JPH0751721B2 - 焼結用低合金鉄粉末 - Google Patents
焼結用低合金鉄粉末Info
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- JPH0751721B2 JPH0751721B2 JP60138116A JP13811685A JPH0751721B2 JP H0751721 B2 JPH0751721 B2 JP H0751721B2 JP 60138116 A JP60138116 A JP 60138116A JP 13811685 A JP13811685 A JP 13811685A JP H0751721 B2 JPH0751721 B2 JP H0751721B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は構造用機械部品等に使用する高強度焼結材料の
製造に適した焼結用低合金鉄粉末に関するものである。
製造に適した焼結用低合金鉄粉末に関するものである。
焼結材料の使用方法としては、従来は焼結プロセスの持
つ高い歩留りと、切削加工の大幅な省略が可能という特
徴を生かして、製造コストの低減を目的とした使用方法
が主であった。しかし、近年は機能材料として使用され
ることも多い。例えば、強度を必要とする部位に用いる
機械部品への採用も検討されており、既に使用されてい
るものもある。焼結材料に対する高強度化の要求は年々
高まりつつあるが、この要求に適合する材料は少ない。
つ高い歩留りと、切削加工の大幅な省略が可能という特
徴を生かして、製造コストの低減を目的とした使用方法
が主であった。しかし、近年は機能材料として使用され
ることも多い。例えば、強度を必要とする部位に用いる
機械部品への採用も検討されており、既に使用されてい
るものもある。焼結材料に対する高強度化の要求は年々
高まりつつあるが、この要求に適合する材料は少ない。
高強度焼結材料を得るため、合金化、均質化及び高密度
化等の種々の強化方法が検討されている。この中で合金
化により強度を向上させるため、銅（Cu），ニッケル
（Ni），モリブデン（Mo），マンガン（Mn），クロム
（Cr）等を鉄中に固溶させ強化させる予合金化法あるい
は混合法が知られているが、それぞれ問題点を含んでお
り、解決すべき点が多い。
化等の種々の強化方法が検討されている。この中で合金
化により強度を向上させるため、銅（Cu），ニッケル
（Ni），モリブデン（Mo），マンガン（Mn），クロム
（Cr）等を鉄中に固溶させ強化させる予合金化法あるい
は混合法が知られているが、それぞれ問題点を含んでお
り、解決すべき点が多い。
すなわち、混合法においては添加した合金元素を鉄中に
拡散させるのに高温で長時間加熱することが必要とな
り、又、活性金属であるCrやMn等は焼結雰囲気を厳密に
コントロールしないと酸化をおこし拡散が妨げられる。
このため均質な材料が得られ難く、合金元素添加の割に
は強度は向上しない。
拡散させるのに高温で長時間加熱することが必要とな
り、又、活性金属であるCrやMn等は焼結雰囲気を厳密に
コントロールしないと酸化をおこし拡散が妨げられる。
このため均質な材料が得られ難く、合金元素添加の割に
は強度は向上しない。
一方、予合金化法においては、合金化による固溶硬化に
よって粉末の硬さが上昇し、圧縮性を低下させるため高
強度化に対しては不利となる。したがって、再圧縮等の
方法により密度を更に上げることも必要となる。
よって粉末の硬さが上昇し、圧縮性を低下させるため高
強度化に対しては不利となる。したがって、再圧縮等の
方法により密度を更に上げることも必要となる。
上述のように、合金化による強度向上方法は問題を含ん
でいるものの他の強化方法に比べて最も有利な方法と考
えられているため、種々の検討がなされている。例えば
特公昭45−9649号公報「低合金粉末鉄の製法」の明細書
中には合金元素例えば還元が容易なMo,Ni,Cuを特殊還元
法により鉄粉の表面に付着させることにより予合金化粉
末を製造する方法が開示されている。これは予合金化の
際の酸化による圧縮性低下の改良を計ったものであり、
