(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０〜２２．０％、Ｃｒ：１６．０〜２８．０％、Ｍｏ：１．０〜３．０％およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有する、焼結性を改善した焼結用ステンレス鋼粉末。
【請求項２】
Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０〜１１．５％、Ｃｒ：１５．５〜２０．０％、Ｃｕ：３．０〜５．０％およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有する、焼結性を改善した焼結用ステンレス鋼粉末。
【請求項３】
Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：９．５〜１１．５％、Ｃｒ：１８．５〜２０．０％、Ｓｎ：０．５〜１．０％およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有する、焼結性を改善した焼結用ステンレス鋼粉末。
【請求項４】
Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：１２．０〜１４．０％、Ｃｒ：１６．０〜１８．０％、Ｓｎ：０．５〜１．０％、Ｍｏ：２．０〜３．０％およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有する、焼結性を改善した焼結用ステンレス鋼粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結用ステンレス鋼粉末の改良に関し、改善された焼結性を有するステンレス鋼粉末を提供する。
【従来の技術】
【０００２】
オーステナイト相またはオーステナイト相＋マルテンサイト相を主相とするステンレス鋼の粉末が、焼結により各種の部品を製造するために使用されている。
【０００３】
しかし、オーステナイト相を主相とするステンレス鋼粉末は、拡散速度が遅いため焼結性がよいとはいえず、焼結密度を高くできない。オーステナイト相＋マルテンサイト相を主相とするものは、焼結性はそれよりよいが、粉末の成形性が低いためにやはり焼結密度が低い。マルテンサイト相を主相とするステンレス鋼は、焼結時の温度（１２００℃以上）ではオーステナイト相になっていて、焼結性が良くない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、オーステナイト相、オーステナイト相＋マルテンサイト相またはマルテンサイト相を主相とする焼結用ステンレス鋼粉末において、焼結性を改善し、より高い焼結密度の製品を与える鋼粉末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の焼結性を改善した焼結用ステンレス鋼粉末は、つぎのような合金組成のステンレス鋼の粉末である。
【０００６】
１）Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０〜２２．０％、Ｃｒ：１６．０〜２８．０％、Ｍｏ：１．０〜３．０％、およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有するステンレス鋼。このステンレス鋼粉末のベースとなる既知のステンレス鋼の具体的例は、下記のとおりである。
0003555165.tif 000002
【０００７】
２）Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：３．０〜１１．５％、Ｃｒ：１５．５〜２０．０％、Ｃｕ：３．０〜５．０％、およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有するステンレス鋼。このステンレス鋼粉末のベースとなる既知のステンレス鋼の具体的例は、下記のとおりである。
0003555165.tif 000003
【０００８】
３）Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：９．５〜１１．５％、Ｃｒ：１８．５〜２０．０％、Ｓｎ：０．５〜１．０％、およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有するステンレス鋼。このステンレス鋼粉末のベースとなる既知のステンレス鋼の具体的例としては、３０４Ｌの変更鋼種がある。
【０００９】
４）Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：１２．０〜１４．０％、Ｃｒ：１６．０〜１８．０％、Ｓｎ：０．５〜１．０％、Ｍｏ：２．０〜３．０％およびＮｂ：０．０１〜２．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅである合金組成を有するステンレス鋼。このステンレス鋼粉末のベースとなる既知のステンレス鋼の具体的例は、３１６Ｌ変更鋼種である。
【００１０】
Ｃを含有するマルテンサイト相のステンレス鋼は、Ｃを含まない（または一部だけ含む）プレアロイ粉末に必要量のＣ粉末（黒鉛粉末など）を混合したものであってもよく、このような態様も本発明に含まれる。
【作  用】
【００１１】
上記の各ステンレス鋼は、適量のＮｂを含有することにより、鋼粉末の製造時に結晶組織の微細なものが得られる。結晶粒内に存在する空孔には、粒径が小さければ粒界に移動することが容易であって、焼結に際して消失しやすい。また、オーステナイト相中での拡散速度は、１２００℃において、Ｆｅ，ＣｒおよびＮｉがそれぞれ４．２７×１０-15m2/秒、７．３５×１０-15m2/秒および２．２５×１０-15m2/秒であるのに対し、Ｎｂは４．０４×１０-14m2/秒と、約１０倍速い。
【００１２】
その結果、このステンレス鋼粉末を従来と同じ焼結温度で焼結したときにはより高い焼結密度が得られ、一方、同等の焼結密度で足りる場合は、従来より低温で焼結することができる。
【００１３】
この効果は、Ｎｂ：０．０１％程度の添加で認められ、０．２〜１．５％程度で顕著になる。１．５％を超えると、添加量を増しても効果の増大が鈍り、２．０％で飽和する。Ｎｂにはこのほか、Ｃを固定して粒界に析出するＣを減らす作用もあり、高温強度の向上にも寄与する。
【００１４】
本発明のステンレス鋼粉末は、常用の溶湯噴霧法により製造できる。成形性の観点からは、水噴霧粉の方がよい。使用は、圧粉成形、粉末射出成形など、あるいはＨＩＰ法、ＣＩＰ法など粉末鋼の加工技術に従って行なえばよい。
【実施例】
【００１５】
〔実施例１〕
表１に示す合金組成（残部Ｆｅ、以下同じ）のステンレス鋼（オーステナイト相＋マルテンサイト相のＳＵＳ６３０鋼：１７Ｃｒ−４Ｎｉ−４Ｃｕ−Ｆｅをベース）を溶製し、水噴霧法により粉末化して、１００メッシュ通過の粉末を集めた。
【００１６】
【表１】
0003555165.tif 000004
【００１７】
７t/cm2の圧力でプレスし、径１１mm×長さ１０mmの円柱状の圧粉成形体とした。圧粉密度を測定し、５Torrの窒素ガス雰囲気中、１２００℃または１２５０℃に１時間加熱した。得られた焼結体の焼結密度を、圧粉密度とともに、表２に示す。
【００１８】
【表２】
0003555165.tif 000005
【００１９】
〔実施例２〕
表３に示す合金組成のステンレス鋼を溶製し、水噴霧法により粉末化した。
【００２０】
【表３】
0003555165.tif 000006
【００２1】
１００メッシュ通過の粉末を採取し、実施例１と同様にプレス成形して圧粉密度を測定したのち、温度１２５０℃で焼結を行なって、焼結性を評価した。焼結体の密度を、圧粉密度とともに、表４に示す。
【００２２】
【表４】
0003555165.tif 000007
［実施例３］
【００２３】
表５に示す合金組成のステンレス鋼を溶製し、水噴霧法により粉末化した。
【表５】
0003555165.tif 000008
【００２４】
粉末射出成形(バインダー８．５重量％)により、長さ１２０mm×厚さ４mm×幅１２mm（平行部の幅７．５mm）の板状引張試験片を成形し、成形体を脱脂後、真空中で１３５０℃に２時間加熱して焼結した。焼結体の密度および引張特性は、表６に示すとおりである。
【００２５】
【表６】
0003555165.tif 000009
【００２６】
【発明の効果】
本発明に従ってオーステナイト相またはオーステナイト相＋マルテンサイト相を主相とするステンレス鋼に適量のＮｂを添加した鋼の粉末は、改善された焼結性を示し、同じ焼結条件ならＮｂ無添加のものより高い焼結密度を達成することができる。より高い焼結密度が、焼結部品の性能の向上をもたらすことはもちろんである。
【００２７】
従来と同じ焼結密度でよければ、低い焼結温度や短い加熱時間で足りる。この緩和された焼結条件で足りるということは、焼結のために消費エネルギーの節減だけでなく、加熱炉の設備費にも影響が大きく、全体として焼結部品の製造コストの低減に寄与する。