JPH093587A - 焼結部品製造方法及び装置 - Google Patents
焼結部品製造方法及び装置Info
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- JPH093587A JPH093587A JP8165327A JP16532796A JPH093587A JP H093587 A JPH093587 A JP H093587A JP 8165327 A JP8165327 A JP 8165327A JP 16532796 A JP16532796 A JP 16532796A JP H093587 A JPH093587 A JP H093587A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 合金化処理が完了し空気焼入れされた調質鋼
粉末から成り黒鉛の形で添加された少なくとも０．３％
の炭素含量を有するものをプレスし、少なくとも１００
０℃の焼結温度で保護ガスの中で焼結し、次いで冷却し
て形成する焼結部品に高い耐摩耗性を及び良好な動的強
度を与える。 【解決手段】 前記焼結に続いてＡｒ3 からＡｒ3 の上
方最大１５０℃の領域内で冷却され、５〜２５ｍｉｎの
第１の保持時間この温度に保持されることと（オーステ
ナイト化フェーズ）、前述の処理に直接に続いて対流に
よるガス冷却により冷却が加速されて第２の保持温度に
到達し、第２の保持時間この温度に保持され、前記第２
の保持温度がベイナイト組織が形成される温度領域内に
あり、前記第２の保持時間がベイナイト組織成分の割合
が少なくとも５０％になるように定められることと、次
いで焼結部品が冷却されて室温に到達することを特徴と
する。
粉末から成り黒鉛の形で添加された少なくとも０．３％
の炭素含量を有するものをプレスし、少なくとも１００
０℃の焼結温度で保護ガスの中で焼結し、次いで冷却し
て形成する焼結部品に高い耐摩耗性を及び良好な動的強
度を与える。 【解決手段】 前記焼結に続いてＡｒ3 からＡｒ3 の上
方最大１５０℃の領域内で冷却され、５〜２５ｍｉｎの
第１の保持時間この温度に保持されることと（オーステ
ナイト化フェーズ）、前述の処理に直接に続いて対流に
よるガス冷却により冷却が加速されて第２の保持温度に
到達し、第２の保持時間この温度に保持され、前記第２
の保持温度がベイナイト組織が形成される温度領域内に
あり、前記第２の保持時間がベイナイト組織成分の割合
が少なくとも５０％になるように定められることと、次
いで焼結部品が冷却されて室温に到達することを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前段に
記載のプレスされた成形体から、高い耐摩耗性と同時に
良好な動的強度を有する焼結部品を製造する方法と、こ
の方法を実施する装置とに関する。
記載のプレスされた成形体から、高い耐摩耗性と同時に
良好な動的強度を有する焼結部品を製造する方法と、こ
の方法を実施する装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば伝動装置の歯車等の鋼製の機械的
に大きい負荷がかかる構造用部品は、高い寸法精度を有
しなければならないだけでなく、非常に良好な動的強度
と高い耐摩耗性の両方を有しなければならない。このよ
うな部品を、切削仕上げと後続のはだ焼きとにより製造
する方法が、長い間にわたりただ１つの可能な方法と見
なされていた。しかし成形コストを低減するために、粉
末冶金学的方法を利用することも可能である。これに関
連して、拡散合金にされ油焼入れされた鋼粉末に、所望
の炭素量に相当する量の黒鉛と通常の潤滑剤とを添加
し、次いでこの鋼粉末から圧粉体を粉末プレフォームと
して成形し、この圧粉体を連続方式で炉の中で焼結し、
次いで室温に冷却することが公知である。寸法精度を高
