CN111886089B

CN111886089B - 粉末冶金用合金钢粉及粉末冶金用铁基混合粉末

Info

Publication number: CN111886089B
Application number: CN201980020238.1A
Authority: CN
Inventors: 高下拓也; 那须菜穗; 小林聪雄
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: KR102383517B1; JP6930590B2; EP3778067A4; KR20200128158A; CN111886089A; JPWO2019189012A1; US20210047713A1; WO2019189012A1; EP3778067A1

Abstract

本发明提供不含昂贵的Ni、易氧化的Cr、Mn、压缩性优异且能够获得烧结态下即具有高强度的烧结部件的粉末冶金用合金钢粉。粉末冶金用合金钢粉具有含有Cu：1.0～8.0质量％且余量为Fe及不可避免的杂质的成分组成，以在构成所述粉末冶金用合金钢粉的粒子中析出的状态存在的Cu的平均直径为10nm以上。

Description

粉末冶金用合金钢粉及粉末冶金用铁基混合粉末

技术领域

本发明涉及粉末冶金用合金钢粉，特别是涉及压缩性优异且能够获得烧结态(as-sintered)下即具有高强度的烧结部件的粉末冶金用合金钢粉。另外，本发明涉及含有所述粉末冶金用合金钢粉的粉末冶金用铁基混合粉末。

背景技术

粉末冶金技术为能够以与产品形状非常接近的形状(所谓的近净成形)来造形出复杂形状部件的方法，其被用于以汽车部件为代表的多种部件的制造。

近年来，要求汽车部件等的小型化、轻量化，因此强烈要求使用粉末冶金制造的烧结体的进一步的高强度化。另外，随着全球低成本化要求的提高，在粉末冶金的技术领域中，低成本且高品质的粉末冶金用合金钢粉的需求也升高。

对于许多粉末冶金用合金钢粉而言，通过添加以Ni为代表的多种合金元素来谋求高强度化。尤其是，Ni为淬硬性提高元素且不易固溶强化、成形时的压缩性良好，因此被广泛使用。另外，Ni不易氧化，因此无需特别考虑制备合金钢粉时的热处理气氛，且Ni为容易处理的元素也是其被使用的原因之一。

例如，在专利文献1中，为了实现高强度化，提出了作为合金元素而添加有Ni、Mo及Mn的合金钢粉。

另外，在专利文献2中，提出了将含有Cr、Mo及Cu等合金元素的合金钢粉与经减量的C混合使用。

在专利文献3中，提出了将含有Ni、Cr、Mo及Mn等合金元素的合金钢粉与石墨粉等混合使用的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-529302号公报

专利文献2:日本特开2013-204112号公报

专利文献3:日本特表2013-508558号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，Ni不仅成本高，而且具有供给不稳定且价格变化大的缺点。因此，Ni的使用不适于低成本化，不含Ni的合金钢粉的需求升高。

从而，考虑取代Ni而添加其他合金元素来提高淬硬性。但是，在添加Ni以外的合金元素的情况下，虽然淬硬性提高，但由于该合金元素的固溶强化而使得合金钢粉的成形时的压缩性降低，其结果，存在烧结体的强度无法提高的困境。

另外，提出了作为Ni以外的合金元素而使用Cr、Mn。但是，Cr及Mn易氧化，因此会在烧结中发生氧化，烧结体的机械特性下降。因此，要求取代易氧化的Cr、Mn而使用不易氧化的元素。

此外，在粉末冶金中，在制造高强度部件的情况下，通常在对粉末进行成形、烧结后进行热处理来提高强度。但是，烧结后进行热处理这样的两次加热处理导致制造成本增加，因此前述工艺无法满足低成本化的需要。因此，为了实现进一步的低成本化，要求烧结体即使不进行热处理也能在烧结态下具有优异的强度。

基于以上理由，要求满足下述(1)～(4)的全部要件的合金钢粉。

(1)不含昂贵的Ni。

(2)压缩性优异。

(3)不含易氧化的元素。

(4)烧结体在“烧结态”(未实施进一步的热处理的状态)下具有优异的强度。

对于上述专利文献1、3中提出的合金钢粉而言，由于含有Ni而不满足上述(1)的要求。另外，专利文献1～3中提出的合金钢粉含有作为易被氧化的元素的Cr、Mn而不满足上述(3)的要求。

