JPH0987794A - 焼入れ組織を呈する鉄系焼結合金の製造方法 - Google Patents
焼入れ組織を呈する鉄系焼結合金の製造方法Info
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- JPH0987794A JPH0987794A JP7273403A JP27340395A JPH0987794A JP H0987794 A JPH0987794 A JP H0987794A JP 7273403 A JP7273403 A JP 7273403A JP 27340395 A JP27340395 A JP 27340395A JP H0987794 A JPH0987794 A JP H0987794A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 焼入れを行わずに従来の焼入れ処理材と同等
の強度を有する鉄系焼結合金の製造方法を提供する。 【解決手段】 重量比でＮｉ：３〜５％、Ｍｏ：０.４
〜０.７％、残部Ｆｅからなる組成の合金粉末に、銅粉
を１〜２％、Ｎｉ粉を１〜３％、黒鉛を焼結後のＣ量が
０.２〜０.７％になるように配合した混合粉末を、金型
内で圧縮成形し、圧粉体の焼結を非酸化性雰囲気中で１
１３０〜１２３０℃の範囲で行い、焼結炉中で５℃／分
以、上２０℃／分以下の速度で冷却することを特徴とす
る鉄系焼結合金の製造方法。
の強度を有する鉄系焼結合金の製造方法を提供する。 【解決手段】 重量比でＮｉ：３〜５％、Ｍｏ：０.４
〜０.７％、残部Ｆｅからなる組成の合金粉末に、銅粉
を１〜２％、Ｎｉ粉を１〜３％、黒鉛を焼結後のＣ量が
０.２〜０.７％になるように配合した混合粉末を、金型
内で圧縮成形し、圧粉体の焼結を非酸化性雰囲気中で１
１３０〜１２３０℃の範囲で行い、焼結炉中で５℃／分
以、上２０℃／分以下の速度で冷却することを特徴とす
る鉄系焼結合金の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉末冶金法に係
り、特に焼入れ工程を必要とせずに優れた強度を有する
鉄系焼結合金を製造する方法に関するものである。
り、特に焼入れ工程を必要とせずに優れた強度を有する
鉄系焼結合金を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金法によって製造された鉄系焼結
合金は、経済性に優れているという特徴から、例えば、
自動車部品、工作機器、家電製品等に広く利用されてい
る。しかるに、各種製品における近年の低価格化の趨勢
に対応するため、焼結部品においても更に低廉化が要求
されるようになりつつある。この要求を満たすために、
低廉な鉄粉の開発等も行われているが、材料特性が低下
するという問題がある。また、製造工程の連続化や無人
化によるコストの低減も行われているが、十分な効果は
得られていない。
合金は、経済性に優れているという特徴から、例えば、
自動車部品、工作機器、家電製品等に広く利用されてい
る。しかるに、各種製品における近年の低価格化の趨勢
に対応するため、焼結部品においても更に低廉化が要求
されるようになりつつある。この要求を満たすために、
低廉な鉄粉の開発等も行われているが、材料特性が低下
するという問題がある。また、製造工程の連続化や無人
化によるコストの低減も行われているが、十分な効果は
得られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、高強度が要求
