JP2003253372A

JP2003253372A - 高密度鉄基鍛造部品の製造方法

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Publication number: JP2003253372A
Application number: JP2002054244A
Authority: JP
Inventors: Naomichi Nakamura; 尚道中村; Shigeru Unami; 繁宇波; Satoshi Uenosono; 聡上ノ薗; Masashi Fujinaga; 政志藤長; Takashi Yoshimura; 吉村　　隆志; Mitsumasa Iijima; 光正飯嶋; Susumu Koizumi; 晋小泉; Hiroyuki Yasuma; 安間　　裕之
Original assignee: JFE Steel Corp; Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: DE10308274B4; KR20030071540A; DE10308274A1; US20030215349A1; CN1442257A; JP3741654B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度・高寸法精度の鉄基鍛造部品の製造方
法を提案する。【解決手段】鉄基金属粉末と黒鉛粉とを含有する鉄基
混合粉を、予備圧縮成形して予備圧縮成形体としたの
ち、該予備圧縮成形体に窒素分圧が30kPa 以下の非酸化
性雰囲気中で 950℃以上1300℃以下の温度で予備焼結を
施し、あるいはさらに焼鈍を施して、成形用素材とし、
該成形用素材に閉塞鍛造または密閉鍛造を施す。記予備
圧縮成形体の密度は、7.3Mg ／m³未満とすることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械部品に用いて
好適な鉄基鍛造部品の製造方法に係り、とくに鍛造荷重
の低減と、密度・寸法精度の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末冶金技術は、複雑な形状の部品をニ
アネット形状でしかも高寸法精度に製造することがで
き、切削コストを大幅に低減できる。最近では、鉄系の
粉末冶金製品（鉄基粉末製品（鉄基焼結部品))に対し、
部品の小型化、軽量化のために高強度化が強く要求され
ている。

【０００３】鉄基焼結部品（鉄基焼結体あるいは単に焼
結体ともいう）は、鉄基金属粉に、黒鉛粉、銅粉等の合
金用粉末と、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム
等の潤滑剤とを混合し鉄基混合粉とし、ついで、この鉄
基混合粉を金型に充填し圧縮成形して成形体としたの
ち、この成形体を焼結し焼結体とする工程により製造さ
れるのが一般的である。得られた焼結体は、必要に応じ
サイジングや切削加工が施され製品とされる。また、高
強度が必要な場合には、焼結体にさらに浸炭熱処理や光
輝熱処理を施す場合もある。このような工程で得られた
成形体の密度は、たかだか6.6 〜7.1Mg/m³程度であり、
したがって、これらの成形体から得られる焼結体の密度
もこの程度となる。

【０００４】鉄基粉末製品（鉄基焼結部品）の高強度化
には、成形体の高密度化による焼結部品（焼結体）の高
密度化が有効である。高密度の焼結部品（焼結体）ほ
ど、部材中の空孔が減少し、引張強さ、衝撃値、疲労強
度などの機械的性質が向上する。鉄基粉末製品（鉄基焼
結部品）の密度を高密度化する成形方法として、例え
ば、粉末冶金法と冷間鍛造法を組合せ、ほぼ真密度に近
い製品が得られる、焼結冷間鍛造方法が特開平1-123005
号公報に提案されている。焼結冷間鍛造方法とは、金属
粉を焼結成形したプリフォーム（予備成形品）を冷間で
鍛造したのち、再焼結して高密度組成の最終製品を得る
成形、加工方法である。特開平1-123005号公報に記載さ
れた技術は、表面に液状潤滑剤を塗布した冷間鍛造用焼
結プリフォームをダイス内で仮圧縮成形したのち、該プ
リフォームに負圧を作用させて液状潤滑剤を吸引除去
し、その後ダイス内で本圧縮成形し、再焼結する焼結冷
間鍛造方法である。この方法によれば、仮圧縮成形前に
塗布し内部に浸透した液状潤滑剤を本圧縮成形前に吸引
するため、内部の微小空隙が本圧縮成形時に圧潰消滅し
て高密度の最終製品が得られるとしている。しかし、こ
の方法で得られる最終焼結製品の密度は、たかだか7.5M
g/m³程度であるためその強度には限界があった。

