【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は相手材を攻撃しない
低コスト且つ高性能の耐摩耗性鉄基焼結品体の提供に関
わる。
【0002】
【従来の技術】鉄基焼結体の性能及びコストは使用する
粉の組成、製法及び焼結挙動等に関係する。溶製材とし
て完成された高速度鋼は最高の鉄基耐摩耗材であること
から、この組成が耐摩耗材に意図された焼結体にも踏襲
されてきた。また鉄基合金粉としては安価であることを
理由に、噴霧粉が採用されてきた。何故焼結体かは、最
終に近い形状の付与が楽であり途中での材料の無駄が避
けられることによる。尚代表及び例示としての高速度鋼
は通常の規格化されてるものをいう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高速度鋼はもともと切
削工具として意図されたものであるから、溶製材であれ
焼結材であれ、接触する相手材を攻撃してはならない物
品の材料には不適切である。更に高速度鋼組成の噴霧粉
から得られる自由燒結体は靱性を欠く。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では粉末の
組成を焼き入れした溶製高速度鋼の基質組成にする。基
質組成はC 0.4-0.6、W 7-10(T型)、Mo+W 5-7(M型)、Cr
4-5、V1-2、Fe+Co残、重量%、と知られており(参考文
献F.Kayser & M.Cohen, Metal Progress, June1952, p7
9)、型間には多少の相違はあるが級間には殆どない。更
に焼結体に対する厳しいコスト/性能比の要求に応えら
れるべく、この粉末の製法を噴霧法とする。
【0005】
【発明の効果】熱処理されて使用に供される高速度鋼の
攻撃性は、析出したM6C炭化物に起因するから、これを
なくすれば攻撃性もなくなる。高速度鋼が赤熱状態でも
切削工具材として機能するという事実は基質自身が強固
な耐摩耗材である証左である。基質は砥石の結合材とは
異なり、炭化物の支え以上に機能する。
【0006】如何なる鉄基合金も噴霧粉化できるが、こ
のことは得られる噴霧紛が健全に自由燒結できることを
意味しない。例えば高速度鋼組成の噴霧粉は粗すぎて成
形体は焼き入れ温度領域でなければ緻密化しない。従っ
て程度の違いはあるが鋳造組織の脆い焼結体になる。溶
製高速度鋼との対比では、鍛錬されてないものを受け取
るに似る。反対に基質組成粉の成形体は何度で焼結させ
ても常に靱性に富む同一物に結果する。
【0007】このことを事実で例示する。M4高速度鋼の
基質組成は3.5W-3.2Mo-4.7Cr-1.9V-0.5C-86.1Fe、重量
%、である(前記参考文献)。特許出願2001−21
1505記載の方法を使いその制限を無視して得られる
成形体には、酸素を充分に除いた後1200℃以上での一時
間保持で理論密度の95%以上に焼結するものがある。こ
の焼結させることができる最低温度1200℃はこの成形体
に固有である(以下真性焼結温度)。この成形体を焼結
させる温度を1210℃又は1300℃に採って得られた焼結体
を1150℃、152MPaで1h熱間等方圧縮した後、1210℃で3
分加熱して油中に焼き入れし、550℃で90分(一回)と5
60℃で90分(二回)焼き戻した。焼結させた温度に応じ
て、抗折力は4.22又は4.32GPa、硬度は59.8又は59.7HRC
になった。繰り返し数 4。組織等に敏感な抗折力に差
がないから、両焼結体は同一物とみてよい。尚炭素分析
値0.52%、酸素分析値0.0097。
【0008】T4高速度鋼の基質組成8.3W-0.5Mo-4.7Cr-
1.1V-5.6Co-0.4C-79.5Feを持つ成形体又は焼結体につい
ては、真性焼結温度 1225℃、焼結させた温度 1240℃又
は1320℃、等方圧縮温度 1200℃、焼き入れ温度 1260
℃、抗折力 5.06又は5.05GPa、硬度 58.2又は57.9HRC、
炭素分析値 0.35、酸素分析値0.011%。
【0009】両型の焼結体は共に、特にT4型は、靱性に
富む。硬度が高速度鋼についてのその場測定値(参考文
献 近藤正男、金属学会会報 vol.5、No.8 (1966)、p
501)よりも低めになってるのは、基質組成中の炭素値が
分析法の制約から過小評価されてるからであろう(前記
参考文献)。炭素値は、真値とは別に、吾人に好都合に
決めるものとする。
【0010】本発明者の診るところ、例示した焼結体の
性質が焼結させる温度に左右されないのは、使用した粉
末又は成形体の性状が特別だからではなく、基質組成で
あることだけに由る。従って安価な噴霧粉の採用により
焼結体のコスト低減を図ることが可能であり、それは本
発明が目的とするところでもある。噴霧粉はもともと高
速度鋼組成の拘束燒結体に意図されたものであり、それ
には足る。自由焼結体用に供したときは、粉が粗すぎて
真性焼結温度が焼き入れ温度領域に入り、焼結体は鋳造
材の様に脆いものになる。反対に基質組成の成形体は焼
き入れ温度領域で液相を形成するに足るM6C炭化物を持
たないから、得られる焼結体は、真性焼結温度が何処に
来るかに関わらず、常に健全である。
【0011】噴霧粉を一典型とする事実上合金化してい
る基質組成の粉末一般の使い勝手について言えば、焼結
は成形体の緻密化に専念するだけでよい、成形体は必ず
しも微粉を必要としない、従って噴霧粉の製作では歩留
まりが向上する、等々。相手材を攻撃しない耐摩耗性鉄
基焼結体の組成如何に対しては、基質組成が第一の答え
である。百年余に亘る先人の高速度鋼組成についての改
良はそれなりに基質組成の改良でもある。経験的に見出
された基質組成の唯一性は、該組成が自然の成り行きと
して決まること、それ故に最適組成であることを示唆す
る。従ってこの組成を凌ぐものは多分ない。尚本発明で
意としてるコスト低減は経済性もさることながらエネル
ギーの節約である。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the provision of a low-cost, high-performance, wear-resistant, iron-based sintered product that does not attack a counterpart material. [0002] The performance and cost of an iron-based sintered body are related to the composition of the powder used, the production method, the sintering behavior and the like. Since the high-speed steel completed as a smelting material is the best iron-based wear-resistant material, this composition has been followed for a sintered body intended for the