本發(fā)明涉及鐵基燒結(jié)體。

本申請(qǐng)要求于2016年2月8日提交的日本專利申請(qǐng)no.2016-022294的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文。

背景技術(shù)：

ptl1和ptl2公開(kāi)了燒結(jié)體。各燒結(jié)體通過(guò)以下方法制備：將改善切削加工性的粉末與包含鐵基粉末的原料粉末混合以提高燒結(jié)體的切削加工性，對(duì)所得粉末混合物進(jìn)行加壓成形以形成成形體，然后對(duì)成形體進(jìn)行燒結(jié)處理。作為改善切削加工性的粉末的具體實(shí)例，ptl1公開(kāi)了硫化錳(mns)粉末和氮化硼(bn)粉末，ptl2公開(kāi)了作為cao-al2o3-sio2系復(fù)合氧化物粉末的黃鐵礦粉末和白云石粉末。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)no.2002-3980

專利文獻(xiàn)2：日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)no.9-279203

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的鐵基燒結(jié)體是這樣的鐵基燒結(jié)體，其含有金屬基體和包含于該金屬基體中的復(fù)合氧化物顆粒，

其中，當(dāng)在所述鐵基燒結(jié)體的橫截面上取面積為176μm×226μm的主視野，并將所述主視野分成每個(gè)視野的面積為35.2μm×45.2μm的5×5陣列的25個(gè)視野時(shí)，

所述復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑為0.3μm以上2.5μm以下，

通過(guò)將所述25個(gè)視野的總面積除以存在于所述25個(gè)視野中的所述復(fù)合氧化物顆粒的總數(shù)而得到的值為10μm²/顆粒以上1000μm²/顆粒以下，以及

在所述25個(gè)視野中，不存在所述復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目為4個(gè)以下。

附圖說(shuō)明

[圖1]圖1示出了通過(guò)在試驗(yàn)例1中樣品no.1的橫截面上進(jìn)行edx而得到的元素映射(n＝1)的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些照片示出了元素的分散狀態(tài)：左上：al，右上：ca，左中：si，右中：o，左下：mn，以及右下：s。

[圖2]圖2示出了圖1中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)的圖。

[圖3]圖3示出了通過(guò)在試驗(yàn)例1中樣品no.1的橫截面上進(jìn)行edx而得到的元素映射(n＝2)的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些照片示出了元素的分散狀態(tài)：左上：al，右上：ca，左中：si，右中：o，左下：mn，以及右下：s。

[圖4]圖4示出了圖3中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)的圖。

[圖5]圖5示出了通過(guò)在試驗(yàn)例1中樣品no.1的橫截面上進(jìn)行edx而得到的元素映射(n＝3)的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些照片示出了元素的分散狀態(tài)：左上：al，右上：ca，左中：si，右中：o，左下：mn，以及右下：s。

[圖6]圖6示出了圖5中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)的圖。

[圖7]圖7示出了通過(guò)在試驗(yàn)例1中樣品no.2的橫截面上進(jìn)行edx而得到的元素映射(n＝1)的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些照片示出了元素的分散狀態(tài)：左上：al，右上：ca，左中：si，右中：o，左下：mn，以及右下：s。

[圖8]圖8示出了圖7中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)的圖。

[圖9]圖9示出了通過(guò)在試驗(yàn)例1中樣品no.2的橫截面上進(jìn)行edx而得到的元素映射(n＝2)的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些照片示出了元素的分散狀態(tài)：左上：al，右上：ca，左中：si，右中：o，左下：mn，以及右下：s。

[圖10]圖10示出了圖9中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)的圖。

[圖11]圖11示出了通過(guò)在試驗(yàn)例1中樣品no.2的橫截面上進(jìn)行edx而得到的元素映射(n＝3)的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些照片示出了元素的分散狀態(tài)：左上：al，右上：ca，左中：si，右中：o，左下：mn，以及右下：s。

[圖12]圖12示出了圖11中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)的圖。

[圖13]圖13示出了通過(guò)在試驗(yàn)例1中樣品no.111的橫截面上進(jìn)行edx而得到的元素映射的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些照片示出了元素的分散狀態(tài)：左上：al，右上：ca，右中：o，左下：mn，以及右下：s。

[圖14]圖14示出了圖13中的al、o的分散狀態(tài)的圖

[圖15]圖15為示出了切削試驗(yàn)1的結(jié)果的圖表。

[圖16]圖16為示出了切削試驗(yàn)1中切削后的切削工具的切削刃的工具制造廠的顯微照片。

[圖17]圖17示出了場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，其示出了切削試驗(yàn)1中切削后的切削工具的后刀面。

[圖18]圖18示出了根據(jù)實(shí)施方案的燒結(jié)體的切削過(guò)程中復(fù)合氧化物狀態(tài)的示意圖。

[圖19]圖19示出了切削試驗(yàn)2中切削后的樣品no.1的表面和橫截面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。

[圖20]圖20示出了切削試驗(yàn)2中切削后的樣品no.1的橫截面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些橫截面不同于圖19中的橫截面。

[圖21]圖21示出了切削試驗(yàn)2中切削后的樣品no.1的橫截面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些橫截面不同于圖19和圖20中的橫截面。

[圖22]圖22示出了切削試驗(yàn)2中切削后的樣品no.101的表面和橫截面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。

[圖23]圖23示出了切削后的樣品no.101的橫截面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片，這些橫截面不同于圖22中的橫截面。

[圖24]圖24示出了切削試驗(yàn)2中樣品no.1的切削阻力隨時(shí)間變化的圖表。

[圖25]圖25示出了切削試驗(yàn)2中樣品no.111的切削阻力隨時(shí)間變化的圖表。

具體實(shí)施方式

[本發(fā)明要解決的問(wèn)題]

當(dāng)將燒結(jié)體用于要求高精度的部件或?qū)Y(jié)體成形為不容易通過(guò)使用模具的加壓成形而得到的形狀時(shí)，該燒結(jié)體需要具有良好的切削加工性，從而使該燒結(jié)體進(jìn)一步進(jìn)行諸如切削加工等的機(jī)械加工。

通常已知的是，當(dāng)添加一定量的mns或bn作為提高切削加工性的粉末來(lái)提高切削加工性時(shí)，機(jī)械性能會(huì)變差。當(dāng)添加cao-al2o3-sio2基復(fù)合氧化物粉末作為提高切削加工性的粉末時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題。(1)除非加工條件最佳，否則工具的壽命將會(huì)變短。(2)復(fù)合氧化物粉末對(duì)工具中包含的tic和tio2顯示出親和性，并形成保護(hù)覆層。因此，復(fù)合氧化物粉末的使用僅限于包含大量ti的工具，因此該復(fù)合氧化物粉末并不是通用的。(3)復(fù)合氧化物粉末會(huì)積極氧化工具，這加速了工具的磨損。

為了滿足最近對(duì)汽車部件的高效生產(chǎn)的要求，需要充分確保燒結(jié)體的切削加工性，從而實(shí)現(xiàn)高效加工并且延長(zhǎng)加工工具的使用壽命。還需要開(kāi)發(fā)這樣的燒結(jié)體。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供這樣的鐵基燒結(jié)體，無(wú)論工具為何種材料，該鐵基燒結(jié)體均具有優(yōu)異的切削加工性。

[本發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明，可以提供這樣的鐵基燒結(jié)體，無(wú)論工具為何種材料，該鐵基燒結(jié)體均具有優(yōu)異的切削加工性。

[本發(fā)明的實(shí)施方案的說(shuō)明]

首先，將列舉和描述本發(fā)明的實(shí)施方案的具體內(nèi)容。

(1)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的鐵基燒結(jié)體是這樣一種鐵基燒結(jié)體，其含有金屬基體以及包含在所述金屬基體中的復(fù)合氧化物顆粒，

其中，當(dāng)在所述鐵基燒結(jié)體的橫截面上取面積為176μm×226μm的主視野，并將所述主視野分成每個(gè)視野的面積為35.2μm×45.2μm的5×5陣列的25個(gè)視野時(shí)，

所述復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑為0.3μm以上2.5μm以下，

通過(guò)將所述25個(gè)視野的總面積除以存在于所述25個(gè)視野中的所述復(fù)合氧化物顆粒的總數(shù)而得到的值為10μm²/顆粒以上1000μm²/顆粒以下，以及

在所述25個(gè)視野中，不存在所述復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目為4個(gè)以下。

在上述鐵基燒結(jié)體中，平均當(dāng)量圓直徑為0.3μm至2.5μm的微細(xì)復(fù)合氧化物顆粒在10μm²/個(gè)以上1,000μm²/個(gè)以下的范圍內(nèi)均勻地分散。因此，鐵基燒結(jié)體的切削加工性優(yōu)異。當(dāng)復(fù)合氧化物顆粒均勻分散在鐵基燒結(jié)體中時(shí)，主要實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)功能(防止擴(kuò)散磨損和粘著磨損的功能以及促進(jìn)潤(rùn)滑功能)。首先，在鐵基燒結(jié)體的切削期間(使用冷卻劑的濕式加工期間)，復(fù)合氧化物被加熱到切削工具的切削刃的溫度，即約400℃至約920℃，由此復(fù)合氧化物軟化，然后軟化的復(fù)合氧化物覆蓋切削工具的切削刃的表面，并形成覆膜。在這種情況下，來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜的至少一部分介于鐵基燒結(jié)體與切削工具之間。這可以防止鐵基燒結(jié)體與切削工具之間的構(gòu)成元素(特別是除了來(lái)自于復(fù)合氧化物的構(gòu)成元素之外的其他構(gòu)成元素)的相互擴(kuò)散，從而可以減少切削工具的擴(kuò)散磨損。由于覆膜的至少一部分介于鐵基燒結(jié)體和切削工具之間，所以可以防止fe粘著于切削工具的切削刃，這是因?yàn)閺?fù)合氧化物對(duì)于構(gòu)成鐵基燒結(jié)體基材的fe的親和性低于切削工具對(duì)于fe的親和性，從而可以防止切削工具的粘著磨損。具體而言，來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜的至少一部分具有以下功能中的至少一個(gè)：作為防止構(gòu)成元素的相互擴(kuò)散從而減少擴(kuò)散磨損的擴(kuò)散防止膜的功能；以及作為防止fe粘著于切削工具的切削刃從而減少粘著磨損的粘著防止膜(所謂的防粘膜)的功能。粘著防止膜也起到了減少機(jī)械摩擦磨損從而保護(hù)切削刃的保護(hù)膜的作用。

其次，當(dāng)復(fù)合氧化物被加熱到工具的切削刃的溫度并由此軟化時(shí)，復(fù)合氧化物沿著切削方向被拉伸并跟隨工具切削刃的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑功能。切削方向是切削工具的切削刃相對(duì)于工件(鐵基燒結(jié)體)的運(yùn)動(dòng)方向。由于受熱軟化的復(fù)合氧化物實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)滑功能，從而可以防止切削阻力隨時(shí)間而增加，因此鐵基燒結(jié)體的切削加工性優(yōu)異。復(fù)合氧化物所實(shí)現(xiàn)的潤(rùn)滑性是這樣的機(jī)制，其發(fā)生在400℃以上(即切削刃溫度)。因此，在鐵基燒結(jié)體的一般使用環(huán)境的環(huán)境溫度下(250℃以下)，復(fù)合氧化物不顯示出潤(rùn)滑性。因此，在一般使用環(huán)境中，燒結(jié)體的機(jī)械性能不會(huì)變差。

(2)在鐵基燒結(jié)體的一個(gè)示例性方式中，鐵基燒結(jié)體包含0.05質(zhì)量％以上0.35質(zhì)量％以下的mn，并且至少部分的mn結(jié)合至所述復(fù)合氧化物，或者至少部分的mn以固溶體形式存在于所述復(fù)合氧化物中。

鐵基燒結(jié)體可以包含上述含量范圍內(nèi)的mn。由于mn是硬質(zhì)的，所以單獨(dú)存在的mn或者以mn的簡(jiǎn)單氧化物形式存在的mn會(huì)使得切削加工性變差，并且使得粉末成形期間的可壓縮性變差。這導(dǎo)致了難以實(shí)現(xiàn)高密度的問(wèn)題。因此，通常在原料粉末的制造過(guò)程中，通過(guò)精制而盡可能多地除去mn。在這種方式中，雖然包含的mn在上述含量范圍內(nèi)，但是硬質(zhì)mn與復(fù)合氧化物結(jié)合，或者硬質(zhì)mn以固溶體形式存在于復(fù)合氧化物中，并在切削期間，硬質(zhì)mn與復(fù)合氧化物一起被加熱至切削工具的切削刃的溫度。這種情況促進(jìn)了軟化，并且改善了切削加工性。此外，可以減少由于高純度精制而引起的成本增加。結(jié)合到復(fù)合氧化物的mn或以固溶體形式而存在于復(fù)合氧化物中的mn不一定是諸如mno之類的氧化物晶體結(jié)構(gòu)的形式。

(3)在包含mn的鐵基燒結(jié)體的一個(gè)示例性方式中，所述鐵基燒結(jié)體進(jìn)一步包含0.001質(zhì)量％以上0.02質(zhì)量％以下的s，并且至少部分的s結(jié)合至所述復(fù)合氧化物和mn中的至少一者，或者至少部分的s以固溶體形式而存在于所述復(fù)合氧化物和mn中的至少一者中。

鐵基燒結(jié)體可以包含上述含量范圍內(nèi)的s。當(dāng)鐵基燒結(jié)體包含s時(shí)，易于改善切削加工性。當(dāng)s結(jié)合到復(fù)合氧化物，或者作為固溶體存在于復(fù)合氧化物中時(shí)，可以提高切削加工性(主要是排屑能力)。然而，由于s可能會(huì)引起材料脆化并導(dǎo)致強(qiáng)度降低，因此需要限制s的添加量。當(dāng)s結(jié)合到mn或以固溶體而存在于mn中時(shí)，材料的強(qiáng)度降低。然而，在相對(duì)地降低s的影響的同時(shí)，可以提高切削加工性。

(4)在鐵基燒結(jié)體的另一個(gè)示例性方式中，在所述鐵基燒結(jié)體的包括距所述鐵基燒結(jié)體的表面10μm以內(nèi)的表面區(qū)域的橫截面中，所述復(fù)合氧化物顆粒包括不規(guī)則形狀顆粒，各所述不規(guī)則形狀顆粒包括埋沒(méi)在所述金屬基體中的埋沒(méi)部分、以及露出于所述表面并由所述埋沒(méi)部分沿一個(gè)方向延伸的露出延伸部分。

不規(guī)則形狀顆粒的形成如下。在切削期間，將復(fù)合氧化物加熱至切削工具的切削刃的溫度，從而使其軟化，然后軟化的復(fù)合氧化物跟隨切削工具的切削刃，并且沿切削方向延伸。具體而言，當(dāng)鐵基燒結(jié)體中存在不規(guī)則形狀顆粒時(shí)，據(jù)認(rèn)為，復(fù)合氧化物在切削刃的溫度下充分地受熱軟化。受熱軟化的復(fù)合氧化物跟隨工具的切削刃，從而提供更好的潤(rùn)滑性并且在工具的切削刃的表面上形成覆膜，由此可以減少切削工具的擴(kuò)散磨損和粘著磨損。

(5)在鐵基燒結(jié)體的一個(gè)示例性方式中，其中復(fù)合氧化物顆粒包括不規(guī)則形狀顆粒，所述露出延伸部分存在于距所述鐵基燒結(jié)體的所述表面3μm以內(nèi)。

當(dāng)不規(guī)則形狀顆粒的露出延伸部分存在于鐵基燒結(jié)體的表面區(qū)域中時(shí)，可以通過(guò)復(fù)合氧化物進(jìn)一步提高切削加工性。

(6)在鐵基燒結(jié)體的另一個(gè)示例性方式中，以質(zhì)量％計(jì)，所述復(fù)合氧化物包含4％以上35％以下的si、2％以上25％以下的al、2％以上35％以下的ca，以及35％以上55％以下的o，并且si、al、ca以及o的總質(zhì)量與所述復(fù)合氧化物的總質(zhì)量之比為45％以上99.8％以下。

當(dāng)復(fù)合氧化物被構(gòu)成為具有特定組成時(shí)，切削期間在切削工具的切削刃的溫度下受熱軟化的復(fù)合氧化物的粘度可以進(jìn)一步有效地降低，并且切削加工性可以進(jìn)一步提高。

(7)在鐵基燒結(jié)體的另一個(gè)示例性方式中，所述復(fù)合氧化物包含作為必要元素的si、al、ca和o，并且進(jìn)一步包含選自b、mg、na、mn、sr、ti、ba和zn中的至少一種元素。

當(dāng)復(fù)合氧化物包含特定元素時(shí)，切削期間在切削工具的切削刃的溫度下可以進(jìn)一步有效地降低受熱軟化的復(fù)合氧化物的粘度，并且復(fù)合氧化物的流動(dòng)性得以提高。這使得易于在切削工具的切削刃上形成覆膜，并且潤(rùn)滑性得以進(jìn)一步提高，以便可以有效地提高切削加工性。

(8)在鐵基燒結(jié)體的另一個(gè)示例性方式中，以質(zhì)量％計(jì)，所述至少一種元素的含量滿足以下關(guān)系中的至少一者：b為4％以上8％以下、mg為0.5％以上15％以下、na為0.01％以上1％以下、mn為0.01％以上0.3％以下、sr為0.01％以上1％以下、ti為0.3％以上8％以下、ba為2％以上25％以下、并且zn為5％以上45％以下。

在上述方式中，切削期間在切削工具的切削刃的溫度下受熱軟化的復(fù)合氧化物的粘度可以進(jìn)一步有效地降低，并且切削加工性可以進(jìn)一步提高。

(9)在鐵基燒結(jié)體的另一個(gè)示例性方式中，所述復(fù)合氧化物包含至少30質(zhì)量％的非晶質(zhì)成分。

當(dāng)復(fù)合氧化物包含至少30質(zhì)量％的非晶質(zhì)成分時(shí)，切削期間復(fù)合氧化物易于在切削工具的切削刃的溫度下受熱軟化，從而顯示出潤(rùn)滑性，并且可以容易地在切削工具的切削刃的表面上形成覆膜。

(10)在鐵基燒結(jié)體的另一個(gè)示例性方式中，所述鐵基燒結(jié)體包含選自c、cu、ni、cr和mo中的至少一種元素。

當(dāng)鐵基燒結(jié)體包含上述元素時(shí)，鐵基燒結(jié)體的強(qiáng)度得以提高。

(11)在包含選自c、cu、ni、cr和mo中的至少一種元素的鐵基燒結(jié)體的一個(gè)示例性方式中，相對(duì)于所述鐵基燒結(jié)體的總質(zhì)量，所包含的c的含量為0.2質(zhì)量％以上3.0質(zhì)量％以下，并且相對(duì)于所述鐵基燒結(jié)體的總質(zhì)量，所包含的選自cu、ni、cr和mo中的至少一種元素的總含量為0.5質(zhì)量％以上6.5質(zhì)量％以下。

當(dāng)所包含的c在上述范圍內(nèi)時(shí)，c在燒結(jié)期間擴(kuò)散，并且通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高鐵基燒結(jié)體的強(qiáng)度。當(dāng)所包含的選自cu、ni、cr和mo中的至少一種元素在上述范圍內(nèi)時(shí)，燒結(jié)性得以提高，并且鐵基燒結(jié)體的強(qiáng)度和疲勞特性得以提高。

[本發(fā)明的實(shí)施方案的詳述]

將對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的鐵基燒結(jié)體進(jìn)行更具體的說(shuō)明。

[鐵基燒結(jié)體]

根據(jù)實(shí)施方案的鐵基燒結(jié)體包含金屬基體和包含在金屬基體中的復(fù)合氧化物顆粒。根據(jù)本實(shí)施方案的鐵基燒結(jié)體的主要特征在于：微細(xì)復(fù)合氧化物顆粒均勻地分散在鐵基燒結(jié)體中。將對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

<<金屬基體>>

金屬基體由包含99.9質(zhì)量％以上的fe和不可避免的雜質(zhì)的純鐵構(gòu)成，或者由包含添加元素、以及余量的fe和不可避免的雜質(zhì)的fe合金形成。形成金屬基體的鐵基粉末是由包含fe作為主成分的顆粒構(gòu)成的粉末(鐵基粉末中的fe的含量為99.0質(zhì)量％以上)。所使用的鐵基粉末可以是(例如)諸如霧化鐵粉或還原鐵粉之類的純鐵粉、通過(guò)預(yù)先將合金元素合金化而制備的預(yù)合金鋼粉、或者通過(guò)部分?jǐn)U散以將合金元素合金化而制備的部分?jǐn)U散合金鋼粉。這些粉末可以單獨(dú)使用或者可以以混合物的形式使用。鐵基粉末的平均粒徑(d50直徑：在基于質(zhì)量的累積分布曲線中對(duì)應(yīng)于50％的粒徑)為約50μm以上約150μm以下，并且相對(duì)于鐵基燒結(jié)體的總質(zhì)量，所包含的鐵基粉末的量為92.0質(zhì)量％以上99.9質(zhì)量％以下。

<<復(fù)合氧化物>>

復(fù)合氧化物顆粒是包含多種金屬元素的氧化物(復(fù)合氧化物)的顆粒。復(fù)合氧化物顆粒均勻地存在于鐵基燒結(jié)體中，并且提高了鐵基燒結(jié)體的切削加工性。位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處的復(fù)合氧化物顆粒被加熱到工具的切削刃的溫度，從而被軟化，然后軟化的復(fù)合氧化物顆粒形成了覆蓋工具的切削刃的表面的覆膜，并且該復(fù)合氧化物起到了潤(rùn)滑劑的作用。受熱軟化的復(fù)合氧化物可以防止切削工具的擴(kuò)散磨損和粘著磨損、以及防止切削阻力隨時(shí)間的增加，并且可以提高鐵基燒結(jié)體的切削加工性。來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜和潤(rùn)滑劑的詳細(xì)情況將在后面的試驗(yàn)例中進(jìn)行說(shuō)明。

