JPH11302787A

JPH11302787A - 高強度焼結部品用合金鋼粉および混合粉

Info

Publication number: JPH11302787A
Application number: JP10216899A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Unami; 繁宇波; Kuniaki Ogura; 邦明小倉
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: JP4069506B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度焼結部品を製造できる合金鋼粉および
混合粉を提供する。【解決手段】予合金元素として、Cu：1.0 〜10.0wt％
を含み、あるいはさらにMo：10wt％以下および／または
Nb：0.08wt％以下を含有し残部Feおよび不可避的不純物
からなる水アトマイズ合金鋼粉とする。また、予合金元
素として、Mo：１〜10wt％好ましくは2.5 超〜10wt％お
よびNb：0.005 〜0.08wt％を含み残部Feおよび不可避的
不純物からなる水アトマイズ合金鋼粉とし、あるいはさ
らにCu粉を10wt％以下、Ni粉10wt％以下のうちから選ば
れた１種または２種を添加した混合粉としてもよい。前
記Cu粉は、前記合金鋼粉に部分合金化されて添加される
のが好ましい。上記した合金綱粉または混合粉に、Ｃ：
２〜５wt％を含有するFe−Ｃ系水アトマイズ粉を添加
し、混合した混合粉とするのが高強度化には好適であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉末冶金用合金鋼
粉に係り、とくに自動車用高強度焼結部品の製造に好適
な合金鋼粉および混合粉に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、粉末冶金は、金属粉を金型内で
加圧して成形体としたのち、焼結して機械部品等を製造
する技術である。例えば、金属粉として鉄粉を用いる場
合には、鉄粉にCu粉、黒鉛粉等を混合し、成形、焼結を
行い、通常5.0 〜7.2g/cm³程度の密度を有する焼結体と
する。このような粉末冶金法を利用すれば、かなりの複
雑な形状の機械部品を寸法精度良く製造できる。このた
め、粉末冶金法を用いた焼結体は、ギヤ等の自動車用部
品として広く用いられている。

【０００３】これら自動車用焼結部品には、高強度や耐
摩耗特性に優れていることが要求されているが、強度や
耐摩耗特性の向上のためには、焼結体に合金元素を添加
し、さらに焼入焼戻等の熱処理を施して製品化すること
が一般的に行われている。焼結体への合金元素の添加
は、従来から、純鉄粉中にCr、Mn等の合金元素を均一に
合金化させて製造する予合金化合金鋼粉を用いる場合
や、例えば、特公昭45-9649 号公報に開示されるよう
に、Ni、Mo、Cu等の合金元素を鉄粉に拡散付着させた部
分合金化合金鋼粉を用いる場合がある。

【０００４】しかしながら、予合金化合金鋼粉を用いた
場合には、成形時の圧縮性が劣化する場合が多く、高い
焼結密度が得られず、高強度が得られない。また、一
方、部分合金化合金鋼粉を用いる場合には、予合金鋼粉
に比べて成形時の圧縮性は高いが、成分的に不均一とな
るため熱処理後の組織の均一性が低下するなどの問題が
残されていた。

【０００５】例えば、特開平2-104636号公報には、バル
ブシート用鉄基焼結合金に用いる原料粉として予合金化
した合金鋼粉を利用することが提案され、Mo：３〜14wt
％含有するFe-Mo 系の粉末の例が開示されている。ま
た、特開平1-215904号公報には、成形、焼結を経て熱処
理を施される用途に用いられる合金鋼粉として、Moおよ
びCuとともにNiを部分合金化させた部分合金化合金鋼粉
が提案されている。

【０００６】また、特開平6-81001 号公報には、成形、
焼結を経て熱処理を施される用途に用いられて強度、疲
労特性および寸法精度が向上する合金鋼粉が提案されて
いる。この合金鋼粉は、Mo：0.05〜2.5wt ％と、Nb、
Ｖ、Tiのうちの１種または２種以上をそれぞれ0.005 〜
0.08wt％の範囲で予合金成分として含有し、さらにNi：
0.5 〜５wt％およびCu：0.5 〜2.5 wt％のうちの少なく
とも１種を部分合金化成分として含有するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】さらに、最近では、製
造コストの低減のため、高強度の焼結部品を、ＲＸガス
などの弱酸化性雰囲気中での焼結温度を低下させた低温
焼結で製造する焼結部品の製造方法が指向され、しかも
さらに焼結後の熱処理をも省略することが要求されるよ
うになっている。このような低温焼結処理を施し、しか
もその後の熱処理を省略した焼結部品において、焼結の
後の焼結部品の強度が高強度となる原料鋼粉が要望され
ている。

