JP2002504188A

JP2002504188A - 高密度の高炭素焼結金属粉末鋼部品の製造法

Info

Publication number: JP2002504188A
Application number: JP50346299A
Authority: JP
Inventors: ロジャーローコック; ピータージョーンズ
Original assignee: スタックポールリミテッド
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2002-02-05
Also published as: US5997805A; ATE212073T1; CA2294066A1; EP1027467A1; DE69803218D1; DE69803218T2; WO1998059083A1; ES2170505T3; EP1027467B1; AU7903298A

Abstract

(57)【要約】高密度、高炭素の焼結された金属粉末鋼を生成するための製造法が提供される。この組成物は、鉄をベースにした粉末、グラファイト、潤滑剤、及びクロム、銅、マンガン、モリブデン、ニッケル、ニオブ又はバナジウムの群からの恐らく少なくとも１種の合金元素からなる。この組成物は、剛性工具内で圧縮され、焼結され、かつ冷却時に650℃〜750℃での恒温又は徐冷処理が導入される。あるいは、恒温又は徐冷処理は、従来の焼結サイクルの後に行われる加熱処理サイクル時に供することができる。このように加工された材料は、その後高密度に二次成形することができる。高密度への二次成形は、従来の方法で加工される高炭素材料では実際的ではない。その後高密度製品は、特定の製品要件に適した方法で加熱処理される。請求されたプロセスにより達成された力学特性は、従来のように加工された焼結された金属粉末製品と比べ、意義のある利点をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】高密度の高炭素焼結金属粉末鋼部品の製造法発明の属する分野本発明は、高炭素の焼結した金属粉末鋼の圧縮物を二次成形するために周囲温度で高密度とする製造法に関する。本発明は、二次成形操作の前に適用されなければならない特定の熱処理に関する。本発明は更に、高密度製品を製造する際に使用することができる鉄を主成分とした粉末配合物の特異的な組成物に関する。発明の背景 1996年５月15日に出願された先行する特許出願である米国特許出願第08/644,9 78号、及び1996年12月24日に出願されたPCT出願である第PCT/CA/96/00879号において、炭素を最大0.5重量％含有することができる高密度の金属粉末製品の製造法が開示されている。いくつかの用途において、特異的な力学特性要件を達成するためには、高密度と共に、比較的高い炭素含量であることが望ましい。鉄への炭素の添加は、硬度を増大しかつ延性を低下するので、比較的高い炭素材料の高密度の二次成形は通常実際的でない。しかしながら、本発明において、材料の組成の選定と、温度加工法を組み合わせることによって、二次成形可能な性質の高炭素材料が生成できる方法が定められている。本願明細書に記載された方法において加工された高炭素材料は、通常予想されるものよりも硬度が顕著に低く、かつ高密度金属粉末製品を製造するために使用することかできるという二次成形において有利な特徴をもたらす。本願明細書において定義された二次成形とは以下を含む： (a)サイジング−所望のサイズ又は寸法を確保するために、焼結した圧縮物に最終的に加圧することと定義される； (b)コイニング−所定の表面の立体配置を得るために、焼結された圧縮物に加圧することと定義される； (c)リプレッシング−通常は物理的又は力学特性並びに寸法特性を改善する目的のために、先に加圧されかつ焼結された圧縮物に圧力をかけることと定義される； (d)リストライキング−焼結した圧縮物を更に圧縮すること。