JPH10121106A - Ｃ含有焼結体の製造方法 - Google Patents
Ｃ含有焼結体の製造方法Info
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- JPH10121106A JPH10121106A JP27050796A JP27050796A JPH10121106A JP H10121106 A JPH10121106 A JP H10121106A JP 27050796 A JP27050796 A JP 27050796A JP 27050796 A JP27050796 A JP 27050796A JP H10121106 A JPH10121106 A JP H10121106A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼粉を成形
し、焼結して得るＣ含有焼結体の製造方法に関し、所望
のＣ含有量の焼結体を得ることを目的とする。 【解決手段】Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼粉を所望
の形状に成形する工程と、得られた成形体をＡｒ等の不
活性ガスの雰囲気中で加熱し、６００℃超以上の温度で
還元性ガスの雰囲気に置換して焼結する工程からなるＣ
含有焼結体の製造方法。上記還元性ガスは、Ｈ2又はＨ2
を１０％体積以上を含むＡｒ等の不活性ガスを用いる。
また、上記の成形には、プレス等による圧粉成形やバイ
ンダと共に射出する成形方法等が含まれる。
し、焼結して得るＣ含有焼結体の製造方法に関し、所望
のＣ含有量の焼結体を得ることを目的とする。 【解決手段】Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼粉を所望
の形状に成形する工程と、得られた成形体をＡｒ等の不
活性ガスの雰囲気中で加熱し、６００℃超以上の温度で
還元性ガスの雰囲気に置換して焼結する工程からなるＣ
含有焼結体の製造方法。上記還元性ガスは、Ｈ2又はＨ2
を１０％体積以上を含むＡｒ等の不活性ガスを用いる。
また、上記の成形には、プレス等による圧粉成形やバイ
ンダと共に射出する成形方法等が含まれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｃ含有Ｆｅ粉、又
はＣ含有合金鋼粉から成形し、焼結して得るＣ含有焼結
体に関し、所望のＣ(炭素)量の焼結体を得るための製造
方法に関する。
はＣ含有合金鋼粉から成形し、焼結して得るＣ含有焼結
体に関し、所望のＣ(炭素)量の焼結体を得るための製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】一般に、機械部品にはクロ
ム鋼(ＳＣＲ)やクロムモリブデン鋼(ＳＣＭ)等のＣを約
０.１〜０.４wt％含有する低合金鋼を切削加工した後、
浸炭を施して表面を硬化させたものが使用されている。
しかし、機械部品が小型化するに連れて、材料歩留りが
低下し、切削も困難になりコスト高になるという問題が
ある。これを解決するため、Ｃ含有低合金鋼の粉末を成
形して焼結する粉末冶金方法が採用されている。これ
は、アトマイズ法等によって合金鋼の粉末を得て、プレ
ス等で所定の形状に圧粉成形したり、上記粉末をバイン
ダ樹脂と共に所定のキャビティを有する金型内に射出成
形した後、得られた成形体を加熱し焼結するものであ
り、ニアネットシェイプの製品を得ることができる。
ム鋼(ＳＣＲ)やクロムモリブデン鋼(ＳＣＭ)等のＣを約
０.１〜０.４wt％含有する低合金鋼を切削加工した後、
浸炭を施して表面を硬化させたものが使用されている。
しかし、機械部品が小型化するに連れて、材料歩留りが
低下し、切削も困難になりコスト高になるという問題が
ある。これを解決するため、Ｃ含有低合金鋼の粉末を成
形して焼結する粉末冶金方法が採用されている。これ
は、アトマイズ法等によって合金鋼の粉末を得て、プレ
