JPH09310142A - 高強度高耐摩耗焼結機構部品 - Google Patents
高強度高耐摩耗焼結機構部品Info
- Publication number
- JPH09310142A JPH09310142A JP12504396A JP12504396A JPH09310142A JP H09310142 A JPH09310142 A JP H09310142A JP 12504396 A JP12504396 A JP 12504396A JP 12504396 A JP12504396 A JP 12504396A JP H09310142 A JPH09310142 A JP H09310142A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、一般に行われている焼結部品の製法
工程の中で焼入れ組織と遊離した黒鉛の混合組織を得る
ことで、強度と耐摩耗性に優れた歯車の製作を可能とす
ることである。 【解決の手段】上記の課題は、焼結部品の通常の製法工
程の中で焼入れ組織に変態し得る組成と、遊離した球状
または塊状あるいは片状の黒鉛が残る組織形態を得るこ
とにより解決できる。
工程の中で焼入れ組織と遊離した黒鉛の混合組織を得る
ことで、強度と耐摩耗性に優れた歯車の製作を可能とす
ることである。 【解決の手段】上記の課題は、焼結部品の通常の製法工
程の中で焼入れ組織に変態し得る組成と、遊離した球状
または塊状あるいは片状の黒鉛が残る組織形態を得るこ
とにより解決できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属粉を用いて成
形、焼成することによって製造される例えば焼結歯車等
の焼結機構部品に関するもので、粉体成形品の特徴の一
つである含油機構の特性を損なうことなく全体の強度を
向上させ、更に優れた耐摩耗性を得るためようにしたも
ので、本発明は焼結歯車だけでなく機械機構部品全般に
適用できる。
形、焼成することによって製造される例えば焼結歯車等
の焼結機構部品に関するもので、粉体成形品の特徴の一
つである含油機構の特性を損なうことなく全体の強度を
向上させ、更に優れた耐摩耗性を得るためようにしたも
ので、本発明は焼結歯車だけでなく機械機構部品全般に
適用できる。
【０００２】
【従来の技術】金属粉体を成形、焼成することによって
製造される粉体焼結機構部品は純鉄粉と種々の単味の組
成粉あるいは合金組成粉を混合して使用することが多
く、このためミクロ的に見ると十分な均質組織が得にく
く、更に強度面でも不十分なことが多いため熱処理を施
して使用するのが一般的であった。またこれらの焼結部
品は多孔質であり含油効果に優れているにもかかわら
ず、高面圧の作用する部品にあっては、まだまだ潤滑効
果が不足の場合がある。この対策としてオイルやグリー
スが併用されているのが現状である。
製造される粉体焼結機構部品は純鉄粉と種々の単味の組
成粉あるいは合金組成粉を混合して使用することが多
く、このためミクロ的に見ると十分な均質組織が得にく
く、更に強度面でも不十分なことが多いため熱処理を施
して使用するのが一般的であった。またこれらの焼結部
品は多孔質であり含油効果に優れているにもかかわら
ず、高面圧の作用する部品にあっては、まだまだ潤滑効
果が不足の場合がある。この対策としてオイルやグリー
スが併用されているのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、成
型、焼成のままで優れた強度特性と耐摩耗性を有する金
属粉末焼結機構部品を提供することである。
型、焼成のままで優れた強度特性と耐摩耗性を有する金
属粉末焼結機構部品を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、混合する金
属合金粉の種類と量及び前処理を施した遊離炭素の粉末
を用い、それ等の配合比及び焼成温度を組合せることに
より達成される。
属合金粉の種類と量及び前処理を施した遊離炭素の粉末
を用い、それ等の配合比及び焼成温度を組合せることに
より達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下図面の模式図を参照にして本
発明を説明する。図１は本発明焼結機構部品の製作工程
の概略、図２は従来の製法による焼結機構部品のの製作
工程の概略を模式化して示したものの一例である。夫々
の図において、１は純鉄粉、２はニッケルと鉄と炭素よ
り成る合金粉、３はクロムとモリブデンと鉄と炭素より
成る合金粉、４は銅粉、５はニッケルとクロムとモリブ
デンの総和が４〜９％、炭素が０．７〜１．０％、残り
が鉄より成る合金粉、６は表面をニッケルメッキにより
被覆した黒鉛粉末を示す。
発明を説明する。図１は本発明焼結機構部品の製作工程
の概略、図２は従来の製法による焼結機構部品のの製作
工程の概略を模式化して示したものの一例である。夫々
の図において、１は純鉄粉、２はニッケルと鉄と炭素よ
り成る合金粉、３はクロムとモリブデンと鉄と炭素より
成る合金粉、４は銅粉、５はニッケルとクロムとモリブ
デンの総和が４〜９％、炭素が０．７〜１．０％、残り
が鉄より成る合金粉、６は表面をニッケルメッキにより
被覆した黒鉛粉末を示す。
【０００６】従来より行われている手法では、純鉄粉
１、合金粉２、(３)・・・・・等成形性、強度向上、寸法精
度のコントロール等の目的から何種類かの金属粉を混粉
し焼成することにより、夫々の金属粉体が溶融点以下で
焼成されるため均一な混合体とはならず、各々の金属粉
が単体の性質を維持したままで存在した状態となり易
い。またこれらを焼入処理しても十分な拡散現象は期待
できず、組成的にムラのある組織と成るのが一般的であ
る。一方、本発明による図１の手法により焼成した場合
は、単一の合金粉末の組成であることから組成的にムラ
のある組織と成ることはなく、かつ低速の冷却速度下に
おいても十分なマルテンサイト変態能力を有した組成と
成っていることから、均質な焼入れ組織を得ることが可
能と成る。
１、合金粉２、(３)・・・・・等成形性、強度向上、寸法精
度のコントロール等の目的から何種類かの金属粉を混粉
し焼成することにより、夫々の金属粉体が溶融点以下で
焼成されるため均一な混合体とはならず、各々の金属粉
が単体の性質を維持したままで存在した状態となり易
い。またこれらを焼入処理しても十分な拡散現象は期待
できず、組成的にムラのある組織と成るのが一般的であ
る。一方、本発明による図１の手法により焼成した場合
は、単一の合金粉末の組成であることから組成的にムラ
のある組織と成ることはなく、かつ低速の冷却速度下に
おいても十分なマルテンサイト変態能力を有した組成と
成っていることから、均質な焼入れ組織を得ることが可
能と成る。
【０００７】ここで、請求項１記載の合金金属粉の種類
をニッケル、クロム、モリブデン、炭素よりなる１種類
の粉体組成としたのは、これらは焼入れ性、強度向上、
耐摩耗性への寄与率の高い元素であること、また単一で
焼入れと同一の強化された組織を得るためであり、従来
手法の時に生じ易い残留フェライトや不均一組織の発生
とそれに伴う強度低下を防止するためである。また、合
金組成とその量及び炭素の量を夫々４〜８％、０．７〜
１．０％としたのは、前者の場合、通常の焼成後の冷却
速度である７〜１５℃°／ｍｉｎで冷却した場合に、焼
入れ組織を得るに必要な合金の量でありこれ以下では良
好な焼入れ組織を得ることはできない。またこれ以上で
は効果に大きな改善はなく、むしろ残留オーステナイト
等の不良組織が発生し易くこれを防止するためである。
後者の場合もほぼ同様な理由の他、目的とする硬さであ
るビッカース硬さ４００〜８００を得るために必要な炭
素の量であることによるためである。この範囲は前述の
添加合金の種類とその量にもよるが、これより少ないと
硬さが出にくく従って強度も得られず、これ以上では不
良組織による強度や耐摩耗性の低下を招き易いためであ
る。
をニッケル、クロム、モリブデン、炭素よりなる１種類
の粉体組成としたのは、これらは焼入れ性、強度向上、
耐摩耗性への寄与率の高い元素であること、また単一で
焼入れと同一の強化された組織を得るためであり、従来
手法の時に生じ易い残留フェライトや不均一組織の発生
とそれに伴う強度低下を防止するためである。また、合
金組成とその量及び炭素の量を夫々４〜８％、０．７〜
１．０％としたのは、前者の場合、通常の焼成後の冷却
速度である７〜１５℃°／ｍｉｎで冷却した場合に、焼
入れ組織を得るに必要な合金の量でありこれ以下では良
好な焼入れ組織を得ることはできない。またこれ以上で
は効果に大きな改善はなく、むしろ残留オーステナイト
等の不良組織が発生し易くこれを防止するためである。
後者の場合もほぼ同様な理由の他、目的とする硬さであ
るビッカース硬さ４００〜８００を得るために必要な炭
素の量であることによるためである。この範囲は前述の
添加合金の種類とその量にもよるが、これより少ないと
硬さが出にくく従って強度も得られず、これ以上では不
良組織による強度や耐摩耗性の低下を招き易いためであ
る。
【０００８】次に銅粉４の量を１〜５％としたのは、こ
れより少ないと収縮による密度向上を期待できず、これ
以上では前記添加合金の影響による膨張をコントロール
しにくくなり歯車精度を得にくくなるためである。更に
金属のメッキを施した５０ミクロン〜２００ミクロンか
らなる黒鉛粉末を重量％で３〜１０％添加するとしたの
は、この黒鉛によって高い潤滑性を得ることが目的であ
り、これ以下の量では効果が得られず、また１０％を超
すと潤滑の効果はあるものの強度低下が著しい。ここで
黒鉛の大きさを５０ミクロン以上としたのは、５０ミク
ロン以下では黒鉛自身による顕著な潤滑効果は認められ
ないためである。一方、２００ミクロン以上では、潤滑
効果の点では問題ないが静的強度特性が低下するほか、
黒鉛粒子が脱落した部分が切欠きとなりその部分より疲
労破壊を生じることがあり得るためであり、著しい低面
圧の場合を除いては２００ミクロンが上限である。ま
た、添加する黒鉛に金属メッキを施すのは、メッキしな
いで焼結した場合、そのほとんどが昇華または焼結体中
に拡散して遊離した状態での存在が見られなくなり、従
って黒鉛そのものの潤滑効果が失われてしまうこと、ま
た混粉時に均質化が図れないためである。これを防止す
る手段は、予め黒鉛そのものにニッケル等のメッキを施
しておくことが必要不可欠の条件である。
れより少ないと収縮による密度向上を期待できず、これ
以上では前記添加合金の影響による膨張をコントロール
しにくくなり歯車精度を得にくくなるためである。更に
金属のメッキを施した５０ミクロン〜２００ミクロンか
らなる黒鉛粉末を重量％で３〜１０％添加するとしたの
は、この黒鉛によって高い潤滑性を得ることが目的であ
り、これ以下の量では効果が得られず、また１０％を超
すと潤滑の効果はあるものの強度低下が著しい。ここで
黒鉛の大きさを５０ミクロン以上としたのは、５０ミク
ロン以下では黒鉛自身による顕著な潤滑効果は認められ
ないためである。一方、２００ミクロン以上では、潤滑
効果の点では問題ないが静的強度特性が低下するほか、
黒鉛粒子が脱落した部分が切欠きとなりその部分より疲
労破壊を生じることがあり得るためであり、著しい低面
圧の場合を除いては２００ミクロンが上限である。ま
た、添加する黒鉛に金属メッキを施すのは、メッキしな
いで焼結した場合、そのほとんどが昇華または焼結体中
に拡散して遊離した状態での存在が見られなくなり、従
って黒鉛そのものの潤滑効果が失われてしまうこと、ま
た混粉時に均質化が図れないためである。これを防止す
る手段は、予め黒鉛そのものにニッケル等のメッキを施
しておくことが必要不可欠の条件である。
【０００９】次に請求項２記載の黒鉛粉末に施すメッキ
の種類を１０００℃以上の融点を持つ金属としたのは、
これ以下の融点のものは本組成よりなる金属合金粉の場
合、焼成過程において溶融し黒鉛そのものが露出した状
態となり、上記した理由により遊離炭素としての存在が
困難となって目的が果たせない状態となるからである。
の種類を１０００℃以上の融点を持つ金属としたのは、
これ以下の融点のものは本組成よりなる金属合金粉の場
合、焼成過程において溶融し黒鉛そのものが露出した状
態となり、上記した理由により遊離炭素としての存在が
困難となって目的が果たせない状態となるからである。
【００１０】次に請求項３に記載した気孔部を除く金属
体の部位の７０％以上をマルテンサイトとべイナイト等
の組織とし、その部分の硬さをビッカース硬さで４００
〜８００としたことについては、マルテンサイトやべイ
ナイトあるいはそれらの混合組織が７０％以下では、引
張り強度や疲労強度が不十分で高強度歯車としては使用
に耐えないためである。硬さをビッカース硬さで４００
〜８００としたことについても同様で、これ以下では耐
摩耗性と機械的強度特性に乏しく、またビッカース硬さ
で８００以上になると靭性不足となって衝撃負荷に耐え
にくくなるためである。
体の部位の７０％以上をマルテンサイトとべイナイト等
の組織とし、その部分の硬さをビッカース硬さで４００
〜８００としたことについては、マルテンサイトやべイ
ナイトあるいはそれらの混合組織が７０％以下では、引
張り強度や疲労強度が不十分で高強度歯車としては使用
に耐えないためである。硬さをビッカース硬さで４００
〜８００としたことについても同様で、これ以下では耐
摩耗性と機械的強度特性に乏しく、またビッカース硬さ
で８００以上になると靭性不足となって衝撃負荷に耐え
にくくなるためである。
【００１１】以上のなかで靭性や強度更に耐摩耗性の観
点から、推奨する範囲は１１５０℃焼成、冷却速度１０
℃／ｍｉｎの場合を例に採ると、金属合金粉の成分にお
いて、５％ニッケル、１％モリブデン、１％クロム、
０．８％炭素、残部鉄よりなる組成であり、混粉する銅
粉は２％、黒鉛粉末は５％である。また、耐摩耗性点か
ら添加する黒鉛の大きさは１００ミクロン、用いるメッ
キはニッケルメッキが適切といえる。
点から、推奨する範囲は１１５０℃焼成、冷却速度１０
℃／ｍｉｎの場合を例に採ると、金属合金粉の成分にお
いて、５％ニッケル、１％モリブデン、１％クロム、
０．８％炭素、残部鉄よりなる組成であり、混粉する銅
粉は２％、黒鉛粉末は５％である。また、耐摩耗性点か
ら添加する黒鉛の大きさは１００ミクロン、用いるメッ
キはニッケルメッキが適切といえる。
【００１２】
【発明の効果】純鉄粉の単味の添加を避け合金組成粉を
用いると同時に混粉する金属粉の種類を少なくすること
により組成の均質化が図れるため、拡散によるムラを小
さく抑えられ、その組成を焼成時の冷却速度下において
焼入れ可能なものとすることで高強度化が可能と成る。
更にその中にメッキにより保護された黒鉛粉を添加する
ことにより、それ自身の潤滑効果により耐摩耗性の向上
が図れ、潤滑剤を不要あるいは微量とした高強度、高耐
摩耗性焼結機構部品の製作が可能となる。
用いると同時に混粉する金属粉の種類を少なくすること
により組成の均質化が図れるため、拡散によるムラを小
さく抑えられ、その組成を焼成時の冷却速度下において
焼入れ可能なものとすることで高強度化が可能と成る。
更にその中にメッキにより保護された黒鉛粉を添加する
ことにより、それ自身の潤滑効果により耐摩耗性の向上
が図れ、潤滑剤を不要あるいは微量とした高強度、高耐
摩耗性焼結機構部品の製作が可能となる。
【図１】 本発明の成形条件を示す模式図。
【図２】 従来の成形条件を示す模式図。
【図３】 本発明成形条件により得られた組織の模式
図。
図。
【図４】 従来の成形条件により得られた組織の模式図
１は純鉄粉、２はニッケル−鉄−炭素の合金粉、３はク
ロム−モリブデン−鉄−炭素の合金粉、４は銅粉、５は
ニッケル−クロム−モリブデン−鉄−炭素の合金粉、６
はニッケル被覆した黒鉛粉末、７は気孔、９はマルテン
サイト、１０はベイナイト、１１はフェライト、１２は
パーライト、１３は黒鉛である。
ロム−モリブデン−鉄−炭素の合金粉、４は銅粉、５は
ニッケル−クロム−モリブデン−鉄−炭素の合金粉、６
はニッケル被覆した黒鉛粉末、７は気孔、９はマルテン
サイト、１０はベイナイト、１１はフェライト、１２は
パーライト、１３は黒鉛である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 淳一 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 ニッケル、クロム、モリデンの合計が重
量％で４〜８％、炭素が重量％で０．７〜１．０％、こ
れに不純物としての金属を含む鉄系合金粉と、１〜５％
の銅粉、更に金属のメッキを施した５０ミクロン〜２０
０ミクロンからなる黒鉛粉末を重量％で３〜１０％添
加、混粉した後成形し、かかる成形体を１０５０℃〜１
２５０℃の還元性あるいは真空の雰囲気の中で焼成−冷
却せしめることにより、マトリックスをマルテンサイト
とべイナイト等の焼入れ組織とし、その中に遊離炭素を
分散させた焼結金属体とすることによって、高強度と耐
摩耗性を併せ持たせたことを特徴とする高強度高耐摩耗
性焼結機構部品。 - 【請求項２】 前記黒鉛粉末のメッキは、ニッケル、銅
等それ自身の融点が１０００℃以上の金属としたことを
特徴とする請求項１記載の高強度高耐摩耗性焼結機構部
品。 - 【請求項３】 気孔部を除く金属体の部位の７０％以上
をマルテンサイトとべイナイト等の焼入れ組織とし、そ
の部分の硬さをビッカース硬さで４００〜８００とした
ことを特徴とする請求項１記載の高強度高耐摩耗性焼結
機構部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12504396A JPH09310142A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 高強度高耐摩耗焼結機構部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12504396A JPH09310142A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 高強度高耐摩耗焼結機構部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310142A true JPH09310142A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14900430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12504396A Pending JPH09310142A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 高強度高耐摩耗焼結機構部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09310142A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013508540A (ja) * | 2009-10-15 | 2013-03-07 | フェデラル−モーグル コーポレイション | 耐摩耗用途のための鉄系焼結粉末金属 |
| CN114939664A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-26 | 南通新思迪机电有限公司 | 一种高强度耐磨型齿轮加工工艺 |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP12504396A patent/JPH09310142A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013508540A (ja) * | 2009-10-15 | 2013-03-07 | フェデラル−モーグル コーポレイション | 耐摩耗用途のための鉄系焼結粉末金属 |
| CN114939664A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-26 | 南通新思迪机电有限公司 | 一种高强度耐磨型齿轮加工工艺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050307 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050322 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050719 |