JPH07278725A - 切削性に優れた焼結鋼の製造方法 - Google Patents
切削性に優れた焼結鋼の製造方法Info
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- JPH07278725A JPH07278725A JP7753794A JP7753794A JPH07278725A JP H07278725 A JPH07278725 A JP H07278725A JP 7753794 A JP7753794 A JP 7753794A JP 7753794 A JP7753794 A JP 7753794A JP H07278725 A JPH07278725 A JP H07278725A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水素を含有する雰囲気中で焼結しても切削性
が低下しない切削性の優れた焼結鋼の製造方法を提供す
る。 【構成】 0.1 ％未満のMnと0.08〜0.3 ％のＳを含有す
る粉末冶金用アトマイズ鉄粉に、それぞれ平均粒径0.3
〜５μm のMoS2 0.05〜0.5 ％、WS2 0.05〜0.5％、SnS
0.05〜0.5 ％のうちの1 種以上の粉末と黒鉛粉末0.4
〜５％とを混合して圧縮成形し、水素を含有する雰囲気
中で焼結する。
が低下しない切削性の優れた焼結鋼の製造方法を提供す
る。 【構成】 0.1 ％未満のMnと0.08〜0.3 ％のＳを含有す
る粉末冶金用アトマイズ鉄粉に、それぞれ平均粒径0.3
〜５μm のMoS2 0.05〜0.5 ％、WS2 0.05〜0.5％、SnS
0.05〜0.5 ％のうちの1 種以上の粉末と黒鉛粉末0.4
〜５％とを混合して圧縮成形し、水素を含有する雰囲気
中で焼結する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金用水アトマイ
ズ鋼粉を用いた焼結鋼に係わり、とくに焼結後の切削性
に優れた焼結鋼の製造方法に関する。
ズ鋼粉を用いた焼結鋼に係わり、とくに焼結後の切削性
に優れた焼結鋼の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金用鉄粉は、鉄粉にCu粉、黒鉛粉
などを添加混合し、金型中で圧粉成形して焼結し、通常
5.0 〜7.2g/cm3の密度を有する焼結機械部品等の製造に
用いられる。粉末冶金法は寸法精度良く複雑形状の焼結
体を製造できるが、寸法精度の厳しい部品を製造する場
合、焼結後の切削加工、あるいはドリル穴あけ加工が必
要となることがある。
などを添加混合し、金型中で圧粉成形して焼結し、通常
5.0 〜7.2g/cm3の密度を有する焼結機械部品等の製造に
用いられる。粉末冶金法は寸法精度良く複雑形状の焼結
体を製造できるが、寸法精度の厳しい部品を製造する場
合、焼結後の切削加工、あるいはドリル穴あけ加工が必
要となることがある。
【０００３】粉末冶金製品は一般に切削性が劣り、溶製
材製品に比べると工具寿命が短い問題点を有しているた
め機械加工時のコストが高価になる欠点を有している。
粉末冶金製品における切削性の劣化は、粉末冶金製品に
含まれる気孔による断続切削あるいは熱伝導率の低下に
よる切削温度の上昇に起因すると言われている。切削性
の改善を行うためには、S 、MnS などの快削成分を鉄粉
に混合することが多い。これらS 、MnS は切りくずの破
断を容易にする効果、あるいは工具にＳ、MnS の薄い構
成刃先を形成し、工具すくい面での潤滑作用により切削
性の向上をもたらすと言われている。しかし、通常のMn
S の添加により切削性を向上させるためには、多量のMn
S を添加する必要があるほか、焼結中にすすがでるなど
そのための悪影響がでる恐れがある。
材製品に比べると工具寿命が短い問題点を有しているた
め機械加工時のコストが高価になる欠点を有している。
粉末冶金製品における切削性の劣化は、粉末冶金製品に
含まれる気孔による断続切削あるいは熱伝導率の低下に
よる切削温度の上昇に起因すると言われている。切削性
の改善を行うためには、S 、MnS などの快削成分を鉄粉
に混合することが多い。これらS 、MnS は切りくずの破
断を容易にする効果、あるいは工具にＳ、MnS の薄い構
成刃先を形成し、工具すくい面での潤滑作用により切削
性の向上をもたらすと言われている。しかし、通常のMn
S の添加により切削性を向上させるためには、多量のMn
S を添加する必要があるほか、焼結中にすすがでるなど
そのための悪影響がでる恐れがある。
【０００４】例えば、特公平3-25481 号公報においては