ス等で所定の形状に圧粉成形したり、上記粉末をバイン
ダ樹脂と共に所定のキャビティを有する金型内に射出成
形した後、得られた成形体を加熱し焼結するものであ
り、ニアネットシェイプの製品を得ることができる。
【０００３】しかしながら、上記粉末冶金方法において
は、焼結体のＣ含有量の制御がバラ付き易く、狙い値通
りに導くのは極めて困難であった。一般にＣ含有量は材
料の硬さ、強度、及び靭性に影響を与えるので、用途や
特性に応じて０.１〜０.５wt％程度添加される。一方、
焼結工程における成形体の酸化を阻止するため、焼結雰
囲気は、Ａｒ等の不活性ガスや、更にＯ(酸素)を除去す
るため、Ｈ(水素)等の還元性ガス、或いは、これらの混
合ガスが使用される。特に還元性ガスを用いると、後述
するようにＣとＨが反応してＣＨ化合物となり、焼結体
中のＣを除去するため、所望のＣ含有量にすることがで
きなかった。更に、前記鋼種のアトマイズ鋼粉はＯを約
１wt％程度含み、カ−ボニル鉄粉でも０．３wt％程度含
んでいるため、係るＯをＨと反応させ脱酸するために
も、焼結工程に還元性ガスを用いらざるを得ず、このこ
とからもＣ含有量の制御を困難にしていた。
は、焼結体のＣ含有量の制御がバラ付き易く、狙い値通
りに導くのは極めて困難であった。一般にＣ含有量は材
料の硬さ、強度、及び靭性に影響を与えるので、用途や
特性に応じて０.１〜０.５wt％程度添加される。一方、
焼結工程における成形体の酸化を阻止するため、焼結雰
囲気は、Ａｒ等の不活性ガスや、更にＯ(酸素)を除去す
るため、Ｈ(水素)等の還元性ガス、或いは、これらの混
合ガスが使用される。特に還元性ガスを用いると、後述
するようにＣとＨが反応してＣＨ化合物となり、焼結体
中のＣを除去するため、所望のＣ含有量にすることがで
きなかった。更に、前記鋼種のアトマイズ鋼粉はＯを約
１wt％程度含み、カ−ボニル鉄粉でも０．３wt％程度含
んでいるため、係るＯをＨと反応させ脱酸するために
も、焼結工程に還元性ガスを用いらざるを得ず、このこ
とからもＣ含有量の制御を困難にしていた。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】本発明は、上述した従来の技
術が抱える問題点を解決し、所望のＣ含有量に合致した
粉末焼結体を確実に得るためのＣ含有焼結体の製造方法
を提供することを目的とする。
術が抱える問題点を解決し、所望のＣ含有量に合致した
粉末焼結体を確実に得るためのＣ含有焼結体の製造方法
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、鋭意研究の結果、焼結工程の雰囲気ガスを
加熱温度段階に応じて制御し、例えばＨ2を含む還元性ガ
スを６００℃超以上の温度から用いることに着想して得
られたものである。即ち、本発明のＣ含有焼結体の製造
方法は、Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼粉を所望の形
状に成形する工程と、得られた成形体をＡｒ等の不活性
ガスの雰囲気中で加熱し、６００℃超以上の温度で還元
性ガスの雰囲気に置換して焼結する工程とからなること
を特徴とする。ここで、本発明の根拠について説明す
る。粉末成形体を焼結するため、Ｈ2又はＨ2を含む還元
性ガス雰囲気中で焼結すると、その加熱途中に下記の化
学式１に示すＣＨ(脱炭)反応が生じる。この反応は後述
するように、ほぼ４００〜６００℃の範囲において顕著
であり、６００℃を越えると不安定になり序々に減少し
ていく。
決するため、鋭意研究の結果、焼結工程の雰囲気ガスを
加熱温度段階に応じて制御し、例えばＨ2を含む還元性ガ
スを６００℃超以上の温度から用いることに着想して得
られたものである。即ち、本発明のＣ含有焼結体の製造
方法は、Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼粉を所望の形
状に成形する工程と、得られた成形体をＡｒ等の不活性
