(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含むステンレス鋼部材の製造方法；
−以下の組成を有するステンレス鋼粉末を供給する工程；
Ｃｒ  １５〜３０％
Ｎｉ  ５〜２５％
Ｓｉ  ０．５〜３．５％
Ｍｎ  ０〜２％
Ｓ    ０〜０．６％
Ｃ    ０．００１〜０．８％
Ｎ    ≦０．３％
Ｏ    ≦０．５％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ、
−好適なペースト若しくは供給原料へと、ステンレス鋼粉末を凝集する工程又は潤滑剤、硬質相材料、機械加工性向上剤及びグラファイトと任意で混合されたステンレス鋼粉末を変換する工程、
−任意で、凝集したステンレス鋼粉末を、潤滑剤、硬質相材料、機械加工性向上剤及びグラファイトと混合する工程、
−得られたペースト、供給原料又は造粒粉末を、グリーン部材に圧密する工程、
−得られたグリーン部材を、真空中又は水素ガスの雰囲気中、少なくとも１１００°Ｃの温度で加熱する工程。
−グリーン部材を、少なくとも２０％窒素ガスの雰囲気中、１１５０〜１３５０°Ｃの間の温度で焼結する工程。
−焼結部材を、少なくとも２０％窒素ガスの雰囲気中、最大で３０Ｃ／分の冷却速度で、焼結温度から１１００°Ｃ以上の温度まで冷却する工程であって、十分な量のＭ２（Ｃ，Ｎ）炭窒化物を形成する、工程、
−焼結部材を、１１００°Ｃから周囲温度まで、少なくとも３０Ｃ／分の冷却速度で冷却する工程であって、マトリックス中に少なくとも１２重量％のＣｒを有する部材をもたらす、工程。
【請求項２】
ステンレス鋼粉末が、重量比で以下の化学組成（重量比）を有する、請求項１に記載の方法；
Ｃｒ  １７〜２５％
Ｎｉ  ５〜２０％
Ｓｉ  ０．５〜２．５％  
Ｍｎ  ０〜１．５％
Ｓ    ０〜０．６％
Ｃ    ０．００１〜０．８％
Ｎ    ≦０．３％
Ｏ    ≦０．５％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ。
【請求項３】
ステンレス鋼粉末が、重量比で以下の化学組成（重量比）を有する、請求項１に記載の方法；
Ｃｒ  １９〜２１％
Ｎｉ  １２〜１４％
Ｓｉ  １．５〜２．５％  
Ｍｎ  ０．７〜１．１％
Ｓ    ０．２〜０．４％
Ｃ    ０．４〜０．６％
Ｎ    ≦０．３％
Ｏ    ≦０．５％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ。
【請求項４】
焼結中の雰囲気が、純粋な窒素、窒素及び水素の混合物、窒素及びアルゴン等の不活性ガスの混合物、又は窒素及び水素及び不活性ガスの混合物の一つである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
以下を含む焼結部材；
Ｃｒ  １５〜３０％
Ｎｉ  ５〜２５％
Ｓｉ  ０．５〜３．５％  
Ｍｎ  ０〜２％
Ｓ    ０〜０．６％
Ｃ    ０．１〜０．８％
Ｎ    ０．１〜１．５％
Ｏ    ＜０．３％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ、
オーステナイト微細構造であって、それは表面領域内で強化されており、その領域は、５〜１５体積％の微細に分散したＭ２（Ｃ，Ｎ）型炭窒化物によって、その表面から垂直に２０〜５００μｍの深さまである。
【請求項６】
炭窒化物のサイズが、２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満、最も好ましくは５μｍであり、オーステナイト系マトリックス全体に均一に分布している、請求項５に記載の焼結部材。
【請求項７】
炭窒化物のサイズが１〜３μｍの間であり、隣接する炭窒化物との間の典型的な距離が１〜５μｍである、請求項５に記載の焼結部材。
【請求項８】
オーステナイト粒が、２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の粒子サイズを有する微粒子である、請求項４又は５に記載の焼結部材。
【請求項９】
少なくとも７．３ｇ／ｃｍ３、好ましくは少なくとも７．４ｇ／ｃｍ３、最も好ましくは少なくとも７．５ｇ／ｃｍ３の焼結密度を有する、請求項４〜８のいずれか一項に記載の焼結部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄系粉末組成物から作製される焼結部材の製造方法、及びその焼結部材自体に関する。本発明の方法は、昇温下で磨耗を受けることになる部材を製造するために特に適しており、その結果として、本発明の部材は硬質相を有する耐熱ステンレス鋼で構成されている。そのような部材の例としては、内燃機関用のターボチャージャーの部品である。
【背景技術】
【０００２】
産業界においては、金属粉末組成物の圧縮（ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）及び焼結によって製造した金属製品の使用がますます広がりつつある。形状や厚さを変えた数多くの異なる製品が製造され、その品質要求は継続的に上昇している。それと同時に、コストを削減することが望まれる。最終形状に到達するために最小限の機械加工を必要とするネットシェイプ部材、又はニアネットシェイプ部材は、鉄紛組成物の加圧及び焼結によって得られ、これは材料の利用度が高いことを意味することから、この技術は、従来技術、例えば、金属部品を形成するための、棒材又は鍛造品からの鋳造、成形、又は機械加工に比べて、大きな利点を有する。
【０００３】
しかし、いくつかの用途では、加圧（ｐｒｅｓｓ）及び焼結方法の欠点として、焼結部材が一定量の空孔を含み、それにより部材の強度が低下することが挙げられる。基本的には、部材の空孔率に起因して生じる機械的特性への悪影響を克服する２つの方法がある。
１）焼結部材の強度は、炭素、銅、ニッケルモリブデン等の合金元素を導入することによって増加させることができる。
２）焼結部材の空孔率は、焼結中の、粉末組成物の圧縮率（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）を増加させること、及び／又は、高いグリーン密度のために圧縮圧力を増加させること、又は部材の収縮を増加させること、によって低減することができる。
【０００４】
実際には、合金元素の添加による部材の強化と、空孔率を最小限に抑えることの組み合わせが適用される。昇温下で摩耗及び腐食を受ける鉄系焼結部材にとって、そのような条件に耐えるための前提条件は、部材がステンレス鋼から作られており、しかも硬質相を含有することである。高い焼結密度、すなわち、低い空孔率もまた必要である。そのような部材の例としては、ユニゾン又はノズルリング及びスライディングノズル等のターボチャージャー内の部材がある。これらのケースでは、閉空孔率（ｃｌｏｓｅｄ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ）が望ましく、これは焼結密度が約７．３ｇ／ｃｍ３より大きく、好ましくは７．４ｇ／ｃｍ３より大きく、最も好ましくは７．５ｇ／ｃｍ３より大きいことを意味する。そのような部材を製造するためには、粉末冶金製造ルートが非常に好適であり、それはそのような部材が多くの場合大量に生産され、好適なサイズを有するからである。
【０００５】
金属射出成形、ＭＩＭは、典型的には１０μｍ未満のＸ５０値を有する非常に微細な金属粉末が用いられる技術である（Ｘ５０は、粒子の５０重量％がＸ５０未満の直径を有し、粒子の５０重量％がＸ５０超の直径を有する。）。粉末は、金型に注入するのに適したペーストを形成するために、多量の有機結合剤及び潤滑剤と混合される。注入された部材は金型から取り出され、その後、有機材料を除去するために脱結合剤（ｄｅ−ｂｉｎｄｉｎｇ）プロセスが施され、焼結プロセスが続く。低い空孔率を有する小型で複雑な形状の部材は、この方法によって製造することができる。独国特許出願公開ＤＥ１０２００９００４８８１Ａ１には、この方法によるターボチャージャー部材の製造が記載されている。組成物中の微細な粒子サイズの鉄系粉末を使用することにより、グリーン部材が焼結中に、より収縮し、その際に、粉末がより大きな比表面積を有し、より活性な表面を有する。そのようにして、より高い焼結密度で、且つより少ない空孔率が得られる。
【０００６】
一軸加圧技術では、粗い鉄系粉末が通常用いられ、典型的には鉄系粉末の粒子サイズは２００μｍ未満で、約２５％未満が４５μｍ未満である。粉末組成物中で微細な鉄系粉末を使用することにより、より高い焼結密度を有する部材を製造することができる。しかし、そのような組成物は、通常、流動性に乏しい。流動性とは、すなわち、粉末を含み、均一な見かけ密度（ＡＤ）で、金型の異なる部分に均一に充填される特性のことである。異なる部分における焼結密度のばらつきが小さい焼結部材を得るために、粉末が、できるだけ小さなばらつきのＡＤを有して、金型の異なる部分に均一に充填される特性が不可欠である。さらに、均一で一定の充填を行うことにより、加圧して焼結した部材の重量及び寸法のばらつきを最小限に抑えることを確実にする。
【０００７】
組成物はまた、経済的な生産速度を得るために、充填段階の間に、十分に早く流れなければならない。見かけ密度、流動性及び流速が、一般に粉末特性と呼ばれている。上記課題を解決するために、微粉末を、十分な粉末特性を有し、且つ焼結中の収縮をなお一層高めるような、より粗い凝集体に凝集するための種々の方法が提案されている。
【０００８】
日本特許第３５２７３３７Ｂ２には、金属微粉末又は予備合金化粉末からの凝集した噴霧乾燥粉末の製造方法が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ターボチャージャーの部材、例えば、ユニゾン又はノズルリング及びスライディングノズルは、昇温下で摩耗に耐えるために、通常、硬質相を含有している。このような硬質相は、炭化物又は窒化物であってもよい。このような部材はまた、７００℃超の昇温下で十分な強度をもたらすために、種々の合金元素を含有してもよい。しかし、硬質相が合金元素との組み合わせで存在すると、通常、鉄形粉末組成物の圧縮性と焼結部材の機械加工性に、マイナスの影響をもたらす。また、圧密される（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ）粉末中に硬質相が存在すると、焼結中に、収縮、緻密化に対して、マイナスの影響をもたらす。本発明は、とりわけ上記の課題に対する解決策を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】窒素雰囲気中（ｐＮ２＝０．９ａｔｍ）、種々の温度での、２０Ｃｒ１３Ｎｉ０．５Ｃ  ステンレス鋼粉末中の窒素の溶解度を示す。
【００１１】
【図２】窒素雰囲気中（ｐＮ２＝０．９ａｔｍ）、種々の温度での、２０Ｃｒ１３Ｎｉ０．５Ｃ  ステンレス鋼材料中の熱力学的に安定な炭窒化物（ｃａｒｂｏ−ｎｉｔｒｉｄｅｓ）を示す。
【００１２】
【図３】水素雰囲気中（ｐＨ２＝１ａｔｍ）、種々の温度での、２０Ｃｒ１３Ｎｉ０．５Ｃ  ステンレス鋼材料中の熱力学的に安定な炭化物を示す。
【００１３】
【図４】トライアル＃１からの焼結試料内部のボイドを示す。
【００１４】
【図５】トライアル＃２からの試料の微細構造を示す。
【００１５】
【図６】トライアル＃３からの試料の表面領域内の微細構造を示す。
【００１６】
【図７】図６に示す材料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。Ｍ２（Ｃ，Ｎ）炭窒化物は、明るくて鋭いエッジの粒子として表れる。暗い粒子はＭｎＳである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、クロムからのマトリックスの消耗（ｄｅｐｌｅｔｅ）及び耐食性の劣化なしに、定義された金属−炭化物−窒化物の有効量を含有する高密度の耐熱焼結ステンレス鋼部材を製造するための費用対効果の高い方法を提供する。本発明は、適用可能なステンレス鋼材料中の窒素の溶解度が、温度に強く依存し、図１によれば約１１８０℃の温度まで急激に減少するという知見に基づくものである。窒素含有雰囲気中でステンレス鋼部材を加熱すると、その構造中に窒素が溶解する。焼結温度に達すると、溶解度はかなり低くなって窒素ガスの形成につながる。そして、仮に、閉空孔率が得られると、すなわち、密度７．３ｇ／ｃｍ３以上になると、窒素ガスが部材内に捕捉され、亀裂及び大きな空孔をもたらす。部材内の窒素ガスの存在はまた、収縮及び緻密化を妨げる。
【００１８】
本発明者らは、驚くべきことに、加熱、焼結及び冷却段階を含む焼結プロセスの間の焼結雰囲気を注意深く制御することにより、高密度、耐熱及び耐食性のステンレス鋼部材を、費用対効果よく製造することができることを見出した。さらに、本発明の方法は、あまり望ましくないＭ（Ｃ−Ｎ）金属−炭化物−窒化物ではなく、望ましいＭ２（Ｃ−Ｎ）金属−炭化物−窒化物の有効量の形成を可能にする。過剰な量の後者の金属−炭化物−窒化物の形成は、クロムから鋼マトリックスを消耗するため、耐食性に悪影響を与えることがある。焼結中に緻密化するための十分に高い焼結活性を得るために、水噴霧予備合金化（ｗａｔｅｒ−ａｔｏｍｉｚｅｄ  ｐｒｅ−ａｌｏｙｅｄ）粉末は、微細な粒子サイズで、すなわちＸ５０≦３０μｍ、好ましくはＸ５０≦２０μｍ、より好ましくはＸ５０≦１０μｍで用いられる。（Ｘ５０は、ＩＳＯ１３３２０−１  １９９９（Ｅ）で定義されている）。予備合金化粉末の化学組成は、窒素含有量が低いこと（最大で０．３重量％のＮ）を除き、焼結材料の定義された組成範囲内にある。粉末の炭素含有量はまた、焼結材料の特定の下限（０．００１重量％のＣ）より低くすることができる。その場合、圧縮の前に、グラファイトが粉末に添加される。圧縮（ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）プロセスにおいて、効率のよい粉末流動性を得るために、微粒子サイズの予備合金化粉末は、好ましくは凝集体に造粒される。造粒は、噴霧乾燥又は凍結乾燥プロセスによって行ってもよい。造粒する前に、粉末を好適な結合剤（例：０．５〜１％ポリビニルアルコール、ＰＶＯＨ）と混合する。凝集した粉末の平均粒子サイズは、５０〜５００μｍの範囲内とすべきである。
【００１９】
圧縮の前に、造粒粉末を、好適な潤滑剤と混合してもよい。他の添加剤、例えば、グラファイト及び機械加工性改善添加剤（例：ＭｎＳ）も、造粒粉末に混合することができる。
【００２０】
圧縮は、従来の一軸加圧により、４００〜８００ＭＰａの圧縮圧力で行われ、密度は５．０〜６．５ｇ／ｃｍ３の範囲に達する。あるいは、金属射出成形（ＭＩＭ）等の任意の他の公知の圧密（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）プロセスによって、粉末を、グリーン部材に圧密してもよい。その場合、ステンレス鋼粉末の場合の造粒は必要とされない。この場合、金属粉末はペーストの形態である。
【００２１】
圧密の後、グリーン部材には、加熱、焼結及び冷却段階を包含する焼結プロセスが施される。加熱は、乾燥水素雰囲気中又は真空中で行われる。雰囲気はまた、還元雰囲気を確保するために低酸素分圧を有するものとする；したがって、露点は高くても４０℃とする。十分に高い温度（すなわち、１１００℃未満ではない）に達したとき、雰囲気は、焼結雰囲気に移行する。焼結は、高温で行われ、１１５０〜１３５０℃で１５〜１２０分間、例えば、純粋な窒素、窒素及び水素の混合物、窒素及びアルゴン等の不活性ガスの混合物、又は窒素及び水素及び不活性ガスの混合物などの窒素含有雰囲気中で行われる。窒素の含有量は、少なくとも２０体積％とする。焼結雰囲気はまた、還元雰囲気を確保するために低酸素分圧を有するものとする；したがって、露点は高くても４０℃とする。
好ましい焼結パラメータは、最大１０％までの水素を含む窒素雰囲気中、１２００〜１３００℃で１５分〜４５分間である。焼結雰囲気中にＨ２が少量存在することにより、焼結中に、表面の酸化物が十分に還元され、粉末粒子間の効率的な結合をもたらすことを確実にする。窒素は、焼結中に、その雰囲気から鋼へと移送される。材料中に微細に分散されたＭ２（Ｃ，Ｎ）型炭窒化物（ここで、ＭはＣｒ，Ｆｅ）の形成のための時間を確保するため、焼結後の徐冷（好ましくは、＜３０℃／分）が、１１００〜１２００℃の温度範囲にわたって適用されなければならない。図２は、そのような炭窒化物が、Ｎ２含有雰囲気中、この温度範囲で、オーステナイト系ステンレス鋼の中に形成されることを示している。増感作用のために鋼の耐食性の減少をもたらすことになるＭ（Ｃ，Ｎ）型炭窒化物の大量形成を防ぐため、急冷（＞３０℃／分）が、より低い温度（＜１１００℃）で適用されなければならない。より低い温度での、この炭窒化物型Ｍ（Ｃ，Ｎ）の熱力学的安定性もまた、図２に示されている。焼結雰囲気は、冷却段階中、少なくとも１１００℃の温度に維持されるものとする。
【００２２】
したがって、本発明のプロセスは以下の工程を含む；
−以下の組成を有するステンレス鋼粉末を供給する工程；
Ｃｒ  １５〜３０％
Ｎｉ  ５〜２５％
Ｓｉ  ０．５〜３．５％
Ｍｎ  ０〜２％
Ｓ    ０〜０．６％
Ｃ    ０．００１〜０．８％
Ｎ    ≦０．３％
Ｏ    ≦０．５％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ、
−任意で、ステンレス鋼粉末を凝集する工程、
−任意で、潤滑剤、硬質相材料、機械加工性向上剤（ｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙ  ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ａｇｅｎｔｓ）及びグラファイトと混合する工程、
−任意で、粉末を好適なペースト又は供給原料に変換する工程、
−得られたペースト、供給原料又は造粒粉末を、グリーン部材に圧密する（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎｇ）工程、
−得られたグリーン部材を、真空中又は水素ガスの雰囲気中、少なくとも１１００°Ｃの温度で加熱する工程。
−グリーン部材を、少なくとも２０％窒素ガスの雰囲気中、１１５０〜１３５０°Ｃの間の温度で焼結する工程。
−焼結部材を、少なくとも２０％窒素ガスの雰囲気中、最大で３０Ｃ／分の冷却速度で、焼結温度から１１００°Ｃ以上の温度まで冷却する工程であって、十分な量のＭ２（Ｃ，Ｎ）炭窒化物を形成する、前記工程、
−焼結部材を、１１００°Ｃから周囲温度まで、少なくとも３０Ｃ／分で且つ過剰なＭ（Ｃ，Ｎ）炭窒化物の形成を避けるのに十分に高い冷却速度で冷却する工程であって、マトリックス中に少なくとも１２重量％のＣｒを有する部材をもたらす、前記工程。
【００２３】
本発明による方法の別の実施形態では、ステンレス鋼粉末は、以下の組成を有する；
Ｃｒ  １７〜２５％
Ｎｉ  ５〜２０％
Ｓｉ  ０．５〜２．５％
Ｍｎ  ０〜１．５％
Ｓ    ０〜０．６％
Ｃ    ０．００１〜０．８％
Ｎ    ≦０．３％
Ｏ    ≦０．５％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、ステンレス鋼粉末は、以下の化学組成を有する；
Ｃｒ  １９〜２１％
Ｎｉ  １２〜１４％
Ｓｉ  １．５〜２．５％
Ｍｎ  ０．７〜１．１％
Ｓ    ０．２〜０．４％
Ｃ    ０．４〜０．６％
Ｎ    ≦０．３％
Ｏ    ≦０．５％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ。
【００２５】
本発明による方法の別の実施形態では、約４００〜８００ＭＰａの圧縮圧力での一軸圧縮により、約５．０〜６．５ｇ／ｃｍ３のグリーン密度まで、圧密（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）が行われる。
【００２６】
本発明の更に別の実施形態では、 金属射出成形（ＭＩＭ）により、圧密が行われる。
【００２７】
本発明の焼結材料は、少なくとも７．３ｇ／ｃｍ３、好ましくは少なくとも７．４ｇ／ｃｍ３、最も好ましくは少なくとも７．５ｇ／ｃｍ３の焼結密度を有することによって区別される。焼結材料の化学組成は、以下に従う；
Ｃｒ  １５〜３０％
Ｎｉ  ５〜２５％
Ｓｉ  ０．５〜３．５％
Ｍｎ  ０〜２％
Ｓ    ０〜０．６％
Ｃ    ０．１〜０．８％
Ｎ    ０．１〜１．５％
Ｏ    ＜０．３％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ。
【００２８】
本発明の焼結材料の別の実施形態では、以下の化学組成を有する；
Ｃｒ  １７〜２５％
Ｎｉ  ５〜２０％
Ｓｉ  ０．５〜２．５％
Ｍｎ  ０〜１．５％
Ｓ    ０〜０．６％
Ｃ    ０．１〜０．８％
Ｎ    ０．１〜１．０％
Ｏ    ＜０．３％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、焼結材料は、以下の化学組成を有する；
Ｃｒ  １９〜２１％
Ｎｉ  １２〜１４％
Ｓｉ  １．５〜２．５％  
Ｍｎ  ０．７〜１．１％
Ｓ    ０．２〜０．４％
Ｃ    ０．４〜０．６％
Ｎ    ０．１〜１．０％
Ｏ    ＜０．３％
任意で、３％までの各元素Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、及び１％までの不可避不純物、
残部のＦｅ。
【００３０】
焼結材料は、表面領域内を強化するオーステナイト微細構造を有する。その領域は、表面から、表面と垂直に約２０μｍと約５００μｍの間の深さである。その微細構造は、図２に示した、１１００℃を少し超える温度での材料の熱力学的平衡相組成物によって示されるように、約５〜１５体積％の細かく分散したＭ２（Ｃ，Ｎ）型炭窒化物である。
炭窒化物のサイズは２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満、最も好ましくは５μｍ未満である。炭窒化物の好適なサイズは１〜３μｍである。炭窒化物は、オーステナイト系マトリックス全体に均一に分布しており、隣接する析出物との間の典型的な距離は１〜５μｍである。
【００３１】
オーステナイト系マトリックスは、耐食性のために必要であることから、少なくとも１２重量％のクロムを含有する。そして、オーステナイト粒は非常に微細で、典型的には２０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満であり、より微細な粒サイズが、材料の機械的強度及び耐酸化性のために有利である。析出した硬質の金属−炭化物−窒化物相の他に、焼結材料は、微細な硫化マンガン（ＭｎＳ）相を含有してもよく、そのような相は、十分な機械加工特性を得るために、好ましくは１０μｍ未満である。
【００３２】
炭窒化物及びＭｎＳ相のサイズは、その最も長いエクステンション（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を、光学顕微鏡を通じて測定することによって決定される。オーステナイト粒のサイズは、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２−９６に従って決定される。
【００３３】
この微細構造の特徴は、焼結材料の、例えば、腐食、酸化及び摩耗に対する耐性に、優れた高温特性を与える。好適な用途としては、１０００℃から１１００℃までの動作温度の燃焼機関内において高温ガスに曝されるターボチャージャー及びその他の部材である。
【実施例】
【００３４】
試験材料として、表１の水噴霧ステンレス鋼粉末Ａ（ＳＳ−ＩＳＯ１３３２０−１によれば、Ｘ５０＜１０μｍの、微細な粒子サイズ、メジアン粒径を有する）を用いた。粉末を、結合剤溶液と混合し、噴霧乾燥技術を用いて約１８０μｍの平均粒子サイズを有する大きな粒子に造粒した。造粒した粉末を、潤滑剤（０．５％アミドワックス）と混合し、６００ＭＰａの圧縮圧力で一軸圧縮により、円筒形の試験試料（φ＝２５ｍｍ、ｈ＝１５ｍｍ）に加圧した。圧縮された試料のグリーン密度は５．９０ｇ／ｃｍ３であった。
表２にしたがって、３つの焼結トライアルを行い、各トライアルにおいて異なる保護ガス雰囲気を用いた。焼結中の圧力は、１気圧であった。３つの全てのトライアルにおいて、焼結温度（Ｔ）までの加熱速度は、約５℃／分であり、焼結後の冷却速度は、焼結温度（Ｔ）から１１００℃までが１０℃／分、１１００℃から室温までが５０℃／分であった。
【００３５】
【表１】
0006549586.tif 000002
【００３６】
【表２】
0006549586.tif 000003
【００３７】
トライアル＃１からの焼結試料の試験によれば、図４（光学顕微鏡（ＬＯＭ）の写真）に示したように、焼結中、試料内部の大きなボイド形成により、過度の膨張と亀裂の形成を示した。このボイド形成は、高温でのＮ２ガス形成に起因して発生する。他の２つの焼結トライアル（＃２及び＃３）からの試料では、高密度（７．５０〜７．５２ｇ／ｃｍ３、理論密度の９６％超に相当する）に焼結し、亀裂の兆候はなかった。
【００３８】
純粋なＨ２（トライアル＃２）中で焼結した材料の微細構造（ＬＯＭ）は、試料全体にわたって、オーステナイト系マトリックス中の小さなＣｒ−炭化物の析出物から構成されている。同様な微細構造（ＬＯＭ）は、トライアル＃３からの試料の中心部に見られる。しかし、トライアル＃３の焼結後の試料の表面領域内（表面から３００μｍまで）には、数多くのＣｒ炭窒化物析出物がオーステナイト系マトリックス中に均一に分布している（図６参照）。これらの炭窒化物析出物は、トライアル＃２後の試料表面硬度（ＨＶ＝１７９）に比べて、トライアル＃３後の試料表面硬度（ＨＶ１０＝２５２）に、著しく高い値をもたらした。表面硬度ＨＶ１０は、ＳＳ−ＥＮ−ＩＳＯ６５０７に従って測定した。
【図１】
0006549586.tif 000004
【図２】
0006549586.tif 000005
【図３】
0006549586.tif 000006
【図４】
0006549586.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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