb、Ti、Fe等の成
分を、適宜選択して添加する。 粉末化の方法としては、炭化物が微細で均一に
分散し、マトリクスの結晶粒も微細化するよう
に、急冷を伴うアトマイズ法が適当であり、特に
カプセル内での充填率を高める上で、球状粉末が
得られるガスアトマイズ法が最適である。その粒
径は、カプセル内での充填率を高め、加熱を容易
にするために、約1000μ以下の各種のものを混在
させるのが望ましい。 カプセルとしては、軟鋼、不錆鋼を始め、加工
性が悪くない金属であれば使用できる。製品が高
炭素、コバルト基合金のみからなる棒または管の
場合は、円筒形または２重円筒形の薄肉のカプセ
ルを用いる。製品が高炭素、コバルト基合金と通
常の金属とのクラツド材である場合は、カプセル
壁の一部または中子に、クラツド材を構成させる
ための金属を適当な厚さにして使用する。 粉末原料をカプセルに充填したならば、カプセ
ルを封止し、必要に応じ内部を排気する。熱間押
出は、カプセル内の粉末原料が1150〜1200℃にな
るように加熱した上で実施する。その際に、粉末
原料が適温に長時間置かれると、炭化物や結晶粒
が粗大化するので、昇温及び押出加工は出来るだ
け速やかに行わなければならない。 原料粉末の昇温を助けるため、カプセルへ充填
した後に、冷間静水圧プレスを行うのが望まし
い。これを行うことにより、粉末の充填密度は、
60〜65％から65〜70％に上昇し、予備焼結のため
の熱伝導度が向上する。 カプセル内の原料粉末を押出温度にまで急速に
加熱するには、誘導加熱が最良である。しかし、
粉末原料は、充填密度が上述のように高められて
いても、誘導電流が流れにくい。よつて、誘導加
熱に先立つて、カプセルを700℃以上に加熱して、
内部の粉末を予備焼結させる必要がある。 カプセルが、誘導加熱によつて所定温度に達し
たら、速やかに全面にガラス潤滑剤を付着させ、
熱間押出機に装填して加工する。 ＜作用＞ カプセルに充填された粉末原料は、必要に応じ
冷間静水圧プレスにより圧縮されて充填密度が高
められ、予備焼結によつて誘導電流が流れ易くな
り、誘導加熱により速やかに加工温度に昇温し、
熱間押出加工を受ける。 このように、昇温から熱間押出加工までの過程
が極めて迅速に進行する結果、合金を構成する炭
化物やマトリクスの結晶粒の成長が抑えられる。
そのために、従来塑性加工が不可能視されていた
高炭素、コバルト基合金でも、熱間押出加工が可
能になる。 ＜実施例＞ 第１図に示すように、円筒状金属カプセル１内
に高炭素、コバルト基合金粉末２を充填し、これ
を熱間押出加工するときは、カプセル１に由来す
る薄い金属層を被つた合金の棒が得られる。金属
の被層を研削等によつて除去して使用する。 第２図に示すように、外筒３及び内筒４よりな
る２重筒状カプセルの内外筒間に合金粉末５を充
填し、これを熱間押出加工するときは、内外面に
薄い金属層を被つた合金管が得られる。必要に応
じ、内面、外面または両面の金属被層を除去して
使用する。 第３図に示すように、適当な金属よりなる中子
６を有する円筒状金属カプセル７内に、合金粉末
８を充填し、これを熱間押出加工するときは、外
面に薄い金属層を被つたクラツド棒が得られる。
外面の金属被層を除去して使用するが、内部の金
属芯によつて補強されて、高い機械強度を得るこ
とができる。 第４図に示すように、薄肉の外筒９の厚肉の内
筒１０とよりなる２重筒状金属カプセルの内外筒
間に合金粉末１１を充填し、これを熱間押出加工
するときは、外面に薄い金属層を被つたクラツド
管が得られる。外面の金属被層を除去して使用す
るが、内筒１０に由来する金属層によつて補強さ
れて、高い機械強度を得ることができる。 第５図に示すように、厚肉の外筒１２と薄肉の
内筒１３とよりなる２重筒状金属カプセルの内外
筒間に合金粉末１４を充填し、これを熱間押出加
工するときは、内面に薄い金属層が付着したクラ
ツド管が得られる。内面の金属被層を除去して使
用するが、外筒１２に由来する金属層によつて補
強されて、高い機械強度を得ることができる。 第６図に示すように、適当な金属よりなる同径
の円柱形中子１５，１６を有する厚肉の金属カプ
セル１７内に合金粉末１８を充填し、これを熱間
押出加工する。その押出品の中子１５，１６に由
来する芯を機械加工によつて除去し、生じた孔面
を仕上加工するときは、第７図に示すように、合
金部分１９にだるま形の孔２０を有し、外側が補
強金属円筒２１によつて包まれた、２軸エクスト
ルーダ用外囲器を得ることができる。 次に、各種の組成の高炭素、コバルト基合金に
この発明を実施した実施例の性状を説明する。 実施例１及び比較例 カプセルとして第４図示の構造のものを用い、
内部に第１表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。なお、カプ
