JPH0772282B2

JPH0772282B2 - 高圧縮性Ｃｒ系合金鋼粉およびそれを用いた高強度焼結材料の製造方法

Info

Publication number: JPH0772282B2
Application number: JP2285982A
Authority: JP
Inventors: 古君　　修; 浩史矢埜; 邦明小倉; 重彰高城
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1990-10-25
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH04165002A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、高圧縮性Cr系合金鋼粉およびそれを用いた高
強度焼結材料の製造方法に関するものである。

＜従来の技術＞自動車エンジンの高出力化および燃費向上を目的とした
小型化の要求が、近年ますます高まってきている。その
要求に応えるべく、自動車部品の高強度化がさかんに研
究されている。

この結果、特公昭45−9649号公報、特開昭61−231102号
公報に開示されているようなNi−Mo系の拡散付着型の合
金鋼粉が開発された。しかし、Ni−Mo系の合金鋼粉を用
いた焼結材料にはオーステナイト相が生成され、組織の
不均一化に伴う寸法精度の低下および耐摩耗性、切削性
の低下という問題が生じた。

この問題を解決するために、特開昭53−65249号公報に
示されるオーステナイト生成元素を含まないCr系の予合
金鋼粉が開発されたが、予合金鋼粉のために十分な圧縮
性が得られないという問題を含んでいる。

圧縮性が低いと金型寿命が短くなる。また、この結果焼
結体密度が低下し、機械的特性が不十分であるという問
題が生じる。

＜発明が解決しようとする課題＞本発明は、このような従来の合金鋼粉の問題点を解決
し、圧縮性が高く、しかも焼結材料中に不均一なオース
テナイト相の生成が認められない、Cr系合金鋼粉および
その焼結材料の製造方法を提供することを目的とするも
のである。

＜課題を解決するための手段＞本発明は、P:0.015％以下、S:0.012％以下、Mn:0.30％
以下、Cr:0.5〜3.5％を含み、さらにNb:0.005〜0.08
％、V:0.005〜0.08％の一種または二種を含み、残部がF
eおよびその他不可避的不純物からなることを特徴とす
る高強度焼結材料用高圧縮性Cr系合金鋼粉であり、さら
にこの合金鋼粉に必要に応じてMo:0.5〜4.5％添加した
ものであり、また本発明はこれらの合金鋼粉に黒鉛:0.2
〜0.9％を添加・混合後、成形・焼結することを特徴と
する高強度焼結材料の製造方法である。

すなわち、本発明では、焼結材料に認められる不均一生
成オーステナイト相を低減するためNiによる合金化では
なく、Crの合金化による高強度化を図っている。さら
に、合金添加方法としては、焼結材料の組織の均一化が
高い予合金（あらかじめアトマイズの段階で合金成分を
添加）法を用いている。

さらに、合金鋼粉の圧縮性を向上するため、P:0.015％
以下、S:0.012％以下、Mn:0.30％以下とし、これら元素
の低減による焼結材料の強度低下を、Nb:0.005〜0.08
％、V:0.005〜0.08％の一種または二種を添加すること
で圧縮性を損なわずに補っている。

＜作用＞本発明の合金鋼粉の組成限定理由について以下に述べ
る。

P:0.015％以下Ｐは合金鋼粉あるいは鉄粉の圧縮性を著しく損なう。し
たがって、本発明では0.015％以下とした。

S:0.012％以下ＳはＰと同様に合金鋼粉あるいは鉄粉の圧縮性を著しく
損なう。したがって、本発明では0.012％以下とした。

Mn:0.30％以下 Mnも合金鋼粉あるいは鉄粉の圧縮性を著しく損なう。し
たがって、本発明では0.30％以下とした。なお好ましく
は0.20％以下にするとその効果は一層著しい。

上述したＰ、Ｓ、Mnの低減は本発明の特徴の一つで、こ
のことにより合金鋼粉の圧縮性の向上が達成できる。

Cr:0.5〜3.5％ Crを本発明範囲内において添加することで、また焼結材
料の強度を圧縮性と兼ね合いで有効に高めることができ
る。0.5％未満では焼結材料の強度が低く、一方3.5％を
超えて添加すると圧縮性が著しく低下する。

Nb、V:0.005〜0.08％ Nb、Ｖは鋼粉の圧縮性を損なうことなく、焼結材料の組
成の微細化作用および炭窒化物の析出強化、焼入性向上
により焼結体強度を高める。いずれも0.005％未満では
強度向上効果はなく、また0.08％を超えて添加すると鋼
粉の圧縮性は低下する。

これらのNb、Ｖの一種または二種を添加することは、本
発明の最も大きな特徴である。しかし、Nb、Ｖによる高
強度化を達成するには、焼結材料作製にあたって添加黒
鉛量を0.2〜0.9％に限定する必要がある。0.2％未満で
はNb、Ｖによる高強度化効果が認められず、一方0.9％
を超えると析出物が粗大化し、またオーステナイトが生
成されるので焼結体強度は低下する。

Mo:0.5〜4.5％焼結材料の強度を向上するために、さらに必要に応じて
Moを添加することができる。0.5％未満では強度向上の
効果はなく、一方4.5％を超えて添加すると鋼粉の圧縮
性は著しく低下する。

以上の予合金鋼粉と黒鉛の添加・混合物を成形、焼結し
て高強度焼結材料を得るわけであるが、その際成形、焼
結は通常の方法でよく、例えば１回成形・１回焼結ある
いは２回成形・２回焼結法などが例示される。また、場
合によって、焼結後熱処理を施す、あるいは焼結鍛造な
どのプロセスにも本発明が適用できることは言うまでも
ない。

本発明の効果について、以下実施例に基づいて詳述す
る。

＜実施例＞実施例１（Ｐ、Ｓの低減効果）第１表に化学組成を示す合金鋼粉を、水アトマイズ−真
空還元−解砕・分級プロセスで製造した。これらの合金
鋼粉に潤滑剤として１％のステアリン酸亜鉛を添加し、
5t/cm²で圧縮成形し、圧粉密度を調べた。その結果を、
Ｐ、Ｓ量の関数として、それぞれ第１図および第２図に
示す。本発明範囲で、極めて優れた圧縮性を示すことが
明らかである。

実施例２（Mn、Nb、Ｖ、Moの低減効果）第２表に化学組成を示す合金鋼粉について、実施例１と
同様の実験を行った。結果を第３図〜第６図に示すが、
本発明範囲において優れた圧縮性を示すことが明らかで
ある。

実施例３第３表に化学組成を示すCr、Mo、Nb、Ｖ量を変化させた
合金鋼粉について実施例１と同様に圧縮性を調べた。ま
た、黒鉛を0.6％添加して5t/cm²に成形、さらに1170℃
で60minの条件でアンモニア分解ガス中で焼結し引張試
験に供した。その結果を第４表に示すが、本発明範囲に
おいて合金鋼粉の圧縮性向上と焼結体の高強度が達成で
きる。

実施例４第３表No.25の合金鋼粉について、黒鉛添加量を変化さ
せて、実施例３と同様に引張試験を行った。結果を第７
図に示すが、本発明範囲において高強度焼結材料が得ら
れることがわかる。

＜発明の効果＞本発明はCr系合金鋼粉のＰ、Ｓ、Mnを低減し、Nb、Ｖの
１種または２種を添加することにより、高圧縮性を保持
しつつ、高強度焼結材料が得られるという効果をもたら
す。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は合金鋼粉の圧縮性に及ぼすＰ、Ｓ、M
n、Nb、Ｖ、Mo量の影響を示すグラフ、第７図は焼結体
の引張強さに及ぼす黒鉛添加量の影響を示すグラフであ
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57−73155（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−33541（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】P:0.015％以下、S:0.012％以下、Mn:0.30
％以下、Cr:0.5〜3.5％を含み、さらにNb:0.005〜0.08
％、V:0.005〜0.08％の一種または二種を含み、残部がF
eおよびその他不可避的不純物からなることを特徴とす
る高強度焼結材料用高圧縮性Cr系合金鋼粉。
【請求項２】請求項１記載の合金鋼粉にさらにMo:0.5〜
4.5％を含有させたことを特徴とする高強度焼結材料用
の高圧縮性Cr系合金鋼粉。
【請求項３】P:0.015％以下、S:0.012％以下、Mn:0.30
％以下、Cr:0.5〜3.5％を含み、さらにNb:0.005〜0.08
％、V:0.005〜0.08％の一種または二種を含み、残部がF
eおよびその他不可避的不純物からなる合金鋼粉に黒鉛:
0.2〜0.9％を添加・混合後、成形・焼結することを特徴
とする高強度焼結材料の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の合金鋼粉にさらにMo:0.5〜
4.5％を含有させたことを特徴とする高強度焼結材料の
製造方法。