JPH0645801B2 - Ｃｒ系合金鋼粉の仕上熱処理方法 - Google Patents
Ｃｒ系合金鋼粉の仕上熱処理方法Info
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- JPH0645801B2 JPH0645801B2 JP1096986A JP9698689A JPH0645801B2 JP H0645801 B2 JPH0645801 B2 JP H0645801B2 JP 1096986 A JP1096986 A JP 1096986A JP 9698689 A JP9698689 A JP 9698689A JP H0645801 B2 JPH0645801 B2 JP H0645801B2
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、Ｃｒおよび炭素を予合金化させたアトマイズ
鉄粉などを原料とし、これを仕上熱処理することによ
り、低酸素合金鋼粉を得るための加熱保持後の新規な冷
却方法に関する。
鉄粉などを原料とし、これを仕上熱処理することによ
り、低酸素合金鋼粉を得るための加熱保持後の新規な冷
却方法に関する。
〈従来の技術〉 鉄粉焼結部品の需要は年々増加の一途をたどってきた
が、近年その傾向は鈍ってきた。しかしながら、高強
度、高靭性が要求される部品に対応した合金鋼粉は需要
が増大する傾向にある。強化合金元素としては安価なＭ
ｎ、Ｃｒが適している。しかしＭｎ、Ｃｒを予合金化し
た鋼粉を従来法の水アトマイズ−ガス還元法で製造する
と、これらの元素は酸素との親和力が強いために鋼粉中
のＯ量を低減することが困難であった。そこでこのよう
な、Ｍｎ、Ｃｒを含む合金鋼粉の脱酸を行う方法として
真空還元法が提案され（特開昭６１−１９００４および
６３−７３０１参照）、現在低酸素鋼粉が製造されてい
る。
が、近年その傾向は鈍ってきた。しかしながら、高強
度、高靭性が要求される部品に対応した合金鋼粉は需要
が増大する傾向にある。強化合金元素としては安価なＭ
ｎ、Ｃｒが適している。しかしＭｎ、Ｃｒを予合金化し
た鋼粉を従来法の水アトマイズ−ガス還元法で製造する
と、これらの元素は酸素との親和力が強いために鋼粉中
のＯ量を低減することが困難であった。そこでこのよう
な、Ｍｎ、Ｃｒを含む合金鋼粉の脱酸を行う方法として
真空還元法が提案され（特開昭６１−１９００４および
６３−７３０１参照）、現在低酸素鋼粉が製造されてい
る。
これらの提案に係る熱処理炉はＣｒおよび炭素を含む原
料粉末を予熱、乾燥するための予熱室、予熱後の原料粉
末を含有炭素の利用により脱酸し、焼鈍する段階の還元
焼鈍室および還元焼鈍粉末を冷却するための冷却室に区
画されている。これらは横並びに連続配置され、それら
各室の境界にはそれぞれ可動扉が設けられ、各室が独立
した空間となるように構成されている。それら各室には
それぞれ減圧用排気装置を設けた構成によってなる金属
粉末の還元焼鈍炉である。
料粉末を予熱、乾燥するための予熱室、予熱後の原料粉
末を含有炭素の利用により脱酸し、焼鈍する段階の還元
焼鈍室および還元焼鈍粉末を冷却するための冷却室に区
画されている。これらは横並びに連続配置され、それら
各室の境界にはそれぞれ可動扉が設けられ、各室が独立
した空間となるように構成されている。それら各室には
それぞれ減圧用排気装置を設けた構成によってなる金属
粉末の還元焼鈍炉である。
また特開昭６３−７３０１においては還元焼鈍後の粉を
冷却室において非酸化性雰囲気中で圧縮性に影響を及ぼ
さない８００℃までファンを回転させて急冷を行い、次
に同じ非酸化性雰囲気中で２０Torr.以下まで真空ポン
プにより減圧を行い、４００℃までの間は２５０℃／ｈ
ｒ以下の冷却速度で徐冷を行い、最後に圧縮性に影響を
及ぼさない４００℃〜室温まで非酸化性雰囲気中でファ
ンを回転させて急冷処理を行う技術が開示されている。
冷却室において非酸化性雰囲気中で圧縮性に影響を及ぼ
さない８００℃までファンを回転させて急冷を行い、次
に同じ非酸化性雰囲気中で２０Torr.以下まで真空ポン
プにより減圧を行い、４００℃までの間は２５０℃／ｈ
ｒ以下の冷却速度で徐冷を行い、最後に圧縮性に影響を
及ぼさない４００℃〜室温まで非酸化性雰囲気中でファ
ンを回転させて急冷処理を行う技術が開示されている。
一方、鋼粉の圧縮性を支配する冷却時の冶金的要因は鋼
粉内部に存在する結晶粒の大きさである。この結晶を粗
大化させれば結晶粒界の周長が大となって粉末冶金法に