めるために、次いで校正プレスで再びプレス工程が行わ
れる。次いで、油浴の中での急冷するはだ焼きが行わ
れ、これに焼き戻しが続く。このようにして製造された
構造用部品は、典型的な焼き戻し組織を有する。
に大きい負荷がかかる構造用部品は、高い寸法精度を有
しなければならないだけでなく、非常に良好な動的強度
と高い耐摩耗性の両方を有しなければならない。このよ
うな部品を、切削仕上げと後続のはだ焼きとにより製造
する方法が、長い間にわたりただ１つの可能な方法と見
なされていた。しかし成形コストを低減するために、粉
末冶金学的方法を利用することも可能である。これに関
連して、拡散合金にされ油焼入れされた鋼粉末に、所望
の炭素量に相当する量の黒鉛と通常の潤滑剤とを添加
し、次いでこの鋼粉末から圧粉体を粉末プレフォームと
して成形し、この圧粉体を連続方式で炉の中で焼結し、
次いで室温に冷却することが公知である。寸法精度を高
めるために、次いで校正プレスで再びプレス工程が行わ
れる。次いで、油浴の中での急冷するはだ焼きが行わ
れ、これに焼き戻しが続く。このようにして製造された
構造用部品は、典型的な焼き戻し組織を有する。
【０００３】このような製造法は、良好な静的強度（引
張り強さ、硬度、耐摩耗性）も良好な動的強度も有する
構造用部品を提供する。第２のプレス工程（校正）に起
因するコスト増大にもかかわらず、寸法精度及び一様性
はしばしば満足できるものではない。到達可能な公差ク
ラスは約ＩＴ１０である。
張り強さ、硬度、耐摩耗性）も良好な動的強度も有する
構造用部品を提供する。第２のプレス工程（校正）に起
因するコスト増大にもかかわらず、寸法精度及び一様性
はしばしば満足できるものではない。到達可能な公差ク
ラスは約ＩＴ１０である。
【０００４】更に、焼結部品を、合金処理が完了し空気
焼入れされた鋼粉末からプレスされた圧粉体から製造す
ることが公知である。この場合、空気をマルテンサイト
開始温度より低い温度に冷却することによりマルテンサ
イト組織が形成される。このような焼結部品は、その高
い硬度に起因して確かに高い耐摩耗性を有するが、しか
し破断伸びが低いことに起因して、例えば歯車において
規則的に発生する動的負荷には適さない。到達可能な寸
法精度（公差クラスＩＴ９）の面でも、このようにして
製造された焼結部品は満足できるものではない。
焼入れされた鋼粉末からプレスされた圧粉体から製造す
ることが公知である。この場合、空気をマルテンサイト
開始温度より低い温度に冷却することによりマルテンサ
イト組織が形成される。このような焼結部品は、その高
い硬度に起因して確かに高い耐摩耗性を有するが、しか
し破断伸びが低いことに起因して、例えば歯車において
規則的に発生する動的負荷には適さない。到達可能な寸
法精度（公差クラスＩＴ９）の面でも、このようにして
製造された焼結部品は満足できるものではない。
【０００５】最後に、ドイツ特許出願公開第ＤＥ４００
１８９９Ｃ１号公報から、合金処理が完了した鋼粉末か
らなり０．３〜０．７％の炭素量割合を有する黒鉛が添
加されたものから高い強度の焼結部品粉末プレフォーム
を製造するために、プレスし、１１２０〜１２８０℃の
領域内の温度で焼結し、冷却により焼入れし、次いで焼
き戻しすることが公知である。
１８９９Ｃ１号公報から、合金処理が完了した鋼粉末か
らなり０．３〜０．７％の炭素量割合を有する黒鉛が添
加されたものから高い強度の焼結部品粉末プレフォーム
を製造するために、プレスし、１１２０〜１２８０℃の
領域内の温度で焼結し、冷却により焼入れし、次いで焼
き戻しすることが公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、良好
な動的強度と高い耐摩耗性を維持するとともに寸法精度
を大幅に高め（狭い仕上り公差）、しかも処理コスト及
び装置コストをできるだけ小さく保つように、冒頭に記
