JPH0657365A - 等方性粉末冶金材料およびその製造方法 - Google Patents
等方性粉末冶金材料およびその製造方法Info
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- JPH0657365A JPH0657365A JP4213985A JP21398592A JPH0657365A JP H0657365 A JPH0657365 A JP H0657365A JP 4213985 A JP4213985 A JP 4213985A JP 21398592 A JP21398592 A JP 21398592A JP H0657365 A JPH0657365 A JP H0657365A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低鍛造比でも高い機械的性質を示すととも
に、機械的異方性を軽減した粉末冶金材料およびその製
造方法の提供。 【構成】 酸素含有量が40ppm以下、かつ抗折力のＴ／
Ｌ比が0.8以上の鉄基粉末冶金材料。
に、機械的異方性を軽減した粉末冶金材料およびその製
造方法の提供。 【構成】 酸素含有量が40ppm以下、かつ抗折力のＴ／
Ｌ比が0.8以上の鉄基粉末冶金材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスアトマイズ法によ
って製造された低酸素球状粉末をカプセル(金属製容器)
に封入後、熱間静水圧プレス(以後ＨＩＰと記す)法によ
って圧密し、さらに鍛造、圧延等の熱間塑性加工を経て
製造される粉末冶金材料およびその製造方法に関し、特
に機械的性質の異方性の小さいものに関する。
って製造された低酸素球状粉末をカプセル(金属製容器)
に封入後、熱間静水圧プレス(以後ＨＩＰと記す)法によ
って圧密し、さらに鍛造、圧延等の熱間塑性加工を経て
製造される粉末冶金材料およびその製造方法に関し、特
に機械的性質の異方性の小さいものに関する。
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金法による材料は溶製材に比し、
高合金化が可能である、組織が緻密で機械的性質が優れ
ている等の特徴を有する。このうち、いわゆる粉末ハイ
スや粉末ダイス鋼等の工具材料がその中心的対象とな
る。これらは、超急冷凝固された予備合金粉末をＨＩＰ
法で塊状化することによって均一微細な金属組織を具現
し、よって高い機械的性質を取得できることを特徴とす
るものである。確かにこのプロセスによって製造された
材料は、鋼材の長手方向（Ｌ方向）の機械的性質は良好
であるが、径方向（Ｔ方向）の機械的性質は、それほど
十分でなく、Ｔ／Ｌ比率は0.6〜0.7である。通常の溶製
材でもＴ／Ｌ比率は一般にこれとほぼ同レベルである
が、溶製材の異方性は加工方向に配向した一次炭化物の
縞状偏析等がその原因とされてきた。粉末材には、この
ような組織が存在しないにもかかわらず、ほぼ同じレベ
ルの異方性が存在することは、当業界で衆知である。
高合金化が可能である、組織が緻密で機械的性質が優れ
ている等の特徴を有する。このうち、いわゆる粉末ハイ
スや粉末ダイス鋼等の工具材料がその中心的対象とな
る。これらは、超急冷凝固された予備合金粉末をＨＩＰ
法で塊状化することによって均一微細な金属組織を具現
し、よって高い機械的性質を取得できることを特徴とす
るものである。確かにこのプロセスによって製造された
材料は、鋼材の長手方向（Ｌ方向）の機械的性質は良好
であるが、径方向（Ｔ方向）の機械的性質は、それほど
十分でなく、Ｔ／Ｌ比率は0.6〜0.7である。通常の溶製
材でもＴ／Ｌ比率は一般にこれとほぼ同レベルである
が、溶製材の異方性は加工方向に配向した一次炭化物の
縞状偏析等がその原因とされてきた。粉末材には、この
ような組織が存在しないにもかかわらず、ほぼ同じレベ
ルの異方性が存在することは、当業界で衆知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者はこの原因に
ついて種々検討した結果、原料粉末表面の酸化物が鍛
