JPH03247743A - 耐食性、被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼およびその製造方法 - Google Patents
耐食性、被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼およびその製造方法Info
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- JPH03247743A JPH03247743A JP2044860A JP4486090A JPH03247743A JP H03247743 A JPH03247743 A JP H03247743A JP 2044860 A JP2044860 A JP 2044860A JP 4486090 A JP4486090 A JP 4486090A JP H03247743 A JPH03247743 A JP H03247743A
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- 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〉
本発明は、粉末冶金法によって製造される耐食性、被削
性および鏡面性にすぐれた焼結合金鋼およびその製造方
法に関する。
性および鏡面性にすぐれた焼結合金鋼およびその製造方
法に関する。
〈従来の技術〉
近年、粉末冶金による焼結部品の適用分野は、その技術
向−1−と共に著しい伸びを示している。 中でも焼結
ステンレス鋼は多方面で使用されるようになり、複雑な
形状の部品が要求されるようにな−〕できている。 こ
れら複雑形状部品の製造には焼結後の仕上げ加工が必須
であり、工程的にも重要である。 しかし、ステンレス
鋼は加工が難しく、特にCr−Ni系ステンレス鋼は一
般にねば(、また加工硬化が顕著であるため工具の摩耗
が激しく被削性が悪いことが問題となっている。 更に
、鋼粉焼結体中には多数の気孔かのこるため、被削性が
悪いと共に耐食性および鏡面性も悪化する。
向−1−と共に著しい伸びを示している。 中でも焼結
ステンレス鋼は多方面で使用されるようになり、複雑な
形状の部品が要求されるようにな−〕できている。 こ
れら複雑形状部品の製造には焼結後の仕上げ加工が必須
であり、工程的にも重要である。 しかし、ステンレス
鋼は加工が難しく、特にCr−Ni系ステンレス鋼は一
般にねば(、また加工硬化が顕著であるため工具の摩耗
が激しく被削性が悪いことが問題となっている。 更に
、鋼粉焼結体中には多数の気孔かのこるため、被削性が
悪いと共に耐食性および鏡面性も悪化する。
これらの問題を解決するために、たとえば、特公昭58
−52001および特公昭59−25002にのべられ
ているような快削性ステンレス鋼粉、または特公昭54
−28818および特公昭55−14862に述べられ
ているような快削性焼結合金が開発されてきている。
−52001および特公昭59−25002にのべられ
ているような快削性ステンレス鋼粉、または特公昭54
−28818および特公昭55−14862に述べられ
ているような快削性焼結合金が開発されてきている。
前者の鋼粉はS、Se等の快削成分を混合し、基地中の
MnによってMnS、MnSeを焼結体中に形成させ、
被削性を向上させようとするものであり、後者の焼結合
金は酸化物系介在物を混合、または、焼結体の密度をあ
る程度下げることで快削性を得ようとするものである。
MnによってMnS、MnSeを焼結体中に形成させ、
被削性を向上させようとするものであり、後者の焼結合
金は酸化物系介在物を混合、または、焼結体の密度をあ
る程度下げることで快削性を得ようとするものである。
しかしM n SやM n S eは鋼粉の圧縮性を低
下させ、人工汗の環境下で溶出するため耐食性、鏡面性
を著しく低下させる副作用がある。
下させ、人工汗の環境下で溶出するため耐食性、鏡面性
を著しく低下させる副作用がある。
また、焼結体中の空孔は耐食性を悪化させるばかりでな
(、熱伝導が減少するため、ある条件下での切削では切
削加工した時の熱が工具近傍から逃げず、その結果、か
えって工具摩耗を増大させる結果をまねく。 さらに酸
化物系介在物は鋼粉の圧縮性の低下や、焼結を阻害する
ことによって焼結体密度を上昇せず、耐食性や鏡面性を
低下させる欠点がある。
(、熱伝導が減少するため、ある条件下での切削では切
削加工した時の熱が工具近傍から逃げず、その結果、か
えって工具摩耗を増大させる結果をまねく。 さらに酸
化物系介在物は鋼粉の圧縮性の低下や、焼結を阻害する
ことによって焼結体密度を上昇せず、耐食性や鏡面性を
低下させる欠点がある。
〈発明が解決しようとする課題〉
本発明の目的とするところは、ステンレス焼結体の耐食
性および鏡面性を低下させることなく被削性を向上しよ
うとするものである。
性および鏡面性を低下させることなく被削性を向上しよ
うとするものである。
具体的には、耐食性や鏡面性を低下さぜるS Se、
Te等の快削成分を焼結体中で微細分散させ、かつ焼結
体の溶製材に対する密度比を92%以」二有する被削性
、耐食性および鏡面性に優れた焼結合金鋼およびその製
造方法を提供する。
Te等の快削成分を焼結体中で微細分散させ、かつ焼結