される粉末冶金部品では、成形および焼結後に焼入れを
行っている。この焼入れ工程を経ずに従来材以上の材料
特性のものが得られれば、製品の価格を大幅に低減する
ことができる。また、焼入れに伴う製品の寸法精度の低
下をも抑制することができる。焼入れを行わずに高強度
の部品を得る手法としては、焼入れ性の優れた合金粉末
を用いて焼結時の冷却速度でマルテンサイト変態させた
材料があるが、通常の焼結炉の冷却速度は５〜２０℃／
分であり、この冷却速度でマルテンサイト組織を得るた
めには、合金元素の添加量が多くなり圧縮性を著しく低
下させるため、結果的には従来材の焼入れを行った材料
に比べて強度は低くなる。
される粉末冶金部品では、成形および焼結後に焼入れを
行っている。この焼入れ工程を経ずに従来材以上の材料
特性のものが得られれば、製品の価格を大幅に低減する
ことができる。また、焼入れに伴う製品の寸法精度の低
下をも抑制することができる。焼入れを行わずに高強度
の部品を得る手法としては、焼入れ性の優れた合金粉末
を用いて焼結時の冷却速度でマルテンサイト変態させた
材料があるが、通常の焼結炉の冷却速度は５〜２０℃／
分であり、この冷却速度でマルテンサイト組織を得るた
めには、合金元素の添加量が多くなり圧縮性を著しく低
下させるため、結果的には従来材の焼入れを行った材料
に比べて強度は低くなる。
【０００４】一方、純鉄粉に焼入れ性を改善させるＮ
ｉ、Ｃｕ、Ｍｏ等の粉末を添加したもの、またはこれら
を複合合金化したものは、圧縮性に優れているが、焼結
体も合金成分が不均一となるため、金属組織の一部分を
マルテンサイト組織にすることができる。しかし組織の
８５％以上をマルテンサイト相にするためには１２５０
℃以上の高温で焼結を行って、添加元素を拡散させなけ
ればならないため、焼結費が上昇し経済的に不利になる
のみでなく、寸法精度が低下するという問題も生じる。
ｉ、Ｃｕ、Ｍｏ等の粉末を添加したもの、またはこれら
を複合合金化したものは、圧縮性に優れているが、焼結
体も合金成分が不均一となるため、金属組織の一部分を
マルテンサイト組織にすることができる。しかし組織の
８５％以上をマルテンサイト相にするためには１２５０
℃以上の高温で焼結を行って、添加元素を拡散させなけ
ればならないため、焼結費が上昇し経済的に不利になる
のみでなく、寸法精度が低下するという問題も生じる。
【０００５】本発明は、このような技術状態を考慮し
て、焼入れを行わずに従来の焼入れ処理材と同等の強度
を有する鉄系焼結合金の新規な製造方法を提供すること
を目的とするものである。
て、焼入れを行わずに従来の焼入れ処理材と同等の強度
を有する鉄系焼結合金の新規な製造方法を提供すること
を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、焼入れ性を高め、圧縮性の低下を最小限に
抑えるための研究を種々進めた結果、従来材と同等の圧
縮性を有する合金粉末に、さらに焼入れ性を改善させる
元素を単味粉末の状態で添加することにより、圧縮性の
低下による強度の低下を抑え、通常の焼結炉の５〜２０
℃／分の冷却速度で金属組織中の８５％以上がマルテン
サイト相となり、それ以外の部分がベイナイト相となる
鉄系焼結合金が得られることを見出した。すなわち本発
明は、重量比でＮｉ：３〜５％、Ｍｏ：０.４〜０.７
％、残部Ｆｅからなる組成の合金粉末に、銅粉を１〜２
％、Ｎｉ粉を１〜３％、黒鉛を焼結後のＣ量が０.２〜
０.７％になるように添加配合した混合粉末を、金型内
で圧縮成形し、得られた圧粉体を非酸化性雰囲気中で１
１３０〜１２３０℃の温度範囲で焼結し、焼結炉中で５
