JPH06306403A - 高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体およびその製造方法 - Google Patents
高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体およびその製造方法Info
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- JPH06306403A JPH06306403A JP5096376A JP9637693A JPH06306403A JP H06306403 A JPH06306403 A JP H06306403A JP 5096376 A JP5096376 A JP 5096376A JP 9637693 A JP9637693 A JP 9637693A JP H06306403 A JPH06306403 A JP H06306403A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｃｒ合金鋼粉焼結材料において、耐磨耗性だ
けでなく強度、靱性にすぐれた焼結体およびその製造方
法を提案する。 【構成】 Ｃｒ合金溶鋼をＡｒシールし、Ｎ2 雰囲気中
で水アトマイズし、得られた水アトマイズ粉を１０-2mm
Hg以下の真空中で還元焼鈍することにより、焼結体の酸
素量を０．０２％以下とする。
けでなく強度、靱性にすぐれた焼結体およびその製造方
法を提案する。 【構成】 Ｃｒ合金溶鋼をＡｒシールし、Ｎ2 雰囲気中
で水アトマイズし、得られた水アトマイズ粉を１０-2mm
Hg以下の真空中で還元焼鈍することにより、焼結体の酸
素量を０．０２％以下とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度、高靱性および
耐磨耗性が要求されるＣｒ合金鋼粉焼結体およびその製
造方法に関するものである。
耐磨耗性が要求されるＣｒ合金鋼粉焼結体およびその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】焼結材は大量生産が可能で、溶製材に比
較してコスト的に有利であり、自動車用部品、ＯＡ機器
用部品などに広く用いられている。しかし、焼結材には
空孔が存在することから強度、靱性が低いという欠点を
有している。したがって、焼結材の用途を拡大するため
には、強度、靱性の向上を図ることが必要不可欠であ
る。
較してコスト的に有利であり、自動車用部品、ＯＡ機器
用部品などに広く用いられている。しかし、焼結材には
空孔が存在することから強度、靱性が低いという欠点を
有している。したがって、焼結材の用途を拡大するため
には、強度、靱性の向上を図ることが必要不可欠であ
る。
【０００３】一方、焼結材料の中には耐磨耗性が要求さ
れる部品に用いられる材料があり、この用途に対して、
たとえば特公昭５８−１０９６２号公報に開示されたよ
うなＣｒ合金鋼焼結材料が開発された。しかし、このＣ
ｒ合金鋼粉焼結材料はＮｉ−Ｍｏ合金鋼粉焼結材料と比
較して耐磨耗性は良好なものの、強度、靱性が低いとい
う問題点があった。
れる部品に用いられる材料があり、この用途に対して、
たとえば特公昭５８−１０９６２号公報に開示されたよ
うなＣｒ合金鋼焼結材料が開発された。しかし、このＣ
ｒ合金鋼粉焼結材料はＮｉ−Ｍｏ合金鋼粉焼結材料と比
較して耐磨耗性は良好なものの、強度、靱性が低いとい
う問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、Ｃ
ｒ合金鋼粉焼結材料は耐磨耗性は良好なものの、強度、
靱性が低いという問題点を有していた。本発明は、Ｃｒ
合金鋼粉焼結材料におけるこのような問題点を解決した
高強度、高靱性焼結体およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
ｒ合金鋼粉焼結材料は耐磨耗性は良好なものの、強度、
靱性が低いという問題点を有していた。本発明は、Ｃｒ
合金鋼粉焼結材料におけるこのような問題点を解決した
高強度、高靱性焼結体およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点を解決するために鋭意研究した結果、Ｃｒ合金鋼粉焼
結材料では酸素量をとくに０．０２％以下に低減するこ
とが強度、靱性の向上に極めて有効であることを発見し
た。本発明は、この知見に基づいてなされたものであ
る。
点を解決するために鋭意研究した結果、Ｃｒ合金鋼粉焼
結材料では酸素量をとくに０．０２％以下に低減するこ