此外，在专利文献2中，通过将C量减少为特定的范围来提高成形时的混合粉的压缩性。但是，专利文献2中的方法只不过是通过减少与合金钢粉混合的C(石墨粉等)的量来提高混合粉的压缩性，无法提高合金钢粉自身的压缩性。因此，该方法无法满足上述(2)的要求。另外，在专利文献2的方法中，为了补偿因C量减少导致的强度降低，需要将烧结后的淬火中的冷却速度设为2℃/s以上。为了进行这种冷却速度的控制，需要进行制造设备的改造，制造成本增加。

另外，在专利文献3所提出的方法中，为了提高烧结体的机械特性，需要在烧结后进行渗碳、淬火、回火等热处理。因此不满足上述(4)的要件。

如上所述，目前尚未开发出满足上述(1)～(4)的全部要件的粉末冶金用合金钢粉。

本发明是鉴于上述情况做出的，目的在于提供能够获得不含昂贵的Ni、易氧化的Cr、Mn、压缩性优异且烧结态下即具有高强度的烧结部件的粉末冶金用合金钢粉。另外，本发明目的在于提供含有所述粉末冶金用合金钢粉的粉末冶金用铁基混合粉末。

用于解决课题的手段

本发明是为解决上述课题而做出的，其要旨构成如下。

1.粉末冶金用合金钢粉，其具有含有Cu：1.0～8.0质量％且余量为Fe及不可避免的杂质的成分组成，

以在构成所述粉末冶金用合金钢粉的粒子中析出的状态存在的Cu的平均直径为10nm以上。

2.根据上述1所述的粉末冶金用合金钢粉，其中，所述成分组成还含有Mo：0.5～2.0质量％。

3.粉末冶金用铁基混合粉末，其含有：

上述1或2所述的粉末冶金用合金钢粉；和

相对于所述粉末冶金用铁基混合粉末整体而言为0.2～1.2质量％的石墨粉。

4.根据上述3所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其还含有相对于所述粉末冶金用铁基混合粉末整体而言为0.5～4.0质量％的Cu粉。

发明效果

本发明的粉末冶金用合金钢粉不含作为昂贵的合金元素的Ni，因此能够廉价地制造。另外，本发明的粉末冶金用合金钢粉不含Cr、Mn等易氧化的合金元素，因此不会出现由合金元素的氧化引起的烧结体的强度降低。此外，基于Mo及Cu所具有的淬硬性提高效果、以及通过将析出的Cu的平均直径设为10nm以上所带来的合金钢粉的压缩性提高效果，能够制造无需烧结后的热处理即具有优异的强度的烧结体。

具体实施方式

[粉末冶金用合金钢粉]

[成分组成]

接下来，具体地说明实施本发明的方法。在本发明中，重要的是粉末冶金用合金钢粉(以下，有时简称为“合金钢粉”)具有上述成分组成。因此，首先，说明按照上述方式限定本发明中合金钢粉的成分组成的理由。需要说明的是，关于成分组成的“％”，若无特别说明则表示“质量％”。

Cu：1.0～8.0％

本发明一实施方式中的粉末冶金用合金钢粉作为必需成分含有Cu。Cu为淬硬性提高元素，且与Si、Cr、Mn等元素相比具有难以氧化的优异性质。另外，Cu与Ni相比廉价。为了充分发挥淬硬性提高效果，将Cu含量设为1.0％以上，优选设为2.0％以上。另一方面，在烧结部件的制造中，通常在1130℃左右进行烧结，但此时，根据Fe-Cu系状态图可知，超过8.0％的Cu在奥氏体相中析出。烧结时析出的Cu并未作为淬硬性提高元素有效地发挥功能，反而以软质相残留在组织中，导致机械特性下降。因此，Cu含量设为8.0％以下，优选设为6.0％以下。

