JPS6230261B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6230261B2 JPS6230261B2 JP55090986A JP9098680A JPS6230261B2 JP S6230261 B2 JPS6230261 B2 JP S6230261B2 JP 55090986 A JP55090986 A JP 55090986A JP 9098680 A JP9098680 A JP 9098680A JP S6230261 B2 JPS6230261 B2 JP S6230261B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- cutting
- powder
- sintered
- lead
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は切削性にすぐれた焼結鉄合金に関す
る。 従来から焼結鉄部品において高い寸法精度を要
する場合は切削加工に依存する場合が多い。焼結
鉄の切削性改善のために鉛、硫化マンガンあるい
は硫化カルシウム成分等を添加した各種の焼結材
料が開発されている。これら従来の切削性を改良
した焼結材料でも鉄素地中に合金化する炭素成分
量が多くなるにつれてその特性は著しく劣化する
ので特に例えば快削黄銅材料に匹敵する高い切削
特性を得るためには、ほとんど炭素成分が含まれ
ない材料組成が必要である。従来の方法では、こ
のような快削性焼結合金を得るには、配合粉末中
に炭素成分を加えずに、さらに焼結時に雰囲気ガ
スや周囲の物体に含まれる炭素成分が焼結鉄に合
金化しないように雰囲気ガス組成や焼結鉄を入れ
る容器などに特別の配慮を必要とした。 本発明者は、上記従来技術の問題点に鑑みて鋭
意研究を重ねた結果、鉄粉に、特定量の鉛及び特
定量の銅、並びに特定量のMnS或いはCaSを併用
添加し、混合して焼結させることによつて、上述
したような焼結時の特別な手段を行なわなくても
焼結鉄への炭素成分の合金化が抑制され、切削性
に極めて優れた快削性焼結鉄合金が得られること
を見い出し、本発明を完成した。 即ち本発明は、鉛0.2〜３重量％及び銅0.5〜５
重量％を単体又は合金の粉末の形態で、並びに
MnSまたはCaS粉末３重量％以下を含有し、残余
が鉄粉末からなる混合粉末の焼結体である切削性
焼結鉄に係る。 本発明では、鉛及び銅、並びにMnS或いはCaS
を併用した場合に、これら３者の相乗作用によつ
てはじめて本発明の所期の効果が達成される。こ
れらを夫々単独で用いても、得られる焼結鉄の切
削性はあまり向上しない。 以下本発明につき詳しく説明する。まず本発明
は鉄系の焼結合金であり、鉄粉末に対して鉛及び
銅の単体または合金の粉末、並びにMnSまたは
CaS粉末を配合する。つぎにこの配合もしくは混
合粉末を成形し、その後この成形体を切削時に欠
けたりせず、かつ焼結雰囲気ガス等からの炭素成
分が鉄地に合金化しにくいような温度で焼結すれ
ばよい。 本発明において、配合成分を上記のように限定
した理由はつぎのとうりである。 (イ) 鉛単体または銅との合金の粉末 鉛成分自体は焼結鉄の切削性を高める効果を
有するほか、焼結時に液相となり、銅の一部あ
るいは全部を溶かし込んで鉄粒子の間隙や粒界
に迅速に拡散し、鉄粒子と鉛と銅の皮膜で包み
込むような状態にして焼結雰囲気等から炭素成
分が鉄粒子に合金化する作用を抑制する効界を
有する。このため本発明においては鉛成分は必
須の添加成分であつて含有量が0.2〜３重量％
になるように添加配合する。この理由は鉛成分
が0.2％未満しか含まれていない場合は、その
量が少ないため、切削性を高める効果が小さ
く、かつ銅を溶かし込んでの鉄粒子表面に広が
る度合が小さくて、炭素成分が鉄他に合金化す
る作用を抑制する効果が十分達成できないから
であり、鉛成分が３％を越えて含まれている場
合はその量が多すぎて、鉄粒子間の結合が阻止
され、素地強度が損われて切削時に欠け等の損
傷を発生しやすくなるからである。 (ロ) 銅単体または鉛との合金の粉末 銅成分自体は鉄素地の粒界に入り込んで切削
時に粒界から剥離するような作用を助長するた
め、鉛ほどではないが切削性を高める効果を有
するほか、焼結時に鉛と合金化してその一部あ
るいは全部が液相となつて鉄粒子の間隙や粒界
