(57)【要約】      （修正有）【課題】原料として銅を用いない安価な鉄−炭素系焼結材料を用いて、鉄−銅−炭素系焼結材料より高強度とした鉄−炭素系焼結部材及び前記鉄−炭素系焼結部材をより安価に製造できる製造方法の提供。【解決手段】Ｃ：０．２〜１．０質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上である鉄−炭素系焼結部材。また、黒鉛粉末：０．３〜１．２量％と、残部が鉄粉末からなる原料粉末を、押型のキャビティに充填し、上下パンチで圧縮成形して７．４５Ｍｇ／ｍ３以上の密度の圧粉体を得る成形工程と、前記圧粉体を１０００〜１３００℃で焼結して焼結体を得る焼結工程と、を備える鉄−炭素系焼結部材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．２〜１．０質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上であることを特徴とする鉄−炭素系焼結部材。
【請求項２】
前記Ｃ量が０．３〜０．７質量％であることを特徴とする請求項１に記載の鉄−炭素系焼結部材。
【請求項３】
前記鉄系焼結部材が有する気孔の内、最大気孔径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄−炭素系焼結部材。
【請求項４】
基地組織がマルテンサイトであり、引張り強さが１３００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄−炭素系焼結部材。
【請求項５】
黒鉛粉末：０．３〜１．２量％と、残部が鉄粉末からなる原料粉末を、押型のキャビティに充填し、上下パンチで圧縮成形して７．４５Ｍｇ／ｍ３以上の密度の圧粉体を得る成形工程と、
前記圧粉体を１０００〜１３００℃で焼結して焼結体を得る焼結工程と、
を備えることを特徴とする鉄−炭素系焼結部材の製造方法。
【請求項６】
前記押型のキャビティが成形潤滑剤で被覆されていることを特徴とする請求項５に記載の鉄−炭素系焼結部材の製造方法。
【請求項７】
前記原料粉末が０．３質量％以下の成形潤滑剤を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の鉄−炭素系焼結部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押型のキャビティに原料粉末を充填し、上下パンチで圧縮成形して得られた圧粉体を焼結する焼結部材およびその製造方法に係り、特に原料粉末として鉄粉末に黒鉛粉末を添加した原料粉末を用いた鉄−炭素系焼結部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金法による焼結機械部品の製造は、図３に示すように、押型１０の型孔１１と下パンチ２０とで形成されるキャビティに原料粉末を充填した後、原料粉末を下パンチ２０と上パンチ３０とで圧縮成形して成形体を作製（いわゆる押型法）し、得られた成形体を焼結炉中で加熱して焼結することで行われる。このような押型法は、焼結機械部品をニアネットシェイプに造形することができることに加え、一度押型を作製すれば同形状の製品を多量に生産可能であり、製造コストが低廉であるという利点を有していることから、種々の分野で利用されている。特に構造用機械部品は、他の製法に比して安価であることから粉末冶金法による焼結機械部品の適用が進んでいる。
【０００３】
構造用機械部品のための焼結材料としては、原料粉末として鉄粉末に銅粉末と黒鉛粉末を添加し混合した混合粉末を用い、これを圧縮成形して得られた圧粉体を銅の融点以上で焼結した、ＪＩＳ規格のＺ２５５０に規定されたＳＭＦ４種の鉄−銅−炭素系の焼結材料（Ｆｅ−０．２〜１質量％Ｃｕ−１〜５質量％Ｃ）が最も広く適用されている。
【０００４】
鉄−銅−炭素系の焼結材料においては、焼結時に溶融して発生する銅が焼結を促進すること、銅は鉄への拡散が早いため、液相となって鉄粉末の表面を覆う銅が鉄基地に均一に拡散して鉄基地の固溶強化を行うこと、および鉄基地に固溶した銅が鉄基地の焼入れ性を向上させる結果、焼結工程の冷却過程において、析出するパーライトを微細のものとして鉄基地の強化に働くことから、気孔を有する鉄系焼結材料であっても、炭素鋼と同等の機械的強さが得られる。（非特許文献１，第５９頁の図３７等）このため、構造用機械部品への適用が広く行われている。（非特許文献２，第２３７頁等）
