粉末冶金用混合粉、烧结体及烧结体的制造方法技术

提供具有比部分扩散合金钢粉高的压缩性、可以得到高成形密度的粉末冶金用混合粉。一种粉末冶金用混合粉，其含有：(a)含有Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的铁基粉末、以及(b)含有Mo：0.3～4.5质量％、Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的合金钢粉，(b)合金钢粉相对于上述(a)铁基粉末和(b)合金钢粉的合计的比率为50～90质量％，Mo相对于上述(a)铁基粉末和(b)合金钢粉的合计的比率为0.20质量％以上且小于2.20质量％。

Manufacturing Method of Mixed Powder, Sintered Body and Sintered Body for Powder Metallurgy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末冶金用混合粉、烧结体及烧结体的制造方法
本专利技术涉及粉末冶金用混合粉(mixedpowderforpowdermetallurgy)，特别是涉及压缩性(compressibility)优良的粉末冶金用混合粉。另外，本专利技术涉及使用了上述粉末冶金用混合粉的烧结体(sinteredbody)及烧结体的制造方法。
技术介绍
粉末冶金技术是能够以极其接近制品形状的形状进行成形(所谓的近净成形)、而且能够以高尺寸精度制造复杂形状的部件的方法，根据粉末冶金技术，能够大幅降低切削成本。因此，粉末冶金制品作为各种机械、部件被用在很多领域。此外，近年来，为了部件的小型化、轻量化，强烈期望提高粉末冶金制品的强度，特别是对铁基粉末加压成形制品、铁基粉末烧结制品的高强度化的要求强。为了应对该高强度化的要求，进行了对铁基粉末添加具有提高淬透性等效果的合金元素。例如，作为在原料粉的阶段添加了合金元素的粉末，已知有(1)预合金钢粉(pre-alloyedsteelpowder)、(2)部分扩散合金钢粉(partiallydiffusion-alloyedsteelpowder)。(1)预合金钢粉是预先使合金元素完全地合金化后的粉末。通过使用该预合金钢粉，能够完全地防止合金元素的偏析，因此，烧结体的组织变得均匀。其结果是，能够使制成加压成形制品、烧结制品时的机械特性稳定。但是，完全合金化使粉末的颗粒整体发生固溶硬化，因此，粉末的压缩性低，其结果是存在加压成形时成形密度难以提高的问题。(2)部分扩散合金钢粉是使各合金元素粉末在纯铁粉或预合金钢粉的表面局部地附着扩散而成的粉末。部分扩散合金钢粉通过将合金元素的金属粉末或其氧化物等与纯铁粉或预合金钢粉混合并在非氧化性或还原性的气氛下加热而使合金元素粉末在上述纯铁粉或预合金钢粉的表面扩散接合来制造。利用部分扩散合金钢粉，能够使组织比较均匀，因此，能够与使用了上述(1)预合金钢粉的情况同样地使制品的机械特性稳定。此外，部分扩散合金钢粉在其内部具有不含合金元素或者合金元素的量少的部分，因此，与(1)预合金钢粉相比加压成形时的压缩性优良。作为在上述预合金钢粉或部分扩散合金钢粉中使用的基本的合金成分，广泛使用具有使淬透性提高的效果的Mo。这是因为：作为具有提高淬透性的效果的合金元素，虽然已知除了Mo以外还有Mn、Cr、Si等，但是，这些元素中，Mo比较不易氧化，因此，合金钢粉的制造是容易的。例如，若将添加了Mo作为合金元素的钢水通过水雾化法制成粉末并实施在通常的氢气气氛下的最终还原，则能够容易地制造预合金钢粉。另外，若将Mo氧化物与纯铁粉或合金钢粉混合并实施在通常的氢气气氛下的最终还原，则能够容易地制造部分扩散合金钢粉。通过这样添加具有提高淬透性的效果的Mo，淬火处理时铁素体的生成被抑制，生成贝氏体或马氏体，母相发生相变强化。此外，Mo分配在母相中而使母相发生固溶强化，并且在母相中形成微细碳化物而使母相发生析出强化。另外，Mo的气体渗碳性良好并且是非晶界氧化元素，因此，还具有渗碳强化的作用。作为使用了Mo的合金钢粉的例子，例如可以列举专利文献1和2。在专利文献1中，提出了在含有Mo作为合金元素的预合金钢粉的表面进一步使Mo扩散附着而成的合金钢粉。在专利文献2中，提出了使用Mo预合金钢粉时为了使烧结体强度进一步提高而应用二次成形-二次烧结法。在二次成形-二次烧结法中，对合金钢粉先进行成形、预烧结后，再次进行成形和主烧结。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4371003号公报专利文献2：日本特开平04-231404号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，对铁基粉末加压成形制品、铁基粉末烧结制品的高强度化的要求越来越强，利用上述专利文献1、专利文献2中提出的方法，无法充分地应对该高强度化的要求。其理由如下所述。用于使铁基粉末加压成形制品、铁基粉末烧结制品高强度化的一个对策是高密度化。通过进行高密度化，铁粉粒的重排进行而成形品内部的空孔体积率减少，铁粉粒彼此接触而缠结的面积增加，因此，铁基粉末加压成形品、铁基粉末烧结品的拉伸强度、冲击值、疲劳强度等机械特性提高。