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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555201
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 三浦 秀士 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (30117254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松田 光弘 熊本大学, 工学部, 助手 (80332865) ; 大津 雅亮 熊本大学, 工学部, 講師 (20304032) ; 河村 能人 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (30250814) ; 上村 誠 熊本県工業技術センター, 生産技術部・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

平成14年度においては、脱バインダ・焼結条件および熱処理条件の最適化に基づいて厳選された組織系の衝撃ならびに回転曲げ疲労試験を行い、特に両者の動的破壊挙動について組織との関連性も大きいことから、光学顕微鏡やEPMA、TEMなどの現有設備を用いた組織観察や元素分析ならびに相の同定を行ったが、予想される不均質組織の分散状況との関係についての定量的評価については不十分であったので、最終年度ではこの辺を重点的に超強靭な特性発現の原因を追求する。そして、従来の溶製法では得られない組織制御に基づいた新しいMIMプロセスによる鉄系焼結材料の超強靭化に最も重要なプロセスの諸条件を確立させる。得られた結果は次の通りである。
まず不均質組織の原因であったNiの偏折について、焼結前すなわち脱脂体においては数個〜数十個のNi粉末が凝集しており(平均で直径15μmの領域)、焼結によりNiリッチ相(Niの周囲の鉄基地中への拡散)として直径が80μmになっていることが判った。そこで、強度低下の原因である残留オーステナイトを出現させず、全てのNiリッチ相が高硬度なマルテンサイト組織となるようなモデル計算を試みたところ、Ni粉末の凝縮体の寸法が18μm以下であれば焼結後のNiリッチ相は全面が高硬度なマルテンサイト組織となり、また18μm以上の大きさのものが偏析すれば中心部が残留オーステナイトでその周りがマルテンサイト組織を呈することが判った。これより、大まかには20μmの大きのNi粉末を基地中に均一に約150μmで分散することができれば、これまで以上の超強靭な特性向上が期待できるものと推察された。

Research Products

• [Publications] H.Miura: "Fatigue Fracture Behavior of PM and PIM Steels"Proc.of 3rd Int.Powder Metallurgy Conf.. CD-ROM. 47-55 (2002)
• [Publications] M.Matsuda, H.Miura: "Mechanical Properties of Injection Molded Fe-6%Ni-0.4%C Steels with Varing Mo Content of 0.5 to 2%"METALS AND MATERIALS International. Vol.9, No.6. 537-542 (2003)