JP2510653B2 - 焼結用低合金鋼粉末 - Google Patents
焼結用低合金鋼粉末Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プレス特性に優れかつ焼結体の被削性を向
上させうる焼結用低合金鋼粉末に関する。
上させうる焼結用低合金鋼粉末に関する。
（従来の技術） 粉末冶金法は、鋳造法、鍛造法などと並んで最終製品
またはそれに近い形状の機械構造部品などを製造する方
法として広く知られている。粉末冶金法に用いられる原
料粉末としては、焼結部品の強度を向上させるために例
えば鉄鋼に各種の添加元素を配合してなる低合金鋼粉末
が使用されている。
またはそれに近い形状の機械構造部品などを製造する方
法として広く知られている。粉末冶金法に用いられる原
料粉末としては、焼結部品の強度を向上させるために例
えば鉄鋼に各種の添加元素を配合してなる低合金鋼粉末
が使用されている。
この低合金鋼粉末は鉄粉にNi,Cr,Moなどの元素粉末を
少量含有させたもので、その製造法としては、鉄粉中に
添加元素を固溶した合金粉末を噴霧法により製造する方
法、および鉄粉に所定成分の元素粉末を添加・混合する
母合金混合法が知られている。
少量含有させたもので、その製造法としては、鉄粉中に
添加元素を固溶した合金粉末を噴霧法により製造する方
法、および鉄粉に所定成分の元素粉末を添加・混合する
母合金混合法が知られている。
ところが、前者の噴霧法では鉄粉中に添加元素が固溶
硬化し、鉄粉本来の圧縮性が低下して高密度の焼結体が
得られず、結果的に焼結体の強度を損なうという不都合
がある。一方、後者の母合金混合法では、鉄粉の周囲に
元素粉末が付着しただけで圧縮性は比較的良好であるも
のの通常の焼結条件であるときには鉄粉中への添加元素
の拡散反応が不足し、得られた焼結体の組織は不均一と
なり、強度特に延靭性が低下しやすい。
硬化し、鉄粉本来の圧縮性が低下して高密度の焼結体が
得られず、結果的に焼結体の強度を損なうという不都合
がある。一方、後者の母合金混合法では、鉄粉の周囲に
元素粉末が付着しただけで圧縮性は比較的良好であるも
のの通常の焼結条件であるときには鉄粉中への添加元素
の拡散反応が不足し、得られた焼結体の組織は不均一と
なり、強度特に延靭性が低下しやすい。
そこで、この母合金混合法の改良法として、特公昭45
−9649号、特開昭59−215401号、特開昭61−130401号の
各特許公報には、微細な元素粉末を使用することにより
焼結時の鉄粉中への拡散合金化を促進させうる焼結用低
合金鋼粉末の製造方法が開示されている。
−9649号、特開昭59−215401号、特開昭61−130401号の
各特許公報には、微細な元素粉末を使用することにより
焼結時の鉄粉中への拡散合金化を促進させうる焼結用低
合金鋼粉末の製造方法が開示されている。
これに対し、本発明者らは、鉄鋼粉末に添加する元素
を予め鉄合金微粉末の形で付着させると、焼結時の拡散
合金化が一層容易となり、しかも添加元素がCr,Mnなど
の活性金属である場合にはこれらの添加元素が焼結時に
酸化されにくいことを見出し、かかる知見にもとづいて
鉄鋼粉末とこれよりも小粒径の鉄合金微粉末とからなる
焼結用低合金鋼粉末について特許出願した（特願昭61−
258583、特願昭62−234797）。
を予め鉄合金微粉末の形で付着させると、焼結時の拡散
合金化が一層容易となり、しかも添加元素がCr,Mnなど
の活性金属である場合にはこれらの添加元素が焼結時に
酸化されにくいことを見出し、かかる知見にもとづいて
鉄鋼粉末とこれよりも小粒径の鉄合金微粉末とからなる
焼結用低合金鋼粉末について特許出願した（特願昭61−
