JPH08164465A

JPH08164465A - 少量生産用ダイカスト型用鋼

Info

Publication number: JPH08164465A
Application number: JP30768594A
Authority: JP
Inventors: Jiro Ichikawa; 二朗市川; Tamiki Yanagisawa; 民樹柳澤
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】使用目的に合致した型寿命を発揮することが
でき、加工性に優れた少量生産用ダイカスト型用鋼を提
供する。【構成】本発明の少量生産用ダイカスト型用鋼は、
Ｃ：0.１〜0.３重量％，Ｓｉ：0.５重量％以下，Ｍｎ：
0.５〜3.５重量％，Ｐ：0.０３０重量％以下，Ｓ：0.０
１〜0.０７重量％，Ｃｒ：1.０〜3.０重量％，Ｍｏ：0.
０３〜2.０重量％，残部がＦｅと不可避的不純物から成
り、硬さがＨＲＣ２６〜３５であることを特徴とし、靱
性，耐ヒートチェック性，被削性および溶接性の特性バ
ランスに優れた型材であり、少量生産に適したダイカス
ト金型が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイカスト型用鋼に関
し、更に詳しくは、靱性，耐ヒートチェック性，加工性
（被削性および溶接性）に優れており、少量生産用のＡ
ｌ合金ダイカスト金型の型材に適した型用鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌ合金ダイカスト用の金型は、高温，
高圧に繰り返しさらされるので、熱疲労割れ（以下、ヒ
ートチェックという）や型割れなどが発生することがあ
る。このようなヒートチェックや型割れが発生すると、
その金型は使用不能となり、型の寿命が切れたことにな
る。そのため、前記金型には、ヒートチェックや型割れ
に対する抵抗性が要求される。

【０００３】通常、前記金型において、ヒートチェック
に対して抵抗性を持たせるには、硬さを向上させること
が有効である。また、型割れに対して抵抗性を持たせる
には、靱性を向上させることが有効である。ところで、
Ａｌ合金ダイカストにより部品を大量生産する場合、そ
の金型に用いられる型材としては、例えば、ＪＩＳ規格
のＳＫＤ６１に代表されるような熱間ダイス鋼が広く用
いられている。前記金型は、通常、市販されているＳＫ
Ｄ６１の焼鈍材を粗加工した後、使用条件から選ばれる
適当な硬さ（通常はＨＲＣ４０〜５０の範囲）に焼入，
焼戻しが行われ、最後に仕上げ加工が施されることによ
り製作される。

【０００４】ＳＫＤ６１は、優れた焼入性を有している
ので、上記したような焼入，焼き戻し工程により金型を
十分硬くすることができるとともに靱性を向上させるこ
とができる。そのため、得られる金型は、ヒートチェッ
クの発生および型割れの発生が少ないものとなる。した
がって、ＳＫＤ６１を用い、上記工程により金型を製作
すると、型寿命が長く、大量生産に適した金型を得るこ
とができる。

【０００５】ところで、以上のような、大量生産用の金
型の製作の場合、金型を硬化させる熱処理やその後の仕
上げ加工などが必要となり工程数が多くなる。特に、仕
上げ加工などは一度硬化したものを切削するため困難な
作業である。そのため、大量生産用の金型の製作は、製
作コストが嵩み、得られる金型は、大変高価なものとな
る。

【０００６】しかしながら、大量生産の場合、金型の製
作コストが高くなっても、部品を大量に生産すれば、そ
れにともなって部品１個当たりで償却される金型の製作
コストは低くなるので、十分に採算はとれるものとな
る。つまり、生産する部品の数と金型の製作コストは見
合った状態にある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、Ａｌ合金ダ
イカストにより部品を少量生産する場合、大量生産の場
合と同様な型材を用い、同様な工程で金型を製作する
と、型寿命が必要以上に長くなり、それにともなって製
作コストも高い金型となってしまう。すなわち、このよ
うな金型を少量生産に用いると、生産する部品の数が少
ないので、部品１個当たりで償却される金型の製作コス
トは高くなり採算がとれなくなってしまう。つまり、大
量生産用の金型を少量生産に用いると、生産する部品の
数と金型の製作コストは見合わなくなる。

【０００８】そこで、少量生産用の金型の場合、金型の
型寿命の最適化を行うとともに加工性を向上させること
により製作工程を簡略化し、それにより大量生産用の金
型に比べて製作コストを低く抑えることが必要とされ
る。その場合、部品の生産個数に見合った所望寿命を発
揮できるとともに、金型の最終形状に容易に加工するこ
とができる型材が求められる。