【０００５】一方、焼結製品（焼結体）の強度をさらに
高めるためには、製品の炭素（Ｃ）濃度を増加させるこ
とが効果的である。粉末冶金法では、炭素（Ｃ）源とし
て、黒鉛粉を原料金属粉に混合することが一般的である
が、黒鉛粉を混合した金属粉を予備成形後仮焼結（予備
焼結）して成形用素材とし、さらに再圧縮成形したの
ち、再焼結して高強度の焼結体を得る方法が考えられ
る。しかし、従来の方法で仮焼結（予備焼結）を行う
と、仮焼結（予備焼結）時に炭素（Ｃ）が成形用素材全
体に拡散し、成形素材の硬度が増加する。このため、再
圧縮成形を行うに際し、成形荷重が非常に大きくなり、
しかも変形能が低下しているため所望の形状に加工でき
ないという問題があった。したがって、高強度、高密度
の製品が得られないのである。

【０００６】このような問題に対しては、例えば、米国
特許第4,393,563 号には、高温での成形を行うことな
く、軸受部品を製造する方法が開示されている。この方
法は、鉄粉と、鉄合金粉と、黒鉛粉と潤滑剤とを混合
し、この混合粉を予備成形品に成形したのち、仮焼結
し、ついで少なくとも50％の塑性加工を与える冷間鍛造
を行い、その後焼結、焼鈍し、ロール加工して最終製品
（焼結部材）とする工程からなっている。米国特許第4,
393,563 号公報に記載された技術では、黒鉛の拡散を抑
制した条件で仮焼結を行うことにより、その後の冷間鍛
造で高い変形能を発現させ、成形荷重を低くすることが
できるとしている。しかし、米国特許第4,393,563 号公
報には、仮焼結条件として、1100℃×15〜20min が推奨
されており、本発明者らの実験によれば、この条件で
は、黒鉛が予備成形品に完全に拡散してしまい、焼結部
材用素材（予備成形品）の硬さが著しく増加し、その後
の冷間鍛造が困難であるということがわかった。

【０００７】このような問題に対し、例えば、特開平11
-117002 号公報には、鉄を主成分とする金属粉に0.3 重
量％以上の黒鉛を混合してなる金属質粉を圧粉成形して
得られた、密度が7.3Mg/m³以上の予備成形体を好ましく
は700 〜1000℃の温度範囲で仮焼結してなり、金属粉の
粒界に黒鉛が残留している状態の組織を有する金属質粉
成形素材が提案されている。この技術によれば、強度増
加に必要な炭素量のみを固溶し、遊離黒鉛を残存させ、
鉄粉が過度に硬化するのを防止することにより、再圧縮
成形時に、低い成形荷重と高い変形能を有する成形用素
材が得られるとしている。しかしながら、この方法で得
られた金属質粉成形素材は、再圧縮成形工程において高
い変形能を有しているが、その後の本焼結時に、残存し
た遊離黒鉛が消失して、細長い空孔を生ずることがある
という問題が残されていた。

【０００８】また、特開2000-303106 号公報には、鉄を
主成分とする金属粉に0.3 重量％以上の黒鉛を混合して
なる金属質粉を圧粉成形して得られた、密度が7.3Mg/m³
以上の予備成形体を所定の温度で仮焼結して、金属粉の
粒界に黒鉛が残留している状態の組織を有する金属質粉
成形素材を得る仮焼結工程と、この仮焼結工程で得られ
た金属質粉成形素材を再圧縮成形する再圧縮工程と、こ
の再圧縮工程で得られた再圧縮成形体を再焼結する再焼
結工程と、からなる焼結体の製造方法が提案されてい
る。

【０００９】また、特開平2000-355726 号公報には、合
金鋼粉に、0.1 重量％以上の黒鉛を混合してなる金属質
粉を圧粉成形して得られた、密度が7.3Mg/m³以上の予備
成形体を所定の温度で仮焼結して、金属粉の粒界に黒鉛
が残留している状態の組織を有する金属質粉成形素材と
し、この金属質粉成形素材を再圧縮成形して空隙のほと
んどない緻密化した組織を有する合金鋼粉塑性加工体と
し、この合金鋼粉塑性加工体を所定温度で再焼結してな
り、黒鉛が拡散した組織と、黒鉛が残留した組織が再焼
結温度に応じて所定の割合で有する合金鋼粉再焼結加工
体が示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開2000-303106 号公
報、特開平2000-355726 号公報に記載された技術によれ
ば、高密度で高強度の焼結体が得られるが、しかしなが
ら、特開2000-303106 号公報、特開平2000-355726 号公
報に記載された技術では、再圧縮成形前の素材の密度が
7.3Mg/m³未満の場合、再圧縮成形方法によっては高密度
でかつ高寸法精度の部品が得にくいという問題があっ
た。

