JPH0680164B2 - 焼結鍛造品の製造方法 - Google Patents
焼結鍛造品の製造方法Info
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- JPH0680164B2 JPH0680164B2 JP59237181A JP23718184A JPH0680164B2 JP H0680164 B2 JPH0680164 B2 JP H0680164B2 JP 59237181 A JP59237181 A JP 59237181A JP 23718184 A JP23718184 A JP 23718184A JP H0680164 B2 JPH0680164 B2 JP H0680164B2
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、機械的性質を向上させうる焼結鍛造品の製造
方法に関するものである。本発明は、例えば、コネクテ
ィングロッド、ギヤ、ハブ、ジョイントカップ等の自動
車部品、あるいは事務機械部品、農業機械部品等の金属
部品の製造に利用することができる。 ［従来の技術］ 近年、省資源、省エネルギータイプの金属成形品の製造
方法として、焼結鍛造法が注目を浴びている。この焼結
鍛造品の製造方法は、鉄を主要成分とする金属粉末に対
して圧縮成形及び焼結を行ない予備成形品を得る成形焼
結工程、得られた予備成形品を高温下で鍛造して焼結鍛
造品を得る鍛造工程からなる。このような焼結鍛造方法
で製造すれば、通常の粉末治金法で製造した製品に比べ
て強度が大きな製品を得ることができる。 ［発明が解決しようとする問題点］ 上記した製造方法においては、通常の粉末治金法に比し
て高強度の製品を得ることができる。然しながら上記し
た製造方法においては鍛造工程で予備成形品の表面部に
鍛造型が直接接触する。そのため焼結で高温に加熱され
ている予備成形品の表面部は、鍛造型で急に冷却され、
故に該表面部には異常組織が生じやすい。又、該表面部
には鍛造の際に線状欠陥が生じやすい。また成形焼結し
たものは空孔が多いため、焼結炉から大気中にとり出し
た場合には、炉出後鍛造するまでにかなり内部まで脱炭
することがあり、更には鍛造体でも未だ気孔を有してい
るため、鍛造後放冷する間に脱炭が進行する。そのため
に表面部に脱炭層が生じるおそれがある。 また、上記した実情等により、焼結鍛造品は通常の粉末
治金法に比して強度が大きいものの、より高強度が要請
される製品に使用するには、機械的性質は必ずしも充分
に満足するものではなかった。 本発明は上記した従来の技術の問題点を解決するために
なされたものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明者は鋭意研究を重ねた結果、圧縮成形及び焼結に
より形成した該予備成形品を高温下で鍛造して焼結鍛造
品を形成した後、その焼結鍛造品を800℃〜1150℃の温
度で50秒以上30分間未満保持すれば、前述した種々の欠
陥が減少したり解消したりし、これにより焼結鍛造品の
機械的性質が向上することを発見した。本発明はこの発
見に基いてなされたものである。 即ち本発明の焼結鍛造品の製造方法は、鉄を主要成分と
する金属粉末に対して圧縮成形及び焼結を行なうことに
より、予備成形品を形成する成形焼結工程と、予備成形
品を高温下で鍛造して焼結鍛造品を形成する鍛造工程
と、焼結鍛造品を800〜1150℃温度に50秒間以上で30分
間未満加熱保持する再加熱工程と、加熱保持した焼結鍛
造品を冷却する冷却工程とからなることを特徴とするも
のである。 以下、本発明の製造方法について工程ごとに詳細に説明
する。 （成形焼結工程） 成形焼結工程では、鉄を主要成分とする金属粉末に対し
て圧縮成形及び焼結を行なうことにより、予備成形品を
形成する。 金属粉末としては、特に限定されるものでなく通常の焼
結鍛造品に使用される従来の鉄を主要成分とする金属粉
末原料を使用することができる。より具体的には金属粉
末は、重量％で0.5〜5.0％の銅、0.3〜0.8％の炭素又は
黒鉛、不可避の不純物、残部鉄の組成をもつものを使用
することができる。この場合鉄粉、銅粉、黒鉛粉末より
なる混合粉末を焼結金属粉末原料として使用することが
できる。ここで、銅は焼結、鍛造のための加熱時に鉄中
に固溶して固溶強化の作用をなし、また冷却時に一部析
出して地鉄の硬さおよび強度を向上させる。又、黒鉛や
炭素も、母鉄の硬さ、強度を上昇させる元素であるが、
少ない含有量では強度向上効果が充分に達成され得ず、
他方多すぎると、母相にセメンタイトが析出して強度が
