JPH08176612A - Ｈｉｐによる複合焼結体の製法 - Google Patents
Ｈｉｐによる複合焼結体の製法Info
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- JPH08176612A JPH08176612A JP32411794A JP32411794A JPH08176612A JP H08176612 A JPH08176612 A JP H08176612A JP 32411794 A JP32411794 A JP 32411794A JP 32411794 A JP32411794 A JP 32411794A JP H08176612 A JPH08176612 A JP H08176612A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｃｒ基酸化物分散強化合金のＨＩＰ焼結体に
ついて、高温圧縮強度の若干の低下を許容しつつ、製造
コストの低減化を図る。 【構成】 金属缶１にＣｒ−Ｆｅ合金粉末３を投入して
金属缶の底部にＣｒ−Ｆｅ合金粉末層を形成し、上下面
が開口した仕切り筒２を前記粉末層の上に配備し、仕切
り筒の外側にＣｒ−Ｆｅ合金粉末、仕切り筒の内側にＣ
ｒ基酸化物分散強化合金粉末４を略同じ高さに投入す
る。仕切り筒を取り除いた後、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末をさ
らに投入して金属缶を粉末で充満し、金属缶を施蓋し脱
気密封した後、ＨＩＰを施す。
ついて、高温圧縮強度の若干の低下を許容しつつ、製造
コストの低減化を図る。 【構成】 金属缶１にＣｒ−Ｆｅ合金粉末３を投入して
金属缶の底部にＣｒ−Ｆｅ合金粉末層を形成し、上下面
が開口した仕切り筒２を前記粉末層の上に配備し、仕切
り筒の外側にＣｒ−Ｆｅ合金粉末、仕切り筒の内側にＣ
ｒ基酸化物分散強化合金粉末４を略同じ高さに投入す
る。仕切り筒を取り除いた後、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末をさ
らに投入して金属缶を粉末で充満し、金属缶を施蓋し脱
気密封した後、ＨＩＰを施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウォーキングビーム式
加熱炉のスキッドボタン用として好適な複合焼結体の製
法に関する。
加熱炉のスキッドボタン用として好適な複合焼結体の製
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼片、スラブ等の鋼材の加熱用として、
スキッドボタン上で鋼材を支持し搬送するウォーキング
ビーム式加熱炉が使用されている。このスキッドボタン
は、高温で鋼材の繰返し荷重を受けるため、高温圧縮強
度にすぐれる材料を用いる必要があり、従来、Ｃｒ−Ｆ
ｅ合金粉末の焼結体が使用されていた。
スキッドボタン上で鋼材を支持し搬送するウォーキング
ビーム式加熱炉が使用されている。このスキッドボタン
は、高温で鋼材の繰返し荷重を受けるため、高温圧縮強
度にすぐれる材料を用いる必要があり、従来、Ｃｒ−Ｆ
ｅ合金粉末の焼結体が使用されていた。
【０００３】しかし、加熱炉操業の高温化が進み、高温
圧縮強度にさらにすぐれる材料が要求されるようにな
り、出願人は、Ｃｒ基酸化物分散強化焼結合金を提案し
た(特開平３−３２５６５１)。この焼結合金は、Ｃｒ基
金属(実質的にＣｒからなる金属又はＣｒを主体とする
金属)粉末とＹ2Ｏ3の酸化物粉末の混合粉末を、アトラ
イタ装置(高エネルギー攪拌ボールミル)の中で攪拌して
機械的合金化し、金属マトリックス中に、平均粒径約0.
1μm以下の微細なＹ2Ｏ3が0.2〜2.0重量％、略均一に分
散した組織を有する粉末を原料粉末として使用する。こ
の原料粉末は、適当な金属缶に充填した後、脱気密封
し、約1000〜1300℃の温度にて、約1000〜2000kgf/cm2
の圧力下で熱間静水圧処理(ＨＩＰ)することにより、焼
結体が形成される。しかし、この原料粉末は、機械的合
金化処理を必要とするため、材料コストが従来のＣｒ−
Ｆｅ合金の約２倍高くなり、材料コストが高くつく問題
があった。
圧縮強度にさらにすぐれる材料が要求されるようにな
り、出願人は、Ｃｒ基酸化物分散強化焼結合金を提案し
た(特開平３−３２５６５１)。この焼結合金は、Ｃｒ基
金属(実質的にＣｒからなる金属又はＣｒを主体とする
金属)粉末とＹ2Ｏ3の酸化物粉末の混合粉末を、アトラ
イタ装置(高エネルギー攪拌ボールミル)の中で攪拌して
機械的合金化し、金属マトリックス中に、平均粒径約0.