【００１１】本発明は、上記した従来技術の問題を解決
し、高密度でかつ高寸法精度の部品を低い鍛造荷重で製
造可能とする、鉄基鍛造部品の製造方法を提案すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するために、焼結条件と成形条件について、
鋭意検討した。その結果、混合粉を予備成形したのち、
添加した黒鉛を基地に拡散させる温度で、かつ低窒素雰
囲気中で焼結し、あるいはさらに焼鈍を施した後、冷間
での密閉鍛造または閉塞鍛造を行うことが有効であるこ
とを知見した。これにより、予備成形後の密度が低くて
も、高密度でかつ寸法精度が顕著に向上した鍛造部品が
得られることを見出した。また、これにより、焼結後の
成形（鍛造）を低い成形（鍛造）荷重で行えることも見
出した。

【００１３】本発明は、上記した知見に基づいて、さら
に検討を加え完成されたものである。すなわち、本発明
は、鉄基金属粉と黒鉛粉とを含有する鉄基混合粉を、予
備圧縮成形して予備圧縮成形体としたのち、該予備圧縮
成形体に窒素分圧が30kPa 以下の非酸化性雰囲気中で 9
50℃以上1300℃以下の温度で焼結を施して、成形用素材
としたのち、該成形用素材に閉塞鍛造または密閉鍛造を
施し、高密度の鍛造部品とすることを特徴とする高密度
鉄基鍛造部品の製造方法であり、前記鉄基金属粉が、M
n、Mo、Cr、Ni、CuおよびＶから選ばれた１種または２
種以上の金属を部分拡散付着してなることが好ましく、
また、本発明では、前記焼結後、さらに焼鈍を施すこと
が好ましく、また、本発明では、前記焼鈍が、 400℃〜
800℃の温度範囲で行うことが好ましく、また、本発明
では、前記予備圧縮成形体が、7.3Mg/m³未満の密度を有
することが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の鉄基鍛造部品の
製造工程の１例を示す。原料粉末として、鉄基金属粉
と、黒鉛粉、あるいはさらに合金用粉を用いる。使用す
る鉄基金属粉は、用途に応じ適宜選択することができ、
とくに限定されないが、圧縮性の観点から本発明では、
mass％で、Ｃ：0.05％以下、Ｏ：0.3 ％以下、Ｎ：0.01
0 ％以下を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる
組成を有する鉄基金属粉が好適である。なお、鉄基金属
粉のＯ含有量はできるだけ低くすることが圧縮成形性の
観点から好ましいが、Ｏは不可避的に含有される元素で
あり、経済的に高価とならず工業的に実施可能なレベル
である0.02mass％を下限とすることが望ましい。なお、
工業的な経済性から、好ましいＯ含有量は0.03〜0.2mas
s ％である。また、鉄基金属粉のＮ含有量は、成形（鍛
造）荷重を低減する観点からできるだけ低減することが
望ましいが、工業的な経済性の観点からは、Ｎを0.010
％以下とすることが望ましい。

