JPS5810962B2 - 圧縮性、成形性および熱処理特性に優れる合金鋼粉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧縮性、成形性および熱処理特性に優れる
合金鋼粉に関するものであり、とくに高強度の焼結構造
用機械部品を製造するのに好適な低Ｃ１低Ｎ、低Ｃ化し
た噴霧合金鋼粉について提案するものである。

粉末冶金部品（以下圧密材と言う。

）には、焼結部品（以下Ｐ／Ｍ部品という。

）と粉末鍛造部品（以下Ｐ／Ｆ部品という。

）があり、前者は、成形、焼結して製造され、後者は、
粉末を一旦成形したプレフォームを熱間で型鍛造して密
度を高めて製造される。

近年、粉末冶金部品の製造は、次第に高強度部品の領域
にまで拡大されつつあり、従来の純鉄粉を原料とした混
合法ではこの要請に十分に応えることは難しいことから
、圧密材の浸炭性や焼入れ性の、いわゆる熱処理特性に
優れる合金鋼粉が希求されてＧりる。

その際、このような合金鋼粉には、さらに別の特徴が要
求される。

すなわち、粉末を金型中で加圧成形する工程を必ず経る
ことから、粉末の圧縮性、成形性にも優れることが要求
されている。

ところが、圧密材の焼入れ性を向上させることと、粉末
の圧縮性、成形性を向上させることは相反する要求であ
って、例えば、圧密材の焼入れ性向上を計るために、粉
末にＭｎ。

Ｃｒ、Ｍｏ 、Ｖといった元素を予め合金すると、粉末
粒子が硬くなり、逆に粉末の圧縮性、成形性が阻害され
てしまう。

本発明鋼粉は、このような相反する二つの要求を同時に
満たすように化学組成上の工夫を凝らし、さらに、その
ような合金組成をもつ銅粉の製造技術に関する詳細な検
討結果を基にして本発明鋼粉の実現を目脂した結果得ら
れたものであり、正に時代の要請に応え得るものである
。

さて、上記の要請に応えるため、本発明鋼粉では、Ｍｎ
、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ（これらの元素を第１群元素と呼ぶ）
の１種または２種以上を合金して、圧密材の浸炭性、焼
入れ性向上を計ったが、その際、粉末の成形時における
圧縮性、成形性に対する配慮をも行い、各合金元素の上
限を決定した。

加えて、粉末の圧縮性、成形性の積極的な向上を計るに
は、銅粉中Ｃ量、Ｎ量の可能な限りの低減が必要であり
、この面からの組成限定も行った。

さらに、圧密材の浸炭性、焼入れ性向上に当っては、銅
粉の含有酸素量が問題となり、その低減が必要不可欠と
の知見を得て、この低減にも努めた。

次に、圧密材の浸炭性、焼入性向上に当っては、前記第
１群元素に加えて、Ｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ。

Ｎｂ（これらの元素を第２群元素と呼ぶ）の１種又は２
種以上を併せ合金することにより、圧密材の浸炭性、焼
入れ性が一段と向上することを見出し、本発明鋼粉を構
成させた。

しかし、これらの第２群元素は、第１群元素を合金せず
に第２群元素のみで合金したのでは、圧密材の浸炭性、
焼入れ性向上の効果は期待できない事実も確認した。

これら第２群元素もまた、粉末の圧縮性、成形性を考慮
して、その合金量に上限のあることは、第１群元素と同
様である。

一般に、合金鋼粉の製造に関する先行技術は、水アトマ
イズ−ガス還元の工程で製造される。

すなわち、目標合金組成の溶鋼を、細孔を通して流下さ
せ、この溶鋼流に、周囲から高圧水を衝突させて霧化粉
砕したのち、この水アトマイズのままのスラリー状鋼粉
を脱水、乾燥し、例えば露点が０℃より高いアンモニア
分解ガス雰囲気中で１０００℃程度に加熱し還元焼鈍し
て製品鋼粉とする方法が用いられている。

しかるに、Ｍｎ、Ｃｒ。Ｖ、Ｎｂ、Ｂといった酸素との
親和力の強い元素を合金した銅粉の場合、このような従
来方法の還元ガスによる焼鈍では、十分な脱酸が望めな
いほか、窒素や炭素の十分な低減も期待できず、従って
、従来製造されたこのような銅粉は、圧密材の浸炭性、
焼入れ性に劣るほか、粉末の圧縮性、成形性にも劣り、
実用上問題があった。