【０００８】しかし、弱酸化性雰囲気中で焼結を行う場
合には、Cr、Mn等の易酸化性合金元素を予合金すると予
合金された合金元素が酸化されて、所望の強度向上が得
られないという問題があった。一方、特公昭45-9649 号
公報に記載された、Ni、Mo、Cu等の合金元素を部分合金
化する合金鋼粉では、合金元素の酸化という問題はない
が、この合金鋼粉は、焼結後熱処理を行うことを目的と
しており、焼結のままではNi等の合金元素が十分に拡散
均一化せず、引張強さ500MPa以上、好ましくは800MPa以
上の高強度を達成することができない。また、特開平2-
104636号公報に記載された合金鋼粉では、高強度化のた
めに高価なMoを多量添加する必要があり、安価な焼結部
品を目的とする場合には問題を残していた。

【０００９】また、特開平1-215904号公報に記載された
合金鋼粉も、焼結後熱処理を行うことを前提としてお
り、焼結のままでは引張強さ500MPa以上、好ましくは80
0MPa以上という高強度を確保できにくいうえ、部分合金
化させる合金元素量が多量であり経済的に不利となると
いう問題もあった。また、特開平6-81001 号公報に記載
された合金鋼粉は、熱処理を行うことを目的としてお
り、焼結のままでは引張強さ500MPa以上好ましくは800M
Pa以上の高強度を達成することができないという問題が
あった。

【００１０】本発明は、上記した状況に鑑み、低温焼結
処理、望ましくは弱酸化性雰囲気中での低温焼結処理を
施し、焼結のままの強度が、引張強さ500MPa以上、より
好ましくは800MPa以上の高強度を有する高強度焼結部品
を製造できる合金鋼粉を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するため、鋭意検討した結果、鋼粉として、
水アトマイズにより製造されたアトマイズ合金鋼粉を用
い、さらに予合金して強度を向上させる元素として焼結
中に酸化されにくいCu、Moを選択することにより、弱酸
化性雰囲気中での低温焼結処理を施しても、引張強さ80
0MPa以上の高強度を有する焼結部品の製造が可能である
ことを見いだした。

【００１２】さらに、従来鋼粉に添加していた黒鉛粉に
代えて、Fe−Ｃ系水アトマイズ粉を用いることにより、
焼結時に液相が形成しやすくなり、角ばった空孔を球状
化させることができ、さらには空孔を減少ないし削減さ
せることができ、高強度焼結部品の製造に好適であるこ
とを見いだした。本発明は、上記した知見をもとに構成
されたものである。

【００１３】すなわち、本発明は、合金元素を予合金し
た水アトマイズ鋼粉であって、予合金元素として、Cu：
1.0 〜10.0wt％を含み残部Feおよび不可避的不純物から
なることを特徴とする高強度焼結部品用合金鋼粉であ
り、また、本発明では、前記予合金元素としてさらに、
Mo：10wt％以下および／またはNb：0.08wt％以下を含有
してもよい。

【００１４】また、本発明は、合金元素を予合金した水
アトマイズ鋼粉であって、予合金元素として、Mo：１〜
10wt％およびNb：0.005 〜0.08wt％を含み残部Feおよび
不可避的不純物からなることを特徴とする高強度焼結部
品用合金鋼粉である。また、本発明は、予合金元素とし
て、Mo：１〜10wt％を含み残部Feおよび不可避的不純物
からなる水アトマイズ合金鋼粉に、あるいはMo：2.5 超
〜10wt％とNb：0.005 〜0.08wt％を含み残部Feおよび不
可避的不純物からなる水アトマイズ合金鋼粉に、さらに
Cu：10wt％以下、Ni：10wt％以下のうちから選ばれた１
種または２種を部分合金化したことを特徴とする高強度
焼結部品用合金鋼粉である。

【００１５】また、本発明は、Mo：１〜10wt％を予合金
化して含み残部Feおよび不可避的不純物からなる水アト
マイズ合金鋼粉に、あるいはMo：2.5 超〜10wt％とNb：
0.005 〜0.08wt％を予合金化して含み残部Feおよび不可
避的不純物からなる水アトマイズ合金鋼粉に、さらにCu
粉：10wt％以下、Ni粉：10wt％以下のうちから選ばれた
１種または２種を添加混合したことを特徴とする高強度
焼結部品用混合粉である。

【００１６】また、本発明は、上記したいずれかの合金
鋼粉または上記したいずれかの混合粉に、Ｃ：２〜５wt
％を含有し、好ましくは残部Feおよび不可避的不純物か
らなるFe−Ｃ系水アトマイズ粉を所定のＣ量となるよう
に添加し、さらに潤滑剤、あるいはさらに黒鉛粉を混合
したことを特徴とする高強度焼結部品用混合粉であり、
前記Fe−Ｃ系水アトマイズ粉は、平均粒系30μm 以下と
するのが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明では、所定量の合金元素を
予合金した溶鋼を溶製し、水アトマイズして予合金化水
アトマイズ合金鋼粉とする。水アトマイズは、通常公知
の装置および方法を用いて行えばよく、とくに限定する
必要はない。鋼粉は、水アトマイズ後、常法に従い、仕
上還元処理、粉砕を施されるのは言うまでもない。

【００１８】予合金化水アトマイズ合金鋼粉の組成の限
定理由について、説明する。本発明では、予合金する主
たる合金元素として、CuとMoを選択する。CuとMoは、弱
酸化性雰囲気中での焼結を行っても酸化されることはな
く、効率よく強度の向上が可能となる。なお、Moを主た
る予合金元素とする場合には、Cu粉、Ni粉のうちの１種
または２種を用いて合金鋼粉に拡散付着させCu、Niのう
ちの１種または２種を部分合金化させるものとする。こ
のようにすることにより、Cu、Niの固溶強化による鋼粉
の圧縮性の低下が避けられるのである。また、Moを主た
る予合金元素として含有する場合には、さらにNbを予合
金化してもよい。

【００１９】Cuを主たる予合金元素として含有する場合
には、さらにMoおよび/ またはNbを含有してもよい。ま
ず、Cuを主たる予合金元素として含有する場合について
説明する。 Cu：1.0 〜10.0％ Cuは、固溶強化、析出強化により強度を向上させる元素
であるが、含有量が1.0 wt％未満では、その効果が十分
でなく、焼結部品の引張強さを500MPa以上とすることが
できない。一方、10.0wt％を超えると、圧縮性が低下し
強度、靱性が低下する。このため、予合金するCuの含有
量は1.0 〜10.0wt％の範囲に限定した。なお、好ましく
は、２〜５wt％の範囲である。Cuの予合金化により合金
鋼粉の圧縮性は低下するが、焼結体の強度には問題ない
範囲である。また、Cuは、部分合金化する場合に比べ、
予合金化により含有する場合のほうが同一含有量で比較
すると強度増加に寄与する効果は大きい。

【００２０】Mo：10wt％以下 Moは、固溶強化、変態強化により強度を向上させる元素
であり、Cuを主たる予合金元素として含有する場合にも
強度を向上させるため、予合金化元素として添加でき
る。Moを10wt％を超えて含有させると、圧縮性が低下し
強度、靱性が低下する。このため、Moは10wt％以下に限
定するのが好ましい。

【００２１】Nb：0.08wt％以下 Nbは、少量の含有で、炭窒化物の析出により効果的に強
度を向上させる元素であり、Cuを主たる予合金化元素と
して含有する場合にも強度を向上させるため予合金化元
素として添加できる。しかし、Nbが0.08wt％を超えて含
有させると、圧縮性が低下し強度、靱性が低下する。こ
のため、Nbは0.08wt％以下に限定するのが好ましい。

【００２２】ついで、Moを主たる予合金元素として含有
する場合について説明する。Moを主たる予合金元素とす
る場合には、Mo単独添加では、引張強さ500MPa以上を確
保できないために、Nbを添加するか、あるいはCu、Niを
部分合金化するか、あるいはNbを添加しさらにCu、Niを
部分合金化して含有させる。 Mo：１〜10wt％あるいは2.5 超〜10wt％ Moは、固溶強化、変態強化、炭化物の析出強化により強
度を向上させる元素であり、しかも予合金化しても圧縮
性の低下は少ない。しかし、Moが１wt％未満では、強度
を向上させる効果が十分でなく、一方、Moを10wt％を超
えて含有させると、圧縮性が低下し強度、靱性が低下す
る。このため、Moは１〜10wt％の範囲に限定した。な
お、好ましくは、2.5wt ％超え〜10wt％、より好ましく
は2.5 ％超〜６wt％である。Nbを予合金しCuを部分合金
化して含有する場合には、耐摩耗性向上のため、Moは2.
5 超〜10wt％の範囲に限定するのが好ましい。また、Mo
とCuは固溶しないため、共存させると析出量が多くな
り、強度が向上する。

【００２３】Nb：0.005 〜0.08wt％ Nbは、少量の含有で炭窒化物の析出強化により効果的に
強度を向上させる元素であり、しかも予合金化しても圧
縮性の低下は少なく、また、結晶粒微細化作用を有する
ため、Moを主として予合金化して含有する場合には添加
含有させるのが好ましい。しかし、Nbが0.005 wt％未満
では、強度を向上させる効果が十分でなく、一方、Nbを
0.08wt％を超えて含有させると、炭窒化物が粗大化し強
度、靱性が低下する。このため、Nbは、0.005 〜0.08wt
％の範囲に限定するのが好ましい。より好ましくは、0.
005 〜0.04wt％の範囲である。

【００２４】本発明の合金鋼粉は、上記した合金元素以
外は残部Feおよび不可避的不純物である。また、本発明
では、上記した組成のMoを主として予合金した合金鋼粉
に、Cu粉、Ni粉を混合し熱処理により拡散付着させCu、
Niを部分合金化した合金鋼粉としてもよい。その場合に
おいても、Cuの含有量は前記した予合金化で添加する場
合と同様に10wt％以下でよい。また、Niの含有量は、Cu
と同様に10wt％以下とするのが好ましい。

【００２５】Cu：10.0wt％以下 Cuは、Mo、あるいはMoおよびNbと複合する場合には、焼
結部品中のCu含有量が所定量となるように、合金鋼粉に
Cu粉を配合し混合した混合粉とするか、あるいは合金鋼
粉にバインダーで付着させた混合粉とするか、あるいは
合金鋼粉にCu粉を拡散付着させ部分合金化した合金鋼粉
とする方法により、含有させるのが好ましい。なかで
も、Cuを部分合金化した合金鋼粉とするのが、Cu粉の偏
析防止の観点から好ましい。

【００２６】含有するCuの含有量が、10.0wt％を超える
と、圧縮性が低下し強度、靱性が低下する。このため、
Cuの含有量は10.0wt％以下に限定した。なお、Cu含有量
が1.0 wt％未満では、強度の向上度合が少なく、好まし
くは1.0 wt％以上とするのがよい。また、さらに好まし
くは、２〜５wt％の範囲である。また、MoとCuは固溶し
ないため、共存させると析出量が多くなり強度が向上す
る。

【００２７】Ni：10wt％以下 Niは、Mo、あるいはMoおよびNbと複合する場合には、焼
結部品中のNi含有量が所定量となるように、合金鋼粉に
Ni粉を配合し混合した混合粉とするか、あるいは合金鋼
粉にバインダーで付着させた混合粉とするか、あるいは
合金鋼粉にNi粉を拡散付着させ部分合金化した合金鋼粉
とする方法により含有させるのが好ましい。なかでも、
Niを部分合金化した合金鋼粉とするのが、Ni粉の偏析防
止の観点から好ましい。

【００２８】Niは、ベイナイトあるいはマルテンサイト
変態開始温度を低温側へ移行させて組織を微細化し、基
地を強化し、焼結材料を高強度化する作用を有する元素
である。しかし、Ni含有量が10wt％を超えると、オース
テナイト量が増加し強度を低下させる。このため、Ni含
有量は10wt％以下とするのが望ましい。なお、Ni含有量
が0.5 wt％未満では、強度向上効果が少ないため、0.5
wt％以上とするのがより好ましい。さらに好ましくは２
〜６wt％である。

