CN114450102A - 粉末冶金用合金钢粉、粉末冶金用铁基混合粉和烧结体 - Google Patents

粉末冶金用合金钢粉、粉末冶金用铁基混合粉和烧结体 Download PDF

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Abstract

本发明提供压缩性优异且可以得到在烧结状态下具有提高的强度的烧结体的粉末冶金用合金钢粉。上述粉末冶金用合金钢粉含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、以及选自V：0.05质量％～0.50质量％、Nb：0.02质量％～0.40质量％质量％和Ti：0.02质量％～0.40质量％中的1种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

Description

粉末冶金用合金钢粉、粉末冶金用铁基混合粉和烧结体
技术领域
本发明涉及粉末冶金用合金钢粉、粉末冶金用铁基混合粉和烧结体。
背景技术
根据粉末冶金技术，能够以极为接近产品形状的形状(所谓的近终型)且高尺寸精度地制造复杂形状的部件，能够在部件的制作中显著降低切削成本。因此，粉末冶金产品被广泛用作各种机械用部件。进而，为了应对部件的小型化、轻量化和复杂化，对粉末冶金技术的要求进一步提高。
在上述背景下，对粉末冶金中使用的合金钢粉的要求也提高，要求具有良好的压缩性，另外要求将合金钢粉烧结而得到的烧结体的机械特性优异。此外，对降低制造成本的要求也很强，从这样的观点出发，要求合金钢粉可以不需要追加的工序而通过传统的冶金用粉末制造工序进行制造，另外，要求不需要Ni等昂贵的合金成分。
对于烧结体的强度的提高，提出了如下方法：在钢粉中混合特定的金属粉而制成混合粉的方法，使特定的金属粉扩散附着在钢粉的表面的方法，进一步组合石墨粉的方法，使用通过特定的金属元素进行了合金化的合金钢粉的方法等。
例如，在专利文献1中提出了将V和Mn合金化的钢粉，也可以混合Cu粉、Ni粉。
在专利文献2中提出了使Cu粉扩散附着在将Cu合金化的钢粉的表面的粉末冶金用合金钢粉。
在专利文献3中提出了在将Mo合金化的钢粉中混合了Cu粉和Ni粉中的至少一方的粉末冶金用混合粉。
在专利文献4中提出了将Ni、Mo和Mn合金化的合金钢粉。
在专利文献5中提出了通过粘合剂使石墨粉与铁基粉结合的方法，铁基粉也可以用Ni、Cr、Mo和Mn等合金元素进行合金化。
在专利文献6中提出了将Cr、Mo和Cu等合金元素与降低了量的C组合的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2012－520942号公报
专利文献2：国际公开第2016/092827号
专利文献3：日本特表2003－500538号公报
专利文献4：日本特表2010－529302号公报
专利文献5：日本特表2013－508558号公报
专利文献6：日本特开2013－204112号公报
发明内容
然而，对于专利文献1，即使并用Cu粉等，由V的析出强化引起的烧结体的强度提高效果也是有限的，另外，由于含有Mn，所以也可能产生由氧化引起的烧结体的强度降低，需要进一步提高强度。
对于专利文献2，仅使用Cu时烧结体的强度提高效果是有限的，需要进一步提高强度。
对于专利文献3，即使并用Cu粉等，由Mo的合金化引起的烧结体的强度提高效果也是有限的，需要进一步提高强度。
对于专利文献4，由于含有Ni，所以成本高，由于含有Mn，所以也可能产生由氧化引起的烧结体的强度降低。
对于专利文献5，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。
对于专利文献6，通过减少与合金钢粉混合的C(石墨粉等)的量，只不过提高混合粉的压缩性，并不能提高合金钢粉本身的压缩性。另外，为了确保烧结体的硬度和拉伸强度，需要将烧结后的淬火中的冷却速度设为2℃/s以上。为了控制这样的冷却速度，需要改造制造设备，制造成本增加。
