JPS5993801A - 粉末冶金用純鉄粉 - 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】 本発明は粉末冶金用鉄粉、特に噴靭法によって製造され
る鉄粉の材質に関する。

粉末冶金用に使用されている鉄粉としては、（１）純鉄
粉系、（２）合金鉄粉系の２種類に大別される。

純鉄粉系は若干のＭｎ　（通常０．１〜０．５％）とＳ
ｉ。

Ｃなどを含み残部は鉄である。一方９合金粉末系はＮｉ
　、　Ｍｏ　、　Ｃｒなどをそれぞれ必要量含有したも
のである。本発明は前者の純鉄粉系に関するものである
。

純鉄粉系の粉末の用途は、純鉄粉にＣｕ扮、グラファイ
ト粉、などを添加混合し、金型で圧粉成形し焼結後、必
要に応じて寸法矯正のためのサイジングを行い２通常５
．０〜７．２ｇ／ｄの密度をもった焼結部品を製造する
ことにある。

また最近では、より強度の要求される機械構造用部品に
対し、上記工程の焼結後、９００〜１２００℃で熱間鍛
造し、密度をはゾ真密度（７，６〜７．８ｇ／′）とす
る、いわゆる焼結鍛造部品となすものもある。

しかし焼結部品、焼結鍛造部品とも、金型で成形できる
形状１こは制約があるため、ときとして。

機械加工（旋削加工など）が必要となる場合がある。と
ころが前述の純鉄粉系では被削性が悪く。

機械加工時の工具費が高価になるという欠点がある。

近年、被削性の改善を行なうため、たとえば特許出願公
告昭和４７−３９８３２．昭和５４−４５７など、゛ゞ
鉄鉄粉粒円内Ｓを０．０８〜０６０％添加”し、被削性
の改善をはかった純鉄粉が発明されている。

ここで“鉄粉粒子内にＳを添加”するとは、鉄粉製造工
程の内、溶解工程で溶湯中にＳを添加し。

水又は気体の噴緋法番こより溶湯を粉体化し、粉末粒子
内にＳを合金化することであり、鉄粉とＳ粉を単に混粉
することではない。

なお還元粉においては、その製造工程に溶解工程がない
ため、５分を意識的に変動させることができず、鉄粉中
のＳ含有量を５分の添加によって調整できるのは噴霧粉
に限定される。

しかしＳを０．０８〜０．６０％添加した鉄粉は９発明
者らの詳細な観察の結果、以下の問題のあることを発見
した。

（１，１圧粉成形体の強度が低（、圧粉成形体のクラッ
クが発生しやすい。

■　焼結時の歪が大きく、かつそのバラツキも大きい。

■　焼結体や焼結鍛造材の強度が低くなる。

上記従来材の欠点に鑑み２本発明は被削性を極力損なわ
ない範囲で、圧粉成形体の強度に優れ。

焼結体ないし焼結鍛造材としての強度に優れた粉末冶金
用鉄粉材料を提供することを目的とする。

このような目的は、粉末冶金用鉄粉を噴霧法で製造する
にあたり、鉄を溶解し５分を溶湯に添加し、水又は気体
の噴籾法により製造される鉄粉において、鉄粉粒子内に
Ｓが０．０３〜０．０７％添加されていることを特徴と
する粉末冶金用鉄粉によって達成される。

ここで２本楯明においてＳ含有量を０．０３〜０．０７
％に限定した理由について説明する。

第１図にＳ含有量とａ）圧粉成形体の抗折強度。

ｂ）焼結時の膨張率すなわち焼結歪率＋　　ｃ）引張強
さ、　　ｄ）　被削性の代表特性として工具の横逃げ面
最大摩耗幅との関係を示す。

なお、これらの試験に用いた材料は、いずれも。

Ｓ含有量を種々変化させた鉄粉に、銅粉を２％。

グラファイト粉を０．８％、潤滑剤であるステアリン酸
亜鉛を１％添加混合し、密度が６．８　ｇ／ｄとなるよ
うに圧粉成形したものである。

また焼結歪、引張強さ、被削性を評価するには。

上述＋７ｉ！粉成分の粉末を所定の形状に圧粉成形（密
度は６．８　ｇ／ＣＨＩ　）　Ｌ／、　ＲＸガス中で１
１２０℃×２０分焼結したテストピースで評価した。

第１図ａ）は口１０試験片を用いて抗折試験した結果で
ある。これかられかるように、Ｓ含有量が０．１％を越
すと急激に圧粉体の抗折強度が低下し。

鉄粉の成形性が悪化することがうかがわれる。

第１図ｂ）はφ５０．厚さ２０關の径方向の焼結歪を測
定した結果である。これかられかるように。

Ｓ含有量が０゜０８％以上になると焼結歪が急激に増大
し、かつバラツキも大きくなる。

第１図Ｃ）は粉体粉末冶金協会の標準引張試験片を用い
て引張試験した結果である。これかられかるように焼結
体の引張強さは、Ｓ含有駄の増加によって漸減するが、
Ｓ含有ｆｆ１０．１％以下でははゾ同等となる。