セルの諸元は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C 内筒 外径74mm、内径40mm、材質STBA24 粉末充填率 62％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は、次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径149mm、内径145mm 内筒 外径74mm、内径40mm 粉末充填率 65％ これを、雰囲気炉で800℃に加熱した後1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機に装填して、押出加工を行つた。製品の
寸法は、表面の金属被層込みで、次の通りであ
る。 外径58mm、境界部径42mm、内径34mm、長さ3.7
ｍ 第１表に示すように、実施例１と事実上同組成
の合金で、比較例1A、1B及び1Cを製造した。比
較例1Aは、平均粒径150μのガスアトマイズ合金
粉末を1150℃、1000Kg／cm2で熱間プレス加工によ
り成型し、比較例1Bは鋳造材であり、比較例1C
は溶射材である。
部材の製造方法にかかり、特に粉末冶金技術を利
用して上記合金により所望形状の部材を成型する
方法に関する。 ＜従来の技術＞ C0.5〜5.0重量％及びCo40重量％以上を基本と
し、これをCr、Ni、Ｗ、Mo、Ｖ、Nb、Ti、Fe
などの各種成分を適宜添加してなる高炭素、コバ
ルト基合金は、高温硬さ、耐摩耗性及び耐食性が
何れも優れているため、苛酷な用途の材料として
注目されている。 しかし、この種の材料は、変形抵抗が大きく靭
性に乏しいので、塑性加工が不可能とされてい
た。そのため、従来は、肉盛りや溶射などの溶着
方法や、鋳造方法によつて所望の部材を製造して
いた。 ＜発明が解決しようとする課題＞ 一般に、溶着や鋳造による製造方法では、溶融
物が凝固したままの状態のものしか得られないの
で、凝固時の内部欠陥が内在したり、組織が不均
一になつたりして、当該金属が保有する性質を十
分発揮させることができない。特に高炭素、コバ
ルト基合金は、凝固時に共晶炭化物が粗大凝集
し、かつマトリクス中に不均一に分散するほか、
空孔等の内部欠陥が混在し易いために、合金の持
つ耐摩耗性、耐食性、高温硬さなどの品質特性
が、ともに非常に低くなる。 これに加え、溶着方法では、内径70mm以下の比
較的細い管や長さ１ｍ以上の比較的長い管の内面
溶着が極めて困難なことに加えて、その作業能率
が低く、鋳造法では薄肉管の製造ができないな
ど、製品の形態が厳しく制約される。 この発明は、上述の溶融、凝固による製品の品
質上の問題点を解決し、かつ、製造される製品の
形態による制約を緩和し、生産性を高めようとす
るものである。 ＜課題を解決するための手段＞ この発明では、先ず、炭素0.5〜5.0重量％及び
コバルト40重量％以上を基本成分とする合金を粉
末化する。次いで、この合金粉末を金属カプセル
に充填して封止し、その後に加熱してカプセル内
の合金粉末を予備焼結させる。そして、これを誘
導加熱により更に昇温させ、熱間押出機に装填し
て押出しによる塑性加工を加える。 ここで、炭素0.5〜5.0重量％及びコバルト40重
量％以上の組成は、周知の高炭素、コバルト基合
金の組成に準拠するものであり、やはり周知のよ
うにCr、Ni、Ｗ、Mo、Ｖ、Nb、Ti、Fe等の成
分を、適宜選択して添加する。 粉末化の方法としては、炭化物が微細で均一に
分散し、マトリクスの結晶粒も微細化するよう
に、急冷を伴うアトマイズ法が適当であり、特に
カプセル内での充填率を高める上で、球状粉末が
得られるガスアトマイズ法が最適である。その粒
径は、カプセル内での充填率を高め、加熱を容易
にするために、約1000μ以下の各種のものを混在
させるのが望ましい。 カプセルとしては、軟鋼、不錆鋼を始め、加工
性が悪くない金属であれば使用できる。製品が高
炭素、コバルト基合金のみからなる棒または管の
場合は、円筒形または２重円筒形の薄肉のカプセ
ルを用いる。製品が高炭素、コバルト基合金と通
常の金属とのクラツド材である場合は、カプセル
壁の一部または中子に、クラツド材を構成させる
ための金属を適当な厚さにして使用する。 粉末原料をカプセルに充填したならば、カプセ
ルを封止し、必要に応じ内部を排気する。熱間押
出は、カプセル内の粉末原料が1150〜1200℃にな
るように加熱した上で実施する。その際に、粉末
原料が適温に長時間置かれると、炭化物や結晶粒
が粗大化するので、昇温及び押出加工は出来るだ
け速やかに行わなければならない。 原料粉末の昇温を助けるため、カプセルへ充填
した後に、冷間静水圧プレスを行うのが望まし
い。これを行うことにより、粉末の充填密度は、