とが強度、靱性の向上に極めて有効であることを発見し
た。本発明は、この知見に基づいてなされたものであ
る。
【０００６】すなわち、本発明は、重量％にて、Ｃ：
０．２〜１．２％、Ｃｒ：０．５〜３％、Ｍｏ：０．１
〜２％、Ｏ：０．０２％以下を含有し、残部は不可避的
不純物およびＦｅからなることを特徴とする高強度、高
靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体であり、また本発明は、上記組
成に加えてさらにＭｎ：０．０８〜１．０％、Ｎｉ：
０．２〜２．５％、Ｃｕ：０．５〜２．５％の１種また
は２種以上を含有することを特徴とする高強度、高靱性
Ｃｒ合金鋼粉焼結体であり、また本発明は、水アトマイ
ズ法でアトマイズ粉を製造する際に、溶鋼をＡｒシール
して溶製した後、該溶鋼をＮ2 シール雰囲気下で水アト
マイズして生成した水アトマイズ鋼粉を回収、乾燥後、
５×１０-2ｍｍＨｇ以下の真空中で還元して得た、組成
がＣ：０．０１％以下、Ｏ：０．０７％以下、Ｃｒ：
０．５〜３％、Ｍｏ：０．１〜２％を含む鋼粉にＣ粉を
添加して１１００〜１３００℃の条件で焼結することを
特徴とする高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体の製造方
法であり、また本発明は、上記の製造方法において、鋼
粉の組成がさらにＭｎ：０．０８〜１．０％、Ｎｉ：
０．２〜２．５％およびＣｕ：０．５〜２．５％から選
ばれた１種以上を含有することを特徴とする高強度、高
靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体の製造方法である。
０．２〜１．２％、Ｃｒ：０．５〜３％、Ｍｏ：０．１
〜２％、Ｏ：０．０２％以下を含有し、残部は不可避的
不純物およびＦｅからなることを特徴とする高強度、高
靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体であり、また本発明は、上記組
成に加えてさらにＭｎ：０．０８〜１．０％、Ｎｉ：
０．２〜２．５％、Ｃｕ：０．５〜２．５％の１種また
は２種以上を含有することを特徴とする高強度、高靱性
Ｃｒ合金鋼粉焼結体であり、また本発明は、水アトマイ
ズ法でアトマイズ粉を製造する際に、溶鋼をＡｒシール
して溶製した後、該溶鋼をＮ2 シール雰囲気下で水アト
マイズして生成した水アトマイズ鋼粉を回収、乾燥後、
５×１０-2ｍｍＨｇ以下の真空中で還元して得た、組成
がＣ：０．０１％以下、Ｏ：０．０７％以下、Ｃｒ：
０．５〜３％、Ｍｏ：０．１〜２％を含む鋼粉にＣ粉を
添加して１１００〜１３００℃の条件で焼結することを
特徴とする高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体の製造方
法であり、また本発明は、上記の製造方法において、鋼
粉の組成がさらにＭｎ：０．０８〜１．０％、Ｎｉ：
０．２〜２．５％およびＣｕ：０．５〜２．５％から選
ばれた１種以上を含有することを特徴とする高強度、高
靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体の製造方法である。
【０００７】本発明の構成について以下に詳述する。
【０００８】
鋼粉のＣ量：０．０１％以下 鋼粉のＣ含有量が、０．０１％を超えると成形性が低下
する。したがって鋼粉のＣ含有量を０．０１％以下とす
る。 鋼粉のＯ量：０．０７％以下 鋼粉のＯ含有量が０．０７％を超えると焼結体のＯ含有
量が０．０２％以下にならない。
する。したがって鋼粉のＣ含有量を０．０１％以下とす
る。 鋼粉のＯ量：０．０７％以下 鋼粉のＯ含有量が０．０７％を超えると焼結体のＯ含有
量が０．０２％以下にならない。
【０００９】溶鋼の溶製時のＡｒシールおよび噴霧時の
Ｎ2 シール Ａｒシールは溶鋼の溶製の段階で行い、Ｎ2 シールはそ
の溶鋼を噴霧するときの雰囲気の制御時に行う。これら
の処理によりＯ含有量０．０７％以下の鋼粉が製造でき
る。 還元処理時の真空度：５×１０-2ｍｍＨｇ以下 還元処理の際の真空度が５×１０-2ｍｍＨｇ以上である
と、０．０２％以下の低酸素の焼結体の製造が出来な
い。
Ｎ2 シール Ａｒシールは溶鋼の溶製の段階で行い、Ｎ2 シールはそ
の溶鋼を噴霧するときの雰囲気の制御時に行う。これら
の処理によりＯ含有量０．０７％以下の鋼粉が製造でき
る。 還元処理時の真空度：５×１０-2ｍｍＨｇ以下 還元処理の際の真空度が５×１０-2ｍｍＨｇ以上である
と、０．０２％以下の低酸素の焼結体の製造が出来な
い。
