JPH10504064A - 高モリブデン合金化焼結鋼を表面硬化させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高モリブデン合金化焼結鋼を表面硬化させる方法に関する。該方法では、焼結鋼を焼結直後に、焼結鋼内に最低割合のγ−鉄が存在する温度範囲に冷却し、かつこの温度範囲内で焼結鋼を炭素の存在下に熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】 高モリブデン合金化焼結鋼を表面硬化させる方法 本発明は、高モリブデン合金化焼結鋼を表面硬化（浸炭）させる方法に関する 。 従来の技術 金属粉、例えば鋼粉から焼結によって任意の形状の成形体を製造することは公 知である。この場合には、金属粉を、焼結材料の融点の僅かに下にある特定の温 度下で熱処理する。焼結鋼の熱処理の際公知なように異なる格子構造を有する領 域が生じ、該領域内部にいわゆるα−鉄、γ−鉄、またはα−鉄とγ−鉄の混合 構造が生じる。一般に炭素を含有する通常の焼結鋼は、γ−鉄域内で焼結する。 この場合には、焼結は、同じ温度でα−鉄域におけるより１０²〜１０³倍緩慢に 進行する。例えば高いモリブデン含量を有する鋼粉を焼結させると、焼結は約１ ２５０℃の焼結温度でα−鉄域内で進行する。この場合には、完全に炭素分の多 い焼結が行わればならないので、引き続き必要となる表面硬化の際、焼結成形体 の辺縁領域への炭素吸収が極めて困難に行われ得るに過ぎずかつもろい炭化物網 状構造を生じるという欠点がある。 発明の効果 それに対して、請求項１に記載の特徴を有する本発明による方法は、高モリブ デン合金化焼結鋼を、もろい炭化物網状構造の形成を惹起することなく表面硬化 できるという利点を提供する。焼結鋼を焼結直後に、焼結鋼内に最低割合のγ− 鉄が存在する温度範囲に冷却し、かつこの温度範囲内で焼結鋼を炭素の存在下に 熱処理することにより、有利にも、特に焼結鋼の辺縁領域内に、引き続き炭素の 吸収に好適なような格子構造を形成することが可能である。付加的な熱処理は、 焼結直後に１つの工程で行い、その際、焼結中存在する保護ガス雰囲気もしくは 真空を炭素放出剤、すなわち炭素を放出する雰囲気に置き換える。 本発明の方法では、高い焼結温度から、最低割合のγ−鉄が存在する二相領域 の温度範囲まで冷却する。その限りにおいて、最低割合のγ−鉄の存在が焼結鋼 の表面硬化のために必要である。室温から高加熱する際、加熱中に炭素を遮断し なければならなくなる。なぜなら二相領域の下方にも専らα−鉄が存在し（図２ 参照）、該域内に有害な炭化鉄を生じるからである。従って、結局無駄な工程時 間を成す長い加熱期間が必要となる。この無駄時間を避けるために、焼結温度か ら二相領域（α−鉄およびγ−鉄）の温度に冷却する。このことにより同時に焼 結の際供給された熱エネルギーが利用される。 熱処理を特に１１２０℃の温度で実施すると、モリ ブデン含有率が３．５重量％の際、高モリブデン合金化焼結鋼の材料容量の約４ ０％がγ−鉄の必要な格子構造領域内に存在する。これにより当初の炭素吸収が 助長される。 本発明の有利な実施態様では、付加的熱処理の他に、焼結後に引き続き表面硬 化を８４０〜９５０℃の通常の表面硬化温度で実施する。これにより、焼結と表 面硬化の間に実施された付加的な熱処理によって、高モリブデン合金化焼結鋼の 活性化が行われるので、もろい炭化物網状構造の形成が生じることなく、炭素の 導入が可能であることが達成される。 本発明の別の有利な実施態様は、その他の請求項に記載の特徴より生じる。 図面 次に、本発明を実施例において添付図面につき詳細に説明する。図１は高モリ ブデン合金化焼結鋼の表面硬化の方法のブロック図であり、かつ図２はモリブデ ン合金化焼結鋼の状態図である。 実施例の説明 図１に示されたフローチャートによって、本発明の高モリブデン合金化焼結鋼 の表面硬化の経過を明確にする。第１工程１０で、粉末で存在するモリブデン含 有鋼を、任意の幾何学的形状の成形体にプレス成形する。