低下し、また被削性が著しく悪化する。 なお不可避の不純物としては潤滑剤等が該当する。潤滑
剤として例えばステアリン酸亜鉛等をあげることができ
る。なお他にも、例えば焼結促進用の元素としてＰ（リ
ン）,B（ホウ素）などの添加物を含ませたり、あるいは
被削性を良好にするＳ（イオウ）を含有させたり、MnS
粉を混合して用いることもある。なお上記した金属粉末
としては、圧縮成形性、焼結性のよいものを用いるのが
好ましく、一般に、鉱石還元粉、ミルスケール還元粉、
アトマイズ粉、電解粉などから焼結鍛造品の種類に応じ
て適宜選択する。 成形焼結工程では、従来より用いられる公知の圧縮成形
手段、焼結手段を用いることができる。この場合通常、
上記した金属粉末を圧縮成形して圧粉体を形成した後、
この圧粉体を焼結して予備成形品を成形するが、場合に
よっては圧縮成形と焼結とを同時に行なうホットプレス
法を用いてもよい。尚圧粉体成形の際に、ブラスチング
処理等により該圧粉体の表面の密度を高くしておくこと
も好ましいことである。表面の気孔が少なくなるからで
ある。 （鍛造工程） 鍛造工程では、従来と同様に該予備成形品を高温下で鍛
造して鍛造品を形成する。これにより上記した予備成形
品は、高密度化した焼結鍛造品となる。鍛造を行なう温
度は、焼結鍛造品の種類、金属粉末の組成に応じて適宜
選択するが、一般には1000℃以上とする。鍛造を行なう
雰囲気としては一般的には大気中にするが、必要に応じ
て不活性ガス中とすることもできる。鍛造工程における
加圧力、鍛造回数は、焼結鍛造品の形状、金属粉末の組
成等の要因に応じて適宜選択する。加圧力は一般的には
１平方ミリメートルあたり60kg〜100kgとし、又、鍛造
回数は一般的には１回とする。但し上記した値に限定さ
れるものではない。鍛造加工法としては、予備成形品の
加工形状および使用目的等に応じて、公知の型鍛造、す
え込み鍛造あるいは自由鍛造など適宜の手段をとること
ができる。 （再加熱工程） 再加熱工程は本発明を特色づける工程である。再加熱工
程は、該焼結鍛造品を800〜1150℃の温度に50秒以上で3
0分間未満加熱保持する工程を意味する。再加熱工程を
行なう焼結鍛造品がA3変態点を有する場合には、A3変態
点〜1150℃で再加熱工程を行なうことが好ましい。再加
熱工程における温度が前述のごとく800〜1150℃である
理由は、主として、1150℃を超えると結晶粒の粗大化の
度合が大きくなり、又、800℃未満では機械的性質の改
善効果が少ないからである。予備成形品の表面部に脱炭
層が生じている場合には、再加熱工程は、予備成形品を
浸炭しうる雰囲気、例えばプロパン、ブタン等の炭化水
素ガス、木炭を焼結したガスなどで行なうことが好まし
い。この場合には50秒間〜30分間未満加熱保持すること
が好ましい。なかでも１〜30分間程度がより好ましい。
その主たる理由は、１分間未満では浸炭は不充分となり
がちであり、又、30分間を超えると浸炭効果は飽和状態
となるからである。 なお、予備成形品の引張強度の向上を主目的としている
場合には、再加熱工程は大気中でも行なうことができ
る。但し、この場合には、加熱保持時間を短くすること
が好ましい。例えば50秒間〜15分間程度が好ましい。そ
の主たる理由は、加熱保持時間が長いと大気中における
加熱のため焼結鍛造品の表面部の酸化の度合が大きくな
るからである。 再加熱工程を行なう時期は、鍛造工程を終了した後直ち
に行なうことが、省エネルギーの点から好ましい。但し
場合によっては、鍛造工程を終了した焼結鍛造品を所定
温度例えば常温に放冷した後、該焼結鍛造品を800〜115
0℃の温度に加熱し、そこで再加熱工程を行なうことも
できる。この場合には、鍛造工程を経た多数個の焼結鍛
造品をまとめて加熱炉内に装入し、これによりまとめて
再加熱工程を行ないうるので、焼結鍛造品を量産する場
合に好適する。 （冷却工程） 冷却工程では、再加熱工程で加熱保持した該焼結鍛造品
を冷却する。この冷却工程では、鍛造品の形状・大きさ
等に応じて、放冷・風冷・水噴霧冷却その他公知の手段
を適宜選択することができる。 金属粉末を0.5〜5.0％の銅0.3〜0.8％の炭素又は黒鉛、
不可避の不純物、残部鉄の組成とし、かつ再加熱工程を
A3変態点以上の温度領域で行なった場合には、冷却工程
は、少なくともA3変態点（より詳しくはAr3変態点）ま
での温度域においては２〜５℃／秒の平均冷却速度で行
なうことが好ましい。このようにすれば焼結鍛造品をよ
り高強度化するに効果的であることが実験によって確認
されている。ところで金属粉末が、重量％で0.5〜5.0％
