JPS5822308A - 高密度焼結材料の製造方法 - Google Patents

高密度焼結材料の製造方法

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JPS5822308A
JPS5822308A JP11844181A JP11844181A JPS5822308A JP S5822308 A JPS5822308 A JP S5822308A JP 11844181 A JP11844181 A JP 11844181A JP 11844181 A JP11844181 A JP 11844181A JP S5822308 A JPS5822308 A JP S5822308A
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JP
Japan
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sintered material
forging
sintered
temperature
density
Prior art date
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Pending
Application number
JP11844181A
Other languages
English (en)
Inventor
Keizo Shimamura
慶三 島村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高密度鉤結材料OII造方法に係シ、更に詳し
くは、真*tに近い高密&を有すると共に、じん性等機
械的諸特性に優れている焼結材料を、比較的に低温度で
製造する方法に関する。
自動車用m品をはじめとして各種機械部品の基材として
、粉末冶金法に基づく焼結材料が用いられている。
ところが、従来の粉末冶金法によ夕製造される焼結材料
は、通常、10〜20*O!l!1lfi貿している為
に、溶解・鍛造材、或いは鋳造品などと比べてじん性が
低く、動的応力下での使用は不可能に近いものであった
そこで、近年、かかる粉末冶金法を改良して、残留空隙
を低減した焼結材料0Ill造方法が開発された。−例
として、焼結体を一旦冷却した俵、再度高温に加熱して
鍛造加工し、或いは焼結体の温度を低下させずにそのt
オ鍛造加工する、所謂焼結鍛造法(Hot Forgi
ng Method )が挙けられるが、この方法によ
ると、理論密度の95〜98%という高密度で、且つ高
じん性の焼結材料が得られるのであった。
ところが、焼結鍛造法によって高密度の焼結材料を得る
為には、例えば、焼結体を一旦冷却した後、焼結温度よ
り更に高いa度に再加熱して鍛造する必要が1りフ、例
えば鉄基焼結体の焼結温度が略1100℃であるのに対
して、鍛造加工に際しての再加熱温度が1200〜12
50″C1i度であった。従って鍛造用金製の寿命、或
いは再加熱炉設備の寿命が低いものとなるなど、経済性
の面で難点があや、一様にコスト高となってい次。
特開昭50−72807号公報には、金属粉末に変1点
を通過するaW、サイクルを与え、圧縮圧力を加えなが
ら焼結して、焼結合金を得る方法が開示されている。こ
の方法によれば、焼結中に加えられる温度サイクルによ
り、金属粉末に所請超!!!!l:現象が起う、得られ
る焼結合金が、気孔率の少ない緻密なものとなる。とこ
ろが、この方法では、多数回の温度サイクルを与えなけ
れば、気孔率低減の効果が十分に得られず、従って、こ
のサイクル付与の操作が繁雑となる。
tた、アール・デービ、X (R,Davies )等
〔バッグ−・メタラジ−(Powder Metall
urgy ) 、 嬉14%、2Q7〜234頁(19
71))は、純鉄O焼結・鍛造温1t、ACs点付近と
すると、焼結体O引張強さが、AC3点以下の焼結・鍛
造温度の場合と比べて、急激に増大することを報告して
いるもOの、のびは変化しておらず、高密度で高じん性
の焼結材料を得る具体的な方法については、何等報告し
ていない。
本発明者は、従来O高蜜縦焼結材料O脚遣方法が有して
いた上述O不都合を解消すべく、鋭意研究した結果、通
常の粉末冶金法に基づいて得られる鉄基焼結プリフォー
ムを、AC1点付近で再加熱した稜、直ちに高速鍛造加
工すると、上述した所謂超塑性現象t、多数回の11&
サイクルを与えずして発現せしめることができ、それ以
下の再加熱1匿で鍛造加工する場合と比べて、著しく密
度及びじん性が高tり、上述し次従来の高af域におけ
る鍛造加工と比べても、同勢か或いはよル高い密度で且
つ高じんaを有する焼結材料が得られることを見出し、
本発明を完成するに至った。
本発明O目的は、真密度に近い高密度を有すると共に、
じん性等機械的諸性質に優れている焼結材料を、比較的
に低温度で擬造すゐ方法【提供することにある。
即ち、本発明の高密度焼結材料0Ill造方法は、鉄基
焼結体を、AC3点か1・らII AC1点より50℃
高い温fまでの範囲0i1fK加熱した後、直ちに高速
鍛造加工することを特徴とするものである。
本発明O最も特徴とする部分は、鉄基焼結体を鍛造加工
するに際して、予め#焼結体t、A’s点から、皺AC
1点よ7750℃高い@度までの範囲の温度に加熱する
ことにある。
前記鉄基焼結体とは、鉄を主成分として、60〜100
重量−含むと共に、炭素、ケイ票、ニッケk、puA、
コバルト、タングステン、モリブデン、バナジウム、マ
ンガン、チタン、及びニオブ01種又は2種以上+1−
0〜40重量%含み、或いはその他年可避の不純物を含
むものであり、これら主成分、添加元素、或いは不純物
の粉末、もしくはこれらの少なくとも一部分を合金化し
て得られ危粉末を混合・成形し、次いで焼結して得られ
るものである。
本発明において、前記五C畠点とは、前記鉄基焼結体と
同一組成の亜共析鋼における、α鉄からr鉄へ、或いは
7エライトからオーステナイトへの変圃点を意味し、該
焼結体の組成の相違によって変動するものである。かか
るAC1点から、該A偽点より50℃高い温fまでの範
囲のil[における加熱は、水嵩、メタン変成ガス等の
R71l−性ガス、もしくはil素、アルジン 勢の不
活性ガス中、又は真空中で行うのが好ましく、加熱時間
は、10〜20分li度で^い。
本発明のもう一つの特徴とする部分は、前記加熱処理を
施され次鉄基焼結体を、該加熱錫!l後、直ちに高速鍛
造加工することにある。即ち、前記の加熱処理【施され
た鉄基焼結体の温度を極力低下せしめない様に次の高速
鍛造加工に供して、かかる鍛造加工による、断熱圧縮に
起因して発生する熱によシ、AC1点もしく鉱それ以上
のatを回復せしめる。鍛造エネルギーは1.□ to
n * m以上であれば良く、加工遼縦は5m/sac
 以上であれば良い。
次に、本発明の作用効果を説明する。
第15Aは、鉄基焼結体として純鉄焼結プリフォームを
、同一の鍛造エネルギーによって1種々の鍛造@度にお
いて鍛造加工した場合の該鍛造a&と、得られる鍛造物
の密度比(理論!!Fft−100とした場合の、鍛造
物の実際のatを〕量−セントで表わしたもの)との関
係を示した一一図である。
第2図は、かかる鍛造温度と鍛造−のUノツチ・シャル
ピー衝撃強度との関係を示した#IiI図である。
第1図及び第2図から明らかな様に、純鉄(Ac1点;
約910℃)の焼結プリフォームを、本発明方法【用い
て、AC3点から該Ac6点より50℃高い温fまでの
範囲の@度に加熱して鍛造加工すると、理論*1に近い
、約99.9−以上の高密度で、且つ、衝撃強度も極大
値となるなど、従来の、1200〜1250℃という高
温における鍛造加工の場合と比べて、同勢か或いは更に
高い密度で且つ高じん性を有する焼結材料が得られる。
また、かかる作用効果は、本発明に係る、いかなる組成
を有する鉄基焼結体においても発揮される。
従って1本発明の高密度焼結材料O製造方法によれば、
従来の焼結鍛造法における、高温での鍛造加工の場合と
比べて、それより低電において、よp高密度で且つじん
性等機械的諦性質に優れている焼結材料を得ることがで
きる。
実施例1 市販O#1鉄粉(噴11t ) 500 f f 5 
ton/ajの圧力で成形、次いで水票炉中1100℃
で1時間焼結した、密度比86−の円柱状焼結f 17
フオ一ム13個Yr得た。
かくして得られ次焼結ノリフオームを、本発明方法によ
p、Acs点(純鉄のAc1点は、約910℃)からm
 AC1点より50℃i1%ha[(約960℃)まで
の範囲のa度、即ち、910℃、920℃、930℃、
940℃、950℃のm度、及び比較例として、上記実
施例と同一の原料及び方法により得られる焼結プリフォ
ームf Ac1点未満もしくはAcs点より50℃高い
@f¥を超える@度、即ち、800℃、850℃、88
0℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃
、1250℃の亀度で夫々10分間加熱した後、直ちに
、高速・高エネルギー加工機(ゼネラル・メイナ建ツク
ス社製、商品名・ダイナパック620CII)を用いて
、鍛造エネルギーL、S ton * m、加工速[1
0m/畠ecで密閉鍛造した。
尚、加熱後、前記鍛造機内に挿置するまでの所要時間は
3秒であり、こO間O上記930℃で加熱したものの温
度降下は24℃であり、鍛造加工に際して、断熱圧縮に
起因して発生する加工熱によるプリフォームのa度上昇
は28℃であった。
かくして鍛造加工された本発明に係る焼結材料及び比較
何の鍛造vkow度比〔理論密度を100−としたとき
OII!造材の相対密度〕、及びUノツチ・シャルピー
衝撃強度tm定した。結果を第1表に示した。
第1表 第1表から明らかな様に、本発明方法により得られる焼
結材料は、1200℃以上において鍛造加工されたもの
と遜色のない高1!fを有していると共に、衝撃強度が
、かかる高温鍛造材と同勢か、或いは更に高いものとな
っている。
実施例2 Nt  2−(重量9G、以下単に−と記す〕、M。
O,5* を會む市販の低合金粉末(AISI  46
00タイf、噴霧粉、ACs点約910℃)、この低合
金粉末に、炭素を0.2%、0.4%、0.6−溢加配
合し、?−ル建ルを用−て混合した咎混合粉末(AcB
点二〇添加量0.2−1840℃: 0.4 m 。
780℃:0.61.750℃)を、夫に400f秤取
し、圧力5ton/−で成形した後、メタン賛成ガス中
1150℃にて111Nfi結し、!!F度比約85優
の焼結ノリフオームを得た。
かくして得られた各プリフォームを、メタン変成ガス雰
囲気中で、炭素無添加C)40は930℃、0.2 %
添加Oものは860℃、0.4111i1加のもの1j
800″c、0.6%j1加のものは770℃で、夫々
20分間加熱慇理した後、直ちに高速−高エネルギー加
工機を用いて鍛造エネルギー1.3 ton・m、加工
速11j−9m / secで密閉鍛造加工して、本発
明に係る高密&:#結材料を得た。
比較例として、上記実施例と同一の材料及び方法によシ
得られた焼結グリフオームを、1100℃、1200℃
、1250℃(縦木添加fiO,2%、0゜4チ、0,
6−の各焼結プリフォームについて)で加熱処理し、実
施例と同一の方法で、直ちに鍛造加工して、焼結材料を
得た。
かくして得られ九本発明に係る焼結材料及び比較例と、
実施例の各焼結材料と四−組成の、炭素添加量0.2優
(AISI  4620タイプ)、同0.4’jli(
AISI  4640  タイプ)、および類似組成の
JI8 8NCM 8  の各溶解・鍛造材の、“引張
強さ及びUノツチ−シャルピー衝撃強ft第2表に示し
た。溶解・鍛造材の特性は、カタログ値または規格値で
ある。なお、炭素を含むものは、すべて、焼入れ、焼も
どしをおこなったのちの特性値である。
第211から明らかな様に、含有される炭素量によって
引張強さ、或いは、衝撃強度が変1するものの、同−炭
素量の材料で比べ次場合、本発明に係る焼結材料は、従
来の高温鍛造材、或いは溶解−鍛造材と比べて、同勢の
引張強さを有していると共に、より高い衝撃強度【有す
るなど、機械的諸性質に優れ九40である。
実施例3 Ni2%%MoO,!S−含む市販の低合金粉末(AI
SI  4600タイグ)にクロムカーバイド(Cr3
C2) t 6.0−添加配合し、& −ルJ ルI用
い工混合して得られた混合粉末400fを、圧力5to
n/−で成形し、得られた円柱状の成形体をメタン変成
ガス雰囲気中1250℃で1時間焼結して、密度比86
%の焼結プリフォームを得た。
次に、得られた焼結プリフォームをメタン変成ガス?!
囲気中、750℃で20分間加熱した後。
直ちに高速・高エネルギー加工機を用いて、鍛造エネル
’f −1,6ton e−m 、加工速度I Q m
 / secで密閉鍛造加工して本発明に係る高密度焼
結材料を得た。
次いで、かくして得られた本発明に係る焼結材料を、更
に、850℃に加熱後、油焼入れし、次いで500℃で
1時間の焼戻し処理を施した。かくして熱処mt−糺し
た材料O引a!!lIさ、Uノツチ・シャルピー債撃強
度tilII定し次ところ、各々、1 s t、5 k
f/−12,5kF・ツーであり、これらの値は、超強
じん鋼に匹敵するものであった。
【図面の簡単な説明】
[1図及び#12図は、本lii明の作用効果を示す為
の%性向1IrIAである。第1図は、純鉄焼結体【、
一定の鍛造エネルギー及び加工速度下、種々の温度に加
熱して鍛造加工し友ときの、該鍛造温fcc)と鍛造加
工材の密度比(%)との関係を示した図である。第2図
は、かかる鍛造at(℃)と、鍛造加工材のUノツチ・
シャルピー衝撃強f (kg−mled )との関係を
示した図である。 鈑it1度 (・C) 第2図 鋏邊$−L(’C1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鉄基焼結体を、Ac1点から該ACB点より50℃高い
    −[tで0IIIIの温度に加熱した後、直ちに高速鍛
    造加工することt−特徴とする高密度焼結材料の製造方
    法。
JP11844181A 1981-07-30 1981-07-30 高密度焼結材料の製造方法 Pending JPS5822308A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH029186A (ja) * 1988-06-28 1990-01-12 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 角型ブロック製造方法
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JP2007197814A (ja) * 2005-08-12 2007-08-09 Jfe Steel Kk 高密度鉄基成形体および高強度高密度鉄基焼結体の製造方法

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