JPH0121865B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的

【産業上の利用分野】

本発明は、型彫加工性がすぐれ、かつ機械的異
方性が小さいプラスチツク成形金型用鋼に関す
る。

【従来の技術】

近年、プラスチツクの成形加工に用いる機械に
は大型で高性能のものが出現し、作業の能率向上
に役立つているが、それにともない成型金型に対
する要求は、ますます厳しいものとなつてきた。 すなわち、成形金型が従来のものにくらべて苛
酷な負荷を強いられる反面、作業能率の面からは
耐久性のさらに高いものが要求される。他方にお
いて、金型形状の複雑化と高精度化に対処するた
め、型用鋼自体の型彫加工性の改善も大きな課題
となつている。 プラスチツク成形金型用鋼の被削性を向上させ
る目的で、主としてＳ、Pbなどの被削性向上元
素を添加したものも従来から見受けられ、それな
りに効果をあげているが、一方において被削性元
素の添加による機械的性質の低下は避けられず、
とくに圧延または鍛延により延伸された鋼は機械
的性質の異方性が強く、そのことが金型の耐久性
の低下や溶接割れの大きな原因となつている。こ
れは、被削性の改善に有効に作用するMnSの硫
化物系介在物が展伸された形態で鋼中に存在し、
そこに応力集中が生じて、介在物を起点とする切
欠現象が起るためと考えられている。 被削性元素から生成する介在物は、プラスチツ
ク成形金型用鋼にとつて重要な型彫加工性、とく
に鏡面仕上性やシボ加工性に対しても悪影響を与
える。大型の介在物が断面に露出すると、鏡面仕
上げにとつて支障のあることは、容易に理解され
るとおりである。シボ加工性に対しては、介在物
の露出はあまり差し支えないように思われるが、
凹凸に対する微妙な影響はシボの美観を著しく損
なうこと、当業者のよく知るところである。 このような鏡面仕上性、シボ加工性に対する介
在物の作用にも、介在物の形態が大きく影響する
ことがわかつた。介在物が展伸され、ある限度以
上の長さをもつて存在すると、鏡面に仕上げる研
摩により表面から脱落してその跡がキズとなり、
またシボに対しても、そのパターンの構成要素に
対して異分子が加わることになつて、その美観を
損ねるわけである。 本発明者らは、プラスチツク成形金型の素材と
する型用鋼において、硫化物系介在物の形態を制
御することにより、良好な型彫加工性を実現する
とともに、金型の寿命向上が期待できると考え、
研究の結果、特定の合金組成の型用鋼においてＳ
およびTeを特定量、かつ特定の割合で添加する
ことにより、鋼中の介在物とくに大型介在物のほ
とんどが、球形に近い形態となることを知つた。 さらに、そのような型用鋼は被削性が高いばか
りでなく、鏡面仕上げ性やシボ加工性などプラス
チツク成形金型用鋼に要求される特性が高く、さ
らに機械的性質の異方性が小さく、金型成形後の
耐久性もすぐれていることを確認した。

【発明が解決しようとする問題点】

本発明の目的は、発明者らが得た上記の知見を
利用して、型彫加工性、すなわち被削性、鏡面仕
上げ性およびシボ加工性を総合した特性が良好で
あることに加えて、金型成形後の耐久性が高いプ
ラスチツク成形金型用鋼を提供することにある。 発明の構成

