JPS5821002B2 - チユウテツフンマツオソザイトシタシヨウケツセイケイタイノ セイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳鉄粉末、特に工場において鋳造品を切削又は
研削した切屑（一般にダライ粉と呼ばれる）を粉砕した
鋳鉄粉末を素材とし、表面が強靭な鋼組織で且つ内部が
柔かな鋳鉄組織の焼結成形体を製造する方法に関するも
のである。

従来、鋳鉄の焼結成形体を製造する方法として鉄粉に炭
素、銅、ニッケル、その他の合金の粉末を混合して、そ
れを成形し焼結する方法が案出されているが、この方法
においては素材粉末が高いこと、素材粉末の混合が均一
に為されないこと、焼結温度が高く又焼結時間も長いこ
と、焼結時に脱炭するため要求される鋳鉄組成以上の炭
素を予め混入させる必要があること、炭素の混入量が多
いと成形の際成形密度が高くならないため成形条件が悪
いこと等の理由により実用化され得ないものとされてい
た。

一方、鋳造品を切削又は研削した切屑を素材しそれを成
形焼結する方法として特公昭４４．−２１５３１号公報
に示されるような放電焼結方法が提供されているが設備
費用が極めて高いこと、成形用型が黒鉛であるため消耗
し易くランニングコストも犬となる欠陥を有していた。

本発明者は、上述のような欠陥を鑑み、低価格で得られ
る素材粉末を用い、一般的な成形手段、焼結手段を用い
て、鋳鉄の焼結成形体を得ようと種々の実験を重ねた結
果、鋳鉄の特性を備え且つ鋳鉄の欠点を補う組織を有す
る焼結成形体を得ることに成功したものである。

以下に本発明を具体化した実施例について詳述する。

１、素材粉末 素材粉末は鋳鉄粉末であれば良い。

特に工場において鋳造品を切削又は研削した切屑（以下
ダライ粉と称す）を利用できるので素材粉末を極めて安
価に入手することができる。

２、工程 （１）粉砕工程・・・・・・ダライ粉を粉砕機で粉砕し
で一定の粒度以下の粉末を作る。

ダライ粉は脆い材質であるが故に鋼材等の切屑に比し極
めて粉砕が容易である。

粒度４０メツシユ以下の粉末が９０％以上であるのが望
ましい。

粒度４０メツシュ以上の粉末が１０％以上混入している
場合、成形性、焼結性ともに悪くなる。

（２）成形工程・・・・・・粉砕工程で得られた粉末を
成形型内に入れ圧縮成形する。

一般の合金焼結の成形の際には型のカジリをなくするた
めにステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を使用する必要がある
が、鋳鉄粉末の場合、その粉末自体力相己潤滑性を有し
ているので潤滑剤なしで成形可能である。

このことは単に潤滑剤を使用した場合の焼結工程におい
て生ずる諸欠点、例えば、潤滑剤が焼結炉内に放出され
炉内の雰囲気が悪化し焼結成形体の性質に悪影響を及ぼ
す、炉内の発熱体、炉材に付着し炉内の温度を実質的に
低下させたり、炉の寿命を短かくする等の欠点を解消す
る効果をも奏するものである。

尚成形時の成形圧力が３０００ｋｇ／ｃ４の場合、成形
密度が低いため成形性が悪いばかりでなく成形品のハン
ドリングが難かしく、成形圧力が４０００ ｋｇ／ｃｔ
Ａの場合成形性もまずまずであり、成形品のハンドリン
グも無難になし得ることから成形圧力は約４０００ｋｇ
／ｃｙｆ以上である必要。

があることを確認した。

（３）焼結工程・・・・・・前述のようにして成形され
た成形品を弱脱炭性雰囲気、例えば極く一般の生成炉か
ら生成される多少水分を含んだアンモニア分解ガス雰囲
気中にて焼結する。

３、実験結果 （１）素材粉末・・・・・・組成が０３．５５％、Ｓｉ
２．６９％。

Ｍｎ ０．４６％、Ｐｏ、１３％、８０．０５％で残り
がＦｅであるＦＣｌ２の鋳造品のダライ粉を粉砕した粉
末。

粉末の粒度分布は下記の通りであ、る。

（２）成 形・・・・・・上記の素材粉末を使用して
第１図に示すような形状の成形品を成形した。

その際の成形圧力と成形品の密度との関係は第２図に示
す通りであり、潤滑剤なしで十分に成形可能であり、表
面性状も良好であり、成形圧力４０００ ｋｇ／ｃ４以
上の場合成形品の取扱いに際しても何ら支障がないこと
を確認した。

（３）、焼 結・・・・・・成形圧力４０００ｋｇ／
ｃａｒ、 ６０００に９／ｃｒＡ 、 ８０００に９／
ｃｒＡ、 １００００に９／ｃＡで成形した成形品を多
少水分を含んだアンモニア分解ガス雰囲気中にて９５０
℃、１０００℃、１０５０℃、１１００℃の温度で３０
分間焼結した結果は次の通りである。