とくに、脱酸の問題は深刻であり低廉な焼入性向上元素
であるＭｎ、Ｃｒ、Ｂ等を合金した粉末の場合、前記の
ごとき従来方法のガス還元法では酸素含有量を４０００
ｐｐｍ以下にすることは極めて困難で、そのため却って
圧密材の焼入れ性浸炭性が低下することは勿論のこと、
機械的性質まで劣化し、これら元素を合金する意味は失
なわれてしまう結果となっている。

このような理由から、公知合金鋼粉においては、Ｍｎ、
Ｃｒの合金量を極力少なくする方法が用いられている。

例えば、Ａ１５Ｉ４６００（０，２％Ｍｎ−２％Ｎｉ−
０．５％Ｍｏ）、ＡＩＳＩ９４００（Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ
、各０．２５％）、Ａ１５Ｉ８６００（０，２％Ｍｎ
−Ｎｉ 、 Ｃｒ 、Ｍｏ各０．５％）などがそれであ
り、これら公知の銅粉ではＭｎ。

Ｃｒの合金量が少ないことがら圧密材の十分な焼入れ性
が確保されていない。

また、８６００鋼粉の場合には、４６００．９４００の
各鋼粉に較べて、Ｍｎ、Ｃｒ合金量が多いことから、酸
素含有量も多くなり、通常５０’０ＯｐｐＩＩＩ程度が
含有されて、圧密材の焼入れ性、機械的性質などは却っ
て４６００鋼粉より劣っている。

さて、本発明鋼粉においては、上述のような従来技術の
欠点を克服するため、その製造技術を十分に検討して、
従来は相客れないものとされた、圧密材の浸炭性、焼入
れ性向上と粉末の圧縮性、成形性という２つの要求を共
に満足するように工夫した。

すなわち、本発明鋼粉の製造の１つとして、銅粉中に予
め合金した炭素を還元剤として、この銅粉を真空中で誘
導加熱して脱酸、脱炭、脱窒する方法を用いる。

この方法の場合、水アトマイズ以前に、溶鋼中に予め炭
素を合金しておくことが肝要である。

その際、水アトマイズ、脱水、乾燥の工程を経て製造さ
れる未焼鈍鋼粉の全酸素量に対して、Ｃ１０モル比が１
以下になるように、予め炭素の合金量を調節することが
大切である。

なお、未焼鈍鋼粉の全酸素量が大体とれ位になるかは、
別途予備実験により把握しておかねばならない。

上記のＣ１０モル比が１以下という条件は、さらに、 という条件に従わねばならない。

ここで０ｔｏｔ・（ｗｔ％）およびＣ（ｗｔ％）は、未
焼鈍鋼粉の全酸素量および合金炭素量を意味する。

次に、このようにして準備された未焼鈍鋼粉を、１０
Ｔｏ ｒ ｒ、以下、好ましくはＩ Ｔｏｒｒ、以下の
真空雰囲気中で、５０ヘルツ〜５００キロヘルツの交番
電力により、１０００〜１４００℃の温度に誘導加熱す
る。

この還元焼鈍工程において、脱酸、脱炭は速やかに進行
し、十分脱炭し切ったところで反応は終了する。

その際、真空中で高温に誘導加熱されるため、窒素も速
やかに除去され、通常のガス還元法では、１００〜７Ｑ
Ｑｐｐｍも窒素が含有されるのに対して、この方法では
、多くとも４０ｐｐｍ、通常は２０ｐｐｍ以下となり、
極めて低窒素の銅粉製造が可能となる。

このようにして脱酸、脱炭、脱窒された粉末は、焼結状
のケーキとなっているので、これを冷却後に装置外へ取
出し、衝撃型の粉砕機で粉砕して粉末化する。

このようにして、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、ＮｂおよびＢなどの
酸素（あるいは窒素）との親和力の強い元素を合金した
Ｏ：０．２５％以下、Ｃ：０．０５％以下、Ｎ：０．０
０４０％以下の低Ｏ１低Ｃ１低Ｎ鋼粉が実現した。

本発明鋼粉の製造において、未焼鈍鋼粉に予め炭素を合
金することの意義、利点は、還元剤さしての利用以外に
も次のような点にあることが指摘される。

（ａ）溶鋼に加炭することにより、溶鋼の酸化防止を計
り得ることから各合金元素の酸化損失の低減、すなわち
溶解歩留りの向上が計れる。

（ｂ） 溶鋼への加炭により溶湯粘性が低下すること
から、溶鋼温度を低くすることが可能となり、それに伴
なって溶解炉の炉壁耐火物の寿命向上が計れる。

（Ｃ）溶鋼への加炭により、Ｃｒおよびその他の合金元
素の酸化物生成が抑制されることから、水噴霧工程にお
ける溶鋼流下用の細孔の閉塞防止が計れ、安定した噴霧
作業が可能となる。

また、本発明鋼粉の他の製法として、例えば未分解のＮ
Ｈ３を含まないガス雰囲気中で加熱して還元あるいは脱
酸、脱炭、脱窒する方法によっても製造することができ
る。

この場合は、水アトマイズ未焼鈍鋼粉のＣ量を０．２０
％以下、吹き込みガスの露点を一４０℃以下、加熱温度
を１０００℃以上にする必要がある。

次に、本発明鋼粉における各合金元素の役割、およびそ
の組成限定理由を述べる。

（１）Ｃ：０．０５％以下、Ｎ：０．００４０％以下、
０：０．２５％以下について； 一般に、ＣはＮと共に鋼中に浸入型に固溶してフェライ
ト地を硬化させる元素である。

同様に粉末冶金法により原料粉末を金型内で加圧成形す
る際にも、Ｃ，Ｎ量が低いほど圧縮性は良好となり、さ
らにＯ量が低いほど一段と圧縮性は向上する。

また、同一成形圧力においては、圧粉密度が高い程うト
ラ−値が低く、かつ圧粉体抗折力が高くなるので、Ｃ，
Ｎ、０含有量の少ない銅粉は同時に成形性にも優れる結
果となる。

このように圧縮性、成形性に優れる銅粉は、焼結部品に
加工した場合、焼結密度も相対的に高くなるので、高強
度でかつ寸法精度の良い部品の製造が可能となる。

また、粉末鍛造法においては、プレフォームの密度が高
い程、低圧力での鍛造成形が可能となるので好都合であ
る。

本発明鋼粉の如く、Ｍｎ 、 Ｃｒ 、Ｍｏおよび■、
あるいはＢ 、Ｎｉ、Ｃｕ、ＣｏおよびＮｂ等を、特許
請求の範囲に示したような範囲内で合金した鋼粉におい
ては、Ｃを０．０５％以下、Ｎを０．００４０％以下、
０を０．２５％以下に抑制することにより、はじめて成
形圧力５ｔ／ｃｆＬにおける圧粉密度を６．６０ ？
１０ｉ１以上、ラトラー値を１．２０％以下になし得る
ものである。

なお、本発明鋼粉では、溶鋼にＣを予め合金したのち粉
末化するため鋼粉粒子内部の清浄化が計られ、鋼粉粒子
内部の酸化物系非金属介在物量が極めて少なくなって、
鋼粉基地の硬化が軽減されるため、これによっても粉末
の圧縮性、成形性は良好に維持される。

銅粉のＯ量が０．２５％を超えると圧密材の浸炭性、焼
入れ性が劣化するほか機械的性質もまた劣化する。

（２） Ｓｉ ： ０．１０％以下、Ａｔ：０．０１
％以下について； 本発明鋼粉では、ＳｉおよびＡ７の含有量は、それぞれ
０．１０％以下および０．０１％以下に抑制しなければ
ならない。

鋼粉中のＳｉ含有量が０．１０％を超えると、銅粉の０
量が増加しマンガンシリケート系の長大な複合酸化物を
形成して、還元焼鈍工程における脱酸が困難となる他、
圧密材の浸炭性、焼入れ性および機械的性質などが劣化
する。

また、Ｓｉは固溶硬化能が大きく、０．１０％以上を含
むと圧縮性の著しい低下を来し、さらには焼結時の酸化
も起り易くなり、焼結部品の異常膨張の原因ともなる。

従って、Ｓｉの含有量を０．１０％以下、好ましくは０
．０５％以下に抑制する必要がある。

ＡｔもまたＳｉと同様に、その酸化物の介在は圧密材の
機械的性質劣化および水アトマイズ工程における溶鋼流
下用細孔の閉塞原因となることから、その含有量を０．
０１％以下に抑制する必要がある。

次に、Ｍｎ 、 Ｃｒ 、Ｍｏおよび■の第１群元素の
役割および組成限定理由を説明する。

（３） Ｍｎ ：０．３５〜１．５０ ％、 Ｃｒ
二 ０．２〜５．０％について； ＭｎとＣｒは、低廉な合金元素でともに鉄鋼の機械的緒
特性改善のための必須元素であり焼結部品や粉末鍛造部
品などの圧密材においても、基本となる合金元素である
。

Ｍｎは圧密材の焼入性を著しく改善する元素の１つであ
る。

Ｍｎによる圧密材の強度上昇効果は固溶体強化と焼入硬
化の両機構によるが、その合金量が１．５０％を超えて
多くなると、銅粉の圧縮性、成形性が劣化するほか、銅
粉の含有酸素量も多くなり圧密材の浸炭性、焼入れ性、
機械的性質もまた劣化する。

一方、Ｍｎの下限量０．３５％は焼入れ一焼戻しの熱処
理による圧密材の特性改善に有効に作用する必要最低限
の量である。

Ｃｒは上記Ｍｎと共に、またはＣｒ単独で用いられ、圧
密材の焼入れ性、機械的性質、耐熱性、耐酸化性、耐摩
耗性を向上せしめ、かつ浸炭−窒化等の表面硬化熱処理
上からも必要不可欠な元素である。

Ｃｒの下限量０．２％は、圧密材の浸炭性、焼入れ性、
機械的性質あるいは、耐酸化性、耐摩耗性を向上せしめ
る上から必要な最低量であり、Ｃｒ量の増加とともに、
これらの特性は向上してくるが、５．０％を超えて合金
すると固溶強化による鋼粉粒子の硬化を招き、銅粉の圧
縮性が低下するほか鋼粉の脱酸も困難となり、酸化物量
が増加してＭｎの場合と同様に圧密材の浸炭性、焼入れ
性および機械的性質が劣化する。

（４） Ｍｏ ： ０．１０〜７．０％、Ｖ：０．０
１〜１．０％について； Ｍｏは高価な元素であるが、Ｍｎ、Ｃｒと同様に、圧密
材の焼入れ時におけ、る臨界冷却速度を下げる効果が著
しく、焼入れ性を向上せしめるほか、焼戻し脆性を緩和
し、高温強度を増大せしめるので極めて好ましい元素で
あり、かつ少量の合金化で有効である。

実験によれば、圧密材の焼入れ性に有効に作用する下限
量は０．１０％であり、一方、上限量は経済性と銅粉の
圧縮性、成形性から７．０％に限定される。

一例として、本発明に属する０、４２％Ｍｎ −４，５
３％Ｍ。

銅粉の圧縮性を紹介すると、５ ｔ ／ｃｒｊ、の成形
圧力で６．７０ ？ ／ｌｒｉの圧粉密度を示した。

■は圧密材の高温強度を改善し、炭化物を形成して耐摩
耗性を付与する元素である。

その上、１％までの添加により、Ｍｎ 、 Ｃｒ 、Ｍ
ｏと同様に焼入れ時の臨界冷却速度を著しく下げ、焼入
れ性向上に寄与するので好ましい。

また、粉末に■を合金すると、圧密材の高温引張強さは
ｖ量の増加とともに増大するが、１．０％を超えて合金
した場合には銅粉の圧縮性低下を招くほか、圧密材の焼
入れ性も低下するので好ましくない。

従って、この意味からＶの上限量を１．０％とした。

■の下限量の０．０１％は、合金効果が確認される最低
量であり、実験結果をもとに決定した。

次にＣｕ 、Ｎｉ 、 Ｃｏ 、ＮｂおよびＢの第２群
元素の役割およびその合金量限定理由を説明する。

（５） Ｂ ： ０．０２％以下、Ｎｉ 二０．２〜５
．０％、Ｃｕ ： ０．２−２．０％、Ｃｏ ： ０．
２〜１０．０％、Ｎｂ：０．１０％以下について： 本発明鋼粉において、これらの第２群元素は前述したＣ
以下■までから成る基本的な合金組成に、さらに上記範
囲内でこれらの１種または２種以上を併せて合金するこ
とにより、銅粉の圧縮性、成形性を劣化させることなく
、圧密材の浸炭性、焼入れ性あるいは機械的性質をより
一層向上せしめ、このほかにも圧密材の高温における耐
酸化性、耐摩耗性を向上せしめるので好ましい。

しかし、これらの第２群元素は第１群元素を合金するこ
となく添加したのでは、上述の如き効果は余り発揮され
ず、却って圧密材の浸炭性を阻害したり、焼入れ性の向
上が認められなかったりして、本発明鋼粉における使用
法はどの効果は期待できない結果となる。

従って、これらの第２群元素は、必ず第１群元素と併用
して合金せねばならない。

先ずＣｕについて、この元素は、Ｍｎ、Ｃｒ。

ＭｏあるいはＶなどのような炭化物生成傾向の強い元素
と共存せしめることによって、圧密材の焼入れ性を大幅
に向上させ、焼入れ硬化深度を飛躍的に深くする効果の
あることを見出した。

この原因は、ＣｕはＮｉと同様に鋳鉄の無鉛化を促進す
る元素として知られているが、このことが関係してかＣ
ｕを合金した銅粉の圧密材では連続冷却変態曲線におけ
るフェライト析出およびパーライト変態の各開始時間が
長時間側にずれるため、マルテンサイト変態がより容易
になることによると考えられる。

このように、圧密材の焼入れ性を向上せしめるのに必要
なＣｕの最低合金量は０．２％であるが、一方２．０％
を超えて合金すると鋼粉粒子が硬くなり粉末の圧縮性、
成形性は阻害されてしまう。

Ｎｉはフェライトを強化して鋼材の靭性を改善する元素
として知られており、さらには高温強度や耐酸化性向上
にも有効に作用するなど好ましい合金元素の一つである
。

このＮｉも又、上記Ｃｕと同様、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏある
いは■の１種又は２種以上と同時に合金することにより
、圧密材の焼入性向上に有効に作用することが見出され
、その最低必要合金量は０．２％であることが判明した
。

一方、銅粉中のＮｉの合金量を増加せしめるにつれて圧
密材の高温強度、あるいは焼入れ性が向上するが、５．
０％を超えて合金しても余り意味がなく、著効の観察さ
れるのは５．０％までである。

しかも、Ｎｉの合金量が５．０％を超えると、高価につ
くほか鋼粉の圧縮性、成形性も劣化するので好ましくな
い。

Ｃｏもまた高価な元素であるが、圧密材の高温強度、耐
酸化性向上の上からＮｉと同様好ましい元素である。

しかるに、銅粉にＣｏを単独で合金した場合には圧密材
の焼入れ性は却って劣化し、好ましくない。

ところが、Ｍｎ、Ｃｒ。Ｍｏ 、Ｖなどの第１群元素の
１種又は２種以上と同時に合金すると実用に耐える程度
の焼入れ性を付与することが可能となり、上記の高温強
度、耐酸化性向上と合わせて特性上好ましい挙動を示す
ようになる。

このような、Ｃｏの効果が確認される最低合金量は０．
２％である。

一方、鋼中のＣｏの合金量を増しても、フェライト基質
を硬化させる作用が殆んどないため鋼粉の圧縮性、成形
性が損なわれることはないが、Ｃ。

の合金量と圧密材の緒特性改善効果あるいは経済性との
関係を考慮してその上限合金は１０．０％が適当と結論
した。

Ｎｂ 、Ｂはともに少量の添加により、圧密材の焼入れ
性をさらに改善し、Ｍｎ 、 Ｃｒ 、Ｍｏ 、 Ｖ等
の合金量の節約になる。

しかし、Ｃｕ 、 Ｎ ｔ ｔＣｏと同様、第１群元素
との同時合金化が必要である。

また、圧密材の浸炭性に関しては第１群元素との同時合
金化により、特性的に安定しかつ優れた浸炭硬化処理材
を得ることができる。

このようなＮｂ 、Ｈの合金化効果が確認されるのは、
それぞれ０．１０％および０．０２％の合金量までであ
り、これらの値を超えて合金すると粉末の圧縮性、成形
性が損なわれたり、圧密材の特性がばらついたりする原
因となるので好ましくない。

以上、本発明鋼粉における各合金元素の役割とその合金
量の限定理由を述べたが、つぎに実施例により本発明鋼
粉を具体的に説明する。

第１表は本発明合金鋼粉（実施例１〜６）と比較鋼粉（
実施例７〜８）の化学組成、粉体特性、圧粉体特性を示
したものである。

本発明鋼粉は、いずれも水アトマイズ−真空誘導加熱脱
酸法と、水アトマイズ−純化水素ガス還元法とにより、
また比較鋼粉は、いずれも水アトマイズ−アンモニア分
解ガス還元法（ベルト炉使用）により製造した。

水アトマイズは目標合金組成の溶鋼を溶解炉からタンデ
ィツシュに注ぎ、タンディツシュ底部のノズルから６〜
２０ｍｍφの溶鋼流として落下せしめて、この溶鋼流に
まわりから３０〜１８０ｋｇ／ｌｓｔ Ｇの高圧水を衝
突せしめて粉砕する方法で行った。

その際、噴霧室内は酸素濃度０．４ｖｏ１％以下のＮ２
雰囲気に保った。

第１表から実施例１〜６の本発明鋼粉は、いずれもＣ：
０．０５％以下、Ｎ：０．００４０％以下、０：０．２
５％以下であり、成形圧力５ ｔ ７ｃｍ２における、
圧粉密度は６．６０ ？ ／ｃｍ３以上、ラトラー値は
１．２０％以下であることがわかる。

一方、実施例７〜８の比較鋼粉はＣ量が０．０５％を超
え、Ｎ量もまた０、０１％を超えており、従って、同一
の成形圧力５ ｔ／ｃｍ２における圧粉密度は、いずれ
も６、６０９７０ｍ３に達していない。

またラトラー値はいずれも１．２０％を超えており粉末
の圧縮性、成形性に劣ることがわかる。

ここで、実施例１に相当する化学組成の銅粉を用いて、
粉末中のＣ量のみを変え成形圧力５ｔ／ｃｄにおける圧
粉密度を検討した結果を示すと第１図のようになりＣ量
０．０５％以下では圧粉密度が６．６０ ｇ ／ｃｍ２
以上であることがわかる。

次に実施例１の銅粉を用いて、アンモニアガスと水素の
混合気流中で軽い窒化処理を行なって窒素含有量を変え
た各銅粉を得、これら鋼粉の成形圧力５ｔ／ｃｍ２にお
ける圧粉密度、および成形圧力３，４゜５．６および７
ｔ／ｃｍ２におけるラトラー値を検討したところ、第２
図および第２表の結果を得た。

これらの図、表から成形圧力５ｔ／ｃｍ２において圧粉
密度６．６０ ｇ ／ｃｍ３以上およびラトラー値１．
２０％以下を得るには、Ｎ含有量が０．００４０％以下
でなければならないことがわかる。

以上のようなＣ，Ｎの効果は、本発明鋼粉の合金組成範
囲内においては、はぼ同様の傾向を示すことが多くの実
験結果から明らかとなった。

次に、圧密材の特性を実施例１の本発明鋼粉と実施例７
の比較鋼粉を用いて、比較対照しながら第３図〜第６図
および第３表に示す。

第３図はこれらの鋼粉に黒鉛粉を混合して圧粉密度５．
６０９７０ｍ３に成形し、１１５０℃×１ｈ。

Ｈ２中で焼結したＪＳＰＭ引張試験片を用いて、Ｐ／Ｍ
鋼のＣ量と引張強さの関係を検討した結果である。

なお、成形時の潤滑剤として銅粉にステアリン酸亜鉛粉
末を１９混合した。

熱処理は焼結終了後にＡｒガス中で８７０℃Ｘｌｈ加熱
して油焼入れし、その後大気中で１７０℃Ｘ２ｈ焼戻し
の条件で行なった。

第４図はこれらの銅粉を用いて第３図と同じ条件で成形
、１１５０℃×１ｈ、Ｈ２中での焼結後、サイジングを
して密度を６．６０ｇ／ｃｍ３から７．２０ｇ／ｃｍ３
にし、Ｃ量が０．１４〜０．１６％のＰ／Ｍ鋼のガス浸
炭性を検討した結果である。

浸炭処理はカーボンポテンシャル１％、９３０℃ｘｉｈ
ガス浸炭し、その後６０℃の油焼入れの条件で行った。

第３図および第４図からＣ量の少ない本発明鋼粉を原料
としたＰ／Ｍ鋼はＣ量の多い比較鋼粉を原料としたＰ／
Ｍ鋼に比べて、引張強さおよび有効浸炭深さが優れてい
ることが判る。

次に、これらの銅粉に黒鉛粉を混合して、粉末鍛造法に
より密度比１００％に圧密加工してＣ量が０．１６％と
０．１７％のＰ／Ｆ鋼を得た。

第５図はこのＰ／Ｆ鋼の浸炭硬化曲線を示したものであ
る。

浸炭処理はカーボンポテンシャル１％、９３゜℃ｘ３ｈ
ガス浸炭の条件で行なった。

また、第６図はこのＰ／Ｆ鋼のジョミニー一端焼入れ試
験を行なった結果である。

なお、第６図中ハツチを施した部分は溶製鋼ＡＳＣＭ−
１７ＨのＨバンド（規格）を意味する。

さらに、第３表はこの＆１鋼の非浸炭材（鍛造母材）と
浸炭材の焼入れ一焼戻し後の引張強さを比較したもので
ある。

これら第５図、第６図および第３表から、０量の少ない
本発明鋼粉を原料としたＰ／Ｆ鋼はＣ量の多い比較鋼粉
を原料としたＰ／Ｆ鋼に比べて、有効浸炭深さおよ、び
焼入れ硬化深度が深く、格段に浸炭性および焼入れ性に
優れ、かつ優れた機械的特性を示すことが判った。

以上の説明から明らかな通り、本発明鋼粉では低Ｃ１低
Ｎ、低Ｏとすることにより粉末の圧縮性、成形性の向上
ならびに圧密材の浸炭性、焼入れ性および機械的性質の
向上が計られており、従って本発明鋼粉は高強度粉末冶
金部品用の原料鋼粉として十分なものと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は銅粉中のＣ量と圧粉密度の関係を示すグラフ、
第２図は同様に銅粉中のＮ量と圧粉密度の関係を示すグ
ラフ、第３図は焼入れ一焼戻した粉末焼結鋼のＣ量と引
張強さの関係を示すグラフ、第４図は粉末焼結鋼実施例
（Ｃ：０．１４％、０：０．０８０％）と比較調節（Ｃ
：０．１６％、０：０．３３１％）の浸炭焼入硬化曲線
を示すグラフであり、さらに第５図は粉末鍛造鋼の実施
例（Ｃ二〇、１６％、０：０．０４８％）、比較鋼粉（
Ｃ：０．１７％、０：０．３８７％）浸炭焼入硬化曲線
を示すグラフ、第６図は上記と同じ粉末鍛造鋼について
のジョミニー一端焼入硬化曲線を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Ｃ： ０．０５％以下、Ｎ：０．００４
   ０％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ａｔ：０．０１％以
   下、０：０．２５％以下を含み、かつＭｎ ： ０．３
   ５〜１．５０％、Ｃｒ ： ０．２〜５．０％、Ｍｏ：
   ０．１〜７．０％およびＶ：０．０１〜１．０％のうち
   から選ばれる１種または２種以上の元素を含み、残部が
   不可避の不純物と鉄より成るとともに、成形圧力５ｔ／
   ｃｎｌにおける圧粉密度が６．６０ ｇ／ｃｍ３以上、
   ラトラー値が１．２０％以下である圧縮性、成形性およ
   び熱処理特性に優れる合金鋼粉。 ２ 重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｎ：０．００４０
   ％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、ＡＡ：０．０１％以下
   、０：０．２５％以下を含み、かつＭｎ ： ０．３５
   〜１．５０％、Ｃｒ ： ０．２〜５．０％、ＭＯ＝０
   ．１〜７．０％およびＶ：０．０１〜１．０％のうちか
   ら選ばれる１種または２種以上の元素、ならびにＢ：０
   ．０２％以下、Ｎｉ ： ０．２〜５．０％、Ｃｕ ：
   ０．２〜２．０％、Ｃｏ ： ０．２〜１０．０％お
   よびＮｂ：０．１０％以下のうちから選ばれる１種また
   は２種以上の元素を含み、残部が不可避の不純物と鉄よ
   り成るとともに、成形圧力５ｔ／ｃｍ２における圧粉密
   度が６．６０ｇ／ｃｍ３以上、およびラトラー値が１．
   ２０％以下である圧縮性、成形性および熱処理特性に優
   れる合金鋼粉。