ガスの雰囲気中で加熱し、６００℃超以上の温度で還元
性ガスの雰囲気に置換して焼結する工程とからなること
を特徴とする。ここで、本発明の根拠について説明す
る。粉末成形体を焼結するため、Ｈ2又はＨ2を含む還元
性ガス雰囲気中で焼結すると、その加熱途中に下記の化
学式１に示すＣＨ(脱炭)反応が生じる。この反応は後述
するように、ほぼ４００〜６００℃の範囲において顕著
であり、６００℃を越えると不安定になり序々に減少し
ていく。
【０００６】
【化１】
【０００７】また、還元ガス中のＨ2は、約３００℃以上
になると粉末内のＯと反応し、下記の化学式２に示すＨ
Ｏ(脱酸)反応を生じ、粉末中のＯを除去する。
になると粉末内のＯと反応し、下記の化学式２に示すＨ
Ｏ(脱酸)反応を生じ、粉末中のＯを除去する。
【０００８】
【化２】
【０００９】更に、粉末中のＣはＯと反応し、約３００
〜７５０℃の範囲では、下記の化学式３に示すＣＯ2反
応を、また、７５０℃を越えると下記の化学式４に示す
ＣＯ反応を生じ、それぞれＣＯ2及びＣＯガスとなって
粉末を脱炭及び脱酸する。
〜７５０℃の範囲では、下記の化学式３に示すＣＯ2反
応を、また、７５０℃を越えると下記の化学式４に示す
ＣＯ反応を生じ、それぞれＣＯ2及びＣＯガスとなって
粉末を脱炭及び脱酸する。
【００１０】
【化３】
【００１１】
【化４】
【００１２】本発明は、上記ＣＨ反応を生ずる加熱温度
域に着目し、当初はＡｒのみの不活性ガス中で加熱し、
６００℃を越えてからの任意の温度を選択しＨ2のみ又
はＡｒとＨ2との混合ガスの還元性雰囲気を置換して焼
結することで、上記ＣＨ(脱炭)反応の減少とＨＯ(脱酸）
反応によるＣＯ2やＣＯ反応の抑制という相関関係を活
用して、所望のＣ含有量の焼結体を得るものである。併
せて、焼結体中のＯ含有量も可及的に低減する。上記Ａ
ｒとＨ2との混合ガスは、Ｈ2量を少なくとも１０vol％
以上、望ましくは５０vol％に調整したものを用いること
ができる。尚、以上において、Ａｒの一部又は全てを
Ｎ2、Ｎｅ、又は、ヘリウム等の他の不活性ガスに替えて使
用することもできる。また、上記還元性雰囲気の上限置
換温度は、焼結温度の直下、例えば焼結温度マイナス５
０℃とされる。これは、焼結温度に至ってから雰囲気ガ
スを置換しても、Ｃ含有量の制御は効果的でなくなるた
めである。更に、本発明の成形工程は、前記Ｆｅ粉又は
合金鋼粉をプレス等による圧粉成形、又はバインダと共
に射出成形し脱脂する方法の何れかを用いるが、これら
の他にダイスから押し出す押出成形法や対向するロール
間を通す圧延成形法を用いることもできる。
域に着目し、当初はＡｒのみの不活性ガス中で加熱し、
６００℃を越えてからの任意の温度を選択しＨ2のみ又
はＡｒとＨ2との混合ガスの還元性雰囲気を置換して焼
結することで、上記ＣＨ(脱炭)反応の減少とＨＯ(脱酸）
反応によるＣＯ2やＣＯ反応の抑制という相関関係を活
用して、所望のＣ含有量の焼結体を得るものである。併
せて、焼結体中のＯ含有量も可及的に低減する。上記Ａ
ｒとＨ2との混合ガスは、Ｈ2量を少なくとも１０vol％
以上、望ましくは５０vol％に調整したものを用いること
ができる。尚、以上において、Ａｒの一部又は全てを
Ｎ2、Ｎｅ、又は、ヘリウム等の他の不活性ガスに替えて使
用することもできる。また、上記還元性雰囲気の上限置
換温度は、焼結温度の直下、例えば焼結温度マイナス５
０℃とされる。これは、焼結温度に至ってから雰囲気ガ
スを置換しても、Ｃ含有量の制御は効果的でなくなるた
めである。更に、本発明の成形工程は、前記Ｆｅ粉又は
合金鋼粉をプレス等による圧粉成形、又はバインダと共
に射出成形し脱脂する方法の何れかを用いるが、これら
の他にダイスから押し出す押出成形法や対向するロール
間を通す圧延成形法を用いることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施に好適な形態
を実施例と共に説明する。先ず、ＳＣＲとＳＣＭの焼結
体を得るため、比較的微粉のカーボニル鉄粉と、Ｃｒ3
Ｃ2及びＭｏ2Ｃの各炭化物を用意し、所定の成分組成に
なるようこれらを混合して原料粉を得る。尚、粉末は、
アトマイズ法によっても得られるが、Ｏ含有量が過多と
なり、脱酸のために専用の処理を要するため、上記原料
を用いた。次に、上記原料粉にバインダを数wt％加え、
湿式混合した後、乾燥、及び造粒した。その後、プレス
で圧粉成形するか、又は、上記原料粉にバインダ樹脂を
約７〜８wt％加えて混練し、射出成形した後、脱脂する
方法の何れかを用いて所定の形状に成形する。
を実施例と共に説明する。先ず、ＳＣＲとＳＣＭの焼結
体を得るため、比較的微粉のカーボニル鉄粉と、Ｃｒ3
Ｃ2及びＭｏ2Ｃの各炭化物を用意し、所定の成分組成に
なるようこれらを混合して原料粉を得る。尚、粉末は、
アトマイズ法によっても得られるが、Ｏ含有量が過多と
なり、脱酸のために専用の処理を要するため、上記原料
を用いた。次に、上記原料粉にバインダを数wt％加え、
湿式混合した後、乾燥、及び造粒した。その後、プレス
で圧粉成形するか、又は、上記原料粉にバインダ樹脂を
約７〜８wt％加えて混練し、射出成形した後、脱脂する
方法の何れかを用いて所定の形状に成形する。
【００１４】そして、上記成形体をＡｒ雰囲気中に置い
て加熱し、６００℃を越えてから焼結温度までの任意の
温度を選択してＨ2のみ又はＡｒとＨ2との混合ガスの還
元性雰囲気を置換して焼結する。すると、前記化学式１
のＣＨ反応は、少ししか行われず、残ったＨ2は成形体
中のＯと反応してＨＯ反応を起こし、前記ＣＯ又はＣＯ
2反応を抑制する。そして、焼結温度に達したら、所定
時間保持して均一な焼結密度になるようにする。尚、得
られる焼結体の焼結密度は少なくとも９４％以上、望ま
しくは９６％以上とした。上記雰囲気置換温度は、高く
なる程ＣＨ反応が減り、且つＣＯ反応も減るため、焼結
体中に含まれるＣ含有量を多く残留することができる。
従って、Ｃ含有量の狙い値に応じて雰囲気置換温度を選
定することにより、焼結体中のＣ含有量を自在に制御す
ることが可能になる。
て加熱し、６００℃を越えてから焼結温度までの任意の
温度を選択してＨ2のみ又はＡｒとＨ2との混合ガスの還
元性雰囲気を置換して焼結する。すると、前記化学式１
のＣＨ反応は、少ししか行われず、残ったＨ2は成形体
中のＯと反応してＨＯ反応を起こし、前記ＣＯ又はＣＯ
2反応を抑制する。そして、焼結温度に達したら、所定
時間保持して均一な焼結密度になるようにする。尚、得
られる焼結体の焼結密度は少なくとも９４％以上、望ま
しくは９６％以上とした。上記雰囲気置換温度は、高く
なる程ＣＨ反応が減り、且つＣＯ反応も減るため、焼結
体中に含まれるＣ含有量を多く残留することができる。
従って、Ｃ含有量の狙い値に応じて雰囲気置換温度を選
定することにより、焼結体中のＣ含有量を自在に制御す
ることが可能になる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明を具体的に説明する実施例につ
いて説明する。先ず、原料粉を得るため、カーボニル鉄
粉(C;0.72%、O;0.26%)と、Ｃｒ3Ｃ2(C;13.34%)及びＭｏ
2Ｃ(C;5.89%、O;0.26%)の各炭化物を用意した。これら
をＦｅ(材質１)、Ｆｅ−１wt％Ｃｒ(材質２)、Ｆｅ−２
wt％Ｃｒ（材質３)、及び、Ｆｅ−１.２wt％Ｃｒ−０.３
wt％Ｃｒ(材質４)の４種類の成分組成になるように、そ
れぞれについて混合して各原料粉を得た。次に、材質１
〜３の各原料粉は、湿式でバインダのＰＶＢ(ホ゜リヒ゛ニルフ゛
チラール)を２wt％添加し、乾燥して造粒した後、それぞれ
金型中に充填しプレス(500kgf/cm2)して直径約１０mmで
高さ８mmの成形体(約４ｇ)を、各例につき７０個ずつ得
た。また、材質４の各原料粉は、ポリプロピレンとワッ
クス類からなるバインダを７wt％添加して混練し造粒し
た後、所定のキャビティを有する金型内に射出成形し、