よる圧縮成形時に塑性変形を起し易くなり、その結果と
して圧縮性の良好な鋼粉を得ることができる。
粉内部に存在する結晶粒の大きさである。この結晶を粗
大化させれば結晶粒界の周長が大となって粉末冶金法に
よる圧縮成形時に塑性変形を起し易くなり、その結果と
して圧縮性の良好な鋼粉を得ることができる。
〈発明が解決しようとする課題〉 この熱処理炉を用い保持温度後の鋼粉を冷却室中の非酸
化性雰囲気下で自然冷却すると、その冷却に長時間を必
要とし、予熱−仕上焼鈍−冷却工程のうち冷却段階が律
速となり、生産性低下を招く。
化性雰囲気下で自然冷却すると、その冷却に長時間を必
要とし、予熱−仕上焼鈍−冷却工程のうち冷却段階が律
速となり、生産性低下を招く。
また、特開昭６３−７３０１に基く冷却方法によると途
中で冷却速度を急激に変化させるため金属粉末をトレイ
に充填した際の充填層表面部と中心部とに、またトレイ
位置により鋼粉の性状にバラツキを生じて品質低下を招
く問題点を抱えていた。
中で冷却速度を急激に変化させるため金属粉末をトレイ
に充填した際の充填層表面部と中心部とに、またトレイ
位置により鋼粉の性状にバラツキを生じて品質低下を招
く問題点を抱えていた。
そこで本発明の目的は1)圧縮性が高く、2)冷却時間の短
縮を図って生産性を向上させると共に、3)充填層表面部
と中心部が均一な品質になる鋼粉や、鋼粉の配置位置に
よる鋼粉特性が均一の鋼粉を製造するのに好適なアトマ
イズＣｒ系合金鋼粉の焼鈍後の冷却方法を提案するとこ
ろにある。
縮を図って生産性を向上させると共に、3)充填層表面部
と中心部が均一な品質になる鋼粉や、鋼粉の配置位置に
よる鋼粉特性が均一の鋼粉を製造するのに好適なアトマ
イズＣｒ系合金鋼粉の焼鈍後の冷却方法を提案するとこ
ろにある。
〈課題を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、Ｃｒ含有量０．３〜５重量％およ
び炭素含有量０．５〜０．９重量％を含むアトマイズさ
れたＣｒ系合金鋼粉用原料粉末を減圧雰囲気中で９００
〜１３００℃の保持温度で仕上焼鈍し、引き続いて冷却
するに際して、前記保持温度から８００℃までの間を非
酸化性雰囲気中で８００℃／ｈｒ以上の速度で冷却し、
その後８００℃〜３００℃までの間を１．０５気圧以上
の水素雰囲気中で２８０〜６００℃／ｈｒの速度で冷却
し、さらに３００℃以下を非酸化性雰囲気中で８００℃
／ｈｒ以上の速度で冷却することを特徴とするＣｒ系合
金鋼粉の仕上熱処理方法を提供するものである。
び炭素含有量０．５〜０．９重量％を含むアトマイズさ
れたＣｒ系合金鋼粉用原料粉末を減圧雰囲気中で９００
〜１３００℃の保持温度で仕上焼鈍し、引き続いて冷却
するに際して、前記保持温度から８００℃までの間を非
酸化性雰囲気中で８００℃／ｈｒ以上の速度で冷却し、
その後８００℃〜３００℃までの間を１．０５気圧以上
の水素雰囲気中で２８０〜６００℃／ｈｒの速度で冷却
し、さらに３００℃以下を非酸化性雰囲気中で８００℃
／ｈｒ以上の速度で冷却することを特徴とするＣｒ系合
金鋼粉の仕上熱処理方法を提供するものである。
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
本発明はＣｒ系合金鋼粉の仕上焼鈍後の冷却方法に関す
るものである。
るものである。
従来では仕上焼鈍後の粉末は冷却室において非酸化性雰
囲気中で圧縮性に影響を及ぼさない８００℃までファン
を回転させ、急冷を行う。
囲気中で圧縮性に影響を及ぼさない８００℃までファン
を回転させ、急冷を行う。
次に同じ非酸化性雰囲気中２０Torr.以下まで真空ポン
プによる減圧を行い、４００℃までの間は２５０℃／ｈ
ｒ以下の急冷速度で徐冷を行い、最後に圧縮性に影響を
及ぼさない４００℃〜室温まで非酸化性雰囲気中でファ
ンを回転させ急冷処理を行っているのは前述の通りであ
る。
プによる減圧を行い、４００℃までの間は２５０℃／ｈ
ｒ以下の急冷速度で徐冷を行い、最後に圧縮性に影響を
及ぼさない４００℃〜室温まで非酸化性雰囲気中でファ
ンを回転させ急冷処理を行っているのは前述の通りであ
る。
本発明はこの２０Torr.以下の減圧状態で４００℃まで
徐冷する区間を減圧せずに水素中で徐冷するのでより低
い温度状態（３００℃）まで従来（冷却速度２５０℃／
ｈｒ以下）よりも短い冷却時間（冷却速度２８０℃〜６
００℃／ｈｒ）で、圧縮性が向上できることを見い出し
てなされたものである。
徐冷する区間を減圧せずに水素中で徐冷するのでより低