258583、特願昭62−234797）。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、近年焼結部品の形状が複雑化するにつ
れて、焼結後にドリル加工や旋削加工等の切削加工をす
る事例が多くなり、また積極的に焼結と切削加工を組合
せて最終製品を造る傾向があるので、焼結体の被削性を
改善することが強く要望されている。特に、Ni,Cr等を
含有した低合金鋼焼結体は硬く焼付きやすいので一層の
被削性の向上が要望されている。
れて、焼結後にドリル加工や旋削加工等の切削加工をす
る事例が多くなり、また積極的に焼結と切削加工を組合
せて最終製品を造る傾向があるので、焼結体の被削性を
改善することが強く要望されている。特に、Ni,Cr等を
含有した低合金鋼焼結体は硬く焼付きやすいので一層の
被削性の向上が要望されている。
そこで、本発明者らは、鉄合金微粉末中にＳを適量添
加し、このＳを含有する鉄合金微粉末を鉄鋼粉に混合付
着し焼結することにより、鉄粉本来の圧縮性が損なわず
かつ被削性の改善された低合金鋼焼結体が得られるかど
うか基礎実験を繰返した。そして本発明者らは、被削性
の改善には焼結体中のＳの存在形態や占有率が重要な要
素になることに着目し、鉄鋼粉末に付着させる鉄合金微
粉末に適量のＳを濃化して含有し、低合金鋼粉末焼結体
の状態でＳを硫化物として分散させることにより、焼結
体の被削性を向上させることができることを見出した。
加し、このＳを含有する鉄合金微粉末を鉄鋼粉に混合付
着し焼結することにより、鉄粉本来の圧縮性が損なわず
かつ被削性の改善された低合金鋼焼結体が得られるかど
うか基礎実験を繰返した。そして本発明者らは、被削性
の改善には焼結体中のＳの存在形態や占有率が重要な要
素になることに着目し、鉄鋼粉末に付着させる鉄合金微
粉末に適量のＳを濃化して含有し、低合金鋼粉末焼結体
の状態でＳを硫化物として分散させることにより、焼結
体の被削性を向上させることができることを見出した。
（課題を解決するための手段） 本発明者らによって完成された本発明に係る焼結用低
合金鋼粉末は次のように構成される。
合金鋼粉末は次のように構成される。
すなわち、本発明の焼結用低合金鋼粉末は、鉄を98重
量％以上含有する鉄鋼粉末と、鉄を30重量％以上と１種
または２種以上の固溶強化元素およびＳを適量含有する
鉄合金微粉末とから成り、前記鉄合金微粉末の平均粒径
は前記鉄鋼粉末の平均粒径の５分の１以下であって、前
記鉄鋼粉末に対し前記鉄合金微粉末を５〜20重量％混合
した状態でＳが0.03〜0.7重量％含有される。
量％以上含有する鉄鋼粉末と、鉄を30重量％以上と１種
または２種以上の固溶強化元素およびＳを適量含有する
鉄合金微粉末とから成り、前記鉄合金微粉末の平均粒径
は前記鉄鋼粉末の平均粒径の５分の１以下であって、前
記鉄鋼粉末に対し前記鉄合金微粉末を５〜20重量％混合
した状態でＳが0.03〜0.7重量％含有される。
そして、前記固溶強化元素の総量は、前記焼結用低合
金粉末に対し0.5重量％以上を占めるように設定するの
が望ましい。さらに、前記固溶強化元素はNiとCrから選
択される少なくとも一種以上であることが望ましい。
金粉末に対し0.5重量％以上を占めるように設定するの
が望ましい。さらに、前記固溶強化元素はNiとCrから選
択される少なくとも一種以上であることが望ましい。
本発明の焼結用低合金粉末において、前記鉄鋼粉末と
しては、Feを98重量％以上含有し、圧縮性の良好なもの
を使用する。その平均粒径は例えば50〜100μｍに設定
するが、本発明ではこの値に限定されるものでない。
しては、Feを98重量％以上含有し、圧縮性の良好なもの
