JPS6320431A - 快削焼結材料の製造方法 - Google Patents
快削焼結材料の製造方法Info
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- JPS6320431A JPS6320431A JP16519286A JP16519286A JPS6320431A JP S6320431 A JPS6320431 A JP S6320431A JP 16519286 A JP16519286 A JP 16519286A JP 16519286 A JP16519286 A JP 16519286A JP S6320431 A JPS6320431 A JP S6320431A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (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】
(産業上の利用分野)
本発明は強度および被剛性に丁ぐれた焼結材料の製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
(従来の技術)
鉄系焼結材料は最近では強度を必要とする部品にも採用
されつつあり、鉄系焼結材料の強度向上は炭素の添加に
よるのが効率的かつ容易であり、コスト面でも合金元素
の添加による場合と比較して有利であるため一般に多く
用いられている。
されつつあり、鉄系焼結材料の強度向上は炭素の添加に
よるのが効率的かつ容易であり、コスト面でも合金元素
の添加による場合と比較して有利であるため一般に多く
用いられている。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、同一炭素量におけるFe−C系焼結材料
と炭素鋼とを比較すると、Fe−C系焼結材料の強度が
劣っている。この原因としては、焼結材料が気孔を通常
10〜20%含んでいるからでちゃ、鍛造等の外力によ
り気孔量を1チ以下に低下させても、炭素鋼と同等の強
度を得るのは難しい。これは、焼結材料の強度が気孔量
のほかにマトリックス強度およびネック部強度に大きく
左右されるためであり、マトリックス強度が炭素鋼と同
一組成とした場合、m鞘材料の強度は炭素鋼と同レベル
になると考えられることにより、ネックの強度が十分で
ないことによると考えられる。
と炭素鋼とを比較すると、Fe−C系焼結材料の強度が
劣っている。この原因としては、焼結材料が気孔を通常
10〜20%含んでいるからでちゃ、鍛造等の外力によ
り気孔量を1チ以下に低下させても、炭素鋼と同等の強
度を得るのは難しい。これは、焼結材料の強度が気孔量
のほかにマトリックス強度およびネック部強度に大きく
左右されるためであり、マトリックス強度が炭素鋼と同
一組成とした場合、m鞘材料の強度は炭素鋼と同レベル
になると考えられることにより、ネックの強度が十分で
ないことによると考えられる。
他方、特開昭59−38351号公報記載の技術では、
焼結材料の強度を確保するため、低合金鋼粉末を原料と
して真空または減圧等′#囲気のもとて特殊高温焼結を
行なっている。しかし、例えば減圧雰囲気炉はメツシュ
ベルト炉に比べて生腫性が悪く設備費が高いばかりか、
1200℃を越える高温での焼結が必要でありランニン
グコストも嵩むこととなる。
焼結材料の強度を確保するため、低合金鋼粉末を原料と
して真空または減圧等′#囲気のもとて特殊高温焼結を
行なっている。しかし、例えば減圧雰囲気炉はメツシュ
ベルト炉に比べて生腫性が悪く設備費が高いばかりか、
1200℃を越える高温での焼結が必要でありランニン
グコストも嵩むこととなる。
本発明者らは、上記問題点を解決するために鉄基合金粉
末に焼結活性化粉末を混合することによる高強度焼結材
料の製造方法(%顧昭61−18642号)を開発した
が、この発明では被剛性に関する考慮はなされていなか
った。
末に焼結活性化粉末を混合することによる高強度焼結材
料の製造方法(%顧昭61−18642号)を開発した
が、この発明では被剛性に関する考慮はなされていなか
った。
また焼結材料の被剛性は鋼材と比較して一般的に悪いと
言われている。これは前記の焼結材料中の気孔の存在に
より断続切削となることが原因であると考えられている
。上記したように焼結材料の高強度化が検射場れ、また
一部は実用化されているが、これに伴い被剛性はさらに
低下する傾向にあり、このため切削加工費の上昇を招く
ことになる。
言われている。これは前記の焼結材料中の気孔の存在に
より断続切削となることが原因であると考えられている
。上記したように焼結材料の高強度化が検射場れ、また
一部は実用化されているが、これに伴い被剛性はさらに
低下する傾向にあり、このため切削加工費の上昇を招く
ことになる。
本発明は、上記の問題点を解決するためのも賛とするこ
となく、焼結を促進させ、強度の向上を可能とし、かつ
高強度化による被Iql性の低下を抑制する快削焼結材
料のシ遣方法を提供することである。
となく、焼結を促進させ、強度の向上を可能とし、かつ
高強度化による被Iql性の低下を抑制する快削焼結材
料のシ遣方法を提供することである。
(問題点を解決するための手段)
本発明はペース粉末である鉄基合金粉末に該鉄基合金と
同一または近似した組成に炭素0.5〜7.0重量%加
