JPH0225502A - 浸炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉 - Google Patents
浸炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉Info
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- JPH0225502A JPH0225502A JP17253188A JP17253188A JPH0225502A JP H0225502 A JPH0225502 A JP H0225502A JP 17253188 A JP17253188 A JP 17253188A JP 17253188 A JP17253188 A JP 17253188A JP H0225502 A JPH0225502 A JP H0225502A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、高強度焼結部品用の合金鋼粉に関し、特に
焼結体の浸炭性に優れ、ひいては強度及びじん性にも優
れることから強じんな焼結部品を得ることのできる合金
鋼粉を提案しようとするものである。
焼結体の浸炭性に優れ、ひいては強度及びじん性にも優
れることから強じんな焼結部品を得ることのできる合金
鋼粉を提案しようとするものである。
(従来の技術)
粉末冶金技術の進歩に伴って、焼結鋼の強度及びじん性
を向上させるために、Mn −Cr −Mo系、Ni
−Cu −Mo系及びNi −Mo系などの合金銅粉、
さらには複合鋼粉が開発され、同時に高密度化について
も検討さている。なお、前者の合金銅粉は、後者の複合
鋼粉と区別するためにしばしば千金金粉と呼ばれる。
を向上させるために、Mn −Cr −Mo系、Ni
−Cu −Mo系及びNi −Mo系などの合金銅粉、
さらには複合鋼粉が開発され、同時に高密度化について
も検討さている。なお、前者の合金銅粉は、後者の複合
鋼粉と区別するためにしばしば千金金粉と呼ばれる。
これらの鋼粉に関し、特開昭57−164901号公報
、特公昭52−30924号公報及び特開昭61−23
1102号公報などに開示がある。
、特公昭52−30924号公報及び特開昭61−23
1102号公報などに開示がある。
(発明が解決しようとする課題)
特開昭57−164901号公報においては、Mn+
Cr等を含有させた圧縮性、成形性及び焼入れ性に優れ
た低合金鋼粉を提案しているが、MnやCrなどは酸化
されやすい成分であるため、焼結や浸炭を炭化水素変成
ガス(RXガス)等の酸化性雰囲気で行うと、酸化され
て焼結体の特性を低下させる問題点があった。
Cr等を含有させた圧縮性、成形性及び焼入れ性に優れ
た低合金鋼粉を提案しているが、MnやCrなどは酸化
されやすい成分であるため、焼結や浸炭を炭化水素変成
ガス(RXガス)等の酸化性雰囲気で行うと、酸化され
て焼結体の特性を低下させる問題点があった。
また特公昭52−30924号公報にて示されたNi
−CuMo系合金鋼粉では、合金成分含有量が低いため
に得られる焼結体の強度、じん性は必ずしも充分ではな
く、また、Cuを主体にした組成であるために高い圧縮
性が得られにくいという問題点を有していた。
−CuMo系合金鋼粉では、合金成分含有量が低いため
に得られる焼結体の強度、じん性は必ずしも充分ではな
く、また、Cuを主体にした組成であるために高い圧縮
性が得られにくいという問題点を有していた。
さらに特開昭61−231102号公報にて示されるN
iMo系複合鋼粉では、合金成分の完全な拡散均一化が
困難なために均一な焼結組織が得られず、焼結体特性が
不充分であるという問題点を有していた。
iMo系複合鋼粉では、合金成分の完全な拡散均一化が
困難なために均一な焼結組織が得られず、焼結体特性が
不充分であるという問題点を有していた。
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、成形
時に優れた圧縮性を示し、焼結後は均一な焼結組織が得
られ、かつ浸炭後の強度、じん性に優れる高強度焼結部
品用合金鋼粉を提供することを目的とする。
時に優れた圧縮性を示し、焼結後は均一な焼結組織が得
られ、かつ浸炭後の強度、じん性に優れる高強度焼結部
品用合金鋼粉を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
まず、この発明に至った経緯について説明する。
