JPH11293385A - Steel for plastic molds with excellent machinability - Google Patents

Steel for plastic molds with excellent machinability

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JPH11293385A
JPH11293385A JP12003698A JP12003698A JPH11293385A JP H11293385 A JPH11293385 A JP H11293385A JP 12003698 A JP12003698 A JP 12003698A JP 12003698 A JP12003698 A JP 12003698A JP H11293385 A JPH11293385 A JP H11293385A
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JP
Japan
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steel
machinability
present
weight
inclusions
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Application number
JP12003698A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeo Mizuguchi
丈夫 水口
Makoto Ishihara
誠 石原
Tetsunori Hayafuji
哲典 早藤
Yoshiyuki Murakawa
義行 村川
Fumio Toyama
文夫 遠山
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被削性に優れたプラスチック成形金型用鋼を
提供する。 【解決手段】 重量%にて、C:0.08〜0.17
%、Si≦0.60%、Mn:0.50〜1.20%、
Mo:0.10〜0.70%、Ni:2.50〜3.5
0%、Al:0.85〜1.50%、Cu:1.80〜
2.80%、S:0.05〜0.15%であると共に、
CaがCa(重量%)/S(重量%)にて0.005〜
0.050、あるいは、ZrがZr(重量%)/S(重
量%)にて0.50〜2.00であって、残部が実質的
にFeからなるプラスチック成形金型用鋼である。好ま
しくは、Cr<0.50%、あるいは、V<0.03%
とする。
(57) [Problem] To provide a plastic molding die steel excellent in machinability. SOLUTION: C: 0.08 to 0.17 by weight%.
%, Si ≦ 0.60%, Mn: 0.50 to 1.20%,
Mo: 0.10 to 0.70%, Ni: 2.50 to 3.5
0%, Al: 0.85 to 1.50%, Cu: 1.80 to
2.80%, S: 0.05 to 0.15%,
Ca is Ca (wt%) / S (wt%) 0.005 to
0.055 or Zr (Zr (% by weight) / S (% by weight)) of 0.50 to 2.00, with the balance being substantially Fe for plastic molding die steel. Preferably, Cr <0.50% or V <0.03%
And

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、プラスチック成形
金型に用いられる金型用鋼において、優れた被削性を有
するプラスチック成形金型用鋼に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold steel used for a plastic molding die, which has excellent machinability.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、金型業界では金型製作の加工費節
減が重要視されており、その金型の一つであるプラスチ
ック成形金型用鋼においては、さらなる被削性の改善が
要求されている。なお、鋼材に求められる被削性とは、
“切削による優れた加工仕上げ性”および“その切削に
用いられる工具の寿命”を兼ねて指すものである。つま
り、特に優れた鏡面仕上性が要求されるプラスチック成
形金型においては、その金型用鋼に係る鏡面加工性の向
上が重要であり、さらには、該切削に用いられる切削工
具の寿命をも向上し得る特性を兼備することが求められ
るのである。
2. Description of the Related Art In recent years, it has been emphasized in the die industry that processing costs for die manufacturing are important, and steel for plastic forming die, which is one of the die, requires further improvement in machinability. Have been. The machinability required for steel materials is
It also refers to "excellent workability by cutting" and "life of the tool used for the cutting". In other words, in a plastic molding die requiring particularly excellent mirror finish, it is important to improve the mirror workability of the steel for the mold, and furthermore, the life of the cutting tool used for the cutting is also increased. It is required to have characteristics that can be improved.