60〜65％から65〜70％に上昇し、予備焼結のため
の熱伝導度が向上する。 カプセル内の原料粉末を押出温度にまで急速に
加熱するには、誘導加熱が最良である。しかし、
粉末原料は、充填密度が上述のように高められて
いても、誘導電流が流れにくい。よつて、誘導加
熱に先立つて、カプセルを700℃以上に加熱して、
内部の粉末を予備焼結させる必要がある。 カプセルが、誘導加熱によつて所定温度に達し
たら、速やかに全面にガラス潤滑剤を付着させ、
熱間押出機に装填して加工する。 ＜作用＞ カプセルに充填された粉末原料は、必要に応じ
冷間静水圧プレスにより圧縮されて充填密度が高
められ、予備焼結によつて誘導電流が流れ易くな
り、誘導加熱により速やかに加工温度に昇温し、
熱間押出加工を受ける。 このように、昇温から熱間押出加工までの過程
が極めて迅速に進行する結果、合金を構成する炭
化物やマトリクスの結晶粒の成長が抑えられる。
そのために、従来塑性加工が不可能視されていた
高炭素、コバルト基合金でも、熱間押出加工が可
能になる。 ＜実施例＞ 第１図に示すように、円筒状金属カプセル１内
に高炭素、コバルト基合金粉末２を充填し、これ
を熱間押出加工するときは、カプセル１に由来す
る薄い金属層を被つた合金の棒が得られる。金属
の被層を研削等によつて除去して使用する。 第２図に示すように、外筒３及び内筒４よりな
る２重筒状カプセルの内外筒間に合金粉末５を充
填し、これを熱間押出加工するときは、内外面に
薄い金属層を被つた合金管が得られる。必要に応
じ、内面、外面または両面の金属被層を除去して
使用する。 第３図に示すように、適当な金属よりなる中子
６を有する円筒状金属カプセル７内に、合金粉末
８を充填し、これを熱間押出加工するときは、外
面に薄い金属層を被つたクラツド棒が得られる。
外面の金属被層を除去して使用するが、内部の金
属芯によつて補強されて、高い機械強度を得るこ
とができる。 第４図に示すように、薄肉の外筒９の厚肉の内
筒１０とよりなる２重筒状金属カプセルの内外筒
間に合金粉末１１を充填し、これを熱間押出加工
するときは、外面に薄い金属層を被つたクラツド
管が得られる。外面の金属被層を除去して使用す
るが、内筒１０に由来する金属層によつて補強さ
れて、高い機械強度を得ることができる。 第５図に示すように、厚肉の外筒１２と薄肉の
内筒１３とよりなる２重筒状金属カプセルの内外
筒間に合金粉末１４を充填し、これを熱間押出加
工するときは、内面に薄い金属層が付着したクラ
ツド管が得られる。内面の金属被層を除去して使
用するが、外筒１２に由来する金属層によつて補
強されて、高い機械強度を得ることができる。 第６図に示すように、適当な金属よりなる同径
の円柱形中子１５，１６を有する厚肉の金属カプ
セル１７内に合金粉末１８を充填し、これを熱間
押出加工する。その押出品の中子１５，１６に由
来する芯を機械加工によつて除去し、生じた孔面
を仕上加工するときは、第７図に示すように、合
金部分１９にだるま形の孔２０を有し、外側が補
強金属円筒２１によつて包まれた、２軸エクスト
ルーダ用外囲器を得ることができる。 次に、各種の組成の高炭素、コバルト基合金に
この発明を実施した実施例の性状を説明する。 実施例１及び比較例 カプセルとして第４図示の構造のものを用い、
内部に第１表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。なお、カプ
セルの諸元は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C 内筒 外径74mm、内径40mm、材質STBA24 粉末充填率 62％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は、次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径149mm、内径145mm 内筒 外径74mm、内径40mm 粉末充填率 65％ これを、雰囲気炉で800℃に加熱した後1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機に装填して、押出加工を行つた。製品の
寸法は、表面の金属被層込みで、次の通りであ
る。 外径58mm、境界部径42mm、内径34mm、長さ3.7
ｍ 第１表に示すように、実施例１と事実上同組成
の合金で、比較例1A、1B及び1Cを製造した。比
較例1Aは、平均粒径150μのガスアトマイズ合金
粉末を1150℃、1000Kg／cm2で熱間プレス加工によ
り成型し、比較例1Bは鋳造材であり、比較例1C
は溶射材である。
【表】
実施例１の製品の焼結合金部分は、第８図に示
すように、炭化物及びマトリクスの結晶粒が、余