0.1 〜0.5 重量％（以下％と略す）のMnとSi、C などを
含む純鉄粉にさらにＳを0.03〜0.07％添加した配合物を
溶湯中に添加し水または気体で噴霧された粉末冶金用鉄
粉が開示されている。これに対してさきに本発明者ら
は、特願平5-337325号、特願平5-336076号において、
Ｓ、Cr、Mnを添加した粉末冶金用アトマイズ鉄粉を焼結
すると、焼結鋼の気孔には残留黒鉛、焼結鋼粒内および
粒界には５μm 以内のMnS が存在し、残留黒鉛が効果的
に作用して切削性に優れた焼結鋼が容易に得られるとい
う従来とは異なる技術を提案した。
0.1 〜0.5 重量％（以下％と略す）のMnとSi、C などを
含む純鉄粉にさらにＳを0.03〜0.07％添加した配合物を
溶湯中に添加し水または気体で噴霧された粉末冶金用鉄
粉が開示されている。これに対してさきに本発明者ら
は、特願平5-337325号、特願平5-336076号において、
Ｓ、Cr、Mnを添加した粉末冶金用アトマイズ鉄粉を焼結
すると、焼結鋼の気孔には残留黒鉛、焼結鋼粒内および
粒界には５μm 以内のMnS が存在し、残留黒鉛が効果的
に作用して切削性に優れた焼結鋼が容易に得られるとい
う従来とは異なる技術を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
を含めてS を含有する粉末冶金用鉄粉においては、水素
を含有する雰囲気で焼結した場合、S が還元・除去さ
れ、著しく切削性が低下するという問題があった。本発
明は、このような従来技術の欠点に鑑み、粉末冶金用ア
トマイズ鉄粉を水素を含有する雰囲気で焼結した場合に
も切削性に優れた焼結鋼の製造方法を提供することを目
的とする。
を含めてS を含有する粉末冶金用鉄粉においては、水素
を含有する雰囲気で焼結した場合、S が還元・除去さ
れ、著しく切削性が低下するという問題があった。本発
明は、このような従来技術の欠点に鑑み、粉末冶金用ア
トマイズ鉄粉を水素を含有する雰囲気で焼結した場合に
も切削性に優れた焼結鋼の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らはMnを0.1%未
満に低減しかつＳを含有する粉末冶金用アトマイズ鉄粉
について、水素を含有する雰囲気で焼結した場合の切削
性低下の原因について鋭意検討を加えた。Ｓを0.08〜0.
3 ％を含有する粉末冶金用アトマイズ鉄粉を水素を含む
窒素雰囲気で焼結した場合、純窒素中で焼結した焼結鋼
に比べ、Ｓ含有量と、残留黒鉛量が減少していた。また
FeS が水素で還元されると仮定し、焼結中のＳの減少量
を計算すると、分析値とよく一致した。これらの事実か
ら、アトマイズ鉄粉中あるいは表面のFeS が残留黒鉛の
生成に直接かかわることがわかった。
満に低減しかつＳを含有する粉末冶金用アトマイズ鉄粉
について、水素を含有する雰囲気で焼結した場合の切削
性低下の原因について鋭意検討を加えた。Ｓを0.08〜0.
3 ％を含有する粉末冶金用アトマイズ鉄粉を水素を含む
窒素雰囲気で焼結した場合、純窒素中で焼結した焼結鋼
に比べ、Ｓ含有量と、残留黒鉛量が減少していた。また
FeS が水素で還元されると仮定し、焼結中のＳの減少量
を計算すると、分析値とよく一致した。これらの事実か
ら、アトマイズ鉄粉中あるいは表面のFeS が残留黒鉛の
生成に直接かかわることがわかった。
【０００７】またＳを0.08〜0.3 ％含有する粉末冶金用
アトマイズ鉄粉を水素を含む窒素雰囲気中で焼結途中、
急冷し、残留黒鉛の分析を行った結果、残留黒鉛は焼結
中の浸炭が阻止されて生成することがわかった。このよ
うに水素を含む窒素雰囲気で焼結した場合、粉末に含ま
れるFeS が水素で還元・除去され、焼結中の浸炭を阻止
する作用を失った結果、黒鉛が浸炭量が増加し、焼結鋼
中の残留黒鉛量が減少して切削性が低下することが判明
した。
アトマイズ鉄粉を水素を含む窒素雰囲気中で焼結途中、
急冷し、残留黒鉛の分析を行った結果、残留黒鉛は焼結
中の浸炭が阻止されて生成することがわかった。このよ
うに水素を含む窒素雰囲気で焼結した場合、粉末に含ま
れるFeS が水素で還元・除去され、焼結中の浸炭を阻止
する作用を失った結果、黒鉛が浸炭量が増加し、焼結鋼
中の残留黒鉛量が減少して切削性が低下することが判明
した。
【０００８】また溶鋼のMnを通常の0.10〜0.7 ％のレベ
ルにした場合、S を添加しても黒鉛の残留が無くなり、
切削性の向上効果が得られないことが判明した。そし
て、Mnを0.1%未満に低下させることが、切削性を向上さ
せる残留黒鉛を得るための必要条件であることが分かっ
