KR20220131182A

KR20220131182A - 철기 합금 및 금속 분말

Info

Publication number: KR20220131182A
Application number: KR1020220033308A
Authority: KR
Inventors: 타카시 요시모토; 토모노리 고야마; 코이치로 이노우에
Original assignee: 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2022-09-27
Also published as: EP4059638A1; US20220307116A1; CN115161543A; JP2022144437A

Abstract

본 발명은, 0.5질량% ≤ C ≤ 0.9질량%, 0.5질량% ≤ Si ≤ 3.0질량%, 0.1질량% ≤ Mn ≤ 1.0질량%, 3.0질량% ≤ Cr ≤ 8.0질량%, 및 0.1질량% ≤ Mo ≤ 4.0질량%, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물인 성분 조성을 가지며, [M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (1)을 만족시키는, 철기 합금에 관한 것이다. -3.0 < [Si] - (5[C] + 2[Mn]) < -0.5 (1)

Description

철기 합금 및 금속 분말{Fe-BASED ALLOY AND METAL POWDER}

본 발명은 철기 합금(Fe-based alloy) 및 금속 분말에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 적층 제조(additive manufacturing)에 의해 용접 오버레이(weld overlay)될 때, 냉간 작업을 위한 다이 스틸의 경도에 비교될 만한 경도(약 650HV 이상)를 달성하는 철기 합금에 관한 것이며, 또한, 이 철기 합금에 대한 평균 성분 조성과 동등한 금속 분말에 관한 것이다.

강판의 냉간 압연 작업과 같은 냉간 작업을 위한 몰드 및 내마모성을 갖도록 요구되는 다양한 부재(이하, 이들은 단순히 "내마모 부재"로 통칭됨)는 내마모를 위한 경도, 특히 표면 부분의 경도가 높을 것이 요구된다. 지금까지, JIS-SKD11 (JIS G 4404:2015) 및 JIS-SKH51 (JIS G 4403:2015)에 의해 대표되는 냉간 작업용 다이 스틸과 고속 공구강이 그러한 내마모 부재로서 사용되어 왔다. 그러나, 내마모 부재가 냉간 작업용 다이 스틸 또는 고속공구강으로부터 가공되어 제조되는 방법을 사용하는 경우, 작업되는 재료가 고경도 강재이기 때문에 이 공구는 심하게 손상되며, 높은 작업 비용을 초래한다.

한편, 저가의 기재의 표면상에 오버레이 용접(overlay welding)함으로써 고경도 금속을 성막함으로써 내마모 부재가 제조되는 방법도 채용되고 있다. 이 방법을 사용하면 내마모 부재용의 재료의 비용과 작업의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 마모되거나 끝이 뭉그러진 몰드를 수리하기 위하여, 열원으로서 플라즈마 등이 사용되는 오버레이 용접이 사용된다.

그러나, 종래의 오버레이 용접은 다음의 문제점을 갖는다. (1) 기재 금속이 열에 의해 상당히 영향을 받으며, 기재에서 열영향을 받은 영역은 연화된다. (2) 오버레이 용접으로 다이 스틸이나 고속강을 성막하는 경우, 오버레이 부분은 증가된 잔류 오스테나이트 함량을 가지며 불충분한 경도를 갖는다. (3) C, Mo, W 및 V를 대량으로 포함하는 강이 오버레이 용접으로 성막되는 경우, 입계에서 편석된 탄화물로부터 파단(fracture)이 일어나기 쉬워, 인성의 감소를 초래한다.

이러한 문제는 오버레이 용접 후에 행해지는 열처리에 의해 완화될 수 있다. 그러나, 열처리가 수리 비용을 증가시키거나 기재 금속의 기계적 특성의 감소를 초래하는 경우가 있다.

최근, 분말이나 와이어가 레이저에 의해 용해되어 성막되는 직접 에너지 성막(DED) 모드로 적층 제조를 행하는 기법이 진전되어 왔고, 이로 인해, 더 세밀한 결정 입자를 달성하고 텅스텐 비활성 가스 용접(TIG) 또는 플라즈마 파우더 용접(PPW)보다 기재 금속에 열영향을 덜 미치는 용접 오버레이를 행할 수 있게 되었다. 따라서, 열영향을 받는 영역에서 연화되는 문제는 극복되고 있다. 그러나, 잔류 오스테나이트에 기인한 불충분한 경도와 입계에서 편석된 탄화물에 기인한 인성의 감소에 관한 문제는 해결되지 않은 채로 남아 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 지금까지 다양한 제안들이 있어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1은 0.65질량%에서 1.1질량%의 C, 4.5질량%에서 10.5질량%의 Cr, 및 0.05질량%에서 1.0질량%의 Mo을 포함하고, 잔부는 Fe 및 불순물인 경화용 오버레이 용접 합금을 개시한다.

특허문헌 1은 이러한 경화 오버레이 용접 합금을 사용하는 것은 용접된 상태에서 48HRC 내지 52HRC의 경도를 갖는 용접 금속을 제공한다고 언급하고 있다.

특허문헌 2는, 0.2질량%에서 0.9질량%의 C, 0.6질량%에서 1.9질량%의 Si, 0.6질량%에서 1.6질량%의 Mn, 2.5질량%에서 7.5질량%의 Cr, 0.1질량% 이상 1.5질량% 미만의 W, 0.1질량% 이상 1.5질량% 미만의 V, 1.0질량%에서 8.0질량% 의 Mo, 및 0.2질량% 초과 0.8질량% 이하의 B를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인 용접 금속으로 구성된 경화 표면층을 포함하는 표면 경화 부재를 개시한다.

특허문헌 2는, (A) 내균열성을 증가시키기 위해 탄화물의 형성이 억제되는 경우에, 용접 금속은 감소된 경도와 감소된 내마모성을 가지며, (B) 용접 금속 중의 Mo 및 B의 함량이 적절히 제어되어, 그 용접 금속이, 마르텐사이트 강과 붕소화물을 포함하는 복합 구조인 금속조직 구조를 갖는 경우에, 그 용접 금속은 증가된 경도를 가지며 동시에 정제된 금속조직 구조 및 개선된 내균열성을 갖는다고 언급하고 있다.

특허문헌 1 및 2에서 언급된 바와 같이, 잔류 오스테나이트에 기인한 불충분한 경도 및 입계에 편석된 탄화물에 기인한 인성의 감소에 관한 문제는, 합금 원소의 첨가량을 조절함으로써 어느 정도 해소 가능하다. 그러나, DED 모드 적층 제조와 같이, 용접 오버레이가 동일 부위에 반복적으로 행해지는 방법에서는, 용접 오버레이의 반복에 의해 오버레이 층이 템퍼링되는(연화되는) 문제가 있다.

DED 모드 적층 제조에서, 용접 풀(weld pool)로부터 분리된 편평부가 실온으로부터 400℃까지 유지되도록 오버레이 층이 반복적으로 열입력을 겪는다. 이 때, 마르텐사이트 조직이 템퍼링되어 급랭 고화 상태의 구조보다 낮은 경도를 갖게 된다. 이 때문에, 만약 합금 원소의 량을 조절함에 있어서 마르텐사이트의 저온 템퍼링이 고려되지 않았다면, 성형의 완성 후의 마르텐사이트의 경도는 불충분하고, 충분한 내마모성을 얻는 것이 불가능하게 된다.

특허문헌 1: 일본 T 2004-503386 (여기서, "일본 T"란 PCT 특허출원의 공개된 일역 공보를 의미함) 특허문헌 2: 일본 특허 제3462742호

본 발명의 목적은, 용융-고화 성형(melting-solidification shaping), 예를 들어 오버레이 용접 또는 적층 제조에서 사용될 때, 높은 내마모성 및 높은 인성을 갖는 오버레이 층, 적층 제조품 등을 제공할 수 있다. 다른 목적은 철기 합금과 동등한 평균 성분 조성을 갖는 금속 분말을 제공하는 것이다.

전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 철기 합금 및 금속 분말은 하기의 구성 (1) 내지 (7)에 대한 것이다.

(1) 철기 합금(Fe-based alloy)으로서,

0.5질량% ≤ C ≤ 0.9질량%;

0.5질량% ≤ Si ≤ 3.0질량%;

0.1질량% ≤ Mn ≤ 1.0질량%;

3.0질량% ≤ Cr ≤ 8.0질량%; 및

0.1질량% ≤ Mo ≤ 4.0질량%,

잔부는 Fe 및 불가피적 불순물

인 성분 조성을 가지며,

[M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (1)을 만족시키는, 철기 합금.

-3.0 < [Si] - (5[C] + 2[Mn]) < -0.5 (1)

(2) (1)에 따른 철기 합금으로서, 상기 성분 조성은, 0.1질량% ≤ V ≤ 1.0질량% 및 0.1질량% ≤ W ≤ 4.0질량%로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 추가로 포함하는, 철기 합금.

(3) (1) 또는 (2)에 따른 철기 합금으로서, 상기 성분 조성은 0.001질량% ≤ S ≤ 0.100질량%를 추가로 포함하는, 철기 합금.

(4) (1) 내지 (3)의 어느 하나에 따른 철기 합금으로서, 상기 성분 조성은 0.01질량% ≤ Ni ≤ 3.0질량%를 추가로 포함하는, 철기 합금.

(5) (2) 내지 (4)의 어느 하나에 따른 철기 합금으로서, 상기 성분 조성은, [M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (2)를 만족시키는, 철기 합금.

0.033[Mo] + 0.063[W] + 0.2[V] ≤ 0.4 (2)

(6) (1) 내지 (5)의 어느 하나에 따른 철기 합금과 동등한 평균 성분 조성을 갖는 금속 분말.

(7) (6)에 따른 금속 분말로서, 650HV 이상의 비커스 경도를 갖는 적층 제조품을 제공하는, 금속 분말.

본 발명에 따른 철기 합금은 합금 원소, 특히 Si, C 및 Mn의 최적화된 함량을 가지며, 그에 따라, 비교적 낮은 잔류 오스테나이트 함량을 갖는 오버레이 층을 제공한다. 또한, 2차 경화를 일으키는 Mo 및 V와 같은 원소의 함량이 최적화되어 있으며, 따라서 조대한 탄화물의 편석에 기인한 인성의 감소를 억제하는 것이 가능하다. 또한, 철기 합금은 최적화된 Si 함량을 가지며, 그에 따라 템퍼링 연화(temper softening)에 대해 매우 저항성이 좋다. 따라서, 용융-고화 성형에 적용됐을 때, 본 발명에 따른 철기 합금은 높은 내마모성 및 높은 인성을 갖는 오버레이 층 또는 적층 제조품을 제공할 수 있다.

도 1은 3D 금속 프린터의 개략도이다.
도 2는 [Si] - (5[C] + 2[Mn])과 잔류 오스테나이트의 체적률 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 [Si] - (5[C] + 2[Mn])과 오버레이 층의 경도 사이의 관계를 나타내는 도면이다.

실시형태

본 발명의 실시형태를 이하 구체적으로 설명한다.

1. 철기 합금(Fe-based alloy)

1.1. 성분

본 발명에 따른 철기 합금은 다음의 원소와, 잔부로서 Fe 및 불가피적 불순물을 함유한다. 첨가 원소의 종류, 성분 함량의 범위, 및 함량 범위의 이유는 다음과 같다.

1.1.1. 주(主) 성분 원소(필수 성분)

(1) 0.5질량% ≤ C ≤ 0.9질량%:

C는 마르텐사이트 조직의 경도를 증가시키기 위해 필요한 원소이다. C의 함량이 너무 낮은 경우, 마르텐사이트 내의 고용체 C의 함량이 불충분하여, 불충분한 경도를 갖는 성형품을 초래한다. 따라서, C의 함량은 0.5질량% 이상일 필요가 있다. C의 함량은 바람직하게는 0.52질량% 이상이다.

한편, C의 함량이 너무 높으면, 마르텐사이트 변태 개시 온도가 낮아진다. 그 결과, 성형품은 잔류 오스테나이트의 채적률이 증가하며, 불충분한 경도를 갖는다. 따라서, C의 함량은 0.9질량% 이하일 필요가 있다. C의 함량은 바람직하게는 0.7질량% 이하이며, 더 바람직하게는 0.65질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.61질량% 이하이다.

(2) 0.5질량% ≤ Si ≤ 3.0질량%:

Si는 400℃까지의 온도에서 템퍼링 연화에 대한 저항성을 증가시키기 위해 필요한 원소이다. Si는 또한 가공성을 향상시키는 원소이다. Si의 함량이 너무 낮은 경우, 성형품은 열영향에 의해 상당히 연화되며 불충분한 경도를 갖는다. 또한, 성형품은 상당히 열화된 가공성을 갖는다. 따라서, Si의 함량은 0.5질량% 이상일 필요가 있다. Si의 함량은 바람직하게는 0.75질량% 이상이며, 더 바람직하게는 1.5질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 1.7질량% 이상이다.

한편, Si의 함량이 너무 높은 경우, Si의 일부가 마르텐사이트 내에서 고용체를 형성하여, 상당히 감소된 인성을 초래한다. 따라서, Si의 함량은 3.0질량% 이하일 필요가 있다. Si의 함량은 바람직하게는 2.5질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 2.25질량% 이하이다.

(3) 0.1질량% ≤ Mn ≤ 1.0질량%:

Mn은 담금질 경화능을 개선하는 기능을 하는 원소이다. Mn의 함량이 너무 낮으면, 불충분한 담금질 경화능의 합금이 얻어지며, 마르텐사이트 조직을 갖게 되지 않는 경우를 초래한다. 따라서, Mn의 함량은 0.1질량% 이상일 필요가 있다. Mn의 함량은 바람직하게는 0.2질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.3질량% 이상이다.

한편, Mn의 함량이 너무 높은 경우, 성형품은 잔류 오스테나이트의 체적률이 증가하며 불충분한 경도를 갖는다. 따라서, Mn의 함량은 1.0질량% 이하일 필요가 있다. Mn의 함량은 바람직하게는 0.6질량% 이하이다.

(4) 3.0질량% ≤ Cr ≤ 8.0질량%:

Cr은 담금질 경화능 및 내부식성을 향상시키는 기능을 하는 원소이다. Cr의 함량이 너무 낮으면, 합금은 불충분한 담금질 경화능 및 상당히 감소된 내부식성을 갖는다. 따라서, Cr의 함량은 3.0질량% 이상일 필요가 있다. Cr의 함량은 바람직하게는 4.0질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 5.0질량% 이상이다.

한편, Cr의 함량이 너무 높은 경우, 담금질 경화능에 대한 효과가 향상되지 않을 뿐 아니라, 잔류 오스테나이트 함량의 증가가 초래된다. 따라서, Cr의 함량은 8.0질량% 이하일 필요가 있다. Cr의 함량은 바람직하게는 7.0질량% 이하이다.

(5) 0.1질량% ≤ Mo ≤ 4.0질량%:

Mo는 담금질 경화능을 개선시키고 템퍼링 연화에 대한 저항성을 향상시키는 기능을 하는 원소이다. Mo는 또한, 성형품을 템퍼링함에 있어서, 2차 경화를 일으킨다. Mo의 함량이 너무 낮은 경우, 합금은 불충분한 담금질 경화능을 가지며 내마모 부재용으로 요구되는 경도를 갖지 못하게 된다. 따라서, Mo의 함량은 0.1질량% 이상일 필요가 있다. Mo의 함량은 바람직하게는 0.2질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.3질량% 이상이다.

한편, Mo의 함량이 너무 높은 경우, 성형품의 입계에서 탄화물이 편석된다. 따라서, Mo의 함량은 4.0질량% 이하일 필요가 있다. Mo의 함량은 바람직하게는 2.0질량% 이하이며, 더 바람직하게는 1.0질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.7질량% 이하이다.

1.1.2. 성분 수지(Component Balance)

A. 수식 (1)

[M]이 질량% 기반으로 표시된 원소 M의 함량을 나타낼 때, 본 발명에 따른 철기 합금은 하기의 식 (1)을 충족할 필요가 있다.

-3.0 < [Si] - (5[C] + 2[Mn]) < -0.5 (1)

"[Si] - (5[C] + 2[Mn])"(이하, "변수 A"라고도 칭함)는, 높은 경도를 얻는 데에 필요한 "잔류 오스테나이트 함량" 및 "연화에 대한 저항성"의 둘 모두에 대한 인덱스이다. 경도를 충분히 나타내기 위한 마르텐사이트 조직을 위하여, 마르텐사이트 조직은 연성의 잔류 오스테나이트의 함량이 낮아야 한다. 합금이 증가된 C 함량 및/또는 증가된 Mn 함량을 가져서 낮은 마르텐사이트-변태 개시 온도를 갖는 경우에, 이는 잔류 오스테나이트 함량의 증가 및 전체 마르텐사이트 조직의 경도의 감소를 초래한다.

또한, 템퍼링에 의해 마르텐사이트 조직의 경도가 감소한다. 템퍼링을 하여 경도가 약간 감소된 마르텐사이트 조직은 "연화에 높은 저항성을 갖는" 것으로 표현된다. Si의 함량이 높을수록, 연화에 대한 저항성이 높아지고, 용접 오버레이 동안의 열입력에 기인한 경도의 감소를 더욱 억제할 수 있다.

변수 A가 너무 작은 경우에, 합금은 과도한 잔류 오스테나이트 함량 및/또는 불충분한 연화 저항성을 갖는다. 따라서, 변수 A는 -3.0을 초과할 필요가 있다. 변수 A는 바람직하게는 -2.5 이상이다.

한편, 변수 A가 너무 큰 경우, C의 함량이 불충분하고 성형품은 불충분한 경도를 갖는다. 따라서, 변수 A는 -0.5보다 작을 필요가 있다. 변수 A는 바람직하게는 -1.0 이하이며, 더 바람직하게는 -1.5 이하이다.

B. 식 (2)

[M]이 질량% 기반으로 표현된 원소 M의 함량을 나타낼 때, 본 발명에 따른 철기 합금은 바람직하게는 하기의 식 (2)를 또한 충족시킨다.

0.033 [Mo] + 0.063[W] + 0.2[V] ≤ 0.4 (2)

"0.033[Mo] + 0.063[W] + 0.2[V]" (이하, "변수 B"라고도 함)는, 입계에서 형성되고 인성의 저하를 야기할 수 있는 Mo, W 및 V 탄화물의 양에 대한 인덱스를 나타낸다. 이들 탄화물은 고용화 도중에 입계에서 형성되고 파단에 대한 시작점으로서 기능할 수도 있다; 따라서, 이들 탄화물은 인성의 저하를 야기할 수 있다. 변수 B가 너무 큰 경우, 성형품은 입계에서 증가된 탄화물 함량 및 감소된 인성을 갖는다. 따라서, 변수 B는 바람직하게는 0.4 이하이다. 변수 B는 더 바람직하게는 0.2 이하이다.

예를 들어, JIS-SKH51 (JIS G 4403:2015) 및 JIS-SKH54 (JIS G 4403:2015)와 같은 고속 공구강은 큰 값의 변수 B를 가지며, 따라서, 고화 도중에 단단한 탄화물이 대량으로 결정화되어 입계를 덮는다. 이는 오버레이 층의 경도를 향상시키지만 입계에서 균열이 발생하기 쉽게 하여, 인성이 열화되는 구조를 초래한다.

한편, 변수 B가 0.4 이하로 조절되는 경우, 탄화물의 결정화는 억제되고 오버레이 층은 높은 인성을 유지할 수 있다.

1.1.3. 부(副)성분 원소(선택적 성분)

전술한 원소를 함유하는 외에, 본 발명에 따른 철기 합금은 아래에 나타내는 바와 같은 하나 이상의 원소를 추가로 함유할 수도 있다. 첨가 원소의 종류, 성분의 함량의 범위, 및 함량 범위의 이유는 다음과 같다.

(1) 0.1질량% ≤ V ≤ 1.0질량%:

V는, 성형품이 템퍼링되는 경우에, 2차 경화를 가져오는 원소이다. V는 또한 단단한 탄화물을 산출하여 내마모성을 개선시키는 원소이다. 그러한 효과를 얻는다는 관점에서, V의 함량은 바람직하게는 0.1질량% 이상이다. V의 함량은 더 바람직하게는 0.2질량% 이상이다.

한편, V의 함량이 너무 높은 경우, 성형품은 그 입계에서 편석된 탄화물을 함유하며 따라서 감소된 인성을 갖는다. 따라서, V의 함량은 바람직하게는 1.0질량% 이하이다. V의 함량은 더 바람직하게는 0.75질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.4질량% 이하이다.

(2) 0.1질량% ≤ W ≤ 4.0질량%:

W는, 성형품이 템퍼링되는 경우, 2차 경화를 가져오는 원소이다. W는 또한 단단한 탄화물을 산출하여 내마모성을 개선시키는 원소이다. 그러한 효과를 얻는다는 관점에서, W의 함량은 바람직하게는 0.1질량% 이상이다. W의 함량은 더 바람직하게는 0.6질량% 이상이다.

한편, W의 함량이 너무 높은 경우, 성형품은 그 입계에서 편석된 탄화물을 함유하며 따라서 감소된 인성을 갖는다. 따라서, W의 함량은 바람직하게는 4.0질량% 이하이다. W의 함량은 더욱 바람직하게는 2.0질량% 이하이다.

(3) 0.001질량% ≤ S ≤ 0.100질량%:

S는 제조 도중에 불가피하게 혼입되는 불순물이다. 그러나, S의 함량이 불필요하게 대폭 감소된다고 해도, 이는 효과 상의 차이가 없음을 초래하는 것에 그치는 것이 아니라, 제조 비용의 증가를 야기한다. 따라서, S의 함량은 바람직하게는 0.001질량% 이상이다. S의 함량은 더욱 바람직하게는 0.005질량% 이상이다.

한편, 또한 S는 MnS를 형성하여 가공성을 개선시키는 기능을 하는 원소이다. 그러나, S의 함량이 너무 높은 경우, S의 일부는 입계에서 편석하여 인성을 감소시킨다. 따라서, S의 함량은 바람직하게는 0.100질량% 이하이다. S의 함량은 더욱 바람직하게는 0.050질량% 이하이다.

(4) 0.01질량% ≤ Ni ≤ 3.0질량%:

Ni는 담금질 경화능을 개선시키는 원소이다. 너무 낮은 Ni 함량은 불충분한 담금질 경화능을 개선시킨다. 따라서, Ni의 함량은 바람직하게는 0.01질량% 이상이다.

한편, 또한 Ni는 마르텐사이트-변태 개시 온도를 낮추는 원소이다. 이 때문에, Ni의 함량이 너무 높은 경우, 성형품은 잔류 오스테나이트의 체적률이 증가되어 불충분한 경도를 갖는다. 따라서, Ni의 함량은 바람직하게는 3.0질량% 이하이다. Ni의 함량은 더욱 바람직하게는 1.0질량% 이하이다.

(5) Al ≤ 0.5질량%:

Al은 탈산제로서 첨가될 수도 있다. 그러나, Al의 함량이 너무 높은 경우, Al의 일부는 강에 포함된 O 및 N과 반응하여 산화물 및 질화물을 형성한다. 만약 산화물 및 질화물이 대량으로 형성되면, 이는 인성의 감소를 초래한다. 따라서, Al의 함량은 바람직하게는 0.5질량% 이하이다. Al의 함량은 더 바람직하게는 0.1질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.03질량% 이하이다.

(6) O ≤ 0.10질량%:

O는 제조 도중에 합금에 불가피하게 혼입되는 불순물이다. O의 함량이 너무 높은 경우에, 산화물이 형성되어 인성을 감소시킨다. 따라서, O의 함량은 바람직하게는 0.10질량% 이하이다. O의 함량은 더욱 바람직하게는 0.05질량% 이하이다.

분말의 경우, 넓은 표면적 때문에 대부분의 산소는 분말의 표면에 존재한다.

(7) N ≤ 0.10질량%:

N은 제조 도중에 합금에 불가피하게 혼입되는 불순물이다. N의 함량이 너무 높은 경우, 질화물이 형성되어 인성을 감소시킨다. 따라서, N의 함량은 바람직하게는 0.10질량% 이하이다. N의 함량은 더욱 바람직하게는 0.05질량% 이하이다.

1.1.4. 불가피적 불순물

본 발명에 따른 철기 합금에, 하기의 양만큼 하기의 성분이 함유되는 경우가 있다. 그러한 경우에, 이들 성분은 본 발명에서 불가피적 불순물로 간주된다.

Co ≤ 0.05질량%, Cu ≤ 0.50질량%, Sn ≤ 0.05질량%, Nb ≤ 0.05질량%, Ta ≤ 0.05질량%, Ti ≤ 0.05질량%, Zr ≤ 0.05질량%, B ≤ 0.01질량%, Ca ≤ 0.01질량%, Se ≤ 0.03질량%, Te ≤ 0.01질량%, Bi ≤ 0.01질량%, Pb ≤ 0.05질량%, Mg ≤ 0.02질량%, REM (Rare Earth Metal) ≤ 0.01질량%.

1.2. 특성: 적층 제조품의 경도

"적층 제조품의 비커스(Vickers) 경도"는, (a) 직접 에너지 성막(DED) 방법을 사용하여 2mm 이상의 높이의 층 성막을 갖는 성형품을 제조하고, (b) 층 성막의 방향과 평행한 방향으로 적층 제조품을 잘라서 얻어지는 절단면을 사용하여 상면으로부터 1mm의 거리에 있는 위치에서 JIS Z 2244:2020에 따른 비커스 경도에 대하여 적층 제조품을 검사함으로써 결정되는 비커스 경도를 의미한다.

성형품을 제조함에 있어서, 성형 조건이 적절히 조절되어 성형품의 절단면이 1mm 이상의 총길이를 갖는 균열부 또는 보이드를 갖지 않도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 철기 합금이 사용되어 적층 제조를 행할 때, 최적화된 성분 조성을 갖는 철기 합금은 650HV 이상의 비커스 경도를 갖는 적층 제조품을 제공한다. 철기 합금의 성분 조성이 더욱 최적화되면, 이 합금은 680HV 이상의 비커스 경도를 갖는 적층 제조품을 제공한다.

1.3. 형상

본 발명에서, 철기 합금의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 철기 합금의 형상의 예는 덩어리(mass), 봉, 튜브, 필라멘트, 및 분말을 포함한다. 특히, 분말은 용융-고화 성형에 대한 원료로서 사용하기에 적합하다.

2. 금속 분말

본 발명에 따른 금속 분말은, 평균 성분 조성에서 본 발명에 따른 철기 합금과 동등한 금속 분말을 포함한다. 금속 분말은 바람직하게는 10μm 이상 및 300μm 이하의 평균 입경을 갖는다.

2.1. 성분

"철기 합금과 동등한 평균 성분 조성"이라는 문구는, (a) 금속 분말이 동일한 성분 조성을 갖는 일종의 금속 입자의 군으로 구성되며 각 입자의 성분 조성은 전술한 범위 내에 있거나; (b) 금속 분말이, 성분 조성이 상이한 2 이상의 금속 입자의 혼합물로 구성되며, 금속 입자의 각각이 전술한 범위 내에서 성분 함량을 갖거나; 또는 (c) 금속 분말이, 1종 또는 2종 이상의 금속 입자가 전술한 범위 밖의 성분 함량을 갖지만 금속 분말 전체로서 전술한 범위 내의 성분 함량을 갖는 평균 성분 조성을 갖는, 성분 조성이 상이한 2종 이상의 금속 입자의 혼합물로 구성되는 것을 의미한다.

성분 조성이 다른 2종 이상의 금속 입자의 혼합물로 금속 분말이 구성된 경우, 개별 금속 입자는, 각각이 단일 금속 원소로 구성되는 순수 금속 입자일 수도 있고, 각각이 2 이상의 금속 원소를 포함하는 합금 입자일 수도 있다. 금속 분말이 혼합물로 구성된 경우, 그 평균 성분 조성은, 예를 들어, 그 혼합물로부터 10g의 샘플을 추출하고 그 샘플을 형광 X-선 분석, 연소 적외선 흡수법, 또는 플라즈마 분출 분광법 등과 같은 방법에 의해 분석하여 얻어진다.

금속 분말의 성분 조성(평균 성분 조성)의 상세는 전술한 철기 합금에서와 동일하여, 그에 관한 설명은 이하 생략한다.

2.2. 평균 입경

"평균 입경"이라는 용어는, 숫자 빈도 D₅₀ (μm), 즉, 분말의 50% 숫자 누적 입경(메디안 지름)을 의미한다. D₅₀을 결정하는 방법의 예는, (a) 레이저 회절/분산법이 기초한 입자 분포 분석기가 사용되는 방법, (b) 입자 이미지 분석기가 사용되는 방법, 및 (c) 쿨터 카운터(Coulter counter)가 사용되는 방법을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 바와 같은 "D₅₀"은 레이저 회절/분산법에 기초하여 입자 분포 분석기로 결정되는 메디안 지름을 의미한다.

금속 분말의 평균 입경 및 입자 사이즈 분포는 금속 분말을 제조하는 조건 및 금속 분말을 분류하는 조건을 조절함으로써 제어될 수 있다.

금속 분말을 사용하는 용융-고화 성형에 있어서, 노즐이 사용되어 금속 분말을 성형 영역으로 공급하는 경우가 있다. 그러한 경우에, 금속 분말이 너무 작은 평균 입경을 가지는 경우, 이 금속 분말은 유동성이 감소되고 성형 영역으로 안정적으로 공급되는 것이 어려울 수도 있다. 따라서, 금속 분말의 평균 입경은 바람직하게는 10μm 이상이다. 그 평균 입경은 더 바람직하게는 50μm 이상이며, 더욱 바람직하게는 80μm 이상이다.

한편, 금속 분말이 너무 큰 평균 입경을 갖는 경우, 큰 입경을 갖는 입자에 의해 노즐이 막혀서 분말을 성형 영역으로 안정적으로 공급할 수 없게 되는 경우가 있다. 따라서, 금속 분말의 평균 입경은 바람직하게는 300μm 이하이다. 그 평균 입경은 더 바람직하게는 200μm 이하이며, 더욱 바람직하게는 150μm 이하이다.

2.3. 입자의 형상

금속 분말에 포함된 개별 금속 입자의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 금속 입자는 구형 입자 또는 불규칙한 형상의 입자일 수도 있다. 높은 흐름성을 얻는다는 관점에서, 금속 입자는 바람직하게는 구형 입자이다.

2.4. 표면 코팅

금속 입자는 그 표면이 나노입자로 코팅된 것일 수도 있다. "나노입자"는, 각각이 1nm 이상 100nm 이하의 지름을 갖는 무기 화합물의 입자를 의미한다. 금속 입자를 코팅하기 위해, 나노입자가 금속 분말에 선택적으로 첨가될 수도 있다. 본 출원에서, 전술한 금속 분말의 성분 조성은 나노입자를 제외한 성분 조성을 의미한다.

어떤 종류의 나노입자를 갖는 금속 입자의 표면을 코팅하는 것이 금속 입자가 응집하는 것을 억제할 수 있는 경우가 있다. 금속 입자의 응집을 억제하는 것으로 기능할 수 있는 나노입자의 예는, 실리카(SiO₂), 알루미나 (Al₂O₃), 망간 산화물(MnO), 철 산화물(Fe₂O₃), 칼슘 산화물(CaO), 및 마그네슘 산화물(MgO)과 같은 금속 산화물을 포함한다.

금속 입자의 표면을 나노입자로 코팅하는 경우, 코팅에 사용되는 나노입자의 양이 너무 적으면, 금속 입자의 응집을 충분히 억제하는 것이 불가능하게 될 수도 있다. 따라서, 나노입자의 함량은 금속 분말 내에서 바람직하게는 0.005질량% 이상이다.

한편, 코팅을 위해 사용되는 나노입자의 양이 너무 크면, 나노입자는 함침 입자(inclusion particles)로서 기능하여, 용융-고화 성형을 행함에 있어서, 성형품의 강도 및/또는 인성을 저하시킬 수도 있다. 따라서, 나노입자의 함량은 바람직하게는 금속 분말 내에서 0.05질량% 이하가 바람직하다.

2.5. 용도

본 발명에 따른 금속 분말은 용융-고화 성형용의 분말 원료로서 사용될 수도 있다.

"용융-고화 성형"이라는 용어는, 다양한 열원의 사용에 의해 금속 분말이 용융되고 용융된 금속 분말이 고화 및 적층(deposit)되어 그에 따라 성형품의 전체 또는 부분을 형성하는 것을 의미한다.

"성형품의 전체를 형성"이라는 표현은, 성형품의 전체가 단지 금속 분말의 용융, 고화 및 적층에 의해서만 형성되는 것을 의미한다.

"성형품의 일부를 형성"이라는 표현은, 성형품의 일부를 구성하는 기재의 표면 상에, 성형품의 다른 부분을 구성하는 새로운 층이, 금속 분말을 용융, 고화 및 적층함으로써 중첩(예를 들어, 몰드의 수리)되는 것을 의미한다.

용융-고화 성형을 위한 방법의 대표적인 예는 (a) 직접 에너지 성막(DED)법, (b) 분말 베드 용융법, 및 (c) 플라즈마 오버레이 용접법을 포함한다.

이들 방법 중에서, "직접 에너지 성막(DED)법"은, 연속적으로 공급되는 금속 분말이 레이저 또는 전자빔으로 조사되고, 그 결과물인 용융 금속이 기재, 예를 들어, 기존의 부재 또는 기판에 선택적으로 적층되는 방법이다. DED법에서, 금속층은 반복적으로 적층될 수 있으며, 선형, 벽형, 및 덩어리형을 포함한 다양한 형상 중 어떤 것을 갖는 오버레이가 형성될 수 있다. 레이저를 열원으로서 채택한 디바이스를 이용함으로써, 적층될 용융체의 부피가 감소되고, 적층될 용융체와 기재 사이의 계면에서 발생하는 성분 혼합에 기인한 품질 저하가 감소될 수 있다. 이 때문에, 철기 합금, Ni기 합금, 및 Co기 합금을 포함하는 다양한 재료들이 기재로서 이용될 수 있다.

"분말 베드 용융법"은 수십 마이크로미터의 슬라이스 각각의 데이터가, 3D CAD 등으로 생성된 3차원 형상 데이터(예를 들어, STL 데이터)를 기초로 생성되고, 얻어진 슬라이스 데이터를 사용하여 레이저를 스캔하면서 금속 분말이 선택적으로 레이저 조사되어, 그에 따라 소결층을 형성하고 얻어진 소결층이 서로 스택되는 방법이다.

"플라즈마 오버레이 용접법"은, 전극과 기재 사이에서 플라즈마 아크가 발생되고, 금속 분말이 그 안에 도입되어 용융되고 그에 따라 기재의 표면 상에 금속이 쌓이는(pile up) 방법이다.

3. 금속 분말을 제조하는 방법

본 발명에 따른 금속 분말은, 기체 원자화법, 물 원자화법, 플라즈마 원자화법, 플라즈마/회전 전극법, 또는 원심 원자화법 등과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. 이들 방법들 중의 임의의 것으로 얻어지는 분말이 환원 열 플라즈마(reducing thermal plasma)를 이용한 스페로이다이징 처리를 거치는 방법들의 조합이 사용될 수도 있다.

이 방법들 중, "가스 원자화법"은, 합금용 원료가 예를 들어 도입-용융로를 이용하여 용융되고, 용융체가 턴디쉬의 바닥으로부터 떨어지도록 되는 동안에 고압 가스가 용융체에 대해 불어져서 용융체를 분쇄 및 고화하고, 그에 따라 금속 분말을 얻는 방법이다. 고압 가스로서, 질소 가스, 아르곤 가스, 또는 헬륨 가스와 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다. 가스 원자화 조건은 특별히 한정되지는 않으며, 목적에 따라 최적의 조건이 선택될 수 있다.

가스 원자화법을 사용하여 금속 분말이 제조된 후에, 금속 분말이 분류되어 평균 입경 및 입자 크기 분포를 조절하는 것이 바람직하다. 분류용 수단의 예는, 건식 사이클론, 습식 사이클론, 건식 체(dry sieves), 및 초음파 체를 포함한다. 조절된 평균 입경 및 조절될 입자 크기 분포를 갖는 금속 분말이 용융-고화 성형에 적용되는 경우, 밀도 높은 성형품이 얻어질 수 있다.

또한, 필요에 따라 성분 조성이 상이한 2종 이상의 금속 분말이 혼합되어 성분 조절이 행해질 수도 있다.

4. 효과

본 발명에 따른 철기 합금은 합금 원소, 특히, Si, C 및 Mn의 최적화된 함량을 가지며, 그에 따라 비교적 낮은 잔류-오스테나이트 함량을 갖는 오버레이 층을 제공한다. 또한, 내부에 2차 경화를 가져올 수 있는 Mo 및 V와 같은 원소의 함량이 최적화되었기 때문에, 오버레이 층은 조대한 탄화물의 편석에 기인한 인성의 감소를 겪는 것을 억제할 수 있다. 또한, 내부의 Si의 함량이 최적화되었기 문에, 철기 합금은 템퍼링 연화에 매우 강하다. 따라서, 본 발명에 따른 철기 합금이 용융-고화 성형에 적용되는 경우, 높은 내마모성 및 높은 인성을 갖는 오버레이 층 또는 적층 제조품을 얻는 것이 가능하다.

실시예

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 7

1. 샘플의 제조

1.1. 금속 분말의 제조

가스 원자화법을 이용하여, 표 1에 나타난 16종의 금속 분말이 제조되었다. 표 1에 나타나지 않은 원소가 불순물로서 위에 특정된 범위 내의 양만큼 함유된 경우도 있다.

1.2. 오버레이 용접에 의한 성형품의 제조

제조된 금속 분말 및 금속 적층 제조용의 DED 모드 레이저 장비(3D 금속 프린터)를 사용하여 성형품이 제조되었다. 도 1에 3D 금속 프린터의 개략도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 3D 금속 프린터(10)는 분말 공급 노즐(12), 레이저 진동자(미도시), 분말 공급기(미도시), 및 차폐 가스 공급기(미도시)를 포함한다. 분말 공급 노즐(12)은, 금속 분말(14)과 캐리어 가스(차폐 가스)가 외부관(12a)과 내부관(12b)의 사이의 공간에 공급될 수 있도록 2중의 관 구조를 갖는다. 콘덴서 렌즈(미도시)는, 레이저 광(13)이 통과하는 내부관(12b)의 내부에 배치되어 있다. 또한, 분말 공급 노즐(12)은, 금속 분말(14)의 산화 방지용의 차폐 가스가 내부관(12b)의 내부에 공급될 수 있도록 구성되어 있다.

이 3D 금속 프린터(10)가 사용되어 구체적으로 다음의 방식으로 오버레이 용접을 행한다. 먼저, 분말 공급 노즐(12)가 기재(20)의 상면 근처에 배치된다. 다음으로, 금속 분말(14) 및 캐리어 가스가 외부관(12a)과 내부관(12b) 사이의 간극에 공급되고, 차폐 가스가 내부관(12b)의 내부에 공급된다. 분말 공급 노즐(12)이 이 상태로 유지되는 동안, 레이저 광(13)이 콘덴서 렌즈(미도시) 상에, 레이저 광(13)의 초점의 근방에서 도달(strike)하도록 되고, 금속 분말(14)과 기재(20)의 표면층 부분이 용융되어 서로 일체화된다. 또한, 분말 공급 노즐(12)은 수평 방향(예를 들어, 도 1에 나타난 X 방향)으로 이동하여, 그 결과, 용융 및 일체화된 금속의 용융체가 고화되어 오버레이 층(22)이 된다.

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 7에서, JIS-SKD61 (JIS G 4404:2015)의 평판(50mm × 70mm × 10mm)이 기재(20)로서 사용되었다. 성형의 조건은 다음과 같았다. 98% 이상의 밀도를 초래하도록 성형 조건은 적절히 조절되었다.

레이저 출력: 1,500 W 내지 2,000 W

분말 흐름률: 5 g/min 내지 10 g/min

이동 속도: 100mm/min 내지 1,000mm/min

성형품의 치수: 5mm 내지 10mm (높이) × 10mm 내지 12mm (폭) × 60mm 내지 70mm (길이)

2. 테스트 방법

2.1. 경도

기재 및 오버레이 층을 포함하는 성형품이 5mm의 두께로 절단되고, 오버레이 층으로부터 먼 기재의 불필요한 부분은 제거되었다. 다음으로, 기재가 제거된 성형품이 수지(resin)에 매립되었다. 이 샘플은, 금속 표면이 경면(mirror surface)이 될 때까지, 연마지, 다이아몬드 연마석, 및 알루미나 버프로 연마되었다.

연마 후에, 비커스 경도 테스터가 사용되어 오버레이 층의 상면으로부터 1mm의 거리에 위치한 부분에서 비커스 경도(JIS Z 2244:2020)를 측정하였다. 부하는 300gf였고, 샘플당 10부분이 검사되어 그 평균값을 계산하였다.

2.2. 오버레이 층에서 잔류 오스테나이트 상의 함량 비율

기재 및 오버레이 층을 포함하는 성형품이 5mm의 두께로 절단되고, 오버레이 층으로부터 먼 기재의 불필요한 부분이 제거되었다. 다음으로, 기재가 제거된 성형품이 수지에 매립되었다. 이 샘플은, 금속 표면이 경면이 될 때까지, 연마지 및 연마 다이아몬드 입자로 연마하였다.

이 샘플에 대해, 0.05μm의 두께를 갖는 층을 제거하기 위하여 인산 수용액을 사용하는 전해 연마를 실시했다. 전해적으로 연마된 샘플의 오버레이 부분은 X-선 회절계(XRD)로 검사되어, 마르텐사이트 조직 및 오스테나이트 조직에 대한 피크 강도 사이의 비율로부터 잔류 오스테나이트의 평균 비율(체적률(%))를 결정하였다.

2.3. 흡수 에너지

3mm × 5mm × 30mm의 직사각형 바(bar)가, 성형에 의해 얻어지는 시험편으로부터 절단되어 3점 벤딩 테스트를 통해 인성이 평가되었다. 스트레인(strain)이 0인 지점에서부터 하중이 최대인 지점까지의 범위 동안의 하중 및 스트레인의 적(integral)인 "흡수 에너지"의 관점에서 인성이 평가되었다. 흡수 에너지가 크다는 것은 재료를 파단하는 데에 큰 량의 에너지가 요구된다는 것을 의미하고, 그러한 재료는 높은 인성을 갖는 것으로 간주될 수 있다.

3. 결과

결과를 도 2에 나타낸다. 도 2에서, [Si] - (5[C] + 2[Mn])와 잔류 오스테나이트의 체적률 사이의 관계가 나타난다. 도 3에서, [Si] - (5[C] + 2[Mn])와 오버레이 층의 경도 사이의 관계가 나타난다. 다음은 표 2, 및 도 2~3에서 볼 수 있다.

(1) 비교예 1, 2 및 7에서, 오버레이 층은 낮은 경도를 가졌다. 이는 변수 A의 값이 -3 이하이고 잔류 오스테나이트의 함량의 높았기 때문으로 생각된다. 비교예 1 및 2에서, C의 함량이 너무 높으면, 잔류 오스테나이트의 함량의 증가를 특히 초래하는 것으로 생각된다. 비교예 7에서, Mn의 함량이 너무 높으면 잔류 오스테나이트 함량의 증가를 특히 초래하는 것으로 생각되었다. (2) 비교예 3 및 4에서, 비록 경도가 높지만, 오버레이 층은 -3 이하의 변수 A의 값 및 높은 잔류 오스테나이트 함량을 가졌다. 또한, 비교예 3 및 4는 인성이 저하되었다. 이는 탄화물 편석이 대량으로 발생했기 때문이라고 생각된다.

(3) -3 이하의 변수 A 값을 갖기는 하지만, 비교예 5 및 6은 경도가 저하되었다. 이는, C의 함량이 불충분하고 이것이 마르텐사이트 조직의 불충분한 경도를 초래하였기 때문이라고 생각된다. (4) 실시예 1 내지 9의 각각에서, 오버레이 층은 650HV를 초과하는 경도를 가졌다. 또한, 오버레이 층은 30% 이하의 잔류 오스테나이트 함량을 가졌다. 이는 변수 A의 값이 적절한 범위 내였기 때문이라고 생각된다.

(5) 실시예 1 내지 6, 8 및 9의 각각에서, 흡수된 에너지는 0.4J 이상이었다. 한편, 실시예 7과 비교예 3 및 4에서, 오버레이 층은 0.4J 미만의 흡수 에너지를 갖고, 낮은 인성을 가졌다. 이는 변수 B의 값이 0.4 이상이고, 입계에서 탄화물이 대량으로 형성되어 파단의 시작점으로 기능하였기 때문이라고 생각된다.

본 발명을 그 구체적인 실시형태에 대하여 상세히 기술하였다. 그러나, 본 발명은 그 실시형태에 한정되지 않으며 그 본질에서 벗어남이 없이 다양하게 변형될 수 있다.

본 발명은, 2021년 3월 19일에 출원된 일본특허출원 제2021-045453호에 기초하며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

본 발명에 따른 금속 분말은, 적층 제조 또는 오버레이 용점에 의해, 몰드 및 슬라이딩 부재와 같이 내마모성을 가질 것이 요구되는 부분이나 부품을 제조 또는 수리하기 위한 분말 원료로서 사용될 수 있다.

또한, 그 특성에 기인하여, 본 발명의 철기 합금은 용접이나 적층 제조용의 와이어로서도 사용 적합하다.

Claims

철기 합금(Fe-based alloy)으로서,
0.5질량% ≤ C ≤ 0.9질량%;
0.5질량% ≤ Si ≤ 3.0질량%;
0.1질량% ≤ Mn ≤ 1.0질량%;
3.0질량% ≤ Cr ≤ 8.0질량%; 및
0.1질량% ≤ Mo ≤ 4.0질량%,
잔부는 Fe 및 불가피적 불순물
인 성분 조성을 가지며,
[M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (1)을 만족시키는, 철기 합금.
-3.0 < [Si] - (5[C] + 2[Mn]) < -0.5 (1)
제1항에 있어서,
상기 성분 조성은, 0.1질량% ≤ V ≤ 1.0질량% 및 0.1질량% ≤ W ≤ 4.0질량%로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 추가로 포함하는, 철기 합금.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 성분 조성은 0.001질량% ≤ S ≤ 0.100질량%를 추가로 포함하는, 철기 합금.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 성분 조성은 0.01질량% ≤ Ni ≤ 3.0질량%를 추가로 포함하는, 철기 합금.
제3항에 있어서,
상기 성분 조성은 0.01질량% ≤ Ni ≤ 3.0질량%를 추가로 포함하는, 철기 합금.
제2항에 있어서,
상기 성분 조성은, [M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (2)를 만족시키는, 철기 합금.
0.033[Mo] + 0.063[W] + 0.2[V] ≤ 0.4 (2)
제3항에 있어서,
상기 성분 조성은, [M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (2)를 만족시키는, 철기 합금.
0.033[Mo] + 0.063[W] + 0.2[V] ≤ 0.4 (2)
제4항에 있어서,
상기 성분 조성은, [M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (2)를 만족시키는, 철기 합금.
0.033[Mo] + 0.063[W] + 0.2[V] ≤ 0.4 (2)
제5항에 있어서,
상기 성분 조성은, [M]이 질량% 기반으로 표현되는 원소 M의 함량을 나타낼 때, 하기의 식 (2)를 만족시키는, 철기 합금.
0.033[Mo] + 0.063[W] + 0.2[V] ≤ 0.4 (2)
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 철기 합금과 동등한 평균 성분 조성을 갖는 금속 분말.
제10항에 있어서,
650HV 이상의 비커스 경도를 갖는 적층 제조품을 제공하는, 금속 분말.