JPH0146582B2

JPH0146582B2 -

Info

Publication number: JPH0146582B2
Application number: JP56046396A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Fukui; Kazuo Ito; Yukinori Matsuda
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1989-10-09
Also published as: JPS57161051A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高性能高硬度プラスチツク型用鋼に関
するものであり、特に鏡面仕上性等のプラスチツ
ク型用鋼としての要求性能を改善したことを特徴
とする高性能な高硬度高鏡面仕上性プラスチツク
型用鋼に関するものである。近年プラスチツク工業の目覚ましい発展にとも
ない。各種の樹脂が使用されるようになつたが、
その中にはガラス繊維等の添加材の入つた複合樹
脂も多く使用されている。また一方成形品によつ
ては要求される寸法精度もきわめて高いものがあ
る。これらの用途のプラスチツク金型は耐摩耗性、
耐圧強度の高い高硬度プラスチツク型用鋼が使用
されている。従来この高硬度プラスチツク型用鋼としては、
SKD11が汎用されているが、金型製造時の問題
点として、型彫時の被削性、金型仕上げ時の研削
性、金型被修時の溶接割れ等があげられるほか、
鏡面研摩後の仕上げ面にピンホールが残存し、プ
ラスチツク製品へ転写されるという欠点があつ
た。このため特に鏡面仕上性が重要な透明品の成
形型にSKD11を使用するのは不都合であつた。
また複雑な形状の金型を製作するうえでは、熱処
理変形の少ない材質が強く要求されている。またプラスチツクによる腐食に対して耐食性が
要求されている。そこで本発明者等は、種々研究の結果、鏡面研
摩後の仕上げ面のピンホールはSKD11の巨大な
M₇C₃炭化物に起因することがわかり、この炭化
物量を適量に低減することによつて仕上面の問題
を解決した。またそれとともに、基地の合金元素バランスを
適量にコントロールすることにより、熱処理変形
を極めて少なくし、被削性、研削性、溶接性、耐
食性の著しく向上した高性能な高硬度高鏡面仕上
性プラスチツク型用鋼を得た。即ちその化学組成は、重量％で、Ｃ：0.55〜
1.2％、Si：３％以下、Mn：３％以下、Cr：6.5
〜9.5％、Mo：0.1〜1.5％、Ｖ：0.01〜1.0％を基
本組成とし、必要に応じて、Ｂ：0.0005〜0.010
％、REM：0.0005〜0.300％の１種以上と、Ｓ：
0.20％以下、Pb：0.40％以下、Se：0.30％以下、
Bi：0.50％以下、Te：0.30％以下、Ca：0.0002〜
0.010％の１種以上と、Ni：1.2以下、Cu：2.0％
以下、Ｗ：２％以下、Co：２％以下、Nb：２％
以下の１種以上を含有し、残部Fe及び不可避的
不純物からなるものである。次に本発明鋼の成分組成（重量％）の限定理由
を述べる。Ｃ：0.55〜1.2％本発明中Ｃはマルテンサイトの硬度を高め、鏡
面研磨後の研磨面の仕上がり性を良好なものとす
るが、Ｃが0.55％未満では圧縮強度、耐摩耗性が
十分でなく、またＣが1.2％をこえると巨大炭化
物量が多くなり、被削性及び研削性が低下するた
め0.55〜1.2％とした。 Si：３％以下 Siはマルテンサイトの焼もどし抵抗性を高める
ために添加する。しかし高すぎると鍜造性が劣化
するので３％以下とした。 Mn：３％以下 Mnは焼入れ性を高めるが多量に添加すると残
留オーステナイトを残存し、硬さを下げるため最
高３％とした。 Cr：6.5〜9.5％ Crは焼入れ時に基地に固溶し、焼入れ性を高
めるとともに、クロム炭化物を形成して耐摩耗性
を向上し、さらには耐食性を向上させて仕上り面
の鏡面性を長期にわたつて良好に維持するが、添
加量が多すぎると巨大炭化物を形成し、被削性、
研削性、耐溶接割れ性を低下させるほか、鏡面性
をも悪化させるようになるため、6.5〜9.5％とし
た。 Mo：0.1〜1.5％ Moは焼入れ時に基地に固溶するとともに、炭
化物を形成する元素で、焼入れ性、焼もどし抵抗
性を高めるが、添加量が多すぎると、熱間加工
性、靭性の低下を生ずるため0.1〜1.5％とした。Ｖ：0.01〜1.0％Ｖは基地のオーステナイト結晶粒の粗大化を防
止するとともに、耐摩耗性の向上に効果がある
が、熱間加工性、研削性の低下を生ずるため0.01
〜1.0％とした。Ｂ：0.0005〜0.010％Ｂは極微量の添加で焼入れ性や強さを著しく向
上させる元素であり、この効果を有効に発揮させ
るためには、少くとも0.0005％以上含有する必要
がある。ただし、多量に含有するとほう化物が多
量に形成された鍜造性が著しく劣化するので
0.010％以下に限定した。 REM：0.0005〜0.300％ Se、Ｙ、La、Ce、Nd、Smおよびその他の
REM（希土類元素）は焼入れ処理における冷却過
程において、オーステナイト結晶粒界への初析炭
化物の析出およびパーライト変態、ベイナイト変
態を抑制する効果が多大で、焼入れ性、靭性およ
び被研削性を著しく向上させる。上記効果を有効
に発揮させるためには、REMの１種以上を合計
量で少くとも0.0005％以上含有する必要がある。ただし多量に添加すると凝固時にMC型の巨大
な炭化物が多量に形成され、鍛造性が著しく劣化
するため、上記元素の合計量は0.300％以下に限
定した。被削性改善元素（Ｓ、Pb、Te、Se、Bi、Ca）被削性を向上させるために上記成分の添加が有
効である。ただし多量に添加すると熱間加工性、
靭性を低下させるため、Ｓ：0.20％以下、Pb：
０・40％以下、Se：0.30％以下、Te：0.30％以
下、Bi：0.50％以下、Ca：0.0002〜0.010％が適
当である。高耐摩耗元素（Ni、Cu、Co、Ｗ、Nb）耐摩耗性を向上させるために、基地を強化し、
炭化物を形成する上記成分の添加が有効である。
ただし多量に添加すると熱間加工性、靭性を低下
させるため、Ni：1.2％以下、Cu：2.0％以下、
Co：２％以下、Ｗ：２％以下、Nb：２％以下が
適当である。次に実施例によつて本発明鋼の性能を説明す
る。実施例第１表には本実施例に用いた供試材の化学成分
を示す。

【表】

【表】第１図に本発明鋼とSKD11、SKD12の焼もど
し硬さ曲線を示す。本発明鋼は500℃近傍で焼も
どしをおこない、SKD11に近い硬さが得られる。
なお、REMを添加した本発明鋼(6)は、焼入性が
良いので、焼入れかたさも高い。上記試験片は、
1025℃×20min（但しSKD12は960℃×20min）に
加熱後100mmの鋼ケース中に埋め込んで空冷し
た。熱処理変形量および熱処理寸法変化率の測定値
は第２図に示く如くで、本発明鋼の熱処理変形量
は著しく少ない。これはＣ、Cr、Mo、Ｖ等の本
発明鋼の成分バランスが良好なためと思われる。
なお熱処理変形量の測定には、60mmのＣ型（ネ
イビー）試験片を使用し、熱処理寸法変化率の測
定には15×50mmの試験片を用い、焼入れ時に
はいづれも油冷をおこなつた。圧縮耐力の測定値は、第３図に示すとおりで、
本発明鋼はSKD１１と同等以上の圧縮耐力を有
することがわかる。第４図は本発明鋼とSKD11のCCT曲線であり、
試験の際のオーステナイト化条件は、1025℃×
15minである。本発明鋼は、SKD11に比べてパー
ライトおよびベイナイトの変態曲線が長時間側に
あり、焼入性が優れていることが分る。次に本発
明鋼とSKD11について被削性試験および被研削
性試験（各試料は、焼入焼もどしによりH_RC60±
0.5の硬さに調整した。）をおこない、各々第５図
と第６図に示す。本発明鋼は、SKD11に比べて、
被削性、被研削性とも優れていることが判明し
た。本発明鋼(4)は快削元素の添加により被削性が向
上し、本発明鋼(6)は、REMの添加によつて被研
削性が向上していることがうかがわれる。なお上
記被削性試験の切削条件は第２表に示す。

【表】第７図に仕上げ研摩（6μ及び1μダイヤモンド
で研摩）後の表面のピツト状況を示す。同図から
明らかなとおり、本発明鋼の研摩面の点状空隙が
著しく少ないことがわかる。従つて本発明鋼の研
摩面は鏡面仕上性がきわめて優れたものとなる。第８図に５％HClによる耐食試験結果（試験温
度50℃）を示す。同図から明らかなように本発明
鋼の腐食減量は少なく、耐食性を要求されるプラ
スチツク型用鋼に好適である。以上説明のとおり本発明の高硬度プラスチツク
型用鋼は、鏡面仕上性が良く、熱処理変形量が少
ないほか、被削性、研削性、靭性および溶接性等
プラスチツク型用鋼として優れた性能を有する鋼
種である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は、各々本発明鋼と比較鋼の諸
特性を比較した試験結果を示し、第１図は、焼も
どし硬さ曲線、第２図は熱処理変形量、熱処理寸
法変化率、第３図は圧縮耐力、第４図はCCT曲
線、第５図は被切削性、第６図は被研削性、第７
図は仕上げ研摩後のピツト数、第８図はHClに対
する耐食性に関するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％、残部Fe及び不可避的不純
物からなる高硬度高鏡面仕上性プラスチツク型用
鋼。２重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％を基本組成とし、これに
Ｂ：0.0005〜0.010％、REM：0.0005〜0.300％の
１種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純物
からなる高硬度高鏡面仕上性プラスチツク型用
鋼。３重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％を基本組成とし、これに
Ｓ：0.20％以下、Pb：0.40％以下、Se：0.30％以
下、Bi：0.50％以下、Te：0.30％以下、Ca：
0.0002〜0.010％の１種以上を含有し、残部Fe及
び不可避的不純物からなる高硬度高鏡面仕上性プ
ラスチツク型用鋼。４重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％を基本組成とし、これに
Ni：1.2％以下、Cu：2.0％以下、Ｗ：２％以下、
Co：２％以下、Nb：２％以下の１種以上を含有
し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高硬度
高鏡面仕上性プラスチツク型用鋼。５重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％を基本組成とし、これに
Ｂ：0.0005〜0.010％、REM：0.0005〜0.300％の
１種以上と、Ｓ：0.20％以下、Pb：0.40以下、
Se：0.30％以下、Bi：0.50％以下、Te：0.30％以
下、Ca：0.0002〜0.010％の１種以上を含有し、
残部Fe及び不可避的不純物からなる高硬度高鏡
面仕上性プラスチツク型用鋼。６重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％を基本組成とし、これに
Ｂ：0.0005〜0.010％、REM：0.0005〜0.300％の
１種以上と、Ni：1.2％以下、Cu：2.0％以下、
Ｗ：２％以下、Co：２％以下、Nb：２％以下の
１種以上を含有し、残部Fe及び不可避的不純物
からなる高硬度高鏡面仕上性プラスチツク型用
鋼。７重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％を基本組成とし、これに
Ｓ：0.20％以下、Pb：0.40％以下、Se：0.30％以
下、Bi：0.50％以下、Te：0.30％以下、Ca：
0.0002〜0.010％の１種以上と、Ni：1.2％以下、
Cu：2.0％以下、Ｗ：２％以下、Co：２％以下、
Nb：２％以下の１種以上を含有し、残部Fe及び
不可避的不純物からなる高硬度高鏡面仕上性プラ
スチツク型用鋼。８重量％で、Ｃ：0.55〜1.2％、Si：３％以下、
Mn：３％以下、Cr：6.5〜9.5％、Mo：0.1〜1.5
％、Ｖ：0.01〜1.0％を基本組成とし、これに
Ｂ：0.0005〜0.010％、REM：0.0005〜0.300％の
１種以上と、Ｓ：0.20％以下、Pb：0.40％以下、
Se：0.30％以下、Bi：0.50％以下、Te：0.30％以
下、Ca：0.0002〜0.010％の１種以上と、さらに
Ni：1.2％以下、Cu：2.0％以下、Ｗ：２％以下、
Co：２％以下、Nb：２％以下の１種以上を含有
し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高硬度
高鏡面仕上性プラスチツク型用鋼。