体の溶製材に対する密度比を92%以」二有する被削性
、耐食性および鏡面性に優れた焼結合金鋼およびその製
造方法を提供する。
く課題を解決するための手段〉
本発明者らは種々の検討を重ねた結果、次の様な結論に
いたった。 すなわち鋼粉にSSe、Te等の快削成分
を添加し、平均粒径な15μm以下としたものを原料粉
末とし、これを成形、脱脂した後、真空焼結と非酸化性
雰囲気とを組み合わせることで焼結体の溶製材に対する
密度を92%以上とすることができ、MnS、MnSe
およびM n T eのうち1種以上を微細に分散させ
ることで、耐食性および鏡面性を損なうことなく被削性
を著しく向上させることを見出した。
いたった。 すなわち鋼粉にSSe、Te等の快削成分
を添加し、平均粒径な15μm以下としたものを原料粉
末とし、これを成形、脱脂した後、真空焼結と非酸化性
雰囲気とを組み合わせることで焼結体の溶製材に対する
密度を92%以上とすることができ、MnS、MnSe
およびM n T eのうち1種以上を微細に分散させ
ることで、耐食性および鏡面性を損なうことなく被削性
を著しく向上させることを見出した。
すなわち、本発明は、Cr:16〜25重量%、Ni:
8〜24重量%、Mo:10重量%以下、Mn:2.0
重量%以下、C:0.06重量%以下および0:0.5
重量%以下を含み、S :0.02〜0.3重量%、S
e:0.01〜0.3重量%およびT’e:0.01〜
0.3重量%のうち1種または2種以上の快削成分を含
み、残部はFeおJ:び不可避的不純物からなる粉末焼
結体であって、焼結体中の快削成分はMnS、MnSe
、MnTeの形の化合物として存在し、その化合物の大
きさは15if m以下であり、かつ焼結体の密度が溶
製体の92%以上であることを特徴とする耐食性、被削
性および鏡面性に優れた焼結合金鋼を提供するものであ
る。
8〜24重量%、Mo:10重量%以下、Mn:2.0
重量%以下、C:0.06重量%以下および0:0.5
重量%以下を含み、S :0.02〜0.3重量%、S
e:0.01〜0.3重量%およびT’e:0.01〜
0.3重量%のうち1種または2種以上の快削成分を含
み、残部はFeおJ:び不可避的不純物からなる粉末焼
結体であって、焼結体中の快削成分はMnS、MnSe
、MnTeの形の化合物として存在し、その化合物の大
きさは15if m以下であり、かつ焼結体の密度が溶
製体の92%以上であることを特徴とする耐食性、被削
性および鏡面性に優れた焼結合金鋼を提供するものであ
る。
また、本発明は、Cr:16〜25重量%、Ni:8〜
24重量%、Mo:10重量%以下およびMn:2.0
重量%以下を含み、さらにS : 0.02〜0.3重
量%、Se:0101〜0.3重量%およびTe :
0.01〜0.3重量%のうち1種または2種以上の快
削成分を含み、残部はFeおよび不可避的不純物よりな
り、かつ粉末の粒径が15μm以下である鋼粉を用い、
この鋼粉に結合剤を添加混合して成形した後、該成形体
中の結合剤を減圧下および/または非酸化性雰囲気中で
加熱して除去し、続いて温度1050〜1350℃以下
、圧力30torr以下の減圧下で焼結し、さらに非酸
化性雰囲気下で1250〜1350℃の温度で焼結する
ことを特徴とする耐食性、被削性および鏡面性に優れた
焼結合金鋼の製造方法を提供するものである。
24重量%、Mo:10重量%以下およびMn:2.0
重量%以下を含み、さらにS : 0.02〜0.3重
量%、Se:0101〜0.3重量%およびTe :
0.01〜0.3重量%のうち1種または2種以上の快
削成分を含み、残部はFeおよび不可避的不純物よりな
り、かつ粉末の粒径が15μm以下である鋼粉を用い、
この鋼粉に結合剤を添加混合して成形した後、該成形体
中の結合剤を減圧下および/または非酸化性雰囲気中で
加熱して除去し、続いて温度1050〜1350℃以下
、圧力30torr以下の減圧下で焼結し、さらに非酸
化性雰囲気下で1250〜1350℃の温度で焼結する
ことを特徴とする耐食性、被削性および鏡面性に優れた
焼結合金鋼の製造方法を提供するものである。
成形体中の結合剤の除去後、成形体中のC10モル比が
0.3〜3.0の範囲をはずれるどきには、焼結前に、
上記範囲内に入るようにC10モル比を調整するのがよ
い。 その調整は、湿潤水素下での熱処理あるいは大気
中での熱処理により行なうのがよい。
0.3〜3.0の範囲をはずれるどきには、焼結前に、
上記範囲内に入るようにC10モル比を調整するのがよ
い。 その調整は、湿潤水素下での熱処理あるいは大気
中での熱処理により行なうのがよい。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
まず、焼結体中のMnS、MnSe。
M n T eの大きさを規定したのは、耐食性および
鏡面性はこれらの化合物の大きさに影響され、焼結合金
中のCr 、 N i 、 M o 、 M n 。
鏡面性はこれらの化合物の大きさに影響され、焼結合金
中のCr 、 N i 、 M o 、 M n 。
C,O,S、Se、Teの量を規定したのは耐食性に大
きく影響する元素であると考えられるためである。
きく影響する元素であると考えられるためである。
0r=16〜25重量%
Cr添加量は高い程耐食性は向上するが、含有量が16
重量%未満では耐食性に対する充分な効果は得られず、