り成長していない。これに対し、同様な原料粉末
を焼結したものであつても、比較例1Aの製品の
場合は、第９図に示すように、炭化物やマトリク
ス結晶粒が細長く成長している。更に、比較例
1B及び1Cの製品の場合は、それぞれ第１０図及
び第１１図に示すように、結晶粒子が著しく粗大
であることが判る。 次に、その硬さを比較すると、第１表のよう
に、粉末冶金法を採用している実施例１及び比較
例1Aの製品が格段と優れており、中でも実施例
１の方が勝つている。そして、高温における硬さ
の変化を調べてみると、第１２図に示すように、
実施例１の製品が比較例1A、1B及び1Cの製品に
勝つている。 また、耐摩耗性の比較のために、大越式摩耗試
験機を用い、相手材としてSCM420を使用し、摩
擦距離400ｍ、最終荷重6.3Kgで測定した結果は、
第１３図に示すように、何れの摩擦速度において
も、実施例１の製品は比較例1A、1B及び1Cの製
品よりも格段と摩耗減量が少なかつた。 また、耐食性の比較のために、50℃の50％塩
酸、50℃の30％硫酸及び50℃の10％硝酸に浸漬
し、腐食減量を求めた結果を、それぞれ第１４図
ａ，ｂ及びｃに示す。この結果から何れの条件に
おいても、実施例１の製品は比較例1A、1B及び
1Cの製品に較べて腐食による減量が少なかつた。
更に、脆性を比較するためのシヤルピー衝撃試験
を行つた結果でも、第１５図に示すように実施例
１の製品は比較例1A、1B及び1Cの製品に較べて
優れた値を示しているが、材料の硬度を併せて考
慮するときは、実施例１の価値が極めて高いもの
であることが判る。なお、第１５図中の符号は、
実施例または比較例の番号を示す。 実施例２及び比較例 カプセル及び中子として第６図示の構造のもの
を用い、内部に第２表に示す合金のガスアトマイ
ズ粉末（平均粒径150μ）を充填した。カプセル
の諸元は次の通りである。 全長 690mm 外筒 外径207.5mm、内径180mm、材質SUS304 中子 直径74mm×２本、材質SUS304 粉末充填率 63％ 上記カプセルを、冷間静水圧プレスすることな
く、そのまま雰囲気炉で800℃に加熱し、これを
1180℃に誘導加熱し、内径215mmのシリンダを有
する熱間押出機に装填して、押出加工を行つた。
押出品の寸法は次の通りである。 外筒 外径115mm、内径90mm、長さ2.5ｍ 中子 直径48mm×２本 第２表に示すように、実施例２と事実上同組成
の合金で、比較例2A、2B及び2Cを製造した。比
較例2Aの製法は比較例1Aと同様であり、比較例
2Bは鋳造材、比較例2Cは溶射材である。
すように、炭化物及びマトリクスの結晶粒が、余
り成長していない。これに対し、同様な原料粉末
を焼結したものであつても、比較例1Aの製品の
場合は、第９図に示すように、炭化物やマトリク
ス結晶粒が細長く成長している。更に、比較例
1B及び1Cの製品の場合は、それぞれ第１０図及
び第１１図に示すように、結晶粒子が著しく粗大
であることが判る。 次に、その硬さを比較すると、第１表のよう
に、粉末冶金法を採用している実施例１及び比較
例1Aの製品が格段と優れており、中でも実施例
１の方が勝つている。そして、高温における硬さ
の変化を調べてみると、第１２図に示すように、
実施例１の製品が比較例1A、1B及び1Cの製品に
勝つている。 また、耐摩耗性の比較のために、大越式摩耗試
験機を用い、相手材としてSCM420を使用し、摩
擦距離400ｍ、最終荷重6.3Kgで測定した結果は、
第１３図に示すように、何れの摩擦速度において
も、実施例１の製品は比較例1A、1B及び1Cの製
品よりも格段と摩耗減量が少なかつた。 また、耐食性の比較のために、50℃の50％塩
酸、50℃の30％硫酸及び50℃の10％硝酸に浸漬
し、腐食減量を求めた結果を、それぞれ第１４図
ａ，ｂ及びｃに示す。この結果から何れの条件に
おいても、実施例１の製品は比較例1A、1B及び
1Cの製品に較べて腐食による減量が少なかつた。
更に、脆性を比較するためのシヤルピー衝撃試験
を行つた結果でも、第１５図に示すように実施例
１の製品は比較例1A、1B及び1Cの製品に較べて
優れた値を示しているが、材料の硬度を併せて考
慮するときは、実施例１の価値が極めて高いもの
であることが判る。なお、第１５図中の符号は、
実施例または比較例の番号を示す。 実施例２及び比較例 カプセル及び中子として第６図示の構造のもの
を用い、内部に第２表に示す合金のガスアトマイ
ズ粉末（平均粒径150μ）を充填した。カプセル
の諸元は次の通りである。 全長 690mm 外筒 外径207.5mm、内径180mm、材質SUS304 中子 直径74mm×２本、材質SUS304 粉末充填率 63％ 上記カプセルを、冷間静水圧プレスすることな
く、そのまま雰囲気炉で800℃に加熱し、これを