た。Mnを0.1%未満としS を0.08〜0.3%含有させた粉末冶
金用アトマイズ鉄粉を用いて、水素を含有する雰囲気で
焼結した場合にも切削性に優れた焼結鋼の製造のために
は、焼結中に粉末に含まれるFeS が水素で還元されない
ようにすればよい。
ルにした場合、S を添加しても黒鉛の残留が無くなり、
切削性の向上効果が得られないことが判明した。そし
て、Mnを0.1%未満に低下させることが、切削性を向上さ
せる残留黒鉛を得るための必要条件であることが分かっ
た。Mnを0.1%未満としS を0.08〜0.3%含有させた粉末冶
金用アトマイズ鉄粉を用いて、水素を含有する雰囲気で
焼結した場合にも切削性に優れた焼結鋼の製造のために
は、焼結中に粉末に含まれるFeS が水素で還元されない
ようにすればよい。
【０００９】硫化物の水素による還元反応は、 ２MS＋２H2＝２H2S ＋２M ・・・(1) である。MoS2、WS2 、SnS など、(1) 式においてH2S の
平衡分圧がFeS より大きな硫化物を混粉添加することに
より、焼結中にこの硫化物がFeS より優先的に還元され
るため、粉末に含有するFeS が還元されにくくなる。Fe
S が残留すれば、黒鉛粉末による浸炭が阻止され、残留
黒鉛は減少せず切削性が低下しないことが発見された。
平衡分圧がFeS より大きな硫化物を混粉添加することに
より、焼結中にこの硫化物がFeS より優先的に還元され
るため、粉末に含有するFeS が還元されにくくなる。Fe
S が残留すれば、黒鉛粉末による浸炭が阻止され、残留
黒鉛は減少せず切削性が低下しないことが発見された。
【００１０】なお、MoS2、WS2 を鉄粉に混合添加し、成
形・焼結し、切削性に優れた焼結鋼を製造する方法につ
いては以下の技術が公告・公開されている。特公昭58-5
7505号公報においては、1.5 〜５％Ｃ、10〜30％Cr、15
〜40％Mo、10％以下のCo、残部は実質的に鉄からなる合
金粉末にNi粉末0.5 〜５％、黒鉛粉末0.6 〜1.5 ％、Mo
S2粉末およびWS2 粉末の１種または２種を0.5 〜２％、
フェロマンガン粉末または金属マンガン粉末をMn量で0.
5 〜３％を混合し、成形焼結することにより、耐磨耗性
と被切削性に優れる材料の製造方法が開示されている。
このMoS2、WS2 が焼結時に分解し、分解ＳがMn、Fe、Ni
と反応して硫化物を形成し、切削性を向上させるとして
いる。
形・焼結し、切削性に優れた焼結鋼を製造する方法につ
いては以下の技術が公告・公開されている。特公昭58-5
7505号公報においては、1.5 〜５％Ｃ、10〜30％Cr、15
〜40％Mo、10％以下のCo、残部は実質的に鉄からなる合
金粉末にNi粉末0.5 〜５％、黒鉛粉末0.6 〜1.5 ％、Mo
S2粉末およびWS2 粉末の１種または２種を0.5 〜２％、
フェロマンガン粉末または金属マンガン粉末をMn量で0.
5 〜３％を混合し、成形焼結することにより、耐磨耗性
と被切削性に優れる材料の製造方法が開示されている。
このMoS2、WS2 が焼結時に分解し、分解ＳがMn、Fe、Ni
と反応して硫化物を形成し、切削性を向上させるとして
いる。
【００１１】上述した各技術においても、添加したMo
S2、WS2 そのもの、あるいはMoS2、WS 2 の分解により生
成した分解ＳがMn、Fe、Niと反応して形成した硫化物に
より切削性能の向上を図っている。これに対し本発明に
おいては、焼結鋼の気孔に残留した黒鉛の切削性向上作
用に着目したものであり、本発明のMoS2、WS2 粉末は、
浸炭を阻止して黒鉛を残留させるために必要なFeS を、
焼結中に水素還元から保護するために、Ｓを含むアトマ
イズ鉄粉に混合添加されたものであり、上述した各技術
とは全く異なる技術である。
S2、WS2 そのもの、あるいはMoS2、WS 2 の分解により生
成した分解ＳがMn、Fe、Niと反応して形成した硫化物に
より切削性能の向上を図っている。これに対し本発明に
おいては、焼結鋼の気孔に残留した黒鉛の切削性向上作
用に着目したものであり、本発明のMoS2、WS2 粉末は、
浸炭を阻止して黒鉛を残留させるために必要なFeS を、
焼結中に水素還元から保護するために、Ｓを含むアトマ
イズ鉄粉に混合添加されたものであり、上述した各技術
とは全く異なる技術である。
【００１２】特開昭62-167864 号公報、特開昭63-20431
号公報においては、鉄粉または鉄基合金粉末に、焼結促
進用粉末および黒鉛粉末とMnS 、Ｓ、Se、MoS2から選ば
れた１種類以上の粉末を混合後、成形焼結することによ
り快削性の焼結鋼とその製造方法が開示されている。Mo