また25重量%を超えて添加してもそれ以上の効果が無
く、鋼粉のコスト高になる。 さらにシグマ相による焼
結体の脆化といった問題も発生して(るため、添加の上
限を25重量%とじた。
重量%未満では耐食性に対する充分な効果は得られず、
また25重量%を超えて添加してもそれ以上の効果が無
く、鋼粉のコスト高になる。 さらにシグマ相による焼
結体の脆化といった問題も発生して(るため、添加の上
限を25重量%とじた。
N1・8〜24重量%
Niはオーステナイト安定化元素であり、焼結体の耐食
性および靭性などの特性を向上させるのに有効である。
性および靭性などの特性を向上させるのに有効である。
ただし、含有量が8重量%未満ではオーステナイト安
定に対する効果が少なく耐食性が低下する。 また、2
4重量%を超えて添加してもそれ以上の顕著な効果は無
く鋼粉のコスト高につながるため、添加の上限を24重
量%とした。
定に対する効果が少なく耐食性が低下する。 また、2
4重量%を超えて添加してもそれ以上の顕著な効果は無
く鋼粉のコスト高につながるため、添加の上限を24重
量%とした。
MO・10重量%以下
M、 oは耐食性に対して最も有効な元素である。 し
かし、10重量%を越えて添加すると、焼結体の靭性を
著しく低下させるため、上限を10重量%とした。
かし、10重量%を越えて添加すると、焼結体の靭性を
著しく低下させるため、上限を10重量%とした。
Mn:2.0重量%以下
Mnは添加したS、Se、Teと結合して、焼結体中に
MnS、MnSe、MnTeを生成し被削性を向上させ
る。 しかし、Mn添加が2、O重量%超では鋼粉の球
状化が進行し、焼結体としたときに密度が向上しない問
題があるため、上限を1,0重量%とした。
MnS、MnSe、MnTeを生成し被削性を向上させ
る。 しかし、Mn添加が2、O重量%超では鋼粉の球
状化が進行し、焼結体としたときに密度が向上しない問
題があるため、上限を1,0重量%とした。
C・0.06重量%以下
耐食性の点からはCは低い程良いことは一般に知られて
いる。 上限を0.06重量%としたのは、これを越え
た場合、焼結体中にCrの炭化物が生成しCr欠乏相が
できて、その結果耐食性が著しく低下するためである。
いる。 上限を0.06重量%としたのは、これを越え
た場合、焼結体中にCrの炭化物が生成しCr欠乏相が
できて、その結果耐食性が著しく低下するためである。
また、液相が発生することにより空孔が粗大化する問
題もある。
題もある。
0:0.5重量%以下
0は低い程焼結体の緻密化が進行し、その結果耐食性、
被削性および鏡面性ともに向」ニする。 しかし、0.
5重量%を超えて含有する場合には、焼結が進行せず所
定の密度が得られず耐食性、被削性および鏡面性ともに
低下する。
被削性および鏡面性ともに向」ニする。 しかし、0.
5重量%を超えて含有する場合には、焼結が進行せず所
定の密度が得られず耐食性、被削性および鏡面性ともに
低下する。
Sho、02〜0.30重量%、Se:0.01〜0.
30重量%、Te:0.01〜0.30重量%のうち1
種または2種 これらの元素は快削成分として焼結体の被削性を高める
効果がある。 ただし過度の添加は耐食性を低下させた
り、鋼粉の圧縮性を阻害したりするので、添加成分数お
よびそれぞれの上限を上記のように規定した。 また、
これらの元素はそれぞれM n S 、 M n S
e 、 M n T eの形の化合物として焼結体中に
存在するが、これらの化合物は人工汗の環境下では溶出
し、その部分がピットとなって孔食が進行する。 」−
配化合物の大きさが15μm超であとビットが大きく成
長し、孔食が急激に進行し、耐食性が低下する。 また
、これらの化合物はマトリックス部より硬度が低いため
、その面積が大きいと鏡面研磨した際に、焼結体表面に
凹凸ができて所定の鏡面が得られない問題がある。
30重量%、Te:0.01〜0.30重量%のうち1
種または2種 これらの元素は快削成分として焼結体の被削性を高める
効果がある。 ただし過度の添加は耐食性を低下させた
り、鋼粉の圧縮性を阻害したりするので、添加成分数お
よびそれぞれの上限を上記のように規定した。 また、
これらの元素はそれぞれM n S 、 M n S
e 、 M n T eの形の化合物として焼結体中に
存在するが、これらの化合物は人工汗の環境下では溶出
し、その部分がピットとなって孔食が進行する。 」−
配化合物の大きさが15μm超であとビットが大きく成
長し、孔食が急激に進行し、耐食性が低下する。 また
、これらの化合物はマトリックス部より硬度が低いため
、その面積が大きいと鏡面研磨した際に、焼結体表面に
凹凸ができて所定の鏡面が得られない問題がある。
焼結体の密度比は耐食性、被削性および鏡面性に直接大
きな影響を及ぼす因子である。 焼結体の溶製材(同一
合金鋼の溶融固化体)に対する密度比が92%未満の焼
結体中には空孔が多数残っており、しかも閉塞化してい
す外部と繋がっているので焼結体の内部も腐食環境にさ
らされていることになり、その結果耐食性が著しく低下
する。 また、密度比が92%未満では、空孔の面積も
大きいばかりでなく、その形状も不規則であり、その結
果鏡面性が低下する。 さらに空孔が残っていると焼結
体の熱伝導率が低下することになり、ある特定の切削条
件下では切削時に工具近傍に熱が溜まり、その結果工具
