JPH04301054A - 高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼 - Google Patents
高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼Info
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- JPH04301054A JPH04301054A JP6417791A JP6417791A JPH04301054A JP H04301054 A JPH04301054 A JP H04301054A JP 6417791 A JP6417791 A JP 6417791A JP 6417791 A JP6417791 A JP 6417791A JP H04301054 A JPH04301054 A JP H04301054A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、粉末治金法により製
造され、高引張強度、高面圧疲労強度が要求される部品
に用いられる焼結合金鋼に関するものである。
造され、高引張強度、高面圧疲労強度が要求される部品
に用いられる焼結合金鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄系焼結材料は自動車部品などに多く利
用されている。最近これら部品の軽量化が指向され、高
強度とともに高面圧疲労強度が要望されている。高強度
焼結材料用として、既に本発明者らは特開平２−９７６
０２号公報に、Ｎｉ：０．５０〜３．５０重量％（以下
単に％と表示する）、Ｍｏ：０．６５〜３．５０％を含
有する合金鋼粉および合金鋼を開示している。しかし、
この技術によると引張強さは１３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上
得られるものの面圧疲労強度は２７０ｋｇｆ／ｍｍ２未
満と低いことがわかった。
用されている。最近これら部品の軽量化が指向され、高
強度とともに高面圧疲労強度が要望されている。高強度
焼結材料用として、既に本発明者らは特開平２−９７６
０２号公報に、Ｎｉ：０．５０〜３．５０重量％（以下
単に％と表示する）、Ｍｏ：０．６５〜３．５０％を含
有する合金鋼粉および合金鋼を開示している。しかし、
この技術によると引張強さは１３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上
得られるものの面圧疲労強度は２７０ｋｇｆ／ｍｍ２未
満と低いことがわかった。
【０００３】一方、特開昭６３−１３７１４３ 号公報
には、Ｖを添加した合金鋼粉を焼結・熱処理し、面圧疲
労強度が３７０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のものが得られる技
術が開示されている。 しかし、Ｖ添加鋼粉を焼結するには真空雰囲気が必要で
経済性に劣り、また、１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の引張
強度を得ることは難しい。
には、Ｖを添加した合金鋼粉を焼結・熱処理し、面圧疲
労強度が３７０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のものが得られる技
術が開示されている。 しかし、Ｖ添加鋼粉を焼結するには真空雰囲気が必要で
経済性に劣り、また、１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の引張
強度を得ることは難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上述べた従
来技術の問題点に鑑み、引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ
２以上あり、かつ、面圧疲労強度が３２０ｋｇｆ／ｍｍ
２以上の経済性ある高強度、高面圧疲労強度を有する焼
結合金鋼を提供するとを目的とするものである。
来技術の問題点に鑑み、引張強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ
２以上あり、かつ、面圧疲労強度が３２０ｋｇｆ／ｍｍ
２以上の経済性ある高強度、高面圧疲労強度を有する焼
結合金鋼を提供するとを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、焼
結合金鋼において、その組成をＣ： ０．８重量％以下
、Ｎｉ：０．５０〜４．５０重量％、Ｍｏ：０．６５〜