S2は、切削性の改善を目的に添加されている。特開昭48
-80409号公報のなかにはWS2 粉末を混粉添加した快削性
焼結鋼が開示されている。WS2 粉末は切削中に潤滑剤と
して作用させ、切削性を向上させるとしている。
号公報においては、鉄粉または鉄基合金粉末に、焼結促
進用粉末および黒鉛粉末とMnS 、Ｓ、Se、MoS2から選ば
れた１種類以上の粉末を混合後、成形焼結することによ
り快削性の焼結鋼とその製造方法が開示されている。Mo
S2は、切削性の改善を目的に添加されている。特開昭48
-80409号公報のなかにはWS2 粉末を混粉添加した快削性
焼結鋼が開示されている。WS2 粉末は切削中に潤滑剤と
して作用させ、切削性を向上させるとしている。
【００１３】特開昭64-79301号公報においては、Fe-Mn
合金粉に30μm 以下のMoS2を完全に固溶させずに表面部
に部分合金化する方法が開示されている。MoS2のS は焼
結時に、Fe-Mn 合金粉のMnと化合してMnS を形成して切
削性を向上させている。本発明においては、上述のよう
に特定範囲のMn、S を含有する鉄粉と特定の硫化物は混
合の組合わせによって、水素を含む雰囲気の焼結におい
ても焼結鋼中の残留黒鉛を形成させて切削性を格段に向
上させるものであり、特開昭64-79301号公報に開示され
た技術とは異なる。
合金粉に30μm 以下のMoS2を完全に固溶させずに表面部
に部分合金化する方法が開示されている。MoS2のS は焼
結時に、Fe-Mn 合金粉のMnと化合してMnS を形成して切
削性を向上させている。本発明においては、上述のよう
に特定範囲のMn、S を含有する鉄粉と特定の硫化物は混
合の組合わせによって、水素を含む雰囲気の焼結におい
ても焼結鋼中の残留黒鉛を形成させて切削性を格段に向
上させるものであり、特開昭64-79301号公報に開示され
た技術とは異なる。
【００１４】すなわち本発明は、純鉄粉あるいは合金鋼
粉を用いて成形・焼結により焼結鋼を得る粉末冶金法に
おいて、0.1%未満のMnと0.08〜0.3 ％のＳを含有する粉
末冶金用鉄粉に、それぞれ平均粒径0.3 〜5 μm のMoS2
0.05 〜0.5 ％、WS2 0.05〜0.5 ％、SnS 0.05〜0.5 ％
から選ばれた１種以上および黒鉛粉末0.4 〜５％を混合
し、該混合粉末を圧縮成形し、水素を含む雰囲気中で焼
結することを特徴とする切削性に優れた焼結鋼の製造方
法である。
粉を用いて成形・焼結により焼結鋼を得る粉末冶金法に
おいて、0.1%未満のMnと0.08〜0.3 ％のＳを含有する粉
末冶金用鉄粉に、それぞれ平均粒径0.3 〜5 μm のMoS2
0.05 〜0.5 ％、WS2 0.05〜0.5 ％、SnS 0.05〜0.5 ％
から選ばれた１種以上および黒鉛粉末0.4 〜５％を混合
し、該混合粉末を圧縮成形し、水素を含む雰囲気中で焼
結することを特徴とする切削性に優れた焼結鋼の製造方
法である。
【００１５】
【作 用】本発明によれば、Mn量を0.1%未満に制限し、
かつS を0.08〜0.3%添加した粉末冶金用アトマイズ鉄粉
を、含水素雰囲気中の平衡分圧がFeS より大きい硫化物
の粉末と、黒鉛粉末および必要に応じてCu粉末0.5 〜４
％と組み合わせて成形・焼結することにより、焼結鋼の
気孔に残留黒鉛を生成させ、切削性の優れた焼結鋼を製
造することができる。
かつS を0.08〜0.3%添加した粉末冶金用アトマイズ鉄粉
を、含水素雰囲気中の平衡分圧がFeS より大きい硫化物
の粉末と、黒鉛粉末および必要に応じてCu粉末0.5 〜４
％と組み合わせて成形・焼結することにより、焼結鋼の
気孔に残留黒鉛を生成させ、切削性の優れた焼結鋼を製
造することができる。
【００１６】つぎに、本発明の構成要素について規定理
由を説明する。まず、本発明の効果を発揮するためには
粉末冶金用アトマイズ鉄粉の組成、特にMnとS 含有量は
非常に重要であり、以下のように規定する。粉末冶金用
アトマイズ鉄粉のMnは、0.1%未満に限定される。Mnを0.
1%未満に低減するのは通常の電気炉では難しく、特別な
精錬法が必要である。Mn0.1%以上では、粉末中のMnがS
と結合しMnS を生成するので、鉄粉中のFeS が少なくな
り、したがって焼結鋼中の残留黒鉛が少なくなる。な
お、快削成分のMnS が増えても残留黒鉛の切削性向上効
果には及ばないため切削性は期待ほど向上しない。
由を説明する。まず、本発明の効果を発揮するためには
粉末冶金用アトマイズ鉄粉の組成、特にMnとS 含有量は
非常に重要であり、以下のように規定する。粉末冶金用
アトマイズ鉄粉のMnは、0.1%未満に限定される。Mnを0.