摩耗が著しく進行する。 以上の理由により、焼結体の
密度比を92%以上とした。
きな影響を及ぼす因子である。 焼結体の溶製材(同一
合金鋼の溶融固化体)に対する密度比が92%未満の焼
結体中には空孔が多数残っており、しかも閉塞化してい
す外部と繋がっているので焼結体の内部も腐食環境にさ
らされていることになり、その結果耐食性が著しく低下
する。 また、密度比が92%未満では、空孔の面積も
大きいばかりでなく、その形状も不規則であり、その結
果鏡面性が低下する。 さらに空孔が残っていると焼結
体の熱伝導率が低下することになり、ある特定の切削条
件下では切削時に工具近傍に熱が溜まり、その結果工具
摩耗が著しく進行する。 以上の理由により、焼結体の
密度比を92%以上とした。
次にこのような焼結合金鋼の製造方法としては、Cr:
16〜25重量%、Ni:8〜24重量%、Mo:10
重量%以下およびMn:2.0重量%以下を含み、さら
にS:0.02〜0.3重量%、Se : 0.01〜
0.3重量%およびTe+0.01〜0.3重量%のう
ち1種または2種以上を快削成分として含み、残部はF
eおよび不可避的不純物である、平均粒径が15μm以
下の鋼粉に結合剤を添加し、成形後に結合剤を減圧下お
よび/または非酸化性雰囲気中で加熱して除去した後、
1050〜1350℃の温度、圧力30torr以下で
焼結し、続いて非酸化性雰囲気中1250〜1350℃
の温度で焼結することで得ることができる。
16〜25重量%、Ni:8〜24重量%、Mo:10
重量%以下およびMn:2.0重量%以下を含み、さら
にS:0.02〜0.3重量%、Se : 0.01〜
0.3重量%およびTe+0.01〜0.3重量%のう
ち1種または2種以上を快削成分として含み、残部はF
eおよび不可避的不純物である、平均粒径が15μm以
下の鋼粉に結合剤を添加し、成形後に結合剤を減圧下お
よび/または非酸化性雰囲気中で加熱して除去した後、
1050〜1350℃の温度、圧力30torr以下で
焼結し、続いて非酸化性雰囲気中1250〜1350℃
の温度で焼結することで得ることができる。
本発明で、Cr、Ni、Mo、Mnの量を規定するのは
、上記の焼結合金鋼を得るのに必要なだめである。
、上記の焼結合金鋼を得るのに必要なだめである。
最終的にMnS、MnSeまたはM n T eの大き
さを15μm以下とするためには、たとえば、快削性元
素を予合金添加することで、これらの元素が鋼中にいっ
たん固溶して再析出する過程で微細に分散する状態が得
られる。 また、S、Se、Teを各々FeS、Fe5
eFeTeの状態で混粉しても同じ効果が得られる。
さを15μm以下とするためには、たとえば、快削性元
素を予合金添加することで、これらの元素が鋼中にいっ
たん固溶して再析出する過程で微細に分散する状態が得
られる。 また、S、Se、Teを各々FeS、Fe5
eFeTeの状態で混粉しても同じ効果が得られる。
原料粉の平均粒径は焼結体の密度を左右する大きな因子
である。 微粉を用いる程焼結が進行し、焼結体密度は
上昇する。 しかし平均粒径が15μmより大きい鋼粉
を使用した場合、溶製材に対する焼結材の密度比が92
%を越えず焼結体内部の空孔も大きく、またその形状も
不規則で、要求される耐食性、被削性および鏡面性が得
られない。 そこで、平均粒径を15μm以下と規定し
た。
である。 微粉を用いる程焼結が進行し、焼結体密度は
上昇する。 しかし平均粒径が15μmより大きい鋼粉
を使用した場合、溶製材に対する焼結材の密度比が92
%を越えず焼結体内部の空孔も大きく、またその形状も
不規則で、要求される耐食性、被削性および鏡面性が得
られない。 そこで、平均粒径を15μm以下と規定し
た。
使用する鋼粉の粒径が小さいため鋼粉単独では成形が困
難であり、また、成形したとしても成形体に割れが生じ
たり、金型を傷めたりする等の問題がある。 そこで鋼
粉に結合剤を添加して成形をおこなう。 結合剤は一般
に用いられているワックス、樹脂またはこれらの混合物
を用いても成形は可能である。 結合剤の添加量は成形
方法によって異なる。 成形方法は射出成形、金型な用
いたプレス成形、押出成形のいずれでも良いが、たとえ
ば、金型成形では結合剤は0.5〜2重量%程度である
が、射出成形では10〜15重量%必要になる。
難であり、また、成形したとしても成形体に割れが生じ
たり、金型を傷めたりする等の問題がある。 そこで鋼
粉に結合剤を添加して成形をおこなう。 結合剤は一般
に用いられているワックス、樹脂またはこれらの混合物
を用いても成形は可能である。 結合剤の添加量は成形
方法によって異なる。 成形方法は射出成形、金型な用
いたプレス成形、押出成形のいずれでも良いが、たとえ
ば、金型成形では結合剤は0.5〜2重量%程度である
が、射出成形では10〜15重量%必要になる。
成形後、結合剤を除去するために減圧下および/または
非酸化性雰囲気中で加熱する。 加熱温度、昇温速度は
結合剤の分解、蒸発する温度により決定される。
非酸化性雰囲気中で加熱する。 加熱温度、昇温速度は
結合剤の分解、蒸発する温度により決定される。
結合剤を除去した後、成形体中のC100,3〜3.0
の範囲内に入っていなければ、焼結合金鋼の適正なC量
およびO量が得られないおそれがるために、いずれとも
適正な量が得られるようにC10モル比を0.3〜3.