の銅、0.3〜0.8％の炭素又は黒鉛、不可避の不純物、残
部鉄の組成をもつ場合には、製造された焼結鍛造品の顕
微鏡組織は、一般的にフェライトとパーライトを主体と
するものとなる。この組織は焼入れ焼もどし組織として
知られているソルバイト、あるいはトールスタイト（も
どしマルテンサイト）等とは組織上異なるものである。
本発明では一般的には冷却工程を終了した焼結鍛造品に
は焼入れ焼もどし処理を行なわないものである。 ［実施例１］ −80メッシュのアトマイズ純鉄粉に、−200メッシュの
電解銅粉及び鱗片状黒鉛粉末を添加し、これにより重量
％にて0.6％黒鉛−２％銅−残部鉄の組成となるように
配合した。その後、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末
を混合粉末全体の0.8％添加して30分間乾式タイプの混
合機で混粉した。次に油圧プレス機によって１平方セン
チメートルあたり5tonの加圧力で圧粉体を成形し、次に
1120℃で５分間、通称Ｐ×ガスとして知られている吸熱
ガス中で加熱焼結し、これにより成形焼結工程を行なっ
た。 成形焼結工程を終了したのち直ちに、１平方センチメー
トルあたり8tonの面圧で熱間鍛造し、これにより鍛造工
程を行ない、試験片を形成した。その後550℃まで空冷
した。なお、鍛造工程は、大気中で1000〜1090℃程度の
温度領域で行なった。 尚本例の試験片の形状は、第１図に示す側面をもちチャ
ック部、試験部を有する板状試験片であり、全体の長さ
Ｌが100ミリメートル、チャック部の幅Ｂは24ミリメー
トル、試験部の幅ｂは10ミリメートル、試験部の長さＰ
は20ミリメートル、チャック部と試験部とを結ぶフィレ
ットの半径Ｒは18ミリメートル、厚み5.0ミリメートル
である。 上記試験片を３種類（NO.1〜NO.3）形成し、NO.1の試験
片を900℃で、NO.2の試験片を1000℃で、NO.3の試験片
を1100℃でそれぞれ１分間大気中で加熱保持し、以て再
加熱工程を行なった。 再加熱工程を終了したのちは、NO.1〜NO.3の試験片を２
〜５℃/secの冷却速度で550℃まで空冷し、冷却工程を
行なった。 ［実施例２］ 本例では、成形焼結工程、鍛造工程、冷却工程、試験片
の形状寸法は実施例１の場合と基本的には同じである。
但し、再加熱工程が異なる。即ち、実施例１の場合と同
様な成形焼結工程、鍛造工程をえて３種類の厚さ5.0ミ
リメートルの試験片（NO.11〜NO.13）を形成し、NO.11
の試験片を900℃で、NO.12の試験片を1000℃で、NO.13
の試験片を1100℃で、それぞれ１分間加熱保持し、次に
それぞれの試験片を900℃で15分間加熱保持し、以て再
加熱工程を行なった。本例では再加熱工程は、Ｃ・Ｐ＝
0.60〜0.65％の吸熱ガス雰囲気中で行なった。この点、
再加熱工程を大気中で行なった実施例１の場合とは異な
る。再加熱工程を終了したのちは２〜５℃/secの冷却速
度で500℃まで空冷し、冷却工程を行なった。 ［試験及び評価］ 上記した実施例を特色づける再加熱工程の効果を調べる
ため、上記実施例１の試験片（NO.1〜NO.3）及び実施例
２の試験片（NO.11〜NO.13）について引張試験及び板曲
げ疲労試験を黒皮肌のままで行なった。又、実施例２の
NO.1試験片について板曲げ疲労試験を黒皮肌のままで行
なった。ここで引張試験は、具体的には、10Tonの万能
試験機で5mm/minの引張速度で行なった。又板曲げ疲労
試験は、具体的には4kg・ｍのシェンク式両振り平面曲
げ疲労試験機を用いて、応力繰返し速度3000cpmにより
行なった。 尚比較例（NO.20）も形成し同様に試験した。比較例
は、実施例１、実施例２の場合と同様に成形焼結工程、
鍛造工程、冷却工程を行なったものであるが、再加熱工
程は行なっていないものである。 引張試験の試験結果を第２図及び第３図に示す。板曲げ
疲労試験の試験結果を第４図に示す。 引張強さについては、第２図に示すように比較例（NO.2
0）の場合には70kg/mm2であった。この点実施例１の（N
O.1〜NO.3）の場合には78〜85kg/mm2と大きかった。特
に、実施例１の場合には、再加熱工程の加熱温度が900
℃、1000℃、1100℃と上昇するにつれて引張強さが増加
することがわかる。又、第３図に示すように実施例２
（NO.11〜NO.13）の場合には、引張強さは84〜88kg/mm2
であり、実施例１の場合と同様に比較例の場合に比して
比較例に比してかなり増加している。 伸びについては、比較例（NO.20）の場合には４％程度
であった。この点、実施例１（NO.1〜NO.3）の場合には