載の形式の方法を改善することにある。更に、この方法
を実施する装置を提供することにある。
な動的強度と高い耐摩耗性を維持するとともに寸法精度
を大幅に高め（狭い仕上り公差）、しかも処理コスト及
び装置コストをできるだけ小さく保つように、冒頭に記
載の形式の方法を改善することにある。更に、この方法
を実施する装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決され
る。有利な実施の形態は、請求項２〜請求項８に記載さ
れている。本発明の方法を実施する装置は、請求項９の
特徴部分に記載の特徴を有し、請求項１０〜請求項１２
の特徴部分に記載の特徴により発展することができる。
り、請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決され
る。有利な実施の形態は、請求項２〜請求項８に記載さ
れている。本発明の方法を実施する装置は、請求項９の
特徴部分に記載の特徴を有し、請求項１０〜請求項１２
の特徴部分に記載の特徴により発展することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施の形態に基づい
て図を用いて詳細に説明する。本発明の基礎は、焼結部
品を製造するために公知の調質鋼粉末を使用することに
ある。調質鋼とは焼き戻しにより鋼質を調整した鋼であ
って、でき上った合金鋼から製造されたものである。こ
の調質鋼粉末の合金成分の分布は、Ｃ含量以外は一様で
ある。従ってこの一様分布は、焼結の間に拡散を長い時
間にわたり行って達成することによって初めて得られる
ものではない。
て図を用いて詳細に説明する。本発明の基礎は、焼結部
品を製造するために公知の調質鋼粉末を使用することに
ある。調質鋼とは焼き戻しにより鋼質を調整した鋼であ
って、でき上った合金鋼から製造されたものである。こ
の調質鋼粉末の合金成分の分布は、Ｃ含量以外は一様で
ある。従ってこの一様分布は、焼結の間に拡散を長い時
間にわたり行って達成することによって初めて得られる
ものではない。
【０００９】従来では焼結部品は、焼結処理の後に別個
に熱処理し、これにより焼結部品は良好な動的強度特性
と同時に耐摩耗性を得ていた。このような特性の調整は
焼結処理の過程で直接に行われる。これを実現するため
に重要な点は、使用鋼粉末が空気焼入れ材料から成るこ
とにある。これにより、環境保護の理由からもともと望
ましくない油浴を使用して急冷することが不要となる。
に熱処理し、これにより焼結部品は良好な動的強度特性
と同時に耐摩耗性を得ていた。このような特性の調整は
焼結処理の過程で直接に行われる。これを実現するため
に重要な点は、使用鋼粉末が空気焼入れ材料から成るこ
とにある。これにより、環境保護の理由からもともと望
ましくない油浴を使用して急冷することが不要となる。
【００１０】焼結部品の炭素含量は、通常のように黒鉛
の形で別個に添加され、これにより鋼粉末は、充分な圧
縮成形性を保証するのに充分な軟らかさを保持する。焼
結プロセスの間に黒鉛は、互いにつながっている粉末粒
子の中に拡散する。
の形で別個に添加され、これにより鋼粉末は、充分な圧
縮成形性を保証するのに充分な軟らかさを保持する。焼
結プロセスの間に黒鉛は、互いにつながっている粉末粒
子の中に拡散する。
【００１１】本発明では、図１に示されているように焼
結（ａ区間）に直接に続いて焼結温度から第１の保持温
度に冷却される。第１の保持温度は、Ａｒ3 からＡｒ3
上方の最大１５０℃の温度までの温度区間の中に位置す
る。焼結温度から第１の保持温度への冷却（ｂ区間）は
好適には０．５〜１．５℃／ｓの冷却速度で行われる。
焼結部品は約５〜２５ｍｉｎ（第１の保持時間、ｃ区
間）の間にわたり第１の保持温度に保持される。これに
より小さいオーステナイト粒度が達成される。
結（ａ区間）に直接に続いて焼結温度から第１の保持温
度に冷却される。第１の保持温度は、Ａｒ3 からＡｒ3
上方の最大１５０℃の温度までの温度区間の中に位置す
る。焼結温度から第１の保持温度への冷却（ｂ区間）は
好適には０．５〜１．５℃／ｓの冷却速度で行われる。
焼結部品は約５〜２５ｍｉｎ（第１の保持時間、ｃ区
間）の間にわたり第１の保持温度に保持される。これに
より小さいオーステナイト粒度が達成される。
【００１２】なお、Ａｒ3 は当業者にはよく知られてい
るように、鋼を冷却する際のある臨界温度あるいは転移
温度であって、鋼の成分によって変わる温度である。
るように、鋼を冷却する際のある臨界温度あるいは転移
温度であって、鋼の成分によって変わる温度である。
【００１３】オーステナイト化フェーズ（ｃ区間）では
次のことが推奨される、すなわち、焼結処理の間にわた
り維持されなければならなかった保護ガス雰囲気の中で
の加炭能力(C-Potential) をさらに高めることが推奨さ
れる。これにより、焼結部品の外面層が加炭され、これ
により表面領域の中の硬度を大幅に高めることが可能で
ある。これは、良好な耐摩耗性にとって重要である。こ
れに対して焼結部品の内部では炭素含量が低く維持さ
れ、これにより動的強度特性は非常に良好になる（横断
面の硬度分布）。
次のことが推奨される、すなわち、焼結処理の間にわた
り維持されなければならなかった保護ガス雰囲気の中で
の加炭能力(C-Potential) をさらに高めることが推奨さ
れる。これにより、焼結部品の外面層が加炭され、これ
により表面領域の中の硬度を大幅に高めることが可能で
ある。これは、良好な耐摩耗性にとって重要である。こ
れに対して焼結部品の内部では炭素含量が低く維持さ
れ、これにより動的強度特性は非常に良好になる（横断
面の硬度分布）。
【００１４】第１の保持温度をＡｒ3 の上方の最大５０
〜１００℃の領域内に選択すると特に有利である。第１
の保持時間の好適な持続時間は１０〜２０ｍｉｎであ
る。
〜１００℃の領域内に選択すると特に有利である。第１
の保持時間の好適な持続時間は１０〜２０ｍｉｎであ
る。
【００１５】第１の保持時間に直接に続いて、対流によ
るガス冷却により冷却が加速されて行われて第２の保持
温度に到達する（ｄ区間）。これを実現するために３〜
６℃／ｓの領域内の冷却速度が推奨される。
るガス冷却により冷却が加速されて行われて第２の保持
温度に到達する（ｄ区間）。これを実現するために３〜
６℃／ｓの領域内の冷却速度が推奨される。
【００１６】この第２の保持温度は、各材料のＺＴＵ図
表に基づいて、フェライト形成の領域が回避されベイナ
イト組織が形成され始めるように選択される。
表に基づいて、フェライト形成の領域が回避されベイナ
イト組織が形成され始めるように選択される。
【００１７】この第２の保持温度の保持時間（ｅ区間）
は、少なくとも５０％のベイナイトの組織成分が形成さ
れるまで続く。しかし、組織が完全にベイナイトに変換
することは通常、望ましくない。最も遅い時点としてベ
イナイトが最大９５％に到達した時点で、第２の保持温
度の保持を終了するのが好ましい。特に好適にはベイナ
イト成分の割合は、６０〜８０％のオーダである。次い
で焼結部品は、通常のように室温まで冷却される（通常
冷却、ｆ区間）。
は、少なくとも５０％のベイナイトの組織成分が形成さ
れるまで続く。しかし、組織が完全にベイナイトに変換
することは通常、望ましくない。最も遅い時点としてベ
イナイトが最大９５％に到達した時点で、第２の保持温
度の保持を終了するのが好ましい。特に好適にはベイナ
イト成分の割合は、６０〜８０％のオーダである。次い
で焼結部品は、通常のように室温まで冷却される（通常
冷却、ｆ区間）。
【００１８】判明した１つの意外な点は、本発明の方法
によりとりわけ良好な部品品質が保証されることであ
る。すなわち、寸法精度が比較的高いだけでなく、公差