1180℃に誘導加熱し、内径215mmのシリンダを有
する熱間押出機に装填して、押出加工を行つた。
押出品の寸法は次の通りである。 外筒 外径115mm、内径90mm、長さ2.5ｍ 中子 直径48mm×２本 第２表に示すように、実施例２と事実上同組成
の合金で、比較例2A、2B及び2Cを製造した。比
較例2Aの製法は比較例1Aと同様であり、比較例
2Bは鋳造材、比較例2Cは溶射材である。
【表】
硬さは第２表に示すように、実施例２の製品が
最も優れていた。また、脆性を示すシヤルピー衝
撃値も第１５図に示すように実施例２の製品が比
較例2A、2B及び2Cの製品より優れ、硬さを考慮
すれば、これら比較例に較べて実施例２の価値が
大きいことが判る。 更に、顕微鏡写真（400倍）の所見では、第１
６図に示すように、カプセル１７に由来する金属
部分（上方）と粉末１８に由来する焼結合金部分
（下方）とは、完全に金属間の拡散接合がなされ
ており、優れた接合強度を有していることが判つ
た。 実施例３及び比較例 カプセルとして第１図示の構造のものを用い、
内部に第３表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。カプセルの
諸元は次の通りである。 全長400mm、外径149mm、内径147mm 材質 S20C 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。 全長398mm、外径149mm、内径145mm 粉末充填率 68％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機に装填して、表面の金属被層込みで外径
が35mm、長さが7.2ｍの合金棒を得た。 比較のために、第３表に示すように、実施例３
と事実上同組成の合金で、比較例3Aを作成した。
その作成方法は、比較例1Aと同じである。
最も優れていた。また、脆性を示すシヤルピー衝
撃値も第１５図に示すように実施例２の製品が比
較例2A、2B及び2Cの製品より優れ、硬さを考慮
すれば、これら比較例に較べて実施例２の価値が
大きいことが判る。 更に、顕微鏡写真（400倍）の所見では、第１
６図に示すように、カプセル１７に由来する金属
部分（上方）と粉末１８に由来する焼結合金部分
（下方）とは、完全に金属間の拡散接合がなされ
ており、優れた接合強度を有していることが判つ
た。 実施例３及び比較例 カプセルとして第１図示の構造のものを用い、
内部に第３表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。カプセルの
諸元は次の通りである。 全長400mm、外径149mm、内径147mm 材質 S20C 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。 全長398mm、外径149mm、内径145mm 粉末充填率 68％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機に装填して、表面の金属被層込みで外径
が35mm、長さが7.2ｍの合金棒を得た。 比較のために、第３表に示すように、実施例３
と事実上同組成の合金で、比較例3Aを作成した。
その作成方法は、比較例1Aと同じである。
【表】
第３表及び第１５図から明らかなように、硬さ
は実施例３の製品が優れ、脆性も実施例３の製品
が僅かに優れているが、両者を綜合して比較する
と、実施例３の製品が格段と優れている。 実施例４及び比較例 カプセルとして第１図示の構造のものを用い、
内部に第４表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。カプセルの
諸元は次の通りである。 全長400mm、外径151mm、内径147mm 材質 S20C 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。 全長398mm、外径149mm、内径145mm 粉末充填率 69％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、誘導炉
で1080℃に加熱し、内径160mmのシリンダを有す
る熱間押出機によつて加工し、外径が60mm、長さ
が2.5ｍの合金棒を得た。 比較のために、第４表に示すように、実施例４
と事実上同組成の合金で比較例4Aを作成した。
その作成方法は、比較例1Aと同じである。
は実施例３の製品が優れ、脆性も実施例３の製品
が僅かに優れているが、両者を綜合して比較する
と、実施例３の製品が格段と優れている。 実施例４及び比較例 カプセルとして第１図示の構造のものを用い、
内部に第４表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。カプセルの
