JP5461187B2 - 冶金粉末組成物及び製造方法 - Google Patents
冶金粉末組成物及び製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5461187B2 JP5461187B2 JP2009528645A JP2009528645A JP5461187B2 JP 5461187 B2 JP5461187 B2 JP 5461187B2 JP 2009528645 A JP2009528645 A JP 2009528645A JP 2009528645 A JP2009528645 A JP 2009528645A JP 5461187 B2 JP5461187 B2 JP 5461187B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- weight
- based powder
- powder
- water atomized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 84
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 101
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 39
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 25
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 17
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical class [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
- 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
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0292—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/0824—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid
- B22F2009/0828—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid with water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Description
本発明は鉄基粉末に関するものである。とりわけ、本発明は、耐摩耗性製品の製造に適した粉末に係るものである。
耐摩耗性の優れた製品は広く使用されているが、現在の製品と同じか又はより良好な性能を有する安価な製品に対する要求が常に存在する。
耐摩耗性の優れた製品の製造は、例えば、炭化物の形態で炭素を含む鉄又は鉄基粉末を基にすることができる。
一般に、炭化物は非常に硬く高い融点を有し、この特徴により多くの用途において優れた耐摩耗性を有する。この耐摩耗性のために、多くの場合、炭化物は、鋼（例えば、ドリル、旋盤、弁座等の例えば優れた耐摩耗性を必要とする高速度鋼（ＨＳＳ）などの鋼）における成分として望ましいものである。
優れた耐摩耗性を有する従来の鉄基粉末の例は、例えば、微細に分散した炭化物を含む工具鋼粉末を含む粉末混合体に関する米国特許第６６７９９３２号及びステンレス鋼粉末に関する米国特許第５８５６６２５号に開示されている。
Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ及びＮｂは強力な炭化物形成元素であり、耐摩耗性製品の製造にとってこれらの元素は特に興味のあるものである。Ｃｒは別の炭化物形成元素である。しかしながら、これらの従来の炭化物形成金属のほとんどは高価であり、不都合なことに製品価格は高価になる。したがって、粉末冶金工業においては、弁座用などのプレス及び焼結製品が十分な耐摩耗性有するような安価な鉄基粉末、又は高速度鋼が求められている。
クロムは、高い耐摩耗性を有し従来の粉末及び硬質相に使用されるその他の金属よりもより安価でさらに簡単に入手できる炭化物形成金属であるので、主たる炭化物形成金属としてクロムを使用できることが望ましい。このようにすれば、粉末、したがって圧縮成形製品をさらに安価に製造することができる。
通常の高速度鋼の炭化物は、通常は非常に小さいものであるが、本発明によれば、予想外にも、炭化物が十分に大きくても、例えばバルブ・シート用の、同じ有利な耐摩耗性を有する粉末が、主たる炭化物形成金属としてクロムを用いて得られることが明らかになった。
したがって、本発明の目的は、優れた耐摩耗性を有する粉末冶金製品の製造のための安価な鉄基粉末を提供することである。
この目的、及び以下の検討から明らかなその他の目的は、本発明による、焼鈍された予備合金化された水アトマイズ鉄基粉末により達成される。この鉄基粉末は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｍｏ、Ｗ及びＶの少なくとも１種をそれぞれ０．５〜５重量％、並びにＣを０．５〜２重量％、好ましくは０．７〜２重量％、最も好ましくは１〜２重量％含み、１０重量％未満のＣｒを含有するマトリックスを有し、大型炭化クロムを含む。