【０００５】
これに比して、ＪＩＳ規格のＺ２５５０に規定されたＳＭＦ３種の鉄−炭素系の焼結材料（Ｆｅ−０．２〜０．８質量％Ｃ）は、ＳＭＦ４種の鉄−銅−炭素系の焼結材料に比して、機械的強さが低い。（非特許文献１，第５６頁の図３３等）このため、機械的強さが比較的要求されない部品のへの適用にとどまっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】著者：若林▲光▼尚「新版  粉末冶金」株式会社技術書院、昭和５１年６月１０日発行
【非特許文献２】社団法人粉体粉末冶金協会編「粉体粉末冶金便覧」２０１０年１１月１０日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
構造用機械部品への適用が広がっている鉄−銅−炭素系焼結材料ではあるが、近年銅地金のコストが上昇しており、原料コストも年々増加する傾向にある。この一方で、構造用機械部品としてはよりいっそうのコストの削減が求められており、原料コストの増加分を製造コストに上乗せすることが難しくなっている。
【０００８】
このため原料として銅を用いない安価な鉄−炭素系焼結材料を用いた鉄−炭素系焼結部材を、鉄−銅−炭素系焼結材料よりも高強度にすることができれば、従来の鉄−銅−炭素系焼結材料に替えて、高強度な鉄−炭素系焼結部材を適用することにより構造用機械部品を安価に提供できることとなる。
【０００９】
このことから、本発明は、原料として銅を用いない安価な鉄−炭素系焼結材料を用いて、鉄−銅−炭素系焼結材料より高強度とした鉄−炭素系焼結部材を提供することを目的とする。また、このような鉄−炭素系焼結部材をより安価に製造できる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を行ったところ、鉄−炭素系焼結材料の密度を増加させると、ある密度領域以上では鉄−銅−炭素系焼結材料よりも、むしろ鉄−炭素系焼結材料のほうが機械的強さが高くなるという、従来から予測できなかった知見を得た。
【００１１】
本発明の鉄−炭素系焼結部材は、この知見に基づくものであり、具体的に、Ｃ：０．２〜１．０質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の鉄−炭素系焼結部材においては、前記鉄系焼結部材が有する気孔の内、最大気孔径が５０μｍ以下であることが好ましい。また、鉄基地をマルテンサイトとすると、引張り強さが１４００ＭＰａ以上となるためより好ましい。
【００１３】
また、本発明の鉄−炭素系焼結部材の製造方法は、上記の鉄−炭素系焼結部材の好ましい製造方法に関するものであり、具体的に、黒鉛粉末：０．３〜１．２質量％と、残部が鉄粉末からなる原料粉末を、押型のキャビティに充填し、上下パンチで圧縮成形して７．４５Ｍｇ／ｍ３以上の密度の圧粉体を得る成形工程と、前記圧粉体を１０００〜１３００℃で焼結して焼結体を得る焼結工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の鉄−炭素系焼結部材の製造方法においては、前記押型のキャビティが成形潤滑剤で被覆されていることが好ましく、前記原料粉末が０．３質量％以下の成形潤滑剤を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の鉄−炭素系焼結部材は、近年地金のコストが増加している銅を含まず、原料コストが安価であるとともに、鉄−銅−炭素系焼結部材よりも機械的強さが高いことから、鉄−銅−炭素系焼結部材に替わる安価な鉄−炭素系焼結部材を提供することができるという格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】鉄−炭素系焼結部材と鉄−銅−炭素系焼結部材の焼結体密度と引張り強さの関係を示すグラフである。
【図２】焼結体密度が７．５Ｍｇ／ｍ３の鉄−炭素系焼結部材と鉄−銅−炭素系焼結部材の気孔分布を示す図面代用写真である。
【図３】押型法による成形工程における成形装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、Ｃ：０．８質量％および残部がＦｅおよび不可批准物からなる鉄−炭素系焼結部材の熱処理体と、Ｃ：０．８質量％、Ｃｕ：１．５質量％および残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鉄−銅−炭素系焼結部材の熱処理体の焼結体密度と引張り強さの関係を示すグラフである。
【００１８】
図１より、鉄−炭素系焼結部材と鉄−銅−炭素系焼結部材ともに、焼結体密度の増加にしたがい引張り強さが増加する傾向を示している。また、一般の構造用機械部品で用いられる焼結体密度６．８〜７．２Ｍｇ／ｍ３の領域では、銅による焼結促進および基地の固溶強化の影響により、鉄−銅−炭素系焼結部材の機械的強さの方が高くなっている。従来は、この密度領域による結果から、鉄−銅−炭素系焼結部材のほうが機械的強さが高いとして、各種構造用部品への鉄−銅−炭素系焼結部材の適用を行っていた。
【００１９】
ただし、鉄−炭素系焼結部材の密度増加による引張り強さ増加の割合は、鉄−銅−炭素系焼結部材の密度増加による引張り強さ増加の割合よりも大きく、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上の領域では、鉄−炭素系焼結部材の引張り強さが、鉄−銅−炭素系焼結部材の引張り強さよりも逆に高くなっている。この結果は、焼結体密度を７．４Ｍｇ／ｍ３以上とすれば、鉄−炭素系焼結部材は、鉄−銅−炭素系焼結部材よりも高強度とすることができるということである。このことから、本発明の鉄−炭素系焼結部材においては、焼結体密度を７．４Ｍｇ／ｍ３以上、好ましくは７．５Ｍｇ／ｍ３以上とする。
【００２０】
この引張り強さの逆転現象について、本発明者らが検討したところ、気孔の形状が大きく影響していることが原因と考えた。すなわち、鉄粉末に黒鉛粉末と銅粉末を添加した混合粉末を原料粉末として用いて銅の融点以上の温度で焼結した鉄−銅−炭素系焼結部材は、焼結の過程において、銅が溶融して液相となって銅粉末が存在していた箇所が流出孔として残留する。このような粗大な気孔は形状が歪であり、焼結による球状化がし難いことから、引っ張り応力が働いた際に破壊の基点となり易い。このため、従来のような、気孔を多量に含む焼結体密度６．８〜７．２Ｍｇ／ｍ３の領域では、銅による焼結促進および基地の固溶強化の影響により引張り強さが高いが、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上のような高密度領域においては、焼結促進および基地の固溶強化の影響よりも気孔の影響が大きくなって焼結体密度の増加に伴う引張り強さの増加の割合が小さくなっているものと考えられる。
【００２１】
これに対して、鉄粉末に黒鉛粉末を添加した混合粉末を原料粉末として用いて焼結した鉄−炭素系焼結部材は、焼結促進および基地の固溶強化の作用は有さないものの、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上のような高密度領域においては、気孔量が少なく、気孔の大きさも小さくなり、銅粉末の流出孔のような粗大な気孔を含まないことから、引張り強さが鉄−銅−炭素系焼結部材より高いものとなると考えられる。
【００２２】
図２に、焼結体密度が７．５Ｍｇ／ｍ３の鉄−炭素系焼結部材と鉄−銅−炭素系焼結部材の気孔分布を示す。鉄−銅−炭素系焼結部材は、銅粉末の存在していた箇所と思われる粗大な気孔が認められるとともに、粗大な気孔は異形状となっており、応力が集中して破壊が進行し易い形状となっている。その一方で、鉄−炭素系焼結部材の気孔は小さいものばかりであり、また大きさが小さいため球状化が進行して、応力が集中し難い形状となっている。
【００２３】
鉄−炭素系焼結部材は、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上のような高密度領域において、気孔の大きさが最大粒径として５０μｍ以下となる。このような小さい気孔は、焼結時に球状化が進行して比較的丸味を帯びた形状となって、応力が集中し難くなる。
【００２４】
鉄−炭素系焼結部材は、Ｃ：０．２〜１．０質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなるものとする。Ｃ量が０．２質量％に満たないと鉄基地の強化が不充分となり機械的強さが低いものとなる。その一方で、Ｃ量が１．０質量％を超えると、鉄基地中にセメンタイトが析出するようになって、鉄−炭素系焼結部材が脆くなるとともに、機械的強さも低下することとなる。鉄−炭素系焼結部材のＣ量は、０．３〜０．７質量％の範囲とすることが好ましい。
【００２５】
鉄−炭素系焼結部材は、焼結体として用いてもよいが、焼入れ処理および焼き戻し処理を行って基地組織をマルテンサイトすると鉄基地の機械的強さが増加するため好ましい。鉄−炭素系焼結部材の焼結体密度を７．４Ｍｇ／ｍ３以上のような高密度領域とするとともに、鉄−炭素系焼結部材の鉄基地をマルテンサイトとすると、鉄−銅−炭素系焼結部材よりも高い１４００ＭＰａ以上の引張り強さを示すようになる。
【００２６】
上記のような焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上の鉄−炭素系焼結部材は、鉄粉末に黒鉛粉末：０．４〜１．２質量％を添加して混合した原料粉末を用いて、従来より知られている高密度手法を用いて、成形および焼結等を行うことにより得ることができる。例えば、原料粉末を予備成形して仮焼結した後再圧縮した再圧縮体を本焼結する２Ｐ−２Ｓ（Double Pressing−Double Sintering）法や、温間成形法等の手法により製造してもよい。しかしながら、２Ｐ−２Ｓ法は成形および焼結の手間が２倍となり製造コストが著しく増加することから好ましくなく、温間成形法は成形プレス装置およびホッパーやフィーダ等の原料粉末の充填装置等にも加熱装置が必要となりこれも製造コストの増加につながるため好ましくない。
【００２７】
これに対し、鉄粉末に黒鉛粉末を添加し混合した原料粉末を、高圧力の下で冷間成形することで高い圧粉体密度の圧粉体を得る高圧成形法は、特別な追加の装置が不要で、従来より使用している成形プレス装置をそのまま使用できるため好ましい。具体的には、黒鉛粉末：０．４〜１．２質量％と、残部が鉄粉末からなる原料粉末を、押型のキャビティに充填し、上下パンチで圧縮成形して７．４Ｍｇ／ｍ３以上の密度の圧粉体とする。このような圧粉体密度するためには、従来の一般的な成形圧力よりもはるかに高い７５０〜１２００ＭＰａの成形圧力として成形することより得ることができる。得られた圧粉体は従来と同様に非酸化性ガス雰囲気中で１０００〜１３００℃で焼結する。このように成形および焼結を行うことで、Ｃ：０．２〜１．０質量％、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなり、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上の鉄−炭素系焼結部材を得ることができる。
【００２８】
上記の成形工程においては、従来に比して高い成形圧力で圧粉成形を行うため、圧粉成形後の圧粉体を押型のキャビティから抜き出す際に大きな抜き出し圧力が必要となるとともに、抜き出し時に押型のキャビティに高密度の圧粉体が凝着して良好な抜き出しができなる虞がある。このため、上記の成形工程においては押型として通常用いられる超硬合金製押型ではなく、型孔表面に摩擦係数が小さいＴｉＮやＴｉＣＮ等を被覆した被覆押型や、セラミックス製押型やサーメット性押型を用いることが好ましい。
【００２９】
通常の超硬合金製押型を用いる場合、押型の型孔表面に成形潤滑剤の被膜を形成した後、原料粉末を成形潤滑剤を被覆したキャビティに充填して圧粉成形を行うと、高密度に圧粉成形された圧粉体の抜き出し時に、型孔表面に被覆した成形潤滑剤が摩擦を低減して圧粉体の抜き出しが容易になるので好ましい。
【００３０】
原料粉末は、成形潤滑剤を多量に含むものとすると、成形潤滑剤が焼結工程における脱ろう時に分解して離脱するため得られる焼結体の密度がその分低下することとなる。また、脱ろう時に分解してガス化した成形潤滑剤が鉄粉末の表面を汚染して焼結の進行を阻害することとなる。この汚染は通常の６．８〜７．２Ｍｇ／ｍ３の領域の圧粉体の焼結時にはガス化した成形潤滑剤が抜けやすいためあまり問題とはなっていないが、本発明で用いる圧粉体は密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上と高い領域であることから、分解してガス化した成形潤滑剤が抜け出し難く、残留して焼結性を阻害することとなる。このため、鉄粉末に黒鉛粉末を添加混合した原料粉末には、成形潤滑剤を含有させないことが好ましい。
【００３１】
その一方で、原料粉末に添加した成形潤滑剤は少量であれば、圧粉成形時に粉末どうしの滑りによる緻密化を促すため圧粉成形体の圧粉密度向上には寄与する。このため、成形潤滑剤の添加量が原料粉末に対して０．３質量％以下であれば成形潤滑剤を原料粉末に添加してもよい。なお、上記の粉末どうしの滑りによる緻密化促進の効果をよりよく得るためには成形潤滑剤の添加量は０．０５質量％以上とすることが好ましい。
【実施例】
【００３２】
［第１実施例］
鉄粉末として株式会社神戸製鋼所製アトメル２５０Ｍ、銅粉末として福田金属箔粉工業株式会社製ＣＥ−１５、および黒鉛粉末としてAsbery Carbon社製ＳＷ１６５１を用意した。
【００３３】
鉄−炭素系焼結部材として、鉄粉末に黒鉛粉末０．８質量％を添加し混合した原料を用い、型孔に成形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を塗布した金型を用いて、成形圧力を変えて、幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、高さ１０ｍｍの柱状に成形し、得られた成形体試料を非酸化性雰囲気中１１２０℃で焼結し、得られた焼結体試料について非酸化性雰囲気中８５０℃に加熱し、油中に焼入れを行った後、１８０℃で焼き戻しを行って、試料番号０１〜０８の焼結体試料を作製した。このようにして得られた試料番号０１〜０９の全体組成は、Ｃ：０．６質量％および残部がＦｅおよび不可避不純物（不純物：０．４質量％以下）であった。
【００３４】
鉄−銅−炭素系焼結部材として、鉄粉末に銅粉末１．５質量％と黒鉛粉末０．８質量％を添加し混合した原料を用い、上記の鉄−炭素系焼結部材の場合と同様にして、試料番号０９〜１６の焼結体試料を作製した。このようにして得られた試料番号１０〜１７の全体組成は、Ｃｕ：１．５質量％、Ｃ：０．６質量％および残部がＦｅおよび不可避不純物（不純物：０．４質量％以下）であった。
【００３５】
上記の試料番号０１〜１６の成形体試料および焼結体試料について、ＪＩＳ  Ｚ２５０５に規定の方法で密度を測定した。また、焼結体試料について、引っ張り試験片形状に機械加工を行い、引っ張り試験を行った。さらに、焼結体試料について切断し、断面を鏡面研磨して、光学顕微鏡で気孔の状態を観察し、最大粒径が５０μｍ以上となる気孔の有無につき確認した。これらの結果について、表１に併せて記載した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１および図の結果より、鉄−炭素系焼結部材（試料番号０１〜０９）および鉄−銅−炭素系焼結部材（試料番号１０〜１７）の焼結体密度と引張り強さの関係を図１に示す。
【００３８】
表１および図１より、鉄−炭素系焼結部材および鉄−銅−炭素系焼結部材とも、成形圧力を増加させると、成形体密度が増加するとともに焼結体密度が増加し、これにともない引張り強さも増加する傾向を示している。しかしながら、鉄−銅−炭素系焼結部材は、焼結体密度が７．２Ｍｇ／ｍ３以上では、密度の増加にともなう引張り強さの増加の割合が小さくなっている。これに対し、鉄−炭素系焼結部材は、焼結体密度が７．２Ｍｇ／ｍ３から７．４Ｍｇ／ｍ３にかけて急激に引張り強さが増加する傾向を示しており、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上では、鉄−銅−炭素系焼結部材よりも高い引張り強さを示している。
【００３９】
図２に、焼結体密度がおよそ７．５Ｍｇ／ｍ３の鉄−炭素系焼結部材の試料（試料番号０６）の気孔分布と鉄−銅−炭素系焼結部材の試料（試料番号１５）の気孔分布を示す。
【００４０】
図２より、鉄−銅−炭素系焼結部材の試料は、銅粉末の流出した痕跡と思われる５０μｍ以上の粗大かつ異形状の気孔が認められる。その一方で、鉄−炭素系焼結部材の試料は、５０μｍ以上の気孔は認められず、気孔の形状も丸味を帯びた円形に近い形状を示している。
【００４１】