0に調整する。 調整は脱脂体を湿潤水素または大気中
で加熱することによっておこなわれる。
の範囲内に入っていなければ、焼結合金鋼の適正なC量
およびO量が得られないおそれがるために、いずれとも
適正な量が得られるようにC10モル比を0.3〜3.
0に調整する。 調整は脱脂体を湿潤水素または大気中
で加熱することによっておこなわれる。
その後、焼結を施す。 その際、1050〜1350℃
では30torr以下の減圧中で焼結し、その後、引き
続いて非酸化性雰囲気中1250〜1350℃の温度で
焼結することで、密度比が92%以上の焼結体を得るこ
とができる。
では30torr以下の減圧中で焼結し、その後、引き
続いて非酸化性雰囲気中1250〜1350℃の温度で
焼結することで、密度比が92%以上の焼結体を得るこ
とができる。
焼結の前段ではCrの還元が目的である。
1050℃未満では焼結体中のCr酸化物の還元が充分
に進行せず酸素が残留して、その後の焼結を阻害する。
に進行せず酸素が残留して、その後の焼結を阻害する。
また、1350℃より高温では焼結体表面よりCrが
過度に蒸発して耐食性を劣下させるため、上限を135
0℃と規定した。 Cr酸化物の還元には減圧下が適し
ているが、30torrを越えるとCr酸化物の還元が
進行しに(いため、上限を30torrとした。
過度に蒸発して耐食性を劣下させるため、上限を135
0℃と規定した。 Cr酸化物の還元には減圧下が適し
ているが、30torrを越えるとCr酸化物の還元が
進行しに(いため、上限を30torrとした。
焼結の後段では高密度化および焼結体中の合金元素の均
一化が目的である。 高密度化には1250℃以上の温
度が必要であり、上限を1350℃としたのは、これよ
り高温ではCrが過度に蒸発したり、焼結体の形状が崩
れる等の欠陥が発生するためである。 また、雰囲気を
非酸化性としたのは高温化でのCrの蒸発を抑制するた
めであり、Ar、He、N2などの不活性ガス、または
H,、CO,CH,等の還元ガス、または燃焼排ガスを
用いることができる。
一化が目的である。 高密度化には1250℃以上の温
度が必要であり、上限を1350℃としたのは、これよ
り高温ではCrが過度に蒸発したり、焼結体の形状が崩
れる等の欠陥が発生するためである。 また、雰囲気を
非酸化性としたのは高温化でのCrの蒸発を抑制するた
めであり、Ar、He、N2などの不活性ガス、または
H,、CO,CH,等の還元ガス、または燃焼排ガスを
用いることができる。
〈実施例〉
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
(実施例1)
焼結体中のMnSの大きさが耐食性、被削性および鏡面
性に及ぼす影響を調べるために、表1に示すようにMn
、Sをかえた組成の4種類の鋼粉な水アトマイズで噴霧
し製造した〈発明例1〜4)。 これらの鋼粉の平均粒
径をマイクロトラックで測定し表1に示すが、15μm
以下になっていることがわかる。 表1中Mvは体積平
均径を、D50は50%平均径を表わす。 鋼粉に結合
剤として、熱可塑性樹脂、ポリマーおよびパラフィンを
10〜15重量%の範囲で適量加え、混練してコンパウ
ンドを得た。 このコンパウンドを用いてシャルピー試
験片を射出成形し、窒素中10℃/hの昇温速度で60
0℃まで加熱し結合剤を除去した。
性に及ぼす影響を調べるために、表1に示すようにMn
、Sをかえた組成の4種類の鋼粉な水アトマイズで噴霧
し製造した〈発明例1〜4)。 これらの鋼粉の平均粒
径をマイクロトラックで測定し表1に示すが、15μm
以下になっていることがわかる。 表1中Mvは体積平
均径を、D50は50%平均径を表わす。 鋼粉に結合
剤として、熱可塑性樹脂、ポリマーおよびパラフィンを
10〜15重量%の範囲で適量加え、混練してコンパウ
ンドを得た。 このコンパウンドを用いてシャルピー試
験片を射出成形し、窒素中10℃/hの昇温速度で60
0℃まで加熱し結合剤を除去した。
その後、O,Itorr以下の真空中で1150℃、1
hの焼結、引き続いてAr中で1350℃、2hの焼結
を施した。
hの焼結、引き続いてAr中で1350℃、2hの焼結
を施した。
得られた焼結体を用いて耐食性、被削性および鏡面性の
評価をおこなった。 耐食性試験にはシャルピー試験片
を10mm角としたものを各鋼種10個準備し、NaC
j2、尿素、アンモニア、乳酸の混合液でなる組成の人
工汗中に温度40℃で24hr保持した後、実体顕微鏡
を用いて錆の有無を調べ、すべての試験片に錆が認めら
れない場合を良好、少しでも変色が認められた場合には
発錆とした。
評価をおこなった。 耐食性試験にはシャルピー試験片
を10mm角としたものを各鋼種10個準備し、NaC
j2、尿素、アンモニア、乳酸の混合液でなる組成の人
工汗中に温度40℃で24hr保持した後、実体顕微鏡
を用いて錆の有無を調べ、すべての試験片に錆が認めら
れない場合を良好、少しでも変色が認められた場合には
発錆とした。
また被削性試験についてはシャルピー試験片を用いて1
mmφドリルによる穴開は試験を実施した。 切削条件
はドリル回転数3000rpm、送り15mm/min
、ドリル穴深さ5mm、乾式切削とし、ドリルが切削不
能になり破断するまでの六個数で被削性を評価した。
mmφドリルによる穴開は試験を実施した。 切削条件
はドリル回転数3000rpm、送り15mm/min
、ドリル穴深さ5mm、乾式切削とし、ドリルが切削不
能になり破断するまでの六個数で被削性を評価した。
また、シャルピー試験片の表面をハフ研磨し、鏡面仕上
げされた表面を光沢度計を用いてそのスケールの読みか
ら鏡面性をA、B、Cの3段階で評価した。 Aは溶製