【問題点を解決するための手段】

本発明のプラスチツク成形金型用鋼は、Ｃ：
0.40〜0.65％、Si：0.10〜1.50％、Mn：0.10〜
1.50％、Ni：1.0〜3.0％、Cr：0.50〜2.0％、
Mo：0.1〜1.0％およびＶ：0.01〜0.50％に加え
て、％Te／％Ｓ：0.04〜0.5の範囲でＳ：0.002〜
0.40％およびTe：0.001〜0.40％を含有し、残余
が実質的にFeからなる組成を有し、鋼中に存在
する長径2μ以上の硫化物系介在物のうち少なく
とも80％がその長短径比10以下であることを特徴
とする、型彫加工性のすぐれた型用鋼である。 本発明のプラスチツク成形金型用鋼を製造する
第一のポイントは、成分の適確な調整にある。 まず炉内で、Ｓを除く快削性付与元素以外の合
金成分の含有量を所定の値に調節した溶鋼を用意
する。真空脱ガスなどにより、０量を0.015％以
下に低下させ、酸化物系介在物の生成を抑制する
ことが好ましい。つぎに、炉、取鍋鍋またはタン
デイツシユのような容器にある溶鋼に、％Te／
％Ｓが0.04〜0.5の条件をみたすようにTeを添加
して、均一に分散させればよい。Teの添加は注
入管中で行うこともできる。Teの添加に際して、
主として酸化物系介在物である大型の非金属介在
物をできるだけ除去することが望ましく、この目
的には、溶鋼中にアルゴンのような非酸化性のガ
スを導入して強制攪拌することが効果的である。
この操作はTeの添加に先立つて行うこともでき
るし、またTeを添加しつつ行つてもよい。

【作用】

本発明のプラスチツク成形金型用鋼における各
成分元素の役割と組成範囲の限定理由を、以下に
示す。 Ｃ：0.40〜0.65％ プラスチツク成形金型用鋼としての硬さ、耐摩
耗性を確保するために、0.40％以上添加する必要
がある。多量に添加すると靭性が低下して実用に
適しなくなるため、0.65％以下に限定した。 Si：0.10〜1.50％ 溶製時の脱酸のほか、基地の強化に有効な元素
であり、0.10％以下添加する。あまり多量になる
と地キズが多くなつて本発明の目的に反するし、
被削性が低下するため、1.50％以内にする。 Mn：0.10〜1.50 溶製時に脱酸を行うとともに基地を強化するた
めに有効な元素であり、0.10％以上添加する必要
がある。過大になると靭性および被削性を低くす
るので、1.50％を上限とする。 Ni：1.0〜3.0％ 基地の強化と焼入性の確保に効果的な元素であ
り、1.0％以上添加する。多量に添加すると被削
性が低下し実用に適しなくなるため、3.0％以下
に限定した。 Cr：0.50〜2.0％ 基地を強靭化し、焼入性、耐摩耗性、耐酸化性
を確保するのに有効な元素であり、0.50％以上添
加する。一方、多すぎると靭性が低下して実用性
を失なうので、2.0％以下に止める。 Mo：0.10〜1.0％ Ｖ：0.01〜0.50％ これらはいずれも強力な炭化物形成元素であつ
て、熱処理硬さと耐摩耗性を確保する。Moは
0.10％以上、Ｖは0.01％以上の添加が必要であ
る。多量の添加は製造を困難にすると同時に靭性
を低下させるため、Moは1.0％以下、Ｖは0.5％
以下に限定した。 Ｓ：0.002〜0.40％ 被削性の改善に有効な介在物であるMnS系介
在物の形成に不可欠であつて、0.002％以上の添
加を要する。多量になるほど被削性は向上する
が、鋼の清淨度を害し、靭性をそこなうため、
0.40％以下にする。 Te：0.001〜0.40％ MnS系介在物の形態を調整することと、それ
自体で快削性を与える点で重要な元素であり、
0.001％以上添加する。あまり大量に加えると熱
間加工性が劣るので、0.40％を超えるべきでな
い。 ％Te／％Ｓ：0.04〜0.5 硫化物系介在物の形態を改善するためには、％
Te／％Ｓの割合が0.04以上であることを要する
が、0.5をこえると効果が飽和し、かつ熱間加工
性も低下するので、％Te／％Ｓは0.04〜0.5の範
囲とする。 硫化物系介在物の形態と分布 前記したように、プラスチツク成形金型用鋼の
被削性、鏡面仕上げ性およびシボ加工性、ならび
に機械的性質の異方性は、鋼中の硫化物系介在物
の形態と分布に大きく依存する。本発明者らが確
認したところでは、硫化物系介在物のうち長径が
2μ以上の比較的大型のものがこれらの特性を左
右し、大型介在物が長短径比10以内の、極端に縄
状に展伸されていない形態をもつならば悪影響を
示さず、このようなものが全硫化物系介在物のう
ち、個数で80％またはそれ以上の大部分を占める
という条件がみたされればよい。

