JPH11117002A - 金属質粉成形素材及びその製造方法 - Google Patents
金属質粉成形素材及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焼結金属による機械的強度の高い機械部品を
得るために好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大き
く、硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する成形
素材を提供する。 【解決手段】 成形工程１で、鉄を主成分とする金属粉
３ａに０．３重量％以上の黒鉛３ｂを混合してなる金属
質粉３を圧粉成形し、密度が７．３ｇ／ｃｍ3以上の予
備成形体８を得る。焼結工程２で、予備成形体８を所定
温度で仮焼結して、金属粉３ａの粒界に黒鉛３ｂが残留
している状態の組織を有する成形素材Ｓを得る。
得るために好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大き
く、硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する成形
素材を提供する。 【解決手段】 成形工程１で、鉄を主成分とする金属粉
３ａに０．３重量％以上の黒鉛３ｂを混合してなる金属
質粉３を圧粉成形し、密度が７．３ｇ／ｃｍ3以上の予
備成形体８を得る。焼結工程２で、予備成形体８を所定
温度で仮焼結して、金属粉３ａの粒界に黒鉛３ｂが残留
している状態の組織を有する成形素材Ｓを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼結金属による各
種構造用機械部品を得るために好適な、金属質粉成形素
材及びその製造方法に関する。
種構造用機械部品を得るために好適な、金属質粉成形素
材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】焼結金属を得る工程の基本は、原料粉末
の混合−圧粉成形−焼結−後処理（熱処理等）である。
前記工程のみで製品が得られる場合もあるが、多くの場
合、各工程の間または後に、目的に応じて追加加工や各
種処理が施される。
の混合−圧粉成形−焼結−後処理（熱処理等）である。
前記工程のみで製品が得られる場合もあるが、多くの場
合、各工程の間または後に、目的に応じて追加加工や各
種処理が施される。
【０００３】例えば、特開平１−１２３００５号公報に
は、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得るた
めに、混合した粉末を圧粉成形して予備成形体を形成
し、この予備成形体を仮焼結して成形素材を形成した
後、この成形素材を再圧縮成形（冷間鍛造）し、焼結
（本焼結）する製造方法が開示してある。
は、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得るた
めに、混合した粉末を圧粉成形して予備成形体を形成
し、この予備成形体を仮焼結して成形素材を形成した
後、この成形素材を再圧縮成形（冷間鍛造）し、焼結
（本焼結）する製造方法が開示してある。
【０００４】詳しくは、前記成形素材の再圧縮成形（冷
間鍛造）工程を仮圧縮成形工程と本圧縮成形工程とから
構成してなり、成形素材の表面には液状潤滑剤を塗布し
て仮圧縮成形した後、成形素材に負圧を作用させて潤滑
剤を吸引除去し、その後成形素材を本圧縮成形するよう
にしてある。
間鍛造）工程を仮圧縮成形工程と本圧縮成形工程とから
構成してなり、成形素材の表面には液状潤滑剤を塗布し
て仮圧縮成形した後、成形素材に負圧を作用させて潤滑
剤を吸引除去し、その後成形素材を本圧縮成形するよう
にしてある。
【０００５】これによって、前記予備成形体の内部に残
留する潤滑剤が予備成形体内部の微小空隙の圧潰消滅を
妨げてポーラス状となることを防止することにより、製
品の密度を７．４〜７．５ｇ／ｃｍ3 に高め、従来に比
較して機械的強度の高い製品が得られるものである。
留する潤滑剤が予備成形体内部の微小空隙の圧潰消滅を
妨げてポーラス状となることを防止することにより、製
品の密度を７．４〜７．５ｇ／ｃｍ3 に高め、従来に比
較して機械的強度の高い製品が得られるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来例
にあっては、成形素材の再圧縮成形工程に着目して、こ
の再圧縮成形での密度を高めることによって、比較的に
機械的強度の高い製品を得るようにしているのである
が、これによって得られる製品の機械的強度には限界が
ある。
にあっては、成形素材の再圧縮成形工程に着目して、こ
の再圧縮成形での密度を高めることによって、比較的に
機械的強度の高い製品を得るようにしているのである
が、これによって得られる製品の機械的強度には限界が
ある。
【０００７】そこで、更に製品の機械的強度を高めるた
めには、製品の炭素量、即ち金属粉に添加する黒鉛の量
を増加させることが効果的であると考えられるけれど
も、一般には、黒鉛の量を増加させると成形素材の伸び
が小さくなると共に、硬さが増すから、成形素材を再圧
縮成形する場合の変形能が低下し、再圧縮成形が困難と
なる問題が招来することになる。
めには、製品の炭素量、即ち金属粉に添加する黒鉛の量
を増加させることが効果的であると考えられるけれど
も、一般には、黒鉛の量を増加させると成形素材の伸び
が小さくなると共に、硬さが増すから、成形素材を再圧
縮成形する場合の変形能が低下し、再圧縮成形が困難と
なる問題が招来することになる。
【０００８】例えば、第２回粉末冶金開発事例発表会講
演テキスト（昭和６０年１１月１５日、日本粉末冶金工
業会発行）９０頁の記載によれば、炭素量が０．０５〜
０．５％の成形素材において、伸びは最大でも１０％で
あり、この場合の硬さはＨＲＢ８３となることが示され
ている。しかしながら、前記成形素材の伸びが１０％以
下で、硬さがＨＲＢ６０を超えると、成形素材の再圧縮
成形が困難となることは経験が教えるところであり、こ
のため、更に伸びが大きく、硬さが低い性質を有し、優
れた変形能を有する成形素材を得ることが望まれてい
た。
演テキスト（昭和６０年１１月１５日、日本粉末冶金工
業会発行）９０頁の記載によれば、炭素量が０．０５〜
０．５％の成形素材において、伸びは最大でも１０％で
あり、この場合の硬さはＨＲＢ８３となることが示され
ている。しかしながら、前記成形素材の伸びが１０％以
下で、硬さがＨＲＢ６０を超えると、成形素材の再圧縮
成形が困難となることは経験が教えるところであり、こ
のため、更に伸びが大きく、硬さが低い性質を有し、優
れた変形能を有する成形素材を得ることが望まれてい
た。
【０００９】発明者等は、焼結金属による機械的強度の
高い構造用各種機械部品を得るための研究を重ねてお
り、それによれば、予備成形体を仮焼結して成形素材を
形成して、この成形素材を再圧縮成形し、本焼結するす
ることによって機械部品を得る場合に、成形素材は、再
圧縮成形の容易さと、得られる機械部品の機械的性質を
決定する重要な因子を担っており、このためには、所定
量の黒鉛を含有し、伸びが大きく、硬さが低い性質を有
し、優れた変形能を有する成形素材を得ることが必要で
あることを認め、研究を進めた。
高い構造用各種機械部品を得るための研究を重ねてお
り、それによれば、予備成形体を仮焼結して成形素材を
形成して、この成形素材を再圧縮成形し、本焼結するす
ることによって機械部品を得る場合に、成形素材は、再
圧縮成形の容易さと、得られる機械部品の機械的性質を
決定する重要な因子を担っており、このためには、所定
量の黒鉛を含有し、伸びが大きく、硬さが低い性質を有
し、優れた変形能を有する成形素材を得ることが必要で
あることを認め、研究を進めた。
【００１０】研究の結果、前記所定量の黒鉛を含有した
成形素材の性質、とりわけ成形素材の再圧縮成形の容易
さのために重要な性質である伸び及び硬さは、この成形
素材を形成する前の予備成形体の密度と、この予備成形
体を焼結して得られる成形素材の組織、とりわけ成形素
材中に含まれる黒鉛の形態によって決定されることを知
見した。
成形素材の性質、とりわけ成形素材の再圧縮成形の容易