(組成)

復(fù)合氧化物包含作為必要元素的si、al、ca和o，并且還進(jìn)一步包含選自b、mg、na、mn、sr、ti、ba和zn中的至少一者。接下來(lái)將說(shuō)明這些元素的效果及其優(yōu)選的含量。各元素的含量是將復(fù)合氧化物的組成設(shè)為100％時(shí)的質(zhì)量比。

-si

si是有助于提高包括非晶相的復(fù)合氧化物強(qiáng)度的元素，并形成了復(fù)合氧化物的基礎(chǔ)。所包含的si的量為4質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下。當(dāng)si的含量為4質(zhì)量％以上時(shí)，可以優(yōu)選得到上述效果。si的含量可以是10質(zhì)量％以上、15質(zhì)量％以上。當(dāng)si的含量為35質(zhì)量％以下時(shí)，可以降低復(fù)合氧化物的熔點(diǎn)。si的含量可以為30質(zhì)量％以下、20質(zhì)量％以下。

-al

al是提高復(fù)合氧化物化學(xué)耐久性的元素，其提高復(fù)合氧化物的穩(wěn)定性，并且增加形成非晶相的能力，從而抑制了復(fù)合氧化物的結(jié)晶。所包含的al的量為2質(zhì)量％以上25質(zhì)量％以下。當(dāng)al的含量為2質(zhì)量％以上時(shí)，可以優(yōu)選得到上述效果。al的含量可以為9重量％以上、12.5質(zhì)量％以上。若al的含量過(guò)高，則復(fù)合氧化物的熔融性變差。這會(huì)導(dǎo)致粘度增加，并且復(fù)合氧化物的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)傾向于增加。若復(fù)合氧化物的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)過(guò)高，則位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處的復(fù)合氧化物在工具的切削刃的溫度下不易受熱軟化。在這種情況下，不易于在工具的切削刃的表面上形成覆膜，并且不太可能獲得潤(rùn)滑效果。當(dāng)al的含量為25質(zhì)量％以下時(shí)，可以降低玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)，并且可以提高鐵基燒結(jié)體的切削加工性。al的含量可以為22質(zhì)量％以下、15.5質(zhì)量％以下。

-ca

ca是有助于提高復(fù)合氧化物穩(wěn)定性的元素，其提高復(fù)合氧化物的化學(xué)耐久性，降低復(fù)合氧化物的粘度，并且有助于改善潤(rùn)滑性。所包含的ca的量為2質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下。當(dāng)ca的含量為2質(zhì)量％以上時(shí)，優(yōu)選得到上述效果。ca的含量可以為3質(zhì)量％以上、5質(zhì)量％以上，特別是12質(zhì)量％以上。當(dāng)ca的含量為35質(zhì)量％以下時(shí)，可以抑制粘度的增加。ca的含量可以為30質(zhì)量％以下、25質(zhì)量％以下。

-o

所包含的o的量為35質(zhì)量％以上55質(zhì)量％以下。當(dāng)o的含量為35質(zhì)量％以上時(shí)，可以提高復(fù)合氧化物的穩(wěn)定性，并且可以改善復(fù)合氧化物的化學(xué)耐久性。o的含量可以為40質(zhì)量％以上、48質(zhì)量％以上。若o的含量過(guò)高，則容易形成粗大的復(fù)合氧化物，這會(huì)影響鐵基燒結(jié)體的切削加工性、強(qiáng)度等。當(dāng)o的含量為55質(zhì)量％以下時(shí)，可以提高鐵基燒結(jié)體的切削加工性和強(qiáng)度。o的含量可以為54質(zhì)量％以下、52質(zhì)量％以下。

-b

b是有助于提高復(fù)合氧化物熔融性的元素，并且其有助于提高潤(rùn)滑性。所包含的b的量為4質(zhì)量％以上8質(zhì)量％以下。當(dāng)b的含量為4質(zhì)量％以上時(shí)，優(yōu)選得到上述效果，并且可以降低玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)。b的含量可以為4.5質(zhì)量％以上、5質(zhì)量％以上。當(dāng)b的含量為8質(zhì)量％以下時(shí)，可以確保復(fù)合氧化物的化學(xué)耐久性。b的含量可以為7質(zhì)量％以下、6.5質(zhì)量％以下。應(yīng)該注意的是，以復(fù)合氧化物的形式添加b完全不會(huì)在滲碳期間造成強(qiáng)度的降低。

-mg

mg是有助于提高復(fù)合氧化物穩(wěn)定性的元素。所包含的mg的量為0.5質(zhì)量％以上15質(zhì)量％以下。當(dāng)mg的含量為0.5質(zhì)量％以上時(shí)，優(yōu)選得到上述效果。mg的含量可以為1質(zhì)量％以上、2質(zhì)量％以上。當(dāng)mg的含量為15質(zhì)量％以下時(shí)，可以容易地形成包括非晶相的復(fù)合氧化物。mg的含量可以為12質(zhì)量％以下、8質(zhì)量％以下。

-sr

sr是有助于提高復(fù)合氧化物穩(wěn)定性的元素，并且其提高了復(fù)合氧化物的覆蓋性。所包含的sr的量為0.01質(zhì)量％以上1質(zhì)量％以下。當(dāng)sr的含量為0.01質(zhì)量％以上時(shí)，優(yōu)選得到上述效果。sr的含量可以為0.05質(zhì)量％以上、0.10質(zhì)量％以上。若sr的含量過(guò)高，則不能得到上述效果。因此，sr的含量為1質(zhì)量％以下、0.7質(zhì)量％以下、0.5質(zhì)量％以下。

-na

na是有助于降低玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)并且降低粘度的元素。所包含的na的量可以為0.01質(zhì)量％以上1質(zhì)量％以下。na的含量可以為0.01質(zhì)量％以上0.8質(zhì)量％以下，并且可以為0.015重量％以上0.06質(zhì)量％以下。

-mn

mn是提高復(fù)合氧化物穩(wěn)定性并改善潤(rùn)滑性的元素。所包含的mn的量可以為0.01質(zhì)量％以上0.3質(zhì)量％以下。mn的含量可以為0.05質(zhì)量％以上0.25質(zhì)量％以下，并且可以為0.1質(zhì)量％以上0.2質(zhì)量％以下。

-ti、ba和zn

ti、ba和zn是提高復(fù)合氧化物的穩(wěn)定性并提高復(fù)合氧化物的化學(xué)耐久性的元素。ti的含量可以為0.3質(zhì)量％以上8質(zhì)量％以下、0.5質(zhì)量％以上6.5質(zhì)量％以下、1質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下。ba的含量可以為2質(zhì)量％以上25質(zhì)量％以下、4質(zhì)量％以上至15質(zhì)量％以下、6質(zhì)量％以上12質(zhì)量％以下。zn的含量可以為5質(zhì)量％以上45質(zhì)量％以下、10質(zhì)量％以上35質(zhì)量％以下、18質(zhì)量％以上25質(zhì)量％以下。

在上述成分中，si、al、ca和o的總質(zhì)量與復(fù)合氧化物的總質(zhì)量之比優(yōu)選為45％以上99.8％以下。在這種情況下，可以更加有效地降低切削期間在切削工具的切削刃的溫度下受熱軟化的復(fù)合氧化物的粘度，切削加工性得以進(jìn)一步提高。相對(duì)于復(fù)合氧化物的總質(zhì)量，si、al、ca和o的總含量更優(yōu)選為50％以上96％以下、70％以上90％以下。

(結(jié)構(gòu))

優(yōu)選地，復(fù)合氧化物包含30質(zhì)量％以上的非晶質(zhì)成分。當(dāng)復(fù)合氧化物包含大量的非晶成分時(shí)，位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處的復(fù)合氧化物在工具的切削刃的溫度下受熱軟化，從而提供潤(rùn)滑性，并且可以形成來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜。復(fù)合氧化物中非晶質(zhì)成分的量可以為50質(zhì)量％以上、70質(zhì)量％以上，并且整個(gè)復(fù)合氧化物可以基本上都是非晶質(zhì)成分。可以通過(guò)以下方法確定復(fù)合氧化物中的非晶質(zhì)成分：在場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡(fe-sem)下，基于復(fù)合氧化物和鐵基基材之間的對(duì)比度差異來(lái)識(shí)別復(fù)合氧化物的位置，然后在透射電子顯微鏡(tem)下使用電子衍射圖案確認(rèn)各識(shí)別位置處的結(jié)晶狀態(tài)。

優(yōu)選地，復(fù)合氧化物的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為725℃以下。位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處的工具切削刃的溫度取決于用作工件的鐵基燒結(jié)體的組成，并且在使用冷卻劑的濕式加工中，該溫度為約400℃至約920℃。在穩(wěn)定加工期間，切削刃的溫度為約400℃。然而，據(jù)預(yù)測(cè)，切削刃的溫度會(huì)局部瞬時(shí)增加到600℃以上。因此，當(dāng)復(fù)合氧化物的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為725℃以下時(shí)，位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處的復(fù)合氧化物在工具的切削刃的溫度下受熱軟化。在這種情況下，復(fù)合氧化物的粘度降低，其流動(dòng)性增加。復(fù)合氧化物由此提供了潤(rùn)滑性，并且可以形成來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜。復(fù)合氧化物的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)可以為680℃以下、560℃以下、450℃以下?？梢酝ㄟ^(guò)以下方法測(cè)定工具的切削刃的溫度。將光纖插入到形成于鐵基燒結(jié)體中的小孔(約φ1mm)中，并且通過(guò)光纖檢測(cè)由鐵基燒結(jié)體發(fā)射的輻射波長(zhǎng)。在切削刃通過(guò)孔的瞬間，使用雙色溫度計(jì)由波長(zhǎng)確定此時(shí)的切削刃的絕對(duì)溫度?？梢酝ㄟ^(guò)(例如)差示掃描量熱法(dsc)或熱機(jī)械分析法(tma)測(cè)定復(fù)合氧化物的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)使用復(fù)合氧化物的組成的計(jì)算得出玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和軟化點(diǎn)，并且可以使用(例如)熱力學(xué)平衡計(jì)算軟件和熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)factsage來(lái)計(jì)算。

優(yōu)選地，復(fù)合氧化物的軟化點(diǎn)為950℃以下。當(dāng)復(fù)合氧化物的軟化點(diǎn)為950℃以下時(shí)，位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處并在工具的切削刃的溫度下受熱軟化的復(fù)合氧化物的流動(dòng)性進(jìn)一步增加。這給予工具的切削刃的表面以潤(rùn)滑性，并且可以在切削刃的表面上形成來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜。當(dāng)位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處的工具的切削刃的溫度為約400℃至約920℃時(shí)，復(fù)合氧化物的軟化點(diǎn)可以為800℃以下、750℃以下、600℃以下、500℃以下?？梢酝ㄟ^(guò)tma或運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定法來(lái)測(cè)定軟化點(diǎn)。