【実施例】

第１表に示す組成の鋼を溶製した。 溶製にあたつては、塩基性電気炉内で合金元素
を所定量に調整した後、Teを溶鋼中のＳ量に応
じて取鍋中へ添加して均一に分散させ、下注法に
より造塊した。 上記の供試材に対して鍛練比が10程度の熱間鍛
造を行ない、金型の粗形を製造した。つづいて
850℃×２時間、570℃×12時間の条件で焼入れ、
焼もどし処理したのち粗形から試料を採取し、衝
撃試験（JIS3号シヤルピー試験片）により強度異
方性を調べた。衝撃試験後の試験片について、硫
化物系介在物の形態および分布状況を調査した。
それらの結果を、第２表にまとめて示す。

【表】

【表】 第２表にみるとおり、比較のため用意した従来
の鋼は鍛造方向に直角の方向の衝撃特性が低く、
鍛造方向のそれにくらべて1/2以下の衝撃値に止
まつており機械的性質の異方性が強い。これに対
して本発明鋼はいずれも鍛造方向に直角の方向の
衝撃特性の低下は少なく、鍛造方向の衝撃値の1/
２以上の値を示している。 これを裏付けるのが鋼中の硫化物系介在物の形
態および量であつて、比較鋼では長短径比10以下
の比較的球状に近い硫化物系介在物は全体の20％
程度しかなく、それ以外の硫化物系介在物は長短
径比10以上の展伸されたものであるのに対し、本
発明鋼では長短径比10以下の比較的球状に近い硫
化物系介在物が大部分を占めている。 次に、第１表の供試材から製造した金型用粗形
を用いて、プラスチツクの射出成形用の金型を形
調加工し、キヤビテイ表面の一部にシボ加工を施
した。 第３表に、それぞれの供試材の型彫加工に要し
た時間を、比較鋼を基準とする時間の比で示す。

【表】 シボ加工面を観察したところ、比較鋼には展伸
された硫化物系介在物に起因するキズが20個以上
あつたが、本発明による鋼にはキズは見当らなか
つた。 上記の結果から、従来鋼に比して、Ｓおよび
Teの量を調整して添加した本発明鋼はいずれも
型彫加工に要する時間は短く、かつシボ加工性も
高いことがわかる。 発明の効果 本発明のプラスチツク成形金型用鋼は、特定の
合金組成の鋼に対してＳおよびTeを適量かつ特
定の量比範囲で添加して硫化物系介在物の形態調
整を行なつたものであつて、被削性、鏡面仕上げ
性およびシボ加工性が良好であるから、金型に対
する高度の要求をみたすことができる。この鋼は
また、機械的性質の異方性が小さく、金型にすぐ
れた耐久性を与える。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｃ：0.40〜0.65％、Si：0.10〜1.50％、Mn：
   0.10〜1.50％、Ni：1.0〜3.0％、Cr：0.50〜2.0％、
   Mo：0.10〜1.0％およびＶ：0.01〜0.50％に加え
   て、Te／Ｓ：0.04〜0.5の範囲で、Ｓ：0.002〜
   0.40％およびTe：0.001〜0.40％を含有し、残余
   が実質的にFeからなる組成を有し、鋼中に存在
   する長径2μ以上の硫化物系介在物のうち、少な
   くとも80％が長短径比10以下であることを特徴と
   する型彫加工性のすぐれたプラスチツク成形金型
   用鋼。