CN105772700B - 粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了能制造高密度的烧结体的粉末冶金用金属粉末、复合物及造粒粉末、以及使用上述粉末冶金用金属粉末制造的高密度的烧结体。本发明的粉末冶金用金属粉末中，Fe是主成分，Cr以10～30质量％的比例含有，C以0.15％～1.5质量％的比例含有，Si以0.3～1质量％的比例含有，Mn及Ni以合计0.05～1.6质量％的比例含有，当将从由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta构成的组中选择的一种元素设为第一元素，将从所述组中选择的一种元素、即元素周期表中的族比所述第一元素大的元素或元素周期表中的族和所述第一元素相同且元素周期表中的周期比所述第一元素大的元素设为第二元素时，所述第一元素以0.01～0.5质量％的比例含有，所述第二元素以0.01～0.5质量％的比例含有。

Description

粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体

技术领域

本发明涉及粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末以及烧结体。

背景技术

在粉末冶金法中，通过在将含有金属粉末和粘结剂的组合物成型为所期望的形状而得到成型体之后将成型体脱脂、烧结，从而制造烧结体。在这种烧结体的制造过程中，在金属粉末的粒子彼此之间发生原子的扩散现象，由此成型体慢慢地致密化，从而达到烧结。

例如，在专利文献1中，已经提出一种粉末冶金用金属粉末，其含有Zr以及Si，其余部分由选自由Fe、Co以及Ni组成的组的至少一种和不可避免元素构成。根据这种粉末冶金用金属粉末，通过Zr的作用而使烧结性提高，进而能够容易地制造高密度的烧结体。

而且，例如，专利文献2中公开了一种金属射出成型用组成物，其特征在于，包括如下两个部分：不锈钢粉100重量份，由0.03重量％以下的C、8～32重量％的Ni、12～32重量％的Cr、1～7重量％的Mo、剩余部分为Fe及不可避免的杂质而构成；以及1种以上的粉末0.1～5.5重量份，由平均粒径10～60μm的Ti和/或Nb构成。通过使用混合有这两种粉末的组成物，可以得到烧结密度高且具有优异的耐腐蚀性的烧结体。

而且，例如，专利文献3中公开了一种针阀用针状密封垫，其特征在于，包括0.95～1.4质量％的C、1.0质量％以下的Si、1.0质量％以下的Mn、16～18质量％的Cr、0.02～3质量％的Nb，剩余部分由Fe及不可避免的杂质组成，烧结后的密度是7.65～7.75g/cm³，通过金属射出成型法成形。由此，可以得到高密度的针状密封垫。

近年来，通过如此得到的烧结体正在被广泛地应用于各种机械部件、结构件等。

可是，有些烧结体的用途也有时需要更进一步的致密化。在这种情况下，虽然通过对烧结体再进行像热等静压处理(HIP处理)这样的追加处理而实现了高密度化，但是在作业工时大幅度地增加的同时，不可避免高成本化。

于是，对实现不实施追加处理等而能够制造高密度烧结体的金属粉末的期待不断在提高。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2012-87416号公报

专利文献2：日本特开平6-279913号公报

专利文献3：日本特开2007-177675号公报

发明内容

本发明的目的在于提供可制造高密度的烧结体的粉末冶金用金属粉末、复合物及造粒粉末、以及使用上述粉末冶金用金属粉末制造的高密度的烧结体。

上述目的是通过下述的本发明实现。

本发明的粉末冶金用金属粉末的特征在于，Fe是主成分，Cr以10％质量以上30质量％以下的比例含有，C以0.15％质量以上1.5质量％以下的比例含有，Si以0.3质量％以上1质量％以下的比例含有，Mn及Ni以合计0.05质量％以上1.6质量％以下的比例含有，当将从由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta构成的组中选择的一种元素设为第一元素，将从所述组中选择的一种元素即元素周期表中的族比所述第一元素大的元素或元素周期表中的族和所述第一元素相同且元素周期表中的周期比所述第一元素大的元素设为第二元素时，所述第一元素以0.01质量％以上0.5质量％以下的比例含有，所述第二元素以0.01质量％以上0.5质量％以下的比例含有。

由此，可以实现合金组成的最佳化，促进粉末冶金用金属粉末的烧结时的致密化。其结果是，无需实施追加处理即可得到可以制造高密度的烧结体的粉末冶金用金属粉末。

在本发明的粉末冶金用金属粉末中，优选具有马氏体的结晶构造。

马氏体的晶体结构包括例如过饱和地固溶有C的体心立方晶格。这种体心立方晶格是随着烧制或其后的热处理而从面心立方晶格转化而来，且同时也伴随有体积膨胀。因此，具有马氏体的结晶构造的粉末冶金用金属粉末成为可制造高硬度的烧结体的粉末。

在本发明的粉末冶金用金属粉末中，优选设用所述第一元素的质量数去除所述第一元素的含有率E1所得的值为X1，用所述第二元素的质量数去除所述第二元素的含有率E2所得的值为X2，X1相对于X2的比率X1/X2是0.3以上3以下。

由此，在粉末冶金用金属粉末烧制时，可以使第一元素的碳化物等的析出和第二元素的碳化物等的析出的时机的偏差最佳化。其结果是，由于可以将成型体中残留的空孔从内侧依次清扫掉并排出，因此，可以将烧结体中产生的空孔抑制在最小限度内。因此，能够得到可制造高密度且烧结体特性优异的烧结体的粉末冶金用金属粉末。

在本发明的粉末冶金用金属粉末中，优选所述第一元素的含有率与所述第二元素的含有率的合计是0.02质量％以上0.6质量％以下。

因此，所制造的烧结体的高密度化必要且充分。

在本发明的粉末冶金用金属粉末中，优选平均粒径是0.5μm以上30μm以下。

由此，烧结体中残留的空孔变得非常少，因此，尤其能够制造高密度且机械特性优异的烧结体。

本发明的复合物的特征在于包括：本发明的粉末冶金用金属粉末；以及将所述粉末冶金用金属粉末的粒子彼此粘接的粘结剂。

由此，可以得到能制造高密度的烧结体的复合物。

本发明的造粒粉末的特征在于，将本发明的粉末冶金用金属粉末进行造粒而成。

由此，可以得到能制造高密度的烧结体的造粒粉末。

本发明的烧结体的特征在于，Fe是主成分，Cr以10％质量以上30质量％以下的比例含有，C以0.15％质量以上1.5质量％以下的比例含有，Si以0.3质量％以上1质量％以下的比例含有，Mn及Ni以合计0.05质量％以上1.6质量％以下的比例含有，当将从由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta构成的组中选择的一种元素设为第一元素，将从所述组中选择的一种元素即元素周期表中的族比所述第一元素大的元素或元素周期表中的族和所述第一元素相同且元素周期表中的周期比所述第一元素大的元素设为第二元素时，所述第一元素以0.01质量％以上0.5质量％以下的比例含有，所述第二元素以0.01质量％以上0.5质量％以下的比例含有。

由此，可以无需实施追加处理即可得到高密度的烧结体。

具体实施方式

以下，对本发明的粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末及烧结体进行详细的说明。

[粉末冶金用金属粉末]

首先，对本发明的粉末冶金用金属粉末进行说明。

在粉末冶金中，通过在将包括粉末冶金用金属粉末以及粘结剂的组合物成型为所期望的形状之后脱脂、烧制，从而能够获得所期望的形状的烧结体。根据这种粉末冶金技术，与其他冶金技术相比，具有能够近净形(接近于最终形状的形状)制造复杂、微细的形状的烧结体这样的优点。

一直以来，作为用于粉末冶金的粉末冶金用金属粉末，进行了通过适当改变其组成来谋求所制造的烧结体的高密度化的尝试。然而，由于在烧结体上易于形成空穴，因而要获得与熔制材同等的机械特性，就必须在烧结体上谋求更进一步的高密度化。

虽然以前有时通过对所得到的烧结体再实施热等静压处理(HIP处理)等追加处理而谋求高密度化。然而，由于这种追加处理伴随很多的麻烦、成本，因此成为扩大烧结体的用途时的桎梏。

鉴于上述那样的问题，本发明人对用于不进行追加处理而获得高密度烧结体的条件反复进行了专心研究。其结果，通过使构成金属粉末的合金的组成最优化而谋求烧结体的高密度化，直至完成了本发明。

具体而言，本发明的粉末冶金用金属粉末，是以10质量％以上30质量％以下的比例含有Cr，以0.15质量％以上1.5质量％以下的比例含有C，以0.3质量％以上1质量％以下的比例含有Si，以合计0.05质量％以上1.6质量％以下的比例含有Mn及Ni，以0.01质量％以上0.5质量％以下的比例含有后述的第一元素，以0.01质量％以上0.5质量％以下的比例含有后述的第二元素，剩余部分由Fe和其它元素构成的金属粉末。根据这种金属粉末，可使合金组成达到最佳化，结果能特别提高烧结时的致密化。其结果是，无需实施追加处理，即可制造高密度的烧结体。

并且，通过使烧结体达到高密度化，将得到机械特性优异的烧结体。这种烧结体可以广泛地应用于例如机械零部件、结构部件等会被施加外力(负荷)的用途。

此外，所谓第一元素是选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta七元素组成的组的一种元素；所谓第二元素是选自由所述七元素组成的组的一种元素且是元素周期表中的族比第一元素大的元素、或者是选自由所述七元素组成的组的一种元素的同时还是元素周期表中的族与已选择作为第一元素的元素相同的元素且是元素周期表中的周期比第一元素大的元素。

以下，对本发明的粉末冶金用金属粉末的合金组成进行更详细的说明。另外，在以下说明中，有时将粉末冶金用金属粉末只称为“金属粉末”。

(Cr)

