JPH0154424B2 - - Google Patents
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- JPH0154424B2 JPH0154424B2 JP10421581A JP10421581A JPH0154424B2 JP H0154424 B2 JPH0154424 B2 JP H0154424B2 JP 10421581 A JP10421581 A JP 10421581A JP 10421581 A JP10421581 A JP 10421581A JP H0154424 B2 JPH0154424 B2 JP H0154424B2
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、普通鋼、低合金鋼およびステンレス
鋼の焼結体の被削性の改善に関する。 鋼の粉末を成形し焼結して得られる焼結鋼は、
自動車や農業機械の部品をはじめ、家電部品や事
務機械部品に至るまで、広く利用されている。こ
のうち、寸法精度を必要とするもの、あるいは形
状の複雑な部品では、多くの場合、焼結体は切削
加工により最終製品に仕上げられるから、焼結鋼
の被削性の良否は、加工能率にとつて重要な問題
である。 しかし、焼結鋼は、その製造工程から必然的に
内部空孔が無数にあり、その切削はいわゆるミク
ロ的断続切削になるから、一般に溶製鋼を切削す
る場合より、工具寿命は短い。その原因は、 (1) 焼結鋼は比重、比熱および熱伝導率が同一合
金組成の溶製鋼のそれより小さく、切削温度が
高くなるため、熱的原因による工具摩耗がはげ
しいこと、および (2) 断続的切削を受ける個々の鋼粒子の周辺に空
隙があるため、塑性変形の自由度が高く変形量
が大となり、加工硬化が高度になるから、機械
的すりへり摩耗とチツピングとが同時に促進さ
れること、 にあると考えられる。 出願人は、焼結鋼の被削性を高め工具寿命を延
長することを意図して種々検討した結果、Ca：
0.001〜0.040％を含有する鋼粉末を成形して焼結
すればよいことを知つて、すでに開示した（特公
昭54−29444号）。 Caは、鋼中にあつては、CaO―Al2O3―SiO2
や、CaO―Al2O3―SiO2―MnOおよび（または）
FeOなどの酸化物介在物を形成し、これらは比較
的低融点であつて、切削時の工具への衝撃をやわ
らげるとともに、潤滑剤および耐摩耗剤として作
用する。焼結鋼においては、これら酸化物介在物
は焼結した鋼粒子の内部よりは表層部に多く存在
し、このことはミクロ的断続切削に際して、工具
への衝撃をやわらげる上で有効である。 従来、焼結鋼は機械部品たとえば歯車のような
ものの製造に使用されることが多かつたので、溶
製鋼に近い高い密度をもつたもの、換言すれば気
孔率の低いものを得ることに努力が向けられてい
た。前記した特開昭54−29444号の方法により製
造される快削性粉末焼結鋼も、圧粉成形に際して
ステアリン酸亜鉛のような潤滑剤を使用するとと
もに、7ton／cm2のような高い圧力でプレスして、
気孔率が２〜３％以内の焼結品を製造している。
一方、焼結鋼を含油軸受や微小孔フイルターに利
用することが盛んになるにつれて、20％またはそ
れ以上の高い気孔率をもつた製品が要求されるよ
うになつてきた。 そのような高い気孔率の焼結鋼を切削加工して
みると、前述のミクロ的断続切削に起因する因難
は、気孔率の高い場合よりも大きいことが経験さ
れた。本発明者らは、20％を超える高い気孔率の
粉末焼結鋼について被削性改善策を確立すること
を企てて研究した結果、前記の快削性粉末焼結鋼
より高いレベルのCaを含有させるべきことを見
出して本発明に至つた。すなわち、低気孔率の機
械構造部品を対象としていたさきの発明におい
て、被削性改善効果が飽和し機械的性質を低下さ
せることを理由に範囲外とした、0.04％を超える
量のCaの存在が有用であることを見出したので
ある。 従つて本発明の快削性粉末焼結鋼は、鋼合金成
分に加えてCa：0.04％超過0.1％以下を含有する
鋼粉末を焼結して、気孔率が20％を超える多孔体
としたことを特徴とする。 このような本発明は、今回発明者らが得た、下
記の知見にもとづいている。 (1) 被削性改善効果を得るために必要最少限の酸
化物介在物の量すなわちCa含有量は、焼結鋼
の中でも、溶製鋼に近い低気孔率のものと、ミ
クロ的断続切削が顕著である高気孔率のものと
では異なつており、後者においては前者よりも
Ca含有量を高くすべきこと、 (2) 高気孔率の領域においては、低気孔率の場合
には添加の効果が飽和し、かつ機械的性質が低
下するとの理由で好ましくないと考えられてい
た高いCa含有量レベルが好成績であつて、工
具寿命が延長する割には機械的特性の低下が少
いこと、 (3) Ca含有量が多すぎると、機械的特性だけで
