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公開番号2024117367
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-29
出願番号2023023431
出願日2023-02-17
発明の名称金属粉末
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240822BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】予熱温度が低い条件下において積層造形を行った場合であっても、変形の少ない造形物を得ることが可能な金属粉末を提供すること。
【解決手段】金属粉末は、0.25≦C≦0.30mass%、0.30≦Si≦1.00mass%、0<Mn≦0.7mass%、1.3≦Ni≦2.0mass%、12.0≦Cr≦14.0mass%、0≦V≦0.30mass%、及び、0.005≦N≦0.100mass%を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる。金属粉末は、さらに、21≦A≦25、及び、Creq/Nieq<1.4を満たす。但し、A=24C+1.5Mn+Ni+Cr+2V+20N、Creq=Cr+1.5Si、Nieq=Ni+30C+30N+0.5Mn。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
０．２５≦Ｃ≦０．３０ｍａｓｓ％、
０．３０≦Ｓｉ≦１．００ｍａｓｓ％、
０＜Ｍｎ≦０．７ｍａｓｓ％、
１．３≦Ｎｉ≦２．０ｍａｓｓ％、
１２．０≦Ｃｒ≦１４．０ｍａｓｓ％、
０≦Ｖ≦０．３０ｍａｓｓ％、及び、
０．００５≦Ｎ≦０．１００ｍａｓｓ％
を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
次の式（１）及び式（２）を満たす金属粉末。
２１≦Ａ≦２５ …（１）
Ｃｒeq／Ｎｉeq＜１．４ …（２）
但し、
Ａ＝２４Ｃ＋１．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋Ｃｒ＋２Ｖ＋２０Ｎ、
Ｃｒeq＝Ｃｒ＋１．５Ｓｉ、
Ｎｉeq＝Ｎｉ＋３０Ｃ＋３０Ｎ＋０．５Ｍｎ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末に関し、さらに詳しくは、積層造形に適用した時に、割れや反りが少ない造形物を得ることが可能な金属粉末に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
納期短縮、複雑な水冷回路の導入による成形品質向上などのため、積層造形を用いたプラスチック成形用金型の製造が始まっている。
金属粉末を用いた積層造形法としては、例えば、
（ａ）選択的レーザー溶融（Selective Laser Melting, SLM）法、
（ｂ）指向性エネルギー堆積（Direct Energy Deposition, DED）法
などが知られている。
【０００３】
積層造形用の金属粉末には、従来、ＳＵＳ４２０Ｊ２、マルエージング鋼、ＳＫＤ６１などの粉末が用いられている。
しかしながら、従来の金属粉末を積層造形に適用すると、
（ａ）造形物に大きな変形や割れが発生する、
（ｂ）造形物の熱伝導率が低い、
（ｃ）造形物の耐食性が低い
などの問題が生じる場合があった。
【０００４】
そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、所定量のＣ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｖ、及び、Ｎを含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼粉末が開示されている。
同文献には、熱伝導率を低下させる合金成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒなど）の含有量を少なくし、かつ、Ｃｒ量を２～６ｍａｓｓ％にすると、高耐食性を維持しつつ高熱伝導率を実現できる点が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、所定量のＣ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔｉ、及び、Ａｌを含み、残部がＦｅ及び不純物からなるマルエージング鋼からなり、メジアン径Ｄ５０が２００μｍ以下である積層造形用金属粉末が開示されている。
同文献には、
（Ａ）マルエージング鋼に含まれるＴｉは、時効処理後の組織中に強化相であるＮｉ
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Ｔｉを形成し、マルエージング鋼に強度を付与する元素であるが、このようなマルエージング鋼粉末を用いて積層造形を行うと、積層方向に沿って線状のＴｉ濃化部が形成され、線状のＴｉ濃化部が造形物の靱性を低下させる原因となる点、及び、
（Ｂ）積層造形時における熱源の照射条件を調整すると、線状のＴｉ濃化部の形成を抑制することができ、造形物の靱性を改善できる点
が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、積層造形用の金属粉末ではないが、所定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、及び、Ｎを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる金型用鋼が開示されている。
同文献には、
（Ａ）金型用鋼において、粒界炭化物やパーライトは、鏡面研磨性を阻害し、破壊の起点となる点、
（Ｂ）ＳＵＳ４２０Ｊ２（０．４Ｃ－０．９Ｓｉ－０．４Ｍｎ－０．２Ｎｉ－１３Ｃｒ－０．０１５Ｎ）に比べてＣ量及びＣｒ量を低減し、Ｍｎ量及びＮｉ量を増加させ、かつ、Ｍｏを添加すると、硬度、耐食性、及び、焼鈍性をＳＵＳ４２０Ｊ２並みに維持しながら、粒界炭化物及びパーライトの析出を抑制できる点
が記載されている。
【０００７】
特許文献４には、所定量のＣｒ、Ｍｏ、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｓｉ、及び、Ｎを含み、残部がＦｅからなる鉄系合金粉末が開示されている。
同文献には、このような鉄系合金粉末を用いて積層造形を行うと、高い硬度、引張強度、降伏強度および延性を有する金属部品が得られる点が記載されている。
【０００８】
ＳＫＤ６１や特許文献１に記載の金属粉末を用いて積層造形を行うと、造形時の熱応力によって造形物が大きく変形したり、あるいは、造形物が割れる場合がある。変形が大きい場合、造形された金型の寸法精度が悪化し、仕上げ加工代が大きくなる。また、事前に変形を考慮した上で設計することになり、能率が悪化する。
【０００９】
ＳＵＳ４２０Ｊ２からなる粉末を用いて積層造形する場合において、基材を２００℃に予熱したときには、造形物に割れは発生せず、造形時の変形はＳＫＤ６１を用いた場合に比べて小さくなる。これは、ＳＵＳ４２０Ｊ２のＭs点が２００℃付近にあるために、２００℃で予熱して積層造形を行ったときには、造形中の造形物にはオーステナイトが多く含まれ、造形物が柔らかく、造形物に歪が蓄積しにくいためである。
【００１０】
一方、ＳＵＳ４２０Ｊ２からなる粉末を用いて積層造形する場合において、基材を１２０℃に予熱したときには、造形中のマルテンサイト変態によって造形物が硬くなり、造形物の靱性が低下する。そのため、造形中に造形物が大きく変形したり、あるいは、造形物が割れる場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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