本发明是鉴于上述而进行的，目的在于提供压缩性优异且可以得到在烧结状态(不实施进一步的热处理的状态)下具有提高的强度的烧结体的粉末冶金用合金钢粉。这里，压缩性是指在以给定的成型压力进行成型时得到的成型体的密度(压缩密度)，该值越大越好。
另外，本发明的目的在于提供包含上述粉末冶金用合金钢粉的粉末冶金用铁基混合粉。
进而，本发明的目的在于提供使用上述粉末冶金用合金钢粉或上述粉末冶金用铁基混合粉的烧结体。
本发明人等反复地深入研究，结果发现分别以特定量使用Cu、Mo、以及V、Nb和Ti中的至少一种作为合金元素的合金钢粉的压缩性优异，并且能够提供在烧结状态下具有提高的强度的烧结体，完成了本发明。本发明的合金钢粉能够使Cu和Mo的分布均匀，进而能够使烧结体中的Cu和Mo的分布均匀。另外，由于含有V、Nb和Ti中的至少一种，所以能够使烧结体中的析出物微细化，进而使组织微细化，这些结合起来，推测能够得到具有提高的强度的烧结体。
本发明的要旨构成如下。
[1]一种粉末冶金用合金钢粉，含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、以及选自V：0.05质量％～0.50质量％、Nb：0.02质量％～0.40质量％质量％和Ti：0.02质量％～0.40质量％中的1种以上，
剩余部分由Fe和不可避免的杂质。
[2]根据[1]的粉末冶金用合金钢粉，其中，含有V：0.05质量％～0.50质量％。
[3]根据[1]或[2]的粉末冶金用合金钢粉，其中，含有Nb：0.02质量％～0.40质量％。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的粉末冶金用合金钢粉，其中，包含Ti：0.02质量％～0.40质量％。
[5]一种粉末冶金用铁基混合粉，由上述[1]～[4]中任一项所述的粉末冶金用合金钢粉和金属粉构成，
相对于上述粉末冶金用铁基混合粉100质量％，上述金属粉为超过0质量％且4质量％以下的Cu粉和超过0质量％且4质量％以下的Mo粉中的一方或两方。
[6]一种烧结体，使用上述[1]～[4]中任一项所述的粉末冶金用合金钢粉或上述[5]的粉末冶金用铁基混合粉。
本发明的粉末冶金用合金钢粉的压缩性，并且能够得到在烧结状态下具有提高的强度的烧结体。
另外，本发明的粉末冶金用合金钢粉由于不含有Cr、Mn等容易氧化的合金元素，所以从不产生由合金元素的氧化引起的烧结体的强度降低的观点出发是有利的。
另外，本发明的粉末冶金用合金钢粉不含有合金成本高的Ni、需要特殊气氛中的退火的Cr等，也不需要镀覆等追加的制造工序，因此在成本方面有利，在能够通过传统的冶金用粉末制造工序制造方面也很方便。
另外，本发明的粉末冶金用铁基混合粉也同样地压缩性优异，并且能够提供在烧结状态下具有提高的强度的烧结体。
通过使用本发明的粉末冶金用合金钢粉或粉末冶金用铁基混合粉，能够以低成本制造具有提高的强度的烧结体。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式详细进行说明。
[粉末冶金用合金钢粉]
本发明的粉末冶金用合金钢粉(以下也称为“合金钢粉”)由含有Cu、Mo、以及V、Nb和Ti中的至少一种作为必需成分的铁基合金构成。这里，“铁基”是指含有50质量％以上的Fe。关于成分组成的“％”只要没有特别说明，就表示“质量％”。粉末冶金用合金钢粉的成分组成是相对于粉末冶金用合金钢粉100质量％的量。
Cu：1.0％～8.0％以下
Cu是提高淬透性的元素，且与Si、Cr、Mn等元素相比，在不易氧化方面更优异。另外，Cu与Ni相比，在价格低廉方面也是有利的。如果Cu含量小于1.0％，则由Cu引起的淬透性的提高效果不充分。因此，Cu含量设为1.0％以上。另一方面，烧结体的制造一般在1130℃左右进行烧结，但是根据Fe－Cu系状态图，如果Cu含量超过8.0％，则Cu在奥氏体相中析出。烧结时析出的Cu对提高淬透性不能有效发挥作用，反而作为软质相残留在组织中，导致机械特性的降低。因此，Cu含量设为8.0％以下。如果为上述范围，则通过添加Cu，能够抑制密度的降低，充分改善拉伸强度。为了有效地得到更高的强度，Cu含量优选为2.0％以上，另外，优选为6.0％以下。