１５〜３０重量％の範囲のＣｒ含有量であれば、適当なタイプ、サイズ及び硬さの十分な量の炭化物を形成することが分かった。１８重量％以上のＣｒ含有量であれば、この効果はさらに高められ、特に大量の、適当なタイプ、サイズ及び硬度の炭化物が形成されることが分かった。したがって、ある具体例では、焼鈍された予備合金化された水アトマイズ鉄基粉末は１８〜３０重量％のＣｒを含有する。
ある実施例では焼鈍された予備合金化された水アトマイズ鉄基粉末は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｍｏを０．５〜５重量％及びＣを１〜２重量％含有する。
本発明によれば、上記目的を達成するこの新しい粉末は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｍｏ、Ｗ及びＶのうちの少なくとも１種をそれぞれ０．５〜５重量％、並びにＣを０．５〜２重量％、好ましくは０．７〜２重量％、最も好ましくは１〜２重量％含む鉄基溶融体を、鉄基粉末粒子を得るために水アトマイズ処理を行う段階と、前記粒子内で大きな炭化物を得るために十分な温度と時間で、前記粉末粒子を焼鈍する段階とを含む、鉄基粉末の製造方法により得られる。
好ましい実施例では、９００〜１１００℃の範囲の温度及び１５〜７２時間の範囲の焼鈍時間が、粒子内で所望の炭化物を得るために十分であることが分かった。
いくつかの実施例では、鉄基溶融体は１８〜３０重量％のＣｒを含有する。
いくつかの実施例では、鉄基溶融体は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｍｏを０．５〜５重量％及びＣを１〜２重量％含有する。
いくつかの実施例では、鉄基溶融体は、Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｍｏを０．５〜５重量％及びＣを１〜２重量％含有する。
本発明による予備合金化粉末は、クロムを１５〜３０重量％、好ましくは１８〜２５重量％、モリブデン、タングステン及びバナジウムのうちの少なくとも１種をそれぞれ０．５〜５重量％、炭素を０．５〜２重量％、好ましくは０．７〜２重量％、最も好ましくは１〜２重量％含有し、残部は鉄であり、任意のその他の合金元素、並びに不可避不純物である。
予備合金化粉末は、その他の合金化元素、例えば、タングステンを３重量％まで、バナジウムを３重量％まで及びケイ素を２重量％まで、任意に含有できる。その他の合金化元素又は添加剤も任意に含有できる。ある実施例では、予備合金化粉末は、ケイ素を２重量％まで含む。
非常に高価な炭化物形成金属であるニオブ及びチタンが本発明の粉末には必要のないことは、特に注目されるべきである。
予備合金化粉末は、４０〜１００μｍ、好ましくは約８０μｍの範囲の平均粒径を有することが好ましい。
好ましい実施例では、予備合金化粉末は、２０〜２５重量％のＣｒと、１〜２重量％のＭｏと、１〜２重量％のＷと、０．５〜１．５重量％のＶと、０．２〜１重量％のＳｉと、１〜２重量％のＣと、残部の鉄とから成るか、又は２０〜２５重量％のＣｒと、２〜４重量％のＭｏと、１〜２重量％のＣと残部の鉄とから成る。
その他の好ましい実施例では、予備合金化粉末は、１９〜２３重量％のＣｒと、１〜２重量％のＭｏと、１．５〜３．５重量％のＷと、０．５〜１．５重量％のＶと、０．２〜１重量％のＳｉと、１〜２重量％のＣと、残部の鉄とから成るか、又は２０〜２５重量％のＣｒと、２〜４重量％のＭｏと、１〜２重量％のＣと、残部の鉄とから成る。
本発明の粉末の炭化物は、８〜４５μｍの範囲、さらに好ましくは８〜３０μｍの範囲の平均粒径を有することが好ましく、全粉末の２０〜４０容量％を占めることが好ましい。
炭化物は不規則な形状を有するので、「サイズ」とは顕微鏡で観察される最大長さを表す。
その他のタイプの大きな炭化物も好適ではあるが、ある実施例では、本発明の粉末の大きな炭化物は、Ｍ２３Ｃ６タイプ（Ｍ＝Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗ）であり、すなわち、主な炭化物形成元素としてのＣｒに加えて、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷのうちの１種又は複数が存在できる。大きな炭化物は、上記で特定された炭化物形成元素以外をも少量含むことができる。
これらの大きな炭化物を得るために、予備合金化粉末は長期間の焼鈍、好ましくは、真空下での焼鈍を施される。焼鈍は、好ましくは９００〜１１００℃の範囲、最も好ましくは約１０００℃で実施される。その温度で、予備合金化粉末のクロムが炭素と反応してクロム炭化物を形成する。
焼鈍中に新たな炭化物が形成され、成長し、存在する炭化物はクロムと炭素の反応により成長を続ける。焼鈍は、所望のサイズの炭化物を得るために、好ましくは１５〜７２時間、さらに好ましくは４８時間を超えて続けられる。焼鈍の期間が長ければ長い程、炭化物粒は大きく成長する。しかしながら、焼鈍は大量のエネルギーを消費し、長時間続けると生産の流れの隘路となり得る。したがって、約２０〜３０μｍの平均炭化物粒度が最適であり得るが、優先順位に応じ、平均炭化物粒度が約１０μｍの場合に、早めに焼鈍を終了させることが経済的観点からしてより都合がよい。
