JPS5821003B2 - ねずみ鋳鉄粉末の焼結成形体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はねずみ鋳鉄粉末、特に工場において鋳造品を切
削又は研削した切屑（一般にダライ粉と呼ばれる）を粉
砕したねずみ鋳鉄粉末を素材とし、。

軽くしかも母材と同等若しくはそれ以上の引張り強さを
有する焼結成形体を製造する方法に関するものである。

従来、鋳鉄の焼結成形体を成形する方法として鉄粉に炭
素、銅、その他の合金の粉末を混合して、それを成形し
焼結する方法が案出されているが、この方法においては
素材粉末が高いこと、素材粉末の混合が均一に為されな
いこと、焼結温度が高く又焼結時間も長いこと、焼結時
に脱炭するため要求される鋳鉄組成以上の炭素を予め混
入させる必要があること、炭素の混入量が多いと成形の
際成形密度が高くならないため成形条件が悪いこと等の
理由により実用化され得ないものとされていた〇 一方鋳造品を切削又は研削した切屑を素材とし、それを
成形焼結する方法として特公昭４４−２１５３１号公報
に示されるような放電焼結方法が提供されているが設備
費用が極めて高いこと、成形用型が黒鉛であるため消耗
し易くランニングコストも犬となる欠陥を有していた。

本発明者は、上述のような欠陥を鑑み、低価格で得られ
る素材粉末を用い一般的な成形手段、焼結手段を用いて
ねずみ鋳鉄の焼結成形体を得ようと種々の実験を重ねた
結果、鋳鉄の特性をそのまま有し且つ母材と同等若しく
はそれ以上の引張り強さを有する焼結成形体を得ること
に成功したものである。

以下に本発明を具体化した実施例６（ついて詳述する。

１、素材粉末 素材粉末はねずみ鋳鉄粉末であれば良い。

特に工場において鋳造品を切削又は切削した切屑（以下
ダライ粉と称す）を利用できるので素材粉末を極めて安
価に入手することができる。

２、工程 （１）粉砕工程・・・・・・ダライ粉を粉砕機で粉砕し
て一定の粒度以下の粉末を作る。

ダライ粉は脆い材質である故に鋼材等の切屑に比し極め
て粉砕が容易である。

粒度４０メツシユ以下の粉末が９０％以上であることが
望ましい。

粒度４０メシュ以上の粉末が１０％以上混入している場
合成形性、焼結性ともに悪くなる。

（２）成形工程・・・・・・粉砕工程で得られた粉末を
成形型内に入れ圧縮成形する。

一般の合金焼結の成形の際には型のカジリをなくするた
めにステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を使用する必要がある
が、ねずみ鋳鉄粉末の場合、その粉末自体力抽己潤滑性
を有しているので潤滑剤なしで成形可能である。

このことは単に潤滑剤を必要としないという効果のみな
らず潤滑剤を使用した場合の焼結工程において生ずる諸
欠点、例えば、潤滑剤が焼結炉内に放出され炉内の雰囲
気が悪化して焼結成形体の性質に悪影響を及ぼす、炉内
の発熱体、炉材に付着し炉内温度を実質的に低下させた
り、炉の寿命を短かくする等の欠点を解消する効果をも
奏するものである。

尚、成形時の成形圧力が３．０００ ｋｇ／ｃｒＡの場
合、成形密度が低いため成形性が悪いばかりでなく成形
品のハンドリングが難しく、成形圧カニが４．０００
ｋｇ／ｃｒｔｌの場合、成形性もまずまずであり成形品
のハンドリングも無難になし得ることから、成形圧力は
約４，０００ｋｇ／ｃｒＡ以上である必要があることを
確認した。

（３）焼結工程・・・・・・前述のようにして成形され
た成２形品を中性雰囲気、例えば、ドライ水素ガス雰囲
気等の鋳鉄組成に対して顕蓄に脱炭作用、浸炭作用を引
起こさない雰囲気中にて焼結する。

３、実験結果 （１） 素材粉末・・・・・・組成が炭素３．５５％
、硅素２．６９ 、：％、マンガン０．４６％、燐０．
１３％、硫黄０．０５％で残りが鉄であるＦＣｌ２の鋳
造品のダライ粉を粉砕した粉末。

粉末の粒度分布は下記の通りである。

（２）成 形・・・・・・上記の素材粉末を使用して
第１図に示すような形状の成形品を成形Ｌ＆。

、］際の成形圧力と成形品の密度との関係は第２図に示
す通りであり、潤滑剤なしで十分に成形可能であり、圧
粉性、表面性状ともに良好であった（尚、母材の密度は
７．１１ ｇ ／ｌＪｌである）。

又、成形圧力４．０００ ｋｇ／ ｃｎ１以上の場合成
形品の取扱いに際しても何ら支障がないことを確認した
。

（３）焼 結・・・・・・成形圧力４．０００ ｋｇ
／ｃｒｒｔ、 ６，０００ｋｇ／ ｃｔｒｔ 、 ８．
０００ ｋｇ／ ｃ４及び１０．０００ｋｇ／ｃｎｌで
成形した成形品をドライ水素ガス雰囲気中にて９００℃
、１，０００°Ｇ、１，１００℃の温度で焼結した結果
は次の通りである。

