JPH05507967A - 鉄基粉末、これで製造される部品、及びこの部品の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、粉末の成形及び焼結によって耐衝撃性部品を製造するための鉄基粉末 に関する。

本発明は又、その粉末から粉末ヤ金によって製造される部品に関する。本発明は 更に、その部品を粉末ヤ金製造する方法に関する。

焼結された粉末ヤ金材料に残留する多孔性は、完全に緻密な材料に較べて材料の 機械特性を劣化する。これは、応力か掛かったとき、その多孔性の各細孔が応力 の集中個所となり、又それら細孔によって有効体積が小さくなるためである。即 ち、鉄基粉末ヤ金材料の強度、延性、疲労強度、マクロ硬度等は多孔率の増大と 共に低下する。

しかし衝撃エネルギか最も悪い影響を受ける。

衝撃エネルギか損なわれるにも拘らず鉄基粉末ヤ金材料はある範囲まで、高い衝 撃エネルギを要する部品に使用される。熱論衝撃エネルギに対する多孔性の影響 はよく知られているから、部品を製造する場合高い精度が要求される。

焼結鋼の衝撃エネルギは、材料の強度と延性を増し且つ更に材料を収縮させる、 即ち密度を高くするＮｉと合金にすることによって大きくすることができる。Ｎ ｉと合金にすることの効果は、焼結を高温、即ち１１５０℃以上の温度で行うと き特に顕著である。いうまでもなく高い温度は、低い焼結温度よりも焼結をより 活性的に行わせ、そしてより円形の細孔を作る。円形の細孔は衝撃エネルギを大 きくする。より活性的な焼結は又、１１５０°Ｃ以下の低い焼結温度でも強度と 延性を高くし且つ細孔を円形にするＰを加えることによっても行うことができる 。

簡単にいうと焼結材料の衝撃エネルギは細孔の応力集中効果を小さくすることに よって増大させることができる。このことは、液相焼結、高温焼結、フェライト 材料の焼結、二重成形、及び収縮効果を有する合金元素の添加によって実現でき る。

しかし多くの場合、充分な衝撃エネルギは上記の諸手段を組合せることによって のみ得られる。しかしこれには、現在の粉末ヤ金技術で知られている合金方式を 用いた場合、通常大規模でコストのかかるプロセスが必要になる。

そこで本発明の目的は、粉末の成形と焼結のプロセスを簡単にし、しかもなお充 分な耐衝撃性をもった部品を製造できる鉄基粉末を提供することである。

更に、簡単な粉末成形と焼結を、ベルト炉の中で、即ち約１１５０℃以下の温度 で行えることが要望される。

この目的は、Ｆｅの池にＭｏとＰを含み、そしてその他の合金元素の含存率が低 いレベルに維持されている鉄基粉末によって達せられる。この材料は特に、１１ ５０°Ｃ以下の焼結でも、現在のより高温で焼結される粉末ヤ金材料よりも高い 衝撃エネルギを得られることを特徴とする。更にこの材料は圧縮性か優れ、そし て大きく収縮することができ、従って高密度の焼結材料を作ることができる。同 一の密度でも本発明の材料は、現在の粉末ヤ金材料よりも実質的に高い衝撃エネ ルギを存する。

本発明の材料のＭｏの量は０．３−３．５重量％、好適には０．５−２．５重量 ％とされ、モしてＰの量は０．３−０．７重量％、好適には０．３５−０．６５ 重量％、最適には０．４−０．６重量％とされよう。又その他の合金元素の量は ２重量％以下、好適には１重量％以下、最適には０．５重量％以下とされよう。

更にＣの量は最高で０．１重量％、好適には０．０７重量％とされよう。

この粉末は、純Ｆｅ又はＦｅとＭＯのベース（母材）粉末の固溶体を作ることに よって製造できる。固溶体は水噴霧化粉末又はスポンジ粉末として作られる。好 適にそのベース粉末は還元雰囲気中で焼鈍することによって不純物含有量を少な くされる。それから粉末はＰ、又はＭＯ及びＰと混合され、そして所要の形状に 成形され、この後好適には１１５０″Ｃ以下の温度で焼結される。

実例 １．５重量％のＭＯを含むＦｅのベース粉末か水噴霧化によって作られた。それ から０．５重量％のＰが添加された。４−８トン／　ｃ　ｍ　”の圧力の成形に よって試験ピースか作られた。この試験ピースは１１２０℃の温度で３０分間焼 結された。その結果得られた密度と衝撃エネルギか、トン／　ｃ　ｍ　”の成形 圧力がパラメータである第１図の上側の曲線に示される。例えば、８トン／ｃｍ ”の成形圧力で１８０Ｊの衝撃エネルギと７．４６ｇ／ｃｍ”の密度か得られた 。

上記のようにして、しかしＭｏを含まないで作られた試験ピースでは、第１図の 下側の曲線に示されるように、衝撃エネルギかずっと低いものになった。

高温の焼結では材料はより大きく収縮してより高密度になり、従ってより高い衝 撃エネルギが得られる。これは第１図の上側の曲線のＡ点で示される。これは６ トン／　ｃ　ｍ　”の圧力で成形し、そして１２５０°Ｃて３０分間焼結するこ とによって得られた。

ＰとＭｏを組合せて添加すると、ＦｅとＰの二元系で得られるより高い焼結密度 が得られる。これはその二元系で二重成形を行った場合でも同じである。同一の 密度でも本発明の材料はずっと大きい衝撃エネルギを提供し、そしてこのことは より活性的な焼結及びＭＯとＰとの間の積極的な相互作用に寄与するのである。

１．５重量％のＭｏとＯ−Ｏ，Ｓ重量％の範囲で変化する量のＰを含む本発明に よる粉末が製造された。５８９ＭＰａでの成形と１１２０℃での焼結によって試 験ピースが作られた。この結果得られた衝撃エネルギＪが第２図に示される。こ の図に示されるように、Ｐの０．５重量％で最高値が得られ、Ｐの０．３−０． ７重量％で良好値が得られ、Ｐの０．３５−０．６５重量％で更に良好な値が得 られ、そしてＰの０．４−０．６重量％で最良値が得られる。

同様に、０．５重量％のＰと０−４重量％の範囲で変化する量のＭｏを含む粉末 が製造された。５８９ＭＰａでの成形と１１２０℃での焼結によって試験ピース が作られた。この結果得られた衝撃エネルギが第３図に示されるように、Ｍｏの ０．３−３．５重量％は有用な範囲を成し、そして０．５−２．５重量は好適な 範囲を成す。

おそらく、そのような結果が得られるのは下記のことによる。Ｐの添加によって 比較的低温の焼結の間に液相が作られ、この結果材料内のＰの分布が良好に行わ れる。

Ｐは鉄結晶の中に分散し、そしである程度までオーステナイトかフェライトに変 態し、このことがＭＯの分散を容易にする。ＰとＭｏとは共にフェライト安定剤 であり、そしてフェライトへの変態はＦｅの自己拡散を増進させる。これは活性 的焼結を行わせ、この結果収縮か生じ円形の細孔が作られる。

Ｐは適当にリン化合物、好適にはリン化鉄、例えばＦｅ５Ｐの形で存在する。

その他の合金元素は、粉末ヤ金で一般的な、衝撃エネルギに悪影響をもたない種 類のものにされよう。制約的ではないか実例としてＮｉ、Ｗ、Ｍｎ、及びＣｒを 挙げることかできる。Ｃｕは全く使用されない。

ＦＩＧ、７ 要　約　書 粉末の成形及び焼結により耐衝撃性部品を製造するための鉄基粉末であって、こ の鉄基粉末はＦｅに加えて、０．３〜０．７重量％のＰと、０．３〜３．５重量 ％のＭＯと、２重量％以下の他の合金元素とを含有する。粉末冶金により耐衝撃 性鉄部界を製造する方法であって、この方法は鉄基粉末を使用することを含み、 この鉄基粉末はＦｅに加えて、０．３〜０．７重量％（好ましくは０．３５〜０ ．６５重量％）（７）Ｐと、０．３〜３．５重量％（好ましくは０．５〜２．５ 重量％）のＭｏと、２重量％以下（好ましくは１重量％以下）の他の合金元素と を含有し、この方法は更にこの粉末を所望の形状の成形体とし、且つこの成形体 を焼結することを有する。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．粉末の成形及び焼結によって耐衝撃性部品を製造するための鉄基粉末におい て、Ｆｅの他に、０．３−０，７重量％のＰ、０．３−３．５重量％のＭｏ、及 び２重量％以下のその他の合金元素を含むことを特徴とする粉末。 ２．Ｍｏの量が０．５−２．５重量％であることを特徴とする請求項１の粉末。 ３．Ｐの量が０．３５−０．６５重量％であることを特徴とする請求項１又は２ の粉末。 ４．Ｐの量が０．４−０．６重量％であることを特徴とする請求項１又は２の粉 末。 ５．Ｐがリン化鉄、好適にはＦｅ２Ｐの形で存在することを特徴とする請求項１ から４のいずれか１項の粉末。 ６．他の合金元素の量が１重量％以下、好適には０．５重量％以下であることを 特徴とする請求項１から５のいずれか１項の粉末。 ７．Ｃを０．１重量％以上含まない、好適には０．０７重量％以上含まないこと を特徴とする請求項１から６のいずれか１項の粉末。 ８．粉末や金で製造される部品において、Ｆｅの他に、０，３−０．７重量％の Ｐ、０．３−３．５重量％のＭｏ、及び２重量％以下のその他の合金元素を含む ことを特徴とする部品。 ９．耐衝撃性鋼部品を粉末や金で製造する方法において、Ｆｅの他に、０．３− ０．７重量％のＰ、好適には０．３５−０．６５重量％のＰ、０．３−３．５重 量％のＭｏ、好適には０．５−２．５重量％のＭｏ、及び、２重量％以下、好適 には１重量％以下のその他の合金元素を含む鉄基粉末を使用し、該粉末を所要の 形状に成形し、そしてその成形体を焼結することを特徴とする方法。