8.3〜10.8％程度と比較例に比してかなり増加してい
る。又実施例２（NO.11〜NO.13）の場合には7.5〜9.0％
程度と同様にかなり増加している。 疲労限度については、第４図に示すように比較例の場合
には27kg/mm2程度であった。この点実施例２の場合には
34kg/mm2程度と比較例に比してかなり増加した。 上記した試験結果から、引張強さ、伸び、疲労限度とい
った機械的性質を向上させるには、鍛造工程を終了した
焼結鍛造品に再加熱工程を行なうことが極めて有効であ
ることが理解できる。本実施例で上記した優れた効果が
得られる理由は、以下の（１）（２）の理由によるもの
と推測されている。即ち、 （１）本実施例及び比較例では鍛造工程の際に試験片の
表層部に線状欠陥が形成される。しかし本実施例では線
状欠陥は再加熱工程で拡散接合して減少するかあるいは
消滅する。 （２）本実施例及び比較例では鍛造工程の際に生じた型
冷却により異常組織（フェライト球状セメンタイト）が
表面部に生じる。しかし本実施例では再加熱工程により
正常なフェライト＋パーライト組織となる。この（１）
（２）の理由により内部硬さに見合った伸び、引張強さ
が得られると推定される。特に浸炭可能な吸熱ガス中で
再加熱工程を行なえば、表面脱炭層が浸炭されることに
より引張特性に加え疲労強度も向上すると推定される。 ［発明の効果］ 本発明の焼結鍛造品の製造方法によれば、前述した実施
例１、実施例２の試験結果からあきらかなように引張強
さ、伸び、疲労限度といった機械的性質を、従来の焼結
鍛造品に比べて向上させることができる。
方法に関するものである。本発明は、例えば、コネクテ
ィングロッド、ギヤ、ハブ、ジョイントカップ等の自動
車部品、あるいは事務機械部品、農業機械部品等の金属
部品の製造に利用することができる。 ［従来の技術］ 近年、省資源、省エネルギータイプの金属成形品の製造
方法として、焼結鍛造法が注目を浴びている。この焼結
鍛造品の製造方法は、鉄を主要成分とする金属粉末に対
して圧縮成形及び焼結を行ない予備成形品を得る成形焼
結工程、得られた予備成形品を高温下で鍛造して焼結鍛
造品を得る鍛造工程からなる。このような焼結鍛造方法
で製造すれば、通常の粉末治金法で製造した製品に比べ
て強度が大きな製品を得ることができる。 ［発明が解決しようとする問題点］ 上記した製造方法においては、通常の粉末治金法に比し
て高強度の製品を得ることができる。然しながら上記し
た製造方法においては鍛造工程で予備成形品の表面部に
鍛造型が直接接触する。そのため焼結で高温に加熱され
ている予備成形品の表面部は、鍛造型で急に冷却され、
故に該表面部には異常組織が生じやすい。又、該表面部
には鍛造の際に線状欠陥が生じやすい。また成形焼結し
たものは空孔が多いため、焼結炉から大気中にとり出し
た場合には、炉出後鍛造するまでにかなり内部まで脱炭
することがあり、更には鍛造体でも未だ気孔を有してい
るため、鍛造後放冷する間に脱炭が進行する。そのため
に表面部に脱炭層が生じるおそれがある。 また、上記した実情等により、焼結鍛造品は通常の粉末
治金法に比して強度が大きいものの、より高強度が要請
される製品に使用するには、機械的性質は必ずしも充分
に満足するものではなかった。 本発明は上記した従来の技術の問題点を解決するために
なされたものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明者は鋭意研究を重ねた結果、圧縮成形及び焼結に
より形成した該予備成形品を高温下で鍛造して焼結鍛造
品を形成した後、その焼結鍛造品を800℃〜1150℃の温
度で50秒以上30分間未満保持すれば、前述した種々の欠
陥が減少したり解消したりし、これにより焼結鍛造品の
機械的性質が向上することを発見した。本発明はこの発
見に基いてなされたものである。 即ち本発明の焼結鍛造品の製造方法は、鉄を主要成分と
する金属粉末に対して圧縮成形及び焼結を行なうことに
より、予備成形品を形成する成形焼結工程と、予備成形
品を高温下で鍛造して焼結鍛造品を形成する鍛造工程
と、焼結鍛造品を800〜1150℃温度に50秒間以上で30分
間未満加熱保持する再加熱工程と、加熱保持した焼結鍛
造品を冷却する冷却工程とからなることを特徴とするも
のである。 以下、本発明の製造方法について工程ごとに詳細に説明
する。 （成形焼結工程） 成形焼結工程では、鉄を主要成分とする金属粉末に対し
て圧縮成形及び焼結を行なうことにより、予備成形品を
形成する。 金属粉末としては、特に限定されるものでなく通常の焼
結鍛造品に使用される従来の鉄を主要成分とする金属粉
末原料を使用することができる。より具体的には金属粉
末は、重量％で0.5〜5.0％の銅、0.3〜0.8％の炭素又は
黒鉛、不可避の不純物、残部鉄の組成をもつものを使用
することができる。この場合鉄粉、銅粉、黒鉛粉末より
なる混合粉末を焼結金属粉末原料として使用することが
できる。ここで、銅は焼結、鍛造のための加熱時に鉄中
に固溶して固溶強化の作用をなし、また冷却時に一部析
出して地鉄の硬さおよび強度を向上させる。又、黒鉛や
炭素も、母鉄の硬さ、強度を上昇させる元素であるが、
少ない含有量では強度向上効果が充分に達成され得ず、
他方多すぎると、母相にセメンタイトが析出して強度が
低下し、また被削性が著しく悪化する。 なお不可避の不純物としては潤滑剤等が該当する。潤滑
剤として例えばステアリン酸亜鉛等をあげることができ
る。なお他にも、例えば焼結促進用の元素としてＰ（リ
ン）,B（ホウ素）などの添加物を含ませたり、あるいは
被削性を良好にするＳ（イオウ）を含有させたり、MnS
粉を混合して用いることもある。なお上記した金属粉末
としては、圧縮成形性、焼結性のよいものを用いるのが
好ましく、一般に、鉱石還元粉、ミルスケール還元粉、
アトマイズ粉、電解粉などから焼結鍛造品の種類に応じ
て適宜選択する。 成形焼結工程では、従来より用いられる公知の圧縮成形
手段、焼結手段を用いることができる。この場合通常、
上記した金属粉末を圧縮成形して圧粉体を形成した後、
この圧粉体を焼結して予備成形品を成形するが、場合に
よっては圧縮成形と焼結とを同時に行なうホットプレス
法を用いてもよい。尚圧粉体成形の際に、ブラスチング
処理等により該圧粉体の表面の密度を高くしておくこと
も好ましいことである。表面の気孔が少なくなるからで
ある。 （鍛造工程） 鍛造工程では、従来と同様に該予備成形品を高温下で鍛
造して鍛造品を形成する。これにより上記した予備成形
品は、高密度化した焼結鍛造品となる。鍛造を行なう温
度は、焼結鍛造品の種類、金属粉末の組成に応じて適宜
選択するが、一般には1000℃以上とする。鍛造を行なう
雰囲気としては一般的には大気中にするが、必要に応じ
て不活性ガス中とすることもできる。鍛造工程における
加圧力、鍛造回数は、焼結鍛造品の形状、金属粉末の組
成等の要因に応じて適宜選択する。加圧力は一般的には
１平方ミリメートルあたり60kg〜100kgとし、又、鍛造
回数は一般的には１回とする。但し上記した値に限定さ
れるものではない。鍛造加工法としては、予備成形品の
加工形状および使用目的等に応じて、公知の型鍛造、す
え込み鍛造あるいは自由鍛造など適宜の手段をとること
ができる。 （再加熱工程） 再加熱工程は本発明を特色づける工程である。再加熱工
程は、該焼結鍛造品を800〜1150℃の温度に50秒以上で3
0分間未満加熱保持する工程を意味する。再加熱工程を
行なう焼結鍛造品がA3変態点を有する場合には、A3変態
点〜1150℃で再加熱工程を行なうことが好ましい。再加
熱工程における温度が前述のごとく800〜1150℃である
理由は、主として、1150℃を超えると結晶粒の粗大化の
度合が大きくなり、又、800℃未満では機械的性質の改
善効果が少ないからである。予備成形品の表面部に脱炭
層が生じている場合には、再加熱工程は、予備成形品を
浸炭しうる雰囲気、例えばプロパン、ブタン等の炭化水
素ガス、木炭を焼結したガスなどで行なうことが好まし
い。この場合には50秒間〜30分間未満加熱保持すること
が好ましい。なかでも１〜30分間程度がより好ましい。
その主たる理由は、１分間未満では浸炭は不充分となり
がちであり、又、30分間を超えると浸炭効果は飽和状態
となるからである。 なお、予備成形品の引張強度の向上を主目的としている
場合には、再加熱工程は大気中でも行なうことができ
る。但し、この場合には、加熱保持時間を短くすること
が好ましい。例えば50秒間〜15分間程度が好ましい。そ
の主たる理由は、加熱保持時間が長いと大気中における
加熱のため焼結鍛造品の表面部の酸化の度合が大きくな
るからである。 再加熱工程を行なう時期は、鍛造工程を終了した後直ち
に行なうことが、省エネルギーの点から好ましい。但し
場合によっては、鍛造工程を終了した焼結鍛造品を所定
温度例えば常温に放冷した後、該焼結鍛造品を800〜115
0℃の温度に加熱し、そこで再加熱工程を行なうことも
できる。この場合には、鍛造工程を経た多数個の焼結鍛
造品をまとめて加熱炉内に装入し、これによりまとめて
再加熱工程を行ないうるので、焼結鍛造品を量産する場
合に好適する。 （冷却工程） 冷却工程では、再加熱工程で加熱保持した該焼結鍛造品