更に加熱による脱脂を行い上記バインダを除去し上記と
同様の成形体を７０個ずつ得た。
いて説明する。先ず、原料粉を得るため、カーボニル鉄
粉(C;0.72%、O;0.26%)と、Ｃｒ3Ｃ2(C;13.34%)及びＭｏ
2Ｃ(C;5.89%、O;0.26%)の各炭化物を用意した。これら
をＦｅ(材質１)、Ｆｅ−１wt％Ｃｒ(材質２)、Ｆｅ−２
wt％Ｃｒ（材質３)、及び、Ｆｅ−１.２wt％Ｃｒ−０.３
wt％Ｃｒ(材質４)の４種類の成分組成になるように、そ
れぞれについて混合して各原料粉を得た。次に、材質１
〜３の各原料粉は、湿式でバインダのＰＶＢ(ホ゜リヒ゛ニルフ゛
チラール)を２wt％添加し、乾燥して造粒した後、それぞれ
金型中に充填しプレス(500kgf/cm2)して直径約１０mmで
高さ８mmの成形体(約４ｇ)を、各例につき７０個ずつ得
た。また、材質４の各原料粉は、ポリプロピレンとワッ
クス類からなるバインダを７wt％添加して混練し造粒し
た後、所定のキャビティを有する金型内に射出成形し、
更に加熱による脱脂を行い上記バインダを除去し上記と
同様の成形体を７０個ずつ得た。
【００１６】次に、各材質の成形体を１０個ずつアルミ
ナ製のセッタ上に載置し、これを焼結炉中に挿入してＡ
ｒ１００％の雰囲気中で常温から焼結温度である１３０
０℃まで加熱し、それぞれの昇温過程におけるＣ含有量
の変化を測定した。Ａｒガスは２リットル／分の流量でフロ
ーティングさせた。それらの各測定値の平均値による結
果を図１のグラフに示す。図１の結果、各成形体のＣ含
有量は、加熱温度を上げても変化が殆どなく横這いであ
った。これらの場合、前記ＣＨ反応は起こらず、成形体
内部で僅かに前記ＣＯ反応等が生じた結果と推定され
る。次いで、各材質の成形体を１０個ずつ上記同様にし
て、ＡｒとＨ2が各々５０vol％の雰囲気中で常温から１
３００℃まで加熱し、それぞれの昇温過程におけるＣ含
有量の変化を測定した。それらの各測定値の平均値によ
る結果を図２のグラフに示す。図２では、各成形体のＣ
含有量は、加熱温度を上げるにつれ急速に低下し、１３
００℃では殆どなくなった。特に、５５０℃から７３２
℃の間で著しくＣ含有量が低下しており、前記４００〜
６００℃の温度範囲における旺盛なＣＨ反応により、各
成形体中のＣが急減したものと思われる。
ナ製のセッタ上に載置し、これを焼結炉中に挿入してＡ
ｒ１００％の雰囲気中で常温から焼結温度である１３０
０℃まで加熱し、それぞれの昇温過程におけるＣ含有量
の変化を測定した。Ａｒガスは２リットル／分の流量でフロ
ーティングさせた。それらの各測定値の平均値による結
果を図１のグラフに示す。図１の結果、各成形体のＣ含
有量は、加熱温度を上げても変化が殆どなく横這いであ
った。これらの場合、前記ＣＨ反応は起こらず、成形体
内部で僅かに前記ＣＯ反応等が生じた結果と推定され
る。次いで、各材質の成形体を１０個ずつ上記同様にし
て、ＡｒとＨ2が各々５０vol％の雰囲気中で常温から１
３００℃まで加熱し、それぞれの昇温過程におけるＣ含
有量の変化を測定した。それらの各測定値の平均値によ
る結果を図２のグラフに示す。図２では、各成形体のＣ
含有量は、加熱温度を上げるにつれ急速に低下し、１３
００℃では殆どなくなった。特に、５５０℃から７３２
℃の間で著しくＣ含有量が低下しており、前記４００〜
６００℃の温度範囲における旺盛なＣＨ反応により、各
成形体中のＣが急減したものと思われる。
【００１７】そこで、上記各測定結果を、５５０℃と７
３２℃における上記２種類の雰囲気ガスの相違による各
材質の成形体のＣ含有量の変化をそれぞれ図３と図４に
示すようなグラフにした。図３のグラフでは、Ａｒ１０
０％の雰囲気の場合に比べＡｒとＨ2の各５０vol％の雰
囲気中の各材質のＣ含有量は、共に大きく低下してい
る。一方、図４のグラフでは、Ａｒ１００％の場合に比
べＡｒとＨ2の混合ガス中の各材質のＣ含有量は何れも
低下しているが、図３に比べると減り方がやや緩やかで
あった。これは、図３の５５０℃では前記ＣＨ反応が盛
