JPH0325481B2 - - Google Patents
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- JPH0325481B2 JPH0325481B2 JP57201748A JP20174882A JPH0325481B2 JP H0325481 B2 JPH0325481 B2 JP H0325481B2 JP 57201748 A JP57201748 A JP 57201748A JP 20174882 A JP20174882 A JP 20174882A JP H0325481 B2 JPH0325481 B2 JP H0325481B2
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- powder
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- iron powder
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
- C22C33/0271—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5% with only C, Mn, Si, P, S, As as alloying elements, e.g. carbon steel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
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- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は粉末冶金用純鉄粉、特に噴霧法によつ
て製造される純鉄粉系の材質に関する。 粉末冶金用に使用されている鉄粉としては、１
純鉄粉系、２合金鉄粉系の２種類に大別される。
純鉄粉系は若干のMn（通常0.1〜0.5％）とSi、Ｃ
などを含み残部は鉄である。一方、合金粉末系は
Ni、Mo、Crなどをそれぞれ必要量含有したもの
である。本発明は前者の純鉄粉系に関するもので
ある。 純鉄粉系の粉末の用途は、純鉄粉にCu粉、グ
ラフアイト粉、などを添加混合し、金型で圧粉成
形し焼結後、必要に応じて寸法矯正のためのサイ
ジングを行い、通常5.0〜7.2g/cm3の密度をもつた
焼結部品を製造することにある。 また最近では、より強度の要求される機械構造
用部品に対し、上記工程の焼結後、900〜1200℃
で熱間鍛造し、密度をほぼ真密度（7.6〜7.8g/
cm3）とする、いわゆる焼結鍛造部品となすものも
ある。 しかし焼結部品、焼結鍛造部品とも、金型で成
形できる形状には制約があるため、ときとして、
機械加工（旋削加工など）が必要となる場合があ
る。ところが前述の純鉄粉系では被削性が悪く、
機械加工時の工具費が高価になるという欠点があ
る。 近年、被削性の改善を行なうため、たとえば特
許出願公告昭和47−39832、昭和54−457など、
“純鉄粉粒子内にＳを0.08〜0.60％添加”し、被
削性の改善をはかつた純鉄粉が発明されている。 ここで、“純鉄粉粒子内にＳを添加”するとは、
鉄粉製造工程の内、溶解工程で溶湯中にＳを添加
し、水又は気体の噴霧法により溶湯を粉体化し、
粉末粒子内にＳを合金化することであり、純鉄粉
とＳ粉を単に混粉することではない。 なお還元粉においては、その製造工程に溶解工
程がないため、Ｓ分を意識的に変動させることが
できず、純鉄粉中のＳ含有量をＳ分の添加によつ
て調整できるのは噴霧粉に限定される。 しかしＳを0.08〜0.60％添加した純鉄粉は、発
明者らの詳細な観察の結果、以下の問題のあるこ
とを発見した。 圧粉成形体の強度が低く、圧粉成形体のクラ
ツクが発生しやすい。 焼結時の歪が大きく、かつそのバラツキも大
きい。 焼結体や焼結鍛造材の強度が低くなる。 上記従来材の欠点に鑑み、本発明は被削性を極
力損なわない範囲で、圧粉成形体の強度に優れ、
焼結体ないし焼結鍛造材としての強度に優れた粉
末冶金用純鉄粉材料を提供することを目的とす
る。 このような目的は、粉末冶金用純鉄粉を噴霧法
で製造するにあたり、鉄を溶解しＳ分を溶湯に添
加し、水又は気体の噴霧法により製造される純鉄
粉において、純鉄粉粒子内にＳが0.03〜0.07％添
加されていることを特徴とする粉末冶金用純鉄粉
によつて達成される。 ここで、本発明においてＳ含有量を0.03〜0.07
％に限定した理由について説明する。 第１図にＳ含有量とａ）圧粉成形体の抗折強
度、ｂ）焼結時に膨脹率すなわち焼結歪率、ｃ）
引張強さ、ｄ）被削性の代表特性として工具の横
逃げ面最大摩耗幅との関係を示す。 なお、これらの試験に用いた材料は、いずれ
も、Ｓ含有量を種々変化させた純鉄粉に、銅粉を
２％、グラフアイト粉を0.8％、潤滑剤であるス
テアリン酸亜鉛を１％添加混合し、密度が6.8g/
cm3となるように圧粉成形したものである。 また焼結歪、引張強さ、被削性を評価するに
は、上述混粉成分の粉末を所定の形状に圧粉成形
（密度は6.8g/cm3）し、RXガス中で1120℃×20分
焼結したテストピースで評価した。 第１図ａ）はロ10試験片を用いて抗折試験した
結果である。これからわかるように、Ｓ含有量が
0.1％を越すと急激に圧粉体の抗折強度が低下し、
純鉄粉の成形性が悪化することがうかがわれる。 第１図ｂ）はφ50、厚さ20mmの径方向の焼結歪
を測定した結果である。これからわかるように、
Ｓ含有量が0.08％以上になると焼結歪が急激に増
大し、かつバラツキも大きくなる。 第１図ｃは粉体粉末冶金協会の標準引張試験片
を用いて引張試験した結果である。これからわか
るように焼結体の引張強さは、Ｓ含有量の増加に
よつて漸減するが、Ｓ含有量0.1％以下ではほぼ
同等となる。 また第１図ｄ）は、切削条件として、工具に超
硬を使用し、切削速度100m／min、送り0.25mm／
rev、切り込み2minとし、被削性の代表特性値で
ある５分間切削後の横逃げ面最大摩耗幅を示した
ものである。この図からわかるように、Ｓ含有量
が0.03％以上で摩耗幅が著しく小さくなり、被削
性が改善されることがわかる。 以上の結果を総合すると、焼結体の被削性から
はＳ含有量が0.03％以上、また圧粉成形体の抗折
強度、焼結体の焼結歪、引張強さからは、Ｓ含有
量が0.07％以下が望ましいことがわかる。 以上は密度6.8g/cm3の圧粉成形体および焼結体
の特性であるが、より強度の高い焼結鍛造体の引
張強さを第２図に示す。 第２図は、第１図の混粉成分を密度6.8g/cm3に
圧粉成形し、RXガス中1120℃で焼結後、熱間鍛
造し焼入れ、焼戻しを行なつたテストピースの結
果である。テストピースは厚さ５mmの板状形状で
あり表面は黒皮である。 第２図からも、Ｓ含有量の増加とともに引張強
さが低下し、望ましい品質としてはＳ含有量0.1
％以下であることがわかる。 以下添付図面に基づいて、本発明の実施例を説
明する。 実施例 本発明法により製造した0.05％Ｓの純鉄粉と、
従来法により製造した0.01％Ｓおよび0.29％Ｓの
純鉄粉を用い、第３図に示すチエーンスプロケツ
ト１を各約400個製作し、各種特性を比較した結
果を第１表に示す。 混粉成分は2.0％Cu粉、0.8％グラフアイト粉、
1.0％ステアリン酸亜鉛、残部純鉄粉である。圧
粉成形後の密度6.8g/cm3、焼結は1120℃×20分、
雰囲気はRXガスにて行なつた。焼結粗材は寸法
矯正のためのサイジングを実施し、ギヤ部２を機
械加工した。
て製造される純鉄粉系の材質に関する。 粉末冶金用に使用されている鉄粉としては、１
純鉄粉系、２合金鉄粉系の２種類に大別される。
純鉄粉系は若干のMn（通常0.1〜0.5％）とSi、Ｃ
などを含み残部は鉄である。一方、合金粉末系は
Ni、Mo、Crなどをそれぞれ必要量含有したもの
である。本発明は前者の純鉄粉系に関するもので
ある。 純鉄粉系の粉末の用途は、純鉄粉にCu粉、グ
ラフアイト粉、などを添加混合し、金型で圧粉成
形し焼結後、必要に応じて寸法矯正のためのサイ
ジングを行い、通常5.0〜7.2g/cm3の密度をもつた
焼結部品を製造することにある。 また最近では、より強度の要求される機械構造
