铁基烧结体及其制造方法技术

本发明专利技术提供机械特性优良的铁基烧结体。烧结体中，使气孔的面积百分率为15％以下且气孔的面积基准的中位直径D50为20μm以下。

Iron base sintered body and its manufacturing method

The invention provides an iron based sintered body with excellent mechanical properties. In the sintered body, the percentage of the area of the stomata is less than 15% and the median diameter of the reference area for the stomata is D50 below 20 m.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁基烧结体及其制造方法
本专利技术涉及铁基烧结体，特别是涉及适合于汽车用高强度烧结部件的制造的、烧结密度高、而且对烧结体进行渗碳、淬火和回火的处理后的拉伸强度和韧性(冲击值)可靠地提高的铁基烧结体。另外，本专利技术涉及该铁基烧结体的制造方法。并且涉及其制造方法。粉末冶金技术为如下的技术：能够按照极其接近产品形状的形状(所谓的近净形状)并且以高尺寸精度制造复杂形状的部件，因此能够大幅削减切削成本的。因此，粉末冶金产品作为各种机械、部件而被用于多个领域。最近，对于粉末冶金产品强烈期望用于部件的小型化及轻量化的强度提高、从安全性的观点出发的韧性提高。特别是，对于齿轮等中频繁使用的粉末冶金产品(铁基烧结体)，在高强度化和高韧性化的基础上，从耐磨损性的观点出发，高硬度化的要求也高。铁基烧结体的强度和韧性根据其成分、组织和密度等而多样地变化，因此，为了应对上述期望，需要开发出适当地控制了上述因素的铁基烧结体。通常，烧结前的成形体通过在铁基粉末中混合铜粉、石墨粉等合金用粉末和硬脂酸、硬脂酸锂等润滑剂而制成混合粉并将其填充至模具中进行加压成形来制造。利用通常的粉末冶金工序得到的成形体的密度一般为约6.6Mg/m3～约7.1Mg/m3。成形体在之后进行烧结处理而制成烧结体，进一步根据需要进行精整、切削加工，制成粉末冶金产品。另外，在需要更高的强度的情况下，有时在烧结后进行渗碳热处理、光亮热处理。在此使用的铁基粉末根据成分被分类为铁粉(例如纯铁粉等)和合金钢粉。另外，作为基于铁基粉末的制法的分类，有雾化铁粉和还原铁粉。该基于制法的分类的铁粉以除了纯铁粉以外还包含合金钢粉的广泛含义来使用。而且，为了得到高强度和高韧性的烧结体，尤其是在作为主要成分的铁基粉末中，兼顾合金化的促进和高压缩性的维持是有利的。首先，作为铁基粉末的合金化手段，已知：(1)在纯铁粉中配合各合金元素粉末而得到的混合粉、(2)将各合金元素完全合金化而得到的预合金钢粉、(3)使各合金元素粉末部分地附着扩散于纯铁粉或预合金钢粉的表面而得到的部分扩散合金钢粉(也称为复合合金钢粉)等。上述(1)的混合粉具有具备与纯铁粉匹敌的高压缩性的优点。但是，在烧结时，各合金元素在Fe中未充分扩散而形成不均质组织，其结果，有时最终得到的烧结体的强度差。另外，在使用Mn、Cr、V和Si等作为合金元素的情况下，由于这些元素与Fe相比更容易被氧化，因此在烧结时受到氧化，存在最终得到的烧结体的强度降低的问题。为了抑制上述氧化、使烧结体低氧量化，需要严格地控制烧结时的气氛，在烧结后进行渗碳的情况下需要严格地控制渗碳气氛中的CO2浓度和露点。因此，上述(1)的混合粉无法应对近年来的高强度化的要求，处于不可使用的状态。另一方面，若使用上述(2)的使各元素完全合金化而得到的预合金钢粉，则能够完全防止合金元素的偏析而使烧结体的组织均匀化，因此机械特性稳定化。此外，具有在使用Mn、Cr、V和Si等作为合金元素的情况下也可以通过限定合金元素的种类和量而使烧结体低氧量化的优点。但是，在利用雾化法由钢水制造预合金钢粉的情况下，容易发生钢水的雾化工序中的氧化和完全合金化所致的钢粉的固溶硬化，因此存在难以提高加压成形后的成形体的密度的问题。成形体的密度低时，将该成形体烧结时的烧结体的韧性降低。因此，在使用预合金钢粉的情况下，也无法因对近年来的高强度化和高韧性化的要求。上述(3)的部分扩散合金钢粉通过在纯铁粉、预合金钢粉中配合各合金元素的粉末并在非氧化性或还原性的气氛下进行加热而使各合金元素粉末在纯铁粉、预合金钢粉的粒子表面部分地扩散接合来制造。因此，能够获得上述(1)的铁基混合粉和上述(2)的预合金钢粉的优点。因此，通过使用部分扩散预合金钢粉，能够得到烧结体中的低氧量化和与纯铁粉匹敌的成形体中的高压缩性，因此，烧结体形成由完全合金相和部分富集相构成的复合组织，烧结体的强度提高。作为该部分扩散合金钢粉中使用的基本的合金成分，多使用Ni和Mo。Ni具有提高烧结体的韧性的效果。这是因为，通过Ni的添加，奥氏体被稳定化，其结果，更多的奥氏体在淬火后也不会相变成马氏体而是以残余奥氏体的形式残留。另外，Ni具有通过固溶强化而对烧结体的基体进行强化的作用。与此相对，Mo具有提高淬透性的效果。因此，Mo在淬火处理时抑制铁素体的生成，容易生成贝氏体或马氏体，由此对烧结体的基体进行强化。另外，Mo具备固溶于基体中而进行固溶强化的作用和形成微细碳化物而对基体进行析出强化的作用这两种作用。作为使用上述的部分扩散合金钢粉的高强度烧结部件用的混合粉的示例，例如在专利文献1中公开了在将Ni：0.5～4质量％、Mo：0.5～5质量％部分合金化而成的合金钢粉中进一步混合Ni：1～5质量％、Cu：0.5～4质量％、石墨粉：0.2～0.9质量％而得到的高强度烧结部件用混合粉。专利文献1中记载的烧结材料最少含有1.5质量％的Ni，从其实施例来看，实质上含有3质量％以上的Ni。即，这意味着，为了在烧结体中得到800MPa以上的高强度，需要3质量％以上的大量的Ni。为了进一步对烧结体进行渗碳、淬火和回火处理而得到1000MPa以上的高强度材料，同样需要3质量％或4质量％的大量的Ni。但是，从近年来的应对环境问题和再循环的观点来看，Ni是不利的元素，期望尽量避免使用。在成本的方面，数质量％的Ni的添加也是极其不利的。此外，使用Ni作为合金元素时，还存在为了使Ni充分扩散至铁粉、钢粉中而需要进行长时间的烧结的问题。此外，在作为奥氏体相稳定化元素的Ni的扩散不充分的情况下，高Ni区域以奥氏体相(以下也表示为γ相)的形式稳定化，Ni稀薄的区域以除此以外的相稳定化，结果，烧结体的金属组织变得不均匀。作为不含Ni的技术，在专利文献2中公开了涉及不含Ni的Mo的部分扩散合金钢粉的技术。即，通过优化Mo量，能够得到可耐受烧结后的再加压、具有高的延展性和韧性的烧结体。另外，关于不含Ni的高密度的烧结体，在专利文献3中公开了在平均粒径为1～18μm的铁系粉末中以100:(0.2～5)的重量比混合平均粒径为1～18μm的铜粉并进行成形、烧结的技术。专利文献3记载的技术中，通过使用与通常相比平均粒径极小的铁系粉末，能够得到烧结体密度为7.42g/cm3以上的极高密度的烧结体。在专利文献4中记载了：通过使用使Mo扩散附着于铁基粉末的表面且使比表面积为0.1m2/g以上的不含Ni的粉末，得到高强度且高韧性的烧结体。此外，在专利文献5中记载了：通过使用使Mo扩散附着于含有还原铁粉的铁基粉末而成的粉末，得到高强度且高韧性的烧结体。在专利文献6中记载了：向粒度细的铁粉中添加Fe-Mn-Si粉，在模具润滑下进行温热成形，由此减小烧结体的最大气孔长度，得到高强度且高韧性的烧结体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3663929号公报专利文献2：日本专利第3651420号公报专利文献3：日本特开平4-285141号公报专利文献4：WO2015/045273A1专利文献5：日本特开2015-14048号公报专利文献6：日本特开2015-4098号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，可知根据上述专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5和专利文献6的记载得到的烧结材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基烧结体，其特征在于，气孔的面积百分率为15％以下且气孔的面积基准的中位直径D50为20μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.18 JP 2015-1856561.一种铁基烧结体，其特征在于，气孔的面积百分率为15％以下且气孔的面积基准的中位直径D50为20μm以下。2.如权利要求1所述的铁基烧结体，其特征在于，包含Mo、Cu和C。3.如权利要求2所述的铁基烧结体，其特征在于，含有Mo：0.2～1.5质量％、Cu：0.5～4.0质量％和C：0.1～1.0质量％。4.一种铁基烧结体，其通过对权利要求1至3中任一项所述的铁基烧结体进行渗碳、淬火和回火而成。5.一种铁基烧结体的制造方法，其特征在于，在使Mo扩散附着于铁基粉末的粒子表面而得到的部分扩散合金钢粉中至少混合Cu粉和石墨粉而得到粉末冶金用混合粉，将该粉末冶金用混合粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：高下拓也，小林聪雄，中村尚道，佐藤伊都也，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP