JP6944794B2 - 鉄系焼結合金およびその製造方法 - Google Patents
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Description
残留オーステナイトとマルテンサイトとを含む焼結組織とを有しており、
上記焼結組織中に、析出した状態にあるCuの金属間化合物を有しており、
X線吸収微細構造解析によるCuのK殻におけるエネルギー吸収端に見られるFe−Cu固溶体のピークの面積強度が1.620以下である、鉄系焼結合金にある。
上記マルテンサイト中に固溶されていたCu元素を予め析出させるCu析出処理を施し、鉄系焼結合金を得る、鉄系焼結合金の製造方法にある。
実施形態1の鉄系焼結合金について説明する。本実施形態の鉄系焼結合金は、Fe、CuおよびCを少なくとも含む化学組成と、残留オーステナイトとマルテンサイトとを含む焼結組織とを有しており、焼結組織中に、マルテンサイト中に固溶されていたCu元素が予め析出させてある。以下、これを詳説する。
実施形態2の鉄系焼結合金の製造方法について説明する。
<実験例1>
水アトマイズ法を用いて作製したFe−Mo合金粉末に、Cu粉、黒鉛粉、金型離型用の潤滑剤を添加することにより、焼結合金粉末を準備した。準備した焼結合金粉末は、焼結時に消失する潤滑剤成分を除外すると、Fe、CuおよびCを少なくとも含む化学組成を有している。具体的には、焼結合金粉末は、Cu:2.0質量%、C:0.75質量%、Mo:0.45質量%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成を有している。原料に用いた上記Fe−Mo合金粉末の平均粒子径d50は、70〜80μm、上記銅粉の平均粒子径d50は、15〜20μm、上記黒鉛粉の平均粒子径d50は、15〜20μmであった。上記にいう平均粒子径d50は、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の累積度数分布が50%を示すときの粒子径(直径)である。
以下、参考形態の例を付記する。
項1.
Fe、CuおよびCを少なくとも含む化学組成と、
残留オーステナイトとマルテンサイトとを含む焼結組織とを有しており、
上記焼結組織中に、上記マルテンサイト中に固溶されていたCu元素が予め析出させてある、鉄系焼結合金。
項1において、鉄系焼結合金は、Fe、CuおよびCを少なくとも含む化学組成を有している。化学組成は、他にも、Mo、Ni等の元素を含むことができる。したがって、鉄系焼結合金は、具体的には、Cu、Cを少なくとも含むFe基合金、Cu、C、Moを含むFe基合金、Cu、C、Mo、Niを含むFe基合金などより構成されることができる。鉄系焼結合金は、より具体的には、Cu、Cを含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成、Cu、C、Moを含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成、または、Cu、C、Mo、Niを含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成を有している。
項1の鉄系焼結合金における上記化学組成において、Cu含有量は、具体的には、1.0質量%以上3.0質量%以下とすることができる。Cu含有量が1.0質量%以上であると、部材強度を確保しやすくなる。Cu含有量が3.0質量%以下であると、強度向上効果と原料コストとのバランスに優れる。Cu含有量は、好ましくは、1.2質量%以上2.8質量%以下、より好ましくは、1.5質量%以上2.5質量%以下とすることができる。また、C含有量は、具体的には、0.4質量%以上1.1質量%以下とすることができる。C含有量が0.4質量%以上であると、成型後の焼結による焼入れ性を確保しやすくなるので、部材強度、部材硬さを確保しやすくなる。C含有量が1.1質量%以下であると、焼結組織中にセメンタイトが形成され難く、靱性の確保に有利である。C含有量は、好ましくは、0.5質量%以上1.0質量%以下、より好ましくは、0.6質量%以上0.9質量%以下とすることができる。また、Mo含有量は、具体的には、0.2質量%以上0.7質量%以下とすることができる。Mo含有量が0.2質量%以上であると、成型後の焼結による焼入れ性を確保しやすくなるので、部材強度、部材硬さを確保しやすくなる。Mo含有量が0.7質量%以下であると、強度向上効果と原料コストとのバランスに優れる。Mo含有量は、好ましくは、0.3質量%以上0.6質量%以下、より好ましくは、0.35質量%以上0.55質量%以下とすることができる。Niは、高価な元素であるため、少ないほど好ましいが、残留オーステナイトの形成に寄与する元素でもある。そのため、Niは、積極的に添加させる必要性は小さいが、上記化学組成中に含まれていてもよい。Ni含有量は、好ましくは、0.20質量%以下、より好ましくは、0.15質量%以下、さらに好ましくは、0.10質量%以下とすることができる。Ni低減の観点から、Niは、不可避不純物として含まれる程度がよい。
項2.