図１は、通常の方法で加工された炭素含有金属粉末鋼において、炭素含量が上昇するにつれて、常温成形において達成された密度が顕著に低下することを示している。例えば、図１は、9.1×10⁸Pa（60トン／平方インチ）の成形圧力を欠けることにより、炭素0.2％の焼結された部品で、約7.5g/cm³(g/cc)の密度が達成されることを示している。0.6％の炭素では、同じ成形圧力で、わずかに7.3g/cm³ (g/cc)の密度しか達成されない。本発明の目的は、比較的高い炭素含量で、改善された成形性を有する金属粉末部品を製造するための改善された方法を提供することである。本発明は、通常比較的高い炭素含量で経験されるような成形性の前述の低下を最小にするような方法で高炭素材料を加工する方法を詳細に説明する。発明の概要本発明は、7.4〜7.7g/cm³(g/cc)の範囲の高密度への二次成形に適した、比較的高い炭素金属粉末圧縮物を製造する方法を説明する。最終製品の組成は、中炭素鋼から高炭素鋼に区別され、ここで仕上げ製品の要件に応じて炭素含量は、0. 4〜0.8重量％の間、好ましくは約0.6％である。二次成形操作は、許容できる二次成形の工具寿命及び優れた精密性を提供するような、周囲温度（しかし高温も使用できる）で実行される。前述の工程は、計算された量のグラファイト及び潤滑剤と配合された低価格の鉄粉末を使用することが好ましく、計算された量の合金鉄も添加することができ、その結果最終の所望の化学組成が達成される。この粉末配合物は、剛性圧縮ダイにおける圧縮に適し、それによりこの粉末配合物が加圧され理論密度がおよそ 90％である圧縮物となる。この工程は一般に米国特許第5,476,632号に開示されている。合金鉄組成物の焼結は、圧縮物内に含まれる酸化物が減少するように高温で実行され、一般には1250℃よりも高い。更に本発明の利点は、個別又は組み合わせたクロム、銅、モリブデン、マンガン又はニッケルの群から、いずれか個別に、もしくは、組み合わせて元素を含む、あらかじめ合金化された、部分的にあらかじめ合金化された又は元素を配合した金属粉を使用することによって達成される。このような材料は、通常の焼結温度である1100℃〜1150℃で、もしくは、1150℃を超えるようなより高い焼結温度で、焼結することができる。焼結温度からの冷却時に、高炭素含有材料の所望の二次成形可能な特性を生じるために、冷却速度の中断を導入することが必要である。図２は、典型的な従来の焼結炉の温度サイクルの概略図を示し、これは加熱セグメント、焼結温度維持、及び冷却セグメントからなる。図３は、本願明細書において記された本発明の特徴である変更された温度プロファイルの概略図を示す。図３に示された変更されたサイクルにおいて、冷却セグメント時に中断又は恒温維持がある。別の本発明の実施態様は、従来の焼結サイクルの使用を含むが、焼結された製品に引き続きの加熱セグメント、通常焼結温度よりも低い温度である維持セグメント、及び恒温維持セグメントを含む冷却セグメントを含む熱処理工程を施し、これらは全て図４に示されている。前述のような恒温処理は、錬鉄加工業においてよく実証されている。しかしながら、引き続き高密度へ二次成形できるような金属粉末製品へのこれらの工程の適用はこれまでに明らかにされていない。前述の変更された熱加工後の、高炭素の焼結された金属粉末製品が、米国特許出願第08/644,978号に開示されているように、高密度へと二次成形するのに適している。図面の説明図１は、60tsiで二次成形された試験リングの二次成形された密度に対する炭素の作用を説明するチャート図である。図２は、従来の焼結炉温度サイクルの概略図である。図３は、冷却時に中断を含む、変更された焼結炉温度サイクルの概略図である。図４は、冷却時に中断を含む、加熱処理温度サイクルの概略図である。図５は、臨界温度範囲に徐冷を含む、別の温度サイクルの概略図である。図６は、理想的恒温変態の概略図である。図７は、従来の冷却後の焼結された部品の微細構造を示す。