(57)【要約】ステンレス鋼合金組成物。このステンレス鋼合金組成物は、フェライトのマトリックスの中の丸みのある炭化物と遊離したクロムを含む。丸みのある炭化物は５ミクロン未満の粒子サイズを有する。丸みのある炭化物は第一の量のニオブ含有炭化物と第二の量のクロム炭化物を含み、そして大きくてふぞろいな形状の炭化物が実質的に存在しない。【選択図】図５
2013541633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼合金組成物であって：
フェライトとマルテンサイトからなる群から選択される少なくとも一つを含むマトリックスの中の丸みのある炭化物、ここで、この丸みのある炭化物は５ミクロン未満の粒子サイズを有し、第一の量のニオブ含有炭化物と第二の量のクロム炭化物を含み、そして大きくてふぞろいな形状の炭化物が実質的に存在しない；および
マトリックス中の遊離したクロム；
を含む前記組成物。
【請求項２】
第一の量は第二の量を上回る、請求項１に記載のステンレス鋼合金組成物。
【請求項３】
ニオブ含有炭化物はＮｂ４Ｃ３を含む、請求項１に記載のステンレス鋼合金組成物。
【請求項４】
クロム炭化物はＣｒ２３Ｃ６を含む、請求項１に記載のステンレス鋼合金組成物。
【請求項５】
ニオブ含有炭化物はＭ２３Ｃ６であり、ここで、Ｍはニオブと少なくとも１種の他の金属を含む、請求項１に記載のステンレス鋼合金組成物。
【請求項６】
第一の量と第二の量は合わせてステンレス鋼合金組成物の約４〜約２５重量％を構成している、請求項１に記載のステンレス鋼合金組成物。
【請求項７】
先駆物質粉末の圧縮された合金からなるネットシェイプ成形品の材料であって、先駆物質粉末はアメリカのタイラーの３２５メッシュの篩を通過したものであり、また先駆物質粉末は少なくとも炭素、クロム、ニオブおよび鉄の金属粉末を含み、ここで、炭素は第一の量で存在し、ニオブは第一の量よりも多い第二の量で存在し、そしてクロムは第二の量よりも多い第三の量で存在する、前記ネットシェイプ成形品の材料。
【請求項８】
第三の量は第二の量よりも約８．９４倍から約１７．８５倍多い、請求項７に記載のネットシェイプ成形品の材料。
【請求項９】
第三の量は第二の量よりも約３．６倍から約１６倍多い、請求項８に記載のネットシェイプ成形品の材料。
【請求項１０】
先駆物質粉末は補助的な粉末を含み、この補助的な粉末は銅、ケイ素、硫黄およびリンのうちのいずれかを含む、請求項９に記載のネットシェイプ成形品の材料。
【請求項１１】
ネットシェイプ成形品の材料は冷間加工することのできるものである、請求項７に記載のネットシェイプ成形品の材料。
【請求項１２】
合金から形成された中実の成形構造体を含むネットシェイプ成形品であって、前記合金は：フェライトとマルテンサイトからなる群から選択される少なくとも一つを含むマトリックスの中の丸みのある炭化物、ここで、この丸みのある炭化物は５ミクロン未満の粒子サイズを有し、第一の量のニオブ含有炭化物と第二の量のクロム炭化物を含み、そして大きくてふぞろいな形状の炭化物が実質的に存在しない；および、マトリックス中の遊離したクロム；を含む、前記ネットシェイプ成形品。
【請求項１３】
中実の成形構造体は冷間加工することのできるものである、請求項１２に記載のネットシェイプ成形品。
【請求項１４】
中実の成形構造体は実質的に滑らかな表面を有する、請求項１２に記載のネットシェイプ成形品。
【請求項１５】
第一の量は第二の量よりも多い、請求項１２に記載のネットシェイプ成形品。
【請求項１６】
第一の量と第二の量は合わせて合金の約４〜約２５重量％である、請求項１５に記載のネットシェイプ成形品。
【請求項１７】
ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を製造するための方法であって：
少なくとも炭素、ニオブ、クロムおよび鉄を含む金属粉末の供給材料を用意すること、ここで、金属粉末は約２５ミクロン未満の平均の粒子サイズを有する；
金属粉末の供給材料から過大な粒子を取り除くこと、これにより、サイズが本質的に４４ミクロン以下の粒子からなるサイズ調整された金属粉末の供給材料が形成され、それらの粒子の約０．５重量％未満が約４４ミクロン超と約１００ミクロンの間のサイズを有する；
結合剤の供給材料を用意すること；
サイズ調整された金属粉末の供給材料を結合剤の供給材料と混ぜ合わせることによって供給原料を形成すること；
供給原料をニアネットシェイプの型の中に注入し、それにより未処理の成形品を製造すること；
ニアネットシェイプの型から未処理の成形品を取り出すこと；
未処理の成形品から結合剤を除去し、それにより褐色の成形品を製造すること；
褐色の成形品を約８１６℃と約１０９３℃の間の温度において熱サイクルに供すること；
褐色の成形品を炉内で約１２４６℃と約１３４３℃の間の温度において焼結し、それにより焼結された成形品を製造すること；
焼結された成形品について約８９９℃と約１１２１℃の間の温度において熱間静水圧加圧を行い、それによりステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を製造すること；および
ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を約１℃／分と約７℃／分の間の速度で冷却すること；
を含む前記方法。
【請求項１８】
冷却することはステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を約１℃／分と約７℃／分の間の速度で冷却することを含み、それにより、追加の熱処理を行うことなく少なくとも約９９％の理論密度を達成することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
追加の熱処理は、焼きなまし、オーステナイト化または焼戻しを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を冷間加工することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
熱間静水圧加圧を行うことは、焼結された成形品について約４時間にわたって熱間静水圧加圧を行うことを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
熱間静水圧加圧を行うことは、焼結された成形品について約６８．９５ＭＰａから約２０６．８４ＭＰａの圧力で熱間静水圧加圧を行うことを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
注入を行う前に供給原料を加熱することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
混ぜ合わせることは、約９２重量パーセントから約９３．５重量パーセントまでの金属粉末と約６．５重量パーセントから約８重量パーセントまでの結合剤を含む供給原料を形成することを含み、金属粉末の重量パーセントと結合剤の重量パーセントは合計で１００重量％となる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
取り除くことは篩い分けすることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
取り除くことは混ぜ合わせることを行う直前に行われる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
金属粉末の供給材料に金属粉末を混ぜることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
金属成形品のための供給原料であって：
金属粉末、この金属粉末は少なくとも炭素、ニオブ、クロムおよび鉄を含み、金属粉末はサイズがアメリカのタイラーの３２５メッシュ以下で約２５ミクロン未満の平均の粒子サイズを有する粒子からなる；および
供給原料を製造するために金属粉末と組み合わせる結合剤、その供給原料は約６．５重量％〜約８重量％の結合剤と残りの重量パーセントの金属粉末からなる；
を含む前記供給原料。
【請求項２９】
金属成形品のための供給原料を製造するための方法であって：
少なくとも炭素、ニオブ、クロムおよび鉄を含む金属粉末の供給材料を用意すること、ここで、金属粉末は約２５ミクロン未満の平均の粒子サイズを有する；
金属粉末の供給材料からの粒子をアメリカのタイラーの３２５メッシュ以下の篩に通し、これによりサイズ調整された金属粉末の供給材料を形成すること；
結合剤の供給材料を用意すること；
サイズ調整された金属粉末の供給材料を結合剤の供給材料と混ぜ合わせることによって供給原料を形成すること、ここで、その供給原料は約６．５重量％〜約８重量％の間の範囲の結合剤と残りの重量％の金属粉末からなる；
を含む前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概して言えばステンレス鋼合金組成物およびそれらを製造するための方法に関し、より具体的には、ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品とニアネットシェイプ成形品およびそれらを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ステンレス鋼合金はよく知られていて、それらの強度と耐食性のために広く重んじられている。多くのグレードとタイプのステンレス鋼があり、それらの性質は構成成分とそれらの製造方法に基づいて変化する。標準的なグレードの４２０および４４０Ｃステンレス鋼は金属射出成形品（ＭＩＭ）および二次機械加工を受けるＭＩＭ成形品のために用いることができるが、４４０Ｃステンレス鋼は４２０ステンレス鋼よりも硬い。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]本発明のステンレス鋼合金組成物の態様は、フェライトとマルテンサイトからなる群から選択される少なくとも一つを含むマトリックス（母相）の中の丸みのある炭化物を含み、この丸みのある炭化物は５ミクロン未満の粒子サイズを有し、第一の量のニオブ含有炭化物と第二の量のクロム炭化物を含み、また大きくてふぞろいな形状の炭化物が実質的に存在せず、そしてステンレス鋼合金組成物はフェライトのマトリックス中に遊離したクロムを含む。
【０００４】
[0004]別の態様において、本発明は先駆物質粉末の圧縮された合金（densified alloy）からなるネットシェイプ成形品の材料を含み、先駆物質粉末はアメリカのタイラー（U.S. Tyler）の３２５メッシュ以下のサイズを有するとともに少なくとも炭素、クロム、ニオブおよび鉄の金属粉末を含み、ここで、炭素は第一の量で存在し、ニオブは第一の量よりも多い第二の量で存在し、そしてクロムは第二の量よりも多い第三の量で存在する。
【０００５】
[0005]本発明のさらに別の態様はステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を製造するための方法を含み、この方法は次の工程を含む：少なくとも炭素、ニオブ、クロムおよび鉄を含む金属粉末の供給材料を用意すること、ここで、金属粉末は約２５ミクロン未満の平均の粒子サイズを有する；金属粉末の供給材料から過大な粒子を取り除くこと、これにより、サイズが本質的に４４ミクロン以下の粒子からなるサイズ調整された金属粉末の供給材料が形成され、それらの粒子の約０．５重量パーセント未満が約４４ミクロン超と約１００ミクロンの間のサイズを有する；結合剤の供給材料を用意すること；サイズ調整された金属粉末の供給材料を結合剤の供給材料と混ぜ合わせることによって供給原料を形成すること；供給原料をニアネットシェイプの型の中に注入し、それにより未処理の成形品（green part）を製造すること；ニアネットシェイプの型から未処理の成形品を取り出すこと；未処理の成形品から結合剤を除去し、それにより褐色の成形品（brown part）を製造すること；褐色の成形品を約８１６℃と約１０９３℃の間の温度において熱サイクルに供すること；褐色の成形品を炉内で約１２４６℃と約１３４３℃の間の温度において焼結し、それにより焼結された成形品を製造すること；焼結された成形品について約８９９℃と約１１２１℃の間の温度において熱間静水圧加圧を行い、それによりステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を製造すること；および、ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品を約１℃／分と約７℃／分の間の速度で冷却すること。
【０００６】
[0006]別の態様において、金属成形品のための供給原料が提供され、この供給原料は次のものを含む：金属粉末、この金属粉末は少なくとも炭素、ニオブ、クロムおよび鉄を含み、金属粉末は、サイズが３２５メッシュ以下で約２５ミクロン未満の平均の粒子サイズを有する粒子からなる；および、供給原料を製造するために金属粉末と組み合わせる結合剤、その供給原料は約６．５重量％〜約８重量％の結合剤と残りの重量パーセントの金属粉末からなり、金属粉末の重量パーセントと結合剤の重量パーセントは合計で１００重量％となる。
【０００７】
[0007]さらに他の態様において、金属成形品のための供給原料を製造するための方法が提供され、この方法は次の工程を含む：少なくとも炭素、ニオブ、クロムおよび鉄を含む金属粉末の供給材料を用意すること、ここで、金属粉末は約２５ミクロン未満の平均の粒子サイズを有する；金属粉末の供給材料からの粒子をアメリカのタイラーの３２５メッシュ以下の篩に通し、これによりサイズ調整された金属粉末の供給材料を形成すること；結合剤の供給材料を用意すること；サイズ調整された金属粉末の供給材料を結合剤の供給材料と混ぜ合わせることによって供給原料を形成すること、ここで、その供給原料は約６．５重量％〜約８重量％の間の範囲の結合剤と残りの重量パーセントの金属粉末からなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
[0008]本発明の例示的で現在のところ好ましい典型的な態様が、図面で示される。
【図１】[0009]図１は大きな炭化物を伴う４４０Ｃステンレス鋼の顕微鏡写真である。
【図２】[0010]図２は本発明のステンレス鋼合金組成物の顕微鏡写真である。
【図３】[0011]図３は０．４％の炭素を含むステンレス鋼合金組成物の顕微鏡写真である。
【図４】[0012]図４は０．６％の炭素を含むステンレス鋼合金組成物の顕微鏡写真である。
【図５】[0013]図５は０．８％の炭素を含むステンレス鋼合金組成物の顕微鏡写真である。
【図６】[0014]図６は０．８７％の炭素を含むステンレス鋼合金組成物の顕微鏡写真である。
【図７】[0015]図７は１．０４％の炭素を含むステンレス鋼合金組成物の顕微鏡写真である。
【図８】[0016]図８は１．１７％の炭素を含むステンレス鋼合金組成物の顕微鏡写真である。
【図９】[0017]図９は本発明に係る供給原料を製造するための方法の態様を説明している。
【図１０】[0018]図１０は装置を用いて本発明に係る供給原料を製造するための方法の態様を説明している。
【図１１】[0019]図１１は本発明に係るネットシェイプ成形品を製造するための方法の態様を説明している。
【図１２】[0020]図１２は連続炉の装置を用いて本発明に係るネットシェイプ成形品を製造するための方法の態様を説明している。
【図１３Ａ】[0021]図１３Ａ〜１３Ｃは本発明のステンレス鋼合金組成物の態様について行った耐摩耗性試験の試験結果を説明している。
【図１３Ｂ】[0021]図１３Ａ〜１３Ｃは本発明のステンレス鋼合金組成物の態様について行った耐摩耗性試験の試験結果を説明している。
【図１３Ｃ】[0021]図１３Ａ〜１３Ｃは本発明のステンレス鋼合金組成物の態様について行った耐摩耗性試験の試験結果を説明している。
【図１４Ａ】[0022]図１４Ａ〜１４Ｃは本発明のステンレス鋼合金組成物の態様について行った耐摩耗性試験の試験結果を説明している。
【図１４Ｂ】[0022]図１４Ａ〜１４Ｃは本発明のステンレス鋼合金組成物の態様について行った耐摩耗性試験の試験結果を説明している。
【図１４Ｃ】[0022]図１４Ａ〜１４Ｃは本発明のステンレス鋼合金組成物の態様について行った耐摩耗性試験の試験結果を説明している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0023]本発明は、ステンレス鋼合金組成物１０、およびそれを製造するための方法１００を含む。加えて、本発明は新規な供給原料２０、および供給原料２０を製造するための方法２００も含む。本発明の態様において、方法１００を実施するのに供給原料２０を用い、それによりステンレス鋼合金組成物１０と新規なステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４を製造することができる。本発明の目的上、「ネットシェイプ成形品」とは、幾何学的に複雑な金属成形品であって、しばしば多次元のもので、金属射出成形（ＭＩＭ）のプロセスによって製造されるものを意味し、この場合、型２２および型２２の中で製造される未処理の成形品（green part）２４は最終的なステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４よりも大きいものであり、このことについては後にもっと詳しく説明する。ここで用いる場合、「ネットシェイプ成形品」には、ＭＩＭの後に追加の加工処理に供されるニアネットシェイプ成形品も含まれる。
【００１０】
[0024]ここで本発明のステンレス鋼合金組成物１０について詳しく説明する。金属粉末１６と結合剤１８の供給材料を含む供給原料２０を用いて、方法１００および３００の態様によって製造される最終的なステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４の金属冷間加工と二次機械加工に資するとともにそのような加工を行うのに有利な材料特性を与えるとともに、良好な耐摩耗性と耐食性も達成するために、本発明のステンレス鋼合金組成物１０が開発された。４４０Ｃステンレス鋼は望ましい摩耗特性を有するが、それは適当な二次成形性と耐食性に欠ける。４４０Ｃステンレス鋼は、図１に示すように、大きくて（例えば、約１０ミクロン以上のサイズ）ずんぐりした形状またはふぞろいな形状の炭化物１４によって特徴づけることができる。二次機械加工のような変形のプロセスを行う間、ふぞろいな形状の大きな炭化物１４は互いに影響し合って、材料の移動を妨げるだろう。材料のマトリックスは冷間加工と機械加工を行う間に降伏するかもしれないが、大きくてふぞろいな形状の炭化物１４は、４４０Ｃステンレス鋼材料を冷間加工することを非常に困難にするか、あるいはそれを二次機械加工（例えば、圧搾、スロッティング、穿孔、穴あけ、ねじ立て、プレス加工、サイジング、エンボス加工、リーマー仕上げ、鍛造加工、精密打抜き加工、その他同種類のもの）に供することを非常に困難にするだろう。４４０Ｃステンレス鋼の比較的高い炭素含有量は、腐食をより受けやすいものにするかもしれない。一方、４２０ステンレス鋼は冷間加工と機械加工が可能であるとともに良好な耐食性を有するが、４４０Ｃステンレス鋼ほどには有利な摩耗特性を示さない。従って、特に工業上の用途のために、優れた耐摩耗性と耐食性を示すとともに、幾何学的な精密さと寸法上の精密さを伴って二次機械加工を行うのに有利な変形特性を備えた、ネットシェイプ成形品としての新しいタイプのステンレス鋼合金を開発する必要性が確認された。本発明のステンレス鋼合金組成物１０はこの必要性を満足し、二次機械加工を行う間に容易に精密に変形させうるネットシェイプ成形品３４を形成することを可能にするものであり、これについて以下で詳しく説明する。
【００１１】
[0025]供給原料２０（これについては後に詳しく説明する）から形成されるステンレス鋼合金組成物１０は、少なくとも炭素、クロム、ニオブおよび鉄を含む。ステンレス鋼合金組成物１０は、フェライトまたはマルテンサイトまたはこれら両者と炭化物を含むマルテンサイト系ステンレス鋼とみなされる。本発明において含まれる炭化物はニオブ含有炭化物とクロム炭化物の両者を含むが、ニオブ含有炭化物の量はクロム炭化物の量を超える。ニオブ含有炭化物はニオブ炭化物と複合炭化物の両者を含むが、これについては後に詳しく説明する。本発明においては、炭素と良好に反応することによって良好な耐焼戻し性と高い温度安定性および高い硬度を有する比較的安定なニオブ含有炭化物を形成するニオブの存在によって、炭化物の形成が増強されると考えられる。ニオブ含有炭化物の高い焼戻し温度安定性は、より高い温度でのそれら炭化物の形成を可能とし、それによって炭化物の核形成部位を与え、その結果、ニオブ含有炭化物の数が増大する。本発明の炭化物は、実質的に均一で５ミクロン未満の小さな粒径を有する丸みのある炭化物である小さな炭化物１２として記述することができる（図２）。本発明の態様におけるニオブの存在は、小さな炭化物１２の丸みのある形状を維持するのに役立つと考えられる。丸みのある炭化物はステンレス鋼合金組成物１０の最終的な材料のマトリックスの中に実質的に均一に分散しているが、そのマトリックスはフェライトまたはマルテンサイトまたはこれら両者を含み、炭化物の間のフェライトまたはマルテンサイトの距離は比較的小さい。それに対して、例えば図１は、炭化物の間の比較的大きなフェライトの距離を示している。これらの丸みのある炭化物の形状は、公知のステンレス鋼合金（例えば、４４０Ｃステンレス）のずんぐりした形状の大きな炭化物１４よりも滑らかで、より球形のものとみなすことができる。図１と図２を比較されたい。
【００１２】
[0026]加えて、炭素のレベルが増大するとともに耐食性が低下するとすれば、本発明においてニオブを添加することによって耐食性が改善されるとも考えられる。本発明においてはニオブが炭化物を形成するのに対して、幾分かのクロムは炭化物を形成せずに最終的なマトリックスの中に遊離した状態で残り、遊離クロムは腐食保護のために利用され、これにより、公知のステンレス鋼組成物に比べて本発明のステンレス鋼組成物１０の耐食性が向上するだろう。
【００１３】
[0027]ステンレス鋼合金組成物１０における炭化物の形成は炭素含有量によっても影響を受け、ステンレス鋼合金組成物１０の物理的性質は炭素含有量とともに変化するかもしれない。炭素含有量が高いと耐摩耗性が増大するが、しかし耐食性と成形性が低下し、一方、炭素含有量が低いと耐食性と耐摩耗性を犠牲にして成形性が向上するとすれば、ステンレス鋼合金組成物１０においては、炭化物が形成することによって炭素、ニオブ、クロムおよびその他の成分の間で有益なバランスが達成される。加えて、炭素含有量が高いと結晶粒界において炭化物の形成が促進され、これにより粒界において靭性が低下するかもしれない。図３〜８はステンレス鋼合金組成物１０の微細組織を示し、小さな炭化物１２を含み、前述した（その説明はここに組み込まれる）熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）に供された最終的なステンレス鋼合金組成物１０において炭素の量は約０．４％から約１．１７％までの範囲である。図３と図４に示すように、幾つかの結晶粒界において薄黒い領域１５が見える。これは、遅い冷却速度によってこれらの領域が黒ずんだようにエッチングされ、そのため薄黒い領域１５として見えると考えられる。
【００１４】
[0028]前述したように、本発明のステンレス鋼合金組成物１０は少なくとも炭素、クロム、ニオブおよび鉄を含む。さらに、本発明のステンレス鋼合金組成物１０はフェライト、マルテンサイトまたはこれら両者のマトリックスの中の丸みのある炭化物を含み、この丸みのある炭化物は５ミクロン未満の粒子サイズを有する。丸みのある炭化物はニオブ含有炭化物とクロム炭化物を含む。ニオブ含有炭化物は、複合炭化物であるＮｂＣ、Ｎｂ２Ｃ、Ｎｂ４Ｃ３、またはこれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。複合炭化物はＭ２３Ｃ６を含んでいてもよい。ここで、「Ｍ」は、ニオブに加えて、クロム、モリブデン、または本発明の教示を理解した後に当業者によって知られることとなる他の金属のような、任意の他の金属または金属の組み合わせを表す。クロム炭化物はＣｒ-２３Ｃ６、ＣｒＣ３、Ｃｒ７Ｃ３、Ｃｒ３Ｃ２、またはこれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。本発明のステンレス鋼合金組成物１０の微細組織の中の炭化物の割合は約４〜約２５重量パーセントであり、これには第一の量のニオブ含有炭化物と第二の量のクロム炭化物が含まれ、ここで、第一の量は第二の量よりも多い。本発明のステンレス鋼合金組成物１０の微細組織には、図１に示すタイプのふぞろいな形状の大きな炭化物１４が実質的に存在しない。さらに、ニオブはクロムよりも炭化物を形成する傾向が強いので、最終的なマトリックスの中に遊離クロムが残り、このため耐食性が向上する。
【００１５】
[0029]従って、ステンレス鋼合金組成物１０は、本発明の方法１００の態様に従って作られるネットシェイプ成形品３４の製造を可能にする。ネットシェイプ成形品３４は、ここで説明しているステンレス鋼合金１０から形成される中実の成形構造体を含む。ニアネットシェイプ成形品３４に関してここで用いられる「中実」とは、実質的に気孔と空洞が存在しない材料であって、焼結および／またはＨＩＰまたはその他の追加の熱処理を行った後に残るわずかな気孔と空洞が概ね５ミクロンよりも小さいことを意味する。さらに、ニアネットシェイプ成形品３４の中実の成形構造体は実質的に滑らかな表面を有し、これは、その表面にピット（くぼみ穴）、空洞、亀裂およびその他の類似の欠陥が実質的に存在しないことを意味する。
【００１６】
[0030]本発明の態様において、ネットシェイプ成形品３４の材料を形成するステンレス鋼合金組成物１０は、金属粉末１６の供給材料のような、ネットシェイプ成形品３４を製造するのに用いられる金属粉末および非金属粉末の圧縮された（圧密された）合金を含んでもよい。後に詳しく説明するが、この合金の圧縮（圧密化）は、所望の材料密度とネットシェイプ成形品３４が受けるかもしれない二次加工処理に応じて、焼結３１２単独または焼結３１２および／またはＨＩＰおよび追加の熱処理の後で達成されてもよい。
【００１７】
[0031]本発明の圧縮された合金を製造するのに用いられる金属粉末１６の供給材料は、予備混合された主たる金属粉末と、含まれても含まれなくてもよい少量の他の金属および非金属との組み合わせを含んでもよい。他の態様において、金属粉末１６の供給材料は、所望の金属および非金属の元素粉末（素成分粉末）を含んでもよい。金属粉末１６の供給材料がどのような形態のものであっても、金属粉末１６の供給材料の組成は元素によって分析された。従って、本発明の金属粉末１６の供給材料は次の元素を含んでもよい：炭素についての出発量は約０．７３３〜約１．３４９重量パーセント（重量％）の範囲であってもよく、最終の材料において望ましい特性に応じて、幾つかの態様においては０．５〜１．０重量％が好ましい。他の態様においては、０．４〜０．８５重量％の範囲の炭素が好ましいかもしれない。クロムは約１２．７９０〜約１９．４５６重量％の範囲で含まれてもよいが、１０．０重量％程度に低くてもよく、幾つかの態様においては約１１．０〜約１６．０重量％が好ましい。他の態様においては、約１１．０〜約１５．５重量％または１１．０〜約１７．０重量％のクロムが好ましいかもしれない。ニオブは約１．１７５〜約２．９６４重量％の範囲で含まれてもよいが、約１．０重量％程度に低くてもよく、幾つかの態様においては約１．０〜約３．０重量％が好ましく、また他の態様においては約１．０〜２．０重量％が好ましい。鉄は約７５．８９５重量％〜約８５．６２６重量％の範囲で存在してもよい。鉄は、後述する選択的な元素を含めた他の全ての金属の重量パーセントを測定した後の残りの材料として測定されてもよい。
【００１８】
[0032]他の態様においては、金属粉末１６の供給材料の中のニオブの量は炭素の量の約１倍から約８倍の間の範囲で多いと言ってもよく、他の態様においては、ニオブの量は炭素の量の約１．０１倍から３．４６倍多くてもよい。幾つかの態様においては、金属粉末１６の供給材料の中のクロムの量は炭素の量の約１１倍から３８．７５倍の間の範囲で多くてもよく、他の態様においては、クロムの量は炭素の量の約８．９４倍から約１７．８５倍多くてもよい。他の態様においては、金属粉末１６の供給材料の中のクロムの量はニオブの量の約３．６７倍から約１６倍の間の範囲で多いと言ってもよく、他の態様においては、クロムの量はニオブの量の約４．６７倍から約１０．８９倍多くてもよい。
【００１９】
[0033]ステンレス鋼合金組成物１０は他の元素も含んでいてもよいが、しかしそれらは必須ではない。他の金属および非金属にはマンガン、ケイ素、硫黄、銅、ニッケル、酸素、モリブデンおよびリンが含まれる。本発明の様々な態様において、供給原料２０のために用いられる金属粉末１６の供給材料の中に、マンガンは約０．０６６〜約０．２４８重量％の範囲で、かつ最大で約１．０重量％まで存在してもよく、ケイ素は約０．１５４〜約０．８６２重量％の範囲で、かつ最大で約１．０重量％まで存在してもよく、硫黄は約０．００４〜約０．０２５重量％の範囲で、かつ最大で約０．０３重量％まで存在してもよく、銅は最大で約０．３重量％ないし約０．５重量％までが好ましく、ニッケルは約０．０００〜約０．６２４重量％の範囲であるが、しかし好ましくは最大で０．６重量％以下が好ましく、酸素は約０．２６７〜約０．６３６の範囲であり、リンは約０．０１２重量％〜約０．０３４重量％の範囲で、かつ最大で０．０４５重量％まで存在してもよく、そしてモリブデンは最大で１．０重量％以下である。
【００２０】
[0034]ステンレス鋼合金組成物は、加工処理された材料中で測定して、合わせて最大で約１．０重量％までの少量の他の元素も含んでもよい。
[0035]型の中に注入された後に供給原料２０が受ける様々な加熱プロセス（これらについては後に詳しく説明する）の間に、酸素や遊離炭素（炭化物の形態ではないもの）のような幾分かの非金属元素は消失するかもしれない。消失量は一般に約０．２重量％よりもわずかに多い。炭素の消失は存在する酸素の量によって影響されるかもしれず、多くの量の酸素があれば炭素の消失量は多くなり、酸素が少量であれば炭素の消失量は少ない。従って、最終的なステンレス鋼合金組成物１０における炭素の量は、約０．４重量％から約１．１７重量％までの範囲であろう。
【００２１】
[0036]ステンレス鋼合金組成物を製造するための方法１００の態様について、ここで説明する。方法１００には、供給原料２０を製造するための方法２００とネットシェイプ成形品３４を製造するための方法３００が含まれる。
【００２２】
[0037]方法２００は、約９２〜約９３．５重量％のサイズ調整された金属粉末１７と、約６．５〜約８重量％、好ましくは約６．７７〜約７．７重量％の結合剤１８とを含む供給原料２０を製造するための態様を含む。他の態様において、供給原料２０は本質的に、約６．５重量％〜約８重量％、好ましくは約６．７７〜約７．７重量％の結合剤１８と、供給原料２０の残部であるサイズ調整された金属粉末１７からなる。
【００２３】
[0038]ここで、供給原料２０を製造するための方法２００について図９と図１０を参照して説明する。方法２００は、金属粉末１６の供給材料を用意する工程２０２；金属粉末１６の供給材料から過大な粒子を取り除き、これによりサイズ調整された金属粉末１７を形成する工程２０４；金属粉末を混合する工程２０５；結合剤１８の供給材料を用意する工程２０６；および、サイズ調整された金属粉末１７を結合剤の供給材料と混ぜ合わせることによって供給原料２０を形成する工程２０８；を含む。
【００２４】
[0039]方法２００の態様に従って金属粉末１６の供給材料を用意する工程２０２は、少なくとも炭素、ニオブ、クロムおよび鉄を含む金属粉末１６の供給材料を用意する工程２０２を含む。この方法の様々な態様において、金属粉末１６の供給材料は、４２０粉末にニオブを加えたもの、または４４０Ｃ粉末にニオブを加えたもの、カーボニル鉄粉末（ＣＩＰ）、フェロクロム粉末、高炭素フェロクロム粉末、および銅とニオブを添加した析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼粉末の組み合わせを含み、これらについては後に詳しく説明する。４２０粉末（ＭＨＴ４２０Ｊ２ＮＢ）と４４０Ｃ粉末（ＭＨＴ４４０ＣＮＢ）は三菱製鋼（株）（東京、日本）から市販されている。ＣＩＰ粉末（Ｓ-１６４１）は鉄と混練剤としての０．７重量％ＳｉＯ２を含み、International Specialty Products（Wayne、ニュージャージー州）から市販されている。フェロクロム粉末はAmetek Specialty Metal Products（Eighty Four、ペンシルベニア州）から市販されている７０/３０ＦｅＣｒ粉末である。金属粉末１６の供給材料を含む高炭素フェロクロム粉末はF. W. Winter Inc. & Co.（Camden、ニュージャージー州）から市販されている。析出硬化型ステンレス鋼粉末は約１７重量％のクロム、４重量％のニッケル、４重量％の銅、および約０．３重量％のニオブを含む１７-４ＰＨ粉末であり、Ametek Specialty Metal Productsを含めた様々な供給元から市販されている。
【００２５】
[0040]金属粉末は、前述した種々の元素についての重量パーセントを達成するために、本発明の教示に従って混合されるが、これについては後の特定の実施例において説明する。従って、本発明のステンレス鋼組成物１０および方法２００はステンレス鋼のタイプの金属粉末の組み合わせに関して説明されるが、金属粉末１６の供給材料のためには元素粉末も用いることができ、これについては本発明の教示を理解した後に当業者によって知られることとなるであろう。
【００２６】
[0041]金属粉末１６の供給材料のための出発粉末は約２９７ミクロン未満のサイズ（例えば、アメリカのタイラーの約５０メッシュ）の粒子を含み、平均の粒子サイズは約３〜約２５ミクロンの範囲であり、約３〜約１０ミクロンが好ましい。高炭素フェロクロム粉末は約２５ミクロン未満の微細な粉末にトール粉砕（toll ground）されるが、約３〜約１０ミクロンの平均の粒子サイズが好ましい。これらの様々な金属粉末は（例えば、ミキサー３６を用いて）一緒に混合または配合され（工程２０５）、それにより約２５ミクロン未満の平均の粒子サイズの金属粉末１６の供給材料が形成される（約３〜約１０ミクロンが好ましい）。
【００２７】
[0042]平均の粒子サイズにかかわらず、様々な状況の下で金属粉末中に大きすぎる粒子が存在するか、あるいは凝集物が形成されるかもしれない。従って、方法２００はさらに、金属粉末１６の供給材料から過大な粒子を取り除き、これによりサイズ調整された金属粉末１７の供給材料を形成する工程２０４を含む。過大な炭素と金属の粉末粒子を含めた過大な粒子は局所的な溶融を生じさせ、ネットシェイプ成形品３４における表面のピットまたはその他の欠陥あるいは表面欠陥を招くかもしれないと考えられる。過大な粒子を取り除く工程２０４は、金属粉末１６の供給材料から過大な粒子を取り除くことによってサイズ調整された金属粉末１７を形成するための、分離、粉砕、磨砕、破砕またはその他の類似のプロセスを含んでもよい。方法２００の一つの態様において、取り除く工程２０４は、例えば図１０に示すように篩２８を用いて篩い分けすることを含む。篩い分けのプロセスのために用いられる篩２８のサイズは、サイズ調整された金属粉末１７が４４ミクロン以下のサイズの粒子から本質的に成っていて、そして金属粉末１６の供給材料における粒子の約０．５重量パーセント以下が約４４ミクロン超と１００ミクロンの間となることが確実になるように選択してもよい。方法２００の態様において、用いられた篩２８のサイズはアメリカのタイラーの３２５メッシュであった。言い換えると、サイズ調整された金属粉末１７の粒子の全てがアメリカのタイラーの３２５メッシュの篩を通過したのであり、これは、実質的に全ての粒子が４４ミクロン以下のサイズであって、そして幾つかの粒子がそれよりも大きかったことを意味する。例えば、実質的に丸くなくて最小寸法が４４ミクロン未満の長くて細い粒子は、それらの全体的な粒子サイズは４４ミクロンよりも大きいが、それでもなお、３２５メッシュの篩を通過するかもしれない。当然のことながら、もっと細かい篩のサイズを用いてもよく、これについては本発明の教示を理解した後に当業者によって知られることとなるであろう。
【００２８】
[0043]一つの態様において、金属粉末の混合を行う（工程２０５）前に、過大な粒子を取り除くことによってサイズ調整された金属粉末１７を形成する（工程２０４）ために、金属粉末は前述したやり方で篩い分けされた。従って、別の態様において、金属粉末１６の供給材料から過大な粒子を取り除く工程２０４は、炭素を含む金属粉末を約４４ミクロン未満のサイズ（例えば、アメリカのタイラーの３２５メッシュ）に篩い分けすることを含んでもよく、一方、そうでない場合は、他の金属粉末は確実に１００ミクロン以下の粒子サイズになるようにされる。
【００２９】
[0044]しかし、別の態様において、取り除く工程２０４（例えば、篩い分け）は、最初に金属粉末を混合した（工程２０５）後に行ってもよい。取り除く工程２０４が混ぜ合わせる工程２０８の前に行われるのであれば、望ましい結果が達成されるだろう。
【００３０】
[0045]一つの態様に関して、サイズ調整された金属粉末１７において４４ミクロン以下の粒子サイズにすること（例えば、金属粉末がアメリカのタイラーの３２５メッシュの篩を通過したこと）は、実質的に滑らかな表面を有する中実の成形構造体を伴うネットシェイプ成形品３４を形成するための変数に依存する結果であると判断された。別の態様において、炭素と金属の粉末の粒子サイズが４４ミクロン以下になって、他の金属粉末の粒子サイズが１００ミクロン以下であったことは、実質的に滑らかな表面を有する中実の成形構造体を伴うネットシェイプ成形品３４を形成するための変数に依存する結果であっただろう。
【００３１】
[0046]方法２００はさらに、結合剤１８の供給材料を用意する工程２０６を含む。供給原料２０において用いられる結合剤１８は、広く市販されている熱可塑性ポリマー／ワックス系の結合剤を含む。当分野で知られている他の結合剤１８も用いることができて、それらは本発明の教示を理解した後に当業者によって知られることとなるであろう。
【００３２】
[0047]方法２００の態様においては、次に、サイズ調整された金属粉末の供給材料と結合剤１８の供給材料を混ぜ合わせる（工程２０８）。本発明の方法２００の混ぜ合わせる工程２０８は、金属射出成形プロセスのために金属粉末と結合剤を混ぜ合わせるための慣用の技術と装置を用いて（例えば、調合ミキサー３８を用いて）供給原料２０を形成するために、サイズ調整された金属粉末１７の供給材料を結合剤１８の供給材料と混ぜ合わせることを含む。先行技術の典型的なＭＩＭ（金属射出成形）のプロセスにおいてはおよそ６０容積パーセントの金属粉末と４０容積パーセントの結合剤を用いるが、本発明の方法１００、２００、３００においては、サイズ調整された金属粉末１７の供給材料は供給原料２０の約９２〜約９３．５重量％を構成し、結合剤１８は約６．５〜約８重量％を構成し、好ましくは結合剤１８は約６．７７〜約７．７重量％で残部がサイズ調整された金属粉末１７である。混ぜ合わせる工程２０８の後、供給原料２０は実質的に均質である。前述したように、本発明のステンレス鋼合金組成物１０は、小さな結晶粒度と概ね球形のタイプの小さな丸みのある炭化物１２を含む。本発明のこの粒子の形態は、先行技術の組成物および方法と比較して、用いられる結合剤１８の量のかなりの低減を可能にすると考えられる。
【００３３】
[0048]ここで、ネットシェイプ成形品３４を製造するための方法３００について図１１と図１２を参照して説明する。方法３００は、方法２００の態様に従って製造される供給原料２０を用意する工程３０２；供給原料２０をニアネットシェイプ成形品の型２２の中に注入し、それにより未処理の成形品（green part）２４を製造する工程３０４；ニアネットシェイプの型から未処理の成形品を取り出す工程３０６；未処理の成形品から結合剤を除去し、それにより褐色の成形品（brown part）２６を製造する工程３０８；褐色の成形品２６を熱サイクルに供する工程３１０；褐色の成形品２６を炉３０の中で焼結し、それにより焼結された成形品３２を製造する工程３１２；焼結された成形品３２について熱間静水圧加圧を行い、それによりステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４を製造する工程３１４；および、ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４を冷却する工程３１６；を含む。
【００３４】
[0049]上述したように、方法３００は、方法２００の態様に従って製造される供給原料２０を用意する工程３０２を含む。方法３００はさらに、供給原料２０を加熱する工程と、所望のＭＩＭニアネットシェイプ成形品３４のためのニアネットシェイプ成形品の型２２の中に供給原料２０を注入し、それにより未処理の成形品２４を形成する工程３０４と、次いで、ニアネットシェイプ成形品の型２２から未処理の成形品を取り出す工程３０６を含んでもよい。ニアネットシェイプ成形品の型２２は、主として焼結（工程３１２）を行う間に生じる収縮を考慮して、最終的なニアネットシェイプ成形品３４よりも容積が一般に約２０％大きくてもよい。
【００３５】
[0050]方法３００はさらに、未処理の成形品２４について結合剤除去工程３０８を行い、それにより相当な量の結合剤を除去することを含む。本発明の態様において、方法３００は、未処理の成形品２４から相当な量の結合剤を除去するために熱による結合剤除去技術を用い、それにより褐色の成形品２６を形成することを含む。結合剤除去（debinding）のプロセスは公知である。残りの結合剤は、焼結工程３１２を含めた他の加熱プロセスを行う間に除去される。用いられる結合剤のタイプに対して化学的プロセス、触媒を用いるプロセス、およびその他の結合剤除去プロセスも用いることができ、それについては本発明の教示を理解した後に当業者によって知られることとなるであろう。
【００３６】
[0051]本発明の方法３００はさらに、焼結工程３１２を行う直前に褐色の成形品２６を熱サイクルに供する工程３１０を含んでもよい。本発明の態様において、褐色の成形品２６は真空炉の中で真空雰囲気中に置かれた。別の態様においては、不活性雰囲気を用いてもよい。炉３０の中の温度が約８１６℃（１５００°Ｆ）と約１０９３℃（２０００°Ｆ）の間の中間温度に達したときに、褐色の成形品２６をその中間温度で約３０分間加熱し、それによりニオブ含有炭化物を安定化させるとともに小さな粒子１２の小さい結晶粒度を維持させるようにした。中間温度として、約８１６℃（１５００°Ｆ）から約１０９３℃（２０００°Ｆ）までの範囲のいかなる温度を選択してもよい。方法３００の他の態様において、褐色の成形品２６を熱サイクルに供する工程３１０のための加熱時間は約３０分から約９０分まで変えてもよく、それにより本発明のステンレス鋼合金組成物１０の微細組織から他の望ましくない相を除去するか、あるいはそれを安定化させることを助ける。
【００３７】
[0052]熱サイクルを行った後、方法３００はさらに、褐色の成形品２６を炉３０の中で約１２４６℃（２２５０°Ｆ）から約１３４３℃（２４５０°Ｆ）までの範囲の温度で約６０分と約１８０分の間にわたって焼結し、それにより焼結された成形品３２を製造する工程３１２を含む。いかなる特定の温度範囲が好ましいかは、ネットシェイプ成形品３４の得られるステンレス鋼合金組成物１０において望ましい炭素の量に依存するかもしれない。例えば、ステンレス鋼合金組成物１０における望ましい炭素レベルが約１．０重量％である場合、焼結温度は約１２４６℃（２２７５°Ｆ）から約１２８８℃（２３５０°Ｆ）までの範囲としてよい。一方、望ましい炭素レベルが０．４重量％に近い場合、焼結温度は約１３１６℃（２４００°Ｆ）から約１３４３℃（２４５０°Ｆ）までの範囲としてよい。望ましい炭素レベルが約０．４重量％よりも高いが、しかし約１．０重量％未満である場合、その温度は約１２８８℃（２３５０°Ｆ）よりも高くて約１３１６℃（２４００°Ｆ）未満の中間範囲としてよい。方法３００の態様において、特に焼結された成形品３２がさらなる加工処理を受けずに用いられる場合、焼結された成形品３２を炉３０の冷却領域で冷却してもよい（工程３１１）。例えば、所望の用途のために必要な材料密度が焼結工程３１２によって達成される場合、焼結された成形品３２をさらに加工処理することなく使用してもよい。
【００３８】
[0053]一つの態様において、褐色の成形品２６の形のステンレス鋼合金組成物１０が熱サイクル３１０を受けて、そして真空炉の中で焼結される（工程３１２）けれども、方法３００の他の態様においては、他の適当な回分炉（バッチ炉）または連続炉（例えば連続炉３０）を用いてもよく、これについては本発明の教示を理解した後に当業者によって知られることとなるであろう。従って、図１２は、方法３００の様々なタイプの加熱工程と冷却工程を例示するために連続炉３０を用いて方法３００の態様を示しているが、本発明の方法１００、３００はこの点で限定されるものとは決してみなされるべきではない。
【００３９】
[0054]方法３００はさらに、例えば材料の追加の圧縮（圧密化）を行うのが望ましい場合、焼結された成形品３２についてＨＩＰを行う工程３１４を含んでもよい。ＨＩＰを行う工程３１４によって、ステンレス鋼合金組成物１０をほぼ十分な密度まで固め、炭化物の組織を微細にし、気孔を低減し、さらには焼結の間に形成された炭化物の膜を低減することができる。本発明の方法３００の態様において、焼結された成形品３２は、約１０６６℃（１９５０°Ｆ）の温度と約１０３．４２メガパスカル（ＭＰａ）（１５キロポンド／平方インチ（ｋｓｉ））の公称圧力において約４時間にわたって、約９９％以上の理論密度になるまでＨＩＰに供された。別の態様において、焼結された成形品は、約９５５℃（１７５０°Ｆ）から約１２３２℃（２２５０°Ｆ）までの温度および約６８．９５ＭＰａ（１０ｋｓｉ）から約２０６．８４ＭＰａ（３０ｋｓｉ）までの公称圧力において約１〜約４時間にわたってＨＩＰに供することができる。約９９％以上の理論密度の材料密度を達成するために、ＨＩＰのための他のパラメーターを用いてもよい。他の態様において、材料のための所望の密度を焼結工程３１２によって達成することができる場合は、方法３００はＨＩＰを行う工程を含まなくてもよい。
【００４０】
[0055]ＨＩＰを行う工程３１４の後、方法３００は、約１℃（２°Ｆ）／分と約１１℃（２０°Ｆ）／分の間の速度でステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４を冷却する工程３１６を含んでもよい。ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４の軟らかさを維持することが望ましい場合、約１℃（２°Ｆ）／分と約７℃（１２°Ｆ）／分の間の速度で冷却工程３１６を行うのが好ましいだろう。約７℃（１２°Ｆ）未満の速度で冷却することによって軟らかさを維持することができる場合、焼きなまし工程を省いてもよい。しかし、冷却工程３１６を行う間にステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４の硬度が増大する場合の態様において、さらなる二次機械加工が必要な場合は、方法３００は、ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４を軟化させるための選択的な焼きなまし工程を含んでもよい。
【００４１】
[0056]方法３００はさらに、追加の熱処理を含んでもよい。熱処理にはオーステナイト化と焼戻しが含まれてもよい。すなわち、本発明の一つの態様において、オーステナイト化とそれに続いてのガス急冷を伴う真空炉中での焼入れによって、焼結された成形品３２を硬化させることができる。次いで、材料を所望の硬度になるまで焼戻してもよい。本発明の方法３００の態様において、オーステナイト化は約１０１０℃（１８５０°Ｆ）から約１０６６℃（１９５０°Ｆ）までの間で行ってもよく、このときガス焼入れは約０．２ＭＰａ（０．０２９ｋｓｉ）から約０．６ＭＰａ（０．０８７ｋｓｉ）の間で行うことができる。焼戻しは約２０４℃（４００°Ｆ）から約３１６℃（６００°Ｆ）までで行ってもよい。これらの特定の非限定的な例が提示されているが、オーステナイト化、焼入れ、および焼戻しを、他の圧力と温度において、あるいは他の装置を用いて行ってもよく、これについては本発明の教示を理解した後に当業者によって知られることとなるであろう。
【実施例】
【００４２】
実施例１〜２６
[0057]ここで、ステンレス鋼合金組成物１０を製造するために本発明の方法１００を用いた特定の実施例について説明する。上述した方法の工程を、それぞれのケースにおいて用いた。全ての実施例において、焼結工程３１２、ＨＩＰ、および／またはその後の熱処理を、具体的に言及するようにして用いた。各々の実施例について、供給原料２０のために用いられた金属粉末の元素組成を表１〜２６に記載する。
【００４３】
[0058]実施例１において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約８０重量％、高炭素フェロクロム粉末は約１０重量％、そして未還元ＣＩＰは約１０重量％であった。結合剤１８は、約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。焼結工程３１２を行った後、ステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．５３ｇ/ｃｃであった。残留した炭素を測定すると約１．１７重量％であった。最終的なステンレス鋼合金組成物１０における小さな炭化物１２はサイズが極めて微細であったが、しかし、わずかのランダムで大きな炭化物１４が観察された。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１に示す。
【００４４】
【表１】
2013541633.tif 000003
【００４５】
[0059]実施例２において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約４７重量％、未還元ＣＩＰは約３３重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１７重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約３重量％であった。結合剤１８は、約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。焼結工程３１２を行った後、ステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．２５ｇ/ｃｃであった。残留した炭素を測定すると約０．３６８重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２に示す。
【００４６】
【表２】
2013541633.tif 000004
【００４７】
[0060]実施例３において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５１．５０重量％、未還元ＣＩＰは約３３．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１１．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約４．５０重量％であった。結合剤１８は、約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表３に示す。
【００４８】
【表３】
2013541633.tif 000005
【００４９】
[0061]実施例４において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６４ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約７８．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１２．００重量％、未還元ＣＩＰは約５．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約５．００重量％であった。結合剤１８は、約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３６ポンドの重さ、すなわち約７．２重量％であった。十分な焼結工程３１２を行った後、ステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．１０ｇ/ｃｃであった。残留した炭素を測定すると約０．５８２重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表４に示す。
【００５０】
【表４】
2013541633.tif 000006
【００５１】
[0062]実施例５において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４４０Ｃ粉末は約４０．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約２０．００重量％、そして未還元ＣＩＰは約４０．００重量％であった。結合剤１８は、約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表５に示す。
【００５２】
【表５】
2013541633.tif 000007
【００５３】
[0063]実施例６において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５０．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１３．００重量％、未還元ＣＩＰは約３３．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約３．５０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表６に示す。
【００５４】
【表６】
2013541633.tif 000008
【００５５】
[0064]実施例７において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５３．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約６．００重量％、未還元ＣＩＰは約３５．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約６．０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表７に示す。
【００５６】
【表７】
2013541633.tif 000009
【００５７】
[0065]実施例８において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約４８．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１６．００重量％、未還元ＣＩＰは約３３．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約２．５０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表８に示す。
【００５８】
【表８】
2013541633.tif 000010
【００５９】
[0066]実施例９において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５２．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約４．００重量％、未還元ＣＩＰは約３７．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約７．００重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表９に示す。
【００６０】
【表９】
2013541633.tif 000011
【００６１】
[0067]実施例１０において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．２１９ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５１．７０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約４．５０重量％、未還元ＣＩＰは約３７．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約６．８０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．０００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．７８１ポンドの重さ、すなわち約７．１重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例１０においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１０に示す。
【００６２】
【表１０】
2013541633.tif 000012
【００６３】
[0068]実施例１１において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．２１９ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５２．４０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約９．００重量％、未還元ＣＩＰは約３４．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約４．６０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．０００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．７８１ポンドの重さ、すなわち約７．１重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例１１においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１１に示す。
【００６４】
【表１１】
2013541633.tif 000013
【００６５】
[0069]実施例１２において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．２１９ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約４８．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１５．９０重量％、未還元ＣＩＰは約３３．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約２．６０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．０００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．７８１ポンドの重さ、すなわち約７．１重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例１２においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１２に示す。
【００６６】
【表１２】
2013541633.tif 000014
【００６７】
[0070]実施例１３において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．１５３ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５１．７０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約４．５０重量％、未還元ＣＩＰは約３７．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約６．８０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．０００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．８４７ポンドの重さ、すなわち約７．７重量％であった。焼結工程３１２とＨＩＰを行った後、ステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．６８ｇ/ｃｃであった。残留した炭素を測定すると約０．８３４重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１３に示す。
【００６８】
【表１３】
2013541633.tif 000015
【００６９】
[0071]実施例１４において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．１５３ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５２．３０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約９．００重量％、未還元ＣＩＰは約３４．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約４．７０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．０００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．８４７ポンドの重さ、すなわち約７．７重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例１４においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１４に示す。
【００７０】
【表１４】
2013541633.tif 000016
【００７１】
[0072]実施例１５において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．１５３ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約４８．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１５．９０重量％、未還元ＣＩＰは約３３．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約２．６０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．０００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．８４７ポンドの重さ、すなわち約７．７重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例１５においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１５に示す。
【００７２】
【表１５】
2013541633.tif 000017
【００７３】
[0073]実施例１６において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．１８６ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約４８．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１６．３０重量％、未還元ＣＩＰは約３３．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約２．２０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．０００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．８１４ポンドの重さ、すなわち約７．４重量％であった。焼結工程３１２とＨＩＰを行った後、最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．０６ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．７４６重量％であった。最終の製品において、炭化物は微細なものであり（例えば、小さな炭化物１２）、中ぐらいのサイズであって、フェライトのマトリックスの中に良好に分散していた。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１６に示す。
【００７４】
【表１６】
2013541633.tif 000018
【００７５】
[0074]実施例１７において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６３ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約６５．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約６．００重量％、未還元ＣＩＰは約２２．５００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約６．５０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３７ポンドの重さ、すなわち約７．４重量％であった。焼結工程３１２を行った後、最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．０６ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．７４６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１７に示す。
【００７６】
【表１７】
2013541633.tif 000019
【００７７】
[0075]実施例１８において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６３ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約６５．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１７．００重量％、未還元ＣＩＰは約１０．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約８．００重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３７ポンドの重さ、すなわち約７．４重量％であった。焼結工程３１２を行った後、最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．３７ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．７８９重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１８に示す。
【００７８】
【表１８】
2013541633.tif 000020
【００７９】
[0076]実施例１９において、金属粉末の供給材料の重さは約０．４６３ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５０．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１０．００重量％、未還元ＣＩＰは約３２．５０重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約７．５０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料のサンプルのうちの０．０３７ポンドの重さ、すなわち約７．５重量％であった。焼結工程３１２を行った後、最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．３４ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．７８６重量％であった。ステンレス鋼合金組成物１０において、炭化物の明るい網状組織の中に微細な炭化物（例えば、小さな炭化物１２）が形成され、いくらかの部分は他の部分よりも強くエッチングされて、薄黒い外観（例えば、薄黒い領域１５）が形成された。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表１９に示す。
【００８０】
【表１９】
2013541633.tif 000021
【００８１】
[0077]実施例２０において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６３ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５０．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１２．５０重量％、未還元ＣＩＰは約３２．５０重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約５．００重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料のサンプルのうちの０．０３７ポンドの重さ、すなわち約７．５重量％であった。焼結工程３１２を行った後、最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．１７ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．５７４重量％であった。ステンレス鋼合金組成物１０において、微細な炭化物（例えば、小さな炭化物１２）が形成された。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２０に示す。
【００８２】
【表２０】
2013541633.tif 000022
【００８３】
実施例２１において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１０．１９ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５０．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約３．５０重量％、未還元ＣＩＰは約３７．５０重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約９．００重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１１．００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．８１ポンドの重さ、すなわち約７．３２重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例２１においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２１に示す。
【００８４】
【表２１】
2013541633.tif 000023
【００８５】
実施例２２において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．９２６ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約４３．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約６．２０重量％、未還元ＣＩＰは約３７．５０重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約９．００重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約１．００ポンドの全供給原料のサンプルのうちの０．０７３９ポンドの重さ、すなわち約７．３９重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例２２においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２２に示す。
【００８６】
【表２２】
2013541633.tif 000024
【００８７】
[0078]実施例２３において、金属粉末１６の供給材料の重さは約１９．８６ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５０．００重量％、未還元ＣＩＰは約４４．５０重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約５．５０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約２１．３０ポンドの全供給原料のサンプルのうちの１．４４２ポンドの重さ、すなわち約６．７７重量％であった。本プロセスは焼結工程３１２とＨＩＰを含んでいた。さらに、引張り強度試験に関して後に詳しく説明するが、本実施例のステンレス鋼合金組成物１０においてはオーステナイト化と焼戻しを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２３に示す。
【００８８】
【表２３】
2013541633.tif 000025
【００８９】
[0079]実施例２４において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６２ポンドであり、そのうち、４４０Ｃ粉末は約６０．００重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約５．００重量％、未還元ＣＩＰは約３０．００重量％、１７-４ＰＨ粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約３．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約２．００重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３８ポンドの重さ、すなわち約７．６重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２４に示す。
【００９０】
【表２４】
2013541633.tif 000026
【００９１】
[0080]実施例２５において、金属粉末１６の供給材料の重さは約０．４６４ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約９７．５重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約２．５０重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約０．５００ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの０．０３６ポンドの重さ、すなわち約７．２重量％であった。焼結工程３１２を行った後、最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．０８ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．６４３重量％であった。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２５に示す。
【００９２】
【表２５】
2013541633.tif 000027
【００９３】
[0081]実施例２６において、金属粉末１６の供給材料の重さは約７８．６１１ポンドであり、そのうち、４４０Ｃ粉末は約４５．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約６．００重量％、未還元ＣＩＰは約４３．５０重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約５．００重量％であった。結合剤１８は、試験に供された約８５．４０ポンドの全供給原料２０のサンプルのうちの６．７８９ポンドの重さ、すなわち約７．９５重量％であった。焼結工程３１２を行った後、実施例２６においてはＨＩＰを行った。金属粉末１６の供給材料の元素の重量パーセントを表２６に示す。
【００９４】
【表２６】
2013541633.tif 000028
【００９５】
実施例２７〜２９
[0082]残りの実施例において、本発明のステンレス鋼合金組成物１０を製造するために、前の実施例からの金属粉末１６の供給材料の混合物を用いた。
【００９６】
[0083]実施例２７は、実施例１０の供給原料２０と実施例１３の供給原料２０の混合物を含むものであった。供給原料２０を混合したことにより、元素の重量パーセントは入手できなかった。実施例２７において、供給原料２０は、実施例１０からの８．８８ポンドの供給原料２０（そのうち結合剤は７．１重量％であった）と実施例１３からの３．１２ポンドの供給原料２０（そのうち結合剤は７．７重量％であった）を含んでいた。実施例２７の供給原料２０は１２．０００ポンドであり、そのうち結合剤は７．２５６重量％、すなわち０．８７１ポンド含まれていた。金属粉末１６の供給材料の重さは約１１．１２９ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５１．７０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約４．５０重量％、未還元ＣＩＰは約３７．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約６．８０重量％であった。最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約７．３４ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．８３重量％であった。
【００９７】
[0084]実施例２８は、実施例１１からの供給原料２０と実施例１３からの供給原料２０の混合物を含むものであった。供給原料２０を混合したことにより、元素の重量パーセントは入手できなかった。実施例２８における供給原料２０は、実施例１１からの６．８４ポンドの供給原料２０（そのうち結合剤は７．１重量％であった）と実施例１３からの５．１６ポンドの供給原料２０（そのうち結合剤は７．７重量％であった）を含んでいた。実施例２８についての供給原料２０は１２．０００ポンドであり、そのうち結合剤は７．３５８重量％、すなわち０．８８３０ポンド含まれていた。金属粉末１６の供給材料の重さは約１１．１１７ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約５２．４０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約９．００重量％、未還元ＣＩＰは約３４．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約４．６０重量％であった。最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約６．９９ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．７２重量％であった。
【００９８】
[0085]実施例２９は、実施例１２からの供給原料２０と実施例１５からの供給原料２０の混合物を含むものであった。供給原料２０を混合したことにより、元素の重量パーセントは入手できなかった。本実施例における供給原料２０は、実施例１２からの５．６４ポンドの供給原料２０（そのうち結合剤は７．１重量％であった）と実施例１５からの６．３６ポンドの供給原料（そのうち結合剤は７．７重量％であった）を含んでいた。実施例２９についての供給原料２０は１２．０００ポンドであり、そのうち結合剤は７．４１８重量％、すなわち０．８９０２ポンド含まれていた。金属粉末１６の供給材料の重さは約１１．１１０ポンドであり、そのうち、４２０粉末は約４８．５０重量％、フェロクロム粉末（平均の粒子サイズは１５ミクロン未満）は約１５．９０重量％、未還元ＣＩＰは約３３．００重量％、そして高炭素フェロクロム粉末（その粒子の９０％以上はサイズが１０ミクロン未満）は約２．６０重量％であった。最終的なステンレス鋼合金組成物１０の密度は約６．９２ｇ/ｃｃであった。残留した炭素の量は金属粉末の０．４１５重量％であった。
【００９９】
[0086]前述したように、ステンレス鋼合金組成物１０の様々な態様について引張り試験を行なった。引張り試験はＡＳＴＭ Ａ３７０−０９Ａに従って室温において行われ、降伏強さは０．２％オフセット法によって決定された。実施例２３からのステンレス鋼合金組成物１０の六つのサンプルについての引張り試験の結果を表２７に示す。サンプル１〜３を熱処理に供し、サンプル４〜６についても同様であるが、しかし、引張り強さと降伏強さはサンプル４〜６の方が概ね高かった。
【０１００】
【表２７】
2013541633.tif 000029
【０１０１】
[0087]実施例２１、２２、２３、２６および３０からのステンレス鋼合金組成物１０についても引張り試験を行なったが、これらの実施例の全てにおいて焼きなましを行った。実施例３０は実施例２３と２６からの供給原料２０の混合物を含む。実施例３０のサンプルは１８７．００ポンドであり、そのうち１１５．００ポンド（約６１．５％）は実施例２３からの供給原料２０であり、７２ポンド（約３８．５％）は実施例２６からの供給原料２０であり、結合剤のパーセントは本明細書で前に説明した範囲内であった。実施例２１、２２、２３、２６および３０についての引張り試験の結果を表２８に示す。
【０１０２】
【表２８】
2013541633.tif 000030
【０１０３】
[0088]さらに、実施例２３からのステンレス鋼合金組成物１０について摩耗試験を行なった。実施例２３からの二つのサンプル（サンプル１およびサンプル２）を試験した。サンプル１とサンプル２を、焼結した後に二つの異なる熱処理に供した。サンプル１については、約１０１０℃（１８５０°Ｆ）でのオーステナイト化と約０．６ＭＰａ（０．０８７ｋｓｉ）でのガス焼入れ、および約２０４℃（４００°Ｆ）での焼戻しを行った。サンプル２については、約１０６６℃（１９５０°Ｆ）でのオーステナイト化と約０．２ＭＰａ（０．０２９ｋｓｉ）でのガス焼入れ、および約３１６℃（６００°Ｆ）での焼戻しを行った。
【０１０４】
[0089]ＡＳＴＭ Ｇ１３３に従ってピンオンディスク摩擦計を用いて摩耗試験を行った。各々のサンプルへの荷重は１０．０ニュートン（Ｎ）で２０時間適用し、このとき、５００回転／分の速度で１００００回転行った。トラックの半径は１０ミリメートル（ｍｍ）であった。４４０ステンレス鋼製のボールの直径は３ｍｍであった。試験は空気中で室温（２３℃）において３５％の湿度で行われた。サンプル１についての摩耗試験の結果を図１３に示す。図１３（Ｃ）において、窪みの下の面積は３５１０μｍ２と測定された。サンプル２についての摩耗試験の結果を図１４に示す。図１４（Ｃ）において、窪みの下の面積は３２８５μｍ２と測定された。これらの結果は４２０ステンレス鋼についての高い耐摩耗性を証明するが、Ｔ１５工具鋼については耐摩耗性の結果は低かった。
【０１０５】
[0090]本発明を特定の態様だけについて例証したが、本開示を読んだ後には、本発明が権利請求する範囲から逸脱することなく様々な変更と修正をなしうることが、当業者には明白であろう。例えば、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく相対的な量、圧力や温度を変更することができる。同様に、ここで用いられている「実質的に」、「約」および「およそ」などの程度についての表現は、修正された表現についての合理的な量の偏倚があって、結果的には著しく変更はされないことを意味する。その偏倚が変更された言葉の意味を否定するものでない場合は、これらの表現は、変更された表現については少なくとも±５％の偏倚を含むと考えることができる。
【０１０６】
[0091]様々な態様を示したが、本発明は、本発明の範囲内での適当な変更を想定している。従って、当業者は特許請求の範囲によってのみ本発明を解釈するべきである。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  ステンレス鋼合金組成物、  １２  小さな炭化物、  １４  大きな炭化物、  １５  薄黒い領域、  １６  金属粉末、  １７  サイズ調整された金属粉末、  １８  結合剤、  ２０  供給原料、  ２２  ニアネットシェイプ成形品の型、  ２４  未処理の成形品、  ２６  褐色の成形品、  ２８  篩、  ３０  炉、  ３２  焼結された成形品、  ３４  ネットシェイプ成形品、  ３６  ミキサー、  ３８  調合ミキサー、
１００  ステンレス鋼合金組成物を製造するための方法、
２００  供給原料２０を製造するための方法、
２０２  金属粉末１６の供給材料を用意する工程、
２０４  金属粉末１６の供給材料から過大な粒子を取り除くことによってサイズ調整された金属粉末１７を形成する工程、
２０５  金属粉末を混合する工程、
２０６  結合剤１８の供給材料を用意する工程、
２０８  サイズ調整された金属粉末１７を結合剤の供給材料と混ぜ合わせることによって供給原料２０を形成する工程、
３００  ネットシェイプ成形品３４を製造するための方法、
３０２  方法２００の態様に従って製造される供給原料２０を用意する工程、
３０４  供給原料２０をニアネットシェイプ成形品の型２２の中に注入することによって未処理の成形品２４を製造する工程、
３０６  ニアネットシェイプの型から未処理の成形品を取り出す工程、
３０８  未処理の成形品から結合剤を除去することによって褐色の成形品２６を製造する工程、
３１０  褐色の成形品２６を熱サイクルに供する工程、
３１１  焼結された成形品３２を冷却する工程、
３１２  褐色の成形品２６を炉３０の中で焼結することによって焼結された成形品３２を製造する工程、
３１４  焼結された成形品３２について熱間静水圧加圧を行うことによってステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４を製造する工程、
３１６  ステンレス鋼合金のネットシェイプ成形品３４を冷却する工程。
【図２】
2013541633.tif 000031
【図３】
2013541633.tif 000032
【図４】
2013541633.tif 000033
【図５】
2013541633.tif 000034
【図６】
2013541633.tif 000035
【図７】
2013541633.tif 000036
【図８】
2013541633.tif 000037
【図９】
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【図１０】
2013541633.tif 000039
【図１１】
2013541633.tif 000040
【図１２】
2013541633.tif 000041
【図１３Ａ】
2013541633.tif 000042
【図１３Ｂ】
2013541633.tif 000043
【図１３Ｃ】
2013541633.tif 000044
【図１４Ａ】
2013541633.tif 000045
【図１４Ｂ】
2013541633.tif 000046
【図１４Ｃ】
2013541633.tif 000047
【図１】
2013541633.tif 000048
【国際調査報告】
2013541633.tif 000049