專利名稱：：高強(qiáng)度組成鐵粉和使用它的燒結(jié)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及作為燒結(jié)部件的原料粉末使用的廉價(jià)的高強(qiáng)度組成鐵粉和此燒結(jié)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
：在將金屬粉末加壓成形后進(jìn)行燒結(jié)而得到的燒結(jié)部件，例如被用于同步器齒轂(synchronizerhub)和葉輪泵轉(zhuǎn)子(vanepumprotor)等汽車部件等。該汽車部件在伴隨著低燃油消耗化而來的輕量化的要求下，期望高強(qiáng)度化。因此，作為所述金屬粉末，通常使用含有Ni和Mo的合金鋼粉作為強(qiáng)度提高元素。作為這樣的合金鋼粉，例如在美國(guó)專利第5997805號(hào)中，記載有一種通過鐵粉末、潤(rùn)滑劑、鉬鐵合金(ferromolybde皿m)和石墨的調(diào)配而調(diào)制的，以鐵為基礎(chǔ)的0.6%碳、0.5%鉬合金粉末(碳鉬材料)。而且還顯示，將該碳鉬合金粉末以大約6.1X108pa的壓縮壓力對(duì)試驗(yàn)環(huán)進(jìn)行壓縮后，進(jìn)行燒結(jié)處理，通過壓力6.1X108pa的高密度二次成形操作，達(dá)成比7.5g/cn^大的高密度，與現(xiàn)有工序相比，力學(xué)的特性得到明顯改善。另外，日本特開2007-23318號(hào)中記載有一種混合粉末，即合金鋼粉，其作為合金成分，將含有Ni:0.5%、Mo:0.5%、Mn:0.2%的預(yù)合金(prealloy)型鋼粉和純鐵粉改變比例而分別混合，并添加石墨粉末和Cu粉末。而且還顯示，對(duì)于該混合粉以6ton/cm2的壓力進(jìn)行加壓成形而制作圓棒狀的試驗(yàn)片，將該試驗(yàn)片燒結(jié)后進(jìn)行熱鍛，評(píng)價(jià)抗拉強(qiáng)度等強(qiáng)度特性和燒結(jié)部件組裝時(shí)的自整合性的結(jié)果。但是，近年的合金元素，特別是Ni、Mo等合金元素的價(jià)格飛漲，導(dǎo)致使用含有Ni和Mo的原料粉末的燒結(jié)部件的制造成本上升，因此就期望有一種添加了替代Ni和Mo的合金元素的廉價(jià)的高強(qiáng)度鋼粉。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的課題在于，提供一種原料粉末和使用該原料粉末的燒結(jié)部件，作為將金屬粉末加壓成形后進(jìn)行燒結(jié)而得到的燒結(jié)部件用的原料粉末，其使用了替代Ni和Mo等昂貴的合金元素的廉價(jià)的合金元素。為了解決所述課題，本發(fā)明采用了以下的構(gòu)成。本發(fā)明的鐵粉，包括鐵基粉末；添加量比率為O.53.0質(zhì)量X的Fe-Mn粉末，所述Fe-Mn粉末其粒徑在45ym以下，Mn含量為6090%的范圍；添加量比率為1.03.0質(zhì)量％的Cu粉末；和添加量比率為0.31.0質(zhì)量％的石墨粉末，在此，所述Fe-Mn粉末的添加量中的Mn量相對(duì)于所述Cu粉末的添加量的質(zhì)量比率處于0.11的范圍?！銇碚f，為了提高燒結(jié)部件的強(qiáng)度，會(huì)添加Ni、Mo、Mn、Cu、石墨等作為強(qiáng)度提高元素。本發(fā)明使用價(jià)格便宜的Fe-Mn、Cu、石墨作為強(qiáng)化元素來替代價(jià)格高的Ni和Mo，將這些元素以上述方式、按特定的添加比率進(jìn)行添加、混合，由此可以進(jìn)行廉價(jià)的高強(qiáng)度燒結(jié)部件的供給。在此，之所以以Fe-Mn的形態(tài)添加Mn，是由于與Mn單體添加相比，這樣能夠降低在燒結(jié)中和燒結(jié)后根據(jù)需要而實(shí)施的熱處理中的Mn的氧化。另外，之所以將其上述規(guī)定量的Cu粉末同時(shí)添加，是出于以下的理由。S卩，在Cu的熔融溫度(熔點(diǎn))以上進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，燒結(jié)中Cu熔融并擴(kuò)散到Fe-Mn中，Cu-Mn的合金生成。該Cu-Mn比Mn單體的熔點(diǎn)低，Mn向上述組成鐵粉中的擴(kuò)散速度增加，使燒結(jié)部件的強(qiáng)度提高。此外，Cu-Mn合金的生成與Mn單體存在的情況相比，還具有的作用是，防止燒結(jié)中和燒結(jié)后的熱處理氣氛中的Mn的氧化，能夠避免因Mn的氧化造成的強(qiáng)度降低。但是，相對(duì)于Cu粉末的添加量，F(xiàn)e-Mn粉末的添加量中的Mn量的質(zhì)量比率低于O.l時(shí)，強(qiáng)度提高的效果不足，另外，若該比率超過l，則無法生成與Mn量相應(yīng)的量的Cu-Mn合金，在燒結(jié)過程中，剩余的Mn的氧化量變多，強(qiáng)度降低。之所以使所述Fe-Mn的添加量比率為0.53.0質(zhì)量％的范圍，是由于若低于0.5%，則強(qiáng)度提高的效果不足，另外若超過3.0質(zhì)量％，則由Fe-Mn的添加帶來的燒結(jié)部件的密度降低變大，無法期待強(qiáng)度提高，此外燒結(jié)后的尺寸的膨脹變大，不能維持制品的尺寸精度。另外，若粒徑變大而超過45ym，則Mn向組成鐵粉中的擴(kuò)散不充分，給強(qiáng)度提高造成障礙。Fe-Mn粉末的粒徑優(yōu)選為30iim以下，更優(yōu)選為10ym以下。此外，之所以使Fe-Mn粉末中的Mn含量為6090質(zhì)量X的范圍，是由于Mn的含量低于60質(zhì)量X時(shí)，為了添加所需要的Mn量而要增加Fe-Mn粉末的添加量，原料粉末的硬度上升，加壓成形體的密度減少，燒結(jié)后強(qiáng)度降低。另外，若Mn含量超過90質(zhì)量％，則Fe-Mn粉末中的Mn含量變得過多，因此在燒結(jié)中發(fā)生氧化的Mn量變多，有助于強(qiáng)度上升的Mn量減少，且氧化的Mn擴(kuò)散到結(jié)晶晶界而造成強(qiáng)度降低。另一方面，之所以使0!粉末的添加量為0.53.0質(zhì)量％的范圍，是由于低于1%時(shí)，固溶強(qiáng)化帶來的強(qiáng)度上升少，另外在燒結(jié)中，Mn量相就的Cu-Mn合金無法生成，前述的基于Mn向組成鐵粉中的擴(kuò)散速度增大的強(qiáng)度上升效果和基于Cu-Mn生成的Mn的氧化防止效果變小。若Cu粉末的添加量超過3.0質(zhì)量％，則與前述的Fe-Mn的情況相同，尺寸的膨脹變大，不能維持制品的尺寸精度。作為該Cu粉末，為了提高成形密度，優(yōu)選使用純度為99X以上的純Cu粉末，另外，若其平均粒徑過大，則在燒結(jié)時(shí)熔融而形成空孔的粉末變多，這成為強(qiáng)度降低的原因，因此優(yōu)選使用150m以下的Cu粉末，更優(yōu)選為100m以下的。另外，石墨是用于使燒結(jié)部件的強(qiáng)度上升而不可或缺的元素礦物，添加量低于0.3%時(shí)，強(qiáng)度上升效果小，若超過1.0質(zhì)量％，則滲碳體析出，引起強(qiáng)度降低。若該石墨粉末的粒徑過小，則成本變高，若過大則在燒結(jié)時(shí)難以擴(kuò)散，因此優(yōu)選使用120m的范圍的。更優(yōu)選為215iim的范圍。還有，所述Fe-Mn粉末、Cu粉末和石墨粉末的添加量比率，是相對(duì)于這3種粉末與所述鐵基粉末的合計(jì)質(zhì)量的比率。在所述本發(fā)明的鐵粉中，也可以按0.41.2質(zhì)量％的添加量比率再添加模具成形用粉末潤(rùn)滑劑。如此，通過預(yù)先添加上述模具成形用粉末潤(rùn)滑劑，在對(duì)該組成鐵粉加壓成形時(shí)，不需要對(duì)成形模具涂布用于脫模的潤(rùn)滑劑，操作性提高。另外還能夠取得的效果是，使粉末粒子之間或粉末粒子與成形模具壁的摩擦降低。作為所述模具成形用粉末潤(rùn)滑劑，能夠使用硬脂酸鋅、硬脂酸鋰、硬脂酸鈣等的硬脂酸的金屬鹽。關(guān)于該模具成形用粉末潤(rùn)滑劑，若添加量比0.4質(zhì)量％少，則摩擦降低效果不充分，而即使添加超過1.2質(zhì)量％，也不能奢望摩擦降低效果的提高，反而給成形體的密度帶來不利影響。該模具成形用粉末潤(rùn)滑劑的粒度優(yōu)選為550ym的范圍。還有，所述模具成形用粉末潤(rùn)滑劑的添加量比率，是相對(duì)于由所述Fe-Mn粉末、Cu粉末、石墨粉末和鐵基粉末構(gòu)成的高強(qiáng)度組成鐵粉的合計(jì)質(zhì)量的比率。在所述本發(fā)明的鐵分中，所述鐵基粉末優(yōu)選為純度98%以上的純鐵系鐵粉。上述純系鐵粉更優(yōu)選為純度99%以上。另外，作為不可避免的成分，更優(yōu)選C:0.05X以下、Si:0.05X以下、P:0.05X以下、S:0.05X以下、Ni:0.05%以下、0:0.05X以下、Mo:0.05%以下、0:0.25%以下。一般來說，若鐵基粉末中的Mn量變多，則加壓成形時(shí)的壓縮性降低，另外，因?yàn)镸n是容易氧化的元素，所以其在燒結(jié)中被氧化，氧化Mn的量也變多。因?yàn)樵撗趸疢n自身具有氧化作用，所以帶給上述高強(qiáng)度組成鐵粉的各組成以不良影響。為了抑制該不良影響，優(yōu)選上述純鐵系鐵粉中的Mn為0.3質(zhì)量％以下。另外，該純鐵系鐵粉的平均粒徑優(yōu)選使用50100iim的。平均粒徑低于50iim時(shí)，加壓成形后的密度難以上升，空孔容易變多。更優(yōu)選為60ym以上。另一方面，若平均粒徑超過lOOym，則燒結(jié)性降低，因此在燒結(jié)部件的表面產(chǎn)生大的空孔，有帶來強(qiáng)度降低的傾向。在所述本發(fā)明的鐵粉中，所述鐵基粉末含有Ni、Mo、Cr、Mn的合金元素一種以上，使其含有總量處于0.32.0質(zhì)量％的范圍。鐵基粉末如上述為含有合金元素的合金鋼粉時(shí)，與一般作為壓縮性優(yōu)異的高強(qiáng)度材而多被使用的4Ni-l.5%Cu-O.5Mo擴(kuò)散型鋼粉相比，能夠減少昂貴的Ni和Mo的添加量，并實(shí)現(xiàn)同等或其以上的高強(qiáng)度。上述總含量低于0.3質(zhì)量％時(shí)，與作為鐵基粉末使用純鐵系粉末的情況相比，強(qiáng)度提高的效果小，另外，總含量在2.0質(zhì)量％的范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的強(qiáng)度提高，此外，若超過2.0質(zhì)量％，則鐵基粉末變硬，成形時(shí)密度難以上升，因此強(qiáng)度降低。特別是若合金量超過2%，則成形后密度降低巨大。另外，由于鐵基粉末變硬，因此成形模具的壽命也降低，帶來成本上升。在所述本發(fā)明的鐵粉中，也可以在添加量比率為0.10.8質(zhì)量％的范圍再添加切削性改善粉末?！銇碚f，燒結(jié)部件在成形后會(huì)進(jìn)行燒結(jié)才被使用，但是，對(duì)于在燒結(jié)狀態(tài)下不能得到需要的尺寸精度的情況，和要求有高尺寸精度的部件要實(shí)施機(jī)械加工。作為上述切削性改善粉末，能夠使用MnS和MgS等的硫化物粉末，以及CaF等的Ca化合物粉末。另外，也能夠使用含有Mn和Mg的復(fù)合硫化物粉末。該切削性改善粉末的添加量比率低于0.1質(zhì)量％時(shí)，切削性的改善效果小，在上述高強(qiáng)度組成鐵粉的組成范圍內(nèi)，若添加超過0.8質(zhì)量％的過剩的量，則加壓成形時(shí)壓縮性降低，另外，該切削性改善粉末與鐵基粉末相比表觀密度小，因此鐵的占有率減少，抗拉疲勞強(qiáng)度和韌性等的材質(zhì)特性變差。還有，切削性改善粉末優(yōu)選添加平均粒徑處于120iim的范圍內(nèi)的。平均粒徑低于1ym時(shí)，切削性改善效果降低，另一方面，若超過20iim，則在燒結(jié)部件中會(huì)存在粗大的切削性改善粉末，若該燒結(jié)部件在使用中受到應(yīng)力作用，則在切削性改善粉末附近應(yīng)力集中，容易發(fā)生裂紋缺陷等。另外，本發(fā)明是高強(qiáng)度燒結(jié)部件，對(duì)所述本發(fā)明的鐵粉在加壓成形后進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)在Cu的熔點(diǎn)以上、1300。C以下的溫度范圍進(jìn)行。之所以在Cu的熔點(diǎn)(熔融溫度)以上進(jìn)行燒結(jié)，是出于如下理由。如前述，若在Cu的熔點(diǎn)(熔融溫度)以上燒結(jié)，則在燒結(jié)中Cu熔融并擴(kuò)散到Fe-Mn中，生成Cu-Mn的合金。該Cu-Mn比Mn單體的熔點(diǎn)低，Mn向上述組成鐵粉中的擴(kuò)散速度增加，使燒結(jié)部件的強(qiáng)度提高。此外，Cu-Mn合金的生成與Mn以單體存在的情況相比，具有防止燒結(jié)中和燒結(jié)后的熱處理氣氛中的Mn的氧化的作用。另外，在超過130(TC的溫度下實(shí)施燒結(jié)，會(huì)招致由于燒結(jié)后的收縮而造成的尺寸精度的降低、形狀保持和能源消耗的增大。因此，更優(yōu)選燒結(jié)在125(TC以下實(shí)施。在本發(fā)明中，使用價(jià)格便宜的Fe-Mn、Cu、石墨作為合金元素來替代價(jià)格高的Ni和Mo，將這些元素以特定的添加比率添加到純鐵系的鐵基粉末中，加以混合，且規(guī)定Fe-Mn粉末中的Mn含量的質(zhì)量比率、和相對(duì)于該Mn含量的Cu粉末的添加量的質(zhì)量比率，因此可以供給能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度的燒結(jié)部件的廉價(jià)的原料鐵粉。所述鐵基粉末是含有Ni和Mo的合金鐵粉，但減少昂貴的Ni和Mo的添加量，也能夠?qū)崿F(xiàn)同等或其以上的高強(qiáng)度。另外，在所述高強(qiáng)度組成鐵粉中添加模具成形用粉末潤(rùn)滑劑，因此在對(duì)該組成鐵粉進(jìn)行加壓成形時(shí)，不需要對(duì)模具涂布潤(rùn)滑劑，操作性提高。此外，對(duì)所述高強(qiáng)度組成粉末添加切削性改善粉末，因此對(duì)燒結(jié)部件有高尺寸精度要求等情況下的機(jī)械加工性提高。而且，使用所述高強(qiáng)度組成鐵粉以Cu的熔點(diǎn)上的溫度進(jìn)行燒結(jié)，因此，在燒結(jié)中Cu熔融，比Mn單體熔點(diǎn)低的Cu-Mo的合金生成，Mn向所述鐵基粉末中的擴(kuò)散速度增加，Mn的氧化得到防止，能夠得到強(qiáng)度提高的燒結(jié)部件。圖1是表示實(shí)施例中使用的拉伸試驗(yàn)片的形狀的說明圖。圖2是表示鐵基粉末使用預(yù)合金鋼粉時(shí)的密度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系的說明圖。圖3是表示鐵基粉末使用預(yù)合金鋼粉時(shí)的合金元素的總量與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系的說明圖具體實(shí)施例方式以下，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式，結(jié)合實(shí)施例加以說明。構(gòu)成所述高強(qiáng)度組成鐵粉的鐵基粉末，是通過霧化法(atomize)等公知的鐵粉制造方法制造的、Mn含量被限制在0.3質(zhì)量％以下的純鐵系粉末。Fe-Mn粉末是利用熔解的Fe-Mn合金，通過例如與鐵基粉末相同的霧化法制造，經(jīng)分級(jí)操作被調(diào)整為45ym以下的粒度。Cu粉末同樣通過霧化法，或通過電解法制造，經(jīng)分級(jí)操作，粒度優(yōu)選調(diào)整為300iim以下。關(guān)于石墨粉末，能夠使用將天然的石墨片或人工石墨片進(jìn)行粒度調(diào)整，優(yōu)選達(dá)到50ym以下的。然后，在鐵基粉末中，按如下方式進(jìn)行調(diào)配使調(diào)整到45ym以下的Fe-Mn粉末其添加量比率為0.53.0質(zhì)量％的范圍，使Cu粉末其添加量比率為1.03.0質(zhì)量％的范圍，石墨粉末在O.31.0質(zhì)量％的范圍，作為模具成形用粉末潤(rùn)滑劑，例如使粒度為10iim左右的硬脂酸鋅的粉末在0.41.2質(zhì)量％的范圍，且相對(duì)于Cu粉末的Fe-Mn粉末的添加量比率在O.11的范圍，通過例如V型混合機(jī)進(jìn)行混合而使組成均一，從而能夠制造高強(qiáng)度組成鐵粉。還有，在對(duì)該高強(qiáng)度組成鐵粉進(jìn)行加壓成形時(shí)，也能夠在模具上直接涂布潤(rùn)滑而替代添加所述模具成形用粉末潤(rùn)滑劑。另外，也能夠使用將模具成形用粉末潤(rùn)滑劑的添加比率抑制在低于0.4質(zhì)量％，與成形用模具潤(rùn)滑劑并用的潤(rùn)滑方法。實(shí)施例在表1所示組成的純鐵系鐵粉中，在添加量比率為0.4質(zhì)量％4.0質(zhì)量％的范圍，添加粒度處于5iim100iim的范圍的Fe-Mn粉末(No.1No.28:22%Fe-78%Mn，No.29:5%Fe-95%Mn，No.30:50%Fe—50%Mn)，在0.5質(zhì)量％4.0質(zhì)量％的范圍，添加D50(平均粒徑)為75iim的Cu粉末，在0.2質(zhì)量％1.2質(zhì)量％的范圍，添加D50(平均粒徑)為15iim的Cu粉末，以添加量比率0.8質(zhì)量％添加粉末冶金用粉末潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅，用V型混合機(jī)，將表2所示的各個(gè)組成的鐵粉均勻混合30分鐘，制作各組成鐵粉。還有，對(duì)于Fe-Mn粉末利用振動(dòng)球磨機(jī)進(jìn)行粉碎，根據(jù)其粉碎程度調(diào)整粒度。對(duì)于經(jīng)均一混合的各組成鐵粉分別以5ton/cm2(490MPa)的成形壓力加壓，成形為圖1所示MPIF(美國(guó)粉末冶金聯(lián)盟)規(guī)格的厚6mm的犬骨型的拉伸試驗(yàn)片。將此各拉伸試驗(yàn)片在溫度112(TC的氮?dú)夥罩羞M(jìn)行20分鐘燒結(jié)處理。以該燒結(jié)處理后的拉伸試驗(yàn)片作為供試材，用萬能試驗(yàn)機(jī)實(shí)施拉伸試驗(yàn)。關(guān)于各組成鐵粉的抗拉強(qiáng)度顯示在表2中。另外，作為鐵基粉末，除了表l所示的純鐵系鐵粉以外，在使用以合計(jì)量為3.5質(zhì)量％以下的范圍添加有Ni和Mo的預(yù)合金型鋼粉的情況下，也以表1所示的純鐵系鐵粉的情況相同的條件進(jìn)行加壓而成形圖1所示的拉伸試驗(yàn)片，以所述同樣的條件進(jìn)行燒結(jié)處理。得到的抗拉強(qiáng)度記述在表2中。此外，在表l所示的純鐵系鐵粉中，如表3所示分別添加有Ni、Cu、Mo的因其壓縮性優(yōu)異而一般多被使用的4%Ni-l.5%Cu-O.5%Mo擴(kuò)散型合金鋼粉，對(duì)其也以與表2所示的各組成鐵同樣的條件制作圖1所示的拉伸試驗(yàn)片，實(shí)施拉伸試驗(yàn)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>為所述4%Ni-1.5%Cu-0.5%Mo擴(kuò)散型合金鋼粉時(shí)的抗拉強(qiáng)度為580MPa，將這一強(qiáng)度580MPa以上作為表2所示的各組成鐵粉的目標(biāo)強(qiáng)度。由表2可知，使用No.lNo.13的各組成的原料粉末時(shí)，其作為鐵基粉末使用純鐵系鐵粉，F(xiàn)e-Mn粉末的粒度(粒徑)和添加量，Cu粉末的添加量，石墨粉末的添加量，相對(duì)于Cu粉末添加的Fe-Mn粉末添加量中的Mn量的質(zhì)量比率均在本發(fā)明規(guī)定的O.11的范圍內(nèi)，則抗拉強(qiáng)度均為目標(biāo)強(qiáng)度580MPa以上。即，處于本發(fā)明規(guī)定的范圍內(nèi)的No.1No.13的各組成鐵粉，不含有昂貴的Ni和Mo，卻實(shí)現(xiàn)了與所述4%Ni-1.5%Cu-0.5%Mo擴(kuò)散型合金鋼粉的情況同等或其以上的高強(qiáng)度。另外，No.14是作為鐵基粉末使用預(yù)合金型鋼粉的情況，其是在表1所示的純鐵系鐵粉中，分別添加Ni和Mo各0.5質(zhì)量％，以合計(jì)量計(jì)添加1.0質(zhì)量％的預(yù)合金鋼粉，同樣在No.15和No.16是使用預(yù)合金型鋼粉的情況，其是在所述純鐵系鐵粉中分別添加Mo為0.5質(zhì)量％和0.85質(zhì)量％的預(yù)合金型鋼粉。在No.14No.16中，昂貴的Ni和Mo的合計(jì)添加量至多為1質(zhì)量％，以與所述4%Ni-1.5%Cu-0.5Mo相比少的對(duì)于鐵基粉末的合金元素的添加量，便能夠得到目標(biāo)強(qiáng)度比580MPa顯著高的抗拉強(qiáng)度。這證實(shí)與Ni、Mo相比，將廉價(jià)的Fe-Mn、Cu、石墨各粉末以特定的添加量比率添加到鐵基粉末中并加以混合，且規(guī)定Fe-Mn粉末中的Mn含量的質(zhì)量比率，以及該Mn含量相對(duì)于Cu粉末添加量的質(zhì)量比率的本發(fā)明的鐵粉，與現(xiàn)有的擴(kuò)散型低合金鋼粉相比，能夠廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度提高。另一方面，在No.17和No.18中，因?yàn)镕e_Mn粉末的粒度為100iim、75iim，均大得超過45iim，所以Mn向組成鐵粉中的擴(kuò)散不充分，抗拉強(qiáng)度為500550MPa，達(dá)不到所述目標(biāo)強(qiáng)度的580MPa。No.19中，Cu粉末的添加量少至0.5質(zhì)量％，相對(duì)于Cu粉末添加量的Fe-Mn粉末添加量中的Mn量的比率Mn/Cu也為3.1而脫離了規(guī)定范圍(0.11)，因此抗拉強(qiáng)度為390MPa，與目標(biāo)強(qiáng)度580MPa相比相當(dāng)?shù)氐汀Ｔ贜o.20中，因?yàn)槭奶砑恿慷噙_(dá)1.2質(zhì)量％，因此在燒結(jié)組織中發(fā)生網(wǎng)狀滲碳體，另外在No.21中，因?yàn)镃u粉末添加量多達(dá)4質(zhì)量X，所以組成鐵粉中存在未擴(kuò)散的Cu，另外燒結(jié)處理后的尺寸膨脹造成的密度降低，因此抗拉強(qiáng)度分別為560MPa、570MPa，沒有到達(dá)目標(biāo)強(qiáng)度580MPa。在No.22中，所述添加量的質(zhì)量比率Mn/Cu為2.3，脫離本發(fā)明的范圍，因此抗拉強(qiáng)度低于430MPa。在No.23中，F(xiàn)e-Mn粉末的添加量多達(dá)4質(zhì)量％，因此Mn的氧化進(jìn)行，抗拉強(qiáng)度低至500MPa。在No.24中，石墨的添加量少至0.2質(zhì)量％，另外在No.25中，F(xiàn)e-Mn粉末的添加量少至0.4質(zhì)量％，因此抗拉強(qiáng)度分別為540MPa、560MPa，沒有到達(dá)目標(biāo)強(qiáng)度580MPa。在No.26中，Cu粉末添加量為5質(zhì)量％，比No.21的4質(zhì)量％更多，因此在組成鐵粉中未擴(kuò)散的Cu更多地存在，另外因燒結(jié)處理后的尺寸膨脹造成的密度降低更大，因此抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步低至430MPa。No.27中，F(xiàn)e-Mn粉末的添加量為0.3質(zhì)量％，比No.22的0.4質(zhì)量％更少，另外所述質(zhì)量比率Mn/Cu也不滿足0.1，因此抗拉強(qiáng)度為540MPa，比No.22的560MPa更低。在No.28中，F(xiàn)e-Mn粉末的添加量多達(dá)4質(zhì)量％，另外Cu粉末添加量少至0.8%，比所述質(zhì)量比率Mn/Cu也比目標(biāo)范圍大，因此抗拉強(qiáng)度低至400MPa。在No.29中，F(xiàn)e-Mn粉末中的Mn含量多達(dá)95%，因此在燒結(jié)中被氧化的Mn量變多，能夠有助于強(qiáng)度上升的Mn量減少，另外因?yàn)檠趸疢n自身具有氧化作用，所以給上述組成鐵粉的各組成帶來不良影響，因此抗拉強(qiáng)度為550MPa，沒有達(dá)到目標(biāo)強(qiáng)度580MPa。在No.30中，F(xiàn)e-Mn粉末中的Mn含量少至50%，F(xiàn)e-Mn粉末的硬度上升，成形體密度變低，因此抗拉強(qiáng)度為505MPa，沒有達(dá)到目標(biāo)強(qiáng)度580MPa。如此，在脫離本發(fā)明的組成范圍的組成鐵粉中，均沒有達(dá)到實(shí)施例的目標(biāo)強(qiáng)度580MPa，無法實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化。圖2和圖3表示的是，作為鐵基粉末，在表4所示組成的預(yù)合金型鋼粉中，添加Fe-Mn粉末(22%Fe-78%Mn，粒度15iim)1.3質(zhì)量％，Cu粉末(D50:75iim)3質(zhì)量％，石墨粉末(D50:15iim)O.8質(zhì)量％和硬脂酸鋅0.8質(zhì)量％，用V型混合機(jī)進(jìn)行30分鐘混合后，以5ton/cm、490MPa)的加壓力成形為圖1所示的拉伸試驗(yàn)片，在1120°C的氮?dú)夥罩羞M(jìn)行20分鐘燒結(jié)處理后，實(shí)施密度測(cè)定和拉伸試驗(yàn)而求得的密度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系，和合金總量9與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系。由圖2(表4的No.4No.7)可確認(rèn)的傾向是，抗拉強(qiáng)度隨著合金總量的增加而上升，但是若合金總量超過1.5質(zhì)量％，則抗拉強(qiáng)度反而降低，合金總量在2質(zhì)量％附近，顯示出合金總量為0.5質(zhì)量X時(shí)的抗拉強(qiáng)度690MPa。因此，即使添加的合金元素超過該合金總量2質(zhì)量％的量，也得不到強(qiáng)度上升的效果，這根據(jù)圖2可知，是由于加壓成形體的密度降低引起的。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>除了上述實(shí)施例No.1No.16以外，No.31如表4和圖2、圖3所示，是作為鐵基粉末使用添加有Mo為1.5質(zhì)量％的預(yù)合金型鋼粉的實(shí)施例。在鐵基粉末中的合金元素的添加量為2X以下的No.31中，與No.15的Mo添加量為0.5質(zhì)量％的情況相比，強(qiáng)度也由690MPa上升至720MPa，成形體的密度也為6.8g/cm3，與使用所述4%Ni-l.5%Cu-0.5%Mo擴(kuò)散型合金鋼粉的情況相比，能夠得到高的值。另一方面，在合金元素的添加量超過2%的比較例No.32(2%Ni-O.5XMo，合計(jì)為2.5質(zhì)量％)中，與實(shí)施例No.31相比，強(qiáng)度降低至650MPa，密度降低至6.6g/cm3，在比較例No.33(3%Ni_0.5%Mo，合計(jì)為3.5質(zhì)量％)中，強(qiáng)度進(jìn)一步降低至610MPa，密度進(jìn)一步降低至6.5g/cm3。這是由于，如前述，若鐵基粉末的合金元素的添加量增加，則鐵基粉末變硬，成形時(shí)密度難以上升，特別是若合金量超過2%，則成形后的強(qiáng)度和密度降低變大。另外，由于鐵基粉末變硬，所以成形模具的壽命也降低，成為造成成本上升的原因。權(quán)利要求一種鐵粉，其特征在于，包括鐵基粉末；添加量比率為0.5～3.0質(zhì)量％的Fe-Mn粉末，所述Fe-Mn粉末的粒徑為45μm以下，Mn含量為60～90％的范圍；添加量比率為1.0～3.0質(zhì)量％的Cu粉末；和添加量比率為0.3～1.0質(zhì)量％的石墨粉末，在此，所述Fe-Mn粉末的添加量中的Mn的含量相對(duì)于所述Cu粉末的添加量的質(zhì)量比率處于0.1～1的范圍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵粉，其特征在于，還包括添加量比率為0.41.2質(zhì)量％的模具成形用的粉末潤(rùn)滑劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵粉，其特征在于，所述鐵基粉末為純度98%以上的純鐵系鐵粉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵粉，其特征在于，所述鐵基粉末含有Ni、Mo、Cr和Mn的中至少一種合金元素，這些合金元素的總含量處于0.32.0質(zhì)量％的范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鐵粉，其特征在于，還包括添加量比率為O.10.8質(zhì)量％的切削性改善粉末。6.—種高強(qiáng)度燒結(jié)構(gòu)件，其特征在于，對(duì)權(quán)利要求1所述的鐵粉加壓成形后進(jìn)行燒結(jié)而成，所述燒結(jié)在Cu的熔點(diǎn)以上、130(TC以下的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。全文摘要在鐵基粉末中，在粒徑為45μm以下，在添加量比率為0.5～3.0質(zhì)量％的范圍調(diào)配Mn量為60～90質(zhì)量％的Fe-Mn粉末，在添加量比率分別為1～3質(zhì)量％和0.3～1質(zhì)量％的范圍調(diào)配Cu粉末和石墨粉末，在添加量比率為0.4～1.2質(zhì)量％的范圍，且相對(duì)于Cu粉末的Fe-Mn粉末的添加量比率在0.1～1的范圍調(diào)配模具成形用粉末潤(rùn)滑劑，制造高強(qiáng)度組成鐵粉。對(duì)該原料鐵粉進(jìn)行加壓成形，如果以Cu的熔點(diǎn)以上的溫度進(jìn)行燒結(jié)，則不使用Ni、Mo等的昂貴的合金元素，也能夠?qū)崿F(xiàn)抗拉強(qiáng)度為580MPa以上的高強(qiáng)度的燒結(jié)部件。文檔編號(hào)C22C38/16GK101733400SQ20091021151公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2009年11月4日優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日發(fā)明者佐藤正昭,古田智之,土田武廣,工藤高裕申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所