JPS6043449A - 鉄鋼添加用マンガン−ビスマス合金 - Google Patents
鉄鋼添加用マンガン−ビスマス合金Info
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- JPS6043449A JPS6043449A JP14916383A JP14916383A JPS6043449A JP S6043449 A JPS6043449 A JP S6043449A JP 14916383 A JP14916383 A JP 14916383A JP 14916383 A JP14916383 A JP 14916383A JP S6043449 A JPS6043449 A JP S6043449A
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- manganese
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- Manufacture And Refinement Of Metals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉄鋼溶湯中にビスマス（Ｂ１）を添加するだめ
の、マンガン−ビスマス合金、Ｋ ＩＩ ｆる。
の、マンガン−ビスマス合金、Ｋ ＩＩ ｆる。
Ｂｉは鉛（ｐｂ）、スズ（８ｎ） ％アンチモン（８ｂ
）、ヒ素（Ａｓ）などと同様に、鉄鋼材料中に添加して
潤滑性を改善したり被剛性を改善する効果があることは
一般に知られている。このためＢｉを添加した摺動拐料
用の鉄基合金や、快削鋼が提案されている。
）、ヒ素（Ａｓ）などと同様に、鉄鋼材料中に添加して
潤滑性を改善したり被剛性を改善する効果があることは
一般に知られている。このためＢｉを添加した摺動拐料
用の鉄基合金や、快削鋼が提案されている。
また、Ｂｉは結晶粒の成長を抑制することによって磁気
的特性を改善する効果があるため、電磁鋼板用にも使用
されている。
的特性を改善する効果があるため、電磁鋼板用にも使用
されている。
摺動材として利用する場合は主として粉末冶金法によっ
てＦｅマトリックス中に分散させている。粉していない
。
てＦｅマトリックス中に分散させている。粉していない
。
以上のような背景から鉄鋼溶湯内にＢｉを効果的に分散
添加させる溶解方法が望まれている。
添加させる溶解方法が望まれている。
温であるため、Ｂｉやｐｂの蒸発が著しく、たとえば溶
鋼温度１６２７℃におけるＢｉの蒸気圧は５５７．６＋
＋ｌｍＨｇであり、金属Ｂｉを′単独で添加しても９５
チ以上は蒸発してしまい、歩留良く鉄鋼溶湯中に添加′
することは困難である。
鋼温度１６２７℃におけるＢｉの蒸気圧は５５７．６＋
＋ｌｍＨｇであり、金属Ｂｉを′単独で添加しても９５
チ以上は蒸発してしまい、歩留良く鉄鋼溶湯中に添加′
することは困難である。
本発明は鉄鋼溶湯中にＦｅと互に溶解度、固溶度を共に
有しない低融点金属であるＢｉを効果的に添加し得る添
加剤を提供せんとするものである。
有しない低融点金属であるＢｉを効果的に添加し得る添
加剤を提供せんとするものである。
本発明者らはＦｅと溶解度と固溶度を有し、かっＢｉと
金属間化合物を形成する金属元素を種々検討した結果マ
ンガン（Ｍｎ）に着目し、粉末冶金法によりＭｎ −Ｂ
ｉ金属間化合物を形成させたのち鉄鋼溶湯に添加すると
、Ｂｉの蒸発損失を抑え１．効率良くしかも均一に鉄鋼
溶湯中に添加できることを見出し、本発明に至った。
金属間化合物を形成する金属元素を種々検討した結果マ
ンガン（Ｍｎ）に着目し、粉末冶金法によりＭｎ −Ｂ
ｉ金属間化合物を形成させたのち鉄鋼溶湯に添加すると
、Ｂｉの蒸発損失を抑え１．効率良くしかも均一に鉄鋼
溶湯中に添加できることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明はＭｎ −Ｂｉ金合金かかわるもので、Ｍ
ｎ ： ｌ Ｏ〜９０ ％ （重量係、以下同じ）、Ｂ
ｉ ：９０〜１０％および不可避的不純物から成り、Ｍ
ｎとＢｉとが金属間化合物を形成していることを要旨と
する。
ｎ ： ｌ Ｏ〜９０ ％ （重量係、以下同じ）、Ｂ
ｉ ：９０〜１０％および不可避的不純物から成り、Ｍ
ｎとＢｉとが金属間化合物を形成していることを要旨と
する。
本発明の合金においてＭｎを選択した理由は、Ｍｎは製
鋼工程で脱酸剤として広く使用され、硫黄（Ｓ）の有害
な作用を抑えて鉄鋼材料の性質を改良する効果を有する
からである。神だ、ＭｎはＢ１とＭｎＢ１ ％ ＭｎＢ
ｉ２、Ｍｎ ２ Ｂ ＋ ３などの金属間化合物を形成
する。これらの金属間化合物のうちＭｎ ２ Ｂ １３
が最も生成し易く、鉄鋼添加に際して充分安定なもので
あることがわかった。この場合、Ｂｉ含有量は８５％と
なる。溶湯に添加する場合は融点の高いものほど有効で
あるから、Ｍｎ＋３＋２の利用も考慮してＢ１の上限は
“９０％とした。Ｂ１９０％以上ではＢｉン遊肉すくな
り、融点も低下するので本発明の効果が認められなく々
る。Ｂｉばなるべく金属間化合物となっている方が、本
発明の目的に対する効果は太きいが、必らずしも全量が
金属間化合物である必要はない。
鋼工程で脱酸剤として広く使用され、硫黄（Ｓ）の有害
な作用を抑えて鉄鋼材料の性質を改良する効果を有する
からである。神だ、ＭｎはＢ１とＭｎＢ１ ％ ＭｎＢ
ｉ２、Ｍｎ ２ Ｂ ＋ ３などの金属間化合物を形成
する。これらの金属間化合物のうちＭｎ ２ Ｂ １３
が最も生成し易く、鉄鋼添加に際して充分安定なもので
あることがわかった。この場合、Ｂｉ含有量は８５％と
なる。溶湯に添加する場合は融点の高いものほど有効で
あるから、Ｍｎ＋３＋２の利用も考慮してＢ１の上限は
“９０％とした。Ｂ１９０％以上ではＢｉン遊肉すくな
り、融点も低下するので本発明の効果が認められなく々
る。Ｂｉばなるべく金属間化合物となっている方が、本
発明の目的に対する効果は太きいが、必らずしも全量が
金属間化合物である必要はない。
Ｂｉの下限を１０％としたのは、１０％以下では添加剤
としての効用が乏しくなるからである。
としての効用が乏しくなるからである。
実験の結果Ｍｎ −Ｂｉ金属間化合物を最も効率良く得
られるのはＢ１３０〜８０チの範囲であった。
られるのはＢ１３０〜８０チの範囲であった。
従ってＢ１の量は１０〜９０渠、好ましくは３０〜８０
％が適当であり、残部はＭｎを主成分とした。
％が適当であり、残部はＭｎを主成分とした。
Ｂｉ、Ｍｎ以外の成分については特に制限するものでは
なく、添加する鉄鋼溶湯の使用目的に応じて適宜選択で
きる。一般に炭素（ＣＬＩＪン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）はな
るべく低い方が好ましξ：＋２１ ｓＸｌ’Ｊ、Ｔ“界
４本発明の合金ではＭｎとＢｉとはすべてまたは一部分
がＭｎ ｘＢ １１−ｘなる金属間化合物を形成してい
る必要がある。金属間化合物を形成していることの効果
は、高温の溶湯中へ添加した場合にＢｉの蒸発損失を防
ぎ、効率良くかつ均一に分散添加することを可能にする
点に有る。金属間化合物を形成せず単に混合した状態で
共存しただけでは高温溶湯中で分離してし甘い、Ｂｉは
蒸発してしまって損失が大きくなる。
なく、添加する鉄鋼溶湯の使用目的に応じて適宜選択で
きる。一般に炭素（ＣＬＩＪン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）はな
るべく低い方が好ましξ：＋２１ ｓＸｌ’Ｊ、Ｔ“界
４本発明の合金ではＭｎとＢｉとはすべてまたは一部分
がＭｎ ｘＢ １１−ｘなる金属間化合物を形成してい
る必要がある。金属間化合物を形成していることの効果
は、高温の溶湯中へ添加した場合にＢｉの蒸発損失を防
ぎ、効率良くかつ均一に分散添加することを可能にする
点に有る。金属間化合物を形成せず単に混合した状態で
共存しただけでは高温溶湯中で分離してし甘い、Ｂｉは
蒸発してしまって損失が大きくなる。
Ｍｎ ｘ Ｂ＋ ＋−ｘなる型の金属間化合物は前記し
たＭｎＢ１゜ＭｎＢｉ２、Ｍｎ ２Ｅ ＋ ３に限定さ
れるものではなく、ＭｎとＢｉが結合しているものであ
れば良い。そしてＭｎとＢｉの一部が金属間化合物を形
成していれば良く、一部がＭｎあるいはＢｉ単体として
存在していても使用上に支障はない。
たＭｎＢ１゜ＭｎＢｉ２、Ｍｎ ２Ｅ ＋ ３に限定さ
れるものではなく、ＭｎとＢｉが結合しているものであ
れば良い。そしてＭｎとＢｉの一部が金属間化合物を形
成していれば良く、一部がＭｎあるいはＢｉ単体として
存在していても使用上に支障はない。
次に本発明になる合金の製造方法について説明する。
原料はＭｎを主成分とする金属粉と、Ｂｉを主成分とす
