JPH04128302A - Fe基合金粉末およびその製造方法 - Google Patents

Fe基合金粉末およびその製造方法

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JPH04128302A
JPH04128302A JP2249668A JP24966890A JPH04128302A JP H04128302 A JPH04128302 A JP H04128302A JP 2249668 A JP2249668 A JP 2249668A JP 24966890 A JP24966890 A JP 24966890A JP H04128302 A JPH04128302 A JP H04128302A
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JP
Japan
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based alloy
powder
oxide
alloy powder
oxidizing
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JP2249668A
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English (en)
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Koji Hoshino
孝二 星野
Takuro Iwamura
岩村 卓郎
Toru Kono
河野 通
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に粉末冶金法により耐摩耗性が要求され
る焼結体を製造する際に原料粉末として使用するのに適
したFe基合金粉末およびその製造法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来、一般に粉末冶金法にて耐摩耗性が要求される焼結
体を製造する方法として、原料粉末として、例えばFe
粉末またはFe基合金粉末と、Y。
A,Q,Zr,およびMgなどの酸化物のうちの1種ま
たは2種以上の酸化物硬質粉末を用い、これら原料粉末
を、所定の配合組成に配合し、いずれも通常の条件で、
混合し、圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を焼結する
ことによりFeまたはFe基合金の素地に微細な酸化物
硬質粒子か均一に分布したFe基合金焼結体を製造する
方法が知られている。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかし、上記の従来耐摩耗性Fe基合金焼結体において
は、FeまたはFe基合金の素地に対する酸化物硬質粒
子の密着性が十分てないために、実用時に酸化物硬質粒
子か脱落し易く、この結果自体の摩耗進行が速く、かつ
脱落した酸化物硬質粒子が相手材を損傷するなどの問題
点がある。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、耐摩耗
性のすぐれた焼結体を開発すべく、これの製造に用いら
れる原料粉末に着目し、研究を行なった結果、 酸化性元素、すなわちFeと固溶体を形成し、酸素との
親和力がFeより大きい元素、望ましくはAΩ,Si 
、Ti,V,Cr,W,Be,Th。
Y,およびZrのうちの1種または2種以上、を1〜3
0重量%含有し、さらに必要に応じて合金成分としてC
oおよび/またはNiなどを含有するFe基合金粉末素
材に、 酸化性雰囲気中、1000〜1300℃の温度に所定時
間保持、 の条件で、望ましくは粉末流動化状態で、酸化処理を施
すと、主体が酸化鉄からなる素地に、粉末中心部を通る
あらゆる断面において、粉末中心部と粉末周辺部との間
に、微細なFeと上記酸化性元素の複合酸化物が主体の
凝集体で構成された環状層が存在する酸化物粉末が形成
されるようになり、 引続いて、この酸化物粉末に、 還元性雰囲気中、200〜500℃の温度に所定時間保
持、 の条件で還元処理を施すと、上記酸化物粉末で素地を構
成していた主体の酸化鉄が還元され、同時に同じく環状
層を構成していた微細なFeと上記酸化性元素の複合酸
化物も上記酸化性元素の酸化物を主体とした酸化物硬質
粒子に変化するようになり、 この結果、FeまたはFe基合金からなる素地に、粉末
中心部を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末
周辺部との間に、微細な酸化物硬質粒子の凝集体で構成
された環状層が存在するFe基合金粉末が形成されるよ
うになるが、このFe基合金粉末は、これを原料粉末と
して用いて焼結体を製造した場合、焼結体における酸化
物硬質粒子が上記の通り合金成分として含有させた酸化
性元素の酸化−還元反応により形成されJコものである
ため、素地に対する密着性はきわめτ高く、実用に際し
て脱落が著しく抑制されるので、すぐれた耐摩耗性を示
し、さらに酸化物硬質粒子が粉末表面に実質的に存在せ
ず、内部に層をなしてシェル状に分布した組織をもつの