本发明一实施方式中的粉末冶金用合金钢粉具有以上述范围含有Cu且余量为Fe及不可避免的杂质的成分组成。

Mo：0.5～2.0％

在本发明的其他实施方式中，上述成分组成可以还含有Mo。Mo与Cu同样地为淬硬性提高元素，且与Si、Cr、Mn等元素相比具有不易氧化的优异性质。另外，Mo与Ni相比具有以少量的添加即可获得充分的淬硬性提高效果的特性。

在添加Mo的情况下，为了充分地发挥淬硬性提高效果，将Mo含量设为0.5％以上，优选设为1.0％以上。另一方面，若Mo含量超过2.0％，则由于高合金化而冲压时的合金钢粉的压缩性降低、成形体密度降低。其结果，由淬硬性提高带来的强度上升被由密度降低引起的强度降低抵消，结果为烧结体的强度降低。因此，Mo含量设为2.0％以下，优选设为1.5％以下。

上述实施方式中的粉末冶金用合金钢粉可具有下述成分组成：含有Cu：1.0～8.0％及Mo：0.5～2.0％，且余量为Fe及不可避免的杂质。

作为上述不可避免的杂质并无特别限定，能够含有任意元素。作为上述不可避免的杂质，例如能够含有从由C、S、O、N、Mn、Cr组成的组中选择的一种或两种以上。作为不可避免的杂质的所述元素的含量并无特别限定，但优选各自独立地为以下范围。通过将这些杂质元素的含量设为以下范围，从而能够进一步提高合金钢粉的压缩性。

C：0.02％以下

O：0.3％以下，更加优选为0.25％以下

N：0.004％以下

S：0.03％以下

Mn：0.5％以下

Cr：0.2％以下

[析出Cu]

平均直径：10nm以上

在本发明中，以在构成粉末冶金用合金钢粉的粒子中析出的状态存在的Cu(以下也称为“析出Cu”)的平均直径为10nm以上是重要的。以下说明其理由。

析出Cu具有根据其大小而结晶结构变化的特性。已知在直径小于10nm的情况下，析出Cu相对于母相而共格析出，主要构成BCC(body-centered cubic：体心立方)结构。以这种状态析出的Cu由于在母相与析出Cu之间产生的共格应变场而具有非常大的析出强化能。因此，在析出Cu的平均直径小于10nm的情况下，合金钢粉为硬质而压缩性非常差。另一方面，在直径为10nm以上的情况下，析出Cu的结晶结构不构成BCC结构而构成FCC(face-centered cubic：面心立方)结构。其结果，与母相的共格性丧失，共格应变场也消失。另外，具有FCC结构的析出Cu极为软质，因而析出强化的效果也很小。因此，析出Cu的平均直径为10nm以上的合金钢粉尽管含有Cu却是软质的，具有与不含Cu的合金钢粉同等的压缩性。因此，将析出Cu的平均直径设为10nm以上。

另一方面，所述平均直径的上限并无特别限定，但考虑即使通过热处理等使Cu粗大化，平均直径也不会超过1μm。因此，所述平均直径能够设为1μm以下。

需要说明的是，析出Cu的平均直径能够通过使用STEM(扫描透射型电子显微镜)的EDX(能量色散型X射线分析)元素映射对Cu的分布状态进行进行映射，将Cu富集部视为析出物并进行图像解析来测定。以下说明测定方法。

首先，从粉末冶金用合金钢粉采集STEM观察用的薄膜试样。采集方法并无特别指定，但通常进行使用FIB(聚焦离子束)的采样。另外，针对采集到的薄膜试样进行Cu的映射，因此，作为安装薄膜试样的筛网的材质，除了Cu以外例如优选设为W、Mo、或Pt。

接下来，进行基于STEM-EDX的映射。特别微细的Cu析出物很难进行基于映射的检测，因此需要使用高灵敏度的EDX检测器。作为安装有这种检测器的STEM装置，存在FEI制的Talos F200X等。就观察区域而言，根据析出粒子尺寸而适当调整即可，优选至少在视野中包含50个以上的粒子。例如，在几乎全部析出粒子的粒径为10nm以下的情况下，适当的解析区域为180nm×180nm左右。优选在各试样中至少在两个视野以上实施这种映射。