Mo：超过0.50％且2.00％以下
Mo是提高淬透性的元素，且与Si、Cr、Mn等元素相比在不易氧化方面更有利。Mo具有与Ni相比添加少量就能够得到充分提高淬透性的效果的特性。如果Mo含量为0.50％以下，则由Mo引起的强度提高效果不充分。因此，Mo含量超过0.50％。另一方面，如果Mo含量超过2.00％，则不仅合金钢粉的压缩性降低而容易损耗成型用模具，而且由于含有Mo而烧结体的强度提高效果饱和。因此，Mo含量设为2.00％以下。为了有效地得到更高的强度，Mo含量优选为1.00％以上，另外，优选为1.50％以下。
本发明的合金钢粉含有V、Nb和Ti中的至少一种。合金钢粉可以只含有V、Nb和Ti中的任一种，也可以含有2种，也可以含有全部3种。在含有2种的情况下，可以是V与Nb、V与Ti、Nb与Ti中的任一组合。V、Nb和Ti各含量如下。
V：0.05％～0.50％
V是通过在烧结体的固体部分作为碳化物析出而对提高强度极为有效的元素。如果V含量小于0.05％，则碳化物的生成量不足，不能充分提高烧结体的强度。因此，在含有V的情况下，V含量设为0.05％以上。另一方面，如果V含量超过0.50％，则不仅碳化物粗大化而强度提高效果降低，合金钢粉的各粒子变硬而导致压缩性的降低，而且从经济的观点出发也不利。因此，V含量设为0.50％以下。为了有效地得到更高的强度，V含量优选为0.10％以上，另外，优选为0.40％以下。
Nb：0.02％～0.40％
Nb是不仅显著提高淬透性而且通过在烧结体的固体部分作为碳化物析出而对提高强度有效的元素。如果Nb含量小于0.02％，则碳化物的生成量不足，不能充分提高烧结体的强度。因此，在含有Nb的情况下，Nb含量设为0.02％以上。另一方面，如果Nb含量超过0.40％，则不仅碳化物粗大化而强度提高效果降低，合金钢粉的各粒子变硬而导致压缩性的降低，而且从经济的观点出发也不利。因此，在含有Nb的情况下，Nb含量设为0.40％以下。在含有Nb的情况下，为了有效地得到更高的强度，Nb含量优选为0.05％以上，另外，优选为0.20％以下。
Ti：0.02％～0.40％
Ti是通过在烧结体的固体部分作为碳化物析出而对提高强度有效的元素。如果Ti含量小于0.02％，则碳化物的生成量不足，不能充分提高烧结体的强度。因此，在含有Ti的情况下，Ti含量设为0.02％以上。另一方面，如果Ti含量超过0.40％，则不仅碳化物粗大化而强度提高效果降低，合金钢粉的各粒子变硬而导致压缩性的降低，而且从经济的观点出发也不利。因此，在含有Ti的情况下，Ti含量设为0.40％以下。在含有Ti的情况下，为了有效地得到更高的强度，Ti含量优选为0.05％以上，另外，优选为0.20％以下。
合金钢粉的除上述成分以外的剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。不可避免的杂质的量只要是不可避免地混入的量，就没有特别限定，但是优选控制为实质上不含有。由于Ni是合金成本增加的原因，所以Ni含量优选抑制为0.1％以下。Cr容易受到氧化，需要控制退火气氛，因此Cr含量优选抑制为0.1％以下。对于Si，也出于与Cr同样的理由，Si含量优选抑制为0.1％以下。优选抑制为C：0.01％以下、O：0.20％以下、Mn：0.15％以下、P：0.025％以下、S：0.025％以下、N：0.05％以下和其他元素：0.01％以下。
本发明的合金钢粉包含以下方式。
含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、V：0.05质量％～0.50质量％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的粉末冶金用合金钢粉。
含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、Nb：0.02质量％～0.40质量％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的粉末冶金用合金钢粉。
含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、Ti：0.02质量％～0.40质量％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的粉末冶金用合金钢粉。
含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、V：0.05质量％～0.50质量％和Nb：0.02质量％以上0.40质量％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的粉末冶金用合金钢粉。
含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、V：0.05质量％～0.50质量％和Ti：0.02质量％～0.40质量％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的粉末冶金用合金钢粉。
含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、Nb：0.02质量％～0.40质量％和Ti：0.02质量％～0.40质量％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的粉末冶金用合金钢粉。
含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、V：0.05质量％～0.50质量％、Nb：0.02质量％～0.40质量％和Ti：0.02质量％～0.40质量％、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的粉末冶金用合金钢粉。
合金钢粉的制造方法没有特别限定，可以用任意的方法制造。例如，合金钢粉可以是通过雾化法制造的雾化粉，其中，优选为制造成本低且容易大量生产的通过水雾化法制造的水雾化粉。在用雾化法制造合金钢粉的情况下，例如可以将调整成具有规定的成分组成的钢水雾化制成粉末并根据需要进行还原和/或分级而得到合金钢粉。
合金钢粉的粒径没有特别限定，可以为任意的粒径。从制造的容易性的观点出发，平均粒径优选为30μm～150μm。通过水雾化法，可以以工业低成本制造在上述范围具有平均粒径的合金钢粉。这里，平均粒径是指质量基准中的中值直径(D50)。平均粒径可以从根据JIS Z 2510记载的干式筛分法测定的粒度分布算出质量基准的累积粒度分布并用内插法求出该值成为50％的粒径。
[粉末冶金用铁基混合粉]
合金钢粉可以直接用于粉末冶金，但是也可以作为由合金钢粉和金属粉构成的粉末冶金用铁基混合粉(以下也称为“混合粉”)使用。本发明的混合粉中的金属粉为Cu粉：超过0％且4％以下、Mo粉：超过0％且4％以下中的一方或两方。粉末冶金用铁基混合粉的成分组成是相对于粉末冶金用铁基混合粉100质量％的量。
Cu粉：超过0％且4％以下
Cu粉可以通过添加到合金钢粉中来促进烧结而提高强度，但是如果超过4％，则在烧结时生成液相的量变多，导致由膨胀引起的烧结体的密度的降低，降低强度。因此，Cu粉的添加量设为4％以下。在添加Cu粉的情况下，为了有效地提高强度，优选为0.5％以上。
Mo粉：超过0％且4％以下
Mo粉可以通过添加到合金钢粉中来促进烧结而提高强度，但是如果超过4％，则合金钢粉变硬而导致压缩密度的降低，降低强度。因此，Mo粉的添加量设为4％以下。在添加Mo粉的情况下，为了有效地提高强度，优选为0.5％以上。