が、従来の製造方法の場合に比して大幅に小さい。従来
の油焼入れ及び調質を用いて到達可能な品質等級ＩＴ１
０の代りに、本発明ではＩＴ８に到達可能である。これ
は、別個の校正動作を行うことさえ不要であるのでなお
さら意外である。これにより、１つの複雑かつ大規模な
作業工程全部が不要となる。更に、別個の熱処理工程の
ためのエネルギコスト及び取扱いの手間が不要となる。
によりとりわけ良好な部品品質が保証されることであ
る。すなわち、寸法精度が比較的高いだけでなく、公差
が、従来の製造方法の場合に比して大幅に小さい。従来
の油焼入れ及び調質を用いて到達可能な品質等級ＩＴ１
０の代りに、本発明ではＩＴ８に到達可能である。これ
は、別個の校正動作を行うことさえ不要であるのでなお
さら意外である。これにより、１つの複雑かつ大規模な
作業工程全部が不要となる。更に、別個の熱処理工程の
ためのエネルギコスト及び取扱いの手間が不要となる。
【００１９】図２には、電子制御式連続焼結炉として形
成されている本発明の装置の最も簡単な構成が示されて
いる。左側の矢印により、焼結部品が第１のゾーンに導
入されることが示されている。第１のゾーンは加熱ゾー
ンとして機能し、この中に粉末プレフォームの中に含有
されている潤滑剤（例えばろう）が蒸発する。従ってこ
の第１のゾーンは脱ろうゾーン１とも呼ばれる。
成されている本発明の装置の最も簡単な構成が示されて
いる。左側の矢印により、焼結部品が第１のゾーンに導
入されることが示されている。第１のゾーンは加熱ゾー
ンとして機能し、この中に粉末プレフォームの中に含有
されている潤滑剤（例えばろう）が蒸発する。従ってこ
の第１のゾーンは脱ろうゾーン１とも呼ばれる。
【００２０】脱ろうゾーン１に搬送方向で直接に続いて
本来の焼結ゾーン２が配置されている。焼結ゾーン２の
中で焼結部品は、充分に長い時間にわたり焼結温度（少
なくとも１０００℃）に保持される。
本来の焼結ゾーン２が配置されている。焼結ゾーン２の
中で焼結部品は、充分に長い時間にわたり焼結温度（少
なくとも１０００℃）に保持される。
【００２１】焼結部品は一定の速度で装置全体を通過す
るので、焼結ゾーン３はそれに対応する長さを有する。
るので、焼結ゾーン３はそれに対応する長さを有する。
【００２２】焼結部品の酸化を防止するために装置全体
の中に、酸素を含有しない雰囲気（保護雰囲気）が維持
される。
の中に、酸素を含有しない雰囲気（保護雰囲気）が維持
される。
【００２３】第２の焼結ゾーン２に続いてオーステナイ
ト化ゾーン３が配置されている。オーステナイト化ゾー
ン３の中で焼結部品はまず初めに冷却され、オーステナ
イト化温度に保持される。
ト化ゾーン３が配置されている。オーステナイト化ゾー
ン３の中で焼結部品はまず初めに冷却され、オーステナ
イト化温度に保持される。
【００２４】次いで急激冷却ゾーン４が配置されてい
る。急激冷却ゾーン４には、充分に強い対流式ガス冷却
を実現する（図示されていない）ガスシャワが設けられ
ている。
る。急激冷却ゾーン４には、充分に強い対流式ガス冷却
を実現する（図示されていない）ガスシャワが設けられ
ている。
【００２５】焼結部品が第２の保持温度に到達すると、
焼結部品はベイナイト化ゾーン７の中に入り、第２の保
持時間にわたり充分に長くこの温度に保持され、これに
より少なくとも５０％のベイナイト西部が組織の中に形
成される。これを実現するためにベイナイト化ゾーン７
は、相応の長さを有する。
焼結部品はベイナイト化ゾーン７の中に入り、第２の保
持時間にわたり充分に長くこの温度に保持され、これに
より少なくとも５０％のベイナイト西部が組織の中に形
成される。これを実現するためにベイナイト化ゾーン７
は、相応の長さを有する。
【００２６】充分なベイナイト化時間が経過した後、し
かしできるだけ９５％の成分比に到達する前に焼結部品