鋼のモリブデン含有率 は例えば３．５％である。引き続き、第２工程１２で予めプレスした成形体の焼 結を焼結温度１２５０℃で実施する。その際、焼結素材は、図２に示したヘガネ ス(Hoeganaes)に基づくモリブデン含有焼結鋼の状態図から明らかなように、専 らα−鉄の格子構造領域内にのみ存在する。焼結は保護ガス雰囲気下、例えば水 素下、または真空中で実施する。 次の工程１４で、予め焼結した高モリブデン合金化焼結鋼を、例えば１１２０ ℃の温度でさらに熱処理する。この熱処理は、炭素含有雰囲気を供給しながら行 う。その際、好ましくは焼結鋼を焼結温度から冷却する。従って、該熱処理は焼 結直後に行う。 １１２０℃の温度では、これも図２中の状態図から明らかにように、モリブデ ン合金化焼結鋼の材料容量の約４０％がγ−鉄域に存在する。このことによりモ リブデン合金化焼結鋼の格子構造内への周囲の雰囲気からの炭素の吸収が助長さ れる。工程１４で実施される熱処理は、極めて有利には、例えば工程１２による 焼結を行うと同じ炉内で実施することができる。モリブデン合金化焼結鋼内の溶 解した炭素の割合が低い場合には、熱処理が実施される１１２０℃の温度で、材 料の残余容量もγ−鉄の格子構造に移行する。 工程１０〜１４で処理した高モリブデン合金化焼結鋼の所望の使用に相応して 、該焼結鋼を引き続き直ちに一般的に１６で示した使用に供給することができる 。この使用は、例えば、工程１４に基づき炭素を同時 に導入しながら行った熱処理により達成された構造部品特性が満足する特定の機 械部品への組込みである。 工程１４で達成された構造部品特性が引き続いての用途のために不十分であれ ば、次の工程１８で、予め焼結しかつ工程１４に基づき熱処理した高モリブデン 合金化焼結鋼の表面硬化を実施する。この表面硬化は、８４０℃〜９５０℃の温 度で炭素含有雰囲気または他の（ここでは詳細には考察しない）炭素放出剤を供 給しながら実施する。それにより、工程１４に従って予め実施した熱処理によっ て、モリブデン合金化焼結鋼の活性化が行われるので、工程１８での表面硬化に よってここで与えられる低い温度下でも、炭素の成形体の辺縁領域への導入が可 能であり、しかももろい炭化物網状構造の形成が生じない。工程１８での表面硬 化後、本発明により処理したモリブデン合金化焼結鋼は全て、ここで再び１６で 示された特殊な使用に供給することができる。 図２には、すでに述べたモリブデン合金化鋼の状態図が示されている。パーセ ントで表したモリブデン含有率の重量パーセントＧＰ上に、温度Ｔが℃で表記し てある。種々の温度におけるモリブデン合金化焼結鋼内で生じる記入された境界 線から、α−鉄域、γ−鉄域、およびこれらの２つの域の間に存在するα−鉄お よびγ−鉄からなる混合領域が明らかである。例として、３．５％のモリブデン 含有率が記入されており、 その際、図１で工程１２で説明したように、１２５０℃の焼結温度の際、モリブ デン合金化焼結鋼は専らそのα−鉄域内に存在することが明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．モリブデン含有率２重量％以上を有する高モリブデン合金化焼結鋼の表面 硬化の方法において、焼結鋼を焼結直後に、焼結鋼内に最低割合のγ−鉄が存在 する温度範囲に冷却し、かつこの温度範囲内で焼結鋼を炭素の存在下に熱処理す ることを特徴とする、高モリブデン合金化焼結鋼の表面硬化の方法。 ２．熱処理を１０５０℃〜１２００℃の温度範囲内で、有利には１１２０℃で 実施する、請求項１記載の方法。 ３．熱処理中にモリブデン合金化焼結鋼に炭素放出剤を作用させる、請求項１ または２記載の方法。 ４．焼結鋼がモリブデン含有率２〜４重量％、有利には３．５重量％を有する 、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。 ５．熱処理に続いて表面硬化を温度８４０℃〜９５０℃で実施する、請求項１ から４までのいずれか１項記載の方法。