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粉末冶金鉄鋼材料及びその製造方法 NEW コモンズ

国内特許コード P160013514
整理番号 DP1686
掲載日 2016年11月25日
出願番号 特願2015-035182
公開番号 特開2016-156062
出願日 平成27年2月25日(2015.2.25)
公開日 平成28年9月1日(2016.9.1)
発明者
  • 藤原 弘
  • ▲続▼木 雄基
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 粉末冶金鉄鋼材料及びその製造方法 NEW コモンズ
発明の概要 【課題】粉末冶金技術を用いた微細組織制御を行い、低レアメタル含有率で低硬度にもかかわらず優れた耐摩耗特性を有する粉末冶金鉄鋼材料を提供すること目的とする。
【解決手段】ハイス鋼の微細結晶粒と低炭素鋼の粗大結晶粒をメカニカルミリングして得られたハイス鋼/低炭素鋼複合化粒をプレス成形したのち、放電プラズマ燒結法を用いて燒結して、3次元のネットワーク状に形成されたハイス鋼の微細結晶粒領域と、この微細結晶粒領域のネットワーク内に包含された状態で分散配置された低炭素鋼の粗大結晶粒領域からなり、ハイス鋼の割合が粉末冶金鉄鋼材料全体の25質量%を超え50質量%未満である粉末冶金鉄鋼材料を得るようにした。
【選択図】 図5
従来技術、競合技術の概要


耐摩耗性に優れるハイス鋼(高速度工具鋼)は,硬さの向上を目的に鉄をベースにモリブデン,バナジウム,タングステンなど多くのレアメタルを添加した合金鋼である。
上記のような耐摩耗性材料は、全般的に硬さが上がれば上がるほど耐摩耗特性が向上することが知られており、上記ハイス鋼の場合、耐摩耗特性を向上させるためには多くのレアメタルが必要である。



しかしながら、レアメタルの供給は諸外国に依存しているため、できる限り使用量を減らしつつ、耐摩耗特性を維持できる材料の開発が望まれている。



一方、多結晶金属材料において,ホールペッチの関係に示されるように,その結晶粒径と機械的性質との間には密接な関係がある。
すなわち、結晶粒径を微細にすればするほど,その金属材料は高強度となる。しかしながら,均一微細結晶粒を有する金属材料は,ナノオーダーまで結晶粒を微細化させると,塑性不安定の早期発現により,十分な延性が得られないことが近年報告されている(非特許文献1、2参照)。



そこで、本発明の発明者らは、3次元のネットワーク状に形成されたハイス鋼の微細結晶粒領域(以下,「ネットワーク部」と記す)と、ネットワーク部のネットワーク内に分散配置された低炭素鋼の粗大結晶粒領域(以下,「分散部」と記す)からなり、微細組織内のあらゆる方向において一定間隔で同じ組織が繰り返されることから,調和組織(Harmonic Structure)と呼ばれている構造を備えた粉末冶金技術を用いて形成された粉末冶金鉄鋼材料をすでに提案している(非特許文献3参照)。
すなわち、上記粉末冶金鉄鋼材料は、分散部を構成する低炭素鋼の粗大結晶粒子が高強度なハイス鋼の微細結晶粒領域によって周囲を囲まれているので、強度的に弱い低炭素鋼が含まれていても、高強度な鉄鋼材料とすることができる。また、レアメタルが多く含まれる高価なハイス鋼の使用量を少なくすることができ、低コスト化できる。

産業上の利用分野


本発明は、粉末冶金鉄鋼材料及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
3次元のネットワーク状に形成されたハイス鋼の微細結晶粒領域と、この微細結晶粒領域のネットワーク内に包含された状態で分散配置された低炭素鋼の粗大結晶粒領域からなる粉末冶金鉄鋼材料であって、
ハイス鋼の割合が粉末冶金鉄鋼材料全体の25質量%を超え50質量%未満であることを特徴とする粉末冶金鉄鋼材料。

【請求項2】
ハイス鋼の微細結晶粒が平均粒径1μm以下である請求項1に記載の粉末冶金鉄鋼材料。

【請求項3】
低炭素鋼の粗大結晶粒が平均粒径10μm以上30μm以下である請求項1または請求項2に記載の粉末冶金鉄鋼材料。

【請求項4】
ハイス鋼の微細結晶粒と低炭素鋼の粗大結晶粒をメカニカルミリングして前記ハイス鋼の微細結晶が前記低炭素鋼の粗大結晶粒の周囲を囲むように付着したハイス鋼/低炭素鋼複合化粒化するメカニカルミリング工程と、
このメカニカルミリング工程を経て得られた前記ハイス鋼/低炭素鋼複合化粒をプレス成形したのち、燒結する工程を備えている請求項1~請求項3のいずれかに記載の粉末冶金鉄鋼材料の製造方法。

【請求項5】
放電プラズマ燒結法を用いて燒結する請求項4に記載の粉末冶金鉄鋼材料の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015035182thum.jpg
出願権利状態 公開
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