優(yōu)選地，復(fù)合氧化物在軟化點(diǎn)處的粘度為1×10^7.6dpa·s以下。在這種情況下，可以充分地確保位于鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處并且在工具的切削刃的溫度下受熱軟化的復(fù)合氧化物的流動(dòng)性。這樣可以有效地提供潤(rùn)滑性，并且可以使工具切削刃的表面被來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜充分覆蓋。

復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑為0.3μm以上2.5μm以下。當(dāng)復(fù)合氧化物顆粒是稍后進(jìn)行說(shuō)明的不規(guī)則形狀顆粒時(shí)，使用平均當(dāng)量圓直徑。平均當(dāng)量圓直徑是通過(guò)將不規(guī)則形狀顆粒的面積轉(zhuǎn)換成正圓的面積從而獲得的平均等效圓直徑。由于復(fù)合氧化物顆粒微細(xì)，即平均當(dāng)量圓直徑為2.5μm以下，所以在鐵基燒結(jié)體的加工點(diǎn)處的復(fù)合氧化物在工具的切削刃的溫度下容易受熱軟化，因此可以容易地提高燒結(jié)體的切削加工性。優(yōu)選地，復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑為1.8μm以下、1.2μm以下。當(dāng)復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑為0.3μm以上、0.5μm以上時(shí)，復(fù)合氧化物顆粒在其制造過(guò)程中易于處理。

(分散狀態(tài))

當(dāng)在鐵基燒結(jié)體的橫截面上取面積為176μm×226μm的主視野，并將主視野分成每個(gè)視野的面積為35.2μm×45.2μm的5×5陣列的25個(gè)視野時(shí)，復(fù)合氧化物滿足以下條件。通過(guò)后述的鐵基燒結(jié)體的制造方法得到的鐵基燒結(jié)體在其整個(gè)體積上具有基本相同的結(jié)構(gòu)，從而可以使用鐵基燒結(jié)體的任意橫截面以及任意視野。所采用的橫截面和視野優(yōu)選來(lái)自距鐵基燒結(jié)體的表面至少0.5mm的內(nèi)部區(qū)域，并且更優(yōu)選來(lái)自距表面至少1mm的內(nèi)部區(qū)域。

通過(guò)將25個(gè)視野的總面積除以存在于25個(gè)視野中的復(fù)合氧化物顆粒的總數(shù)而得到的值為10μm²/顆粒以上1000μm²/顆粒以下。當(dāng)上述值為10μm²/顆粒以上時(shí)，復(fù)合氧化物均勻地存在于鐵基燒結(jié)體中。在這種情況下，在鐵基燒結(jié)體的切削期間，切削工具的切削刃與復(fù)合氧化物接觸的可能性較高。因此，在工具的切削刃的表面上經(jīng)常形成有來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜。這使得復(fù)合氧化物更有效地提供潤(rùn)滑性，從而可以提高鐵基燒結(jié)體的切削加工性。當(dāng)存在的復(fù)合氧化物的量過(guò)多時(shí)，金屬基體的相對(duì)量變小，強(qiáng)度降低。因此，當(dāng)上述值為1000μm²/顆粒以下時(shí)，鐵基燒結(jié)體的強(qiáng)度得以確保。上述值優(yōu)選為12μm²/顆粒以上620μm²/顆粒以下、60μm²/顆粒以上450μm²/顆粒以下。

在25個(gè)視野中，不存在復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目為4個(gè)以下。當(dāng)上述視野的數(shù)目為4個(gè)以下時(shí)，復(fù)合氧化物均勻地存在于鐵基燒結(jié)體中。不存在復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目越少，復(fù)合氧化物在鐵基燒結(jié)體中的分布越均勻。因此，不存在復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目?jī)?yōu)選為3個(gè)以下、2個(gè)以下、1個(gè)以下。特別地，最優(yōu)選的是復(fù)合氧化物顆粒存在于所有的視野中，不存在復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目為零。短語(yǔ)“不存在復(fù)合氧化物顆?！敝傅氖钱?dāng)在3,000x的放大倍數(shù)下使用分辨率為約300nm的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡(fe-sem)時(shí)，即使在分析水平下也不能探測(cè)到復(fù)合氧化物顆粒。

優(yōu)選地，存在至少兩個(gè)復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目為15個(gè)以上。在這種情況下，復(fù)合氧化物更均勻地分布在鐵基燒結(jié)體中，并且可以進(jìn)一步提高切削加工性。存在至少兩個(gè)復(fù)合氧化物顆粒的視野的數(shù)目?jī)?yōu)選為17個(gè)以上、20個(gè)以上，特別優(yōu)選在所有視野中都存在有至少兩個(gè)復(fù)合氧化物顆粒。

從25個(gè)視野中選擇2×2陣列的4個(gè)視野，使得該2×2陣列不包括其中不存在復(fù)合氧化物的視野，并且將所選擇的2×2陣列稱為中視野。優(yōu)選地，存在于中視野中的復(fù)合氧化物顆粒的數(shù)目為5個(gè)以上。在這種情況下，復(fù)合氧化物更均勻地分布在鐵基燒結(jié)體中，并且可以進(jìn)一步提高切削加工性。存在于中視野中的復(fù)合氧化物顆粒的數(shù)目更優(yōu)選為7個(gè)以上、9個(gè)以上。

(形狀)

在鐵基燒結(jié)體的包括距鐵基燒結(jié)體的表面10μm以內(nèi)的表面區(qū)域的橫截面中，復(fù)合氧化物顆粒包括不規(guī)則形狀顆粒，各不規(guī)則形狀顆粒包括埋沒(méi)在金屬基體中的埋沒(méi)部分、以及露出于表面并由埋沒(méi)部分沿一個(gè)方向延伸的露出延伸部分。優(yōu)選地，露出延伸部分存在于距離鐵基燒結(jié)體的表面3μm以內(nèi)的區(qū)域。不規(guī)則形狀顆粒的形成如下。在鐵基燒結(jié)體的切削期間，復(fù)合氧化物被加熱至切削工具的切削刃的溫度，從而被軟化，然后軟化的復(fù)合氧化物跟隨切削工具的切削刃，并沿切削方向延伸。切削方向可以通過(guò)加工表面上的條紋狀工具痕跡來(lái)大致確定。切削方向是當(dāng)在sem下觀察橫截面時(shí)鐵結(jié)構(gòu)的塑性流動(dòng)的方向(進(jìn)行磨削時(shí)的磨削方向)。稍后將在試驗(yàn)例中說(shuō)明不規(guī)則形狀顆粒的詳細(xì)情況。

<<其他>>

鐵基燒結(jié)體可以進(jìn)一步包含選自c、cu、ni、cr和mo中的至少一種元素。當(dāng)鐵基燒結(jié)體包含c時(shí)，c在燒結(jié)期間擴(kuò)散，鐵基燒結(jié)體的強(qiáng)度可通過(guò)固溶強(qiáng)化而提高。若將鐵基燒結(jié)體的量設(shè)為100質(zhì)量％，則所包含的c的量可以為0.2質(zhì)量％以上3.0質(zhì)量％以下。當(dāng)鐵基燒結(jié)體包含選自cu、ni、cr和mo中的至少一種金屬元素時(shí)，燒結(jié)性得以提高，并且鐵基燒結(jié)體的強(qiáng)度和疲勞特性得以提高。若將鐵基燒結(jié)體的量設(shè)為100質(zhì)量％，則所包含的這些金屬元素的總量可以為0.5質(zhì)量％以上6.5質(zhì)量％以下。當(dāng)鐵基燒結(jié)體包含cu時(shí)，cu的含量可以為0.5質(zhì)量％以上3.0質(zhì)量％以下。

鐵基燒結(jié)體可以包含mn和s。mn和s來(lái)自于形成金屬基體的鐵基粉末。若將鐵基燒結(jié)體的量設(shè)為100質(zhì)量％，則所包含的mn的量可以在0.05質(zhì)量％以上0.35質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，至少部分的mn結(jié)合到復(fù)合氧化物上，或者至少部分的mn以固溶體形式而存在于復(fù)合氧化物中。當(dāng)硬質(zhì)mn結(jié)合到復(fù)合氧化物、或者硬質(zhì)mn以固溶體形式而存在于復(fù)合氧化物中時(shí)，在切削期間，硬質(zhì)mn與復(fù)合氧化物一起被加熱至切削工具的切削刃的溫度，從而軟化。在這種情況下，受熱軟化的復(fù)合氧化物提供潤(rùn)滑性，從而可以提高切削加工性。mn不會(huì)導(dǎo)致工具的氧化。由于可以省略通過(guò)精制來(lái)除去硬質(zhì)mn的步驟，因此可以防止成本增加。所包含的s的量可以在0.001質(zhì)量％以上0.02質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，至少部分的s結(jié)合到復(fù)合氧化物和mn中的至少一者、或者至少部分的s以固溶體的形式而存在于復(fù)合氧化物和mn中的至少一者中。當(dāng)s結(jié)合到復(fù)合氧化物、或者s以固溶體形式而存在于復(fù)合氧化物中時(shí)，可以提高切削加工性(主要是排屑能力)。然而，由于s可能會(huì)引起材料脆化并導(dǎo)致強(qiáng)度降低，因此需要限制s的添加量。當(dāng)s結(jié)合到mn或以固溶體形式而存在于mn中時(shí)，材料的強(qiáng)度降低。然而，在相對(duì)地減少s的影響的同時(shí)，可以提高切削加工性。

[用途]

本實(shí)施方案中的鐵基燒結(jié)體可以適合用作各種鐵基燒結(jié)體，例如需要高尺寸精度的油泵部件、可變氣門機(jī)構(gòu)部件以及諸如齒輪之類的各種汽車部件。

[鐵基燒結(jié)體的制造方法]

通?？梢酝ㄟ^(guò)以下步驟來(lái)制造本實(shí)施方案中的鐵基燒結(jié)體：準(zhǔn)備原料粉末，混合原料粉末以制備粉末混合物，將粉末混合物壓縮成形以制備成形體，并將該成形體燒結(jié)以制造燒結(jié)體。

-原料粉末的準(zhǔn)備

準(zhǔn)備鐵基粉末和復(fù)合氧化物粉末作為原料粉末。根據(jù)需要準(zhǔn)備石墨粉末，選自cu、ni、cr和mo粉末中的至少一種非fe金屬粉末，以及用作形成潤(rùn)滑劑的有機(jī)物。當(dāng)準(zhǔn)備石墨粉末時(shí)，石墨粉末的平均粒徑可以為約2μm以上約30μm以下，并且相對(duì)于原料粉末的總量，所包含的石墨粉末的量可以為0.2質(zhì)量％以上3.0質(zhì)量％以下。當(dāng)準(zhǔn)備選自cu、ni、cr和mo粉末中的至少一種非fe金屬粉末時(shí)，選自cu、ni、cr和mo粉末中的至少一種非fe金屬粉末的平均粒徑可以為約10μm以上約100μm以下，并且相對(duì)于原料粉末的總量，所包含的非fe金屬粉末的量可以為0.5質(zhì)量％以上6.5質(zhì)量％以下。通?？梢酝ㄟ^(guò)以下步驟來(lái)制造復(fù)合氧化物粉末：制造復(fù)合氧化物的熔塊，粗研磨該熔塊以制造粗粉末，細(xì)研磨粗粉末以制造細(xì)粉末，并將細(xì)粉末與鐵基粉末混合從而制造粉末混合物(粉末冶金用鐵基粉末)。