接下来，将所得到的元素映射二值化，以对析出Cu的粒径进行测定。作为图像的二值化中能够使用的软件有Image J(开源)等。通过图像解析求出视野中的析出粒子的当量圆直径d，按面积从小到大进行累积。在各视野中求出累积面积达到全部粒子的50％的当量圆直径d，使用其平均值作为析出Cu的平均直径。换言之，所述平均直径为面积基准中的中值粒径。

需要说明的是，如后所述，满足上述条件的平均直径在合金钢粉的制造中，能够通过控制最终还原(finish-reduction)时的平均冷却速度、在最终还原后进一步进行用于实现析出Cu粗大化的热处理来获得。

[粉末冶金用铁基混合粉末]

本发明一实施方式的粉末冶金用铁基混合粉末(以下存在简称为“混合粉末”的情况)含有上述粉末冶金用合金钢粉和作为合金用粉末的石墨粉。另外，其他实施方式的混合粉末含有上述粉末冶金用合金钢粉和作为合金用粉末的石墨粉及Cu粉。以下，说明粉末冶金用铁基混合粉末中含有的各成分。需要说明的是，在以下的说明中，混合粉末中含有的合金用粉末的添加量若无特别说明，则以该合金用粉末的质量相对于该混合粉末整体的质量(其中不包括润滑剂)的比例(质量％)表示。换言之，混合粉末中的合金用粉末的添加量以该合金用粉末的质量相对于合金钢粉和合金用粉末的合计质量的比例(质量％)表示。

[粉末冶金用合金钢粉]

本发明的粉末冶金用铁基混合粉末作为必需成分包含具有上述的成分组成及析出Cu的平均直径的粉末冶金用合金钢粉。因此，所述混合粉末含有来自于所述合金钢粉的Fe。需要说明的是，在此处，“铁基”一词表示以该混合粉末中含有的Fe的质量相对于所述混合粉末整体的质量而言的比例定义的Fe含有率(质量％)为50％以上。需要说明的是，优选所述Fe含有率设为80％以上，更加优选设为85％以上，进一步优选设为90％以上。所述混合粉末中含有的Fe也可以全部来自于所述合金钢粉。

[石墨粉]

石墨粉：0.2～1.2％

构成石墨粉的C在烧结时固溶于Fe，通过固溶强化、淬硬性提高而使烧结体的强度进一步提高。在作为合金用粉末使用石墨粉的情况下，为了获得前述效果，将石墨粉的添加量设为0.2％以上，优选设为0.4％以上，更加优选设为0.5％以上。另一方面，若石墨粉的添加量超过1.2％，则由于过共析而析出大量渗碳体，烧结体的强度反而降低。因此，在使用石墨粉的情况下，将石墨粉的添加量设为1.2％以下，优选设为1.0％以下，更加优选设为0.8％以下。

所述石墨粉的平均粒径并无特别限定，但优选设为0.5μm以上，更加优选设为1μm以上。另外，优选设为50μm以下，更加优选设为20μm以下。

[Cu粉]

Cu粉：0.5～4.0％

本发明一实施方式的粉末冶金用铁基混合粉末还能够任意地含有Cu粉。Cu粉具有通过淬硬性提高来提高烧结体的强度的效果。另外，Cu粉在烧结时熔融而变为液相，还具有使合金钢粉的粒子相互固着的作用。在作为合金用粉末使用Cu粉的情况下，为了获得前述效果，将Cu粉的添加量优选设为0.5％以上，更加优选设为0.7％以上，进一步优选设为1.0％以上。另一方面，若Cu粉的添加量超过4.0％，则由于Cu的膨胀引起的烧结密度降低而使得烧结体的拉伸强度降低。因此，在使用Cu粉的情况下，Cu粉的添加量优选设为4.0％以下，更加优选设为3.0％以下，进一步优选设为2.0％以下。