３．５０重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物
となし、かつ密度を７．０ ｇ／ｃｍ３以上、表面のミ
クロビッカース硬さＨｍｖ （Ｓ）を６００ 〜 ９０
０、表面部から１．０ｍｍ のミクロビッカース硬さＨ
ｍｖ （１．０） を １２０〜４００ とし、かつ引
張り強さが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上、耐久面圧疲れ強
さが３２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする
高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼。
結合金鋼において、その組成をＣ： ０．８重量％以下
、Ｎｉ：０．５０〜４．５０重量％、Ｍｏ：０．６５〜
３．５０重量％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物
となし、かつ密度を７．０ ｇ／ｃｍ３以上、表面のミ
クロビッカース硬さＨｍｖ （Ｓ）を６００ 〜 ９０
０、表面部から１．０ｍｍ のミクロビッカース硬さＨ
ｍｖ （１．０） を １２０〜４００ とし、かつ引
張り強さが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上、耐久面圧疲れ強
さが３２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする
高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼。
【０００６】但し、耐久面圧疲れ強さは、面圧疲労試験
において、応力−繰り返し数曲線を求め、繰り返し数１
０７ を超える応力をもって定義されるものである。
において、応力−繰り返し数曲線を求め、繰り返し数１
０７ を超える応力をもって定義されるものである。
【０００７】
【作用】面圧疲労強度を高めるためには、焼結材料の密
度を高めることのほか、表面硬さの増加および残留圧縮
応力の付与が有効である。焼結材料の表面硬さを増加し
残留応力を付与するためには、ガス浸炭，窒化あるいは
プラズマ浸炭，窒化などの熱処理が用いられ、鋼材表面
から内部にかけて硬さ分布を与えることができる。
度を高めることのほか、表面硬さの増加および残留圧縮
応力の付与が有効である。焼結材料の表面硬さを増加し
残留応力を付与するためには、ガス浸炭，窒化あるいは
プラズマ浸炭，窒化などの熱処理が用いられ、鋼材表面
から内部にかけて硬さ分布を与えることができる。
【０００８】一方、過剰な浸炭あるいは窒化処理を施す
と、鋼材の内部まで硬化しすぎ、むしろ脆性破壊の原因
となり引張強度を低下させる。高引張強度でかつ高面圧
疲労強度の焼結材料を得るためには、表面から中心部に
かけての硬さ分布の制御が極めて重要である。そして、
適切な硬さ分布は合金鋼の組成と関係するものであり、
本発明の合金組成，密度，硬さ分布により、引張り強さ
１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上、耐久面圧疲れ強さ３２０ｋ
ｇｆ／ｍｍ２以上が得られる。
と、鋼材の内部まで硬化しすぎ、むしろ脆性破壊の原因
となり引張強度を低下させる。高引張強度でかつ高面圧
疲労強度の焼結材料を得るためには、表面から中心部に
かけての硬さ分布の制御が極めて重要である。そして、
適切な硬さ分布は合金鋼の組成と関係するものであり、
本発明の合金組成，密度，硬さ分布により、引張り強さ
１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上、耐久面圧疲れ強さ３２０ｋ
ｇｆ／ｍｍ２以上が得られる。
【０００９】以下、本発明の構成について詳述する。
〔Ｉ〕 合金組成
本発明の要件である引張強度１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上
、耐久面圧疲労強度３２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の焼結合
金鋼を得るためには、まず合金組成の選択が必要である
。 Ｃ： ０．８％以下 Ｃは安価な強化元素であるが、焼結体のＣ量が ０．８
％を超えて含有されると、脆化の原因あるいはオーステ
ナイトの生成の原因となり引張強度，面圧疲労強度を低
下させる。
、耐久面圧疲労強度３２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の焼結合
金鋼を得るためには、まず合金組成の選択が必要である