1%未満に低減するのは通常の電気炉では難しく、特別な
精錬法が必要である。Mn0.1%以上では、粉末中のMnがS
と結合しMnS を生成するので、鉄粉中のFeS が少なくな
り、したがって焼結鋼中の残留黒鉛が少なくなる。な
お、快削成分のMnS が増えても残留黒鉛の切削性向上効
果には及ばないため切削性は期待ほど向上しない。
【００１７】粉末冶金用アトマイズ鉄粉のＳは、鉄粉中
のFeS 源である。このFeS が焼結中の浸炭を抑制し、焼
結鋼中に黒鉛を残留させて焼結鋼の切削性を向上させる
ことができる。Ｓ含有量を0.08重量％から0.3 ％の範囲
に規定した理由は以下のとおりである。Ｓが0.08％未満
では、残留黒鉛が少なく切削性が向上しない。Ｓが0.3
％を超えると焼結中すすを発生しやすく、焼結炉をいた
めることが懸念される。好ましい範囲は0.1 〜0.2%とす
る。
のFeS 源である。このFeS が焼結中の浸炭を抑制し、焼
結鋼中に黒鉛を残留させて焼結鋼の切削性を向上させる
ことができる。Ｓ含有量を0.08重量％から0.3 ％の範囲
に規定した理由は以下のとおりである。Ｓが0.08％未満
では、残留黒鉛が少なく切削性が向上しない。Ｓが0.3
％を超えると焼結中すすを発生しやすく、焼結炉をいた
めることが懸念される。好ましい範囲は0.1 〜0.2%とす
る。
【００１８】粉末冶金用アトマイズ鉄粉は以上のような
規定を満足していればいわゆる純鉄粉でもよいし、合金
鋼粉でも良い。成形・焼結前に粉末冶金用アトマイズ鉄
粉に添加混合される粉末については、それぞれの役割を
発揮するために以下の規定を満足する必要がある。Mo
S2、WS2 、SnS の粉末は、水素を含有する雰囲気で焼結
した場合、平衡分圧が大きいため鉄粉中のFeS より優先
的に水素により還元され、鉄粉に含有されるFeS を還元
されにくくするために添加される。これらの粉末の添加
により残留黒鉛を減少させず切削性を低下させない。Mo
S2、WS2 、SnS をそれぞれ0.05〜0.5％に規定した理由
は以下のとおりである。その下限値は切削性の理由か
ら、その上限値はコスト上の観点から決定した。
規定を満足していればいわゆる純鉄粉でもよいし、合金
鋼粉でも良い。成形・焼結前に粉末冶金用アトマイズ鉄
粉に添加混合される粉末については、それぞれの役割を
発揮するために以下の規定を満足する必要がある。Mo
S2、WS2 、SnS の粉末は、水素を含有する雰囲気で焼結
した場合、平衡分圧が大きいため鉄粉中のFeS より優先
的に水素により還元され、鉄粉に含有されるFeS を還元
されにくくするために添加される。これらの粉末の添加
により残留黒鉛を減少させず切削性を低下させない。Mo
S2、WS2 、SnS をそれぞれ0.05〜0.5％に規定した理由
は以下のとおりである。その下限値は切削性の理由か
ら、その上限値はコスト上の観点から決定した。
【００１９】すなわち、0.05％未満の配合では鉄粉中の
FeS が還元され、結果として焼結鋼中の残留黒鉛が少な
くなり、切削性が低下する。0.5 ％を超えて配合すると
焼結炉を汚染することが懸念される。好ましい範囲は0.
1 〜0.3 % とする。MoS2、WS2 、SnS の粉末の平均粒径
を0.3 〜5 μm とする。0.3 μm 未満では焼結中での水
素による還元速度が速すぎるため、最高温度保持に達す
る前に還元分解してしまい、粉末中のFeS を保護する効
果が無くなってしまう。そのため、焼結鋼の残留黒鉛が
減少し、切削性が劣化する。5 μm を超えると鉄粉表面
に均一に分布しにくく、焼結中に部分的に残留黒鉛の少
ない部分が形成され切削性が低下する。好ましい範囲は
0.5 〜3 μm とする。
FeS が還元され、結果として焼結鋼中の残留黒鉛が少な
くなり、切削性が低下する。0.5 ％を超えて配合すると
焼結炉を汚染することが懸念される。好ましい範囲は0.
1 〜0.3 % とする。MoS2、WS2 、SnS の粉末の平均粒径
を0.3 〜5 μm とする。0.3 μm 未満では焼結中での水
素による還元速度が速すぎるため、最高温度保持に達す
る前に還元分解してしまい、粉末中のFeS を保護する効
果が無くなってしまう。そのため、焼結鋼の残留黒鉛が
減少し、切削性が劣化する。5 μm を超えると鉄粉表面
に均一に分布しにくく、焼結中に部分的に残留黒鉛の少
ない部分が形成され切削性が低下する。好ましい範囲は
0.5 〜3 μm とする。
【００２０】黒鉛粉末は切削性向上のための焼結鋼中の
残留黒鉛源として、さらに鉄中に固溶させて強度を高め
るために必要である。黒鉛粉末を0.4 〜５％に規定した
理由は以下のとおりである。0.4 ％未満では強度が低下
し、５％を超えた場合、初析セメンタイトが析出し切削
性が低下するためである。好ましい範囲は0.8 〜2 %と
する。切削性の面からは0.8%以上が好ましく、黒鉛粉末
コストの面からは2 %以下が好ましい。
残留黒鉛源として、さらに鉄中に固溶させて強度を高め
るために必要である。黒鉛粉末を0.4 〜５％に規定した
理由は以下のとおりである。0.4 ％未満では強度が低下
し、５％を超えた場合、初析セメンタイトが析出し切削
性が低下するためである。好ましい範囲は0.8 〜2 %と
する。切削性の面からは0.8%以上が好ましく、黒鉛粉末
コストの面からは2 %以下が好ましい。
【００２１】焼結鋼の強度を上げるためには、通常行わ
れるようにさらにCu粉末を0.5 〜4% 混合した混粉を用
いて、成形・焼結するのが望ましい。
れるようにさらにCu粉末を0.5 〜4% 混合した混粉を用
いて、成形・焼結するのが望ましい。
【００２２】
実施例１ 表１に用いた６種類の鉄粉の化学組成を示す。これらの
鉄粉は、溶鋼を水噴霧して得た生粉を窒素雰囲気中で 1
40℃で60分乾燥した後、純水素雰囲気 930℃で20分還元
したのち、粉砕紛級して製造した。
鉄粉は、溶鋼を水噴霧して得た生粉を窒素雰囲気中で 1
40℃で60分乾燥した後、純水素雰囲気 930℃で20分還元
したのち、粉砕紛級して製造した。
【００２３】
【表１】
【００２４】鉄粉No. １、２、３に、ステアリン酸亜鉛
１％と、さらにMoS2粉末、WS2 粉末、SnS 粉末のうちの
１種以上、銅粉、黒鉛粉を表２、３、４に示した配合で
混合後、圧粉密度6.85g/cm3 になるように成形し、水素
を10％含む窒素気流中で1130℃20分焼結した。ガス流量
は成形体１kgあたり５Nl/minであった。得られた焼結体
について引張強度、シャルピー衝撃値の測定を行った。
１％と、さらにMoS2粉末、WS2 粉末、SnS 粉末のうちの
１種以上、銅粉、黒鉛粉を表２、３、４に示した配合で
混合後、圧粉密度6.85g/cm3 になるように成形し、水素
を10％含む窒素気流中で1130℃20分焼結した。ガス流量
は成形体１kgあたり５Nl/minであった。得られた焼結体
について引張強度、シャルピー衝撃値の測定を行った。
【００２５】切削性の評価は、外径60φ、高さ10mmの円
板形状、圧粉密度6.85g/cm3 とし上記の条件で焼結後、
直径１mmφのハイス製ドリルを用いて10000rpm、0.012m
m/rev の条件で加工が不可能になるまでに加工できた穴
の平均数（ドリル３本の平均値）を工具寿命として評価
した。焼結体の残留黒鉛量は、硝酸溶解残さをガラスフ
ィルタでろ過し、赤外線吸収法で定量化した。
板形状、圧粉密度6.85g/cm3 とし上記の条件で焼結後、
直径１mmφのハイス製ドリルを用いて10000rpm、0.012m
m/rev の条件で加工が不可能になるまでに加工できた穴
の平均数（ドリル３本の平均値）を工具寿命として評価
した。焼結体の残留黒鉛量は、硝酸溶解残さをガラスフ
ィルタでろ過し、赤外線吸収法で定量化した。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】表２、３、４の本発明例１から45に示すよ
うに、鉄粉No. １、２、３にMoS2 0.05 〜0.5 ％、WS2
0.05〜0.5 ％、SnS 0.05〜0.5 ％から選ばれた1 種以
上、Cu粉末0.5 〜４％、黒鉛粉末 0.4〜5 ％を含有し、
残余が鉄粉からなる混合粉末を成形・焼結することによ
り、水素を含有する雰囲気で焼結しても、優れた切削性
が得られることがわかる。鉄粉No. １をFe-2.0％ Cu-1.
0 ％ Gr-1%ZnStの配合で混合成形後、水素を10％含む窒
素気流中で1130℃20分焼結した場合、ドリル穿孔数は15
個であり、残留黒鉛量は0.03％だった。比較例 1、 3、
5、13、15、17、25、27、29に示すように、MoS2粉末、
WS2 粉末、SnS 粉末の添加量が0.05％未満では残留黒鉛
が少なく切削性が劣る。比較例 2、 4、 6、14、16、1
8、26、28、30に示すように、MoS2粉末、WS2 粉末、SnS
粉末のうちの1 種以上の添加量が0.5 ％を超えると焼
結体にすすが発生し焼結炉の汚染が懸念された。比較例
11、23、35に示すように、硫化物の粒径が0.3 μm 未満
の場合や、比較例12、24、36のように硫化物の粒径が５
μm を超えた場合、切削性が劣化する。比較例７、19、
31に示すように添加黒鉛量が0.4 ％未満では強度が低
く、また残留黒鉛が少なく切削性が劣る。比較例８、2
0、32に示すように添加黒鉛量が 5％を超えると、初析
セメンタイトのため切削性が劣化する。
うに、鉄粉No. １、２、３にMoS2 0.05 〜0.5 ％、WS2
0.05〜0.5 ％、SnS 0.05〜0.5 ％から選ばれた1 種以
上、Cu粉末0.5 〜４％、黒鉛粉末 0.4〜5 ％を含有し、
残余が鉄粉からなる混合粉末を成形・焼結することによ
り、水素を含有する雰囲気で焼結しても、優れた切削性
が得られることがわかる。鉄粉No. １をFe-2.0％ Cu-1.