混合粉的制造方法没有特别限定，可以用任意的方法制造。例如，可以通过将Cu粉和Mo粉的一方或两方以成为上述含量的方式混合在上述合金钢粉中来制造。混合可以用任意的方法进行。例如，可以举出使用V型混合机、双锥型混合机、亨舍尔混合机、诺塔混合机等进行混合的方法。在混合时，为了防止Cu粉及Mo粉中的一方或两方的偏析，可以添加机油等粘合剂。或者可以将上述合金钢粉和Cu粉和Mo粉中的一方或两方以成为上述含量的方式填充于加压成型模具制成混合粉。
[烧结体]
本发明还涉及将含有上述合金钢粉或混合粉的成型体烧结而成的烧结体。
烧结体可以以上述合金钢粉或混合粉(以下也称为“原料”)为原料进行制造。烧结体的制造方法没有特别限定，可以用任意的制造方法制造，例如，可以通过在上述原料中根据情况加入任意成分并将它们加压成型后进行烧结来制造。
(任意成分)
作为烧结体的原料，可以直接使用上述原料，但是也可以并用碳粉等副原料。
碳粉没有特别限定，优选为石墨粉(天然石墨粉、人造石墨粉等)、炭黑。通过添加碳粉，能够进一步提高烧结体的强度。在添加碳粉的情况下，从强度提高效果的观点出发，相对于上述原料100质量份，优选为0.2质量份以上，另外，优选为1.2质量份以下。
可以在上述原料中添加润滑剂。通过含有润滑剂，能够容易地从成型体的模具中拔出。润滑剂没有特别限定，可以举出金属皂(硬脂酸锌、硬脂酸锂等)、酰胺系蜡(乙烯双硬脂酸酰胺等)等。润滑剂优选粉末状。在使用润滑剂的情况下，相对于上述原料100质量份，润滑剂优选为0.3质量份～1.0质量份。
可以在上述原料中添加切削性改善用粉末。切削性改善用粉末没有特别限定，可以举出MnS粉末、氧化物粉末等。在使用切削性改善用粉末的情况下，切削性改善用粉末相对于上述原料100质量份优选为0.1质量份～0.7质量份。
(加压成型)
在上述原料中根据情况配合副原料、润滑剂、切削性改善用粉末等任意成分后，加压成型成所期望的形状，制成成型体。加压成型的方法没有特别限定，可以使用任意的方法，例如，可以举出将原料等填充于模具内进行加压成型的方法。也可以使润滑剂涂布或附着于模具，此时的润滑剂的量相对于上述原料100质量份优选为0.3质量份～1.0质量份。
通过加压成型制成成型体时的压力可以为400MPa～1000MPa。如果为该范围，则成型体的密度降低，烧结体的密度降低，可以避免强度不足，并且也能够抑制对模具的负担。本发明的原料例如在成型压力588MPa的条件下可以将成型体的密度(压缩密度)设为6.75Mg/m3以上。成型体的密度(压缩密度)优选为6.80Mg/m3以上。
(烧结)
接着，将得到的成型体烧结。烧结的方法没有特别限定，可以用任意的方法进行。从充分进行烧结的观点出发，烧结温度可以为1100℃以上，优选为1120℃以上。另一方面，烧结温度越高，烧结体中的Cu、Mo的分布越均匀，因此烧结温度的上限没有特别限定，但是从抑制制造成本的观点出发，烧结温度优选为1250℃以下，更优选为1180℃以下。由于上述原料使用将Cu、Mo、以及V、Nb和Ti中的至少一种合金化而得的合金钢粉，所以即使在上述范围的烧结温度下，也能够使Cu、Mo的分布均匀化，其结果能够有效地提高烧结体的强度。
烧结时间可以为15分钟～50分钟。如果为该范围，则能够避免烧结不足、强度不足，也能够抑制制造成本。烧结后的冷却时的冷却速度可以为20℃/分钟～40℃/分钟。如果冷却速度小于20℃/分钟，则不能充分地进行淬火，拉伸强度可能降低。如果冷却速度为40℃/分钟以上，则需要促进冷却速度的附带设备，制造成本增加。
在使用润滑剂的情况下，为了在烧结前分解去除润滑剂，可以追加在400℃～700℃的温度范围内保持一定时间的脱脂工序。
除上述以外的烧结体的制造条件、设备等没有特别限定，例如可以应用公知的制造条件、设备。
得到的烧结体可以进行渗碳淬火、回火等处理。
实施例
接下来，基于实施例进一步具体地说明本发明。以下实施例示出本发明的优选的一个例子，本发明不限定于它们。
实施例中的合金钢粉的制造、使用合金钢粉的烧结体的制造按照以下步骤进行。
·合金钢粉的制造
调整表1～表4所示的成分组成的钢水，通过水雾化法制作合金钢粉。在合金钢粉中作为不可避免的杂质含有的Si、Mn、P、S和Cr的量是Si：小于0.05质量％、Mn：小于0.15质量％、P：小于0.025质量％、S：小于0.025质量％、Cr：小于0.03质量％。
将得到的合金钢粉在氢气氛中在920℃下保持30分钟，进行最终还原。最终还原后，将粒子彼此烧结而成为块状的热处理体使用锤磨机粉碎，用网眼为180μm的筛子进行分级，收集筛下的粉末，制成合金钢粉。在合金钢粉中作为不可避免的杂质含有的C、O和N的量是C：小于0.01质量％、O：小于0.20质量％、N：小于0.05质量％。合金钢粉的成分组成与上述钢水的成分组成相同。
·扩散附着合金钢粉的制造
以扩散附着合金钢粉中的Cu或Mo的含量成为表1～表3所示的值的量，在合金钢粉中添加Cu粉(D50约为30μm)或氧化Mo粉(D50约为3μm)，用V型混合机混合15分钟，接着在氢气氛中在920℃下保持30分钟，进行最终还原。最终还原后，将粒子彼此烧结而成为块状的还原处理体使用锤磨机粉碎，用网眼为180μm的筛子进行分级，收集筛下的粉末，制成使Cu或Mo扩散附着的扩散附着合金钢粉。在扩散附着合金钢粉中作为不可避免的杂质含有的C、O和N的量是C：小于0.01质量％、O：小于0.20质量％、N：小于0.05质量％。
·烧结体的制造
相对于合金钢粉或扩散附着合金钢粉100质量份，添加石墨粉0.8质量份、润滑剂(硬脂酸锌)0.6质量份、表1～3或5所示的量的Cu粉(D50约为45μm)或Mo粉(D50约为25μm)，使用双锥型混合机进行混合，得到铁基混合粉。将铁基混合粉以成型压力588MPa成型成10mm×10mm×55mm的长方体形状而制成成型体。成型体的密度通过将成型体的重量除以立方体的容积来算出。
将成型体在10％H2－90％N2气氛中在1130℃下保持20分钟，制成烧结体。从烧结体切出长度：50mm×直径：3mm的试验片，测定断裂前最大应力(拉伸强度)。
(实施例1)
是涉及添加了Cu、Mo和V的合金钢粉的实施例。表1示出成分组成和评价结果。成分组成中的“－”是未添加的成分，以下也同样。
作为比较例，也评价在以下四个条件下制作的铁基粉末。在No.1－10中，使Cu扩散附着在含有Mo和V作为合金元素的合金钢粉的表面，混合石墨粉和润滑剂。在No.1－11中，在含有Mo和V作为合金元素的合金钢粉中混合Cu粉、石墨粉和润滑剂。在No.1－12中，使Mo扩散附着在含有Cu和V作为合金元素的合金钢粉的表面，混合石墨粉和润滑剂。在No.1－13中，在含有Cu和V作为合金元素的合金钢粉中混合Mo粉、石墨粉和润滑剂。表1中示出附着量、添加量和评价结果。
如表1所示，与仅含有Cu和V的No.1－1相比，含有Cu、Mo和V的No.1－2的拉伸强度显著改善。相对于No.1－2，不添加V而增加Cu的No.1－3的拉伸强度不及No.1－2。相对于仅含有Cu和V的No.1－4、仅含有Mo和V的No.1－5，含有Cu、Mo和V的No.1－6的拉伸强度显著改善。相对于No.1－6，在增加Cu的No.1－7、增加Mo的No.1－8、增加V的No.1－9中也维持高的拉伸强度。
对于压缩性，可知作为发明例的No.1－2、1－6～1－9均密度足够高，压缩性优异。从No.1－5～1－7的结果可知，Cu可以在维持高密度的状态下增加添加量，改善拉伸强度。
使用使Cu扩散附着在含有Mo和V作为合金元素的合金钢粉的表面的扩散附着合金钢粉的No.1－10以及使用在同样的合金钢粉中混合Cu粉而得的混合粉的No.1－11的烧结体相对于No.1－6的烧结体，尽管Cu、Mo和V的量相同，但是拉伸强度差。使用使Mo扩散附着在含有Cu和V作为合金元素的合金钢粉的表面的扩散附着合金钢粉的No.1－12以及使用在同样的合金钢粉中混合Mo粉而得的混合粉的No.1－13的烧结体相对于No.1－6的烧结体，尽管Cu、Mo和V的含量相同，但是拉伸强度差。
[表1]
表1
Figure BDA0003558570250000121
*1合金钢粉的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