を使用する。その平均粒径は例えば50〜100μｍに設定
するが、本発明ではこの値に限定されるものでない。
鉄合金微粉末は、Feを30重量％以上含有し、Fe以外の
成分元素としては、例えばNi,Cu,Cr,Mo,Mn等の固溶強化
元素とＳを適量含有する。これは、鉄合金微粉末中のFe
の含有量が30重量％未満であると、焼結時に上記各固溶
強化元素の鉄鋼粉末中への拡散反応が起きにくくなるた
めである。また固溶強化元素としてMn,Crなどの活性金
属を含有すると、焼結時にMn,Cr等が酸化物の状態で介
在しやすくなるので、焼結体強度を劣化させることにな
るからである（特願昭61−258583号参照）。
成分元素としては、例えばNi,Cu,Cr,Mo,Mn等の固溶強化
元素とＳを適量含有する。これは、鉄合金微粉末中のFe
の含有量が30重量％未満であると、焼結時に上記各固溶
強化元素の鉄鋼粉末中への拡散反応が起きにくくなるた
めである。また固溶強化元素としてMn,Crなどの活性金
属を含有すると、焼結時にMn,Cr等が酸化物の状態で介
在しやすくなるので、焼結体強度を劣化させることにな
るからである（特願昭61−258583号参照）。
鉄合金微粉末の平均粒径を鉄鋼粉末の平均粒径の５分
の１以下としたのは、５分の１を超えると鉄合金微粉末
が鉄鋼粉末の粒間隙に均一に分散された状態で取り込ま
れなくなるため、低合金鋼粉末の圧縮性を損なう結果に
なるからである。
の１以下としたのは、５分の１を超えると鉄合金微粉末
が鉄鋼粉末の粒間隙に均一に分散された状態で取り込ま
れなくなるため、低合金鋼粉末の圧縮性を損なう結果に
なるからである。
この鉄鋼粉末と鉄合金微粉末の配合割合は、鉄鋼粉末
に対して鉄合金微粉末が５〜20重量％の範囲に設定され
る。鉄合金微粉末を５重量％未満にすると、そのぶんFe
以外の成分元素が濃縮されることになるので、固溶強化
元素の十分な拡散均一化硬化が得られなくなるからであ
る。逆に、鉄合金微粉末が20重量％を超えると、鉄鋼粉
末の間隙への鉄合金微粉末の配位が過飽和状態となり、
低合金鋼粉末の圧縮性を損なうことになるからである。
（特願昭61−258583号）。
に対して鉄合金微粉末が５〜20重量％の範囲に設定され
る。鉄合金微粉末を５重量％未満にすると、そのぶんFe
以外の成分元素が濃縮されることになるので、固溶強化
元素の十分な拡散均一化硬化が得られなくなるからであ
る。逆に、鉄合金微粉末が20重量％を超えると、鉄鋼粉
末の間隙への鉄合金微粉末の配位が過飽和状態となり、
低合金鋼粉末の圧縮性を損なうことになるからである。
（特願昭61−258583号）。
前記焼結用低合金鋼粉末に対する固溶強化元素の割合
は、0.5重量％以上であることが望ましい。これは、固
溶強化元素の添加が焼結体の圧縮強度やシヤルピー衝撃
値を向上させるからである。特にNi,Crを添加する場合
は焼入れの改善効果が顕著となる。
は、0.5重量％以上であることが望ましい。これは、固
溶強化元素の添加が焼結体の圧縮強度やシヤルピー衝撃
値を向上させるからである。特にNi,Crを添加する場合
は焼入れの改善効果が顕著となる。
被削性の改善元素Ｓについては、最終的な焼結体の状
態で0.03〜0.7重量％の範囲に入るように鉄合金微粉末
中のＳの含有量を調整する。これは、焼結体中のＳを0.
03重量％未満にすると、被削性の改善効果が小さくな
り、逆にＳが0.7重量％を超えると、機械的性質特にシ
ャルピー衝撃値の低下が大きくなって焼結鋼部品として
の実用的価値が損なわれるからである。
態で0.03〜0.7重量％の範囲に入るように鉄合金微粉末
中のＳの含有量を調整する。これは、焼結体中のＳを0.