い温度状態（３００℃）まで従来（冷却速度２５０℃／
ｈｒ以下）よりも短い冷却時間（冷却速度２８０℃〜６
００℃／ｈｒ）で、圧縮性が向上できることを見い出し
てなされたものである。
本発明において、仕上焼鈍は、９００℃以下では脱酸、
脱炭、脱窒が不完全であり、１３００℃以上では焼結が
進むため９００℃〜１３００℃の間で行う。このとき２
０Torr.以下の減圧雰囲気中で脱酸、脱炭、脱窒を行な
う。
脱炭、脱窒が不完全であり、１３００℃以上では焼結が
進むため９００℃〜１３００℃の間で行う。このとき２
０Torr.以下の減圧雰囲気中で脱酸、脱炭、脱窒を行な
う。
引続いて冷却を行うが、保持温度からの８００℃までの
冷却速度は圧縮性に影響を与えないので、コスト面より
８００℃／ｈｒ以上の冷却速度で冷却する。このとき、
雰囲気は水素などの非酸化性雰囲気を用いると、酸化防
止の理由から好ましい。
冷却速度は圧縮性に影響を与えないので、コスト面より
８００℃／ｈｒ以上の冷却速度で冷却する。このとき、
雰囲気は水素などの非酸化性雰囲気を用いると、酸化防
止の理由から好ましい。
次に圧縮性に影響を及ぼす８００℃〜３００℃の冷却で
あるが、この温度範囲はＣｒ系合金鋼粉の変態点を含
み、また結晶粒に影響を与える温度域である。この領域
を２８０℃／ｈｒ以下の冷却速度で冷却すれば製造時間
がかかり、コスト高となる。また、６００℃／ｈｒ以上
とすると、品質のバラツキの原因となり、圧縮性の低下
が起る。そこで８００〜３００℃の間の冷却速度は２８
０〜６００℃／ｈｒとする。このとき、雰囲気として水
素を用いるのは酸化防止の理由からも好ましい。
あるが、この温度範囲はＣｒ系合金鋼粉の変態点を含
み、また結晶粒に影響を与える温度域である。この領域
を２８０℃／ｈｒ以下の冷却速度で冷却すれば製造時間
がかかり、コスト高となる。また、６００℃／ｈｒ以上
とすると、品質のバラツキの原因となり、圧縮性の低下
が起る。そこで８００〜３００℃の間の冷却速度は２８
０〜６００℃／ｈｒとする。このとき、雰囲気として水
素を用いるのは酸化防止の理由からも好ましい。
３００℃以下の温度範囲では冷却速度は圧縮性に影響を
与えないので、非酸化性雰囲気中で８００℃／ｈｒ以上
の冷却速度で冷却する。
与えないので、非酸化性雰囲気中で８００℃／ｈｒ以上
の冷却速度で冷却する。
また、本発明において前述したように冷却を水素雰囲気
中で行うことは、本発明の特徴のひとつで、Ｃ、Ｏ、Ｎ
の低減効果がさらに期待できる。なお水素雰囲気の圧力
は爆発防止のために１．０５気圧以上とするのがよい。
中で行うことは、本発明の特徴のひとつで、Ｃ、Ｏ、Ｎ
の低減効果がさらに期待できる。なお水素雰囲気の圧力
は爆発防止のために１．０５気圧以上とするのがよい。
なお本発明で対象とするＣｒ系合金鋼粉の適用例として
は、Ｃｒ：０．３〜０．５％に適宜Ｍｎ：０．１〜１．
０％、Ｍｏ：０．１〜０．５％を含むものを例示するこ
とができる。
は、Ｃｒ：０．３〜０．５％に適宜Ｍｎ：０．１〜１．
０％、Ｍｏ：０．１〜０．５％を含むものを例示するこ
とができる。
〈実施例〉 以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１） 本実施例で使用した鋼粉の化学組成を表１に示す。この
アトマイズ生粉を第１図に示すようにステンレス製の８
枚の受皿に充填し、それらを黒鉛製の台車に積み炉内に
搬入して熱処理した。
アトマイズ生粉を第１図に示すようにステンレス製の８
枚の受皿に充填し、それらを黒鉛製の台車に積み炉内に
搬入して熱処理した。
保持温度は１２００℃とし、焼鈍された鋼粉はＨ２ガス
を供給した非酸化性雰囲気下で８００℃まで冷却室内に
設置されているファンを回転させて冷却速度１０００℃
／ｈｒで冷却を行った。次に同じ水素含有雰囲気中で２
０Torr.以下まで真空ポンプによる減圧を行い４００℃
までの間は２３０℃／ｈｒの冷却速度で徐冷を行った。
次いで圧縮性に影響を及ぼさない４００℃〜室温までは
同じく１．０５気圧以上の上記非酸化性雰囲気で再度冷
却のファンを回転させて冷却速度１０００℃／ｈｒで冷
却を行った。以上は従来法に基づく熱処理後の冷却方法
である（第２ａ図参照）。
を供給した非酸化性雰囲気下で８００℃まで冷却室内に
設置されているファンを回転させて冷却速度１０００℃
／ｈｒで冷却を行った。次に同じ水素含有雰囲気中で２
０Torr.以下まで真空ポンプによる減圧を行い４００℃
までの間は２３０℃／ｈｒの冷却速度で徐冷を行った。
次いで圧縮性に影響を及ぼさない４００℃〜室温までは