【００２９】また、上記した組成のMoを主として予合金
した合金鋼粉にさらに上記組成となるようにCu粉、Ni粉
のうちの１種または２種を配合し混合するか、あるいは
該合金鋼粉にバインダーで付着させた混合粉とすること
もできる。本発明では、上記したいずれかの組成の合金
鋼粉あるいは混合粉に、さらにＣ：２〜５wt％のFe−Ｃ
系水アトマイズ粉を焼結部品のＣ量が所定のＣ量となる
ように添加し、さらに潤滑剤、あるいはさらに必要に応
じ黒鉛粉が添加され、Ｖブレンダー等の通常の方法で混
合されたのち、所定の圧粉密度となるように圧縮成形さ
れ、ついで焼結されて焼結体とされる。この焼結体は、
このまま焼結部品とするか、さらに切削加工等により所
定の寸法形状に加工され焼結部品とされる。

【００３０】Fe−Ｃ系水アトマイズ粉は、Ｃ：２〜５wt
％を含有する溶鋼を溶製し、水アトマイズ処理して水ア
トマイズ粉末とする。水アトマイズ処理は、通常公知の
装置および方法を用いて行えばよく、とくに限定する必
要はない。水アトマイズ粉は、溶融状態から水で急冷さ
れるため、アモルファス状態に近く、焼結時に粉末中の
Ｃが拡散しにくく、Ｃが局所的に存在したままとなり、
液相を形成しやすくなるという利点がある。

【００３１】Fe−Ｃ系水アトマイズ粉のＣ含有量が２wt
％未満、あるいは５wt％超では、液相生成温度が高くな
り、通常の焼結温度では、焼結時に液相が形成されない
ため、空孔を球状化することができず、また、空孔の減
少あるいは消滅もなく所期した効果が期待できない。こ
のため、水アトマイズ粉のＣ含有量は２〜５wt％に限定
した。

【００３２】また、Fe−Ｃ系水アトマイズ粉には、Ｃ以
外にとくに合金元素を添加する必要はなく、残部はFeお
よび不可避的不純物とするのが好ましい。しかし、Siは
0.1wt ％以下、Mnは0.2wt ％以下、Ｐは0.01wt％以下、
Ｓは0.01wt％以下まで許容できる。水アトマイズ処理さ
れたFe−Ｃ系水アトマイズ粉末は、通常平均粒径が60〜
90μｍ程度であり、粉砕によりさらに微細粒とするのが
好ましい。粉砕は通常公知の装置および方法で行えばよ
く、とくに限定する必要はない。本発明で使用するFe−
Ｃ系水アトマイズ粉は、平均粒径30μｍ以下に粉砕され
た粉末とするのが好ましい。Fe−Ｃ系水アトマイズ粉の
平均粒径が30μｍを超えると、液相生成後の空孔が大き
くなる、Ｃの均一性が悪くなる問題がある。なお、本発
明における粉末の粒径は、ふるい分け法で測定した結果
を使用する。

【００３３】本発明の合金鋼粉あるいは混合粉に配合さ
れる黒鉛粉の配合量は、0.3 〜1.0wt％とするのが好ま
しい。黒鉛粉は、鉄中に固溶せしめ強度を高めるために
添加する。また、本発明の合金鋼粉あるいは混合粉に必
要に応じ配合される潤滑剤の配合量は、0.3 〜１wt％と
するのが好ましい。潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛、オレ
イン酸等が好適である。

【００３４】なお、本発明の合金鋼粉あるいは混合粉
は、弱酸化性であるＲＸガスのガス雰囲気中で、1100℃
〜1200℃の低温焼結を実施しても、焼結のままで所定の
高強度を有する焼結体とすることができるが、この条件
に限定されるものではなく、Ｎ ₂、ＡＸガス等他の雰囲
気中で高い温度での焼結を行うこともできるのは言うま
でもない。