所述Cu粉的平均粒径并无特别限定，但优选设为0.5μm以上，更加优选设为1μm以上。另外，优选设为50μm以下，更加优选设为20μm以下。

在本发明的一实施方式中，上述粉末冶金用铁基混合粉末也可以由上述合金钢粉和石墨粉形成。另外，在其他实施方式中，上述粉末冶金用铁基混合粉末也可以由上述合金钢粉、石墨粉和Cu粉形成。

[润滑剂]

在本发明的一实施方式中，上述粉末冶金用铁基混合粉末还能够任意地含有润滑剂。通过添加润滑剂，从而能够容易地将成形体从模具中取出。

作为所述润滑剂，能够使用任意材料而没有特别限定。作为所述润滑剂，例如能够使用从由脂肪酸、脂肪酸酰胺、脂肪酸双酰胺及金属皂组成的组中选择的一种或两种以上。其中，优选硬脂酸锂、硬脂酸锌等金属皂或亚乙基双硬脂酸酰胺等酰胺类润滑剂。

所述润滑剂的添加量并无特别限定，但从进一步提高润滑剂的添加效果的观点出发，优选设为相对于合金钢粉和合金用粉末的合计100质量份而言为0.1质量份以上，更加优选设为0.2质量份以上。另一方面，通过该将润滑剂的添加量设为相对于合金钢粉和合金用粉末的合计100质量份而言为1.2质量份以下，从而能够减少非金属占混合粉末整体的比例，进一步提高烧结体的强度。因此，优选润滑剂的添加量设为相对于合金钢粉和合金用粉末的合计100质量份而言为1.2％质量份以下。

在本发明的一实施方式中，上述粉末冶金用铁基混合粉末也可以由上述合金钢粉、石墨粉及润滑剂形成。另外，在其他实施方式中，上述粉末冶金用铁基混合粉末也可以由上述合金钢粉、石墨粉、Cu粉及润滑剂形成。

[合金钢粉的制造方法]

接下来，说明本发明一实施方式的粉末冶金用合金钢粉的制造方法。

本发明的粉末冶金用合金钢粉并无特别限定，能够以任意的方法制造，但优选使用雾化法来制造。换言之，本发明的粉末冶金用合金钢粉优选为雾化粉。以下说明使用雾化法制造合金钢粉的情况。

[雾化]

首先，制备具有上述成分组成的钢液，通过雾化法使所述钢液成为原料粉(生粉；raw powder)。作为所述雾化法，能够使用水雾化法及气雾化法中的任意，从生产率的观点出发，优选使用水雾化法。换言之，本发明的粉末冶金用合金钢粉优选为水雾化粉。

[干燥·分级]

由于使用雾化法制造出的生粉含有大量水分，因此在进行使用滤布等进行的脱水后使之干燥。然后，进行以去除粗粒、异物为目的的分级。分级时的筛网的网眼尺寸设为180μm(80目)左右，将穿过筛网的生粉用于下一工序。

[最终还原]

然后，实施最终还原(热处理)。通过所述最终还原进行合金钢粉的脱碳、脱氧、脱氮。进行所述最终还原时的气氛优选设为还原性气氛，更加优选在氢气氛中进行。在所述热处理中，优选在升温后在均热带中保持为规定的均热温度，然后降温。所述均热温度优选设为800℃～1000℃。在800℃以下时，合金钢粉的还原不充分。另外，若为1000℃以上，则烧结过度进行，因此在最终还原后实施的破碎变得困难。另外，合金钢粉的脱碳、脱氧、脱氮在1000℃以下能够充分进行，因此从低成本化的观点出发，也优选将均热温度设为800℃～1000℃。

另外，所述最终还原的降温过程中的冷却速度设为20℃/min以下，优选设为10℃/min以下。若所述冷却速度为20℃/min以下，则能够使最终还原后的合金钢粉中的析出Cu的平均直径为10nm以上。

[粉碎·分级]

