JPS6040505B2 - 窒化焼結合金の製造方法 - Google Patents
窒化焼結合金の製造方法Info
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- JPS6040505B2 JPS6040505B2 JP4457180A JP4457180A JPS6040505B2 JP S6040505 B2 JPS6040505 B2 JP S6040505B2 JP 4457180 A JP4457180 A JP 4457180A JP 4457180 A JP4457180 A JP 4457180A JP S6040505 B2 JPS6040505 B2 JP S6040505B2
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- alloy
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、炭素を除く他の合金成分をあらかじめ溶融状
態で合金化させた粉末を成型・焼結させると同時にその
際に炭素をも合金化させると共に合金自体を溶体化させ
、その後、窒化処理によって表層部を著しく硬化させる
と同時に合金自体を時効硬化させることを特徴とする焼
結合金部品の製造方法に関するものである。
態で合金化させた粉末を成型・焼結させると同時にその
際に炭素をも合金化させると共に合金自体を溶体化させ
、その後、窒化処理によって表層部を著しく硬化させる
と同時に合金自体を時効硬化させることを特徴とする焼
結合金部品の製造方法に関するものである。
一般に、耐しゆう動摩耗性、耐焼きつき性などを必要と
する機械部品に対しては窒化処理が望ましいため、従来
、小型の精密機械部品については、特に、窒化を施した
チル鋳物が多く用いられているが、この場合には、寸法
精度、鋳造欠陥などのために歩留まりが悪く、また、窒
化効果も十分には決して得られないという問題がある。
する機械部品に対しては窒化処理が望ましいため、従来
、小型の精密機械部品については、特に、窒化を施した
チル鋳物が多く用いられているが、この場合には、寸法
精度、鋳造欠陥などのために歩留まりが悪く、また、窒
化効果も十分には決して得られないという問題がある。
このため、各種の配合金属粉を成型・暁結させたものを
窒化処理して部品を製造する方法も種々試みられている
が、この方法では、正産性が悪く、しかも、均一な窒化
性や十分な強度が得られないという欠点がある。そこで
、本発明は、従釆公知のチル鋳物や、焼結合金における
以上のような問題や欠点に鑑がみ、高負荷に耐え、すぐ
れた耐しゆう動摩耗性、耐焼きつき性を持つ精密部品用
窒化凝結合金の製造方法を得ることを、その目的とする
ものである。
窒化処理して部品を製造する方法も種々試みられている
が、この方法では、正産性が悪く、しかも、均一な窒化
性や十分な強度が得られないという欠点がある。そこで
、本発明は、従釆公知のチル鋳物や、焼結合金における
以上のような問題や欠点に鑑がみ、高負荷に耐え、すぐ
れた耐しゆう動摩耗性、耐焼きつき性を持つ精密部品用
窒化凝結合金の製造方法を得ることを、その目的とする
ものである。
本発明者は、種々実験を重ねた結果
１ あらかじめ溶融状態で合金化させたものを粉末にし
、これを成型・凝結すると、均一な窒化性が得られ、ま
た、従釆の合金で得られるのと同じ析出硬化現象をこの
競給品においても得られることのできること２ この場
合、あらかじめ炭素をも合金化した粉末を用いると、粉
末自体の硬さが大きくなり、成型も困難であるが粉末時
の炭素をできる限り低くし、この炭素をその後の成型時
に含ませると、焼結時に容易に合金化させることができ
ること３ また、この場合の熔体化は、焼絹時の温度と
冷却速度とを利用すると十分に達成することができ、更
に、モリブデンを主要金属成分とする炭化物の析出を利
用すると、寸法精度を損ねることないこ窒化処理時に同
時に時効効化を生じさせることができることという事実
を確認することができた。
、これを成型・凝結すると、均一な窒化性が得られ、ま
た、従釆の合金で得られるのと同じ析出硬化現象をこの
競給品においても得られることのできること２ この場
合、あらかじめ炭素をも合金化した粉末を用いると、粉
末自体の硬さが大きくなり、成型も困難であるが粉末時
の炭素をできる限り低くし、この炭素をその後の成型時
に含ませると、焼結時に容易に合金化させることができ
ること３ また、この場合の熔体化は、焼絹時の温度と