-復(fù)合氧化物熔塊的制造

將在特定范圍內(nèi)包含si、al、ca、o以及至少一種選自b、mg、na、mn、sr、ti、ba和zn中的元素的復(fù)合氧化物加熱至其熔點(diǎn)以上，然后進(jìn)行冷卻以制造復(fù)合氧化物熔塊。這些元素的含量與上述復(fù)合氧化物顆粒的含量相同。可以根據(jù)復(fù)合氧化物的組成適當(dāng)?shù)卦O(shè)定加熱溫度，其可以為約1,000℃至約1,700℃。

-通過(guò)粗研磨熔塊而制造粗粉末

將上述復(fù)合氧化物熔塊粗研磨至20μm以上的平均粒徑，從而制造了粗復(fù)合氧化物粉末。粗研磨可以是(例如)使用顎式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、搗碎機(jī)、布朗磨機(jī)或球磨機(jī)的機(jī)械研磨。

-通過(guò)細(xì)研磨粗粉末而制造細(xì)粉末

將上述粗復(fù)合氧化物粉末細(xì)研磨至規(guī)定粒徑，從而制造了細(xì)粉末。采用不使用研磨介質(zhì)的氣流磨來(lái)進(jìn)行細(xì)研磨。所使用的氣流磨可以是(例如)噴射磨機(jī)。不使用研磨介質(zhì)的細(xì)粉碎可以防止污染，使得對(duì)粗復(fù)合氧化物粉末進(jìn)行粉碎并同時(shí)不殘留粗顆粒，并且可以防止過(guò)度細(xì)研磨。

-通過(guò)混合細(xì)粉末和鐵基粉末而制造粉末混合物

將所制備的原料粉末混合以制造粉末混合物。使用具有能夠破碎細(xì)粉末聚集的剪切力的混合器來(lái)將這些粉末混合。將這些粉末強(qiáng)制攪拌并混合。所使用的混合器可以是(例如)雙錐形混合器、攪拌混合器或偏心混合器。通過(guò)強(qiáng)制攪拌和混合這些粉末，可以將微細(xì)的復(fù)合氧化物粉末均勻地分散在鐵基粉末中。通過(guò)將具有比鐵基粉末更大的比表面積的微細(xì)復(fù)合氧化物均勻地分散在鐵基粉末中，微細(xì)的復(fù)合氧化物可以容易地與可能包含在鐵基粉末中的至少一部分的mn或其氧化物反應(yīng)。此外，在經(jīng)燒結(jié)的鐵基燒結(jié)體的切削期間，切削工具的切削刃與復(fù)合氧化物接觸的可能性較高。因此，在工具的切削刃的表面上總是會(huì)形成來(lái)自于復(fù)合氧化物的覆膜。這使得復(fù)合氧化物更有效地提供潤(rùn)滑性，從而可以提高鐵基燒結(jié)體的切削加工性。當(dāng)粉末混合在一起時(shí)，可以使用兩步驟混合法，其包括：將復(fù)合氧化物粉末與用作主要組分的鐵基粉末的至少一部分混合，或者將復(fù)合氧化物粉末與比重相對(duì)接近于復(fù)合氧化物的石墨粉末混合，從而制備預(yù)備粉末混合物；然后將預(yù)備粉末混合物與鐵基粉末和非fe金屬粉末混合。

-成形體的制造

將上述粉末混合物填充到模具中并進(jìn)行壓縮成形以制造成形體。成形壓力為(例如)約400mpa以上1,200mpa以下。通過(guò)調(diào)整所使用的模具的形狀，可以獲得具有復(fù)雜形狀的成形體。

-燒結(jié)體的制造

將上述成形體在氮?dú)饣蜣D(zhuǎn)化氣體氣氛中、約1,000℃以上約1,350℃以下的溫度條件下進(jìn)行燒結(jié)約10分鐘至約120分鐘，從而制造燒結(jié)體。

[試驗(yàn)例]

制造包含金屬基體和包含在金屬基體中的復(fù)合氧化物顆粒的各鐵基燒結(jié)體，研究各鐵基燒結(jié)體中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)及其切削加工性。

[樣品的制造]

-樣品no.1至6和no.101

準(zhǔn)備作為原料粉末的鐵基粉末、石墨粉末、cu粉末和復(fù)合氧化物粉末。在所用的鐵基粉末中，fe中包含有0.18質(zhì)量％的mn和0.004質(zhì)量％的s。鐵基粉末的平均粒徑為74.55μm。在該試驗(yàn)例中，平均粒徑是通過(guò)microtrac法(激光衍射-散射法)測(cè)定的d50直徑(基于質(zhì)量的累積分布曲線中對(duì)應(yīng)于50％的粒徑)。鐵基粉末的d10直徑(基于質(zhì)量的累積分布曲線中對(duì)應(yīng)于10％的粒徑)為31.39μm，d95直徑(基于質(zhì)量的累積分布曲線中對(duì)應(yīng)于95％的粒徑)為153.7μm，最大直徑為228.2μm。石墨粉末的平均粒徑(即d50直徑)為28μm。cu粉末的平均粒徑(即d50直徑)為30μm。

所用的復(fù)合氧化物粉末由具有表1所示組成的復(fù)合氧化物組成。表1所示的各復(fù)合氧化物中的含量為當(dāng)復(fù)合氧化物的組成為100％時(shí)的質(zhì)量比。各復(fù)合氧化物粉末的平均粒徑(即d50直徑)為0.87μm。各復(fù)合氧化物粉末的d10直徑為0.55μm，d95直徑為3.30μm，并且最大粒徑為10.09μm。通過(guò)將具有上述組成之一的復(fù)合氧化物加熱至其熔點(diǎn)以上，再冷卻復(fù)合氧化物以制造復(fù)合氧化物熔塊，使用球磨機(jī)粗研磨復(fù)合氧化物熔塊，然后使用噴射磨機(jī)細(xì)研磨所得的復(fù)合氧化物，從而制造各復(fù)合氧化物粉末。對(duì)于所獲得的各復(fù)合氧化物粉末，基于復(fù)合氧化物和鐵基基材之間的對(duì)比度差異識(shí)別復(fù)合氧化物的位置，然后在透射電子顯微鏡(tem)下使用電子衍射圖案確認(rèn)上述各識(shí)別位置的結(jié)晶狀態(tài)。據(jù)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合氧化物中的非晶質(zhì)成分的量為35質(zhì)量％。

制備上述粉末，使得鐵基粉末:cu粉末:石墨粉末:其中一種復(fù)合氧化物粉末的質(zhì)量比為97.1:2.0:0.8:0.1，并加入成形潤(rùn)滑劑，使得成形潤(rùn)滑劑的質(zhì)量與粉末的總質(zhì)量之比為0.8。將所制備的粉末用攪拌混合器混合，從而制造粉末混合物(粉末冶金用鐵基粉末)。當(dāng)將粉末混合時(shí)，可以不混合用作成形潤(rùn)滑劑的有機(jī)物質(zhì)，可以將潤(rùn)滑劑涂布到模具上。

將所得的粉末混合物填充到模具中并在700mpa的成形壓力下進(jìn)行加壓壓縮，從而制造出外徑φ60mm×內(nèi)徑φ10mm×高度40mm的圓柱狀成形體。

將所得的成形體在轉(zhuǎn)化氣體氣氛中、1,130℃下進(jìn)行熱處理15分鐘，從而制造出燒結(jié)體(樣品no.1至6以及no.101)。

-樣品no.111

作為原料粉末，樣品no.111使用包含上述鐵基粉末、石墨粉末和cu粉末但不包含復(fù)合氧化物粉末的粉末冶金用鐵基粉末。其他條件與樣品no.1相同。

[試驗(yàn)例1：鐵基燒結(jié)體中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)]

研究了鐵基燒結(jié)體中復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)。在該試驗(yàn)例中，使用樣品no.1、2和111作為樣品的代表，研究了這些樣品的鐵基燒結(jié)體中的復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)。特別地，對(duì)于樣品no.1和2的各鐵基燒結(jié)體，進(jìn)行以下兩種類型的試驗(yàn)以確認(rèn)再現(xiàn)性。在第一種類型的試驗(yàn)中，從各鐵基燒結(jié)體中取兩個(gè)不同的橫截面，并且在每個(gè)橫截面上取一個(gè)主視野以進(jìn)行試驗(yàn)(在兩個(gè)橫截面中的一個(gè)上進(jìn)行的試驗(yàn)由n＝1表示，在另一個(gè)橫截面上進(jìn)行的試驗(yàn)由n＝2表示)。在第二種類型的試驗(yàn)中，制造了這樣的鐵基燒結(jié)體，其不同于經(jīng)歷了第一種試驗(yàn)類型的鐵基燒結(jié)體，從所制造的鐵基燒結(jié)體中取一個(gè)橫截面。在橫截面中取一個(gè)主視野，并對(duì)該主視野進(jìn)行試驗(yàn)(在這一不同的鐵基燒結(jié)體上進(jìn)行的試驗(yàn)由n＝3表示)。這兩種試驗(yàn)類型都使用相同的試驗(yàn)方法。

<<復(fù)合氧化物的分散狀態(tài)>>

將所得的樣品no.1、2和111的各鐵基燒結(jié)體采用橫截面拋光機(jī)進(jìn)行切削以取得橫截面，并在場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡(fe-sem)下觀察橫截面?？梢曰谄渲邪脑貋?lái)識(shí)別復(fù)合氧化物。具體而言，取面積為176μm×226μm的主視野，并將主視野分成每個(gè)視野的面積為35.2μm×45.2μm的5×5陣列的25個(gè)視野，利用能量色散x射線光譜(edx)通過(guò)3,000x下的元素映射來(lái)進(jìn)行組成分析。在上述放大倍數(shù)下的edx分析的分辨率為約0.03μm，并且在加速電壓為15kv的條件下進(jìn)行該分析。使用圖像處理軟件(image-proplus，mediacybernetics制)從所得的映射圖像中選擇和提取元素，然后針對(duì)各元素計(jì)算數(shù)量和面積。圖1至6示出了樣品no.1的元素映射，圖7至12示出了樣品no.2的元素映射。圖13和14示出了樣品no.111的元素映射。在每個(gè)圖中，白點(diǎn)表示其中存在待分析的元素的區(qū)域。所使用的圖像處理軟件不限于上述圖像處理軟件，并且可以使用具有與上述軟件相同功能的任意軟件。