造、圧延後も完全には無害化されていないことが、この
原因であると推察するに至った。図１に等径粒子のＨＩ
Ｐままの状態、ならびにこれを熱間鍛造した後の粉末表
面の酸化物の存在状況を模式的に示した。ＨＩＰままの
状態では、球状粒子が正１２面体状に静水圧的に変形さ
れる際に、酸化被膜は一部破れるが、実質的には粉末表
面にそのまま残存している。この状態では、粉末界面は
酸化被膜を介して機械的に接合しているだけであるため
に、強度の絶対値は極めて弱く、また、機械的性質の異
方性は存在しない。
ついて種々検討した結果、原料粉末表面の酸化物が鍛
造、圧延後も完全には無害化されていないことが、この
原因であると推察するに至った。図１に等径粒子のＨＩ
Ｐままの状態、ならびにこれを熱間鍛造した後の粉末表
面の酸化物の存在状況を模式的に示した。ＨＩＰままの
状態では、球状粒子が正１２面体状に静水圧的に変形さ
れる際に、酸化被膜は一部破れるが、実質的には粉末表
面にそのまま残存している。この状態では、粉末界面は
酸化被膜を介して機械的に接合しているだけであるため
に、強度の絶対値は極めて弱く、また、機械的性質の異
方性は存在しない。
【０００４】これに鍛造、圧延等の加工を付加すると、
粉末界面で滑りが生じるために、酸化被膜が破れ、金属
−金属接合の割合が増加して機械的性質は大きく向上す
る。この時、鍛伸や圧延の方向（Ｌ）とそれに直角の方
向（Ｔ）について、酸化被膜の破れやすさが異なること
は容易に類推できる。実際の現象からいえば、鍛伸方向
に平行な粒子界面より、それに直角な粒子界面の方が金
属接触の割合が多くなり、結果的にＬ方向の機械的強度
の方が高くなるものと思われる。それぞれの方向の機械
的強度は、鍛造比の増加と共に、Ｌ，Ｔ方向とも酸化被
膜の破れが進行して接合強度が高くなり、Ｔ／Ｌ比も増
加する。鍛造比と、Ｌ，Ｔ方向の引張り強さの変化の関
係を模式的に図２に示した。鍛造比の増加とともにＴ／
Ｌ比は増加、すなわち異方性は軽減される。しかし、実
際問題として、鍛造比が十分とれないような太径材では
Ｔ方向の機械的性質は不十分なものとなり、また高鍛造
比は高コストに繋がる。本発明の目的は、従来の製造方
法での粉末冶金材料のかかる機械的性質の異方性を緩和
ないしは著しく軽減し、または低鍛造比でも高い機械的
性質を示す粉末冶金材料およびその製造方法を提供する
ことにある。
粉末界面で滑りが生じるために、酸化被膜が破れ、金属
−金属接合の割合が増加して機械的性質は大きく向上す
る。この時、鍛伸や圧延の方向（Ｌ）とそれに直角の方
向（Ｔ）について、酸化被膜の破れやすさが異なること
は容易に類推できる。実際の現象からいえば、鍛伸方向
に平行な粒子界面より、それに直角な粒子界面の方が金
属接触の割合が多くなり、結果的にＬ方向の機械的強度
の方が高くなるものと思われる。それぞれの方向の機械
的強度は、鍛造比の増加と共に、Ｌ，Ｔ方向とも酸化被
膜の破れが進行して接合強度が高くなり、Ｔ／Ｌ比も増
加する。鍛造比と、Ｌ，Ｔ方向の引張り強さの変化の関
係を模式的に図２に示した。鍛造比の増加とともにＴ／
Ｌ比は増加、すなわち異方性は軽減される。しかし、実
際問題として、鍛造比が十分とれないような太径材では
Ｔ方向の機械的性質は不十分なものとなり、また高鍛造
比は高コストに繋がる。本発明の目的は、従来の製造方
法での粉末冶金材料のかかる機械的性質の異方性を緩和
ないしは著しく軽減し、または低鍛造比でも高い機械的
性質を示す粉末冶金材料およびその製造方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】Ｎ2,Ａr等の不活性ガス
によるガスアトマイズ法によって製造された粉末は、例
えば工具鋼粉末では通常少なくとも60ppmの酸素を含有
する。この酸素は、通常粉末表面に酸化物被膜の形態で
存在する。ガスアトマイズ−ＨＩＰ法では、かかる原料
粉末の酸素量を増加させないよう、一般には種々の施策
がとられる。具体的には、カプセルに粉末を充填後、粉
末表面に物理的に吸着されているガス成分を除去できる
温度(通常500℃)まで、加熱した状態で、容器内を真空
脱ガスした後、真空状態で封着し、次行程のＨＩＰ作業
