JPH01123002A - 高強度焼結鋼の製造方法 - Google Patents
高強度焼結鋼の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、高強度焼結部品用の合金鋼粉に関し、とく
に焼結体の再圧縮密度と浸炭性とを高めることにより、
高強度の焼結部品を得ようとするものである。
に焼結体の再圧縮密度と浸炭性とを高めることにより、
高強度の焼結部品を得ようとするものである。
（従来の技術）
粉末冶金技術の進歩に伴い、焼結鋼の強度およびじん性
を向上させる方法として、Ｍｎ −Ｃｒ −Ｍ。
を向上させる方法として、Ｍｎ −Ｃｒ −Ｍ。
系、Ｎｉ −Ｃｕ −Ｍｏ系およびＮｉ −Ｍｏ系など
の予合金鋼粉、さらには複合銅粉が開発され、同時に高
密度化についても検討されている。
の予合金鋼粉、さらには複合銅粉が開発され、同時に高
密度化についても検討されている。
高強度焼結鋼には、上記した強度やじん性の他、高面圧
疲労特性が求められることが多いこともあって、部品の
高密度化と表面硬化熱処理としての浸炭焼入れを施すの
が一般的である。
疲労特性が求められることが多いこともあって、部品の
高密度化と表面硬化熱処理としての浸炭焼入れを施すの
が一般的である。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながらこれまでに報告されている焼結鋼は、いず
れも汎用技術としての密度はせいぜい７．２ｇ／ｃ・ｍ
ｌをわずかに上回る程度であり、また浸炭焼入れ後の引
張り強さは、１１０ ｋｇ／ｍｍ”程度にすぎなかった
。
れも汎用技術としての密度はせいぜい７．２ｇ／ｃ・ｍ
ｌをわずかに上回る程度であり、また浸炭焼入れ後の引
張り強さは、１１０ ｋｇ／ｍｍ”程度にすぎなかった
。
しかも焼結体が硬くなることから、切削加工やサイジン
グなどが困難になるだけでなく、浸炭焼入れ後における
寸法のばらつきが大きいという欠点があり、とても要求
性能を満足するものとは言えなかった。
グなどが困難になるだけでなく、浸炭焼入れ後における
寸法のばらつきが大きいという欠点があり、とても要求
性能を満足するものとは言えなかった。
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、焼結
体の再圧縮密度が７．３ｇ／ａｍ’と高く、また浸炭性
にも優れ、もって１２０ ｋｇ／ｍｍ”以上の引張り強
さの焼結体が得られる高強度焼結部品用の合金鋼粉を提
案することを目的とする。
体の再圧縮密度が７．３ｇ／ａｍ’と高く、また浸炭性
にも優れ、もって１２０ ｋｇ／ｍｍ”以上の引張り強
さの焼結体が得られる高強度焼結部品用の合金鋼粉を提
案することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
まず、この発明の解明経緯について説明する。
従来の鋼粉は、焼結後に改めて鍛造を行ういわゆる焼結
鍛造用を前提としている場合が多く、高面圧疲労特性が
要求される部品を対象とした特に焼結体の再圧縮性およ
び浸炭性を考慮した合金設計にはなっていない。
鍛造用を前提としている場合が多く、高面圧疲労特性が
要求される部品を対象とした特に焼結体の再圧縮性およ
び浸炭性を考慮した合金設計にはなっていない。
そこで発明者らは、この種合金鋼粉の開発にあたって銅
粉自体に課すべき基本的事項として次の４つの事項、す
なわち （１）部品成形時の圧縮性が優れていること、（２）焼
結体の硬さが軟かく、再圧縮による密度上昇率が高いこ
と、 （３）浸炭性に富み、強じん性に優れること、（４）部
品焼結時に特殊な雰囲気が不要であること、を念頭にお
いて、鋭意研究を重ねた結果、試行錯誤の末にこの発明
を完成させるに至ったのである。
粉自体に課すべき基本的事項として次の４つの事項、す
なわち （１）部品成形時の圧縮性が優れていること、（２）焼
結体の硬さが軟かく、再圧縮による密度上昇率が高いこ
と、 （３）浸炭性に富み、強じん性に優れること、（４）部
品焼結時に特殊な雰囲気が不要であること、を念頭にお
いて、鋭意研究を重ねた結果、試行錯誤の末にこの発明
を完成させるに至ったのである。
すなわちこの発明は、
Ｃ：０．０２賀ＬＸ （以下単に％で示す）以下、Ｓｉ
： ０．１％以下、 Ｍｎ ： ０．３％以下、 Ｍｏ ： ０．３超〜２．０％および Ｎ：０．０１％以下、 を含み、かつ Ｎｉ ： ０．４〜１．３％および Ｃｕ ： ０．２〜０．５％を、 Ｎｉ ＋ Ｃｕ ： ０．６％以上、１．５％未満の範