【００１５】また、本発明で使用する鉄基金属粉の粒径
は、とくに限定する必要はないが、工業的に低コストで
製造できる、平均粒径で30〜120 μm とするのが望まし
い。なお、平均粒径は重量積算粒度分布の中点（ｄ₅₀）
の値とする。また、本発明では、上記した組成に加えて
さらに、必要に応じ、Mn、Mo、Cr、Ni、CuおよびＶから
選ばれた１種または２種以上を含有でき、さらに好まし
くはMn：1.2mass ％以下、Mo：2.3 mass％以下、Cr：3.
0 mass％以下、Ni：5.0 mass％以下、Cu：2.0 mass％以
下、Ｖ：1.4 mass％以下から選ばれた１種または２種以
上を含有できる。なお、Mn、Mo、Cr、Cu、Ｖのより好ま
しい含有量は、Mn：1.0 mass％以下、Mo：2.0 mass％以
下、Cr：3.0 mass％以下、Ni：5.0 mass％以下、Cu：2.
0 mass％以下、Ｖ：1.0 mass％以下である。Mn、Mo、C
r、Ni、Cu、Ｖは、いずれも焼結体の強度を増加し、あ
るいは焼入れ性を増加するために、必要に応じ選択して
含有できる。これら合金元素は、鉄基金属粉に予合金化
しても、また鉄基金属粉に部分拡散付着して部分合金化
してもよく、あるいは金属粉（合金用粉）として混合し
てもよい。これらの内でも、部分合金化したものは、同
一合金量で比べると、圧縮性に最も優れているので好ま
しい。しかし、いずれの場合においても、Mn：1.2mass
％、Mo：2.3 mass％、Cr：3.0 mass％、Ni：5.0 mass
％、Cu：2.0 mass％、Ｖ：1.4 mass％を、それぞれ超え
ると、成形用素材の硬さが高くなり鍛造時の成形荷重が
増大する。

【００１６】原料粉として使用する黒鉛粉は、鍛造部品
の所定の強度を確保するため、あるいは熱処理時の焼入
れ性の増加を目的として、鉄基混合粉に、鉄基金属粉と
黒鉛粉との合計量に対し0.03〜0.5mass ％含有されるこ
とが好ましい。黒鉛粉の含有量が、0.03mass％未満で
は、焼結体の強度向上効果が不足し、一方、0.5mass ％
を超えると、鍛造時の圧縮荷重が過大となる。このた
め、鉄基混合粉における黒鉛粉の含有量は鉄基金属粉と
黒鉛粉との合計量に対し0.03〜0.5mass ％とすることが
好ましい。

【００１７】また、鉄基金属粉表面への黒鉛粉の付着度
を向上させるために、鉄基混合粉へワックス、スピンド
ル油等を添加してもよい。また、例えば、特開平1-1657
01号公報、特開平5-148505号公報に記載された偏析防止
処理を適用し、鉄基金属質粉表面への黒鉛粉付着度を向
上させることもできる。また、鉄基混合粉には、上記し
た原料粉に加えて、さらに圧縮成形における成形密度の
向上と金型からの抜出し力を低減する目的で、ステアリ
ン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシ
ウム等の金属石鹸、ステアリン酸アミド、オレイン酸ア
ミド、エチレンビスステアロアミド等の高級脂肪酸およ
び、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、スピン
ドル油、タービン油、ワックス等の潤滑剤を含有でき
る。潤滑剤の含有量は、鉄基金属粉と黒鉛粉との合計量
100重量部に対し0.1 〜0.6 重量部とするのが好まし
い。

【００１８】なお、鉄基混合粉の混合には、通常公知な
混合方法、例えばヘンシェルミキサー、コーン型ミキサ
ー等を用いた混合方法が適用可能である。好ましくは上
記した比率で混合された鉄基混合粉は、ついで予備圧縮
成形を施される。予備圧縮成形は、通常公知の圧粉成形
技術、例えば金型潤滑法、分割金型による多段成形法、
ＣＮＣプレス法、静圧プレス法、特開平11-117002 号公
報に記載されたプレス成形法、温間成形法、あるいはこ
れらを組み合わせた成形方法等がいずれも適用可能であ
る。例えば、特開平11-117002 号公報に記載されたプレ
ス成形法によれば、原料粉末や金型を加熱することなく
容易に高密度の成形体を製造することができる。

【００１９】予備成形体の密度は、7.3Mg/m³未満とする
ことが好ましい。予備成形体の密度を7.3Mg/m³未満とす
ることにより、使用する鉄基粉末等の原料粉末の条件、
予備成形条件等の制約を大幅に緩和できるという効果が
ある。本発明では、予備成形体の密度が7.3Mg/m³未満で
あっても、高密度の鍛造部品を得ることができる。本発
明では、予備成形体の密度によらず、焼結、鍛造工程に
より、高密度鍛造部品とすることができる。なお、本発
明によれば、予備成形体の密度が低いほど大幅な密度上
昇が期待できる。なお、予備成形体の密度を7.3Mg/m³以
上の密度としてもよいことはいうまでもない。

