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粉末冶金ステンレス鋼

2024年9月20日

主な処理方法 パウダーメタルステンレス鋼の必要性は次のとおりです。

 

ステンレス鋼の粉末冶金加工では、主にこの粉末を原料として用い、成形技術を用いて焼結・精製します。粉末の混合、プレス、 焼結ステンレス鋼の粉末冶金処理では、主に粉砕、仕上げ、後処理が行われます。機械加工、梱包、油含浸など、後処理には他にも多くの作業が含まれます。

 

このプロセスフローでは、まず準備されたステンレス鋼粉末を混合して高純度の混合粉末を作成します。次に、粉末を金型に充填し、所定の圧力で成形します。成形されたグリーンシートは、制御雰囲気焼結炉に入れられ、マトリックス材料の融点未満の温度で焼結されます。これにより、粉末粒子は高温処理を受け、冶金結合を形成します。

粉末金属ギア 4.jpg

 

ステンレス鋼の粉末冶金処理のプロセスを段階的に紹介します。

 

  1. 混合

ステンレス鋼粉末を添加剤と混合し、時間要件に従って攪拌して高純度の混合粉末を形成します。

  1. 形にする

製品のサイズ、構造、形状、設計金型図面に基づき、プレス加工で超硬合金金型を製作し、その後、金型試験機を設置し、サンプル試験を行います。金型設計・製作サイクルは1週間です。

  1. 脱脂

脱脂温度は800度に制御され、真空ベル炉またはメッシュベルト炉を用いて脱脂されます。目的は、添加された潤滑剤を除去することです。

  1. 焼結

ステンレス鋼粉末冶金加工において、焼結は重要な工程です。成形体に必要な最終的な物理的・機械的特性は、焼結によって得られます。焼結は、単体焼結と多成分系焼結に分けられます。実際の生産においては、単体焼結および多成分系焼結の固相焼結において、焼結温度は使用する金属および合金の融点よりも低くなります。

  1. その後の治療

焼結後の後処理は、製品の様々な要件に応じて様々な方法で行うことができます。例えば、仕上げ、オイル塗布、機械加工、熱処理、電気メッキなどは、実際の生産において一般的に用いられています。さらに近年では、圧延や鍛造といった新しいプロセスが開発されており、これらのプロセスは焼結後の粉末冶金材料の加工にも適用でき、より理想的な加工効果を得ることができます。

 

 

粉末冶金ステンレス鋼の強度と硬度を向上させる方法

 

まず、ステンレス鋼粉末を成形体とし、還元雰囲気中に置き、焼結温度に保持して焼結体を形成する。次に、焼結体を炭素含有雰囲気に曝露し、600℃以下の浸炭温度に保持することで、焼結体の表面および内部に炭素が浸炭領域を形成する。このように、浸炭領域を通じて粉末冶金ステンレス鋼の硬度と強度を向上させることができる。また、加熱温度が600℃以下であるため、クロムと炭素の反応を防ぎ、良好な耐食性も維持することができる。

 

粉末金属ギア 2.jpg

 

粉末冶金における主要なステンレス鋼種

 

ステンレス鋼グレード アプリケーション
316L 医療インプラント、海洋機器、化学処理、食品および医薬品産業
304L 家電製品、厨房機器、自動車部品、構造部品
17-4 PH 航空宇宙部品、医療機器、機械部品
410 ファスナー、切削工具、バルブ
420 手術器具、ナイフ、カトラリー
440C ベアリング、ナイフ、高摩耗工業部品
430 自動車用トリム、キッチン家電、建築部品

 

  1. オーステナイト系ステンレス鋼:
    • SS-303:
      • プロパティ: 強度、硬度が高く、耐腐食性に優れ、非磁性です。
      • アプリケーション: 大規模な二次加工を必要とする部品に適しています。
    • SS-304:
      • プロパティ: 強度、耐食性に優れた汎用グレードです。
      • アプリケーション: 汎用性が高いため、さまざまな業界で幅広く使用されています。
    • SS-316:
      • プロパティ: SS-303に比べ耐腐食性に優れ、非磁性です。
      • アプリケーション: 特に腐食性環境での汎用アプリケーションに最適です。
    • 17-4 PH

      • プロパティ: 強度が高く、耐食性に優れ、熱処理により硬化する性質(析出硬化)があります。
      • アプリケーション: 航空宇宙部品、医療機器、強度と疲労耐性が求められる高性能機械部品。
  2. フェライト系ステンレス鋼:
    • SS-430:
      • プロパティ: クロム含有量が多いため磁性があり、炭素含有量が少ないため耐腐食性が向上します。
      • アプリケーション: 自動車やキッチン用品の用途に最適です。
  3. マルテンサイト系ステンレス鋼:
    • SS-410とSS-420:
      • プロパティ: 磁性があり、強度は高いが、オーステナイト系グレードに比べ耐食性は低くなります。
      • アプリケーション: 刃物や硬度が求められる用途によく使用されます。
  4. 二相ステンレス鋼:
    • これらはオーステナイト構造とフェライト構造を組み合わせ、高い強度と応力腐食割れに対する耐性を向上させます。