*2将合金钢粉和扩散附着粉末的合计设为100质量％。
*3将合金钢粉和金属粉的合计设为100质量％。
(实施例2)
是涉及添加了Cu、Mo和Nb的合金钢粉的实施例。表2中示出成分组成和评价结果。
作为比较例，也评价在以下四个条件下制作的铁基粉末。在No.2-11中，使Cu扩散附着在含有Mo和Nb作为合金元素的合金钢粉的表面，混合石墨粉和润滑剂。在No.2-12中，在含有Mo和Nb作为合金元素的合金钢粉中混合Cu粉、石墨粉和润滑剂。在No.2-13中，使Mo扩散附着在包含Cu和Nb作为合金元素的合金钢粉的表面，混合石墨粉和润滑剂。在No.2-14中，在含有Cu和Nb作为合金元素的合金钢粉中混合Mo粉、石墨粉和润滑剂。表2中示出附着量、添加量和评价结果。
如表2所示，与仅含有Cu和Nb的No.2-1相比，含有Cu、Mo和Nb的No.2-2的拉伸强度显著改善。相对于No.2-2，不添加Nb并增加Cu的No.2-3的拉伸强度不及No.2-2。相对于仅含有Cu和Nb的No.2-4、仅含有Mo和Nb的No.2-5，含有Cu、Mo和Nb的No.2-6的拉伸强度显著改善。相对于No.2-6，在增加Cu的No.2-7、增加Mo的No.2-8、增加Nb的No.2-9中也维持高的拉伸强度。另一方面，Cu、Mo、Nb各量为本发明的范围外的No.2-10的密度降低，拉伸强度也差。
对于压缩性，可知作为发明例的No.2-2、2-6～2-9均密度足够高，压缩性优异。从No.2-5～2-7的结果可知，Cu可以在维持高密度的状态下增加添加量，改善拉伸强度。
使用使Cu扩散附着在含有Mo和Nb作为合金元素的合金钢粉的表面的扩散附着合金钢粉的No.2-11以及使用在同样的合金钢粉中混合Cu粉而得的混合粉的No.2-12的烧结体相对于No.2-6的烧结体，尽管Cu、Mo和Nb的量相同，但是拉伸强度差。使用使Mo扩散附着在含有Cu和Nb作为合金元素的合金钢粉的表面的扩散附着合金钢粉的No.2-13以及在使用在同样的合金钢粉中混合Mo粉而得的混合粉的No.2-14的烧结体相对于No.2-6的烧结体，尽管Cu、Mo和Nb的含量相同，但是拉伸强度差。
[表2]
表2
Figure BDA0003558570250000131
*1合金钢粉的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
*2将合金钢粉和扩散附着粉末的合计设为100质量％。
*3将合金钢粉和金属粉的合计设为100质量％。
(实施例3)
是涉及添加了Cu、Mo和Ti的合金钢粉的实施例。表3中示出成分组成和评价结果。
作为比较例，也评价在以下四个条件下制作的铁基粉末。在No.3-11中，使Cu扩散附着在含有Mo和Ti作为合金元素的合金钢粉的表面，混合石墨粉和润滑剂。在No.3-12中，在含有Mo和Ti作为合金元素的合金钢粉中混合Cu粉、石墨粉和润滑剂。在No.3-13中，使Mo扩散附着在含有Cu和Ti作为合金元素的合金钢粉的表面，混合石墨粉和润滑剂。在No.3-14中，在含有Cu和Ti作为合金元素的合金钢粉中混合Mo粉、石墨粉和润滑剂。表1中示出附着量、添加量和评价结果。
如表3所示，与仅含有Cu和Ti的No.3-1相比，含有Cu、Mo和Ti的No.3-2的拉伸强度显著改善。相对于No.3-2，不添加Ti并增加Cu的No.3-3的拉伸强度不及No.3-2。相对于仅含有Cu和Ti的No.3-4、仅含有Mo和Ti的No.3-5，含有Cu、Mo和Ti的No.3-6的拉伸强度显著改善。相对于No.3-6，在增加Cu的No.3-7、增加Mo的No.3-8、增加Ti的No.3-9中也维持高的拉伸强度。另一方面，Cu、Mo、Ti各量为本发明的范围外的No.3-10的密度降低，拉伸强度也差。
对于压缩性，可知作为发明例的No.3-2、3-6～3-9均密度足够高，压缩性优异。从No.3-5～3-7的结果可知，Cu可以在维持高密度的状态下增加添加量，改善拉伸强度。