最终还原后的合金钢粉成为粒子彼此烧结而固结的状态。因此，为了形成为所期望的粒度，优选进行粉碎并进一步通过筛分而分级为180μm以下。

在上述最终还原工序中的析出Cu的粗大化不充分的情况下，也可以针对最终还原后的合金钢粉实施以进一步粗大化为目的的热处理(粗大化热处理)。对于所述粗大加热处理中的均热温度而言，由于需要维持Cu析出的状态，因此必须设为相变点以下的温度。所述相变点会根据合金钢粉的成分而多少发生变化，因此需要根据成分任意地进行调整。例如若是单纯的Fe-Cu的二元系、Fe-Cu-Mo的三元系，则优选将所述均热温度设为低于900℃。

[混合粉末的制造方法]

此外，在制造粉末冶金用铁基混合粉末时，根据需要，在通过上述步骤得到的合金钢粉中添加、混合石墨粉、Cu粉及润滑剂等。

[烧结体的制造方法]

本发明的合金钢粉及混合粉末并无特别限定，能够以任意的方法形成为烧结体。以下说明烧结体的制造方法的一例。

首先，在模具中填充粉末并加压成形。此时的加压力优选设为400MPa～1000MPa。若所述加压力为400MPa以下，则成形体的密度很低，烧结体的强度低下。若所述加压力为1000MPa以上，则模具的负担增加，模具寿命缩短，失去经济方面的优点。所述加压成形时的温度优选设为常温(大约20℃)～160℃。也可以在上述加压成形之前，在粉末冶金用混合粉末中进一步添加润滑剂。在该情况下，优选将添加润滑剂后的粉末冶金用混合粉末中含有的最终的润滑剂的量相对于合金钢粉和合金用粉末的合计100质量份而言设为0.1～1.2质量份。

接下来，对所得到的成形体进行烧结。烧结温度优选设为1100～1300℃。若所述烧结温度为1100℃以下，则烧结不会充分地进行。另一方面，烧结在1300℃以下充分进行，另外，若烧结温度高于1300℃，则制造成本增加。烧结时间优选15分钟～50分钟。若烧结时间短于15分钟，则烧结未充分地进行，导致烧结不足。另一方面，烧结在50分钟以内充分进行，若烧结时间长于50分钟，则成本显著增加。在烧结后的降温过程中，优选在烧结炉中以20℃/min～40℃/min的冷却速度进行冷却。该冷却速度为通常的烧结炉的冷却速度。

实施例

接下来，基于实施例进一步具体地说明本发明。以下的实施例示出本发明的优选的一例，本发明不受该实施例的任何限定。

(实施例1)

为了确认由析出Cu直径的粗大化带来的压缩性提高效果，进行了以下实验。首先，通过水雾化法制备具有表1及2中所示成分组成并含有析出Cu的预合金钢粉(生粉)。接下来，针对所得到的预合金钢粉实施最终还原，得到粉末冶金用合金钢粉。在所述最终还原中，在氢气氛中均热至950℃，然后以多种速度冷却，以使析出Cu的平均粒径变化。但在所有例中，冷却速度均设为20℃/min以下。

通过上述方法对所得到的粉末冶金用合金钢粉中的析出Cu的平均直径进行测定。将测定结果一并记载于表1、2。

接下来，针对所得到的合金钢粉，相对于该合金钢粉100质量份以0.5质量份混合作为润滑剂的亚乙基双酰胺(EBS)，然后以成形压力为686MPa进行压缩而制得成形体。通过测定所得到的成形体的密度来评价压缩性。将测定结果一并记载于表1、2。

作为合格与否的判定，以未添加Cu的合金钢粉为基准，将以成形体的密度计与基准值之差为-0.05Mg/m³以上的情况判定为合格，将低于该值的情况判定为不合格。分别地，在表1中，No.A1的密度为基准值，在表2中，No.B1的密度为基准值。根据表1、2中示出的结果可知，满足本发明条件的合金钢粉全部满足合格基准，无论是否添加Cu，均具有媲美未添加Cu的合金钢粉的压缩性。

[表1]

表1

*余量为Fe及不可避免的杂质

[表2]

表2

*余量为Fe及不可避免的杂质

(实施例2)