℃／分以上、２０℃／分以下の速度で冷却することを特
徴とするものである。
するために、焼入れ性を高め、圧縮性の低下を最小限に
抑えるための研究を種々進めた結果、従来材と同等の圧
縮性を有する合金粉末に、さらに焼入れ性を改善させる
元素を単味粉末の状態で添加することにより、圧縮性の
低下による強度の低下を抑え、通常の焼結炉の５〜２０
℃／分の冷却速度で金属組織中の８５％以上がマルテン
サイト相となり、それ以外の部分がベイナイト相となる
鉄系焼結合金が得られることを見出した。すなわち本発
明は、重量比でＮｉ：３〜５％、Ｍｏ：０.４〜０.７
％、残部Ｆｅからなる組成の合金粉末に、銅粉を１〜２
％、Ｎｉ粉を１〜３％、黒鉛を焼結後のＣ量が０.２〜
０.７％になるように添加配合した混合粉末を、金型内
で圧縮成形し、得られた圧粉体を非酸化性雰囲気中で１
１３０〜１２３０℃の温度範囲で焼結し、焼結炉中で５
℃／分以上、２０℃／分以下の速度で冷却することを特
徴とするものである。
【０００７】
【作用】混合粉の主体として合金粉末を使用し、焼入れ
性を改善するために必要な元素を単味粉末の状態で添加
すると、完全合金粉を用いた場合に比べて粉末圧縮性が
高く、高密度の焼結合金を得ることが容易になる。ただ
し、合金鉄粉の合金元素の含有量が所定量より少ない場
合、あるいは純鉄粉に焼結合金の所定組成になるように
Ｎｉ粉、Ｍｏ粉およびＣｕ粉を添加した混合粉の場合に
は、目的の焼入れ組織を有する焼結合金を得ることが困
難になる。
性を改善するために必要な元素を単味粉末の状態で添加
すると、完全合金粉を用いた場合に比べて粉末圧縮性が
高く、高密度の焼結合金を得ることが容易になる。ただ
し、合金鉄粉の合金元素の含有量が所定量より少ない場
合、あるいは純鉄粉に焼結合金の所定組成になるように
Ｎｉ粉、Ｍｏ粉およびＣｕ粉を添加した混合粉の場合に
は、目的の焼入れ組織を有する焼結合金を得ることが困
難になる。
【０００８】合金鉄粉中に添加する合金元素の種類とし
ては、焼入れ性の改善に効果があり、しかも圧縮性の低
下が少ないＮｉおよびＭｏが有効である。また、その含
有量は材料の焼入れ性と圧縮性により決定されるもので
あり、Ｎｉ：３〜５％、Ｍｏ：０.４〜０.７％とするこ
とにより、圧縮性としては従来の予合金粉末における成
形圧力６ｔ／cm2の成形密度６.７ｇ／cm3以上のものが
得られる。上記の上限値を越える量の合金元素を含む場
合は圧縮性が低下し材料強度は低下する。また、合金元
素の含有量が上記の下限値未満の場合には、焼入れ性を
改善する合金元素の単味粉末を添加しても、金属組織中
の８５％以上をマルテンサイト相にすることはできず、
材料強度は低下する。
ては、焼入れ性の改善に効果があり、しかも圧縮性の低
下が少ないＮｉおよびＭｏが有効である。また、その含
有量は材料の焼入れ性と圧縮性により決定されるもので
あり、Ｎｉ：３〜５％、Ｍｏ：０.４〜０.７％とするこ
とにより、圧縮性としては従来の予合金粉末における成
形圧力６ｔ／cm2の成形密度６.７ｇ／cm3以上のものが
得られる。上記の上限値を越える量の合金元素を含む場
合は圧縮性が低下し材料強度は低下する。また、合金元
素の含有量が上記の下限値未満の場合には、焼入れ性を
改善する合金元素の単味粉末を添加しても、金属組織中
の８５％以上をマルテンサイト相にすることはできず、
材料強度は低下する。
【０００９】この合金粉末に黒鉛を添加するのみでは、
ベイナイト組織しか得られないため、８５％以上をマル
テンサイト相とするためには、焼入れ性を更に改善する
必要があり、焼入れ性を改善するための元素を添加する