【００３５】

【実施例】（実施例１）表１に示す合金元素を予合金化
して含み残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の予
合金化合金鋼粉を水アトマイズ法で製造した。なお、こ
れら水アトマイズ合金鋼粉のうちの一部は、さらに表１
に示すCu、Ni含有量となるようにCu粉、Ni粉を混合した
混合粉とした。また、これら水アトマイズ合金鋼粉のう
ちの一部は、さらにCu粉、Ni粉を混合し、水素雰囲気中
で880 ℃×１hrの熱処理を施し、Cu、Niを部分合金化し
た合金鋼粉とした。

【００３６】表１に示す組成の合金鋼粉および混合粉
に、黒鉛粉：0.8wt ％およびステアリン酸亜鉛粉：１％
を添加し、Ｖブレンダーで混合したのち、成形圧力590M
Paで成形し成形体とした。これら成形体にＲＸガス（プ
ロパン変性ガス）雰囲気中で1130℃×20min の条件の低
温焼結を施し、焼結体とした。得られた焼結体につい
て、引張強さ、耐摩耗性を調査した。

【００３７】耐摩耗性試験は、大越式摩耗試験装置を用
いて、下記条件で行い、摩耗体積を測定し、摩耗量とし
た。荷重：12.6kgf 摩擦速度：4.21m/s 摩擦距離：1500ｍ湿式：ＡＴＦオイル、１滴／ｓ相手材：ＳＵＪ−２それらの結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】表１から、本発明例は、引張強さ500MPa以
上の高強度の焼結体となっており、しかも摩耗量も少な
く耐摩耗性にも優れていることがわかる。また、引張強
さ800MPa以上の高強度の焼結体も比較的低合金元素添加
量で得られている。一方、本発明の範囲を外れる比較例
（No.5、No.11 、No.16 、No.23 、No. 27、No. 31）
は、低温焼結および焼結後の熱処理省略のため500MPa未
満の低い引張強さしか得られていない。さらに、Crを含
む従来例（No.32 ）では、弱酸化性の焼結雰囲気のため
高強度が得られていない。また、Niを多量に部分合金化
した、あるいは添加混合した比較例（No. 37、No. 41）
では700MPa以下の低い引張強さしか得られていないう
え、摩耗量も多い。また、Niを多量に添加した従来例
（No.33 ）では、低温焼結、熱処理省略のため、引張強
さ800MPa以上の高強度が得られていない。

【００４１】（実施例２）表２に示す組成の合金元素を
含み残部Feおよび不可避的不純物からなる組成の予合金
化鋼粉を水アトマイズ法で製造した。水アトマイズ処理
後、還元焼鈍、粉砕し平均粒径70μｍの粉末とした。な
お、これら水アトマイズ合金鋼粉のうちの一部は、さら
に表２に示すCu、Ni含有量となるようにCu粉、Ni粉を混
合した混合粉とした。

【００４２】また、これら水アトマイズ合金鋼粉のうち
の一部は、さらにCu粉、Ni粉を混合し、水素雰囲気中で
880 ℃×１hrの熱処理を施し、Cu、Niを部分合金化した
合金鋼粉とした。また、表２に示す量のＣを含有し残部
Feおよび不可避的不純物からなる組成の溶湯を溶製し、
水アトマイズ処理によりFe−Ｃ系水アトマイズ粉とし
た。水アトマイズ処理後、ディスクミル装置により粉砕
し、平均10〜49μｍの水アトマイズ粉とした。

【００４３】ついで、表３に示す組成の合金鋼粉に、表
２に示すFe−Ｃ系水アトマイズ粉をＣ換算で 0.3または
0.6wt％配合し、さらに一部のものには、黒鉛粉：0.3
wt％を配合し、さらにステリアン酸亜鉛粉：１％を配合
し、Ｖブレンダーで混合したのち、成形圧力490MPaで成
形し，成形体とした。ついでこれら成形体にＲＸガス雰
囲気中で1130℃×20min の焼結処理を施し、焼結体とし
た。これら、焼結体の引張強さ、耐摩耗特性および密度
を調査した。

【００４４】なお、従来例として、表２に示す合金鋼粉
に黒鉛粉：0.6 wt％およびステリアン酸亜鉛粉：１％を
添加し、Ｖブレンダーで混合したのち、成形圧力590MPa
で成形し成形体とした。ついで、これら成形体に本発明
例、比例例と同様にＲＸガス（プロパン変性ガス）雰囲
気中で焼結を施し、焼結体とした。それらの結果を表２
に示す。

