JPS5931844A - 耐摩耗性および強靭性に優れる焼結材料の製造方法 - Google Patents

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、耐摩耗性および強靭性に優れる焼結材料の製
造方法に関するものであって、まず焼入性に優れた合金
鋼粉を用意しこれを低露点の還元雰囲気中で低Ｃ９低０
の焼結体音つくｐｌその後再圧縮によって高密度化して
から浸炭焼入れを施すことにより、特に靭性にも優れた
舶性會示す焼結材料金得る技術である。

従来、粉末冶金法により高強健焼結機械部品を製ゴムす
る場合、純鉄粉に黒鉛粉とフェロアロイ粉。

非鉄金属粉、炭化物粉などケ混介する方法、あるいに不
Ｔ↓的に焼入性に優れる合金ｅ’ｉ１ｍ粉栄用いて、こ
れに黒鉛粉全混合することにより原料粉末全準備し、こ
の原料粉末全成形、焼結した後、必要にＬ１スじて焼入
れ、焼戻しの熱処理ケ施すことにより耐摩耗性に優れる
高強度の焼結材オ・１とする方法が用いられていた。

（−かし、」−述の従来方法による焼結機械部品の陽（
，８，ｉ゛よ、焼結後の密度が通常７．］Ｉ各：ｒｎ”
以下であり、しかも焼結体の０−ｆＢＨが０．８％以上
で４′−）るため、あった。捷た、靭性改善のためこの
ような焼結体を冷間可圧縮により尚密度化する方法も考
えらへるが、かかる筒い焼結体Ｇ絹、からみてそれｆＣ
極めて困が：Ｃであり、靭性の向上は望むべくもなかっ
た。

本発明の目的に、上述の単に耐摩耗性にのみ優れる商強
度焼結側斜製造方法の欠点勿宛服し、その１ＩＩＩ摩耗
す１にあわせり・Ｖ）性にも優れた性澗を示す焼結相イ
・ト製ｔ１ＬＴ７７法ＶＣついて提案するものである。

本発明製造方法の特色を要約すると、主として次の点に
１とめられる。

（１）ｙ！１．料鋼粉として焼入れ性に優れるものを用
いる。そのために、ｃｒｆ！：必須元素として含イ〕さ
せて焼入性に陵れる鋼粉とするが、さらに付加的にこの
Ｑｒに加えＭｎ　、　ＭＯ、Ｖ　、　Ｎｂ　、　Ｖ／の
中から選ばれる１穐または２種以上を合金させてより一
層の焼入性同上と安定炭化物の形成と金狙いとした銅粉
を用いる。なお必−伎に応じてＮｉ　、　Ｏｕ　、　Ｓ
ｎ　、　Ｐの中から選ばれるイｐ］れか］徨または２棟
以上を合金させて、より−Ｎの焼入性向上を図った銅粉
音用すてもよい。

（２）上記（１）の原料鋼粉に黒鉛粉を混合して圧粉体
Ｃ量と原料鋼粉０皺との関係が後述する所定範囲内に収
壕るように調節してから圧縮成形して圧粉体とする。

（８）上記（２）の圧粉棒金ＲもしくはＮ２−１−　Ｎ
２．１：す成る低蕗点雰囲気中で、高温焼結（通常の焼
結温助より筒い）シ、同時に脱酸、脱炭を十分に行なわ
せて低Ｇ、低Ｏの焼結体にする。

（４）上記（３）で得た焼結体（軟質）を金型中で再圧
縮して高密＋１化し、焼結体の表面から内部に通じる閉
空孔を潰して閉空孔化の処理を施す。

（５）上記（４）の再圧縮焼結体に浸炭焼入れ処理を施
し、表面の硬化、高強度化全通じて互い全犠牲に−「る
ことなく耐摩耗性と強靭性とを同時に向上きせる。

以上のプロセスの適用により、本発明の目回とする耐摩
耗性にりわせ強靭性にも優れる焼結材料（焼結機械部品
）が得られる。次に本発明におけるよｒ３＋２　（１１
〜（５）処理技術の詳細と数値限定理由を説明する。

本発明で使用する原料鋼粉は、重量％で（以−Ｆ同じ）
　Ｏｒ　０．２０〜６．５％を含弔゛シ、さらにＭｎ２
．３％以−ド、　ｐ（ｏ　４，３％以下、　Ｖ　１．０
％以干、　Ｎｂ　１．０％以下、　Ｗ　２．０％の中か
ら選ばれる何れが１種まｆＣＶ、Ｊ’、　２撞以上を金
山させるという条件下でそれらＪ４ｎ　、　Ｏｒ　、　
１４ｏ　、　Ｖ　、　Ｎｂ　、　Ｗ　（Ｄ合計前が０．
６０〜６．５％の範囲内にあるようにｌ戎分町整をする
。