んに生じて各成形体中のＣを除去したのに対し、図４の
７３２℃では前記ＣＨ反応がやや減り、且つＨＯ反応に
よりＣＯ2反応が抑制されたことによるものと推定され
る。この結果から、前記ＣＨ反応が減り始める６００℃
を越えてから、雰囲気ガスを不活性なＡｒガス等から還
元性のＨ2又はＨ2とＡｒの混合ガス等に置換すると共
に、その置換温度を種々に選択することで、焼結体のＣ
含有量を狙い値に沿って得るよう制御する本発明の構成
が容易に理解されよう。
３２℃における上記２種類の雰囲気ガスの相違による各
材質の成形体のＣ含有量の変化をそれぞれ図３と図４に
示すようなグラフにした。図３のグラフでは、Ａｒ１０
０％の雰囲気の場合に比べＡｒとＨ2の各５０vol％の雰
囲気中の各材質のＣ含有量は、共に大きく低下してい
る。一方、図４のグラフでは、Ａｒ１００％の場合に比
べＡｒとＨ2の混合ガス中の各材質のＣ含有量は何れも
低下しているが、図３に比べると減り方がやや緩やかで
あった。これは、図３の５５０℃では前記ＣＨ反応が盛
んに生じて各成形体中のＣを除去したのに対し、図４の
７３２℃では前記ＣＨ反応がやや減り、且つＨＯ反応に
よりＣＯ2反応が抑制されたことによるものと推定され
る。この結果から、前記ＣＨ反応が減り始める６００℃
を越えてから、雰囲気ガスを不活性なＡｒガス等から還
元性のＨ2又はＨ2とＡｒの混合ガス等に置換すると共
に、その置換温度を種々に選択することで、焼結体のＣ
含有量を狙い値に沿って得るよう制御する本発明の構成
が容易に理解されよう。
【００１８】次に、各材質の残りの成形体を１０個ずつ
の５グループに分けて、前記と同様な焼結を、常温から
ＡｒとＨ2の各５０vol％の雰囲気で焼結温度まで加熱す
るもの、常温からの雰囲気はＡｒ１００％とし、５５０
℃、７３２℃、９５０℃、及び１３００℃の各温度で、
Ｈ2を導入してＡｒとＨ2の各５０vol％の雰囲気に置換
して焼結温度まで加熱する５種類のパターンでそれぞれ
加熱した後に焼結し、各材質のＣ含有量を測定した。そ
れらのＣ含有量の平均値と上記各Ｈ2の導入温度の関係
を図５のグラフに示した。図５のグラフから、常温と５
５０℃でＨ2ガスを導入した比較例のグループは全てに
共通して、Ｃは殆ど含まれておらず、前記４００〜６０
０℃間の著しいＣＨ反応によって各焼結体中のＣはメタ
ンガスとなって放出されたものと思われる。
の５グループに分けて、前記と同様な焼結を、常温から
ＡｒとＨ2の各５０vol％の雰囲気で焼結温度まで加熱す
るもの、常温からの雰囲気はＡｒ１００％とし、５５０
℃、７３２℃、９５０℃、及び１３００℃の各温度で、
Ｈ2を導入してＡｒとＨ2の各５０vol％の雰囲気に置換
して焼結温度まで加熱する５種類のパターンでそれぞれ
加熱した後に焼結し、各材質のＣ含有量を測定した。そ
れらのＣ含有量の平均値と上記各Ｈ2の導入温度の関係
を図５のグラフに示した。図５のグラフから、常温と５
５０℃でＨ2ガスを導入した比較例のグループは全てに
共通して、Ｃは殆ど含まれておらず、前記４００〜６０
０℃間の著しいＣＨ反応によって各焼結体中のＣはメタ
ンガスとなって放出されたものと思われる。
【００１９】一方、７３２℃でＨ2ガスを導入した本発明
に属するグループ(実施例)では、鋼種によって多少の差
はあるが、各例共に０.１弱〜０.３wt％超の範囲でＣを
含有していた。これは、６００℃をかなり越えたこの温
度からＨ2ガスを雰囲気中に導入し始めると、前記ＣＨ
反応はある程度減少しており、ＨＯ反応によりＣＯ2反応
も抑制されたため、各例の成形体中にＣがある程度残留
した結果と思われる。また、９５０℃でＨ2ガスを導入
した本発明に属するグループ(実施例)では、０.１超〜
０.６wt％超の範囲でＣを含有していた。これは、前記
ＣＨ反応はかなり減少し、ＨＯ反応によりＣＯ反応も抑
制されたため、かなりのＣが残留したと思われる。更
に、１３００℃というほぼ焼結温度でＡｒ中にＨ2を導入
した比較例のグループは、Ｃ含有量は前記図１のＡｒ１