圧縮性は純鉄粉並みとなっているが、合金元素の拡散に
問題があり、十分均質化されてはいない。又、焼入性は
CrやMnを含む材料料よりやや劣る。
でいるものの他の強化方法に比べて最も有利な方法と考
えられているため、種々の検討がなされている。例えば
特公昭45−9649号公報「低合金粉末鉄の製法」の明細書
中には合金元素例えば還元が容易なMo,Ni,Cuを特殊還元
法により鉄粉の表面に付着させることにより予合金化粉
末を製造する方法が開示されている。これは予合金化の
際の酸化による圧縮性低下の改良を計ったものであり、
圧縮性は純鉄粉並みとなっているが、合金元素の拡散に
問題があり、十分均質化されてはいない。又、焼入性は
CrやMnを含む材料料よりやや劣る。
CrやMnは焼入性への寄与が高く、高強度化には有効な合
金化元素であるが、還元性が悪いため従来はほとんど用
いられなかった。しかし、粉末化における噴霧法の改善
や噴霧後の還元法の改善により、Cr及びMnを主成分とす
る低合金粉末も市販されるに至っている。
金化元素であるが、還元性が悪いため従来はほとんど用
いられなかった。しかし、粉末化における噴霧法の改善
や噴霧後の還元法の改善により、Cr及びMnを主成分とす
る低合金粉末も市販されるに至っている。
しかしながら、Cr及びMnを含む粉末の焼結は、還元性の
高い雰囲気例えば高価な水素中や真空中で、なお且つ還
元炉の状態を厳密にコントロールして行う必要がある。
現在市販されている低合金粉末は、いずれも粉末コスト
が高かったり、焼結時のコストが高い等の問題点を有し
ており、製造の難かしさ及び経済的な面で問題がある。
高い雰囲気例えば高価な水素中や真空中で、なお且つ還
元炉の状態を厳密にコントロールして行う必要がある。
現在市販されている低合金粉末は、いずれも粉末コスト
が高かったり、焼結時のコストが高い等の問題点を有し
ており、製造の難かしさ及び経済的な面で問題がある。
本発明は上記従来技術における問題点を解決するための
ものであり、その目的とするところは圧縮性に優れ、焼
結後の強度が高く且つ製造が容易で従来に比べて低コス
トな焼結用低合金鉄粉末を提供することにある。
ものであり、その目的とするところは圧縮性に優れ、焼
結後の強度が高く且つ製造が容易で従来に比べて低コス
トな焼結用低合金鉄粉末を提供することにある。
すなわち本発明の焼結用低合金鉄粉末は、重量比でモリ
ブデン（Mo）0.2〜1.5％、マンガン（Mn）0.05〜0.25％
を含有し、不純物としての炭素（Ｃ）を0.1％以下、酸
素（Ｏ）を0.3％以下と規制し、残部実質的に鉄（Fe）
よりなり、水噴霧法によって製造されてなることを特徴
とする。Moは焼結体組織をベイナイト化し、強度を向上
させ、且つ熱処理時の焼入性を向上させる効果がある
が、重量比で0.2％未満では効果が少なく、1.5％を超え
ると圧縮性の低下を招き、又、焼入性の向上にさほどの
効果が見られなくなり、且つコスト高となるため、0.2
％〜1.5％の範囲が好ましい。MnはMoと類似の効果を有
するが、重量比で0.05％未満では効果が期待できず、0.
25％を超えると圧縮性の低下や強度の低下を招く恐れが
あり、0.05％〜0.25％の範囲が好ましい。Ｃは重量比で
0.1％を超えると圧縮性を低下させるため0.1％以下が好
ましい。又、Ｏは0.3％を超えると圧縮性を低下させ、
焼結体の特性に対しても少なからず悪影響を及ぼすため
0.3％以下が好ましい。
ブデン（Mo）0.2〜1.5％、マンガン（Mn）0.05〜0.25％
を含有し、不純物としての炭素（Ｃ）を0.1％以下、酸
素（Ｏ）を0.3％以下と規制し、残部実質的に鉄（Fe）
よりなり、水噴霧法によって製造されてなることを特徴
とする。Moは焼結体組織をベイナイト化し、強度を向上
させ、且つ熱処理時の焼入性を向上させる効果がある
が、重量比で0.2％未満では効果が少なく、1.5％を超え
ると圧縮性の低下を招き、又、焼入性の向上にさほどの
効果が見られなくなり、且つコスト高となるため、0.2
％〜1.5％の範囲が好ましい。MnはMoと類似の効果を有
するが、重量比で0.05％未満では効果が期待できず、0.