材における鏡面性の90%以上、Bは80〜90%、C
は80%以下の光沢度のものである。
げされた表面を光沢度計を用いてそのスケールの読みか
ら鏡面性をA、B、Cの3段階で評価した。 Aは溶製
材における鏡面性の90%以上、Bは80〜90%、C
は80%以下の光沢度のものである。
表2に焼結体のc、、o量を示すが、適正なC1O量と
なっている。 また、同表中に水中法で測定した焼結体
密度比を示すが92%以上が得られており、さらに焼結
体中のMnSの大きさを画像処理システムを用いて測定
した結果を示すが、15μm以下となっている。 同表
に角鋼様の耐食性、被削性および鏡面性の評価結果を示
すが、S添加量も多いもの程ドリル穴個数が多くなって
いる。 また4鋼種ともに耐食性は良好な結果であり、
さらに鏡面性についても全鋼種パランクのものが得られ
ている。
なっている。 また、同表中に水中法で測定した焼結体
密度比を示すが92%以上が得られており、さらに焼結
体中のMnSの大きさを画像処理システムを用いて測定
した結果を示すが、15μm以下となっている。 同表
に角鋼様の耐食性、被削性および鏡面性の評価結果を示
すが、S添加量も多いもの程ドリル穴個数が多くなって
いる。 また4鋼種ともに耐食性は良好な結果であり、
さらに鏡面性についても全鋼種パランクのものが得られ
ている。
(比較例1〜5)
実施例1に対して、焼結体中のM n Sの大きさが耐
食性、被削性および鏡面性に及ぼす影響を調べるために
、実施例1と同じ組成の鋼粉を製造した(比較例1〜4
)。 その際、快削成分であるMnSを一200#の試
薬で石粉添加した。 また、通常の5US316Lの鋼
粉も噴霧して製造した(比較例5)。 この鋼粉を用い
て、実施例]と同じ条件で成形、脱脂、焼結をおこなっ
た。 表2に各鋼種のc、oitおよび焼結体密度比を
示すが適正値が得られている。 また、同表中に焼結体
中のMnSの大きさを実施例1と同じ方法で測定した結
果を示すが、全鋼種とも最大で20〜35μmの大きさ
のMnSが存在している。
食性、被削性および鏡面性に及ぼす影響を調べるために
、実施例1と同じ組成の鋼粉を製造した(比較例1〜4
)。 その際、快削成分であるMnSを一200#の試
薬で石粉添加した。 また、通常の5US316Lの鋼
粉も噴霧して製造した(比較例5)。 この鋼粉を用い
て、実施例]と同じ条件で成形、脱脂、焼結をおこなっ
た。 表2に各鋼種のc、oitおよび焼結体密度比を
示すが適正値が得られている。 また、同表中に焼結体
中のMnSの大きさを実施例1と同じ方法で測定した結
果を示すが、全鋼種とも最大で20〜35μmの大きさ
のMnSが存在している。
同表に実施例】と同じ方法で評価した耐食性、被削性お
よび鏡面性の結果を示す。 まず、通常の5US316
Lは耐食性および鏡面性は良好であるが、被削性が極端
に低く快削性元素の添加は必須である。 被削性は実施
例1と同様に、S添加量が増加するにつれて向上してい
る。 耐食性は全鋼種とも発錆が認められており、C9
0量の適正であることを考えると、大きなMnSが人工
汗に溶解して耐食性が劣化したと判断される。 さらに
鏡面性にっていは最もM n S添加量の少ない比較例
1だけがBランクで、残りのものはCランクであり、M
nSの大きさの増加は、鏡面性を低下させることがわか
る。
よび鏡面性の結果を示す。 まず、通常の5US316
Lは耐食性および鏡面性は良好であるが、被削性が極端
に低く快削性元素の添加は必須である。 被削性は実施
例1と同様に、S添加量が増加するにつれて向上してい
る。 耐食性は全鋼種とも発錆が認められており、C9
0量の適正であることを考えると、大きなMnSが人工
汗に溶解して耐食性が劣化したと判断される。 さらに
鏡面性にっていは最もM n S添加量の少ない比較例
1だけがBランクで、残りのものはCランクであり、M
nSの大きさの増加は、鏡面性を低下させることがわか
る。
23
(実施例2)
ここでは、焼結体密度の与える影響について述べる。
表3に示す組成、平均粒径を持った水アトマイズ鋼粉を
準備した。 この鋼粉を用いて実施例1と同じようにコ
ンパウンドを製造し、射出成形、脱脂をおこなった。
その後、0.1torrの真空下1150℃で焼結し、
引き続いて1150〜1350℃の範囲で2h保持して
密度の異なる焼結体を得た。 この焼結体を用いて、実
施例1と同じようにして耐食性、被削性および鏡面性を
評価した。
準備した。 この鋼粉を用いて実施例1と同じようにコ
ンパウンドを製造し、射出成形、脱脂をおこなった。
その後、0.1torrの真空下1150℃で焼結し、
引き続いて1150〜1350℃の範囲で2h保持して
密度の異なる焼結体を得た。 この焼結体を用いて、実
施例1と同じようにして耐食性、被削性および鏡面性を
評価した。
表4に実験結果を示す。 各鋼種ともにC1O量は適正
値が得られている。 焼結体密度比が92%以上のもの
(発明例5〜7)は、耐食性、被削性および鏡面性とも
に良好な結果が得られているが、密度比が88.2%、
91.4%のもの(比較例6,7)は発錆が認められ、
鏡面性も各々B、Cランクに低下している。
値が得られている。 焼結体密度比が92%以上のもの
(発明例5〜7)は、耐食性、被削性および鏡面性とも
に良好な結果が得られているが、密度比が88.2%、
91.4%のもの(比較例6,7)は発錆が認められ、
鏡面性も各々B、Cランクに低下している。
このことから、焼結体密度は92%以上必要であり、
そのためには焼結温度は1
50℃以上
必要であることがわかる。
(実施例3)
ここでは、Cr、Niの添加量が耐食性および鏡面性に
及ぼす影響を述べる。 表5に示すようにCr、Ni添
加量をかえた8種類の鋼粉を水アトマイズで噴霧して製
造した。 この鋼粉な用いて実施例1と同様な方法でコ
ンパウンド製造、射出成形、脱脂および焼結をおこなっ
た。 その後、実施例1と同じようにして耐食性、鏡面
性を評価した。 表6に実験結果を示すが、各焼結体と
も適正なC10量および密度比が得られている。 また
、耐食性、鏡面性については、全鋼種とも鏡面性ばAラ
ンクの良好なものかえられているが、Cr添加量が15
%のもの(比較例8)は発錆がみとめられており、また
、Ni添加量が5%のもの(比較例9)でも発錆してい
る。 このことから、耐食性を得るためには、Cr、N
iが各々適正な添加量必要であることがわかる。
及ぼす影響を述べる。 表5に示すようにCr、Ni添
加量をかえた8種類の鋼粉を水アトマイズで噴霧して製
造した。 この鋼粉な用いて実施例1と同様な方法でコ
ンパウンド製造、射出成形、脱脂および焼結をおこなっ
た。 その後、実施例1と同じようにして耐食性、鏡面
性を評価した。 表6に実験結果を示すが、各焼結体と
も適正なC10量および密度比が得られている。 また
、耐食性、鏡面性については、全鋼種とも鏡面性ばAラ
ンクの良好なものかえられているが、Cr添加量が15
%のもの(比較例8)は発錆がみとめられており、また
、Ni添加量が5%のもの(比較例9)でも発錆してい
る。 このことから、耐食性を得るためには、Cr、N
iが各々適正な添加量必要であることがわかる。
7
特開平
3
247743 (11)
(実施例4)
ここでは、Se、Teの添加の効果について述べる。
表7に示すようにSの他にSe、Teをそれぞれ添加し
た鋼粉を水アトマイズで噴霧して製造した。 また、ア
トマイズ鋼粉と同じ組成になるようにMnSe、MnT
eで混粉して添加した鋼粉を準備した。 これらの鋼粉
な用いて実施例1と同様な方法でコンパウンド製造、射
出成形、脱脂および焼結をおこなった。 その後実施例
1と同様にして耐食性、被削性および鏡面性を評価した
。 表8に実験結果を示すが、各焼結体とも適正なC9
O量および密度比か得られている。 この状態で焼結体
中の化合物の大きさを測定した結果は予合金添加したも
の(発明例14〜19)については15μm以下の微細
なものかえられているが、MnSe。
た鋼粉を水アトマイズで噴霧して製造した。 また、ア
トマイズ鋼粉と同じ組成になるようにMnSe、MnT
eで混粉して添加した鋼粉を準備した。 これらの鋼粉
な用いて実施例1と同様な方法でコンパウンド製造、射
出成形、脱脂および焼結をおこなった。 その後実施例
1と同様にして耐食性、被削性および鏡面性を評価した
。 表8に実験結果を示すが、各焼結体とも適正なC9
O量および密度比か得られている。 この状態で焼結体
中の化合物の大きさを測定した結果は予合金添加したも
の(発明例14〜19)については15μm以下の微細
なものかえられているが、MnSe。
M n T eで混粉したもの(比較例10〜15)は
最大で30〜40LLmとなっている。 被削性はSe
、Teともに添加量が増加する程向上 0 している。 予合金添加した鋼種(発明例14〜19)
は耐食性および被削性ともに良好な結果をしめすが、混
粉で添加したもの(比較例10〜15)については、す
べての鋼種で発錆が認められ、また鏡面性もBおよびC
ランクであり、焼結体中の化合物の大きさの増加は耐食
性、被削性ともに低下させることがわかる。
最大で30〜40LLmとなっている。 被削性はSe
、Teともに添加量が増加する程向上 0 している。 予合金添加した鋼種(発明例14〜19)
は耐食性および被削性ともに良好な結果をしめすが、混
粉で添加したもの(比較例10〜15)については、す
べての鋼種で発錆が認められ、また鏡面性もBおよびC
ランクであり、焼結体中の化合物の大きさの増加は耐食
性、被削性ともに低下させることがわかる。
33
(実施例5)
ここでは、快削ステンレス焼結体のC10モル比が耐食
性および鏡面性に対する影響について述べる。 表9に
示す快削ステンレス鋼粉を用いて、実施例】と同じ条件
で成形した後、窒素雰囲気中昇温速度10″C/min
で600℃まで加熱して結合剤を除去した。 この段階
でのC10モル比は33である(比較例 16)。 次に、この中の一部について、湿水素中50
0″Cで10m1n保持(発明例20)、および大気中
350℃で10m1n保持(発明例21)の2種類のパ
ターンで各々C10調整を施した。 その後、以上3種
類の成形体を実施例1と同じ条件で焼結し、耐食性およ
び鏡面性を評価した。
性および鏡面性に対する影響について述べる。 表9に
示す快削ステンレス鋼粉を用いて、実施例】と同じ条件
で成形した後、窒素雰囲気中昇温速度10″C/min
で600℃まで加熱して結合剤を除去した。 この段階
でのC10モル比は33である(比較例 16)。 次に、この中の一部について、湿水素中50
0″Cで10m1n保持(発明例20)、および大気中
350℃で10m1n保持(発明例21)の2種類のパ
ターンで各々C10調整を施した。 その後、以上3種
類の成形体を実施例1と同じ条件で焼結し、耐食性およ
び鏡面性を評価した。
表10に結果を示す。 C10調整したちの2種類は適
性なC10モル比が得られ、その結果焼結体のC1O量
も低減し、耐食性および鏡面性も良好である。 しかし
、C10調整をおこなわなかった比較例16は、残留C
によって、 鏡面性ともに低下することがわかる。
性なC10モル比が得られ、その結果焼結体のC1O量
も低減し、耐食性および鏡面性も良好である。 しかし
、C10調整をおこなわなかった比較例16は、残留C
によって、 鏡面性ともに低下することがわかる。
〈発明の効果〉
本発明は、焼結体中の快削性化合物相の大きさを微細と
することで、焼結体の耐食性および鏡面性にすぐれた快
削性ステンレス焼結体をあたえるものである。
することで、焼結体の耐食性および鏡面性にすぐれた快
削性ステンレス焼結体をあたえるものである。
7
Claims (5)
- (1)Cr:16〜25重量%、Ni:8〜24重量%
、Mo:10重量%以下、Mn:2.0重量%以下、C
:0.06重量%以 下および0:0.5重量%以下を含み、S:0.02〜
0.3重量%、Se:0.01〜0.3重量%およびT
e:0.01〜0.3重量%のうち1種または2種以上
の快削成分を含み、残部はFeおよび不可避的不純物か
らなる粉末焼結体であって、焼結体中の快削成分はMn
S、MnSe、MnTeの形の化合物として存在し、そ
の化合物の大きさは15μm以下であり、かつ焼結体の
密度が溶製体の92%以上であることを特徴とする耐食
性、被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼。 - (2)Cr:16〜25重量%、Ni:8〜24重量%
、Mo:10重量%以下および Mn:2.0重量%以下を含み、さらにS:0.02〜
0.3重量%、Se:0.01〜0.3重量%およびT
e:0.01〜0.3重量%のうち1種または2種以上
の快削成分を含み、残部はFeおよび不可避的不純物よ
りなり、かつ粉末の粒径が15μm以下である鋼粉を用
い、この鋼粉に結合剤を添加混合して成形した後、該成
形体中の結合剤を減圧下および/または非酸化性雰囲気
中で加熱して除去し、続いて温度1050〜1350℃
以下、圧力30torr以下の減圧下で焼結し、さらに
非酸化性雰囲気下で1250〜1350℃の温度で焼結
することを特徴とする耐食性、被削性および鏡面性に優
れた焼結合金鋼の製造方法。 - (3)前記成形体中の結合剤の除去後焼結前に、前記成
形体中のC/Oモル比を0.3〜3.0に調整する請求
項2に記載の耐食性、被削性および鏡面性に優れた焼結
合金鋼の製造方法。 - (4)前記成形体中のC/Oモル比の調整は、湿潤水素
下で熱処理することにより行なう請求項3に記載の耐食
性、被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼の製造方法
。 - (5)前記成形体中のC/Oモル比の調整は、大気中で
熱処理することにより行なう請求項3に記載の耐食性、
被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2044860A JPH03247743A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 耐食性、被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2044860A JPH03247743A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 耐食性、被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03247743A true JPH03247743A (ja) | 1991-11-05 |
Family
ID=12703239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2044860A Pending JPH03247743A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 耐食性、被削性および鏡面性に優れた焼結合金鋼およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03247743A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07179908A (ja) * | 1993-09-27 | 1995-07-18 | Crucible Materials Corp | 硫黄含有粉末冶金工具鋼物体 |
WO1997014523A1 (fr) * | 1995-10-18 | 1997-04-24 | Kawasaki Steel Corporation | Poudre de fer pour metallurgie des poudres, procede de production correspondant et melange de poudre a base de fer pour metallurgie des poudres |
EP1369744A1 (en) * | 2002-06-06 | 2003-12-10 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
US7405031B2 (en) | 2002-06-06 | 2008-07-29 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5852001B2 (ja) * | 1978-05-26 | 1983-11-19 | 大同特殊鋼株式会社 | 快削ステンレス鋼粉末 |
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-
1990
- 1990-02-26 JP JP2044860A patent/JPH03247743A/ja active Pending
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