さのために重要な性質である伸び及び硬さは、この成形
素材を形成する前の予備成形体の密度と、この予備成形
体を焼結して得られる成形素材の組織、とりわけ成形素
材中に含まれる黒鉛の形態によって決定されることを知
見した。
【００１１】本発明は前記従来の実情に鑑みて案出され
たもので、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を
得るために好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大き
く、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する
金属質粉成形素材及びその製造方法を提供することを目
的とする。
たもので、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を
得るために好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大き
く、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する
金属質粉成形素材及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
発明は、鉄を主成分とする金属粉に０．３重量％以上の
黒鉛を混合してなる金属質粉を圧粉成形して得られた、
密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成形体を所定温度で
仮焼結してなり、金属粉の粒界に黒鉛が残留している状
態の組織を有する構成にしてある。
発明は、鉄を主成分とする金属粉に０．３重量％以上の
黒鉛を混合してなる金属質粉を圧粉成形して得られた、
密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成形体を所定温度で
仮焼結してなり、金属粉の粒界に黒鉛が残留している状
態の組織を有する構成にしてある。
【００１３】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明の構成のうち、前記金属質粉成形素材は、伸び
が１０％以上で、硬さがＨＲＢ６０以下である構成にし
てある。
載の発明の構成のうち、前記金属質粉成形素材は、伸び
が１０％以上で、硬さがＨＲＢ６０以下である構成にし
てある。
【００１４】また、請求項３記載の発明は、鉄を主成分
とする金属粉に０．３重量％以上の黒鉛を混合してなる
金属質粉を圧粉成形して、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上
の予備成形体を得る成形工程と、この成形工程で得られ
た予備成形体を所定温度で仮焼結して、金属粉の粒界に
黒鉛が残留している状態の組織を有する金属質粉成形素
材を得る焼結工程と、からなる構成にしてある。
とする金属粉に０．３重量％以上の黒鉛を混合してなる
金属質粉を圧粉成形して、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上
の予備成形体を得る成形工程と、この成形工程で得られ
た予備成形体を所定温度で仮焼結して、金属粉の粒界に
黒鉛が残留している状態の組織を有する金属質粉成形素
材を得る焼結工程と、からなる構成にしてある。
【００１５】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明の構成のうち、前記成形工程は、成形ダイスの
成形空間内に充填した金属質粉を上パンチ及び下パンチ
で加圧してなり、前記成形ダイスの成形空間が、上パン
チが挿入される大径部と、下パンチが挿入される小径部
と、これら大径部と小径部とを繋ぐテーパ部とを備え、
前記上パンチ及び下パンチの一方または両方が、成形ダ
イスの成形空間に臨む端面の外周端部に、成形空間の容
積を増大させる切欠きを備えた構成にしてある。
載の発明の構成のうち、前記成形工程は、成形ダイスの
成形空間内に充填した金属質粉を上パンチ及び下パンチ
で加圧してなり、前記成形ダイスの成形空間が、上パン
チが挿入される大径部と、下パンチが挿入される小径部
と、これら大径部と小径部とを繋ぐテーパ部とを備え、
前記上パンチ及び下パンチの一方または両方が、成形ダ
イスの成形空間に臨む端面の外周端部に、成形空間の容
積を増大させる切欠きを備えた構成にしてある。
【００１６】また、請求項５記載の発明は、請求項３記
載の発明の構成のうち、前記焼結工程の仮焼結温度は、
８００〜１０００℃である構成にしてある。
載の発明の構成のうち、前記焼結工程の仮焼結温度は、
８００〜１０００℃である構成にしてある。
【００１７】請求項１記載の発明において、本発明の金
属質粉成形素材（以下、成形素材という）は、金属質粉
を圧粉成形して得られる予備成形体を、所定温度で仮焼
結して得られる。
属質粉成形素材（以下、成形素材という）は、金属質粉
を圧粉成形して得られる予備成形体を、所定温度で仮焼
結して得られる。
【００１８】前記金属質粉は、鉄を主成分とする金属粉
体に０．３重量％以上の黒鉛を混合して形成される。前
記金属粉に添加する黒鉛の量を０．３重量％以上とする
ことによって、成形素材を再圧縮成形、再焼結して得ら
れる機械部品の機械的強度を、鋳鍛造材と同程度に高め
ることができるのである。
体に０．３重量％以上の黒鉛を混合して形成される。前
記金属粉に添加する黒鉛の量を０．３重量％以上とする
ことによって、成形素材を再圧縮成形、再焼結して得ら
れる機械部品の機械的強度を、鋳鍛造材と同程度に高め
ることができるのである。
【００１９】前記予備成形体の密度は７．３ｇ／ｃｍ3
以上とされる。前記予備成形体の密度を７．３ｇ／ｃｍ
3 以上とすることによって、この予備成形体を仮焼結し
て得られる成形素材の伸びを大きく、かつ硬さを低くす
ることができ、請求項２記載の発明においては、成形素
材の伸びは１０％以上とされ、硬さはＨＲＢ６０以下と
される。
以上とされる。前記予備成形体の密度を７．３ｇ／ｃｍ
3 以上とすることによって、この予備成形体を仮焼結し
て得られる成形素材の伸びを大きく、かつ硬さを低くす
ることができ、請求項２記載の発明においては、成形素
材の伸びは１０％以上とされ、硬さはＨＲＢ６０以下と
される。
【００２０】前記密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成
形体を仮焼結して得られる成形素材の組織は、金属粉の
粒界に黒鉛が残留している組織とされる。これは、前記
金属粉の結晶内部に炭素が殆ど拡散しておらず、少なく
とも結晶粒界に黒鉛が析出していない状態を示してい
る。具体的には、前記金属粉の組織は全体がフェライト
組織か或いは黒鉛の近傍にパーライトが析出した組織を
呈している。このため、前記成形素材は伸びが大きく、
かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有すること
になる。
形体を仮焼結して得られる成形素材の組織は、金属粉の
粒界に黒鉛が残留している組織とされる。これは、前記
金属粉の結晶内部に炭素が殆ど拡散しておらず、少なく
とも結晶粒界に黒鉛が析出していない状態を示してい
る。具体的には、前記金属粉の組織は全体がフェライト
組織か或いは黒鉛の近傍にパーライトが析出した組織を
呈している。このため、前記成形素材は伸びが大きく、
かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有すること
になる。
【００２１】加えて、前記密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上
の予備成形体では、金属粉の粒子間の空隙が連続せず、
孤立した状態となっており、これによって、仮焼結後の
伸びが大きい成形素材が得られる。即ち、前記金属粉の
粒子間の空隙が連続している場合には、仮焼結時の炉内
の雰囲気ガスが予備成形体の内部に侵入して浸炭が促進
されることになるけれども、空隙が孤立しているから、
これが有利に防止されることによって、大きな伸びが得
られることになる。このことは、前記成形素材の伸び