同じく１．０５気圧以上の上記非酸化性雰囲気で再度冷
却のファンを回転させて冷却速度１０００℃／ｈｒで冷
却を行った。以上は従来法に基づく熱処理後の冷却方法
である（第２ａ図参照）。
次に本発明で開示した条件において同様な鋼粉を用いて
第２ｂ図に示すようにして冷却を行った。まず脱酸、脱
炭、脱窒された鋼粉をＨ２ガスを供給した非酸化性雰囲
気下で冷却室内に設置されているファンを回転させて、
冷却速度１０００℃／ｈｒで冷却を行った。次に１．０
５気圧以上の水素雰囲気中で８００℃〜３００℃までの
間を４００℃／ｈｒの速度で徐冷し、次いで圧縮性に影
響を及ぼさない３００℃〜室温までは１．０５気圧以上
の上記非酸化性雰囲気中で再度冷却のファンを回転させ
て冷却速度１０００℃／ｈｒで冷却を行った。
第２ｂ図に示すようにして冷却を行った。まず脱酸、脱
炭、脱窒された鋼粉をＨ２ガスを供給した非酸化性雰囲
気下で冷却室内に設置されているファンを回転させて、
冷却速度１０００℃／ｈｒで冷却を行った。次に１．０
５気圧以上の水素雰囲気中で８００℃〜３００℃までの
間を４００℃／ｈｒの速度で徐冷し、次いで圧縮性に影
響を及ぼさない３００℃〜室温までは１．０５気圧以上
の上記非酸化性雰囲気中で再度冷却のファンを回転させ
て冷却速度１０００℃／ｈｒで冷却を行った。
従来法および本発明法の冷却過程を示す第２ａ図および
第２ｂ図の比較からわかるように、本発明により熱処理
時間が短縮できる。
第２ｂ図の比較からわかるように、本発明により熱処理
時間が短縮できる。
また、上述したようにして得られた従来法および本発明
による合金鋼粉について、第１図に示す各受皿の合金鋼
粉の圧粉密度を求めた。
による合金鋼粉について、第１図に示す各受皿の合金鋼
粉の圧粉密度を求めた。
従来法の結果を第３ａ図に、本発明法の結果を第３ｂ図
に示す。これらの図から本発明法によれば圧粉密度を相
当増大させることができることがわかる。
に示す。これらの図から本発明法によれば圧粉密度を相
当増大させることができることがわかる。
なお、圧粉密度は熱処理した粉を解砕後、潤滑剤として
ステアリン酸亜鉛を１％混粉後、７ｔ／cm2の圧力にて
直径１１．３mm、高さ１１〜１２mmの円柱状に圧粉した
ときの圧粉体の体積（cm3）と重量（ｇ）の比から表さ
れる密度比である。
ステアリン酸亜鉛を１％混粉後、７ｔ／cm2の圧力にて
直径１１．３mm、高さ１１〜１２mmの円柱状に圧粉した
ときの圧粉体の体積（cm3）と重量（ｇ）の比から表さ
れる密度比である。
（実施例２） 実施例１に示した本発明法の条件中表１に示すように化
学組成を変えて８００〜３００℃の冷却速度を２００〜
７５０℃／ｈｒと変化させて、圧縮性を実施例１と同様
に測定した。得られた結果を第４図に示す。この図から
判るように、本発明範囲の冷却速度において圧縮性の優
れた鋼粉を得ることができる。
学組成を変えて８００〜３００℃の冷却速度を２００〜
７５０℃／ｈｒと変化させて、圧縮性を実施例１と同様
に測定した。得られた結果を第４図に示す。この図から
判るように、本発明範囲の冷却速度において圧縮性の優
れた鋼粉を得ることができる。
（実施例３） 実施例１に示した本発明法の条件中表１に示すように化
学組成を変えて保持温度を７００〜１３５０℃に変化さ
せて、圧縮性を実施例１と同様に測定した。得られた結
果を第５図に示す。本発明の加熱温度において、圧縮性
の優れた鋼粉を得ることができた。
学組成を変えて保持温度を７００〜１３５０℃に変化さ
せて、圧縮性を実施例１と同様に測定した。得られた結
果を第５図に示す。本発明の加熱温度において、圧縮性
の優れた鋼粉を得ることができた。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明法によれば、従来法で得られ
た鋼粉と比較して圧粉密度が向上し、冷却時間が短くで
き、経済性が向上する。またバラツキの少ないＣｒ系合
金鋼粉を得ることができる。
た鋼粉と比較して圧粉密度が向上し、冷却時間が短くで
き、経済性が向上する。またバラツキの少ないＣｒ系合
金鋼粉を得ることができる。
第１図は真空熱処理炉内の試料設置方法を示す線図であ
る 第２ａ図および第２ｂ図はそれぞれ従来法および本発明
法の冷却条件を比較して示す図である。 第３ａ図および第３ｂ図はそれぞれ従来法および本発明
法の圧粉密度測定結果を示す図である。 第４図は冷却速度と圧粉密度の関係を示す図である。 第５図は加熱保持温度と圧粉密度の関係を示す図であ
る。