囲において含有し、残部は実質的にｒｅの組成になる高
強度焼結部品用の合金銅粉である。
： ０．１％以下、 Ｍｎ ： ０．３％以下、 Ｍｏ ： ０．３超〜２．０％および Ｎ：０．０１％以下、 を含み、かつ Ｎｉ ： ０．４〜１．３％および Ｃｕ ： ０．２〜０．５％を、 Ｎｉ ＋ Ｃｕ ： ０．６％以上、１．５％未満の範
囲において含有し、残部は実質的にｒｅの組成になる高
強度焼結部品用の合金銅粉である。
（作 用）
この発明において、成分組成を上記の範囲に限定した理
由は次のとおりである。
由は次のとおりである。
Ｎｉ ： ０．４〜１．３％、Ｃｕ ： ０．２〜０．
５％でかつＮｉ ＋ Ｃｕ ： ０．６〜１．５％Ｎｉ
およびＣｕはいずれも、Ｆｅ基地に固溶して焼結体を強
化するのに有効に寄与する。しかも、ＮｉとＣｕとが共
存することで、その効果がより一層助長される。しかし
ながら合計量が０．６％未満ではその添加効果に乏しい
ので、少なくとも０．６％以上は必要である。またＮｉ
とＣｕの合計量を１．５％以内に制限した理由は、合金
元素の添加による鋼粉の硬化に起因した圧縮性の劣化お
よび焼結体の硬さの増加を抑制し、もって焼結体の再圧
縮性の劣化を最小限に抑えるため、ならびにＮｉおよび
Ｃｕは炭化物非生成元素であり、浸炭を抑制する作用が
あることから、その程度を最小限に抑えるためである。
５％でかつＮｉ ＋ Ｃｕ ： ０．６〜１．５％Ｎｉ
およびＣｕはいずれも、Ｆｅ基地に固溶して焼結体を強
化するのに有効に寄与する。しかも、ＮｉとＣｕとが共
存することで、その効果がより一層助長される。しかし
ながら合計量が０．６％未満ではその添加効果に乏しい
ので、少なくとも０．６％以上は必要である。またＮｉ
とＣｕの合計量を１．５％以内に制限した理由は、合金
元素の添加による鋼粉の硬化に起因した圧縮性の劣化お
よび焼結体の硬さの増加を抑制し、もって焼結体の再圧
縮性の劣化を最小限に抑えるため、ならびにＮｉおよび
Ｃｕは炭化物非生成元素であり、浸炭を抑制する作用が
あることから、その程度を最小限に抑えるためである。
この場合、添加元素としては、ＮｉよりもＣｕＯ方が安
価であるから同一のＮｉ ＋ Ｃｕ量にあってはできる
限りＣｕを積極的に添加し、Ｎｉ量を低減させた方が有
利である。ただし、Ｃｕ１ｌが０．２％未満では添加の
効果が極めて小さく、逆に０．５％を超えて添加しても
、それ以上にＮｉを置き換える効果は薄くなるから、Ｃ
ｕは０．２〜０．５％の範囲に限定した。一方Ｎｉは、
Ｃｕよりも高価であるが、焼結体のじん性を向上させる
のに有用な元素であり、その効果を勘案してＮｉ量の下
限は０．４％とした。またＮｉ ＋ Ｃｕ ： １．５
％以下、Ｃｕ ： ０．２％以上とした前記条件から、
Ｎｉ量の上限は１．３％に定めた。
価であるから同一のＮｉ ＋ Ｃｕ量にあってはできる
限りＣｕを積極的に添加し、Ｎｉ量を低減させた方が有
利である。ただし、Ｃｕ１ｌが０．２％未満では添加の
効果が極めて小さく、逆に０．５％を超えて添加しても
、それ以上にＮｉを置き換える効果は薄くなるから、Ｃ
ｕは０．２〜０．５％の範囲に限定した。一方Ｎｉは、
Ｃｕよりも高価であるが、焼結体のじん性を向上させる
のに有用な元素であり、その効果を勘案してＮｉ量の下
限は０．４％とした。またＮｉ ＋ Ｃｕ ： １．５
％以下、Ｃｕ ： ０．２％以上とした前記条件から、
Ｎｉ量の上限は１．３％に定めた。
Ｍｏ ： ０．３超〜２．０％
Ｍｏは、Ｆｅ基地に固溶して焼結体を強化すると共に、
浸炭性を向上させ、硬質炭化物を形成して、焼結体の強
度および硬度を向上させ、さらには焼入性を向上させる
有用元素である。そして強じんな特性を有するための効
果と、工業的に可能な存効浸炭深さを得るためには最低
０．３％を超える量を必要とし、一方２％を超えると浸
炭後の焼結体に残留オーステナイトが多量に発生し、所
期した硬さが得られないばかりか、経時変化による寸法
精度の劣化の原因ともなり、さらには原料コストの面か
らも好ましくないので、Ｍｏｆｆ１の範囲は０．３超〜
２．０％の範囲に限定した。
浸炭性を向上させ、硬質炭化物を形成して、焼結体の強
度および硬度を向上させ、さらには焼入性を向上させる
有用元素である。そして強じんな特性を有するための効
果と、工業的に可能な存効浸炭深さを得るためには最低
０．３％を超える量を必要とし、一方２％を超えると浸
炭後の焼結体に残留オーステナイトが多量に発生し、所
期した硬さが得られないばかりか、経時変化による寸法
精度の劣化の原因ともなり、さらには原料コストの面か