另外，为了使铁基粉末烧结品、铁基粉末加压成形品高密度化，可以提高成为加压成形的原料的合金钢粉的压缩性而使成形密度容易提高。因此，在专利文献1中，使用部分扩散合金钢粉。如上所述，部分扩散合金钢粉在其粒子的内部具有不含合金元素或者合金元素的量少的部分(以下称为“低合金部分”)，因此，与预合金钢粉相比，加压成形时的压缩性优良。虽然认为如果提高上述低合金部分的比例则能够使压缩性进一步提高，但是，为了使淬透性等特性为期望的范围，需要使一定程度的量的合金元素扩散附着，因此，无法使低合金部分的比例增加一定以上，因此，不能确保充分的压缩性。此外，即使对专利文献1的部分扩散合金钢粉应用专利文献2的二次成形-二次烧结法，在第一次烧结中合金元素的扩散也进行，因而第二次成形中的压缩性变得不充分，因此，仍然无法得到充分的压缩性。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供具有比现有的部分扩散合金钢粉高的压缩性、可以得到高成形密度的粉末冶金用混合粉。另外，本专利技术的目的在于提供使用了上述粉末冶金用混合粉的烧结体及其制造方法。用于解决问题的方法本专利技术人为了解决上述问题进行了研究，结果得出如下见解。部分扩散合金钢粉表现出高压缩性的根源在于存在于构成该部分扩散合金钢粉的粒子的内部的低合金部分、即不含合金元素或者合金元素少的部分。在上述低合金部分中，由合金元素带来的固溶强化弱，加压成形时变形是容易的。相反，在粒子的表面扩散附着有合金元素，因此，合金元素浓度高，难以变形。如上所述，部分扩散合金钢粉具有表面难以变形而内部容易变形的性质。通过具有这样的粒子的内部结构，部分扩散合金钢粉比预合金粉更容易发生粒子的重排，因此，成形密度容易提高。但是，实际上如果考虑对合金钢粉进行成形时的状态则可知，为了填埋粒子间的间隙而使粒子重排，优选粒子的表面而不是粒子的内部能够根据周围存在的粒子的形状发生变形。但是，对于预合金钢粉和部分扩散合金钢粉中的任一者而言，粒子表面都含有合金成分，因此，不能实现如上所述的粒子表面柔软的状态。因此，本专利技术人想到混合使用不含有Mo的铁基粉末和含有Mo的合金钢粉来代替使粒子表面变得柔软。通过组合使用硬度低的、不含有Mo的铁基粉末，即使在通常的一次成形的情况下加压成形时的压缩性也提高，进而在二次成形-二次烧结法的情况下即使在第一次烧结中合金元素发生扩散也会残留足够的不含Mo的部分，因此，在第二次成形中也维持了高压缩性。但是，不含有Mo的铁基粉末的配合量过少时，这样的效果变得不充分，相反，过多时，机械特性降低。基于以上见解，对能够兼顾压缩性和机械特性的条件反复进行了各种研究，结果想到了本专利技术。即，本专利技术的主旨构成如下。1.一种粉末冶金用混合粉，其含有：(a)含有Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的铁基粉末；以及(b)含有Mo：0.3～4.5质量％、Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的合金钢粉，(b)合金钢粉相对于上述(a)铁基粉末和(b)合金钢粉的合计的比率为50～90质量％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末冶金用混合粉，其含有：(a)含有Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的铁基粉末；以及(b)含有Mo：0.3～4.5质量％、Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的合金钢粉，(b)合金钢粉相对于所述(a)铁基粉末和(b)合金钢粉的合计的比率为50～90质量％，Mo相对于所述(a)铁基粉末和(b)合金钢粉的合计的比率为0.20质量％以上且小于2.20质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.02 JP 2017-017878;2017.12.27 JP 2017-251991.一种粉末冶金用混合粉，其含有：(a)含有Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的铁基粉末；以及(b)含有Mo：0.3～4.5质量％、Si：0～0.2质量％和Mn：0～0.4质量％且余量为Fe和不可避免的杂质的合金钢粉，(b)合金钢粉相对于所述(a)铁基粉末和(b)合金钢粉的合计的比率为50～90质量％，Mo相对于所述(a)铁基粉末和(b)合金钢粉的合计的比率为0.20质量％以上且小于2.20质量％。2.如权利要求1所述的粉末冶金用混合粉，其中，(b)合金钢粉相对于所述(a)铁基粉末和(b)合...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林聪雄，中村尚道，
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