る 第２ａ図および第２ｂ図はそれぞれ従来法および本発明
法の冷却条件を比較して示す図である。 第３ａ図および第３ｂ図はそれぞれ従来法および本発明
法の圧粉密度測定結果を示す図である。 第４図は冷却速度と圧粉密度の関係を示す図である。 第５図は加熱保持温度と圧粉密度の関係を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高城 重彰 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭61−139601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−107001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−110702（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Ｃｒ含有量０．３〜５重量％および炭素含
有量０．５〜０．９重量％を含むアトマイズされたＣｒ
系合金鋼粉用原料粉末を減圧雰囲気中で９００〜１３０
０℃の保持温度で仕上焼鈍し、引き続いて冷却するに際
して、前記保持温度から８００℃までの間を非酸化性雰
囲気中で８００℃／ｈｒ以上の速度で冷却し、その後８
００℃〜３００℃までの間を１．０５気圧以上の水素雰
囲気中で２８０〜６００℃／ｈｒの速度で冷却し、さら
に３００℃以下を非酸化性雰囲気中で８００℃／ｈｒ以
上の速度で冷却することを特徴とするＣｒ系合金鋼粉の
仕上熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1096986A JPH0645801B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | Ｃｒ系合金鋼粉の仕上熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1096986A JPH0645801B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | Ｃｒ系合金鋼粉の仕上熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274801A JPH02274801A (ja) | 1990-11-09 |
| JPH0645801B2 true JPH0645801B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=14179537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1096986A Expired - Lifetime JPH0645801B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | Ｃｒ系合金鋼粉の仕上熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645801B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE10002738A1 (de) * | 2000-01-22 | 2001-07-26 | Vulkan Strahltechnik Gmbh | Herstellungsverfahren für ein kantiges, rostfreies Strahlmittel auf Basis einer Fe-Cr-C-Legierung |
| JP5903738B2 (ja) * | 2012-03-29 | 2016-04-13 | 住友電工焼結合金株式会社 | 鉄系焼結合金の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS62107001A (ja) * | 1985-11-05 | 1987-05-18 | Kawasaki Steel Corp | 還元鉄粉の仕上熱処理方法 |
-
1989
- 1989-04-17 JP JP1096986A patent/JPH0645801B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02274801A (ja) | 1990-11-09 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |