JPH0518894B2 - - Google Patents
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は高強度焼結体の製造方法に関し、詳し
くは高強度の鉄系焼結体の製造方法に関するもの
である。 〔従来の技術〕 一般に、焼結体の高強度化は高密度化や熱処理
により行われている。高強度焼結体の製造は、通
常、原料紛の混合、成形、焼結、サイジング、熱
処理、機械加工の各工程により行われている（特
公昭58−50308号、特開昭59−38351号参照）。成
形は、成形体の密度が7.0ｇ／cm2程度になるよう
に行われ、焼結は1230ないし1300℃の高温で60な
いし120分加熱することにより行われている。熱
処理は高強度を得るために必要で焼き入れ、焼き
戻し処理が行われている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記した製造方法では、成形体
密度は通常、高くても7.0ｇ／cm2であり、この程
度の密度では十分な強度が得られないため、熱処
理が必要であり、成形時の金型を高価な超硬金型
に変えて成形体の密度を更に高くするようにして
も密度は7.2ｇ／cm2止まりであつてなお熱処理が
必要であるので、工程数が増加し、生産性が低下
し、生産コストが上昇するという問題がある。ま
た、熱処理を施すと、大きな歪が焼結体に生じ
る。これに対処するため、一般に加工取り代を大
きくしているが、加工取り代を大きくすると原料
粉の使用量が増加し、コスト高になるとともに、
加工性（被削性）が悪化し、生産性が低下し、加
工費が大幅に上昇する。また、焼結体を熱処理を
施さずに、加工する場合でも加工性は良くなく、
加工費が上昇する。 更にまた、焼結を高温で比較的長時間行う必要
があるため、炉が傷みやすく、また、ランニング
コストが高くなるという問題もある。 本発明は上記問題点を解決するためのもので、
高温焼結及び熱処理せずに高強度焼結体を製造す
る方法を提供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の高強度焼結体の製造方法は、 （） 重量比で、ニツケル（Ni）又はコバル
ト（Co）を１ないし６％、銅（Cu）、モリブデ
ン（Mo）、クロム（Cr）、マンガン（Mn）、ケ
イ素（Si）からなる群から選ばれる元素１種又
は２種以上を0.5ないし３％含み残部が２％以
下の不可避不純物と、鉄（Fe）とからなり、
ニツケル（Ni）又はコバルト（Co）が鉄
（Fe）と完全合金化していなく、かつその他の
元素が鉄（Fe）と混合又は部分合金化又は完
全合金化している鉄系合金粉末と黒鉛粉末と潤
滑剤とを混合する工程、 （） 混合した粉末から密度比80ないし90％の
圧粉体を成形する工程、 （） 圧粉体を還元雰囲気中で８℃／分ないし
30℃／分の昇温速度で加熱して800ないし950℃
に昇温させ、その温度に保持したのち、300℃
までを15℃／分以下の冷却速度で冷却して還元
処理し、還元後の圧粉体中の酸素を0.2重量％
以下、残留黒鉛を0.2重量％以上、化合炭素を
0.2重量％以下とする還元工程、 （） 還元処理した圧粉体を常温にて圧縮比
1.05以上で圧縮する工程、及び （） 圧縮した圧粉体を1100ないし1150℃で10
ないし20分加熱したのち、400℃までを10℃／
分以上の冷却速度で冷却する焼結工程からなる
ことを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明の高強度焼結体の製造方法は、圧粉体を
還元することにより圧粉体を構成する粉末の表面
を活性化し、その後の冷間圧縮により、該表面を
拡散点とさせるとともに、部分合金化したニツケ
ル（Ni）又はコバルト（Co）と鉄（Fe）により
形成されるオーステナイトが冷間圧縮により加工
誘起変態することによる歪活性の複合作用を利用
することにより、熱処理せず、かつ低温・短時間
の焼結でも高強度焼結体を得ることができるもの
である。 本発明の限定理由について詳細に説明する。な
お、特に記載しないかぎり、％は重量％を示す。 Ni又はCoは１％未満では形成されるオーステ
ナイトが不十分であり、６％を超えると、加工硬
化のため、圧縮比を1.05以上とすることが困難と
なるので、１ないし６％と限定した。 銅（Cu）、モリブデン（Mo）、クロム（Cr）、
マンガン（Mn）、ケイ素（Si）は高強度を得るた
めに効果があり、上記元素から選ばれる元素１種
又は２種以上は0.5％未満では焼結体の強度向上
が不十分であり、３％を超えると圧粉体の粉末が
硬くなるため、圧縮比を1.05以上とすることが困
難となり、拡散点形成及び歪活性が不十分とな
り、また、これらの元素は圧粉体の還元工程にお
いて十分に還元することが難しいので、十分に活