【００１０】焼結体のＣ：０．２〜１．２％ Ｃは焼結材料の強度を向上させるのに有効な元素であ
る。０．２％未満では強度向上には効かず、一方、１．
２％を超えて添加すると過剰なオーステナイトが生成し
て強度が低下するとともに、下部組織の硬さが高くな
り、焼結体の靱性が低下する。
る。０．２％未満では強度向上には効かず、一方、１．
２％を超えて添加すると過剰なオーステナイトが生成し
て強度が低下するとともに、下部組織の硬さが高くな
り、焼結体の靱性が低下する。
【００１１】Ｃの添加方法としては、黒鉛粉を混合した
り、浸炭処理法を施したりして焼結体中に残存させる。
浸炭処理した場合、焼結体中のＣの分布は均一でない
が、焼結体の全体の平均で０．２〜１．２％であればよ
い。 Ｃｒ：０．５〜３％ Ｃｒは焼結材料の耐磨耗性を向上させる。そのためには
０．５％以上の添加が必要である。一方、３％を超えて
添加すると靱性を低下させるので、Ｃｒ含有量を０．５
〜３％と規定した。
り、浸炭処理法を施したりして焼結体中に残存させる。
浸炭処理した場合、焼結体中のＣの分布は均一でない
が、焼結体の全体の平均で０．２〜１．２％であればよ
い。 Ｃｒ：０．５〜３％ Ｃｒは焼結材料の耐磨耗性を向上させる。そのためには
０．５％以上の添加が必要である。一方、３％を超えて
添加すると靱性を低下させるので、Ｃｒ含有量を０．５
〜３％と規定した。
【００１２】Ｍｏ：０．１〜２％ Ｍｏは焼き入れ性向上、固溶強化、析出強化によって焼
結体の強度を向上させる。添加量が０．１％未満である
とその効果は小さく、２％を超えると焼結体の靱性が低
下する。 Ｏ：０．０２％以下 Ｏは本発明のもっとも大きな特徴の一つである。Ｃｒ系
焼結材料においてはＯ量を０．０２％以下にすることに
より強度、靱性が大幅に向上する。
結体の強度を向上させる。添加量が０．１％未満である
とその効果は小さく、２％を超えると焼結体の靱性が低
下する。 Ｏ：０．０２％以下 Ｏは本発明のもっとも大きな特徴の一つである。Ｃｒ系
焼結材料においてはＯ量を０．０２％以下にすることに
より強度、靱性が大幅に向上する。
【００１３】以下の元素は、さらに強度を向上するため
に任意に添加することができる Ｍｎ：０．０８〜１．０％ Ｍｎは、焼結材料の強度を向上するのに有効である。そ
のためには０．０８％以上の添加が必要である。一方、
１．０％を超えて添加すると強度、靱性が低下する。
に任意に添加することができる Ｍｎ：０．０８〜１．０％ Ｍｎは、焼結材料の強度を向上するのに有効である。そ
のためには０．０８％以上の添加が必要である。一方、
１．０％を超えて添加すると強度、靱性が低下する。
【００１４】Ｎｉ：０．２〜２．５％ Ｎｉは焼結材料の強度、靱性を向上させるのに有効であ
る。そのためには０．２％以上の添加が必要である。一
方、２．５％を超えて添加するとオーステナイトが生成
され、むしろ強度は低下する。 Ｃｕ：０．５〜２．５％ Ｃｕは焼結材料の強度を向上させるのに有効である。そ
のためには０．５％以下の添加が必要である。一方、
２．５％を超えて添加すると靱性が低下する。
る。そのためには０．２％以上の添加が必要である。一
方、２．５％を超えて添加するとオーステナイトが生成
され、むしろ強度は低下する。 Ｃｕ：０．５〜２．５％ Ｃｕは焼結材料の強度を向上させるのに有効である。そ
のためには０．５％以下の添加が必要である。一方、
２．５％を超えて添加すると靱性が低下する。
【００１５】
実施例１ 溶鋼を蓋のある鍋にとり、底の孔からＡｒを吹き込んで
溶鋼をＡｒ雰囲気下にシールすることにより溶製し、そ
の溶鋼の噴霧雰囲気をＮ2 シールすることにより平均粒
径約８０μm の水アトマイズ粉を製造した後、１０-3mm
Ｈｇの真空中で１１００℃、５ｈの還元処理後、解砕、
分級し（−６０＃）、黒鉛０．８％、潤滑材としてステ
アリン酸亜鉛を１％添加し、７t/cm2 の圧力で成形し、
１２５０℃でＮ2 雰囲気中で焼結した後、引張り強さ、
シャルピー吸収エネルギー（切り欠なし）などの機械的
性能および大越式試験による耐磨耗量を調べた。焼結材
料の化学組成と試験結果を表１に併せて示す。比較例５
はＣｒ含有量が低いため磨耗量が大きく、また比較例６
はＣｒ含有量が多すぎて焼結体の靱性が良くない。本発
明のＣｒ量の範囲に対しては、優れた耐磨耗性ととも
に、良好な強度、靱性が得られることがわかる。
溶鋼をＡｒ雰囲気下にシールすることにより溶製し、そ
の溶鋼の噴霧雰囲気をＮ2 シールすることにより平均粒
径約８０μm の水アトマイズ粉を製造した後、１０-3mm
Ｈｇの真空中で１１００℃、５ｈの還元処理後、解砕、
分級し（−６０＃）、黒鉛０．８％、潤滑材としてステ