に迅速に拡散し、鉄粒子を銅と鉛の皮膜で包み
込むような状態にして焼結雰囲気等から炭素成
分が鉄粒子の合金化する作用を抑制する効果を
有する。このため本発明において銅成分は必須
の添加成分であつて含有量が0.5〜５重量％に
なるように添加配合する。この理由は銅成分が
0.5％未満しか含まれていない場合は、その量
が少ないため鉄粒子表面を完全に覆うことがで
きずに、炭素成分が鉄地に合金化する作用を抑
制する効果が十分に達成できないからであり、
銅成分が５％を越えて含まれている場合はその
量が多すぎて銅の鉄素地への合金化度合が大き
くなり鉄素地の硬度が高まつてかえつて切削性
が下降傾向になるからである。 (ハ) MnSまたはCaS粉末 MnSまたはCaS成分は焼結時に分解したり鉄
素地と合金化したりすることなく鉄素地の粒界
に分散された状態になるため切削時に粒界から
剥離するような作用を助長して切削性を高める
効果を有する。このため上記成分にさらに３％
以下のMnSまたはCaS成分を加えて配合するこ
とによつて焼結鉄の切削性はさらに高まる。し
かしMnSまたはCaS成分が３重量％を越える
と、その量が多すぎて鉄素地の強度が損われて
切削時に欠け等の損傷が発生しやすくなる。こ
のためMnSまたはCaS成分は３％以下で添加す
るのが好ましい。 本発明の焼結鉄合金を製造するには上記各種
原料粉末に必要に応じてステアリン酸亜鉛等の
潤滑剤などを配合して、例えばＶ型混合機等に
より均一に混合したのち、粉末成形機により成
形して非酸化性雰囲気ガス中で焼結すれば良
い。成形は通常約２〜７トン／cm2の圧力で行わ
れる。非酸化性ガスとしては例えば水素、窒
素、アンモニア分解ガス、エンドサーミツクガ
ス等が用いられる。焼結は例えば約850〜1000
℃の温度で約30分間行うのが好ましい。本発明
では炭素成分が比較的多いエンドサーミツクガ
スを用いても炭素成分が鉄地に合金化すること
は殆どなく、通常用いられる生産炉でも特別な
手段を用いることなく炭素成分の合金化を抑制
することができる。 次に実施例を挙げて本発明について説明する。 実施例 １ 鉛成分0.6％、銅成分1.4％、MnS2％、残余鉄
になるように、銅―鉛合金粉末（鉛３対銅７の比
率、粒径74ミクロン以下）、鉄粉末（市販噴霧
粉、粒径149ミクロン以下）及びMnS紛（純度94
％、粒径105ミクロン以下）を配合して混合し
た。なお成形時の金型との潤滑剤として１％のス
テアリン酸亜鉛粉末を余分に添加した。つぎにこ
の混合粉末を４ton/cm2の圧力で加圧成形し、その
後成形体をエンドサーミツクガス中（露点０〜５
℃）、950℃内外で30分間焼結した。 以上の通りにして得られた焼結合金について、
密度、硬さ、切削量、切削比について求めたとこ
ろが第１表の通りであつた。なお第１表で硬さは
ロツクウエルＦスケールを示し、切削量と切削比
は切削試験によつてつぎのように求めた。すなわ
ち切削はポール盤を用いて、スクリユードリル
（φ2.5mm、材質HSS）で回転数1200r.p.m、押し
付け力7Kｇ、10秒間切削を24回行つた。試料
の重量を試験前、12回目、最終回に測定し、切削
量は最終回までの切削重量と密度および切削時間
から計算して求め、切削比は12回までの切削重量
と13回から最終回までの切削重量の比として求め
た。切削量は試料の切削しやすさ、切削比はドリ
ルの切れ味の変化の度合を示す。 実施例 ２ 鉛成分0.6％、銅成分1.4％、CaS1％、残余鉄に
なるようにした以外は実施例１と同様にして焼結
合金を作つた。得られた焼結合金の材料特性、切
削試験結果を同様第１表に示す。尚CaS紛として
は純度45％以上、粒径74ミクロン以下のものを使
用した。 比較例 １ 鉛成分１％、残余鉄になるように、鉛粉末（粒
径74ミクロン以下）及び鉄粉末（市販噴霧粉、粒
径149ミクロン以下）を配合し、ステアリン酸亜
鉛粉末１％を余分に添加して混合し、さらに実施
例１と同じ条件で加圧成形、焼結して焼結合金を
作つた。得られた焼結合金の材料特性、切削試験
結果を第１表に併記する。 比較例 ２ 銅成分３％、残余鉄になるようにした以外は比
較例１と同様にして焼結合金を作つた。尚、銅粉
末としては、粒径74ミクロン以下のものを使用し
た。得られた焼結合金の材料特性、切削試験結果
を同様第１表に示す。 比較例 ３ MnS2％、残余鉄になるようにした以外は実施
例１と同様にして焼結合金を作つた。得られた焼
結合金の材料特性、切削試験結果を同様第１表に
示す。 比較例 ４ 鉄成分100％になるように鉄粉末（市販噴霧
粉、粒径149ミクロン以下）を配合し、ステアリ
ン酸亜鉛粉末１％を余分に添加して混合し、さら
に実施例１と同じ条件で加圧成形、焼結して焼結
合金を作つた。得られた焼結合金の材料特性、切
削試験結果を同様第１表に示す。 比較例 ５ MnS紛を使用しない以外は、実施例１と同様
にして焼結合金を作つた。得られた焼結合金の材
料特性、切削試験結果を第１表に示す。 第１表から、鉛、銅及びMnS或いはCaSの３者
を併用した本発明合金は良好な切削性とドリルの
切れ味を保持することが明らかであり、比較例の
焼結合金に比し切削量と切削比において著しく向
上していることがわかる。 【表】
る。 従来から焼結鉄部品において高い寸法精度を要
する場合は切削加工に依存する場合が多い。焼結
鉄の切削性改善のために鉛、硫化マンガンあるい
は硫化カルシウム成分等を添加した各種の焼結材
料が開発されている。これら従来の切削性を改良
した焼結材料でも鉄素地中に合金化する炭素成分
量が多くなるにつれてその特性は著しく劣化する
ので特に例えば快削黄銅材料に匹敵する高い切削
特性を得るためには、ほとんど炭素成分が含まれ
ない材料組成が必要である。従来の方法では、こ
のような快削性焼結合金を得るには、配合粉末中
に炭素成分を加えずに、さらに焼結時に雰囲気ガ
スや周囲の物体に含まれる炭素成分が焼結鉄に合
金化しないように雰囲気ガス組成や焼結鉄を入れ
る容器などに特別の配慮を必要とした。 本発明者は、上記従来技術の問題点に鑑みて鋭
意研究を重ねた結果、鉄粉に、特定量の鉛及び特
定量の銅、並びに特定量のMnS或いはCaSを併用
添加し、混合して焼結させることによつて、上述
したような焼結時の特別な手段を行なわなくても
焼結鉄への炭素成分の合金化が抑制され、切削性
に極めて優れた快削性焼結鉄合金が得られること
を見い出し、本発明を完成した。 即ち本発明は、鉛0.2〜３重量％及び銅0.5〜５
重量％を単体又は合金の粉末の形態で、並びに
MnSまたはCaS粉末３重量％以下を含有し、残余
が鉄粉末からなる混合粉末の焼結体である切削性
焼結鉄に係る。 本発明では、鉛及び銅、並びにMnS或いはCaS
を併用した場合に、これら３者の相乗作用によつ
てはじめて本発明の所期の効果が達成される。こ
れらを夫々単独で用いても、得られる焼結鉄の切
削性はあまり向上しない。 以下本発明につき詳しく説明する。まず本発明
は鉄系の焼結合金であり、鉄粉末に対して鉛及び
銅の単体または合金の粉末、並びにMnSまたは
CaS粉末を配合する。つぎにこの配合もしくは混
合粉末を成形し、その後この成形体を切削時に欠
けたりせず、かつ焼結雰囲気ガス等からの炭素成
分が鉄地に合金化しにくいような温度で焼結すれ
ばよい。 本発明において、配合成分を上記のように限定
した理由はつぎのとうりである。 (イ) 鉛単体または銅との合金の粉末 鉛成分自体は焼結鉄の切削性を高める効果を
有するほか、焼結時に液相となり、銅の一部あ
るいは全部を溶かし込んで鉄粒子の間隙や粒界
に迅速に拡散し、鉄粒子と鉛と銅の皮膜で包み
込むような状態にして焼結雰囲気等から炭素成
分が鉄粒子に合金化する作用を抑制する効界を
有する。このため本発明においては鉛成分は必
須の添加成分であつて含有量が0.2〜３重量％
になるように添加配合する。この理由は鉛成分
が0.2％未満しか含まれていない場合は、その
量が少ないため、切削性を高める効果が小さ
く、かつ銅を溶かし込んでの鉄粒子表面に広が
る度合が小さくて、炭素成分が鉄他に合金化す
る作用を抑制する効果が十分達成できないから
であり、鉛成分が３％を越えて含まれている場
合はその量が多すぎて、鉄粒子間の結合が阻止
され、素地強度が損われて切削時に欠け等の損
傷を発生しやすくなるからである。 (ロ) 銅単体または鉛との合金の粉末 銅成分自体は鉄素地の粒界に入り込んで切削
時に粒界から剥離するような作用を助長するた
め、鉛ほどではないが切削性を高める効果を有
するほか、焼結時に鉛と合金化してその一部あ
るいは全部が液相となつて鉄粒子の間隙や粒界
に迅速に拡散し、鉄粒子を銅と鉛の皮膜で包み
込むような状態にして焼結雰囲気等から炭素成
分が鉄粒子の合金化する作用を抑制する効果を
有する。このため本発明において銅成分は必須