高強度焼結部品は、所期した特性を得るためには高密度
であることが望まれ、また表面硬化熱処理としての浸炭
焼入れを施して使用されることが多いことから浸炭性に
ついても優れていることが望まれるが、この点従来の鋼
粉においては、高密度の焼結材を得るための圧縮性、及
び浸炭性をも兼ね備えた合金設計とはなっていなかった
のである。
であることが望まれ、また表面硬化熱処理としての浸炭
焼入れを施して使用されることが多いことから浸炭性に
ついても優れていることが望まれるが、この点従来の鋼
粉においては、高密度の焼結材を得るための圧縮性、及
び浸炭性をも兼ね備えた合金設計とはなっていなかった
のである。
発明者らは、高強度焼結部品用の合金鋼粉の開発にあた
って、鋼粉に課すべき基本的事項として次の5つの事項
、すなわち (1)焼結、浸炭時に酸化されやすい合金成分を含有し
ないこと、 (2)成形時の圧縮性に優れること、 (3)浸炭性に優れること、 (4)浸炭熱処理後の強度、じん性に優れること、(5
)均一な組織が得られること、 を念頭において鋭意研究を重ねた結果、強度やじん性を
高めるためにはNi 、 Cuの含有が特に有効である
が、Ni 、 Cuは浸炭抑制成分であるので多量に含
有させると浸炭性が劣化すること、−カミ〇は、浸炭を
促進させる作用を有し、かっNiやCuに比べて圧縮性
に及ぼす影響も少ないことを究明し、Ni 、 Cu
iiとMo量とを適正範囲にて含有させることにより問
題点を有利に解決し得ることの知見を得て、この発明を
完成させるに至ったのである。
って、鋼粉に課すべき基本的事項として次の5つの事項
、すなわち (1)焼結、浸炭時に酸化されやすい合金成分を含有し
ないこと、 (2)成形時の圧縮性に優れること、 (3)浸炭性に優れること、 (4)浸炭熱処理後の強度、じん性に優れること、(5
)均一な組織が得られること、 を念頭において鋭意研究を重ねた結果、強度やじん性を
高めるためにはNi 、 Cuの含有が特に有効である
が、Ni 、 Cuは浸炭抑制成分であるので多量に含
有させると浸炭性が劣化すること、−カミ〇は、浸炭を
促進させる作用を有し、かっNiやCuに比べて圧縮性
に及ぼす影響も少ないことを究明し、Ni 、 Cu
iiとMo量とを適正範囲にて含有させることにより問
題点を有利に解決し得ることの知見を得て、この発明を
完成させるに至ったのである。
すなわちこの発明は、
C: 0.02 wtχ (以下単に%で示す)以下、
Si: 0.1 %以下、 Mn: 0.3 %以下、 Mo: 0.8%を超え2.0%%以 下 : 0.01%以下 を含み、かつ %Ii: 1,0〜2.2%及び Cu: 0.2〜0.7%を、 Ni + Cu : 1.5〜2.4 %の範
囲において含有し、残部は実質的にFeの組成になる浸
炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉である。
Si: 0.1 %以下、 Mn: 0.3 %以下、 Mo: 0.8%を超え2.0%%以 下 : 0.01%以下 を含み、かつ %Ii: 1,0〜2.2%及び Cu: 0.2〜0.7%を、 Ni + Cu : 1.5〜2.4 %の範
囲において含有し、残部は実質的にFeの組成になる浸
炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉である。
(作 用)
この発明において成分組成を上記の範囲に限定した理由
について述べる。
について述べる。
C: 0.02%以下
Cは、鋼粉の圧縮性に悪影響を与えるので含有量を可能
な限り低く抑えることが望ましく、許容できる範囲は0
.02%以下である。
な限り低く抑えることが望ましく、許容できる範囲は0
.02%以下である。
Si: 0.1%以下
Siは、鋼粉の圧縮性に悪影響を与えるとともに、安価
な炭化水素変成ガス(RXガス)等で焼結や浸炭を行う
際に選択酸化されやすいために焼結体強度に悪影響を及
ぼすので、悪影響を及ぼさない範囲の0.1%以下に限
定した。
な炭化水素変成ガス(RXガス)等で焼結や浸炭を行う
際に選択酸化されやすいために焼結体強度に悪影響を及
ぼすので、悪影響を及ぼさない範囲の0.1%以下に限
定した。
Mn: 0.3%以下
Mnは、−aには焼入れ性向上成分として知られている
。しかし粉末冶金の分野では、Mnは安価な炭化水素変
成ガス(RXガス)等で焼結や浸炭を行う際に選択酸化
されやすく、焼結体強度に悪影響を及ぼす成分であるた
め、悪影響を及ぼさない範囲である0、3%以下に限定
した。
。しかし粉末冶金の分野では、Mnは安価な炭化水素変
成ガス(RXガス)等で焼結や浸炭を行う際に選択酸化
されやすく、焼結体強度に悪影響を及ぼす成分であるた
め、悪影響を及ぼさない範囲である0、3%以下に限定
した。
Mo: 0.8%を超え2.0%以下
Moは、Fe基地に固溶して焼結体を強化する。その際
鋼粉の圧縮性を低下させる割合がNiやCuに比べて少
ない。またMoは、浸炭性を向上させ、硬質炭化物を形
成して焼結体の強度及び硬度を向上させ、さらには焼入
れ性を向上させる有用な成分である。特にこの発明のよ
うにNi + Cu量が比較的多い場合には、Ni 、
Cuの浸炭抑制効果が大きくなるので、所期した有効
浸炭深さを得るために、また強じん性を有するためには
Moは0.8%を超える量を必要とする。一方Moの含
有量が2.0%を超えると、Niと共に浸炭後の焼結体
に残留オーステナイトを多量に発生させ、所期の強度が
得られず、かつ経時変化による寸法精度の劣化の゛原因
となり、さらには原料コストの面からも好ましくないの
でMoは0.8%を超え2.0%以下の範囲に限定した
。
鋼粉の圧縮性を低下させる割合がNiやCuに比べて少
ない。またMoは、浸炭性を向上させ、硬質炭化物を形
成して焼結体の強度及び硬度を向上させ、さらには焼入
れ性を向上させる有用な成分である。特にこの発明のよ
うにNi + Cu量が比較的多い場合には、Ni 、
Cuの浸炭抑制効果が大きくなるので、所期した有効
浸炭深さを得るために、また強じん性を有するためには
Moは0.8%を超える量を必要とする。一方Moの含
有量が2.0%を超えると、Niと共に浸炭後の焼結体
に残留オーステナイトを多量に発生させ、所期の強度が
得られず、かつ経時変化による寸法精度の劣化の゛原因
となり、さらには原料コストの面からも好ましくないの
でMoは0.8%を超え2.0%以下の範囲に限定した
。
N : 0.01%以下
Nは、Cと同様に鋼粉の圧縮性に悪影響を与えるので含
有量を可能な限り低く抑えることが望ましく、許容でき
る範囲は0.01%以下である。
有量を可能な限り低く抑えることが望ましく、許容でき
る範囲は0.01%以下である。
Ni:1.0〜2.2%、Cu:0.2〜0.7%でか
つNi+Cu:1.5 〜2.4 % Ni及びCuは、いずももじん性を高める成分であり、
炭化水素変成ガス(RXガス)雰囲気での焼結や熱処理
でも酸化せず、Fe基地に固溶して焼結体を強化するの
に有効に寄与する。しかもNiとCuとが共存すること
でこれらの効果がより一層助長される。しかしNiとC
uとの合計量で1,5%に満たないとその効果に乏しい
。また合計量で2.4%を超えると鋼粉粒子が硬化する
ので圧縮性が劣化し、またNi及びCuは炭化物非形成
成分であるため浸炭性を劣化させることから上限を2.
4%とした。同一のNi f Cu量においては、Ni
よりもCuのほうが安価であるから、できる限りCuを
含有させてNilを低減させるほうが有利である。ただ
しCu量が0.2%に満たないと含有させる効果が橿め
て小さく、一方0.7%を超えて含有させてもそれ以上
Niを置きかえる効果は薄くるから、Cuは0.2〜0
.7%の範囲に限定した。またNiは、Cuよりも高価
ではあるが、焼結体のしん性、強度を向上させるのに有
用な成分であり、じん性を考慮してNi量の下限を1.
0%とし、一方2.2%を超えると鋼粉の圧縮性が低下
するとともに熱処理材において残留オーステナイト量が
増加し、機械的特性が低下するために上限を2.2%と
した。
つNi+Cu:1.5 〜2.4 % Ni及びCuは、いずももじん性を高める成分であり、
炭化水素変成ガス(RXガス)雰囲気での焼結や熱処理
でも酸化せず、Fe基地に固溶して焼結体を強化するの
に有効に寄与する。しかもNiとCuとが共存すること
でこれらの効果がより一層助長される。しかしNiとC
uとの合計量で1,5%に満たないとその効果に乏しい
。また合計量で2.4%を超えると鋼粉粒子が硬化する
ので圧縮性が劣化し、またNi及びCuは炭化物非形成
成分であるため浸炭性を劣化させることから上限を2.
4%とした。同一のNi f Cu量においては、Ni
よりもCuのほうが安価であるから、できる限りCuを
含有させてNilを低減させるほうが有利である。ただ
しCu量が0.2%に満たないと含有させる効果が橿め
て小さく、一方0.7%を超えて含有させてもそれ以上
Niを置きかえる効果は薄くるから、Cuは0.2〜0
.7%の範囲に限定した。またNiは、Cuよりも高価
ではあるが、焼結体のしん性、強度を向上させるのに有
用な成分であり、じん性を考慮してNi量の下限を1.
0%とし、一方2.2%を超えると鋼粉の圧縮性が低下
するとともに熱処理材において残留オーステナイト量が
増加し、機械的特性が低下するために上限を2.2%と
した。
このように上述した成分組成範囲を満足させることによ
って、前掲した5つの条件すべてを満足する優れた合金
鋼粉が得られるのである。
って、前掲した5つの条件すべてを満足する優れた合金
鋼粉が得られるのである。
すなわちこの発明では、合金成分の種類と含有量が制限
さているために成形時の圧縮性に優れることはいうまで
もなく、また酸化されやすい成分はその影響が出ない範
囲内に含有量を厳しく制限しているために、焼結、熱処
理時に特殊な雰囲気を必要としない。さらに、後述の実
施例からも明らかなように、この発明に従う鋼粉は、M
oを多く含有するため、Ni+ Cu qが多いにもか
かわらず深い有効浸炭深さが得られ、従来の合金鋼粉を
用いた場合に比較して機械的性質が格段に向上するので
ある。
さているために成形時の圧縮性に優れることはいうまで
もなく、また酸化されやすい成分はその影響が出ない範
囲内に含有量を厳しく制限しているために、焼結、熱処
理時に特殊な雰囲気を必要としない。さらに、後述の実
施例からも明らかなように、この発明に従う鋼粉は、M
oを多く含有するため、Ni+ Cu qが多いにもか
かわらず深い有効浸炭深さが得られ、従来の合金鋼粉を
用いた場合に比較して機械的性質が格段に向上するので
ある。
(実施例)
表1に供試鋼粉の化学組成を示す。同表において鋼粉N
α1〜17は実施例、また鋼粉Nα1B−38は比較例
である。これらの銅粉はいずれも溶鋼を、タンデイツシ
ュのノズルから流出させながら、150kg f /
ell ”の高圧水で噴霧し、次いで脱水、乾燥させた
のち、950℃、30分の仕上げ還元を施して得たもの
である。
α1〜17は実施例、また鋼粉Nα1B−38は比較例
である。これらの銅粉はいずれも溶鋼を、タンデイツシ
ュのノズルから流出させながら、150kg f /
ell ”の高圧水で噴霧し、次いで脱水、乾燥させた
のち、950℃、30分の仕上げ還元を施して得たもの
である。
/
/
/
表2には、上記の各銅粉について、圧粉体の圧粉密度、
焼結体の焼結密度及び浸炭処理後の特性を示す。圧粉体
は、各鋼粉にステアリン酸亜鉛を0.8%添加し、成形
圧カフt/cm”で成形したものである。また焼結体は
、各鋼粉に黒鉛を0.2%、ステアリン酸亜鉛を0.8
%加え、成形圧カフt/cm”で成形し、次いで分解ア
ンモニアガス中で600°C130分間加熱してステア
リン酸亜鉛を揮散させた後、同一ガス中で1250°C
160分間焼結を行って作製した。浸炭処理は、上記焼
結体をカーボンポテンシャル0.90%のガス浸炭炉に
て950°C160分の浸炭を行った後、60゛Cの油
中に焼入れを行い、その後180°Cの油中で60分焼
石どしを施して空冷したものである。
焼結体の焼結密度及び浸炭処理後の特性を示す。圧粉体
は、各鋼粉にステアリン酸亜鉛を0.8%添加し、成形
圧カフt/cm”で成形したものである。また焼結体は
、各鋼粉に黒鉛を0.2%、ステアリン酸亜鉛を0.8
%加え、成形圧カフt/cm”で成形し、次いで分解ア
ンモニアガス中で600°C130分間加熱してステア
リン酸亜鉛を揮散させた後、同一ガス中で1250°C
160分間焼結を行って作製した。浸炭処理は、上記焼
結体をカーボンポテンシャル0.90%のガス浸炭炉に
て950°C160分の浸炭を行った後、60゛Cの油
中に焼入れを行い、その後180°Cの油中で60分焼
石どしを施して空冷したものである。
表2から明らかなように、この発明に従う鋼粉Nα1〜
17は、合金成分組成範囲が適切であるため、7.10
g/cm’以上の焼結密度と、その浸炭材についテハ1
.2 m以上ノ有効浸炭深さ、120 kgf/mm”
以上の引張り強さ及び2.3kgf−m以上のしん性が
得られた。
17は、合金成分組成範囲が適切であるため、7.10
g/cm’以上の焼結密度と、その浸炭材についテハ1
.2 m以上ノ有効浸炭深さ、120 kgf/mm”
以上の引張り強さ及び2.3kgf−m以上のしん性が
得られた。
これに対して比較例の鋼粉N1118.23.27及び
31では、MolがoJ%以下であるため、また鋼粉N
α35はMnを0.3%を超えて含有するため、鋼粉N
α36はSiを0.1%を超えて含有するため、いずれ
も2.3kgf ・mに満たないしん性しか得られな
かった。
31では、MolがoJ%以下であるため、また鋼粉N
α35はMnを0.3%を超えて含有するため、鋼粉N
α36はSiを0.1%を超えて含有するため、いずれ
も2.3kgf ・mに満たないしん性しか得られな
かった。
鋼粉Nα37は、Cを0.02%を超えて含有するため
に、鋼粉No、38はNを0.01%を超えて含有する
ために、いずれも7−10g/cmF未満の焼結密度し
か得られず最終的に浸炭材のしん性は2.3kgf−m
未満で引張り強さは120 kgf/lan”未満の値
しか得られなかった。鋼粉No、19.24.28及び
32では、Moを2.0%を超えて含有するために浸炭
材の残留オーステナイト量が増加し、高い衝撃値が得ら
れるが、引張り強さは120 kgf/mm2未満の値