図８は、本願明細書において記された変更された冷却処理に関連した微細構造を示す。図９は、鉄、0.6重量％C、0.5重量％モリブデン合金を用いた、具体的な熱サイクルの例である。図10は、Fe、0.6重量％C、0.5重量％Mo合金の成形された密度に対する、成形圧力の作用を示すグラフである。図11は、力学特性の比較を示すグラフである。図12は、二次成形工程の断面図である。図13は、焼結されたリングの二次成形工程の断面図である。発明の詳細な説明高密度への二次成形に適した、高炭素焼結した金属粉末製品の製造法が、本願明細書において記されている。本発明は、説明された熱処理後に、周囲温度で高密度に二次成形することができる、中炭素鋼から高炭素鋼の組成物に関する。更に詳細に述べると、ここで使用した中炭素鋼から高炭素鋼の組成物は、炭素が最終製品の0.4〜0.8重量％の間であり、好ましくは0.6〜0.7重量％の間である。実際に使用した炭素含量は、最終の焼結された製品の望ましい力学特性によって決まる。ある実施態様において、その製品の残りの組成は、本質的に鉄及び除去不能な(unavoidable)不純物である。本願明細書に記した製造法は、必要に応じて広い範囲の合金組成物に適用することができる。様々な組成物に関する本発明の共通部分(commonality)は、米国特許出願第08/644,978号及びPCT出願第PCT/CA96/00879号に開示された方法による、高密度に二次成形するのに適した高炭素含有材料（すなわち0.4〜0.8重量％）を提供するという目的のために広範な組成物に適用することができる熱加工に属する。炭素に加え、例えばクロム、銅、マンガン、モリブデン、及びニッケルのような他の合金元素の存在が必要である。これらの合金元素は、最終製品の望ましい力学的及び冶金学的の要件を達成するような方法で、個別に又は組み合わせて存在することができる。ある実施態様において、好ましいクロム、マンガン及びモリブデンの添加法は、本願明細書に参照として組入れられている米国特許第5,476,632号に開示されたように、ベースとなる鉄粉末に、これらをフェロアロイとして添加する（すなわち、フェロクロム、フェロマンガン及びフェロモリブデン）ものである。フェロマンガン、フェロクロム及びフェロモリブデンは、例えば製造された製品の所望の機能的要件を達成するために必要であるように、ベースの鉄粉末と共に、個別に使用するか、もしくは、組み合わせて使用することができる。別の言い方をすると、１、２又は３種の個別のフェロアロイを使用するか、もしくは３種のフェロアロイをベースの鉄粉末と配合することができる。このようなベースの鉄粉末の例は、Hoeganaes Ancorsteel 1000/1000B/1000C、QMP Atomet 29及び Atomet 1001の商標で販売されているQuebec Metal Powderがある。ベースの鉄粉末組成物は、除去不能の不純物の含有が1％未満であることが好ましい、実質的に純粋な市販の鉄粉末からなる。合金元素の添加は、最終製品の所望の特性を達成するように行われる。典型的に使用される合金元素の組成の範囲は、例えば以下に列記したものの少なくとも１種を含む：0.4〜0.8％炭素、0 〜1.5％マグネシウム、0〜1.5％クロム、及び0〜1.5％モリブデン(ここで％は、焼結された生成物の総重量に対する合金元素の重量％を意味し(炭素以外)、かつこれらの合金元素の総重量は0〜2.5重量％の間である。)。0％という表現は、合金元素Mn、Cr及びMoについては0％であるが、炭素は0.4〜0.8％であることを意味する。合金元素Mn、Cr及びMoは、フェロアロイ、すなわち、FeMn、FeCr及びFe Moとして添加される。鉄粉末の粒度は、一般に10〜350μmの範囲の分布を有すると思われる。合金添加物の粒度は、一般に2〜20μmの範囲の間であると思われる。この粉末の圧縮を促進するために、粉末配合物に潤滑剤が添加される。