また第１図ｄ）は、切削条件として、工具に超硬を使用
し、切削速度１００　ｍＡｉｏ　、送り０．２５　ａｍ
／　ｒｅｖ。

切り込み２　ｓｉｎとし、被削性の代表特性値である５
分間切削後の横逃げ面最大摩耗幅を示したものである。

この図かられかるように、Ｓ含有量が０．０３％以−ヒ
で厚耗幅が著しく小さくなり、被削性が改善されること
がわかる。

以上の結果を総合すると、焼結体の被削性からはＳ含有
量が０．０３％以上、また圧粉成形体の抗折強度、焼結
体の焼結歪、引張強さからは、Ｓ含有量が０．０７％以
下が望ましいことがわかる。

以上は密度６．８　ｇ／ａｔの圧粉成形体および焼結体
の特性であるが、より強度の高い焼結鍛造体の引張強さ
を第２図に示す。

第２図は、第１図の混粉成分を密度６．８ｇ汐に圧粉成
形し、ＲＸガス中１１２０℃で焼結後、熱間鍛造し焼入
れ、焼戻しを行なったテストピースの結果である。テス
トピースは１ｉさ５Ｍの板状形状であり表面は黒皮であ
る。

第２図からも、Ｓ含有量の増加とともに引張強さが低下
し、望ましい品質としてはＳ含有量０１％以下であるこ
とがわかる。

以下添付図面に基づいて１本発明の詳細な説明する。

実施例■ 本発明法により製造した０、０５％Ｓの鉄粉と、従来演
により製造した０、０１％Ｓおよびｏ、２９％Ｓの鉄粉
を用い、第３図に示すチェーンスプロケットｌを各約４
００個装作し、各種特性を比較した結果を第１表に示す
。

混粉成分は２．０％Ｃｕ＃５’Ｊ、　０．８％グラフ７
、イ゛ト粉。

１．０％ステアリン酸亜鉛、残部鉄粉である。圧粉成形
後の密度６．８ｇｙ島、焼結は１１２０℃×２０分。

雰囲気はＲＸガスにて行なった。焼結粗材は寸法矯正の
ためサイジングを実施し、ギヤ部２を機械加工した。

第１表 表から明らかなように１本発明法仄より製造した鉄粉（
０，０５％Ｓ）は従来法により製造した０、０１％Ｓ含
有鉄粉に比べ機械加工の工具寿命が著しく優れており、
他の特性についてはいずれも有意な差が認められない。

たゾ従来演により製造した０、２９％Ｓ含有鉄粉は圧粉
成形体の強度が低いため、圧粉成形時の割れ不良率が高
く、また焼結体の焼結歪が大きくかつバラツキが大きい
ため。

サイジング後の不良率も高い。

実施例１１ 本発明法により製造した０、０５％Ｓの鉄粉と。

従来法により製造した０、０１％Ｓおよび０．２９％Ｓ
の鉄粉を用い、第４図に示すコネクティングロッドを各
４００４ｔｌＡ　’Ｍ作し、各種特性を比較した結果を
第２表に示す。

第２表 ２．０％Ｃｕ扮、０．６％グラ７フイ、ト粉、０．８％
ステアリン酸亜鉛、残部鉄粉からなろ混粉を密度６．６
ｇ／ｃｆに圧粉成形し、１１２０℃×６０分ＲＸガス雰
囲気中で焼結し、そのま＼熱間で密度７．７５〜７．８
０　ｇ／／ａＩ＋′まで鍛造し、雰囲気中で焼入・焼戻
しを実施し第４図に示すコネクティングロッドを製作し
た。

表から明らかなように、結果ははゾ焼結体の場合と類似
しており１本発明法により製造した鉄粉（０，０５％Ｓ
）は従来法により製造した０、０１％Ｓ含有鉄粉に比べ
１機械加工の工具寿命が著しく優れ、他の特性について
は、いづれも有１位な差が認められない。一方従来演に
より製造した０、２９　％Ｓ含有鉄は１機械加工の工具
寿命において優れているものの、圧粉成形時の割れ不良
率が高く、大端１小端６間の引張強度も他に比べかなり
劣っている。

以上から明らかなように２本発明にかかる鉄粉材料は、
圧粉成形時の不良率、サイジング後の寸法不良率が少な
く２機械加工時の工具寿命に優れ。

かつ強度にも優れた。バランスのとれた鉄粉材料として
ｉ紙構造用の焼結部品、焼結′Ｂ造部品の製造が可能と
なり、焼結部品、焼結鍛造部品のコストを大幅に低減で
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄粉粒子中の含倚鰍による焼結体の各種特性の
変化を示す図、第２図は鉄粉粒子中のＳ含有屋による焼
結鍛造材の引張弾さを示す図、第３図は本発明材を用い
て製作したチェーンスプロケットを示す図、第４図は本
発明材を用い焼結鍛造にて製作したコネクティングロッ
ドを示す図を示す。 １・・・・・・チェーンスプロケット ２・・・・・・ギヤ部 ；３・・・・・・大　端 ４・・・・・・小　端 ５・・・・・・小端軸受孔 出　　願　　人 トヨタ自動車株式会社 躬１■ ｇＢ鬼鬼子手中Ｓ〆 晃２目 往来カｆ１手中のＳに

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鉄を溶解し、硫黄分（以下Ｓ）を唐揚に添加し。 水又は気体の噴霧法により製造される粉末冶金用鉄粉に
   おいて、鉄粉粒子内にＳが０．０３〜０．０７％添加さ
   れていることを特徴とした粉末冶金用鉄粉。