(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂを５〜８質量％、Ｗを６質量％以下（０％を除く）、Ｃｒを２５質量％以下（０％を含む）含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴としたショットピーニング用高硬度投射材。
【請求項２】
Ａｌを１０質量％以下（０％を含む）、Ｃを１質量％以下（０％を含む）含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とした請求項１に記載のショットピーニング用高硬度投射材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高硬度、高靭性で安価なショットピーニング用高硬度投射材に関するもので
ある。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ショットピーニングは被処理材の表面に投射材と呼ばれる粒子を投射し、圧縮残留応力を付与し、疲労強度を改善できる有効な表面処理方法であり、ばねやギヤ等の自動車部品、あるいは金型材などにも適用されている。浸炭焼入れ処理を行なったギヤなど、被処理材の高硬度化が進んでおり、これら部材への投射材にも高硬度化が求められている。すなわち、表面硬度の高い被処理材に対し、低硬度な投射材を用いたショットピーニングでは高い圧縮残留応力が得られない。また、自動車部品等の更なる軽量化要求に伴い、益々高硬度な被処理材をショットピーニングする必要があるため、さらに高硬度を有する投射材が求められている。
【０００３】
高硬度な投射材としてはジルコニアビーズやアルミナビーズなどのセラミックス系の投射材があるが、これらのセラミックスは金属粉末と比較し靭性が低いため、ショットピーニングにより破砕しやすく、投射材としての寿命が短くランニングコストが高い。さらに、密度が低いため、被処理材に衝突した時のエネルギーが小さく、大きな圧縮残留応力が得られない。したがって、高密度を有する投射材も要求されている。
【０００４】
上記のような課題に対し、１４００ＨＶを超えるような高硬度および高靭性を有する超
硬製投射材、例えば、特開平８−３２３６２６号公報（特許文献１）が使用されているが、汎用の鋳鋼製投射材などと比較し非常に高価である。また、特開２００２−３６１１５号公報（特許文献２）には、高硬度および高靭性を有する鉄系アモルファス投射材が提案されているが硬度の上限は１１００ＨＶで実施例においては１０００ＨＶが最も高硬度となっており、１１００ＨＶを超えるような金属粉末を製造するのは非常に困難である。
【特許文献１】特開平８−３２３６２６号公報
【特許文献２】特開２００２−３６１１５号公報
【特許文献３】特開２００７−８４８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような問題を解消するために、本発明者らは、高硬度、高靭性で安価な投射材として、特開２００７−８４８５８号公報（特許文献３）において、Ｆｅ2 Ｂ系硼化物とＢＣＣおよび／またはＦＣＣの鉄基固溶体よりなる、Ｂを５〜８質量％含む投射材を提案してきた。この投射材は、Ｆｅ2 Ｂを共晶組織が結合するミクロ組織とすることができ、高い硬度と靭性を有し、実用レベルのコストで製造できる優れた投射材であるが、更なる投射材の高硬度化、高密度化要求に応えるべく、高硬度、高密度を実現する添加元素を鋭意検討した結果、種々の添加元素のうちＷ添加が効果的であり、かつ上限を規制することにより、高靭性も両立できることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明における最も重要な特徴は、Ｗ添加により硬度、密度、靭性のバランスを効果的に向上させたことである。特に硬度はＷ添加量により複雑に変化することを見出し、良好な添加量を明らかとした。その発明の要旨とするところは、
（１）Ｂを５〜８質量％、Ｗを６質量％以下（０％を除く）、Ｃｒを２５質量％以下（０％を含む）含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴としたショットピーニング用高硬度投射材。
（２）Ａｌを１０質量％以下（０％を含む）、Ｃを１質量％以下（０％を含む）含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とした前記（１）に記載のショットピーニング用高硬度投射材にある。
【発明の効果】
【０００７】
以上述べたように、本発明により、高硬度、高靱性で安価なショットピーニング用高硬度投射材を提供することができる優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明についての限定理由について説明する。
Ｂ：５〜８質量％
本合金において、Ｂは、Ｆｅ2 Ｂを生成し、高硬度化を図るための必須元素である。しかし、５％未満では十分な硬度が得られず、また、８％を超えると脆くなることから、その範囲を５〜８％とした。
【０００９】
Ｗ：６質量％以下（０％を除く）
本合金において、Ｗは高硬度化および高密度化に効果のある添加元素である。４％以下の添加においては、添加量の増加にともない硬度および密度が上昇し、靭性の低下が顕著でないため積極的に添加することが好ましい。しかし、４％を超え６％以下の範囲では、硬度および靭性がわずかに低下するものの、密度が上昇するため添加してもよい。しかしながら、６％を超える添加においては、密度は上昇するものの、硬度および靭性の低下が顕著であるため、Ｗ添加量の上限を６％とした。好ましくは、１〜５％とする。
【００１０】
Ｃｒ：２５質量％以下（０％を含む）
本合金において、Ｃｒは耐食性改善に効果のある元素であり、必要に応じて添加することができる。ただし、２５％を超えて添加するとアトマイズ時にノズル閉塞を起こす。したがって、上限を２５％とした。好ましくは１５％以下とする。
【００１１】
Ａｌ：１０質量％以下（０％を含む）
本合金において、Ａｌは主に鉄基固溶体相中に固溶し、耐食性を改善する効果のある元素であり、必要に応じて添加することができる。ただし、１０％を超えて添加すると顕著に脆化する。したがって、その上限を１０％とした。好ましくは５％以下とする。
【００１２】
Ｃ：１質量％以下（０％を含む）
本合金において、Ｃは高硬度化の効果のある元素であり、必要に応じて添加することができる。ただし、１％を超えて添加すると顕著に脆化する。したがって、その上限を１％とした。好ましくは０．５％以下とする。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表２に示す組成に秤量した原料を耐火物製坩堝でアルゴン雰囲気中にて誘導溶解し、坩堝底部の出湯ノズルより出湯し、ガスアトマイズにて粉末を製造した。得られた粉末を４５〜１２５μｍに分級し、樹脂埋め、研磨した試料を用い、ミクロビッカース硬度計により荷重３００ｇで硬さを測定した。脆さについては、前述の樹脂埋め試料を用い、ビッカース硬度計にて２００ｇ〜１０００ｇの荷重で５点圧痕を打ち、５点中１点でもクラックが発生した最低の荷重で評価した。また、この最低荷重が小さい粉末は脆いと判断し、５００ｇ以上を○、３００ｇ以下を×とした。
【００１４】
また、密度については、得られた粉末を５００μｍ以下に分級し、ガス置換法により密度を測定した。さらに、耐食性については、ガラス板に貼った両面テープ上に４５〜１２５μｍに分級した粉末を敷詰め、これを温度が７０℃、湿度が９５％、処理時間が９６時間の条件で、湿潤試験した。全面に発銹したものを△、一部の発銹に留まったものを○とした。
【００１５】
さらに、Ｗ添加量による硬さ、脆さ、密度、耐食性の変化について、諸特性に及ぼすＷ添加量の影響を評価するため、８％のＣｒと６．５％のＢを添加して残部がＦｅである粉末と、この組成にＦｅの一部に代えてＷを２％、４％、６％、８％、１２％、１６％添加した各組成の粉末とを作製し、これらについての硬さ、脆さ、密度を評価した。その結果を図１〜３に示す。
【００１６】
図１は、硬さに及ぼすＷ添加量との関係を示すグラフである。この図に示すように、硬さに及ぼすＷ添加量の影響は、４％までは増加し、その後８％までは低下した。６％添加で無添加とほぼ同等である。８％以上では再び増加した。図２は、脆さに及ぼすＷ添加量との関係を示すグラフである。この図２に示すように、８％を超えると顕著に脆くなったことが分かる。
【００１７】
図３は、密度に及ぼすＷ添加量との関係を示すグラフである。この図３に示すように、密度に及ぼすＷ添加量の影響は、直線的に増加した。耐食性に及ぼすＷ添加量の影響は顕著でなく、いずれも良好な耐食性を示した。また、表１に耐食性に関する評価の結果を示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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表２に示すように、Ｎｏ．１〜１３は本発明例であり、Ｎｏ．１４〜１９は比較例である。
【００２０】
比較例Ｎｏ．１４は、Ｂ含有量が低いために、硬度が低い。比較例Ｎｏ．１５は、Ｂ含有量が高いために、クラック発生最低荷重が小さく粉末が脆い。比較例Ｎｏ．１６は、Ｗ含有量が高いために、クラック発生最低荷重が小さく粉末が脆い。比較例Ｎｏ．１７は、Ｃｒ含有量が高いために、ガスアトマイズ時にノズル閉塞したため、調査ができなかった。
【００２１】
比較例Ｎｏ．１８は、Ａｌ含有量が高いために、クラック発生最低荷重が小さく粉末が脆い。比較例Ｎｏ．１９は、Ｃ含有量が高いために、クラック発生最低荷重が小さく粉末が脆い。これに対し、本発明例Ｎｏ．１〜１３は、いずれも本発明の条件を満たしていることから、硬度、クラック発生最低荷重、密度の特性に優れていることが分かる。
【００２２】
以上のように、本発明によるＷ添加により硬度、密度、靱性のバランスを効果的に向上させることにより、特に硬度はＷ添加量により複雑な変化することから、良好な添加量を明らかにすることで、高硬度、高靱性でしかも安価なショットピーニング用高硬度投射材を得ることができる極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】硬さに及ぼすＷ添加量との関係を示すグラフである。
【図２】脆さに及ぼすＷ添加量との関係を示すグラフである。
【図３】密度に及ぼすＷ添加量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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