(57)【要約】本発明は、焼結鋼から成形体を製造する方法であって、鉄基焼結粉末がニッケル、硼素及び鉄を含む母合金粉末と混合され、粉末混合物が団鉱となるように加圧成形され、それから団鉱が、液相焼結の条件で、１５％までの液相の容積割合で焼結されるものに関する。衝撃靱性を改善するため、粉末混合物の硼素含有量が、１０重量％より少ない母合金粉末の硼素割合において０．０３〜０．２重量％であり、粉末混合物のニッケル割合と硼素割合との重量比が５を上回り、母合金粉末が１０〜９０μｍの平均粒度を持っていることが、提案される。
2006501364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結鋼から成形体を製造する方法であって、鉄基焼結粉末がニッケル、硼素及び鉄を含む母合金粉末と混合され、粉末混合物が団鉱となるように加圧成形され、それから団鉱が、液相焼結の条件で、１５％までの液相の容積割合で焼結されるものにおいて、粉末混合物の硼素含有量が、１０重量％より少ない母合金粉末の硼素割合において０．０３〜０．２重量％であり、粉末混合物のニッケル割合と硼素割合との重量比が５を上回り、母合金粉末が１０〜９０μｍの平均粒度を持っていることを特徴とする、方法。
【請求項２】
粉末混合物の硼素含有量が０．１０〜０．１５重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
粉末混合物が０．１５〜０．８重量％の炭素含有量を持っていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、焼結鋼から成形体を製造する方法であって、鉄基焼結粉末がニッケル、硼素及び鉄を含む母合金粉末と混合され、粉末混合物が団鉱となるように加圧成形され、それから団鉱が、液相焼結の条件で、１５％までの液相の容積割合で焼結されるものに関する。
【従来技術】
【０００２】  ニッケル及び硼素から成る母合金粉末を使用して液相焼結により焼結鋼を圧縮する際、遅くても溶融物が最初に生じた後、ニッケルが鉄粉中へ拡散し、鉄が一部液相で溶解し、存在する硼化ニッケルが硼化鉄に変換され、少なくとも鉄−ニッケル共晶より上の温度で硼化鉄が、液相を形成しながら鉄と再び反応するので、液相が鉄粉の粒子をますます包囲する。焼結中における液相の増大は、気孔の減少従って焼結鋼の圧縮を可能にする。液相の量は液相中の鉄の含有量によりかなり決定されるので、鉄、ニッケル及び硼素から成る母合金粉末を使用することが既に提案されたので（Ｔ．Ｎｉｓｈｉｄａ，Ｔ．Ｙａｍａｚａｋｉ，Ｓ．Ｃｈｉｄａ，Ｍ．Ｙａｍａｍｉｙａ：Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｂ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｉｎｔｅｒｅｄ  Ｉｒｏｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｃｏｍｐａｃｔｓ，Ｊ．Ｊａｐａｎ  Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔａｌｓ，Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ，１０（１９９０），ｐｐ．１１４７−１１５３）、母合金に付加的に硼化鉄を使用でき、それにより反応が促進され、液相の体積増大をもたらす。網状の共晶構造が形成されて、焼結鋼の引張り強度を増大するが、衝撃靱性を著しく悪化する。これらの関係が、合金成分として２０重量％の鉄、７０重量％のニッケル及び１０重量％の硼素を含む母合金粉末で調べられ、合金粉末と鉄粉から成る粉末混合物の割合が母合金粉末の３〜７重量％になった。鉄粉は８０μｍの平均粒度を持っているが、衝撃靱性を改善するために、母合金粉末の平均粒度は約４μｍであった。必要な母合金がまず溶融され、霧化され、かつ振動励起により粉砕され、それから適当な粉砕過程により４μｍ以下の平均粒度が得られるので、このような母合金粉末の製造には費用がかかることを別としても、これらの母合金粉末により製造される焼結鋼の衝撃靱性は不充分である。
【発明の開示】
【０００３】  従って本発明の基礎になっている課題は、特に焼結鋼の衝撃靱性を適当に高めることができるように、最初にあげた種類の焼結鋼から成形体を製造する方法を提供することである。
【０００４】  本発明は、粉末混合物の硼素含有量が、１０重量％より少ない母合金粉末の硼素割合において０．０３〜０．２重量％であり、粉末混合物のニッケル割合と硼素割合との重量比が５を上回り、母合金粉末が１０〜９０μｍの平均粒度を持っていることによって、与えられた課題を解決する。
【０００５】  これらの手段の共同作用により、驚くべきことに、焼結鋼の充分な圧縮のために望まれるように、連続する共晶網構造の形成が阻止される。これは、成形体が、適当に大きい引張り強度において、大きい密度の故に、互いに限定される硼化物範囲のためある程度の残留気孔率を甘受せねばならないとしても、成形体が衝撃靱性に関して良い値を持つことを意味する。
【０００６】  母合金粉末の粗い粒子により、焼結の際生じる硼化物層の厚さが増大し、それによりつながっている硼化物網の確率が大きくなることを前提としても、母合金粉末の平均細かさ（平均粒度１０〜９０μｍ）により、微細粉末と比較して、際立った硼化物網状組織の抑制に関して利点が得られる。なぜならば、なるべくガス露化により得られるこれらの粗い母合金粉末は丸められた稜を持ち、集塊傾向が少なく、鉄基焼結粉末と均一に混合可能だからである。この事情により、全粉末混合物における硼素含有量の０．０３〜０．２重量％への限定と、焼結温度の適当な選択の際この限定に伴う粒子成長の遅延とに関連して、つながる硼化物網状組織の構成を回避できるようにするため、局部的硼化物範囲の全体成長の充分な阻止が行われる。ニッケルは焼結鋼の脆化に関して硼素の効果を軽減するので、粉末混合物中における充分なニッケル割合を配慮すべきである。粉末混合物におけるニッケル割合と硼素割合との少なくとも５の比により、焼結を援助するニッケルの効果のため、適当に減少される硼素含有量を使用することができ、このことは、つながる硼化物網状組織の回避のために著しく重要である。
【０００７】  粉末混合物における０．０３重量％の硼素含有量では、要求される条件下で、焼結鋼の改善される衝撃靱性に関して、焼結への適当な影響が確認される。これに関して、粉末混合物の硼素含有量が０．１０〜０．１５重量％であると、特に有利な状態が得られる。なぜならば、これらの硼素含有量では、つながる硼化物網状組織の危険を大幅に排除できるからである。
【０００８】  焼結鋼の硬化のために必要な炭素は、通常のように黒鉛として添加される。しかし炭素は焼結過程に及ぼす硼素の有利な効果を減じるので、炭素含有量を０．１５〜０．８重量％の値に限定するのがよい。
【０００９】  本発明による手段の上述した効果は、鉄基焼結粉末の組成に関係しないので、この焼結粉末の組成をそのつどの要求に応じて選ぶことができる。母合金粉末も同様に三元合金に限定されない。即ち母合金粉末は付加的にマンガン、クロム、銅、モリブデン、バナジウム、チタン、ニオブ、タングスラン、炭素、アルミニウム及び／又はランタニド族の少なくとも１つの元素を含むことができる。
【００１０】  １つの実施例において、６７重量％のニッケル、３０重量％の鉄及び３重量％の硼素を含む母合金粉末が使用された、平均粒度は４０μｍであった。この母合金粉末が、４％の重量割合で、０．３重量％の炭素を含む鉄基焼結粉末と混合された。粉末混合物は、７．１６０ｇ／ｃｍ３の湿態密度を持つ円筒状団鉱となるように加圧成形され、続いて１２５０℃の温度で水素雰囲気中において焼結された。焼結後７．３１４ｇ／ｃｍ３の密度が測定された。衝撃靱性は７８．２４Ｊ／ｃｍ２と測定された。
【００１１】  別の実施例において、６３重量％のニッケル、３０重量％の鉄及び７重量％の硼素を含み６０μｍの平均粒度を持つ母合金粉末が使用され、しかも全粉末混合物の２重量％の量で使用された。鉄基焼結粉末は再び０．３重量％の炭素含有量を持っていた。前の実施例と一致する処理で、７．０６８ｇ／ｃｍ３の湿態密度と７．２２８ｇ／ｃｍ３の焼結体密度が測定された。衝撃靱性は７６．２１Ｊ／ｃｍ２であった。
【００１２】  示された混合比では、第１実施例における焼結鋼中のニッケル割合は２．６８重量％、硼素の割合は０．１２重量％であり、これは約２２：１のニッケル対硼素の割合に相当する。第２実施例では、ニッケルの割合は１．２６重量％、硼素の割合は０．１４重量％であった。従ってニッケル対硼素の割合は９：１であった。
【発明を実施するための手段】
【００１３】  曲線１は、６７重量％のニッケル、３０重量％の鉄及び３重量％の硼素を含む母合金粉末に関し、この母合金粉末は種々の量で焼結粉末に混入された。前記実施例の条件で焼結後、異なる硼素割合を持つ成形体の衝撃靱性が測定された。曲線１は、重量％で横座標に記入した硼素含有量の値に関して、衝撃靱性の基本的推移を示している。衝撃靱性の大きさは、焼結粉末の組成により決定されるので、図面には、衝撃靱性と硼素含有量との基本的関係のみが示された。衝撃靱性は、焼結鋼の０．１３〜０．１５重量％の硼素含有量の範囲で最大値に達し、それから大きい硼素割合の方へ強く低下することがわかる。
【００１４】  曲線２は、第２実施例に従い６３重量％のニッケル、３０重量％の鉄及び７重量％の硼素を含む母合金粉末を使用する際得られる測定値を示している。曲線１及び２を求める際、粉末混合物における母合金粉末の重量割合のみが変えられたけれども、他のパラメータは変えられなかった。両方の曲線１及び２からわかるように、大きいニッケル割合及び小さい硼素割合を持つ母合金粉末に対して、成形体の衝撃靱性に関して広い範囲で一層好都合な条件が得られる。両方の曲線から、０．２重量％より大きい硼素含有量において、衝撃靱性が迅速に低下し、従って０．２重量％までの硼素含有量が適当に高い衝撃靱性を生じることも、読み取れる
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】  本発明による方法における衝撃靱性と硼素含有量との関係を２つの母合金粉末について示す。
【図１】
2006501364.tif 000003
【国際調査報告】
2006501364.tif 000004
2006501364.tif 000005
2006501364.tif 000006
2006501364.tif 000007
2006501364.tif 000008
2006501364.tif 000009