JPH02197548A

JPH02197548A - 鏡面加工性及び被削性にすぐれるプレハードン鋼

Info

Publication number: JPH02197548A
Application number: JP1569289A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yano; 和彦矢野; Kaoru Shinozaki; 薫篠崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1989-01-25
Publication date: 1990-08-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、金型等に使用する鏡面加工性及び被削性にす
ぐれるプレハードン鋼に関するものである。

（従来の技術）光学レンズやテレビジョンのフロントカバーなどの透明
なプラスチック製品では、その表面が掻めて平滑である
ことが不可欠であり、その成型に用いられる金型用鋼に
は高度な鏡面磨き肌が要求される。

しかし、一般の金型に用いられるプレハードン鋼には、
製鋼時の脱酸生成物であるＡｌｚＯ＊および快削性を付
与するＨｎＳなどの非金属介在物が多量に含まれててお
り、それらが研磨時に脱落したり、掘起こされたりして
ピンホールが発生する。

また、母材の硬さが、ロックウェル硬さＨＲＣ３５より
低いものでは、非金属介在物の周囲の母材が研磨時に削
り取られて非金属介在物が脱落しやすくなり、ピンホー
ルの発生が助長される。

かかる問題点を解決するために、非金属介在物の低減を
図ったプラスチック金型用鋼（特開昭６３−１６２８３
７号）等がある。

また、母材の硬さをロックウェル硬さＨＲＣ４０以上に
高めた被削性の優れた鏡面加工性の良いプラスチック成
形プレハードン金型用鋼（特開昭６３−１８３１５８号
）も提案されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前述の特開昭６３−１６２８３７号に提
案されているプラスチック金型用鋼は、原料を真空溶解
した後、さらに、エレクトロスラグメルティング法、エ
レクトロビームメルティング法等で再溶解する特殊溶解
法で溶製されるため、その製造費用は高くなる。

また、特開昭６３−１８３１５８号に提案されている母
材の硬さをロックウェル硬さＨＲＣ４０以上に高めた被
削性の優れた鏡面加工性の良いプラスチック成形プレハ
ードン金型用鋼は、多量のＮｉ、　Ａｌ、Ｃｕを含有し
た析出硬化型のため製造費用が高く、また、ロックウェ
ル硬さがＨＲＣ４３以上と非常に高いため、金型への加
工に際しては、高価な切削工具が必要である。

（課題を解決するための手段）・本発明は、従来の鏡面加工用プレハードン鋼における
上記の問題点に鑑み、本発明者らが、鏡面加工性と被削
性を同時に改善するため鋭意研究した結果、Ｓを０．０
０３％以下、＾ｌを０．００４％以下、Ｏを０．００４
０％以下に調整することによって、特殊な溶解法を採用
せずに、非金属介在物の生成を抑制し、さらに、Ｃを０
．２５％以下にして母材の硬さをロックウェル硬さＨＲ
Ｃ３０程度まで下げることによって、鏡面加工性と被削
性とを同時に改善しうるという知見を得て完成されたも
ので、その第１発明は、Ｃ０，１５〜０．２５％、Ｓｉ
　０．０５〜０．８０％、Ｍｎ　０．５０〜２．ＯＯ％
、Ｐ　０．０２０％以下、Ｓ　０．００３％以下、Ｃｒ
　０．５０〜２．５０％、Ｍｏ　０．０５〜１．００％
、ＶＯ０Ｏ１〜０．１０％、Ａｌ　０．００４％以下、
００．００４０％以下を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不
純物からなるものである。

また、第２発明は、前記第１発明の条件に加えて、さら
に、Ｂ　０．０００５〜０．００３０％、Ｔｉ　０．０
０５〜０゜０２０％の内から選んだ１種又は２種を含む
ものである。

（作用）以下、本発明の作用について発明者らの実験結果に基づ
いて得られた知見を中心に詳述していくことにする。

前述したように金型用鋼に具備すべき特性の一つである
鏡面加工性については、鋼中の非金属介在物を極力低減
することが肝要であり、この点について、本発明者らが
行った実験によって説明する。