。 Ｃ： ０．８％以下 Ｃは安価な強化元素であるが、焼結体のＣ量が ０．８
％を超えて含有されると、脆化の原因あるいはオーステ
ナイトの生成の原因となり引張強度，面圧疲労強度を低
下させる。
【００１０】なお、Ｃは表面から濃度勾配を有するもの
とし、ここで定義する範囲は試料全体で分析した値であ
る。 Ｎｉ：０．５０〜４．５０％ ＮｉはＦｅ基地に固溶して焼結体を強化し、また靱性を
向上させる。また、ひずみ誘起マルテンサイト変態の核
となるオーステナイト相を生成させ強度，靱性を向上さ
せる。０．５０％未満であると以上の効果がない。一方
、４．５０％を超えるとひずみ誘起変態しない過剰なオ
ーステナイトを生成し、強度が低下する。
とし、ここで定義する範囲は試料全体で分析した値であ
る。 Ｎｉ：０．５０〜４．５０％ ＮｉはＦｅ基地に固溶して焼結体を強化し、また靱性を
向上させる。また、ひずみ誘起マルテンサイト変態の核
となるオーステナイト相を生成させ強度，靱性を向上さ
せる。０．５０％未満であると以上の効果がない。一方
、４．５０％を超えるとひずみ誘起変態しない過剰なオ
ーステナイトを生成し、強度が低下する。
【００１１】Ｍｏ：０．６５〜３．５０％ＭｏはＦｅ基
地中に固溶し、焼結体を強化すると共に、炭化物を形成
して強度および硬さを向上させるほか、焼入性の増加に
も効果が大きい。０．６５％未満であるとこれらの効果
が得られず、一方、３．５０％を超えると靱性が阻害さ
れる。以上、合金組成について述べたが、本発明の効果
をより発揮するためには、鉄粉にＮｉ，Ｍｏの金属，酸
化物粉を混粉し拡散・焼鈍した後に解砕・分級して製造
した複合合金鋼粉を用いるのが好適である。
地中に固溶し、焼結体を強化すると共に、炭化物を形成
して強度および硬さを向上させるほか、焼入性の増加に
も効果が大きい。０．６５％未満であるとこれらの効果
が得られず、一方、３．５０％を超えると靱性が阻害さ
れる。以上、合金組成について述べたが、本発明の効果
をより発揮するためには、鉄粉にＮｉ，Ｍｏの金属，酸
化物粉を混粉し拡散・焼鈍した後に解砕・分級して製造
した複合合金鋼粉を用いるのが好適である。
【００１２】〔ＩＩ〕 密度
密度の増加により焼結材料の引張強度および面圧疲労強
度が向上する。それぞれ１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上、３
２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の材料を得るためには、７．０
ｇ／ｃｍ３以上の密度が必要である。なお、７．４
ｇ／ｃｍ３以上になると、さらに引張強度，面圧疲労強
度が高くなる。
度が向上する。それぞれ１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上、３
２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の材料を得るためには、７．０
ｇ／ｃｍ３以上の密度が必要である。なお、７．４
ｇ／ｃｍ３以上になると、さらに引張強度，面圧疲労強
度が高くなる。
【００１３】このような密度を附与するためには、再圧
縮プロセスを用いることが好適である。なお、再圧縮と
は成形体を仮焼結した後に、さらに圧縮することを指す
。 ＩＩＩ 硬さ分布 表面のミクロビッカース硬さ Ｈｍｖ （Ｓ）は ６０
０以上， ９００以下である。 ６００未満では表面の
硬さは面圧疲労強度を低下させる。そのためには Ｈｍ
ｖ （Ｓ）は ６００以上が必要である。しかし ９０
０を超えるとむしろ脆化の原因となり面圧疲労強度は低
下する。
縮プロセスを用いることが好適である。なお、再圧縮と
は成形体を仮焼結した後に、さらに圧縮することを指す
。 ＩＩＩ 硬さ分布 表面のミクロビッカース硬さ Ｈｍｖ （Ｓ）は ６０
０以上， ９００以下である。 ６００未満では表面の
硬さは面圧疲労強度を低下させる。そのためには Ｈｍ
ｖ （Ｓ）は ６００以上が必要である。しかし ９０
０を超えるとむしろ脆化の原因となり面圧疲労強度は低
下する。
【００１４】表面から １．０ｍｍ部のミクロビッカー
ス硬さ Ｈｍｖ （１．０）は １２０以上 ４００以
下が必要である。 Ｈｍｖ （１．０）が １２０未満
であると引張強度が低下する。一方、 ４００を超える
と十分な圧縮残留応力が得られず面圧疲労強度が低い。 このような、硬度分布を附与するには、プラズマ浸炭あ
るいは窒化処理することが好ましい。
ス硬さ Ｈｍｖ （１．０）は １２０以上 ４００以
下が必要である。 Ｈｍｖ （１．０）が １２０未満
であると引張強度が低下する。一方、 ４００を超える