の添加成分であつて含有量が0.5〜５重量％に
なるように添加配合する。この理由は銅成分が
0.5％未満しか含まれていない場合は、その量
が少ないため鉄粒子表面を完全に覆うことがで
きずに、炭素成分が鉄地に合金化する作用を抑
制する効果が十分に達成できないからであり、
銅成分が５％を越えて含まれている場合はその
量が多すぎて銅の鉄素地への合金化度合が大き
くなり鉄素地の硬度が高まつてかえつて切削性
が下降傾向になるからである。 (ハ) MnSまたはCaS粉末 MnSまたはCaS成分は焼結時に分解したり鉄
素地と合金化したりすることなく鉄素地の粒界
に分散された状態になるため切削時に粒界から
剥離するような作用を助長して切削性を高める
効果を有する。このため上記成分にさらに３％
以下のMnSまたはCaS成分を加えて配合するこ
とによつて焼結鉄の切削性はさらに高まる。し
かしMnSまたはCaS成分が３重量％を越える
と、その量が多すぎて鉄素地の強度が損われて
切削時に欠け等の損傷が発生しやすくなる。こ
のためMnSまたはCaS成分は３％以下で添加す
るのが好ましい。 本発明の焼結鉄合金を製造するには上記各種
原料粉末に必要に応じてステアリン酸亜鉛等の
潤滑剤などを配合して、例えばＶ型混合機等に
より均一に混合したのち、粉末成形機により成
形して非酸化性雰囲気ガス中で焼結すれば良
い。成形は通常約２〜７トン／cm2の圧力で行わ
れる。非酸化性ガスとしては例えば水素、窒
素、アンモニア分解ガス、エンドサーミツクガ
ス等が用いられる。焼結は例えば約850〜1000
℃の温度で約30分間行うのが好ましい。本発明
では炭素成分が比較的多いエンドサーミツクガ
スを用いても炭素成分が鉄地に合金化すること
は殆どなく、通常用いられる生産炉でも特別な
手段を用いることなく炭素成分の合金化を抑制
することができる。 次に実施例を挙げて本発明について説明する。 実施例 １ 鉛成分0.6％、銅成分1.4％、MnS2％、残余鉄
になるように、銅―鉛合金粉末（鉛３対銅７の比
率、粒径74ミクロン以下）、鉄粉末（市販噴霧
粉、粒径149ミクロン以下）及びMnS紛（純度94
％、粒径105ミクロン以下）を配合して混合し
た。なお成形時の金型との潤滑剤として１％のス
テアリン酸亜鉛粉末を余分に添加した。つぎにこ
の混合粉末を４ton/cm2の圧力で加圧成形し、その
後成形体をエンドサーミツクガス中（露点０〜５
℃）、950℃内外で30分間焼結した。 以上の通りにして得られた焼結合金について、
密度、硬さ、切削量、切削比について求めたとこ
ろが第１表の通りであつた。なお第１表で硬さは
ロツクウエルＦスケールを示し、切削量と切削比
は切削試験によつてつぎのように求めた。すなわ
ち切削はポール盤を用いて、スクリユードリル
（φ2.5mm、材質HSS）で回転数1200r.p.m、押し
付け力7Kｇ、10秒間切削を24回行つた。試料
の重量を試験前、12回目、最終回に測定し、切削
量は最終回までの切削重量と密度および切削時間
から計算して求め、切削比は12回までの切削重量
と13回から最終回までの切削重量の比として求め
た。切削量は試料の切削しやすさ、切削比はドリ
ルの切れ味の変化の度合を示す。 実施例 ２ 鉛成分0.6％、銅成分1.4％、CaS1％、残余鉄に
なるようにした以外は実施例１と同様にして焼結
合金を作つた。得られた焼結合金の材料特性、切
削試験結果を同様第１表に示す。尚CaS紛として
は純度45％以上、粒径74ミクロン以下のものを使
用した。 比較例 １ 鉛成分１％、残余鉄になるように、鉛粉末（粒
径74ミクロン以下）及び鉄粉末（市販噴霧粉、粒
径149ミクロン以下）を配合し、ステアリン酸亜
鉛粉末１％を余分に添加して混合し、さらに実施
例１と同じ条件で加圧成形、焼結して焼結合金を
作つた。得られた焼結合金の材料特性、切削試験
結果を第１表に併記する。 比較例 ２ 銅成分３％、残余鉄になるようにした以外は比
較例１と同様にして焼結合金を作つた。尚、銅粉
末としては、粒径74ミクロン以下のものを使用し
た。得られた焼結合金の材料特性、切削試験結果
を同様第１表に示す。 比較例 ３ MnS2％、残余鉄になるようにした以外は実施
例１と同様にして焼結合金を作つた。得られた焼
結合金の材料特性、切削試験結果を同様第１表に
示す。 比較例 ４ 鉄成分100％になるように鉄粉末（市販噴霧