らも好ましくないので、Ｍｏｆｆ１の範囲は０．３超〜
２．０％の範囲に限定した。
Ｃ：０．０２％以下、Ｎ： ｏ、ｏｉ％以下以下上びＮ
はいずれも、鋼粉の圧縮性に悪影響を与えるので可能な
限り低く抑えることが望ましいが、それぞれＣ： ０．
０２％以下、Ｎ ： ０．０１％以下程度なら許容でき
る。
はいずれも、鋼粉の圧縮性に悪影響を与えるので可能な
限り低く抑えることが望ましいが、それぞれＣ： ０．
０２％以下、Ｎ ： ０．０１％以下程度なら許容でき
る。
Ｓｉ ： ０．１％以下
Ｓｉは、銅粉の圧縮性に悪影響を与えるとともに、安価
な炭化水素変成ガス（ＲＸガス）などで焼結を行う場合
に選択酸化され易く焼結体強度に・悪影響を及ぼすので
、この発明では０．１％以下に限定した。
な炭化水素変成ガス（ＲＸガス）などで焼結を行う場合
に選択酸化され易く焼結体強度に・悪影響を及ぼすので
、この発明では０．１％以下に限定した。
Ｍｎ ： ０．３％以下
Ｍｎは、一般に焼入性向上元素として知られているが、
粉末冶金ではとくに安価な炭化水素変成ガス（ＲＸガス
）などで焼結を行う場合に選択酸化され易く、焼結体強
度に悪影響を及ぼすので、この発明では０．３％以下に
限定した。
粉末冶金ではとくに安価な炭化水素変成ガス（ＲＸガス
）などで焼結を行う場合に選択酸化され易く、焼結体強
度に悪影響を及ぼすので、この発明では０．３％以下に
限定した。
ここに上述した成分範囲を満足させることによって、前
掲した４つの条件全てを満足する優れた合金鋼粉が得ら
れるのである。
掲した４つの条件全てを満足する優れた合金鋼粉が得ら
れるのである。
すなわち、この発明による合金鋼粉は前掲（１）〜（４
）を満足させるために合金の種類と添加量が制限さてお
り、圧縮性に優れることはいうまでもなく、酸化されや
すい元素は、その影響が出ない範囲に添加量を厳しく制
限しているため、特殊な雰囲気を必要としない。また、
後述の実施例からも明らかなように、この発明による鋼
粉は、焼結体の硬さが軟らかいため、焼結体の再圧縮性
に優れ、ひいては寸法精度の向上につながり、さらに浸
炭焼入後の焼結体強度は、従来の合金鋼粉を用いた場合
に比較して、゛格段に向上するのである。
）を満足させるために合金の種類と添加量が制限さてお
り、圧縮性に優れることはいうまでもなく、酸化されや
すい元素は、その影響が出ない範囲に添加量を厳しく制
限しているため、特殊な雰囲気を必要としない。また、
後述の実施例からも明らかなように、この発明による鋼
粉は、焼結体の硬さが軟らかいため、焼結体の再圧縮性
に優れ、ひいては寸法精度の向上につながり、さらに浸
炭焼入後の焼結体強度は、従来の合金鋼粉を用いた場合
に比較して、゛格段に向上するのである。
（実施例）
表１に供試鋼粉の化学組成を示す。同表中Ｎα１〜６は
発明鋼粉、またＮα７〜９は比較鋼粉である。
発明鋼粉、またＮα７〜９は比較鋼粉である。
上記の鋼粉はいずれも、表１組成の溶鋼をタンデイシュ
の溶湯ノズルから流出させながら、１５０ ｋｇ／Ｃ１
１”の高圧水で噴霧し、ついで脱水、乾燥したのち、３
０分の仕上げ還元を施して得たものである。
の溶湯ノズルから流出させながら、１５０ ｋｇ／Ｃ１
１”の高圧水で噴霧し、ついで脱水、乾燥したのち、３
０分の仕上げ還元を施して得たものである。
表１ 粉末の化学組成 （％）表２には各
鋼粉にステアリン酸亜鉛を１％添加し、５ｔ／ｃｍ”で
成形した時の圧粉体特性を示す。
鋼粉にステアリン酸亜鉛を１％添加し、５ｔ／ｃｍ”で
成形した時の圧粉体特性を示す。
同表より明らかなように、発明鋼粉はいずれも、圧粉密
度６．８ｇ／ｃｍ″以上の優れた圧縮性を示したが、比
較鋼粉Ｎα８は６．７３ｇ／ａｍ’と低かった。このよ
うに比較鋼粉ＮｃＬ８の圧縮性が劣るのは、Ｎｉ量およ
びＮｉ量Ｃｕ量がこの発明の適正範囲を超えているため
である。すなわち、Ｎｉは地鉄の硬さにおよぼす影響が
、添加量を制限したｓｉ、 Ｍｎを除いて最も大きいた
め圧縮性が低下したものである。
度６．８ｇ／ｃｍ″以上の優れた圧縮性を示したが、比
較鋼粉Ｎα８は６．７３ｇ／ａｍ’と低かった。このよ
うに比較鋼粉ＮｃＬ８の圧縮性が劣るのは、Ｎｉ量およ
びＮｉ量Ｃｕ量がこの発明の適正範囲を超えているため
である。すなわち、Ｎｉは地鉄の硬さにおよぼす影響が
、添加量を制限したｓｉ、 Ｍｎを除いて最も大きいた
め圧縮性が低下したものである。
次に表３に、各鋼粉の焼結鋼の特性を示す、焼結体はそ
れぞれの銅粉に黒鉛粉を０．３％、ステアリン酸亜鉛を