【００２０】ついで、予備成形体は、焼結され、成形用
素材とされる。焼結は、窒素分圧が30kPa 以下の非酸化
性雰囲気中で 950℃以上1300℃以下の温度で行う。焼結
温度が 950℃未満では、黒鉛の素地への拡散が不十分の
ため、再結晶工程で残留した黒鉛が素地へ拡散、消失し
て空孔となるため、強度低下の原因となる可能性があ
る。一方、焼結温度が1300℃を超えても、成形性の向上
効果は飽和し、これに対し製造コストが格段に増加する
ため、経済的に不利となる。このため、焼結温度は 950
℃以上1300℃以下に限定した。

【００２１】本発明では、焼結は、真空中、Ａｒガス
中、あるいは水素ガス等の非酸化性でかつ窒素分圧が30
kPa 以下である雰囲気中で行う。窒素分圧が低いほど、
成形用素材のＮ含有量が低減し、その後の冷間鍛造時の
鍛造荷重低減には有利となる。好ましい雰囲気として
は、例えば、水素濃度が70vol ％以上の水素−窒素混合
ガスがある。一方、窒素分圧が30kPa を超えると、成形
用素材のＮ含有量が0.010mass ％を超えて多くなり、上
記した効果が期待できなくなる。なお、焼結の処理時間
は目的、条件により適宜設定できるが、通常は600 〜72
00ｓの範囲とすることが好ましい。

【００２２】また、本発明では、予備成形体に焼結を施
した後に、好ましくは焼結温度より低い温度で焼鈍を行
い、成形用素材としてもよい。これにより、成形用素材
の圧縮性 (冷間鍛造性）が顕著に改善される。この理由
については、現在までに必ずしも明確にはなっていない
が、本発明者らは次のように考えている。本発明者らの
研究によれば、予備成形体に焼結を施し焼結体としたの
ち、焼鈍処理を施すと、成形用素材となる焼結体のＮ含
有量が低減することが観測されている。これは、焼鈍処
理中に焼結体内でα相への変態が進行し、Ｎの鉄合金基
地への溶解度が低下するため、焼結体中のＮ含有量が低
減すると推察される。この焼鈍による脱窒作用が、成形
用素材の圧縮性改善の一因であると考えられる。

【００２３】また、焼結後の焼鈍は、400 〜800 ℃の範
囲の温度で行うのが好ましい。焼鈍温度が400 ℃未満あ
るいは800 ℃超では、Ｎ量低減効果が小さくなる。ま
た、焼鈍時の雰囲気は、焼結時の雰囲気と同様に、非酸
化性とするのがより好ましい。さらに、脱窒効率の向上
のためには、焼鈍雰囲気中の窒素分圧を95 kPa以下とす
ることが好ましい。なお、焼鈍時の雰囲気中の窒素分圧
と、焼結時の雰囲気中の窒素分圧とは必ずしも同一とす
る必要はない。

【００２４】また、焼鈍時間は、600 〜7200ｓの範囲と
するのが好ましい。焼鈍時間が、600 ｓ未満では、窒素
低減効果が少なく、また、7200ｓを超えると、効果が飽
和するうえ、生産性が低下する。なお、より好ましく
は、1200〜3600ｓである。また、焼結とその後に続く焼
鈍は、焼結を行った焼結炉から素材を取り出すことな
く、連続して行っても何ら問題はない。焼結し、400 〜
800 ℃に冷却して、そのまま焼鈍してもよい。また、焼
結後、400 ℃未満まで冷却したのち、400 〜800 ℃で焼
鈍してもよい。また、焼鈍は、一定の温度に均一に保持
する必要はなく、例えば、400 〜800 ℃間を徐冷しても
よい。徐冷する場合、上記した温度域を、通常の冷却速
度で通過する時間 (約2400ｓ）に比べ、600 〜7200ｓ、
好ましくは3600〜7200ｓ余分に掛かるように冷却速度を
低下させてもよい。

【００２５】ついで、成形用素材は、冷間で鍛造を施さ
れ、鍛造部品とされる。本発明では、鍛造は密閉鍛造あ
るいは閉塞鍛造とする。本発明でいう「密閉鍛造」と
は、成形用素材のほぼ前表面が金型表面によって拘束さ
れ、金型の隙間から素材がはみ出さないようにして行う
鍛造を意味する。また、本発明でいう「閉塞鍛造」と
は、素材を金型内に閉じ込めたのち、パンチ等で素材を
押し、素材を金型の空間内に充満させる鍛造をいう。

【００２６】上記した方法で得られた成形用素材に、冷
間で、密閉鍛造あるいは閉塞鍛造を施すことにより、高
密度でかつ寸法精度に優れた鍛造部品を、比較的低い鍛
造荷重で成形できる。本発明における密閉鍛造あるいは
閉塞鍛造では、成形性の向上、あるいは更なる高密度化
のために金型潤滑を施すことが好ましい。金型潤滑は、
鍛造前に潤滑剤を塗布する、あるいは鍛造時に固体潤滑
剤を使用する通常の方法がいずれも好適である。

【００２７】また、本発明における密閉鍛造あるいは閉
塞鍛造では、金型は、密閉構造または閉塞構造の金型と
し、好ましくは成形用素材と所定量のクリアランスが設
定できる金型とする。クリアランスを設定することによ
り、鍛造時、成形用素材に所定量の塑性流動を誘起させ
ることができ、密度をさらに向上させることができる。

【００２８】得られた鍛造部品は、そのまま仕上加工等
を施されて製品とされるか、あるいは必要に応じ再焼結
および／または熱処理を施されて製品とされる。熱処理
は、目的に応じ、浸炭処理、焼入れ処理、焼戻し処理等
を選択できる。例えば、ガス浸炭焼入れでは、カーボン
ポテンシャルが0.6 〜１％程度の雰囲気で、800 〜900
℃程度の温度で加熱したのち、油中に焼入れするのが好
ましい。また、光輝焼入れでは、焼結体の表面の高温酸
化、脱炭防止のため、Ａｒガス等の不活性雰囲気、水素
を含む窒素雰囲気等の保護雰囲気中で、800 〜950 ℃程
度の温度に加熱したのち、油中に焼入れするのが好まし
い。また、真空浸炭焼入れ、高周波焼入れでも、上記し
た温度範囲に加熱したのち、焼入れするのが好ましい。
これらの熱処理により製品の強度を向上することができ
る。また、焼入れ処理後に、必要に応じ焼戻し処理を施
してもよい。焼戻し温度は、130 〜250 ℃の通常公知の
焼戻し温度範囲とするのが好ましい。なお、熱処理の前
あるいは後に、寸法、形状の調整のために、機械加工を
施してもよい。

【００２９】

【実施例】アトマイズ純鉄粉（川崎製鉄（株）製KIP301
A ）にMoO₃粉末を所定量配合し、Ｖ型混合機で15分間混
合し、混合粉とした。この混合粉を水素ガス気流中で 9
00℃、１時間熱処理して、MoO₃粉を還元すると共に鉄粉
粒子表面にMoを拡散付着し部分合金化した鉄基金属粉Ａ
を製造した。Mo量は化学分析により1.0mass ％であっ
た。なお鉄基金属粉Ａは予め合金成分（予合金）として
Mnを0.15mass％含有している。

【００３０】また、水アトマイズ法にて、Mo：1.0mass
％、Mn：0.13mass％を予合金化して含有する鉄基金属粉
Ｂを製造した。鉄基金属粉Ａ、Ｂともに、Ｃ：0.01mass
％、Ｏ：0.15mass％以下、Ｎ：0.01mass％以下であっ
た。また、鉄基金属粉Ａ、Ｂともに平均粒径（ｄ₅₀）は
70〜80μm の間であった。

【００３１】上記した２種の鉄基金属粉Ａ、Ｂに、表１
に示す種類と含有量の、黒鉛粉と潤滑剤とをＶ型混合機
で混合し、鉄基混合粉とした。潤滑剤はステアリン酸亜
鉛を用いた。これら鉄基混合粉を金型に装入し、油圧式
圧縮成形機により成形圧力を調整して予備圧縮成形し、
30mmφ×13mm高さのタブレット状予備成形体とした。予
備成形体の密度は6.88〜7.12Mg/m³とした。

【００３２】得られた予備成形体に、表１に示す条件で
焼結を施し、成形用素材とした。なお、一部の試料（試
料No. ５〜No. ９およびNo. 11〜No. 16）では、焼結と
連続して表１に示す焼鈍を行った。ついで、得られた成
形用素材を、密閉構造の金型に装入し、冷間密閉鍛造を
施して円板状の鍛造部品（大きさ：φ30×13mm)(製品）
とした。なお、金型はクリアランス（＝金型内径−成形
用素材外径）を0.4mm とした。また、密閉鍛造時の鍛造
荷重を測定した。得られた鍛造部品の密度をアルキメデ
ス法で、硬さをロックウェル硬さ計（Ｂスケール）で、
それぞれ測定した。

【００３３】また、鍛造を行った後に、鍛造部品（製
品）を観察し、製品の外周面が金型に接触した面積と金
型の外周面積の比を求め、転写性を評価した。この比の
値が95％以上の場合を◎、90％以上95％未満の場合を
○、80％以上90％未満の場合を△、80％未満の場合を×
と評価した。この値が大きいほど、寸法精度に優れてい
るといえる。なお、製品の外周面と金型との接触の有無
は、製品外周面の光沢の有無で判断した。製品と金型が
接触した場合には製品外周面に光沢がでる。

【００３４】得られた結果を表１に併記した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】本発明例（試料No.1、No.2、No.5、No.
6、）は、窒素分圧の高い条件で焼結した比較例（試料N
o.3、No.4、No.7、No.8、）に比べて、同一鍛造荷重で
成形した場合の密度が高く（すなわちより低い荷重で鍛
造できる）、転写性にも優れていた（寸法精度に優れて
いた）。また、焼結後に、焼鈍を施した本発明例（試料
No.5、No.6）は、焼鈍を施さない本発明例（試料No.1、
No.2）よりも、同一鍛造荷重で成形した場合に密度が高
く、転写性にも優れていた。また、焼鈍温度を 400℃〜
800℃とした本発明例（試料No. 13、No.14 、No.15)
は、焼鈍温度が 300℃の本発明例（試料No.12)や焼鈍温
度が 900℃の本発明例（試料No.15 、No.16)よりも、同
一鍛造荷重で成形した場合に密度が高く、転写性にも優
れていた。

【００３８】また、部分合金化した鉄基金属粉Ａを用い
た本発明例（試料No.1、No.5）は、予合金化した鉄基金
属粉Ｂを用いた本発明例（試料No.10 、No.11)よりも同
一鍛造荷重で成形した場合に密度が高く、転写性にも優
れていた。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、高密度の鍛造部品を低
鍛造荷重で製造でき、しかも高い寸法精度で製造でき、
産業上格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鍛造部品の製造方法の一例を示す説明
図である。

フロントページの続き (72)発明者宇波繁千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者上ノ薗聡千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者藤長政志千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者吉村隆志神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者飯嶋光正神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者小泉晋神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者安間裕之神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内Ｆターム(参考） 4K018 AA28 BC15 BC17 BC19 CA02 DA32 DA33 FA03 FA08 KA63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄基金属粉と黒鉛粉とを含有する鉄基混
合粉を、予備圧縮成形して予備圧縮成形体としたのち、
該予備圧縮成形体に窒素分圧が30kPa 以下の非酸化性雰
囲気中で 950℃以上1300℃以下の温度で焼結を施して、
成形用素材としたのち、該成形用素材に閉塞鍛造または
密閉鍛造を施し、高密度の鍛造部品とすることを特徴と
する高密度鉄基鍛造部品の製造方法。
【請求項２】前記鉄基金属粉が、Mn、Mo、Cr、Ni、Cu
およびＶから選ばれた１種または２種以上の金属を部分
拡散付着してなることを特徴とする請求項１に記載の高
密度鉄基鍛造部品の製造方法。
【請求項３】前記焼結後、さらに焼鈍を施すことを特
徴とする請求項１または２に記載の高密度鉄基鍛造部品
の製造方法。
【請求項４】前記焼鈍が、 400℃〜 800℃の温度範囲
で行うことを特徴とする請求項３に記載の高密度鉄基鍛
造部品の製造方法。
【請求項５】前記予備圧縮成形体が、7.3Mg ／m³未満
の密度を有することを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれかに記載の高密度鉄基鍛造部品の製造方法。