えてなる焼結活性化粉末0.5〜10fi蓄チ、黒鉛粉
末1.3重量係以下及び硫化マンガン粉末0.15〜0
.65重量%、硫黄粉末0.05〜2重量%、二硫化モ
リブデン粉末0.15〜0.7重量%からなる群から選
択される少なくとも一撞の粉末を添加混合し、この混合
粉末を成形後、焼結し、または必要に応じ更に熱処理を
施すことを%徴とする。
同一または近似した組成に炭素0.5〜7.0重量%加
えてなる焼結活性化粉末0.5〜10fi蓄チ、黒鉛粉
末1.3重量係以下及び硫化マンガン粉末0.15〜0
.65重量%、硫黄粉末0.05〜2重量%、二硫化モ
リブデン粉末0.15〜0.7重量%からなる群から選
択される少なくとも一撞の粉末を添加混合し、この混合
粉末を成形後、焼結し、または必要に応じ更に熱処理を
施すことを%徴とする。
本発明において使用するベース粉末である鉄基合金粉末
は、主に合金粉末、拡散合金粉末、グレミノクス粉末等
であり、合金粉末としては重版のsAg4xoo系ある
いは5AE4600糸などがりり、拡散合金粉末として
はヘガネス社艮のディスタロイ粉末などがあるが、これ
らに限定されるものではない。上記粉末は、通電0.0
5〜1.0重量%(以下単に%)の酸素を含有する。
は、主に合金粉末、拡散合金粉末、グレミノクス粉末等
であり、合金粉末としては重版のsAg4xoo系ある
いは5AE4600糸などがりり、拡散合金粉末として
はヘガネス社艮のディスタロイ粉末などがあるが、これ
らに限定されるものではない。上記粉末は、通電0.0
5〜1.0重量%(以下単に%)の酸素を含有する。
本発明者らは、ベース粉末とりわけ低合金鋼粉末に、該
粉末中の酸化物を還元するのに十分な量の炭素を含む焼
結活性化粉末を施加することにより、通常焼結に用いら
れる分解アンモニアガス、N、ペースガスなどの還元性
ガスを使い、1200℃以上の鍋温焼結を必要とせずに
上記粉末の焼結を促進・活性化しうろことを見出した。
粉末中の酸化物を還元するのに十分な量の炭素を含む焼
結活性化粉末を施加することにより、通常焼結に用いら
れる分解アンモニアガス、N、ペースガスなどの還元性
ガスを使い、1200℃以上の鍋温焼結を必要とせずに
上記粉末の焼結を促進・活性化しうろことを見出した。
焼結活性化粉末中の炭素以外の組成は、活性化には直接
的な関与はないが、焼結後においてペース粉末と同等の
組織および強度を与えるためには、ペース粉末の組成と
近似させることが望ましく、このことによりペース粉末
組成に合わせfI−焼結活性化粉末を用いるのが好まし
い。
的な関与はないが、焼結後においてペース粉末と同等の
組織および強度を与えるためには、ペース粉末の組成と
近似させることが望ましく、このことによりペース粉末
組成に合わせfI−焼結活性化粉末を用いるのが好まし
い。
焼結活性化粉末の粉末粒度は添加される重量%が一定で
ある場合、より細粒のものほどペース粉末との接触山轡
が増加し、活性化効率が良くなる。また、粗粒のものほ
ど圧縮性に悪影響を及ばず割合が高くなるため、−10
0メツシユの粉末を使うことが好ましい◇ 本発明に係る焼結活性化粉末は、製造法によらず有効に
活性作用をなすもので、例えば水アトマイズ法、ガスア
トマイズ法、粉砕法、あるいは酸化物還元法などによっ
て製造される。焼結活性化粉末は、基本組成として炭素
を含み、これにペース粉末の組成と近似する組成となる
よう1通常Cr、 Mn、 Mo、 Nl、 Cu、
Co、 Si、 P、 Bなどの合金元素の一種または
二種以上を含み、残余は実質的にFeからなるものであ
る。
ある場合、より細粒のものほどペース粉末との接触山轡
が増加し、活性化効率が良くなる。また、粗粒のものほ
ど圧縮性に悪影響を及ばず割合が高くなるため、−10
0メツシユの粉末を使うことが好ましい◇ 本発明に係る焼結活性化粉末は、製造法によらず有効に
活性作用をなすもので、例えば水アトマイズ法、ガスア
トマイズ法、粉砕法、あるいは酸化物還元法などによっ
て製造される。焼結活性化粉末は、基本組成として炭素
を含み、これにペース粉末の組成と近似する組成となる
よう1通常Cr、 Mn、 Mo、 Nl、 Cu、
Co、 Si、 P、 Bなどの合金元素の一種または
二種以上を含み、残余は実質的にFeからなるものであ
る。
この焼結活性化粉末の炭素量は、0.5〜7.0チであ
り、これは0.5−未満では活性化の効果が小さく、あ
るいは活性化の効果が顕われず、7、OSを超えると活
性化の効果が飽和状態となりかつ粉末の製造が困難とな
るためである。また焼結活性化粉末の添加量は、0.5
〜10チであり、これは0.5%未満では効果の発生部
位が少なくトータルとしての活性化効果が少さく、また
10%を超えると圧縮性に悪影響を及ぼすためである。
り、これは0.5−未満では活性化の効果が小さく、あ
るいは活性化の効果が顕われず、7、OSを超えると活
性化の効果が飽和状態となりかつ粉末の製造が困難とな
るためである。また焼結活性化粉末の添加量は、0.5
〜10チであり、これは0.5%未満では効果の発生部
位が少なくトータルとしての活性化効果が少さく、また
10%を超えると圧縮性に悪影響を及ぼすためである。
鉄系の焼結材料の強度向上を図るには、マトリックス強
化の面から黒鉛の添加が有効である。
化の面から黒鉛の添加が有効である。
このことは、本発明者の長年にわたる焼結機構解明の実
験でも確認したが、黒鉛はマトリックス強化には有効で
あるものの、焼結昇温過程におけるネックの形成に対し
ては負の効果を示すことを見い出し、黒鉛添加材料の強
度を向上させるには、昇温過程におけるネック形成を改
善し促進することが重要である。この知見に基づき種々
の検討の結果、本発明で用いる活性化粉末が昇温過程に
おけるネック形成に効率的に作用することを見い出して
本発明を完成したものである。
験でも確認したが、黒鉛はマトリックス強化には有効で
あるものの、焼結昇温過程におけるネックの形成に対し
ては負の効果を示すことを見い出し、黒鉛添加材料の強
度を向上させるには、昇温過程におけるネック形成を改
善し促進することが重要である。この知見に基づき種々
の検討の結果、本発明で用いる活性化粉末が昇温過程に
おけるネック形成に効率的に作用することを見い出して
本発明を完成したものである。
この黒鉛粉末の添加量は、1.3%を超えると炭化物を
過剰に析出して強度低下を招くおそれがあるために、1
.3%以下にする必要がある。
過剰に析出して強度低下を招くおそれがあるために、1
.3%以下にする必要がある。
被剛性改善用の粉末としては、各種硫化物粉末や低融点
金属のセレン、テルル粉末などの添加による被剛性改善
効果の検討と、焼結体強度に対する影1を評価した結果
、強度に悪影響を及はさずに被角:j性を改善するもの
として、硫化マンガン、硫黄、二硫化モリブデンを見い
出した。
金属のセレン、テルル粉末などの添加による被剛性改善
効果の検討と、焼結体強度に対する影1を評価した結果
、強度に悪影響を及はさずに被角:j性を改善するもの
として、硫化マンガン、硫黄、二硫化モリブデンを見い
出した。
またこれら硫化物粉末の添加量は、それぞれ硫化マンガ
ン粉末は0.15〜0.65 %、硫黄粉末は0.05
〜0.2チ、二硫化モリブデン0.15〜0.7%の範
囲であり、これは規定範囲未満では被剛性がすぐれず、
逆に規定範囲を超えると強度を低下させるためである。
ン粉末は0.15〜0.65 %、硫黄粉末は0.05
〜0.2チ、二硫化モリブデン0.15〜0.7%の範
囲であり、これは規定範囲未満では被剛性がすぐれず、
逆に規定範囲を超えると強度を低下させるためである。
本発明では、焼結後に熱処理を施すことで強度は嘔らに
向上する。熱処理は焼入焼戻し処理、浸炭焼入焼戻し処
理、浸炭浸窒焼入焼戻し処理、恒温変態処理があるが、
他の窒化処理、高周波焼入焼戻しなどの熱処理も有効な
手法である。
向上する。熱処理は焼入焼戻し処理、浸炭焼入焼戻し処
理、浸炭浸窒焼入焼戻し処理、恒温変態処理があるが、
他の窒化処理、高周波焼入焼戻しなどの熱処理も有効な
手法である。
焼入焼戻し処理は、焼入れを真空中または保W7!雰囲
気中で750〜900℃の温度範囲に少なくとも被処理
物の中心部まで均一に加熱される時間保持した後、油中
または水中にて急冷し、焼戻しは150〜500℃に加
熱保持した後、冷却する。
気中で750〜900℃の温度範囲に少なくとも被処理
物の中心部まで均一に加熱される時間保持した後、油中
または水中にて急冷し、焼戻しは150〜500℃に加
熱保持した後、冷却する。
浸炭焼入焼戻し処理は、浸炭を平衡炭素量0、2〜1.
51 K保った雰囲気中で8oo〜1oo。
51 K保った雰囲気中で8oo〜1oo。
℃にて20〜180分間保持することにより希望の浸炭
を行なった後、焼入れは750〜900℃に5〜60分
間保持後、油中または水中にて急冷し、焼戻しは150
〜500℃に加熱保持した後、冷却する。
を行なった後、焼入れは750〜900℃に5〜60分
間保持後、油中または水中にて急冷し、焼戻しは150
〜500℃に加熱保持した後、冷却する。
浸炭浸窒焼入焼戻し処理は、浸炭を平衡炭素量0.2〜
1.5チ、浸窒を平衡窒素量0.1〜0.6チ有する雰
囲気中にて被処理物を800〜950℃に20〜180
分間保持後、焼入れは750〜900℃に5〜605)
間保持後水中または油中にて急冷し、焼戻しは150〜
500℃に加熱保持した後、冷却する。
1.5チ、浸窒を平衡窒素量0.1〜0.6チ有する雰
囲気中にて被処理物を800〜950℃に20〜180
分間保持後、焼入れは750〜900℃に5〜605)
間保持後水中または油中にて急冷し、焼戻しは150〜
500℃に加熱保持した後、冷却する。
恒温変態処理は、保護雰囲気中でオーステナイト化した
後、200〜500℃に急冷して保持する。
後、200〜500℃に急冷して保持する。
本発明は焼結現象のメカニズムに関する長年にわたる研
究の結果、得られた知見にもとづいて程々の検討、改良
を重ねて成されたもので、y8M材料の諸々の特性に対
してはマトリックス、気孔、ネックの3要素が強く影響
を及ぼすことに着目し、マトリックスを強化させるには
合金元素の添加が効果的であり、これに適合する粉末と
しては市販の低合金鋼粉末がある。鉄の固溶強化合金元
素と°しては、例えばNl、 Cr、 Mn。
究の結果、得られた知見にもとづいて程々の検討、改良
を重ねて成されたもので、y8M材料の諸々の特性に対
してはマトリックス、気孔、ネックの3要素が強く影響
を及ぼすことに着目し、マトリックスを強化させるには
合金元素の添加が効果的であり、これに適合する粉末と
しては市販の低合金鋼粉末がある。鉄の固溶強化合金元
素と°しては、例えばNl、 Cr、 Mn。
Moなどが挙げられるが、それの添加形態は特に限定さ
れるものではなく、純金属粉末とフェロアロイ粉末など
をプレミックスまたは部分プレアロイ化したものがあり
、いずれをも選択できる。
れるものではなく、純金属粉末とフェロアロイ粉末など
をプレミックスまたは部分プレアロイ化したものがあり
、いずれをも選択できる。
気孔に関してはその量を低下させる方法として、冷間鍛
造や熱間鍛造があり、七れなしの効果が得られる。しか
し、焼結材料は粉末を原料としているため、粉末−粉末
間の結びつきが一番重要な要素であり、マトリックスす
なわち粉末自体ひとつひとつは強化されていても、粉末
同士が相互に結合されていなければ、所望の強度や耐摩
耗性は得られない。
造や熱間鍛造があり、七れなしの効果が得られる。しか
し、焼結材料は粉末を原料としているため、粉末−粉末
間の結びつきが一番重要な要素であり、マトリックスす
なわち粉末自体ひとつひとつは強化されていても、粉末
同士が相互に結合されていなければ、所望の強度や耐摩
耗性は得られない。
そのため、粉末−粉末間の結合力すなわちネックの強化
が焼結材料の特性向上に最も重要であることがわかる。
が焼結材料の特性向上に最も重要であることがわかる。
しかし、ネックの強化に関する有効な手段は従来見あた
らなかった。本発明は、このネックの強化について重点
を置いたものであるが、マトリックス強化、気孔改善に
も効果を示すものである。
らなかった。本発明は、このネックの強化について重点
を置いたものであるが、マトリックス強化、気孔改善に
も効果を示すものである。
この様に本発明は、焼結材料の強度の向上を可能とし、
さらVc硫化物の添加により被剛性の向上の効果をも示
すものである。
さらVc硫化物の添加により被剛性の向上の効果をも示
すものである。
(作用)
焼結材料を製造する工程においてネックが形成されるの
は、焼結時の昇温過程であり、均熱過程でさらにネック
が成長する。このネックの形成に対して、粉末表面の酸
化物層の有無が大きな影響を及はすことを本発明者は解
明した。
は、焼結時の昇温過程であり、均熱過程でさらにネック
が成長する。このネックの形成に対して、粉末表面の酸
化物層の有無が大きな影響を及はすことを本発明者は解
明した。
すなわち、粉末表面に酸化物層が存在するとネックの形
成は阻止され、酸化物層が取り除かれた時点で初めてネ
ックの形成が始まる。
成は阻止され、酸化物層が取り除かれた時点で初めてネ
ックの形成が始まる。
通常の焼結では還元性の雰囲気を用いることにより、粉
末表面の酸化物を還元除去しているが、圧粉体の密度が
高くなると、圧粉体内部へのガスの没入がむづかしく還
元作用は期待できない。昼強度焼結材料の場合、化度を
高くして用いるのが一般的であり、その点ネックの形成
が遅れて不利になる。
末表面の酸化物を還元除去しているが、圧粉体の密度が
高くなると、圧粉体内部へのガスの没入がむづかしく還
元作用は期待できない。昼強度焼結材料の場合、化度を
高くして用いるのが一般的であり、その点ネックの形成
が遅れて不利になる。
したがって、ネックの形成を促進するには、雰囲気以外
の方法で酸化物を取り除くことが必要となる。本発明は
この作用を焼結活性化粉末の働きによ抄積極的に行うこ
とにより、ネックの形成を早め、とのことによってネッ
クの成長をも促進させるものである。すなわち1.焼結
活性化粉末中の炭素により、昇温過程の低い温度域でペ
ース粉末表面の酸化物層を還元除去するととにより、ネ
ックの形成を促進させるものである。この反応はおよ−
e″600C付近からおこるため、均熱温度に至るまで
にネックは成長する。
の方法で酸化物を取り除くことが必要となる。本発明は
この作用を焼結活性化粉末の働きによ抄積極的に行うこ
とにより、ネックの形成を早め、とのことによってネッ
クの成長をも促進させるものである。すなわち1.焼結
活性化粉末中の炭素により、昇温過程の低い温度域でペ
ース粉末表面の酸化物層を還元除去するととにより、ネ
ックの形成を促進させるものである。この反応はおよ−
e″600C付近からおこるため、均熱温度に至るまで
にネックは成長する。
通常の焼結材料には黒鉛粉末をマトリックス強化のため
添加されるが、この黒鉛粉末はペース粉末間に存在しペ
ース粉末間のネック形成に対してはある温度までは負の
効果を有する。この温度は約900℃であり、これ以上
の温度になって黒鉛粉末は還元作用に効果を示すように
なる。この還元作用開始温度の差がネックの強化の差と
なってあられれており、本発明材料はこの点が格段に潰
れている。
添加されるが、この黒鉛粉末はペース粉末間に存在しペ
ース粉末間のネック形成に対してはある温度までは負の
効果を有する。この温度は約900℃であり、これ以上
の温度になって黒鉛粉末は還元作用に効果を示すように
なる。この還元作用開始温度の差がネックの強化の差と
なってあられれており、本発明材料はこの点が格段に潰
れている。
このようにネックの強化による焼結材料の強度の向上と
あいまって、本発明による焼結材料は焼結後熱処理を施
すことにより、マトリックス強化がはかられさらに強度
は向上し、この強度向上に伴って通常起こる被剛性の低
下は特殊硫黄系粉末の添加により抑制される。このこと
から、本発明の方法により強度および被剛性にすぐれた
焼結材料を製造することができる。
あいまって、本発明による焼結材料は焼結後熱処理を施
すことにより、マトリックス強化がはかられさらに強度
は向上し、この強度向上に伴って通常起こる被剛性の低
下は特殊硫黄系粉末の添加により抑制される。このこと
から、本発明の方法により強度および被剛性にすぐれた
焼結材料を製造することができる。
(実施例)
以下、本発明の具体的実施例を比較例と対比しつつ説明
する。なお、重IalCtsについては単に−と記載す
るものとする。
する。なお、重IalCtsについては単に−と記載す
るものとする。
実施例1
市販の低合金銅粉末(Fe−0,97%Cr−0,82
ゆ %Mn −0,26%Mo ) と焼結活性粉末(F
e−0,9596Cr−0,80%Mn−0,24Mo
−2,6%C) 3.5%と市販の黒鉛粉末0.75
%と市販の硫化マンガン粉末0.4チと潤滑剤のステア
リン酸亜鉛粉末(以下潤滑剤)0.7チとをV型混合機
により混合後、JSPMfi準の焼結金属材料用引張試
験片(以下引張試験片)と直径100箇、厚さ12冒形
状の試験片(以下円板試験片)とを密度7.0r /
cm3となるように成形し、圧粉体を得る。これら圧粉
体を露点−30℃の分解アンモニアガス中にて1160
℃、70分間加熱保持し、焼結を行った。
ゆ %Mn −0,26%Mo ) と焼結活性粉末(F
e−0,9596Cr−0,80%Mn−0,24Mo
−2,6%C) 3.5%と市販の黒鉛粉末0.75
%と市販の硫化マンガン粉末0.4チと潤滑剤のステア
リン酸亜鉛粉末(以下潤滑剤)0.7チとをV型混合機
により混合後、JSPMfi準の焼結金属材料用引張試
験片(以下引張試験片)と直径100箇、厚さ12冒形
状の試験片(以下円板試験片)とを密度7.0r /
cm3となるように成形し、圧粉体を得る。これら圧粉
体を露点−30℃の分解アンモニアガス中にて1160
℃、70分間加熱保持し、焼結を行った。
実施例2
硫化マンガン粉末の添加量を0.15チとした以外は実
施例1と基本的に同じ組成、方法により焼結体を製造し
た。
施例1と基本的に同じ組成、方法により焼結体を製造し
た。
実施例3
脆化マンガン粉末の添加量を0.65 %とした以外は
実施例1と基本的に同じ組成、方法によりmu体を製造
した。
実施例1と基本的に同じ組成、方法によりmu体を製造
した。
実施例4
黒鉛粉末の添加量を0.4sとした以外は実施例1と基
本的に同じ組成、方法によし焼結体を製造後、真空熱処
理炉を用い災入処理を施した。
本的に同じ組成、方法によし焼結体を製造後、真空熱処
理炉を用い災入処理を施した。
焼入れは真空中860℃に30分間加熱保持後、60℃
の油中に試験片を投入し急冷し丸。焼入れ後ただちに焼
戻しを施し丸。焼戻しは、170℃で90分間保持後放
冷した。
の油中に試験片を投入し急冷し丸。焼入れ後ただちに焼
戻しを施し丸。焼戻しは、170℃で90分間保持後放
冷した。
実施例5
市販の低合金鋼粉末(Fe−1,96%N1−0.52
%Mo)と焼結活性化粉末(Fe−2,1−Ni −0
,51Mo−2,1%C) 3.5 ’16と硫化マン
ガン粉末0.4%と黒鉛粉末0.7−と潤滑剤0.7チ
とをV型混合機で混合後、引張試験片と円板試験片を成
形した(密度7.0 t /cyIR3)。焼結は実施
例1と基本的に同じ方法により行なった。
%Mo)と焼結活性化粉末(Fe−2,1−Ni −0
,51Mo−2,1%C) 3.5 ’16と硫化マン
ガン粉末0.4%と黒鉛粉末0.7−と潤滑剤0.7チ
とをV型混合機で混合後、引張試験片と円板試験片を成
形した(密度7.0 t /cyIR3)。焼結は実施
例1と基本的に同じ方法により行なった。
実施例6
市販の拡散合金粉末(Fe−3,7%Ni−1,4qI
bcu−0,45%Mo)と焼結活性化粉末(F−−3
,91Nt−1,5*ctl−0,51Mo−3,1%
C)3.5%と硫化マンガン粉末0.4チと黒鉛粉末O
,SSと潤滑剤0.7−とをV型混合機により混合後、
引張試験片と円板試験片を成形したく密度7.0 t
/am” )。焼結はブタン変成ガス中にて1150℃
、60分間加熱保持して行なった。
bcu−0,45%Mo)と焼結活性化粉末(F−−3
,91Nt−1,5*ctl−0,51Mo−3,1%
C)3.5%と硫化マンガン粉末0.4チと黒鉛粉末O
,SSと潤滑剤0.7−とをV型混合機により混合後、
引張試験片と円板試験片を成形したく密度7.0 t
/am” )。焼結はブタン変成ガス中にて1150℃
、60分間加熱保持して行なった。
実施例7
黒鉛粉末を0.2%とした以外は実施例6と基本的に同
じ方法により焼結体を製造した。この焼結体に浸炭浸窒
焼入焼戻し処理を施した。浸炭浸窒焼入処理は、平衡炭
素量1.2%、平衡窒素量o、 e 慢の雰囲気中で9
20℃、120分間保持後860℃に降温させ、105
+間保持後、油中にて急冷した。焼戻しは180℃で6
0分間加熱保持後、放冷した。
じ方法により焼結体を製造した。この焼結体に浸炭浸窒
焼入焼戻し処理を施した。浸炭浸窒焼入処理は、平衡炭
素量1.2%、平衡窒素量o、 e 慢の雰囲気中で9
20℃、120分間保持後860℃に降温させ、105
+間保持後、油中にて急冷した。焼戻しは180℃で6
0分間加熱保持後、放冷した。
実施例8
実施例1で用いた市販低合金鋼粉末と焼結活性化粉末(
Fe−0,951Cr−0,8%Mn−0,24%Me
−2.6チC) 3.5チと硫化マンガン粉末0.4%
と潤滑剤0.7 %とをV世混合機により混合後、引張
試験片と円板試験片を成形した(、′M度7.0f 7
cmす。とれらを分解アンモニアガス中にて1160℃
、70分間加熱保持し、焼結を行った。次に平衡炭素i
1.2チの雰囲気中にて950℃、150分間保持し、
浸炭したのちに、870Cに降温させ20分間保持後、
放冷した。
Fe−0,951Cr−0,8%Mn−0,24%Me
−2.6チC) 3.5チと硫化マンガン粉末0.4%
と潤滑剤0.7 %とをV世混合機により混合後、引張
試験片と円板試験片を成形した(、′M度7.0f 7
cmす。とれらを分解アンモニアガス中にて1160℃
、70分間加熱保持し、焼結を行った。次に平衡炭素i
1.2チの雰囲気中にて950℃、150分間保持し、
浸炭したのちに、870Cに降温させ20分間保持後、
放冷した。
実施例9
実施例1と基本的VC同じ組成、方法により焼結体を製
造した。これらを950℃で30分間保持し、オーステ
ナイト化した後%360℃に保つfj:、流動槽に投入
し305)間保持する恒温変態処理を施した。
造した。これらを950℃で30分間保持し、オーステ
ナイト化した後%360℃に保つfj:、流動槽に投入
し305)間保持する恒温変態処理を施した。
実施例10
実施例1の硫化マンガン粉末0.4 %を二硫化モリブ
デン粉末0.45%とした以外は実施例1と基本的に同
じ組成、方法により焼結体を製造した。
デン粉末0.45%とした以外は実施例1と基本的に同
じ組成、方法により焼結体を製造した。
実施例11
実施例1の硫化マンガン粉末0.4csを硫黄粉末0.
12チとした以外は実施例1と基本的に同じ組成、方法
により焼結体を製造した。
12チとした以外は実施例1と基本的に同じ組成、方法
により焼結体を製造した。
比較例1
実施例1で用いた市販低合金鋼粉末と黒鉛粉末0.85
%と潤滑剤0.7チを混合後、成形および焼Mを実施
例1と同じ方法により行ない焼結体を製造した。
%と潤滑剤0.7チを混合後、成形および焼Mを実施
例1と同じ方法により行ない焼結体を製造した。
比較例2
実施例1で用いた市販低合金鋼粉末と黒鉛粉↓
末0.5%と潤滑剤0.7とをV型ミキサーで混合後、
成形および焼結を実施例1と同じ方法により焼結体を製
造する。次にこれらに焼入焼戻し処理を施した。焼入れ
は、真空熱処理炉にて860℃で30分間保持後、60
℃の油中に投入し急冷した。焼戻しは、170℃で90
分間保持後放冷した。
成形および焼結を実施例1と同じ方法により焼結体を製
造する。次にこれらに焼入焼戻し処理を施した。焼入れ
は、真空熱処理炉にて860℃で30分間保持後、60
℃の油中に投入し急冷した。焼戻しは、170℃で90
分間保持後放冷した。
比較例3
↓
市販の低合金鋼粉(Fe−1,96Ni−0,52Mo
)と黒鉛粉末0.8%と潤滑剤0.7チとをV型ミキサ
ーで混合後、成形および焼結は実施例5と同じ方法によ
り行ない焼結体を製造した。
)と黒鉛粉末0.8%と潤滑剤0.7チとをV型ミキサ
ーで混合後、成形および焼結は実施例5と同じ方法によ
り行ない焼結体を製造した。
比較例4
硫化マンガン粉末の添加量を0.08 %とした以外は
実施f111と基本的に同じ組成、方法により焼結体を
製造した。
実施f111と基本的に同じ組成、方法により焼結体を
製造した。
比較例5
硫化マンガン粉末の添加量を0.75 %とした以外は
実施例1と基本的に同じ組成、方法によ妙焼結体を製造
した◎ 次に実施例1〜11および比較例1〜5において製造し
た試験片について強度(引張強さ)および被剛性を比較
評価した結果について説明する。
実施例1と基本的に同じ組成、方法によ妙焼結体を製造
した◎ 次に実施例1〜11および比較例1〜5において製造し
た試験片について強度(引張強さ)および被剛性を比較
評価した結果について説明する。
強度は引張試験片をクロスヘッドスピード3sm/mi
nの条件で引張試験を行ない測定した。
nの条件で引張試験を行ない測定した。
結果を第1図に示した。この第1図から明らかなように
実施例1. 2. 3. 5. 6. 10および11
の焼結体引張強さはいずれも65ON乃−以上を有し、
比較例1.3の焼結体引張強さに比較して、強度が大幅
に向上して−る。
実施例1. 2. 3. 5. 6. 10および11
の焼結体引張強さはいずれも65ON乃−以上を有し、
比較例1.3の焼結体引張強さに比較して、強度が大幅
に向上して−る。
このように1200℃以上での焼N(これを−般には高
温焼結と呼ぶ。)を行なわずして、高強度化が図られた
のは、焼結活性化粉末の添加効果であり、これは本発明
の第一の特徴である〇熱処理後の熱処理材強度について
も、焼結体強度と同様の効果が認められ、実施例4は比
較例2よし大幅に強度が向上している。
温焼結と呼ぶ。)を行なわずして、高強度化が図られた
のは、焼結活性化粉末の添加効果であり、これは本発明
の第一の特徴である〇熱処理後の熱処理材強度について
も、焼結体強度と同様の効果が認められ、実施例4は比
較例2よし大幅に強度が向上している。
次に被Fin性を比較するためドリルによる穴あけ試験
を行った。試験は、直径30箇の超硬製ドリルを使用し
1円形試験片に同一回転速度、同−送秒速度にてドリル
穴あけを行ない一本のドリルであけることのできた穴の
数を測定した。
を行った。試験は、直径30箇の超硬製ドリルを使用し
1円形試験片に同一回転速度、同−送秒速度にてドリル
穴あけを行ない一本のドリルであけることのできた穴の
数を測定した。
なお、ドリルは同一製造ロットのものを使用し、各試験
片に対し2本のドリルにより穴あけを行ない、その平均
値を穴あけ数とした。この結果を第2図に示した。この
第2図から明らかなように、実施例1. 2. 3.
5. 10および11の焼結体の穴あけ数は、比較例1
.3の穴あけ数を大幅に上まわっている。また実施例4
の熱処理材の大おけ数も、熱処理材の比較例2の穴あけ
数を大幅に上まわっている。
片に対し2本のドリルにより穴あけを行ない、その平均
値を穴あけ数とした。この結果を第2図に示した。この
第2図から明らかなように、実施例1. 2. 3.
5. 10および11の焼結体の穴あけ数は、比較例1
.3の穴あけ数を大幅に上まわっている。また実施例4
の熱処理材の大おけ数も、熱処理材の比較例2の穴あけ
数を大幅に上まわっている。
このように被剛性が良好なのは、硫化マンガン、硫黄ま
たは二硫化モリブデン粉末の添加によるものでオ抄、こ
れは本発明の第二の特徴である。
たは二硫化モリブデン粉末の添加によるものでオ抄、こ
れは本発明の第二の特徴である。
また、第3図には硫化マンガンの添加量に対する実施例
および比較例の上記二実験から測定された強度および被
剛性を比較したグラフを示した。これによると、実施例
1. 2. 3は硫化マンガンの好ましい添加量の規定
範囲内にあり、引張強さ、穴あけ特性とも良好な特性を
示しているが、硫化マンガンの好ましい添加量の規定範
囲外にある比較例4は穴あけ数が少なく、同じく比較例
5は逆に引張強さが著しく低下している。このように添
加量が規定範囲外にある場合、どちらか一方の特性が損
なわれ、硫化マンガンには適正添加量範囲のあることが
わかる。
および比較例の上記二実験から測定された強度および被
剛性を比較したグラフを示した。これによると、実施例
1. 2. 3は硫化マンガンの好ましい添加量の規定
範囲内にあり、引張強さ、穴あけ特性とも良好な特性を
示しているが、硫化マンガンの好ましい添加量の規定範
囲外にある比較例4は穴あけ数が少なく、同じく比較例
5は逆に引張強さが著しく低下している。このように添
加量が規定範囲外にある場合、どちらか一方の特性が損
なわれ、硫化マンガンには適正添加量範囲のあることが
わかる。
本発明者らは、硫黄および二硫化モリブデンについても
同様の実験結果を得ており、それらの知見に基づいて、
それぞれの添加量の範囲を規定したものである。
同様の実験結果を得ており、それらの知見に基づいて、
それぞれの添加量の範囲を規定したものである。
(発明の効果)
以上のように本発明によれば、焼結時、ペース粉末の組
成と同−又は近似する組成をもつ焼結活性化粉末の働き
により、ペース粉末中の酸化物を速やかに還元し焼結を
促進し、もってネックの形成が効果的に強化されること
から、従来のように特殊な焼結雰囲気条件下で1200
℃以上の高温焼結を行わなくとも、該高温焼結を施した
材料と同等以上の強度を得ることができる。なお、焼結
活性化粉末を用いた材料を高温焼結すれば、さらに引張
強さを向上させうろことができることを本発明者らは確
認している。
成と同−又は近似する組成をもつ焼結活性化粉末の働き
により、ペース粉末中の酸化物を速やかに還元し焼結を
促進し、もってネックの形成が効果的に強化されること
から、従来のように特殊な焼結雰囲気条件下で1200
℃以上の高温焼結を行わなくとも、該高温焼結を施した
材料と同等以上の強度を得ることができる。なお、焼結
活性化粉末を用いた材料を高温焼結すれば、さらに引張
強さを向上させうろことができることを本発明者らは確
認している。
実施例においては強度向上について説明したが、本発明
によれば焼結活性化粉末の焼結促進効果により引張強さ
以外の特性を向上させることができることは、七の焼結
のメカニズムより当然予想されるところであり、本発明
者らも靭性の向上、熱処理後の耐摩耗性向上などを確認
している。
によれば焼結活性化粉末の焼結促進効果により引張強さ
以外の特性を向上させることができることは、七の焼結
のメカニズムより当然予想されるところであり、本発明
者らも靭性の向上、熱処理後の耐摩耗性向上などを確認
している。
また、焼結後の熱処理により、マトリックス強化の効果
によりさらに強度が同上する。
によりさらに強度が同上する。
また、強度の向上に伴って従来は被剛性の低下が問題と
なっていたが、本発明は硫黄系粉末の働+!!により、
すぐれた被剛性を付与することをoT能にした。
なっていたが、本発明は硫黄系粉末の働+!!により、
すぐれた被剛性を付与することをoT能にした。
このように本発明は、高温焼結を行なうことなく高強度
で被剛性にすぐれた快削焼結材料の提供が可能となった
ことから製造コストおよび加工コストを安くすることが
できる。
で被剛性にすぐれた快削焼結材料の提供が可能となった
ことから製造コストおよび加工コストを安くすることが
できる。
第1図は本発明の方法により得た焼結材料の引張強さを
比較例と対比したグラフ、第2図は本発明の方法により
得た焼結材料の被剛性を比較例と対比したグラフ、第3
図は本発明の方法により得た焼結材料と比較例について
、硫化マンガンの添加量に対する引張強嘔および被剛性
を比較したグラフを表わす。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 牙 3 図 浅化マソルネ1yQ’i(’/@) (z 4t−m (e)
比較例と対比したグラフ、第2図は本発明の方法により
得た焼結材料の被剛性を比較例と対比したグラフ、第3
図は本発明の方法により得た焼結材料と比較例について
、硫化マンガンの添加量に対する引張強嘔および被剛性
を比較したグラフを表わす。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 牙 3 図 浅化マソルネ1yQ’i(’/@) (z 4t−m (e)
Claims (6)
- (1)鉄基合金粉末に、該鉄基合金粉末と同一または近
似した組成に炭素0.5〜7.0重量%加えてなる焼結
活性化粉末0.5〜10重量%、黒鉛粉末1.3重量%
以下および硫化マンガン粉末0.15〜0.65重量%
、硫黄粉末0.05〜0.2重量%、二硫化モリブデン
粉末0.15〜0.7重量%からなる群から選択される
少なくとも一種の粉末を添加混合し、この混合粉末を成
形後、焼結することを特徴とする快削焼結材料の製造方
法。 - (2)鉄基合金粉末に、該鉄基合金粉末と同一または近
似した組成に炭素0.5〜7.0重量一加えてなる焼結
活性化粉末0.5〜10重量%、黒鉛粉末1.3重量%
以下および硫化マンガン粉末0.15〜0.65重量%
、硫黄粉末0.05〜0.2重量%、二硫化モリブデン
粉末0.15〜0.7重量%からなる群から選択される
少なくとも一種の粉末を添加混合し、この混合粉末を成
形後、焼結し、しかる後に熱処理を施すことを特徴とす
る快削焼結材料の製造方法。 - (3)熱処理が焼入焼戻し処理であり、焼入れは真空中
または保護雰囲気中で750〜900℃の温度範囲に少
なくとも被処理物の中心部まで均一に加熱される時間保
持した後、急冷することを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載の快削焼結材料の製造方法。 - (4)熱処理が浸炭焼入焼戻し処理であり、浸炭は平衡
炭素量0.2〜1.5重量%の雰囲気中で800〜10
00℃に20〜180分間保持後、750〜900℃に
5〜60分間保持後、水冷または油冷を施すことを特徴
とする特許請求 の範囲第2項記載の快削焼結材料の製造方法。 - (5)熱処理が浸炭浸窒焼入焼戻し処理であり、浸炭浸
窒は平衡炭素量0.2〜1.5重量%および平衡窒素量
0.1〜0.6重量%の雰囲気中で800〜950℃に
20〜180分間保持後、750〜900℃に5〜60
分間保持した後急冷することを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の快削焼結材料の製造方法。 - (6)熱処理が恒温変態処理であり、オーステナイト化
処理を施した後、200〜500℃に急冷して保持する
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の快削焼結
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16519286A JPS6320431A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 快削焼結材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16519286A JPS6320431A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 快削焼結材料の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6320431A true JPS6320431A (ja) | 1988-01-28 |
Family
ID=15807585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16519286A Pending JPS6320431A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 快削焼結材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6320431A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09195012A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-29 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-07-14 JP JP16519286A patent/JPS6320431A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09195012A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-29 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 |
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