JPS6187850A - 鉄系焼結体 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は機械構成材料に好適な高強度鉄系焼結体に関す
るものである。

（従来技術） 一般に機械構成材料として多用されつつある鉄系焼結体
の高強度化は、高密度化、合金化等の手法の面から検討
が加えられている。

例えば、高密度化を図るために原料鉄粉の改善、２　ｐ
ｒｅｓｓ−２ｓｉｎｔｅｒ等の焼結体製造プロセスの改
善、あるいは、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ等の添加混合に
よる強度向上及び熱処理による強度向上が提案され、特
に、上述のＣｕ　、Ｎｉ　、Ｏｒ　、Ｍｏ等の強化元素
については、従来からの混合法に代えて、予め合金化し
たプレアロイ粉末として、その優れた焼入性を活用すべ
く熱処理を併用して高強度化を図る提案もなされている
。

しかしながら、原料鉄粉の改善ではさほどの強度向上は
期待できず、２　ｐｒｅｓｓ−２ｓｉｎｔｅｒによる製
造プロセスの改善では、プロセスの煩雑化によって製造
コストの大巾は上昇を回避することができないという問
題がある。また、Ｃｒ、Ｎｉ。

へ１０等をプレアロイ化した低合金粉の晶入法では圧縮
性が悪く、またＣｒ　、Ｍｎ等を含む粉末の混入法では
焼結過程における酸化の問題に対処すぺ〈焼結雰囲気を
精密に管理する必要性が生じる等、種々の問題を有して
おり、また強度面でも充分な効果が得られていないのが
現状である。

（本発明の解決しようとする問題点） このような現状において、安価で高強度な鉄系焼結体の
出現が、所望されているが、従来提案されている手法で
は、製造プロセスの煩雑化、焼結雰囲気の精密管理ある
いは熱処理の必要性等、製造コストに直接影響を及ぼす
要素を含み、しかも強度の面でも必ずしも充分なる高強
度化が図り得ていないため、前述の要望に応じ得ないも
のであった。

本発明の技術的課題とするところは、製造プロセスの煩
雑化、焼結雰囲気の精密管理、熱処理等の製造コストに
直接影響を及ぼす要素を含むことなく強度面においても
優れた鉄系焼結体を提供することにある。

（問題点を解決するための技術的手段）本発明による鉄
系焼結体は、焼結過程で融液相を生成する母合金粉末を
重量比で０．３１乃至５チ含有し、該母合金粉末は、重
量比で、マンガン６０チ乃至８０％、炭素１．５チ乃至
８％、不可避不純物１チ以下、残部に少なくとも鉄を含
むことを特りとする。

母材の鉄粉末又は鉄基粉末は市販の純妖粉、化合金鋼粉
末を使用することができる。

これら母材に混入される母合金粉末は上記割合でマンガ
ン、炭素等を含有するものであるが、残ｉＫ鉄、あルイ
は吏ｙｃ、　Ｃｒ　、Ｔｉ　、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ　、Ｂ。

Ｃｏ、Ｐ、８ｉ、Ｎｉ　、Ｃｕ、Ｚｒから選ばれた１又
は２以上元素を５チ以下含ませることができる。母合金
粉末の成分割合は焼結過程で融液相を生成するよう、す
なわち、液相あるいは液相と固相との共存状態となるよ
うに決定される。

母合金粉末の添加混合割合は重量比で０．３チ未満では
強度の向上が少なく、５チを超えると強度において飽和
し且つ成形時の圧縮性に低下現象が生じ初める。このこ
とから母合金粉末の添加混合割合は、重量比で０．３チ
乃至５チが適当である。

この母合金粉末は母材粉末に添加混合され、この混合粉
を用いて成形し、通常の鉄系焼結体を得るのと同様のプ
ロセスによって焼結が行なわれる。必要ならば、焼結を
容易にするために予備焼結又は焼結前に圧縮成形するこ
とが好ましい。また、焼結雰囲気は酸化防止のため、従
来と同様に非酸化性ないし還元性雰囲気中、例えば、不
活性ガス、プロノくン変成ガス、あるいは水素ガス等の
還元性ガス又は真空ないし減圧下にて行なうことが好ま
しく、また焼結後更に熱処理合流すこともできる。

（作用） 本発明によれば、焼結過程で融液相を生成する母合金粉
末を混入したことから、液相焼結により高密度化及び合
金元素の拡散が促進され、あえて焼結後更に熱処理を施
すまでもなく且つ通常の鉄系焼結体を得るのと同様のプ
ロセスで強度の向上を図り得る。

（実施例） 以下、本発明の実施例及びその比較例をもって本発明を
詳説する。

実施例１ 市販の低合金鋼粉末（Ａｌ５Ｉ４６００相当）に、（Ｆ
ｅ−７２Ｍｎ−ａ３ｃ）　カらナルｆｆｉ合金粉末（−
３５０メツシユ）を重量比で０．５　Ｔｏ　％及び黒鉛
０．６チと潤滑用のステアリン酸亜鉛０．８チを添加混
合し、この混合粉末をＪ８ＰＭ２−６４の引張試験片形
状に成形した。この成形体をプロノくン変成ガス中（カ
ーボンポテンシャル０．６　％　）で１１５０℃にて３
０分間焼結して焼結体を得た。

実施例２ 実施例１と同じ低合金鋼粉末（ＡｌｌＩ４６００相当）
に、（Ｆｅ−７２Ｍｎ−ａ３ｃ　）からナル母合金粉末
（−２００メツシユ）を重量比で４．５％、及び黒鉛０
．６チとステアリン酸亜鉛０．８係を添加混合し、以下
実施例１と同じ方法により焼結体を得た。

実施例３ 実施例１と同じ低合金鋼粉末（Ａｌ５Ｉ４６００相当）
に、（Ｆｅ−６３Ｍｎ　−３０）からなる母合金粉末（
−２００メツシユ）を重量比で３％、及び黒鉛０．６チ
とステアリン酸亜鉛０．８チを添加混合し、以下実施例
１と同じ方法により焼結体を得た。

実施例４ 市販の純鉄粉（ヘガネス８Ｃ，１００，２６）に、（Ｆ
ｅ−７４Ｍｎ−７，ＩＣ）からなる母合金粉末（−３５
０メツシユ）を重量比で４％、及び黒鉛０，６％とステ
アリン醸亜鉛０．８俤を添加混合し、以下実施例１と同
じ方法により焼結体を得た。

実施例５ 実施例２で得た試片（焼結体）に、熱処理を施した。

焼入れ工程は、真空雰囲気中８７０℃で３０分間力日熱
して油冷却し、焼戻し工程は大気中１７０℃で９０分加
熱後空冷した。

比較例１ 実施例１と同じ市販の低合金鋼粉末（Ａｌ８Ｉ４６００
相当）に、重量比で、黒鉛０．６チとステアリン酸亜鉛
０６８チを添加混合し、以下実施例１と同様の方法によ
って焼結体を得た。但し、焼結条件は、１１５０℃で６
０分間とした。

比較例２ 実施例４と同じ市販の純鉄粉（ＳＣ６１００，２６）に
、重量比で、黒鉛０．６％とステアリン酸亜鉛０．８チ
を添加混合し、以下実施例１と同様の方法によって焼結
体を得た。但し、焼結条件は、１１５０℃で６０分間と
した。

比較例３ 市販の低合金鋼粉末（Ａｌ５Ｉ　４６００相当）に、重
量比で、マンガン粉末（２〜１５μｍ）３％と黒鉛０．
６チ並びにステアリン酸亜鉛０．８チを添刀Ｏ湿人し、
以下実Ｍ　ｆｌｌ　１と同様の方法によって焼結体を得
た。但し、焼結条件は、１１５０℃で６００間とした。

表に、上記実施例及び比較材で用いた配合割合、焼結条
件、熱処理の有無、および焼結体密度を示す。ここで焼
結体密度の単位は２／ｃ！Ｉｌ　である。また図は、各
実施例及び比較例の引張り強度試験結果を示すものであ
る。

（以下余白） 実施例１乃至３は、低合金鋼粉末（ＡＩＳＩ４６００相
当）に、母合金粉末を重量比で０．５％〜４５％添加混
合したものであり、この母合金粉末を含有しない比較例
１の引張り強度４０Ｋｙｆ／ｎ−に比べ５０チ以上の強
度向上が認められる。

同様に実施例４は純鉄粉に母合金粉末を添加したもので
あるが、この母合金粉末を含有しない比較例に比べ１０
Ｋｇｆ／ｍ”程度の引張り強度の向上が認められる。し
たがって純鉄粉への母合金粉末添加の効果も明らかであ
る。又比較例３は低合金鋼粉末（Ａｌ５Ｉ４６００相当
）にマンガンを添加したものであるが、プロパン変成ガ
ス雰囲気での焼結ではマンガンの酸化による強度低下が
認められるのに対し、実施例１乃至３における引張り強
度は向上しており、したがって、本発明の焼結体はプロ
パン変成ガス雰囲気で何らの支障を及ぼすことなく焼結
可能であるばかりか、強度も大巾に向上することが理解
される。

ＩＮに、実施例１乃至４は比較例１乃至３に比べ焼結時
間は３０分と短かく、このことがら、母合金粉末の添加
によって焼結を促進、すなわち、拡散を促進しているこ
とは明らかであゆ、これによって焼結時間短縮の効果が
認められ、この点からの製造コストの低減にも寄与しう
ろことが理解される。また、実施例５の引張り強度試験
から明らかなように、熱処理を施すことによって更に引
張り強度の向上が認められる。

（効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、通常
の鉄系焼結体を得ると同様の製造プロ七スで、焼結雰囲
気の精密管理を要せず、更に焼結時間の短縮化の下で強
度に優れ且つ製造コストの低域に貢献することができる
。

４囚面の簡単な説明 図は各実施例及び比較例の引張り強度試験結果を示すも
のである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結過程で融液相を生成する母合金粉末を重量比
   で０．３％乃至５％含有し、 該母合金粉末は、重量比で、マンガン６０％乃至８０％
   、炭素１．５％乃至８％、不可避不純物１％以下、残部
   に少なくとも鉄を含むことを特徴とする鉄系焼結体。