JPH042658B2 - - Google Patents

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JPH042658B2
JPH042658B2 JP18413386A JP18413386A JPH042658B2 JP H042658 B2 JPH042658 B2 JP H042658B2 JP 18413386 A JP18413386 A JP 18413386A JP 18413386 A JP18413386 A JP 18413386A JP H042658 B2 JPH042658 B2 JP H042658B2
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zrn
sulfide
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【発明の詳細な説明】
本発明は切削加工における仕上面粗度が小さく
優れた鏡面仕上性を有することを最大の特徴と
し、併せて優れたシボ加工性および強靭性を兼備
したプラスチツク成形プリハードン金型用鋼に関
するものである。 プラスチツク成形金型用鋼としては、 (1) 被切削性が良いこと。 (2) 鏡面仕上性がよく、ピンホールやその他微細
ピツトが発生しないこと。 (3) シボ加工性が良いこと。 (4) 耐食、耐発錆性が良いこと。 (5) 強度、耐摩耗性が大きいこと。 等の特性が要求されている。 (2)、(5)の点では高硬度であること。(2)、(4)の点
では鋼質が本質的に清浄になりやすい成分のもの
であること。(3)の点では焼入性が十分大きいこと
などが要求される。この場合ユーザーでの熱処理
が不要なプリハードン鋼で上記諸要求を満たすこ
とが金型精度、納期、コスト面で時に有利であ
る。 上述の要求を満たすため、多数の出願かなさ
れ、特開昭55−85655号公報には、C:0.2〜0.5
%、Si:2.0%以下、Mn:2.0%以下、Cr:0.5〜
4.0%、Mo:0.03〜2.0%、V:0.01〜2.0%、S:
0.036〜0.15%、残部が実質的にFeからなり、さ
らにNi:1.20%以下、Cu:2.0以下、Al:0.50%
以下、Zr:0.50%以下、Ti:0.50%以下、Ca:
0.0005〜0.010%、Pb:0.03〜0.20%、Se:0.03〜
0.20%、Te:0.01〜0.15%、Bi:0.01〜0.20%の
少なくとも1種を含有させる発明の数が4項から
なる、プラスチツク成形金型用鋼が開示されてい
る。 従来、高硬度のプリハードン鋼には切削加工に
より型彫りに長時間を要すと共に、切削工具の寿
命も短く工具交換の回数が増大する等の問題があ
り、これを改善するためにプリハードン鋼に快削
元素を添加させることによつて被削性を向上させ
る方法が採られている。そして、快削元素として
はS、Se、Te、Pb、Ag等が一般に用いられて
いる。しかしながら十分な被削性を得るに必要な
量の快削元素を添加すると、この添加によつて上
記(2)、(3)、(4)、(5)の特性が少なからず劣化する問
題が生起していた。 さらに、前述した特開昭55−85655号公報に開
示されたプラスチツク金型用鋼は、Niが低目で
あることも相まつて、硬さ、強さが出難く、焼入
性も十分に得られないという欠点がある。 本発明鋼は、重量比でC0.04〜0.30%、Si0.1〜
1.5%、Mn0.2〜2.0%、Cr0.1〜3.5%、Mo0.1〜
3.0%、Cu0.2〜3.0%、Ni1.0〜4.0%、S0.05〜0.2
%、にAl0.05〜0.50%の添加を行ない、(O+N)
を0.007〜0.012%に低く制御したのち、Zrを0.005
〜0.20%添加することにより、硫化物に有効な接
種作用を有する微細なZrO2およびZrNが多数生
成して、これが硫化物を著しく微細にさせるとと
もに均一に分布させることにより、硫黄快削鋼で
従来問題となつていた被削性の不均一、大きな仕
上面あらさ及び機械的性質の異方性を著しく改善
するとともに、C量を抑え熱処理により均一なベ
ーナイト組織基地にCu−Fe金属間化合物および
Mo、Cr等の炭化物を微細に析出させ強度と硬度
を付与したことにより、鏡面仕上性、シボ加工性
を有することを最大の特色とする。 また、強度、硬度、焼入性等の性質を改善する
ため、Ni1.2%を超え4.0%以下の添加を、さら
に、被削性、機械的性質の異方性を改善するため
必要に応じ、Se0.05〜0.15%、Te0.05〜0.15%、
Ca0.001〜0.010%、Mg0.001〜0.010%の添加を実
施することができるものである。 次に成分範囲の限定理由について説明する。 Cは本発明鋼の焼入組織を被削性、鏡面仕上性
およびシボ加工性に優れるベーナイト組織にする
ための、さらにMo、Cr炭化物あるいはV炭化物
による析出硬化をもたらすための基本的添加元素
である。 しかしてCは多過ぎると基地をマルテンサイト
組織化して被削性、鏡面仕上性を減ずること、ま
た研削工数を著しく延長させるため0.30%以下と
し、低すぎるとフエライト生成を招き十分な焼き
もどし硬さが得がなくのるので0.040%以上とす
る。 Siは脱酸剤として含有され、また耐酸化性、焼
入性に有効である。しかし0.1%未満では製鋼上
脱酸効果が得られず、1.5%を超えると耐酸化性
向上の効果が少なくなり被削性も劣化し実用的で
ない。 Mnは、焼入性を高めまた要求かたさレベルに
応じてベーナイトかたさを調整し、フエライトの
生成を防ぎ、またSとの間にMnS系介在物を形
成して高度の被削性を付与するための不可欠の含
有元素である。多すぎると被削性を低下させるの
で2.0%以下とし、低すぎると上記の効果が得ら
れず、また、熱間加工性を害するため0.2%以上
とする。 Crは耐食性、焼入性を高め、また焼戻し時、
微細な炭化物析出をもたらし、析出硬化における
かたさ値を適度に調整する。多すぎるとフエライ
ト生成をまねくので3.5%以下とし、低すぎると
上記効果が得られないので0.1%以上とする。 Moは500℃以上の高温焼戻し処理において微
細炭化物を析出し、析出硬化をもたらし、強度を
形成するための、また使用時の雰囲気に対する耐
食性を高めるための含有元素である。多すぎると
被削性、靭性低下を招くので3.0%以下とし、低
すぎると上記効果が得られないので0.1%以上と
する。 Cuは500℃以上の高温焼戻し処理において析出
硬化をもたらし所要のかたさを得るための不可欠
の含有元素であり、耐食性を高め、またフエライ
ト生成を抑制する効果を有するのである。多すぎ
ると被削性を低下させるので3.0%以下とし、低
すぎると上記効果が得られないので0.2%以上と
する。 Sは被削性向上のための不可欠な元素である。
多すぎると強靭性、熱間加工性を害するので0.2
%以下とし、低すぎると上記効果が得られないの
で0.05%以上とする。 AlはZrの硫化物に対する接種作用を増大させ、
硫化物を微細にすることにより、被削性および鏡
面仕上性を改善するための元素である。しかし
0.05%未満では上記効果が少なく、また多すぎる
とZrO2生成量が不十分になるとともに、製造時
の再酸化および吸窒による被削性に有害な硬度の
非金属介在物Al2O3およびAlNが生成しやすくな
るため0.5%以下とする。 Zrは被削性および鏡面仕上性を改善するため
の必須元素である。添加Zrは硫化物に対して有
効な接種作用を有するZrO2またはZrNとなる。
この接種作用により硫化物の形状、寸法および分
布は極めて良好の均一性が生ずる。そしてこの均
一性が被削性、鏡面仕上性を著しく改善する。 さらにZrO2およびZrNのそれぞれ70%以上を
硫化物と共存させることにより切削加工における
工具寿命の低下を抑えることができる。しかし
Zrが多すぎると上記効果が飽和するとともに硫
化物と共存せず基地に独立して存在するZrO2
よびZrNが増大し、工具の機械的摩耗を促進させ
る被削性を低下させるとともに、研摩時のビツト
発生による鏡面仕上性を劣化させるので0.20%以
下とする。低すぎると上記効果が得られないので
0.005%以上とする。 O、Nは、NrO2およびZrNの構成元素であり、
本発明鋼の特色であるZr化合物ZrO2、ZrNによ
る硫化物に対する接種作用にとつて、必須の元素
である。良好の被削性を得るにはZrO2および
ZrNのそれそれ70%以上が硫化物と共存すること
が必要であり、さらに硫化物を微細化するために
Zr0.005〜0.20%のときに(O+N)も0.007〜
0.012%と低く厳密に制御しなければならない。
(O+N)が0.007%未満では接種作用が十分でな
く硫化物の形状分布の不均一および硫化物の粗大
化が生じ、また粗大なZrの炭化物が基地に独立
して生成し工具寿命を短くする。(O+N)が
0.012%を超えると硫化物と共存せずに基地に独
立して存在する酸化物あるいは窒化物が増し、被
削性および機械的性質を劣化させるおそれがあ
る。 Niは焼入性、耐食性を高めまた焼きもどし時
の析出硬化かたさ値を適正に保つための、またフ
エライト生成を防止するための含有元素である。
1.2%以下ではその効果が少なく4.0%を超えると
被削性を劣化し実用的でない。 Seは被削性および耐食性を向上させる。0.15%
を超えると靭性の低下が著しく、0.03%未満では
上記効果が小さい。 TeはSe同様に被削性および耐食性を向上させ
る。0.15%超えると靭性の低下が著しく、0.05%
未満では上記効果が小さい。 Ca、Mgの効果はZr化合物のS′deに対する接種
作用を助け、S′deの形状、分布を均一にするとと
もにCaS、MgSの生成により圧延加工時におけ
る硫化物の延伸性を抑えることにより、機械的異
方性を改善するものである。多すぎるとCa、Mg
による脱酸が過度に進行するため接種効果が得ら
れなくなるので、それぞれ0.010%以下とする。
低すぎると上記効果が得られないのでそれぞれ
0.001%以上とする。 以下に本発明鋼の実施例を示す。 表1に供試材の化学組成(すべてFe Bal)を
示す。 また、硫化物と共存するZr化合物の割合を表
2に示す。
【表】
【表】 本発明鋼Cと従来鋼Aとの鋳造組織の顕微鏡写
真を観察した結果、本発明鋼および従来鋼ともに
硫化物の分布はほぼ一様でありかつZr化合物が
硫化物と共存している。しかし硫化物の寸度につ
いては本発明鋼の方が従来鋼に比べ著しく微細に
なつていることがわかつた。これは、Alを添加
することによつて得られたZrの硫化物に対する
接種効果の増大によるものである。 また、本発明鋼Cと従来鋼Aの鍛造比20の材料
の顕微鏡写真による硫化物の形態の観察による
と、本発明鋼では硫化物が極めて小さく、形状分
布も均一で被削性、鏡面仕上性に好ましい硫化物
形態となつていることが明瞭である。 表3は、本発明鋼および従来鋼の焼入焼戻し
(HRC32)における被切削性を、従来鋼Aの被削
性を100として姿勢で示したものである。しかし
て、指数が大きいほど被削性が良いことを示すも
のである。 これから、本発明鋼は被切削性に関し、従来鋼
よりも明らかに優れていることがわかる。
【表】 従来鋼Aおよび本発明鋼C〜R(16試料)の切
削験の仕上面あらさを触針法で測定した例による
と、Hmaxで従来鋼5.5μmに対し、本発明鋼は
2.0〜3.0μmであり、本発明鋼の仕上面あらさは
著しく改善されていることがわかる。 これらは、AlおよびZrの添加と(O+N)%
に制御による硫化物の分布形状が均一であるだけ
でなく硫化物が著しく微細になつとことに起因し
ている。 表4は、本発明鋼の鏡面仕上性(耐ビツト性)
を従来鋼と対比したものである。 試料は50mm□でHRC32に焼入焼戻しし、時効処
理後グラインダー→ペーパー→ダイヤモンドコン
パウンド方式にて鏡面仕上を行ない、10倍の拡大
鏡を用いて微細なビツト発生個数をカウントした
ものである。
【表】
【表】 本発明鋼は極めて優れた鏡面仕上性を備えてい
ることがわかる。 これは、Alを添加することにより(O+N)
濃度を下げ非金属介在物の絶対量を低減したこと
と、先に述べたAl添加により硫化物に対する接
種剤ZrO2およびZrNが微細化するとともに硫化
物も微細化したことによるものである。 以上詳述したように本発明鋼は切削加工におい
て極めて優れた仕上面を有し、鏡面仕上性に優れ
ることを最大の特色とするものであり、また被削
性の向上によりユーザーでの金型作成の効率化を
図ることができるとともに、内外均一な硫化物の
微細分布によつてシボ加工性、機械的性質の改善
がなされ、発錆等の懸念を要せず、強靭性で長寿
命を有する快削性プラスチツク成形プリハードン
金型用鋼である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量比でC0.04〜0.30%、Si0.1〜1.5%、
    Mn0.2〜2.0%、Cr0.1〜3.5%、Mo0.1〜3.0%、
    Cu0.2〜3.0%、S0.05〜0.20%、Al0.05〜0.50%、
    Zr0.005〜0.20%、(O+N)0.007〜0.012%およ
    びNi1.2%を超え4.0%以下を含有し、さらにZrの
    化合物ZrO2およびZrNのそれぞれ70%以上が硫
    化物と共存し、残部不可避的不純物およびFeよ
    りなることを特徴とする快削性プラスチツク成形
    プリハードン金型用鋼。 2 重量比でC0.04〜0.30%、Si0.1〜1.5%、
    Mn0.2〜2.0%、Cr0.1〜3.5%、Mo0.1〜3.0%、
    Cu0.2〜3.0%、S0.05〜0.20%、Al0.05〜0.50%、
    Zr0.005〜0.20%、(O+N)0.007〜0.012%、
    Ni1.2%を超え4.0%以下、およびSe0.05〜0.15%、
    Te0.05〜0.15%の1種または2種を含有し、さら
    にZrの化合物ZrO2およびZrNのそれぞれ70%以
    上が硫化物と共存し、残部不可避的不純物および
    Feよりなることを特徴とする快削性プラスチツ
    ク成形プリハードン金型用鋼。 3 重量比でC0.04〜0.30%、Si0.1〜1.5%、
    Mn0.2〜2.0%、Cr0.1〜3.5%、Mo0.1〜3.0%、
    Cu0.2〜3.0%、S0.05〜0.20%、Al0.05〜0.50%、
    Zr0.005〜0.20%、(O+N)0.007〜0.012%、
    Ni1.2%を超え4.0%以下、およびCa0.001〜0.010
    %、Mg0.001〜0.010%の1種または2種を含有
    し、さらにZrの化合物ZrO2およびZrNのそれぞ
    れ70%以上が硫化物と共存し、残部不可避的不純
    物およびFeよりなることを特徴とする快削性プ
    ラスチツク成形プリハードン金型形用鋼。 4 重量比でC0.04〜0.30%、Si0.1〜1.5%、
    Mn0.2〜2.0%、Cr0.1〜3.5%、Mo0.1〜3.0%、
    Cu0.2〜3.0%、S0.05〜0.20%、Al0.05〜0.50%、
    Zr0.005〜0.20%、(O+N)0.007〜0.012%、
    Ni1.2%を超え4.0%以下、およびSe0.05〜0.15%、
    Te0.05〜0.15%の1種または2種と、Ca0.001〜
    0.010%、Mg0.001〜0.010%の1種または2種を
    複合で含有し、さらにZrの化合物ZrO2および
    ZrNのそれぞれ70%以上が硫化物と共存し、残部
    不可避的不純物およびFeよりなることを特徴と
    する快削性プラスチツク成形プリハードン金型用
    鋼。
JP18413386A 1984-02-20 1986-08-07 快削性プラスチック成形プリハ−ドン金型用鋼 Granted JPS62167863A (ja)

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WO2008047806A1 (fr) * 2006-10-17 2008-04-24 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Acier à matrices pour travail à froid, matrice, et procédé de production de l'acier à matrices pour travail à froid
JP6160611B2 (ja) * 2012-03-28 2017-07-12 日立金属株式会社 金型用鋼材の製造方法、金型用鋼材、金型用プリハードン素材の製造方法、および金型用プリハードン素材
CN107245662B (zh) * 2017-05-05 2019-03-01 重庆大学 一种同时提高硫系易切削结构钢机械性能和切削性能的硫化物变性方法

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