JP2001152207A

JP2001152207A - クロム・ニッケル・モリブデン鋼焼結体の製造方法

Info

Publication number: JP2001152207A
Application number: JP32892799A
Authority: JP
Inventors: Akihito Otsuka; 昭仁大塚
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】射出成形法を用い、高強度であるとともに、
複雑な形状を有する製品も容易に得ることができるクロ
ム・ニッケル・モリブデン鋼焼結体の製造方法を提供す
る。【解決手段】Ｃを0.1〜0.７重量％、Ｃｒを0.2〜5.0重
量％、Ｎｉを0.2〜5.0重量％、Ｍｏを0.1〜2.0重量％、
Ｍｎを0.１〜2.0重量％、Ｓｉを0.1〜2.0重量％、酸素
を0.05〜0.７重量％含み、残部が実質的にＦｅからなる
原料粉末にＣを含むＦｅ粉末を添加し、バインダーを添
加してなる組成物を射出成形し、得られた成形体を脱バ
インダー処理し、該成形体を非酸化性雰囲気で焼結する
クロム・ニッケル・モリブデン鋼焼結体の製造方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶製材と同程度の
機械的特性を有するクロム・ニッケル・モリブデン鋼焼
結体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＪＩＳに規定されているクロム・ニッケ
ル・モリブデン鋼は、機械構造用炭素鋼材の中でも熱処
理特性が優れており、熱処理により機械的特性が向上す
ることから、機械構造用部品として、幅広く使用されて
いる材料である。

【０００３】このような部品を製造するためには、一般
に溶製材を機械加工する切削加工法や精密鋳造法が知ら
れている。しかし、複雑な形状の製品を製造する場合に
は、切削加工法では鋳造品を加工した板や塊状品から切
り出して、所定形状まで機械加工を行うため、加工コス
トが上昇する上、歩留まりが悪いという問題があった。

【０００４】また、精密鋳造法では、鋭利な部分での寸
法精度が得られず、鋳造時に発生する大小の気孔が内部
に残留するなどの鋳造欠陥が生じるなどの問題があっ
た。

【０００５】したがって、このような欠点を補うため
に、該当する合金組成を有する合金粉末や配合した混合
粉末を用い、粉末冶金法によって製造する試みがなされ
ている。

【０００６】しかし、通常の粉末冶金は、原料粉末を金
型に装入し、プレスによって圧縮成形を行う方法である
から、複雑な形状品を得ることは困難であった。また、
圧縮性の要求から１００μｍ程度の比較的大きな平均粒
径を有する原料粉末を用いるため、焼結密度が上昇せ
ず、その結果、高強度に必要な高密度化が難しく、さら
に最終製品形状に仕上げるためには、切削加工を行う必
要もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の現状に鑑みなされたものであって、射出成形法を用い
て高強度であるとともに、複雑な形状を有する製品も容
易に得ることができるクロム・ニッケル・モリブデン鋼
焼結体の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、Ｃを0.1〜0.７重量％、Ｃｒを0.2〜5.0重量
％、Ｎｉを0.2〜5.0重量％、Ｍｏを0.1〜2.0重量％、Ｍ
ｎを0.１〜2.0重量％、Ｓｉを0.1〜2.0重量％、酸素を
0.05〜0.７重量％含み、残部が実質的にＦｅからなる原
料粉末にＣを含むＦｅ粉末を添加し、バインダーを添加
してなる組成物を射出成形し、得られた成形体を脱バイ
ンダー処理し、該成形体を非酸化性雰囲気で焼結するク
ロム・ニッケル・モリブデン鋼焼結体の製造方法であっ
て、前記非酸化性雰囲気が真空、水素あるいはアルゴ
ン、またはアルゴンパーシャル雰囲気であるクロム・ニ
ッケル・モリブデン鋼焼結体の製造方法を特徴とする。

【０００９】

【発明の実態の形態】（原料粉末）原料粉末における
Ｃ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｓｉの含有量をこのよう
な組成範囲にした理由は、ＪＩＳの規格をほぼ満足する
ためである。使用する原料粉末には、0.05〜0.７重量％
程度の酸素が含有されており、後工程の焼結の進行が妨
げられるが、Ｃを含むＦｅ粉末を添加することにより、
粉末中の酸素とＣとが反応してＣＯガスを生成し、粉末
中の酸化物の還元が円滑に進行する。

【００１０】また、粉末を混合して目的組成とするた
め、焼結の進行が進みやすくなり、焼結体の密度は向上
する。したがってC添加量は、CO生成反応によって消費
される分を見込み、組成範囲の量となる様、過剰に添加
する。

【００１１】Ｃを添加する方法としては、Ｃ粉末を添加
して目的組成となるように調整する方法が考えれるが、
Ｃ粉末は微粉末でありかつ凝集しやすいため、均一に分
散することが難しく、密度の向上が困難となる。また、
目的組成の合金粉末を使用する方法においては、焼結の
進行が遅くなる結晶構造となっているため、同様に密度
の向上が難しい。

【００１２】また、出発材料の各種の金属粉末は、平均
粒径で45μｍ以下が好ましい。平均粒径が45μｍを超え
る金属粉末では、上記した特定量に配合してなる原料粉
末とバインダーからなる組成物の流動性が低下したり、
焼結体の密度が上昇しにくくなる。なお金属粉末の平均
粒径は小さい程好ましいが、現状の技術水準では、平均
粒径を１μｍ以下とすることができないため、この２〜
３μｍ程度が平均粒径の下限となる。