通过水雾化法来制造具有以表3中示出的量含有Cu及Mo且余量为Fe及不可避免的杂质的成分组成的合金钢粉(预合金钢粉)。接下来，针对所得到的合金钢粉(水雾化粉)实施最终还原，得到粉末冶金用合金钢粉。在所述最终还原中，在氢气氛中均热至950℃，然后以10℃/min的速度进行冷却。

通过上述方法对所得到的粉末冶金用合金钢粉中的析出Cu的平均直径进行测定。将测定结果一并记载于表3。

接下来，在最终还原后的合金钢粉中添加作为合金用粉末的石墨粉及作为润滑剂的亚乙基双硬脂酸酰胺(EBS)，使用旋转叶片式加热混合器于140℃进行加热混合，以得到粉末冶金用铁基混合粉末。石墨粉的添加量以石墨粉的质量相对于合金钢粉和石墨粉的合计质量的比例计设为0.5质量％。另外，EBS的添加量相对于合金钢粉和合金用粉末的合计100质量份而言设为0.5质量份。

将所得到的粉末冶金用铁基混合粉末以成形压力：686MPa进行成形，得到外径38mm、内径25mm、厚度10mm的环状成形体和JIS Z 2550中规定的平板状成形体。作为粉末的压缩性的指标，测定所得到的环状成形体的尺寸和重量并计算密度(成形密度)。将测定结果一并记载于表3。

接下来，将所述成形体在RX气体(丙烷改性气体)气氛中在1130℃×20分钟的条件下进行烧结，测定所得到的烧结体的外径、内径、高度及重量并计算密度(烧结密度)。将测定结果一并记载于表3。

此外，使用对所述平板状成形体进行烧结而得到的烧结体作为试验片，并测定烧结体的拉伸强度。将测定结果一并记载于表3。

在此，将拉伸强度为800MPa以上的情况评价为合格，将低于该值的情况评价不合格。根据表3中示出的结果可知，在满足本发明的条件的发明例中，通过将析出Cu的平均直径设为10nm以上，从而得到成形密度增加、在烧结态下拉伸强度为800MPa以上的烧结体。

[表3]

(实施例3)

除了改变最终还原后的冷却速度以外，以与实施例2相同的条件制造合金钢粉、混合粉末、成形体及烧结体，并进行与实施例2相同的评价。将制造条件及评价结果示于表4。

根据表4中示出的结果可知，在满足本发明的条件的发明例中，通过将析出Cu的平均直径设为10nm以上，从而得到成形密度增加、在烧结态下拉伸强度为800MPa以上的烧结体。

[表4]

(实施例4)

除了改变混合粉中的Cu粉的添加量以外，以与实施例2相同的条件制造合金钢粉、混合粉末、成形体及烧结体，并进行与实施例2相同的评价。将制造条件及评价结果示于表5。需要说明的是，表5中示出的石墨粉的添加量为石墨粉的质量相对于合金钢粉和合金用粉末的合计质量而言的比例。另外，表5中示出的Cu粉的添加量为Cu粉的质量相对于合金钢粉和合金用粉末的合计质量而言的比例。

根据表5中示出的结果可知，在满足本发明的条件的发明例中，通过将析出Cu的平均直径设为10nm以上，得到了成形密度增加且烧结态下拉伸强度为800MPa以上的烧结体。

[表5]

Claims

1.粉末冶金用合金钢粉，其具有由Cu：1.0～8.0质量％和作为余量的Fe及不可避免的杂质构成的成分组成，

在构成所述粉末冶金用合金钢粉的粒子中Cu以析出的状态存在，

所述以析出的状态存在的Cu的平均直径为10nm以上，

所述以析出的状态存在的Cu具有FCC结构。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金用合金钢粉，其中，所述成分组成还含有Mo：0.5～2.0质量％。

3.粉末冶金用铁基混合粉末，其含有：

权利要求1或2所述的粉末冶金用合金钢粉；和

4.根据权利要求3所述的粉末冶金用铁基混合粉末，其还含有相对于所述粉末冶金用铁基混合粉末整体而言为0.5～4.0质量％的Cu粉。