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 |
---|---|---|---|---|
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 |
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 |
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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