wear-resistant material. Sprayed powders have been employed because iron-based alloy powders are inexpensive. The reason why the sintered body is used is that it is easy to give a shape close to the final shape and it is possible to avoid waste of material on the way. The high-speed steel as a representative and an example refers to a normal standardized steel. [0003] Since high-speed steel is originally intended as a cutting tool, it is necessary to use an object which must not attack a mating material with which it comes into contact, whether it is a molten material or a sintered material. Not suitable for materials. Furthermore, free sintered bodies obtained from sprayed powders of high speed steel composition lack toughness. Accordingly, in the present invention, the composition of the powder is changed to the substrate composition of the quenched high-speed steel. Substrate composition is C 0.4-0.6, W 7-10 (T type), Mo + W 5-7 (M type), Cr
4-5, V1-2, Fe + Co balance, weight% (references: F. Kayser & M. Cohen, Metal Progress, June1952, p7
9) Although there are some differences between the types, there is almost no difference between the classes. Further, in order to meet the demand for a strict cost / performance ratio for the sintered body, the manufacturing method of this powder is referred to as a spraying method. The aggressiveness of a high-speed steel which is heat-treated for use is attributed to the precipitated M 6 C carbide. The fact that high-speed steel functions as a cutting tool material even in the glowing state is evidence that the substrate itself is a strong wear-resistant material. The substrate, unlike the grindstone binder, functions more than the carbide support. [0006] Although any iron-based alloy can be spray-pulverized, this does not mean that the resulting spray powder can be free-sintered soundly. For example, the spray powder of the high-speed steel composition is too coarse, and the compact does not become dense unless it is in the quenching temperature range. Therefore, the sintered body has a brittle cast structure, though varying in degree. In contrast to smelting high-speed steel, it is similar to receiving unforged. Conversely, the compact of the matrix composition powder always results in the same material having high toughness no matter how many times it is sintered. This is illustrated by fact. The matrix composition of the M4 high speed steel is 3.5W-3.2Mo-4.7Cr-1.9V-0.5C-86.1Fe, wt% (see references above). Patent application 2001-21
Some of the compacts obtained by using the method described in 1505 and ignoring the restrictions include those which are sufficiently removed of oxygen and then sintered at a temperature of 1200 ° C. or more for 1 hour to sinter to 95% or more of the theoretical density. The minimum temperature at which the sintering can be performed, 1200 ° C., is unique to the molded body (hereinafter, the intrinsic sintering temperature). The sintered body obtained by sintering the molded body at a temperature of 1210 ° C. or 1300 ° C. is hot isostatically compressed at 1150 ° C. and 152 MPa for 1 hour, and then compressed at 1210 ° C. for 3 hours.