冷却速度とを利用すると十分に達成することができ、更
に、モリブデンを主要金属成分とする炭化物の析出を利
用すると、寸法精度を損ねることないこ窒化処理時に同
時に時効効化を生じさせることができることという事実
を確認することができた。
本発明方法は、このような実験事実に基づき、その目的
を達成するために、重量比でけし、素１．０％以下、マ
ンガン１．０％以下、クロム０．５０〜３．０％、モリ
ブデン０．５０〜２．０％、バナジウム０．１０〜０．
７０％を含み、その他は製造上避けられない不純物以外
は鉄から成る合金粉末を、成形・暁結すると同時にその
際に０．１０〜０．２５％の炭素を岡藩させ、その後、
窒化処理することを特徴とするものである。
を達成するために、重量比でけし、素１．０％以下、マ
ンガン１．０％以下、クロム０．５０〜３．０％、モリ
ブデン０．５０〜２．０％、バナジウム０．１０〜０．
７０％を含み、その他は製造上避けられない不純物以外
は鉄から成る合金粉末を、成形・暁結すると同時にその
際に０．１０〜０．２５％の炭素を岡藩させ、その後、
窒化処理することを特徴とするものである。
すなわち、本発明は、合金粉末時には、炭素が低い方が
良いので、粉末自体には、炭素をあえて含ませず、その
後、成形焼給時に、必要に応じて、炭素を加え、Ｃを０
．１０〜０．２５％に固溶化させるところに最大の特徴
があるものである。以下、本発明をその実施例及びその
実験結果を示す添附図面に基づいて説明する。まず、本
発明に係わる暁結合金の最終化学成分は、上に記載した
製造方法から明らかであるとおり、重量比でＣＯ．１０
〜０．２５％、Ｓｉｌ．０％以下、Ｍｎｌ．０％以下、
Ｃｒｏ．５０〜３．０％、Ｍｏｏ．５０〜２．０％、Ｖ
Ｏ．１０〜０．７０％で、その他は製造上避けられない
不純物以外はＦｅから成るが、その化学成分の限定理由
は次ぎのようになる。
良いので、粉末自体には、炭素をあえて含ませず、その
後、成形焼給時に、必要に応じて、炭素を加え、Ｃを０
．１０〜０．２５％に固溶化させるところに最大の特徴
があるものである。以下、本発明をその実施例及びその
実験結果を示す添附図面に基づいて説明する。まず、本
発明に係わる暁結合金の最終化学成分は、上に記載した
製造方法から明らかであるとおり、重量比でＣＯ．１０
〜０．２５％、Ｓｉｌ．０％以下、Ｍｎｌ．０％以下、
Ｃｒｏ．５０〜３．０％、Ｍｏｏ．５０〜２．０％、Ｖ
Ｏ．１０〜０．７０％で、その他は製造上避けられない
不純物以外はＦｅから成るが、その化学成分の限定理由
は次ぎのようになる。
Ｃ ：析出硬化に役立つ最低０．５％のモリブデンに対
して少なくとも０．１０％以上が必要であるが、０．２
５％を越えると、焼給時の冷却速度でマルテンサィト変
態を生じて寸法精度が損ねる。
して少なくとも０．１０％以上が必要であるが、０．２
５％を越えると、焼給時の冷却速度でマルテンサィト変
態を生じて寸法精度が損ねる。
Ｓｉ．Ｍｎ：良好な溶融合金を作ると共に上記の炭素量
で達成することのできる最高４５０ＨＶ位までのベース
硬さ（溶体化時の硬さ）を得るためには、それぞれ、最
高１．０％までの添加が必要である。
で達成することのできる最高４５０ＨＶ位までのベース
硬さ（溶体化時の硬さ）を得るためには、それぞれ、最
高１．０％までの添加が必要である。
Ｃｒ：耐摩耗性及び耐焼きつき性の附与に役立つＨＶ７
００以上の硬さを窒化処理で得るためには、モリブデン
及びバナジウムと合わせ、最低０．５０％が必要となる
が、３．０％を越えると硬さ向上には余り役立たず、む
しろ窒化速度を著しく損ねるため、３．０％以下にとど
めるのが望ましい。
００以上の硬さを窒化処理で得るためには、モリブデン
及びバナジウムと合わせ、最低０．５０％が必要となる
が、３．０％を越えると硬さ向上には余り役立たず、む
しろ窒化速度を著しく損ねるため、３．０％以下にとど
めるのが望ましい。
Ｍｏ：析出硬化を生じさせるためには０．５％以上が必
要であるが、０．２５％の炭素量に対しては２．０％以
上加えても析出硬化度をそれ相応に高めることができな
い。
要であるが、０．２５％の炭素量に対しては２．０％以
上加えても析出硬化度をそれ相応に高めることができな
い。
Ｖ ：炭化物の析出硬化を促進するのに役立つが、その
効果は０．１０％以上で得られ、０．７０％加えても変
わらない。
効果は０．１０％以上で得られ、０．７０％加えても変
わらない。
本発明に係る鱗結合金は、上記のような限定理由によっ
て各種元素を含有するものであるが、次ぎに、その熱処
理について説明する。
て各種元素を含有するものであるが、次ぎに、その熱処
理について説明する。
このような最終化学成分を有する合金は
溶体化→時効
の熱処理を経て高い強度を示すことになるが、この場合
にに、溶体化処理において、オーステナィト化城からの
冷却によってべーナィト組織を形成させることができれ
ば、その後、５００ｏ 〜６００ｏｏの加熱によってこ
の組織中に炭化物を析出させて時効処理を完成させるこ
とができることになるので、実際の手順としては、焼結
及び窒化によって、この熱処理を併用することができる
ことになる。
にに、溶体化処理において、オーステナィト化城からの
冷却によってべーナィト組織を形成させることができれ
ば、その後、５００ｏ 〜６００ｏｏの加熱によってこ
の組織中に炭化物を析出させて時効処理を完成させるこ
とができることになるので、実際の手順としては、焼結
及び窒化によって、この熱処理を併用することができる
ことになる。
もちろん、この競給後の冷却においては、部品が小さ過
ぎるとマルテンサィトを、また、部品が大き過ぎると冷
却速度が遅くなってフェライトを生成することになるが
、この冷却速度とべ‐ナイト生成との関係は、上記の化
学成分範囲内においてＣ，Ｍｎ，Ｃｒ及びＭｏ量を適宜
に変えることによって調整することができるので、少な
くともオーステナイト化が達成できる。
ぎるとマルテンサィトを、また、部品が大き過ぎると冷
却速度が遅くなってフェライトを生成することになるが
、この冷却速度とべ‐ナイト生成との関係は、上記の化
学成分範囲内においてＣ，Ｍｎ，Ｃｒ及びＭｏ量を適宜
に変えることによって調整することができるので、少な
くともオーステナイト化が達成できる。
９００℃以上で暁結を行なえば、この処理によって溶体
化を兼ねることは十分に可能となる。
化を兼ねることは十分に可能となる。
また、ベーナィト組織からの炭化物の析出は上述のよう
に５００ｏ 〜６００００で生じるので、その温度域は
窒化処理の温度城と一致するが、今、本発明による化学
成分範囲に含まれる。
に５００ｏ 〜６００００で生じるので、その温度域は
窒化処理の温度城と一致するが、今、本発明による化学
成分範囲に含まれる。
Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｍｏ Ｖ
Ｏ．２２０．５５０．８５２．４０１．０５０．４２か
ら成る化学成分（重量％）を有する暁縞部品を、５２０
０，５５００，５７００及び６００００で時効処理した
場合の硬さ変化を調べると、第１図に示すようになり、
この温度域で高温になる程、時効硬さの増加速度も大き
くなることが分かる。
ら成る化学成分（重量％）を有する暁縞部品を、５２０
０，５５００，５７００及び６００００で時効処理した
場合の硬さ変化を調べると、第１図に示すようになり、
この温度域で高温になる程、時効硬さの増加速度も大き
くなることが分かる。
一方、窒化処理とは、窒素を被処理物の表面から拡散・
侵入させて行く手法であるので、処理温度を高くする程
、窒化処理自体を迅速化することのできることは、いう
までもないところである。
侵入させて行く手法であるので、処理温度を高くする程
、窒化処理自体を迅速化することのできることは、いう
までもないところである。
しかしながら、５０００ 〜６００３○という温度域は
Ｆｅ合金での高温暁もどし温度域であるので、一般のＦ
ｅ合金においては、この温度城で高温で処理される程、
著しい焼きもどしを受け、硬さの低下をもたらすことと
なる。従って、通常、タフトラィドや、ガス軟窒化のよ
うな高温窒化処理を適用することができるのは、心部硬
さを必要としない場合に限られているが、本発明に係わ
る糠結合金においては、５０００ 〜６００ｏｏで逆に
硬化する特性を有しており、しかも、その硬化速度は高
温になる程大きくなるので、安価な高温窒化処理が一石
二鳥で利用できることにもなる。もちろん、上述したよ
うな析出硬化型合金で、このような高い強度部品が得ら
れることは、窒素の拡散・侵入を著しく妨げるＣ％を可
及的に低減することができることにもなるので、この点
からも、窒化処理用としては好適であるといえる。
Ｆｅ合金での高温暁もどし温度域であるので、一般のＦ
ｅ合金においては、この温度城で高温で処理される程、
著しい焼きもどしを受け、硬さの低下をもたらすことと
なる。従って、通常、タフトラィドや、ガス軟窒化のよ
うな高温窒化処理を適用することができるのは、心部硬
さを必要としない場合に限られているが、本発明に係わ
る糠結合金においては、５０００ 〜６００ｏｏで逆に
硬化する特性を有しており、しかも、その硬化速度は高
温になる程大きくなるので、安価な高温窒化処理が一石
二鳥で利用できることにもなる。もちろん、上述したよ
うな析出硬化型合金で、このような高い強度部品が得ら
れることは、窒素の拡散・侵入を著しく妨げるＣ％を可
及的に低減することができることにもなるので、この点
からも、窒化処理用としては好適であるといえる。
また、本発明に係わる製造方法によって競結合金を作る
場合に、添加する炭素量を低くすることができることは
、最終的に得られる嫁結合金の密度を高くすることがで
きるという利点もある。次ぎに、本発明の実施例につい
て説明する。
場合に、添加する炭素量を低くすることができることは
、最終的に得られる嫁結合金の密度を高くすることがで
きるという利点もある。次ぎに、本発明の実施例につい
て説明する。
実施例 １高周波炉を用いてＣ：こん跡：Ｓｉ：０．３
０％：＊Ｍｈ：０．８０％：Ｃｒ：１．０％：Ｍｏ：１
．０％：Ｖ：０．３０％から成る溶融鉄合金を作り、こ
れを頃霧状に飛散させて、いわゆる、アトマイズ粉を作
成した。次いで、この内の１００メッシュ以上の粉末に
丁度０．１８％Ｃが固綾するように炭素粉末を混ぜたも
のを用い、厚さ５肌の板状試料を加圧成型し、これに水
素気流中で１１〆０×９０凧の暁結処理を行なった。こ
の状態における試料の硬さはＨＶ３４５であった。続い
て、この試料をＮは：ＲＸ＝１：１のふん囲気中で５７
０００×乳ｒの処理を行ない、いわゆる、ガス軟窒化処
理をしたところ、第２図に示すような硬さ分布が得られ
た。この図から分かるように、この製造手順によって、
表面硬さＨＶ８００以上、有効硬化層厚さ（ＨＶ５５０
以上の厚さ）０．７肋の窒化硬化層が得られ、一方、心
部も窒化処理時にＨＶ３４５からＨＶ３９０に硬化させ
ることができた。このように、最終的には１２５ｋ９／
磯の心部強度を持つ耐摩耗にすぐれた焼結部品を得るこ
とに成功した。実施例 ２ 実施例１に示したのと同じ製造手順によって、表に示す
６種の本発明に係わる齢給部品を作成し、その競結後の
硬さ及び窒化後の硬さ分布を測定した。
０％：＊Ｍｈ：０．８０％：Ｃｒ：１．０％：Ｍｏ：１
．０％：Ｖ：０．３０％から成る溶融鉄合金を作り、こ
れを頃霧状に飛散させて、いわゆる、アトマイズ粉を作
成した。次いで、この内の１００メッシュ以上の粉末に
丁度０．１８％Ｃが固綾するように炭素粉末を混ぜたも
のを用い、厚さ５肌の板状試料を加圧成型し、これに水
素気流中で１１〆０×９０凧の暁結処理を行なった。こ
の状態における試料の硬さはＨＶ３４５であった。続い
て、この試料をＮは：ＲＸ＝１：１のふん囲気中で５７
０００×乳ｒの処理を行ない、いわゆる、ガス軟窒化処
理をしたところ、第２図に示すような硬さ分布が得られ
た。この図から分かるように、この製造手順によって、
表面硬さＨＶ８００以上、有効硬化層厚さ（ＨＶ５５０
以上の厚さ）０．７肋の窒化硬化層が得られ、一方、心
部も窒化処理時にＨＶ３４５からＨＶ３９０に硬化させ
ることができた。このように、最終的には１２５ｋ９／
磯の心部強度を持つ耐摩耗にすぐれた焼結部品を得るこ
とに成功した。実施例 ２ 実施例１に示したのと同じ製造手順によって、表に示す
６種の本発明に係わる齢給部品を作成し、その競結後の
硬さ及び窒化後の硬さ分布を測定した。
表
その結果も同表に記載されているが、同表から、本発明
に係わる焼結部品は、その化学成分を調整することによ
って、次ぎのように使い分けをすることのできることの
可能であることは、明らかである。
に係わる焼結部品は、その化学成分を調整することによ
って、次ぎのように使い分けをすることのできることの
可能であることは、明らかである。
Ａ表面硬さ、心部硬さ共にに比較的低くても良いが、厚
い硬化層が必要な場合・・・・・・試料舵．１及び３。
い硬化層が必要な場合・・・・・・試料舵．１及び３。
Ｂ 心部硬さは比較的低くても良いが、高い表面硬さが
必要な場合・・・・・・試料的．２。Ｃ 表面硬さは比
較的低くても良いが、高い心部強度が必要な場合・・・
・・・試料Ｍ．５。Ｄ 表面硬さ及び心部硬さ共に高く
する必要がある場合・・・・・・試料Ｍ．４及び６。以
上のように、本発明方法によると、すぐれた耐しゆう動
摩耗性、耐焼きつき性を持つ精密部品用の窒化暁結合金
を、所望の表面硬さ及び心部硬さを附与の下に、経剤的
に製造することが可能となる。
必要な場合・・・・・・試料的．２。Ｃ 表面硬さは比
較的低くても良いが、高い心部強度が必要な場合・・・
・・・試料Ｍ．５。Ｄ 表面硬さ及び心部硬さ共に高く
する必要がある場合・・・・・・試料Ｍ．４及び６。以
上のように、本発明方法によると、すぐれた耐しゆう動
摩耗性、耐焼きつき性を持つ精密部品用の窒化暁結合金
を、所望の表面硬さ及び心部硬さを附与の下に、経剤的
に製造することが可能となる。
第１図は本発明に係わる製造方法によって得られた凝結
合金を５０００〜６００ｑ０の温度城で時効処理した場
合の硬さ変化曲線図であり、丁度、各種温度で窒化処理
した場合の心部の硬さ変化に相当するものである。 第２図は、その１実施例として０．１８％Ｃ−０．３０
％Ｓｉ−０．８０％Ｍｎ−１．０％Ｃｒ−１．０％Ｍｏ
を主要合金成分とする本発明に係わるＦｅ合金を暁縞後
、５７０つ○×紬ｒガス敏窒化処理して撮られる断面硬
さ分布を示す線図である。第１図 第２図
合金を５０００〜６００ｑ０の温度城で時効処理した場
合の硬さ変化曲線図であり、丁度、各種温度で窒化処理
した場合の心部の硬さ変化に相当するものである。 第２図は、その１実施例として０．１８％Ｃ−０．３０
％Ｓｉ−０．８０％Ｍｎ−１．０％Ｃｒ−１．０％Ｍｏ
を主要合金成分とする本発明に係わるＦｅ合金を暁縞後
、５７０つ○×紬ｒガス敏窒化処理して撮られる断面硬
さ分布を示す線図である。第１図 第２図
Claims (1)
- １ 重量比でけい素１．０％以下、マンガン１．０％以
下、クロム０．５０〜３．０％、モリブデン０．５０〜
２．０％、バナジウム０．１０〜０．７０％を含み、そ
の他は製造上避けられない不純物以外は鉄から成る合金
粉末を、９００℃以上の温度において成形・焼結すると
同時に０．１０〜０．２５％の炭素を固溶させ、その後
、５００〜６００℃の温度において窒化処理することを
特徴とする窒化焼結合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4457180A JPS6040505B2 (ja) | 1980-04-07 | 1980-04-07 | 窒化焼結合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4457180A JPS6040505B2 (ja) | 1980-04-07 | 1980-04-07 | 窒化焼結合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56142868A JPS56142868A (en) | 1981-11-07 |
| JPS6040505B2 true JPS6040505B2 (ja) | 1985-09-11 |
Family
ID=12695183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4457180A Expired JPS6040505B2 (ja) | 1980-04-07 | 1980-04-07 | 窒化焼結合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6040505B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7167428B2 (ja) * | 2017-11-10 | 2022-11-09 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | 鉄基焼結合金材及びその製造方法 |
| WO2020185641A1 (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | Hoeganaes Corporation | Metallurgical compositions for press-and sinter and additive manufacturing |
| CN113652570B (zh) * | 2021-08-20 | 2022-08-05 | 湖南众鑫新材料科技股份有限公司 | 一种提高氮化钒铁氮含量的工艺 |
-
1980
- 1980-04-07 JP JP4457180A patent/JPS6040505B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56142868A (en) | 1981-11-07 |
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