粉、粒径149ミクロン以下）を配合し、ステアリ
ン酸亜鉛粉末１％を余分に添加して混合し、さら
に実施例１と同じ条件で加圧成形、焼結して焼結
合金を作つた。得られた焼結合金の材料特性、切
削試験結果を同様第１表に示す。 比較例 ５ MnS紛を使用しない以外は、実施例１と同様
にして焼結合金を作つた。得られた焼結合金の材
料特性、切削試験結果を第１表に示す。 第１表から、鉛、銅及びMnS或いはCaSの３者
を併用した本発明合金は良好な切削性とドリルの
切れ味を保持することが明らかであり、比較例の
焼結合金に比し切削量と切削比において著しく向
上していることがわかる。 【表】
Claims (1)
- １ 鉛0.2〜３重量％および銅0.5〜５重量％を単
体又は合金の粉末の形態で、並びにMnSまたは
CaS粉末３重量％以下を含有し、残余が鉄粉末か
らなる混合粉末の焼結体である快削性焼結鉄。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098680A JPS5716155A (en) | 1980-07-02 | 1980-07-02 | Free cutting sintered iron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9098680A JPS5716155A (en) | 1980-07-02 | 1980-07-02 | Free cutting sintered iron |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5716155A JPS5716155A (en) | 1982-01-27 |
| JPS6230261B2 true JPS6230261B2 (ja) | 1987-07-01 |
Family
ID=14013826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9098680A Granted JPS5716155A (en) | 1980-07-02 | 1980-07-02 | Free cutting sintered iron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5716155A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147082A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 石炭液化法 |
| US5346529A (en) * | 1992-03-23 | 1994-09-13 | Tecsyn Pmp, Inc. | Powdered metal mixture composition |
| JP6480265B2 (ja) * | 2015-05-27 | 2019-03-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄基粉末冶金用混合粉及びその製造方法並びに焼結体及びその製造方法 |
| CN107326253A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-11-07 | 江苏金基特钢有限公司 | 一种易于切削钢铁制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5840283B2 (ja) * | 1975-07-29 | 1983-09-05 | 昭和電線電纜株式会社 | タイネツタイホウシヤセンケ−ブル |
| JPS578869A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-18 | Fujitsu Ltd | Panel function control system |
-
1980
- 1980-07-02 JP JP9098680A patent/JPS5716155A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5716155A (en) | 1982-01-27 |
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