JPS61253301A - 粉末冶金用合金鋼粉末及びその製造方法 - Google Patents

粉末冶金用合金鋼粉末及びその製造方法

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JPS61253301A
JPS61253301A JP9327185A JP9327185A JPS61253301A JP S61253301 A JPS61253301 A JP S61253301A JP 9327185 A JP9327185 A JP 9327185A JP 9327185 A JP9327185 A JP 9327185A JP S61253301 A JPS61253301 A JP S61253301A
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JP
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powder
less
alloy steel
alloy
amount
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JP9327185A
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Yoshitomo Hitachi
常陸 美朝
Takeo Hisada
建男 久田
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は粉末冶金用合金鋼粉末に係り、より詳細には、
含有酸素量が少なく特に成形性の優れた粉末冶金用合金
鋼粉末とその製造方法に関する。 (従来の技術及び問題点) 従来より、粉末冶金法の特長を活かすべく、溶製による
構造用合金鋼鋼材に匹敵する機械的性質を具備し得る合
金鋼焼結体の研究、開発が試みられてきている。 例えば、鉄粉にNi粉末などの合金元素粉末をC粉末と
共に混合して所望成分組成の合金鋼焼結体を得んとする
方法がある。しかし、この方法では、合金元素量の添加
量を多くすると圧粉特性が著しく悪化し、機械的性質の
向上は望めない欠点がある。 一方、別の方法として、狙いとする合金鋼と同一の成分
組成の粉末をアトマイズ法により製造し、得られた合金
鋼粉末(プレアロイ粉末)を用いて合金鋼焼結体を製造
する方法がある。アトマイズ法としでは、水噴霧法や油
噴霧法などがあり、前者は水噴霧により得た合金鋼粉末
を水素還元し或いはC粉末と共に真空還元した後、粉砕
、分級により焼結に供する方法である。これは水噴霧で
得たま\の粉末では酸素の含有レベルが0.6〜0.7
%と高く、成形性や焼結性が劣化するために上記還元処
理を行うものであるが、特に真空還元の場合にはコスト
高が著しく、実用上問題がある。また油噴霧法は油噴霧
の後、脱炭処理を施し、粉砕、分級するものであるが、
水噴霧法に比べて品質上の欠点がある。 このようにアトマイズ法によるプレアロイ粉末を用いて
焼結体を製造する方法はコスト高となり、或いは成形性
、焼結性などが良好でないため、安価にして好特性の粉
末冶金用合金鋼粉末の製造が要請されていた。 (発明の目的) 本発明は、上記従来のアトマイズ法による合金鋼粉末の
製造における要請に応えるべくなされたものであって、
安価なプロセスにより酸素含有量が少なく成形性に優れ
、或いは焼結体にしたときの被削性に優れた粉末冶金用
合金鋼粉末並びにその製造方法を提供することを目的と
するものである。 (発明の構成) 上記目的を達成するため、本発明者等は、従来の水噴霧
法にて得た合金鋼粉末は酸素量が多く硬質であるが、し
かし、これを真空還元したのではコスト高になる点に鑑
み、その改善策を検討した結果、前記合金鋼粉末を、粗
還元した鉄粉と混合して希釈し、これを仕上還元するな
らば、酸素量を0.30%以下の如く低減できて硬さも
下がり、成形性に優れた合金鋼粉末を得ることができる
との知見を得た。またこのように製造する際にSを合金
元素として添加するならば、成形性とともに焼結体の被
削性も向上できることが判明した。 すなわち、本発明に係る粉末冶金用合金鋼粉末の製造方
法は、鉄鉱石、ミルスケールなどの酸化鉄を粉コークス
などの還元剤で粗還元し粉砕した粉末に、予め合金鋼化
した水噴霧母合金粉末を、仕上還元後の合金元素量が所
望量になるように混合、調整し、しかる後に該混合粉末
を還元雰囲気中で仕上還元して含有酸素量を0.30%
以下にすることを特徴とするものである。 この方法により得られる本発明に係る粉末冶金用合金鋼
粉末は、C:0.10%以下、Mn:2.0%以下、酸
素量が、30%以下であり、更にCr:0.10%〜5
.0%、Ni:O,,10〜5.0%。 Si:2.0%以下、Cu:O,lO〜lO,0%、M
O=0.01〜3.0%、W:0.01〜3.0%、■
=0.01〜2.0%、Ti:0.005〜0.50%
、Zr:O,OO5〜0.50%、Nb:0.005〜
0.50%、P:0.03〜1.0%及びB:O,0O
05〜1.0%からなる群のうちの1種又は2種以上を
含有し、更に必要に応じてS:1.0%以下を含み、残
部が実質的にFeからなることを特徴とするものである
。 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。 本発明法の合金鋼粉末製造プロセスは第1因に示す工程
による。 まず、酸化鉄の粗還元工程は、鉄鉱石、ミルスケールな
どの酸化鉄をコークス粉などの還元剤を用いて粗還元す
る6還元条件は特に制限されず。 通常の還元鉄粉製造時の条件で差支えない。得られた粗
還元鉄粉は粉砕後、−60メツシュ程度に分級する。 一方、水噴霧母合金粉末は、適宜成分調整した溶鋼を通
常の水噴霧法によって微粉とし、脱水・乾燥後、−60
メツシュ程度に分級する。成分調整に当たっては、上記
粗還元鉄粉との混合希釈によって仕上還元後の合金鋼粉
末中の合金元素量が所望量になるように配慮することは
云うまでもない。本発明の前記成分組成の合金鋼粉末を
得るには以下の組成の水噴霧母合金を得るようにするの
が望ましい。勿論、前記粗還元鉄粉との混合比如何によ
っては成分調整を適宜変更することができ机 水噴霧母合金粉末: C:0.50%以下、Mn:5.0%以下、酸素量が1
.5%以下であり、更にCr:0.15〜2Q。 0%、 Ni:0.15〜20.0%、Si:5.0%
以下、Cu:0.15〜20.0%、Mo:0.015
〜15.0%、W:0.015〜15.0%、V:0.