Cr(铬)是赋予所制造的烧结体耐腐蚀性的元素，通过使用含Cr的金属粉末，可以得到能长期维持高机械特性的烧结体。

金属粉末中的Cr的含有率设为10质量％以上30质量％以下，优选为10.5质量％以上20质量％以下，更优选为11质量％以上18质量％以下。如果Cr的含有率低于上述下限值，则根据整体组成成分的不同，所制造的烧结体的耐腐蚀性将变得不充分。另一方面，如果Cr的含有率超出上述上限值，则根据整体组成成分的不同，烧结性会降低，烧结体的高密度化将变困难。

(C)

C(碳)通过将后述的第一元素、第二元素合并使用，可以特别地提高烧结性。具体而言，第一元素、第二元素通过分别与C结合而生成碳化物。由于这种碳化物分散并析出，会产生防止晶粒显著成长的效果。能够得到这种效果的原因还不明确，但作为其中一个原因，一般认为是分散的析出物成为障碍而阻碍了晶粒的显著成长，因此，可以抑制晶粒大小的波动。由此，在烧结体中难以生成空孔，可以防止晶粒的肥大化，从而可以得到高密度且机械特性高的烧结体。

金属粉末中的C的含有率是0.15％质量以上1.5质量％以下，优选是0.35质量％以上1.15质量％以下，更优选是0.4质量％以上1.1质量％以下。如果C的含有率低于上述下限值，则根据整体组成成分的不同，晶粒变得易于成长，烧结体的机械特性将变得不充分。另一方面，如果C的含有率超出上述上限值，则根据整体组成成分的不同，C会变得过多，烧结性反而会降低。

(Si)

Si(硅)是赋予所制造的烧结体耐腐蚀性及高机械特性的元素，通过使用含有Si的金属粉末，可以得到能长期维持高机械特性的烧结体。

金属粉末中的Si的含有率是0.3质量％以上1质量％以下，优选是0.35质量％以上0.85质量％以下，更优选是0.5质量％以上0.8质量％以下。如果Si的含有率低于上述下限值，则根据整体组成成分的不同，添加Si的效果变差，所制造的烧结体的耐腐蚀性、机械特性将降低。另一方面，如果Si的含有率超出上述上限值，则根据整体组成成分的不同，Si会变得过多，耐腐蚀性及机械特性反而会降低。

(Mn)

Mn和Si同样，是赋予所制造的烧结体耐腐蚀性及高机械特性的元素。

金属粉末中的Mn的含有率没有特别限定，优选为0.01质量％以上1.25质量％以下，更优选是0.03质量％以上0.3质量％以下，特别优选是0.05质量％以上0.2质量％以下。通过将Mn的含有率设定在上述范围内，可以得到高密度且机械特性优异的烧结体。而且，能够在抑制晶体生长下降的同时，提高机械强度。此外，能够抑制高温时(炽热时)脆性的增大。

另外，如果Mn的含有率低于上述下限值，则根据整体组成成分的不同，有可能不能充分提高所制造的烧结体的耐腐蚀性、机械特性，另外一方面，如果Mn的含有率超出上述上限值，则有可能耐腐蚀性及机械特性反而会降低。

(Ni)

Ni是赋予所制造的烧结体耐腐蚀性及耐热性的元素。

金属粉末中的Ni的含有率没有特别限定，优选为0.05质量％以上0.6质量％以下，更优选是0.06质量％以上0.4质量％以下，特别优选是0.07质量％以上0.25质量％以下。通过将Ni的含有率设定在上述范围内，可以得到即使经过长时间机械特性也优异的烧结体。

如果Ni的含有率低于上述下限值，则根据整体组成成分的不同，担心不能充分提高所制造的烧结体的耐腐蚀性、耐热性，另一方面，如果Ni的含有率超出上述上限值，则担心耐腐蚀性、耐热性反而会降低。

而且，以合计0.05质量％以上1.6质量％以下的比例含有Mn和Ni。由此，可以特别提高烧结体的机械特性。另外，优选Mn的含有率和Ni的含有率的合计值在0.08质量％以上1.3质量％以下，更优选在0.1质量％以上1质量％以下。而且，Mn和Ni只要含有率的合计值在上述范围内即可，也可以其中一方的含有率为0。即，本发明的粉末冶金用金属粉末只要含有Mn和Ni中的至少一方即可。

(第一元素以及第二元素)

第一元素以及第二元素使碳化物、氧化物(以下，也统称为“碳化物等”)析出。而且，一般认为在金属粉末烧结时，该析出后的碳化物等阻碍晶粒的显著生长。其结果，变得难以如上所述在烧结体中生成空穴，同时防止晶粒的肥大化，进而获得高密度且机械特性高的烧结体。

除此以外，详细情况将后述，析出后的碳化物等促进二氧化硅在晶界处集聚，其结果，在抑制晶粒肥大化的同时，谋求烧结的促进和高密度化。

此外，第一元素以及第二元素虽然是选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta七元素组成的组的两种元素，但优选包括属于长周期型元素周期表的3A族或4A族的元素(Ti、Y、Zr、Hf)。通过包括属于3A族或4A族的元素而作为第一元素以及第二元素的至少一个，从而除去在金属粉末中以氧化物形式含有的氧，进而能够特别地提高金属粉末的烧结性。

另外，第一元素虽然如上所述为选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta这七元素组成的组的一种元素即可，但优选设定为由上述七元素组成的组中的、属于长周期型元素周期表的3A族或4A族的元素。属于3A族或4A族的元素除去在金属粉末中以氧化物形式含有的氧，进而能够特别地提高金属粉末的烧结性。由此，能够实现在烧结后残存于晶粒内的氧浓度降低。其结果，能够实现烧结体的氧含有率降低，进而实现高密度化。并且，这些元素由于是活性高的元素，因此可以认为带来快速的原子扩散。因此，该原子扩散成为驱动力而高效地缩短金属粉末的粒子间距离，通过在粒子间形成颈部而促进成型体的致密化。其结果，能够实现烧结体的更进一步的高密度化。

另一方面，第二元素虽然如上所述为选自由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf以及Ta这七元素组成的组的一种元素且为与第一元素不同的元素即可，但优选设定为由上述七元素组成的组中的、属于长周期型元素周期表的5A族的元素。属于5A族的元素由于特别地使上述的碳化物等高效地析出，因此能够高效地阻碍烧结时的晶粒显著生长。其结果，能够促进微细晶粒的生成，进而能够实现烧结体的高密度化和机械特性的提高。

此外，在由上述那样的元素构成的第一元素与第二元素的组合中，彼此互不妨碍地发挥各自的效果。因此，包括这种第一元素以及第二元素的金属粉末就成为能够制造格外高密度的烧结体的金属粉末。

另外，更优选采用第一元素为属于4A族的元素、第二元素为Nb的组合。

另外，进一步优选采用第一元素为Zr或Hf、第二元素为Nb的组合。

通过采用这种组合，从而上述的效果变得更加显著。

而且，这些元素中，由于Zr是铁素体生成元素，因此，能使体心立方晶格相析出。由于这种体心立方晶格相具有比其它晶格相更优异的烧结性，因此，有助于烧结体的高密度化。

第一元素在金属粉末中的含有率设定为0.01质量％以上0.5质量％以下，但优选设定为0.03质量％以上0.3质量％以下，更优选设定为0.05质量％以上0.2质量％以下。如果第一元素的含有率低于上述下限值，则对于有些整体的组成，添加第一元素的效果就变得微弱，因此所制造的烧结体的高密度化就变得不足。另一方面，如果第一元素的含有率超过上述上限值，则对于有些整体的组成，第一元素就变得过于多，因此上述的碳化物等的比例变得过于多，高密度化反而会受损。

第二元素在金属粉末中的含有率设定为0.01质量％以上0.5质量％以下，但优选设定为0.03质量％以上0.3质量％以下，更优选设定为0.05质量％以上0.2质量％以下。如果第二元素的含有率低于上述下限值，则对于有些整体的组成，添加第二元素的效果就变得微弱，因此所制造的烧结体的高密度化就变得不足。另一方面，如果第二元素的含有率超过上述上限值，则对于有些整体的组成，第二元素就变得过于多，因此上述的碳化物等的比例变得过于多，高密度化反而会受损。

另外，如上所述，第一元素以及第二元素分别使碳化物等析出，而在如上述那样选择了属于3A族或4A族的元素作为第一元素、如上述那样选择了属于5A族的元素作为第二元素的情况下，可以推测出在烧结金属粉末时，第一元素的碳化物等析出的时机(timing)与第二元素的碳化物等析出的时机相互地错开。通过如此地使碳化物等析出的时机错开，从而烧结就会慢慢地进行，因此可以认为空穴的生成受到抑制，进而获得致密的烧结体。即，可以认为通过存在有第一元素的碳化物等和第二元素的碳化物等双方，从而能够在实现高密度化的同时，抑制晶粒的肥大化。

此外，在金属粉末中，虽然含有选自由上述七元素组成的组的两种元素即可，但可以还含有是选自该组的元素且与该两种元素不同的元素。即，在金属粉末中，可以含有选自由上述七元素组成的组的三种以上的元素。由此，虽然根据组合方式不同而有些许不同，但都能够进一步地增强上述的效果。