を実施する。かかる方法で製造された、例えば粉末工具
材料は、通常圧密状態で100ppm以下の酸素含有量となる
が、原料粉末の酸素量よりも低い酸素含有量とすること
はできない。
によるガスアトマイズ法によって製造された粉末は、例
えば工具鋼粉末では通常少なくとも60ppmの酸素を含有
する。この酸素は、通常粉末表面に酸化物被膜の形態で
存在する。ガスアトマイズ−ＨＩＰ法では、かかる原料
粉末の酸素量を増加させないよう、一般には種々の施策
がとられる。具体的には、カプセルに粉末を充填後、粉
末表面に物理的に吸着されているガス成分を除去できる
温度(通常500℃)まで、加熱した状態で、容器内を真空
脱ガスした後、真空状態で封着し、次行程のＨＩＰ作業
を実施する。かかる方法で製造された、例えば粉末工具
材料は、通常圧密状態で100ppm以下の酸素含有量となる
が、原料粉末の酸素量よりも低い酸素含有量とすること
はできない。
【０００６】本発明は、原料粉末中の炭素もしくは付加
的に添加された炭素粉末またはＣＯガスで粉末表面酸化
物を積極的に還元して、ＨＩＰ処理以前に粉末の表面酸
化物を除去低減することで、材料の機械的性質の異方性
を減少させることができること、特に酸素量を40ppm以
下に低減することにより、抗折力のＴ／Ｌ比を0.8以上
とし得ること、そしてこの酸素量の低減処理は、唯一粉
末をカプセルに封入した後に行なう実現し得ることを見
出したことによるものである。すなわち、本発明の第１
発明は、酸素含有量が40ppmであり、熱間加工方向に平
行(Ｌ)と直角(Ｔ)方向それぞれの抗折力のＴ／Ｌの比が
0.8以上である鉄基の等方性粉末冶金材料、このうち、
特に材料は工具鋼とするものである。また、本発明の第
２発明は、原料粉末を密閉カプセル内に充填して、熱間
静水圧プレス法で圧密して実密体とし、その後これに熱
間加工を施す粉末冶金材料の製造方法において、酸素含
有量が重量比で100ppm以下の低酸素の鉄基合金粉末であ
る原料粉末を前記カプセル内に充填後、ＣＯガス反応に
よって該粉末の表面酸化物を還元して該粉末の酸素含有
量を40ppm以下として、前記熱間加工方向に平行と直角
の方向の機械的性質の異方性を減少させることを特徴と
する等方性粉末冶金材料の製造方法である。
的に添加された炭素粉末またはＣＯガスで粉末表面酸化
物を積極的に還元して、ＨＩＰ処理以前に粉末の表面酸
化物を除去低減することで、材料の機械的性質の異方性
を減少させることができること、特に酸素量を40ppm以
下に低減することにより、抗折力のＴ／Ｌ比を0.8以上
とし得ること、そしてこの酸素量の低減処理は、唯一粉
末をカプセルに封入した後に行なう実現し得ることを見
出したことによるものである。すなわち、本発明の第１
発明は、酸素含有量が40ppmであり、熱間加工方向に平
行(Ｌ)と直角(Ｔ)方向それぞれの抗折力のＴ／Ｌの比が
0.8以上である鉄基の等方性粉末冶金材料、このうち、
特に材料は工具鋼とするものである。また、本発明の第
２発明は、原料粉末を密閉カプセル内に充填して、熱間
静水圧プレス法で圧密して実密体とし、その後これに熱
間加工を施す粉末冶金材料の製造方法において、酸素含
有量が重量比で100ppm以下の低酸素の鉄基合金粉末であ
る原料粉末を前記カプセル内に充填後、ＣＯガス反応に
よって該粉末の表面酸化物を還元して該粉末の酸素含有
量を40ppm以下として、前記熱間加工方向に平行と直角
の方向の機械的性質の異方性を減少させることを特徴と
する等方性粉末冶金材料の製造方法である。
【０００７】
【作用】原料粉末の粉末表面酸化物を還元する手法とし
て、原料粉末中の炭素または添加炭素を、要すれば、真
空排気を併用して行なうことは特に新規ではない。酸素
含有量が高い水アトマイズ粉末の焼結方法としては、常
套手段でさえある。しかし、本発明のように酸素含有量
が100ppm以下等の低炭素または極低酸素粉末の表面酸化
物の除去手段として、試みられたことはないし、さらに
はその目的が圧密後鍛造等の塑性加工を施された実密体
の機械的性質の異方性の緩和、または軽減策として試み
られた事例はない。本発明材は、抗折力のＴ／Ｌ比を0.