は、密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とすることにより、予
備成形体を仮焼結するするときに炭素の拡散が殆ど生じ
ないことになるから、黒鉛の量の影響を殆ど受けないこ
とを示していると共に、炭素の拡散が殆ど生じないので
あるから、仮焼結して得られる成形素材の硬さも低く抑
えられることを示している。
の予備成形体では、金属粉の粒子間の空隙が連続せず、
孤立した状態となっており、これによって、仮焼結後の
伸びが大きい成形素材が得られる。即ち、前記金属粉の
粒子間の空隙が連続している場合には、仮焼結時の炉内
の雰囲気ガスが予備成形体の内部に侵入して浸炭が促進
されることになるけれども、空隙が孤立しているから、
これが有利に防止されることによって、大きな伸びが得
られることになる。このことは、前記成形素材の伸び
は、密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とすることにより、予
備成形体を仮焼結するするときに炭素の拡散が殆ど生じ
ないことになるから、黒鉛の量の影響を殆ど受けないこ
とを示していると共に、炭素の拡散が殆ど生じないので
あるから、仮焼結して得られる成形素材の硬さも低く抑
えられることを示している。
【００２２】また、前記仮焼結によって金属粉の粒子同
士の接触面における表面拡散または溶融による焼結が広
範囲に亘って生じることにより、大きな伸びが得られる
ことになるのである。
士の接触面における表面拡散または溶融による焼結が広
範囲に亘って生じることにより、大きな伸びが得られる
ことになるのである。
【００２３】したがって、請求項１記載の発明によれ
ば、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得るた
めに好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大きく、か
つ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する成形素
材が得られる。
ば、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得るた
めに好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大きく、か
つ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する成形素
材が得られる。
【００２４】また、請求項２記載の発明によれば、成形
素材の伸びは１０％以上とされ、硬さはＨＲＢ６０以下
とされるから、従来よりも優れた変形能を有する成形素
材が得られる。
素材の伸びは１０％以上とされ、硬さはＨＲＢ６０以下
とされるから、従来よりも優れた変形能を有する成形素
材が得られる。
【００２５】請求項３記載の発明において、前記予備成
形体は成形工程によって得られ、成形素材は成形工程で
得られた予備成形体を焼結工程で仮焼結して得られる。
形体は成形工程によって得られ、成形素材は成形工程で
得られた予備成形体を焼結工程で仮焼結して得られる。
【００２６】前記成形工程で圧粉成形する金属質粉は、
鉄を主成分とする金属粉体に０．３重量％以上の黒鉛を
混合して形成される。前記金属粉に添加する黒鉛の量を
０．３重量％以上とすることによって、成形素材を再圧
縮成形、再焼結して得られる機械部品の機械的強度を鋳
鍛造材と同程度に高めることができる。
鉄を主成分とする金属粉体に０．３重量％以上の黒鉛を
混合して形成される。前記金属粉に添加する黒鉛の量を
０．３重量％以上とすることによって、成形素材を再圧
縮成形、再焼結して得られる機械部品の機械的強度を鋳
鍛造材と同程度に高めることができる。
【００２７】前記成形工程で形成される予備成形体の密
度は７．３ｇ／ｃｍ3 以上とされる。前記予備成形体の
密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とすることによって、この
予備成形体を焼結工程で仮焼結して得られる成形素材の
伸びを大きく、かつ硬さを低くすることができる。
度は７．３ｇ／ｃｍ3 以上とされる。前記予備成形体の
密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とすることによって、この
予備成形体を焼結工程で仮焼結して得られる成形素材の
伸びを大きく、かつ硬さを低くすることができる。
【００２８】前記密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成
形体を焼結工程で仮焼結することによって、金属粉の粒
界に黒鉛が残留している組織をもった成形素材が得られ
る。前記金属粉の粒界に黒鉛が残留している状態では、
金属粉の結晶内部に炭素が殆ど拡散しておらず、少なく
とも結晶粒界に黒鉛が析出していない状態となる。具体
的には、前記金属粉の組織は全体がフェライト組織か或
いは黒鉛の近傍にパーライトが析出した組織を呈してい
る。このため、前記焼結工程で仮焼結された成形素材は
伸びが大きく、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形
能を有することになる。
形体を焼結工程で仮焼結することによって、金属粉の粒
界に黒鉛が残留している組織をもった成形素材が得られ
る。前記金属粉の粒界に黒鉛が残留している状態では、
金属粉の結晶内部に炭素が殆ど拡散しておらず、少なく
とも結晶粒界に黒鉛が析出していない状態となる。具体
的には、前記金属粉の組織は全体がフェライト組織か或
いは黒鉛の近傍にパーライトが析出した組織を呈してい
る。このため、前記焼結工程で仮焼結された成形素材は
伸びが大きく、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形
能を有することになる。
【００２９】加えて、前記密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上
の予備成形体では、金属粉の粒子間の空隙が連続せず、
孤立した状態となっており、これによって、焼結工程で
の仮焼結後の伸びが大きい成形素材が得られる。即ち、
前記金属粉の粒子間の空隙が連続している場合には、仮
焼結時の炉内の雰囲気ガスが予備成形体の内部に侵入し
て浸炭が促進されることになるけれども、空隙が孤立し
ているから、これが有利に防止されることによって、大
きな伸びが得られることになる。このことは、前記成形
素材の伸びは、密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とすること
により、予備成形体を仮焼結するするときに炭素の拡散
が殆ど生じないことになるから、黒鉛の量の影響を殆ど
受けないことを示していると共に、炭素の拡散が殆ど生
じないのであるから、仮焼結して得られる成形素材の硬
さも低く抑えられることを示している。
の予備成形体では、金属粉の粒子間の空隙が連続せず、
孤立した状態となっており、これによって、焼結工程で
の仮焼結後の伸びが大きい成形素材が得られる。即ち、
前記金属粉の粒子間の空隙が連続している場合には、仮
焼結時の炉内の雰囲気ガスが予備成形体の内部に侵入し
て浸炭が促進されることになるけれども、空隙が孤立し
ているから、これが有利に防止されることによって、大
きな伸びが得られることになる。このことは、前記成形
素材の伸びは、密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とすること
により、予備成形体を仮焼結するするときに炭素の拡散
が殆ど生じないことになるから、黒鉛の量の影響を殆ど
受けないことを示していると共に、炭素の拡散が殆ど生
じないのであるから、仮焼結して得られる成形素材の硬
さも低く抑えられることを示している。
【００３０】また、前記焼結工程の仮焼結によって金属
粉の粒子同士の接触面における表面拡散または溶融によ
る焼結が広範囲に亘って生じることにより、大きな伸び
が得られることになるのである。
粉の粒子同士の接触面における表面拡散または溶融によ
る焼結が広範囲に亘って生じることにより、大きな伸び
が得られることになるのである。
【００３１】前記予備成形体の成形工程は、請求項４記
