JPH062013A - 粉末焼結部品の製造方法 - Google Patents

粉末焼結部品の製造方法

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JPH062013A
JPH062013A JP16120892A JP16120892A JPH062013A JP H062013 A JPH062013 A JP H062013A JP 16120892 A JP16120892 A JP 16120892A JP 16120892 A JP16120892 A JP 16120892A JP H062013 A JPH062013 A JP H062013A
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JP
Japan
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powder sintered
sintered body
powder
nitride layer
treatment
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Application number
JP16120892A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Mochizuki
博文 望月
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】材質の制限が少なく、工程上の不都合がなく、
かつ加工コストが低い、高強度、高硬度、高精度の粉末
焼結部品の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】粉末焼結体を準備する工程(工程1〜3)と、
この粉末焼結体に窒化処理を施してその表層部に窒化物
層を形成する工程(工程4)と、窒化物層が形成された
粉末焼結体をサイジング又はリーマ加工して粉末焼結部
品を得る工程(工程5)とを具備する粉末焼結部品の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度、高硬度、高精
度が要求される粉末焼結部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】高強
度、高硬度の粉末焼結部品を製造する方法として、従
来、粉末焼結体を浸炭焼入れして残留オーステナイト組
織を生成した素材をサイジングした後、深冷処理してマ
ルテンサイト組織とし、次いで焼戻しする方法が提案さ
れている(特開昭63−195202号公報)。この際
の粉末焼結部品の製造工程を図3に示す。
【0003】しかしながら、この方法の場合には残留オ
ーステナイトを発生させやすい元素を含む製品、例えば
高Ni品や、Mn,Coを含んだ製品に限定される。ま
た、焼入・焼戻を連続で実施することができない、深冷
処理(サブゼロ処理)のように特殊な処理が必要となる
等の工程上の不都合もある。
【0004】また、一般的な材質の場合にも高強度、高
硬度の粉末焼結部品を得るために、熱処理として浸炭焼
入・焼戻を用いるが、(a)焼入時の歪、(b)高温か
ら冷却する際の残留応力による歪、(c)オーステナイ
ト組織からマルテンサイト組織へ変態する際の体積膨張
が生じるため、高精度を要求される製品を製造する場合
には、機械加工により上記(a)〜(c)の変形を機械
加工により除去する必要がある。
【0005】しかし、浸炭焼入はガス浸炭によるため、
硬化層が製品内部まで製品内ポアを通じて形成されるた
め、硬度が高く、焼入れによる変形をサイジング及び一
度の機械加工で矯正するのは困難である。従って、図4
に示す製造工程により製造される。すなわち、粉末を混
合、成形、及び焼結して焼結体を形成した後、焼入れ後
の削り代を少なくするために焼結による歪をリーマ加工
により除去し、次いで浸炭焼入・焼戻を行い、砥石研磨
により粗仕上げを行って焼入による歪を除去し、最後に
ラッピング又はホーニングを施して公差数ミクロンの高
精度品を得ている。このように3つの機械加工が必要と
なるため、加工費用が高くなり、結果として製品コスト
が極めて高いものとなってしまう。
【0006】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、材質の制限が少なく、工程上の不都合がな
く、かつ加工コストが低い、高強度、高硬度、高精度の