このような潤滑剤は、金属粉末工業において常用されている。典型的な使用される潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸又はエチレンビステアルアミドの種類を含む、通常市販されている銘柄のものである。ニッケル及びモリブデンの含量は、粉末のあらかじめ合金された銘柄を用いることによって達成することができる。あらかじめ合金されたモリブデン金属粉末で、モリブデン組成0.5〜1.5％を有し、残りは鉄及び除去不能の不純物であるようなものを使用することができる。あらかじめ合金されたモリブデン金属粉末は、HoeganaesからAncoresteel 85HP （Moをおよそ0.85重量％含有する）又はAncorsteel 150HP（Moをおよそ1.50重量％含有する）の名称で、又はQuebec Powder MetalからQMP AT4401の登録商標（M oをおよそ0.85重量%含有する）で入手できる。典型的にはあらかじめ合金にされたモリブデン金属粉末の粒度は、一般に45μm250μmの範囲である。前述のものと同じ種類の潤滑剤が、圧縮を促進するために使用することができる。市場で入手できるあらかじめ合金されたモリブデン粉末の例は、QMP AT4401の名称で販売されており、これは下記の物理的及び化学的特性を有する：見かけの密度 2.92g/cm³ フロー 26秒／50g 化学分析 C 0.003% O 0.008% S 0.007% P 0.01% Mn 0.15% Mo 0.85% Ni 0.07% Si 0.003% Cr 0.05% Cu 0.02% Fe 98%以上銅及びニッケルの含量は、ベース鉄粉末への銅及びニッケルの元素粉末の適当な添加により達成することができる。このような元素粉末は市販されており、微量元素及び除去不能な不純物を含有している。あるいは、銅、ニッケル及びモリブデンの含量は、部分的にあらかじめ合金された粉末銘柄、例えばHoeganaesからDistaloyの名称で提供される銘柄種を使用することによって達成することができる。鉄、あらかじめ合金された鉄、又は部分的にあらかじめ合金された鉄のいずれかの粉末を、炭素(通常グラファイトとして添加される)、必要ならばフェロアロイ、及び潤滑剤と共に含む配合された粉末配合物は、剛性工具内で加圧されることにより通常の記載された方法で圧縮されるであろう。典型的には6.1×10⁸Pa（40トン／平方インチ）の圧縮圧力が、錬鉄の理論密度のおよそ90％の密度を有する未処理の(green)圧縮物を製造するために使用される。錬鉄の完全な理論的密度は7.86g/cm³(g/cc)である。圧縮された製品は、次に1100℃〜1350℃の範囲の、あらかじめ合金された、及び部分的にあらかじめ合金された鉄にとって通常のいずれかの温度で焼結される。ベース鉄粉末のフェロアロイとの焼結は、米国特許第5,476,632号に開示されているような、一般に1250℃以上の高い焼結温度で行われる。焼結工程において、高温に曝されている間の、圧縮物内の酸化物の還元を確実にするために、減圧が維持されるか、もしくは真空とされる。焼結温度からの冷却過程において、温度がおよそ700℃になった時に、恒温維持が導入される。恒温維持の正確な温度は、加工される材料の炭素含量及び合金組成によって決まる。一般に、恒温維持は、680℃〜700℃の範囲であると思われるが、一部の合金においては、恒温維持は650℃〜750℃の温度範囲内が必要とされることがある。恒温維持の期間は、20分〜2時間であり、これは炭素含量、合金組成、及び製造される成形品の種類によって決まる。ある実施態様において、恒温維持法は、米国特許出願第08/644,978号及びPCT 出願第PCT/CA96/00879号に開示されているような高密度二次成形操作の前に、必要とされる冶金学的条件を達成する好ましい方法である。しかし更に、図５に示したような熱サイクルのような、最高焼結温度又は最高熱処理温度のいずれかからの一般的に迅速な冷却速度の間に、顕著に遅い冷却速度のセクションを導入することによっても、容認できる結果が達成できる。恒温を維持する具体的な理由は、材料が引き続きの高密度二次成形操作に適しているように、高炭素含有材料において冶金学的に望ましい微細構造を形成することである。図６は、鋼の理想的な恒温変態の概略を示している。この概略の正確な形は、各々の鋼の特異的組成によって変化する。しかし図６は、冷却速度及び恒温維持の、最終的冷却製品において形成された微細構造に対する作用と共に、概略の特徴の一つを例証している。焼結温度又は加熱処理温度からの通常の冷却について、冷却速度は、本質的に図６の冷却経路“1”に示された直線である。例えば0.6重量％の高炭素材料について、得られる微細構造は、実質的にパーライトからなり、少量の他の変態相は、実際の炭素含量、合金含量及び正確な冷却速度に応じて存在し得る。図７に示されたような微細構造は、比較的硬質である。更に図７に示された微細構造は、その後の高密度二次成形操作時に、高密度を生じないであろう。別の言い方をすると、図７に示されたパーライト構造は、有用ではあるが、延性も可鍛性も十分ではない。しかし図６の経路“2”に示されたような変更された冷却法が使用される場合、驚く程異なる微細構造が、全く同じ高炭素材料から達成される。恒温維持温度、及び期間は、該材料の冷却時に、恒温変態概略のフェライト領域において滞留時間が達成されるように選択される。結果的に、最終の冷却された製品において、非常に大きい割合の非常に軟質のフェライトが存在し、このことは高炭素材料に、その後の高密度二次成形操作によく適する微細構造を提供する。従って本願明細書に記載された恒温維持技術を利用することにより、変態は最大のフェライト含量になるように制御される。図８は、図７に示されたものと同じ材料で得られる微細構造を示すが、ここでは変更された冷却経路が、焼結温度からの冷却時に使用された。実施例−炭素モリブデン材料鉄をベースにした0.6％炭素、0.5％モリブデン合金を、鉄粉末、潤滑剤、フェロモリブデン及びグラファイトの配合により調製した。配合された混合物を、圧縮圧力約6.1×10⁸Pa（40トン／平方インチ）で試験リングへと圧縮し、未処理の密度およそ7.0g/cm³(g/cc)を得た。その後前述の圧縮したリングを、加熱速度約20℃/分で焼結温度まで加熱し、この圧縮物を焼結温度1280℃で20分間維持した。この圧縮物を、焼結温度から 12℃／分で680℃まで冷却し、この後680℃で60分間の恒温維持を導入した。680 ℃からの冷却は、12℃／分で周囲温度まで継続した。この熱サイクルは図９に示した。この熱サイクルを通じて、窒素／水素還元性雰囲気を維持した。このリングに、米国特許出願第08/644,978号及びPCT出願第PCT/CA96/00879号に開示されているような高密度二次成形操作を施した。このリングは、このような高炭素含有材料（0.6重量％）では通常は達成できないような驚くほどの密度の上昇を示した。図10は、7.6〜12.0×10⁸Pa（50〜80トン／平方インチ）の範囲の圧力で二次成形した後に、7.4g/cm³(g/cc)〜7.6g/cm³(g/cc)の範囲の密度が達成されたことを示す。9.1×10⁸Pa(60トン／平方インチ)で、7.5g/cm³(g/cc)よりもわずかに大きい密度が達成された。図１に示されたように、0.6％炭素合金の従来の熱サイクルでは二次成形後に、9.1×10⁸Pa（60トン／平方インチ）でわずかに7.3g/cm³(g/cc)の密度が達成されたことは注目すべきである。高密度二次成形後のこのような材料の力学特性を図11に示した。比較のために、常法により加工された金属粉末材料の力学特性を示した。請求されたプロセスにより達成された改善点が明確に示された。