JP2000239710A - 焼結部品 - Google Patents

焼結部品

Info

Publication number
JP2000239710A
JP2000239710A JP11041932A JP4193299A JP2000239710A JP 2000239710 A JP2000239710 A JP 2000239710A JP 11041932 A JP11041932 A JP 11041932A JP 4193299 A JP4193299 A JP 4193299A JP 2000239710 A JP2000239710 A JP 2000239710A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
density
carbon concentration
initial
surface layer
decarburized
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.)
Pending
Application number
JP11041932A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yamada
洋 山田
Isamu Okabe
勇 岡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsubakimoto Chain Co
Original Assignee
Tsubakimoto Chain Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsubakimoto Chain Co filed Critical Tsubakimoto Chain Co
Priority to JP11041932A priority Critical patent/JP2000239710A/ja
Publication of JP2000239710A publication Critical patent/JP2000239710A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉末金属を焼結し
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。
【0002】
【従来の技術】焼結部品は、マンガン、ニッケル、モリ
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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、粉末金属を
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。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、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
した焼結部品により前記課題を解決した。
【0005】
【発明の実施の形態】粉末金属を成形及び焼き固めた状
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。
【0006】脱炭表層部は所定の厚みで形成することが
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。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による焼結部品
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。
【0008】使用する粉末金属は、上記用途において
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。
【0009】所定のスプロケットの形状に成形及び焼き
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。
【0010】脱炭処理後、焼結部品は、転造や再圧等の
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。
【0011】加圧処理後、焼結部品は、浸炭焼き入れ処
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。
【0012】
【発明の効果】本発明は、脱炭処理後に加圧処理し、そ
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 焼結部品の例であるスプロケットの正面図。
【図2】 図1の部分拡大図で。
【図3】 断面密度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
10 焼結部品のスプロケット 12 スプロケット歯 14 歯面 16 歯元 18 脱炭層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP11041932A 1999-02-19 1999-02-19 焼結部品 Pending JP2000239710A (ja)

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)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11041932A Pending JP2000239710A (ja) 1999-02-19 1999-02-19 焼結部品

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000239710A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2390372A (en) * 2002-06-03 2004-01-07 Tsubakimoto Chain Co Sintered sprocket and manufacturing method
JP2004502028A (ja) * 2000-06-28 2004-01-22 ホガナス アクチボラゲット 表面を緻密化した粉末金属部品の製造方法
JP2006161900A (ja) * 2004-12-03 2006-06-22 Hitachi Powdered Metals Co Ltd サイレントチェーン伝動装置
EP1552895A4 (en) * 2002-10-04 2007-04-04 Hitachi Powdered Metals GEAR IN SINTERED MATERIAL
CN115805312A (zh) * 2022-09-20 2023-03-17 上海大学 一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004502028A (ja) * 2000-06-28 2004-01-22 ホガナス アクチボラゲット 表面を緻密化した粉末金属部品の製造方法
GB2390372A (en) * 2002-06-03 2004-01-07 Tsubakimoto Chain Co Sintered sprocket and manufacturing method
GB2390372B (en) * 2002-06-03 2005-06-08 Tsubakimoto Chain Co Sintered sprocket
DE10319828B4 (de) * 2002-06-03 2010-12-16 Tsubakimoto Chain Co., Nakanoshima Gesintertes Kettenrad und Verfahren zur Herstellung hierfür
EP1552895A4 (en) * 2002-10-04 2007-04-04 Hitachi Powdered Metals GEAR IN SINTERED MATERIAL
US7556864B2 (en) 2002-10-04 2009-07-07 Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. Sintered gear
JP2006161900A (ja) * 2004-12-03 2006-06-22 Hitachi Powdered Metals Co Ltd サイレントチェーン伝動装置
CN115805312A (zh) * 2022-09-20 2023-03-17 上海大学 一种高强度铁基粉末冶金齿轮的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100391659C (zh) 生产表面致密的粉末金属部件的方法
CN104428085B (zh) 烧结部件及起动器用小齿轮、以及它们的制造方法
US20020159908A1 (en) Metallic powder-molded body, re-compacted body of the molded body, sintered body produced from the re-compacted body, and processes for production thereof
JP6819624B2 (ja) 粉末冶金用鉄基混合粉末およびその製造方法ならびに引張強さと耐衝撃性に優れた焼結体
JP4702758B2 (ja) サイレントチェーン用焼結スプロケットおよびその製造方法
JP2000239710A (ja) 焼結部品
WO2002034957A1 (en) Sintered sprocket
JP3869620B2 (ja) 合金鋼粉成形素材と合金鋼粉加工体及び合金鋼粉成形素材の製造方法
JP4301507B2 (ja) サイレントチェーン用焼結スプロケットおよびその製造方法
JP2000204464A (ja) 表面処理歯車とその製造方法、製造装置
JP2008223053A (ja) 粉末冶金用合金鋼粉
JP2007284769A (ja) コネクティングロッドの製造方法およびコネクティングロッド
JP2006342409A (ja) 鉄系部品およびその製造方法
WO2018142778A1 (ja) 粉末冶金用混合粉、焼結体、および焼結体の製造方法
JP7039692B2 (ja) 粉末冶金用鉄基混合粉末および鉄基焼結体
JPS5913580B2 (ja) オイルレス・チエ−ン用ブツシユの製造法
CA3051387A1 (en) Mixed powder for powder metallurgy, sintered body, and method for producing sintered body
JPS61264105A (ja) 高強度焼結部材の製造方法
JPS6293058A (ja) 複合部材の製造方法
US11590571B2 (en) Method for producing a sintered component
JPH03219040A (ja) 高強度焼結鋼およびその製造方法
JPH0680164B2 (ja) 焼結鍛造品の製造方法
WO2018143088A1 (ja) 粉末冶金用混合粉、焼結体、および焼結体の製造方法
JPS6233756A (ja) 浸炭窒化処理方法
JPH0397845A (ja) 浸ほう素処理摺動部材およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080310

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080314

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080327

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080331

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080714