【0003】被削性の改善に係るプラスチック成形金型
用鋼としては、例えば、従来より提案されている硫黄快
削鋼がある。これは、鋼中にMnS介在物を分散させる
ことによって被削性を向上させたものであり、安価にて
被削性の向上を達成する手法として有効である。そし
て、この鋼中に分散させたMnS介在物においては、
(1)長さ/幅比(以降、アスペクト比とする)を小さ
くすること、(2)鋼中に均一分散させること、(3)
極端に粗大でないことが、更なる被削性の向上に有効で
あり、その為にも、MnS介在物の形態制御は重要な課
題である。
[0003] As a plastic molding die steel related to improvement of machinability, for example, there is a sulfur free-cutting steel which has been conventionally proposed. This is an improvement in machinability by dispersing MnS inclusions in steel, and is effective as a technique for achieving improved machinability at low cost. And, in the MnS inclusions dispersed in the steel,
(1) Reducing the length / width ratio (hereinafter referred to as aspect ratio), (2) Dispersing uniformly in steel, (3)
The fact that the material is not extremely coarse is effective for further improving the machinability, and for that purpose, controlling the form of MnS inclusions is an important issue.

【0004】特に、アスペクト比について言えば、Mn
S介在物は高温での粘性が大きいため、例えば、熱間加
工を経た鋼材の場合、MnS介在物はその加工方向に延
伸されることから、上述した被削性劣化の原因となるこ
とに加え、機械的特性に異方性が生じる原因ともなり得
るのである。
[0004] In particular, regarding the aspect ratio, Mn
Since S inclusions have high viscosity at high temperatures, for example, in the case of a steel material subjected to hot working, since MnS inclusions are stretched in the working direction, in addition to causing the above-described deterioration in machinability, In addition, this may cause anisotropy in mechanical properties.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】被削性の向上に係るM
nS介在物の形態を制御する方法としては、例えば、特
開昭62−149811号は、ZrやCaの添加によっ
て被削性を改善する方法を提案している。しかし、こと
硫化物の形態制御に関していえば、上述した機械的性質
の異方性改善にとどまるものである。その他、被削性の
改善方法として、例えば、特開平4−13848号や特
開平6−279922号は、Sの添加と共にSe、T
e、Biといった元素を添加する手段こそ提案してはい
るが、Sとの複合添加つまり、MnS介在物の形態制御
に係る被削性までをも考慮しきれてはいない。
SUMMARY OF THE INVENTION
As a method of controlling the form of the nS inclusions, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-149911 proposes a method of improving machinability by adding Zr or Ca. However, when it comes to morphological control of sulfides, it is only the improvement of the anisotropy of the mechanical properties described above. In addition, as a method of improving machinability, for example, JP-A-4-13848 and JP-A-6-279922 disclose the addition of S and T with addition of S.
Means for adding elements such as e and Bi have been proposed, but no consideration has been given to the complex addition with S, that is, the machinability involved in controlling the form of MnS inclusions.

【0006】このように、硫黄快削鋼においては、その
被削性を向上させ得るに好ましいMnS介在物の形態に
ついて、研究の余地が多く残るのである。そこで、本発
明は、上述した事項に鑑みて被削性の改善に有効な条件
を明確にし、被削性に優れたプラスチック成形金型用鋼
を提供することを目的とする。
[0006] As described above, there is much room for research on the form of MnS inclusions suitable for improving the machinability of sulfur free-cutting steel. In view of the above, an object of the present invention is to clarify effective conditions for improving machinability, and to provide a steel for a plastic molding die excellent in machinability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】まず、本発明者は、硫黄
快削鋼の被削性を向上すべく、組織中のMnS介在物の
形態に注目した。そして、その好ましいMnS介在物へ
の形態制御と共に、優れた被削性を有するに効果を示す
元素種と含有量を明確化し、本発明に到達した。
First, the present inventor paid attention to the form of MnS inclusions in the structure in order to improve the machinability of a sulfur free-cutting steel. Then, together with the preferred form control of the MnS inclusions, the element species and the content that are effective for having excellent machinability were clarified, and the present invention was reached.