用部品に対し、上記工程の焼結後、900〜1200℃
で熱間鍛造し、密度をほぼ真密度（7.6〜7.8g/
cm3）とする、いわゆる焼結鍛造部品となすものも
ある。 しかし焼結部品、焼結鍛造部品とも、金型で成
形できる形状には制約があるため、ときとして、
機械加工（旋削加工など）が必要となる場合があ
る。ところが前述の純鉄粉系では被削性が悪く、
機械加工時の工具費が高価になるという欠点があ
る。 近年、被削性の改善を行なうため、たとえば特
許出願公告昭和47−39832、昭和54−457など、
“純鉄粉粒子内にＳを0.08〜0.60％添加”し、被
削性の改善をはかつた純鉄粉が発明されている。 ここで、“純鉄粉粒子内にＳを添加”するとは、
鉄粉製造工程の内、溶解工程で溶湯中にＳを添加
し、水又は気体の噴霧法により溶湯を粉体化し、
粉末粒子内にＳを合金化することであり、純鉄粉
とＳ粉を単に混粉することではない。 なお還元粉においては、その製造工程に溶解工
程がないため、Ｓ分を意識的に変動させることが
できず、純鉄粉中のＳ含有量をＳ分の添加によつ
て調整できるのは噴霧粉に限定される。 しかしＳを0.08〜0.60％添加した純鉄粉は、発
明者らの詳細な観察の結果、以下の問題のあるこ
とを発見した。 圧粉成形体の強度が低く、圧粉成形体のクラ
ツクが発生しやすい。 焼結時の歪が大きく、かつそのバラツキも大
きい。 焼結体や焼結鍛造材の強度が低くなる。 上記従来材の欠点に鑑み、本発明は被削性を極
力損なわない範囲で、圧粉成形体の強度に優れ、
焼結体ないし焼結鍛造材としての強度に優れた粉
末冶金用純鉄粉材料を提供することを目的とす
る。 このような目的は、粉末冶金用純鉄粉を噴霧法
で製造するにあたり、鉄を溶解しＳ分を溶湯に添
加し、水又は気体の噴霧法により製造される純鉄
粉において、純鉄粉粒子内にＳが0.03〜0.07％添
加されていることを特徴とする粉末冶金用純鉄粉
によつて達成される。 ここで、本発明においてＳ含有量を0.03〜0.07
％に限定した理由について説明する。 第１図にＳ含有量とａ）圧粉成形体の抗折強
度、ｂ）焼結時に膨脹率すなわち焼結歪率、ｃ）
引張強さ、ｄ）被削性の代表特性として工具の横
逃げ面最大摩耗幅との関係を示す。 なお、これらの試験に用いた材料は、いずれ
も、Ｓ含有量を種々変化させた純鉄粉に、銅粉を
２％、グラフアイト粉を0.8％、潤滑剤であるス
テアリン酸亜鉛を１％添加混合し、密度が6.8g/
cm3となるように圧粉成形したものである。 また焼結歪、引張強さ、被削性を評価するに
は、上述混粉成分の粉末を所定の形状に圧粉成形
（密度は6.8g/cm3）し、RXガス中で1120℃×20分
焼結したテストピースで評価した。 第１図ａ）はロ10試験片を用いて抗折試験した
結果である。これからわかるように、Ｓ含有量が
0.1％を越すと急激に圧粉体の抗折強度が低下し、
純鉄粉の成形性が悪化することがうかがわれる。 第１図ｂ）はφ50、厚さ20mmの径方向の焼結歪
を測定した結果である。これからわかるように、
Ｓ含有量が0.08％以上になると焼結歪が急激に増
大し、かつバラツキも大きくなる。 第１図ｃは粉体粉末冶金協会の標準引張試験片
を用いて引張試験した結果である。これからわか
るように焼結体の引張強さは、Ｓ含有量の増加に
よつて漸減するが、Ｓ含有量0.1％以下ではほぼ
同等となる。 また第１図ｄ）は、切削条件として、工具に超
硬を使用し、切削速度100m／min、送り0.25mm／
rev、切り込み2minとし、被削性の代表特性値で
ある５分間切削後の横逃げ面最大摩耗幅を示した
ものである。この図からわかるように、Ｓ含有量
が0.03％以上で摩耗幅が著しく小さくなり、被削
性が改善されることがわかる。 以上の結果を総合すると、焼結体の被削性から
はＳ含有量が0.03％以上、また圧粉成形体の抗折
強度、焼結体の焼結歪、引張強さからは、Ｓ含有
量が0.07％以下が望ましいことがわかる。 以上は密度6.8g/cm3の圧粉成形体および焼結体
の特性であるが、より強度の高い焼結鍛造体の引
張強さを第２図に示す。 第２図は、第１図の混粉成分を密度6.8g/cm3に