焼鈍温度からの非常に遅い冷却、好ましくは１２時間を超える冷却が適用される。大量の炭化物は低温で熱力学的に安定なので、徐冷は炭化物のさらなる成長を可能にする。また、徐冷は、マトリックスがフェライトになることを確実にする。それは、粉末の圧縮性にとって重要である。
粉末を焼鈍することは、炭化物の成長に加えてその他の利益も有する。
焼鈍中に、マトリックス粒も成長し、水アトマイズの結果として形成された粉末粒子の固有の応力が緩和される。これらの要因は粉末の硬さを小さくして、圧縮成形を容易にし、例えば、粉末に高圧縮性を付与する。
焼鈍中に、粉末の炭素及び酸素の含有量は調整できる。通常、酸素含有量は低く保つことが望ましい。焼鈍中に、炭素は酸素と反応して気体の酸化炭素を形成し、粉末の酸素含有量を減少させる。予備合金化粉末それ自体の中に十分な炭素が存在しない場合、炭化物を形成するため及び酸素含有量を減少させるために、焼鈍のために追加の炭素をグラファイト粉末の形態で供給することができる。
予備合金化粉末のクロムの多くは焼鈍中にマトリックスから炭化物へ移動するので、得られる焼鈍された粉末のマトリックスは、マトリックスの１０重量％未満、好ましくは、９重量％未満、最も好ましくは、８重量％未満の固溶クロム量を有する。そのために、粉末はステンレスではない。
粉末のマトリックス組成は、焼結中にフェライトがオーステナイトへ変態するように設計される。それによって、オーステナイトは、焼結後の冷却によってマルテンサイト変態することができる。マルテンサイトマトリックス中の大きな炭化物により、プレス及び焼結され部材は良好な耐摩耗性を有する。
本発明粉末の炭化物の主たる部分は炭化クロムであるが、一部の炭化物は、予備合金化粉末中のその他の炭化物形成化合物、例えば、上述のモリブデン、タングステン及びバナジウム等によっても形成され得る。
本発明の焼鈍された粉末は、高い耐摩耗性を有する製品を製造するために圧縮成形及び焼結する前に、その他の粉末成分、例えば、その他の鉄基粉末、グラファイト、揮発性潤滑剤、固体潤滑剤、機械的強化剤等と混合することができる。例えば、本発明の粉末を純粋な鉄粉末及びグラファイト粉末と、又はステンレス鋼粉末と混合することができる。圧縮成形を促進し、次いで、焼結中に揮発する潤滑剤、例えば、ワックス、ステアレート、金属石鹸等が添加されてもよく、同様に、焼結製品の使用中の摩擦を低減し、その機械加工性も高め得る固体潤滑剤、例えば、ＭｎＳ、ＣａＦ２、ＭｏＳ２等を添加してもよい。また、その他の機械加工性を高める作用剤を添加してもよく、同様に、粉末冶金分野のその他の従来の添加剤を添加してもよい。
「実施例１」
Ｃｒが２１．５重量％、Ｍｏが１．５重量％、Ｗが１．５重量％、Ｖが１重量％、Ｓｉが０．５重量％、Ｃが１．５重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
Ｃｒが２１．５重量％、Ｍｏが１．５重量％、Ｗが１．５重量％、Ｖが１重量％、Ｓｉが０．５重量％、Ｃが１．５重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
「実施例２」
Ｃｒが２１．５重量％、Ｍｏが３重量％、Ｃが１．５重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
Ｃｒが２１．５重量％、Ｍｏが３重量％、Ｃが１．５重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
「実施例３」
Ｃｒが２１．０重量％、Ｍｏが１．５重量％、Ｗが２．５重量％、Ｖが１重量％、Ｓｉが０．５重量％、Ｃが１．６重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
Ｃｒが２１．０重量％、Ｍｏが１．５重量％、Ｗが２．５重量％、Ｖが１重量％、Ｓｉが０．５重量％、Ｃが１．６重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
得られた粉末（以後「Ａ３」と称する）を、０．５重量％のグラファイト及び０．７５重量％の揮発性潤滑剤と混合した。混合物を、７００ＭＰａの圧力でテスト棒に圧縮成形した。得られたサンプルを９０Ｎ２／１０Ｈ２の雰囲気で、１１２０℃の温度で焼結した。焼結後、サンプルを液体窒素中で低温冷却を施し、次に、５５０℃で焼戻した。
既知のＨＳＳ粉末Ｍ３／２を基にして同様の混合物を調製し、上述のものと同じ方法を使用してテスト棒を製造した。
テスト棒にビッカース法による硬さ試験を行った。熱間硬度を、３つの異なる温度（３００℃／４００℃／５００℃）で試験した。結果は以下の表に纏められる。
Ａ３試験材料（図１を参照）はマルテンサイトマトリックス中に多数の大きな炭化物から成る微細構造を有し、他方、参照材料はマルテンサイトマトリックス中に著しく小型の炭化物を伴う微細構造（図２を参照）を有する。
Ａ３材料は、Ｍ３／２材料よりも幾分大きな気孔率を有する。このことにより、２つの材料の微小硬さ（ＨＶ０．０２５）はほぼ同じであるが、Ａ３の硬さ（ＨＶ５）がＭ３／２の硬さよりも小さい理由が説明される。ＰＭ ＶＳＩ部材の製造では、気孔は通常、焼結中に銅の含浸によりなくなり、したがって、そのような効果は無視することができる。このことを考慮すると、Ａ３材料の硬さ値は参照のＭ３／２材料の硬さ値に匹敵し、このことは、これらの材料が比肩し得る耐摩耗性を有することをよく指摘する。特に、高温で硬さを維持することは、ＶＳＩ用途での耐摩耗性にとって重要である。熱間硬度テスト結果は、Ａ３材料がこれらの要件に合致することを示す。
「実施例４」