性化することが困難となるため、0.5％ないし３
％とした。 圧粉体の密度比は、密度比80％未満では冷間圧
縮にて歪活性が不十分で、十分な強度が得られ
ず、密度比90％を超えると、還元により活性化し
た気孔が冷間圧縮により接合する度合が減少する
ので、十分な歪活性が得られないため、80ないし
90％とした。 還元した圧粉体中の酸素は0.2％を超えると十
分に活性化することができないため、0.2％以下
とした。化合炭素が0.2％を超え、かつ残留黒鉛
が0.2％未満では、成形体が硬くかつ黒鉛の潤滑
効果が十分でないため、冷間圧縮で圧縮比を1.05
以上とすることが困難となるので、化合炭素は
0.2％以下、残留黒鉛は0.2％以上とした。 焼結は1100℃未満、10分未満では拡散が不十分
で高強度焼結体が得られず、1150℃超え、20分超
えても強度の向上が著しくないため、1100℃ない
し1150℃で10ないし20分とした。 上記した条件で製造することにより、引張り強
さ70Kgｆ／mm2以上の高強度焼結体を得ることがで
きる。 〔実施例〕 本発明を実施例により詳しく説明する。 実施例 １ Ni2％、Cu1.4％、Mo0.4％残部Feの組成の部
分合金粉と0.6％の黒鉛粉と成形用潤滑剤のステ
アリン酸亜鉛粉0.7％とをＶ形混合機で混合し、
混合粉を得た。 次いで、この混合粉を金型成形法により成形し
て引張り試験片（JSPM標準２−64）形状の圧粉
体を得た。この圧粉体の密度は、6.7ｇ／cm2（密
度比85％）とした。 次に、この圧粉体を還処理した。還元処理は連
続炉を用い、分解アンモニアガスを雰囲気とし、
12℃／mmの昇温速度で加熱して890℃に昇温し、
その温度で保持したのち、常温まで冷却した。冷
却速度は300℃までは10℃／mmとした。 次いで、還元した圧粉体の表面にステアリン酸
亜鉛粉末を塗布し、常温にて圧縮比1.075で圧縮
加工した。この加工によつて圧粉体の密度は7.2
ｇ／cm2となつた。 焼結は、圧縮加工した圧粉体を、連続炉を用い
て、ブタン変成ガス雰囲気（C.P＝0.6％）中で
1120℃の温度に15分間保持したのち、420℃まで
を13℃／mmの冷却速度で冷却することにより行つ
た。 得られた焼結体を引張り試験に供した。引張り
試験はクロスヘツドスピード３mm／mmで常温にて
行つた。結果を図に示す。 なお、還元した圧粉体を化学分析し、酸素、遊
離黒鉛、化合炭素を調べた。結果を処理条件とと
もに表に示した。 実施例 ２ Ni3.9％、Cu1.4％、Mo0.35％残部Feの組成の
部分合金粉と黒鉛とスリアリン酸亜鉛を実施例１
と同様の割合で実施例１と同様に混合したのち、
実施例１と同様にして成形、還元処理、圧縮加
工、焼結を行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様に引張り試験
に供した。結果を図に示す。 なお、還元した圧粉体を化学分析し、酸素、遊
離炭素及び化合炭素を調べ、結果を表に示した。 実施例 ３ Co3.1％、Mo0.4％、Cr0.1％Si0.1％残部Feの
組成の部分合金粉と黒鉛とスリアリン酸亜鉛を実
施例１と同様の割合で実施例１と同様に混合した
のち、実施例１と同様にして成形、還元処理、圧
縮加工、焼結を行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様に引張り試験
に供した。結果を図に示す。 なお、還元した圧粉体を化学分析し、酸素、遊
離炭素及び化合炭素を調べ、結果を表に示した。 比較例１〜６及び10 実施例１と同様の原料粉を用いて、表に示した
条件で実施例１と同様な方法で成形、還元処理、
圧縮加工及び焼結を行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様にして引張り
試験した。結果を図に示す。なお、還元した圧粉
体中の酸素、遊離炭素、化合炭素を調べ、結果を
表に示した。 比較例７及び８ 実施例１と同様の原料粉を用いて、表に示した
条件で実施例１と同様な方法で成形及び焼結体を
行つた。なお、還元及び圧縮は行わなかつた。 得られた焼結体を実施例１と同様にして引張り
試験した。結果を図に示す。 比較例 ９ Cu粉1.4％、Mo粉0.4％、黒鉛粉0.6％及び残部
純鉄粉（市販品）にステアリン酸亜鉛0.8％を配
合し、Ｖ型混合機で混合した。成形、還元処理、
圧縮加工、焼結は表に示す条件で実施例１と同様
な方法で行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様にして引張り
試験した。結果を図に示す。なお、還元した圧粉
体中の酸素、遊離炭素、化合炭素を調べ、結果を
表に示した。
くは高強度の鉄系焼結体の製造方法に関するもの
である。 〔従来の技術〕 一般に、焼結体の高強度化は高密度化や熱処理
により行われている。高強度焼結体の製造は、通
常、原料紛の混合、成形、焼結、サイジング、熱
処理、機械加工の各工程により行われている（特
公昭58−50308号、特開昭59−38351号参照）。成
形は、成形体の密度が7.0ｇ／cm2程度になるよう
に行われ、焼結は1230ないし1300℃の高温で60な
いし120分加熱することにより行われている。熱
処理は高強度を得るために必要で焼き入れ、焼き
戻し処理が行われている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記した製造方法では、成形体
密度は通常、高くても7.0ｇ／cm2であり、この程
度の密度では十分な強度が得られないため、熱処
理が必要であり、成形時の金型を高価な超硬金型
に変えて成形体の密度を更に高くするようにして
も密度は7.2ｇ／cm2止まりであつてなお熱処理が
必要であるので、工程数が増加し、生産性が低下
し、生産コストが上昇するという問題がある。ま
た、熱処理を施すと、大きな歪が焼結体に生じ
る。これに対処するため、一般に加工取り代を大
きくしているが、加工取り代を大きくすると原料
粉の使用量が増加し、コスト高になるとともに、
加工性（被削性）が悪化し、生産性が低下し、加
工費が大幅に上昇する。また、焼結体を熱処理を
施さずに、加工する場合でも加工性は良くなく、
加工費が上昇する。 更にまた、焼結を高温で比較的長時間行う必要
があるため、炉が傷みやすく、また、ランニング
コストが高くなるという問題もある。 本発明は上記問題点を解決するためのもので、
高温焼結及び熱処理せずに高強度焼結体を製造す
る方法を提供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の高強度焼結体の製造方法は、 （） 重量比で、ニツケル（Ni）又はコバル
ト（Co）を１ないし６％、銅（Cu）、モリブデ
ン（Mo）、クロム（Cr）、マンガン（Mn）、ケ
イ素（Si）からなる群から選ばれる元素１種又
は２種以上を0.5ないし３％含み残部が２％以
下の不可避不純物と、鉄（Fe）とからなり、
ニツケル（Ni）又はコバルト（Co）が鉄
（Fe）と完全合金化していなく、かつその他の
元素が鉄（Fe）と混合又は部分合金化又は完
全合金化している鉄系合金粉末と黒鉛粉末と潤
滑剤とを混合する工程、 （） 混合した粉末から密度比80ないし90％の
圧粉体を成形する工程、 （） 圧粉体を還元雰囲気中で８℃／分ないし
30℃／分の昇温速度で加熱して800ないし950℃
に昇温させ、その温度に保持したのち、300℃
までを15℃／分以下の冷却速度で冷却して還元
処理し、還元後の圧粉体中の酸素を0.2重量％
以下、残留黒鉛を0.2重量％以上、化合炭素を
0.2重量％以下とする還元工程、 （） 還元処理した圧粉体を常温にて圧縮比
1.05以上で圧縮する工程、及び （） 圧縮した圧粉体を1100ないし1150℃で10
ないし20分加熱したのち、400℃までを10℃／
分以上の冷却速度で冷却する焼結工程からなる
ことを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明の高強度焼結体の製造方法は、圧粉体を
還元することにより圧粉体を構成する粉末の表面
を活性化し、その後の冷間圧縮により、該表面を
拡散点とさせるとともに、部分合金化したニツケ
ル（Ni）又はコバルト（Co）と鉄（Fe）により
形成されるオーステナイトが冷間圧縮により加工
誘起変態することによる歪活性の複合作用を利用
することにより、熱処理せず、かつ低温・短時間
の焼結でも高強度焼結体を得ることができるもの
である。 本発明の限定理由について詳細に説明する。な
お、特に記載しないかぎり、％は重量％を示す。 Ni又はCoは１％未満では形成されるオーステ
ナイトが不十分であり、６％を超えると、加工硬
化のため、圧縮比を1.05以上とすることが困難と
なるので、１ないし６％と限定した。 銅（Cu）、モリブデン（Mo）、クロム（Cr）、
マンガン（Mn）、ケイ素（Si）は高強度を得るた
めに効果があり、上記元素から選ばれる元素１種
又は２種以上は0.5％未満では焼結体の強度向上
が不十分であり、３％を超えると圧粉体の粉末が
硬くなるため、圧縮比を1.05以上とすることが困
難となり、拡散点形成及び歪活性が不十分とな
り、また、これらの元素は圧粉体の還元工程にお
いて十分に還元することが難しいので、十分に活
性化することが困難となるため、0.5％ないし３
％とした。 圧粉体の密度比は、密度比80％未満では冷間圧
縮にて歪活性が不十分で、十分な強度が得られ
ず、密度比90％を超えると、還元により活性化し
た気孔が冷間圧縮により接合する度合が減少する
ので、十分な歪活性が得られないため、80ないし
90％とした。 還元した圧粉体中の酸素は0.2％を超えると十