And quenched in oil at 550 ° C for 90 minutes (once) for 5 minutes.
Tempered at 60 ° C. for 90 minutes (twice). Depending on the sintering temperature, the flexural strength is 4.22 or 4.32 GPa and the hardness is 59.8 or 59.7 HRC
Became. Number of repetitions 4. Since there is no difference in flexural strength sensitive to the structure or the like, both sintered bodies may be regarded as the same. The carbon analysis value was 0.52% and the oxygen analysis value was 0.0097. [0008] Substrate composition of T4 high speed steel 8.3W-0.5Mo-4.7Cr-
For molded or sintered compacts with 1.1V-5.6Co-0.4C-79.5Fe, intrinsic sintering temperature 1225 ℃, sintering temperature 1240 ℃ or 1320 ℃, isotropic compression temperature 1200 ℃, quenching temperature 1260
° C, bending strength 5.06 or 5.05GPa, hardness 58.2 or 57.9HRC,
Carbon analysis value 0.35, oxygen analysis value 0.011%. [0009] Both types of sintered bodies, especially the T4 type, are rich in toughness. In-situ measurements for high speed steel with hardness (references Masao Kondo, Bulletin of the Institute of Metals vol.5, No.8 (1966), p
The reason that the carbon value in the substrate composition is lower than that of 501) is probably underestimated due to the limitation of the analytical method (the above-mentioned reference). The carbon value, apart from the true value, shall be determined conveniently for me. According to the present inventors, the properties of the exemplified sintered body do not depend on the sintering temperature, not only because of the special properties of the powder or compact used, but also because of the substrate composition. You. Therefore, it is possible to reduce the cost of the sintered body by employing inexpensive spray powder, which is the object of the present invention. Spray powder was originally intended for high speed steel constrained sinters and is sufficient. When used for a free sintered body, the powder is too coarse, the intrinsic sintering temperature falls within the quenching temperature range, and the sintered body becomes brittle like a cast material. Conversely, since the compact having the matrix composition does not have enough M6C carbide to form a liquid phase in the quenching temperature range, the resulting sintered body is always sound regardless of the intrinsic sintering temperature. is there. [0011] In terms of the general usability of a powder of a substrate composition which is substantially alloyed, typically a spray powder, sintering may be concentrated only on densification of the compact, and the compact necessarily requires fine powder. No, so the production of spray powder improves the yield, etc. Regarding the composition of the wear-resistant iron-based sintered body that does not attack the counterpart material, the substrate composition is the first answer. The improvement of high speed steel composition of the predecessor over a hundred years is a corresponding improvement in the composition of the substrate. The uniqueness of the substrate composition found empirically suggests that the composition is determined as a matter of nature and is therefore the optimal composition. Therefore, nothing is better than this composition. The cost reduction intended in the present invention is energy saving as well as economy.