圖1示出了樣品no.1(n＝1)中的復(fù)合氧化物中的al、ca、si、o、mg和na的元素映射、以及鐵基燒結(jié)體中所含的mn和s的元素映射。從圖1中可以看出，o和選自al、ca、si中的至少兩種元素存在于相同的位置。具體而言，存在于鐵基燒結(jié)體中的復(fù)合氧化物包含o以及選自al、ca和si中的至少兩種元素。從圖1中可以看出，大部分的al、ca、si和o存在于相同的位置，鐵基燒結(jié)體中存在的復(fù)合氧化物包含al、ca、si和o?？梢钥闯觯辽俨糠值膍g和na存在于與al、ca、si和o相同的位置，并且這些元素形成復(fù)合氧化物。圖2示出了作為樣品no.1(n＝1)中的復(fù)合氧化物元素的代表的al、si和o的元素映射。圖2中的垂直線和水平線表示5×5陣列的25個(gè)視野當(dāng)中相連視野之間的邊界。從圖2中可以看出，al、si和o(復(fù)合氧化物)存在于所有的視野中。特別地，在25個(gè)視野中的21個(gè)中存在至少兩個(gè)復(fù)合氧化物顆粒。在25個(gè)視野當(dāng)中，2×2陣列的4個(gè)視野被定義為中視野。在樣品no.1(n＝1)中，存在16個(gè)中視野。在每個(gè)中視野中存在至少9個(gè)復(fù)合氧化物顆粒，這表明復(fù)合氧化物均勻分布。使用圖像處理軟件計(jì)算25個(gè)視野的總面積除以25個(gè)視野中存在的復(fù)合氧化物顆粒的總數(shù)而得的商，并且該商為250μm²/顆粒。通過(guò)使用圖像處理軟件獲得的復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑為0.85μm。通過(guò)確定存在于25個(gè)視野中的所有復(fù)合氧化物顆粒的等效圓直徑，然后計(jì)算所有復(fù)合氧化物顆粒的等效圓直徑的平均值，從而得到平均當(dāng)量圓直徑。從上述結(jié)果可以看出，微細(xì)復(fù)合氧化物顆粒均勻地分散在樣品no.1(n＝1)的鐵基燒結(jié)體中。

為了確認(rèn)試驗(yàn)的再現(xiàn)性，對(duì)樣品no.1的鐵基燒結(jié)體再重復(fù)進(jìn)行兩次相同的試驗(yàn)。圖3示出了樣品no.1(n＝2)中的復(fù)合氧化物中的al、ca、si和o的元素映射、以及鐵基燒結(jié)體中所含的mn和s的元素映射，圖4示出了作為樣品no.1(n＝2)中的復(fù)合氧化物元素的代表的al、si和o的元素映射。圖5示出了樣品no.1(n＝3)中的復(fù)合氧化物中的al、ca、si和o的元素映射、以及鐵基燒結(jié)體中所含的mn和s的元素映射，圖6示出了作為樣品no.1(n＝3)中的復(fù)合氧化物元素的代表的al、si和o的元素映射。從圖3和5中可以看出，在n＝2和n＝3中，o和選自al、ca、si中的至少兩種元素存在于相同的位置。特別地，大部分的al、ca、si和o存在于相同的位置。從圖4和6中可以看出，al、si和o(復(fù)合氧化物)存在于所有的視野中。在25個(gè)視野中的21個(gè)視野中存在至少兩個(gè)復(fù)合氧化物顆粒，并且在25個(gè)視野中的每個(gè)2×2中視野中存在至少9個(gè)復(fù)合氧化物顆粒。這表明復(fù)合氧化物均勻分布。使用圖像處理軟件來(lái)計(jì)算25個(gè)視野的總面積除以25個(gè)視野中存在的復(fù)合氧化物顆粒的總數(shù)而得的商，并且n＝2時(shí)該商為282μm²/顆粒，n＝3時(shí)該商為260μm²/顆粒。通過(guò)使用圖像處理軟件來(lái)獲得復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑，n＝2時(shí)其為0.72μm，n＝3時(shí)其為0.61μm。從上述結(jié)果可以看出，微細(xì)復(fù)合氧化物顆粒均勻地分散在樣品no.1(n＝1至3)的鐵基燒結(jié)體中。

圖7示出了樣品no.2(n＝1)中的復(fù)合氧化物中的al、ca、si和o的元素映射、以及鐵基燒結(jié)體中所含的mn和s的元素映射。從圖7中可以看出，o和選自al、ca、si中的至少兩種元素存在于相同的位置。具體而言，存在于鐵基燒結(jié)體中的復(fù)合氧化物包含o和選自al、ca和si中的至少兩種元素。從圖7中可以看出，大部分的al、ca、si和o存在于相同的位置，鐵基燒結(jié)體中存在的復(fù)合氧化物包含al、ca、si和o。圖8示出了作為樣品no.2(n＝1)中的復(fù)合氧化物元素的代表的al、si和o的元素映射。圖8中的垂直線和水平線表示5×5陣列的25個(gè)視野當(dāng)中相連視野之間的邊界。從圖8中可以看出，al、si和o(復(fù)合氧化物)存在于25個(gè)視野中的21個(gè)視野中。具體而言，不存在復(fù)合氧化物的視野的數(shù)目是4個(gè)。特別地，在25個(gè)視野中的19個(gè)視野中存在至少兩個(gè)復(fù)合氧化物顆粒。從25個(gè)視野中選取2×2陣列的4個(gè)視野，使得該2×2陣列不包括不存在復(fù)合氧化物的視野，并將該2×2陣列定義為中視野。在樣品no.2(n＝1)中，存在有10個(gè)中視野，并且在這些中視野中的每一個(gè)都存在有至少5個(gè)復(fù)合氧化物顆粒。這表明復(fù)合氧化物均勻分布。使用圖像處理軟件來(lái)計(jì)算25個(gè)視野的總面積除以25個(gè)視野中存在的復(fù)合氧化物顆粒的總數(shù)而得的商，并且該商為379μm²/顆粒。通過(guò)使用圖像處理軟件獲得復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑，其為1.11μm。從上述結(jié)果可以看出，微細(xì)復(fù)合氧化物顆粒也均勻地分散在樣品no.2(n＝1)的鐵基燒結(jié)體中。

為了確認(rèn)試驗(yàn)的再現(xiàn)性，對(duì)樣品no.2的鐵基燒結(jié)體再重復(fù)進(jìn)行兩次相同的試驗(yàn)。圖9示出了樣品no.2(n＝2)中的復(fù)合氧化物中的al、ca、si和o的元素映射、以及鐵基燒結(jié)體中所含的mn和s的元素映射，圖10示出了作為樣品no.2(n＝2)中的復(fù)合氧化物元素的代表的al、si和o的元素映射。圖11示出了樣品no.2(n＝3)中的復(fù)合氧化物中的al、ca、si和o的元素映射、以及鐵基燒結(jié)體中所含的mn和s的元素映射，圖12示出了作為樣品no.2(n＝3)中的復(fù)合氧化物元素的代表的al、si和o的元素映射。從圖9和11中可以看出，在n＝2和3中，o和選自al、ca、si中的至少兩種元素存在于相同的位置。特別地，大部分的al、ca、si和o存在于相同的位置。從圖10和12中可以看出，對(duì)于n＝2，al、si和o(復(fù)合氧化物)存在于25個(gè)視野中的22個(gè)視野中，對(duì)于n＝3，al、si和o(復(fù)合氧化物)存在于25個(gè)視野中的21個(gè)視野中，并且不存在復(fù)合氧化物的視野的數(shù)目是4以下。從25個(gè)視野中選取2×2陣列的視野，使得該2×2陣列不包括不存在復(fù)合氧化物的視野，并將該2×2陣列定義為中視野。對(duì)于n＝2，每個(gè)中視野中存在至少6個(gè)復(fù)合氧化物顆粒(存在10個(gè)中視野)。對(duì)于n＝3，每個(gè)中視野中存在至少9個(gè)復(fù)合氧化物顆粒(存在8個(gè)中視野)。這表明復(fù)合氧化物均勻分布。使用圖像處理軟件來(lái)計(jì)算25個(gè)視野的總面積除以25個(gè)視野中存在的復(fù)合氧化物顆粒的總數(shù)而得的商，并且n＝2時(shí)該商為428μm²/顆粒，n＝3時(shí)該商為258μm²/顆粒。通過(guò)使用圖像處理軟件獲得復(fù)合氧化物顆粒的平均當(dāng)量圓直徑，n＝2時(shí)其為1.19μm，n＝3時(shí)其為0.95μm。從上述結(jié)果可以看出，微細(xì)復(fù)合氧化物顆粒均勻地分散在樣品no.2(n＝1至3)的鐵基燒結(jié)體中。

圖13示出了樣品no.111中的al、ca、o，mn和s的元素映射。從圖13中可以看出，雖然存在微量的al和o，但不存在ca。圖14示出了樣品no.111中的al和o的元素映射。圖14中的垂直線和水平線表示5×5陣列的25個(gè)視野當(dāng)中相連視野之間的邊界。從圖14中可以看出，al和o存在于25個(gè)視野中的4個(gè)視野中。al作為污染物而微量地存在，但不是如樣品no.1和2中那樣以復(fù)合氧化物的形式存在。這是因?yàn)樵现泻衋l作為不可避免的雜質(zhì)，當(dāng)對(duì)鐵基燒結(jié)體進(jìn)行拋光時(shí)，氧化鋁被用作磨料顆粒。使用圖像處理軟件來(lái)計(jì)算25個(gè)視野的總面積除以25個(gè)視野中存在的al顆粒的總數(shù)而得的商，并且該商為0μm²/顆粒。無(wú)法通過(guò)使用圖像處理軟件來(lái)計(jì)算al顆粒的平均當(dāng)量圓直徑。

<<mn的存在形式>>

從圖1、3、5、7、9和11所示的al、ca、si、o、mn和s的元素映射可以看出，在各自包含特定量的復(fù)合氧化物的樣品no.1和2中，部分的mn和s存在于相同的位置，部分的mn和復(fù)合氧化物(al、ca、si和o)存在于相同的位置。從圖13中的al、ca、o、mn和s的元素映射可以看出，在不包含復(fù)合氧化物的樣品no.111中，mn和s存在于相同的位置。從上述結(jié)果可以看出，當(dāng)不包含復(fù)合氧化物時(shí)，存在的mn結(jié)合到s，或者存在的mn與s形成固溶體。然而，當(dāng)包含復(fù)合氧化物時(shí)，部分的mn結(jié)合到復(fù)合氧化物，或者部分的mn以固溶體形式而存在于復(fù)合氧化物中，并且其余的mn結(jié)合到s，或者其余的mn與s形成固溶體。

[試驗(yàn)例2：鐵基燒結(jié)體的切削加工性]

對(duì)所得的樣品no.1至6、101和111的各燒結(jié)體進(jìn)行切削試驗(yàn)。

<<機(jī)械性能>>

對(duì)于樣品no.1至6、101和111的各燒結(jié)體，制造用于機(jī)械性能試驗(yàn)的試驗(yàn)片，以測(cè)定洛氏硬度hrb、維氏硬度hv、橫向斷裂強(qiáng)度trs和拉伸強(qiáng)度σ。洛氏硬度b的量度hrb通過(guò)使用市售的硬度計(jì)測(cè)定。通過(guò)使用三點(diǎn)彎曲法測(cè)定橫向斷裂強(qiáng)度trs。樣品no.1的hrb為85.5，hv為2.91gpa，trs為815mpa，σ為551mpa。樣品no.101的hrb為85.4，hv為2.91gpa，trs為817mpa，σ為531mpa。樣品no.111的hrb為85.6，hv為2.92gpa，trs為815mpa，σ為533mpa。樣品no.2至6中每個(gè)樣品的hrb、hv、trs和σ都與樣品no.1的hrb、hv、trs和σ基本相同。從這些結(jié)果可以看出，是否存在復(fù)合氧化物都不影響燒結(jié)體的機(jī)械性能。

將樣品no.1至6、101和111的各燒結(jié)體在900℃下進(jìn)行滲碳，淬火，然后在200℃下回火，再通過(guò)上述方式測(cè)定橫向斷裂強(qiáng)度trs和拉伸強(qiáng)度σ。樣品no.1具有972mpa的trs和653mpa的σ，并且樣品no.101具有886mpa的trs和625mpa的σ。樣品no.111具有887mpa的trs和676mpa的σ。淬火和回火后的樣品no.2至6中的每一個(gè)樣品的trs和σ都與淬火和回火后的樣品no.1的trs和σ基本相同。從這些結(jié)果可以看出，通過(guò)淬火和回火，包含軟化點(diǎn)為1,000℃的復(fù)合氧化物粉末的樣品no.101以及不包含復(fù)合氧化物粉末的樣品no.111都得以強(qiáng)化，并且與樣品no.101和111一樣，通過(guò)淬火和回火，各自包含軟化點(diǎn)為950℃以下的復(fù)合氧化物粉末的樣品no.1至6都得以強(qiáng)化。發(fā)現(xiàn)樣品no.1至6具有良好的可硬化性。

<<切削試驗(yàn)1>>

使用車床對(duì)將樣品no.1至6、101和111的各燒結(jié)體的側(cè)面進(jìn)行切削。切削條件如下所述。使用各種切削工具，使用200m/分鐘的切削速度、0.1mm/轉(zhuǎn)的進(jìn)給速度和0.2mm的切削深度來(lái)進(jìn)行濕式切削。所使用的切削工具為：具有硬質(zhì)合金制成的刀頭的切削工具，該刀頭的刀尖半徑為0.8mm、傾角為0°；具有金屬陶瓷制成的刀頭的切削工具，該刀頭的刀尖半徑為0.8mm、傾角為0°；以及具有cbn制成的刀頭的切削工具，該刀頭的刀尖半徑為1.2mm、傾角為0°。對(duì)于硬質(zhì)合金和金屬陶瓷，采用了2,500mm的切削長(zhǎng)度。對(duì)于cbn，采用了4,500mm的切削長(zhǎng)度。

-切削工具的后刀面磨損量

對(duì)于各個(gè)硬質(zhì)合金制切削工具、金屬陶瓷制切削工具、以及cbn制切削工具，對(duì)切削后的切削工具的后刀面磨損量進(jìn)行測(cè)定。切削后，在工具制造商的顯微鏡下觀察切削工具的切削刃，并使用千分尺來(lái)測(cè)定磨損量。結(jié)果如圖15所示。在圖15中，橫軸表示樣品no.，縱軸表示用于切削樣品的各切削工具的磨損量。對(duì)于樣品no.1，使用含有ti的cbn制成的切削工具和不含ti的cbn制成的切削工具來(lái)進(jìn)行切削試驗(yàn)。結(jié)果表明，無(wú)論是否含有ti，均可實(shí)現(xiàn)提高切削加工性的效果。特別地，當(dāng)使用不含ti的工具時(shí)，該效果更加顯著。因此，示出了使用不含ti基燒結(jié)材料(即，不含ti)的cbn制成的切削工具而得到的試驗(yàn)結(jié)果。

從圖15的結(jié)果可以看出，當(dāng)使用上述切削工具中的任一種來(lái)切削各自包含軟化點(diǎn)為950℃以下的復(fù)合氧化物粉末的樣品no.1至6時(shí)，后刀面磨損量小于當(dāng)使用切削工具來(lái)切削包含軟化點(diǎn)為1,000℃的復(fù)合氧化物粉末的樣品no.101時(shí)的后刀面磨損量，并且也小于當(dāng)使用切削工具來(lái)切削不包含復(fù)合氧化物粉末的樣品no.111時(shí)的后刀面磨損量。當(dāng)使用硬質(zhì)合金制成的切削工具來(lái)切削樣品no.1至6時(shí)，相對(duì)于切削樣品no.101時(shí)的后刀面磨損量，切削樣品no.1時(shí)的后刀面磨損量的減少量為約75％，樣品no.2為約73％，樣品no.3為約68％，樣品no.4為約80％，樣品no.5為約78％，并且樣品no.6為約55％。類似地，當(dāng)使用硬質(zhì)合金制成的切削工具來(lái)切削樣品no.1至6時(shí)，相對(duì)于切削樣品no.111時(shí)的后刀面磨損量，切削樣品no.1時(shí)的后刀面磨損量的減少量為約65％，樣品no.2為約62％，樣品no.3為約55％，樣品no.4為約73％，樣品no.5為約70％，樣品no.6為約35％。當(dāng)使用cbn制成的切削工具來(lái)切削樣品no.1至6時(shí)，相對(duì)于切削樣品no.101時(shí)的后刀面磨損量，切削樣品no.1時(shí)的后刀面磨損量的減少量為約53％，樣品no.2為約55％，樣品no.3為約20％，樣品no.4為約33％，樣品no.5為約30％，并且樣品no.6為約70％。類似地，當(dāng)使用cbn制成的切削工具來(lái)切削樣品no.1至6時(shí)，相對(duì)于切削樣品no.111時(shí)的后刀面磨損量，切削樣品no.1時(shí)的后刀面磨損量的減少量為約72％，樣品no.2為約73％，樣品no.3為約50％，樣品no.4為約60％，樣品no.5為約58％，并且樣品no.6為約82％。當(dāng)使用金屬陶瓷制成的切削工具來(lái)切削樣品no.1至6時(shí)，相對(duì)于切削樣品no.101時(shí)的后刀面磨損量，切削樣品no.1時(shí)的后刀面磨損量的減少量為約80％，樣品no.2為約80％，樣品no.3為約63％，樣品no.4為約82％，樣品no.5為約30％，并且樣品no.6為約30％。類似地，當(dāng)使用金屬陶瓷制成的切削工具來(lái)切削樣品no.1至6時(shí)，相對(duì)于切削樣品no.111時(shí)的后刀面磨損量，切削樣品no.1時(shí)的后刀面磨損量的減少量為約78％，樣品no.2為約77％，樣品no.3為約58％，樣品no.4為約80％，樣品no.5為約22％，并且樣品no.6為約22％。

從圖15的結(jié)果可以證明，當(dāng)切削樣品no.1至6時(shí)，發(fā)現(xiàn)所有切削工具都實(shí)現(xiàn)了改善切削加工性的效果，這些切削工具包括切削鐵基燒結(jié)體所需的硬質(zhì)合金制成的切削工具、金屬陶瓷制成的切削工具、以及cbn制成的切削工具。即使對(duì)于根本不包含ti(如tic)的cbn制成的切削工具，也發(fā)現(xiàn)了充分改善切削加工性的效果。具體而言，當(dāng)切削樣品no.1至6時(shí)，對(duì)所使用的切削工具的材料沒(méi)有限制。因此，可以使用各種切削工具，并且實(shí)現(xiàn)了高通用性。

此外，當(dāng)使用硬質(zhì)合金制成的工具或金屬陶瓷制成的切削工具在100m/分鐘的切削速度下切削樣品no.1至6時(shí)，獲得了改善切削加工性的效果。當(dāng)使用cbn制成的切削工具來(lái)切削樣品no.1至6時(shí)，即使在300m/分鐘和400m/分鐘的切削速度下也獲得了相同的效果。具體而言，當(dāng)切削樣品no.1至6時(shí)，可以在寬的切削速度范圍(100m/分鐘至400m/分鐘)內(nèi)實(shí)現(xiàn)改善切削加工性的效果。

-切削工具的切削刃的觀察

作為例子，對(duì)切削后的硬質(zhì)合金制成的切削工具的切削刃進(jìn)行觀察。圖16示出了用于切削樣品no.1的切削工具的切削刃的工具制造廠的顯微照片、以及用于切削樣品no.111的切削工具的切削刃的工具制造廠的顯微照片。在圖16中，在上半部分中示出前刀面，在下半部分中示出后刀面。在用于切削樣品no.1的切削工具的切削刃中，幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)粘著磨損。然而，在用于切削樣品no.111的切削工具的切削刃中，發(fā)現(xiàn)發(fā)生了顯著的粘著磨損。在用于切削樣品no.2至6的切削工具的切削刃中，與切削樣品no.1的情況一樣，幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)粘著磨損。在用于切削樣品no.101的切削工具的切削刃中，與切削樣品no.111的情況一樣，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了顯著粘著磨損。

切削工具的切削刃發(fā)生粘著磨損的一個(gè)原因如下所述。在燒結(jié)體的加工點(diǎn)處，在工具的切削刃的溫度下會(huì)發(fā)生燒結(jié)體的構(gòu)成元素和切削工具的構(gòu)成元素的相互擴(kuò)散，并且燒結(jié)體的構(gòu)成元素粘著至切削工具。因此，對(duì)切削工具的表面上的粘著物進(jìn)行了研究。圖17示出了用于切削樣品no.1的切削工具的后刀面以及用于切削樣品no.111的切削工具的后刀面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片(150x)。在用于切削樣品no.1的切削工具的后刀面上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)粘著物。然而，在用于切削樣品no.111的切削工具的后刀面上發(fā)現(xiàn)有厚的粘著物。粘著物的分析結(jié)果顯示，在粘著物中檢測(cè)到fe。據(jù)認(rèn)為，形成用作工件的燒結(jié)體的基體的fe粘著到了后刀面。與切削樣品no.1的情況一樣，在用于切削樣品no.2至6的切削工具的后刀面上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)粘著物。與切削樣品no.111的情況一樣，在用于切削樣品no.101的切削工具的后刀面上發(fā)現(xiàn)有厚的粘著物。

如上所述，在樣品no.1至6的各燒結(jié)體中，抑制了形成燒結(jié)體基體的fe粘著至切削工具。這可以防止切削工具的粘著磨損，并且可以降低切削工具的后刀面磨損量。將參照?qǐng)D18來(lái)說(shuō)明樣品no.1至6的各燒結(jié)體中防止fe粘著至切削工具的機(jī)理。

