[发明专利]高疲劳强度烧结体用预合金型钢粉和渗碳淬火材

说明书

技术领域

本发明涉及用于由粉末冶金得到烧结体的预合金型钢粉，和由这样的预合金型钢粉得到的渗碳淬火材。特别是涉及用于得到可减小烧结后的烧结体的硬度而容易发生塑性变形、在渗碳淬火处理后发挥着高疲劳强度的渗碳淬火材的预合金型钢粉，和这样的渗碳淬火材。

背景技术

以铁粉作为主原料使用而制造烧结体的粉末冶金中，通常，使用的是含有所述主原料的铁粉，和用于使烧结体的物性提高的副原料粉末(石墨粉末、合金成分粉末等)，及润滑剂等的混合粉末。由这样的粉末冶金形成的烧结体，可以达到近终形，材料成品率良好，可以低成本制造零件，因此得到广泛利用。另外，因为在烧结体中存在空穴，所以也有可以使零件轻量化这样的优点。但是，在烧结体中，与通常的钢材比较，存在强度(特别是疲劳强度)低这样的问题。

例如，在由粉末冶金法制作的齿轮中，虽然材料成品率良好，达到了近终形化所适合的形状，但是疲劳强度与通常的钢材相比较有变低这样的问题。这样的现象，被认为是在烧结体中存在对零件的轻量化有效的空穴，而这样的空穴的存在会降低疲劳强度。由粉末冶金法制作的齿轮，实际情况是无法适用于负荷应力大的汽车的传动装置。由此出发，对于以粉末冶金法制作的齿轮，也要求有与作为代表性的熔炼合金钢的SCM415制作的齿轮同等以上的疲劳强度。

为了提高烧结体的抗拉强度和疲劳强度，可知有效的是如下等手段：(1)提高烧结体的密度；(2)提高烧结时的温度；(3)使烧结体合金化，(4)实施光亮淬火处理和渗碳淬火回火等的热处理。另外，作为提高烧结体的密度的方法之一，已知有组合粉末成形和热锻的粉末锻造法。提高 烧结体的密度，因为作用于空穴变少的方向，所以能够期待抗拉强度和疲劳强度提高。

近年来，作为使利用烧结体制作的齿轮的齿面致密化的方法，已知有齿轮滚压方法。该方法是：对于由粉末冶金形成接近于制品形状这一形状(近终形)的烧结体，通过提高负荷应力的部分(齿面)的密度而使之致密化，从而提高这部分的疲劳强度的方法。该齿轮滚压方法，是上述粉末锻造法的一种(回旋锻造法)，是利用具有齿轮形状的多个(通常是2个)成形体(滚轧成形体)，夹紧烧结体原材的齿轮部分，一边使之彼此旋转一边对齿轮部分的表面实施压凹加工处理，以实现齿轮表面的致密化的方法。这一方法与现有的粉末锻造法相比较，致密化的部分是限定的，因此可以维持作为烧结材原有的特征的轻量化。另外，作为特征还可列举不需要加热，制造成本低廉。因此，正在被期待成为对于齿轮的高强度化有效的手法。

作为应用了这样的齿轮滚压方法(该方法有仅称为“滚压”的情况)的技术，至今也提出有种种(例如，专利文献1～4)。在至今为止提出的技术中，除了历来可行的高强度化法[上述(1)～(4)]的方法以外，还就提高疲劳强度的合金化方法和规定铁粉的化学成分组成，或为了易于滚压加工而进行的铁粉的合金设计进行了各种各样的提案。

但是，发挥易于滚压加工的特性，和在齿轮成形和渗碳淬火之后发挥良好的疲劳强度是相反的。至今为止，还没有确立滚压加工性与疲劳强度两种特性均良好这样的技术。特别是在进行滚压加工时，需要使之致密化至最大剪切应力发生的深度(0.08～0.2mm)。若凹入量少，则不能致密化，若凹入量大，则塑性变形的区域变大，发生毛刺和产生裂纹。作为凹入量，需要0.9～1.3mm，最好是1.0～1.2mm。虽然需要确保1mm左右的凹入量，但是实际情况是，如果在588MPa左右的滚压压力下，无法进行压凹的话，则与良好的滚压用材料不符。

【先行技术文献】

【专利文献】 

专利文献1：日本特开2002-129295号公报

专利文献2：日本特开2004-502028号公报

专利文献3：日本特开2007-262536号公报

专利文献4：日本特开2005-42612号公报

发明内容

本发明是在这样的状况之下完成的，其目的在于，提供一种高疲劳强度烧结体用预合金型钢粉，其能够得到滚压加工性良好的烧结体，达到以小的应力就可以发生塑性变形的程度，而且还能够得到在渗碳淬火等的热处理后能够发挥良好的疲劳强度的渗碳淬火材，以及提供一种使用这样的预合金型钢粉的、即使在渗碳淬火回火之后也能够发挥出良好的疲劳强度的渗碳淬火材。