粉末焼結部品の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決する手段及び作用】本発明は、上記課題を
解決するために、粉末焼結体を準備する工程と、この粉
末焼結体に窒化処理を施してその表層部に窒化物層を形
成する工程と、窒化物層が形成された粉末焼結体をサイ
ジング又はリーマ加工して粉末焼結部品を得る工程とを
具備することを特徴とする粉末焼結部品の製造方法を提
供する。
【0008】本願発明者は、上記課題を解決すべく種々
検討を重ねた結果、粉末焼結体に窒化物層を形成するこ
とにより、上記課題が解決されることを見出した。すな
わち、粉末焼結体に窒化処理を施して窒化物層を形成す
ることにより、浸炭焼入・焼戻処理と同等の硬度及び強
度を維持しつつ、浸炭焼入・焼戻処理では得ることが困
難であった良好な切削性及び加工性を得ることができる
ことを見出し、上記構成の本発明を完成するに至ったの
である。このように窒化処理により良好な切削性及び加
工性を得ることができるのは、窒化処理は浸炭焼入・焼
戻処理とは異なり、表層部のみに窒化物からなる硬化層
を形成することができるからである。本発明によれば、
【0009】(1)特開昭63−195202号公報に
示された技術のように例えば高Ni鋼に限定されず、一
般的な鉄系製品全般(炭素鋼、構造用合金鋼、工具鋼、
ステンレス、低合金鋼など)に適用することができる。 (2)焼入・焼戻工程が不要となる。 (3)特殊なサブゼロ処理が不要となる。
【0010】(4)リーマー加工、砥石研磨、及びラッ
ピング又はホーニング加工という3回の加工を必要とし
ていたのに対し、1回のサイジング又は安価なリーマ加
工で高精度の粉末焼結品を得ることができ、加工コスト
を著しく低下させることができる。 以下、この発明について詳細に説明する。
【0011】この発明では、図1に示すように、先ず、
出発原料を混合し(工程1)、これを成形し(工程
2)、さらに成形体を焼結して(工程3)焼結体を得
る。この場合に、ホットプレスなどにより成形と焼結と
を同時に行ってもよい。なお、適用される材料について
は、上述のように鉄系のものであれば制限はないが、例
えば、重量表示で、Cが0〜1.0%、Cuが0〜30
%、Niが0〜10%、残部Feの組成の鉄系合金が挙
げられる。また、成形の際の成形圧は2〜8ton /cm2
が適当である。また、焼結は還元雰囲気又は真空中にて
1050〜1300℃の範囲で好適に行うことができ
る。
【0012】次いで、このようにして得た焼結体に対し
て窒化処理を施し(工程4)、焼結体の表層部に窒化物
層を2〜20μm程度の厚さで形成し、その後サイジン
グ又はリーマ加工を施して(工程5)所望の粉末焼結品
を得る。窒化層の厚さをこのような範囲にするのは、こ
れよりも厚いと窒化物層が欠けやすくなり、またこれよ
りも薄いとコーナー部に窒化物層が形成されない場合が
あるからである。窒化物層の厚さの最も好ましい範囲は
4〜7μmである。
【0013】この場合に、窒化処理としては、例えば特
開昭54−161516号公報に記載されている塩浴窒
化処理を採用することができる。この公報における塩浴
窒化処理は、部材の耐磨耗性、耐かじり性、耐接触疲労
性、潤滑性を向上させるために行うものであるが、本発
明における窒化処理は上述したように高硬度及び高強度
を保持しつつ切削性及び加工性を向上させるために行う
ものであり、その目的が異なっている。
【0014】この塩浴窒化処理は、図2に示すような工
程により行われる。先ず焼結体の脱脂を行い(工程
6)、次いで予熱を行う(工程7)。その後塩浴窒化を
行い(工程8)、冷却(工程9)、洗浄(工程10)、
乾燥(工程11)を経て、最後にショットブラスト処理
を行う(工程12)。この塩浴処理は、KCNO,KC
N,Na2 CO3 などの塩を用いて、例えば、550±
50℃程度の温度で行う。また、塩浴処理時間は10〜
180分間に設定される。なお、窒化処理方法はこのよ
うな塩浴窒化処理に限ることなく、ガス窒化、イオン窒
化など従来から用いられているいずれの窒化処理を適用
してもよい。
【0015】以上のように、窒化処理により焼結体の表
層部に窒化物層を2〜20μm程度の厚さで形成するこ
とにより、例えば、大径部が5〜50mmφ、小径部が1
〜30mmφ、高さが10〜30mmφの形状の粉末焼結品
をサイジング又はリーマ加工を施すのみで数ミクロンの
公差で得ることができる。なお、この際のサイジングは
1〜10ton /cm2 の圧力で行うことができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0017】ここでは、重量表示で、Cが0.8%、C
