JP2908018B2 - 高硬度の焼結部材の製造方法及び金属粉末混合物 - Google Patents
高硬度の焼結部材の製造方法及び金属粉末混合物Info
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- JP2908018B2 JP2908018B2 JP2513227A JP51322790A JP2908018B2 JP 2908018 B2 JP2908018 B2 JP 2908018B2 JP 2513227 A JP2513227 A JP 2513227A JP 51322790 A JP51322790 A JP 51322790A JP 2908018 B2 JP2908018 B2 JP 2908018B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0264—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の上位概念の高い硬度の焼結部材の
製造方法並びに請求項３の上位概念の金属粉末混合物に
関する。
製造方法並びに請求項３の上位概念の金属粉末混合物に
関する。
高い硬度の焼結部材という語は、この明細書では少な
くとも550N/mm2の引っ張り強度を有する部材と解する。
くとも550N/mm2の引っ張り強度を有する部材と解する。
ヨーロッパ特許第0136169 B1号に、高い硬度の焼結部
材を製造するための、 C 最高 0.02重量％ Si 最高 0.2 重量％ Ni 0.4〜1.3重量％ Cu 0.2〜0.5重量％ Mo 0.1〜0.3重量％ Mn 最高 0.3 重量％ N 最高 0.01重量％ 残りFe及び通常の不純物 からなる鋼鉄合金粉末が知られている。
材を製造するための、 C 最高 0.02重量％ Si 最高 0.2 重量％ Ni 0.4〜1.3重量％ Cu 0.2〜0.5重量％ Mo 0.1〜0.3重量％ Mn 最高 0.3 重量％ N 最高 0.01重量％ 残りFe及び通常の不純物 からなる鋼鉄合金粉末が知られている。
該合金粉末は安価に製造及び加工が可能で、かつ良好
なプレス特性を有し、さらに焼結された仕上げ部材に高
い硬度が保証されている。仕上げ部材における達成可能
な測定正確度については該文書では詳細に記述されてい
ない。
なプレス特性を有し、さらに焼結された仕上げ部材に高
い硬度が保証されている。仕上げ部材における達成可能
な測定正確度については該文書では詳細に記述されてい
ない。
鋼鉄粉末から製造されたプレス加工品は、焼結によっ
て通常幾何学形状が変化する。所謂焼結消損である。マ
ルテンサイト硬化は、原則的にこれに容積の増大を伴い
構造が変化する結果、この効果と相反する。
て通常幾何学形状が変化する。所謂焼結消損である。マ
ルテンサイト硬化は、原則的にこれに容積の増大を伴い
構造が変化する結果、この効果と相反する。
勿論のことであるが、焼結に使用されるプレス加工品
に対する仕上げ部品の容積の変化はプレス工具に嵌め込
む際にも考慮される。即ち容量誤差を見越してプレス加
工品の容量の変化を通じて最初から均衡を図ろうと試み
ている。しかしこの試みは今までのところ殆ど成功して
いない、というのは相対的容量誤差はプレス加工品のそ
れぞれの壁の厚さに依存するばかりでなく、又同じプレ
ス加工品の内部でも又個々の元来同種のプレス加工品の
サンプルの間でも変動があり、更に大きい影響を有す
る、プレス加工品において達成された密度にも依存す
る。その限りでは、合金加工原料からなる焼結仕上げ部
品の体積の不変性を得る努力によっても、有利な場合に
は容量誤差の再生可能の限界として今までのところ約±
0.1％までの値が得られたにすぎない。多くの部材に対
してはこのような誤差はもはや許容されない。
に対する仕上げ部品の容積の変化はプレス工具に嵌め込
む際にも考慮される。即ち容量誤差を見越してプレス加
工品の容量の変化を通じて最初から均衡を図ろうと試み
ている。しかしこの試みは今までのところ殆ど成功して
いない、というのは相対的容量誤差はプレス加工品のそ
れぞれの壁の厚さに依存するばかりでなく、又同じプレ
ス加工品の内部でも又個々の元来同種のプレス加工品の
サンプルの間でも変動があり、更に大きい影響を有す
る、プレス加工品において達成された密度にも依存す
る。その限りでは、合金加工原料からなる焼結仕上げ部
品の体積の不変性を得る努力によっても、有利な場合に
は容量誤差の再生可能の限界として今までのところ約±
0.1％までの値が得られたにすぎない。多くの部材に対
してはこのような誤差はもはや許容されない。
ヨーロッパ特許第0042654号記載のニッケル含有量が
最高2.5重量％の焼結合金が知られている。該含有量は
空気焼入れの可能性に対して重要なモリブデン含有量と
関連する。該文書に明示された0.7重量％のモリブデン
の最高の限界においては、しかし空気焼き入れは実施さ
れない。
最高2.5重量％の焼結合金が知られている。該含有量は
空気焼入れの可能性に対して重要なモリブデン含有量と
関連する。該文書に明示された0.7重量％のモリブデン
の最高の限界においては、しかし空気焼き入れは実施さ
れない。
該合金に際して改良された硬度は焼結後の特殊な温熱
処理によって達成される。
処理によって達成される。
かかる根拠から焼結部材は幾度となく測定操作にかけ
られ確定されているが、これにはコストが著しくかか
る。しかし、焼入れ部材においてはこの操作は焼結部材
の硬度のためにもはや不可能である。
られ確定されているが、これにはコストが著しくかか
る。しかし、焼入れ部材においてはこの操作は焼結部材
の硬度のためにもはや不可能である。
発明の課題はできるだけ僅かの出費で製造可能で、高
い硬度で磨滅に強い焼結部材の製造が許される金属粉末
混合物を報告することであり、焼結するプレス加工品製
造のためのプレス工具に、構造基準をこれ以上加える必
要がなく、焼結部材の容量誤差を最高±0.05％幅の許容
帯に維持できる金属粉末混合物を報告することである。
金属粉末は、通常の圧縮操作により製造されたプレス加
工品の焼結に際して顕著な収縮又は膨張を引き起こさな
い特性を所有すべきである。
い硬度で磨滅に強い焼結部材の製造が許される金属粉末
混合物を報告することであり、焼結するプレス加工品製
造のためのプレス工具に、構造基準をこれ以上加える必
要がなく、焼結部材の容量誤差を最高±0.05％幅の許容
帯に維持できる金属粉末混合物を報告することである。
金属粉末は、通常の圧縮操作により製造されたプレス加
工品の焼結に際して顕著な収縮又は膨張を引き起こさな
い特性を所有すべきである。
この課題は請求項1,3の特徴部の方法と金属粉末混合
物によって解決される。該混合物の有利な組成は続く請
求項４から８までに報告されている。
物によって解決される。該混合物の有利な組成は続く請
求項４から８までに報告されている。
ヨーロッパ特許第0136169 B1号記載の既知の鋼鉄合金
粉末とは対照に、発明によれば、Cu分を噴霧された合金
に入れるのではなく、鋼鉄粉末に微粉の形で混合する。
更に個々の合金元素の分量は請求項１によれば既知の鋼
鉄粉末の場合とは別の限度で維持されている。特に本質
的なことはCu分の、炭素と同じく粉末型で鋼鉄粉末に混
合された黒鉛分に対する割合が1.4〜2.5、有利には2.0
の範囲に維持されることである。
粉末とは対照に、発明によれば、Cu分を噴霧された合金
に入れるのではなく、鋼鉄粉末に微粉の形で混合する。
更に個々の合金元素の分量は請求項１によれば既知の鋼
鉄粉末の場合とは別の限度で維持されている。特に本質
的なことはCu分の、炭素と同じく粉末型で鋼鉄粉末に混
合された黒鉛分に対する割合が1.4〜2.5、有利には2.0
の範囲に維持されることである。
請求項１のすべての条件を厳守すると、通例の粉末冶
金学的の圧縮操作に従って、又慣例の焼結条件のもと
で、プレス加工品の壁の厚さとは無関係に、殆ど充分な
体積の一定性を示すプレス加工品の製造に成功すること
は驚異的である。容量偏差は±0.05％以下であった。
金学的の圧縮操作に従って、又慣例の焼結条件のもと
で、プレス加工品の壁の厚さとは無関係に、殆ど充分な
体積の一定性を示すプレス加工品の製造に成功すること
は驚異的である。容量偏差は±0.05％以下であった。
空気冷却又は焼結炉の冷却域に備え付けられたガスシ
ャワー（例えば導入された不活性ガス圧の下で）によ
り、高い硬度（750N/mm2以上）を与える完全なマルテン
サイト結晶集合組織が焼結部材に生成し、これはもはや
温熱処理の必要がない。
ャワー（例えば導入された不活性ガス圧の下で）によ
り、高い硬度（750N/mm2以上）を与える完全なマルテン
サイト結晶集合組織が焼結部材に生成し、これはもはや
温熱処理の必要がない。
以下の実施例により本発明を詳細に説明する。
鋼鉄粉末は、以下の組成（重量％）を有する溶融物の
水噴霧によって製造された： C 0.01 ％ Si 0.02 ％ Mn 0.10 ％ Ni 4.0 ％ Mo 0.5 ％ P 0.020％ S 0.010％ 残りFe及び通常の不純物 水噴霧の後、該鋼鉄粉末を乾燥し、約1000℃で水素雰
囲気中で還元焼き入れを行った。冷却後生成した凝塊を
挽いて細粉化した。該鋼鉄粉末の残余酸素含有量は約0.
15重量％に達し、それの密度は約3g/cm3であった。
水噴霧によって製造された： C 0.01 ％ Si 0.02 ％ Mn 0.10 ％ Ni 4.0 ％ Mo 0.5 ％ P 0.020％ S 0.010％ 残りFe及び通常の不純物 水噴霧の後、該鋼鉄粉末を乾燥し、約1000℃で水素雰
囲気中で還元焼き入れを行った。冷却後生成した凝塊を
挽いて細粉化した。該鋼鉄粉末の残余酸素含有量は約0.
15重量％に達し、それの密度は約3g/cm3であった。
該鋼鉄粉末に引き続いて黒鉛粉末0.60重量％及びCu粉
末1.0重量％並びに慣用の潤滑剤約１重量％を添加し
た。
末1.0重量％並びに慣用の潤滑剤約１重量％を添加し
た。
これらの成分を均一に混合した後、プレス加工製品を
冷却圧縮により通常の方法で製造、その際プレス加工品
の密度は約7g/cm3であった。
冷却圧縮により通常の方法で製造、その際プレス加工品
の密度は約7g/cm3であった。
約1120℃で該プレス加工品を焼結した後、仕上げ部材
にはプレス加工品の尺度に対して±0.03％以下の容量誤
差を生じた。部材は焼結以後窒素シャワーの下で冷却し
た際に完全にマルテンサイトに硬化し、約400HBの硬度
で820N/mm2以上の引っ張り強度を示した。
にはプレス加工品の尺度に対して±0.03％以下の容量誤
差を生じた。部材は焼結以後窒素シャワーの下で冷却し
た際に完全にマルテンサイトに硬化し、約400HBの硬度
で820N/mm2以上の引っ張り強度を示した。
本発明の金属粉末混合物を用いた別の実験において、
800℃及び1120℃の温度段階で二倍圧縮及び焼結技術を
プレス加工品に適用した。その際、該双方の焼結経過に
より再びそれぞれ0.03％以下の容量誤差しか生じなかっ
た。引っ張り強度は約900N/mm2にあり、硬度は約450HB
であった。
800℃及び1120℃の温度段階で二倍圧縮及び焼結技術を
プレス加工品に適用した。その際、該双方の焼結経過に
より再びそれぞれ0.03％以下の容量誤差しか生じなかっ
た。引っ張り強度は約900N/mm2にあり、硬度は約450HB
であった。
本発明による金属粉末混合の有利性は、体積が一定の
焼結部材が製造でき、特に出費の大きい焼結後の機械
的、変形技術又は温熱技術の後処理がもはや必要とされ
ず、又その際に鋼鉄粉末は安価な方式で製造されるとい
う点にある。即ち本発明で選択された合金に対して、水
噴霧およびそれに続く水素雰囲気中の還元を適用するこ
とができる。高価な真空焼き入れは、他の合金化され水
噴霧された金属粉末においては同様な使用目的に対して
必要であるが、このような真空焼き入れは本方法では必
要ない。その上に安価な製造法が優秀な硬度及び摩耗特
性と結び付いている。
焼結部材が製造でき、特に出費の大きい焼結後の機械
的、変形技術又は温熱技術の後処理がもはや必要とされ
ず、又その際に鋼鉄粉末は安価な方式で製造されるとい
う点にある。即ち本発明で選択された合金に対して、水
噴霧およびそれに続く水素雰囲気中の還元を適用するこ
とができる。高価な真空焼き入れは、他の合金化され水
噴霧された金属粉末においては同様な使用目的に対して
必要であるが、このような真空焼き入れは本方法では必
要ない。その上に安価な製造法が優秀な硬度及び摩耗特
性と結び付いている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リントナー，カール―ハインツ ドイツ連邦共和国、デー5144 ヴェーク ベルク、フェーレンヴェーク 26 (56)参考文献 特開 昭55−58348（ＪＰ，Ａ) 欧州公開42654（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 33/02 C22C 38/00 304 B22F 1/00 - 3/26
Claims (8)
- 【請求項１】Ｃ 最高 0.02重量％ Si 最高 0.03重量％ Mn 0.05〜0.25重量％ Mo 0.2〜1.5重量％ 残りFe及び通常の不純物 を有するNi含有鋼鉄合金粉末から作られ、該鋼鉄合金粉
末にCu粉末を0.7〜1.5重量％及び黒鉛を0.3〜0.7重量％
添加されたプレス加工品の焼結による高度に硬化された
焼結部材の製造方法において、鋼鉄融解物の水噴霧によ
って製造された上記鋼鉄合金粉末のNi含有量が2.5〜5.0
重量％の範囲であり、Cu/黒鉛の量比が1.4〜2.5の範囲
であり、かつ上記焼結部材が焼結後になって温熱処理さ
れることなく、空気又はガスシャワーの下で冷却される
ことによって上記焼結部材がマルテンサイト硬化するこ
とを特徴とする高硬度の焼結部材の製造方法。 - 【請求項２】上記Ni含有量が3.0〜4.0重量％の範囲に保
持されることを特徴とする請求項１に記載の高硬度の焼
結部材の製造方法。 - 【請求項３】Ｃ 最高 0.02重量％ Si 最高 0.03重量％ Mn 0.05〜0.25重量％ Mo 0.2〜1.5重量％ 残りFe及び通常の不純物 を有するNi含有鋼鉄合金粉末と、0.7〜1.5重量％のCu粉
末及び0.3〜0.7重量％の黒鉛を混合した、請求項１に記
載の方法で使用する金属粉末混合物において、水噴霧に
より製造された上記鋼鉄合金粉末が2.5〜５重量％のNi