【０００９】このような、少量生産用金型の型材には、
以下に示すような特性が要求されている。１．靱性と耐ヒートチェック性少量生産用の金型は、大量生産用の金型並みの長期間の
型寿命は必ずしも必要としないが、所定寿命は確保する
必要があるので、型割れや熱疲労割れを防ぎ、所定の型
寿命を確保するのに十分な靱性と耐ヒートチェック性と
が要求される。尚、靱性と耐ヒートチェック性とは相反
する特性であり、そのバランスは基地の硬さに依存す
る。

【００１０】２．被削性金型を最終形状に加工する際、加工が困難であると製作
工程数が増え、製作コストが嵩むので、型材としては優
れた被削性を有することが要求される。３．溶接性金型の製作途中で設計変更，誤加工が発生した場合、あ
るいは補修が必要となった場合に肉盛り溶接が行われ
る。その際、局部的な急加熱により、型材の溶接個所近
傍（以下、溶接境界部という）に割れが生じることがあ
る。

【００１１】このような型材の割れ（溶接割れ）を防ぐ
ために、優れた肉盛り溶接性（以下、単に溶接性とい
う）が要求される。つまり、本発明において溶接とは、
肉盛り溶接のことを指し、型材としては、溶接割れの生
じない健全な溶接部を形成することができる溶接性を備
えることが要求される。しかしながら、少量生産用の金
型の型材としては、上記した各特性を満足する特定の材
料はなく、暫定的に各種の既存材料が使用されている。

【００１２】前記既存材料としては、例えば、鋳鉄，炭
素鋼，快削熱間ダイス鋼，低硬度熱間ダイス鋼等が用い
られている。鋳鉄としては、例えば、ＪＩＳ規格のＦＣ
Ｄ４００等が用いられている。この鋳鉄の場合、被削性
は良好であるが、靱性，耐ヒートチェック性および溶接
性が不良である。

【００１３】炭素鋼としては、例えば、ＪＩＳ規格のＳ
５５Ｃの焼きならし材等が用いられている。この炭素鋼
の場合、良好な耐ヒートチェック性が得られない問題が
ある。快削熱間ダイス鋼としては、例えば、Ｓを添加し
たＳＫＤ６１をＨＲＣ４０程度に焼入，焼き戻しをした
ものが用いられている。この快削熱間ダイス鋼の場合、
良好な靱性，耐ヒートチェック性および溶接性が得られ
ない問題がある。

【００１４】低硬度熱間ダイス鋼としては、例えば、Ｓ
ＫＤ６１を焼鈍したままの鋼材またはＳＫＤ６１をＨＲ
Ｃ３５程度に焼入，焼き戻しをした鋼材が用いられてい
る。この低硬度熱間ダイス鋼の場合、耐ヒートチェック
性は良好であるが、被削性が不良である。そこで、本発
明は、使用目的に合致した型寿命を発揮することがで
き、加工性に優れた少量生産用ダイカスト型用鋼を提供
することを目的とする。具体的には、靱性，耐ヒートチ
ェック性，加工性（被削性および溶接性）のバランスを
調整し、低硬度熱間ダイス鋼よりも高い加工性と、鋳
鉄，炭素鋼，快削熱間ダイス鋼よりも高い靱性，耐ヒー
トチェック性を有する少量生産用ダイカスト型用鋼を提
供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、少量生産用
ダイカスト型用鋼を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、
適切な硬さになるようにあらかじめ熱処理された素材，
すなわちプレハードン（Pre-Harden）材を用いれば、所
望の型寿命を確保しつつ、優れた被削性も合わせ持たせ
ることができることに着目し、プレハードン材において
靱性，耐ヒートチェック性および被削性のバランスを高
位水準に保てる適切な硬さを検討し、その硬さを発揮す
るとともに、溶接性も高めるための成分調整を行うこと
により本発明の少量生産用ダイカスト型用鋼を開発する
に至った。

【００１６】すなわち、本発明の少量生産用ダイカスト
型用鋼（以下、鋼材Ａという）は、Ｃ：0.１〜0.３重量
％，Ｓｉ：0.５重量％以下，Ｍｎ：0.５〜3.５重量％，
Ｐ：0.０３０重量％以下，Ｓ：0.０１〜0.０７重量％，
Ｃｒ：1.０〜3.０重量％，Ｍｏ：0.０３〜2.０重量％，
残部がＦｅと不可避的不純物から成り、硬さがＨＲＣ２
６〜３５であることを特徴とする。

【００１７】本発明では、上記した各成分を規定した量
だけ含有する鋼種を溶製し、得られた鋼塊に対して、熱
処理を施してプレハードン材とし、鋼材Ａを形成する。
鋼材Ａの硬さがＨＲＣ２６より低いと炭素鋼以上の耐ヒ
ートチェック性が得られず、また、硬さがＨＲＣ３５よ
り高いと低硬度熱間ダイス鋼以上の被削性を得られない
とともに靱性も低下してくるので、鋼材Ａの硬さはＨＲ
Ｃ２６〜３５に設定する。好ましい硬さはＨＲＣ２８〜
３３である。

【００１８】前記熱処理方法としては、鋼材Ａの硬さを
ＨＲＣ２６〜３５の範囲内に調整することができる方法
であれば格別限定されるものではなく、例えば、溶製し
て得られた前記鋼材を９５０〜９８０℃に加熱保持後油
焼入して室温まで冷却し、その後５５０〜６５０℃まで
加熱して焼き戻し処理を施し、最後に、水または油で急
冷するといった焼入，焼き戻し処理が好適例としてあげ
られる。

【００１９】前記熱処理において、前記鋼材Ａの組織
が、マルテンサイト組織となると基地が硬くなりすぎて
しまい、脆い組織となってしまう。そのため、得られる
鋼材の被削性および靱性は低下する。よって、鋼材Ａの
組織としては、マルテンサイト組織よりも靱性を有して
いるベイナイト組織とすることが好ましい。尚、このベ
イナイト組織は、硬さも比較的高いので、耐ヒートチェ
ック性と靱性とのバランスがとれた組織であり、少量生
産用のダイカスト型用鋼の組織としては好適といえる。

【００２０】鋼材Ａにおいて、Ｃは、組織と硬さを調整
するための成分であり、この含有量が、0.１重量％より
少ない場合は、焼入による残留応力を除去するために行
われる６００℃程度の焼き戻しにおいてＨＲＣ２５以上
の硬さを確保できなくなり、得られる金型が変形あるい
は摩耗して不都合な状態になる。また、含有量が0.３重
量％より多くなると溶接性が低下するとともに、得られ
る組織がマルテンサイト化して被削性が低下する。その
ため、Ｃの含有量は、0.１〜0.３重量％に設定される。
より好ましい含有量は0.２〜0.２５重量％である。

【００２１】Ｓｉは、脱酸作用があり、耐酸化性および
焼入性を向上させるとともに、焼き戻し軟化に対する抵
抗性を向上させる成分であるが、あまり多量に含有され
ていると靱性，溶接性および耐ヒートチェック性が低下
するので、その含有量は、0.５重量％以下に設定され
る。特に、溶接性を高位水準に保つためには、その含有
量を0.２５重量％以下にすることが好ましい。

【００２２】Ｍｎは、脱酸作用があり、また、ベイナイ
ト組織を得るための焼入性および基地硬さを向上させる
とともに、Ｓと結合して被削性を付与する成分である。
この含有量が0.５重量％より少ないと上記した効果が得
られず、また、含有量が3.５重量％より多くなると被削
性および溶接性が低下する。そのため、このＭｎの含有
量は0.５〜3.５重量％に設定される。より好ましい含有
量は0.７〜1.３重量％である。

【００２３】Ｐは、被削性を向上させる成分であるが、
あまり多量に含有されると靱性，溶接性が低下するの
で、その含有量は、0.０３０重量％以下に設定される。
特に、溶接性を高位水準に保つためには、その含有量を
0.０２０重量％以下にすることが好ましい。Ｓは、Ｍｎ
と結合して被削性を付与するとともに、溶接割れを防止
する成分である。この含有量が0.０１重量％より少ない
と上記した効果が得られず、また、含有量が0.０７重量
％より多くなると、靱性，熱間加工性，耐ヒートチェッ
ク性が低下する。そのため、このＳの含有量は0.０１〜
0.０７重量％に設定される。

【００２４】Ｃｒは、耐酸化性およびベイナイト組織を
得るための焼入性を向上させるとともに、焼き戻し時に
微細な炭化物となって析出し、基地の硬さを確保する成
分である。この含有量が1.０重量％より少ないと上記し
た効果は得られず、また、含有量が3.０重量％より多く
なると組織がマルテンサイト化して硬さが過剰になり、
被削性が低下する。そのため、Ｃｒの含有量は1.０〜3.
０重量％に設定される。より好ましい含有量は1.５〜2.
５重量％である。

【００２５】Ｍｏは、焼き戻し時に微細な炭化物を形成
して基地中に細かく分散して析出するので、焼き戻し軟
化抵抗性を高め、耐ヒートチェック性を向上させる成分
である。この含有量が0.０３重量％より少ないと上記し
た効果は得られず、また、含有量が2.０重量％より多く
なると被削性および靱性が低下する。そのため、Ｍｏの
含有量は、0.０３〜2.０重量％に設定される。より好ま
しい含有量は0.３〜1.０重量％である。

【００２６】本発明の鋼材Ａは、上記した成分を必須成
分として形成されるが、前記必須成分の外に、更に、Ｃ
ｕ：0.１０〜3.０重量％，Ｎｉ：0.１０〜2.０重量％，
Ｖ：0.０１〜1.０重量％，Ｚｒ：0.００３〜0.１０重量
％，Ｐｂ：0.０３〜0.０７重量％，Ｔｅ：0.０１〜0.０
７重量％，Ｃａ：0.０００５〜0.０１０重量％，Ｂｉ：
0.０１〜0.０７重量％，Ｓｅ：0.０３〜0.０７重量％か
ら成る群より選ばれる１種または２種以上を配合するこ
とにより、焼入性および被削性が一層優れた少量生産用
ダイカスト型用鋼（以下、鋼材Ｂという）を得ることが
できる。

【００２７】尚、鋼材Ｂは、鋼材Ａと同様な熱処理を施
してプレハードン材としたものである。ここで、Ｃｕ
は、５００℃以上での焼き戻しにおいて、析出硬化に基
づいて基地を硬化させ、耐ヒートチェック性を向上させ
る成分である。この含有量が0.１０重量％より少ないと
上記した効果は得られず、また、含有量が3.０重量％よ
り多くなると熱間加工性が低下する。そのため、Ｃｕの
含有量は0.１０〜3.０重量％とすることが好ましい。よ
り好ましい含有量は0.５〜1.５重量％である。

【００２８】Ｎｉは、フェライト組織が生成することを
防止し、ベイナイト組織を得るための焼入性を向上させ
る成分である。この含有量が、0.１０重量％より少ない
と上記した効果は得られず、また、含有量が2.０重量％
より多くなると組織がマルテンサイト化して硬さが過剰
になり、被削性が低下する。そのため、Ｎｉの含有量は
0.１０〜2.０重量％とすることが好ましい。より好まし
い含有量は0.５〜1.５重量％である。

【００２９】Ｖは、焼き戻し時に微細な炭化物となって
析出し、基地の硬さを確保するとともに、鉄基地の結晶
粒を微細化して鉄基地を強化し、耐ヒートチェック性を
向上させる成分である。この含有量が0.０１重量％より
少ないと上記した効果は得られず、また、含有量が1.０
重量％より多くなると被削性および靱性が低下する。そ
のため、Ｖの含有量は0.０１〜1.０重量％とすることが
好ましい。

【００３０】Ｚｒは、酸化物や窒化物になり、ＭｎＳの
展伸を防止するとともに、ＭｎＳの分布を均一化して被
削性を向上させる成分である。この含有量が0.００３重
量％より少ないと上記した効果は得られず、また、含有
量が0.１０重量％より多くなるとＺｒの酸化物や窒化物
が増加してしまい逆に被削性を低下させてしまう。その
ため、Ｚｒの含有量は0.００３〜0.１０重量％とするこ
とが好ましい。

【００３１】Ｐｂ，Ｔｅ，Ｃａ，Ｂｉ，Ｓｅは、いずれ
も被削性を向上させる成分であるが、これらの各元素の
含有量が少ないと上記した効果は得られず、逆にあまり
多量に含有されていると靱性および耐ヒートチェック性
が低下するとともに地キズが発生してしまう。そのた
め、Ｐｂは0.０３〜0.０７重量％，Ｔｅは0.０１〜0.０
７重量％，Ｃａは0.０００５〜0.０１０重量％，Ｂｉは
0.０１〜0.０７重量％，Ｓｅは0.０３〜0.０７重量％と
することが好ましい。

【００３２】更に、本発明においては、溶接性がより一
層向上した少量生産用ダイカスト型用鋼（以下、鋼材Ｃ
という）を得ることができる。この鋼材Ｃは、Ｃ：0.１
〜0.３重量％，Ｓｉ：0.２５重量％以下，Ｍｎ：0.５〜
3.５重量％，Ｐ：0.０２０重量％以下，Ｓ：0.０１〜0.
０７重量％，Ｃｒ：1.０〜3.０重量％，Ｍｏ：0.０３〜
2.０重量％，Ｖ：0.０１〜1.０重量％，Ｂ：0.００２０
重量％以下，残部がＦｅと不可避的不純物から成り、か
つ、次式：３２６＋８４７.3×Ｃ重量％＋１８.3×Ｓｉ
重量％−8.６×Ｍｎ重量％−１２.5×Ｃｒ重量％≦４６
０の関係が成立しており、硬さがＨＲＣ２６〜３５であ
ることを特徴としている。

【００３３】鋼材Ｃは、鋼材Ａに対してＶとＢを新たに
加え、Ｓｉの含有量を0.２５重量％以下に、Ｐの含有量
を0.０２０重量％以下に規制した鋼種を、鋼材Ａと同様
な熱処理を施してプレハードン材としたものである。鋼
材Ｃにおいて、Ｓｉは、脱酸作用があり、耐酸化性およ
び焼入性を向上させるとともに、焼き戻し軟化に対する
抵抗性を向上させる成分であるが、あまり多量に含有さ
れると溶接性が低下するので、その含有量は、0.２５重
量％以下に設定される。

【００３４】Ｐは、被削性を向上させる成分であるが、
あまり多量に含有されると溶接性が低下するので、その
含有量は、0.０２０重量％以下に設定される。Ｖは、焼
き戻し時に微細な炭化物となって析出し、基地の硬さを
確保するとともに、鉄基地の結晶粒を微細化して鉄基地
を強化し、耐ヒートチェック性を向上させる成分であ
る。この含有量が0.０１重量％より少ないと上記した効
果は得られず、また、含有量が1.０重量％より多くなる
と被削性および靱性が低下する。そのため、Ｖの含有量
は0.０１〜1.０重量％に設定する。

【００３５】Ｂは、焼入性を高める成分であるが、あま
り多量に含有していると、溶接境界部の硬さが過剰とな
り、溶接割れを増加させてしまう。そのため、Ｂの含有
量は0.００２０重量％以下に設定する。上記したＳｉ，
Ｐ，Ｖ，Ｂ以外の成分については、鋼材Ａの場合と同様
な理由により含有量を設定する。

【００３６】更に、鋼材Ｃにおいては、Ｃ，Ｓｉ，Ｍ
ｎ，Ｃｒの含有量が、３２６＋８４７.3×Ｃ重量％＋１
８.3×Ｓｉ重量％−8.６×Ｍｎ重量％−１２.5×Ｃｒ重
量％≦４６０の関係を満足していることが必要であり、
前記式により得られる数値が４６０をこえると急激に溶
接割れが発生する。尚、本願発明において、前記式より
得られる値を溶接境界部硬さ（以下、ＢＨ値という）と
する。

【００３７】また、鋼材Ｃに、更に、Ｃｕ：0.１０〜3.
０重量％，Ｎｉ：0.１０〜2.０重量％，Ｚｒ：0.００３
〜0.１０重量％，Ｐｂ：0.０３〜0.０７重量％，Ｔｅ：
0.０１〜0.０７重量％，Ｃａ：0.０００５〜0.０１０重
量％，Ｂｉ：0.０１〜0.０７重量％，Ｓｅ：0.０３〜0.
０７重量％から成る群より選ばれる１種または２種以上
を配合することにより優れた溶接性を有するとともに被
削性および耐ヒートチェック性が一層向上した少量生産
用ダイカスト型用鋼（以下、鋼材Ｄという）を得ること
ができる。

【００３８】鋼材Ｄは、鋼材Ｃに対して、Ｃｕ，Ｎｉ，
Ｚｒ，Ｐｂ，Ｔｅ，Ｃａ，Ｂｉ，Ｓｅから成る群から選
ばれる１種または２種以上を、鋼材Ｂの場合と同様な理
由により含有量を規定して配合している。尚、鋼材Ｄ
は、鋼材Ａと同様に熱処理を施してプレハードン材とし
たものである。また、鋼材Ｄは、鋼材Ｃと同様にＢＨ値
を４６０以下に設定する。

【００３９】

【作用】本発明による鋼材Ａは、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，
Ｓ，Ｃｒ，Ｍｏの含有量を適正な値にすることにより鉄
基地の焼入性および被削性を確保した鋼種に対し、あら
かじめ熱処理を施すことにより硬さをＨＲＣ２６〜３５
に調整したプレハードン材である。つまり、鋼材Ａは、
所望の型寿命を発揮できる靱性と耐ヒートチェック性
と、切削加工を容易に行うことができる優れた被削性と
を合わせ持っている。したがって、金型の最終形状まで
切削加工した鋼材Ａを、再度焼入，焼き戻し処理を行う
ことなく、そのままの状態で、所望の型寿命を発揮する
Ａｌ合金ダイカスト用の金型として用いることができ
る。

【００４０】鋼材Ｂは、鋼材Ａに対して、更に、ベイナ
イト組織を得るための焼入性を改善する元素（Ｎｉ）お
よび焼き戻し時に析出硬化を起こす元素（Ｃｕ，Ｖ）
と、被削性を向上させる元素（Ｚｒ，Ｐｂ，Ｔｅ，Ｓ
ｅ，Ｂｉ，Ｃａ）とを添加したものである。つまり、鋼
材Ｂは、Ｎｉによりベイナイト組織を形成して靱性を向
上させ、ＣｕとＶの析出硬化の作用で耐ヒートチェック
性を向上させ、Ｚｒ，Ｐｂ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂｉ，Ｃａに
より被削性を向上させ、これらの特性のバランスを高位
水準で確保したものとなっている。したがって、鋼材Ｂ
は、所望の型寿命を確保しながら、金型の最終形状まで
の切削加工が更に容易になる。

【００４１】鋼材Ｃは、鋼材Ａに対してＶとＢを新たに
加え、Ｓｉの含有量を0.２５重量％以下に、Ｐの含有量
を0.０２０重量％以下に規制した鋼材である。鋼材Ｃ
は、基地を硬化させる元素を添加して、耐ヒートチェッ
ク性を向上させることを企図しながらも、その含有量を
規制することにより、基地が硬化しすぎることを抑制
し、溶接境界部の硬さが過剰になることにより生じる溶
接割れを防止している。つまり、鋼材Ｃは、型寿命と溶
接性とのバランスを高位水準で確保している。

【００４２】鋼材Ｄは、鋼材Ｃに対して、ベイナイト組
織を得るための焼入性を改善する元素（Ｎｉ）および焼
き戻し時に析出硬化を起こす元素（Ｃｕ）と、被削性を
向上させる元素（Ｚｒ，Ｐｂ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂｉ，Ｃ
ａ）とを添加したものである。つまり、鋼材Ｄは、鋼材
Ｃの優れた溶接性と、Ｎｉのベイナイト組織形成作用に
より向上した靱性と、Ｃｕの析出硬化作用により向上し
た耐ヒートチェック性と、Ｚｒ，Ｐｂ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｂ
ｉ，Ｃａにより向上した被削性とのバランスを高位水準
で確保している。

【００４３】

【実施例】

実施例１〜５表１に示した組成の各種鋼材を溶製し、得られた鋼材を
９６０℃に加熱保持後油焼入して室温まで冷却し、その
後５８０℃まで加熱し、焼き戻し処理を施し、最後に、
水で急冷するといった熱処理を行い、基地組織をベイナ
イト組織としたものを素材とした。尚、実施例１〜５の
ＢＨ値を表１に併記した。

【００４４】

【表１】

【００４５】前記素材に対して、ロックウェル硬さ試験
機により硬さを測定した。この測定結果を表２に示し
た。ついで、前記素材より後述する耐ヒートチェック性
試験，衝撃試験，被削性試験，溶接性試験に用いられる
各試験片を製作し、前記試験を行った。各試験は以下に
示す条件で行った。

【００４６】耐ヒートチェック性試験：直径１５ｍ
ｍ，長さ５ｍｍの円柱状の試験片の外周に対し、７００
℃，４秒間の高周波加熱を施した後、３秒間水冷する操
作を１サイクルとし、この操作を１０００回繰り返し
た。ついで試験片の表面に発生したヒートチェック（熱
疲労割れ）を顕微鏡により観察し、クラックの長さを測
定した。このときの最大クラック長さと、全クラックの
長さを合計した長さを試験片の外周１ｃｍ当たりに換算
した長さ（以下、クラック総長という）とを表２に併記
した。

【００４７】尚、この試験において、最大クラック長さ
およびクラック総長が短いほど耐ヒートチェック性は良
好であることを示す。よって、これらの値をもって耐ヒ
ートチェック性の評価を行う。衝撃試験：ＪＩＳ３号試験片を製作した。

【００４８】次に、得られた試験片に対して、シャルピ
ー衝撃試験機を用い、ＪＩＳＺ２２４２に規定され
ている試験方法で、衝撃試験を行い、シャルピー吸収エ
ネルギーを測定した。得られたシャルピー吸収エネルギ
ーを切り欠き部の原断面積で除した値（シャルピー衝撃
値）を表２に併記した。

【００４９】尚、この試験において、シャルピー衝撃値
が高いものほど靱性は高く良好であることを示す。よっ
て、このシャルピー衝撃値をもって靱性の評価を行う。被削性試験：試験片に対して、ＴｉＮを被覆した粉末
ハイス製エンドミル（直径１０ｍｍ）を用いて、切削速
度１７ｍ／分で深さ５ｍｍの溝を切削し、外周刃の摩耗
幅が0.１５ｍｍになるまでの切削距離を測定した。その
結果を表２に併記した。切削油にはユシロンＮｏ．３を
用いた。

【００５０】尚、この試験において、切削距離が長いも
のほど被削性が良好であることを示す。よって、この切
削距離をもって被削性の評価を行う。溶接性試験：直径１００ｍｍ，厚さ１０ｍｍの円盤状
試験片の盤面の１０個所に、0.１４重量％Ｃ−0.７２重
量％Ｓｉ−2.２重量％Ｍｎ−1.１重量％Ｃｒ−0.５重量
％Ｍｏ−残部Ｆｅからなる溶接材をＴＩＧ溶接法により
肉盛り溶接した。その後、肉盛りした部分を元の盤面ま
でグラインダーで研削し、盤面の割れの発生を顕微鏡に
より観察した。このとき１０個所中で割れが発生した個
所の数から溶接割れの発生率を求めた。この結果を表２
に併記した。

【００５１】尚、この試験において、溶接割れ発生率が
低いものほど溶接性が良好であることを示す。よって、
この溶接割れ発生率をもって溶接性の評価を行う。比較例１〜４表１に示したような組成の鋳鉄（比較例１），炭素鋼
（比較例２），低硬度熱間ダイス鋼（比較例３），快削
熱間ダイス鋼（比較例４）を用いて、実施例１〜５と同
様にして耐ヒートチェック性試験，衝撃試験，被削性試
験，溶接性試験を行った。得られた結果を表２に併記し
た。

【００５２】尚、鋳鉄には、ＪＩＳ規格のＦＣＤ４００
を用いた。炭素鋼には、ＪＩＳ規格のＳ５５Ｃの焼きな
らし材を用いた。低硬度熱間ダイス鋼には、ＪＩＳ規格
のＳＫＤ６１を焼鈍したままの鋼材を用いた。快削熱間
ダイス鋼には、ＪＩＳ規格のＳＫＤ６１に快削元素とし
てＳを添加したものを焼入，焼き戻し処理した鋼材を用
いた。

【００５３】また、衝撃試験においては、鋳鉄以外の各
試験片を、Ｕ字型の切り欠きが圧延方向と直角となるよ
うにして製作した。更に、比較例１〜４のＢＨ値を表１
に併記した。

【００５４】

【表２】

【００５５】尚、比較例１については、耐ヒートチェッ
ク性試験を行った際、試験片自体が大きく割れてしま
い、耐ヒートチェック性は測定不能となった。表２の結
果から明らかなように、比較例の各素材は、靱性，耐ヒ
ートチェック性，被削性，溶接性の各特性のバランスが
悪く、ある特性が良好であっても他の特性が不良であ
り、少量生産用のＡｌ合金ダイカスト用金型には適して
いないことがわかる。

【００５６】それに対して、実施例１のダイカスト型用
鋼は、被削性が比較例１の鋳鉄の半分程度である他は、
他の比較例と同等以上の特性を示し、かつ、そのバラン
スが高位水準で確保されている。これは、耐ヒートチェ
ック性，靱性，被削性，溶接性のバランスがとれるよう
に組成を調節し、硬さをＨＲＣ２６〜３５の範囲に設定
したことが寄与しているといえる。

【００５７】実施例２のダイカスト型用鋼は、各特性の
バランスがとれているが、特に、耐ヒートチェック性に
優れている。これは、Ｖを添加したことにより基地の強
度が向上したことが寄与しているといえる。実施例３の
ダイカスト型用鋼も各特性のバランスがとれているが、
実施例２に比べ、靱性と被削性が高位水準に保たれてい
る。これは、Ｃｕの析出硬化により基地の強度を確保し
つつ、Ｎｉによりベイナイト組織を形成しやすくして靱
性を向上させ、Ｚｒにより被削性を向上させたことが寄
与しているといえる。

【００５８】実施例４のダイカスト型用鋼は、各特性の
バランスが、実施例１のダイカスト型用鋼よりも更に高
位水準で保たれている。特に、溶接割れ発生率などは、
０％であり、溶接性が大変優れたものとなっている。こ
れは、各特性のバランスがとれるように組成を調節した
ことに加え、ＢＨ値を４６０以下に設定したことが寄与
しているといえる。

【００５９】実施例５は、実施例４と同様に、各特性の
バランスを高位水準に保ったものであるが、特に、実施
例４よりも被削性に優れている。これは、Ｚｒ，Ｃａ，
Ｔｅを添加したことが寄与しているといえる。以上のよ
うに、本願発明のダイカスト型用鋼（実施例）は、少量
生産用のＡｌ合金ダイカスト用金型に適していることが
わかる。

【００６０】

【発明の効果】請求項１の少量生産用ダイカスト型用鋼
は、硬さをＨＲＣ２６〜３５の範囲に調整したプレハー
ドン材であるので、金型としての適切な硬さ，つまり所
望の型寿命と被削性とのバランスがとれている。そのた
め、型の最終形状まで切削加工した後、型を硬化させる
必要がなく、そのままの状態で所望の型寿命を有する金
型が得られる。よって、大量生産用の金型の製作時に行
っていた，熱処理（焼入，焼き戻し）の工程および最終
的な仕上げ加工の工程を省略することができるので金型
の製作コストを大幅に削減することができる。

【００６１】請求項２の少量生産用ダイカスト型用鋼
は、ベイナイト組織を得るための焼入性を改善する元素
（Ｎｉ）および焼き戻し時に析出硬化を起こす元素（Ｃ
ｕ，Ｖ）と、被削性を向上させる元素（Ｚｒ，Ｐｂ，Ｔ
ｅ，Ｓｅ，Ｂｉ，Ｃａ）とが添加されているので、靱性
と耐ヒートチェック性と被削性が一層向上するととも
に、これらのバランスが高位水準で確保されている。そ
のため、所望の型寿命を確保しながら、金型の最終形状
までの切削加工が更に容易になるので、金型の製作コス
ト削減に寄与する。

【００６２】請求項３の少量生産用ダイカスト型用鋼
は、基地を硬化させる元素を添加して、耐ヒートチェッ
ク性を向上させることを企図しながらも、その含有量を
規制することにより、基地が硬化しすぎることを抑制し
ているので、溶接境界部が硬化しすぎることにより生じ
る溶接割れを有効に防止することができ、金型の溶接性
の向上に寄与する。

【００６３】請求項４の少量生産用ダイカスト型用鋼
は、ベイナイト組織を得るための焼入性を改善する元素
（Ｎｉ）および焼き戻し時に析出硬化を起こす元素（Ｃ
ｕ，Ｖ）と、被削性を向上させる元素（Ｚｒ，Ｐｂ，Ｔ
ｅ，Ｓｅ，Ｂｉ，Ｃａ）とを添加し、更に、基地を硬化
させる元素の含有量を規制しているので、靱性，耐ヒー
トチェック性，被削性および溶接性のバランスが高位水
準で確保されている。よって、得られる金型は、容易に
最終形状まで切削加工することができ、そのままの状態
で、所望の型寿命を有し、かつ、容易に肉盛り溶接が行
えるという優れた特性を備えている。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.１〜0.３重量％，Ｓｉ：0.５重量
％以下，Ｍｎ：0.５〜3.５重量％，Ｐ：0.０３０重量％
以下，Ｓ：0.０１〜0.０７重量％，Ｃｒ：1.０〜3.０重
量％，Ｍｏ：0.０３〜2.０重量％，残部がＦｅと不可避
的不純物から成り、硬さがＨＲＣ２６〜３５であること
を特徴とする少量生産用ダイカスト型用鋼。
【請求項２】更に、Ｃｕ：0.１０〜3.０重量％，Ｎ
ｉ：0.１０〜2.０重量％，Ｖ：0.０１〜1.０重量％，Ｚ
ｒ：0.００３〜0.１０重量％，Ｐｂ：0.０３〜0.０７重
量％，Ｔｅ：0.０１〜0.０７重量％，Ｃａ：0.０００５
〜0.０１０重量％，Ｂｉ：0.０１〜0.０７重量％，Ｓ
ｅ：0.０３〜0.０７重量％から成る群より選ばれる１種
または２種以上が配合されている請求項１の少量生産用
ダイカスト型用鋼。
【請求項３】Ｃ：0.１〜0.３重量％，Ｓｉ：0.２５重
量％以下，Ｍｎ：0.５〜3.５重量％，Ｐ：0.０２０重量
％以下，Ｓ：0.０１〜0.０７重量％，Ｃｒ：1.０〜3.０
重量％，Ｍｏ：0.０３〜2.０重量％，Ｖ：0.０１〜1.０
重量％，Ｂ：0.００２０重量％以下，残部がＦｅと不可
避的不純物から成り、かつ、次式：３２６＋８４７.3×
Ｃ重量％＋１８.3×Ｓｉ重量％−8.６×Ｍｎ重量％−１
２.5×Ｃｒ重量％≦４６０の関係が成立しており、硬さ
がＨＲＣ２６〜３５であることを特徴とする少量生産用
ダイカスト型用鋼。
【請求項４】更に、Ｃｕ：0.１０〜3.０重量％，Ｎ
ｉ：0.１０〜2.０重量％，Ｚｒ：0.００３〜0.１０重量
％，Ｐｂ：0.０３〜0.０７重量％，Ｔｅ：0.０１〜0.０
７重量％，Ｃａ：0.０００５〜0.０１０重量％，Ｂｉ：
0.０１〜0.０７重量％，Ｓｅ：0.０３〜0.０７重量％か
ら成る群より選ばれる１種または２種以上が配合されて
いる請求項３の少量生産用ダイカスト型用鋼。