は、仕上げの通常冷却ゾーン５の中に入り、通常冷却ゾ
ーン５の中でベイナイト化温度から室温に近い温度まで
冷却される。
かしできるだけ９５％の成分比に到達する前に焼結部品
は、仕上げの通常冷却ゾーン５の中に入り、通常冷却ゾ
ーン５の中でベイナイト化温度から室温に近い温度まで
冷却される。
【００２７】図３には、図２に対して変形されている装
置が示されている。この装置の相違点は、この装置の中
に装填される粉末プレフォームが、選択的に２つの異な
る通路を走行できることにある。
置が示されている。この装置の相違点は、この装置の中
に装填される粉末プレフォームが、選択的に２つの異な
る通路を走行できることにある。
【００２８】脱ろうゾーン１から急激冷却ゾーン４まで
の構成は、図１に示されている構成と完全に一致する。
急激冷却ゾーン４の後ろで材料流の方向を選択的に設定
できる。
の構成は、図１に示されている構成と完全に一致する。
急激冷却ゾーン４の後ろで材料流の方向を選択的に設定
できる。
【００２９】形成された焼結部品は直接に別個の通常冷
却ゾーン５ａに入り、この装置から“通常に”焼結され
ているすなわち本発明によらない方法で形成された部品
として出るか、又は本発明の方法を適用するために、急
激冷却ゾーン４を出た後に選択的に切換え可能な横方向
搬送装置６を介して図示の矢印により示されているよう
に本発明の装置の第１の部分に平行に配置されているベ
イナイト化ゾーン７の中に導入される。
却ゾーン５ａに入り、この装置から“通常に”焼結され
ているすなわち本発明によらない方法で形成された部品
として出るか、又は本発明の方法を適用するために、急
激冷却ゾーン４を出た後に選択的に切換え可能な横方向
搬送装置６を介して図示の矢印により示されているよう
に本発明の装置の第１の部分に平行に配置されているベ
イナイト化ゾーン７の中に導入される。
【００３０】好適にはこの搬送方向は、本発明の装置全
体の第１の部分に対して反対の方向である。
体の第１の部分に対して反対の方向である。
【００３１】次いで再び通常冷却ゾーン５ｂが配置さ
れ、通常冷却ゾーン５ｂの中では、本発明により処理さ
れた部品が冷却されて室温に到達する。これによりこの
ような装置は、処理する製品の多様性の面で高い融通性
を提供する。
れ、通常冷却ゾーン５ｂの中では、本発明により処理さ
れた部品が冷却されて室温に到達する。これによりこの
ような装置は、処理する製品の多様性の面で高い融通性
を提供する。
【００３２】勿論、ベイナイト化ゾーン７と第２の通常
冷却ゾーン５ｂとを互いに１８０゜ずらして配置するこ
とも可能である、すなわち元の材料流方向を維持するこ
とも可能である。
冷却ゾーン５ｂとを互いに１８０゜ずらして配置するこ
とも可能である、すなわち元の材料流方向を維持するこ
とも可能である。
【００３３】同様に、通常冷却ゾーン５ａと、ベイナイ
ト化ゾーン７及び通常冷却ゾーン５ｂから形成されてい
る装置列とを互いに交換して配置することも容易に可能
である。しかし図示の例は、比較的短い構造長を有する
利点を有する。
ト化ゾーン７及び通常冷却ゾーン５ｂから形成されてい
る装置列とを互いに交換して配置することも容易に可能
である。しかし図示の例は、比較的短い構造長を有する
利点を有する。
【００３４】
【実施例】本発明の効果を、次の２つの例に基づいて詳
細に説明する。 比較例：Ｆｅ−４Ｎｉ−０．５Ｍｏの組成を有する、合
金処理が完了した鋼粉末であって単体元素の１％Ｃｕ，
０．６％黒鉛及び通常の潤滑剤が添加されたものから、
密度６．８０〜６．９０ｇ／ｃｍ3 の圧粉体が製造され
た。これらの部品は１１５０℃の温度で３０ｍｉｎ間焼
結される。その際、吸熱雰囲気から成り加炭能力が制御
されている保護ガス雰囲気が、維持された。マルテンサ
イト開始温度で部品を対流によりガス冷却し（３〜６℃
／ｓの冷却速度）、次いで通常冷却により冷却して室温