と十分な圧縮残留応力が得られず面圧疲労強度が低い。 このような、硬度分布を附与するには、プラズマ浸炭あ
るいは窒化処理することが好ましい。
【００１５】次に実施例に基づいて本発明をより詳細に
説明する。
説明する。
【００１６】
【実施例】実施例１
表１に化学組成を示す複合合金鋼粉に黒鉛を ０．１％
、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を ０．８％添加し、
成形（６ｔ／ｃｍ２）−仮焼結（ ８２０℃×４０ｍｉ
ｎ ：ＡＸガス中）−再圧縮（７ｔ／ｃｍ２）−本焼結
（１２５０℃×６０ｍｉｎ ：ＡＸガス中）のプロセス
で密度７．４３ｇ／ｃｍ３の焼結合金鋼を作製した。つ
ぎに、 ８９０℃でカーボンポテンシャル １．０％の
条件で１５０ｍｉｎのプラズマ浸炭処理し、さらに １
８０℃で６０ｍｉｎ の焼もどし処理を施した。
、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を ０．８％添加し、
成形（６ｔ／ｃｍ２）−仮焼結（ ８２０℃×４０ｍｉ
ｎ ：ＡＸガス中）−再圧縮（７ｔ／ｃｍ２）−本焼結
（１２５０℃×６０ｍｉｎ ：ＡＸガス中）のプロセス
で密度７．４３ｇ／ｃｍ３の焼結合金鋼を作製した。つ
ぎに、 ８９０℃でカーボンポテンシャル １．０％の
条件で１５０ｍｉｎのプラズマ浸炭処理し、さらに １
８０℃で６０ｍｉｎ の焼もどし処理を施した。
【００１７】これらの試料について、引張り強さと耐久
疲れ強さを求めた。耐久疲れ強さは、森式面圧疲労試験
により求めた。この際、外径６０ｍｍ， 内径２０ｍｍ
， 高さ ５．５ｍｍの試験片を用い、繰り返し数１０
７ を越える応力により耐久疲れ強さを求めた。実験結
果をミクロビッカース硬さ測定およびＣ量測定結果とと
もに表２に示す。
疲れ強さを求めた。耐久疲れ強さは、森式面圧疲労試験
により求めた。この際、外径６０ｍｍ， 内径２０ｍｍ
， 高さ ５．５ｍｍの試験片を用い、繰り返し数１０
７ を越える応力により耐久疲れ強さを求めた。実験結
果をミクロビッカース硬さ測定およびＣ量測定結果とと
もに表２に示す。
【００１８】本発明の範囲において、高引張強度および
高面圧疲労強度が得られることが分かる。
高面圧疲労強度が得られることが分かる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】実施例２
表１の Ｎｏ．６ 鋼粉に添加する黒鉛を ０．２〜０
．９ ％に変化させて、実施例１と同様の実験を行った
。その結果を表３に示すが、本発明のＣ量範囲において
高引張強度および高面圧疲労強度が得られる。
．９ ％に変化させて、実施例１と同様の実験を行った
。その結果を表３に示すが、本発明のＣ量範囲において
高引張強度および高面圧疲労強度が得られる。
【００２２】
【表３】
【００２３】実施例３
表１の Ｎｏ．１２鋼粉に黒鉛を ０．１％、潤滑剤と
してステアリン酸亜鉛を ０．８％添加し、成形（５〜
７ｔ／ｃｍ２）−焼結（１１５０℃：ＡＸガス中）のプ
ロセスで密度６．８ 〜７．２ ｇ／ｃｍ３の焼結合金
鋼を作製した。つぎに、実施例１と同様の条件でプラズ
マ浸炭−焼もどし処理を施した。これらの試料について
実施例１と同様の試験を実施した。結果を表４に示すが
、本発明範囲においてすぐれた特性を示すことが分かる
。
してステアリン酸亜鉛を ０．８％添加し、成形（５〜
７ｔ／ｃｍ２）−焼結（１１５０℃：ＡＸガス中）のプ
ロセスで密度６．８ 〜７．２ ｇ／ｃｍ３の焼結合金
鋼を作製した。つぎに、実施例１と同様の条件でプラズ
マ浸炭−焼もどし処理を施した。これらの試料について
実施例１と同様の試験を実施した。結果を表４に示すが
、本発明範囲においてすぐれた特性を示すことが分かる
。
【００２４】
【表４】
【００２５】実施例４
表１の Ｎｏ．１０鋼粉について実施例１と同様に焼結
合金鋼を作製した。つぎに、８９０℃でカーボンポテン
シャル（Ｃ．Ｐ．）を０．５， ０．６， ０．７，
０．９％に変化させて１５０ｍｉｎのプラズマ浸炭処理
し、さらに １８０℃で６０ｍｉｎ の焼もどし処理を
施した。これらの試料について、実施例１と同様の試験
を行った。その結果を表５に示すが、本発明範囲の Ｈ
ｍｖ （Ｓ）においてすぐれた特性を示すことが分かる
。
合金鋼を作製した。つぎに、８９０℃でカーボンポテン
シャル（Ｃ．Ｐ．）を０．５， ０．６， ０．７，
０．９％に変化させて１５０ｍｉｎのプラズマ浸炭処理
し、さらに １８０℃で６０ｍｉｎ の焼もどし処理を
施した。これらの試料について、実施例１と同様の試験
を行った。その結果を表５に示すが、本発明範囲の Ｈ
ｍｖ （Ｓ）においてすぐれた特性を示すことが分かる
。
