JP2573364B2 - 高強度・高延性・高靭性焼結合金鋼 - Google Patents
高強度・高延性・高靭性焼結合金鋼Info
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- JP2573364B2 JP2573364B2 JP1212989A JP21298989A JP2573364B2 JP 2573364 B2 JP2573364 B2 JP 2573364B2 JP 1212989 A JP1212989 A JP 1212989A JP 21298989 A JP21298989 A JP 21298989A JP 2573364 B2 JP2573364 B2 JP 2573364B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉末治金による焼結のままで高強度・高延
性・高靭性を有する焼結鋼に関するものである。
性・高靭性を有する焼結鋼に関するものである。
鉄系焼結材料は自動車部品などに多く利用されてい
る。最近これらの部品に対し、高強度でかつ高延性・高
靭性が要求されるようになってきた。高延性・高靭性化
により、焼結体のプロジェクション溶接なども可能とな
る。
る。最近これらの部品に対し、高強度でかつ高延性・高
靭性が要求されるようになってきた。高延性・高靭性化
により、焼結体のプロジェクション溶接なども可能とな
る。
高強度化に対しては、特開昭61−231102号に高合金化
する技術が示されている。この技術は高強度化には極め
て有効であり、強度部材への適用が可能であるが、延性
および靭性から見た場合、必ずしも十分ではない。
する技術が示されている。この技術は高強度化には極め
て有効であり、強度部材への適用が可能であるが、延性
および靭性から見た場合、必ずしも十分ではない。
本発明者らはさきに、焼結材料の高強度化に関して特
願昭63−244377（特開平２−97602号公報）を提案し、
合金組成の最適化と熱処理を組み合わせることにより引
張強さが130kgf/mm2以上の焼結体が得られる技術を提示
した。この場合においても強度は十分であるが、厳しい
高延性および高靭性が要求される部材には適用が難し
い。
願昭63−244377（特開平２−97602号公報）を提案し、
合金組成の最適化と熱処理を組み合わせることにより引
張強さが130kgf/mm2以上の焼結体が得られる技術を提示
した。この場合においても強度は十分であるが、厳しい
高延性および高靭性が要求される部材には適用が難し
い。
一方、特公昭49−16325号においては、焼結体密度を
7.6〜7.8g/cm3と高くし、熱処理を施すことにより高強
度・高延性かつ高靭性焼結体を得る技術が開示されてい
る。しかし、このような高密度焼結体を得るためには成
形圧力を10〜12t/cm2程度まで上げる必要があり、プレ
ス機の能力、金型寿命の点で極めて経済性が悪い。
7.6〜7.8g/cm3と高くし、熱処理を施すことにより高強
度・高延性かつ高靭性焼結体を得る技術が開示されてい
る。しかし、このような高密度焼結体を得るためには成
形圧力を10〜12t/cm2程度まで上げる必要があり、プレ
ス機の能力、金型寿命の点で極めて経済性が悪い。
以上述べたように、高強度焼結体を得る技術はすでに
開発されているが、高強度・高延性・高靭性のすべてを
満足し、経済性に富む焼結体を得る技術はいまだ開発さ
れていない。
開発されているが、高強度・高延性・高靭性のすべてを
満足し、経済性に富む焼結体を得る技術はいまだ開発さ
れていない。
本発明は高強度・高靭性でかつ延性特性の優れた焼結
体を提供しようとするものである。
体を提供しようとするものである。
本発明者らは、焼結体の高強度・高延性ならびに高靭
性化について鋭意研究した結果、用いる鋼粉の組成及び
焼結体中のオーステナイト量が焼結体の高強度・高延性
及び高靭性化に著しく影響することを見出した。
性化について鋭意研究した結果、用いる鋼粉の組成及び
焼結体中のオーステナイト量が焼結体の高強度・高延性
及び高靭性化に著しく影響することを見出した。
本発明は上記知見に基づいて完成したもので、純鉄粉
にNi源と、Mo源及びＷ源のうち少なくとも一種とを混合
し、熱処理されて拡散付着された鉄合金粉の焼結鋼であ
って、最終製品合金鋼の組成が、NiとMo及びＷのうち少
なくとも一種を含み、合金組成が でさらに、 C:0.3重量％以下 を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、焼結体
密度が6.8〜7.5g/cm3、オーステナイト量が0.3〜８％、
引張強さが50kgf/mm2以上、伸びが７％以上、ノッチな
しシャルピー衝撃値が7kgf・m/cm2以上であることを特
徴とする焼結のままで使用される高強度・高延性・高靭
性焼結合金鋼である。
にNi源と、Mo源及びＷ源のうち少なくとも一種とを混合