而且，优选考虑选择为第一元素的元素的质量数及选择为第二元素的元素的质量数来设定第一元素的含有率与第二元素的含有率的比率。

具体而言，当将用第一元素的质量数去除第一元素的含有率E1(质量％)后的值设为指数X1，将用第二元素的质量数去除第二元素的含有率E2(质量％)后的值设为指数X2时，指数X1对指数X2的比率X1/X2优选为0.3以上3以下，更优选为0.5以上2以下，进一步优选为0.75以上1.3以下。通过将X1/X2设定在上述范围内，可以使第一元素的碳化物等的析出时机与第二元素的碳化物等的析出时机的偏差最佳化。由此，可以将成型体中残留的空孔由内侧依次清扫并排出，从而能够将烧结体中产生的空孔抑制在最小限度。因此，通过将X1/X2设定在上述范围内，可以得到能制造高密度且机械特性优异的烧结体的金属粉末。而且，由于第一元素的原子数与第二元素的原子数的平衡达到了最佳化，第一元素带来的效果与第二元素带来的效果得到加倍发挥，从而可以得到特别高密度的烧结体。

这里，对于第一元素及第二元素的具体的组合例，基于上述比率X1/X2的范围，而算出含有率E1(质量％)和含有率E2(质量％)的比率E1/E2。

例如，在第一元素为Zr、第二元素为Nb的情况下，由于Zr的质量数为91.2，Nb的质量数为92.9，因此E1/E2优选为0.29以上2.95以下，更优选为0.49以上1.96以下。

另外，在第一元素为Hf、第二元素为Nb的情况下，由于Hf的质量数为178.5，Nb的质量数为92.9，因此E1/E2优选为0.58以上5.76以下，更优选为0.96以上3.84以下。

另外，在第一元素为Ti、第二元素为Nb的情况下，由于Ti的质量数为47.9，Nb的质量数为92.9，因此E1/E2优选为0.15以上1.55以下，更优选为0.26以上1.03以下。

另外，在第一元素为Nb、第二元素为Ta的情况下，由于Nb的质量数为92.9，Ta的质量数为180.9，因此E1/E2优选为0.15以上1.54以下，更优选为0.26以上1.03以下。

另外，在第一元素为Y、第二元素为Nb的情况下，由于Y的质量数为88.9，Nb的质量数为92.9，因此E1/E2优选为0.29以上2.87以下，更优选为0.48以上1.91以下。

另外，在第一元素为V、第二元素为Nb的情况下，由于V的质量数为50.9，Nb的质量数为92.9，因此E1/E2优选为0.16以上1.64以下，更优选为0.27以上1.10以下。

另外，在第一元素为Ti、第二元素为Zr的情况下，由于Ti的质量数为47.9，Zr的质量数为91.2，因此E1/E2优选为0.16以上1.58以下，更优选为0.26以上1.05以下。

另外，在第一元素为Zr、第二元素为Ta的情况下，由于Zr的质量数为91.2，Ta的质量数为180.9，因此E1/E2优选为0.15以上1.51以下，更优选为0.25以上1.01以下。

另外，在第一元素为Zr、第二元素为V的情况下，由于Zr的质量数为91.2，V的质量数为50.9，因此E1/E2优选为0.54以上5.38以下，更优选为0.90以上3.58以下。

此外，对于上述的组合以外，也能够通过与上述同样的方式而算出E1/E2。

而且，对于第一元素的含有率E1和第二元素的含有率E2的合计(E1+E2)，优选为0.02质量％以上0.6质量％以下，更优选为0.05质量％以上0.5质量％以下，进一步优选为0.1质量％以上0.4质量％以下。通过将第一元素的含有率和第二元素的含有率的合计设定在上述范围内，所制造的烧结体的高密度化将变得必要且充分。

而且，当将第一元素的含有率和第二元素的含有率的合计对Si的含有率的比率设为(E1+E2)/Si时，优选(E1+E2)/Si在0.1以上0.7以下，更优选在0.15以上0.6以下，进一步优选在0.17以上0.5以下。通过将(E1+E2)/Si设定在上述范围内，可以利用第一元素和第二元素的添加，充分弥补添加Si时韧性的下降等问题。其结果是，可以得到能制造尽管是高密度，但韧性等机械特性优异且由来于Si的耐腐蚀性也优异的烧结体的金属粉末。

此外，可以考虑通过适量添加第一元素和第二元素，在烧结体中的晶粒边界上，第一元素的碳化物等及第二元素的碳化物等成为“核”，会发生氧化硅的集聚。由于氧化硅在晶粒边界的集聚，晶粒中的氧化物浓度会降低，因而能达到促进烧结的目的。其结果是，可以考虑进一步促进了烧结体的高密度化。

而且，析出的氧化硅在集聚过程中，容易移动至晶界的三态点，因此，能抑制这个点上的晶体生长(钉扎效应)。其结果是，可以抑制晶粒的显著成长，得到具有更微小晶粒的烧结体。这种烧结体机械特性特别高。

而且，如上所述，集聚的氧化硅容易位于晶界的三态点，因此，具有形成粒状的倾向。因此，烧结体上易于形成两个区域：形成这种粒状，且氧化硅的含有率相对高的第一区域；氧化硅的含有率相对比第一区域低的第二区域。通过第一区域的存在，可以如上述那样，达到晶粒内部的氧化物浓度的降低、以及抑制晶粒的显著成长的目的。

另外，关于第一区域及第二区域，利用电子束分析仪(EPMA)进行定性定量分析后，在第一区域上，O(氧)成为主元素，另一方面，在第二区域上，Fe成为主元素。如上所述，第一区域主要存在于晶粒边界，另一方面，第二区域主要存在于晶粒内部。因此，在第一区域，将Si的含有率与Fe的含有率相比较，Si的含有率比Fe的含有率多。另一方面，在第二区域，Si的含有率比Fe的含有率少得多。由这些可知，在第一区域，可以达到Si和O的集聚的目的。具体而言，优选在第一区域，Si的含有率是Fe的含有率的1.5倍以上10000倍以下。此外，优选第一区域的Si的含有率是第二区域的Si的含有率的3倍以上10000倍以下。

而且，有时根据组成比的不同也不相同，但第一元素的含有率及第二元素的含有率中的至少一方，满足于第一区域的含有率比第二区域的含有率更大这一关系。由此可知，在第一区域，上述第一元素的碳化物等、第二元素的碳化物等会成为氧化硅集聚时的核。作为具体例子，优选第一区域的第一元素的含有率是第二区域的第一元素的含有率的3倍以上10000倍以下。同样地，优选第一区域的第二元素的含有率是第二区域的第二元素的含有率的3倍以上10000倍以下。

另外，可以考虑，上述这种氧化硅的集聚是烧结体的致密化的原因之一。因此，可以考虑到，即使是本发明的谋求高密度化的烧结体，根据组成比的不同，有时也会出现氧化硅不集聚的情况。即，根据组成比的不同，也可以无需包含第一区域及第二区域。

而且，形成粒状的第一区域的直径根据烧结体整体的Si含有率而不同，但设为0.5μm以上15μm以下程度，优选为1μm以上10μm以下程度。由此，可以抑制伴随氧化硅的集聚的烧结体的机械特性的下降，同时充分地促进烧结体的高密度化。

另外，第一区域的直径，可以由在烧结体的断面的电子显微镜照片上，通过浓淡指定的第一区域的面积与具有相同面积的圆的直径(等效直径)的平均值来求出。求平均值时，可以使用10个以上的测定值。

而且，当将第一元素的含有率和第二元素的含有率的合计对C的含有率的比率设为(E1+E2)/C时，优选(E1+E2)/C在0.05以上0.7以下，更优选在0.1以上0.5以下，进一步优选在0.13以上0.35以下。通过将(E1+E2)/C设定在上述范围内，可以使添加了C后硬度的上升及韧性的降低、以及第一元素和第二元素的添加带来的高密度化同时实现。其结果是，可以得到能制造拉伸强度及韧性等机械特性优异的烧结体的金属粉末。

(其它元素)

本发明的粉末冶金用金属粉末，除了上述元素以外，根据需要，还可以含有Mo、Pb、S及Al中的至少一种。另外，有时不可避免地含有这些元素。

Mo是强化所制造的烧结体的耐腐蚀性的元素。

金属粉末中的Mo的含有率不受特别限定，优选在0.2质量％以上0.8质量％以下，更优选在0.3质量％以上0.6质量％以下。通过将Mo的含有率设定在上述范围内，可以在不会导致所制造的烧结体的密度大幅度下降的情况下，进一步加强烧结体的耐腐蚀性。

Pb是提高所制造的烧结体的被削性的元素。

金属粉末中的Pb优选在0.03质量％以上0.5质量％以下，更优选在0.05质量％以上0.3质量％以下。通过将Pb的含有率设定在上述范围内，可以进一步提高所制造的烧结体的被削性。

S是提高所制造的烧结体的被削性的元素。

金属粉末中的S的含有率不受特别限定，优选在0.5质量％以下，更优选在0.01质量％以上0.3质量％以下。通过将S的含有率设定在上述范围内，可以在不会导致所制造的烧结体的密度大幅度下降的情况下，进一步提高烧结体的被削性。

Al是提高所制造的烧结体的耐氧化性的元素。

金属粉末中的Al的含有率不受特别限定，优选在0.5质量％以下，更优选在0.05质量％以上0.3质量％以下。通过将Al的含有率设定在上述范围内，可以在不会导致所制造的烧结体的密度大幅度下降的情况下，进一步提高烧结体的耐氧化性。

此外，本发明的粉末冶金用金属粉末也可以添加B、Se、Te、Pd、W、Co、N、Cu等。这种情况下，这些元素的含有率不受特别限定，但优选分别不足0.1质量％，优选即使是合计也不足0.2质量％。另外，有时会不可避免地含有这些元素。