【００４５】

【表３】

【００４６】表２から、Ｃ含有量が本発明の範囲にある
Fe−Ｃ系水アトマイズ粉を用いた本発明例は、液相が生
成し、焼結密度が6.9Mg/m³以上と高密度の焼結体であ
り、引張強さ500MPa以上あるいは800MPa以上の高強度の
焼結体となっている。また、Fe−Ｃ系水アトマイズ粉の
粒径が30μｍ以下となる本発明例では、焼結密度が7.2M
g/m³以上の高密度となっている。また、本発明例の耐摩
耗特性は、摩耗量8.0 ×10^-3mm³ 以下と優れている。

【００４７】これに対し、本発明の範囲を外れる比較例
では、液相が生成せず焼結密度も低く、引張強さも低
く、耐摩耗性も劣化している。また、黒鉛粉を用い、Cr
を含む従来例では、液相が生成せず、焼結密度は低く、
弱酸化性の焼結雰囲気のため引張強さも低い。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、従来の合金鋼粉に比
べ、弱酸化性雰囲気での低温焼結を施すことがが可能と
なり、低温焼結でしかも熱処理を施さずに高強度の焼結
部品が製造でき、経済的に安価の焼結部品を提供できる
という、産業上格段の効果を奏する。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２２Ｃ 38/16 Ｃ２２Ｃ 38/16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合金元素を予合金した水アトマイズ鋼粉
であって、予合金元素として、Cu：1.0 〜 10.0wt ％を
含み残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する高強度焼結部品用合金鋼粉。
【請求項２】前記予合金元素としてさらに、Mo：10wt
％以下および／またはNb：0.08wt％以下を含有すること
を特徴とする請求項１に記載の高強度焼結部品用合金鋼
粉。
【請求項３】合金元素を予合金した水アトマイズ鋼粉
であって、予合金元素として、Mo：１〜10wt％およびN
b：0.005 〜0.08wt％を含み残部Feおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする高強度焼結部品用合金鋼
粉。
【請求項４】予合金元素として、Mo：１〜10wt％を含
み残部Feおよび不可避的不純物からなる水アトマイズ合
金鋼粉に、さらにCu：10wt％以下、Ni：10wt％以下のう
ちから選ばれた１種または２種を部分合金化したことを
特徴とする高強度焼結部品用合金鋼粉。
【請求項５】予合金元素として、Mo：2.5 超〜10wt％
とNb：0.005 〜0.08wt％を含み残部Feおよび不可避的不
純物からなる水アトマイズ合金鋼粉に、さらにCu：10wt
％以下、Ni：10wt％以下のうちから選ばれた１種または
２種を部分合金化したことを特徴とする高強度焼結部品
用合金鋼粉。
【請求項６】 Mo：１〜10wt％を予合金化して含み残部
Feおよび不可避的不純物からなる水アトマイズ合金鋼粉
に、さらにCu粉：10wt％以下、Ni粉：10wt％以下のうち
から選ばれた１種または２種を添加混合したことを特徴
とする高強度焼結部品用混合粉。
【請求項７】 Mo：2.5 超〜10wt％とNb：0.005 〜0.08
wt％を予合金化して含み残部Feおよび不可避的不純物か
らなる水アトマイズ合金鋼粉に、さらにCu粉：10wt％以
下、Ni粉：10wt％以下のうちから選ばれた１種または２
種を添加混合したことを特徴とする高強度焼結部品用混
合粉。
【請求項８】請求項１ないし５のいずれかに記載の合
金鋼粉または請求項６または７に記載の混合粉に、さら
にＣ：２〜５wt％を含有するFe−Ｃ系水アトマイズ粉を
所定のＣ量となるように添加し、さらに潤滑剤あるいは
さらに黒鉛粉を混合したことを特徴とする高強度焼結部
品用混合粉。
【請求項９】前記Fe−Ｃ系水アトマイズ粉が、平均粒
径30μm 以下であることを特徴とする請求項８に記載の
高強度焼結部品用混合粉。