１％加え、７ｔ／ｃｍ”で成形、ついで分解アンモニア
中で６００℃、３０分加熱してステアリン酸亜鉛を揮散
させたのち、同一ガス中で１２５０°Ｃで３０分焼結を
行って作製した。
れぞれの銅粉に黒鉛粉を０．３％、ステアリン酸亜鉛を
１％加え、７ｔ／ｃｍ”で成形、ついで分解アンモニア
中で６００℃、３０分加熱してステアリン酸亜鉛を揮散
させたのち、同一ガス中で１２５０°Ｃで３０分焼結を
行って作製した。
表３ 焼結鋼の特性
同表より明らかなようにいずれの鋼粉も焼結によって密
度は上昇するが、発明鋼粉は全て１．２８／Ｃｍ”以上
の密度を示し、また硬さも切削加工やサイジング加工が
十分に可能なｌ（，８６０以下であった。
度は上昇するが、発明鋼粉は全て１．２８／Ｃｍ”以上
の密度を示し、また硬さも切削加工やサイジング加工が
十分に可能なｌ（，８６０以下であった。
かかる焼結体を潤滑剤を塗布した金型中で再度７ｔ／ａ
ｓ”で再圧縮を行うことによって、発明鋼粉は７．３６
〜７．４０ｇ／ｃｍ’の高密度の再圧材となり、部品の
面圧疲労の面で好ましい。
ｓ”で再圧縮を行うことによって、発明鋼粉は７．３６
〜７．４０ｇ／ｃｍ’の高密度の再圧材となり、部品の
面圧疲労の面で好ましい。
これに対し比較鋼粉Ｎα８は焼結体が硬いため、再圧縮
後は７．２１ｇ／ｃｍ３と低い値しか得られなかった。
後は７．２１ｇ／ｃｍ３と低い値しか得られなかった。
しかしながらいずれの鋼粉も再圧縮のままで高負荷の部
品に使用するのは強度不足である。
品に使用するのは強度不足である。
そこで上記再圧材を、カーボンポテンシャル０．８５％
のガス浸炭炉で１時間浸炭処理しんのち、５０’Ｃの油
中に焼入れを行った。その後１８０℃の油中で１時間の
焼戻しを施し空冷を行った。
のガス浸炭炉で１時間浸炭処理しんのち、５０’Ｃの油
中に焼入れを行った。その後１８０℃の油中で１時間の
焼戻しを施し空冷を行った。
その結果は表３に併記したとおり。発明鋼粉は浸炭焼入
れを行うことによって引張強さが１２８〜１４４ ｋｇ
／ｍｍ”と高強度の焼結鋼が得られた。一方、比較鋼粉
Ｎα７はＭｏ量がこの発明の適正範囲より低いため、有
効浸炭深さが浅く、引張強さは１１５ ｋｇ／ｌｌｌｌ
１１２と低い値であった。また、比較鋼粉Ｎα８は、前
述したとおり焼結体密度が低いだけでなく、Ｎｉ量 Ｃ
ｕ量が適正範囲を超えているため、浸炭が抑制されて有
効浸炭深さが浅いことがら引張強さが１１４ｋｇ ／
ｕｎ ２ と低い値であった。
れを行うことによって引張強さが１２８〜１４４ ｋｇ
／ｍｍ”と高強度の焼結鋼が得られた。一方、比較鋼粉
Ｎα７はＭｏ量がこの発明の適正範囲より低いため、有
効浸炭深さが浅く、引張強さは１１５ ｋｇ／ｌｌｌｌ
１１２と低い値であった。また、比較鋼粉Ｎα８は、前
述したとおり焼結体密度が低いだけでなく、Ｎｉ量 Ｃ
ｕ量が適正範囲を超えているため、浸炭が抑制されて有
効浸炭深さが浅いことがら引張強さが１１４ｋｇ ／
ｕｎ ２ と低い値であった。
さらに比較鋼粉９は、Ｎｉ ＋ Ｃｕ量が適正範囲以下
であるため、有効浸炭深さの割には引張強さが低く、１
１４ ｋｇ／ｎｍ”であった。
であるため、有効浸炭深さの割には引張強さが低く、１
１４ ｋｇ／ｎｍ”であった。
（発明の効果）
かくしてこの発明によれば、高強度焼結部品用の銅粉と
して要求される４つの条件を全て兼ね備えた合金鋼粉を
得ることができる。
して要求される４つの条件を全て兼ね備えた合金鋼粉を
得ることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０２ｗｔ％以下、 Ｓｉ：０．１ｗｔ％以下、 Ｍｎ：０．３ｗｔ％以下、 Ｍｏ：０．３超〜２．０ｗｔ％および Ｎ：０．０１ｗｔ％以下、 を含み、かつ Ｎｉ：０．４〜１．３ｗｔ％および Ｃｕ：０．２〜０．５ｗｔ％を、 Ｎｉ＋Ｃｕ：０．６ｗｔ％以上、１．５ｗｔ％未満の範
囲において含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる高
強度焼結部品用の合金鋼粉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27816487A JPH01123002A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 高強度焼結鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27816487A JPH01123002A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 高強度焼結鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01123002A true JPH01123002A (ja) | 1989-05-16 |
| JPH0512401B2 JPH0512401B2 (ja) | 1993-02-18 |
Family
ID=17593480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27816487A Granted JPH01123002A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 高強度焼結鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01123002A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014103999A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 株式会社神戸製鋼所 | 高疲労強度焼結体用プレアロイ型鋼粉および浸炭焼入れ材 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0648502A (ja) * | 1992-07-24 | 1994-02-22 | Nippon Heater Kiki Kk | 空缶の自動分別収容機 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5810962A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | Victor Co Of Japan Ltd | ２値化装置 |
| JPS6075501A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-27 | Kawasaki Steel Corp | 高強度焼結部品用の合金鋼粉 |
| JPS6136041A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-20 | Toyoda Gosei Co Ltd | 装飾体 |
-
1987
- 1987-11-05 JP JP27816487A patent/JPH01123002A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5810962A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | Victor Co Of Japan Ltd | ２値化装置 |
| JPS6075501A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-27 | Kawasaki Steel Corp | 高強度焼結部品用の合金鋼粉 |
| JPS6136041A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-20 | Toyoda Gosei Co Ltd | 装飾体 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014103999A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 株式会社神戸製鋼所 | 高疲労強度焼結体用プレアロイ型鋼粉および浸炭焼入れ材 |
| JP2014141743A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-08-07 | Kobe Steel Ltd | 高疲労強度焼結体用プレアロイ型鋼粉および浸炭焼入れ材 |
| CN104884659A (zh) * | 2012-12-28 | 2015-09-02 | 株式会社神户制钢所 | 高疲劳强度烧结体用预合金型钢粉和渗碳淬火材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0512401B2 (ja) | 1993-02-18 |
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