而且，本发明的粉末冶金用金属粉末中，也可以含有杂质。作为杂质，可以举例如上述元素以外的所有元素，具体而言，例如是Li、Be、Na、Mg、P、K、Ca、Sc、Zn、Ga、Ge、Ag、In、Sn、Sb、Os、Ir、Pt、Au、Bi等。优选这些杂质的混入量被设定为使得各个元素比Fe、Cr、Si、第一元素及第二元素的各含有量更少。而且，优选这些杂质的混入量被设定为不足0.03质量％，更优选被设定为不足0.02质量％。此外，优选即使合计也不足0.3质量％，更优选不足0.2质量％。另外，只要这些元素的含有率在上述范围内，上述效果就不被阻碍，因此也可以有意地添加。

另一方面，O(氧)也可以有目的地添加或不可避免地混入，但其含量优选为0.8质量％以下左右，更优选为0.5质量％以下左右。通过将金属粉末中的氧含量抑制到这种程度，从而获得烧结性变高、高密度且机械特性卓越的烧结体。此外，下限值虽然不特别地设定，但从量产容易性等观点而言，优选为0.03质量％以上。

Fe是构成本发明的粉末冶金用金属粉末的合金中含有率最高的成分(主成分)，对烧结体的特性有很大影响。Fe的含有率不受特别限定，优选在50质量％以上。

而且，粉末冶金用金属粉末的组成比能够通过如下方法来确定：例如JIS G 1257(2000)中规定的铁及钢-原子吸光分析法、JIS G 1258(2007)中规定的铁及钢-ICP发射光谱分析法、JIS G 1253(2002)中规定的铁及钢-火花放电发射光谱分析法、JIS G 1256(1997)中规定的铁及钢-X射线荧光分析法以及JIS G 1211～G 1237中规定的重量、滴定、吸光光度法等。具体而言，可以列举出：例如SPECTRO公司制固体发射光谱分析装置(火花放电发射光谱分析装置，型号：SPECTROLAB；类型：LAVMBO8A)、日本理学(株式会社)制造ICP装置(CIROS120型)。

此外，JIS G 1211～G 1237如下述这样。

JIS G 1211(2011)铁及钢-碳定量方法

JIS G 1212(1997)铁及钢-硅定量方法

JIS G 1213(2001)铁及钢-锰定量方法

JIS G 1214(1998)铁及钢-磷定量方法

JIS G 1215(2010)铁及钢-硫定量方法

JIS G 1216(1997)铁及钢-镍定量方法

JIS G 1217(2005)铁及钢-铬定量方法

JIS G 1218(1999)铁及钢-钼定量方法

JIS G 1219(1997)铁及钢-铜定量方法

JIS G 1220(1994)铁及钢-钨定量方法

JIS G 1221(1998)铁及钢-钒定量方法

JIS G 1222(1999)铁及钢-钴定量方法

JIS G 1223(1997)铁及钢-钛定量方法

JIS G 1224(2001)铁及钢-铝定量方法

JIS G 1225(2006)铁及钢-砷定量方法

JIS G 1226(1994)铁及钢-锡定量方法

JIS G 1227(1999)铁及钢-硼定量方法

JIS G 1228(2006)铁及钢-氮定量方法

JIS G 1229(1994)钢-铅定量方法

JIS G 1232(1980)钢中的锆定量方法

JIS G 1233(1994)钢-硒定量方法

JIS G 1234(1981)钢中的碲定量方法

JIS G 1235(1981)铁及钢中的锑定量方法

JIS G 1236(1992)钢中的钽定量方法

JIS G 1237(1997)铁及钢-铌定量方法

另外，在确定C(碳)以及S(硫)时，也可专门采用JIS G 1211(2011)中规定的氧气流燃烧(高频感应加热炉燃烧)－红外线吸收法。具体而言，可以列举出LECO公司制造碳硫分析装置、CS－200。

并且，在确定N(氮)以及O(氧)时，也可专门采用JIS G 1228(2006)中规定的铁及钢的氮定量方法、JIS Z 2613(2006)中规定的金属材料的氧定量方法。具体而言，可以列举出：LECO公司制造氧、氮分析装置、TC－300/EF-300。

而且，本发明的粉末冶金用金属粉末优选具有马氏体的结晶构造。马氏体的结晶构造包括例如过饱和地固溶(固溶)了C的体心立方晶格。这种体心立方晶格是伴随烧制或其后的热处理而由面心立方晶格转化而来，这个时候伴随有体积膨胀。因此，具有马氏体的结晶构造的粉末冶金用金属粉末成为可以制造高硬度的烧结体的粉末。

另外，粉末冶金用金属粉末是否具有马氏体的结晶构造，可以通过例如X射线衍射法来判定。

而且，本发明的粉末冶金用金属粉末的平均粒径优选为0.5μm以上30μm，更优选为1μm以上20μm以下，进一步优选为2μm以上10μm以下。通过使用这种粒径的粉末冶金用金属粉末，可以使得烧结体中残留的空孔变得非常少，因此，尤其能够制造高密度且机械特性优异的烧结体。

另外，在通过激光衍射法以质量标准计算得到的粒度分布中，平均粒径是从直径小的一侧求得的累积量为50％时的粒径。

而且，在粉末冶金用金属粉末的平均粒径低于上述下限值的情况下，有可能形成难以成型的形状时的成型性下降，烧结密度会降低，在超过上述上限值的情况下，由于成型时粒子间的间隙变大，因此，烧结密度仍有可能会降低。

而且，粉末冶金用金属粉末的粒度分布优选尽可能狭窄。具体而言，若粉末冶金用金属粉末的平均粒径在上述范围内，则最大粒径优选为200μm以下，更优选为150μm以下。通过将粉末冶金用金属粉末的最大粒径控制在上述范围内，可使得粉末冶金用金属粉末的粒度分布更狭窄，从而能够达到烧结体的更进一步的高密度化。

另外，上述最大粒径是指在通过激光衍射法以质量标准计算得到的粒度分布中，从直径小的一侧得到的累积量达99.9％时的粒径。

而且，当粉末冶金用金属粉末颗粒的短径为S[μm]，长径为L[μm]时，由S/L定义的纵横比的平均值优选为0.4以上1以下程度，更优选为0.7以上1以下程度。这种纵横比的粉末冶金用金属粉末由于其形状比较接近于球形，因此，能提高成型时的填充率。其结果是，可使得烧结体进一步高密度化。

另外，上述长径是指颗粒的投影像中可获得的最大长度，上述短径是在与长径垂直方向上的最大长度。而且，纵横比的平均值是作为对100个以上的颗粒测定的纵横比的值的平均值来求得的。

而且，本发明的粉末冶金用金属粉末的振实密度优选在3.5g/cm³以上，更优选在4g/cm³以上。如果是这样的振实密度大的粉末冶金用金属粉末，在得到成型体时，粒子间的填充性将变得特别高。因此，最终可以得到特别致密的烧结体。

而且，本发明的粉末冶金用金属粉末的比表面积不受特别限定，但优选在0.1m²/g以上，更优选在0.2m²/g以上。如果是这种比表面积大的粉末冶金用金属粉末，则表面的活性(表面能)会变高，即使赋予更少的能量，也容易烧结。因此，在烧结成型体时，在成型体的内侧与外侧难以产生烧结速度的差，可以抑制内侧残留空孔而致烧结密度降低的现象。

而且，本发明的粉末冶金用金属粉末优选含有JIS G 4303(2012)中规定的马氏体系不锈钢的化学成分。由此，所制造的烧结体具有不锈钢特有的优异的耐候性，同时也具有优异的机械特性。

另外，上述“化学成分”是指规定JIS G 4303(2012)等马氏体系不锈钢的JIS标准中公布的化学成分。具体而言，是指例如以JIS G 4303(2012)的表6中规定的含有量(单位：质量％)含有的元素的组合。

[烧结体的制造方法]

接下来，对使用这种本发明的粉末冶金用金属粉末来制造烧结体的方法进行说明。

制造烧结体的方法具有：[A]准备烧结体制造用的组合物的组合物调制工序、[B]制造成型体的成型工序、[C]实施脱脂处理的脱脂工序以及[D]进行烧制的烧制工序。以下，对各工序依次进行说明。

[A]组合物调制工序

首先，准备本发明的粉末冶金用金属粉末和粘结剂，通过混炼机将它们混炼，进而获得混炼物。

在该混炼物(本发明的复合物的实施方式)中，粉末冶金用金属粉末均匀地分散着。

本发明的粉末冶金用金属粉末通过例如雾化法(例如水雾化法、气体雾化法、高速旋转水流雾化法等)、还原法、羰基法、粉碎法等各种粉末化法制造。

其中，本发明的粉末冶金用金属粉末优选是通过雾化法制造的，更优选是通过水雾化法或高速旋转水流雾化法制造的。雾化法是一种通过使熔融金属(金属熔液)撞击于高速喷射后的流体(液体或气体)而将金属熔液微粉化的同时冷却，进而制造金属粉末的方法。通过利用这种雾化法制造粉末冶金用金属粉末，从而能够高效地制造极其微小的粉末。并且，所获得的粉末的粒子形状通过表面张力的作用而变得接近于球形。因此，获得在成型了时填充率高的粉末。即，能够获得可制造高密度的烧结体的粉末。

此外，在作为雾化法而采用了水雾化法的情况下，向熔融金属喷射的水(以下，称为“雾化水”)的压力没有特别的限制，但优选设定为75MPa以上120MPa以下(750kgf/cm²以上1200kgf/cm²以下)左右，更优选设定为90MPa以上120MPa以下(900kgf/cm²以上1200kgf/cm²以下)左右。

另外，雾化水的水温也没有特别的限制，但优选设定为1℃以上20℃以下左右。

并且，雾化水大都被喷射成在金属熔液的落下路径上具有顶点、外径朝着下方逐渐减小这样的圆锥状。在这种情况下，雾化水所形成的圆锥的顶角θ优选为10°以上40°以下左右，更优选为15°以上35°以下左右。由此，能够可靠地制造上述那种组成的粉末冶金用金属粉末。