【0008】すなわち、本発明のプラスチック成形金型
用鋼は、重量%にて、C:0.08〜0.17%、Si
≦0.60%、Mn:0.50〜1.20%、Mo:
0.10〜0.70%、Ni:2.50〜3.50%、
Al:0.85〜1.50%、Cu:1.80〜2.8
0%、S:0.05〜0.15%であると共に、Caが
Ca(重量%)/S(重量%)にて0.005〜0.0
50であって、残部が実質的にFeからなるものであ
る。
That is, the steel for plastic molding dies of the present invention has a C content of 0.08 to 0.17% by weight,
≦ 0.60%, Mn: 0.50 to 1.20%, Mo:
0.10 to 0.70%, Ni: 2.50 to 3.50%,
Al: 0.85 to 1.50%, Cu: 1.80 to 2.8
0%, S: 0.05 to 0.15%, and Ca is 0.005 to 0.0 in Ca (% by weight) / S (% by weight).
50, with the balance substantially consisting of Fe.

【0009】あるいは、重量%にて、C:0.08〜
0.17%、Si≦0.60%、Mn:0.50〜1.
20%、Mo:0.10〜0.70%、Ni:2.50
〜3.50%、Al:0.85〜1.50%、Cu:
1.80〜2.80%、S:0.05〜0.15%であ
ると共に、ZrがZr(重量%)/S(重量%)にて
0.50〜2.00であって、残部が実質的にFeから
なるプラスチック成形金型用鋼であり、それに加え、含
有されるCaをCa(重量%)/S(重量%)にて0.
005〜0.050に調整してもよい。
Alternatively, in terms of% by weight, C: 0.08 to
0.17%, Si ≦ 0.60%, Mn: 0.50-1.
20%, Mo: 0.10 to 0.70%, Ni: 2.50
-3.50%, Al: 0.85-1.50%, Cu:
1.80 to 2.80%, S: 0.05 to 0.15%, Zr is 0.50 to 2.00 in terms of Zr (% by weight) / S (% by weight), and the balance is Is a steel for plastic molding dies substantially made of Fe, and in addition, Ca contained in the steel is 0.1% by Ca (% by weight) / S (% by weight).
It may be adjusted to 005 to 0.050.

【0010】好ましくは、重量%にて、Cr<0.50
%、あるいはV<0.03%とすることで、更に優れた
被削性の達成が可能である。また、重量%にて、(Mo
+W/2):0.10〜0.70%の範囲で、Moの一
部をWと置換することも可能である。
Preferably, in weight%, Cr <0.50
% Or V <0.03%, it is possible to achieve more excellent machinability. Also, in weight%, (Mo
+ W / 2): It is also possible to partially replace Mo with W in the range of 0.10 to 0.70%.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の最大の特徴は、上述した
ごとく、硫黄快削鋼中のMnS介在物の形態制御に注目
することで快削性を改善するものであり、さらには、そ
の好ましいMnS介在物への形態制御と共に、優れた被
削性を有するに効果を示す元素種と含有量を明確化した
ところにある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the most important feature of the present invention is to improve the free-cutting property by paying attention to the morphological control of MnS inclusions in a sulfur free-cutting steel. It is to clarify the element type and the content which are effective in having excellent machinability, together with the morphological control to preferable MnS inclusions.

【0012】最初に、本発明の根幹をなすMnS介在物
について述べる。まず、本発明者は、本発明の対象であ
る硫黄快削鋼において、そのMnS介在物の好ましい形
態制御に効果を示す元素種を検討したところ、特にCa
とZrに顕著な効果がある知見を得た。つまり、本発明
の硫黄快削鋼においては、その含有されるS量に対して
適正量のCaを複合添加することで、MnS介在物を変
形抵抗の高い(Ca,Mn)S介在物に制御することが
可能であり、この結果、介在物の高アスペクト比化によ
る被削性の劣化を抑制できるのである。
First, MnS inclusions forming the basis of the present invention will be described. First, the present inventor examined elemental elements that are effective in controlling the preferred form of MnS inclusions in the sulfur free-cutting steel that is the subject of the present invention.
And Zr were found to have a remarkable effect. That is, in the sulfur free-cutting steel of the present invention, by adding a proper amount of Ca in combination with the amount of S contained therein, MnS inclusions are controlled to (Ca, Mn) S inclusions having high deformation resistance. As a result, it is possible to suppress the deterioration of machinability due to increasing the aspect ratio of inclusions.

【0013】さらに述べておくと、例えば溶製法にて製
造した従来の硫黄快削鋼の場合、その含まれるMnS介
在物は、鋳造に係る凝固工程において偏析分布している
傾向が高いので、この結果、介在物の凝集化による被削
性の劣化を生じることが考えられる。しかし、本発明の
方法にて制御される(Ca,Mn)S介在物であれば、
MnS介在物のような偏析生成を避けられるので、その
結果として、介在物の均一・微細化による被削性の向上
が得られるのである。
More specifically, for example, in the case of a conventional sulfur free-cutting steel manufactured by a smelting method, the MnS inclusions contained therein tend to be segregated and distributed in a solidification step related to casting. As a result, it is considered that the machinability deteriorates due to the aggregation of the inclusions. However, if the (Ca, Mn) S inclusion controlled by the method of the present invention,
Since segregation generation such as MnS inclusions can be avoided, as a result, the machinability can be improved by making the inclusions uniform and fine.

【0014】つまり、金型形状への切削工程において、
均一・微細化された介在物は、その切削に伴う剪断変形
部の応力集中源としてミクロ亀裂の発生と連結を円滑に
するので、剪断応力を低下させ、その結果、優れた被削
性を得ることができるのである。よって、上記(Ca,
Mn)S介在物への形態制御における本発明のCa量
は、鋼中のS量に対して適確に調整することが重要とな
り、本発明では、具体的には、Ca(重量%)/S(重
量%)にて0.005〜0.050に調整するものであ
る。
That is, in the cutting process to the mold shape,
Uniform and fine inclusions reduce the shear stress as a source of stress concentration in the shear deformation part due to the cutting and smoothen the generation and connection of micro cracks, resulting in excellent machinability You can do it. Therefore, the above (Ca,
Mn) It is important to properly adjust the amount of Ca of the present invention in the morphological control to S inclusions with respect to the amount of S in steel. In the present invention, specifically, Ca (% by weight) / It is adjusted to 0.005 to 0.050 in S (% by weight).

【0015】Ca(重量%)/S(重量%)が0.00
5未満であると、アスペクト比の大きい介在物が増加す
るため、Caの添加による本発明の効果を十分に得るこ
とが出来ない。また、Ca(重量%)/S(重量%)が
0.050を超えると、鋼中におけるCaSの生成が顕
著となり、被削性に悪影響をもたらす。すなわち、S量
に対して過剰なCaを添加すると、被削性の改善に有効
な(Ca,Mn)S介在物が、CaSとなって鋼中に多
量に生成されてしまい、機械的特性(延性、靭性等)が
悪くなる傾向が見られる。なお、本発明の介在物形態へ
の制御をより適確に達成し得る条件としては、Ca含有
量を0.0003〜0.0040%に調整することが好
ましい。
Ca (% by weight) / S (% by weight) is 0.00
If it is less than 5, inclusions having a large aspect ratio increase, so that the effect of the present invention by adding Ca cannot be sufficiently obtained. When Ca (% by weight) / S (% by weight) exceeds 0.050, the generation of CaS in the steel becomes remarkable, which adversely affects the machinability. That is, if an excessive amount of Ca is added with respect to the amount of S, (Ca, Mn) S inclusions effective for improving the machinability become CaS and are generated in a large amount in the steel, and the mechanical properties ( Ductility, toughness, etc.). In addition, as a condition which can achieve the control of the inclusion form of the present invention more accurately, it is preferable to adjust the Ca content to 0.0003 to 0.0040%.

【0016】以上に述べてきた本発明のCa添加による
効果は、Zrの添加によっても同様に得ることが可能で
ある。この場合、介在物は(Zr,Mn)S介在物に形
態制御することが重要となり、本発明でのその具体的な
含有量は、鋼中のS量に対して、Zr(重量%)/S
(重量%)にて0.50〜2.00に調整するものであ
る。好ましくは、Zr含有量を0.10〜0.15%に
調整することが望ましい。
The effects of the addition of Ca of the present invention described above can also be obtained by adding Zr. In this case, it is important to control the form of the inclusions into (Zr, Mn) S inclusions, and the specific content in the present invention is Zr (% by weight) / S
(% By weight) is adjusted to 0.50 to 2.00. Preferably, the Zr content is adjusted to 0.10 to 0.15%.

【0017】なお、Zrの添加による本発明の効果をよ
り顕著に得るにあたっては、鋼中のOあるいはNの含有
量調整が有効となる。すなわち、硫黄快削鋼中に存在す
るO、Nは、同じく鋼中のZrと結合して、ZrO2や
ZrNと言った酸・窒化物を形成し易いため、結果とし
て、(Zr,Mn)S介在物の生成の障害となる。よっ
て、好ましくは、鋼中のOあるいはN含有量を低めてお
くことが有効であり、具体的には、O≦20ppmある
いは、N≦150ppmである。更に望ましくは、O≦
10ppmあるいは、N≦100ppmである。
In order to obtain the effect of the present invention by adding Zr more remarkably, it is effective to adjust the content of O or N in steel. That is, O and N present in the sulfur free-cutting steel are also easily combined with Zr in the steel to easily form an acid / nitride such as ZrO 2 or ZrN. As a result, (Zr, Mn) An obstacle to the generation of S inclusions. Therefore, it is effective to reduce the O or N content in the steel, and specifically, O ≦ 20 ppm or N ≦ 150 ppm. More preferably, O ≦
10 ppm or N ≦ 100 ppm.

【0018】また、これら本発明の効果は、Caおよび
Zrの同時添加にても、MnS介在物へのCaあるいは
Zrの介入にてその達成が可能である。この場合であれ
ば、鋼中のS量に対して、Ca(重量%)/S(重量
%)を0.005〜0.050に調整すると共に、Zr
(重量%)/S(重量%)を0.50〜2.00に調整
し、好ましくは、鋼中のCaやZr、あるいはO、N含
有量について上記の調整を併せることが望ましい。
These effects of the present invention can be achieved by simultaneous addition of Ca and Zr by intervening Ca or Zr into MnS inclusions. In this case, with respect to the amount of S in the steel, Ca (% by weight) / S (% by weight) is adjusted to 0.005 to 0.050, and Zr is adjusted.
(% By weight) / S (% by weight) is adjusted to 0.50 to 2.00, and it is desirable to combine the above adjustments for Ca, Zr, or O and N contents in steel.

【0019】ここで、本発明の効果について図示してお
く。図1は、本発明の組成に調整されたプラスチック成
形金型用鋼(1)とその比較鋼(2)について、それぞ
れの介在物形態を示す400倍のミクロ組織写真であ
る。なお、これらの試料は、後の実施例にて述べる第1
表の試料No.5あるいは13に相当し、所定の成分に
調整された鋼塊に鍛造比5の鍛造を行なった後、40H
RCに硬さ調整を行なったものであり、プリハードン金
型鋼に対応し得るものである。
Here, the effects of the present invention will be illustrated. FIG. 1 is a 400-fold microstructure photograph showing the form of each inclusion in the steel for plastic molding dies (1) and the comparative steel (2) adjusted to the composition of the present invention. In addition, these samples are the first samples described in the following examples.
Sample No. in the table. After forging at a forging ratio of 5 to a steel ingot corresponding to 5 or 13 and adjusted to a predetermined component,
The hardness of the RC is adjusted, and it can correspond to the pre-hardened die steel.

【0020】図1より、本発明鋼(1)のプラスチック
成形金型用鋼は、その組織中の介在物が微細かつ均一に
分布していることがわかる。そして、同鍛造比を適用し
た比較鋼(2)に比べて、介在物のアスペクト比が小さ
いことがわかる。このように、本発明は、プリハードン
鋼として被削性に優れたプラスチック成形金型用鋼の達
成が可能なのである。
FIG. 1 shows that in the steel for plastic molding die of the steel (1) of the present invention, the inclusions in its structure are finely and uniformly distributed. And it turns out that the aspect ratio of an inclusion is small compared with the comparative steel (2) which applied the forging ratio. As described above, the present invention can achieve a steel for plastic molding dies having excellent machinability as a pre-hardened steel.

【0021】さらには、MnS介在物を鋼中に凝集・肥
大させることなく均一に分散させる手段としては、例え
ば溶製法での攪拌鋳造を併せて適用してもよい。撹拌の
方法としては、例えば電磁撹拌、機械的撹拌、化学的撹
拌と言った如何なる方法を適用しても、介在物の微細・
均一化には良好な方向に働く。
Further, as a means for uniformly dispersing the MnS inclusions in the steel without agglomeration and enlargement, for example, stirring casting by a melting method may be applied. Regarding the method of stirring, for example, any method such as electromagnetic stirring, mechanical stirring, and chemical stirring is applied, and the fine and
It works in a good direction for homogenization.

【0022】次に、本発明を構成するその他の元素につ
いて説明する。本発明のプラスチック成形金型用鋼は、
SおよびMnの含有と共に、CaあるいはZrの添加を
経て、その根幹となる効果を達成するものある。しか
し、これら本発明の根幹効果は、以下に示すその他の構
成元素によっても、少なからず影響を及ぼされることか
ら、MnS介在物への悪影響をも鑑みて、CaやZrと
共に相互調整していくことが重要となる。その結果を以
下に示す。
Next, other elements constituting the present invention will be described. The steel for plastic molding dies of the present invention,
In addition to the addition of S and Mn, the addition of Ca or Zr achieves the fundamental effect. However, since these fundamental effects of the present invention are not affected to a large extent by the other constituent elements shown below, they must be mutually adjusted together with Ca and Zr in view of the adverse effects on MnS inclusions. Is important. The results are shown below.

【0023】Cは、本発明のプラスチック成形金型用鋼
の焼入れ組織を被削性に優れた上部ベイナイト組織に保
ち、かつ焼戻しにおけるCu−Fe、Ni−Al金属間
化合物およびMoやW炭化物の析出に基づく析出硬化を
もたらすための基質を得るための元素である。多すぎる
と基地をマルテンサイト組織化し、かつ過度の炭化物を
形成するため、被削性の劣化をきたす。更には、放電加
工性の劣化、すなわち鏡面仕上性を減じ、また、放電硬
化を高めることによる放電加工後の研磨加工工数の増加
をも招くので、その上限を0.17%とする。Cが低す
ぎると、フェライトの析出を招き、かつ十分な焼戻し
(時効)硬さが得られないので、本発明のAlほかの合
金組成との関係を考慮した上で、その下限を0.08%
とする。
C keeps the quenched structure of the steel for plastic molding dies of the present invention in the upper bainite structure excellent in machinability, and reduces Cu-Fe, Ni-Al intermetallic compounds and Mo and W carbides in tempering. It is an element for obtaining a substrate for causing precipitation hardening based on precipitation. If the content is too large, the matrix will have a martensitic structure and excessive carbides will be formed, resulting in deterioration of machinability. Further, the electric discharge machining property is deteriorated, that is, the mirror finish is reduced, and the increase in electric discharge hardening causes an increase in the number of polishing steps after electric discharge machining. Therefore, the upper limit is set to 0.17%. If C is too low, precipitation of ferrite is caused, and sufficient tempering (aging) hardness cannot be obtained. Therefore, the lower limit is set to 0.08 in consideration of the relationship with Al and other alloy compositions of the present invention. %
And