uが2%、Niが1%、残部Feの鉄系の材料を用い
た。先ず、このような組成になるように、各成分の粉末
を混合し、得られた混合粉末を6ton /cm2 の成形圧で
成形し、成形体を還元雰囲気又は真空中にて1130℃
で焼結させた。
【0018】その後、KCNOが32〜40%、KCN
が55%、残部Na2 CO3 の混合塩浴で、塩浴温度5
70℃で120分間の塩浴処理を施した。これにより、
KCNO→KCN+O2 の分解が生じて焼結体にN及び
Cが浸入し、表層部に7μmの窒化物層が形成された。
【0019】このように窒化物層が形成された焼結体に
対し、サイジング又はリーマー加工を施して、大径部が
30mmφ、小径部が3mmφ、高さが10mmφの形状の粉
末焼結品を得た。なお、この際のサイジングは6ton /
cm2 で行った。その結果、公差が2〜9μmと高精度の
製品が得られた。
【0020】この際のサイジング処理のドリル寿命及び
リーマー寿命を調べた結果、上記実施例の場合にはドリ
ル寿命及びリーマー寿命がいずれも3000回/本程度
であったが、従来の浸炭焼入・焼戻処理を行った場合に
は300回/本程度であった。すなわち、本発明により
工具寿命が従来の10倍も増加したこととなり、本発明
の窒化処理により切削性及び加工性が著しく向上したこ
とが確認された。
【0021】また、本発明によって製造された製品と、
従来の浸炭焼入・焼戻処理を施した製品とについてビッ
カース硬度を測定した結果、表1に示すように、本発明
の製品のほうが従来の製品よりも高い値となった。
【0022】
【表1】
【0023】さらに、本発明では窒化物層を形成した
後、サイジング又は1度の安価なリーマー加工を施すだ
けで上述のような高精度の製品が得られるため、加工コ
ストを従来よりも著しく低くすることができることがわ
かった。ちなみに、本発明の方法を用いることにより、
図4の従来方法の約1/8で、図3の特開昭63−19
5202号公報に記載の方法よりも約11%少ない加工
コストで製品を得ることができた。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、材質の制限が少なく、
工程上の不都合がなく、かつ加工コストが低い、高強
度、高硬度、高精度の粉末焼結部品の製造方法が提供さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る粉末焼結部品の製造方
法の工程を説明するための図。
【図2】本発明に用いられる窒化処理の一例を説明する
ための図。
【図3】従来の粉末焼結部品の製造方法の工程の一例を
説明するための図。
【図4】従来の粉末焼結部品の製造方法の工程の他の例
を説明するための図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉末焼結体を準備する工程と、この粉末
    焼結体に窒化処理を施してその表層部に窒化物層を形成
    する工程と、窒化物層が形成された粉末焼結体をサイジ
    ング又はリーマ加工して粉末焼結部品を得る工程とを具
    備することを特徴とする粉末焼結部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記窒化層の厚さが2〜20μmの範囲
    であることを特徴とする請求項1に記載の粉末焼結部品
    の製造方法。
JP16120892A 1992-06-19 1992-06-19 粉末焼結部品の製造方法 Pending JPH062013A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09248083A (ja) * 1996-03-18 1997-09-22 Ueno Seisakusho:Kk 植物の栽培方法及び植物栽培装置
WO2000009775A3 (de) * 1998-08-17 2000-04-13 Gkn Sinter Metals Gmbh Bad Bru Oberflächenbehandlung von metallpulversinterteile

Cited By (2)

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JPH09248083A (ja) * 1996-03-18 1997-09-22 Ueno Seisakusho:Kk 植物の栽培方法及び植物栽培装置
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