し、熱処理されて拡散付着された鉄合金粉の焼結鋼であ
って、最終製品合金鋼の組成が、NiとMo及びＷのうち少
なくとも一種を含み、合金組成が でさらに、 C:0.3重量％以下 を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、焼結体
密度が6.8〜7.5g/cm3、オーステナイト量が0.3〜８％、
引張強さが50kgf/mm2以上、伸びが７％以上、ノッチな
しシャルピー衝撃値が7kgf・m/cm2以上であることを特
徴とする焼結のままで使用される高強度・高延性・高靭
性焼結合金鋼である。
以下、本発明の具体的限定理由について詳細に述べ
る。
る。
Ni:0.50〜3.50重量％ NiはFe基地に固溶して焼結体を強化し、また靭性を向
上させるのに役立つ。さらに、Niはオーステナイト相の
生成元素であり、延性を向上させる。0.50重量％未満で
あると固溶強化及び焼入性向上による高強度化、オース
テナイト相による延性向上効果及びマトリックスの靭性
改善効果が得られない。一方、3.50重量％を越えると、
過剰なオーステナイト相が生成し、強度低下が生じる。
上させるのに役立つ。さらに、Niはオーステナイト相の
生成元素であり、延性を向上させる。0.50重量％未満で
あると固溶強化及び焼入性向上による高強度化、オース
テナイト相による延性向上効果及びマトリックスの靭性
改善効果が得られない。一方、3.50重量％を越えると、
過剰なオーステナイト相が生成し、強度低下が生じる。
Mo:0.65〜3.50重量％ MoはFe基地中に固溶し焼結体を強化するとともに、炭
化物を形成して強度及び硬さを向上させるほか、焼入性
の上昇にも効果が大きい。0.65重量％未満であると固溶
強化及び焼入性向上による高強度化が得られない。一
方、3.50重量％を越えると靭性が阻害される。なお、Mo
は２倍量のＷで置換することができる。
化物を形成して強度及び硬さを向上させるほか、焼入性
の上昇にも効果が大きい。0.65重量％未満であると固溶
強化及び焼入性向上による高強度化が得られない。一
方、3.50重量％を越えると靭性が阻害される。なお、Mo
は２倍量のＷで置換することができる。
C:0.3重量％以下 Ｃは安価な強化元素であるが、0.3重量％を越えると
延性および靭性が著しく阻害される。
延性および靭性が著しく阻害される。
焼結体中のオーステナイト量:0.3〜８重量％ 焼結体中のオーステナイト量の制限は、本発明の特徴
の一つである。オーステナイト量が0.3重量％未満で
は、高靭性及び高延性が得られない。一方、８重量％を
越えると強度の低下が生じる。なお、オーステナイト量
を0.3〜８重量％に制御するには次の方法による。
の一つである。オーステナイト量が0.3重量％未満で
は、高靭性及び高延性が得られない。一方、８重量％を
越えると強度の低下が生じる。なお、オーステナイト量
を0.3〜８重量％に制御するには次の方法による。
合金鋼粉の製造法として、純鉄粉にNi、Moを拡散付
着させる複合合金化法を用いる。
着させる複合合金化法を用いる。
複合合金鋼粉を製造する際に、45μｍ以下のカーボ
ニルNi粉を使用する。
ニルNi粉を使用する。
Ni、Moを純鉄粉に拡散付着させる温度を750〜950℃
とする。
とする。
焼結温度を1100℃以上、好ましくは1200℃以上にす
る。
る。
密度6.8〜7.5g/cm3 焼結体密度の増加と共に、強度・延性及び靭性が向上
する。引張強さ50kgf/mm2、伸び７％及びシャルピー衝
撃値7kgf・m/cm2を確保するためには、密度6.8/cm3以上
が必要である。一方、7.5g/cm3を越える密度を得るため
には、10t/cm2以上の成形圧力が必要となり、経済性が
極めて悪い。
する。引張強さ50kgf/mm2、伸び７％及びシャルピー衝
撃値7kgf・m/cm2を確保するためには、密度6.8/cm3以上
が必要である。一方、7.5g/cm3を越える密度を得るため
には、10t/cm2以上の成形圧力が必要となり、経済性が
極めて悪い。
〔参考例１〕 −80メッシュのアトマイズ純鉄粉に、−325メッシュ
のカーボニルNi粉末、−325メッシュの三酸化Mo粉末、
三酸化Ｗ粉末を、所定量混合し、水素ガス中860℃で120
分間加熱して、還元と共に鉄粉粒子のまわりにNiとMoを
拡散付着させた複合鉄合金粉を得た。第１表にその化学
組成を示す。
のカーボニルNi粉末、−325メッシュの三酸化Mo粉末、
三酸化Ｗ粉末を、所定量混合し、水素ガス中860℃で120
分間加熱して、還元と共に鉄粉粒子のまわりにNiとMoを
拡散付着させた複合鉄合金粉を得た。第１表にその化学
組成を示す。
これらの鉄合金粉を圧力6t/cm2の条件で成形し、850
℃で30分間AXガス中で仮焼結し、さらに圧力6t/cm2の条
件で再圧縮した後、1250℃で60分間AXガス中で焼結し
た。冷却速度は約10℃／分である。