Ｏｒ　、　Ｍｎ　、　ＭＯはいずれも、鋼材の焼入性を
顕著に向上させると同時に炭化物生成元素としても知ら
れているが、銅粉中のこれら合金元素量が多すぎると、
すなわちＱｒについては６．５％、　Ｉｎについては２
．３％、　ＭＯについては４．８％よりそれぞれ多いと
銅粉の圧縮性、成形性が低下する。さらに、そのＭｎと
Ｏｒについては、銅粉のＯ量も増加させて、焼結性全阻
害することに加えて、黒鉛粉の混合量増加を招いて成形
性の著しい低下につながる結果となる。従って、Ｑｒ　
、　Ｍｎ　、　Ｍｏの各含有量をそれぞれ上記の上限量
以下とする必要がある。Ｖ　、　Ｎｂ　、　Ｗは、Ｑｒ
　、　Ｍｎ　、　ＭＯはど顕著ではないが、焼入性向上
に少し寄与する元素であるが、′これらの元素の役割は
安定で硬質な炭化物生成元素として耐摩耗性向上に効果
を発揮する。このよう万Ｖ　、　Ｗｂ　、　Ｗも鋼粉中
の合金量が多過ぎると、Ｏｒ　、　Ｉｎ　、　ＭＯと同
様銅粉の圧縮性、成形性を阻害するので、■については
１．０％、　Ｎｂについても１．０％、Ｗについては２
．０％をそれぞれ上限量とした。またＶ　、　Ｎｂにつ
いてはＯｒ　、　Ｉｎと同様上限ｆｉｔを超えて多く合
金すると、銅粉の０１を増加させ、焼結性が阻害される
ほが黒鉛粉混合量の増加にともなう成形性の低下も招来
するので好ましくない。

上述のＱｒ−Ｗ各元素については、さらに銅粉圧縮性、
成形性の観点から、（３ｒ　、　Ｉｎ　、　Ｍｏ　、　
Ｖ。

Ｎｂ　、　ｔＶの合金量を６．５％以下に抑制する必要
がある。なお合金量を上記上限値以丁に抑制することは
、後述する再圧縮時に閉空孔状態となる７、２ｐ論δ以
上の密度を得る上からも必要なことである。

かかる上限量に加えて、下限量の限定もまた重要となる
。′ｆなわち、焼結体の十分なる焼入性確保の観点から
、ｃｒについては、０．２０％以上が必要テあす、かつ
Ｏｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗの合計合金蓋について
も０．６０％以上が必要である。

これはまた、焼入性のみならず、耐摩耗性向上のための
炭化物生成の促進、および浸炭処理時の浸炭性向上など
の観点からも必要な量である。

次に、銅粉の含有Ｏ量は、主として圧粉体焼結時の焼結
性の観点から１．５％以下に抑制する必要がある。鋼粉
０量が１．５％を超えて多くなると、鋼粉粒子の焼結性
が阻害されるほが脱酸用の黒鉛粉混合量も増加するため
、成形性が低下して、圧粉体強度が著しく弱くなり、複
雑形状部品や薄物の成形が極めて困難になる。その上銅
粉中の酸化物系非金属介在物量も増すので成形時の金型
摩耗が激しくなジ、銅粉の圧縮性もまた低下して一層不
都合な結果となる。

Ｓ工％は、０．１０％より多いと、難還元性で大きな酸
化物系介在物を生成し、銅粉の焼結性ならびに黒鉛粉と
の反応性の低下を招くだけでなく焼結体の強度靭性も大
幅に低下させるので、０．１０％以下にする必要がある
。できればさらに低くすることが望ましい。

次に０％は、圧縮性ならびに成形性全良好に維持するた
め０．１５％以下にする必要がある。

上記元素のほかに、さらに必要に応じてＮｉ５．。

％以下、　Ｏｕ　８．ｏ％以下、　Ｓｎ　４．５％以下
、　Ｐｏ、２５％の中から選ばれる何れか１種または２
種以上をｍＩ記Ｃｒ　、　Ｋｎ　、　Ｍｏ　、　Ｖ　、
　Ｎｂ　、　Ｗ　ＶＣ’ｊＪＤエテ合金化し、焼結体の
焼入性と強度を一段と向上させることができる。しかし
上記上限値を超えて合金化させると銅粉の圧縮性、成形
性が劣化するので好ましくない。

（２）成形ならびに焼結処理について；次に前記化学組
成の原料鋼粉に、固体潤滑剤粉末（ステアリン酸亜鉛等
）と、黒鉛粉を混合した後、金型中で目的とする機械部
品に加圧成形して圧粉体となし、この圧粉体ヲＨ２もし
くはＨ，十Ｎ２豚囲気中で加熱して脱ろうと焼結をさせ
るが、七の際原料鋼粉に混合する黒鉛粉の量は、原料鋼
粉のＯ討を〔％Ｏ〕で表わすと圧粉体ａＨが、次式；％
式％（１） で規矩される範囲内に収まるように決定する必要がある
。この理由は、成形後それに引続く焼結工程において、
圧粉体中のＣによる脱酸を十分に進めるためである。本
発明者らの経験によれば、Ｑｒを本発明における原料鋼
粉の範囲内で合金した鋼粉では、水素による十分なる脱
酸は難しく、とくにＩｎ　、　Ｖ　、　Ｎｂ等ヲＯｒに
加えて合金した銅粉の脱酸はほとんど不可能に近くなる
。しかし、低露点のＨ３もしくはＨ２を主体とするＨ２
＋Ｎ２雰囲気中で高温焼結し、その際圧粉体中に含有さ
せたＣを利用して脱酸を行なわせると、極めて容易に脱
酸することを見出した。

本発明は、上記の新規知見を応用し、焼結時に圧粉体中
のＣで脱酸するとともに、逆に銅粉の含有する０で圧粉
体中のＣを脱炭させて、焼結体中のＣ残量を可能な限り
減じ、低Ｃ１低０の軟質の焼結体となす。そして、これ
を引続く再圧縮工程で高密度化して閉空孔を潰すことに
よｐ、浸炭処理時に浸炭硬化層を形成させて、部品に耐
摩耗性および強靭性の両方を付与することを趣旨とする
ものである。この意味で圧粉体中のＣ量は上記式の範囲
内に収める必要がある。なおこの焼結時における圧粉密
度は、焼結後の再圧縮工程での高密度化を効果的に行な
う上から、６．８〜７．０Ｉｊ／、Ｌ８の範囲内に収め
る必要がある。この段階での圧粉密度が６．８ｊｊ／、
Ｌ８未満では焼結後の再圧縮工程において寸法精度およ
び形状が出し雛＜、従って圧粉苦度は６．３Ｊ乙９８以
上が必要である。しかし、この段階で上記組成の原料鋼
粉について圧粉密度を７．０　Ｖ、Ｌａを超えて高くす
るには、成形圧力として７　ｔ／ｃ、□２以上が必要で
あり、金型の強度や寿命の点からその工業的実施は不可
能である。しかも、”　Ｖｃｍ８’ｊｒ：超える圧粉体
音用いた場合、圧粉密度が本発明範囲内にあるものと較
べて焼結体の再圧縮による高密度化を行ない難く、この
意味からもＬｌ−粉Ｗｌｉは７．０９／Ｃｒｆｔ８を上
限とする必要がある。

次に、焼結昇囲気としては、焼結時の浸炭、酸化を防ぐ
意味から、Ｎ２もしくはＮ２５０％以上のＮ２を主体と
したＮ２＋　Ｎ２ガスを用いる必要があり、かつそ″の
露点はＱ　℃以下、好ましくは一３０′Ｃ以−ドにする
必要がある。

このようにＮ２ｆ！：主体とするガスケ用いるのは、含
Ｑｒ鋼粉への浸窒を防止するためである。また焼結は１
１５０〜］　ａ　００　℃の高温で行なう必要があり、
１１５ｏ”０未満でれ圧粉体中に内装させた０による脱
酸は弱い。

従って本発明の原料鋼粉を用いる場合、１１５０”Ｃ以
上の焼結が必要である。他方焼結温度が１３００℃を超
えると、工業的実施が困難となるばかりか経済的にも高
価につくので、焼結温度の上限を１８００　”Ｏとした
。

このように高温でかつ高純度のＮ２もしくはＨ。

金主体としたＮ２＋　Ｎ２雰囲気中で焼結することによ
り、圧粉体中のＣと銅粉のＯとが反応して脱酸脱炭が進
行し、低Ｃ９低Ｏの焼結体が得られる。

要するに、圧粉体中のａｉｔを前記（１）で示すものと
し、同時に鋼粉Ｏｉを１．５％以下に抑えることが肝要
でアリ、このように保つことによって、焼結体のＯＪＩ
、Ｏ童を本発明で必要なそれぞれＯ，ＯＳ％以下および
０．１０％以下に抑制することができるのである。

なお上記のように焼結体のＣ量、０量を低値に抑制する
理由は、以下に説明する再圧縮工程での圧縮性向上と焼
入性の回復を図るためである。

（３）再圧縮、熱処理について； 上記した一定範囲の密度を保ち、かつ上記のようなＣ量
、０景をそれぞれ０．０８％以下および０．１０％以下
に抑制した焼結体は、次に金型中に入れて冷間で再圧縮
し、密度を””　Ｅ’／ＣｆｒＬ３以上に高められる。

その理由は、次の浸炭焼入れ工程で表面に浸炭硬化層を
形成させねばならないので閉空孔を潰して閉空孔にして
おく必要があるからである。なお、再圧縮工程では、通
常６〜７　ｔ７’ｃｍ２７量の負荷によって７゜２〜７
”　５　ｆ！／ＣＩＩＬ８程度の密度のものが得られる
。

この様子は、焼結体のＣ′！ｔと再圧縮後の密度との関
係を示す一例でおる第１図からも明らかである。この第
１図からもう一つ言えることは、７．２ｖｃｒｌＬ８以
上の再圧縮密度を得るためには、焼結体のＣ量を０．０
８％以下に抑制する必要があることである。つまり焼結
体ａ　１ｇ−、の上限を限定される理由がここにある。

次に、焼結体Ｏ童は、再圧縮後の浸炭焼入れを行なう際
の焼入性および浸炭性回復の上から０６１０％以下に抑
制することが肝要である。このことは、焼結体Ｏ量と焼
入性の関係についての一例を示す第２図、また焼結体Ｏ
＊と浸炭性の関係についての一例を示す第３図にも示し
た通りであり、０楚の増加につれて焼入性、浸炭性とも
に直線的に低下することが明らかである。

従ってｏｊ＃は可能な限り低いことが望ましいが、機械
部品としての強度、靭性、その他の特性があまり大幅に
低下しない範囲での計容量は、実験から大体０．１０％
までということが明らかになったので、このことから焼
結体０量の上限値を０．１量％とした。

上記の再圧縮工程で得た褐密駁の焼結体は、次に浸炭焼
入れに付され、必要に応じて低温焼戻が施される。浸炭
は、浸炭性雰囲気中で８８０〜９８０　”ＯＫ　７７１
１熱し、表面ｃ　量ｏ、ｓｏ　〜１．１５％、有効浸炭
深さ９．３１１１Ｍ以上になるように冥施し、浸炭終了
後の焼入れは浸炭温度以下ないし８００℃以上の温「［
から行なう。浸炭温度が８８０℃未満では浸炭に長時間
（ｆ″要するほか、所定のカーボンポテンシャルＶこ雑
役する上かｌ−）′）３囲気の露点を高くせねｒｔｊ　
ｌらず、七の結宋必然的にＧｒ　、　Ｍｎ　、　Ｖ　。

Ｎｂ等がイ・ｐ光酸化されて、目的と１−る強靭性が得
らノ’ｔ−’ｉ：＜なってし繁り。従って、浸炭温度は
８８００１−Ｊ、上が必シで・ちめ。他力、浸炭温賎如
あ゛まり上は過ぎると、結晶粒のイト［大化を招き靭性
低下金きたすほか、浸炭層内に形成さり、るＱｒ　、　
Ｍｎ　、　ＭＯ。

Ｎｂ　、　Ｖ　、　Ｗ等の炭化物の町＋ｇｋが起り、機
械部品の１１Ｉ１１Ｊψ耗性低下を生じる。従って、反
炭温糺の−ｈ　Ｉ涙金９８００とした。

つ丑り本発明では、浸炭焼入ｒしにより表面に媛化僧を
形成させ／）際に、同時に特殊炭化物の析出を快１進さ
せて耐摩耗性向上を図るものであり、ま・た１１１ノＪ
性の同上は（Ｑ圧ｉイ’ｄ　Ｋ裏る焼結棒ＶΔ度の増加
と芯部の低Ｃ９低Ｏ化とにより行なう点に特徴があり、
併せて核浸炭硬化１ｍの形成Ｑこより強度増加も同時に
図られる。な験、浸炭直後の焼入れケ、浸炭温度以下８
００−０以上から行１９理由は通常のＨ手製Ｒ１５品の
場合と同様、浸炭ハタの伐留オーステナ゛イト量を少な
くするためである。

次に本発明を実施例により比較例と比較しながら説明す
る。

第１表は原料銅粉の化学組成金、また第２表は粉体特性
を示したものである。銅粉へは、　　０．５Ｍｎ−０，
８０ｒ　−０，２５ＭＯ鋼粉（いずれもＩＴＩ　ｎ：　
”−セント以下同様）であり、鋼粉Ｂは、ＩＪＬＯ？含
有しない０．５　Ｍｎ　−１，５０ｒ鋼粉、鋼粉Ｃは、
鋼粉ＡよジＭｎ　、　Ｃｒ駄が多くさらにＰを少振合金
した０、８Ｍｎ−１Ｏｒ−０，２５Ｍ０−０．１ＰｔＡ
粉である。銅粉りは、Ｃｒ合金量が多くかつ■を合金し
た３０ｒ−〇、３　ＭＯ−０，８Ｖ鋼粉であり、銅粉Ｅ
は、Ｉｎ合金量カ多く、かつさらにＯｒ　、　Ｎ工ｙ　
ＭＯｋ合金り、ｆｃｌ、１　Ｍｎ　−０，５ｃｒ　−０
，５Ｎ１−０．５　）／Ｌａ銅粉である。

これら鋼粉Ａ−ＥはいずれもＣｒ亘およびｃｒ　＋Ｍｎ
＋Ｍｏ＋Ｖ　（Ｎｂ　、　Ｗはこれらいずれの銅粉にも
含有せず）の合計廠が本発明の範囲内に含まｉ′しるも
のであり、Ｃ，Ｓｉ、Ｏも本発明の範囲？！−満足して
いる。

これに対して鋼粉Ｆは、□ｒｌ含有せず、かつＯｒ　＋
Ｍｎ　＋Ｍｏ　＋　Ｖの合計１ｇ：もまた本発明の範囲
ケ外れている１、５　Ｎｉ　−０，５０ｕ　−０，５Ｍ
ｏ　９−粉ｔ゛ある。

これらの鋼粉Ａ−Ｆを原料として、引張試験、衝撃試験
および摩耗ｖ：、験用の各紮材紮、第３表（ａ）に示し
た条件で成形！焼結し、次いで第３六（ｂ）に示した条
件で再圧縮熱処理（浸炭焼入れ一焼戻し）［７た。なお
、再圧縮後の各素材寸法は、引張試験用が１５Ｘ］２０
Ｌ（關）、衝撃試験用が１Ｏ０Ｘ５５”（關）、摩耗試
験用が２５０Ｘ８０Ｈ（朋）になるように調節し、引張
試験はｎｉＩ記素拐かし全陵１２ＯＬ、十行部８０、標
点１）ｉ＋距離：３ＯＬＣ１番晶）の丸棒試験片ケ削り
出して、−！ｃた摩耗試験は前記素材から２５　’　Ｘ
　５°Ｐの円他状試欣片を切り出して、でれぞれｒ９＋
定の熱槽、ｔ！ｉ！勿施したのち実施した。

備華試験片ｒよ、再ＩＪ：、縮後の素材に、ノツチケ付
すゐことなくその１ま用いて熱処理を施した。各試ｊ塾
結果の成績は第４表にホしたｉｔｎりである。以十の第
Ｊ衣−２ｆＩ；　４・表に基さ、以下に各実施例を説明
−ヲーる。

実施例１ 銅粉Ａに黒鉛粉０．５１％とステアリン酸亜鉛１％を混
合し、圧力５．５　ｔ／、、２１で密度６．ｎｇｙ論８
の圧粉体を成形して、露点−８０℃の分解アンモニアガ
ス（７５％Ｈ＋２５％Ｎ２；通称ＡＸガス）中で１２５
０”０量５０分の焼結を施し、ｃ　ｆｆｔｏ、０１８％
、０量０．０１５％の焼結体を得た。この焼Ｒｊ体を７
　ｔ／ｃｄの圧力で再圧縮して、密度７．４６へ８とし
、次いでカーボン・ポテンシャル１％の浸炭雰囲気中で
９８０℃×１５０分浸炭して、この温度から８３０℃ま
で降温し、１５分間保持しｌこのち６０“Ｃの油中に焼
入れた。焼戻しは、１７０’０Ｘ６０分の条件で行なっ
た。この熱処理材の有効浸炭深さは１．８騙であり、引
張強さは９４．３　ｋｇ／ｌｔｒｍ”、衝撃値１．９＃
・ｍ／ｃｒｎ２、表面硬さ８２８μＨｖｓ比摩耗Ｎ　Ｏ
，０５Ｘ　１０−７　ｔｎｒｔｔ２／Ｉｃｇで、耐摩耗
性および強靭性に極めて優れた焼結部拐が得られた。

これに対して、第８表（ａ）にて比較例１として示すも
のは、同じ銅粉Ａに黒鉛粉全混合せずに、実施例１と同
一の条件で成形、焼結、再圧縮、熱処理した例であるが
、圧粉体のＣ量と０量の関係が本発明の範囲金外れてい
るため、焼結体のＯ量が０．５１％と多くなり、そのた
め浸炭性に劣ジ、引張強さや衝撃値などの強靭性および
耐摩耗性も実施例１より格段に劣っていた。また、比較
例２は、銅粉Ａに黒鉛粉を０．７１％混合して、圧粉体
Ｏ量ｆｆ：ＯＷに対し本発明の範囲以上に多くして、実
施例１と同一の条件で焼結した例であるが、その結果、
焼結体の０景は本発明の範囲内に含まれるものの、ａ　
Ａｔが本発明の範囲以上に多くなり、そのため実施？１
１１と同一の圧力で再圧縮したにも拘らず再圧縮密度は
（Ｊ、９５９／、、８とな９、本発明の下限１１仔７．
２　、ｙ、＜、ａに達せず、焼結体中心部まで通じた開
空孔の圧着が出来なかった。従って、浸炭処理時に、ガ
スが焼結体の内部にまで侵入してしまい、内部まで浸炭
、脆化してしまって表面層のみの浸炭硬化）ＷＪ　（以
下有効な浸炭硬化層という。）が形成さＴｔなかつたた
め、強靭性はすこぶる低下した。

さらに・比較例８は一鋼粉ＡＫ実施例１と同一はの黒鉛
粉を混合して、同じ前記ＡＸガス中で焼結した例である
が、焼結温度を本発明の下限未満の１１２０″Ｃとした
ため、焼結体の脱酸・脱炭が進行せず、ｃＢ、ｏ量とも
本発明の範囲を外れて多くなった。なお、含有Ｃのうち
、かなりの盆が遊離炭素（黒鉛状態）で存在することが
確認された。

再圧縮は実施例１と同じ７　ｔ／ｃｖ２で行なったが、
一部合金化したＯのため密度が上がらず６．８８ｇ／ｃ
ｒＩＬ８であった。従って、比較例２と同様、有効な浸
炭硬化層が形成されすに内部まで脆化してしまい、かつ
０殿も多く低密度のため強靭性は極端に低く、耐摩耗性
も芳しくなかった。

以上の実施例１および比較例１〜３から明らがな通ｐ５
焼結体のＯｉが多くなると再圧縮による密度増加は困難
となる。この様子は、銅粉Ａを用いた前述第１図の結果
、すなわち焼結体Ｏｉと再圧縮密度の関係からも明瞭と
なる。他方、焼結体のＯｉｔが多くなると焼入れ性、浸
炭性が低下し、その結果部材の強靭性が低下するが、こ
の様子は０．８５　Ｍｎ−］　（Ｘ−０，２５Ｍｏ鋼粉
（第１表に示した以外の銅粉）の粉末鍛造鋼について、
焼入れ性、浸炭性におよばす０量の影響金示した前述の
第２図。

第８図からもうかがい知ることができる。なお、再圧縮
後の密度と表面浸炭硬化層の形成について前述した実施
例１と比較例２により具体的に示すと第４図のようにな
り、焼結体の内部まで通じた開空孔を有する低密度焼結
体（比較例２）では、有効な浸炭硬化層の形成されない
ことがわかる。

実施例２ 鋼粉Ｂに黒鉛粉０．４５％とステアリン酸亜鉛１％を混
合して、圧力５．５　Ｖ′、Ｌ２で密度６−７８　Ｊ９
４Ｂの圧粉体全成形し、露点−８０℃のＡＸガス中で１
２００℃Ｘ５０分の焼結ｔ−施してＧ　ｉｉ　０．０４
６％。

０童０．０４２％の焼結体を得た。この焼結体を６．５
Ｖａｔｔ”の圧力で再圧縮して密度を７　、２７９７ｃ
ｍ８とし、これに９８０℃×１５０分、カーボン・ポテ
ンシャル１％で浸炭焼入れを施した。焼戻しく１７０℃
×６０分）後の引張強さは９０．８に９／朋８、衝撃値
は１．４＃・ｍ７ｃｍ”で強靭性に優れていた。また表
面硬さは８１８μＨｖであり、比摩耗量は０．０８Ｘ　
１０−’　ａｍ”７ｋｇで耐摩耗性にも優れていた。こ
れに対して、同じ鋼粉Ｂを用い、焼結温度が１１２０℃
であることを除いて他の総ての条件を実施例２と同一に
した比較例４では、焼結体のＣ駄、０量が多く、再圧縮
密度が低く、かつ内部゛までの浸炭による有効浸炭硬化
層の不形成など種々のマイナス要因に起因して、強靭性
、耐摩耗性の低下が目立っていた。

実施例３ 銅粉Ａよりａｎｉｂ　Ｏｒ童が多く、かつＰを少量合金
した鋼粉Ｃを用いて、これに黒鉛粉０．５５％とステア
リン酸亜鉛１％金混曾し、圧力ｓ　、　５　ｔ／ｃ７ｋ
Ｌ’！で成形した。その結果、Ｐを合金したため、圧粉
密度は実施例１より低く　、６．５８　ｇ／ｃｍ８であ
った。

この圧粉体を、実施例２と同一の昇囲気、条件によジ焼
結して、Ｃ量０．０６５％、　Ｏｆｏ、０３７％（７）
焼結体を得た。次に、この焼結体を７　ｔ　／　ａｍ２
で再圧縮してｊｆｊ度ｅ　７４２９／Ｃｌｆｔ８に：　
１ｌｉ６　メ、カーホン・ポテンシャル約０．９５％の
浸炭雰囲気中で９８０　”０Ｘ９０分の浸炭を施してｓ
　ｓ　ｏ　”ｏがら油焼入れれした。その結果、有効浸
炭深さは１　ｍｍとなり、焼戻後の引張強さは１０３．
５　ｋｆｌ　／ａｍ２、衝撃値は２．１ｋｇ・ｍ　／　
ａｍ２でともに実施例１より高く、また表面硬さ８５０
．１ｊＨＶ　、比摩耗ｎ　Ｏ，０３Ｘ　１０−７ｍｍ２
／／ｃｇで耐摩耗性も実施例１より一段と優れた部材が
得られた。このように強靭性、耐摩耗性が、実施例１よ
り一段と向上したのは、Ｐの合金化による空孔の球状化
に起因するものと考えられた。

比較例５は、焼結温度が１１２０℃であることを除いて
、他の条件は実施例３と総て同一にした例でめるが、強
靭性が優れず、耐摩耗性も不十分であった。

実施例４ Ｑｒｉが８％と多く、かつＶ　、　ＭＯも合金した銅粉
りを用いて本発明を適用した例であり、その結果引張強
さ１０７．９ｋｇ／ｍ−と非常に商い強度が得られた。

衝撃値も１．８　ｋｇ　’　ｍ　／Ｃｍ”と十分高く、
比摩耗量は０．０２　Ｘ　１０””　ｐａｒｔ２７　ｋ
ｇ　テ、これまた優れた耐摩耗性を示した。なお、焼結
はＨ２中で行なった。

この理由はＯｒ　Ｊｉが多いため、ＡＸカス中での焼結
では浸窒が起り、その後の再圧縮工程で昼密度化が困難
となるからである。実施例４に対して七較例６は、同じ
鋼粉りを用いて１１２０−０で焼結した例であるが、そ
の他の条件は総て実施例４と同一にしたにも拘らず、強
靭性は極めて劣っていた。しかし、耐摩耗性は、比較例
ｌ５−４に較べてそれ程劣ってはいなかった。この理由
は、Ｏｒ量の多いことおよびＶ　、　ＭＯを含有するこ
となどから、浸炭時にこれらの炭化物が形成され、これ
が耐摩耗性の劣化を防ぐためと考えられた。

実施例５ Ｉｎ鼠が多く、かつＮｉ　ｆ合金したＩｎ　−ＯＪ”　
−ＭＯ−Ｎｉ系鋼粉Ｅに本発明を適用した例であるが、
引張強さは８６．９　ｋｇ／ｍｙｐｒ”、衝撃値は１　
、３　ｉｃｇ　＊　ｍ／ｍ”で、実施例１−４に較べて
強靭性がやや劣っていた。しかし、なお十分な強靭性を
有しており、−万耐摩耗性も実施例】とほぼ同等など特
注的に十分であった。これに対して比較例７は、比較例
８〜６と同様、焼結温度が低いため、他の条件を実施例
５と総て同一にしたにも拘らず、強靭性、耐摩耗性は極
めて劣っていた。

次にＯｒを含有せず、かつＯｒ　＋　Ｉｎ　＋　ＭＯ＋
　Ｖ量が本発明の範囲を外れて少ない銅粉Ｆを用いた比
較例８では、焼結体のａ−１１，ｏ−ｔｌがそれぞれ０
．０２７％、　０．０１８％と十分に低く、かつ再圧縮
後の密度が７．８９　ｆｌ／ＣＩｒＬ８と十分に冒〈て
、ともに本発明の範囲内に包含されているにも拘らず、
浸炭焼入れ一焼戻した部材の比摩耗量は０．４０’Ｘ　
１０−’朋８／　ＩＣＥ！であり、実施例１〜５と比較
して、耐摩耗性に劣っていた。しかし引張強さはｘｏｓ
、ｏｋ、ｇ／朋−衝撃ＩＩｋは２．７匈・ｍ／の２とと
もに商く、強靭性には優れていた。耐摩耗性に劣る原因
としては、炭化物生成元素の合金量が少なく、Ｏｒｋ含
壱しないため、浸炭焼入れ後に十分な底面硬さが得られ
ないことに起因すると考えられる。７ 以上、各実施例、比較例ヲ通じて本発明の内容を具体的
に説ψノしたが、璧するに本発明の最大の意義は、強靭
性とともに耐摩耗性にも優れた焼結機械部品を簡便に提
供し得る点にあり、この意味で本発明製造方法の採用は
粉末冶金の対象とする領域を一段と拡大する効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、焼結体の０−ｉｌと再圧縮密度の関係を示し
たグラフであり、 第２図と第３図は、いずれも粉末鍛造鋼に例をとった部
材の焼入れ性と浸炭性におよばす０量の影響を説明する
ための説明図、 第４図は、焼結体の浸炭硬化曲線の形状におよぼす密度
の影響を示した特性図である。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 第１図 ０　　　　　０、ｆ　　　　　　Ｏ，２０，３焼齢ａＣ
量（％） 第２１￥ｉ 粉末金段造／＃岡θ量（％） 第３図 看末４段造ゲθ量（％ジ 第４図 表面≠＼ら０距島疲（ｍｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　ｉｌ（Ｉｊｆｔ’、　％　Ｔ、Ｏ：　０．１５　
   ％ＪＪ、　下、ｓｉ　：　０．１０％以Ｆ、Ｏ；　］−
   ５％以丁、Ｏｒ　：　０．２０〜６．５％全含み、かつ
   ２．３％以上の更ｔ（ｎ、　４．８％以上（１）Ｎｏ、
   １．０％以十（７）　Ｖ　、　　Ｊ、０　％以′ドのＮ
   ｂふ・よび２．０％以下のＷの中から選ばれ々１種また
   に２池以−ヒをそれらの付計景で０６６〜６．５％含有
   する合金鋼粉に対し黒鉛粉と固体憫滑剤粉末を混合し、
   その混合、＠全霊型中で加圧成形することにより６′？
   既（５，３〜７−　ｏ　９４１でＣ含有％、が次式； ％式％ で示す圧粉トドとし、次いてぞの圧粉体全露点０”Ｃ以
   下のＨ２金主体とするカス雰囲気中で脱ろ９処Ｊｕｌす
   ｂ　（Ｄ　ｖｃ絖＠　ｌ　Ｊ　５　（１〜Ｊ　３００Ｃ
   ｖＣ昇温しで脱酸・脱炭葡ｒｊ二う焼結を・施してｃ　
   ：　ｏ、ｏｓ％以下、Ｏ：　０．１０％以下の焼結体と
   し、それからその焼結体を金型中で再圧縮して密咽７．
   ２１／ｃｍ８以上にしてから浸炭性唇間気中にて８８０
   〜９８０℃に加熱することにより表面０％“が０．８０
   〜１．１５％で有効浸炭深さＱ、３ｍ１ｌＬ以上の浸炭
   層をつくり、引続いて浸炭温度以下８００℃以上の温度
   からの焼入れを施し、ないしはさらに２５０″Ｃ以下の
   温度で焼戻しを施す熱処理を経ることよ＃）なる耐摩耗
   性および強靭性に優れる焼結側斜の製造方法。