8以上としたが、これは従来材のそれ(0.6〜0.7)に対
し、明瞭に差別化するためであり、また、後述の実施例
からもわかるように、本発明の方法により、比較的容易
に得られる範囲であるからである。また、本発明材のＯ
2含有量を40ppm以下としたのは、上記抗折力のＴ／Ｌ比
0.8以上を満足するため、また生産技術的に容易に達成
可能であるからである。
て、原料粉末中の炭素または添加炭素を、要すれば、真
空排気を併用して行なうことは特に新規ではない。酸素
含有量が高い水アトマイズ粉末の焼結方法としては、常
套手段でさえある。しかし、本発明のように酸素含有量
が100ppm以下等の低炭素または極低酸素粉末の表面酸化
物の除去手段として、試みられたことはないし、さらに
はその目的が圧密後鍛造等の塑性加工を施された実密体
の機械的性質の異方性の緩和、または軽減策として試み
られた事例はない。本発明材は、抗折力のＴ／Ｌ比を0.
8以上としたが、これは従来材のそれ(0.6〜0.7)に対
し、明瞭に差別化するためであり、また、後述の実施例
からもわかるように、本発明の方法により、比較的容易
に得られる範囲であるからである。また、本発明材のＯ
2含有量を40ppm以下としたのは、上記抗折力のＴ／Ｌ比
0.8以上を満足するため、また生産技術的に容易に達成
可能であるからである。
【０００８】本発明のもう一つの特徴は、かかる還元反
応を、後続工程であるＨＩＰで使用するカプセル内に粉
末が充填された状態で実施することにより、下記のよう
にハンドリングの困難性と再酸化の危険から、実質的に
唯一可能であり、好ましくはこれをＨＩＰ炉中の昇温状
態で行なって、脱ガス用の排気パイプを封じ、続いて昇
圧操作を行なうことで、より効果的に上記還元効果を発
揮させることである。金属粉末の炭素による還元反応
は、真空度と温度によって異なるが、工業的に到達でき
る真空度、すなわち10マイナス2乗Torrの近辺では、700
〜900℃以上の温度で生ずる。このような温度領域で
は、還元反応と並行して、軽度の焼結反応が生じ、粉末
の凝集が起こるために、カプセル容器外でかかる操作を
行なっても、粉末のハンドリング、例えば搬送、充填が
不可能となり、実際には実施が困難である。
応を、後続工程であるＨＩＰで使用するカプセル内に粉
末が充填された状態で実施することにより、下記のよう
にハンドリングの困難性と再酸化の危険から、実質的に
唯一可能であり、好ましくはこれをＨＩＰ炉中の昇温状
態で行なって、脱ガス用の排気パイプを封じ、続いて昇
圧操作を行なうことで、より効果的に上記還元効果を発
揮させることである。金属粉末の炭素による還元反応
は、真空度と温度によって異なるが、工業的に到達でき
る真空度、すなわち10マイナス2乗Torrの近辺では、700
〜900℃以上の温度で生ずる。このような温度領域で
は、還元反応と並行して、軽度の焼結反応が生じ、粉末
の凝集が起こるために、カプセル容器外でかかる操作を
行なっても、粉末のハンドリング、例えば搬送、充填が
不可能となり、実際には実施が困難である。
【０００９】上記の還元反応をＨＩＰ装置内で実行でき
れば処理作業上好都合である。金属粉末を充填したカプ
セルの排気パイプを封着せずに、ＨＩＰ炉内での昇温中
に継続して、真空排気を続行し、圧密化に十分な温度に
到達して初めて、炉内でパイプを封着または排気回路を
閉鎖し、昇圧することによって工業的手法として高温還
元が可能なることが判明した。カプセル内の昇温を促進
する手法として、カプセルへの排気回路を利用して、非
酸化性ガスをカプセル内に導入し、ガスの熱伝導を利用
して、昇温を迅速化し、その後に引き続いて排気するこ
とが可能となる。この際、使用するガスとしては、
Ｈ2，Ｎ2，Ａr等が可能であるが、鋼中に固溶するＮ2ガ
ス等が好ましい。
れば処理作業上好都合である。金属粉末を充填したカプ