03重量％未満にすると、被削性の改善効果が小さくな
り、逆にＳが0.7重量％を超えると、機械的性質特にシ
ャルピー衝撃値の低下が大きくなって焼結鋼部品として
の実用的価値が損なわれるからである。
（実施例） 本発明の実施例について説明する。
実施例 １ 水噴霧法により製造した鉄合金微粉末（平均粒径:10
〜13μｍ）と鉱石還元鉄粉（−100メッシュ、平均粒径:
73μｍ）を1:9の配合比で混合し仮焼し、さらに0.3重量
％のカーボン粉末と潤滑剤を均一に混合した。得られた
混合粉末を６トン/cm2でプレス成形してJSPM標準２−6
5,10×10×55mmの角柱および外径33mmの円柱を作製した
のち、これらを1230℃で１時間水素焼結した。焼結体の
組成および圧粉密度は第１表に示すとおりである。
〜13μｍ）と鉱石還元鉄粉（−100メッシュ、平均粒径:
73μｍ）を1:9の配合比で混合し仮焼し、さらに0.3重量
％のカーボン粉末と潤滑剤を均一に混合した。得られた
混合粉末を６トン/cm2でプレス成形してJSPM標準２−6
5,10×10×55mmの角柱および外径33mmの円柱を作製した
のち、これらを1230℃で１時間水素焼結した。焼結体の
組成および圧粉密度は第１表に示すとおりである。
実施例１のそれぞれの焼結体について引張強さ試験、
シャルピー衝撃試験およびドリル切削試験を行なった。
シャルピー衝撃試験およびドリル切削試験を行なった。
切削試験条件はつぎのとおりである。
切削試験条件 工具:SKH51（5D） 送り:0.10mm/rev 切削速度:43〜55m/min（工具寿命） :30m/min（切削抵抗） 切削油：なし 工具寿命判定：溶損 得られた結果を第１表および第１図に示す。
第１表の試験番号１と２の比較から明らかなように、
Ｓの含有量が0.02重量％以下では、焼結体の切削抵抗
（スラスト荷重）は差がなく、また第１図に示すように
工具寿命の延長効果は見られない。しかし、Ｓの含有量
が0.04重量％になると、試料番号３、４、５のように被
削性と工具寿命の両特性とも改善効果が顕著に現われ
る。これによりＳを0.03重量％から増量するにつれ両特
性とも改善されるが、逆に機械的性質はやや低下し、特
にＳが0.7重量％を超えると、試料番号６のように、シ
ャルピー衝撃値の低下が顕著となる。
Ｓの含有量が0.02重量％以下では、焼結体の切削抵抗
（スラスト荷重）は差がなく、また第１図に示すように
工具寿命の延長効果は見られない。しかし、Ｓの含有量
が0.04重量％になると、試料番号３、４、５のように被
削性と工具寿命の両特性とも改善効果が顕著に現われ
る。これによりＳを0.03重量％から増量するにつれ両特
性とも改善されるが、逆に機械的性質はやや低下し、特
にＳが0.7重量％を超えると、試料番号６のように、シ
ャルピー衝撃値の低下が顕著となる。
実施例 ２ 水噴霧法により製造した鉄合金微粉末３種類（平均粒
径:8〜10μｍ）と鉱石還元鉄粉（−100メッシュ、平均
粒径:73μｍ）を1:9の配合比で混合し、さらに0.3重量
％のカーボン粉末と潤滑剤を均一混合したものについ
て、実施例１と同様にして焼結体を作製し、引張り試
験、シヤルピー衝撃試験およびドリル切削試験を行なっ
た。
径:8〜10μｍ）と鉱石還元鉄粉（−100メッシュ、平均
粒径:73μｍ）を1:9の配合比で混合し、さらに0.3重量
％のカーボン粉末と潤滑剤を均一混合したものについ
て、実施例１と同様にして焼結体を作製し、引張り試
験、シヤルピー衝撃試験およびドリル切削試験を行なっ
た。
得られた結果を組成、圧粉密度とともに第１表および
第２図に示す。
第２図に示す。
第１表と第２図から明らかなように、Ni−Mo系（試料
番号７〜８、合金量:2.5重量％）、Mn−Cr−Mo系（試料
番号９〜10、合金量:2.0重量％）とも、約0.3重量％前
後のＳの添加により、切削抵抗の低減効果、工具寿命の
延長効果は顕著であり（試料番号８、10）、試料番号７
と８間および９と10間の機械的性質の変化量は比較的小
さい。固溶強化元素量を0.5％以上含まない焼結体（試
料番号11〜12、Ni:0.36重量％前後）では、前記Ｓ添加
による切削抵抗の低下は比較的小さくなり、特に工具寿
命では基本鋼種（試料番号11）自体の寿命レベルが高い
ため、改善効果はあまり顕著ではない。
番号７〜８、合金量:2.5重量％）、Mn−Cr−Mo系（試料
番号９〜10、合金量:2.0重量％）とも、約0.3重量％前
後のＳの添加により、切削抵抗の低減効果、工具寿命の
延長効果は顕著であり（試料番号８、10）、試料番号７
と８間および９と10間の機械的性質の変化量は比較的小
さい。固溶強化元素量を0.5％以上含まない焼結体（試
料番号11〜12、Ni:0.36重量％前後）では、前記Ｓ添加