諸元は次の通りである。 全長400mm、外径151mm、内径147mm 材質 S20C 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。 全長398mm、外径149mm、内径145mm 粉末充填率 69％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、誘導炉
で1080℃に加熱し、内径160mmのシリンダを有す
る熱間押出機によつて加工し、外径が60mm、長さ
が2.5ｍの合金棒を得た。 比較のために、第４表に示すように、実施例４
と事実上同組成の合金で比較例4Aを作成した。
その作成方法は、比較例1Aと同じである。
【表】
第４表及び第１５図から明らかなように、硬さ
は実施例４の製品が優れ、脆性も若干実施例４の
製品が勝つているが、両者を綜合して比較する
と、実施例４の製品が格段と優れている。 実施例 ５ カプセルとして第４図示の構造のものを用い、
内部に第５表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。このカプセ
ルの諸元は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C 内筒 外径85mm、内径35mm、材質SUS329J1 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径149mm、内径145mm 内筒 外径85mm、内径35mm 粉末充填率 67％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工し、次の寸法の製品を得た。 外径48mm、境界部径38mm、内径30mm、長さ6.0ｍ 第５表及び第１５図から明らかなように、その
硬さは極めて高く、靭性も非常に優れている。 実施例 ６ カプセルとして第５図示の構造のものを用い、
内部に第５表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。このカプセ
ルの諸元は次の通りである。 全長 500mm 外筒 外径207.5mm、内径140mm、材質SUS304 内筒 外径94mm、内径90mm、材質S20C 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮す
ると、次のようになる。 全長 500mm 外筒 外径207.5mm、内径140mm 内筒 外径96mm、内径92mm 粉末充填率 68％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径215mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工して、次の寸法にする。 外径148mm、境界部径108mm、内径96mm、長さ2.5
ｍ 第５表及び第１５図に示すように、極めて高い
硬さが得られる。 実施例 ７ カプセルとして第４図に示す構造のものを用
い、内部に第５表に示す組成の合金のガスアトマ
イズ粉末（平均粒径150μ）を充填した。このカ
プセルの諸元は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C 内筒 外径73mm、内径40mm、材質SUS304 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスで圧縮すると
次のようになる。 全長 400mm 外筒 外径149mm、内径145mm 内筒 外径73mm、内径40mm 粉末充填率 69％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工して、次の寸法にする。 外径60mm、境界部径40mm、内径30mm、長さ3.0ｍ 第５表及び第１５図に示すように、極めて高い
硬さが得られ、脆性も十分実用になる程度の値を
示した。
は実施例４の製品が優れ、脆性も若干実施例４の
製品が勝つているが、両者を綜合して比較する
と、実施例４の製品が格段と優れている。 実施例 ５ カプセルとして第４図示の構造のものを用い、
内部に第５表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。このカプセ
ルの諸元は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C 内筒 外径85mm、内径35mm、材質SUS329J1 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径149mm、内径145mm 内筒 外径85mm、内径35mm 粉末充填率 67％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工し、次の寸法の製品を得た。 外径48mm、境界部径38mm、内径30mm、長さ6.0ｍ 第５表及び第１５図から明らかなように、その