を冷却する。この冷却工程では、鍛造品の形状・大きさ
等に応じて、放冷・風冷・水噴霧冷却その他公知の手段
を適宜選択することができる。 金属粉末を0.5〜5.0％の銅0.3〜0.8％の炭素又は黒鉛、
不可避の不純物、残部鉄の組成とし、かつ再加熱工程を
A3変態点以上の温度領域で行なった場合には、冷却工程
は、少なくともA3変態点（より詳しくはAr3変態点）ま
での温度域においては２〜５℃／秒の平均冷却速度で行
なうことが好ましい。このようにすれば焼結鍛造品をよ
り高強度化するに効果的であることが実験によって確認
されている。ところで金属粉末が、重量％で0.5〜5.0％
の銅、0.3〜0.8％の炭素又は黒鉛、不可避の不純物、残
部鉄の組成をもつ場合には、製造された焼結鍛造品の顕
微鏡組織は、一般的にフェライトとパーライトを主体と
するものとなる。この組織は焼入れ焼もどし組織として
知られているソルバイト、あるいはトールスタイト（も
どしマルテンサイト）等とは組織上異なるものである。
本発明では一般的には冷却工程を終了した焼結鍛造品に
は焼入れ焼もどし処理を行なわないものである。 ［実施例１］ −80メッシュのアトマイズ純鉄粉に、−200メッシュの
電解銅粉及び鱗片状黒鉛粉末を添加し、これにより重量
％にて0.6％黒鉛−２％銅−残部鉄の組成となるように
配合した。その後、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末
を混合粉末全体の0.8％添加して30分間乾式タイプの混
合機で混粉した。次に油圧プレス機によって１平方セン
チメートルあたり5tonの加圧力で圧粉体を成形し、次に
1120℃で５分間、通称Ｐ×ガスとして知られている吸熱
ガス中で加熱焼結し、これにより成形焼結工程を行なっ
た。 成形焼結工程を終了したのち直ちに、１平方センチメー
トルあたり8tonの面圧で熱間鍛造し、これにより鍛造工
程を行ない、試験片を形成した。その後550℃まで空冷
した。なお、鍛造工程は、大気中で1000〜1090℃程度の
温度領域で行なった。 尚本例の試験片の形状は、第１図に示す側面をもちチャ
ック部、試験部を有する板状試験片であり、全体の長さ
Ｌが100ミリメートル、チャック部の幅Ｂは24ミリメー
トル、試験部の幅ｂは10ミリメートル、試験部の長さＰ
は20ミリメートル、チャック部と試験部とを結ぶフィレ
ットの半径Ｒは18ミリメートル、厚み5.0ミリメートル
である。 上記試験片を３種類（NO.1〜NO.3）形成し、NO.1の試験
片を900℃で、NO.2の試験片を1000℃で、NO.3の試験片
を1100℃でそれぞれ１分間大気中で加熱保持し、以て再
加熱工程を行なった。 再加熱工程を終了したのちは、NO.1〜NO.3の試験片を２
〜５℃/secの冷却速度で550℃まで空冷し、冷却工程を
行なった。 ［実施例２］ 本例では、成形焼結工程、鍛造工程、冷却工程、試験片
の形状寸法は実施例１の場合と基本的には同じである。
但し、再加熱工程が異なる。即ち、実施例１の場合と同
様な成形焼結工程、鍛造工程をえて３種類の厚さ5.0ミ
リメートルの試験片（NO.11〜NO.13）を形成し、NO.11
の試験片を900℃で、NO.12の試験片を1000℃で、NO.13
の試験片を1100℃で、それぞれ１分間加熱保持し、次に
それぞれの試験片を900℃で15分間加熱保持し、以て再
加熱工程を行なった。本例では再加熱工程は、Ｃ・Ｐ＝
0.60〜0.65％の吸熱ガス雰囲気中で行なった。この点、
再加熱工程を大気中で行なった実施例１の場合とは異な
る。再加熱工程を終了したのちは２〜５℃/secの冷却速
度で500℃まで空冷し、冷却工程を行なった。 ［試験及び評価］ 上記した実施例を特色づける再加熱工程の効果を調べる
ため、上記実施例１の試験片（NO.1〜NO.3）及び実施例
２の試験片（NO.11〜NO.13）について引張試験及び板曲
げ疲労試験を黒皮肌のままで行なった。又、実施例２の
NO.1試験片について板曲げ疲労試験を黒皮肌のままで行
なった。ここで引張試験は、具体的には、10Tonの万能
試験機で5mm/minの引張速度で行なった。又板曲げ疲労
試験は、具体的には4kg・ｍのシェンク式両振り平面曲
げ疲労試験機を用いて、応力繰返し速度3000cpmにより
行なった。 尚比較例（NO.20）も形成し同様に試験した。比較例
は、実施例１、実施例２の場合と同様に成形焼結工程、
鍛造工程、冷却工程を行なったものであるが、再加熱工
程は行なっていないものである。 引張試験の試験結果を第２図及び第３図に示す。板曲げ
疲労試験の試験結果を第４図に示す。 引張強さについては、第２図に示すように比較例（NO.2
