JPS59185761A - 快削性高強度焼結鋼およびその製造法 - Google Patents
快削性高強度焼結鋼およびその製造法Info
- Publication number
- JPS59185761A JPS59185761A JP5957583A JP5957583A JPS59185761A JP S59185761 A JPS59185761 A JP S59185761A JP 5957583 A JP5957583 A JP 5957583A JP 5957583 A JP5957583 A JP 5957583A JP S59185761 A JPS59185761 A JP S59185761A
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- JP
- Japan
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- strength
- free
- sintered steel
- sintered
- sintering
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
本発明は被削性に優れた高強度焼結鋼に関するものであ
る。
る。
（ロ）従来技術とその問題点
焼結機械部品の用途の大半は自動車の分野に使用されて
いるが、近年自動車の小型軽量化に伴い、焼結部品の需
要が益々増加の傾向にあシ、それと共に焼結部品に対す
る強度及び靭性向上の要求も強くなって来ている。これ
らの要求を満たす為にＮｉ−Ｍｏ系あるいはＭｎ−０ｒ
系焼結鋼等近年種々の材料が開発された実用に供される
様になった。中でもＭｎ−０ｒ焼結鋼については焼結条
件をコントロールすることにより、密度７．１９１ｃｒ
ｄで引張り強さ１２０に９／−のものが得られる様にな
った。
いるが、近年自動車の小型軽量化に伴い、焼結部品の需
要が益々増加の傾向にあシ、それと共に焼結部品に対す
る強度及び靭性向上の要求も強くなって来ている。これ
らの要求を満たす為にＮｉ−Ｍｏ系あるいはＭｎ−０ｒ
系焼結鋼等近年種々の材料が開発された実用に供される
様になった。中でもＭｎ−０ｒ焼結鋼については焼結条
件をコントロールすることにより、密度７．１９１ｃｒ
ｄで引張り強さ１２０に９／−のものが得られる様にな
った。
しかし乍ら、これらの材料は焼結体の硬度がロソと
クウェ／ｌ／Ｂスケールで７０以上を従来の焼結鋼よシ
も高い為に精度の向上あるいはプレス成形で得られない
形状を出すことを目的として切削加工を施こす様な場合
には硬くて削シにぐいという問題があった。この問題を
解決するだめに本発明者らは、Ｓ、 Ｃｕ等の被剛性改
善元素に着目し＠々検討した結果Ｍｎ−０ｒ系の焼結鋼
とＭ７＋８の組み合せにおいてのみ高強度でしかも被削
性改善効果の大きい焼結鋼が得られることを見い出した
。以下に本発明の詳細な説明する。
も高い為に精度の向上あるいはプレス成形で得られない
形状を出すことを目的として切削加工を施こす様な場合
には硬くて削シにぐいという問題があった。この問題を
解決するだめに本発明者らは、Ｓ、 Ｃｕ等の被剛性改
善元素に着目し＠々検討した結果Ｍｎ−０ｒ系の焼結鋼
とＭ７＋８の組み合せにおいてのみ高強度でしかも被削
性改善効果の大きい焼結鋼が得られることを見い出した
。以下に本発明の詳細な説明する。
（ハ）発明の開示
先ず被削性改善元素について述べる。一般に焼結鋼の被
削性を改善させる方法としては、ｐｂの添加が考えられ
るが、焼結中にｐｂ蒸気が炉を損傷するという問題と、
公害上の問題から望ましい方法ではない。他”の方法と
しては、Ｓ単体での添加あるいはＣａ等の添加が考えら
れるが、いずれも強度が著しく低下し、高強度焼結鋼と
しては性能上問題があった。そこで次にＦｅＳ等の硫化
物を検討した結果、Ｆｅ８の添加ではＮｉ−Ｍｏ系、Ｍ
ｎ−０ｒ系いずれの場合でも効果なくΔｉｎｓをＭｎ−
０ｒ焼結鋼に添加することによって被削性に効果があシ
、しかも強度の低下が最も少ないということを見い呂し
た。但し、ＭｎＳの添加量は０．６〜１．０係の範囲に
抑えることが必要で０．６愛に達しない場合には被削性
改善の効果が少なく、１ｑｂを越えると機械的特性の低
下が大きくなり、高強度が維持できなくなる。次に焼結
条件について述べる。第１表は本発明で使用するＭｎ−
Ｃｒ焼結鋼の代表的化学−”組成を示しだものである。
削性を改善させる方法としては、ｐｂの添加が考えられ
るが、焼結中にｐｂ蒸気が炉を損傷するという問題と、
公害上の問題から望ましい方法ではない。他”の方法と
しては、Ｓ単体での添加あるいはＣａ等の添加が考えら
れるが、いずれも強度が著しく低下し、高強度焼結鋼と
しては性能上問題があった。そこで次にＦｅＳ等の硫化
物を検討した結果、Ｆｅ８の添加ではＮｉ−Ｍｏ系、Ｍ
ｎ−０ｒ系いずれの場合でも効果なくΔｉｎｓをＭｎ−
０ｒ焼結鋼に添加することによって被削性に効果があシ
、しかも強度の低下が最も少ないということを見い呂し
た。但し、ＭｎＳの添加量は０．６〜１．０係の範囲に
抑えることが必要で０．６愛に達しない場合には被削性
改善の効果が少なく、１ｑｂを越えると機械的特性の低
下が大きくなり、高強度が維持できなくなる。次に焼結
条件について述べる。第１表は本発明で使用するＭｎ−
Ｃｒ焼結鋼の代表的化学−”組成を示しだものである。
但し第１表には被削性改善材のＭｎＳを含まない状態の
ものである。
ものである。
第１表に示される、Ｏｒ、 Ｍｎはいずれも易酸化性第
１ 表 （ｗｔ係表示） でアンモニア分解ガス、Ｎ２ガヌ、Ｎ２ガスあるい′は
変成ガス等の従来の焼結雰囲気では、十分に還元するこ
とが困難であり、これらの雰囲気で焼結しても十分な強
度、靭性が得られないという問題があった。この理由と
してはＭｎあるいはＯｒの酸化物が粉末表面及び粒界に
残留すること、またそれが為に焼結の十分な進行が阻害
され強度の低下を招くものと考えられる。まだＭｎ８を
添加した場合にも、この様な雰囲気ではＭｎＳも酸化さ
れ、下記反応式によってＭｎＳがより安定なＭｎＯへと
変化する為、被剛性改善の効果が期待されなくなる。
１ 表 （ｗｔ係表示） でアンモニア分解ガス、Ｎ２ガヌ、Ｎ２ガスあるい′は
変成ガス等の従来の焼結雰囲気では、十分に還元するこ
とが困難であり、これらの雰囲気で焼結しても十分な強
度、靭性が得られないという問題があった。この理由と
してはＭｎあるいはＯｒの酸化物が粉末表面及び粒界に
残留すること、またそれが為に焼結の十分な進行が阻害
され強度の低下を招くものと考えられる。まだＭｎ８を
添加した場合にも、この様な雰囲気ではＭｎＳも酸化さ
れ、下記反応式によってＭｎＳがより安定なＭｎＯへと
変化する為、被剛性改善の効果が期待されなくなる。
２Ｍｎ５＋Ｏ３−２Ｍｎ０＋８２ △Ｇ’−５０Ｋｃ
ａｌ ａも １２００℃この様な問題を解決する手段
として本発明者らは焼結雰囲気として、１０おＨｐより
高真空に保たれた炉内にＮ２、Ｇｏ等の還元性ガスを導
入し、１気圧以下具体的には１ＱＴｏｒｒ〜３．００
Ｔｏｒｒの圧力下にコントロールするという減圧雰囲気
が有効であることを見出しだ。焼結温度は１２００〜１
６００℃の範囲であるがこれは１２００℃以下では、焼
結が不十分で十分な強度、靭性が得られないこと。また
１６００℃を越えると寸法の収縮が大きくなシ、寸法安
定性の点で好ましくないからである。ガス圧を１０ Ｔ
ｏｒｒ 〜３００ Ｔｏｒｒとした理由は１０Ｔｏｒｒ
以下だとガス導入の効果が少ないと共に真空に近くなる
と試料中のＣによって還元が起と９脱炭の恐れがあるこ
と、また３ ００ Ｔｏｒｒ以上にしても効果の増大は
見られないからである。捷だ焼結体の密度は入ｏｙ７ｃ
ｒｉ以上であることが望ましい。理由は乙ロｇ／７以下
の場合には熱処理をしても引張シ強さが１０１００Ｋ以
上を維持することが難しくなるからである。次に焼結体
中に含有される酸素量であるが、６００ ｐｐｍ以上で
は衝撃値が低く好寸しくない。
ａｌ ａも １２００℃この様な問題を解決する手段
として本発明者らは焼結雰囲気として、１０おＨｐより
高真空に保たれた炉内にＮ２、Ｇｏ等の還元性ガスを導
入し、１気圧以下具体的には１ＱＴｏｒｒ〜３．００
Ｔｏｒｒの圧力下にコントロールするという減圧雰囲気
が有効であることを見出しだ。焼結温度は１２００〜１
６００℃の範囲であるがこれは１２００℃以下では、焼
結が不十分で十分な強度、靭性が得られないこと。また
１６００℃を越えると寸法の収縮が大きくなシ、寸法安
定性の点で好ましくないからである。ガス圧を１０ Ｔ
ｏｒｒ 〜３００ Ｔｏｒｒとした理由は１０Ｔｏｒｒ
以下だとガス導入の効果が少ないと共に真空に近くなる
と試料中のＣによって還元が起と９脱炭の恐れがあるこ
と、また３ ００ Ｔｏｒｒ以上にしても効果の増大は
見られないからである。捷だ焼結体の密度は入ｏｙ７ｃ
ｒｉ以上であることが望ましい。理由は乙ロｇ／７以下
の場合には熱処理をしても引張シ強さが１０１００Ｋ以
上を維持することが難しくなるからである。次に焼結体
中に含有される酸素量であるが、６００ ｐｐｍ以上で
は衝撃値が低く好寸しくない。
含有酸素量は可能な限シ少い方が良好である。
実施例１；
第２表は本発明の焼結鋼及び比較例として示した焼結鋼
の組成と被削改善材を示したものである。
の組成と被削改善材を示したものである。
第 ２ 表
第２表に示す組成に配合された各粉末を１０ＸＩ ＯＸ
５５ｍｍ寸法の直方体及びＭＰＩＦ引張試験片の形状に
成形した。成形密度はいずれも７．１１／ｃｄとした。
５５ｍｍ寸法の直方体及びＭＰＩＦ引張試験片の形状に
成形した。成形密度はいずれも７．１１／ｃｄとした。
上記成形体を１２５０℃×６０分の条件で焼結した。
雰囲気は試料Ａ〜Ｇについては減圧雰囲気焼結、即ち下
記に示す条件にて焼結を行った。
記に示す条件にて焼結を行った。
ＲＴ−８００℃ ＶａＣ１０Ｔｏｒｒ
８００℃−１２５０℃６０分キープ終了迄。
ＣＯガス１００Ｔｏｒｒ
冷却 Ｎ２ガス冷却
試料Ｈ−ＪについてはＮ２気中で焼結した。焼結後裔試
料を光輝焼入、焼戻を行った。条件はいずれも８４０℃
×９０分−油焼入２００”ＣＸ １．５Ｈｒ気中戻しで
ある。
料を光輝焼入、焼戻を行った。条件はいずれも８４０℃
×９０分−油焼入２００”ＣＸ １．５Ｈｒ気中戻しで
ある。
上記熱処理後、各試料について、シャルピー衝撃試験及
び引張試験を行った。羊の結果を第６表に示す。
び引張試験を行った。羊の結果を第６表に示す。
第 ６ 表
第２表−第６表から明らかな様に引張り強さと衝撃値は
試料Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ及びＧ（ＭｎＳ無添加）の左 Ｍｎ−０ｒ条が最も高くこれらにＦｅ８あるいはＣａＦ
２を添加した場合（試、料Ｅ、Ｆ）には強度の低下は大
きいがＭｎＳを添加し場合には０．８係以下であれば無
添加の場合と大差ない強度が維持できることが確認され
た。
試料Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ及びＧ（ＭｎＳ無添加）の左 Ｍｎ−０ｒ条が最も高くこれらにＦｅ８あるいはＣａＦ
２を添加した場合（試、料Ｅ、Ｆ）には強度の低下は大
きいがＭｎＳを添加し場合には０．８係以下であれば無
添加の場合と大差ない強度が維持できることが確認され
た。
実施例２；
次に焼結条件の影響を調べる実験を行った。試料は第２
表のＢを用い第４表に示す雰囲気にて焼結を行った。温
度、時間はいずれも１２５０℃Ｘ３０分である。
表のＢを用い第４表に示す雰囲気にて焼結を行った。温
度、時間はいずれも１２５０℃Ｘ３０分である。
第 ４ 表
焼結後の各試料について実施例１と同様の試験を行った
その結果を第５表に示す。
その結果を第５表に示す。
第 ５ 表
引張シ強さ、衝撃値ともに本発明の焼結条件のものが比
較例の従来の焼結法による場合よりも優れた値を示して
いる。残留の０２ｉを比較すると本発明法は他の焼結法
より覗低い値を示している。
較例の従来の焼結法による場合よりも優れた値を示して
いる。残留の０２ｉを比較すると本発明法は他の焼結法
より覗低い値を示している。
このことは本発明法によって還元が十分に進むことを示
しており、これが為に強度、靭性が向上したものと考え
られる。
しており、これが為に強度、靭性が向上したものと考え
られる。
実施例６；
第２表で示した試料Ａ、 Ｂ、 Ｃ及びＧを各々ｓ３゜
×ψ２．ｏ’：ｘ ２０ ｔ；のリング状に成形した。
×ψ２．ｏ’：ｘ ２０ ｔ；のリング状に成形した。
成形体密度はいずれも７．０ ！／ｃｔｄである。これ
らの成形体を実施例１のＡ−Ｇと同一条件で焼結した。
らの成形体を実施例１のＡ−Ｇと同一条件で焼結した。
焼結後の硬さはいずれもロソクウェ／１／Ｂで８０〜９
０であった。これらの焼結体について旋盤による切削試
験を行った。切削は試料の内径をチャックで固定し、外
径切削を行った。条件は切削速度１００７）？／分、送
り０．１ｍｍ／ｒｖ、切り込み深さＱ、５ ｍｍの乾式
切削で今 ある。各試料について各々会計で８４８ｍの切削距離と
なった時のバイトのフランク摩耗中を測定し、切削性の
判断とした。その結果を第１図に示す。
０であった。これらの焼結体について旋盤による切削試
験を行った。切削は試料の内径をチャックで固定し、外
径切削を行った。条件は切削速度１００７）？／分、送
り０．１ｍｍ／ｒｖ、切り込み深さＱ、５ ｍｍの乾式
切削で今 ある。各試料について各々会計で８４８ｍの切削距離と
なった時のバイトのフランク摩耗中を測定し、切削性の
判断とした。その結果を第１図に示す。
第１図より明らかな９０ ＜ 、ＭｎＳを添加したもの
は無添加のものに比ベフランク摩耗巾が減少し切削性が
著しく改善されることが確認できた。
は無添加のものに比ベフランク摩耗巾が減少し切削性が
著しく改善されることが確認できた。
第１図はＭｎＳ添加量とフランク摩耗中との関連を示す
ものである。 寸１図
ものである。 寸１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）焼結体での強度が引張強さで６５に９／−以上、
熱処理後の引張強さが１００に９／−以上の高強度を有
し、しかも被削性に優れた快削性高強度焼結鋼でありそ
の組成がＯｒ ０．７〜１．２ ｗｔ％、Ｍ７１０．５
〜１．ｔ］ｗｔ％、Ｍｏ ０．２〜０．３ ｗｔ ％、
Ｃ，０，３〜０．８ｗｔ％、８０．１〜０．４ｗｔ％を
含み残部がＦｅからなることを特徴とする快削性高強度
焼結鋼。 （２）焼結体の密麿が７． Ｏｆ／ｃｒ／Ｉ以上である
ことを特徴とする特許請求の範囲（１）項記載の快削性
高強度焼結鋼。 （６）焼結後の試料中の残留０２量が６００ ｐｐｍ以
下であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の快削性高強度焼結鋼。 （４）焼結体での強度が引張強さで６５に９／−以上、
熱処理後の引張強さが１０ＱＫＭ−以上の高強度を有し
、しかも被削性に優れだ快削性高強度焼結鋼であシ、そ
の組成がＯｒ Ｏ−７〜１．２ ｗｔ ％、Ｍｎ ０．
５〜１．０ｗｔ％、Ｍｏ ０．２〜０．３ ｗｔ％、Ｃ
Ｏ，３〜０．８ ｗｔ％、５Ｏ１１〜０．４ｗｔ’％を
含み残部がＦｅからなる快削性高強度焼結鋼において、
Ｓは成形前の粉末混合時にＭｎＳ粉末として０，３〜１
．０ｗｔ％添加することを特徴とする快削性高強度焼結
鋼の製造法。 （５）焼結条件が減圧下の焼結の昇温、焼結過程でその
一部又は全工程で還元性ガヌを導入し、炉内圧力を１０
〜３００ Ｔｏｒｒに制御することを特徴とする特許請
求の範囲第（４）項記載の快削性高強度焼結鋼の製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5957583A JPS59185761A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | 快削性高強度焼結鋼およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5957583A JPS59185761A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | 快削性高強度焼結鋼およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59185761A true JPS59185761A (ja) | 1984-10-22 |
| JPH0379427B2 JPH0379427B2 (ja) | 1991-12-18 |
Family
ID=13117163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5957583A Granted JPS59185761A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | 快削性高強度焼結鋼およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59185761A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62167845A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Kanai Hiroyuki | 紡機用焼結リング素材の製造方法 |
| JPH03240932A (ja) * | 1990-02-19 | 1991-10-28 | Kanai Jiyuuyou Kogyo Kk | 紡機用焼結リング |
-
1983
- 1983-04-04 JP JP5957583A patent/JPS59185761A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62167845A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Kanai Hiroyuki | 紡機用焼結リング素材の製造方法 |
| JPH0434623B2 (ja) * | 1986-01-20 | 1992-06-08 | Kanai Hiroyuki | |
| JPH03240932A (ja) * | 1990-02-19 | 1991-10-28 | Kanai Jiyuuyou Kogyo Kk | 紡機用焼結リング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0379427B2 (ja) | 1991-12-18 |
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