セルの排気パイプを封着せずに、ＨＩＰ炉内での昇温中
に継続して、真空排気を続行し、圧密化に十分な温度に
到達して初めて、炉内でパイプを封着または排気回路を
閉鎖し、昇圧することによって工業的手法として高温還
元が可能なることが判明した。カプセル内の昇温を促進
する手法として、カプセルへの排気回路を利用して、非
酸化性ガスをカプセル内に導入し、ガスの熱伝導を利用
して、昇温を迅速化し、その後に引き続いて排気するこ
とが可能となる。この際、使用するガスとしては、
Ｈ2，Ｎ2，Ａr等が可能であるが、鋼中に固溶するＮ2ガ
ス等が好ましい。
【００１０】本発明の方法を採用することによって、Ｈ
ＩＰ後の鋼中酸素含有量は、40ppm以下まで低減可能で
あり、その結果として、（１）ＨＩＰままの状態の機械
的性質が向上すること、（２）小さい鍛造比で材料の機
械的性質が上昇すること、（３）（２）の過程で長手方
向と径方向の機械的性質の異方性が著しく減少するこ
と、（４）副次的効果として太径材の製造が可能とな
る、等の効果を享受できる。
ＩＰ後の鋼中酸素含有量は、40ppm以下まで低減可能で
あり、その結果として、（１）ＨＩＰままの状態の機械
的性質が向上すること、（２）小さい鍛造比で材料の機
械的性質が上昇すること、（３）（２）の過程で長手方
向と径方向の機械的性質の異方性が著しく減少するこ
と、（４）副次的効果として太径材の製造が可能とな
る、等の効果を享受できる。
【００１１】
【実施例】以下に実施例について説明する。 （実施例１）重量比でＣ 1.31%、Ｃr 4.22%、Ｗ 6.25
%、Ｍo 5.13%、Ｖ 3.12%、Ｃo 8.22%、残部鉄および不
可避的不純物からなる溶湯からＮ2ガスアトマイズ法に
より、-30meshの球状ハイス粉末を作成した。アトマイ
ズままの粉末の酸素含有量は、89ppm、Ｎ2含有量は340p
pmであった。この粉末を外径 100mmφ、内径 94mmφ、
高さ 100mmLの軟鋼製カプセルに充填密度 71%で充填し
た。該カプセルに外径 14mmφ、内径 10mmφの脱気パイ
プを溶接後、脱気は行なわずに、そのままＨＩＰ炉内に
装入し、ＨＩＰ装置に付属の排気用パイプと接続した。
常温で、カプセル内を10マイナス2乗Torrに排気後、約3
00℃/Hrの昇温速度で昇温を行なった。約700℃からカプ
セル内の真空度が急激に低下し、Ｃによる粉末表面酸化
物の還元反応が開始した。1100℃で真空度が10マイナス
1.5乗Torr以上に上昇するまで保持した後、ＨＩＰ炉内
を1000atm/Hrの速度で1000atmまで昇圧し1時間保持し
た。ＨＩＰ終了後のカプセルは外径 89.6mmであった。
ＨＩＰ後の材料のガス含有量は、本発明材は酸素 32pp
m、窒素 320ppmであり、後述の比較材は酸素 94ppm、Ｎ
2は335ppmであった。
%、Ｍo 5.13%、Ｖ 3.12%、Ｃo 8.22%、残部鉄および不
可避的不純物からなる溶湯からＮ2ガスアトマイズ法に
より、-30meshの球状ハイス粉末を作成した。アトマイ
ズままの粉末の酸素含有量は、89ppm、Ｎ2含有量は340p
pmであった。この粉末を外径 100mmφ、内径 94mmφ、
高さ 100mmLの軟鋼製カプセルに充填密度 71%で充填し
た。該カプセルに外径 14mmφ、内径 10mmφの脱気パイ
プを溶接後、脱気は行なわずに、そのままＨＩＰ炉内に
装入し、ＨＩＰ装置に付属の排気用パイプと接続した。
常温で、カプセル内を10マイナス2乗Torrに排気後、約3
00℃/Hrの昇温速度で昇温を行なった。約700℃からカプ
セル内の真空度が急激に低下し、Ｃによる粉末表面酸化
物の還元反応が開始した。1100℃で真空度が10マイナス
1.5乗Torr以上に上昇するまで保持した後、ＨＩＰ炉内