015〜5.0%、Ti:0.01〜2.0%、 Zr
:0゜01〜2.0%、Nb: 0.01〜2.0%、
 p:o。 04〜2.0%及びB:0.0010〜2.0%からな
る群のうちの1種又は2種以上を含有し、更に必要に応
じてS:4%以下を含み、残部が実質的にFeからなる
水噴霧母合金。 なお、各元素の上限値及び/又は下限値の規制は、粗還
元鉄粉の混合比(水噴霧母合金1に対する混合比)を概
ね1〜3とした場合、仕上還元後に得られる合金鋼粉末
中の各元素の上限値及び/又は下限値の規制理由による
ものである。但し。 酸素量は仕上還元後の酸素量を0.30%以下にするた
め、1.5%以下にする必要がある。 次に、粗還元鉄粉と水噴霧母合金粉末とを適宜割合にて
混合する。混合比は、水噴霧母合金粉末の量を1とした
場合、通常、1〜3程度にするのが望ましい。混合比に
応じて水噴霧母合金粉末の各元素の含有量が希釈される
。但し、酸素量は次工程の仕上還元によって更に低減さ
れる。 仕上還元は、真空還元によらず、水素又は分解アンモニ
ア(Nz+Hz)を用い、950’CX3hrの条件で
行うのが望ましい。 仕上還元後は粉砕し、−60メツシュ程度に分級して粉
末冶金用合金鋼粉末を得る。 合金鋼粉末は、C及びMnを必須成分とし、更にCr、
Ni、Si、Cu%Mo、W、V、Ti、Zr、Nb、
P及びBからなる群のうちの1種又は2種以上を、また
必要に応じてSを含有せしめ、目的とする各種鋼種の焼
結体に対処できる組成のものとする必要がある。したが
って、各元素の含有量の上限値及び/又は下限値は焼結
体の鋼種如何により定められるものである。但し、酸素
量は0゜30%以下とする必要があり、0.30%を超
えて多量に含有せしめると粉末の硬さを下げることがで
きず、成形性を劣化させることになる。なお、特にSを
1.0%以下で添加すると、焼結体の被削性を顕著に向
上させることができる。 (実施例) 第1表に示す化学成分の母合金鋼粉末を水噴霧法により
製造し、粉砕後−60メツシユに分級した。なお、粉末
NQII〜20(本発明使用材)は本発明法に用いた合
金鋼粉末であり、粉末Nα21〜29の合金鋼粉末(比
較粉末)はそのまま成形実験に供したものである。 次いで、本発明使用材Nα11〜20を粗還元鉄粉と混
合し、H2雰囲気中で950’CX3hr加熱による仕
上還元を行い、粉砕後、−100メツシユに分級した。 なお、粗還元鉄粉の混合比は水噴霧母合金鋼粉末の量に
対する重量比として第1表に併記した。 得られた合金鋼粉末の化学成分を第2表に示す。 同表中、水噴霧母合金鋼粉末Nαは第1表中の粉末Nα
と同一である。これらの粉末(本発明材Nα31〜40
)並びに比較材(第1表中の粉末N(121〜29)に
ついて成形試験を行った。成形に当たり、各粉末に1%
ステアリン酸亜鉛と0.5%の黒鉛粉末(いずれも重量
%)を混合し、成形圧力5トン/C♂で成形して各成形
体の圧縮密度及びラトラー値を調べた。その結果を第3
表に示す。同表中、−の符合は試験中成形体がくずれて
しまい、ラトラー値の測定ができなかったことを示す。 また、得られた本発明材(Nα39.40)について被
剛性を調べた。各粉末Nα39.40に1%ステアリン
酸亜鉛と0.8%の黒鉛粉末(いずれも重量%)を添加
し、成形圧力5トン/cm2で成形し、70φ×50Ω
mm寸法の成形体を作製した。これを真空中で1200
’CX30分加熱後、炉冷してHRC35に硬さ調整し
た。次いで、バイト(SKH51)を使用して旋盤加工
を行い、バイトの寿命を調べた。その結果を第3表に示
す。なお、被削性は粉末Nα2oの場合のバイト寿命を
1.0としたときの比で表わした。
【以下余白】
73男 合金鋼粉末の特性(成形性、被削性)−二 ラ
トラー値の測定不能 以上の結果、水噴霧母合金鋼粉末では本発明使用材Nα
11〜20及び比較材Nα21〜29ともに同レベルの
酸素量であるが、粗還元鉄粉と混合後に仕上還元を行っ
て得た本発明材Nα31〜40の酸素量は、第1表に示
す比較材の酸素量と対比すれば明らかなように、著しく
低い値を示しており、その結果、本発明材は第3表に示
す如く圧縮密度が非常に高く、ラトラー値は極めて低く
、優れた成形性を示している。一方、比較材は成形性が
著しく悪い。 また、本発明材でSを含有したものは、第3表に示すよ
うに優れた成形性の下で被削性をも改善することができ
