ニッケルフリー合金鋼粉『FM1300S』を開発【JFEスチール】

2021年11月10日

ニッケルフリー合金鋼粉『FM1300S』を開発
～高強度と高靱性を兼ね備えた粉末冶金用途向け鉄粉～

当社はこのたび、ニッケル（以下、「Ni」）の含有無しでありながら、引張強さ1300MPa級の高強度と、Ni含有合金鋼粉と同等以上の靱性および疲労強度を備え、被削性にも優れた粉末冶金用途向けのNiフリー合金鋼粉『FM1300S』を開発しました(図1)。お客様工場での焼結部品製造時に、特殊な炉を用いた1200℃を超える高温焼結(※1)ではなく、普通焼結(※2)で部品を製造することができるため、大幅なコスト低減だけでなく、エネルギー使用量やCO2排出量の削減も可能となります。

焼結部品には、Niが4%含まれる合金鋼粉が広く使われていますが、焼結後に被削性が悪化して加工費が増加するだけでなく、Niの市況影響を受けやすいという課題があります。当社は、多彩なラインナップを持つNiフリー合金鋼粉『FMシリーズ』を開発・販売し、お客様の製品品質向上およびコスト低減に貢献してきました。一方で、1300MPa級の引張強さが要求される部品には、4%Ni合金鋼粉およびNiフリー合金鋼粉のいずれを用いる場合でも、高温焼結が必要になってしまうことから、部品製造時のさらなるコスト低減が求められていました。

そこで当社は、モリブデン(以下、「Mo」)粉を拡散付着させた高純度純鉄粉に、微細な銅(以下、「Cu」)粉を混合した合金鋼粉『FM1300S』を開発しました(図2・3)。微細なCu粉および粒子表層のMo粉が焼結を促進するため、普通焼結でも、引張強さ1300MPaを超える高強度化に成功しました(図4)。さらに、高純度純鉄粉により、圧縮成形時の高密度化が可能となるため、4%Ni合金鋼粉と同等以上の高強度、高靱性および高疲労強度を実現しました(図5・6)。

これにより、従来の高温焼結で製造された引張強さ1300MPa級焼結部品に比べて、大幅なコスト低減だけでなく、エネルギー使用量やCO2排出量の削減も可能となります。今後は、高強度が要求されるスプロケットをはじめとする自動車部品や、耐摩耗性が要求される建設機械部品などへの適用を目指します。

当社は還元鉄粉、アトマイズ鉄粉および合金鋼粉を製造する国内唯一の総合鉄粉メーカーです。今後とも、鉄粉の新たな需要分野の開拓・普及を図るとともに、環境に優しい高品質・高機能な商品の開発に注力していくことで、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。

(※1)高温焼結
耐熱性の高い特殊なトレーに部品を並べて載せ、1,250℃前後の焼結炉内に、プッシャー装置で1トレーずつ挿入する焼結方法。

(※2)普通焼結
最も一般的に使用されているメッシュベルト炉（最高温度1,150℃）を用いた焼結。ベルトコンベヤで連続的に部品を挿入できるため、高温焼結に比べて生産性が高い。

【図１】『FM1300S』写真