る粉粒体を使用する。ＭｎはＢｉとの金属間化合物の生
成速度を早めるために、また焼結後にノ・ンドリングに
耐える強度を具備させるために、１００メツ７ユ以下の
粉末を使用する。Ｂｉは融点が低いのでＭｎ粒子の表面
に拡散して金属間化合物を形成し易いので、あまり微細
である必要はなく、１論程度の粒状体でも使用できるが
、好ましくはできる。Ｂｉ源としては市販の針状Ｂ１や
、Ｂｉインゴットを破砕して使用しても良い。
る粉粒体を使用する。ＭｎはＢｉとの金属間化合物の生
成速度を早めるために、また焼結後にノ・ンドリングに
耐える強度を具備させるために、１００メツ７ユ以下の
粉末を使用する。Ｂｉは融点が低いのでＭｎ粒子の表面
に拡散して金属間化合物を形成し易いので、あまり微細
である必要はなく、１論程度の粒状体でも使用できるが
、好ましくはできる。Ｂｉ源としては市販の針状Ｂ１や
、Ｂｉインゴットを破砕して使用しても良い。
次にこれら原料粉末を均一に混合したのち、常温で加圧
成形してブリケット状となし、焼結炉に入れて焼結する
。ブリケットに成形する′には１５〜２ｔ１０ｎ２で加
圧すれば、バインダーを使用せずとも金属間化合物生成
に必要な充分な粒子間接触が達成され、強度もあるもの
が得られる。
成形してブリケット状となし、焼結炉に入れて焼結する
。ブリケットに成形する′には１５〜２ｔ１０ｎ２で加
圧すれば、バインダーを使用せずとも金属間化合物生成
に必要な充分な粒子間接触が達成され、強度もあるもの
が得られる。
焼結炉の雰囲気は真空を含む非酸化性雰囲気とする。ア
ルゴジ、ヘリウム、窒素、二酸化′炭素等の不活性雰囲
気や、水素、アンモニア分解ガス等の還元性雰囲気が使
用できる。空気や酸゛紫雲囲気は酸化を促進させるので
不適当である。雰囲気ガスは原料から排出される吸着酸
素を除去するため、断えず少量流しておくのが良い。
ルゴジ、ヘリウム、窒素、二酸化′炭素等の不活性雰囲
気や、水素、アンモニア分解ガス等の還元性雰囲気が使
用できる。空気や酸゛紫雲囲気は酸化を促進させるので
不適当である。雰囲気ガスは原料から排出される吸着酸
素を除去するため、断えず少量流しておくのが良い。
焼結温度は２５０〜４００℃が適当である。Ｂｊ民間化
合物の生成が著しく遅くなシ実用的でない。
合物の生成が著しく遅くなシ実用的でない。
４００℃以上ではＢ１が焼結体の表面にしみ出してくる
ので均質なものとならず、本発明の目的に沿高温側を選
択すれば効果的である。
ので均質なものとならず、本発明の目的に沿高温側を選
択すれば効果的である。
次に本発明の実施例を示す。
実施例１
原料としてディスクミルで１００メツシユ以下に粉砕し
た電解マンガン粉末と、捕潰機で２４メツシエ以下に粉
砕した針状ビスマス粉末を表１に示すとおりに配合して
混合したのち、約２ ｔ／ ｃｍ ２の圧力で冷間成形
し、直径４Ｑ＋ｕ＋、高さ１０叫の成形体を得た。
た電解マンガン粉末と、捕潰機で２４メツシエ以下に粉
砕した針状ビスマス粉末を表１に示すとおりに配合して
混合したのち、約２ ｔ／ ｃｍ ２の圧力で冷間成形
し、直径４Ｑ＋ｕ＋、高さ１０叫の成形体を得た。
次に上記成形体をアルミナ板上にのせ、ステンレス製の
容器に入れ外部より所定の温度に加熱、保持して放冷後
取り出した。なおステンレス容器内にはアルコゝンガス
を微量流した。
容器に入れ外部より所定の温度に加熱、保持して放冷後
取り出した。なおステンレス容器内にはアルコゝンガス
を微量流した。
（結果）
１）成形性： Ｍｎ／ Ｂｉ ＝ ９２／ ８について
は成形性が極めて悪く成形体に亀裂や割れが入シ、崩れ
易く次工程への取扱いが出来なかった。その他について
はハンドリングに而ｊえる成形体が得られた。
は成形性が極めて悪く成形体に亀裂や割れが入シ、崩れ
易く次工程への取扱いが出来なかった。その他について
はハンドリングに而ｊえる成形体が得られた。
特にＭｎ ／ Ｂｉ ＝ ３０／ ７０よりＢ１配合比
の高いものは良好な成形性を示しだ。
の高いものは良好な成形性を示しだ。
２）焼結体強度：成形体と全く同じ傾向を示しだ。
３）焼結時のしみ出し現象：焼結中成形体よりＢ１がし
み出し、反応に寄与しないことになるが、そのしみ出し
現象はビスマス配合比が増加する程激しくなり、Ｍｎ／
Ｂｉ ＝ ８ ／ ９２では原形を留めておらず、アル
ミナ板と融着していた。
み出し、反応に寄与しないことになるが、そのしみ出し
現象はビスマス配合比が増加する程激しくなり、Ｍｎ／
Ｂｉ ＝ ８ ／ ９２では原形を留めておらず、アル
ミナ板と融着していた。
４）反応率５各焼結体を粉砕し、Ａｔ粉末（−５００ｍ
ｅｓｈ）を１０係混合し、Ａｔのピーク（２θ＝３８．
４１°）強度を標準にとり、Ｍｎのピーク（２０−４２
９５°）強度、Ｂｉのピーク（２θ＝２７．１２°）強
度との比より、予めめておいた検量線よりマンガン及び
ビスマスの残量をめ、初期配合量との比から反応率をめ
た。
ｅｓｈ）を１０係混合し、Ａｔのピーク（２θ＝３８．
４１°）強度を標準にとり、Ｍｎのピーク（２０−４２
９５°）強度、Ｂｉのピーク（２θ＝２７．１２°）強
度との比より、予めめておいた検量線よりマンガン及び
ビスマスの残量をめ、初期配合量との比から反応率をめ
た。
これらの結果を表１にまとめて示す。
（１−大−Ｆ 今 ら）
５）化合物の同定：化合物の同定はＸ線回折にて行なっ
た。その結果は第１図に上記Ａｉ、 ２の場合について
一例を示した通り、（Ｂ）に示す反応前には多た。その
低反応率との関係よりＢｉ ：Ｍｎ ＝ ３ ： ２の
原子比よりＭｎの原子比の高い例えばＢｉ：Ｍｎ殊１ｂ −１：１のような化合物やｉ叩ｇの存在を示唆している
。その他Ｂｉ酸化物やＭｎ酸化物も存在している。
た。その結果は第１図に上記Ａｉ、 ２の場合について
一例を示した通り、（Ｂ）に示す反応前には多た。その
低反応率との関係よりＢｉ ：Ｍｎ ＝ ３ ： ２の
原子比よりＭｎの原子比の高い例えばＢｉ：Ｍｎ殊１ｂ −１：１のような化合物やｉ叩ｇの存在を示唆している
。その他Ｂｉ酸化物やＭｎ酸化物も存在している。
６）顕微鏡組織：表１のＡ３で得られた焼結体を５００
℃で３０分間加熱して安定化処理したものにつきＥＰＭ
Ａにて観察した。第２図（、）はこのときのＳＦ像、（
ｂ）はＭｎｄ’ターン、（ｃ）はＢ］パターンを示す倍
率２００倍の同一視野の写真である。
℃で３０分間加熱して安定化処理したものにつきＥＰＭ
Ａにて観察した。第２図（、）はこのときのＳＦ像、（
ｂ）はＭｎｄ’ターン、（ｃ）はＢ］パターンを示す倍
率２００倍の同一視野の写真である。
［（ａ）において白色の粗大晶は原料Ｂｉ、黒点部分は
Ｍｎ、灰色部分はＭｎＢ１金属間化合物である。
Ｍｎ、灰色部分はＭｎＢ１金属間化合物である。
第２図（ｂＬ （Ｃ）と対比して観察すると残留Ｂｉは
粗大品の他にも広く拡散しているが、Ｍｎは比較的かた
まって存在しているのがわかる。
粗大品の他にも広く拡散しているが、Ｍｎは比較的かた
まって存在しているのがわかる。
以上のとお９、ＭｎとＢｉを主成分としこれらが金属間
化合物を形成している強固な焼結体が得られた０ 次に、上記ＪＩ６２で得られた焼結体を９００℃の温度
迄上昇させたが、融解することは全くなく、成形時の形
状を維持していた。
化合物を形成している強固な焼結体が得られた０ 次に、上記ＪＩ６２で得られた焼結体を９００℃の温度
迄上昇させたが、融解することは全くなく、成形時の形
状を維持していた。
さらに、上記Ａ３で得られた焼結体およびこれと同一の
配合比で焼結をしていない成形体とを使用し、温度１５
００℃の純鉄の溶湯中に、重量比で溶湯量の２％相当添
加した。その結果、成形体を添加した場合は多量の白煙
と溶湯のスゾラッンユの発生が認められた。これに対し
て焼結体を添加した場合には、白煙の発生がほとんど無
く、スジラッシュ現象は認められなかった。
配合比で焼結をしていない成形体とを使用し、温度１５
００℃の純鉄の溶湯中に、重量比で溶湯量の２％相当添
加した。その結果、成形体を添加した場合は多量の白煙
と溶湯のスゾラッンユの発生が認められた。これに対し
て焼結体を添加した場合には、白煙の発生がほとんど無
く、スジラッシュ現象は認められなかった。
実施例２
実施例１の原料を用い、Ｍｎ ／ Ｂ ｉ配合比を７０
／３０．．５０１５０．３０／７０とし実施例１と同様
にして成形体とした。この成形体をＨ２雰囲気中で２７
０℃×１時間焼結した。その結果得られた焼結体は実施
例１と同様に合金化が進んでおシ、純鉄溶湯にこの焼結
体を添加したところ、歩留り良くスムースに添加するこ
とができた。
／３０．．５０１５０．３０／７０とし実施例１と同様
にして成形体とした。この成形体をＨ２雰囲気中で２７
０℃×１時間焼結した。その結果得られた焼結体は実施
例１と同様に合金化が進んでおシ、純鉄溶湯にこの焼結