0）の場合には70kg/mm2であった。この点実施例１の（N
O.1〜NO.3）の場合には78〜85kg/mm2と大きかった。特
に、実施例１の場合には、再加熱工程の加熱温度が900
℃、1000℃、1100℃と上昇するにつれて引張強さが増加
することがわかる。又、第３図に示すように実施例２
（NO.11〜NO.13）の場合には、引張強さは84〜88kg/mm2
であり、実施例１の場合と同様に比較例の場合に比して
比較例に比してかなり増加している。 伸びについては、比較例（NO.20）の場合には４％程度
であった。この点、実施例１（NO.1〜NO.3）の場合には
8.3〜10.8％程度と比較例に比してかなり増加してい
る。又実施例２（NO.11〜NO.13）の場合には7.5〜9.0％
程度と同様にかなり増加している。 疲労限度については、第４図に示すように比較例の場合
には27kg/mm2程度であった。この点実施例２の場合には
34kg/mm2程度と比較例に比してかなり増加した。 上記した試験結果から、引張強さ、伸び、疲労限度とい
った機械的性質を向上させるには、鍛造工程を終了した
焼結鍛造品に再加熱工程を行なうことが極めて有効であ
ることが理解できる。本実施例で上記した優れた効果が
得られる理由は、以下の（１）（２）の理由によるもの
と推測されている。即ち、 （１）本実施例及び比較例では鍛造工程の際に試験片の
表層部に線状欠陥が形成される。しかし本実施例では線
状欠陥は再加熱工程で拡散接合して減少するかあるいは
消滅する。 （２）本実施例及び比較例では鍛造工程の際に生じた型
冷却により異常組織（フェライト球状セメンタイト）が
表面部に生じる。しかし本実施例では再加熱工程により
正常なフェライト＋パーライト組織となる。この（１）
（２）の理由により内部硬さに見合った伸び、引張強さ
が得られると推定される。特に浸炭可能な吸熱ガス中で
再加熱工程を行なえば、表面脱炭層が浸炭されることに
より引張特性に加え疲労強度も向上すると推定される。 ［発明の効果］ 本発明の焼結鍛造品の製造方法によれば、前述した実施
例１、実施例２の試験結果からあきらかなように引張強
さ、伸び、疲労限度といった機械的性質を、従来の焼結
鍛造品に比べて向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は試験片の側面図である。第２図は、実施例１に
おける引張強さと再加熱工程の加熱温度との関係、伸び
と再加熱工程の加熱温度との関係を示すグラフである。
第３図は、実施例２における引張強さと再加熱工程の加
熱温度との関係、伸びと再加熱工程の加熱温度との関係
を示すグラフである。第４図は、比較例と実施例２の疲
労限度を示すグラフである。
おける引張強さと再加熱工程の加熱温度との関係、伸び
と再加熱工程の加熱温度との関係を示すグラフである。
第３図は、実施例２における引張強さと再加熱工程の加
熱温度との関係、伸びと再加熱工程の加熱温度との関係
を示すグラフである。第４図は、比較例と実施例２の疲
労限度を示すグラフである。
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(72)発明者 浜本 弘
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(72)発明者 近藤 幹夫
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(56)参考文献 特開 昭55−41969（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−38983（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】鉄を主要成分とする金属粉末に対して圧縮
成形及び焼結を行なうことにより、予備成形品を形成す
る成形焼結工程と、 該予備成形品を高温下で鍛造して焼結鍛造品を形成する
鍛造工程と、 該焼結鍛造品を800〜1150℃の温度に50秒間以上で30分
間未満加熱保持する再加熱工程と、 加熱保持した該焼結鍛造品を冷却する冷却工程とからな
ることを特徴とする焼結鍛造品の製造方法。 【請求項２】再加熱工程は、浸炭可能な雰囲気又は大気
中において行なう特許請求の範囲第１項記載の製造方
法。 【請求項３】金属粉末は、重量％で0.5〜5.0％の銅、0.
3〜0.8％の炭素又は黒鉛、不可避の不純物、残部鉄の組
成をもつ特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 【請求項４】冷却工程は、少なくともA3変態点までの温