Ｃｒが２１．５重量％、Ｍｏが３重量％、Ｃが１．５重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
Ｃｒが２１．５重量％、Ｍｏが３重量％、Ｃが１．５重量％及び残部がＦｅの溶融体を水アトマイズして予備合金化粉末を形成した。次いで、得られた粉末を１０００℃で約４８時間真空焼鈍し、合計焼鈍時間は約６０時間とした。焼鈍後、粉末粒子は、フェライトマトリックス中に約１０μｍの平均粒度の炭化クロムを約３０容量％含んでいた。
この粉末に０．５重量％のグラファイト及び０．７５重量％の揮発性潤滑剤を混合し加工処理して、実施例３と同じ方法でテスト棒を製造し、図１の微細構造と極めて類似する微細構造を得た。
Claims (14)
- 焼鈍され、予備合金化された水アトマイズ鉄基粉末において、該水アトマイズ鉄基粉末が、
Ｃｒを１５〜３０重量％、
Ｍｏ、Ｗ及びＶのうちの少なくとも１種をそれぞれ０．５〜５重量％、
Ｃを０．５〜２重量％、並びに
残部の鉄及び不可避不純物を含み、
前記水アトマイズ鉄基粉末のマトリックスが、１０重量％未満のＣｒを含有し、１０μｍの平均サイズを有するクロム炭化物を含む、水アトマイズ鉄基粉末。 - Ｃｒを１８〜２５重量％含有する、請求項１に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- Ｃｒを１５〜３０重量％、
Ｍｏを０．５〜５重量％、及び
Ｃを１〜２重量％含有する、請求項１に記載された水アトマイズ鉄基粉末。 - 炭化物を２０〜４０体積％含む、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- 前記マトリックスがステンレスではない、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- 前記水アトマイズ鉄基粉末が、０〜２％のＳｉをさらに含有する、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- ４０〜１００μｍの重量平均粒径を有する、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- ２０〜２５重量％のＣｒと、１〜２重量％のＭｏと、１〜２重量％のＷと、０．５〜１．５重量％のＶと、０．２〜１重量％のＳｉと、１〜２重量％のＣと、残部の鉄とから成る、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- １９〜２３重量％のＣｒと、１〜２重量％のＭｏと、１．５〜３．５重量％のＷと、０．５〜１．５重量％のＶと、０．２〜１重量％のＳｉと、１〜２重量％のＣと、残部の鉄とから成る、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- ２０〜２５重量％のＣｒと、２〜４重量％のＭｏと、１〜２重量％のＣと、残部の鉄とから成る、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された水アトマイズ鉄基粉末。
- Ｃｒを１５〜３０重量％、Ｍｏ、Ｗ及びＶのうちの少なくとも１種をそれぞれ０．５〜５重量％、Ｃを０．５〜２重量％、並びに残部の鉄及び不可避不純物を含む鉄基溶融体を、鉄基粉末粒子を得るために水アトマイズ処理を施す段階と、
１０重量％未満のＣｒを含有し、１０μｍの平均サイズを有するクロム炭化物を含むマトリックスを形成するために十分な温度および時間で、前記鉄基粉末粒子を焼鈍する段階と
を含む、鉄基粉末の製造方法。 - 前記鉄基溶融体が１８〜２５重量％のＣｒを含有する、請求項１１に記載された鉄基粉末の製造方法。
- 前記鉄基溶融体が、１５〜３０重量％のＣｒ、０．５〜５重量％のＭｏ、及び１〜２重量％のＣを含有する、請求項１１に記載された鉄基粉末の製造方法。
- 前記鉄基溶融体が、０〜２％のＳｉをさらに含有する、請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載された鉄基粉末の製造方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0602005-1 | 2006-09-22 | ||
| SE0602005 | 2006-09-22 | ||
| US84764006P | 2006-09-28 | 2006-09-28 | |
| US60/847,640 | 2006-09-28 | ||
| PCT/EP2007/008190 WO2008034614A1 (en) | 2006-09-22 | 2007-09-20 | Metallurgical powder composition and method of production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010504425A JP2010504425A (ja) | 2010-02-12 |
| JP5461187B2 true JP5461187B2 (ja) | 2014-04-02 |
Family
ID=38778236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009528645A Active JP5461187B2 (ja) | 2006-09-22 | 2007-09-20 | 冶金粉末組成物及び製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8231702B2 (ja) |