による切削抵抗の低下は比較的小さくなり、特に工具寿
命では基本鋼種（試料番号11）自体の寿命レベルが高い
ため、改善効果はあまり顕著ではない。
なお、本発明の実施例では、被削性元素としてＳを対
象としたが、Pb,Bi,Te,などの元素やこれらの元素を組
合せた複合添加物についても低融点元素による潤滑性効
果と切削性改善効果により焼結体の被削性を改善するこ
とができることはもちろんである。
象としたが、Pb,Bi,Te,などの元素やこれらの元素を組
合せた複合添加物についても低融点元素による潤滑性効
果と切削性改善効果により焼結体の被削性を改善するこ
とができることはもちろんである。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明の焼結用低合金鋼粉末に
よれば、粉末のプレス特性特に圧縮性に優れるため高強
度の焼結体を製造することができるとともに、焼結体中
に快削性元素としてのＳを硫化物の形で介在させられる
ため焼結体の被削性を大幅に向上させることができる。
よれば、粉末のプレス特性特に圧縮性に優れるため高強
度の焼結体を製造することができるとともに、焼結体中
に快削性元素としてのＳを硫化物の形で介在させられる
ため焼結体の被削性を大幅に向上させることができる。
第１図と第２図は、本発明例と比較例についてのそれぞ
れの切削速度と工具寿命の関係をあらわす図である。
れの切削速度と工具寿命の関係をあらわす図である。
Claims (3)
- 【請求項１】鉄を98重量％以上含有する鉄鋼粉末と、鉄
を30重量％以上と１種または２種以上の固溶強化元素お
よびＳを適量含有する鉄合金微粉末とから成り、前記鉄
合金微粉末の平均粒径は前記鉄鋼粉末の平均粒径の５分
の１以下であって、前記鉄鋼粉末に対し前記鉄合金微粉
末を５〜20重量％混合した状態でＳが0.03〜0.7重量％
含有されることを特徴とする焼結用低合金鋼粉末。 - 【請求項２】前記固溶強化元素の総量は前記焼結用低合
金粉末に対し0.5重量％以上を占めることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の焼結用低合金鋼粉末。 - 【請求項３】前記固溶強化元素はNiとCrから選択される
少なくとも一種以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の焼結用低合金鋼粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029190A JP2510653B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 焼結用低合金鋼粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63029190A JP2510653B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 焼結用低合金鋼粉末 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301802A JPH01301802A (ja) | 1989-12-06 |
| JP2510653B2 true JP2510653B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=12269282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63029190A Expired - Lifetime JP2510653B2 (ja) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | 焼結用低合金鋼粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510653B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0692603B2 (ja) * | 1989-10-17 | 1994-11-16 | 住友金属鉱山株式会社 | 金属焼結体製造用金属粉末及びこれを用いた金属焼結体製品の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-10 JP JP63029190A patent/JP2510653B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01301802A (ja) | 1989-12-06 |
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