上記Cu元素は、Cuの金属間化合物として析出している、項1に記載の鉄系焼結合金。
項3.
上記Cuの金属間化合物は、Fe−Cu金属間化合物を含む、項2に記載の鉄系焼結合金。
項4.
X線吸収微細構造解析によるCuのK殻におけるエネルギー吸収端に見られる上記Fe−Cu金属間化合物のピークの面積強度が0.125以上である、項3に記載の鉄系焼結合金。
項5.
X線吸収微細構造解析によるCuのK殻におけるエネルギー吸収端に見られるFe−Cu固溶体のピークの面積強度が1.620以下である、項1〜項4のいずれか1項に記載の鉄系焼結合金。
項6.
透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型X線分析にて測定される上記マルテンサイトにおけるCu含有量が0.5質量%未満である、項1〜項5のいずれか1項に記載の鉄系焼結合金。
項7.
自動車のエンジン周りの部材に用いられる、項1〜項6のいずれか1項に記載の鉄系焼結合金。
項8.
Fe、CuおよびCを少なくとも含む化学組成と、残留オーステナイトとマルテンサイトとを含む焼結組織とを有する焼結合金に対して、その使用前に、
上記マルテンサイト中に固溶されていたCu元素を予め析出させるCu析出処理を施し、鉄系焼結合金を得る、鉄系焼結合金の製造方法。
項9.
上記Cu析出処理は、上記鉄系焼結合金より構成される焼結部材の使用温度と部材寿命とから求められる熱エネルギーと同等の熱エネルギーを与える温度による熱処理である、項8に記載の鉄系焼結合金の製造方法。
項10.
上記Cu析出処理を施した後の焼結組織における、透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型X線分析にて測定される上記マルテンサイトのCu含有量が0.5質量%未満である、項8または項9に記載の鉄系焼結合金の製造方法。
Claims (8)
- Cu:1.0質量%以上3.0質量%以下、C:0.4質量%以上1.1質量%以下を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成と、
残留オーステナイトとマルテンサイトとを含む焼結組織とを有しており、
上記焼結組織中に、析出した状態にあるCuの金属間化合物を有しており、
X線吸収微細構造解析によるCuのK殻におけるエネルギー吸収端に見られるFe−Cu固溶体のピークの面積強度が1.620以下である、鉄系焼結合金。 - 上記Cuの金属間化合物は、Fe−Cu金属間化合物を含む、請求項1に記載の鉄系焼結合金。
- X線吸収微細構造解析によるCuのK殻におけるエネルギー吸収端に見られる上記Fe−Cu金属間化合物のピークの面積強度が0.125以上である、請求項2に記載の鉄系焼結合金。
- 透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型X線分析にて測定される上記マルテンサイトにおけるCu含有量が0.5質量%未満である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の鉄系焼結合金。
- 自動車のエンジン周りの部材に用いられる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の鉄系焼結合金。
- Cu:1.0質量%以上3.0質量%以下、C:0.4質量%以上1.1質量%以下を含み、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成と、残留オーステナイトとマルテンサイトとを含む焼結組織とを有する焼結合金に対して、その使用前に、
上記マルテンサイト中に固溶されていたCu元素を予め析出させるCu析出処理を施し、鉄系焼結合金を得る、鉄系焼結合金の製造方法。 - 上記Cu析出処理は、上記鉄系焼結合金より構成される焼結部材の使用温度と部材寿命とから求められる熱エネルギーと同等の熱エネルギーを与える温度による熱処理である、請求項6に記載の鉄系焼結合金の製造方法。
- 上記Cu析出処理を施した後の焼結組織における、透過型電子顕微鏡を用いたエネルギー分散型X線分析にて測定される上記マルテンサイトのCu含有量が0.5質量%未満である、請求項6または7に記載の鉄系焼結合金の製造方法。
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