体を添加したところ、歩留り良くスムースに添加するこ
とができた。
以上説明したとおり、本発明に°よるＭｎ −Ｂｉ金合
金使用すれば、鋼のような高温溶湯中に添加した場合で
も、Ｂｉの蒸発損失はほとんど発生せず、スムースにか
つ効果的にＢｉを添加することが可能となる。
金使用すれば、鋼のような高温溶湯中に添加した場合で
も、Ｂｉの蒸発損失はほとんど発生せず、スムースにか
つ効果的にＢｉを添加することが可能となる。
第１図はＸ線回折／Ｘ６ターンを説明する図で、（４）
は本発明の合金について、（Ｂ）は本発明の合金を得る
だめの反応前のものについての結果である。 第２図は本発明合金のＥＰＭＡ写真である。 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人弁理士菊地精− 第１図 ｎ ２１ハ 第２例
は本発明の合金について、（Ｂ）は本発明の合金を得る
だめの反応前のものについての結果である。 第２図は本発明合金のＥＰＭＡ写真である。 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人弁理士菊地精− 第１図 ｎ ２１ハ 第２例
Claims (1)
- １）マンガン１０〜ｇ □ 重ｉ ％、ビスマス９０〜
１０重Ｎ、 ％および不可避不純物とを含み、マンガン
とビスマスとの全部または一部がＭｎ ｘＢ ＋ １−
ｘなる金属間化合物を形成していることを特徴とする
鉄鋼添加用マンガン−ビスマス合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14916383A JPS6043449A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 鉄鋼添加用マンガン−ビスマス合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14916383A JPS6043449A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 鉄鋼添加用マンガン−ビスマス合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043449A true JPS6043449A (ja) | 1985-03-08 |
Family
ID=15469168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14916383A Pending JPS6043449A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 鉄鋼添加用マンガン−ビスマス合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043449A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103146971A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-06-12 | 常州大学 | 一种制备低铋含量铋锰铁合金的液相烧结方法 |
| CN110205445A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-06 | 武汉钢铁有限公司 | 一种在钢包加入金属铋的合金化方法 |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP14916383A patent/JPS6043449A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103146971A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-06-12 | 常州大学 | 一种制备低铋含量铋锰铁合金的液相烧结方法 |
| CN110205445A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-06 | 武汉钢铁有限公司 | 一种在钢包加入金属铋的合金化方法 |
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