并且，根据水雾化法(尤其是高速旋转水流雾化法)，能够格外迅速地冷却金属熔液。因此，获得在很宽的合金组成中高质量的粉末。

另外，在雾化法中冷却金属熔液时的冷却速度优选为1×10⁴℃/s以上，更优选为1×10⁵℃/s以上。通过这种急速冷却而获得均质的粉末冶金用金属粉末。其结果，能够获得高质量的烧结体。

并且，可以根据需要而对如此得到的粉末冶金用金属粉末进行分级。作为分级的方法，可以列举出例如像筛选分级、惯性分级、离心分级这样的干式分级；沉降分级这样的湿式分级等。

另一方面，作为粘结剂，可以列举出：例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯－醋酸乙烯酯共聚物等聚烯烃；聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸类树脂；聚苯乙烯等苯乙烯类树脂；聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯；聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或它们的共聚物等各种树脂；各种蜡、石蜡、高级脂肪酸(例如：硬脂酸)、高级醇、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等各种有机粘结剂，能够混合这些中的一种或两种以上而使用。

另外，粘结剂的含有率优选为整个混炼物的2质量％以上20质量％以下左右，更优选为5质量％以上10质量％以下左右。通过粘结剂的含有率为上述范围内，从而能够在成型性高地形成成型体的同时，提高密度，使成型体形状的稳定性等变得特别地卓越。并且，由此将成型体与脱脂体的大小的差异所谓的收缩率最优化，进而能够防止最终所获得的烧结体的尺寸精度下降。即能够获得高密度且尺寸精度高的烧结体。

另外，在混炼物中，可以根据需要而添加有增塑剂。作为增塑剂，可以列举出：例如邻苯二甲酸酯(例如：DOP、DEP、DBP)、己二酸酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯等，能够混合这些中的一种或两种以上而使用。

并且，在混炼物中，除了粉末冶金用金属粉末、粘结剂、增塑剂以外，能够根据需要而添加例如润滑剂、抗氧化剂、脱脂促进剂、表面活性剂等各种添加物。

此外，混炼条件根据所使用的粉末冶金用金属粉末的金属组成或粒径、粘结剂组成以及它们的混合量等各条件不同而不同，而如果列举其一例，混炼温度：能够为50℃以上200℃以下左右，混炼时间：能够为15分钟以上210分钟以下左右。

另外，混炼物可以根据需要而被球团(pellet)(小块)化。球团的粒径形成为例如1mm以上15mm以下左右。

此外，对于有些后述的成型方法，也可以制造造粒粉末以代替混炼物。这些混炼物以及造粒粉末等是被供于后述的成型工序的组合物的一例。

本发明的造粒粉末的实施方式是通过对本发明的粉末冶金用金属粉末实施造粒处理而由粘结剂将多个金属粒子彼此连结而成的。

作为用于制造造粒粉末的粘结剂，可以列举出：例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯－醋酸乙烯酯共聚物等聚烯烃；聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸类树脂；聚苯乙烯等苯乙烯类树脂；聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯；聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或它们的共聚物等各种树脂；各种蜡、石蜡、高级脂肪酸(例如：硬脂酸)、高级醇、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等各种有机粘结剂，能够混合这些中的一种或两种以上而使用。

其中，作为粘结剂，优选含有聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮的粘结剂。这些粘结剂成分由于连结性高，因此即使是比较少量，也能够高效地形成造粒粉末。并且，热分解性也高，因此在脱脂以及烧制时，能够在短时间内可靠地分解、除去。

另外，粘结剂的含有率优选为整个造粒粉末的0.2质量％以上10质量％以下左右，更优选为0.3质量％以上5质量％以下左右，进一步优选为0.3质量％以上2质量％以下左右。通过粘结剂的含有率为上述范围内，从而能够在抑制显著大的粒子被造粒或者大量地残存了尚未被造粒的金属粒子的同时，高效地形成造粒粉末。并且，由于成型性提高，因而能够使成型体形状的稳定性等变得特别地卓越。并且，通过将粘结剂的含有率形成为上述范围内，从而将成型体与脱脂体的大小的差异所谓的收缩率最优化，进而能够防止最终所获得的烧结体的尺寸精度下降。

并且，在造粒粉末中，可以根据需要而添加有增塑剂、润滑剂、抗氧化剂、脱脂促进剂、表面活性剂等各种添加物。

另一方面，作为造粒处理，可以列举出：例如喷雾干燥(Spray Dry)法、转动造粒法、流动层造粒法、转动流动造粒法等。

此外，在造粒处理中，根据需要而使用溶解粘结剂的溶剂。作为这样的溶剂，可以列举出：例如像水、四氯化碳这样的无机溶剂或者像酮类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、溶纤剂类溶剂、脂肪族烃类溶剂、芳香族烃类溶剂、芳香族杂环化合物类溶剂、酰胺类溶剂、卤化合物类溶剂、酯类溶剂、胺类溶剂、腈类溶剂、硝基类溶剂、醛类溶剂这样的有机溶剂等，可以使用选自这些中的一种或两种以上的混合物。

造粒粉末的平均粒径没有特别的限制，但优选为10μm以上200μm以下左右，更优选为20μm以上100μm以下左右，进一步优选为25μm以上60μm以下左右。这种粒径的造粒粉末成为具有良好的流动性、能够使成型模的形状更忠实地得以反映的粉末。

此外，平均粒径作为在通过激光衍射法获得的、以质量基准计的累积粒度分布中累积量从小径侧开始变为50％时的粒径而求得。

[B]成型工序

接着，通过将混炼物或造粒粉末成型而制造与目标烧结体相同的形状的成型体。

作为成型体的制造方法(成型方法)，没有特别的限制，例如，能够采用压粉成型(压缩成型)法、金属粉末注射成型(MIM：Metal Injection Molding)法、挤出成型法等各种成型法。

其中，在为压粉成型法的情况下的成型条件根据所使用的粉末冶金用金属粉末的组成或粒径、粘结剂组成以及它们的混合量等各条件不同而不同，但优选成型压力为200MPa以上1000MPa以下(2t/cm²以上10t/cm²以下)左右。

另外，在为金属粉末注射成型法的情况下的成型条件虽然随各条件的不同而不同，但是优选材料温度为80℃以上210℃以下左右，注射压力为50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm²以上5t/cm²以下)左右。

另外，在为挤出成型法的情况下的成型条件虽然随各条件不同而不同，但是优选，材料温度为80℃以上210℃以下左右，挤出压力为50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm²以上5t/cm²以下)左右。

如此得到的成型体就成为粘结剂已均匀地分布于金属粉末的多个粒子的间隙中的状态。

此外，所制作的成型体的形状尺寸通过预估成型体在以后的脱脂工序以及烧制工序中的收缩部分而决定。

[C]脱脂工序

接下来，对所得到的成型体实施脱脂处理(去除粘结剂处理)，获得脱脂体。

具体而言，通过加热成型体而使粘结剂分解，从而从成型体中除去粘结剂，进行脱脂处理。

该脱脂处理可以列举出例如加热成型体的方法、将成型体暴露于分解粘结剂的气体中的方法等。

在采用加热成型体的方法的情况下，成型体的加热条件虽然随粘结剂的组成或混合量的不同而有些不同，但是优选为温度100℃以上750℃以下×0.1小时以上20小时以下左右，更优选为温度150℃以上600℃以下×0.5小时以上15小时以下左右。由此，能够不使成型体烧结而必要且充分地进行成型体的脱脂。其结果，能够可靠地防止粘结剂成分大量地残留于脱脂体的内部。

另外，加热成型体时的气氛没有特别的限制，可以列举出：如氢这样的还原性气体气氛；如氮、氩这样的惰性气体气氛；如大气这样的氧化性气体气氛或者将这些气氛减压后的减压气氛等。

另一方面，作为分解粘结剂的气体，例如，可以列举出臭氧气体等。

并且，这种脱脂工序通过分成脱脂条件不同的多个过程(步骤)而进行，从而能够更加迅速并以不使其残存于成型体中的方式分解、除去成型体中的粘结剂。

另外，也可以根据需要而对脱脂体实施切削、研磨、切断等机械加工。脱脂体由于硬度比较低且比较富于可塑性，因而能够在防止脱脂体的形状变形的同时，容易地实施机械加工。根据这种机械加工，能够容易地获得最终尺寸精度高的烧结体。

[D]烧制工序

将由上述工序[C]得到的脱脂体在烧制炉中烧制而获得烧结体。

通过该烧制，粉末冶金用金属粉末在粒子彼此的界面上发生扩散，直至烧结。此时，根据上述那样的机理，脱脂体被迅速地烧结。其结果，获得在整体上都致密的高密度的烧结体。

烧制温度随已用于制造成型体以及脱脂体的粉末冶金用金属粉末的组成、粒径等不同而不同，而作为一例，可以设定为980℃以上1330℃以下左右。另外，优选设定为1050℃以上1260℃以下左右。

另外，烧制时间可以设定为0.2小时以上7小时以下，但优选设定为1小时以上6小时以下左右。

此外，在烧制工序中，可以在中途使烧结温度或后述的烧制气氛变化。

通过将烧制条件设定于这样的范围内，从而能够在防止烧结过度进行而成为过烧结，进而晶体组织肥大化的同时，使整个脱脂体充分地烧结。其结果，能够获得高密度且在机械特性上特别卓越的烧结体。

并且，烧制温度是比较低的温度，因此易于将烧制炉的加热温度控制为一定，因而脱脂体的温度也易于变为一定。其结果，能够制造更加均质的烧结体。

并且，由于上述那样的烧制温度是在通常的烧制炉中便可充分地实现的烧制温度，因此能够利用廉价的烧制炉，同时还能够抑制运行成本。换而言之，在超过上述烧制温度的情况下，就可能需要利用采用了特殊耐热材料的昂贵的烧制炉，而且运行成本也增高。

另外，烧制时的气氛没有特别的限制，但在考虑了防止金属粉末显著氧化的情况下，优选使用如氢这样的还原性气氛、如氩这样的惰性气体气氛或者将这些气氛减压后的减压气氛等。

通过如此得到的烧结体就成为高密度、机械特性卓越的烧结体。即，将包括本发明的粉末冶金用金属粉末以及粘结剂的组合物成型之后再进行脱脂、烧结而制造的烧结体与烧结现有的金属粉末而成的烧结体相比，相对密度变高。因此，如果是本发明，则不进行追加处理就能够实现过去不实施像HIP处理这样的追加处理就不能够到达的高密度的烧结体。

具体而言，根据本发明，尽管根据粉末冶金用金属粉末的组成不同而有些不同，但作为一例，能够期待比现有提高2％以上的相对密度。

其结果，所得到的烧结体的相对密度作为一例而能够期待达到97％以上(优选98％以上，更优选98.5％以上)。具有这种范围的相对密度的烧结体，尽管是通过利用粉末冶金技术而具有无限地接近于目标形状的形状的烧结体，可是仍成为具有与熔制材相媲美的卓越的机械特性的烧结体，因此成为几乎不实施后续加工就可以适用于各种机械部件、结构件等的烧结体。

并且，将包括本发明的粉末冶金用金属粉末以及粘结剂的组合物成型之后进行脱脂、烧结而制造的烧结体的拉伸强度或0.2％耐力比使用现有的金属粉末而同样地烧结而成的烧结体的拉伸强度或0.2％耐力增大。一般认为这是由于通过使合金组成最优化而使金属粉末的烧结性提高，由此所制造的烧结体的机械特性提高了。

并且，通过如上述那样而制造后的烧结体成为其表面为高硬度的烧结体。具体而言，尽管随粉末冶金用金属粉末的组成不同而有些不同，但作为一个例子，期待表面的维氏硬度能在570以上1200以下。而且，优选在600以上1000以下。具有这种硬度的烧结体，是耐久性特别高的烧结体。

此外，即使不实施追加处理，烧结体也具有足够高的密度和机械特性，但是为了谋求更进一步的高密度化以及机械特性的提高，也可以实施各种追加处理。

作为该追加处理，例如，可以是如上述的HIP处理这样的谋求高密度化的追加处理，也可以是各种淬火处理、各种冰冷处理、各种回火处理等，但既可以单独进行这些追加处理，也可以使多种处理组合而进行。

其中，淬火处理中，在对烧结体进行了980℃以上1200℃以下左右、0.2小时以上3小时以下左右的加热后，进行急冷处理。由此，虽根据粉末冶金用金属粉末的组成而不同，但可以将奥氏体的结晶构造改变为马氏体的结晶构造。因此，优选在例如制造包含马氏体的结晶构造的烧结体时使用该处理。

另外，淬火处理中的急冷，采用水冷、油冷等方式。

而且，深冷处理是一种在淬火处理时不改变马氏体的结晶构造，而将残留的奥氏体的结晶构造通过冷却进行马氏体化的处理。残留的奥氏体的结晶构造经常会随着时间的经过而马氏体化，但这种情况下，由于伴随着烧结体的体积变化，因此，同时伴随着烧结体经时的尺寸变化这种不良情况。因此，通过在淬火处理后进行深冷处理，可以对残留的奥氏体的结晶构造半强制性地进行马氏体化，从而能够防止经时的尺寸变化这种不良情况的发生。

烧结体的冷却，使用例如干冰、碳酸气体、液态氮等。

深冷处理的温度优选在0℃以下程度，时间优选在0.2小时以上3小时以下程度。

而且，回火处理是一种对淬火处理后的烧结体，以比淬火处理更低温的温度再次加热的处理。由此，可以在使烧结体的硬度降低的同时赋予其韧性。

回火处理的温度优选在100℃以上200℃以下程度，时间优选在0.3小时以上5小时以下程度。

另外，在上述的烧制工序、各种追加处理中，金属粉末中(烧结体中)的轻元素挥发，最终获得的烧结体的组成也有时比金属粉末中的组成有些许变化。

例如，对于C，虽然随工序条件或处理条件的不同而不同，但有可能最终烧结体中的含有率在粉末冶金用金属粉末中的含有率的5％以上100％以下的范围内(优选，30％以上100％以下的范围内)变化。

另外，对于O，虽然随工序条件、处理条件的不同而不同，但也有可能最终烧结体中的含有率在粉末冶金用金属粉末中的含有率的1％以上50％以下的范围内(优选3％以上50％以下的范围内)变化。

另一方面，虽然如上所述，制造后的烧结体可以在根据需要而进行的追加处理的一环中供于HIP处理，但也常常即使进行HIP处理，也发挥不出足够的效果。在HIP处理中，虽然能够谋求烧结体的更进一步的高密度化，但是，在本发明中所获得的烧结体本来在烧制工序的结束时点上已经实现了充分的高密度化。因此，即使再实施HIP处理，也难以进行比其更大的高密度化。

而且，在HIP处理中，由于需要经由压力介质而对被处理物进行加压，因而有可能被处理物受到污染，或者被处理物的组成和物性随污染而发生意外的变化、被处理物随污染而变色。另外，由于被加压而残留应力在被处理物内产生或增加，可能随着其被经时地释放而导致变形、尺寸精度下降这种不良的产生。

与此相反，根据本发明，由于能够不实施这种HIP处理而制造密度充分高的烧结体，因此能够获得已实现与实施了HIP处理的情况同样的高密度化以及高强度化的烧结体。于是，这种烧结体成为污染和变色、组成和物性的意外变化等少，变形和尺寸精度下降这种不良的产生也少的烧结体。因此，根据本发明，能够高效地制造机械强度以及尺寸精度高、耐久性卓越的烧结体。

并且，在本发明中所制造的烧结体由于几乎不需要使机械特性提高的目的的追加处理，因此组成或晶体组织易于在整个烧结体上变得均匀。因此，成为结构上的各向同性高、不管形状如何而对来自全方位的载荷的耐久性都卓越的烧结体。

另外，可以观察到在如上所述制造的烧结体中，其表面附近的空孔率往往比内部的空孔率相对更小。变成这样的原因尚不明确，但可以举例如：由于添加了第一元素及第二元素，烧结反应在成型体的表面附近比内部更易进行这一原因。

具体而言，当将烧结体的表面附近的空孔率设为A1，将烧结体内部的空孔率设为A2时，优选A2-A1在0.1％以上3％以下，更优选在0.2％以上2％以下。A2-A1在这个范围内的烧结体具有必要且充分的机械强度，另一方面，可以使表面更容易平坦化。即，通过对这种烧结体的表面进行研磨，可以得到镜面性高的表面。

这种镜面性高的烧结体，不仅机械强度会变高，审美性也优异。因此，这种烧结体适合用于要求外观优美的用途。

另外，烧结体的表面附近的空孔率A1是指在烧结体的断面中，以表面至深度50μm的位置为中心的半径25μm范围内的空孔率。并且，烧结体的内部的空孔率A2，是指烧结体的断面中，以表面至深度300μm的位置为中心的半径25μm范围内的空孔率。这些空孔率是使用扫描电子显微镜对烧结体的断面进行观察，并用上述范围的面积除以上述范围内存在的空孔的面积所得的值。

以上，基于优选的实施方式，对本发明的粉末冶金用金属粉末、复合物、造粒粉末及烧结体进行了说明，但本发明不仅限于此。

另外，本发明的烧结体可以应用于例如像汽车用部件、自行车用部件、铁路车辆用部件、船舶用部件、航空器用部件、太空运输机(例如火箭等)用部件这样的运输设备用部件；像个人计算机用部件、便携式电话终端用部件这样的电子设备用部件；像冰箱、洗衣机、冷暖气机这样的电气设备用部件；像机床、半导体制造装置这样的机械用部件；像核电站、火电站、水电站、炼油厂、化学联合厂这样的工厂设备用部件；像钟表用部件、金属餐具、珠宝饰品、眼镜框这样的装饰品；除此以外，所有的结构件。

【实施例】

接下来，对本发明的实施例进行说明。

1.烧结体(Zr-Nb类)的制造

(采样No.1)

[1]首先，准备了通过水雾化法而制造的、表1所示的组成的金属粉末。

另外，表1所示的粉末的组成通过电感耦合高频等离子体发光分析法(ICP分析法)来鉴定、定量。另外，在ICP分析上使用了(株)日本理学制造ICP装置(CIROS120型)。另外，在C的鉴定、定量上，使用了LECO公司制造碳、硫分析装置(CS－200)。并且，在O的鉴定、定量上，使用了LECO公司制造氧、氮分析装置(TC－300/EF-300)。

[2]接着，将金属粉末、聚丙烯以及蜡的混合物(有机粘结剂)以质量比为9：1的方式称量并混合，得到了混合原料。

[3]接着，将该混合原料在混炼机中混炼，得到了复合物。

[4]接着，在以下所示的成型条件下对该复合物用注射成型机进行成型，制作了成型体。

＜成型条件＞

·材料温度：150℃

·注射压力：11MPa(110kgf/cm²)

[5]接着，在以下所示的脱脂条件下对所得到的成型体实施热处理(脱脂处理)，得到了脱脂体。

＜脱脂条件＞

·脱脂温度：500℃

·脱脂时间：1个小时(在脱脂温度下的保持时间)