アリン酸亜鉛を１％添加し、７t/cm2 の圧力で成形し、
１２５０℃でＮ2 雰囲気中で焼結した後、引張り強さ、
シャルピー吸収エネルギー（切り欠なし）などの機械的
性能および大越式試験による耐磨耗量を調べた。焼結材
料の化学組成と試験結果を表１に併せて示す。比較例５
はＣｒ含有量が低いため磨耗量が大きく、また比較例６
はＣｒ含有量が多すぎて焼結体の靱性が良くない。本発
明のＣｒ量の範囲に対しては、優れた耐磨耗性ととも
に、良好な強度、靱性が得られることがわかる。
【００１６】
【表１】
【００１７】実施例２ 実施例１と同様の方法で、表２に示す組成の焼結材料を
製造した。そのときの引張り強さ、シャルピー吸収エネ
ルギーをやはり表２に示す。比較例のNo１７はＣ含有量
が充分でなく、No１８はＣ含有量が逆に多すぎて焼結体
の強度が充分でない。またNo１９はＭｏ含有量が不足し
て焼結体の強度が充分でなく、No２０はＭｏ含有量が過
剰で焼結体の強度は充分であるが靱性が充分でない。No
２１はＭｎが過剰なため強度、靱性とも充分でない。No
２２はＮｉが過剰なため、靱性は良いが強度は低下して
いる。No２３はＣｕが過剰なため強度は充分であるが靱
性が不足している。これらの比較例に対して本発明の組
成範囲を満足するものは優れた強度、靱性を示すことが
分かる。
製造した。そのときの引張り強さ、シャルピー吸収エネ
ルギーをやはり表２に示す。比較例のNo１７はＣ含有量
が充分でなく、No１８はＣ含有量が逆に多すぎて焼結体
の強度が充分でない。またNo１９はＭｏ含有量が不足し
て焼結体の強度が充分でなく、No２０はＭｏ含有量が過
剰で焼結体の強度は充分であるが靱性が充分でない。No
２１はＭｎが過剰なため強度、靱性とも充分でない。No
２２はＮｉが過剰なため、靱性は良いが強度は低下して
いる。No２３はＣｕが過剰なため強度は充分であるが靱
性が不足している。これらの比較例に対して本発明の組
成範囲を満足するものは優れた強度、靱性を示すことが
分かる。
【００１８】
【表２】
【００１９】実施例３ 表３に示す化学組成を有し、平均粒径約８０μm の０．
６％Ｃｒ−０．３％Ｍｏ組成の水アトマイズ粉を、溶鋼
溶製時のＡｒシールおよび溶鋼の噴霧雰囲気のＮ2 シー
ルを行ったものと行わなかったものとに分けて製造し
た。次にこれらの水アトマイズ粉を１０-1〜１０-4mmＨ
ｇと真空度を変化させて１１００℃、５ｈの還元処理を
施した後、解砕、分級（−６０＃）することにより水ア
トマイズ粉のＯ含有量を変化させた。これらの水アトマ
イズ粉に黒鉛を０．８％と潤滑剤としてステアリン酸亜
鉛を１．０％添加し、７t/cm2 でプレス成形して、Ｎ2
雰囲気中で１３５０℃で焼結することにより焼結体を製
造した。これらの焼結体について引張り強さとシャルピ
ー吸収エネルギーを調べた結果を表３および図１と図２
に示す。比較例２８は真空還元時の真空度が１×１０-1
mmＨｇと十分でなかったため、また比較例２９も真空還
元時の真空度が悪い上にさらに溶鋼の溶製および噴霧時
に雰囲気をシールしていないため焼結体のＯ含有量も本
発明の範囲をはずれ、焼結体の強度、靱性とも十分でな
い。これに対して本発明のＯ量の範囲の実施例では優れ
た特性を示すことがわかる。
６％Ｃｒ−０．３％Ｍｏ組成の水アトマイズ粉を、溶鋼
溶製時のＡｒシールおよび溶鋼の噴霧雰囲気のＮ2 シー
ルを行ったものと行わなかったものとに分けて製造し
た。次にこれらの水アトマイズ粉を１０-1〜１０-4mmＨ
ｇと真空度を変化させて１１００℃、５ｈの還元処理を
施した後、解砕、分級（−６０＃）することにより水ア
トマイズ粉のＯ含有量を変化させた。これらの水アトマ
イズ粉に黒鉛を０．８％と潤滑剤としてステアリン酸亜
鉛を１．０％添加し、７t/cm2 でプレス成形して、Ｎ2
雰囲気中で１３５０℃で焼結することにより焼結体を製
造した。これらの焼結体について引張り強さとシャルピ
ー吸収エネルギーを調べた結果を表３および図１と図２
に示す。比較例２８は真空還元時の真空度が１×１０-1
mmＨｇと十分でなかったため、また比較例２９も真空還
元時の真空度が悪い上にさらに溶鋼の溶製および噴霧時
に雰囲気をシールしていないため焼結体のＯ含有量も本
発明の範囲をはずれ、焼結体の強度、靱性とも十分でな
い。これに対して本発明のＯ量の範囲の実施例では優れ
た特性を示すことがわかる。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、Ｃｒ合金鋼粉焼結材料
のＯ量を０．０２％以下に低減することにより、耐磨耗
性とともに優れた強度、靱性を有する焼結体が得られ
る。