まず、１．７％Ｃｒ−０，４５％Ｍｏ−０，０６％Ｖ−
０，００２％Ｓの成分系にＡｌおよび０の添加量を変化
させた数種の鋼片を熱間圧延により板厚５０蒙−の鋼板
に仕上げ、その後、焼入焼戻しを行いロックウェル硬さ
ＨＲＣ２５〜３２に調整した。これらの鋼板から試験片
を採取し、鋼板表面に垂直な断面で板厚の中心部に相当
する面を、ベーパにて１１２００まで研磨し、さらに、
ダイヤモンド・コンパウンドを用いて１１２０００まで
研磨し、その後、顕＠鏡にて倍率４００倍で研磨面を観
察し、その視野内に占めるＡｈＯｚの面積比をもって鏡
面加工性の評価を行った。その結果を第１図に示す。

第１図は、鋼の鏡面加工性に及ぼす鋼中のＡｌ。

０、量の影響を示したものである。

図中の鋼中のＡｌｔｏｓ量の評点は、５段階で評価した
もので、＾ｌｘ０．Ｉの少ない方をＯ５おおい方を４と
したものである。また、鏡面仕上度の評点は、１が優、
２が良、３が可（ピンホール有り）、４が使用不可とし
た。

第１図から明らかなように、鋼中の八１およびＯを低減
して鋼中のＡｌｔｏｓの生成を抑制すれば、高度の鏡面
加工性が得られることが判明した。

つぎに、本発明者らは、プレハードン鋼のエンドミル加
工性に及ぼすＣ量の影響について調査した。以下に試験
方法について説明する。

供試鋼は、１．７％Ｃｒ−０，４５％Ｍｏ−０，０６％
ｖ−０．ｏ。

２％Ｓの成分系にＣの添加量を変化させた数種の鋼片を
熱間圧延により板厚５０ＩＩｆｆの鋼板に仕上げ、その
後、焼入焼戻しを行いロックウェル硬さＨＲＣ２５〜３
２に調整したものである。

これらの鋼板から試験片を採取し、エンドミル摩耗試験
を行った。エンドミル摩耗試験は、工具として２枚刃の
エンドミル（材質５ＫＨ５６、直径１０＋＋＠）を用い
、切削油を用いず、切込み１５ｍｍ　Ｘ　１ａｍ、回転
数６６Ｏｒｐｍ＋、送り１００　ａｍ／ｓｉｎの条件で
行った。エンドミル加工性は、エンドミルの逃げ面摩耗
幅が０．２１になるまでの切削長さによって判定した。

その結果を第２図に示す。

第２図から明らかなように、エンドミル加工性はｃｌの
増加とともに低下し、Ｃ量が０．２５％を超えると急激
に低下するという知見を得た。

さらに、本発明者らは、プレハードン鋼のドリル加工性
に及ぼす鋼の硬さの影響について調査した。以下に試験
方法を述べる。

２％Ｓの成分系の数種の鋼片を熱間圧延により板厚５０
ｍｍの鋼板に仕上げ、その後、焼入焼戻しを行いロック
ウェル硬さＨＲＣ２５〜４０に調整したものである。こ
れらの鋼板から試験片を採取しドリル穴あけ試験を行っ
た。

ドリル穴あけ試験は、工具として標準ストレートドリル
（材質５ＫＨ５１、直径５　ｍｍ）を用い、切削油を用
いず、切削長さ１５ａ＋ｍ貫通、切削速度１５ｍ＋＊／
ｓｉｎ、回転数９５５ｒｐ＋ｗ、送り０．０９ｖａ／ｒ
ｅｖの条件で実施した。ドリル加工性は、貫通した穴の
個数で判定した。その結果を第３図に示す。

第３図から明らかなように、ドリル穴あき個数は、鋼の
硬さの上昇にともなって急激に減少する、実際の金型加
工時に問題とならないドリル加工性を確保するためには
、綱の硬さの上限をロックウェル硬さＨＲＣ３２以下に
抑える必要があるといえる。

以下に、個々の化学成分の限定理由について説明する。

Ｃは、焼入れ性を向上させる効果が大きく、かつ、安価
な元素であって、本発明においてロックウェル硬さＨＲ
Ｃ２５以上の硬さを確保するためには、少なくとも０．
１５％以上の添加を必要とする。

しかし、第２図から明らかなように、過多に添加すると
きは、被削性が低下し、さらに、焼入れ時に焼き割れが
生じ易くなるとともに溶接性が劣化するので、添加量の
上限を０．２５％とする。

Ｓｉは、脱酸元素として製鋼時に不可欠の元素であり、
少なくとも０．０５％が添加される。しかし、過多に添
加するときは、靭性を劣化させるので、その上限を０．
８０％とする。

Ｍｎは、脱酸および焼入れ性向上のために、０．５０％
以上を添加することを要する。しかし、２．００％を越
えて過多に添加するときは、靭性を劣化させるので、上
限を２．００％とする。

Ｐは、偏析を助長し、鋼内部に局部的な硬さ上昇を引起
して、機械加工性を劣化させるので、上限を０．０２０
％とする。

Ｓは、鋼中に不純物として含有されるが、鏡面加工性お
よび靭性を損なうため、極力低減することが望ましい、
従って、本発明においては、Ｓの上限を０．００３％と
する。

Ｃ「は、厚肉材の内部まで焼入れるために必要不可欠の
元素として、０．５０％以上を添加する必要がある。し
かし、過剰に添加するときは、Ｃｒ炭化物の析出による
脆化を招来し、靭性を劣化させ、かくして、精密加工時
に微小部の欠損を起こしやすいので、２．５０％を添加
量の上限とする。

Ｍｏは、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を高めるために
、０．０５％以上を添加することを要する。しかし、非
常に高価な元素であるので、実用的な観点から、その上
限を１．００％とする。

Ｖは、焼戻し軟化抵抗を向上させ、また、細粒化による
靭性向上効果を有する。かかる効果を有効に発現させる
ためには、少なくとも０．０１％の添加が必要である。

しかし、過多に添加しても、その効果が飽和し、製造費
用を高くするので、添加量の上限を０．１０％とする。

Ａｌは、通常、脱酸元素として添加されるが、第１図か
ら明らかなように、本発明においては、鋼中に残存する
ＡｌアＯ１が鏡面加工性を低下させるので、その上限を
０．００４％とする。

０は、第１図から明らかなように、酸化物系介在物を形
成し、地底の発生および被削性、鏡面加工性等の低下を
招くので、できる限り低減することが望ましいが、反面
、極端に低減することは、製鋼上、大幅な費用増加とな
るので、本発明においては、許容し得る上限を０．００
４０％とする。

Ｂは、微量の添加によって焼入れ性を向上させるが、そ
の添加量が０．ｏｏｏｓ％よりも少ないときは、その効
果が乏しく、一方、０．００３０％を越えて過剰に添加
すると、却って焼入れ性が低下するので、上限を０．０
０３０％とする。

Ｔｉは、結晶粒の微細化によって、靭性を向上させる効
果を存し、この効果を有効に得るためには、少なくとも
０．００５％を添加することが必要である。しかし、過
多に添加するときは、硬質介在物であるＴｉＮを生成し
、鏡面加工性を低下させるので、その上限を０．０２０
％とする。

次に、鋼の硬さの限定理由について説明する。

鋼の硬さは、金型用鋼に要求される重要な品質特性の一
つであり、ロックウェル硬さＨＲＣ２５未満の場合は、
強度が低く耐摩耗性が劣り、プレハードン鋼として使用
できない、一方、第３図から明らかなように、鋼の硬さ
がロックウェル硬さＨＲＣ３２を超える場合には、本発
明のように切削性を向上さセる元素を含有していないも
のでは、被削性が極端に低下するため、金型加工におい
て実用上問題とならない被削性を確保する点から、鋼の
硬さの上限をロックウェル硬さＨＲＣ３２とする（実施
例）本発明の構成は上記の通りであるが以下に実施例につい
て説明する。

供試鋼は、第１表に示す化学成分からなる鋼片を常法に
したがって製造し、加熱圧延することによって板厚５０
ｍ＋ｓに仕上げ、その後、焼入焼戻しを行った。

これらの鋼板から試験片を採取し、作用項で述べた試験
方法に従って鏡面加工性および被削性について調査した
。その結果を第１表に示す。

第１表は、発明鋼および比較鋼の化学成分、ロックウェ
ル硬さ、鏡面加工性、被削性についてまとめたものであ
る。

本発明鋼は、何れもロックウェル硬さＨＲＣ２５〜３２
の範囲にあり、鏡面加工性、被削性とも良好な特性を示
している。

これに対して、比較鋼は、全てにおいて、硬さ、鏡面加
工性、被削性を三つ同時に満足するものは得られなかっ
た。

比較鋼１１は、Ｓと０の含有量が高く、従って、鏡面加
工性が劣っている。

比較鋼１２は、Ｃ含有量が低く、硬さもロックウェル硬
さＨＲＣ２３と低く、これがため、研磨時の非金属介在
物の脱落により、ピンホールの発生を助長し、鏡面加工
性を劣化させている。

比較鋼１３は、Ｃ含有量が高いため、硬さが高く被削性
が劣り、しかも、Ａ１含有量が高いため、鏡面加工性も
劣っている。

比較ｗ４１４は、Ｃ含有量が高いため、硬さが高く被削
性が劣っている。

比較！１ｉ１１５は、Ｓ含有量が高く、しかも、Ｚｒが
添加されているため、被削性は優れているが、一方、Ｍ
ｎＳおよぞＺｒＮの非金属介在物により、鏡面加工性は
劣っている。

比較鋼１６は、Ａ１と０の含有量が高いため、鏡面加工
性が劣り、しかも、硬質のＡｌｚ（ｈにより、被削性も
劣っている。

比較鋼１７は、＾ｌと０の含有量が高く、しかも、硬さ
も高いため、鏡面加工性、被削性とも満足のいくもので
はない。

以上の実施例の結果からも明らかなように、本発明に係
わるプレハードン鋼は、鏡面加工性および被削性に優れ
たものである。

なお、上記実施例は、厚鋼板についてのものであるが、
本発明は他の鋼製品、例えば鍛鋼品にも適応し得ること
はいうまでもない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明に係わるプレハードン鋼は
、上記の構成であるから、特殊溶解法の工程を経ること
なく、鏡面加工性および被削性に優れているとともに、
Ｃ含ｉｔを低めに抑えているため、靭性および溶接性に
も優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼の鏡面加工性に及ぼす鋼中のＡ＋ｇ０．量
の影響を示すグラフ、第２図は、エンドミル加工性に及
ぼすＣ量の影響を示すグラフ、第３図は、ドリル加工性
に及ぼす硬さの影響を示すグラフである。第１図特許出願人　株式会社　神戸製鋼便化　理　人　弁理士　　余光　章− ←−少ない　　　多い− 鋼中のＡｌ２Ｏ３量の評点第２図Ｃ量（％）第３図ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ０．１５〜０．２５％、Ｓｉ０．０５〜０．８
０％、Ｍｎ０．５０〜２．００％、Ｐ０．０２０％以下
、Ｓ０．００３％以下、Ｃｒ０．５０〜２．５０％、Ｍ
ｏ０．０５〜１．００％、Ｖ０．０１〜０．１０％、Ａ
ｌ０．００４％以下、Ｏ０．００４０％以下を含み、残
部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、ロックウェ
ル硬さＨＲＣ２５〜３２を有することを特徴とする鏡面
加工性及び被削性にすぐれるプレハードン鋼。
（２）Ｃ０．１５〜０．２５％、Ｓｉ０．０５〜０．８
０％、Ｍｎ０．５０〜２．００％、Ｐ０．０２０％以下
、Ｓ０．００３％以下、Ｃｒ０．５０〜２．５０％、Ｍ
ｏ０．０５〜１．００％、Ｖ０．０１〜０．１０％、Ａ
ｌ０．００４％以下、Ｏ０．００４０％以下を含み、さ
らに、Ｂ０．０００５〜０．００３０％、Ｔｉ０．００
５〜０．０２０％の内から選んだ１種又は２種を含み、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、ロックウ
ェル硬さＨＲＣ２５〜３２を有することを特徴とする鏡
面加工性及び被削性にすぐれるプレハードン鋼。