硬さは極めて高く、靭性も非常に優れている。 実施例 ６ カプセルとして第５図示の構造のものを用い、
内部に第５表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末（平均粒径150μ）を充填した。このカプセ
ルの諸元は次の通りである。 全長 500mm 外筒 外径207.5mm、内径140mm、材質SUS304 内筒 外径94mm、内径90mm、材質S20C 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮す
ると、次のようになる。 全長 500mm 外筒 外径207.5mm、内径140mm 内筒 外径96mm、内径92mm 粉末充填率 68％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径215mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工して、次の寸法にする。 外径148mm、境界部径108mm、内径96mm、長さ2.5
ｍ 第５表及び第１５図に示すように、極めて高い
硬さが得られる。 実施例 ７ カプセルとして第４図に示す構造のものを用
い、内部に第５表に示す組成の合金のガスアトマ
イズ粉末（平均粒径150μ）を充填した。このカ
プセルの諸元は次の通りである。 全長 400mm 外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C 内筒 外径73mm、内径40mm、材質SUS304 粉末充填率 65％ 上記カプセルを冷間静水圧プレスで圧縮すると
次のようになる。 全長 400mm 外筒 外径149mm、内径145mm 内筒 外径73mm、内径40mm 粉末充填率 69％ これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工して、次の寸法にする。 外径60mm、境界部径40mm、内径30mm、長さ3.0ｍ 第５表及び第１５図に示すように、極めて高い
硬さが得られ、脆性も十分実用になる程度の値を
示した。
【表】
＜発明の効果＞
以上のように、従来技術では、高炭素、コバル
ト基合金は、熱間塑性加工が不可能で、鋳造法や
溶着法でしか利用することができなかつたが、こ
の発明によるときは、熱間押出による塑性加工が
可能になり、かつ合金の各種特性も向上した。よ
つて、従来は得られなかつた高炭素、コバルト基
合金の細径長尺棒や細径長尺管が得られるばかり
でなく、各種鉄合金や非鉄合金とのクラツド材も
経済的に生産することができる。 特に、第７図に示したような耐食、耐摩耗を必
要とするプラスチツクの押出機や射出成形機のシ
リンダとして、内周が高炭素、コバルト基合金で
形成され、外周に不錆鋼を用いたクラツド材によ
る製品は、極めて長寿命でかつ経済的に製造する
ことができる。
ト基合金は、熱間塑性加工が不可能で、鋳造法や
溶着法でしか利用することができなかつたが、こ
の発明によるときは、熱間押出による塑性加工が
可能になり、かつ合金の各種特性も向上した。よ
つて、従来は得られなかつた高炭素、コバルト基
合金の細径長尺棒や細径長尺管が得られるばかり
でなく、各種鉄合金や非鉄合金とのクラツド材も
経済的に生産することができる。 特に、第７図に示したような耐食、耐摩耗を必
要とするプラスチツクの押出機や射出成形機のシ
リンダとして、内周が高炭素、コバルト基合金で
形成され、外周に不錆鋼を用いたクラツド材によ
る製品は、極めて長寿命でかつ経済的に製造する
ことができる。
第１図はこの発明に使用するカプセルの第１の
例の縦断面図及び横断面図、第２図はカプセルの
第２の例の縦断面図及び横断面図、第３図はカプ
セルの第３の例の縦断面図及び横断面図、第４図
はカプセルの第４の例の縦断面図及び横断面図、
第５図はカプセルの第５の例の縦断面図及び横断
面図、第６図はカプセルの第６の例の縦断面図及
び横断面図、第７図は第６図のカプセルを用いた
この発明による製品の横断面図、第８図は第１の
実施例による焼結合金部分の3000倍拡大組織図、
第９図は比較例合金の合金の3000倍拡大組織図、
第１０図は別の比較例合金の金属組織を示す400
倍顕微鏡写真、第１１図は更に別の比較例合金の
金属組織を示す400倍顕微鏡写真、第１２図はこ
の発明の第１の実施例による焼結合金及び比較例
の温度−硬さ特性線図、第１３図はこの発明の第
１の実施例による焼結合金及び比較例の摩耗特性
線図、第１４図はこの発明の第１の実施例による
焼結合金及び比較例の腐食特性線図、第１５図は
各実施例及び各比較例の焼結合金の硬さ−衝撃値
特性線図、第１６図はこの発明の第２の実施例に
よるクラツド材の金属と焼結合金の境界の組織を
示す400倍顕微鏡写真である。
例の縦断面図及び横断面図、第２図はカプセルの
第２の例の縦断面図及び横断面図、第３図はカプ
セルの第３の例の縦断面図及び横断面図、第４図
はカプセルの第４の例の縦断面図及び横断面図、
第５図はカプセルの第５の例の縦断面図及び横断
面図、第６図はカプセルの第６の例の縦断面図及
び横断面図、第７図は第６図のカプセルを用いた
この発明による製品の横断面図、第８図は第１の
実施例による焼結合金部分の3000倍拡大組織図、
第９図は比較例合金の合金の3000倍拡大組織図、
第１０図は別の比較例合金の金属組織を示す400
倍顕微鏡写真、第１１図は更に別の比較例合金の
金属組織を示す400倍顕微鏡写真、第１２図はこ
の発明の第１の実施例による焼結合金及び比較例
の温度−硬さ特性線図、第１３図はこの発明の第
１の実施例による焼結合金及び比較例の摩耗特性
線図、第１４図はこの発明の第１の実施例による
焼結合金及び比較例の腐食特性線図、第１５図は
各実施例及び各比較例の焼結合金の硬さ−衝撃値
特性線図、第１６図はこの発明の第２の実施例に
よるクラツド材の金属と焼結合金の境界の組織を
示す400倍顕微鏡写真である。
Claims (1)
- １ 炭素0.5〜5.0重量％及びコバルト40重量％以
上を基本としこれに適宜の成分を添加してなる高
炭素、コバルト基合金を粉末化し、この粉末を金
属カプセルに封入し、その後にこれを加熱してカ
プセル内の粉末を予備焼結させた上で、押出加工
温度に誘導加熱して熱間押出法により塑性加工を
加えることを特徴とする高炭素、コバルト基合金
部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072488A JPH0277536A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 高炭素、コバルト基合金部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072488A JPH0277536A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 高炭素、コバルト基合金部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0277536A JPH0277536A (ja) | 1990-03-16 |
| JPH0438829B2 true JPH0438829B2 (ja) | 1992-06-25 |
Family
ID=15275232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14072488A Granted JPH0277536A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | 高炭素、コバルト基合金部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0277536A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104741612A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-07-01 | 内蒙古北方重工业集团有限公司 | 粉末高温合金棒挤压方法 |
| CN104889400B (zh) * | 2015-05-15 | 2017-10-10 | 安泰科技股份有限公司 | 粉末冶金耐磨耐蚀合金管材 |
| CN104874802B (zh) * | 2015-05-15 | 2017-10-10 | 安泰科技股份有限公司 | 粉末冶金耐磨损耐腐蚀合金棒材 |
| CN104889399B (zh) * | 2015-05-15 | 2017-10-10 | 安泰科技股份有限公司 | 粉末冶金工艺制备耐磨耐蚀合金管件的方法 |
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-
1988
- 1988-06-08 JP JP14072488A patent/JPH0277536A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0277536A (ja) | 1990-03-16 |
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