1μm以下の微細なＹ2Ｏ3が0.2〜2.0重量％、略均一に分
散した組織を有する粉末を原料粉末として使用する。こ
の原料粉末は、適当な金属缶に充填した後、脱気密封
し、約1000〜1300℃の温度にて、約1000〜2000kgf/cm2
の圧力下で熱間静水圧処理(ＨＩＰ)することにより、焼
結体が形成される。しかし、この原料粉末は、機械的合
金化処理を必要とするため、材料コストが従来のＣｒ−
Ｆｅ合金の約２倍高くなり、材料コストが高くつく問題
があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、焼結
体をＣｒ基酸化物分散強化合金とＣｒ−Ｆｅ合金との複
合構造にすることにより、Ｃｒ基酸化物分散強化合金の
みからなる焼結体と比べて、高温圧縮強度は若干低下す
るものの、材料コストを著しく低減できる複合焼結体の
製法を提供することにある。
体をＣｒ基酸化物分散強化合金とＣｒ−Ｆｅ合金との複
合構造にすることにより、Ｃｒ基酸化物分散強化合金の
みからなる焼結体と比べて、高温圧縮強度は若干低下す
るものの、材料コストを著しく低減できる複合焼結体の
製法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部がＣｒ基
酸化物分散強化合金、外部がＣｒ−Ｆｅ合金からなる複
合構造の焼結体をＨＩＰにより製造する方法であって、
金属缶にＣｒ−Ｆｅ合金粉末を投入して金属缶の底部に
Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末層を形成し、上下面が開口した仕切
り筒を前記粉末層の上に配備し、仕切り筒の外側にＣｒ
−Ｆｅ合金粉末、仕切り筒の内側にＣｒ基酸化物分散強
化合金粉末を略同じ高さに投入し、仕切り筒を抜き外し
た後、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末をさらに投入して金属缶を粉
末で充満し、金属缶を施蓋し脱気密封した後、ＨＩＰを
施すようにしたものである。
酸化物分散強化合金、外部がＣｒ−Ｆｅ合金からなる複
合構造の焼結体をＨＩＰにより製造する方法であって、
金属缶にＣｒ−Ｆｅ合金粉末を投入して金属缶の底部に
Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末層を形成し、上下面が開口した仕切
り筒を前記粉末層の上に配備し、仕切り筒の外側にＣｒ
−Ｆｅ合金粉末、仕切り筒の内側にＣｒ基酸化物分散強
化合金粉末を略同じ高さに投入し、仕切り筒を抜き外し
た後、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末をさらに投入して金属缶を粉
末で充満し、金属缶を施蓋し脱気密封した後、ＨＩＰを
施すようにしたものである。
【０００６】Ｃｒ−Ｆｅ合金は、Ｆｅ：5〜50重量％、
残部実質的にＣｒからなる合金であって、その粉末は、
Ｃｒ−Ｆｅ合金の粉末でもよいし、Ｃｒ粉末とＦｅ粉末
を略均一に混合した粉末でもよい。
残部実質的にＣｒからなる合金であって、その粉末は、
Ｃｒ−Ｆｅ合金の粉末でもよいし、Ｃｒ粉末とＦｅ粉末
を略均一に混合した粉末でもよい。
【０００７】Ｃｒ基酸化物分散強化合金は、機械的合金
化により、Ｃｒ基金属のマトリックスに、平均粒径約0.
1μm以下の微細な酸化物(例えば、Ｙ2Ｏ3等)が重量％に
て0.2〜2.0％、略均一に分散したものであって、Ｃｒ基
金属として、(a)実質的にＣｒからなる金属、(b)Ｆｅ：
20％(重量％、以下同じ)以下、残部実質的にＣｒからな
る金属、(c)Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡ
ｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも一
種が合計量で10％以下、残部実質的にＣｒからなる金
属、又は(d)Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡ
ｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも一
種が合計量で10％以下、Ｆｅ：20％以下、残部実質的に
Ｃｒからなる金属、を挙げることができる。
化により、Ｃｒ基金属のマトリックスに、平均粒径約0.
1μm以下の微細な酸化物(例えば、Ｙ2Ｏ3等)が重量％に
て0.2〜2.0％、略均一に分散したものであって、Ｃｒ基
金属として、(a)実質的にＣｒからなる金属、(b)Ｆｅ：
20％(重量％、以下同じ)以下、残部実質的にＣｒからな
る金属、(c)Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡ
ｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも一
種が合計量で10％以下、残部実質的にＣｒからなる金
属、又は(d)Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆ及びＡ
ｌ−Ｔｉから構成される群から選択される少なくとも一
種が合計量で10％以下、Ｆｅ：20％以下、残部実質的に
Ｃｒからなる金属、を挙げることができる。
【０００８】
【作用】内部がＣｒ基酸化物分散強化合金粉末、外部が
Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末から構成される粉体を充填した金属
缶をＨＩＰするから、内部がＣｒ基酸化物分散強化合
金、外部がＣｒ−Ｆｅ合金からなる複合焼結体を形成で
きる。
Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末から構成される粉体を充填した金属
缶をＨＩＰするから、内部がＣｒ基酸化物分散強化合
金、外部がＣｒ−Ｆｅ合金からなる複合焼結体を形成で
きる。
【０００９】
【実施例】図１に示す如く、有底の金属缶(1)(内径36mm
×高さ59mm)の中に、Ｃｒ−Ｆｅ合金の粉末(3)を投入
し、厚さ6mmのＣｒ−Ｆｅ合金粉末層を形成する。な
お、使用したＣｒ−Ｆｅ合金の成分は、Ｆｅ：15％、Ｃ
ｒ：85％である。
×高さ59mm)の中に、Ｃｒ−Ｆｅ合金の粉末(3)を投入
し、厚さ6mmのＣｒ−Ｆｅ合金粉末層を形成する。な
お、使用したＣｒ−Ｆｅ合金の成分は、Ｆｅ：15％、Ｃ
ｒ：85％である。
【００１０】次に、図２に示す如く、金属缶(1)の中
に、該缶と同心に仕切り筒(2)を配備する。仕切り筒(2)
は、上下面が開口した円筒体で内径24mmのものを使用し
た。仕切り筒は、紙又はプラスチックから作られる。
に、該缶と同心に仕切り筒(2)を配備する。仕切り筒(2)
は、上下面が開口した円筒体で内径24mmのものを使用し
た。仕切り筒は、紙又はプラスチックから作られる。
【００１１】図３に示す如く、仕切り筒(2)の内側にＣ
ｒ基酸化物分散強化合金粉末(4)、外側に前記Ｃｒ−Ｆ
ｅ合金粉末(3)を投入する。使用したＣｒ基酸化物分散
強化合金は、Ｃｒ−Ｆｅ基金属(Ｃｒ：90％、Ｆｅ：10
％)のマトリックス中に、平均粒径0.1μm以下の微細な
Ｙ2Ｏ3が0.5重量％分散した合金である。なお、充填し
た粉末の高さは、缶の底部から53mm(Ｃｒ基酸化物分散
強化合金粉末のみの充填高さは47mm)である。
ｒ基酸化物分散強化合金粉末(4)、外側に前記Ｃｒ−Ｆ
ｅ合金粉末(3)を投入する。使用したＣｒ基酸化物分散
強化合金は、Ｃｒ−Ｆｅ基金属(Ｃｒ：90％、Ｆｅ：10
％)のマトリックス中に、平均粒径0.1μm以下の微細な
Ｙ2Ｏ3が0.5重量％分散した合金である。なお、充填し
た粉末の高さは、缶の底部から53mm(Ｃｒ基酸化物分散
強化合金粉末のみの充填高さは47mm)である。
【００１２】次に、仕切り筒(2)を抜き外した後、図４
に示す如く、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末(3)を投入し、厚さ6mm
のＣｒ−Ｆｅ合金粉末層をさらに形成する。
に示す如く、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末(3)を投入し、厚さ6mm
のＣｒ−Ｆｅ合金粉末層をさらに形成する。
【００１３】このようにして原料粉末を充填した金属缶
を、公知の要領にて、施蓋し脱気密封した後、ＨＩＰ焼
結を行ない、内部がＣｒ基酸化物分散強化合金(4a)、外
部がＣｒ−Ｆｅ合金(3a)からなる複合焼結体を作製した
(図５参照)。この焼結体を実施例１とする。なお、ＨＩ
Ｐは、圧力媒体としてアルゴンガスを用い、温度1250℃
×圧力118MPa×2時間の条件で実施した。得られた焼結
体の外形寸法は、直径30mm×長さ50mmであり、内部のＣ
ｒ基酸化物分散強化合金部分の寸法は、直径20mm×長さ
40mmである。
を、公知の要領にて、施蓋し脱気密封した後、ＨＩＰ焼
結を行ない、内部がＣｒ基酸化物分散強化合金(4a)、外
部がＣｒ−Ｆｅ合金(3a)からなる複合焼結体を作製した
(図５参照)。この焼結体を実施例１とする。なお、ＨＩ
Ｐは、圧力媒体としてアルゴンガスを用い、温度1250℃
×圧力118MPa×2時間の条件で実施した。得られた焼結
体の外形寸法は、直径30mm×長さ50mmであり、内部のＣ
ｒ基酸化物分散強化合金部分の寸法は、直径20mm×長さ
40mmである。
【００１４】比較例として、Ｃｒ基酸化物分散強化合金
粉末だけを充填した金属缶と、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末だけ
を充填した金属缶を準備し、脱気密封の後、上記実施例
と同じ要領にてＨＩＰ焼結を行ない、焼結体を形成し
た。Ｃｒ基酸化物分散強化合金の焼結体を比較例１、Ｃ
ｒ−Ｆｅ合金の焼結体を比較例２とする。
粉末だけを充填した金属缶と、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末だけ
を充填した金属缶を準備し、脱気密封の後、上記実施例
と同じ要領にてＨＩＰ焼結を行ない、焼結体を形成し
た。Ｃｒ基酸化物分散強化合金の焼結体を比較例１、Ｃ
ｒ−Ｆｅ合金の焼結体を比較例２とする。
【００１５】得られた焼結体について高温繰返し圧縮試
験を行ない、その変形量により高温クリープ強度を調べ
た。試験は、1350℃の電気炉の中で、ラムの昇降によ
り、圧縮荷重9.8MPaを反復負荷して行なった。荷重反復
パターンは、圧縮荷重9.8MPaの負荷を5秒間、無負荷5秒
間(負荷状態から無負荷状態への移行1秒、無負荷状態3
秒、無負荷状態から負荷状態への移行1秒)の10秒サイク
ルにて、焼結体に10,000回圧縮荷重を作用させて変形量
(単位：％)を調べた。なお、変形量は、試験前の長さを
Ｌ1、試験後の長さをＬ2としたとき、次式により求め
た。 圧縮変形量(％)＝（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1 × 100
験を行ない、その変形量により高温クリープ強度を調べ
た。試験は、1350℃の電気炉の中で、ラムの昇降によ
り、圧縮荷重9.8MPaを反復負荷して行なった。荷重反復
パターンは、圧縮荷重9.8MPaの負荷を5秒間、無負荷5秒
間(負荷状態から無負荷状態への移行1秒、無負荷状態3
秒、無負荷状態から負荷状態への移行1秒)の10秒サイク
ルにて、焼結体に10,000回圧縮荷重を作用させて変形量
(単位：％)を調べた。なお、変形量は、試験前の長さを
Ｌ1、試験後の長さをＬ2としたとき、次式により求め
た。 圧縮変形量(％)＝（Ｌ1−Ｌ2）／Ｌ1 × 100
【００１６】変形量の試験結果は、次の通りである。 実施例１：2.0％ 比較例１：0.1％ 比較例２：20％以上 なお、比較例２は、繰返し回数1000回で変形量が20％に
達したため、その時点で試験を中止した。
達したため、その時点で試験を中止した。
【００１７】上記の試験結果に示されるように、本発明
の実施例１は、比較例１よりも高温圧縮強度は若干低下
する。しかし、比較例２のＣｒ−Ｆｅ合金の焼結体より
は、高温圧縮強度は遥かにすぐれており、スキッドボタ
ン用として、十分、使用に供することができる。
の実施例１は、比較例１よりも高温圧縮強度は若干低下
する。しかし、比較例２のＣｒ−Ｆｅ合金の焼結体より
は、高温圧縮強度は遥かにすぐれており、スキッドボタ
ン用として、十分、使用に供することができる。
【００１８】次に、実施例１の複合焼結体について、内
部のＣｒ基酸化物分散強化合金が焼結体全体の中で占め
る体積率を計算する。Ｃｒ基酸化物分散強化合金の占め
る体積が12,560mm2、焼結体全体の体積が35,325mm2であ
るから、焼結体中に占めるＣｒ基酸化物分散強化合金の
割合は、12,560÷35,325＝0.36となる。実施例１では、
焼結体中、Ｃｒ基酸化物分散強化合金が約36％を占め、
残りの約64％をＣｒ−Ｆｅ合金が占めることになる。即
ち、焼結体の約64％の部分を、安価なＣｒ−Ｆｅ合金で
代用できるから、経済的に極めて有利である。Ｃｒ−Ｆ
ｅ合金の使用量をこれより少なくすれば、高温圧縮強度
の向上は期待できるが、原材料費用の上昇を招くことに
なる。従って、高温圧縮強度をより重要視するときは、
Ｃｒ基酸化物分散強化合金の使用量を多くし、材料費用
の低減化をより重要視するときは、Ｃｒ−Ｆｅ合金の使
用量を多くすればよい。
部のＣｒ基酸化物分散強化合金が焼結体全体の中で占め
る体積率を計算する。Ｃｒ基酸化物分散強化合金の占め
る体積が12,560mm2、焼結体全体の体積が35,325mm2であ
るから、焼結体中に占めるＣｒ基酸化物分散強化合金の
割合は、12,560÷35,325＝0.36となる。実施例１では、
焼結体中、Ｃｒ基酸化物分散強化合金が約36％を占め、
残りの約64％をＣｒ−Ｆｅ合金が占めることになる。即
ち、焼結体の約64％の部分を、安価なＣｒ−Ｆｅ合金で
代用できるから、経済的に極めて有利である。Ｃｒ−Ｆ
ｅ合金の使用量をこれより少なくすれば、高温圧縮強度
の向上は期待できるが、原材料費用の上昇を招くことに
なる。従って、高温圧縮強度をより重要視するときは、
Ｃｒ基酸化物分散強化合金の使用量を多くし、材料費用
の低減化をより重要視するときは、Ｃｒ−Ｆｅ合金の使
用量を多くすればよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明の方法を実施することにより、内
部がＣｒ基酸化物分散強化合金、外部がＣｒ−Ｆｅ合金
からなる複合焼結体を形成することができる。この複合
焼結体は、所定の高温圧縮強度を確保しつつ、材料コス
トを低減できるから、特に、ウォーキングビーム式加熱
炉のスキッドボタンの製法として好適である。
部がＣｒ基酸化物分散強化合金、外部がＣｒ−Ｆｅ合金
からなる複合焼結体を形成することができる。この複合
焼結体は、所定の高温圧縮強度を確保しつつ、材料コス
トを低減できるから、特に、ウォーキングビーム式加熱
炉のスキッドボタンの製法として好適である。
【図１】金属缶に合金粉末を投入する工程の説明図であ
る。
る。
【図２】仕切り筒を配備した状態を説明する図である。
【図３】仕切り筒の内側と外側に、異なる合金粉末を投
入する工程を説明する図である。
入する工程を説明する図である。
【図４】仕切り筒を抜き外した後、合金粉末を投入する
工程の説明図である。
工程の説明図である。
【図５】得られた複合焼結体の構造を説明する図であ
る。
る。
(1) 金属缶 (2) 仕切り筒 (3) Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末 (4) Ｃｒ基酸化物分散強化合金粉末
Claims (1)
- 【請求項１】 原料粉末を金属缶に充填し、該缶を脱気
密封した後、ＨＩＰにより焼結体を製造する方法におい
て、金属缶にＣｒ−Ｆｅ合金粉末を投入して金属缶の底
部にＣｒ−Ｆｅ合金粉末層を形成し、上下面が開口した
仕切り筒を前記粉末層の上に配備し、仕切り筒の外側に
Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末、仕切り筒の内側にＣｒ基酸化物分
散強化合金粉末を略同じ高さに投入し、仕切り筒を取り
除いた後、Ｃｒ−Ｆｅ合金粉末をさらに投入して金属缶
を粉末で充満し、金属缶を脱気密封した後、ＨＩＰを施
すことにより、内部がＣｒ基酸化物分散強化合金、外部
がＣｒ−Ｆｅ合金からなる複合焼結体を形成することを
特徴とする、ＨＩＰによる複合焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32411794A JPH08176612A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Ｈｉｐによる複合焼結体の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32411794A JPH08176612A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Ｈｉｐによる複合焼結体の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08176612A true JPH08176612A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=18162349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32411794A Pending JPH08176612A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Ｈｉｐによる複合焼結体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08176612A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015108891A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | United Technologies Corporation | System and method for preventing powder depletion/contamination during consolidation process |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32411794A patent/JPH08176612A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015108891A1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | United Technologies Corporation | System and method for preventing powder depletion/contamination during consolidation process |
| US10675685B2 (en) | 2014-01-14 | 2020-06-09 | Raytheon Technologies Corporation | Method for preventing powder depletion/contamination during consolidation process |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000411 |