JPS6191347A

JPS6191347A - 鉄系焼結材料

Info

Publication number: JPS6191347A
Application number: JP21300184A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Takahashi; 義孝高橋; Akira Manabe; 明真鍋; Shuntaro Sudo; 俊太郎須藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1986-05-09

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材料に関
する。゛゛（従来の技術） “・一般に１機械構成材料として多用されつ−ある鉄系
焼結材料の高強度化は、高密度化１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゛目的とした。原料鉄粉の改善、
２プレス（ｐｒｅｓｓ）　−２シンター（ｓｉｎｔｅｒ
）等の製造プロセスの改善、あるいはマンガン（Ｍｎ）
　、銅（Ｃｕ）’、’ニッケル（旧）、クロム（Ｃｒ）
　　、モリブデン（Ｎｏ）等の合金元素添加による強化
、さらには熱処理による強化がこれに当る。特に前述の
Ｃｕ、旧、　Ｏｒ　、　Ｎｏ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
イ粉末を採用し、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゛図ってい・るも、のちある。

′（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、原料鉄粉の改善ではさほどの強度向上が
期待できず、また２プレス−２シンターでは製造ゴス・
トの大巾な上昇が避けられないという問題があった。ま
たＣｕ、旧、　Ｎｏ等をプゞレアロイ化した合金粉・末
の混入法では圧縮成形性が悪く、ざらにＧｕ、Ｍη等を
含む粉末の混入法では焼結時の酸化が問題となって焼結
雰囲気の精密管理が必要となり、一方強度面でも期待す
る効果が得られていない現状にあった。

本発明は、上記した問題点を解決する中、強度的に優れ
た鉄系焼結材料を得ようと、するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明にか−る鉄系焼結材料は、鉄粉末又は鉄基粉末に
対し、重量比でリン（Ｐ）１．０〜１３％、不可避不純
物１．０％以下、残部実質的に銅より成る低融点母合金
粉末と黒鉛粉末とを配合し、これを１２００℃以下で焼
結することにより、得られた焼結体中に重量比でＰＯ１
０３〜０．４％、炭素（Ｃ）０．１〜０．８％好ましく
は０．２〜０．５％含有させたことを特徴とする。

こ−で、ペースの鉄粉末又は鉄基粉末は市販の純鉄粉末
、低合金鋼粉末を使用することができる。これらベース
粉末に配合される低融点母合金粉末は１２００℃以下に
おいて液相又は液相と固相との共存のいずれかの相にな
るように、その成分比が決定される。また低融点母合金
粉−末は、各種合金元素を含んだプレアロイ粉、＊とじ
て供するものとする。

焼結体におけるＰ量は引張強さに影響し。

０．２〜０．３ｗｔ％含有で最大効果を奏するが、０．
４ｗｔ％を越えると強度は急激に低下し、一方０．０３
ｗｔ％未満では強度向上効果が見られないため、これを
０．０３〜０．４０ｗｔ％とじた。　　　　　゛焼結体におけるＣ量は、０．８ｗｔ％を越えると強度、
低下を来たし、０．１ｗｔ％未満ではマトリ・クス誌強
化が図れないため、これを０．１〜０．８ｗｔ％好まし
くは０．２〜０．５ｗｔ％とした。

（作用）上記のように構成した本発明において、低融点母合金粉
末を配合したことにより、該母合金粉末の液相が焼結の
促進に効果的に作用し、しかも、焼結温度を通常の焼結
温度より大巾に低下させることができるため゛、焼結体
組織における結晶粒の粗大化が防止され、Ｃｕ、Ｐの固
溶強化と相まって焼結体の強度が大巾に向上するように
なる。

（実施例）以下、本発明の実施例を比較例と対比しつ一説明する。

１ム１」市販の鉄粉末（ベース粉）に対し、Ｃｕ　−８ｗｔ％Ｐ
から成る低融点母合金粉末０．５ｗｔ％と、黒鉛粉末０
．４ｖｔ％と、潤滑用のステアリン酸亜鉛０．８ｗｔ％
とを配合・し、これをｖｆＪ１混合機で混粉し、后、型
に−より圧縮成形を行って成形体密度６．８ｇ／ｃｍ″
のＪＳＰＭ標準引張試験片を作成した０次に、これをプ
ロパン変成ガス（カーボンポテンシャル０．４％±０．
１％）中で１０５０℃Ｘ３Ｇ分（ｓｉｎ）保・持し、后
、９００℃から５００℃の間を約２０℃／ｗｉｎの冷却
速度で冷却し、実施例１を得た。引張試験は、引張速度
３層■／ｓｉｎの条件で行った。

次表に上記製造条件を一括して示し、また添付図面に上
記引張試験の結果を示した−０　　。

なお表には、以下に記す実施例２〜６並びに比較例１〜
４の製造条件も併せて載せることと１、し１、また図面
には以下に記す実施例２〜６．並びに比較例１〜４・の
引張試験結果も併せて示すこと′とする。、　５　　、
・　　　　　　　　・実」虻１ヱ　・実施例１と基本的に同じ方法により実施例２を作成りた
。但し、低融点母合金粉末の添加量は１．９ｗｔ％とじ
た。

東ｍ実施例１と基本的に同じ方法により実施例３を作成した
。但し、低融点母合金粉末の添加量は４．５ｗｔ％とし
た。

支１１」　、　　　　　・実施例１と基本的に同じ方法により実施例４を作成した
。但し、低融点母合金粉末の添加量は１．９ｗｔ％とじ
かつ黒鉛粉末の添加量は０．２賛ｔ％とした。

火１ｄ１１実施例１と基本的に同じ方法により実施例５を作成した
。但し、低融点母合金粉末の添加量は１．９ｗｔ％とし
かつ黒鉛粉末の添加量は０．７ｗｔ％とした。　・Ｏｕ市販の低合金鋼粉末（ＳＡＥ４１００相当）に対し、Ｃ
ｕ−１０ｗｔ％Ｐから成る低融点母合金粉末１．５ｗｔ
％と黒鉛粉末０．４％＃ｔ％とを配合し、これを■型混
合機で混合し、后、型により圧縮成形を行って成形体密
度７．０ｇ／ａｍ″のＪＳＰＭ標準引張試験片を作成し
た０次に、これをアンモニア分解ガス（露点−４０℃）
中で１１００℃Ｘ　３０　ｔｉｎ保持し、後、９００℃
から５００℃の間を３０℃／■ｉｎの冷却速度で冷却し
、実施例６を得た。

区数１」市販の鉄粉末に対し、黒鉛粉末０　＋、　４．ｗｔ％と
ステアリン酸亜鉛０．８ｗｔ％とを配合し、これをＶ型
混合機で混合し、後、これを型により圧縮成形を行って
成形体密度６．８ｇ／ｃｔｎ’のＪＳＰＭ標準引張試験
片を作成した０次に、これをプロパン変成ガス（カーボ
ンポテンシャル０．４％±１％）中で１１２０℃Ｘ３０
ｍ１ｎ保持し、後、９００℃から５００°Ｃの間を２０
”Ｑ／＋ｓｉｎの冷却速度で冷却し、比較例１を得た。

止ｌむ九ヱ市販の鉄粉末に対し、（：ｕ−８ｗｔ％Ｐから成る低融
点母合金粉末１．９ｗｔ％と、黒鉛粉末１．０ｗｔ％と
、ステアリン酸亜鉛０．８ｗｔ％とを配合し、以下、比
較例１と基本的に同じ方法により比較例２を作成した。

但し、プロパン変成ガスのカーボンポテンシャルは０　
、８％±０．２％、加熱条件は１０５０℃×３０分とし
た。

ルｍ市販の鉄粉末に対し、Ｃｕ−８ｗｔ％Ｐから成る低融点
母合金粉末６ｗｔ％と、黒鉛粉末０．４ｗｔ％と、ステ
アリン酸亜鉛０．８ｗｔ％とを配合し、以下、比較例１
と基本的に同じ方法により比較例３を作成した。

庭！１」、、市販の低合金鋼粉末（ＳＡＥ４ｔｏ　６相゛半２）
に対し、黒鉛粉末０．４ｗｔ％とステアリン酸亜鉛０．
８ｗｔ％とを配合し、以下、実施例６と基本的に同じ方
法により比較例４を作成した。但し、加熱条件は１２０
０℃Ｘ　３０　ｗｉｎとした。

以下、表及び図面にもとづいて試験結果について詳述す
る。

実施例１〜３は低融点母合金粉末（Ｃｕ−８ｗｔ％Ｐ）
の添加量を０．５〜４．５ｗｔ％（焼結体中のＰｉでそ
れぞれ０．０４ｗｔ％、０．１５ｗｔ％、０．３６％＋
１％）としたものであり、低融点母合金粉末が無添加で
ある比較例１と比べ。

引張強さは約１．５倍の値を示しており、該低融点母合
金が引張強さの向上に対して効果大なることがわかる。

また低融点母合金粉末を添加した実施例４．５も同様に
比較例１より強度は向上している。

実施例６は、低合金鋼粉末をベースとしたものであるが
、実施例１〜５と同様に低融点母合金粉末の添加により
、引張強さは大巾に向上しており、低融点母合金粉末の
採用が、鉄及び鉄基材料いずれにおいても、強度向上に
効果があることが明らかとなった。

こへで、Ｃｕ−４’系の低融点母合金粉末を添加したこ
とによる利点は、該母合金粉末の液相が焼結の促進に効
果的に作用し、しかも焼結温度を通常の焼結温度より大
巾に低下させることができるため、焼結体組織における
結晶粒の粗大化が防止され、Ｃｕ、Ｐの固溶強化と相ま
って焼　　′結体の強度を増大させることにある。この
ことは、実施例と比較例との焼結条件を比較すると明ら
かで、特に、低合金鋼粉末（ＳＡＥ４１００）をベース
とした実施例６は、低融点母合金粉太番添加しない比較
例４の焼結温度１２００℃より１００°Ｃ低い１１００
°Ｃで焼結が可能となり、１００℃低いにもかかわらず
、引張強さは約１．４倍となっている。

なお、本願発明者は、実施例１と同一の組成になるよう
に、Ｃｕ−８ｗｔ％Ｐ母合金に代え、電解銅粉末および
フェロリン粉末で添加した成形体について、１０５０℃
および１１２０℃で焼結した焼結体の引張試験を行った
が、１０５０℃の焼結では引張強さは２６Ｋｇ／ｍゴで
あり、比較例１より大巾に低い値を示し、一方１１２０
℃焼結で引張強さ３４　Ｋｇ／　ｍ　ｍ″となり、比較
例１とはＣ同程度の強度を示し赳ととを確認している。

これより鉄系焼結材料の低温焼結、高強度化に対しては
、−低融点母合金粉末をプレア、ロイ化する必要性が理
解下きる。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、采発明にか・る鉄系焼結
合金は、焼結過纏中に液相を生ずる低融点母合金粉末、
特に′ｃｕ　−Ｐ系粉末を添加したので１合金元素の拡
漬が促進されて高密度化が達成できると共に低温焼５結
が可能になって結晶粒の粗大化が防止でき、Ｃｕ、Ｐの
固溶強化と相まって焼結体の強度が大巾辷向上する効果
を奏した。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にか翫る鉄系焼結材料の引張強さを比較例
に対比して示す特“性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄粉末又は鉄基粉末に対し、重量比でリン１．０
〜１３％、不可避不純物１．０％以下、残部実質的に銅より成る低融点母合金粉末と黒鉛粉
末とを配合し、これを１２００℃以下で焼結することに
より、得られた焼結体中に重量比でリン０．０３〜０．
４％、炭素０．１〜０．８％好ましくは０．２〜０．５
％含有させたことを特徴とする鉄系焼結材料。