當(dāng)使用切削工具100對(duì)樣品no.1的鐵基燒結(jié)體1(以下簡(jiǎn)稱為燒結(jié)體)進(jìn)行切削時(shí)，切削工具100的切削刃被加熱到約400℃至約920℃，這取決于燒結(jié)體1的組成。當(dāng)切削工具100的切削刃的溫度升高時(shí)，如圖18的上部分所示，發(fā)生了燒結(jié)體1的構(gòu)成元素和切削工具100的構(gòu)成元素的相互擴(kuò)散。燒結(jié)體1包含具有特定組成的復(fù)合氧化物20。當(dāng)切削工具100與復(fù)合氧化物20接觸時(shí)，復(fù)合氧化物20被加熱到工具的切削刃的溫度，從而軟化。由于受熱軟化，復(fù)合氧化物20的粘度降低并且流動(dòng)性增加，所以復(fù)合氧化物20覆蓋切削工具100的切削刃的表面，并如圖18的中間部分所示，形成了覆膜120。覆膜120介于燒結(jié)體1(基體部分10)和切削工具100之間，因此起到了擴(kuò)散防止膜的作用，其防止了燒結(jié)體1的構(gòu)成元素與切削工具100的構(gòu)成元素的相互擴(kuò)散。覆膜120還起到了粘著防止膜(防粘膜)的作用，其防止了fe粘著到切削工具的切削刃。隨著燒結(jié)體1的切削的進(jìn)行，如圖18的下部分所示，在切削刃表面上形成的覆膜120沿著切削工具100的前刀面和后刀面流動(dòng)，并作為滯留部分140而粘附。由于復(fù)合氧化物20均勻分布在燒結(jié)體1(參見(jiàn)圖1至12)中，因此依次發(fā)生以下(1)至(3)。(1)切削工具100與復(fù)合氧化物20接觸。(2)復(fù)合氧化物20受熱軟化從而形成覆膜120。(3)起到擴(kuò)散防止膜和防粘膜的作用的覆膜120形成為滯留部分140。由于復(fù)合氧化物20處于上述狀態(tài)中，因此覆膜120總是形成在切削工具100的切削刃的表面上，從而可以防止fe粘著至切削工具100。

<<切削試驗(yàn)2>>

使用車床對(duì)所得樣品no.1和101的各燒結(jié)體的側(cè)面進(jìn)行切削。切削條件如下所述。使用這樣的切削工具，該切削工具采用了金屬陶瓷制成的切槽工具，以200m/分鐘的切削速度、0.1mm/轉(zhuǎn)的進(jìn)給速度和0.2mm的切削深度進(jìn)行濕式切削。

-燒結(jié)體的加工橫截面的觀察

為了研究復(fù)合氧化物的組成對(duì)切削加工性的影響，對(duì)切削后的燒結(jié)體的加工橫截面進(jìn)行觀察。圖19示出了切削后的樣品no.1的表面和表面上所觀察到的復(fù)合氧化物顆粒的橫截面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片(10,000x)，該橫截面通過(guò)聚焦離子束(fib)加工而得到。在左邊照片中表面上的深色部分是復(fù)合氧化物顆粒。如右邊照片中的橫截面所示，復(fù)合氧化物顆粒的形狀包括：埋沒(méi)在燒結(jié)體中的部分，該埋沒(méi)部分在距表面約3μm的表面區(qū)域內(nèi)；以及露出延伸部分，該露出延伸部分露出于表面并由埋沒(méi)部分沿切削方向延伸。具體而言，在樣品no.1中，復(fù)合氧化物顆粒沿切削方向拉伸。圖20和21示出了樣品no.1中與上述復(fù)合氧化物顆粒不同的復(fù)合氧化物顆粒的橫截面。這些復(fù)合氧化物顆粒中的每一個(gè)的形狀都包括埋沒(méi)在燒結(jié)體中的距表面約3μm的表面區(qū)域內(nèi)的部分、以及露出于表面并由埋沒(méi)部分沿切削方向延伸的露出延伸部分，并且各復(fù)合氧化物顆粒均沿切削方向被拉伸。

圖22示出了切削后的樣品no.101的表面和表面上所觀察到的復(fù)合氧化物顆粒的橫截面的場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡照片(10,000x)，該橫截面通過(guò)聚焦離子束(fib)加工而得到。左邊照片中表面上的深色部分是復(fù)合氧化物顆粒。在右邊照片的橫截面中，復(fù)合氧化物顆粒不具有沿切削方向延伸的部分并且發(fā)生了破裂。圖23示出了樣品no.101中與上述復(fù)合氧化物顆粒不同的復(fù)合氧化物顆粒的橫截面。這些復(fù)合氧化物顆粒中的每一個(gè)都沒(méi)有沿切削方向延伸并且都發(fā)生了破裂。

從上述可以看出，在樣品no.1的燒結(jié)體中，復(fù)合氧化物具有特定組成，并且具有低的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和低的軟化點(diǎn)。因此，在切削期間，復(fù)合氧化物在工具的切削刃的溫度下受熱軟化，并沿切削方向延伸。受熱軟化的復(fù)合氧化物起到了潤(rùn)滑劑的作用。這可能會(huì)減少機(jī)械磨損(摩擦磨損)，并且可能會(huì)顯著地降低工具的磨損。

-切削阻力

對(duì)于樣品no.1和111的各燒結(jié)體，在上述條件下測(cè)定進(jìn)行切削時(shí)的切削阻力。在該實(shí)施例中，使用kistler切削力測(cè)力計(jì)(力傳感器)來(lái)測(cè)定徑向力、切削力和進(jìn)給力。圖24示出了樣品no.1的切削阻力隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化，圖25示出了樣品no.111的切削阻力隨著時(shí)間推移而發(fā)生的變化。在各圖中，橫軸表示切削時(shí)間，縱軸表示切削阻力。在各圖中，上圖示出了徑向力，中間圖示出了切削力，下圖示出了進(jìn)給力。在各圖中，每個(gè)力的水平線是相對(duì)于加工開(kāi)始時(shí)的力的基準(zhǔn)線。從圖24和25中可以看出，在加工開(kāi)始時(shí)，包含復(fù)合氧化物的樣品no.1的切削阻力(徑向力、切削力和進(jìn)給力)與不包含復(fù)合氧化物的樣品no.111基本相同，并且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加復(fù)合氧化物而使切削阻力降低的效果。這是因?yàn)橐韵略?。由于樣品no.1包含復(fù)合氧化物，所以樣品no.1具有減少工具磨損的能力，與此同時(shí)，其切削阻力水平與樣品no.111相同，而機(jī)械性能并沒(méi)有變差。在包含復(fù)合氧化物的樣品no.1中，即使當(dāng)切削持續(xù)并且切削長(zhǎng)度增加時(shí)，加工開(kāi)始時(shí)的切削阻力幾乎不變。然而，在不包含復(fù)合氧化物的樣品no.111中，隨著切削長(zhǎng)度的增加，切削阻力(徑向力)從加工開(kāi)始時(shí)增加。這可能是因?yàn)橐韵略?。在樣品no.1中，復(fù)合氧化物提供了潤(rùn)滑功能，這樣可以減少工具的磨損。然而，在樣品no.111中，由于不包含復(fù)合氧化物，因此工具磨損增加。將參照?qǐng)D18來(lái)說(shuō)明樣品no.1的燒結(jié)體中的復(fù)合氧化物沿切削方向被拉伸的機(jī)理。

當(dāng)使用切削工具100對(duì)樣品no.1的鐵基燒結(jié)體1(以下簡(jiǎn)稱為燒結(jié)體)進(jìn)行切削時(shí)，切削工具100的切削刃溫度上升到約400℃至約920℃，這取決于燒結(jié)體1的組成。當(dāng)切削工具100與復(fù)合氧化物20接觸時(shí)，復(fù)合氧化物20在工具的切削刃的溫度下受熱軟化，并且受熱軟化的復(fù)合氧化物20的粘度降低，流動(dòng)性增加。如圖18的下部所示，受熱軟化的復(fù)合氧化物20被拉伸以跟隨切削工具100的切削刃。因此，復(fù)合氧化物20變形為不規(guī)則形狀，該不規(guī)則形狀包括：埋沒(méi)部分21，該埋沒(méi)部分21被埋沒(méi)在燒結(jié)體1的基體部分10中與切削工具隔開(kāi)的內(nèi)部部分內(nèi)；以及露出延伸部分22，該露出延伸部分22露出于所述表面并由埋沒(méi)部分21沿切削方向延伸。由于復(fù)合氧化物20均勻分布在燒結(jié)體1(參見(jiàn)圖1至12)中，所以切削工具100總是與復(fù)合氧化物20的露出延伸部分22接觸。由于復(fù)合氧化物20起到了潤(rùn)滑劑的作用，因此可預(yù)期切削加工性提高。

<<切削試驗(yàn)3>>

對(duì)于樣品no.1至3、101和111的各燒結(jié)體，重復(fù)與上述切削試驗(yàn)2相同的切削試驗(yàn)直到切削工具磨損，并造成加工面發(fā)生諸如渾濁(cloudiness)和剝離之類的加工面質(zhì)量異常，或者在加工端面上形成毛刺。將截止至切削工具磨損時(shí)的切削燒結(jié)體的數(shù)量確定為工具壽命。經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于no.1的燒結(jié)體，工具壽命為244，對(duì)于no.2的燒結(jié)體，工具壽命為210，對(duì)于no.3的燒結(jié)體，工具壽命為152，對(duì)于no.101的燒結(jié)體，工具壽命為47，對(duì)于no.111的燒結(jié)體，工具壽命為95。從上述結(jié)果可以看出，對(duì)于樣品no.1至3的燒結(jié)體，工具壽命得以顯著提高。

通過(guò)icp(電感耦合等離子體)分析來(lái)測(cè)定切削后的燒結(jié)體中元素的量。據(jù)發(fā)現(xiàn)，c的量為0.75質(zhì)量％，cu的量為2.0質(zhì)量％。

從上述切削試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，當(dāng)具有特定組成的復(fù)合氧化物均勻地分布在燒結(jié)體中時(shí)，可以提高其切削加工性，并且可以延長(zhǎng)工具的壽命。其原因如下。通過(guò)對(duì)切削工具的切削刃的觀察和對(duì)燒結(jié)體的加工面的觀察顯示，在燒結(jié)體的切削過(guò)程中，當(dāng)復(fù)合氧化物在工具的切削刃的溫度下受熱軟化時(shí)，復(fù)合氧化物展示出以下兩個(gè)功能。(1)受熱軟化的復(fù)合氧化物覆蓋切削工具的切削刃的表面以形成覆膜。這可以防止fe粘著到切削工具，從而減少粘著磨損。(2)受熱軟化的復(fù)合氧化物被拉伸以跟隨切削工具的切削刃，因此展現(xiàn)出潤(rùn)滑功能，該潤(rùn)滑功能使得滑動(dòng)性提高，從而使得加工工具的機(jī)械磨損(摩擦磨損)等顯著地減少。特別地，由于復(fù)合氧化物均勻地存在于燒結(jié)體中，因此切削工具可以始終與復(fù)合氧化物接觸，這使得切削加工性有效地提高。

本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而是由權(quán)利要求限定。本發(fā)明旨在包括在權(quán)利要求的范圍和與權(quán)利要求的范圍相當(dāng)?shù)暮x內(nèi)的任何修改。例如，在上述試驗(yàn)例中，可以改變形成鐵基燒結(jié)體的粉末的組成、粉末的粒徑和制造條件中的至少一種。對(duì)于組成，例如，可以改變選自si、al、ca和o中的至少一種元素的含量，或者選自b、mg、na、mn、sr、ti、ba和zn中的元素的含量可以在特定范圍內(nèi)。

參考符號(hào)列表

1燒結(jié)體

10基體部分，20復(fù)合氧化物，21埋沒(méi)部分

22露出延伸部分

100切削工具，120覆膜，140滯留部分