を1000atm/Hrの速度で1000atmまで昇圧し1時間保持し
た。ＨＩＰ終了後のカプセルは外径 89.6mmであった。
ＨＩＰ後の材料のガス含有量は、本発明材は酸素 32pp
m、窒素 320ppmであり、後述の比較材は酸素 94ppm、Ｎ
2は335ppmであった。
【００１２】前記により得られた焼結体をカプセルとと
もに1050〜1100℃の温度領域で鍛造比(Ｆ．Ｒ） 2,4,8,
16,32で鍛造した。鍛造後、長手、径両方向(鍛造比32か
らは長手方向のみ)をそれぞれ長さ方向とするごとく、3
mmφ×20mmLの抗折ならびに縮小したシャルピー衝撃試
験片を削出した。なお、比較材として、同一粉末を同一
カプセルに充填後、通常の脱気法、すなわち、常温で10
マイナス2乗Torrに脱気後500℃まで昇温し、さらに10マ
イナス2乗Torrに脱気して同圧力で封着した後、ＨＩＰ
炉内に装入してＨＩＰ処理を行なった。ＨＩＰパターン
は昇温、昇圧同時進行型とし、１時間で1100℃、1000at
mに昇温昇圧し、1時間保持後、降温降圧した。
もに1050〜1100℃の温度領域で鍛造比(Ｆ．Ｒ） 2,4,8,
16,32で鍛造した。鍛造後、長手、径両方向(鍛造比32か
らは長手方向のみ)をそれぞれ長さ方向とするごとく、3
mmφ×20mmLの抗折ならびに縮小したシャルピー衝撃試
験片を削出した。なお、比較材として、同一粉末を同一
カプセルに充填後、通常の脱気法、すなわち、常温で10
マイナス2乗Torrに脱気後500℃まで昇温し、さらに10マ
イナス2乗Torrに脱気して同圧力で封着した後、ＨＩＰ
炉内に装入してＨＩＰ処理を行なった。ＨＩＰパターン
は昇温、昇圧同時進行型とし、１時間で1100℃、1000at
mに昇温昇圧し、1時間保持後、降温降圧した。
【００１３】
【表１】
【００１４】本発明材と比較材の機械的性質の測定結果
を表１に示す。該表から発明材は比較材対比で、ＨＩＰ
ままの状態でも機械的性質が向上していることがわか
る。また、本発明材は鍛造比２でも長手方向 抗折力 40
0kg/mm2以上、シャルピー衝撃値 1.8kgm/cm2の高靭性を
有すること、シャルピー衝撃値のＴ／Ｌ比による異方性
も鍛造比 4で0.86と高い等方性を示すことが明らかであ
る。なお、表１の試験片の熱処理条件は、本材質の標準
的熱処理条件である1200℃焼入れ、570℃で1Hr×3回の
焼もどしである。
を表１に示す。該表から発明材は比較材対比で、ＨＩＰ
ままの状態でも機械的性質が向上していることがわか
る。また、本発明材は鍛造比２でも長手方向 抗折力 40
0kg/mm2以上、シャルピー衝撃値 1.8kgm/cm2の高靭性を
有すること、シャルピー衝撃値のＴ／Ｌ比による異方性
も鍛造比 4で0.86と高い等方性を示すことが明らかであ
る。なお、表１の試験片の熱処理条件は、本材質の標準
的熱処理条件である1200℃焼入れ、570℃で1Hr×3回の
焼もどしである。
【００１５】（実施例２）重量比でＣ 2.30%、Ｃr 13.2
%、Ｍo 1.21%、Ｖ 5.1%、残部鉄および不可避的不純物
からなるＮ2ガスによる-30meshの球形状ガスアトマイズ
粉末を作成した。酸素含有量は、96ppm、Ｎ2含有量は46
0ppmであった。この粉末にグラファイト粉末を重量比で
0.1%添加し、Ｖ型ブレンダーで混合した。これを実施例
１と同じカプセルに充填後、常温で10マイナス2乗Torr
に脱気後、引き続いて純度 99.99%のＮ2ガスを導入後、
1100℃まで加熱した。その後、脱気を開始し、真空度が
10マイナス1.5乗Torrに到達した後、脱気パイプを封着
した。このカプセルをＨＩＰ炉に挿入後、1100℃×1000
atm×2hrのＨＩＰパターンで圧密した。
%、Ｍo 1.21%、Ｖ 5.1%、残部鉄および不可避的不純物