使用使Cu扩散附着在包含Mo和Ti作为合金元素的合金钢粉的表面的扩散附着合金钢粉的No.3-11以及使用在同样的合金钢粉中混合Cu粉而得的混合粉的No.3-12的烧结体相对于No.3-6的烧结体，尽管Cu、Mo和Ti的量相同，但是拉伸强度差。使用使Mo扩散附着在含有Cu和Ti作为合金元素的合金钢粉的表面的扩散附着合金钢粉的No.3-13以及使用在同样的合金钢粉中混合Mo粉而得的混合粉的No.3-14的烧结体相对于No.3-6的烧结体，尽管Cu、Mo和Ti的含量相同，但是拉伸强度差。
[表3]
表3
Figure BDA0003558570250000141
*1合金钢粉的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
*2将合金钢粉和扩散附着粉末的合计设为100质量％。
*3将合金钢粉和金属粉的合计设为100质量％。
(实施例4)
是涉及添加了Cu、Mo以及选自V、Nb和Ti中的2种或3种作为合金成分的合金钢粉的实施例。表4中示出成分组成和评价结果。
如No.4-1～4-3、4-5～4-7、4-9～4-11、4-13～4-15所示，可知通过使用以特定量添加了选自V、Ni和Ti中的2种或3种的合金钢粉，拉伸强度进一步提高。这些例子还可知，均密度足够高，压缩性优异。另一方面，对于添加量不满足规定条件的No.4-4、4-8、4-12、4-16，反而得到拉伸强度降低的结果。
[表4]
表4
Figure BDA0003558570250000151
*剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
(实施例5)
是涉及在合金钢粉中进一步添加Cu粉和/或Mo粉而得的混合粉的实施例。表5中示出使用的合金钢粉、Cu粉和Mo粉的添加量以及评价结果。
通过No.1-6与No.5-1、5-3～5-4、5-6的对比，另外No.2-6与No.5-8、5-10～5-11、5-13的对比，No.3-6与No.5-15、5-17～5-18、5-20的对比，No.4-10与No.5-22、5-24～5-25、5-27的对比，No.4－14与No.5－29、5－31～5－32、5－34的对比可知，通过以特定量混合Cu粉和/或Mo粉，拉伸强度进一步提高。这些例子还可知，均密度足够高，压缩性优异。另一方面，对于Cu粉和/或Mo粉的混合量不满足规定条件的No.5－2、5－5、5－7、5－9、5－12、5－14、5－16、5－19、5－21、5－23、5－26、5－28、5－30、5－33、5－35，反而得到拉伸强度降低的结果。
[表5]
表5
Figure BDA0003558570250000171
*将混合粉设为100质量％。

Claims (6)

1.一种粉末冶金用合金钢粉，含有Cu：1.0质量％～8.0质量％、Mo：超过0.50质量％且2.00质量％以下、以及选自V：0.05质量％～0.50质量％、Nb：0.02质量％～0.40质量％和Ti：0.02质量％～0.40质量％中的1种以上，
剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金用合金钢粉，其中，含有V：0.05质量％～0.50质量％。
3.根据权利要求1或2所述的粉末冶金用合金钢粉，其中，含有Nb：0.02质量％～0.40质量％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的粉末冶金用合金钢粉，其中，含有Ti：0.02质量％～0.40质量％。
5.一种粉末冶金用铁基混合粉，由权利要求1～4中任一项所述的粉末冶金用合金钢粉和金属粉构成，
相对于所述粉末冶金用铁基混合粉100质量％，所述金属粉为超过0质量％且4质量％以下的Cu粉和超过0质量％且4质量％以下的Mo粉中的一方或两方。
6.一种烧结体，使用权利要求1～4中任一项所述的粉末冶金用合金钢粉或权利要求5所述的粉末冶金用铁基混合粉。
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