ことが必要となる。元素としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、
Ｃｒ等が考えられるが、焼結性を考慮した場合、焼入れ
性の改善にはＣｕ、Ｎｉが効果的である。Ｃｕの添加量
は、１％未満ではその効果が認められず、２％を越える
と衝撃値が低下するため１〜２％とする。また、Ｎｉは
焼入れ性を改善する効果の他に、Ｃｕによる脆化を抑制
する効果がある。Ｎｉの添加量は１％未満ではその効果
が認められず、３％を越えるとＮｉの未拡散相であるオ
ーステナイト相により、かえってマルテンサイト相が減
少し強度が低下する傾向があるのでその範囲を１〜３％
とすることが好ましい。
ベイナイト組織しか得られないため、８５％以上をマル
テンサイト相とするためには、焼入れ性を更に改善する
必要があり、焼入れ性を改善するための元素を添加する
ことが必要となる。元素としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、
Ｃｒ等が考えられるが、焼結性を考慮した場合、焼入れ
性の改善にはＣｕ、Ｎｉが効果的である。Ｃｕの添加量
は、１％未満ではその効果が認められず、２％を越える
と衝撃値が低下するため１〜２％とする。また、Ｎｉは
焼入れ性を改善する効果の他に、Ｃｕによる脆化を抑制
する効果がある。Ｎｉの添加量は１％未満ではその効果
が認められず、３％を越えるとＮｉの未拡散相であるオ
ーステナイト相により、かえってマルテンサイト相が減
少し強度が低下する傾向があるのでその範囲を１〜３％
とすることが好ましい。
【００１０】焼結時の冷却速度は、材料のＣＣＴ線図に
より決定され、マルテンサイトが組織の面積比で８５％
以上となるように、５℃／分以上とする。また、冷却速
度が２０℃／分を越えると設備上新たな冷却装置が必要
となり、焼結費を上昇させることになるので５℃／分以
上、２０℃／分以下とする。
より決定され、マルテンサイトが組織の面積比で８５％
以上となるように、５℃／分以上とする。また、冷却速
度が２０℃／分を越えると設備上新たな冷却装置が必要
となり、焼結費を上昇させることになるので５℃／分以
上、２０℃／分以下とする。
【００１１】Ｃは、黒鉛の形態で添加する方法や焼結雰
囲気の浸炭性ガスにより添加する方法があるが、内部ま
で均一にマルテンサイト組織にするためには、黒鉛とし
て添加する必要がある。その添加量は、焼結後のＣ量が
０.２〜０.７％となるように定めればよい。焼結後のＣ
量が０.２％未満の場合には、マルテンサイトの面積比
が８５％のものを得ることは不可能であり、一方、０.
７％を越えると残留オーステナイト相が多くなり、更に
は結晶粒界に沿ってセメンタイトが析出するため強度が
低下する。このため焼結後のＣ量の範囲を０.２〜０.７
％とする。黒鉛を添加した後には焼結を行なうので、焼
結後のＣ含有量は焼結前よりも幾分減少する。黒鉛の実
際の添加量は、発明者らが用いた分解アンモニアガスに
よる還元性雰囲気の場合、０.４〜０.８が必要であっ
た。なお、減少量は用いる粉末、焼結雰囲気などにより
左右されるので、実験によりその量を確認した後、目標
のＣ量に換算し添加することが必要である。
囲気の浸炭性ガスにより添加する方法があるが、内部ま
で均一にマルテンサイト組織にするためには、黒鉛とし
て添加する必要がある。その添加量は、焼結後のＣ量が
０.２〜０.７％となるように定めればよい。焼結後のＣ
量が０.２％未満の場合には、マルテンサイトの面積比
が８５％のものを得ることは不可能であり、一方、０.
７％を越えると残留オーステナイト相が多くなり、更に
は結晶粒界に沿ってセメンタイトが析出するため強度が
低下する。このため焼結後のＣ量の範囲を０.２〜０.７
％とする。黒鉛を添加した後には焼結を行なうので、焼
結後のＣ含有量は焼結前よりも幾分減少する。黒鉛の実
際の添加量は、発明者らが用いた分解アンモニアガスに
よる還元性雰囲気の場合、０.４〜０.８が必要であっ
た。なお、減少量は用いる粉末、焼結雰囲気などにより
左右されるので、実験によりその量を確認した後、目標
のＣ量に換算し添加することが必要である。
【００１２】焼結後の組織は気孔を除く素地全体を１０
０％として、８５％以上、９７％以下をマルテンサイト
相とし、それ以外の部分をベイナイト組織とすることに
より、従来材の熱処理を行ったものと同等の強度のもの
が得られ、またベイナイト組織が３％以上組織中に分散
しているために靱性も優れたものとなる。しかし、ベイ
ナイト組織の面積比が１５％を越えると強度が低下する
ため、その面積比を３％以上、１５％以下とする。
０％として、８５％以上、９７％以下をマルテンサイト
相とし、それ以外の部分をベイナイト組織とすることに
より、従来材の熱処理を行ったものと同等の強度のもの
が得られ、またベイナイト組織が３％以上組織中に分散
しているために靱性も優れたものとなる。しかし、ベイ
ナイト組織の面積比が１５％を越えると強度が低下する
ため、その面積比を３％以上、１５％以下とする。
【００１３】さらに、焼結材を１５０℃以上、３００℃
以下の温度に保持することにより、マルテンサイト組織
は焼戻しマルテンサイトとなって強靱化し、強度がさら
に改善される。また、組織としてはより安定化すること
により、経時変化、特に寸法変動を抑制する効果を付与
することもできる。１５０℃以上、３００℃以下の温度
に保持する方法としては、焼結後に室温まで冷却してか
ら戻し炉で再加熱を行う方法があるが、室温まで冷却せ
ずに１００℃程度の温度から焼戻し炉へ移送し再加熱す
ることにより、エネルギーの省力化を図ることもでき
る。さらに焼結ヒートパターンにより、焼結炉を１００
℃以下に冷却することなく、直接１５０℃以上、３００
℃以下の温度に保持することによって、恒温変態が促進
され、残留オーステナイトはベイナイトに変態し、マル
テンサイトは焼戻されて高い靱性が得られる。また、こ
の手法によれば工程削減によるコストの低減を図ること
もできる。なお、上記の温度範囲内に保持する時間は製
品の最大肉厚（ｍｍ）×０.０５から０.１０時間程度が
好適である。
以下の温度に保持することにより、マルテンサイト組織
は焼戻しマルテンサイトとなって強靱化し、強度がさら
に改善される。また、組織としてはより安定化すること
により、経時変化、特に寸法変動を抑制する効果を付与
することもできる。１５０℃以上、３００℃以下の温度
に保持する方法としては、焼結後に室温まで冷却してか
ら戻し炉で再加熱を行う方法があるが、室温まで冷却せ
ずに１００℃程度の温度から焼戻し炉へ移送し再加熱す
ることにより、エネルギーの省力化を図ることもでき
る。さらに焼結ヒートパターンにより、焼結炉を１００
℃以下に冷却することなく、直接１５０℃以上、３００
℃以下の温度に保持することによって、恒温変態が促進
され、残留オーステナイトはベイナイトに変態し、マル
テンサイトは焼戻されて高い靱性が得られる。また、こ
の手法によれば工程削減によるコストの低減を図ること
もできる。なお、上記の温度範囲内に保持する時間は製
品の最大肉厚（ｍｍ）×０.０５から０.１０時間程度が
好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】特定組成範囲のＮｉおよびＭｏを
含む鉄合金粉に、特定量のＮｉ粉、Ｃｕ粉および黒鉛粉
を配合した粉末からなる混合粉末を圧縮成形し、圧粉体
を１１３０〜１２３０℃の範囲で焼結した後、焼結炉中
で所定の冷却速度で冷却することにより、特定の焼入れ
組織を有する強度の優れた鉄系焼結合金が得られる。
含む鉄合金粉に、特定量のＮｉ粉、Ｃｕ粉および黒鉛粉
を配合した粉末からなる混合粉末を圧縮成形し、圧粉体
を１１３０〜１２３０℃の範囲で焼結した後、焼結炉中
で所定の冷却速度で冷却することにより、特定の焼入れ
組織を有する強度の優れた鉄系焼結合金が得られる。
【００１５】
＜実施例１＞表１に示す１１種の化学組成のＦｅ−Ｎｉ
−Ｍｏ合金粉末に、重量比で銅粉を１％およびＮｉ粉を
全体のＮｉ％が重量比で６％になるように添加し、さら
に焼結後のＣ％が０.５％になるように黒鉛粉をそれぞ
れ添加し、成形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉を０.
８％配合し、３０分間混合した。混合粉を６００ＭＰａ
で成形したときの密度を図１および図３に示す。また、
１２００℃で６０分間分解アンモニアガス中で焼結し、
１０℃／分の速度で冷却したときの金属組織中のマルテ
ンサイト相の面積比と曲げ強さを図２および図４に示
す。以上の結果から明らかなように、本発明の焼結材で
ある試料 No.４、No.５、No.７、No.８および No.１０
の圧縮性は従来の合金粉末より優れている。また、マル
テンサイト相の面積比も高いため高強度のものが得られ
る。
−Ｍｏ合金粉末に、重量比で銅粉を１％およびＮｉ粉を
全体のＮｉ％が重量比で６％になるように添加し、さら
に焼結後のＣ％が０.５％になるように黒鉛粉をそれぞ
れ添加し、成形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉を０.
８％配合し、３０分間混合した。混合粉を６００ＭＰａ
で成形したときの密度を図１および図３に示す。また、
１２００℃で６０分間分解アンモニアガス中で焼結し、
１０℃／分の速度で冷却したときの金属組織中のマルテ
ンサイト相の面積比と曲げ強さを図２および図４に示
す。以上の結果から明らかなように、本発明の焼結材で
ある試料 No.４、No.５、No.７、No.８および No.１０
の圧縮性は従来の合金粉末より優れている。また、マル
テンサイト相の面積比も高いため高強度のものが得られ
る。
【００１６】
【表１】
【００１７】＜実施例２＞実施例１で用いた試料 No.５
のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末に、重量比でＣｕ粉を１
％、黒鉛粉を焼結後のＣ％が０.５％になる量、成形潤
滑剤としてステアリン酸亜鉛粉を０.８％、Ｎｉ粉を全
体のＮｉ量が重量比で６％になるように配合し、３０分
間混合した。混合粉を６００ＭＰａで圧縮成形し、１２
００℃で６０分間分解アンモニアガス中で焼結し、冷却
速度を３、６、１０、２５℃／分と変化させて冷却を行
うことにより、マルテンサイトの面積比を変化させ、曲
げ強さおよび衝撃値を測定した。その結果を図５に示
す。
のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末に、重量比でＣｕ粉を１
％、黒鉛粉を焼結後のＣ％が０.５％になる量、成形潤
滑剤としてステアリン酸亜鉛粉を０.８％、Ｎｉ粉を全
体のＮｉ量が重量比で６％になるように配合し、３０分
間混合した。混合粉を６００ＭＰａで圧縮成形し、１２
００℃で６０分間分解アンモニアガス中で焼結し、冷却
速度を３、６、１０、２５℃／分と変化させて冷却を行
うことにより、マルテンサイトの面積比を変化させ、曲
げ強さおよび衝撃値を測定した。その結果を図５に示
す。
【００１８】図５から明らかなように、マルテンサイト
の面積比が高くなるに従い曲げ強さは向上するが、面積
比が８５％以上になるとそれ以上の顕著な向上は認めら
れない。また、衝撃値はマルテンサイトの面積比が高く
なるに従い低下する。本発明の焼結材はマルテンサイト
相以外の部分は全てベイナイト相であるため、強度と靱
性に優れているが、マルテンサイトの面積比が８０％の
材料においてはパーライト相が観察され、そのために曲
げ強さが低い。従って、マルテンサイト相の面積比を８
５％以上９７％以下とし、それ以外の部分がベイナイト
相とした本発明の焼結材は強度と靱性に優れている。
の面積比が高くなるに従い曲げ強さは向上するが、面積
比が８５％以上になるとそれ以上の顕著な向上は認めら
れない。また、衝撃値はマルテンサイトの面積比が高く
なるに従い低下する。本発明の焼結材はマルテンサイト
相以外の部分は全てベイナイト相であるため、強度と靱
性に優れているが、マルテンサイトの面積比が８０％の
材料においてはパーライト相が観察され、そのために曲
げ強さが低い。従って、マルテンサイト相の面積比を８
５％以上９７％以下とし、それ以外の部分がベイナイト
相とした本発明の焼結材は強度と靱性に優れている。
【００１９】＜実施例３＞実施例１で用いた試料 No.５
のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末に、重量比でＮｉ粉、Ｃｕ
粉および黒鉛粉を表２に示す割合で配合し、３０分間混
合したものを６００ＭＰａで圧縮成形し、１２００℃で
６０分間分解アンモニアガス中で焼結し、さらに１０℃
／分の速度で冷却した後、曲げ強さおよび衝撃値を測定
した。比較として４％Ｎｉ、１.５％Ｃｕ、０.５％Ｍ
ｏ、残部Ｆｅからなる複合合金粉末（試料 No.２３）に
ついても同時に評価を行った。なお本発明の焼結材（試
料 No.１３）については、焼結後室温まで冷却した後、
１８０℃において６０分間再加熱したものについても評
価した（試料 No.１４）。評価結果を表２に示す。
のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金粉末に、重量比でＮｉ粉、Ｃｕ
粉および黒鉛粉を表２に示す割合で配合し、３０分間混
合したものを６００ＭＰａで圧縮成形し、１２００℃で
６０分間分解アンモニアガス中で焼結し、さらに１０℃
／分の速度で冷却した後、曲げ強さおよび衝撃値を測定
した。比較として４％Ｎｉ、１.５％Ｃｕ、０.５％Ｍ
ｏ、残部Ｆｅからなる複合合金粉末（試料 No.２３）に
ついても同時に評価を行った。なお本発明の焼結材（試
料 No.１３）については、焼結後室温まで冷却した後、
１８０℃において６０分間再加熱したものについても評
価した（試料 No.１４）。評価結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】表２から判るように、Ｎｉ％が少ないとき
はマルテンサイトの面積比が低くなるため強度は低下
し、またＣｕによる脆化を抑制する効果が少なくなるた
めに衝撃値が低くなる。一方多くなり過ぎると、オース
テナイト相の面積比が高くなり強度は低下する。Ｃｕ量
が少ない場合には、マルテンサイトの面積比が低くなる
ために強度が低下し、多く添加すると衝撃値が低下す
る。Ｃ量が少ないときにはマルテンサイトの面積比が低
くなり、パーライト相となるため強度は低下し、一方多
くなり過ぎると、結晶粒界中にセメンタイトが析出する
ため、やはり強度が低下する。本発明の材料は比較材に
比べて曲げ強さ、衝撃値ともに高く、さらに１８０℃に
加熱することにより物性は一層向上する。
はマルテンサイトの面積比が低くなるため強度は低下
し、またＣｕによる脆化を抑制する効果が少なくなるた
めに衝撃値が低くなる。一方多くなり過ぎると、オース
テナイト相の面積比が高くなり強度は低下する。Ｃｕ量
が少ない場合には、マルテンサイトの面積比が低くなる
ために強度が低下し、多く添加すると衝撃値が低下す
る。Ｃ量が少ないときにはマルテンサイトの面積比が低
くなり、パーライト相となるため強度は低下し、一方多
くなり過ぎると、結晶粒界中にセメンタイトが析出する
ため、やはり強度が低下する。本発明の材料は比較材に
比べて曲げ強さ、衝撃値ともに高く、さらに１８０℃に
加熱することにより物性は一層向上する。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の製造方
法は、特定組成範囲のＮｉおよびＭｏを含む鉄合金粉に
特定量のＮｉ粉、Ｃｕ粉および黒鉛粉を配合した粉末を
用い、その成形体（圧粉体）を１１３０〜１２３０℃で
焼結した後、焼結炉中で特定の冷却速度で冷却すること
により、特定の焼入れ組織を有する鉄系焼結合金を得る
ためのものであり、圧縮性が良好で、かつ特別の焼入れ
工程なしで機械的強度に優れた焼入れ合金を提供するこ
とができ、各種の機械要素を安価に製作できるという効
果があり、従って焼結材料の用途を拡大することができ
る。
法は、特定組成範囲のＮｉおよびＭｏを含む鉄合金粉に
特定量のＮｉ粉、Ｃｕ粉および黒鉛粉を配合した粉末を
用い、その成形体（圧粉体）を１１３０〜１２３０℃で
焼結した後、焼結炉中で特定の冷却速度で冷却すること
により、特定の焼入れ組織を有する鉄系焼結合金を得る
ためのものであり、圧縮性が良好で、かつ特別の焼入れ
工程なしで機械的強度に優れた焼入れ合金を提供するこ
とができ、各種の機械要素を安価に製作できるという効
果があり、従って焼結材料の用途を拡大することができ
る。
【図１】 合金鉄粉の組成と混合粉の圧縮性（密度）と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図２】 合金鉄粉の種類とＮｉ粉の添加量が焼結体の
曲げ強さおよび組織中に占めるマルテンサイトの量に及
ぼす影響を示すグラフである。
曲げ強さおよび組織中に占めるマルテンサイトの量に及
ぼす影響を示すグラフである。
【図３】 合金鉄粉のＭｏ含有量と混合粉の圧縮性（密
度）の関係を示すグラフである。
度）の関係を示すグラフである。
【図４】 合金鉄粉のＭｏ含有量と焼結体の曲げ強さお
よび組織中に占めるマルテンサイトの量との関係を示す
グラフである。
よび組織中に占めるマルテンサイトの量との関係を示す
グラフである。
【図５】 焼結体の組織中に占めるマルテンサイトの量
と曲げ強さおよび衝撃値との関係を示すグラフである。
と曲げ強さおよび衝撃値との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 純久 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 金属組織の面積比において、気孔を除く
素地面積の８５％以上、９７％以下がマルテンサイト相
であり、それ以外の部分がベイナイト相である焼入れ組
織を呈する焼結合金の製造方法において、重量比でＮ
ｉ：３〜５％、Ｍｏ：０.４〜０.７％、残部Ｆｅからな
る組成の合金粉末に、銅粉を１〜２％、Ｎｉ粉を１〜３
％、黒鉛を焼結後のＣ量が０.２〜０.７％になるように
配合した混合粉末を、金型内で圧縮成形し、圧粉体を非
酸化性雰囲気中で１１３０〜１２３０℃の範囲で焼結
し、焼結炉中で５℃／分以上、２０℃／分以下の速度で
冷却することを特徴とする鉄系焼結合金の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、焼結後に１００℃以
下まで冷却した後、１５０℃以上、３００℃以下の温度
に加熱し保持すること、または焼結炉内で冷却中に１５
０℃以上３００℃以下の温度で保持する工程を付加する
ことを特徴とする鉄系焼結合金の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP27340395A JP3504786B2 (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 焼入れ組織を呈する鉄系焼結合金の製造方法 |
| US08/716,744 US5682588A (en) | 1995-09-27 | 1996-09-23 | Method for producing ferrous sintered alloy having quenched structure |
| IT96MI001953A IT1284578B1 (it) | 1995-09-27 | 1996-09-24 | Metodo per produrre una lega sinterizzata ferrosa avente una struttura temprata |
| DE19651740A DE19651740B4 (de) | 1995-09-27 | 1996-12-12 | Verfahren zum Herstellen einer Eisensinterlegierung mit Abschreckungsstruktur |
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|---|---|---|---|
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ID=26032150
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| CN112647023A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-13 | 苏州莱特复合材料有限公司 | 一种汽车转向管柱吸能装置用齿条齿块及其生产工艺 |
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1995
- 1995-09-27 JP JP27340395A patent/JP3504786B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-09-23 US US08/716,744 patent/US5682588A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-24 IT IT96MI001953A patent/IT1284578B1/it active IP Right Grant
- 1996-12-12 DE DE19651740A patent/DE19651740B4/de not_active Expired - Lifetime
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| DE19651740B4 (de) | 2006-11-16 |
| ITMI961953A1 (it) | 1998-03-24 |
| DE19651740A1 (de) | 1998-06-18 |
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