25％を超えると圧縮性の低下や強度の低下を招く恐れが
あり、0.05％〜0.25％の範囲が好ましい。Ｃは重量比で
0.1％を超えると圧縮性を低下させるため0.1％以下が好
ましい。又、Ｏは0.3％を超えると圧縮性を低下させ、
焼結体の特性に対しても少なからず悪影響を及ぼすため
0.3％以下が好ましい。
本発明の焼結用低合金鉄粉末は水噴霧法を用いて溶湯よ
り製造される。平均粒径や粒径分布等の性状は得られる
粉末の使用目的に応じて、製造条件を選択するか、又は
分級手段等によって変化させることができる。
り製造される。平均粒径や粒径分布等の性状は得られる
粉末の使用目的に応じて、製造条件を選択するか、又は
分級手段等によって変化させることができる。
以下の実施例及び比較例において本発明を更に詳細に説
明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるもので
はない。
明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるもので
はない。
実施例1: 溶解炉で目標成分割合に調整した溶湯を作り、この溶湯
をタンディッシュより流出させた後、この溶湯流に噴霧
媒として高圧水を作用させる水噴霧法によって粉末化し
た。この水噴霧法によって製造した粉末をH2−N2混合雰
囲気中で1203Kで1800秒還元処理を施した後凝固した塊
を粉砕し、次いでJIS80メッシュの標準ふるいで分級
し、80メッシュ以下の粉末を捕集した。
をタンディッシュより流出させた後、この溶湯流に噴霧
媒として高圧水を作用させる水噴霧法によって粉末化し
た。この水噴霧法によって製造した粉末をH2−N2混合雰
囲気中で1203Kで1800秒還元処理を施した後凝固した塊
を粉砕し、次いでJIS80メッシュの標準ふるいで分級
し、80メッシュ以下の粉末を捕集した。
実施例２〜3: 各合金成分の添加比率を変える以外は実施例１と同様の
方法で80メッシュ以下の粉末を捕集した。
方法で80メッシュ以下の粉末を捕集した。
比較例1: 鉄粉の表面にNi,Mo,Cuをそれぞれ付着させ且つ拡散させ
た市販の合金粉末を用いた。
た市販の合金粉末を用いた。
比較例２〜4: 各合金成分の組成を変えた以外は実施例１〜３と同様の
方法で調製した。
方法で調製した。
前記実施例１〜３及び比較例１〜４の焼結用低合金鉄粉
末の組成を下記第１表にまとめて示す。
末の組成を下記第１表にまとめて示す。
物性比較試験： 高強度焼結材料用原料粉末としては、良好な圧縮性と焼
結体とした場合、あるいは焼結体に熱処理を施こした場
合に良好な機械的性質を有することが要求されている。
結体とした場合、あるいは焼結体に熱処理を施こした場
合に良好な機械的性質を有することが要求されている。
第１表に示す各種材料の圧縮性をJSPM標準１−64金属粉
の圧縮性試験法に準拠して測定した。試験片の成形は圧
力588MPaで行った。結果を第１図に示す。又、引張強さ
の測定を行った。すなわち、実施例及び比較例の各粉末
に対し黒鉛粉0.6重量％と潤滑剤0.8重量％を加え、混合
した後、6.9Mg/m3の圧粉体密度を有する引張試験片（JS
PM2−64焼結金属用引張試験片）を成形し、次いでこれ
を分解アンモニアガス雰囲気中1423Kで3600秒焼結を行
った試験片と、この試験片を更に真空中で1143Kで2400
秒加熱後油焼入を行い、つづいて443Kで4800秒焼戻しを
行った試験片を作成し、前記両試験片をクロスヘッドス
ピード3.3×10-5m/sで引張試験を行い、引張強さを求め
た。第２図に結果をまとめて示す。
の圧縮性試験法に準拠して測定した。試験片の成形は圧
力588MPaで行った。結果を第１図に示す。又、引張強さ
の測定を行った。すなわち、実施例及び比較例の各粉末
に対し黒鉛粉0.6重量％と潤滑剤0.8重量％を加え、混合
した後、6.9Mg/m3の圧粉体密度を有する引張試験片（JS
PM2−64焼結金属用引張試験片）を成形し、次いでこれ
を分解アンモニアガス雰囲気中1423Kで3600秒焼結を行
った試験片と、この試験片を更に真空中で1143Kで2400
秒加熱後油焼入を行い、つづいて443Kで4800秒焼戻しを
行った試験片を作成し、前記両試験片をクロスヘッドス
ピード3.3×10-5m/sで引張試験を行い、引張強さを求め
た。第２図に結果をまとめて示す。
第１図より明らかなように、実施例１〜３は密度7.07〜
7.12Mg/m3と良好な圧縮性を示している。この値は市販
の低合金鉄中で最も高い圧縮性を持つと言われている比
較例１と比べても同程度である。比較例２は実施例２よ
りMnを増加した粉末であるが、圧縮性は実施例２よりも
相当低くなっている。比較例３は実施例２にCrを0.4重
量％添加した粉末であり、Crにより圧縮性が大幅に低下
しているのが判る。比較例４はMnの量を0.03重量％と少
なくした粉末であり、実施例２に比べて圧縮性はわずか
に高い。
7.12Mg/m3と良好な圧縮性を示している。この値は市販
の低合金鉄中で最も高い圧縮性を持つと言われている比
較例１と比べても同程度である。比較例２は実施例２よ
りMnを増加した粉末であるが、圧縮性は実施例２よりも
相当低くなっている。比較例３は実施例２にCrを0.4重
量％添加した粉末であり、Crにより圧縮性が大幅に低下
しているのが判る。比較例４はMnの量を0.03重量％と少
なくした粉末であり、実施例２に比べて圧縮性はわずか
に高い。
又、第２図より、焼結体の引張強さは実施例１が約530M
Paであり実施例１〜３を比べるとMo量が増加するに伴い
引張強さも高くなっているのが判る。実施例１と比較例
１とを比べる、焼結体の引張強さは同じ値を示したが、
比較例１は実施例１には含まれていない高価なCuやNiを
多く含んでいることより、実施例１は特にコスト面で有
利である。これは、本発明材がMoを完全予合金化してい
るのに対し、比較材１は合金元素を不完全予合金化して
いるため、該合金元素の鉄中への拡散が十分になされて
いないことに起因する固溶量の差によるものと推定され
る。実施例２と比較例２とはMn量が異なるほかはほぼ同
一組成であるが、Mn0.2重量％を含む実施例２が、Mn0.0
3重量％を含む比較例２より高い引張強さを示してい
る。これはMnによる固溶強化の効果の大きさが影響して
いるものと推定される。
Paであり実施例１〜３を比べるとMo量が増加するに伴い
引張強さも高くなっているのが判る。実施例１と比較例
１とを比べる、焼結体の引張強さは同じ値を示したが、
比較例１は実施例１には含まれていない高価なCuやNiを
多く含んでいることより、実施例１は特にコスト面で有
利である。これは、本発明材がMoを完全予合金化してい
るのに対し、比較材１は合金元素を不完全予合金化して
いるため、該合金元素の鉄中への拡散が十分になされて
いないことに起因する固溶量の差によるものと推定され
る。実施例２と比較例２とはMn量が異なるほかはほぼ同
一組成であるが、Mn0.2重量％を含む実施例２が、Mn0.0
3重量％を含む比較例２より高い引張強さを示してい
る。これはMnによる固溶強化の効果の大きさが影響して
いるものと推定される。
次に熱処理後の引張強さを比較する。焼結体の引張強さ
が同等であった実施例１と比較例１とを比べると、実施
例１が約60MPaほど高い引張強さを示しており、実施例
１中に含まれるMo及びMnの焼入性向上効果が十分に発揮
されているのが判る。一方、比較例１ではMoをはじめC
u,Niが完全に予合金化されていないため、合金元素の持
っている固溶強化能が十分に発揮されず、実施例１より
低い値となったものと考えられる。実施例２と比較例２
及び４では、Mn含有量が異なっている。比較例４はMn含
有量が0.03重量％であり、Mnによる焼入性向上が望めな
いため、実施例２よりも低い引張強さを示した。一方、
比較例２はMn0.8重量％を含むものの実施例２より引張
強さは低下している。これはMnの酸化物が実施例２より
多量に存在するためと考えられ、Mnには適当な添加範囲
が存在することを示している。
が同等であった実施例１と比較例１とを比べると、実施
例１が約60MPaほど高い引張強さを示しており、実施例
１中に含まれるMo及びMnの焼入性向上効果が十分に発揮
されているのが判る。一方、比較例１ではMoをはじめC
u,Niが完全に予合金化されていないため、合金元素の持
っている固溶強化能が十分に発揮されず、実施例１より
低い値となったものと考えられる。実施例２と比較例２
及び４では、Mn含有量が異なっている。比較例４はMn含
有量が0.03重量％であり、Mnによる焼入性向上が望めな
いため、実施例２よりも低い引張強さを示した。一方、
比較例２はMn0.8重量％を含むものの実施例２より引張
強さは低下している。これはMnの酸化物が実施例２より
多量に存在するためと考えられ、Mnには適当な添加範囲
が存在することを示している。
上述のように、本発明の焼結用低合金鉄粉末は、Mo,Mn,
C,Oの各成分元素を鉄中に所定比率で含むものであるた
め、機械構成部品の原材料として用いた場合、圧縮性が
良いため高密度の成形体を得ることができ、引張強さな
どの機械的性質の優れた部品を得ることができる。
C,Oの各成分元素を鉄中に所定比率で含むものであるた
め、機械構成部品の原材料として用いた場合、圧縮性が
良いため高密度の成形体を得ることができ、引張強さな
どの機械的性質の優れた部品を得ることができる。
又、本発明の焼結用低合金鉄粉末は、水噴霧法によって
容易に製造され且つCrやNi等の高価な成分を含まないた
め、コスト的に有利であり、種々の用途に広く用いるこ
とができる。
容易に製造され且つCrやNi等の高価な成分を含まないた
め、コスト的に有利であり、種々の用途に広く用いるこ
とができる。
第１図は本発明の実施例及び比較例の焼結用低合金鉄粉
末を用いた場合の同一成形条件下における成形体密度を
示すグラフ、 第２図は本発明の実施例及び比較例の焼結用低合金鉄粉
末を用いて製作した焼結体の引張試験結果を示すグラフ
である。
末を用いた場合の同一成形条件下における成形体密度を
示すグラフ、 第２図は本発明の実施例及び比較例の焼結用低合金鉄粉
末を用いて製作した焼結体の引張試験結果を示すグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 俊太郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−73154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−164901（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】重量比でモリブデン（Mo）0.2〜1.5％、マ
ンガン（Mn）0.05〜0.25％を含有し、不純物としての炭
素（Ｃ）を0.1％以下、酸素（Ｏ）を0.3％以下と規制
し、残部実質的に鉄（Fe）よりなり、水噴霧法によって