| EP (1) | EP2066823B1 (ja) |
| JP (1) | JP5461187B2 (ja) |
| KR (1) | KR101499707B1 (ja) |
| PL (1) | PL2066823T3 (ja) |
| WO (1) | WO2008034614A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7918915B2 (en) * | 2006-09-22 | 2011-04-05 | Höganäs Ab | Specific chromium, molybdenum and carbon iron-based metallurgical powder composition capable of better compressibility and method of production |
| GB2451898A (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-18 | Federal Mogul Sintered Prod | Sintered valve seat |
| RU2462524C2 (ru) * | 2007-09-28 | 2012-09-27 | Хеганес Аб (Пабл) | Металлургическая порошковая композиция, способ изготовления и полученная из нее деталь |
| MX2010003370A (es) | 2007-09-28 | 2010-05-05 | Hoeganaes Ab Publ | Composicion pulvimetalurgica y metodo de produccion. |
| US9162285B2 (en) | 2008-04-08 | 2015-10-20 | Federal-Mogul Corporation | Powder metal compositions for wear and temperature resistance applications and method of producing same |
| US9624568B2 (en) * | 2008-04-08 | 2017-04-18 | Federal-Mogul Corporation | Thermal spray applications using iron based alloy powder |
| US9546412B2 (en) | 2008-04-08 | 2017-01-17 | Federal-Mogul Corporation | Powdered metal alloy composition for wear and temperature resistance applications and method of producing same |
| DE102015213706A1 (de) | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Mahle International Gmbh | Tribologisches System, umfassend einen Ventilsitzring und ein Ventil |
| US20180104745A1 (en) * | 2016-10-17 | 2018-04-19 | Ecole Polytechnique | Treatment of melt for atomization technology |
| CN110799663A (zh) * | 2017-06-21 | 2020-02-14 | 霍加纳斯股份有限公司 | 适于在基质上提供硬和耐腐蚀涂层的铁基合金、具有硬和耐腐蚀涂层的制品及其制造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU4887796A (en) * | 1995-03-10 | 1996-10-02 | Powdrex Limited | Stainless steel powders and articles produced therefrom by powder metallurgy |
| SE9702299D0 (sv) * | 1997-06-17 | 1997-06-17 | Hoeganaes Ab | Stainless steel powder |
| US6679932B2 (en) | 2001-05-08 | 2004-01-20 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | High machinability iron base sintered alloy for valve seat inserts |
| SE0200429D0 (sv) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | Uddeholm Tooling Ab | Stållegering och verktyg tillverkat av stållegeringen |
