粉末冶金用混合粉、烧结体及烧结体的制造方法技术

本发明专利技术提供一种粉末冶金用混合粉，其虽为完全不使用成为产生烧结体中的金属组织的不均匀的原因、成为合金粉末的成本升高的最大因素的Ni的成分体系，但能够使将合金钢粉的成形体进行烧结并进一步进行渗碳、淬火和回火而得到的部件的机械特性与Ni添加品相比为同等以上。一种粉末冶金用混合粉，其具有在铁基粉末的粒子表面扩散附着有Mo的部分扩散合金钢粉和Cu粉及石墨粉，并且具有含有Mo：0.2～1.5质量％、Cu：0.5～4.0质量％、C：0.1～1.0质量％、余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，所述部分扩散合金钢粉的平均粒径为30～120μm且比表面积小于0.10m

Manufacturing method of mixed powder, sintered body and sintered body for powder metallurgy

The present invention provides a powder metallurgy mixed powder, which is a component system of Ni, which is not used to cause inhomogeneous metal tissue in the sintered body, and is the most important factor in the increase in the cost of the alloy powder, but it can cause the forming of the alloy steel powder to be burned and further carburized, Quenched and tempered. The mechanical properties of the components obtained are the same as those of Ni. A powder metallurgy mixture with partially diffused alloy steel powder and Cu powder and graphite powder on the surface of the iron based powder particles with Mo, and contains Mo:0.2 to 1.5 mass%, Cu:0.5 to 4 mass%, C:0.1 to 1 mass%, and the allowance made up of Fe and unavoidable impurities. The average particle size of partially diffused alloy steel powder is 30~120 m and the specific surface area is less than 0.10m

【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，特别是涉及适合于制造汽车用高强度烧结部件的粉末冶金用混合粉以及使用该粉末冶金用混合粉制作的烧结体，对于该粉末冶金用混合粉而言，将该合金钢粉进行成形、烧结而得到的烧结体的密度和对该烧结体进行渗碳、淬火和回火的处理后的拉伸强度及韧性(冲击值)可靠地提高。另外，本专利技术涉及该烧结体的制造方法。
技术介绍
粉末冶金技术能够以极其接近产品形状的形状(所谓的近净形状)且以高尺寸精度制造复杂形状的部件，因此是能够大幅降低切削成本的技术。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。特别是对于在齿轮等中频繁使用的粉末冶金产品(铁基烧结体)，除了高强度化及高韧性化以外，从耐磨损性的观点出发，高硬度化的要求也强。铁基烧结体的强度和韧性根据其成分、组织和密度等发生多种多样的变化，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于模具中进行加压成形来制造。通常的粉末冶金工序中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，从而制成粉末冶金产品。另外，在需要更高的强度的情况下，也有时在烧结后进行渗碳热处理、光亮热处理。在此所使用的铁基粉末根据成分而被分类为铁粉(例如纯铁粉等)和合金钢粉。另外，作为依据铁基粉末的制法的分类，有雾化铁粉和还原铁粉。该依据制法的分类中的铁粉以除了纯铁粉以外、还包括合金钢粉的广泛的含义来使用。另外，为了得到高强度和高韧性的烧结体，尤其是对于作为主要成分的铁基粉末而言，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，已知有：(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、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这样的优点。但是，在烧结时，各合金元素在Fe中没有充分扩散而形成不均匀组织，其结果是，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，这些元素与Fe相比更容易被氧化，因此，存在烧结时受到氧化而最终得到的烧结体的强度降低这样的问题。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、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，到了不能使用的状态。另一方面，使用上述(2)的将各元素完全合金化而得到的预合金钢粉时，能够完全防止合金元素的偏析而能够使烧结体的组织均匀化，因此，机械特性稳定。除此以外，在使用Mn、Cr、V和Si等作为合金元素的情况下，具有能够通过限定合金元素的种类和量而实现烧结体的低氧量化的优点。但是，在由钢水通过雾化法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引起的钢粉的固溶硬化，因此，存在难以提高加压成形后的成形体的密度这样的问题。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，使用预合金钢粉的情况也不能应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是通过在纯铁粉、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部分地扩散接合于纯铁粉、预合金钢粉的粒子表面来制造。因此，能够得到上述(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，对于烧结体而言可以得到低氧量化，并且对于成形体而言可以得到与纯铁粉匹敌的高压缩性，因此，烧结体形成为由完全合金相和部分富集相构成的复合组织，从而使烧结体的强度提高。作为在该部分扩散合金钢粉中使用的基本的合金成分，常用Ni和Mo。Ni具有提高烧结体的韧性的效果。这是因为：通过添加Ni，奥氏体被稳定化，其结果是，更多的奥氏体在淬火后也不会相变为马氏体而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质进行强化的作用。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，对烧结体的基质进行强化。另外，Mo具备固溶于基质中进行固溶强化的作用和形成微细碳化物而对基质进行析出强化的作用这两者。作为使用了上述部分扩散合金钢粉的高强度烧结部件用的混合粉的例子，例如，在专利文献1中公开了在使Ni：0.5～4质量％、Mo：0.5～5质量％进行部分合金化而得到的合金钢粉中进一步混合有Ni：1～5质量％、Cu：0.5～4质量％、石墨粉：0.2～0.9质量％的高强度烧结部件用混合粉。专利文献1中记载的烧结材料含有最低为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，为了在烧结体中得到800MPa以上的高强度，需要3质量％以上这样大量的Ni。此外，为了对烧结体进行渗碳、淬火和回火处理后得到1000MPa以上的高强度材料，同样地需要3质量％或4质量％这样大量的Ni。但是，从应对近年来的环境问题、再利用的观点出发，Ni是不利的元素，期望尽可能地避免使用。从成本的观点考虑，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，存在为了使Ni在铁粉或钢粉中充分扩散而需要长时间的烧结这样的问题。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，结果是，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，可以得到可耐受烧结后的再加压的具有高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的铜粉后进行成型、烧结的方法。在专利文献3所记载的技术中，通过使用平均粒径与通常相比极小的铁系粉末，能够得到烧结体密度为7.42g/cm3以上这样极高密度的烧结体。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，由此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得到的粉末，由此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
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，对于根据上述专利文献2、专利文献3、专利文献4和专利文献5的记载得到的合金粉末和烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末冶金用混合粉，其具有在铁基粉末的粒子表面扩散附着有Mo的部分扩散合金钢粉和Cu粉及石墨粉，并且具有含有Mo：0.2～1.5质量％、Cu：0.5～4.0质量％、C：0.1～1.0质量％、余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，所述粉末冶金用混合粉的特征在于，所述部分扩散合金钢粉的平均粒径为30～120μm且比表面积小于0.10m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.18 JP 2015-1856361.一种粉末冶金用混合粉，其具有在铁基粉末的粒子表面扩散附着有Mo的部分扩散合金钢粉和Cu粉及石墨粉，并且具有含有Mo：0.2～1.5质量％、Cu：0.5～4.0质量％、C：0.1～1.0质量％、余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成，所述粉末冶金用混合粉的特征在于，所述部分扩散合金钢粉的平均粒径为30～120μm且比表面积小于0.10m2/g，粒径处于50～100μm的范围的粒子的圆形度为0.65以下。2.如权利要求1所述的粉末冶金用混合粉，其特征在于，所述Cu粉的平均粒径为50μm以下。3.如权利要求1或2所述的粉末冶金用混合粉，其特征在于，所述铁基粉末为雾化生粉和雾化铁粉中的任意一者或两者。4.一种烧结体...

【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