圧粉成形し、RXガス中1120℃で焼結後、熱間鍛
造し焼入れ、焼戻しを行なつたテストピースの結
果である。テストピースは厚さ５mmの板状形状で
あり表面は黒皮である。 第２図からも、Ｓ含有量の増加とともに引張強
さが低下し、望ましい品質としてはＳ含有量0.1
％以下であることがわかる。 以下添付図面に基づいて、本発明の実施例を説
明する。 実施例 本発明法により製造した0.05％Ｓの純鉄粉と、
従来法により製造した0.01％Ｓおよび0.29％Ｓの
純鉄粉を用い、第３図に示すチエーンスプロケツ
ト１を各約400個製作し、各種特性を比較した結
果を第１表に示す。 混粉成分は2.0％Cu粉、0.8％グラフアイト粉、
1.0％ステアリン酸亜鉛、残部純鉄粉である。圧
粉成形後の密度6.8g/cm3、焼結は1120℃×20分、
雰囲気はRXガスにて行なつた。焼結粗材は寸法
矯正のためのサイジングを実施し、ギヤ部２を機
械加工した。
【表】
表から明らかなように、本発明法により製造し
た純鉄粉（0.05％Ｓ）は従来法により製造した
0.01％Ｓ含有純鉄粉に比べ機械加工の工具寿命が
著しく優れており、他の特性についてはいずれも
有意な差が認められない。ただ従来法により製造
した0.29％Ｓ含有純鉄粉は圧粉成形体の強度が低
いため、圧粉成形時の割れ不良率が高く、また焼
結体の焼結歪が大きくかつバラツキが大きいた
め、サイジング後の不良率も高い。 実施例 本発明法により製造した0.05％Ｓの純鉄粉と、
従来法により製造した0.01％Ｓおよび0.29％Ｓの
純鉄粉を用い、第４図に示すコネクテイングロツ
ドを各400個製作し、各種特性を比較した結果を
第２表に示す。
た純鉄粉（0.05％Ｓ）は従来法により製造した
0.01％Ｓ含有純鉄粉に比べ機械加工の工具寿命が
著しく優れており、他の特性についてはいずれも
有意な差が認められない。ただ従来法により製造
した0.29％Ｓ含有純鉄粉は圧粉成形体の強度が低
いため、圧粉成形時の割れ不良率が高く、また焼
結体の焼結歪が大きくかつバラツキが大きいた
め、サイジング後の不良率も高い。 実施例 本発明法により製造した0.05％Ｓの純鉄粉と、
従来法により製造した0.01％Ｓおよび0.29％Ｓの
純鉄粉を用い、第４図に示すコネクテイングロツ
ドを各400個製作し、各種特性を比較した結果を
第２表に示す。
【表】
2.0％Cu粉、0.6％グラフアイト粉、0.8％ステ
アリン酸亜鉛、残部純鉄粉からなる混粉を密度
6.6g/cm3に圧粉成形し、1120℃×60分RXガス雰囲
気中で焼結し、そのまま熱間で密度7.75〜7.80g/
cm3まで鍛造し、雰囲気中で焼入・焼戻しを実施し
第４図に示すコネクテイングロツドを製作した。 表から明らかなように、結果はほぼ焼結体の場
合と類似しており、本発明法により製造した純鉄
粉（0.05％Ｓ）は従来法により製造した0.01％Ｓ
含有純鉄粉に比べ、機械加工の工具寿命が著しく
優れ、他の特性については、いづれも有意な差が
認められない。一方従来法により製造した0.29％
Ｓ含有純鉄粉は、機械加工の工具寿命において優
れているものの、圧粉成形時の割れ不良率が高
く、大端3、小端4間の引張強度も他に比べかなり
劣つている。 以上から明らかなように、本発明にかかる純鉄
粉材料は、圧粉成形時の不良率、サイジング後の
寸法不良率少なく、機械加工時の工具寿命に優
れ、かつ強度にも優れた、バランスのとれた純鉄
粉材料として機械構造用の焼結部品、焼結鍛造部
品の製造が可能となり、焼結部品、焼結鍛造部品
のコストを大幅に低減できる利点がある。
アリン酸亜鉛、残部純鉄粉からなる混粉を密度
6.6g/cm3に圧粉成形し、1120℃×60分RXガス雰囲
気中で焼結し、そのまま熱間で密度7.75〜7.80g/
cm3まで鍛造し、雰囲気中で焼入・焼戻しを実施し
第４図に示すコネクテイングロツドを製作した。 表から明らかなように、結果はほぼ焼結体の場
合と類似しており、本発明法により製造した純鉄
粉（0.05％Ｓ）は従来法により製造した0.01％Ｓ
含有純鉄粉に比べ、機械加工の工具寿命が著しく
優れ、他の特性については、いづれも有意な差が