【００１３】（バインダー）バインダーとしては、射出
成形粉末冶金用として公知のポリエチレン、ポリプロピ
レン、天然ワックスなどを使用することができる。また
配合原料粉末に対するバインダーの配合量は、配合後の
組成物において２５〜６０容量％の範囲が好ましい。

【００１４】前記した原料粉末とバインダーからなる組
成物を射出成形した後、得られた成形体からバインダー
を除去する方法としては、使用するバインダーの種類に
よって、加熱脱脂、溶媒脱脂、その他の公知の方法が使
用できるが、加熱脱脂装置は他の方法と比較して簡便で
あるために、量産時には窒素または水素雰囲気あるいは
真空中で行う加熱脱脂が好ましい。

【００１５】（焼結処理）次に脱バインダーした成形体
を焼結する場合には、非酸化性雰囲気として真空、水素
あるいはアルゴン、またはアルゴンパーシャル（アルゴ
ン雰囲気で減圧）雰囲気などで焼結することが必要であ
る。

【００１６】

【実施例】（実施例１）原料粉末として、平均粒径10μ
ｍのＦｅ粉末：２６重量％と、Ｃｒを5.0重量％、Ｎｉ
を9.0重量％、Ｍｏを1.3重量％、Ｍｎを4.0重量％、Ｓ
ｉを1.3重量％、残部がＦｅからなる合金粉末：２０重
量％と、Ｃを0.9重量％含有するＦｅ粉末：５４重量％
とを混合した。原料の配合組成を表１に示す。

【００１７】これにワックス系バインダーを45容量％と
なるように加え150℃で混練後、ペレット状に造粒し
た。このペレットを射出成形機を用いて射出圧800kg／c
m²の条件で金型に射出成形した。得られた成形体(ＪＩ
Ｓ１４Ｂ号に準じた引張試験片；厚み4.0mm、標点距離3
2mm、平行部幅８mm、平行部長さ40.5mm、肩部の半径30
Ｒ、つかみ部幅12mm)を300℃まで加熱し６０分間保持し
てワックス系バインダーの除去を行った。その後、1320
℃で２時間真空中で焼結を行い、さらに焼結体の熱処理
を行った。このようにして得られた熱処理品のＣ量、焼
結密度および機械的特性である引張強度、伸びを調べ
た。この際、焼結密度は比重計で測定し、引張強度、伸
びについては、ＪＩＳＺ2201による金属材料引張試験に
より、引張強度、伸びを求めた。この結果を表２に示
す。

【００１８】（実施例２）原料粉末として実施例１と同
様のＣｒＮｉＭｏＭｎＳｉＦｅ合金粉末：２０重量％
と、Ｃを0.60重量％含有しているＦｅ粉末：８０重量％
を用いた以外は、実施例１と同様の手順で熱処理品を製
造した。配合組成を表１に示す。また、実施例１と同様
に評価した特性を表２に示す。

【００１９】（実施例３）焼結雰囲気としてアルゴンパ
ーシャルで行った以外は、実施例１と同様の手順で熱処
理品を製造し、特性を実施例１と同様にして評価した。
この試験結果を表１、２に示す。

【００２０】(比較例１）原料粉末として、平均粒径10
μｍのＦｅ粉末：79.5重量％と、実施例１と同様のＣｒ
ＮｉＭｏＭｎＳｉＦｅ合金粉末：２０重量％と、Ｃ源と
して、平均粒径１μｍのＣ粉末：0.5重量％を混合し
た。原料の配合組成を表１に示す。実施例１と同様の手
順で熱処理品を製造して評価を行った。これらの結果を
表２に示すが、密度が低く、引張強度、伸びが劣ってい
た。

【００２１】(比較例2）原料粉末としてＣを0.5重量
％、Ｃｒを1.0重量％、Ｎｉを1.7重量％、Ｍｏを0.25重
量％、Ｍｎを0.70重量％、Ｓｉを0.23重量％、残部がＦ
ｅからなる合金粉末を単独で用いた以外は、実施例１と
同様にして評価を行った。これらの結果を表２に示す
が、密度が低く、引張強度、伸びが劣っていた。

【００２２】

【００２３】

【発明の効果】本発明による方法によれば、射出成形法
を用い、高強度であるとともに、複雑な形状を有するク
ロム・ニッケル・モリブデン鋼焼結体が経済的に製造で
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃを0.1〜0.７重量％、Ｃｒを0.2〜5.0
重量％、Ｎｉを0.2〜5.0重量％、Ｍｏを0.1〜2.0重量
％、Ｍｎを0.１〜2.0重量％、Ｓｉを0.1〜2.0重量％、
酸素を0.05〜0.７重量％含み、残部が実質的にＦｅから
なる原料粉末に、Ｃを含むＦｅ粉末を添加し、さらにバ
インダーを添加してなる組成物を射出成形し、得られた
成形体を脱バインダー処理し、該成形体を非酸化性雰囲
気で焼結することを特徴とするクロム・ニッケル・モリ
ブデン鋼焼結体の製造方法。
【請求項２】非酸化性雰囲気が真空、水素あるいはア
ルゴン、アルゴンパーシャル雰囲気であることを特徴と
する請求項１記載のクロム・ニッケル・モリブデン鋼焼
結体の製造方法。