JPH0653881B2 - 低合金鋼粉末製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粉末冶金に使用する低合金鋼粉末の製造法に関
し、詳しくは低合金鋼粉末中の炭素量のバラツキを抑え
た製造法に係るものである。

［従来の技術］ 従来粉末冶金に使用される低合金鋼の粉末は、溶融金属
に例えばガス噴霧法、水噴霧法、遠心噴霧法などにより
微細化した金属粉末とする。この金属粉末は前記工程で
酸化されるために、窒素と水素混合ガス下に、還元し還
元金属として粉砕して粉末冶金の原料としている。この
低合金鋼粉末製造法において、通常低合金鋼中に含まれ
る炭素量が低合金鋼の焼入性、機械的性質を変動するた
め調整を行なう必要がある。この炭素量の調整は、溶融
金属中に所定量のグラファイト粉末を添加して行われて
いる。しかし溶融金属の粉末化による酸化と、アンモニ
ア分割ガス下における還元時に含有炭素が一部消費ない
しは飛散するため、還元後の原料粉末中の炭素量が製造
ロケット毎にバラツクため、所定量の炭素を有する低合
金鋼粉末を得ることが困難となる。ただしロット内のバ
ラツキは少なく０．０２％以下である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、従来の低合金鋼粉末の製造法が製造ロット毎
に炭素の含量がバラツクために、所定の含有量のものが
容易に得られない点を解決することを目的とするもので
ある。この炭素含量がバラツクと材料の焼入性、機械的
性質を変動させる要因となるためこのバラツキは極力低
減させる必要がある。

本発明は炭素の調整を第１工程前の溶湯中で行うのでな
く、第２工程の加熱処理前に行うことにより上記の炭素
の製造ロット毎のバラツキを抑えるものである。すなわ
ち炭素を溶融金属中に添加しなくても不活性気体中で完
全を行なえば得られたプレアロイ化した低合金鋼粉末の
炭素含量のバラツキが抑えられることを見出し本発明を
完成したものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の低合金鋼粉末製造法は、溶融低合金鋼を噴霧冷
却して低合金鋼粉末とする第１工程と、 前記低合金鋼粉末に所定量のグラファイト粉末を添加混
合し不活性気体下で加熱して該グラファイト粉末を該低
合金鋼粉末に固溶分散化させる第２工程と、 得られた加熱処理物を粉砕する第３工程と、からなる低
合金鋼粉末製造法。

溶融低合金鋼に用いる低合金鋼は、炭素鋼中に第３元素
を用途に適合するように添加して作られるもので、構造
用合金鋼などは代表的なものである。第３元素として添
加される元素としては珪素、マンガン、クロム、ニッケ
ル、モリブデン、タングステン、チタン、ボロン、アル
ミニウム、銅、錫などが挙げられる。本製造法が適用で
きる低合金鋼の炭素含量は０〜０．８％のものである。

第１工程は前記の低合金鋼の溶湯に冷却媒体を噴霧して
粉末状にする工程である。この溶湯で炭素量の調整した
後、噴霧冷却して得られる低合金鋼粉末の炭素含量はロ
ット間で０．１％のバラツキが認められる。従って溶湯
中で炭素含量を調整しても第３工程で得られる低合金鋼
粉末中の炭素含量は、ロット間のバラツキにより必ずし
も所定の含量にならない。したがってここでは特に炭素
量の調整はおこなわない。

第２工程は第１工程で得られた合金鋼粉末中の炭素含量
を定量し所定の炭素含量を形成する必要な量のグラファ
イト粉末を添加する。このグラファイトは炭素であり純
度９９％以上あれば使用できる。また粒度５０μｍ以下
であればよい。このグラファイト粉末を低合金鋼粉末中
に混合し、不活性気体下で加熱する。

この不活性気体は加熱時に粉末の酸化・還元に関与しな
いものであればよく、例えば安価な窒素ガスなどが用い
られる。不活性気体下での加熱は通常１０００℃以下で
低合金鋼粉末は溶融せず粉末状のないしは凝集状を保持
する。従って前記グラファイト粉末は低合金鋼中に固
溶、分散ないしは還元に使用されて均一に合金鋼粉末中
に分散していると考えられる。

第３工程は、第２工程で加熱された凝集状の低合金鋼を
機械的に粉砕して必要とする粒度の粉末状にする工程で
ある。粉砕には通常の公知の方法がいずれも適用でき
る。粉砕された低合金鋼は粉末冶金用の粉末として使用
される。得られた粉末中の炭素含量はロット内のバラツ
キ（サンプル内）は０．０２％以下であり、又、製造ロ
ット間のバラツキも０．０２％以下である。したがって
数ロットまとめて使用することも可能である。

［発明の作用と効果］ 本発明の低合金鋼粉末の製造方法は、炭素含量の調整を
第２工程で行うことにより得られる低合金鋼粉末中の炭
素含量が、ロット内およびロット間でのバラツキが０．
０２％以下の範囲におさまり、この低合金鋼粉末を原料
に用いる合金製品は焼入性や機械的性質を変動させるこ
とがない。またバラツキが小さいため得られる低合金鋼
粉末の歩留りが向上し生産性が向上する。

さらに所定の炭素含量を有する低合金鋼粉末が容易に再
現性よく製造できる。

［実施例］ 以下実施例により本発明を説明する。

本製造法に用いた低合金鋼の炭素含量は０．４７％（第
１工程後で）のものである。本実施例に用いた低合金鋼
は鉄、炭素の他にＮｉ、Ｍｏ等を含有するものである。

第１工程は低合金鋼を溶融して溶湯を形成する。この溶
湯に水噴霧法により溶湯を粉末状する。ついで乾燥させ
て付着している水分を乾燥して除去する。

第２工程は上記第１工程で得られた合金鋼粉末より試料
を採取し試料中の炭素含量を測定して所定量の炭素を補
充するとともに加熱処理して合金粉末を還元するととも
に補充した炭素を合金粉末中に均一に分散させる工程で
ある。この工程中で添加された粉末炭素は固溶、還元等
種々の形態をとり分散されていると考えられる。

第２工程では窒素ガス下で９５０℃にて加熱を１時間行
う。得られた凝集体を粉砕して製品原料とする第３工程
である。粉砕はハンマーミルにより行った。

上記の製造方法において炭素含量の異なる合金鋼を用い
加熱前と、加熱後の炭素含量を採取したそれぞれ５試料
について測定しその測定値バラツキ（Ｒ）を調べた結果
を表に示す。

比較例は、第２工程の加熱をアンモニヤ分解ガスの窒素
と水の比が１：３の割合のガス下で９５０℃で加熱を行
い、炭素添加を溶湯中にに加えた他は実施例と同一条件
で行ったものである。

表中の第２工程前は、第１工程終了後の低合金鋼粉末中
に表中の炭素量を添加した後に試料を採取して測定した
ものでグラファイト粉末の添加量には無関係にバラツキ
は目標値の０．０２以下を示している。第３工程後は、
窒素ガス下で加熱した後の合金粉末中より採取した試料
に含まれる炭素含量のバラツキを調べたものではグラフ
ァイトの添加量が０．５％のときはバラツキが０．０２
と大きい目標以内であり、他の無添加の場合および０．
１０％添加した場合の炭素含量のバラツキは０．００８
とバラツキが非常に少ない。

一方比較例の第３工程後の金属粉中の炭素含量のバラツ
キは、グラファイトの添加量が多くなるに従いバラツキ
が大きくなり炭素の添加量が０．１％の時はバラツキが
０．０６６となって目標値の０．０２より大きい。

第１図は添加炭素量と低合金鋼中の炭素含量との関係を
示すグラフである。

第１図の黒丸の直線１は本実施例の第２工程実施前にお
けるグラファイト添加量と金属粉末中の炭素含量を示し
添加量と共に直線的に増加している。白丸の直線２は第
３工程実施後の金属粉末中の炭素含量と添加グラファイ
トとの関係を示し、この場合もほぼ直線的に増加してい
る。比較例の３は第３公定実施後の金属粉末中の炭素含
量と添加グラファイトとの関係を示し直線でなく曲線と
なっており比例関係を示していない。さらにグラファイ
ト添加量が０．０５％、０．１０％に於ては測定値のバ
ラツキを示すタテ線がありグラファイトの添加量が０．
１０％の場合は０．０５％の２倍以上のバラツキを有す
ることを示している。グラファイトを添加しない場合は
炭素含量のバラツキがないことからしても比較例の方法
ではバラツキが大きい。本発明の製造法はバラツキの少
ない方法であることを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の添加炭素量と低合金鋼粉末中の関係
を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融低合金鋼を噴霧冷却して低合金鋼粉末
   を形成する第１工程と、 前記低合金鋼粉末に所定量のグラファイト粉末を添加混
   合し不活性気体下で加熱して該グラファイト粉末を該低
   合金鋼粉末に固溶化させる第２工程と、 得られた加熱処理物を粉砕する第３工程とからなる低合
   金鋼粉末製造法である。