これらのことから、鉄−銅−炭素系焼結部材は、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上の高密度領域において、銅粉末の流出により形成される残留孔が破壊の基点となって、密度の向上の割に引張り強さが増加しないものと考えられる。これに対し、鉄−炭素系焼結部材は、７．４Ｍｇ／ｍ３以上の高密度領域において、気孔の球状化が促進されるため、応力が集中しにくくなって鉄−銅−炭素系焼結部材よりも高い引張り強さを示すものと考えられる。
【００４２】
以上より、鉄−炭素系焼結部材は、焼結体密度が７．４Ｍｇ／ｍ３以上の高密度領域において、鉄−銅−炭素系焼結部材よりも高い引張り強さを示すとともに、１４００ＭＰａ以上の高い引張り強さを示すことが確認された。また、鉄−炭素系焼結部材の焼結体密度を７．４Ｍｇ／ｍ３以上とするためには、成形圧力を７９０ＭＰａ以上として、成形体密度が７．４５Ｍｇ／ｍ３以上とした成形体を焼結すればよいことが確認された。
【００４３】
［第２実施例］
第１実施例で用いた鉄粉末と黒鉛粉末を用い、表２に示す添加割合で添加し混合した原料を用い、成形圧力を１０００ＭＰａとし、それ以外は第１実施例と同様にして成形、焼結を行い、得られた焼結体試料について焼入れ、焼き戻しを行って、試料番号１８〜２７の焼結体試料を作製した。これらの焼結体試料について、第１実施例と同様にして引っ張り試験を行うとともに、最大粒径が５０μｍ以上となる気孔の有無につき確認した。これらの結果について、表２に併せて記載した。なお、表２には第１実施例の試料番号０８の値を併記した。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
表２より、鉄粉末に黒鉛粉末を添加しない試料番号１８の試料は、Ｃを含有しないことから、鉄基地の強化がなされず引張り強さが低い値となっている。また、鉄粉末に黒鉛粉末を添加して鉄−炭素系焼結部材のＣ量を０．１質量％含有する試料番号１９の試料は、Ｃにより鉄基地の強化がなされ、引張り強さが向上しているが、引張り強さは１０００ＭＰａに満たない。これに対し、Ｃ量を０．２質量％とした試料番号２０の試料は、Ｃにより鉄基地の強化が充分になされ、引張り強さが１０００ＭＰａを超えている。さらに、鉄粉末に添加する黒鉛粉末の量を増加させて、鉄−炭素系焼結部材のＣ量を増加させると、Ｃ量が０．５質量％の試料（試料番号２３）で引張り強さが最大となり、Ｃ量がさらに増加すると引張り強さが低下する傾向を示している。そして、Ｃ量が１．０質量％を超える試料番号２２の試料では引張り強さが１０００ＭＰａよりも下回ることとなる。
【００４６】
これは、原料粉末へ黒鉛粉末を添加することにより、焼結後、Ｃによる鉄基地の強化がなされるため、鉄基地の機械的強さが増加するが、原料粉末へ黒鉛粉末を添加することにより原料粉末の圧縮性が低下するとともに、原料粉末中の黒鉛粉末が焼結時に鉄基地へＣとして拡散するため、黒鉛粉末の添加量が増加すると、その分だけ黒鉛粉末の消失にともなう気孔の量が増加して焼結部材の機械的強さが低下するため、Ｃ量が０．５質量％程度で機械的強さが最大となり、これを超えると黒鉛粉末消失にともなう気孔量増加により引張り強さが低下するものと考えられる。
【００４７】
このようなＣによる鉄基地の強化と、黒鉛粉末消失にともなう気孔量増加のバランスが良好なＣ量が０．３〜０．７質量％の範囲の試料（試料番号０８、２１〜２４）は、１２００ＭＰａ以上の極めて高い引張り強さが得られている。
【００４８】
以上より、鉄−炭素系焼結部材のＣ量は０．２〜１．０質量％で引張り強さを１０００ＭＰａ以上として、一般的な鉄−銅−炭素系焼結部材よりも高い機械的強さとすることができることが確認された。また、鉄−炭素系焼結部材のＣ量は０．２〜１．０質量％とするためには、原料粉末への黒鉛粉末の添加量を０．４〜１．２質量％とすればよいことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の鉄−炭素系焼結部材は、鉄−銅−炭素系焼結部材よりも高い機械的強さを示すことから、安価であり、構造用機械部品のための鉄系焼結部材として好適なものである。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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