００％の場合に比べて少しだけ減少した。これは、係る
焼結温度ではＨ2を導入しても前記ＣＨ反応は殆ど生じ
ず、ＨＯ反応も僅かしか起こらないためと思われる。従
って、Ｈ2を導入する温度の上限は、係る焼結温度の直下
(焼結温度マイナス５０℃)の１２５０℃程度までが効果
的で、望ましいものと思われる。
に属するグループ(実施例)では、鋼種によって多少の差
はあるが、各例共に０.１弱〜０.３wt％超の範囲でＣを
含有していた。これは、６００℃をかなり越えたこの温
度からＨ2ガスを雰囲気中に導入し始めると、前記ＣＨ
反応はある程度減少しており、ＨＯ反応によりＣＯ2反応
も抑制されたため、各例の成形体中にＣがある程度残留
した結果と思われる。また、９５０℃でＨ2ガスを導入
した本発明に属するグループ(実施例)では、０.１超〜
０.６wt％超の範囲でＣを含有していた。これは、前記
ＣＨ反応はかなり減少し、ＨＯ反応によりＣＯ反応も抑
制されたため、かなりのＣが残留したと思われる。更
に、１３００℃というほぼ焼結温度でＡｒ中にＨ2を導入
した比較例のグループは、Ｃ含有量は前記図１のＡｒ１
００％の場合に比べて少しだけ減少した。これは、係る
焼結温度ではＨ2を導入しても前記ＣＨ反応は殆ど生じ
ず、ＨＯ反応も僅かしか起こらないためと思われる。従
って、Ｈ2を導入する温度の上限は、係る焼結温度の直下
(焼結温度マイナス５０℃)の１２５０℃程度までが効果
的で、望ましいものと思われる。
【００２０】本発明は、以上において説明した実施例等
に限定されるものではない。適用される鋼種は、前記の
他、各種のステンレス鋼、耐食耐熱合金鋼、ハイス等の
工具鋼、軸受鋼等も含まれる。また、焼結工程で雰囲気
を不活性ガスから還元性ガスに置換する加熱温度は、鋼
種毎のＣ含有量に応じて選定するが、係る選定された置
換温度において手動で焼結炉内へのガス管路中の弁を切
り換える他、これらの置換温度をデータベース化して焼
結する鋼種に応じてコンピュータと電磁弁等により自動
的に切り換えを行うようにすることもできる。
に限定されるものではない。適用される鋼種は、前記の
他、各種のステンレス鋼、耐食耐熱合金鋼、ハイス等の
工具鋼、軸受鋼等も含まれる。また、焼結工程で雰囲気
を不活性ガスから還元性ガスに置換する加熱温度は、鋼
種毎のＣ含有量に応じて選定するが、係る選定された置
換温度において手動で焼結炉内へのガス管路中の弁を切
り換える他、これらの置換温度をデータベース化して焼
結する鋼種に応じてコンピュータと電磁弁等により自動
的に切り換えを行うようにすることもできる。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のＣ含有
焼結体の製造方法は、Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼
粉を所望の形状に成形する工程と、得られた成形体をＡ
ｒ等の不活性ガス雰囲気中で加熱し、６００℃超以上の
温度で還元性ガスの雰囲気中に置換して焼結する工程と
からなるので、工数を増やさずに鋼種毎のＣ含有量を所
望の狙い値に即した焼結体を容易で確実に得ることがで
きる。また、本発明の実施には特別に専用の設備等も要
さず、低コストにて所望のＣ含有焼結体を製造すること
ができる。
焼結体の製造方法は、Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼
粉を所望の形状に成形する工程と、得られた成形体をＡ
ｒ等の不活性ガス雰囲気中で加熱し、６００℃超以上の
温度で還元性ガスの雰囲気中に置換して焼結する工程と
からなるので、工数を増やさずに鋼種毎のＣ含有量を所
望の狙い値に即した焼結体を容易で確実に得ることがで
きる。また、本発明の実施には特別に専用の設備等も要
さず、低コストにて所望のＣ含有焼結体を製造すること
ができる。
【図１】Ａｒガス中での焼結温度と成形体中のＣ含有量
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
