JPH0129861B2 - - 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、かつ機械的性
質の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、それにともない成形金型に対
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
磨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：
0.25〜0.45％、Si：0.10〜1.50％、Mn：0.10〜
1.50％、Cr：4.0〜6.0％、Mo：0.10〜1.50％、
Ｖ：1.0〜3.0％、Ｗ：3.0〜5.0％およびCo：2.0〜
6.0％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、Ｏ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、取鍋またはタンデイ
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：0.25〜0.45％ 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、0.25％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、0.45％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％以上添加する。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％が上限である。 Cr：4.0〜6.0％ 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、4.0％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、6.0％以下に止める。 Mo：0.10〜1.50％ Ｖ：1.0〜3.0％ Ｗ：3.0〜5.0％ これらはいずれも強力な炭化物形成元素とし
て、熱処理硬さと耐摩耗性を確保する。Moは
0.10％以上、Ｖは1.0％以上、Ｗは3.0％以上添
加する。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1.50％以下、
Ｖは3.0％以下、Ｗは5.0％以下に限定した。 Co：2.0〜6.0％ 基地の強化と耐摩耗性の確保に有効であり、
2.0％以上添加する。多量にすぎると靭性が低
下するので、6.0％を上限とする。 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、鋼の清浄度を害し、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表に示す合金組成（残部Fe）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
1150℃×１時間、620℃×３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わずか1/6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
彫加工し、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：0.25〜0.45％、Si：0.10〜1.50％、Mn：
   0.10〜1.50％、Cr：4.0〜6.0％、Mo：0.10〜1.50
   ％、Ｖ：1.0〜3.0％、Ｗ：3.0〜5.0％およびCo：
   2.0〜6.0％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。