[发明专利]粉末冶金用混合粉、烧结体及烧结体的制造方法

说明书

本发明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0.10m²/g，粒径处于50～100μm的范围的粒子的圆形度为0.65以下。

技术领域

本发明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，本发明涉及该烧结体的制造方法。

背景技术

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。