分に活性化することができないため、0.2％以下
とした。化合炭素が0.2％を超え、かつ残留黒鉛
が0.2％未満では、成形体が硬くかつ黒鉛の潤滑
効果が十分でないため、冷間圧縮で圧縮比を1.05
以上とすることが困難となるので、化合炭素は
0.2％以下、残留黒鉛は0.2％以上とした。 焼結は1100℃未満、10分未満では拡散が不十分
で高強度焼結体が得られず、1150℃超え、20分超
えても強度の向上が著しくないため、1100℃ない
し1150℃で10ないし20分とした。 上記した条件で製造することにより、引張り強
さ70Kgｆ／mm2以上の高強度焼結体を得ることがで
きる。 〔実施例〕 本発明を実施例により詳しく説明する。 実施例 １ Ni2％、Cu1.4％、Mo0.4％残部Feの組成の部
分合金粉と0.6％の黒鉛粉と成形用潤滑剤のステ
アリン酸亜鉛粉0.7％とをＶ形混合機で混合し、
混合粉を得た。 次いで、この混合粉を金型成形法により成形し
て引張り試験片（JSPM標準２−64）形状の圧粉
体を得た。この圧粉体の密度は、6.7ｇ／cm2（密
度比85％）とした。 次に、この圧粉体を還処理した。還元処理は連
続炉を用い、分解アンモニアガスを雰囲気とし、
12℃／mmの昇温速度で加熱して890℃に昇温し、
その温度で保持したのち、常温まで冷却した。冷
却速度は300℃までは10℃／mmとした。 次いで、還元した圧粉体の表面にステアリン酸
亜鉛粉末を塗布し、常温にて圧縮比1.075で圧縮
加工した。この加工によつて圧粉体の密度は7.2
ｇ／cm2となつた。 焼結は、圧縮加工した圧粉体を、連続炉を用い
て、ブタン変成ガス雰囲気（C.P＝0.6％）中で
1120℃の温度に15分間保持したのち、420℃まで
を13℃／mmの冷却速度で冷却することにより行つ
た。 得られた焼結体を引張り試験に供した。引張り
試験はクロスヘツドスピード３mm／mmで常温にて
行つた。結果を図に示す。 なお、還元した圧粉体を化学分析し、酸素、遊
離黒鉛、化合炭素を調べた。結果を処理条件とと
もに表に示した。 実施例 ２ Ni3.9％、Cu1.4％、Mo0.35％残部Feの組成の
部分合金粉と黒鉛とスリアリン酸亜鉛を実施例１
と同様の割合で実施例１と同様に混合したのち、
実施例１と同様にして成形、還元処理、圧縮加
工、焼結を行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様に引張り試験
に供した。結果を図に示す。 なお、還元した圧粉体を化学分析し、酸素、遊
離炭素及び化合炭素を調べ、結果を表に示した。 実施例 ３ Co3.1％、Mo0.4％、Cr0.1％Si0.1％残部Feの
組成の部分合金粉と黒鉛とスリアリン酸亜鉛を実
施例１と同様の割合で実施例１と同様に混合した
のち、実施例１と同様にして成形、還元処理、圧
縮加工、焼結を行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様に引張り試験
に供した。結果を図に示す。 なお、還元した圧粉体を化学分析し、酸素、遊
離炭素及び化合炭素を調べ、結果を表に示した。 比較例１〜６及び10 実施例１と同様の原料粉を用いて、表に示した
条件で実施例１と同様な方法で成形、還元処理、
圧縮加工及び焼結を行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様にして引張り
試験した。結果を図に示す。なお、還元した圧粉
体中の酸素、遊離炭素、化合炭素を調べ、結果を
表に示した。 比較例７及び８ 実施例１と同様の原料粉を用いて、表に示した
条件で実施例１と同様な方法で成形及び焼結体を
行つた。なお、還元及び圧縮は行わなかつた。 得られた焼結体を実施例１と同様にして引張り
試験した。結果を図に示す。 比較例 ９ Cu粉1.4％、Mo粉0.4％、黒鉛粉0.6％及び残部
純鉄粉（市販品）にステアリン酸亜鉛0.8％を配
合し、Ｖ型混合機で混合した。成形、還元処理、
圧縮加工、焼結は表に示す条件で実施例１と同様
な方法で行つた。 得られた焼結体を実施例１と同様にして引張り
試験した。結果を図に示す。なお、還元した圧粉
体中の酸素、遊離炭素、化合炭素を調べ、結果を
表に示した。
本発明の製造方法は上記したような構成とした
ため、高温焼結及び熱処理を行わずに高強度の焼
結体を製造することができる。高温焼結を行わな
いため、焼結炉の傷みが低減されるとともに、熱
処理を行わないため、製造が簡略化され、生産性
が向上する。 また、本発明の製造方法によつて製造されて焼
結体は加工性（切削性）が良好で、生産性が向上
する。
ため、高温焼結及び熱処理を行わずに高強度の焼
結体を製造することができる。高温焼結を行わな
いため、焼結炉の傷みが低減されるとともに、熱
処理を行わないため、製造が簡略化され、生産性
が向上する。 また、本発明の製造方法によつて製造されて焼
結体は加工性（切削性）が良好で、生産性が向上
する。
図面は本発明の実施例により製造した焼結体の
引張り強さのグラフを表わす。
引張り強さのグラフを表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １（） 重量比で、ニツケル（Ni）又はコバ
ルト（Co）を１ないし６％、銅（Cu）、モリブ
デン（Mo）、クロム（Cr）、マンガン（Mn）、
ケイ素（Si）からなる群から選ばれる元素１種
又は２種以上を0.5ないし３％含み残部が２％
以下の不可避不純物と、鉄（Fe）とからなり、
ニツケル（Ni）又はコバルト（Co）が鉄
（Fe）と完全合金化していなく、かつその他の
元素が鉄（Fe）と混合又は部分合金化又は完
全合金化している鉄系合金粉末と黒鉛粉末と潤
滑剤とを混合する工程、 （） 混合した粉末から密度比80ないし90％の
圧粉体を成形する工程、 （） 圧粉体を還元雰囲気中で８℃／分ないし
30℃／分の昇温速度で加熱して800ないし950℃
に昇温させ、その温度に保持したのち、300℃
までを15℃／分以下の冷却速度で冷却して還元
処理し、還元後の圧粉体中の酸素を0.2重量％
以下、残留黒鉛を0.2重量％以上、化合炭素を
0.2重量％以下とする還元工程、 （） 還元処理した圧粉体を常温にて圧縮比
1.05以上で圧縮する工程、及び （） 圧縮した圧粉体を1100ないし1150℃で10
ないし20分加熱したのち、400℃までを10℃／
分以上の冷却速度で冷却する焼結工程からなる
ことを特徴とする高強度焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4562686A JPS62202046A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 高強度焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4562686A JPS62202046A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 高強度焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202046A JPS62202046A (ja) | 1987-09-05 |
| JPH0518894B2 true JPH0518894B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=12724579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4562686A Granted JPS62202046A (ja) | 1986-03-03 | 1986-03-03 | 高強度焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62202046A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3871781B2 (ja) * | 1997-10-14 | 2007-01-24 | 株式会社日立製作所 | 金属質粉成形素材及びその製造方法 |
| JP3869620B2 (ja) * | 1999-04-16 | 2007-01-17 | 株式会社日立製作所 | 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 |
| JP3871825B2 (ja) * | 1999-04-16 | 2007-01-24 | 株式会社日立製作所 | 金属質粉成形素材の再圧縮成形体及びその再圧縮成形体から得られる焼結体並びにそれらの製造方法 |
| KR100394694B1 (ko) * | 2000-12-07 | 2003-08-19 | 정행웅 | 가공이 없는 스타팅 클러치 아우터 및 그 서브 어셈블리및 그 제조방법 |
| JP5671761B2 (ja) * | 2011-05-26 | 2015-02-18 | 住友電工焼結合金株式会社 | 焼結部品及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-03-03 JP JP4562686A patent/JPS62202046A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62202046A (ja) | 1987-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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