(57)【要約】【課題】コネクティング・ロッドなど粉末鍛造構成要素を製造するのに適しており、モリブデンやニッケルなど高価な合金元素を実質的に含まない鉄ベースの合金粉末を提供すること。【解決手段】本発明によれば、０．２〜１．５重量％のＣｒと、０．０５〜０．４重量％のＶと、０．０９〜０．６重量％のＭｎと、０．１重量％未満のＭｏと、０．１重量％未満のＮｉと、０．２重量％未満のＣｕと、０．１重量％未満のＣと、０．２５重量％未満のＯと、０．５重量％未満の不可避の不純物と、鉄である残部とを含む水アトマイズされた鉄ベースのプレアロイ鋼粉末が提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水アトマイズされた鉄ベースのプレアロイ鋼粉末であって、
０．２〜１．５重量％のＣｒと、
０．０５〜０．４重量％のＶと、
０．０９〜０．６重量％のＭｎと、
０．１重量％未満のＭｏと、
０．１重量％未満のＮｉと、
０．２重量％未満のＣｕと、
０．１重量％未満のＣと、
０．２５重量％未満のＯと、
０．５重量％未満の不可避の不純物と、
鉄である残部と
を含む粉末。
【請求項２】
Ｃｒの含有量が、０．２〜１．２重量％の範囲内である請求項１に記載の粉末。
【請求項３】
Ｍｎの含有量が、０．１重量％よりも多い、好ましくは０．１５重量％よりも多いことを特徴とする請求項１又は２に記載の粉末。
【請求項４】
Ｃｒの含有量が、０．６〜１．２重量％の範囲内である請求項１から３までのいずれか一項に記載の粉末。
【請求項５】
Ｍｎの含有量が、０．１〜０．３重量％の範囲内である請求項４に記載の粉末。
【請求項６】
Ｃｒの含有量が、０．２〜０．６重量％の範囲内である請求項１から３までのいずれか一項に記載の粉末。
【請求項７】
Ｍｎの含有量が、０．２〜０．６重量％の範囲内である請求項６に記載の粉末。
【請求項８】
Ｖの含有量が、０．２重量％未満である請求項６又は７に記載の粉末。
【請求項９】
鉄ベースの粉末組成物であって、組成物中で０．３５〜１重量％のグラファイト、組成物中で０．０５〜２重量％の潤滑剤、任意選択で最大４％の量の銅、並びに任意選択で硬質相材料及び加工性向上剤と混合された請求項１から８までのいずれかに記載の鋼粉末を含む、鉄ベースの粉末組成物。
【請求項１０】
鋼粉末に関して、Ｃｒの含有量が０．６〜１．２重量％であり、またＭｎの含有量が０．１〜０．３重量％であること、およびＣｕが混和されていないことを特徴とする請求項９に記載の鋼粉末組成物。
【請求項１１】
鋼粉末に関して、Ｃｒの含有量が０．２〜０．６重量％であり、Ｖの含有量が０．０５〜０．２重量％であり、またＭｎの含有量が０．２〜０．６重量％であること、および２〜４重量％のＣｕが混和されていることを特徴とする請求項９に記載の鋼粉末組成物。
【請求項１２】
焼結、及び任意選択で粉末鍛造された構成要素を製造するための方法であって、
ａ）請求項１０から１２までのいずれか一項に記載の鉄ベース鋼粉末組成物を準備するステップと、
ｂ）前記組成物を４００〜２０００ＭＰａの間で圧密するステップと、
ｃ）得られた未焼結構成要素を、還元雰囲気中で１０００〜１４００℃の間の温度で焼結するステップと、
ｄ）任意選択で、前記加熱された構成要素を５００℃よりも高い温度で鍛造する、又は得られた焼結構成要素に熱処理ステップを行うステップと
を含む方法。
【請求項１３】
請求項９から１１までのいずれか一項に記載の鉄ベースの粉末組成物から生成される粉末鍛造構成要素。
【請求項１４】
実質的にパーライト／フェライト微細構造を有する請求項１３に記載の粉末鍛造構成要素。
【請求項１５】
前記構成要素がコネクティング・ロッドである請求項１３又は１４に記載の構成要素。
【請求項１６】
最大で３８０ＨＶ１のビッカース硬さと併せて、８２０ＭＰａよりも高い圧縮降伏応力ＣＹＳを有する請求項１３から１５までのいずれか一項に記載の粉末鍛造構成要素。
【請求項１７】
３６０ＨＶ１未満のビッカース硬さを有する請求項１６に記載の粉末鍛造構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄ベースの低合金粉末と、そのような粉末及び他の添加物を含有する粉末組成物と、そのような粉末組成物からなる粉末鍛造構成要素とに関する。この粉末及び粉末組成物は、コネクティング・ロッドなどの粉末鍛造部品を高い費用対効果で製造できるように設計される。
【背景技術】
【０００２】
産業界において、金属粉末組成物を圧密及び焼結することによる金属品製造の利用がますます広まっている。様々な形状及び厚さをもつ多くの異なる製造品が製造されており、コストを削減することが望まれると同時に、品質要件が日増しに高まっている。完成形状に至るまでに最小限の加工を必要とするネットシェイプ構成要素又はニアネットシェイプ構成要素は、高い材料利用度を併せ持ちながら、鉄粉末組成物の圧縮及び焼結によって得られるので、この技法は、棒材からの成形又は加工や鍛造など、金属部品を形成するための従来の技法に勝る大きな利点を有する。
【０００３】
しかし、圧縮及び焼結法に関連する１つの問題は、焼結された構成要素が、構成要素の強度を低下させるある量の孔（気孔）を含むことである。基本的には、構成要素の有孔性によって引き起こされる機械的特性に対する悪影響を克服する２つの方法がある。１）焼結構成要素の強度は、炭素、銅、ニッケル、モリブデンなど合金元素を導入することによって高めることができる。２）粉末組成物の圧縮性を高めることによって、及び／又はより高い未焼結密度のために圧密圧力を高めることによって、若しくは焼結中の構成要素の収縮を高めることによって、焼結構成要素の有孔性を低減することができる。実際には、合金元素の添加によって構成要素を強化することと、有孔性を最小にすることの組合せが適用される。
【０００４】
粉末鍛造は、鍛造打ちを使用して焼結プリフォームを急速に緻密化することを含む。その結果、高性能の用途に適した完全緻密のネットシェイプ又はニアネットシェイプ部品が得られる。典型的には、粉末鍛造物品は、銅及びグラファイトと混合された鉄粉末から製造されてきた。提案される他のタイプの材料には、安定した酸化物を生じることなく鉄の焼入性を高めるようにニッケル及びモリブデン並びに少量のマンガンとプレアロイ化（予備合金化）された鉄粉末が含まれる。ＭｎＳなどの加工性向上剤も一般に添加される。
【０００５】
完成した構成要素中の炭素は、強度及び硬度を高める。銅は、焼結温度に達する前に溶融し、それにより拡散率を高め、また焼結ネックの形成を促進する。銅の添加は、強度、硬度、及び焼入性を改良する。
【０００６】
内燃機関用のコネクティング・ロッドは、粉末鍛造技法によって首尾よく製造されている。粉末鍛造を使用してコネクティング・ロッドを製造するとき、通常、圧密及び焼結された構成要素の大端部に破断分離処理が施される。大端部ボルト用の穴及びねじ山が加工される。内燃機関におけるコネクティング・ロッドに不可欠な特性は、高い圧縮降伏強度であり、なぜなら、そのようなコネクティング・ロッドは引張荷重の３倍の圧縮荷重を受けるからである。別の不可欠な材料特性は、適当な加工性であり、なぜなら、分割されている大端部を取付け後に接続するために穴及びねじ山を加工しなければならないからである。しかし、コネクティング・ロッド製造は、厳しい性能、設計、及び耐久性要件を有し、体積及びコストの影響を受けやすい用途である。したがって、より低いコストを実現する材料又はプロセスが非常に望ましい。
【０００７】
米国特許第３９０１６６１号、米国特許第４０６９０４４号、米国特許第４２６６９７４号、米国特許第５６０５５５９号、米国特許第６３４８０８０号、及び国際公開第０３／１０６０７９号が、モリブデン含有粉末を記載している。モリブデンとプレアロイ化された粉末が圧縮及び焼結部品を製造するために使用されるとき、焼結部品中にベイナイトが生じやすい。特に、低い含有量のモリブデンを有する粉末を使用するとき、生じるベイナイトは粗く、加工性を低下させ、これは良好な加工性が望まれるコネクティング・ロッドに関して特に問題となることがある。また、モリブデンは合金元素として非常に高価である。
【０００８】
しかし、米国特許第５６０５５５９号では、Ｍｎを非常に低く保つことによって、Ｍｏ合金粉末を用いて微細パーライトの微細構造が得られている。炭化モリブデンの溶液硬化及び析出硬化などによって、Ｍｏが鋼の強度を改良することが述べられている。しかし、Ｍｏ含有量が約０．１重量％未満であるとき、その効果は小さい。Ｍｎは、熱処理材料の焼入性を高めることによって、その材料の強度を高める。しかし、Ｍｎ含有量が約０．０８重量％を超えると、合金鋼粉末の表面上に酸化物が生成され、それにより圧縮性が低下され、焼入性が所要のレベルを超えて高められる。それゆえ、粗い上部ベイナイト構造が形成され、強度が低下する。しかし、Ｍｎ含有量を低く保つことは、特に製造において安価な鋼スクラップを使用するときにはコストが高くつくことがある。なぜなら、鋼スクラップは、０．１重量％以上のＭｎを含むことが多いからである。したがって、それに応じて、生成される粉末は、低いＭｎ含有量、及びＭｏに関するコストにより、比較的高価になる。
【０００９】
米国特許出願公開第２００３／００３３９０４号、米国特許出願公開第２００３／０１９６５１１号、及び米国特許出願公開第２００６／０８６２０４号が、粉末鍛造コネクティング・ロッドの製造に有用な粉末を記載している。それらの粉末は、銅粉末及びグラファイトと混合された、マンガン及び硫黄を含有する鉄ベースのプレアロイ粉末を含む。米国特許出願公開第２００６／０８６２０４号は、鉄粉末、グラファイト、硫化マンガン、及び銅粉末の混合物から形成されたコネクティング・ロッドを記載する。圧縮降伏強度の最高値７７５ＭＰａは、３重量％のＣｕ及び０．７重量％のグラファイトを有する材料に関して得られた。それに対応する硬度に関する値は、３４．７ＨＲＣであった。これは約３４０ＨＶ１に相当する。また、銅及び炭素含有量の減少により、圧縮降伏強度及び硬度が減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３９０１６６１号
【特許文献２】米国特許第４０６９０４４号
【特許文献３】米国特許第４２６６９７４号
【特許文献４】米国特許第５６０５５５９号
【特許文献５】米国特許第６３４８０８０号
【特許文献６】国際公開第０３／１０６０７９号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／００３３９０４号
【特許文献８】米国特許出願公開第２００３／０１９６５１１号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００６／０８６２０４号
【特許文献１０】米国特許第６０２７５４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、コネクティング・ロッドなど粉末鍛造構成要素を製造するのに適しており、モリブデンやニッケルなど高価な合金元素を実質的に含まない鉄ベースの合金粉末を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、実質的にパーライト／フェライト構造を有する粉末鍛造構成要素を製造するのに適した低合金鋼粉末を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、高くて３８０ＨＶ１、好ましくは３６０ＨＶ１未満のビッカース硬さと組み合わせて、８２０ＭＰａを超える高い圧縮降伏応力（ＣＹＳ）を有する粉末鍛造構成要素を形成することができる粉末であって、粉末鍛造部品を、十分に強度があるまま、簡単に加工できるようにする粉末を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、上述した特性を有する粉末鍛造部品、好ましくはコネクティング・ロッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの目的の少なくとも１つは、以下のものによって達成される。
【００１６】
（１）０．２〜１．５重量％のＣｒと、０．０５〜０．４重量％のＶと、０．０９〜０．６重量％のＭｎと、０．１重量％未満のＭｏと、０．１重量％未満のＮｉと、０．２重量％未満のＣｕと、０．１重量％未満のＣと、０．２５重量％未満のＯと、０．５重量％未満の不可避の不純物と、鉄である残部とを含む水アトマイズされた低合金鋼粉末。
【００１７】
（２）鋼粉末をベースとする組成物であって、組成物中の重量％で、０．３５〜１重量％のグラファイトの形態でのＣと、０．０５〜２重量％の潤滑剤と、任意選択で０〜４重量％の銅粉末の形態でのＣｕと、任意選択で硬質相材料及び加工性向上剤とを含む、鋼粉末をベースとする組成物。
【００１８】
（３）焼結、及び任意選択で粉末鍛造された構成要素を製造するための方法であって、
ａ）上記の鉄ベースの鋼粉末組成物を調製するステップと、
ｂ）組成物を４００〜２０００ＭＰａの間で圧密するステップと、
ｃ）得られた未焼結構成要素を、還元雰囲気中で１０００〜１４００℃の間の温度で焼結するステップと、
ｄ）任意選択で、加熱された構成要素を５００℃を超える温度で鍛造する、又は得られた焼結構成要素に熱処理を施すステップと
を含む方法。
【００１９】
（４）上記の組成物からなる構成要素。
【００２０】
この鋼粉末は、規定の低い含有量のクロム、マンガン及びバナジウムを有し、またモリブデン及びニッケルを実質的に含まず、そして３８０ＨＶ１未満の硬度値と併せて８２０ＭＰａよりも高い圧縮降伏応力を有する構成要素を提供することができることを示した。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（鉄ベース合金鋼粉末の調製）
鋼粉末は、規定量の合金元素を含有する鋼溶融物の水アトマイズによって生成される。さらに、アトマイズされた粉末は、参照として本明細書に組み込む米国特許第６０２７５４４号に記載されているものなど還元焼鈍プロセスにかけられる。鋼粉末の粒径は、圧縮及び焼結又は粉末鍛造プロセスと適合する限り任意のサイズでよい。適切な粒径の例は、Ｈｏｅｇａｎａｅｓ  ＡＢ（スウェーデン）から市販されている既知の粉末ＡＢＣ１００．３０の粒径であり、これは、１５０μｍ超で約１０重量％、また４５μｍ未満で約２０重量％を含む。
【００２２】
（鋼粉末の含有物）
クロムは、固溶体硬化によってマトリックスを強化する働きをする。さらに、クロムは、焼結体の焼入性、耐酸化性、及び耐摩耗性を高める。しかし、約１．５重量％よりも多いクロムの含有量は、鋼粉末の圧縮性を低減し、フェライト／パーライト微細構造の形成をより難しくする。圧縮性の観点から、上限含有量が約１．２重量％であることが好ましい。
【００２３】
マンガンは、クロムと同様に、鋼粉末の強度、硬度、及び焼入性を高める。また、マンガン含有量が低すぎると、鋼製造の過程で還元のための特定の処理が行われない限り、安価なリサイクル・スクラップを使用することができず、これはコスト増加につながる。したがって、マンガン含有量は、０．０９重量％未満にすべきではなく、好ましくは０．１重量％よりも多く、さらに好ましくは０．１５重量％よりも多くすべきである。０．６重量％よりも多いＭｎ含有量は、鋼粉末中でのマンガン含有成分の生成を高め、また固溶体硬化及びフェライト硬度の増加により圧縮性に悪影響を及ぼす。したがって、Ｍｎ含有量は、０．６重量％以下にすべきである。
【００２４】
しかし、マンガンとクロムの両方の含有量が高いと、焼鈍によって酸素含有量を低レベルに減少するのがより難しくなり、コストが高くなる。したがって、一実施例によれば、クロム含有量が約０．６重量％よりも多いとき、マンガン含有量は多くて０．３重量％である。
【００２５】
クロムの含有量をより低くすると、鋼粉末の強度、硬度、及び焼入性を高めるためにマンガンの下限をいくぶん高く設定することができる。したがって、別の実施例によれば、Ｃｒ含有量が０．２〜０．６重量％であるとき、Ｍｎ含有量は０．２〜０．６重量％である。
【００２６】
バナジウムは、析出硬化によって強度を高める。また、バナジウムは、微粒化効果も有し、この文脈で、所望の微粒状のパーライト／フェライト微細構造の形成に寄与すると考えられる。０．４％よりも多いバナジウム含有量では、炭化及び窒化バナジウム析出物のサイズが大きくなり、それにより粉末の特性を損なう。０．０５重量％未満の含有量では、所望の特性に対して有意な効果がない。
【００２７】
一実施例では、バナジウム含有量は０．０５〜０．２０重量％であり、クロム含有量は０．２〜０．６重量％であり、マンガン含有量は０．２〜０．６重量％である。バナジウム及びクロムの含有量を低くすると、低コストの粉末を提供できる。
【００２８】
酸素は、好ましくはせいぜい０．２５重量％であり、酸化物の含有量が高すぎると、焼結及び任意選択で鍛造された構成要素の強度が損なわれ、粉末の圧縮性が損なわれる。これらの理由から、Ｏはせいぜい０．１８重量％であることが好ましい。
【００２９】
ニッケルは０．１重量％未満にすべきであり、銅は０．２重量％未満にすべきである。
【００３０】
モリブデンは、ベイナイトが生成されるのを防止するため、及びモリブデンが非常に高価な合金元素であるので低コストに抑えるために、０．１重量％未満にすべきである。
【００３１】
鋼粉末中の炭素は多くて０．１重量％にすべきであり、窒素は多くて０．１重量％にすべきである。より高い含有量では、粉末の圧縮性が、受け入れることができないほど低下する。
【００３２】
リン、珪素、アルミニウムなど付随する不純物の総量は、鋼粉末の圧縮性を劣化させないように、又は有害な含有物の生成成分として作用しないように、０．５重量％未満、好ましくは０．３重量％未満にすべきである。
【００３３】
（粉末組成物）
圧密の前に、鉄ベースの鋼粉末が、グラファイト及び潤滑剤、任意選択で銅粉末、並びに任意選択で硬質相材料及び加工性向上剤と混合される。
【００３４】
焼結された構成要素の強度及び硬度を高めるために、マトリックス中に炭素が導入される。炭素（Ｃ）は、組成物中で０．３５〜１．０重量％の間の量でグラファイトとして添加される。Ｃの量が０．３５重量％未満であると、非常に低い強度になり、Ｃの量が１．０重量％よりも多いと、炭化物が過剰に生成され、高い硬度を生じ、加工性を悪化させる。焼結又は鍛造後、浸炭を含めた熱処理プロセスに従って構成要素を熱処理すべきである場合には、添加されるグラファイトの量は０．３５％未満でよい。潤滑剤は、圧密構成要素の圧密及び射出を容易にするために組成物に添加される。組成物に対して０．０５重量％未満の潤滑剤の添加では有意な効果がなく、組成物に対して２重量％よりも多い添加では、圧密体の密度が非常に低くなる。潤滑剤は、ステアリン酸金属塩、ワックス、脂肪酸及びその誘導体、オリゴマー、ポリマー、及び潤滑効果を有する他の有機物質からなる群から選択することができる。
【００３５】
銅（Ｃｕ）は、粉末冶金技法で一般に使用される合金元素である。Ｃｕは、固溶体硬化によって強度及び硬度を高める。また、Ｃｕは、焼結温度に達する前に銅が溶融するので、焼結中の焼結ネックの生成を容易にし、いわゆる液相焼結を提供し、これは固体状態での焼結よりも速い。特に、鉄ベースの鋼粉末のＣｒ含有量をより低く、０．２〜０．６重量％の間にしたとき、鉄ベースの鋼粉末は、好ましくは２〜４重量％のＣｕと混和又は拡散結合されることが好ましく、それによってＣｒの低減した効果を補償すること、すなわち８２０ＭＰａよりも高いＣＹＳに達する。ここで、より好ましくは、Ｃｕの量は２．５〜４重量％である。しかし、Ｃｒ含有量が０．６重量％よりも多いときには、鉄ベースの鋼粉末は、Ｃｕと混和又は拡散結合されても、そうでなくてもよい。
【００３６】
硬質相材料や加工性向上剤など他の物質、例えばＭｎＳ、ＭｏＳ２、ＣａＦ２、様々な種類の鉱物などが添加されてもよい。
【００３７】
（焼結）
鉄ベースの粉末組成物は、鋳型内に移送され、約６．７５ｇ／ｃｍ３よりも高い未焼結密度になるまで約４００〜２０００ＭＰａの圧密圧力を加えられる。得られた未焼結構成要素は、還元雰囲気中で約１０００〜１４００℃の温度、好ましくは約１１００〜１３００℃の温度でさらに焼結に供される。
【００３８】
（焼結後の処理）
焼結された構成要素は、最高密度に達するように鍛造処理を施されることがある。鍛造処理は、構成要素の温度が約５００〜１４００℃であるときには焼結処理の直後に行われることがあり、又は焼結構成要素の冷却後に行われることがあり、その場合、冷却された構成要素は鍛造処理の前に約５００〜１４００℃の温度まで再加熱される。
【００３９】
また、焼結又は鍛造された構成要素は、所望の微細構造を得るために、熱処理による、及び制御された冷却速度による硬化プロセスに供されてもよい。硬化プロセスは、肌焼き、窒化、高周波焼入れなど既知のプロセスを含んでいてもよい。熱処理が浸炭を含む場合、添加されるグラファイトの量は０．３５％未満であってよい。
【００４０】
疲労寿命を高める圧縮残留応力をもたらす表面ロール加工やショットピーニングなど、他のタイプの焼結後の処理を利用することもできる。
【００４１】
（完成した構成要素の特性）
ＰＭ業界において、特に粉末鍛造において一般に使用される鉄−銅−炭素系に基づく構成要素を焼結したときに得られるフェライト／パーライト構造とは対照的に、本発明による合金鋼粉末は、より微細なフェライト／パーライト構造を得られるように設計される。
【００４２】
特定の理論に縛られることなく、より微細なこのフェライト／パーライト構造は、同じ硬度レベルで、鉄／銅／炭素系から得られる材料に比べて高い圧縮降伏強度に寄与すると考えられる。圧縮降伏強度の改良は、粉末鍛造コネクティング・ロッドなどのコネクティング・ロッドの場合に特に強く求められている。同時に、コネクティング・ロッド材料を経済的に加工することができるべきであり、したがって材料の硬度を増加させてはならない。本発明は、３８０ＨＶ１未満、好ましくは３６０ＨＶ１未満の硬度値と併せて、８２０ＭＰａよりも高い改良された圧縮降伏強度を有する新規の材料を提供する。
【実施例】
【００４３】
様々な鉄ベースのプレアロイ鋼粉末を、鋼溶融物の水アトマイズによって生成した。さらに、得られた未加工粉末を還元雰囲気内で焼鈍し、その後、穏やかに研削するプロセスを行って、焼結された粉末ケーキを粉状化した。粉末の粒径は１５０μｍ未満であった。表１に、様々な粉末の化学組成を示す。
【００４４】
【表１】
2015110842.tif 000002
【００４５】
表１に、鋼粉末Ａ〜Ｊ及び参照組成物１〜３の化学組成を示す。
【００４６】
得られた鋼粉末Ａ〜Ｊを、表２に指定される量に従ってＡｓｂｕｒｙ（米国）からのグラファイト１６５１、及びＨｏｅｇａｎａｅｓ  ＡＢ（スウェーデン）から市販されているＡｍｉｄｅ  Ｗａｘ  ＰＭ０．８％と混合した。組成物のいくつかには、ＡＣｕＰｏｗｄｅｒ（米国）からの銅粉末Ｃｕ−１６５を、表２で指定される量に従って添加した。
【００４７】
参照組成物として、Ｈｏｅｇａｎａｅｓ  ＡＢ（スウェーデン）から市販されている鉄粉末ＡＨＣ１００．２９、及び表２に指定される量に従った同じ品質のグラファイトと銅をベースとして、２つの鉄−銅−炭素組成物を調製した（参照組成物１及び２）。さらに、Ｈｏｅｇａｎａｅｓ  ＡＢ（スウェーデン）から市販されているＡｍｉｄｅ  Ｗａｘ  ＰＭ０．８重量％を、参照組成物１及び２それぞれに添加した。別の参照組成物（参照組成物３）は、表２に指定される量に従った同じ品質の銅とグラファイト、及び潤滑剤としてのＡｍｉｄｅ  Ｗａｘ  ＰＭ０．８％と混合された、０．２５重量％のクロム及び０．２５重量％のマンガンを含む低合金Ｃｒ−Ｍｎ鋼粉末をベースとした。
【００４８】
得られた粉末組成物をダイに移送し、４９０ＭＰａの圧密圧力で圧密化して未焼結構成要素を形成した。圧密化された未焼結構成要素を、炉内で約４０分間、温度１１２０℃で還元雰囲気中に置いた。焼結及び加熱された構成要素を炉から取り出し、その後即座に閉鎖キャビティ内で完全緻密化するまで鍛造した。鍛造プロセス後、構成要素を空気中で冷却させた。
【００４９】
鍛造された構成要素を、ＡＳＴＭ  Ｅ９−８９ｃに従って加工して圧縮降伏強度試験片とし、ＡＳＴＭ  Ｅ９−８９ｃに従って圧縮降伏強度ＣＹＳについて試験した。
【００５０】
ＥＮ  ＩＳＯ  ６５０７−１に従って同じ構成要素に対して硬度ＨＶ１を試験し、圧縮降伏強度試験片に対して、銅、炭素、及び酸素に関する化学分析を行った。
【００５１】
以下の表２に、試験サンプルを生成する前の、組成物へのグラファイトの添加量を示す。また、試験サンプルのＣ、Ｏ、及びＣｕに関する化学分析も示す。試験サンプルの分析されたＣｕの量は、組成物中の混和されたＣｕ粉末の量に対応する。Ｃｕが混和されていない組成物に基づく試験サンプルに関しては、Ｃｕ含有量を分析しなかった。また、表は、サンプルに関するＣＹＳ及び硬度試験からの結果も示す。粉末組成物Ｄ１及びＤ２は、それぞれ０．４５及び０．５５重量％のグラファイトと混合された粉末Ｄからなる。粉末組成物Ｂ１及びＢ２は、それぞれ０．３及び０．５重量％のグラファイトと混合された粉末Ｂからなる。
【００５２】
【表２】
2015110842.tif 000003
【００５３】
表２は、添加されたグラファイトの量、及び生成されたサンプルの分析されたＣ、Ｏ、及びＣｕ含有量、並びにＣＹＳ及び硬度試験からの結果を示す。
【００５４】
組成物Ａ、Ｂ１、Ｄ１、Ｄ２、Ｆ、Ｇ、及びＨから調製されたサンプルはすべて、３８０ＨＶ１未満の硬度値と併せて、８２０ＭＰａよりも高い十分なＣＹＳ値を示す。
【００５５】
参照組成物１、２、及び３の組成物から調製されたサンプルは、比較的高い炭素及び銅含有量にもかかわらず、圧縮降伏応力が低すぎる。炭素及び銅をさらに増加させると十分な圧縮降伏応力にすることができるが、硬度が高くなりすぎる。
【００５６】
粉末Ｉ及びＪの組成物から調製されたサンプルは、圧縮降伏強度が低すぎ、これは、粉末Ｉの組成物では、銅が添加されなかったからであり、粉末Ｊの組成物では、銅含有量が低すぎたからである。混和するＣｕの量を増加させると、組成物Ｆ及びＧによって示されるように、３８０ＨＶ１未満の硬度を保ちながら圧縮降伏強度が高まる。
【００５７】
また、組成物Ｂ１から調製されたサンプルは、比較的低い炭素含有量により、圧縮降伏強度が低すぎる。混和するグラファイトの量を増加させると、組成物Ｂ２によって示されるように、３８０ＨＶ１未満の硬度を保ちながら圧縮降伏強度が高まる。