·脱脂气氛：氮气氛环境

[6]接着，在以下所示的烧制条件下对所得到的脱脂体进行了烧制。由此，得到了烧结体。此外，烧结体的形状为直径10mm、厚度5mm的圆筒形状。

＜烧制条件＞

·烧制温度：1200℃

·烧制时间：3个小时(在烧制温度下的保持时间)

·烧制气氛：氩气氛环境

[7]接下来，按照以下条件对得到的烧结体进行淬火处理。

<淬火处理条件>

·淬火处理温度：980℃

·淬火时间：4小时

·淬火气氛：氩气氛环境

·冷却方法：水冷

[8]接着，按照以下条件，对实施淬火处理后的烧结体进行了深冷处理。

<深冷处理条件>

·深冷处理温度：﹣196℃

·深冷处理时间：2小时

[9]接着，按照以下条件，对实施深冷处理后的烧结体进行了回火处理。

<回火处理条件>

·回火处理温度：210℃

·回火处理时间：4小时

(采样No.2～67)

除了如表1或表2所示那样变更了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，分别通过与样品No.1的烧结体的制造方法同样的方式而得到了烧结体。另外，对采样No.36、No.37的烧结体，烧制后，按照以下条件进行了HIP处理。此外，采样No.28～30、No.57～59的烧结体，分别是使用通过气雾化法制造的金属粉末而得到的烧结体。另外，在表1、2的备注栏中标有“气体”。

<HIP处理条件>

·加热温度：1100℃

·加热时间：2小时

·加压力：100MPa

【表1】

【表2】

另外，表1、表2中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表1、2中。

(采样No.68)

[1]首先，与采样No.1的情况同样地，利用水雾法制备了表3所示组成的金属粉末。

[2]接下来，利用喷雾法对金属粉末进行造粒。这时使用的粘结剂是聚乙烯醇，相对于100质量份金属粉末使用1质量份的量。此外，相对于1质量份聚乙烯醇使用了50质量份的溶剂(离子交换水)。由此，得到平均粒径50μm的造粒粉末。

[3]按照以下条件，对该造粒粉末进行了压粉成型。另外，这种成型使用了成型压力机。并且，所制的成型体的形状是20mm角的立方体。

<成型条件>

·材料温度：90℃

·成型压力：600Mpa(6t/cm²)

[4]接下来，按照以下脱脂条件，对得到的成型体进行热处理(脱脂处理)，得到脱脂体。

<脱脂条件>

·脱脂温度：450℃

·脱脂时间：2小时(脱脂温度下的保持时间)

·脱脂气氛：氮气氛环境

[5]接下来，按照以下烧制条件，对得到的脱脂体进行烧制。由此，得到烧结体。

<烧制条件>

·烧制温度：1200℃

·烧制时间：3小时(烧制温度下的保持时间)

·烧制气氛：氩气氛环境

[6]接下来，按照以下条件，对得到的烧结体进行淬火处理。

<淬火处理条件>

·淬火温度：980℃

·淬火时间：4小时

·淬火气氛：氩气氛环境

·冷却方法：水冷

[7]接下来，按照以下条件，对实施淬火处理后的烧结体进行深冷处理。

<深冷处理条件>

·深冷处理温度：﹣196℃

·深冷处理时间：2小时

[8]接下来，按照以下条件，对进行深冷处理后的烧结体进行回火处理。

<回火处理条件>

·回火处理温度：210℃

·回火处理时间：4小时

(采样No.69～84)

除了按照表3所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成以外，分别与采样No.68的情况同样，从而得到了烧结体。另外，对采样No.84的烧结体，烧制后，按照以下条件进行了HIP处理。

<HIP处理条件>

·加热温度：1100℃

·加热时间：2小时

·加压力：100MPa

【表3】

另外，表3中，各采样No.的粉末冶金用金属粉末和烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表3中。

2.烧结体(Zr-Nb类)的评价

2.1相对密度的评价

对表1～3所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时，参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表4～6所示。

2.2硬度的评价

对表1～3所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照以下的评价标准进行了评价。

<维氏硬度的评价标准>

A：维氏硬度在495以上

F：维氏硬度不足495

评价结果如表4～6所示。

2.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表1～3所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，对所测定的这些物性值，根据以下的评价标准进行了评价。

<拉伸强度的评价标准>

A：烧结体的拉伸强度非常大(1800Mpa以上)

B：烧结体的拉伸强度大(1600Mpa以上且不足1800Mpa)

C：烧结体的拉伸强度稍大(1400Mpa以上且不足1600Mpa)

D：烧结体的拉伸强度稍小(1200Mpa以上且不足1400Mpa)

E：烧结体的拉伸强度小(1000Mpa以上且不足1200Mpa)

F：烧结体的拉伸强度非常小(800Mpa以上且不足1000Mpa)

G：烧结体的拉伸强度特别小(不足800Mpa)

<0.2％耐力的评价标准>

A：烧结体的0.2％耐力非常大(1200Mpa以上)

B：烧结体的0.2％耐力大(1100Mpa以上且不足1200Mpa)

C：烧结体的0.2％耐力稍大(1000Mpa以上且不足1100Mpa)

D：烧结体的0.2％耐力稍小(900Mpa以上且不足1000Mpa)

E：烧结体的0.2％耐力小(800Mpa以上且不足900Mpa)

F：烧结体的0.2％耐力非常小(700Mpa以上且不足800Mpa)

G：烧结体的0.2％耐力特别小(不足700Mpa)

<拉伸的评价标准>

A：烧结体的拉伸非常大(7％以上)

B：烧结体的拉伸大(6％以上且不足7％)

C：烧结体的拉伸稍大(5％以上且不足6％)

D：烧结体的拉伸稍小(4％以上且不足5％)

E：烧结体的拉伸小(3％以上且不足4％)

F：烧结体的拉伸非常小(2％以上且不足3％)

G：烧结体的拉伸特别小(不足2％)

以上的评价结果如表4～6所示。

2.4疲劳强度的评价

对表1～3所示的各采样No.的烧结体测定了疲劳强度。

另外，疲劳强度根据JIS Z 2273(1978)中规定的试验方法进行测定。而且，将相当于重复应力的负载的施加波形设为交变的正弦波，将最大应力比(最小应力/最大应力)设为0.1。此外，重复频率设为30Hz，重复数设为1×10⁷次。

而且，根据以下的评价标准，对所测定的疲劳强度进行了评价。

<疲劳强度的评价标准>

A：烧结体的疲劳强度在575Mpa以上

B：烧结体的疲劳强度在555Mpa以上且不足575Mpa

C：烧结体的疲劳强度在535Mpa以上且不足555Mpa

D：烧结体的疲劳强度在515Mpa以上且不足535Mpa

E：烧结体的疲劳强度在495Mpa以上且不足515Mpa

F：烧结体的疲劳强度不足495Mpa

以上的评价结果如表4～6所示。

【表4】

【表5】

【表6】

由表4～6可确认，相当于实施例的烧结体比相当于比较例的烧结体(实施HIP处理后的烧结体除外)相对密度更高。而且，对拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性，存在显著性差异。

另一方面，在对相当于实施例的烧结体、和实施HIP处理后的烧结体之间进行了各物性值的比较后发现，无论哪种物性值均相似。

3.烧结体(Hf-Nb类)的制造

(采样No.85～105)

除了如表7所示改变粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它均与采样No.1的烧结体的制造方法相同，以得到了烧结体。另外，对采样No.105的烧结体，烧制后，按照如下条件进行了HIP处理。

<HIP处理条件>

·加热温度：1100℃

·加热时间：2小时

·加压力：100MPa

【表7】

另外，表7中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表7中。

4.烧结体(Hf-Nb类)的评价

4.1相对密度的评价

对表7所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时，参照用于制造各烧结体的粉末冶金用技术粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表8所示。

4.2硬度的评价

对表7所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的方法，测定了维氏硬度。

并且，根据2.2中记载的评价标准，对测定的硬度进行了评价。

评价结果如表8所示。

4.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表7所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

并且，根据2.3所述的评价标准，对测定的物性值进行了评价。

评价结果如表8所示。

4.4疲劳强度的评价

对表7所示的各采样No.的烧结体，与2.4同样地测定了疲劳强度。

并且，根据2.4中记载的评价标准，对测定的疲劳强度进行了评价。

评价结果如表8所示。

【表8】

由表8可知，与相当于比较例的烧结体(除进行了HIP处理后的烧结体以外)相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。而且，对拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性，发现存在显著性差异。

另一方面，对相当于实施例的烧结体、和实施HIP处理后的烧结体之间的各物性值进行比较后发现，无论哪种物性值均相似。

5.烧结体(Ti-Nb类)的制造

(采样No.106～118)

除了如表9所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它分别与采样No.1的烧结体的制造方法同样，得到了烧结体。

(采样No.119)

将金属粉末、平均粒径40μm的Ti粉末、和平均粒径25μm的Nb粉末进行混合，制备了混合粉。另外，制备混合粉时，调整了金属粉末、Ti粉末及Nb粉末的各混合量，使得混合粉的组成成为表9的组成。

接下来，使用这种混合粉，与采样No.1的烧结体的制造方法同样地，得到了烧结体。

【表9】

另外，表9中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表9中。

6.烧结体(Ti-Nb类)的评价

6.1相对密度的评价

对表9所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时，参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表10所示。

6.2硬度的评价

对表9所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照2.2中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表10所示。

6.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表9所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，对所测定的这些物性值，根据2.3中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表10所示。

6.4疲劳强度的评价

对表9所示的各采样No.的烧结体，与2.4同样地测定了疲劳强度。

而且，对所测定的疲劳强度，根据2.4中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表10所示。

【表10】

由表10可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。此外，发现拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性存在显著性差异。

7.烧结体(Nb-Ta类)的制造

(采样No.120～132)