記されたプロセスは、広い範囲の合金元素を使用することができ、これは特異的な製品の要件を達成するために添加することができ、高炭素含量（0.4重量％のC〜0.8重量％のC）と共に、クロム、銅、マンガン、モリブデン、ニッケル、ニオブ及びバナジウムの群からの合金元素が、個々に又は組み合わせて存在することができる。このプロセスは、クラッチ裏板、スプロケット、トランスミッションギア及びコンロッドを含む多くの製品を製造するために利用することができる。加熱処理製品の十分な力学特性を開発するために、二次成形操作に続けて、製品に加熱処理操作を施すことが必要なことがある。この加熱処理操作は、一般に温度範囲 800℃〜1300℃で行われる。この条件は、特定の製品の所望の機能要件に適するように、前述の範囲で変動することができる。更に加熱処理加工時に保護的雰囲気を使用することも好ましい。この雰囲気は、加熱処理加工で高温に曝される期間中の製品の酸化を妨げる。使用される実際の雰囲気は、水素／窒素の混合物、窒素／発熱性気体の混合物、窒素／吸熱性気体の混合物、非分離性アンモニア又は真空からなる。加熱処理工程において、一般に該製品の炭素含量に関してカーボンポテンシャルにより中立の雰囲気を維持することが好ましい。例えば製品が高い耐磨耗性を必要とするような特定の環境において、浸炭雰囲気を加熱処理時に使用することができる。この浸炭雰囲気は、メタン又はプロパンからなることができ、ここで炭素原子は、メタン又はプロパンから製品の表面層へと移動するであろう。このような操作においては、炭素は、製品の表面層に導入されると思われる。製品がその後急冷されるならば、硬化された製品の場合、利点となる耐磨耗性を生じることができる。前述の加熱処理工程は、稠密化された製品内で特異的に冶金的結合を引き起こす。二次成形後、圧縮された粉末製品の間の冶金的結合は非常に少ない。このような構造は、高密度を有する一方で、一般に良好な力学特性を示さないであろう。加熱処理工程の高温で、冷間加工された構造は、再結晶され、かつ圧縮された粒子の間に冶金的結合が生じる。冶金的結合工程の完了後に、製品は、焼結された粉末冶金(PM)製品では珍しい、驚くべき力学特性を示すであろう。加熱処理後、製品は容易に使用され、かつ一般的に同じ化学組成の錬鉄に非常によく似た力学特性を示すであろう。二次成形二次成形法は、米国特許出願第08/644,978号及びPCT出願第PCT/CA96/00879号において十分に開示されているが、本願明細書においても一般に記されている。一般的に言って、焼結時に、ごくわずかな寸法変化が生じるであろう。寸法の移動の正確な程度は、温度、時間及び雰囲気のような用いた焼結条件、及び形成された具体的な合金の添加によって左右されるであろう。この焼結された製品は、理論密度のほぼ90％であり、かつ実質的に最終製品と同じ形状であろう。寸法に関する追加加工の許容範囲が存在し、かつ本願明細書においてより十分に特定化されている。焼結された製品には、その後寸法が本質的最終要件をもたらすような二次成形操作が施される。別の表現をすると、寸法制御は、二次成形時の焼結された部品の移動により達成される。更に、これは、高密度が製品にもたらされる二次成形操作時のことである。二次成形操作は、コイニング、サイジング、リプレッシング又はリストライキングと称される事が多い。本質的に全てのプロセスは同じ方法で行われる。共通部分は、密封された剛性ダイキャビティ内での焼結された製品の加圧である。高密度の二次成形操作において、焼結された製品は、密封されたダイキャビティ内で加圧される。この二次成形操作用の密封されたダイキャビティを図12に示した。密封された剛性ダイキャビティ10は、垂直ダイ壁12及び14、下側パンチ又はラム壁16、及び上側パンチ又はラム18のつくる空間により限定される。焼結された部品は20で示される。二次成形操作の間に、上側パンチ又はラム18は、焼結された部品20に圧縮力を与える。あるいは、圧縮力が、下側パンチ又はラム壁16及び上側パンチ又はラム壁18の間の相対的移動により与えられ得る。