のＯ量を０．０２％以下に低減することにより、耐磨耗
性とともに優れた強度、靱性を有する焼結体が得られ
る。
【図１】焼結材料の引張り強度に及ぼすＯ量の影響を示
す特性図。
す特性図。
【図２】焼結材料のシャルピー吸収エネルギーに及ぼす
Ｏ量の影響を示す特性図。
Ｏ量の影響を示す特性図。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％にて、Ｃ：０．２〜１．２％、Ｃ
ｒ：０．５〜３％、Ｍｏ：０．１〜２％、Ｏ：０．０２
％以下を含有し、残部は不可避的不純物およびＦｅから
なることを特徴とする高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結
体。 - 【請求項２】 重量％にて、Ｃ：０．２〜１．２％、Ｃ
ｒ：０．５〜３％、Ｍｏ：０．１〜２％、Ｏ：０．０２
％以下を含有し、さらにＭｎ：０．０８〜１．０％、Ｎ
ｉ：０．２〜２．５％、Ｃｕ：０．５〜２．５％の１種
または２種以上を含有し、残部は不可避的不純物および
Ｆｅからなることを特徴とする高強度、高靱性Ｃｒ合金
鋼粉焼結体。 - 【請求項３】 水アトマイズ法でアトマイズ粉を製造す
る際に、溶鋼をＡｒシールして溶製した後、該溶鋼をＮ
2 シール雰囲気下で水アトマイズして生成した水アトマ
イズ鋼粉を回収、乾燥後、５×１０-2ｍｍＨｇ以下の真
空中で還元して得た、組成がＣ：０．０１％以下、Ｏ：
０．０７％以下、Ｃｒ：０．５〜３％、Ｍｏ：０．１〜
２％を含む鋼粉にＣ粉を添加して１１００〜１３００℃
の条件で焼結することを特徴とする高強度、高靱性Ｃｒ
合金鋼粉焼結体の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の鋼粉が、さらにＭｎ：
０．０８〜１．０％、Ｎｉ：０．２〜２．５％およびＣ
ｕ：０．５〜２．５％から選ばれた１種または２種以上
を含有することを特徴とする高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼
粉焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5096376A JPH06306403A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5096376A JPH06306403A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06306403A true JPH06306403A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=14163249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5096376A Pending JPH06306403A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 高強度、高靱性Ｃｒ合金鋼粉焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06306403A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002501122A (ja) * | 1998-01-21 | 2002-01-15 | ホガナス アクチボラゲット | 焼結製品調製用鋼粉末 |
| JP2005530037A (ja) * | 2002-06-14 | 2005-10-06 | ホガナス アクチボラゲット | プレアロイ鉄ベース粉及び１種以上の焼結部品の製造方法 |
| JP2009185328A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 鉄基焼結合金およびその製造方法 |
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| WO2017043091A1 (ja) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 焼結部材原料用合金鋼粉の製造方法 |
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-
1993
- 1993-04-23 JP JP5096376A patent/JPH06306403A/ja active Pending
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