に到達すると、部品は次の特性を有する。
細に説明する。 比較例：Ｆｅ−４Ｎｉ−０．５Ｍｏの組成を有する、合
金処理が完了した鋼粉末であって単体元素の１％Ｃｕ，
０．６％黒鉛及び通常の潤滑剤が添加されたものから、
密度６．８０〜６．９０ｇ／ｃｍ3 の圧粉体が製造され
た。これらの部品は１１５０℃の温度で３０ｍｉｎ間焼
結される。その際、吸熱雰囲気から成り加炭能力が制御
されている保護ガス雰囲気が、維持された。マルテンサ
イト開始温度で部品を対流によりガス冷却し（３〜６℃
／ｓの冷却速度）、次いで通常冷却により冷却して室温
に到達すると、部品は次の特性を有する。
【００３５】引張り強さ ６５０Ｎ／ｍｍ2 、 硬度レベル ５５０〜７００ＨＶ１、 破断伸び ０．３〜０．６％、 寸法精度は公差クラスＩＴ９に相当した。
【００３６】本発明の例：Ｆｅ−４Ｎｉ−０．５Ｍｏの
組成を有し合金処理が完了した鋼粉末であって１％のＣ
ｕ及び０．６％の黒鉛及び通常の潤滑剤が添加されたも
のから、前述の例の場合と同様の圧粉体が製造された。
焼結は、加炭能力が制御されている吸熱ガス雰囲気の中
で、１１２０℃の温度で３０ｍｉｎの持続時間で行われ
た。オーステナイト化の後、３℃／ｓの冷却速度の急激
冷却が行われ、更に、本発明によるベイナイト化が行わ
れ、次いで、室温までの通常冷却が行われた。その際、
構造用部品の中に次の特性のベイナイト組織が形成され
た。
組成を有し合金処理が完了した鋼粉末であって１％のＣ
ｕ及び０．６％の黒鉛及び通常の潤滑剤が添加されたも
のから、前述の例の場合と同様の圧粉体が製造された。
焼結は、加炭能力が制御されている吸熱ガス雰囲気の中
で、１１２０℃の温度で３０ｍｉｎの持続時間で行われ
た。オーステナイト化の後、３℃／ｓの冷却速度の急激
冷却が行われ、更に、本発明によるベイナイト化が行わ
れ、次いで、室温までの通常冷却が行われた。その際、
構造用部品の中に次の特性のベイナイト組織が形成され
た。
【００３７】引張り強さ ７５０〜８００Ｎ／ｍｍ2 、 硬度レベル ３５０〜４５０ＨＶ１、 破断伸びＡ３ ６％まで、 本発明により製造された部品の寸法精度は、大幅により
良好であった。この寸法精度はＩＴ８クラスに相当し
た。
良好であった。この寸法精度はＩＴ８クラスに相当し
た。
【００３８】本発明の方法により、焼結状態の構造用部
品において高い靭性と高い強度とを組合せることが可能
であり、このような組合せは、別個の熱処理を行っても
達成できず、しかも、本発明の方法により良好な寸法公
差が保証される。
品において高い靭性と高い強度とを組合せることが可能
であり、このような組合せは、別個の熱処理を行っても
達成できず、しかも、本発明の方法により良好な寸法公
差が保証される。
【図１】ＺＴＵ線図に基づいて本発明の方法の経過を示
す線図である。
す線図である。
【図２】本発明の方法を実行する焼結炉の概念図であ
る。
る。
【図３】本発明の方法を実行する焼結炉の概念図であ
る。
る。
１ 脱ろうゾーン ２ 焼結ゾーン ３ オーステナイト化ゾーン ４ 急激冷却ゾーン ５ 通常冷却ゾーン ６ 横方向搬送装置 ７ ベイナイト化ゾーン
フロントページの続き (72)発明者 カール‐ハインツ・リンドナー ドイツ連邦共和国、デー 45481 ミュー ルハイム、ヴェスダウアー・シュトラーセ 11 (72)発明者 ルドルフ・シュナイダー ドイツ連邦共和国、デー 58730 フレン デンベルク、ダクスライテ 15アー
Claims (12)
- 【請求項１】 合金化処理が完了し空気焼入れされた調
質鋼粉末から成り黒鉛の形で添加された少なくとも０．
３％の炭素含量を有するものを粉末プレフォームとして
プレスし、少なくとも１０００℃の焼結温度で保護ガス
の中で焼結することと、次いで冷却することとにより、
高い耐摩耗性を及び良好な動的強度を有し成形体から成