製造されてなることを特徴とする焼結用低合金鉄粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60138116A JPH0751721B2 (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 焼結用低合金鉄粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60138116A JPH0751721B2 (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 焼結用低合金鉄粉末 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61295302A JPS61295302A (ja) | 1986-12-26 |
| JPH0751721B2 true JPH0751721B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=15214332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60138116A Expired - Lifetime JPH0751721B2 (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 焼結用低合金鉄粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0751721B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7347884B2 (en) | 2003-08-18 | 2008-03-25 | Jfe Steel Corporation | Alloy steel powder for powder metallurgy |
| US7384446B2 (en) | 2004-04-22 | 2008-06-10 | Jfe Steel Corporation | Mixed powder for powder metallurgy |
| CN102950278A (zh) * | 2011-08-22 | 2013-03-06 | 六安市凯乐特新材料有限公司 | 粉末冶金用铁基低合金钢粉及其制备方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3651420B2 (ja) | 2000-08-31 | 2005-05-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用合金鋼粉 |
| CA3084316C (en) | 2017-12-05 | 2022-12-13 | Jfe Steel Corporation | Alloyed steel powder |
| JP7666359B2 (ja) | 2022-02-18 | 2025-04-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉末冶金用鉄基混合粉および鉄基焼結体 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5773154A (en) * | 1980-10-27 | 1982-05-07 | Kawasaki Steel Corp | Manufacture of iron-base sintered machine parts with high strength and wear resistance |
| JPS57164901A (en) * | 1981-02-24 | 1982-10-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Low alloy steel powder of superior compressibility, moldability and hardenability |
-
1985
- 1985-06-25 JP JP60138116A patent/JPH0751721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7347884B2 (en) | 2003-08-18 | 2008-03-25 | Jfe Steel Corporation | Alloy steel powder for powder metallurgy |
| US7384446B2 (en) | 2004-04-22 | 2008-06-10 | Jfe Steel Corporation | Mixed powder for powder metallurgy |
| CN102950278A (zh) * | 2011-08-22 | 2013-03-06 | 六安市凯乐特新材料有限公司 | 粉末冶金用铁基低合金钢粉及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61295302A (ja) | 1986-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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