なく被削性も低くなること、 (4) 結論として、粉末焼結鋼においては気孔率の
レベルに応じて適切なCa含有量の範囲がある
こと。 本発明の焼結鋼の被削性は、溶製鋼の被削性改
善元素として知られるPb、Ｓ、Te、SeまたはBi
の一種または二種以上を適量、すなわち0.01％〜
1.0％の範囲で含有させることにより、さらに向
上することがわかつた。ミクロ的断続切削におい
ても、焼結粒子の内部を切削する瞬間はもちろ
ん、粉末粒子の結合部を切削する瞬間も、溶製材
における被削性向上機構がはたらくものと考えら
れる。なお、上記の添加量の下限0.01％はこの効
果を得るための必要最少量であり、上限1.0％は
焼結体の機械的特性への影響を考慮して定めた値
である。 以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明す
るとともに、その効果を実証する。実施例 １ 容量30Kgの誘導炉で、第１表に示す組成の低合
金鋼（4600相当）を溶製し、水噴霧法により粉末
にした。得られた粉末を乾燥し、分級して100メ
ツシユ以下のものを集め、水素雰囲気下に加熱し
た焼鈍した。 上記処理ののち解粒した粉末を再度分級して
100メツシユ以下のものを集め、Ｃ粉末少量とス
テアリン酸亜鉛（潤滑剤）0.5％を混合し、径60
mm×長さ90mm円柱状体に、種々の圧力でプレス成
形した。なお、Ｃ粉末の量は適宜増減して、焼結
後のＣが0.17〜0.20％となるように調整した。 この圧粉成形体を、アンモニア分解ガス中で、
1150℃の温度で1.5時間焼結した。 気孔率を、焼結体の重量と体積（円柱）および
鋼の真比重にもとづいて算出した。 焼結体を、酸化防止のため厚さ３mmの軟鋼製容
器中に真空封入し850℃×１時間→油冷により焼
入れし、ついで500℃×１時間の焼戻しをしたの
ち、容器を開いて焼結鋼製品をとり出した。 この製品について、機械的性質および被削性を
しらべた。 切削試験の条件は次のとおりである。 工 具 ：P20−５、−５、５、５、30、０、0.4R 送 り ：0.15mm／rev 切込み ：1.0mm 切削速度：150ｍ／min 切削油 ：なし 工具寿命判定：VB＝0.2mm 比較のため、本発明の範囲外のCa含有量の鋼
について、同様の試験を行なつた。 焼結鋼の気
孔率は組成とともに第１表に示し、また機械的性
質と被削性のデータは第２表に示す。 上記のデータにもとづき、Ca含有量と工具寿
命の関係をグラフにすると、第１図のようにな
る。
鋼の焼結体の被削性の改善に関する。 鋼の粉末を成形し焼結して得られる焼結鋼は、
自動車や農業機械の部品をはじめ、家電部品や事
務機械部品に至るまで、広く利用されている。こ
のうち、寸法精度を必要とするもの、あるいは形
状の複雑な部品では、多くの場合、焼結体は切削
加工により最終製品に仕上げられるから、焼結鋼
の被削性の良否は、加工能率にとつて重要な問題
である。 しかし、焼結鋼は、その製造工程から必然的に
内部空孔が無数にあり、その切削はいわゆるミク
ロ的断続切削になるから、一般に溶製鋼を切削す
る場合より、工具寿命は短い。その原因は、 (1) 焼結鋼は比重、比熱および熱伝導率が同一合
金組成の溶製鋼のそれより小さく、切削温度が
高くなるため、熱的原因による工具摩耗がはげ
しいこと、および (2) 断続的切削を受ける個々の鋼粒子の周辺に空
隙があるため、塑性変形の自由度が高く変形量
が大となり、加工硬化が高度になるから、機械
的すりへり摩耗とチツピングとが同時に促進さ
れること、 にあると考えられる。 出願人は、焼結鋼の被削性を高め工具寿命を延
長することを意図して種々検討した結果、Ca：
0.001〜0.040％を含有する鋼粉末を成形して焼結
すればよいことを知つて、すでに開示した（特公
昭54−29444号）。 Caは、鋼中にあつては、CaO―Al2O3―SiO2
や、CaO―Al2O3―SiO2―MnOおよび（または）
FeOなどの酸化物介在物を形成し、これらは比較
的低融点であつて、切削時の工具への衝撃をやわ
らげるとともに、潤滑剤および耐摩耗剤として作
用する。焼結鋼においては、これら酸化物介在物
は焼結した鋼粒子の内部よりは表層部に多く存在
し、このことはミクロ的断続切削に際して、工具
への衝撃をやわらげる上で有効である。 従来、焼結鋼は機械部品たとえば歯車のような
ものの製造に使用されることが多かつたので、溶
製鋼に近い高い密度をもつたもの、換言すれば気
孔率の低いものを得ることに努力が向けられてい
た。前記した特開昭54−29444号の方法により製
造される快削性粉末焼結鋼も、圧粉成形に際して
ステアリン酸亜鉛のような潤滑剤を使用するとと
もに、7ton／cm2のような高い圧力でプレスして、
気孔率が２〜３％以内の焼結品を製造している。
一方、焼結鋼を含油軸受や微小孔フイルターに利
用することが盛んになるにつれて、20％またはそ
れ以上の高い気孔率をもつた製品が要求されるよ
うになつてきた。 そのような高い気孔率の焼結鋼を切削加工して
みると、前述のミクロ的断続切削に起因する因難
は、気孔率の高い場合よりも大きいことが経験さ
れた。本発明者らは、20％を超える高い気孔率の
粉末焼結鋼について被削性改善策を確立すること
を企てて研究した結果、前記の快削性粉末焼結鋼
より高いレベルのCaを含有させるべきことを見
出して本発明に至つた。すなわち、低気孔率の機
械構造部品を対象としていたさきの発明におい
て、被削性改善効果が飽和し機械的性質を低下さ
せることを理由に範囲外とした、0.04％を超える
量のCaの存在が有用であることを見出したので
ある。 従つて本発明の快削性粉末焼結鋼は、鋼合金成
分に加えてCa：0.04％超過0.1％以下を含有する
鋼粉末を焼結して、気孔率が20％を超える多孔体
としたことを特徴とする。 このような本発明は、今回発明者らが得た、下
記の知見にもとづいている。 (1) 被削性改善効果を得るために必要最少限の酸
化物介在物の量すなわちCa含有量は、焼結鋼
の中でも、溶製鋼に近い低気孔率のものと、ミ
クロ的断続切削が顕著である高気孔率のものと
では異なつており、後者においては前者よりも
Ca含有量を高くすべきこと、 (2) 高気孔率の領域においては、低気孔率の場合
には添加の効果が飽和し、かつ機械的性質が低
下するとの理由で好ましくないと考えられてい
た高いCa含有量レベルが好成績であつて、工
具寿命が延長する割には機械的特性の低下が少
いこと、 (3) Ca含有量が多すぎると、機械的特性だけで
なく被削性も低くなること、 (4) 結論として、粉末焼結鋼においては気孔率の
レベルに応じて適切なCa含有量の範囲がある
こと。 本発明の焼結鋼の被削性は、溶製鋼の被削性改
善元素として知られるPb、Ｓ、Te、SeまたはBi
の一種または二種以上を適量、すなわち0.01％〜
1.0％の範囲で含有させることにより、さらに向
上することがわかつた。ミクロ的断続切削におい
ても、焼結粒子の内部を切削する瞬間はもちろ
ん、粉末粒子の結合部を切削する瞬間も、溶製材
における被削性向上機構がはたらくものと考えら
れる。なお、上記の添加量の下限0.01％はこの効
果を得るための必要最少量であり、上限1.0％は
焼結体の機械的特性への影響を考慮して定めた値
である。 以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明す
るとともに、その効果を実証する。実施例 １ 容量30Kgの誘導炉で、第１表に示す組成の低合
金鋼（4600相当）を溶製し、水噴霧法により粉末
にした。得られた粉末を乾燥し、分級して100メ
ツシユ以下のものを集め、水素雰囲気下に加熱し
た焼鈍した。 上記処理ののち解粒した粉末を再度分級して
100メツシユ以下のものを集め、Ｃ粉末少量とス
テアリン酸亜鉛（潤滑剤）0.5％を混合し、径60
mm×長さ90mm円柱状体に、種々の圧力でプレス成
形した。なお、Ｃ粉末の量は適宜増減して、焼結
後のＣが0.17〜0.20％となるように調整した。 この圧粉成形体を、アンモニア分解ガス中で、
1150℃の温度で1.5時間焼結した。 気孔率を、焼結体の重量と体積（円柱）および
鋼の真比重にもとづいて算出した。 焼結体を、酸化防止のため厚さ３mmの軟鋼製容
器中に真空封入し850℃×１時間→油冷により焼
入れし、ついで500℃×１時間の焼戻しをしたの
ち、容器を開いて焼結鋼製品をとり出した。 この製品について、機械的性質および被削性を
しらべた。 切削試験の条件は次のとおりである。 工 具 ：P20−５、−５、５、５、30、０、0.4R 送 り ：0.15mm／rev 切込み ：1.0mm 切削速度：150ｍ／min 切削油 ：なし 工具寿命判定：VB＝0.2mm 比較のため、本発明の範囲外のCa含有量の鋼
について、同様の試験を行なつた。 焼結鋼の気
孔率は組成とともに第１表に示し、また機械的性
質と被削性のデータは第２表に示す。 上記のデータにもとづき、Ca含有量と工具寿
命の関係をグラフにすると、第１図のようにな
る。
【表】
【表】
実施例 ２
第３表に掲げる組成のマルテンサイト系ステン
レス鋼（SUS 420J2）の溶製および水噴霧によ
る粉末の製造を、実施例１と同様にして実施し
た。粉末を乾燥し、分級して100メツシユ以下の
ものを集め、Arガス中で850℃×１時間加熱の後
徐冷して軟化焼鈍した。 この鋼粉末にステアリン酸亜鉛を１％混合し、
プレス成形して、同じく径60mm×長さ90mmの円柱
状体とした。 圧粉成形体を、1200℃で1.5時間、真空中で焼
結した。 得られた焼結鋼製品について、機械的性質およ
び被削性を測定した。切削試験の条件は次のとお
りである。 工 具 ：K10 ０、７、７、10、０、0.5R 送 り ：0.15mm／rev 切削速度 ：100ｍ／min 切 込 み ：1.0mm 切 削 油 ：なし 工具寿命判定：VB＝0.2mm 焼結鋼の気孔率を第３表にあわせて示し、機械
的性質と被削性のデータは第４表に示す。 比較例は、実施例１のそれと同じく、本発明の
範囲外のCa含有量のものである。 ここでも、
Ca含有量と工具寿命の関係をグラフにして、第
２図を得た。
レス鋼（SUS 420J2）の溶製および水噴霧によ
る粉末の製造を、実施例１と同様にして実施し
た。粉末を乾燥し、分級して100メツシユ以下の
ものを集め、Arガス中で850℃×１時間加熱の後
徐冷して軟化焼鈍した。 この鋼粉末にステアリン酸亜鉛を１％混合し、
プレス成形して、同じく径60mm×長さ90mmの円柱
状体とした。 圧粉成形体を、1200℃で1.5時間、真空中で焼
結した。 得られた焼結鋼製品について、機械的性質およ
び被削性を測定した。切削試験の条件は次のとお
りである。 工 具 ：K10 ０、７、７、10、０、0.5R 送 り ：0.15mm／rev 切削速度 ：100ｍ／min 切 込 み ：1.0mm 切 削 油 ：なし 工具寿命判定：VB＝0.2mm 焼結鋼の気孔率を第３表にあわせて示し、機械
的性質と被削性のデータは第４表に示す。 比較例は、実施例１のそれと同じく、本発明の
範囲外のCa含有量のものである。 ここでも、
Ca含有量と工具寿命の関係をグラフにして、第
２図を得た。
【表】
【表】
第１図および第２図は、ともに本発明の実施例
において得たデータにもとづき、Ca含有量と工
具寿命との関係をあらわしたグラフである。
において得たデータにもとづき、Ca含有量と工
具寿命との関係をあらわしたグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼合金成分に加えてCa：0.04％超過0.10％以
下を含有する鋼粉末を焼結して、気孔率が20％を
超える多孔体としたことを特徴とする快削性粉末
焼結鋼。 ２ 鋼合金成分に加えてCa：0.04％超過0.10％以
下およびＳ、Pb、Se、TeまたはBiの１種または
２種以上を合計量で0.01〜１％含有する鋼粉末を
焼結して、気孔率が20％を超える多孔体としたこ
とを特徴とする快削性粉末焼結鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10421581A JPS586962A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 快削性粉末焼結鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10421581A JPS586962A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 快削性粉末焼結鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586962A JPS586962A (ja) | 1983-01-14 |
| JPH0154424B2 true JPH0154424B2 (ja) | 1989-11-17 |
Family
ID=14374729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10421581A Granted JPS586962A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | 快削性粉末焼結鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS586962A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362845A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-19 | Daido Steel Co Ltd | 焼結工具鋼 |
| US11591681B2 (en) * | 2016-02-08 | 2023-02-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Iron-based sintered body |
-
1981
- 1981-07-02 JP JP10421581A patent/JPS586962A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS586962A (ja) | 1983-01-14 |
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