る焼結部品を形成する、焼結部品製造方法において、 前記焼結部品が、前記焼結に続いてＡｒ3 からＡｒ3 の
上方最大１５０℃の領域内で冷却され、５〜２５ｍｉｎ
の第１の保持時間この温度に保持されることと（オース
テナイト化フェーズ）、 前述の処理に直接に続いて前記焼結部品が、対流による
ガス冷却により冷却が加速されて第２の保持温度に到達
し、第２の保持時間この温度に保持され、前記第２の保
持温度がベイナイト組織が形成される温度領域内にあ
り、前記第２の保持時間がベイナイト組織成分の割合が
少なくとも５０％になるように定められることと、 次いで焼結部品が冷却されて室温に到達することを特徴
とする焼結部品製造方法。 - 【請求項２】 第１の保持温度が、Ａｒ3 の上方最大５
０〜１００℃であることを特徴とする請求項１に記載の
焼結部品製造方法。 - 【請求項３】 第１の保持時間が１０〜２０ｍｉｎであ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焼結
部品製造方法。 - 【請求項４】 対流によるガス冷却が３〜６℃／ｓで行
われることを特徴とする請求項１から請求項３のうちの
いずれか１つの請求項に記載の焼結部品製造方法。 - 【請求項５】 第１の保持温度への冷却が、０．５〜
１．５℃／ｓでの冷却速度で行われることを特徴とする
請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に
記載の焼結部品製造方法。 - 【請求項６】 第１の保持時間の上限が、ベイナイト組
織成分の割合が最大９５％であるように定められている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれ
か１つの請求項に記載の焼結部品製造方法。 - 【請求項７】 第２の保持時間が、ベイナイト組織成分
が６０〜８０％であるように定められていることを特徴
とする請求項６に記載の焼結部品製造方法。 - 【請求項８】 オーステナイト化フェーズの保護ガス雰
囲気が、焼結部品の浸炭部に作用できる加炭能力に設定
されることを特徴とする請求項１から請求項７のうちの
いずれか１つの請求項に記載の焼結部品製造方法。 - 【請求項９】 焼結ゾーン（２）と、前記焼結ゾーン
（２）の後ろに配置されガス冷却する急激冷却ゾーン
（４）と、前記急激冷却ゾーン（４）の後ろに配置され
ている通常冷却ゾーン（５）とを有する、連続装置とし
て形成され電子制御される焼結炉を備える請求項１に記
載の方法を実施する装置において、 前記焼結ゾーン（２）と前記急激冷却ゾーン（４）との
間にオーステナイト化ゾーン（３）が配置され、前記急
激冷却ゾーン（４）と通常冷却ゾーン（５，５ｂ）との
間にベイナイト化ゾーン（７）が配置されていることを
特徴とする装置。 - 【請求項１０】 互いに平行に配置されている２つの通
常冷却ゾーン（５ａ，５ｂ）が選択可能に設けられ、そ
れらのうちの１つの通常冷却ゾーン（５ｂ）には、横方
向搬送装置（６）を介して材料が供給され、他方の冷却
ゾーン（５ａ）はベイナイト化ゾーン（７）を回避する
ために直接に急激冷却ゾーン（４）に接続されているこ
とを特徴とする請求項９に記載の装置。 - 【請求項１１】 横方向搬送装置（６）が急激冷却ゾー
ン（４）とベイナイト化ゾーン（７）との間に配置され
ていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 第２の通常冷却ゾーン（５ｂ）とベイ
ナイト化ゾーン（７）とが、焼結ゾーン（２）及びオー
ステナイト化ゾーン（３）及び急激冷却ゾーン（４）の
搬送方向に対して反対の方向で平行な搬送方向を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
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