℃で30分間AXガス中で仮焼結し、さらに圧力6t/cm2の条
件で再圧縮した後、1250℃で60分間AXガス中で焼結し
た。冷却速度は約10℃／分である。
焼結体密度、オーステナイト量、焼結体の引張強さ、
伸び、シャルピー衝撃値を第１表に示す。
伸び、シャルピー衝撃値を第１表に示す。
比較例No.1は、Ni量が少ないためオーステナイト量は
小さく、引張強さ、伸び、シャルピー衝撃値ともに低
い。一方、No.2およびNo.3はNi量が多いため過剰のオー
ステナイトが生成され、引張強さが低い。No.4はMo量が
低いので、引張強さは低く、それに対し、No.5、６はMo
量が高いので、引張強さは高いものの、シャルピー衝撃
値は低い。
小さく、引張強さ、伸び、シャルピー衝撃値ともに低
い。一方、No.2およびNo.3はNi量が多いため過剰のオー
ステナイトが生成され、引張強さが低い。No.4はMo量が
低いので、引張強さは低く、それに対し、No.5、６はMo
量が高いので、引張強さは高いものの、シャルピー衝撃
値は低い。
Ni,Mo,Wが本発明に対応するNo.7〜12の焼結体では焼
結体密度、オーステナイト量、引張強さ、伸び、シャル
ピー衝撃値がバランスよく向上している。
結体密度、オーステナイト量、引張強さ、伸び、シャル
ピー衝撃値がバランスよく向上している。
〔実施例〕 第１表に示したNo.8鉄合金粉に黒鉛を添加し、焼結体
中のＣ量を0.12〜0.54重量％まで変化させ、参考例１と
同様な焼結体を製造した。以上の焼結体の機械的な特性
とＣ量の関係を第１図〜第３図に示す。Ｃが0.3重量％
以下の範囲において極めて高い強度・延性および靭性を
示す。
中のＣ量を0.12〜0.54重量％まで変化させ、参考例１と
同様な焼結体を製造した。以上の焼結体の機械的な特性
とＣ量の関係を第１図〜第３図に示す。Ｃが0.3重量％
以下の範囲において極めて高い強度・延性および靭性を
示す。
〔参考例２〕 第２表に示す化学組成の鉄合金粉を作製するにあた
り、−80メッシュのアトマイズ純鉄粉に、−325メッシ
ュのカーボニルNi粉末、−325メッシュの三酸化Mo粉末
を所定量混合し、水素ガス中700〜1000℃に温度を変化
させて、120分間加熱して、還元と共に鉄粉粒子のまわ
りにNiとMoを拡散付着させた複合鉄合金粉を得た。この
加熱温度（複合焼鈍温度）を変化させたのは、焼結体中
のオーステナイトを変化させるためである。
り、−80メッシュのアトマイズ純鉄粉に、−325メッシ
ュのカーボニルNi粉末、−325メッシュの三酸化Mo粉末
を所定量混合し、水素ガス中700〜1000℃に温度を変化
させて、120分間加熱して、還元と共に鉄粉粒子のまわ
りにNiとMoを拡散付着させた複合鉄合金粉を得た。この
加熱温度（複合焼鈍温度）を変化させたのは、焼結体中
のオーステナイトを変化させるためである。
以上の鉄合金粉を圧力6t/cm2の条件で成形し、AXガス
中1300℃で90分の条件で焼結した。焼結体中のオーステ
ナイト量と機械的特性の関係を第４図〜第６図に示し
た。オーステナイト量が0.3〜８％の範囲内において、
優れた強度・延性及び靭性が得られる。
中1300℃で90分の条件で焼結した。焼結体中のオーステ
ナイト量と機械的特性の関係を第４図〜第６図に示し
た。オーステナイト量が0.3〜８％の範囲内において、
優れた強度・延性及び靭性が得られる。
〔参考例３〕 第２表に示す合金鉄粉（複合温度:850℃）を４〜6t/c
m2の圧力で成形し、AXガス中1300℃で90分の条件で焼結
した。焼結体密度と機械的特性を第７図〜第９図に示
す。焼結体密度が6.8g/cm3以上の範囲において、優れた
強度・延性および靭性が得られる。
m2の圧力で成形し、AXガス中1300℃で90分の条件で焼結
した。焼結体密度と機械的特性を第７図〜第９図に示
す。焼結体密度が6.8g/cm3以上の範囲において、優れた
強度・延性および靭性が得られる。
本発明により、強度50kgf/mm2以上、伸び７％以上、
ノッチなしシャルピー衝撃値7kgf・m/cm2以上の高強度
・高延性及び高靭性が要求される機械部品が、粉末治金
により廉価に製造可能となる。
ノッチなしシャルピー衝撃値7kgf・m/cm2以上の高強度
・高延性及び高靭性が要求される機械部品が、粉末治金
により廉価に製造可能となる。
第１図〜第３図は焼結体中のＣ量と引張強さ、伸び、シ
ャルピー衝撃値との関係を示すグラフ、第４図〜第６図
は焼結体中のオーステナイト量と引張強さ、伸び、シャ
ルピー衝撃値との関係を示すグラフ、第７図〜第９図は
焼結体密度と引張強さ、伸び、シャルピー衝撃値との関
係を示すグラフである。
ャルピー衝撃値との関係を示すグラフ、第４図〜第６図
は焼結体中のオーステナイト量と引張強さ、伸び、シャ
ルピー衝撃値との関係を示すグラフ、第７図〜第９図は
焼結体密度と引張強さ、伸び、シャルピー衝撃値との関