からなるＮ2ガスによる-30meshの球形状ガスアトマイズ
粉末を作成した。酸素含有量は、96ppm、Ｎ2含有量は46
0ppmであった。この粉末にグラファイト粉末を重量比で
0.1%添加し、Ｖ型ブレンダーで混合した。これを実施例
１と同じカプセルに充填後、常温で10マイナス2乗Torr
に脱気後、引き続いて純度 99.99%のＮ2ガスを導入後、
1100℃まで加熱した。その後、脱気を開始し、真空度が
10マイナス1.5乗Torrに到達した後、脱気パイプを封着
した。このカプセルをＨＩＰ炉に挿入後、1100℃×1000
atm×2hrのＨＩＰパターンで圧密した。
【００１６】上記により得た焼結体をカプセルごと実施
例１と同じように鍛造加工（鍛造比R.F=2,4,8,16)と
し、従来材と機械的性質(抗折力)の比較を実施した。こ
の結果を表２に示す。ここで比較材は、同一粉末にグラ
ファイト粉末を添加することなく、同様のカプセルに充
填し、常温で10マイナス2乗Torrまで脱気後500℃まで昇
温して吸着ガスを除去後、10マイナス2乗Torrで封着
し、同一ＨＩＰ条件（1100℃×1000atm×2hr)で圧密し
た材料である。本発明材の酸素量は34ppm、Ｎ2量は380p
pmであった。一方、比較材の酸素量は103ppm、窒素量は
450ppmであった。実施例１の場合と同様、本合金の場合
も低い鍛造比から高い機械的性質を示し、かつ異方性が
少ない。
例１と同じように鍛造加工（鍛造比R.F=2,4,8,16)と
し、従来材と機械的性質(抗折力)の比較を実施した。こ
の結果を表２に示す。ここで比較材は、同一粉末にグラ
ファイト粉末を添加することなく、同様のカプセルに充
填し、常温で10マイナス2乗Torrまで脱気後500℃まで昇
温して吸着ガスを除去後、10マイナス2乗Torrで封着
し、同一ＨＩＰ条件（1100℃×1000atm×2hr)で圧密し
た材料である。本発明材の酸素量は34ppm、Ｎ2量は380p
pmであった。一方、比較材の酸素量は103ppm、窒素量は
450ppmであった。実施例１の場合と同様、本合金の場合
も低い鍛造比から高い機械的性質を示し、かつ異方性が
少ない。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】以上に説明の如く、酸素含有量が100ppm
以下の低酸素粉末の場合も、Ｃ等による還元反応を利用
することにより、Ｏ2含有量を40ppm以下に低減すること
ができ、これにより低い鍛造比でも機械的性質が高値を
示し、かつ、Ｔ／Ｌ比が0.8以上と異方性を著しく減少
することができる。以上では本発明を工具鋼を主として
述べたが、本発明は必ずしも工具鋼に限定されるもので
はないことは本発明の主旨より明らかであろう。また、
還元反応をＨＩＰ炉内、炉外でいずれで行なうかも、必
ずしもその効果を限定するものではない。脱気が炉中で
可能なＨＩＰ設備では、前者が不可能な場合は、後者を
選択すれば良い。
以下の低酸素粉末の場合も、Ｃ等による還元反応を利用
することにより、Ｏ2含有量を40ppm以下に低減すること
ができ、これにより低い鍛造比でも機械的性質が高値を
示し、かつ、Ｔ／Ｌ比が0.8以上と異方性を著しく減少
することができる。以上では本発明を工具鋼を主として
述べたが、本発明は必ずしも工具鋼に限定されるもので
はないことは本発明の主旨より明らかであろう。また、
還元反応をＨＩＰ炉内、炉外でいずれで行なうかも、必
ずしもその効果を限定するものではない。脱気が炉中で
可能なＨＩＰ設備では、前者が不可能な場合は、後者を
選択すれば良い。
【図１】ＨＩＰまま（ａ）およびこれに塑性加工を加え
た後（ｂ）の原料粉末粒子の表面の酸化物の存在状況を
模式的に示した図である。
た後（ｂ）の原料粉末粒子の表面の酸化物の存在状況を
模式的に示した図である。
【図２】ＨＩＰままの材料に塑性加工を加えた場合の鍛
造比（Ｆ．Ｒ）とＴ，Ｌ方向それぞれの引張強さおよび
そのＴ／Ｌの比の変化を説明する模式図である。
造比（Ｆ．Ｒ）とＴ，Ｌ方向それぞれの引張強さおよび
そのＴ／Ｌの比の変化を説明する模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０４ 38/30
Claims (4)
- 【請求項１】 酸素含有量が40ppmであり、熱間加工方
向に平行(Ｌ)と直角(Ｔ)方向それぞれの抗折力のＴ／Ｌ
の比が0.8以上である鉄基の等方性粉末冶金材料。 - 【請求項２】 材料は、工具鋼である請求項１の等方性
粉末冶金材料。 - 【請求項３】 原料粉末を密閉カプセル内に充填して、
熱間静水圧プレス法で圧密して実密体とし、その後これ
に熱間加工を施す粉末冶金材料の製造方法において、酸
素含有量が重量比で100ppm以下の低酸素の鉄基合金粉末
である原料粉末を前記カプセル内に充填後、ＣＯガス反
応によって該粉末の表面酸化物を還元して該粉末の酸素
含有量を40ppm以下として、前記熱間加工方向に平行と
直角の方向の機械的性質の異方性を減少させることを特
徴とする等方性粉末冶金材料の製造方法。 - 【請求項４】 原料粉末を密閉カプセル内に充填して、
ＨＩＰ炉内に装入して、700℃以上で排気しつつ還元反
応を行ない、排気回路を封着後そのまま昇圧し、ＨＩＰ
処理を行なうことを特徴とする請求項３の等方性粉末冶
金材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4213985A JPH0657365A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 等方性粉末冶金材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4213985A JPH0657365A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 等方性粉末冶金材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0657365A true JPH0657365A (ja) | 1994-03-01 |
Family
ID=16648343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4213985A Pending JPH0657365A (ja) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | 等方性粉末冶金材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0657365A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007281017A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Jeol Ltd | 軟磁性材料及び軟磁性材料の製造方法 |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP4213985A patent/JPH0657365A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007281017A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Jeol Ltd | 軟磁性材料及び軟磁性材料の製造方法 |
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