で、焼結体が損なわれることがないことから、高強度を
もった焼結体の製造も可能となるという研究結果を得た
のである。
この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたもの
であって、 (1)  FeまたはFe基合金からなる素地に、粉末
中心部を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末
周辺部との間に、微細な酸化物硬質粒子、すなわち、F
eと固溶体を形成し、酸素との親和力がFeより大きい
酸化性元素の酸化物で構成された微細な酸化物硬質粒子
、望ましくは、AΩ。
St 、 Ti 、 V、 Cr、 W、 Be、 T
h、 Y、およびZ「の酸化物のうちの1種または2種
以上で構成された微細な酸化物硬質粒子の凝集体からな
る環状層か存在するFe基合金粉末。
(2)酸化性元素、すなわちFeと固溶体を形成し、酸
素との親和力がFeより大きい元素、望ましくはAN、
St 、Ti 、V、Cr、W、Be。
Th、Y、およびZrのうちの1種または2種以上から
なる酸化性元素を1〜30重量%含有するFe基合金粉
末素材に、 酸化性雰囲気中、1000〜1300℃の温度に所定時
間保持、 の条件で、望ましくは粉末流動化状態で、酸化処理を施
して、主体が酸化鉄からなる素地に、粉末中心部を通る
あらゆる断面において、粉末中心部と粉末周辺部との間
に、微細なFeと上記酸化性元素の複合酸化物の凝集体
で構成された環状層が存在する酸化物粉末を形成し、 ついで、上記酸化物粉末に、 還元性雰囲気中、200〜500℃の温度に所定時間保
持、 の条件で還元処理を施して、酸化鉄を主体とする素地を
FeまたはFe基合金に還元すると共に、上記複合酸化
物の凝集体で構成された環状層を、主体が上記酸化性元
素の酸化物からなる微細な酸化物硬質粒子で構成された
環状層に変化せしめてなるFe基合金粉末の製造方法。
に特徴を有するものである。
つぎに、この発明のFe基合金粉末の製造方法において
、製造条件を上記の通りに限定した理由を説明する。
(a)  酸化性元素の含有量 酸化性元素には、酸素と結合して粉末内部で層をなして
シェル状に凝集分布する酸化物硬質粒子を形成し、粉末
の焼結性を損なうことなく、かつこれを原料粉末として
用いて製造された焼結体の耐摩耗性を著しく向上させる
作用があるが、その含有量が1重量%未満ては酸化物硬
質粒子の形成割合が不十分で所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することかできず、一方その含有量が30重量%を
越えると、酸化物硬質粒子の形成割合が多くなりすぎて
、これの粗大化が避けられず、この結果これを用いて製
造した焼結体に相手攻撃性が現われるようになることか
ら、その含有量を1〜30重量%と定めた。
(b)  酸化処理温度 その温度が1000℃未満では、Feと酸化性元素の複
合酸化物の環状凝集が十分に行なわれず、方その温度が
1300℃を越えると、粉末を流動化しても粉末同志に
融着が起り易くなることから、その温度を1000〜1
300℃と定めた。
(c)  還元処理温度 その温度が200℃未満では、酸化物粉末の還元に長時
間を要し、実操業上望ましくなく、一方その温度が50
0℃を越えると、酸化物硬質粒子にも還元反応が起り品
くなることから、その温度を200〜500℃と定めた
〔実 施 例〕
つぎに、この発明のFe基合金粉末およびその製造方法
を実施例により具体的に説明する。
それぞれ第1表に示される平均粒径および成分組成をも
ったアトマイズドFe基合金粉末素材を用い、これらF
e基合金粉末素材に、同じく第1表に示される条件で酸
化処理と還元処理を施すことにより本発明法1〜IOを
実施し、本発明Fe基合金粉末1〜lOをそれぞれ製造
した。
ついで、この結果得られた本発明Fe基合金粉末1〜1
0について、その断面組織を金属顕微鏡(倍率: 10
00倍)を用いて観察し、30個の粉末のそれぞれの断
面の中心部を通る任意直線上における粒径、並びに環状
層の外径および内径を測定し、これらの平均値を算出し
、第2表に示した。
さらに、この結果得られた本発明Fe基合金粉末1〜1
0、平均粒径:5tmのA I! 20 a粉末、同5
−のMgO粉末、同3庫のY 20 s粉末を焼結体の
硬質相形成用原料粉末として用い、さらに同80即のF
e粉末も原料粉末として用い、これら原料粉末を第3表
に示される配合組成に配合し、ボールミルで24時時間
式混合し、乾燥した後、5ton/cdの圧力で圧粉体
に成形し、この圧粉体を水素雰囲気中、1350℃の温
度に30分間保持の条件で焼結して本発明Fe基合金粉
末1〜lOをそれぞれ使用したFe基合金焼結体(以下
、本発明焼結体という)1〜lOおよび従来焼結体1〜
3をそれぞれ製造した。
第 表 第 表 これらの各種の焼結体について、強度を評価する目的で
引張強さを測定するとともに、摩耗試験を行なった。
摩耗試験は、回転軸を水平とした外径:40mmX内径
:30mmX幅:15mmの寸法をもった鋳鉄(FCl
2)製熱処理リング(硬さ: HRC50)の上方から
、上記焼結体から8mmX8m+*X35mmの寸法に
切り出した試験片を水平に接触させ、この状態で上記試
験片に5kgの荷重を垂直にかけ、前記リングを1.2