載の発明にあっては、成形ダイスの成形空間内に充填し
た金属質粉を上パンチ及び下パンチで加圧して行われ
る。この場合に、前記予備成形体は全体として７．３ｇ
／ｃｍ3 以上の高密度となり、予備成形体と成形ダイス
との摩擦が大きくなるけれども、上パンチ及び下パンチ
の一方または両方に設けた切欠き部分で、予備成形体の
密度が局部的に低密度となって摩擦が低下することにな
る。このため、前記予備成形体は成形ダイスの成形空間
に形成されたテーパー部の作用と相俟って、成形ダイス
から容易に離型され、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予
備成形体が容易に得られる。
載の発明にあっては、成形ダイスの成形空間内に充填し
た金属質粉を上パンチ及び下パンチで加圧して行われ
る。この場合に、前記予備成形体は全体として７．３ｇ
／ｃｍ3 以上の高密度となり、予備成形体と成形ダイス
との摩擦が大きくなるけれども、上パンチ及び下パンチ
の一方または両方に設けた切欠き部分で、予備成形体の
密度が局部的に低密度となって摩擦が低下することにな
る。このため、前記予備成形体は成形ダイスの成形空間
に形成されたテーパー部の作用と相俟って、成形ダイス
から容易に離型され、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予
備成形体が容易に得られる。
【００３２】前記焼結工程の仮焼結温度は、請求項５記
載の発明にあっては８００〜１０００℃が選択される。
これによって、前記金属粉の粒界に黒鉛が残留している
状態の組織を有し、伸びが１０％以上で、硬さがＨＲＢ
６０以下の、優れた変形能を有する成形素材が得られ
る。
載の発明にあっては８００〜１０００℃が選択される。
これによって、前記金属粉の粒界に黒鉛が残留している
状態の組織を有し、伸びが１０％以上で、硬さがＨＲＢ
６０以下の、優れた変形能を有する成形素材が得られ
る。
【００３３】したがって、請求項３記載の発明によれ
ば、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得るた
めに好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大きく、か
つ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する成形素
材の製造方法が得られる。
ば、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得るた
めに好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大きく、か
つ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する成形素
材の製造方法が得られる。
【００３４】また、請求項４記載の発明によれば、密度
が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成形体が容易に得られ
る。
が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成形体が容易に得られ
る。
【００３５】また、請求項５記載の発明によれば、前記
金属粉の粒界に黒鉛が残留している状態の組織を有し、
伸びが１０％以上で、硬さがＨＲＢ６０以下となり、従
来よりも優れた変形能を有する成形素材が得られる。
金属粉の粒界に黒鉛が残留している状態の組織を有し、
伸びが１０％以上で、硬さがＨＲＢ６０以下となり、従
来よりも優れた変形能を有する成形素材が得られる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳述する。
面に基づいて詳述する。
【００３７】図１は本発明の実施の形態を示す金属質粉
成形素材の製造工程説明図、図２は予備成形体の製造工
程を、成形ダイスの成形空間内に金属質粉を充填した状
態（ａ）、金属質粉を上パンチ及び下パンチで加圧した
状態（ｂ）、加圧完了後予備成形体の取り出しのために
成形ダイスを下降させ始めた状態（ｃ）、予備成形体を
取り出す状態（ｄ）で示す説明図、図３は黒鉛を０．５
重量％混合した金属質粉から形成した予備成形体を８０
０℃で仮焼結して得られた成形素材の密度と伸びとの関
係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図４
は成形素材の組織を示す図面、図５は密度が７．３ｇ／
ｃｍ3 の成形素材について、黒鉛量と仮焼結温度とを変
化させた場合の伸びの変化を、データ（ａ）及びグラフ
（ｂ）で示す図面、図６は密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の成
形素材について、黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場
合の伸びの変化を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示
す図面、図７は密度が７．３ｇ／ｃｍ3 の成形素材につ
いて、黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの
変化を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図
８は密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、黒鉛
量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの変化を、デ
ータ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図９は粒径が
２０μｍの黒鉛を０．５重量％混合した金属質粉から形
成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び７．５ｇ／ｃｍ3
の成形素材について、仮焼結温度と降伏応力との関係
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図１０
は粒径が５μｍの黒鉛を０．５重量％混合した金属質粉
から形成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び７．５ｇ／
ｃｍ3 の成形素材について、仮焼結温度と降伏応力との
関係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図
１１は試験片を、平面図（ａ）及び側面図（ｂ）で示す
図面である。
成形素材の製造工程説明図、図２は予備成形体の製造工
程を、成形ダイスの成形空間内に金属質粉を充填した状
態（ａ）、金属質粉を上パンチ及び下パンチで加圧した
状態（ｂ）、加圧完了後予備成形体の取り出しのために
成形ダイスを下降させ始めた状態（ｃ）、予備成形体を
取り出す状態（ｄ）で示す説明図、図３は黒鉛を０．５
重量％混合した金属質粉から形成した予備成形体を８０
０℃で仮焼結して得られた成形素材の密度と伸びとの関
係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図４
は成形素材の組織を示す図面、図５は密度が７．３ｇ／
ｃｍ3 の成形素材について、黒鉛量と仮焼結温度とを変
化させた場合の伸びの変化を、データ（ａ）及びグラフ
（ｂ）で示す図面、図６は密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の成
形素材について、黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場
合の伸びの変化を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示
す図面、図７は密度が７．３ｇ／ｃｍ3 の成形素材につ
いて、黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの
変化を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図
８は密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、黒鉛
量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの変化を、デ
ータ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図９は粒径が
２０μｍの黒鉛を０．５重量％混合した金属質粉から形
成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び７．５ｇ／ｃｍ3
の成形素材について、仮焼結温度と降伏応力との関係
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図１０
は粒径が５μｍの黒鉛を０．５重量％混合した金属質粉
から形成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び７．５ｇ／
ｃｍ3 の成形素材について、仮焼結温度と降伏応力との
関係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面、図
１１は試験片を、平面図（ａ）及び側面図（ｂ）で示す
図面である。
【００３８】図において１は成形工程、２は焼結工程
で、本発明の成形素材Ｓは、これら成形工程１と焼結工
程２でとを経て得られる。前記成形素材Ｓは再圧縮成形
（例えば冷間鍛造）された後、再焼結され、所定の機械
部品が得られることになる。
で、本発明の成形素材Ｓは、これら成形工程１と焼結工
程２でとを経て得られる。前記成形素材Ｓは再圧縮成形
（例えば冷間鍛造）された後、再焼結され、所定の機械
部品が得られることになる。
【００３９】先ず、前記成形工程１では、この実施の形
態において図２（１）〜（４）に示すように、金属質粉
３を成形ダイス４の成形空間５内に充填し、上パンチ６
及び下パンチ７で加圧して、予備成形体８を得る。この
場合に、前記金属質粉３及び成形ダイス４は常温状態に
ある。
態において図２（１）〜（４）に示すように、金属質粉
３を成形ダイス４の成形空間５内に充填し、上パンチ６
及び下パンチ７で加圧して、予備成形体８を得る。この
場合に、前記金属質粉３及び成形ダイス４は常温状態に
ある。
【００４０】詳しくは、前記金属質粉３は、鉄を主成分
とする金属粉３ａに０．３重量％以上の黒鉛３ｂを混合
して形成される。前記金属質粉３に添加する黒鉛３ｂの
量を０．３重量％以上とすることによって、成形素材Ｓ
を再圧縮成形、再焼結して得られる機械部品の機械的強
度を、鋳鍛造材と同程度に高めることができるのであ
る。
とする金属粉３ａに０．３重量％以上の黒鉛３ｂを混合
して形成される。前記金属質粉３に添加する黒鉛３ｂの
量を０．３重量％以上とすることによって、成形素材Ｓ
を再圧縮成形、再焼結して得られる機械部品の機械的強
度を、鋳鍛造材と同程度に高めることができるのであ
る。
【００４１】前記金属質粉３が充填される成形ダイス４
の成形空間５は、上パンチ６が挿入される大径部９と、
下パンチ７が挿入される小径部１０と、これら大径部８
と小径部９とを繋ぐテーパ部１１とを備えている。
の成形空間５は、上パンチ６が挿入される大径部９と、
下パンチ７が挿入される小径部１０と、これら大径部８
と小径部９とを繋ぐテーパ部１１とを備えている。
【００４２】前記成形ダイス４の成形空間５内に挿入さ
れる上パンチ６及び下パンチ７の一方または両方、この
実施の形態においては上パンチ６には、成形ダイス４の
成形空間５に臨む端面１２の外周端部に、成形空間５の
容積を増大させる切欠き１３が形成してある。前記切欠
き１３はこの実施の形態において断面が鉤形で環状に形
成してある。
れる上パンチ６及び下パンチ７の一方または両方、この
実施の形態においては上パンチ６には、成形ダイス４の
成形空間５に臨む端面１２の外周端部に、成形空間５の
容積を増大させる切欠き１３が形成してある。前記切欠
き１３はこの実施の形態において断面が鉤形で環状に形
成してある。
【００４３】１４は前記成形ダイス４の成形空間５内に
挿入されるコアで、このコア１４によって、成形空間５
内で形成される予備成形体８は略円筒状に形成されるこ
とになる。
挿入されるコアで、このコア１４によって、成形空間５
内で形成される予備成形体８は略円筒状に形成されるこ
とになる。
【００４４】前記成形工程１は、先ず、成形ダイス４の
成形空間５内に鉄を主成分とする金属粉３ａに０．３重
量％以上の黒鉛３ｂを混合してなる金属質粉３を充填す
る（図２（１）参照）。
成形空間５内に鉄を主成分とする金属粉３ａに０．３重
量％以上の黒鉛３ｂを混合してなる金属質粉３を充填す
る（図２（１）参照）。
【００４５】次に、前記成形ダイス４の成形空間５内に
上パンチ６及び下パンチ７を挿入して金属質粉３を加圧
する。詳しくは、前記上パンチ６が成形空間５の大径部
９内に挿入され、下パンチ７が成形空間５の小径部１０
内に挿入されて加圧される。このとき、前記切欠き１３
が形成された上パンチ６は大径部９内で停止するように
なっている（図２（２）参照）。
上パンチ６及び下パンチ７を挿入して金属質粉３を加圧
する。詳しくは、前記上パンチ６が成形空間５の大径部
９内に挿入され、下パンチ７が成形空間５の小径部１０
内に挿入されて加圧される。このとき、前記切欠き１３
が形成された上パンチ６は大径部９内で停止するように
なっている（図２（２）参照）。
【００４６】前記金属質粉３が加圧され、圧粉成形され
た後、上パンチ６を後退（上昇）させると共に、成形ダ
イス４を下降させ（図２（３）参照）、圧粉成形された
予備成形体８を成形空間５内から取り出す（図２（４）
参照）。
た後、上パンチ６を後退（上昇）させると共に、成形ダ
イス４を下降させ（図２（３）参照）、圧粉成形された
予備成形体８を成形空間５内から取り出す（図２（４）
参照）。
【００４７】ところで、一般に、金属質粉を圧粉成形す
る場合には、圧粉成形品の密度が高くなるにつれて、圧
粉成形品と成形型との間の摩擦が増大することや、圧粉
成形品のスプリングバック等によって、成形型内から圧
粉成形品を取り出すことが困難となる。このため、高密
度の圧粉成形品を得ることが困難であるとされていると
ころ、前記成形工程１においてはこれが有利に解決され
る。
る場合には、圧粉成形品の密度が高くなるにつれて、圧
粉成形品と成形型との間の摩擦が増大することや、圧粉
成形品のスプリングバック等によって、成形型内から圧
粉成形品を取り出すことが困難となる。このため、高密
度の圧粉成形品を得ることが困難であるとされていると
ころ、前記成形工程１においてはこれが有利に解決され
る。
【００４８】即ち、前記成形ダイス４の成形空間５はテ
ーパ部１１を備えているから、このテーパ部１１が所謂
抜き勾配となって、圧粉成形された予備成形体８の取り
出しが容易に行える。また、前記上パンチ６には、成形
ダイス４の成形空間５に臨む端面１２の外周端部に、成
形空間５の容積を増大させる切欠き１３が形成してある
から、この切欠き１３の部分で局部的に予備成形体８の
密度が低くなり、予備成形体８と成形ダイス４との間の
摩擦や、予備成形体８のスプリングバック等が低く抑え
られ、予備成形体８の取り出しが容易になる。
ーパ部１１を備えているから、このテーパ部１１が所謂
抜き勾配となって、圧粉成形された予備成形体８の取り
出しが容易に行える。また、前記上パンチ６には、成形
ダイス４の成形空間５に臨む端面１２の外周端部に、成
形空間５の容積を増大させる切欠き１３が形成してある
から、この切欠き１３の部分で局部的に予備成形体８の
密度が低くなり、予備成形体８と成形ダイス４との間の
摩擦や、予備成形体８のスプリングバック等が低く抑え
られ、予備成形体８の取り出しが容易になる。
【００４９】これによって、前記密度が７．３ｇ／ｃｍ
3 以上の予備成形体８を容易に得ることができる。
3 以上の予備成形体８を容易に得ることができる。
【００５０】前記予備成形体８の密度を７．３ｇ／ｃｍ
3 以上とすることによって、この予備成形体８を焼結工
程２で仮焼結して得られる成形素材Ｓ（後に詳述する）
の伸びを大きくすることができる。即ち、図３に示すよ
うに、前記予備成形体８の密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上
とすることによって、成形素材Ｓの伸びを１０％以上と
することができるのである。
3 以上とすることによって、この予備成形体８を焼結工
程２で仮焼結して得られる成形素材Ｓ（後に詳述する）
の伸びを大きくすることができる。即ち、図３に示すよ
うに、前記予備成形体８の密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上
とすることによって、成形素材Ｓの伸びを１０％以上と
することができるのである。
【００５１】次に、前記成形工程１で得られた予備成形
体８を焼結工程２で仮焼結する。これによって、図４に
示すように、金属粉３ａの粒界に黒鉛３ｂが残留してい
る組織を持った成形素材Ｓが得られる。前記金属粉３ａ
の粒界に黒鉛３ｂの全部が残留している場合には、金属
粉３ａの組織は全体がフェライト（Ｆ）組織であり、黒
鉛３ｂの一部が残留している場合には、金属粉３ａの組
織は、フェライト地に、黒鉛３ｂの近傍にパーライト
（Ｐ）が析出した組織を呈する。少なくとも、前記金属
粉３ａの全体がパーライト組織であったり、金属粉３ａ
の結晶粒界に黒鉛３ｂが析出した組織とはなっていな
い。このため、前記成形素材Ｓは伸びが大きく、かつ硬
さが低い性質を有し、優れた変形能を有することにな
る。
体８を焼結工程２で仮焼結する。これによって、図４に
示すように、金属粉３ａの粒界に黒鉛３ｂが残留してい
る組織を持った成形素材Ｓが得られる。前記金属粉３ａ
の粒界に黒鉛３ｂの全部が残留している場合には、金属
粉３ａの組織は全体がフェライト（Ｆ）組織であり、黒
鉛３ｂの一部が残留している場合には、金属粉３ａの組
織は、フェライト地に、黒鉛３ｂの近傍にパーライト
（Ｐ）が析出した組織を呈する。少なくとも、前記金属
粉３ａの全体がパーライト組織であったり、金属粉３ａ
の結晶粒界に黒鉛３ｂが析出した組織とはなっていな
い。このため、前記成形素材Ｓは伸びが大きく、かつ硬
さが低い性質を有し、優れた変形能を有することにな
る。
【００５２】加えて、前記密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上
の予備成形体８では金属粉３ａ粒子間の空隙が連続せ
ず、孤立した状態となっており、これによって、仮焼結
後に伸びが大きな成形素材Ｓが得られる。即ち、前記金
属粉３ａの粒子間の空隙が連続している場合には、仮焼
結時の炉内の雰囲気ガスが空隙を介して予備成形体８の
内部に深く侵入して浸炭が促進されることになるけれど
も、空隙が孤立しているから、これが有利に防止される
ことによって大きな伸びが得られる。このことは、前記
成形素材Ｓの伸びは、密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とす
ることにより、黒鉛３ｂの量の影響を殆ど受けないこと
を示している。これは、前記予備成形体８を仮焼結する
ときに、炭素の拡散が殆ど生じないからである。また、
前記予備成形体８を仮焼結するときに炭素の拡散が殆ど
生じないのであるから、仮焼結して得られる成形素材Ｓ
の硬さも低く抑えられることになる。
の予備成形体８では金属粉３ａ粒子間の空隙が連続せ
ず、孤立した状態となっており、これによって、仮焼結
後に伸びが大きな成形素材Ｓが得られる。即ち、前記金
属粉３ａの粒子間の空隙が連続している場合には、仮焼
結時の炉内の雰囲気ガスが空隙を介して予備成形体８の
内部に深く侵入して浸炭が促進されることになるけれど
も、空隙が孤立しているから、これが有利に防止される
ことによって大きな伸びが得られる。このことは、前記
成形素材Ｓの伸びは、密度を７．３ｇ／ｃｍ3 以上とす
ることにより、黒鉛３ｂの量の影響を殆ど受けないこと
を示している。これは、前記予備成形体８を仮焼結する
ときに、炭素の拡散が殆ど生じないからである。また、
前記予備成形体８を仮焼結するときに炭素の拡散が殆ど
生じないのであるから、仮焼結して得られる成形素材Ｓ
の硬さも低く抑えられることになる。
【００５３】また、前記焼結工程２によって、金属粉３
ａの粒子同士の接触面における表面拡散または溶融によ
る焼結が広範囲に亘って生じることにより、大きな伸
び、好ましくは１０％以上の伸びが得られることになる
のである。
ａの粒子同士の接触面における表面拡散または溶融によ
る焼結が広範囲に亘って生じることにより、大きな伸
び、好ましくは１０％以上の伸びが得られることになる
のである。
【００５４】前記焼結工程２の仮焼結温度は、好ましく
は８００〜１０００℃の温度が選択される。前記焼結工
程２の仮焼結温度を８００〜１０００℃とすることによ
り、この焼結工程２を経て得られる成形素材Ｓを再圧縮
成形（例えば冷間鍛造）して所定形状の製品を得る場合
に、この再圧縮成形での変形抵抗を小さくして成形加工
を容易にするために、成形素材Ｓに優れた変形能が付与
される。即ち、図５及び図６に示すように、前記予備成
形体８を８００〜１０００℃の温度で仮焼結することに
よって、伸びが１０％以上の成形素材Ｓが得られる。ま
た、図７及び図８に示すように、８００〜１０００℃の
温度で仮焼結することによって、硬さがＨＲＢ６０以下
の成形素材Ｓが得られる。前記成形素材ＳのＨＲＢ６０
以下の硬さは、炭素量が０．２％程度の低炭素鋼を焼鈍
して得られる硬さよりも軟らかいものである。
は８００〜１０００℃の温度が選択される。前記焼結工
程２の仮焼結温度を８００〜１０００℃とすることによ
り、この焼結工程２を経て得られる成形素材Ｓを再圧縮
成形（例えば冷間鍛造）して所定形状の製品を得る場合
に、この再圧縮成形での変形抵抗を小さくして成形加工
を容易にするために、成形素材Ｓに優れた変形能が付与
される。即ち、図５及び図６に示すように、前記予備成
形体８を８００〜１０００℃の温度で仮焼結することに
よって、伸びが１０％以上の成形素材Ｓが得られる。ま
た、図７及び図８に示すように、８００〜１０００℃の
温度で仮焼結することによって、硬さがＨＲＢ６０以下
の成形素材Ｓが得られる。前記成形素材ＳのＨＲＢ６０
以下の硬さは、炭素量が０．２％程度の低炭素鋼を焼鈍
して得られる硬さよりも軟らかいものである。
【００５５】また、前記成形素材Ｓの降伏応力は、図９
及び図１０に示すように、仮焼結温度が８００〜１００
０℃の範囲において２０２〜２７２ＭＰａとなり、この
値は、炭素量が０．２％程度の低炭素鋼の降伏応力より
も小さな値となる。
及び図１０に示すように、仮焼結温度が８００〜１００
０℃の範囲において２０２〜２７２ＭＰａとなり、この
値は、炭素量が０．２％程度の低炭素鋼の降伏応力より
も小さな値となる。
【００５６】したがって、所定量の黒鉛３ｂが含まれ、
伸びが大きく、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形
能を有する成形素材Ｓ及びその製造方法が得られる。
伸びが大きく、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形
能を有する成形素材Ｓ及びその製造方法が得られる。
【００５７】また、前記成形工程２の成形ダイス４にテ
ーパ部１１を形成すると共に、上パンチ６に切欠き１３
を形成したことにより、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の
予備成形体８を容易に得ることができる。
ーパ部１１を形成すると共に、上パンチ６に切欠き１３
を形成したことにより、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の
予備成形体８を容易に得ることができる。
【００５８】また、前記焼結工程２の仮焼結温度を８０
０〜１０００℃とすることにより、前記金属粉３ａの粒
界に黒鉛３ｂが残留している状態の組織を有し、伸びが
１０％以上で、硬さがＨＲＢ６０以下となり、従来より
も優れた変形能を有する成形素材Ｓが得られる。
０〜１０００℃とすることにより、前記金属粉３ａの粒
界に黒鉛３ｂが残留している状態の組織を有し、伸びが
１０％以上で、硬さがＨＲＢ６０以下となり、従来より
も優れた変形能を有する成形素材Ｓが得られる。
【００５９】以上、実施の形態を図面に基づいて説明し
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記予備成形体８は、金属質粉３及び成形型を
所定温度に加熱して、金属質粉３の降伏点を低下させた
状態で行う、所謂温間成形によって形成するようにして
もよい。
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記予備成形体８は、金属質粉３及び成形型を
所定温度に加熱して、金属質粉３の降伏点を低下させた
状態で行う、所謂温間成形によって形成するようにして
もよい。
【００６０】また、前記上パンチ６に、成形空間５の容
積を拡大させる切欠き１３を形成した実施の形態につい
て述べたが、この切欠き１３は下パンチ７に設けてもよ
く、また、上パンチ６及び下パンチ７の両方に設けても
よい。
積を拡大させる切欠き１３を形成した実施の形態につい
て述べたが、この切欠き１３は下パンチ７に設けてもよ
く、また、上パンチ６及び下パンチ７の両方に設けても
よい。
【００６１】
【実施例】具体的に次のような条件で実験した結果、次
のような結果が得られた。
のような結果が得られた。
【００６２】実験例１：鉄を主成分とする、平均粒径が
８０μｍの金属粉末に、０．５重量％の、平均粒径が２
０μｍの黒鉛を混合して金属質粉を形成し、この金属質
粉を圧粉成形して、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 の予備成形
体を形成した。前記予備成形体を窒素ガス雰囲気のステ
ンレスメッシュ炉内で、９００℃で６０分間仮焼結して
成形素材を得た。その結果、前記成形素材の伸びは１
６．２％、硬さはＨＲＢ４８．８であった。なお、仮焼
結時間を６０〜１２０分の範囲で変化させて実験した
が、成形素材の伸び及び硬さへの影響は殆どなかった。
８０μｍの金属粉末に、０．５重量％の、平均粒径が２
０μｍの黒鉛を混合して金属質粉を形成し、この金属質
粉を圧粉成形して、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 の予備成形
体を形成した。前記予備成形体を窒素ガス雰囲気のステ
ンレスメッシュ炉内で、９００℃で６０分間仮焼結して
成形素材を得た。その結果、前記成形素材の伸びは１
６．２％、硬さはＨＲＢ４８．８であった。なお、仮焼
結時間を６０〜１２０分の範囲で変化させて実験した
が、成形素材の伸び及び硬さへの影響は殆どなかった。
【００６３】また、前記成形素材を冷間鍛造し、１１０
０℃で再焼結した状態の製品から図１１に示す試験片を
作成して引張り試験をした結果、引張り強度は６３７Ｎ
／ｍｍ2 であった。また、再焼結後に更に熱処理を加え
た製品の引張り強度は１０００Ｎ／ｍｍ2 であった。な
お、前記試験片の密度は炭素鋼の密度と同じ７．８７ｇ
／ｃｍ3 であった。
０℃で再焼結した状態の製品から図１１に示す試験片を
作成して引張り試験をした結果、引張り強度は６３７Ｎ
／ｍｍ2 であった。また、再焼結後に更に熱処理を加え
た製品の引張り強度は１０００Ｎ／ｍｍ2 であった。な
お、前記試験片の密度は炭素鋼の密度と同じ７．８７ｇ
／ｃｍ3 であった。
【００６４】実験例２：鉄を主成分とする、平均粒径が
８０μｍの金属粉末に、０．５重量％の、平均粒径が２
０μｍの黒鉛を混合して金属質粉を形成し、この金属質
粉を圧粉成形して、密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の予備成形
体を形成した。前記予備成形体を窒素ガス雰囲気のステ
ンレスメッシュ炉内で、９００℃で６０分間仮焼結して
成形素材を得た。その結果、前記成形素材の伸びは１
６．９％、硬さはＨＲＢ５０．６であった。なお、仮焼
結時間を６０〜１２０分の範囲で変化させて実験した
が、成形素材の伸び及び硬さへの影響は殆どなかった。
８０μｍの金属粉末に、０．５重量％の、平均粒径が２
０μｍの黒鉛を混合して金属質粉を形成し、この金属質
粉を圧粉成形して、密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の予備成形
体を形成した。前記予備成形体を窒素ガス雰囲気のステ
ンレスメッシュ炉内で、９００℃で６０分間仮焼結して
成形素材を得た。その結果、前記成形素材の伸びは１
６．９％、硬さはＨＲＢ５０．６であった。なお、仮焼
結時間を６０〜１２０分の範囲で変化させて実験した
が、成形素材の伸び及び硬さへの影響は殆どなかった。
【００６５】また、前記成形素材を冷間鍛造し、１１０
０℃で再焼結した状態の製品から図１１に示す試験片を
作成して引張り試験をした結果、引張り強度は６３７Ｎ
／ｍｍ2 であった。また、再焼結後に更に熱処理を加え
た製品の引張り強度は１０００Ｎ／ｍｍ2 であった。な
お、前記試験片の密度は炭素鋼の密度と同じ７．８７ｇ
／ｃｍ3 であった。
０℃で再焼結した状態の製品から図１１に示す試験片を
作成して引張り試験をした結果、引張り強度は６３７Ｎ
／ｍｍ2 であった。また、再焼結後に更に熱処理を加え
た製品の引張り強度は１０００Ｎ／ｍｍ2 であった。な
お、前記試験片の密度は炭素鋼の密度と同じ７．８７ｇ
／ｃｍ3 であった。
【００６６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得
るために好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大き
く、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する
金属質粉成形素材及びそのが得られる。
よれば、焼結金属による機械的強度の高い機械部品を得
るために好適な、所定量の黒鉛が含まれ、伸びが大き
く、かつ硬さが低い性質を有し、優れた変形能を有する
金属質粉成形素材及びそのが得られる。
【図１】本発明の実施の形態を示す金属質粉成形素材の
製造工程説明図である。
製造工程説明図である。
【図２】予備成形体の製造工程を、成形ダイスの成形空
間内に金属質粉を充填した状態（ａ）、金属質粉を上パ
ンチ及び下パンチで加圧した状態（ｂ）、加圧完了後予
備成形体の取り出しのために成形ダイスを下降させ始め
た状態（ｃ）、予備成形体を取り出す状態（ｄ）で示す
説明図である。
間内に金属質粉を充填した状態（ａ）、金属質粉を上パ
ンチ及び下パンチで加圧した状態（ｂ）、加圧完了後予
備成形体の取り出しのために成形ダイスを下降させ始め
た状態（ｃ）、予備成形体を取り出す状態（ｄ）で示す
説明図である。
【図３】黒鉛を０．５重量％混合した金属質粉から形成
した予備成形体を８００℃で仮焼結して得られた成形素
材の密度と伸びとの関係を、データ（ａ）及びグラフ
（ｂ）で示す図面である。
した予備成形体を８００℃で仮焼結して得られた成形素
材の密度と伸びとの関係を、データ（ａ）及びグラフ
（ｂ）で示す図面である。
【図４】成形素材の組織を示す図面である。
【図５】密度が７．３ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の伸びの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の伸びの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
【図６】密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の伸びの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の伸びの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
【図７】密度が７．３ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
【図８】密度が７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
黒鉛量と仮焼結温度とを変化させた場合の硬さの変化
を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示す図面である。
【図９】粒径が２０μｍの黒鉛を０．５重量％混合した
金属質粉から形成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び
７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、仮焼結温度と降
伏応力との関係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示
す図面である。
金属質粉から形成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び
７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、仮焼結温度と降
伏応力との関係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示
す図面である。
【図１０】粒径が５μｍの黒鉛を０．５重量％混合した
金属質粉から形成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び
７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、仮焼結温度と降
伏応力との関係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示
す図面である。
金属質粉から形成した、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 及び
７．５ｇ／ｃｍ3 の成形素材について、仮焼結温度と降
伏応力との関係を、データ（ａ）及びグラフ（ｂ）で示
す図面である。
【図１１】試験片を、平面図（ａ）及び側面図（ｂ）で
示す図面である。
示す図面である。
１ 成形工程 ２ 焼結工程 ３ 金属質粉 ３ａ 金属粉 ３ｂ 黒鉛 ８ 予備成形体
Claims (5)
- 【請求項１】 鉄を主成分とする金属粉に０．３重量％
以上の黒鉛を混合してなる金属質粉を圧粉成形して得ら
れた、密度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成形体を所定
温度で仮焼結してなり、金属粉の粒界に黒鉛が残留して
いる状態の組織を有することを特徴とする、金属質粉成
形素材。 - 【請求項２】 前記金属質粉成形素材は、伸びが１０％
以上で、硬さがＨＲＢ６０以下であることを特徴とす
る、請求項１記載の金属質粉成形素材。 - 【請求項３】 鉄を主成分とする金属粉に０．３重量％
以上の黒鉛を混合してなる金属質粉を圧粉成形して、密
度が７．３ｇ／ｃｍ3 以上の予備成形体を得る成形工程
と、この成形工程で得られた予備成形体を所定温度で仮
焼結して、金属粉の粒界に黒鉛が残留している状態の組
織を有する金属質粉成形素材を得る焼結工程と、からな
ることを特徴とする、金属質粉成形素材の製造方法。 - 【請求項４】 前記成形工程は、成形ダイスの成形空間
内に充填した金属質粉を上パンチ及び下パンチで加圧し
てなり、前記成形ダイスの成形空間が、上パンチが挿入
される大径部と、下パンチが挿入される小径部と、これ
ら大径部と小径部とを繋ぐテーパ部とを備え、前記上パ
ンチ及び下パンチの一方または両方が、成形ダイスの成
形空間に臨む端面の外周端部に、成形空間の容積を増大
させる切欠きを備えてなることを特徴とする、請求項３
記載の金属質粉成形素材の製造方法。 - 【請求項５】 前記焼結工程の仮焼結温度は、８００〜
１０００℃であることを特徴とする、請求項３記載の金
属質粉成形素材の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP29637797A JP3871781B2 (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 金属質粉成形素材及びその製造方法 |
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| CA002305136A CA2305136A1 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-06 | Sintered powder metal bodies and process for producing the same |
| AU92842/98A AU9284298A (en) | 1997-10-14 | 1998-10-06 | Sintered powder metal bodies and process for producing the same |
| DE69814131T DE69814131T2 (de) | 1997-10-14 | 1998-10-06 | Metallpulversinterformkörper und verfahren ihrer herstellung |
| CN98810169A CN1276023A (zh) | 1997-10-14 | 1998-10-06 | 粉末金属烧结体及其制备方法 |
| EP98945632A EP1027468B1 (en) | 1997-10-14 | 1998-10-06 | Sintered powder metal bodies and process for producing the same |
| KR1020007003917A KR20010024478A (ko) | 1997-10-14 | 1998-10-06 | 소결 분말 금속체 및 그 제조 방법 |
| US09/308,711 US6159266A (en) | 1997-10-14 | 1998-10-06 | Sintered powder metal bodies and process for producing the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11117002A true JPH11117002A (ja) | 1999-04-27 |
| JP3871781B2 JP3871781B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=17832770
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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| CN (1) | CN1276023A (ja) |
| AU (1) | AU9284298A (ja) |
| CA (1) | CA2305136A1 (ja) |
| DE (1) | DE69814131T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999019524A1 (ja) |
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-
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- 1998-10-06 EP EP98945632A patent/EP1027468B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1998-10-06 WO PCT/JP1998/004508 patent/WO1999019524A1/en active IP Right Grant
- 1998-10-06 DE DE69814131T patent/DE69814131T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-06 US US09/308,711 patent/US6159266A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-06 AU AU92842/98A patent/AU9284298A/en not_active Abandoned
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