先ず第３図より明らかなように焼結温度を高くするほど
引張り強さは犬となり、又、成形圧力が８． ＯＯＯｋ
ｇ／ ｃｍまでは成形圧力が大きくなるほど引張り強さ
は犬となる。

しかし成形圧力が８．０００ ｋｇ／ ｃｒＡを越えた
場合、引張り強さは成形圧力が大きくなってもほとんど
変わらず、焼結温度によってはかえって減少する傾向に
ある。

この実験結果によれば焼結温度１，１００°Ｃ１成形圧
力８．０００ ｋｇ／ ｃｒＡで母材の引張り強さく約
１７ｋｇ／一つと略同等の引張り強さの焼結成形体が得
られ、成形圧力をそれ以上とすれば母材よりも犬なる引
張り強度を有する焼結成形体が得られる。

尚、一般に引張り強さが少なくとも１０に９／ｍＡ以上
でないと鋳造部品としての実用価値が認められない。

従って第３図から焼結温度は１，０２０℃以上でなけれ
ばならないことが判明した。

次に焼結温度と焼結後の成形体の密度との間には第４図
に示すような関係があること判明した。

第３図において成形圧力６． ＯＯＯｋｇ／ｃｒＡの場
合で、引張り強さが１０ｋｙ／−の条件を満足する最低
焼結温度は１，０６０℃であり、その時の焼結成形体の
密度は第４図より５．８８ ｇ ／ｃｆｌとなる。

尚、母材である鋳造品の密度は７．１１ｇ／ｃｄである
から焼結成形体の相対密度比は、５．８８ −Ｘ１００＝８２％ ７．１１ となる。

次に、直径３０關、長さ３０ｍｍの円柱体を成形圧力６
，０００ｋｇ’ｃｒＡ及び８．０００ｋｇ／ｃｆＬで圧
縮成形し、１，１００℃で３０分焼結した焼結成形体の
圧縮強さと圧縮破壊ひずみを測定し母材と比較した結果
を第５，６図に示す。

これによれば圧縮強さ、圧縮破壊ひずみとも母材と同等
若しくはそれ以上の焼結成形体を得ることができること
を確認した。

次に外径２６ｍｍ、内径１６ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒
を成形圧力６．０００ ｋｇ／ｃ４及び８．０００に９
．／ｃ４で成形し、１，１００℃で３０分焼結した焼結
成形体の圧環強さを測定し母材と比較した結果を第７図
に示す。

これによれば焼結成形体の圧環強さは母材の５０％程度
であることが判明した。

又このようにして得られる焼結成形体は焼結前と焼結後
との寸法変化が０．１〜０．２％と極めて小さいことが
判明した。

（４）組 織・・・・・・成形圧力８．０００ ｋｇ
／ ｃｒｔｔ、焼結温度ｉ、ｉｏｏ℃、焼結時間３０分
の条件で第１図に示す形状の成形品を焼結した場合の表
面部分Ａの金属組織の顕微鏡写真（７０倍）を第８図に
、又中心部分Ｂの金属組織の顕微鏡写真（７０倍）を第
９図に示す。

これらの写真より明らかなように表面部分Ａ、中心部分
Ｂともに遊離黒鉛が拡散された状態の鋳鉄組織となって
いる。

尚、表面部分においては若干の脱炭現象が見られる。

以上のことから明らかなように、圧環強さは母材より劣
るが遊離黒鉛が全体的に拡散されているので引張り強さ
等においては母材以上の強。

度を有する焼結成形体が得られ、一般の鋳造品と同様に
一般構造用部品として使用でき、又低強度の軸受部材と
しても有用である。

本発明は以上詳述したように安価な素材粉末であるダラ
イ粉を粉砕、成形、焼結し、表面、内部ともに遊離黒鉛
が拡散された鋳鉄組織を有する焼結成形体を得るように
したもので、安価に製造することができ、軽くてしかも
引張り強さ等が母材よりも犬なる実用上極めて有用な焼
結成形体を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは成形体の斜視図、第１図すは前記成形体のＩ
−１線矢視断面図、第２図は成形圧力と密度との関係を
示す図、第３図は成形圧力と焼結温度と引張り強さとの
関係を示す図、第４図は成形圧力と焼結温度と焼結後の
成形体の密度との関係を示す図、第５図は母材と焼結成
形体の圧縮強さを示す図、第６図は母材と焼結成形体の
圧縮破壊ひずみを示す図、第７図は母材と焼結成形体の
圧環強さを示す図、第８図は焼結成形体の表面部分の顕
微鏡写真（７０倍）、第９図は焼結成形体の中心部分の
顕微鏡写真（７０倍）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ねすみ鋳鉄粉末を成形圧力４．０００ ｋｇ／ｃｎ
   ｌ以。 上で成形した後ドライ水素ガス雰囲気等の鋳鉄に対して
   中性雰囲気中において少なくとも１，０２０℃以上の温
   度で焼結し、１０ｋｇ／ｘｉ以上の引張り強さを有する
   焼結成形体を得るようにしたことを特徴とするねずみ鋳
   鉄粉末の焼結成形体の製造力。 法。