この密封されたダイキャビティは、矢印Aで示された圧縮力に対し垂直又は正(normal)の方向での延性の焼結された材料の移動を可能にするために、隙間22を伴うようにデザインされている。圧縮時に、この焼結された製品の全体の圧縮された長さ又は高さは、寸法Sだけ減少される。従来のコイニングは、焼結された材料の、方向Aでの1〜3％の減少又は移動をもたらすことができる。本発明は、本願明細書において、焼結された材料の当初の高さ又は長さの3％にも及ぶ移動が可能であることを記している。本願明細書に記載されるように、焼結された材料のクロージャ(closure)の減少S又はパーセンテージのは、寸法Hの30％にも及ぶ減少に達することが可能である。特に有利な結果は、当初の圧縮されない長さよりも3％〜19％少ないような、圧縮された長さ又は高さChを示すクロージャを有することにより達成される。別の言い方をすると、Sは、焼結された部品の全高Hの、圧縮された高さChへの変化を表す。更に、全長又は全高の圧縮は、焼結された金属粉末部品の細孔状の微細構造を破壊し、かつこれにより焼結された部品が稠密化される。密封されたダイキャビティの別の実施例を図13に示したが、ここでも同じく、密封された剛性ダイキャビティ10が、間隙を生じる各ダイ壁12及び14と、下側パンチ又はラム壁16及び上側パンチ又はラム壁18、並びにコア19と称する剛性工具によって定められている。コア19は、上側パンチ又はラム及び下側パンチ及びラムの中に形成された心合わせされた孔内を同軸関係で滑り移動する。この場合、焼結された部品は、リング21で示され、これはそれを貫通する内腔23を有する。ここでも二次成形操作時に、上側パンチ又はラム18が、焼結されたリング21 に圧縮力Aを伝える。あるいは圧縮力は、下側パンチ又はラム壁16及び上側パンチ又はラム18の間の相対移動によりもたらされる。この密封されたダイキャビティも、同様に圧縮力Aに対し垂直又は正の方向での延性の焼結された材料の移動を可能にするために、隙間22を備えるようにデザインされている。一旦成形又は圧縮されたならば、焼結された製品は、密封されたキャビティの中を、矢印Cv、 Chの位置から、Dv及びDhへと移動するであろう。別の言い方をすると、この焼結された材料は、隙間22を満たすように移動するであろう。圧縮時に、内腔23は、圧縮力の加圧後に、より小さい内径を有するようになるであろう。この焼結されたリング21の圧縮された高さは、圧縮されていない高さのほぼ3〜19％の減少することができる。図２に示された場合には、このリングの高さは、リングの軸方向の最も高いところであるとも表現される。別の表現をすると、この焼結された製品は、軸方向の圧縮により成形され、放射状の延伸をもたらし、焼結された製品の軸方向の長さを、当初の軸方向の長さの約3〜30％短縮する。この工具の隙間22は、焼結された部品の形状寸法により決まり、ひとつのものが内径に対する工具隙間とは異なる、部品の外径に対する工具隙間22を有することが可能である。本願明細書に記された発明を用いて、多レベル(multi-level)を有する、様々な焼結された金属粉末、粉末製品又は部品を製造することができる。このようなものの例は、米国特許出願第08/644,978号及びPCT出願第PCT/CA96/00879号に開示されていて、かつトランスミッションソケットを含む。多レベル構成部品は、先に記載した粉化された金属粉末で構成される。このプロセスの好ましい実施態様は、具体的に記されているが、当業者は、本願明細書において請求された本発明の精神から逸脱することなく、好ましい実施態様における変更を行うことができることは理解されなければならない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．高密度へと二次成形されることが可能である、高炭素を含有する焼結された金属粉末鋼製品の製造法。２．前記製品か炭素含量0.4重量%〜0.8重量%の範囲を有する、請求の範囲第１項記載の方法。３．前記製品が、フェロクロム、フェロマンガン、フェロモリブデン、フェロニオブ又はフェロバナジウムの群からの１種又はそれ以上のフェロアロイ粉末と配合される、除去不能の不純物を伴う鉄粉末から成る、請求の範囲第１項記載の方法。４．前記製品が、銅、モリブデン又はニッケルの群からの少なくとも１種の元素粉末と配合される，除去不能の不純物を伴う鉄粉末から成る、請求の範囲第１項記載の方法。５．前記製品が、クロム、銅、マンガン、モリブデン又はニッケルの群からの少なくとも１種の合金元素を含有する、あらかじめ合金された又は部分的にあらかじめ合金された鉄粉末から成る、請求の範囲第１項記載の方法。６．恒温処理又は徐冷の工程が、焼結温度からの冷却時に適用される、請求の範囲第１項記載の方法。７．恒温処理又は徐冷の工程が、焼結後に行われる加熱処理工程における冷却時に適用される、請求の範囲第１項記載の方法。８．前記恒温処理又は徐冷が、温度650℃〜750℃の範囲で導入される、請求の範囲第６又は７項記載の方法。９．前記恒温処理又は徐冷が、時間20分〜120分の範囲で導入される、請求の範囲第６又は７項記載の方法。 10．前記製品が、該恒温処理又は徐冷処理の後に、高密度へと二次成形される、請求の範囲第６又は７項記載の方法。 11．前記高密度製品に、加熱処理工程が施され、製造された製品に所望の力学特性をもたらす、請求の範囲第10項記載の方法。 12．前記二次成形密度が、7.4〜7.7g/cm³である、請求の範囲第10項記載の方法。 13．前記製品が、0.6〜0.7重量％の範囲の炭素含量を有する、請求の範囲第10項記載の方法。 14．焼結後の該製品の、温度範囲650℃〜750℃の範囲で、およそ20分〜2時間かけた、 (a)恒温維持、又は (b)徐冷の加熱処理、及び、その後の該製品の密度7.4〜7.7g/cm³への二次成形する工程を含む、高炭素を含有する焼結された金属粉末鋼製品の加熱処理法。 15．前記二次成形が周囲温度で行われる、請求の範囲第14項記載の方法。 16．焼結後の該製品の、温度範囲650℃〜750℃の範囲で、およそ20分〜2時間かけた (a)恒温維持、又は (b)徐冷、及び、その後の該製品の密度7.4〜7.7g/cm³への周囲温度での二次成形を含む、炭素含量が0.4重量％〜0.8重量％の間である焼結された金属粉末鋼製品の処理法。 17．前記焼結された金属粉末製品が、合金されるMn、Cr及びMo元素の総重量が0 〜2.5％であるように、Mnを0〜1.5％、Crを0〜1.5％、Moを0〜1.5％含有し、残りは鉄及び除去不能の不純物である、請求の範囲第16項記載の方法。 18．前記焼結された金属粉末製品が、Cu及びNiを含有する、請求の範囲第16項記載の方法。 19．更にニオブ及びバナジウムを含み、かつ該焼結された金属粉末製品が、鉄粉末、グラファイト、潤滑剤と、フェロクロム、フェロマンガン、フェロモリブデン、フェロニオブ又はフェロバナジウムの群からの１種又はそれ以上のフェロアロイ粉末との配合、その後の圧縮、及び1250℃以上で焼結されることによって製造される、請求の範囲第17項記載の方法。 20．前記焼結された金属粉末製品が、モリブデン組成が0.5〜1.5重量％の範囲で、残りが鉄及び他の除去不能の不純物であるあらかじめ合金されたモリブデン粉末と、グラファイト及び潤滑剤の配合、並びにその後の圧縮及び1100〜 1350℃の温度での焼結によって製造される、請求の範囲第16項記載の方法。 21．下記の重量％を有する、あらかじめ合金された晶質のNi及びMo粉末の焼結による、請求の範囲第16項記載の方法： Ni 0.0〜4.0％ Mo 0.5〜1.5％ Cu 0.0〜3.0％。 22．前記焼結された金属粉末製品が、ベースの鉄粉末及び除去不能の不純物を含む、Cu及びNiが下記の重量％を有する場合の、Cu及びNiの元素粉末と、グラファイト及び潤滑剤との配合、並びにその後の同様の圧縮及び焼結によって製造される、請求の範囲第16項記載の方法： Cu 0.0〜3.0％ Ni 0.0〜4.0％。