係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高城 重彰 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (72)発明者 阿部 輝宣 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平２−97602（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−9649（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−16325（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭55−36260（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】純鉄粉にNi源と、Mo源及びＷ源のうち少な
くとも一種とを混合し、熱処理されて拡散付着された鉄
合金粉の焼結鋼であって、最終製品合金鋼の組成が、Ni
とMo及びＷのうち少なくとも一種を含み、合金組成が でさらに、 C:0.3重量％以下 を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、焼結体
密度が6.8〜7.5g/cm3、オーステナイト量が0.3〜８％、
引張強さが50kgf/mm2以上、伸びが７％以上、ノッチな
しシャルピー衝撃値が7kgf・m/cm2以上であることを特
徴とする焼結のままで使用される高強度・高延性・高靭
性焼結合金鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1212989A JP2573364B2 (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 高強度・高延性・高靭性焼結合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1212989A JP2573364B2 (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 高強度・高延性・高靭性焼結合金鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0379744A JPH0379744A (ja) | 1991-04-04 |
| JP2573364B2 true JP2573364B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=16631623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1212989A Expired - Fee Related JP2573364B2 (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 高強度・高延性・高靭性焼結合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2573364B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015111338A1 (ja) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Ntn株式会社 | 焼結機械部品及びその製造方法 |
| EP3097999A4 (en) * | 2014-01-22 | 2017-10-18 | NTN Corporation | Sintered machine part and manufacturing method thereof |
| JP6391954B2 (ja) * | 2014-01-22 | 2018-09-19 | Ntn株式会社 | 焼結機械部品及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536260A (en) * | 1978-09-07 | 1980-03-13 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Heat-sealable film |
-
1989
- 1989-08-21 JP JP1212989A patent/JP2573364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0379744A (ja) | 1991-04-04 |
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Legal Events
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