認められない。一方従来法により製造した0.29％
Ｓ含有純鉄粉は、機械加工の工具寿命において優
れているものの、圧粉成形時の割れ不良率が高
く、大端3、小端4間の引張強度も他に比べかなり
劣つている。 以上から明らかなように、本発明にかかる純鉄
粉材料は、圧粉成形時の不良率、サイジング後の
寸法不良率少なく、機械加工時の工具寿命に優
れ、かつ強度にも優れた、バランスのとれた純鉄
粉材料として機械構造用の焼結部品、焼結鍛造部
品の製造が可能となり、焼結部品、焼結鍛造部品
のコストを大幅に低減できる利点がある。
第１図は純鉄粉粒子中の含有量による焼結体の
各種特性の変化を示す図、第２図は純鉄粉粒子中
のＳ含有量による焼結鍛造材の引張強さを示す
図、第３図は本発明材を用いて製作したチエーン
スプロケツトを示す図、第４図は本発明材を用い
焼結鍛造にて製作したコネクテイングロツドを示
す図を示す。 １…チエーンスプロケツト、２…ギヤ部、３…
大端、４…小端、５…小端軸受孔。
各種特性の変化を示す図、第２図は純鉄粉粒子中
のＳ含有量による焼結鍛造材の引張強さを示す
図、第３図は本発明材を用いて製作したチエーン
スプロケツトを示す図、第４図は本発明材を用い
焼結鍛造にて製作したコネクテイングロツドを示
す図を示す。 １…チエーンスプロケツト、２…ギヤ部、３…
大端、４…小端、５…小端軸受孔。
Claims (1)
- １ 鉄を溶解し、硫黄分（以下Ｓ）を溶湯に添加
し、水又は気体の噴霧法により製造される粉末冶
金用純鉄粉において、純鉄粉粒子内にＳが0.03〜
0.07％添加されていることを特徴とした粉末冶金
用純鉄粉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57201748A JPS5993801A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 粉末冶金用純鉄粉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57201748A JPS5993801A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 粉末冶金用純鉄粉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5993801A JPS5993801A (ja) | 1984-05-30 |
| JPH0325481B2 true JPH0325481B2 (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=16446282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57201748A Granted JPS5993801A (ja) | 1982-11-17 | 1982-11-17 | 粉末冶金用純鉄粉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5993801A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6327729A (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-05 | Toyota Motor Corp | 炭素および硫黄分析用標準試料の製造方法 |
| ES2423058T3 (es) * | 2009-03-20 | 2013-09-17 | Höganäs Ab (Publ) | Aleación de polvo de hierro y vanadio |
-
1982
- 1982-11-17 JP JP57201748A patent/JPS5993801A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5993801A (ja) | 1984-05-30 |
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