しか得られなかった。鋼粉Nα20.22.33及び3
4は、Ni + Cu量が2.4%を超えるために鋼粉
が固溶硬化により硬(なって特に圧縮性が低下し、7.
IOg/cm3以上の焼結密度が得られなかった。鋼粉
Nα25.26及び29は、逆にNi + CLFlが
1.5%未満であるため、120 kgf/12以上の
強度が得られなかった。鋼粉Nα21は、Cuが0.2
%未満であるので120 kgflon”以上の強度が
得られなかった。鋼粉Nα30はCuが0.7%を超え
るために圧縮性が低下し、7.10g/am’以上の焼
結密度が得られなかった。
に、鋼粉No、38はNを0.01%を超えて含有する
ために、いずれも7−10g/cmF未満の焼結密度し
か得られず最終的に浸炭材のしん性は2.3kgf−m
未満で引張り強さは120 kgf/lan”未満の値
しか得られなかった。鋼粉No、19.24.28及び
32では、Moを2.0%を超えて含有するために浸炭
材の残留オーステナイト量が増加し、高い衝撃値が得ら
れるが、引張り強さは120 kgf/mm2未満の値
しか得られなかった。鋼粉Nα20.22.33及び3
4は、Ni + Cu量が2.4%を超えるために鋼粉
が固溶硬化により硬(なって特に圧縮性が低下し、7.
IOg/cm3以上の焼結密度が得られなかった。鋼粉
Nα25.26及び29は、逆にNi + CLFlが
1.5%未満であるため、120 kgf/12以上の
強度が得られなかった。鋼粉Nα21は、Cuが0.2
%未満であるので120 kgflon”以上の強度が
得られなかった。鋼粉Nα30はCuが0.7%を超え
るために圧縮性が低下し、7.10g/am’以上の焼
結密度が得られなかった。
以上水したように、この発明の範囲外の比較例では優れ
た効果が得られなかった。
た効果が得られなかった。
(発明の効果)
かくしてこの発明によれば、高強度焼結部品用の鋼粉と
して要求される5つの条件を全て兼ね備えた合金銅粉を
得ることができる。
して要求される5つの条件を全て兼ね備えた合金銅粉を
得ることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、C:0.02wt%以下、 Si:0.1wt%以下、 Mn:0.3wt%以下、 Mo:0.8wt%を超え2.0wt%以下N:0.0
1wt%以下 を含み、かつ Ni:1.0〜2.2wt%及び Cu:0.2〜0.7wt%を、 Ni+Cu:1.5〜2.4wt% の範囲において含有し、残部は実質的にFeの組成にな
る浸炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17253188A JPH0225502A (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 浸炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17253188A JPH0225502A (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 浸炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0225502A true JPH0225502A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=15943640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17253188A Pending JPH0225502A (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 浸炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0225502A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008153499A1 (en) | 2007-06-14 | 2008-12-18 | Höganäs Ab (Publ) | Iron-based powder and composition thereof |
WO2014103999A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 株式会社神戸製鋼所 | 高疲労強度焼結体用プレアロイ型鋼粉および浸炭焼入れ材 |
CN104131230A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-05 | 合肥市东庐机械制造有限公司 | 一种阀门耐老化合金钢及其制造方法 |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP17253188A patent/JPH0225502A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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