る。 (発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、成形性が優れて
おり、場合により優れた被削性をも付与せしめた粉末冶
金用合金鋼粉末を各種の鋼種の焼結体の製造に高品質で
安価に提供することができるので、その実用上の効果は
極めて大きい6
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法のプロセスを示す概略説明図である。 特許出願人  大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 中  村   尚 第1図 8金憫粋東

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で(以下、同じ)、C:0.10%以下、M
    n:2.0%以下、酸素量が0.30%以下であり、更
    にCr:0.10〜5.0%、Ni:0.10〜5.0
    %、Si:2.0%以下、Cu:0.10〜10.0%
    、Mo:0.01〜3.0%、W:0.01〜3.0%
    、V:0.01〜2.0%、Ti:0.005〜0.5
    0%、Zr:0.005〜0.50%、Nb:0.00
    5〜0.50%、P:0.03〜1.0%及びB:0.
    0005〜1.0%からなる群のうちの1種又は2種以
    上を含有し、残部が実質的にFeからなることを特徴と
    する成形性の優れた粉末冶金用合金鋼粉末。 2 C:0.10%以下、Mn:2.0%以下、酸素量
    が0.30%以下であり、更にCr:0.10〜5.0
    %、Ni:0.10〜5.0%、Si:2.0%以下、
    Cu:0.10〜10.0%、Mo:0.01〜3.0
    %、W:0.01〜3.0%、V:0.01〜2.0%
    、Ti:0.005〜0.50%、Zr:0.005〜
    0.50%、Nb:0.005〜0.50%、P:0.
    03〜1.0%及びB:0.0005〜1.0%からな
    る群のうちの1種又は2種以上を含有し、更にS:1.
    0%以下を含み、残部が実質的にFeからなることを特
    徴とする成形性及び焼結体の被削性の優れた粉末冶金用
    合金鋼粉末。 3 C:0.10%以下、Mn:2.0%以下、酸素量
    が0.30%以下であり、更にCr:0.10〜5.0
    %、Ni:0.10〜5.0%、Si:2.0%以下、
    Cu:0.10〜10.0%、Mo:0.01〜3.0
    %、W:0.01〜3.0%、V:0.01〜2.0%
    、Ti:0.005〜0.50%、Zr:0.005〜
    0.50%、Nb:0.005〜0.50%、P:0.
    03〜1.0%及びB:0.0005〜1.0%からな
    る群のうちの1種又は2種以上を含有し、更に必要に応
    じてS:1.0%以下を含み、残部が実質的にFeから
    なる粉末冶金用合金鋼粉末を製造するに当たり、鉄鉱石
    、ミルスケールなどの酸化鉄を粉コークスなどの還元剤
    で粗還元し粉砕した粉末に、予め合金鋼化した水噴霧母
    合金粉末を、仕上還元後の合金元素量が上記所望量にな
    るように混合、調整し、しかる後に該混合粉末を還元雰
    囲気中で仕上還元して含有酸素量を0.30%以下にす
    ることを特徴とする粉末冶金用合金鋼粉末の製造方法。 4 前記水噴霧母合金粉末は、C:0.50%以下、M
    n:5.0%以下、酸素量が1.5%以下であり、更に
    Cr:0.15〜20.0%、Ni:0.15〜20.
    0%、Si:5.0%以下、Cu:0.15〜20.0
    %、Mo:0.015〜15.0%、W:0.015〜
    15.0%、V:0.015〜5.0%、Ti:0.0
    1〜2.0%、Zr:0.01〜2.0%、Nb:0.
    01〜2.0%、P:0.04〜2.0%及びB:0.
    0010〜2.0%からなる群のうちの1種又は2種以
    上を含有し、更に必要に応じてS:4%以下を含み、残
    部が実質的にFeからなる合金鋼粉末である特許請求の
    範囲第3項記載の方法。
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