【図２】還元性ガス中での焼結温度と成形体中のＣ含有
量の変化を示すグラフである。
量の変化を示すグラフである。
【図３】５５０℃におけるＡｒガス中と還元性ガス中に
おける各成形体中のＣ含有量を示すグラフである。
おける各成形体中のＣ含有量を示すグラフである。
【図４】７３２℃におけるＡｒガス中と還元性ガス中に
おける各成形体中のＣ含有量を示すグラフである。
おける各成形体中のＣ含有量を示すグラフである。
【図５】雰囲気ガスのＡｒ中に水素を導入する温度と各
成形体中のＣ含有量の関係を示すグラフである。
成形体中のＣ含有量の関係を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃ含有Ｆｅ粉、又はＣ含有合金鋼粉を所望
の形状に成形する工程と、得られた成形体をＡｒ等の不
活性ガスの雰囲気中で加熱し、６００℃超以上の温度で
還元性ガスの雰囲気に置換して焼結する工程とからなる
ことを特徴とするＣ含有焼結体の製造方法。 - 【請求項２】前記の成形が前記Ｆｅ粉又は合金鋼粉を圧
粉成形法、バインダと共に射出成形し脱脂する方法、押
出成形法、又は、圧延成形法の何れかである請求項１に
記載のＣ含有焼結体の製造方法。 - 【請求項３】前記還元性ガスが、水素又は水素を１０vo
l％以上含むＡｒ等の不活性ガスからなる請求項１又は
２に記載のＣ含有焼結体の製造方法。 - 【請求項４】前記還元性ガスの雰囲気中に置換する上限
温度が、焼結反応温度直下の温度である請求項１乃至３
に記載のＣ含有焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27050796A JPH10121106A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | Ｃ含有焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27050796A JPH10121106A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | Ｃ含有焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10121106A true JPH10121106A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17487217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27050796A Withdrawn JPH10121106A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | Ｃ含有焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10121106A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009074173A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Ind Technol Res Inst | 超硬複合材料およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-10-14 JP JP27050796A patent/JPH10121106A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009074173A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Ind Technol Res Inst | 超硬複合材料およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |