JP2000239710A - 焼結部品 - Google Patents
焼結部品Info
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Abstract
とを合わせ持った焼結部品を提供すること。 【解決手段】 初期炭素濃度0.20〜1.00%及び初期成形
密度は7.20g/cm3 〜7.50g/cm3 で粉末金属を成形及び焼
き固めた焼結部品が準備される。その焼結部品が脱炭処
理され、表層部のみ初期炭素濃度より低い炭素濃度の脱
炭表層部18が形成される。次いで、焼結部品に転造等
の加圧処理が施される。加圧処理において、密度の向上
は表層部18で集中的に生じ、初期成形密度より高く真
密度に近い密度で初期炭素濃度より低い炭素濃度の脱炭
表層部18と実質的に初期成形密度で初期炭素濃度の内
部が形成される。このとき、脱炭表層部の密度は、7.60
g/cm3 〜7.80g/cm3 程度まで向上する。そして、この焼
結部品に浸炭焼き入れを施すことにより、表面において
高炭素濃度の表層部が形成される。
Description
て製造される焼結部品に関する。より詳細には、本発明
は、粉末金属を焼結し、転造や再圧等の加圧処理を施
し、さらに、浸炭焼き入れ処理して製造されるスプロケ
ット等の焼結部品に関する。
ブデン等の合金材を鉄系材料に配合した粉末金属を所定
の形状に成形し、その後、焼き固めることにより製造さ
れる。近年の自動車産業のように、スプロケットのよう
な耐摩耗性及び曲げ強度が要求される部品においても、
生産性及び経済性が有利なことから焼結部品が採用され
るに至っている。しかし、焼結部品では、通常の成形及
び焼き固めでは、その密度を7.50g/cm3まで向上させる
ことが困難である。従来、スプロケットのような焼結部
品では、部品全体の強度、特に歯の曲げ強度を確保する
ために、種々の技術により焼結後の密度を高くすること
が提案されており、また、歯面の耐摩耗性を向上させる
ために、転造や再圧等の加圧処理を歯面に施すととも
に、浸炭等の熱処理を施すことが提案されている。例え
ば、米国特許第5,729,822号公報では、粉末金
属を複数回のプレス処理を施して所定密度に焼結し、表
層部を加圧処理して表面を硬化させ、浸炭等の熱処理を
施すことが提案されている。
焼結しても、焼結後の部品の各部分は配合材料が均質と
なる。特に、炭素濃度が各部分において均一である場合
には、スプロケット等に要求される耐摩耗性と曲げ強度
の両方を同時に満足させることが困難である。例えば、
炭素濃度が高い粉末金属を利用して焼結部品を製造する
と、全体が硬く均質であるために、転造等の加圧処理を
施した場合に、部品全体の密度が向上する。加圧処理
は、表層部の密度だけを向上させて耐摩耗性を改善させ
たいが、従来の技術では、内部まで密度が向上して、表
層部の密度が所定値まで向上しにくくなる。そのため、
表層部における耐摩耗性が充分に改善されない。また、
焼結部品全体の炭素濃度が高いために脆性が低く、転造
等の加圧処理を施した場合、クラックや欠け等の問題を
生じる。一方、炭素濃度が低い粉末金属を利用して焼結
部品を転造等の加圧処理を施すると、部品全体の密度は
所定値まで向上するが、浸炭等の熱処理をしても表層部
の密度が邪魔をするため、表層部しか浸炭せず、内部の
炭素濃度が低くなって部品全体の強度不足を生じる問題
がある。本発明の目的は、表面における耐摩耗性と、内
部における強度とを合わせ持った焼結部品、すなわち、
表層部では初期密度及び初期炭素濃度より密度及び炭素
濃度を高くし、内部では初期密度及び初期炭素濃度を実
質的に維持した焼結部品を提供することにある。
た粉末金属を成形及び焼き固めた焼結部品において、該
焼結部品に初期炭素濃度より低い炭素濃度の脱炭表層部
と初期炭素濃度の内部とを形成し、前記焼結部品を加圧
処理して初期成形密度より高く真密度に近い密度で初期
炭素濃度より低い炭素濃度の脱炭表層部と実質的に初期
成形密度で初期炭素濃度の内部を形成し、前記焼結部品
を浸炭処理して初期成形密度より高く真密度に近い密度
で浸炭処理により炭素濃度を上げた表層部と実質的に初
期成形密度で実質的に初期炭素濃度の内部を一体に形成
した焼結部品により前記課題を解決した。
態において、その焼結部品は全体が均質な炭素濃度であ
り、このような状態で転造等の加圧処理を施すと、炭素
濃度の高低にかかわらず、全体が略々同じ密度に加圧さ
れる。最終製品に所望特性を与えるために、比較的高い
初期炭素濃度の粉末金属を利用することが好ましい。成
形及び焼き固めた状態において、初期炭素濃度は0.20〜
1.00%、好ましくは0.50〜0.80%、初期成形密度は7.20
g/cm3 〜7.50g/cm3 程度である。本発明では、加圧処理
に先立って脱炭処理を施すことにより、表層部のみ初期
炭素濃度より低い炭素濃度にし、内部と比較して低炭素
濃度の脱炭表層部が形成される。脱炭処理は焼結部品の
内部まで浸透しないので、内部の炭素濃度は初期の炭素
濃度のままである。この状態において、表層部の炭素濃
度は0.20%未満である。初期成形密度に変化はな
い。次いで、焼結部品に転造等の加圧処理が施される。
このとき、脱炭表層部の脆性は内部と比較して高くなっ
ており、クラックや欠け等を生じることなく、加圧処理
が施される。また、脱炭表層部の炭素濃度が初期炭素濃
度より低くなっていることから、加圧処理において、密
度の向上は表層部で集中的に生じ、初期成形密度より高
く真密度に近い密度で初期炭素濃度より低い炭素濃度の
脱炭表層部と実質的に初期成形密度で初期炭素濃度の内
部が形成される。真密度に近い密度とは、具体的に、7.
60g/cm3 〜7.80g/cm3 程度である。なお、内部において
も密度が高くなるが、その密度は実質的に初期成形密度
を維持する。そして、この焼結部品に浸炭焼き入れを施
すことにより、表層部において高炭素濃度の表層部が形
成される。一方、内部では、初期炭素濃度の状態を維持
させておくことができるので、強度、特に、曲げ強度に
おいても充分な耐性を有する焼結部品を得ることができ
る。このように、本発明では、加圧処理及び浸炭焼き入
れを施す焼結部品において、表層部の耐摩耗性と内部の
強度という相反する性質及び表面の良好な緻密化加工性
を同時に合わせ持った焼結部品を得ることができる。
好ましい。平均直径10乃至300mm程度のスプロケッ
トにおいて、脱炭表層部は、0.05乃至0.50mmの厚みで形
成することが好ましい。脱炭表層部の厚みが0.05mmより
薄いと、表面近くまで初期炭素濃度の内部が近接するの
で、転造等の加圧処理のときに表層部の密度向上を期待
することができず、また、脆性の低い内部が表層部近く
まで存在するのでクラックや欠け等を発生する危険があ
る。一方、脱炭表層部の厚みが0.50mmより厚いと、浸炭
焼き入れのときに脱炭表層部の浸炭不足が生じて充分な
耐摩耗性を得ることができない。また、浸炭に長時間を
要するので、非経済的である。
の実施例を説明する。図1は、焼結部品の例であるスプ
ロケットの正面図、図2は図1の部分拡大図である。ス
プロケット10は、例えば、自動車エンジンのクランク
軸及びカム軸に固定され、それぞれのスプロケット10
の間にはチェーンが捲回される。このような用途では、
スプロケット10の歯12にはチェーンから駆動力が伝
達され、歯面14がチェーンと接触するとともに、歯面
14にはチェーンから荷重が作用して、歯元16にモー
メントが発生する。本発明の焼結部品は、摩耗の原因と
なる他部品との接触が生じる用途で、且つ、破損の原因
となる歯面14への圧縮荷重または歯元16へのモーメ
ントが作用する用途において有用である。
は、マンガン、ニッケル、銅、モリブデン等の合金材を
鉄系材料に配合した、鉄系マンガン、鉄系ニッケル、鉄
系銅または 鉄系モリブデンよりなる材料が好ましい。
これらの粉末金属に炭素が添加され、部品は、例えば、
スプロケットの形状に焼結される。焼結された状態にお
いて、部品全体の密度は略々均一である。このとき、初
期成形密度は7.20g/cm3〜7.50g/cm3 程度である。な
お、炭素濃度は、部品内部の強度を維持するために比較
的高い濃度、すなわち、初期炭素濃度は0.20〜1.00%、
好ましくは0.50〜0.80%の範囲であることが好ましい。
固められた後、脱炭雰囲気下における脱炭処理により、
部品には表層部においてのみ脱炭層18が形成される。
なお、成形及び焼き固めと、脱炭処理を同時に行っても
よい。脱炭表層部18の厚みは、直径10〜300mmの
スプロケットにおいて、0.05乃至0.50mmで形成すること
が好ましい。この脱炭処理により、表層部は初期炭素濃
度が低下して脆性を回復する。脱炭表層部18の炭素濃
度は、脱炭雰囲気下で処理することで表面に近い程炭素
濃度が低くなる。脱炭表層部の炭素濃度は、初期炭素濃
度より低く、しかも、0.30%未満にすることが好まし
い。なお、部品内部は脱炭されずに初期炭素濃度を維持
した状態にあり、表層部と内部との間で炭素濃度に差異
ある部品が中間製品として製造される。表層部と内部と
で密度で実質的な変化は生じず、いずれも初期成形密度
のままである。
加圧処理が施される。前記中間製品は、全体が均一な密
度であり、表層部においてのみ炭素濃度が低くなってい
る。表層部は脱炭処理により比較的柔らかく脆性を回復
しており、加圧処理によって、炭素濃度の低い表層部に
おいて集中的に密度向上が生じ、脱炭表層部18は真密
度(7.60〜7.80g/cm3 )近くまでその密度を向上させ
る。しかも、脱炭雰囲気下で脱炭処理によって、上述に
したように、表面に近い程炭素濃度が低くなるので、加
圧処理による密度向上は、表面に近い程その効果が大き
くなる。一方、炭素濃度が初期濃度と変化しない部品内
部は、比較的硬度が高いので、加圧処理による密度変化
が抑えられた状態にある。図3は、本発明品と従来品を
対象として、転造による加圧処理後における密度の変化
を示す。本発明品は、炭素濃度0.40%、焼結密度7.50g/
cm3 の部品を脱炭処理した焼結部品であって、従来品は
脱炭処理を施さない焼結部品である。同じ加圧処理をそ
れぞれの焼結部品に施したところ、本発明品では、表面
に近い部位において集中的に真密度近くまで密度向上が
生じるという結果を得た。
理が施される。この処理によって、表層部の炭素濃度を
向上させる。表層部の炭素濃度は、浸炭焼き入れ処理に
よって異なるが、初期の炭素濃度以上までその濃度を向
上させることが好ましい。以上のように、焼結部品に脱
炭処理、加圧処理及び浸炭焼き入れ処理を施すことによ
り、高炭素濃度で真密度に近い密度の表層部と、初期炭
素濃度で初期成形密度の内部とが一体に形成された焼結
部品が得られる。
の後に浸炭焼き入れを施すことで、高密度で高炭素濃度
の表層部と初期成形密度で初期炭素濃度の内部を一体に
形成させており、表層部の密度、特に、表層部の表面の
密度を真密度近くまで向上させることができる。その一
方で、部品内部は初期密度及び初期炭素濃度を維持した
状態にあるので、例えば、自動車エンジン用のスプロケ
ットのような表面の耐摩耗性と曲げ強度の両方の特性が
要求される用途において、本発明は特に有用である。し
かも、曲げ強度が発揮されるように、高炭素濃度の粉末
金属を利用して内部の炭素濃度を高く設定しても、脱炭
表層部を形成することで表層部の脆性を一時的に回復さ
せ、その後の加圧処理により真密度に近い密度の表層部
が形成されるので、転造等の加圧処理を施しても、表層
部にクラックを欠け等の損傷を発生させることなく、表
層部の耐摩耗性を向上させることができる。また、脱炭
表層部に転造等の加圧処理を施すので、従来より少ない
エネルギーで加圧処理を施すことができ、経済的に耐摩
耗性がある高強度の焼結部品を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 炭素を配合した粉末金属を成形及び焼き
固めた焼結部品において、該焼結部品に初期炭素濃度よ
り低い炭素濃度の脱炭表層部と初期炭素濃度の内部とを
形成し、前記焼結部品を加圧処理して初期成形密度より
高く真密度に近い密度で初期炭素濃度より低い炭素濃度
の脱炭表層部と実質的に初期成形密度で初期炭素濃度の
内部を形成し、前記焼結部品を浸炭処理して初期成形密
度より高く真密度に近い密度で浸炭処理により炭素濃度
を上げた表層部と実質的に初期成形密度で実質的に初期
炭素濃度の内部を一体に形成した、焼結部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041932A JP2000239710A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 焼結部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041932A JP2000239710A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 焼結部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239710A true JP2000239710A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12622015
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11041932A Pending JP2000239710A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 焼結部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000239710A (ja) |
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-
1999
- 1999-02-19 JP JP11041932A patent/JP2000239710A/ja active Pending
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