| JP4063236B2 (ja) * | 2004-04-06 | 2008-03-19 | 株式会社日立製作所 | 弁とその製造方法及びそれを用いた発電プラント並びに弁用部材 |
| SE0401707D0 (sv) | 2004-07-02 | 2004-07-02 | Hoeganaes Ab | Stainless steel powder |
-
2007
- 2007-09-20 EP EP07818280A patent/EP2066823B1/en active Active
- 2007-09-20 JP JP2009528645A patent/JP5461187B2/ja active Active
- 2007-09-20 KR KR1020097006995A patent/KR101499707B1/ko active IP Right Grant
- 2007-09-20 WO PCT/EP2007/008190 patent/WO2008034614A1/en active Application Filing
- 2007-09-20 US US12/440,256 patent/US8231702B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-09-20 PL PL07818280T patent/PL2066823T3/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008034614A1 (en) | 2008-03-27 |
| EP2066823A1 (en) | 2009-06-10 |
| KR101499707B1 (ko) | 2015-03-06 |
| US20090252639A1 (en) | 2009-10-08 |
| JP2010504425A (ja) | 2010-02-12 |
| PL2066823T3 (pl) | 2011-05-31 |
| KR20090058546A (ko) | 2009-06-09 |
| US8231702B2 (en) | 2012-07-31 |
| EP2066823B1 (en) | 2010-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5461187B2 (ja) | 冶金粉末組成物及び製造方法 | |
| JP5481380B2 (ja) | 冶金粉末組成物及び製造方法 | |
| KR100433161B1 (ko) | 개선된금속간내마모성을갖는내부식성,고바나듐,분말야금공구강제품및그생산방법 | |
| JP6093405B2 (ja) | 窒素含有低ニッケル焼結ステンレス鋼 | |
| EP2064359B1 (en) | Metallurgical iron-based powder composition and method of production | |
| JP6227871B2 (ja) | 焼結硬化鋼製部品を製造するための母合金、および焼結硬化部品を製造するためのプロセス | |
| JP2014530294A (ja) | 高速度鋼の製造方法 | |
| KR20020080262A (ko) | 내열성이 높은 ｐｍ-고속도 강 | |
| US8110020B2 (en) | Metallurgical powder composition and method of production | |
| JP4201830B2 (ja) | クロム、モリブデンおよびマンガンを含む鉄基粉末、および、焼結体の製造方法 | |
| RU2458172C2 (ru) | Металлургическая порошковая композиция и способ ее получения | |
| JP2022039437A (ja) | 粉末高速度鋼 | |
| JPS63230850A (ja) | 耐摩耗性の鉄基焼結合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100917 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130129 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20130430 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20130509 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130726 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130830 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131202 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140107 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140115 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5461187 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |