MIMによる局所成分傾斜組織を利用した焼結低合金鋼の超強靭化とネットシェイプ成形

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555201
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 三浦 秀士 熊本大学, 工学部, 教授 (30117254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上村 誠 熊本県工業技術センター, 生産技術部・研究員 ; 松田 光弘 熊本大学, 工学部, 助手 (80332865) ; 河村 能人 熊本大学, 工学部, 助教授 (30250814) ; 小松 敏泰 (株)本田技術研究所, 栃木研究所 第3研究ブロック, 研究員
• Keywords: 金属粉末射出成形法 / 焼結低合金鋼 / Ni添加量 / 熱処理 / メゾヘテロ組織 / 機械的性質

Research Abstract

申請者は,新しい金属粉末射出成形法により,従来のプレス成形法では得られない引張強度1800MPa,伸び3〜4%の極めて高性能な混合粉末法による焼結低合金鋼(Fe-2%Ni-0.5%Mo-0.4%C熱処理材)を開発したが,さらに優れた特性を得るために,メゾヘテロ組織を構成する各相の成分や割合およびそれらの分散度合など組織形態の最適化(構造解析を含む),および実用的な見地から温度上昇に伴う特性変化などについての検討課題が残されていた。また,衝撃や疲労などに対する動的破壊強度が実用的には極めて重要となるが,MIMプロセスによるような高密度(95〜97%)・高強度材料の動的破壊挙動は従来の多孔質材料の延長上にあるとは限らず,たとえ同一の合金組成であっても本プロセス特有のメゾヘテロ組織や気孔形態などによりかなり変わることが十分に予想される。本研究ではこれらの点を明らかにすることで,ネットシェイプ成形に優れたMIMプロセスによる超強靭焼結低合金の創製と機械構造用高強度部材としての信頼性を得ることを目的として調査・検討を行うものである。平成13年度の研究成果は以下のとおりである。
(1)熱処理後の基地組織は焼きもどしマルテンサイトであり,いずれの試料もNiリッチ相ならびにFe, Moの相互間における拡散速度の著しい差違に起因したMoリッチ相が点在したメゾヘテロ組織を呈していた。
(2)Ni添加量の増加に伴い,延性を損なうことなく引張,疲労強度はともに飛躍的に上昇し,とくに6mass%Ni添加材においては引張強度が約2000MPa・疲労強度は約500MPaで伸びは約5%を示すなど,超強靭な特性を示した。これは,基地自体が固溶強化したことに加え,高硬度なマルテンサイト相の割合が増加し,それらを網目状に焼きもどしマルテンサイト相が取り囲んでいることに起因したものといえる。
(3)白色部において高Ni濃度のものでは,Ms点が低下して常温でも柔らかい残留オーステナイトが出現するため,8mass%Ni添加材で引張および疲労強度が低下したと推察される。