m/秒の周速で回転させ、10分後の試験片の最大摩耗
深さを測定することにより行なった。
これらの結果を第3表に示した。
〔発明の効果〕
第1〜3表に示される結果から、本発明法1〜IOによ
れば、いずれも粉末内部に酸化−還元反応により形成さ
れた微細な酸化物硬質粒子の凝集体で構成された環状層
が存在するFe基合金粉末を製造することができ、この
結果得られたFe基合金粉末1〜10は、いずれもこれ
を原料粉末として用いて焼結体を製造した場合、焼結性
を阻害する酸化物硬質粒子が粉末内部に封じ込められた
状態になっているので、良好な焼結性を確保することが
できることから、高強度の焼結体の製造を可能とし、ま
た、本発明Fe基合金粉末1〜lOを用いて製造された
焼結体が摩耗環境下に置かれた場合、摩耗面に現われる
酸化物硬質粒子の環状層が見掛上1個の硬質粒子として
作用、すなわち前記環状層の外径に相当する大きさの硬
質粒子として作用することから、すぐれた耐摩耗性を示
し、この反面環状層における軟質な中心部によって相手
攻撃性がきわめて低いものとなるのに対して、従来焼結
体1〜3は、いずれも酸化物硬質粒子の素地に対する密
着性が劣るために、脱落が発生し易く、摩耗の進行が速
いことが明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、微細な酸化物
硬質粒子が粉末内部に層をなしてシェル状に封じ込めら
れたFe基合金粉末を製造することができ、したがって
この結果製造されたFe基合金粉末においては、焼結性
がきわめて良好で、これを用いて製造された焼結体は高
強度をもつようになり、かつ環状層を構成する微細な酸
化物硬質粒子か酸化−還元反応により形成されたもので
あるために、FeまたはFe基合金の素地に対する密着
性か高く、加えて焼結体では、環状層の外径に等しい寸
法の硬質粒子として作用することから、すぐれた耐摩耗
性を示すほか、環状層の中心部によって相手攻撃性か抑
制され、しかしてこれらの特性か要求される焼結軸受や
ブロックリング、ロッカーアームチップ、ブレーキ用バ
ット、クラッチ板などの各種駆動装置の構造部材の製造
に原料粉末として用いた場合にすぐれた性能を発揮する
ようになるなど工業上有用な効果をもたらすものである

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)FeまたはFe基合金からなる素地に、粉末中心
    部を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末周辺
    部との間に、微細な酸化物硬質粒子の凝集体で構成され
    た環状層が存在することを特徴とするFe基合金粉末。
  2. (2)上記酸化物硬質粒子が、Feと固溶体を形成し、
    酸素との親和力がFeより大きい酸化性元素の酸化物か
    らなることを特徴とする上記特許請求の範囲第(1)項
    記載のFe基合金粉末。
  3. (3)上記酸化物硬質粒子が、Al、Si、Ti、V、
    Cr、W、Be、Th、Y、およびZrの酸化物のうち
    の1種または2種以上からなることを特徴とする上記特
    許請求の範囲(1)項記載のFe基合金粉末。
  4. (4)酸化性元素を1〜30重量%含有するFe基合金
    粉末素材に、酸化性雰囲気中、1000〜1300℃の
    温度に所定時間保持、の条件で酸化処理を施して、主体
    が酸化鉄からなる素地に、粉末中心部を通るあらゆる断
    面において、粉末中心部と粉末周辺部との間に、微細な
    Feと上記酸化性元素の複合酸化物が主体の凝集体で構
    成された環状層が存在する酸化物粉末を形成し、ついで
    、上記酸化物粉末に、還元性雰囲気中、200〜500
    ℃の温度に所定時間保持、の条件で還元処理を施して、
    酸化鉄を主体とする素地をFeまたはFe基合金に還元
    すると共に、上記複合酸化物が主体の凝集体で構成され
    た環状層を、主体が上記酸化性元素の酸化物からなる微
    細な酸化物硬質粒子で構成された環状層とすることを特
    徴とするFe基合金粉末の製造方法。
  5. (5)上記酸化性元素が、Feと固溶体を形成し、酸素
    との親和力がFeより大きい元素からなることを特徴と
    する上記特許請求の範囲第(4)項記載のFe基合金粉
    末の製造方法。
  6. (6)上記酸化性元素が、Al、Si、Ti、V、Cr
    、W、Be、Th、Y、およびZrのうちの1種または
    2種以上からなることを特徴とする上記特許請求の範囲
    第(4)項記載のFe基合金粉末の製造方法。
  7. (7)上記酸化処理が、上記Fe基合金粉末素材を流動
    化させながら行なわれることを特徴とする上記特許請求
    の範囲第(4)項記載のFe基合金粉末の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113737080A (zh) * 2021-09-03 2021-12-03 浙江天鸿传动机械有限公司 一种高强度耐磨齿轮材料及其制备方法

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