除了按照表11所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它分别与采样No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

【表11】

另外，表11中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表11中。

8.烧结体(Nb-Ta类)的评价

8.1相对密度的评价

对表11所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表12所示。

8.2硬度的评价

对表11所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照2.2中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表12所示。

8.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表11所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，对所测定的物性值，根据2.3所述的评价标准进行了评价。

评价结果如表12所示。

8.4疲劳强度的评价

对表11所示的各采样No.的烧结体，和2.4同样地测定了疲劳强度。

而且，根据2.4中记载的评价标准，对所测定的疲劳强度进行了评价。

评价结果如表12所示。

【表12】

由表12可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。而且，对拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性，发现存在显著性差异。

9.烧结体(Y-Nb类)的制造

(采样No.133～145)

除了如表13所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它分别与采样No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

【表13】

另外，表13中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表13中。

10.烧结体(Y-Nb类)的评价

10.1相对密度的评价

对表13所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时，参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表14所示。

10.2硬度的评价

对表13所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照2.2中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表14所示。

10.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表13所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，根据2.3中记载的评价标准，对所测定的物性值进行了评价。

评价结果如表14所示。

10.4疲劳强度的评价

对表13所示的各采样No.的烧结体，与2.4同样地测定了疲劳强度。

而且，根据2.4中记载的评价标准，对所测定的疲劳强度进行了评价。

评价结果如表14所示。

【表14】

由表14可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。此外，发现拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性存在显著性差异。

11.烧结体(V-Nb类)的制造

(采样No.146～158)

除了如表15所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它分别与采样No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

【表15】

另外，表15中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表15中。

12.烧结体(Y-Nb类)的评价

12.1相对密度的评价

对表15所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表16所示。

12.2硬度的评价

对表15所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照2.2中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表16所示。

12.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表15所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，根据2.3中记载的评价标准，对所测定的物性值进行了评价。

评价结果如表16所示。

12.4疲劳强度的评价

对表15所示的各采样No.的烧结体，与2.4同样地测定了疲劳强度。

并且，根据2.4中记载的评价标准，对测定的疲劳强度进行了评价。

评价结果如表16所示。

【表16】

由表16可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。而且，对拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性，发现存在显著性差异。

13.烧结体(Ti-Zr类)的制造

(采样No.159～171)

除了如表17所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它分别与采样No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

【表17】

另外，表17中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表17中。

14.烧结体(Ti-Zr类)的评价

14.1相对密度的评价

对表17所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时，参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表18所示。

14.2硬度的评价

对表17所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照2.2所述的评价标准进行了评价。

评价结果如表18所示。

14.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表17所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，根据2.3中记载的评价标准，对所测定的物性值进行了评价。

评价结果如表18所示。

14.4疲劳强度的评价

对表17所示的各采样No.的烧结体，与2.4同样地测定了疲劳强度。

并且，根据2.4中记载的评价标准，对测定的疲劳强度进行了评价。

评价结果如表18所示。

【表18】

由表18可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。而且，对拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性，发现存在显著性差异。

15.烧结体(Zr-Ta类)的制造

(采样No.172～184)

除了如表19所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它分别与采样No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

【表19】

另外，表19中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表19中。

16.烧结体(Zr-Ta类)的评价

16.1相对密度的评价

对表19所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表20所示。

16.2硬度的评价

对表19所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照2.2中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表20所示。

16.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表19所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，根据2.3中记载的评价标准，对所测定的物性值进行了评价。

评价结果如表20所示。

16.4疲劳强度的评价

对表19所示的各采样No.的烧结体，与2.4同样地测定了疲劳强度。

并且，根据2.4中记载的评价标准，对测定的疲劳强度进行了评价。

评价结果如表20所示。

【表20】

由表20可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。而且，对拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性，发现存在显著性差异。

17.烧结体(Zr-V类)的制造

(采样No.185～197)

除了如表21所示改变了粉末冶金用金属粉末的组成等以外，其它分别与采样No.1的烧结体的制造方法同样地得到了烧结体。

【表21】

另外，表21中，各采样No.的烧结体中，对那些相当于本发明的采样，以“实施例”表示，对那些不符合本发明的采样，以“比较例”表示。

并且，各烧结体中虽包含微量的杂质，但不记入表21中。

18.烧结体(Zr-V类)的评价

18.1相对密度的评价

对表21所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2501(2000)中规定的测定烧结金属材料的密度的方法，测定了烧结密度，同时，参照用于制造各烧结体的粉末冶金用金属粉末的真密度，算出了各烧结体的相对密度。

计算结果如表22所示。

18.2硬度的评价

对表21所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2244(2009)中规定的维氏硬度试验的试验方法，测定了维氏硬度。

而且，对所测定的硬度，按照2.2中记载的评价标准进行了评价。

评价结果如表22所示。

18.3拉伸强度、0.2％耐力及拉伸的评价

对表21所示的各采样No.的烧结体，根据JIS Z 2241(2011)中规定的金属材料拉伸试验方法，测定了拉伸强度、0.2％耐力及拉伸。

而且，对所测定的物性值，根据2.3所述的评价标准进行了评价。

评价结果如表22所示。

18.4疲劳强度的评价

对表21所示的各采样No.的烧结体，和2.4同样地测定了疲劳强度。

并且，根据2.4中记载的评价标准，对测定的疲劳强度进行了评价。

评价结果如表22所示。

【表22】

由表22可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体的相对密度更高。而且，对拉伸强度、0.2％耐力、拉伸及疲劳强度等特性，发现存在显著性差异。

19.烧结体的镜面性的评价

19.1表面附近和内部的空孔率的评价

首先，将表23所示的采样No.的烧结体切断，对断面进行了研磨。

接下来，算出表面附近的空孔率A1、和内部的空孔率A2，同时算出A2-A1。

以上的计算结果如表23所示。

19.2镜面光泽度的评价

首先，对表23所示的采样No.的烧结体进行了滚筒研磨处理。

接下来，根据JIS Z 8741(1997)中规定的镜面光泽度的测定方法，测定了烧结体的镜面光泽度。另外，设光对烧结体表面的入射角为60°，对用于计算镜面光泽度的标准面，使用了镜面光泽度90、折射率1.500的玻璃。而且，根据以下的评价标准，对所测定的镜面光泽度进行了评价。

<镜面光泽度的评价标准>

A：表面的镜面性非常高(镜面光泽度在200以上)

B：表面的镜面性高(镜面光泽度在150以上且不足200)

C：表面的镜面性稍高(镜面光泽度在100以上且不足150)

D：表面的镜面性稍低(镜面光泽度在60以上且不足100)

E：表面的镜面性低(镜面光泽度在30以上且不足60)

F：表面的镜面性非常低(镜面光泽度不足30)

以上的评价结果如表23所示。

【表23】

由表23可知，与相当于比较例的烧结体相比，相当于实施例的烧结体镜面光泽度更高。可以考虑这是由于烧结体的表面附近的空孔率特别小，因而光的散射得到抑制，另一方面，镜面反射的比例增多的缘故。

Claims (7)

1.一种粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

Fe是主成分，

Cr以11%质量以上30质量%以下的比例含有，

C以0.15%质量以上1.5质量%以下的比例含有，

Si以0.3质量%以上1质量%以下的比例含有，

Mn及Ni以合计0.05质量%以上1.6质量%以下的比例含有，

将从由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta构成的组中选择的一种元素设为第一元素，将从所述组中选择的一种元素、即元素周期表中的族比所述第一元素大的元素或元素周期表中的族和所述第一元素相同且元素周期表中的周期比所述第一元素大的元素设为第二元素，

所述第一元素以0.01质量%以上0.5质量%以下的比例含有，

所述第二元素以0.01质量%以上0.5质量%以下的比例含有，

设用所述第一元素的质量数去除所述第一元素的含有率（E1）所得的值为X1，设用所述第二元素的质量数去除所述第二元素的含有率（E2）所得的值为X2，X1相对于X2的比率X1/X2是0.75以上3以下。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

具有马氏体的结晶构造。

3.根据权利要求1或2所述的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

所述第一元素的含有率与所述第二元素的含有率的合计是0.02质量%以上0.6质量%以下。

4.根据权利要求1或2所述的粉末冶金用金属粉末，其特征在于，

平均粒径是0.5μm以上30μm以下。

5.一种复合物，其特征在于，包括：

权利要求1至4中任一项所述的粉末冶金用金属粉末；以及

将所述粉末冶金用金属粉末的粒子彼此粘接的粘结剂。

6.一种造粒粉末，其特征在于，

对权利要求1至4中任一项所述的粉末冶金用金属粉末进行造粒而成。

7.一种烧结体，其特征在于，由粉末冶金用金属粉末烧结而制成，在所述粉末冶金用金属粉末中：

Fe是主成分，

Cr以11%质量以上30质量%以下的比例含有，

C以0.15%质量以上1.5质量%以下的比例含有，

Si以0.3质量%以上1质量%以下的比例含有，

Mn及Ni以合计0.05质量%以上1.6质量%以下的比例含有，

将从由Ti、V、Y、Zr、Nb、Hf及Ta构成的组中选择的一种元素设为第一元素，将从所述组中选择的一种元素、即元素周期表中的族比所述第一元素大的元素或元素周期表中的族和所述第一元素相同且元素周期表中的周期比所述第一元素大的元素设为第二元素，

所述第一元素以0.01质量%以上0.5质量%以下的比例含有，

所述第二元素以0.01质量%以上0.5质量%以下的比例含有，

设用所述第一元素的质量数去除所述第一元素的含有率（E1）所得的值为X1，设用所述第二元素的质量数去除所述第二元素的含有率（E2）所得的值为X2，X1相对于X2的比率X1/X2是0.75以上3以下。