を有し、上記Cu/黒鉛の量比が1.4〜2.5の範囲であるこ
とを特徴とする金属粉末混合物。 - 【請求項４】上記Mn含有量が0.10〜0.20重量％の値に制
限されることを特徴とする請求項３に記載の金属粉末混
合物。 - 【請求項５】上記Ni含有量が3.0〜4.0重量％に制限され
ることを特徴とする請求項３又は４に記載の金属粉末混
合物。 - 【請求項６】上記Mo含有量が0.5〜1.0重量％の値に制限
されることを特徴とする請求項３から５までのいずれか
１項に記載の金属粉末混合物。 - 【請求項７】上記黒鉛の添加が0.5〜0.6重量％に制限さ
れていることを特徴とする請求項３から６までのいずれ
か１項に記載の金属粉末混合物。 - 【請求項８】上記Cu/黒鉛の比率が２であることを特徴
とする請求項３から７までのいずれか１項に記載の金属
粉末混合物。
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|---|---|---|---|
| DE4001900.4 | 1990-01-19 | ||
| DE4001900A DE4001900A1 (de) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Metallpulvermischung |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05503318A JPH05503318A (ja) | 1993-06-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2513227A Expired - Fee Related JP2908018B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-09-28 | 高硬度の焼結部材の製造方法及び金属粉末混合物 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| CA (1) | CA2074193C (ja) |
| DE (2) | DE4001900A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE1207634B (de) * | 1961-11-30 | 1965-12-23 | Birmingham Small Arms Co Ltd | Pulvermischung zur Herstellung von Stahlgegenstaenden nach bekannten pulvermetallurgischen Verfahren |
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| GB1305608A (ja) * | 1970-03-18 | 1973-02-07 | ||
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| JPS6075501A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-27 | Kawasaki Steel Corp | 高強度焼結部品用の合金鋼粉 |
-
1990
- 1990-01-19 DE DE4001900A patent/DE4001900A1/de not_active Withdrawn
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- 1990-09-28 EP EP90914132A patent/EP0597832B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-28 AT AT90914132T patent/ATE124467T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-09-28 DE DE59009358T patent/DE59009358D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-28 JP JP2513227A patent/JP2908018B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| WO1991010753A1 (de) | 1991-07-25 |
| DE59009358D1 (de) | 1995-08-03 |
| DE4001900A1 (de) | 1991-07-25 |
| EP0597832B1 (de) | 1995-06-28 |
| JPH05503318A (ja) | 1993-06-03 |
| ATE124467T1 (de) | 1995-07-15 |
| CA2074193C (en) | 2003-09-16 |
| EP0597832A1 (de) | 1994-05-25 |
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