度域においては２〜５℃／秒の平均冷却速度で行なう特
許請求の範囲第１項記載の製造方法。 【請求項６】冷却工程を経た焼結鍛造品は、引張り強度
が１平方ミルメートルあたり75kg以上であり、伸びが７
％以上であり、疲れ限度が１平方ミリメートルあたり30
kg以上である特許請求の範囲第１項記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59237181A JPH0680164B2 (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 焼結鍛造品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59237181A JPH0680164B2 (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 焼結鍛造品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61117203A JPS61117203A (ja) | 1986-06-04 |
| JPH0680164B2 true JPH0680164B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=17011570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59237181A Expired - Fee Related JPH0680164B2 (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 焼結鍛造品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680164B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4902280B2 (ja) * | 2006-07-06 | 2012-03-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末鍛造部材、粉末鍛造用混合粉末および粉末鍛造部材の製造方法ならびにそれを用いた破断分割型コンロッド |
| US8398739B2 (en) * | 2007-12-27 | 2013-03-19 | Hoganas Ab (Publ) | Iron-based steel powder composition, method for producing a sintered component and component |
| CN104711485A (zh) * | 2007-12-27 | 2015-06-17 | 霍加纳斯股份有限公司 | 低合金钢粉 |
| CN101918162B (zh) * | 2008-01-04 | 2014-11-12 | Gkn烧结金属有限公司 | 预合金铜粉锻造的连接杆 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5538983A (en) * | 1978-09-13 | 1980-03-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Production of high density powder molding by powder hot forging process |
| JPS5541969A (en) * | 1978-09-19 | 1980-03-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Production of high density powder moldings by powder hot- forging method |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP59237181A patent/JPH0680164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61117203A (ja) | 1986-06-04 |
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|---|---|---|---|
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