【００２６】
【表５】
【００２７】実施例５
表１の Ｎｏ．４鋼粉にについて、実施例１と同様に焼
結合金鋼を作製した。つぎに、 ８９０℃でカーボンポ
テンシャル（Ｃ．Ｐ．） ０．９％の条件で１５０ｍｉ
ｎのプラズマ浸炭処理を行い、さらに １８０℃で６０
ｍｉｎ の焼もどし処理を施した。また比較として ８
９０℃でＣ．Ｐ． ０．９％の条件で１５０ｍｉｎのガ
ス浸炭処理を行い、さらに １８０℃で６０ｍｉｎ の
焼もどし処理を施した。これらの試料について実施例１
と同様の試験を行った。その結果を表６に示すが、本発
明範囲においてすぐれた特性を示すことが分かる。
結合金鋼を作製した。つぎに、 ８９０℃でカーボンポ
テンシャル（Ｃ．Ｐ．） ０．９％の条件で１５０ｍｉ
ｎのプラズマ浸炭処理を行い、さらに １８０℃で６０
ｍｉｎ の焼もどし処理を施した。また比較として ８
９０℃でＣ．Ｐ． ０．９％の条件で１５０ｍｉｎのガ
ス浸炭処理を行い、さらに １８０℃で６０ｍｉｎ の
焼もどし処理を施した。これらの試料について実施例１
と同様の試験を行った。その結果を表６に示すが、本発
明範囲においてすぐれた特性を示すことが分かる。
【００２８】
【表６】
【００２９】
【発明の効果】本発明により、高引張強度とともに高面
圧疲労強度を有する焼結合金鋼の製造が可能となった。
圧疲労強度を有する焼結合金鋼の製造が可能となった。
Claims (1)
- 【請求項１】 焼結合金鋼において、その組成をＣ：
０．８重量％以下、Ｎｉ：０．５０〜４．５０重量％
、Ｍｏ：０．６５〜３．５０重量％を含み、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物となし、かつ密度を７．０ ｇ／ｃ
ｍ３以上、表面のミクロビッカース硬さＨｍｖ （Ｓ）
を ６００〜 ９００、表面部から１．０ｍｍ のミ
クロビッカース硬さＨｍｖ （１．０）を １２０〜４
００とし、かつ引張り強さが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上
、耐久面圧疲れ強さが３２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上である
ことを特徴とする高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼
。但し、耐久面圧疲れ強さは、面圧疲労試験において、
応力−繰り返し数曲線を求め、繰り返し数１０７ を超
える応力をもって定義される。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6417791A JPH04301054A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6417791A JPH04301054A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301054A true JPH04301054A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13250524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6417791A Pending JPH04301054A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 高強度高疲労強度を有する焼結合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04301054A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003147405A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-21 | Kawasaki Steel Corp | 鉄系焼結熱処理材料用合金鋼粉 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP6417791A patent/JPH04301054A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003147405A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-21 | Kawasaki Steel Corp | 鉄系焼結熱処理材料用合金鋼粉 |
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