先ず、第３図より明らかなように焼結温度が高いほど引
張り強さは犬となり成形圧力が８０００ｋｇ／ ｃｎｌ
までは成形圧力が大きくなるほど焼結成形体の引張り強
さは大きくなるが、それ以上成形圧力を犬としても焼結
成形体の引張り強さはほとんど変らず焼結温度によって
はかえって減少することが判明した。

而して、一般的に引張り強さが少なくともｘｏｋｇ７ｍ
４以上でないと鋳造部品としての実用価値が認められな
い。

従って第３図から焼結温度は１０１０℃以上でなければ
ならないことが判明した。

又、焼結温度と焼結後の成形体の密度との間には第４図
に示すような関係があることが判明した。

第３図において成形圧力４０００に９／ｃｒＡの場合引
張り強さが１０ｋｇ／−の条件を満足する最低焼結温度
は１０４０℃であり、その時の焼結成形体の密度は第４
図より５．５６ ｇ ／ｃｒｄとなる。

尚母材である鋳造品の密度は第２図に示した通り７．１
１ ｇ ／ｃｒＡであるので、焼結成形体の相対密度比
は ５．５６ − ｘ １ｏ ｏ ＝ ７ ｓ （％） ７．１１ となる。

尚外径２６ｍｍ、内径１６ｍｒｎ、高さ２０ｍｍの円筒
を成形圧力８０００ｋｇ／ｃ４で成形し上記の雰囲気中
にて１１００℃で３０分間焼結した焼結成形体の圧環強
度は約７０ｋｇ／ｍ４であり、母材の圧環強度（３８，
５ｋｇ／ｍＡ ）に比し約１．８倍となることも判明し
た。

又更にこのようにして得られる焼結成形体は焼結前の形
状に比し０．５％〜１％程度縮少することも判明した。

（４）組 織・・・・・・成形圧力８０００に９／ｃ
ｎｌ、焼結温度１１００℃、焼結時間３０分の条件で第
１図に示す形状の成形品を焼結した場合の表面部分Ａの
金属組織の顕微鏡写真（７０倍）を第５図に、又中心部
分Ｂの金属組織の顕微鏡写真（７０倍）を第６図に示す
。

これらの写真より明らかなように表面部分Ａは脱炭によ
り遊離黒鉛の少ないパーライト組織となり、中心部分Ｂ
は脱炭がほとんどなく遊離黒鉛を含むフエライト組織の
多い鋳鉄組織となっている。

従って中心部分Ｂが柔かく表面部分Ａが鋼と同様に強靭
な組織の成形体が得られる。

以上のことから明らかなように、例えば円柱の焼結成形
体に中心孔を穿設してこれを軸受部材とした場合、圧環
強度及び弓１張り強さが母材よりも犬なる鋳造焼結軸受
を得ることができる。

従って高級軸受、特に表面部分が強靭であるので、打込
み用軸受に有効であり、内径部分が鋳鉄組織であり、自
己潤滑性を有しているのでカジリが生じないこと、焼結
成形体であるので内部空孔中に含油が可能で油ギレがな
いこと、内部組織中に遊離黒鉛が存在するので熱伝導性
が良く摩擦熱の放散が良好に為されること、内径部分の
弾性率が低いので、軸に対しなじみが良い。

内部が鋳鉄組織であり且つ焼結成形体であるので音、振
動の減衰能が良く騒音、振動の発生が少ない等多数の優
れた効果を有する。

尚本発明の焼結成形体は軸受部材に限らず一般機械用構
造部材としても有用であることは勿論である。

本発明は以上詳述したように、安価な素材粉末であるダ
ライ粉を粉砕、成形、焼結し、表面が鋼と同様の強靭な
組織を有し且つ内部が柔かな鋳鉄組織の焼結成形体を得
るようにしたもので、安価に製造することができ、軽く
てしかも圧環強度、引張り強さともに鋳鉄母材そのもの
より大なる実用上極めて有用な焼結成形体を提供し得る
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは成形体の斜視図、第１図すは前記成形体のＩ
−Ｉ線矢視断面図、第２図は成形圧力と密度との関係を
示す図、第３図は成形圧力と焼結温度と引張り強さとの
関係を示す図、第４図は成形圧力と焼結温度と焼結後の
成形体の密度との関係を示す図、第５図゛は焼結成形体
の表面部分の顕微鏡写真（７０倍）、第６図は焼結成形
体の中心部分の顕微鏡写真（７０倍）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳鉄粉末を約４０００ｋｇ／ｃｒＡ以上の成形圧力
   でもって成形した後、それをアンモニア分解ガス等の鋳
   鉄に対して弱脱炭性雰囲気中において少な−くとも１０
   １０℃以上の温度で焼結し、１０ ｋｇ７ｍＡ以上の引
   張り強さを有する焼結成形体を得るようにしたことを特
   徴とする鋳鉄粉末を素材とした焼結成形体の製造方法。