0 ％ Gr-1%ZnStの配合で混合成形後、水素を10％含む窒
素気流中で1130℃20分焼結した場合、ドリル穿孔数は15
個であり、残留黒鉛量は0.03％だった。比較例 1、 3、
5、13、15、17、25、27、29に示すように、MoS2粉末、
WS2 粉末、SnS 粉末の添加量が0.05％未満では残留黒鉛
が少なく切削性が劣る。比較例 2、 4、 6、14、16、1
8、26、28、30に示すように、MoS2粉末、WS2 粉末、SnS
粉末のうちの1 種以上の添加量が0.5 ％を超えると焼
結体にすすが発生し焼結炉の汚染が懸念された。比較例
11、23、35に示すように、硫化物の粒径が0.3 μm 未満
の場合や、比較例12、24、36のように硫化物の粒径が５
μm を超えた場合、切削性が劣化する。比較例７、19、
31に示すように添加黒鉛量が0.4 ％未満では強度が低
く、また残留黒鉛が少なく切削性が劣る。比較例８、2
0、32に示すように添加黒鉛量が 5％を超えると、初析
セメンタイトのため切削性が劣化する。
【００３０】表５に示すように比較例37、38に示すよう
に粉末冶金用アトマイズ鉄粉に含有するMnが0.1%以上、
あるいはS が0.03% 未満では、焼結後の残留黒鉛が少な
く切削性が悪い。比較例39に示すように鉄粉に含有する
S 量が0.3%を超えると焼結鋼にすすが発生し、焼結炉の
汚染が懸念された。さらに比較例 9、21、33に示すよう
に添加Cu量が0.5 ％未満では強度が低く、比較例10、2
2、34に示すように添加Cu量が４％を超えると、衝撃値
が劣化する
に粉末冶金用アトマイズ鉄粉に含有するMnが0.1%以上、
あるいはS が0.03% 未満では、焼結後の残留黒鉛が少な
く切削性が悪い。比較例39に示すように鉄粉に含有する
S 量が0.3%を超えると焼結鋼にすすが発生し、焼結炉の
汚染が懸念された。さらに比較例 9、21、33に示すよう
に添加Cu量が0.5 ％未満では強度が低く、比較例10、2
2、34に示すように添加Cu量が４％を超えると、衝撃値
が劣化する
【００３１】
【表５】
【００３２】実施例２ 表６に本発明例および比較例に用いた1 % Cr-0.3% Mo合
金鋼粉の化学組成を示す。これらの合金鋼粉は、溶鋼を
水噴霧して得た生粉を窒素雰囲気中で140 ℃で60分乾燥
した後、純水素雰囲気中930 ℃で20分還元した後、粉砕
分級して製造した。
金鋼粉の化学組成を示す。これらの合金鋼粉は、溶鋼を
水噴霧して得た生粉を窒素雰囲気中で140 ℃で60分乾燥
した後、純水素雰囲気中930 ℃で20分還元した後、粉砕
分級して製造した。
【００３３】実施例1 と同様の方法で、表 7に示す配合
で、成形、混合後水素を10% 含む窒素気流中で1150℃20
分焼結した。焼結後実施例1 と同様の方法で引張強さ、
シャルピー衝撃値、切削性、残留黒鉛量の測定を行っ
た。
で、成形、混合後水素を10% 含む窒素気流中で1150℃20
分焼結した。焼結後実施例1 と同様の方法で引張強さ、
シャルピー衝撃値、切削性、残留黒鉛量の測定を行っ
た。
【００３４】
【表６】
【００３５】
【表７】
【００３６】表 7から本発明例46〜58に示すように、鉄
粉No. 7 にMoS2 0.05 〜0.5 ％、WS 2 0.05〜0.5 ％、Sn
S 0.05〜0.5 ％から選ばれた1 種以上、黒鉛粉末 0.4〜
5 ％を含有し、残余が鉄粉からなる混合粉末を成形・焼
結することにより、水素を含有する雰囲気で焼結して
も、優れた切削性が得られることがわかる。鉄粉No. 7
をFe-1.0%Gr-1.0%Znstの配合で混合成形後、水素を10%
含む窒素気流中で1150℃20分焼結した場合、ドリル穿孔
数は1 個であり、残留黒鉛量は0.01% であった。
粉No. 7 にMoS2 0.05 〜0.5 ％、WS 2 0.05〜0.5 ％、Sn
S 0.05〜0.5 ％から選ばれた1 種以上、黒鉛粉末 0.4〜
5 ％を含有し、残余が鉄粉からなる混合粉末を成形・焼
結することにより、水素を含有する雰囲気で焼結して
も、優れた切削性が得られることがわかる。鉄粉No. 7
をFe-1.0%Gr-1.0%Znstの配合で混合成形後、水素を10%
含む窒素気流中で1150℃20分焼結した場合、ドリル穿孔
数は1 個であり、残留黒鉛量は0.01% であった。
【００３７】比較例40、42、44に示すようにMoS2粉末、
WS2 粉末、SnS 粉末が0.05% 未満では残留黒鉛が少なく
切削性が劣る。比較例41、43、45に示すようにMoS2粉
末、WS 2 粉末、SnS 粉末1 種以上の合計が0.5 % を超え
ると焼結鋼にすすが発生して焼結炉の汚染が懸念され
た。比較例51、52に示すように硫化物の粒径が0.3 μm
未満、または5 μm を超えると切削性が劣化する。比較
例46に示すように添加黒鉛量0.4 % 未満では強度が低
く、また残留黒鉛が少なく切削性も劣る。比較例47に示
すように添加黒鉛量が5 % を超えると切削性が劣化す
る。
WS2 粉末、SnS 粉末が0.05% 未満では残留黒鉛が少なく
切削性が劣る。比較例41、43、45に示すようにMoS2粉
末、WS 2 粉末、SnS 粉末1 種以上の合計が0.5 % を超え
ると焼結鋼にすすが発生して焼結炉の汚染が懸念され
た。比較例51、52に示すように硫化物の粒径が0.3 μm
未満、または5 μm を超えると切削性が劣化する。比較
例46に示すように添加黒鉛量0.4 % 未満では強度が低
く、また残留黒鉛が少なく切削性も劣る。比較例47に示
すように添加黒鉛量が5 % を超えると切削性が劣化す
る。
【００３８】比較例48、49に示すように粉末に含有する
Mn0.1 % 以上、あるいはS 0.3 % 未満では、焼結後の残
留黒鉛が少なく切削性が悪い。比較例50に示すように粉
末に含有するS 量が0.3 % を超えると焼結鋼にすすが発
生し、焼結炉の汚染が懸念された。
Mn0.1 % 以上、あるいはS 0.3 % 未満では、焼結後の残
留黒鉛が少なく切削性が悪い。比較例50に示すように粉
末に含有するS 量が0.3 % を超えると焼結鋼にすすが発
生し、焼結炉の汚染が懸念された。
【００３９】
【発明の効果】本発明方法によると、Ｓを含有する粉末
冶金用アトマイズ鉄粉を水素を含有する雰囲気で焼結し
た場合にも切削性に優れた焼結鋼を容易に製造できる。
冶金用アトマイズ鉄粉を水素を含有する雰囲気で焼結し
た場合にも切削性に優れた焼結鋼を容易に製造できる。
Claims (1)
- 【請求項１】 純鉄粉あるいは合金鋼粉を用いて成形・
焼結により焼結鋼を得る粉末冶金法において、重量% 表
示で0.1%未満のMnと0.08〜0.3 ％のＳを含有する粉末冶
金用鉄粉に、それぞれ平均粒径0.3 〜5 μm のMoS2 0.0
5 〜0.5 ％、WS2 0.05〜0.5 ％、SnS 0.05〜0.5 ％から
選ばれた１種以上および黒鉛粉末0.4〜５％を混合し、
該混合粉末を圧縮成形し、水素を含む雰囲気中で焼結す
ることを特徴とする切削性に優れた焼結鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7753794A JPH07278725A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 切削性に優れた焼結鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7753794A JPH07278725A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 切削性に優れた焼結鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07278725A true JPH07278725A (ja) | 1995-10-24 |
Family
ID=13636749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7753794A Pending JPH07278725A (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 切削性に優れた焼結鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07278725A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7166759B2 (en) * | 2000-11-15 | 2007-01-23 | Jfe Steel Corporation | Remediation method of media and iron powder for dehalogenation of hydrogenated hydrocarbons |
| CN100441719C (zh) * | 2005-03-29 | 2008-12-10 | 日立粉末冶金株式会社 | 耐磨损性烧结部件及其制造方法 |
-
1994
- 1994-04-15 JP JP7753794A patent/JPH07278725A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7166759B2 (en) * | 2000-11-15 | 2007-01-23 | Jfe Steel Corporation | Remediation method of media and iron powder for dehalogenation of hydrogenated hydrocarbons |
| CN100441719C (zh) * | 2005-03-29 | 2008-12-10 | 日立粉末冶金株式会社 | 耐磨损性烧结部件及其制造方法 |
| US7575619B2 (en) | 2005-03-29 | 2009-08-18 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Wear resistant sintered member |
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