【0024】Siは、プラスチック成形金型としての使
用時の雰囲気に対する耐食性を高めるために、その目的
・用途に応じて含有量を調整する。多すぎるとフェライ
トの生成を招くので、0.60%以下とする。
The content of Si is adjusted according to its purpose and application in order to increase the corrosion resistance to the atmosphere when used as a plastic molding die. If it is too large, ferrite is formed, so the content is made 0.60% or less.

【0025】Mnは、焼入れ性を高め、要求される硬さ
レベルに応じたベイナイト硬さに調整すると共に、フェ
ライトの生成を抑制する元素であり、そして、本発明の
被削性達成の基本となるMnS介在物を生成する重要元
素である。その効果を得るには、後述するSの含有と共
に、0.50%以上の含有量を必要とするが、多すぎる
と、かえって被削性や靭性を劣化させるので、その上限
を1.20%とする。
Mn is an element that enhances hardenability, adjusts the bainite hardness in accordance with the required hardness level, and suppresses the formation of ferrite. Is an important element that generates MnS inclusions. To obtain the effect, the content of S described later and the content of 0.50% or more are required. However, if the content is too large, the machinability and toughness are rather deteriorated. And

【0026】Moは、本発明のプラスチック成形金型用
鋼において、焼戻し(時効)処理にて微細炭化物を析出
し、強度を確保する元素である。また、プラスチック成
形金型として使用時の雰囲気に対する耐食性を高める効
果をも有する。よって、本発明では、これらの効果を得
るにあたって、その含有量を0.10%以上とする。し
かし、多すぎると被削性の劣化をまねくので、その上限
は0.70%とする。
Mo is an element which secures strength by precipitating fine carbides by tempering (aging) in the steel for a plastic molding die of the present invention. It also has the effect of increasing the corrosion resistance to the atmosphere during use as a plastic mold. Therefore, in the present invention, in order to obtain these effects, the content is set to 0.10% or more. However, if the amount is too large, the machinability deteriorates, so the upper limit is set to 0.70%.

【0027】Niは、本発明のプラスチック成形金型用
鋼を構成する上で、最も重要な元素の一つである。本発
明のNiは、ベイナイト焼入性を高め、フェライトの生
成を抑制すると共に、焼戻し(時効)時のNi−Al金
属間化合物を析出させる。これによって、優れた高硬さ
を得ると同時に、延性を適度に低下させ、優れた被削性
を達成できる。多すぎると、ベイナイト変態温度を低下
させ、ベイナイト組織を過度に微細化させ、また、基地
の粘さを上げて被削性を低下させるので、その上限を
3.50%とする。また、低すぎると、上記の効果を得
られないので、その下限を2.50%とする。
Ni is one of the most important elements in constituting the steel for a plastic molding die of the present invention. Ni of the present invention enhances bainite hardenability, suppresses the formation of ferrite, and precipitates Ni-Al intermetallic compounds during tempering (aging). As a result, excellent high hardness can be obtained, and at the same time, ductility can be appropriately reduced and excellent machinability can be achieved. If the content is too large, the bainite transformation temperature is lowered, the bainite structure is excessively refined, and the viscosity of the matrix is increased to reduce the machinability. Therefore, the upper limit is set to 3.50%. On the other hand, if it is too low, the above effect cannot be obtained, so the lower limit is made 2.50%.

【0028】Alは、本発明のプラスチック成形金型用
鋼を構成する上で、最も重要な元素の一つである。すな
わち、Alは、ベイナイト変態温度を高めて望ましい上
部ベイナイトを得やすくし、また、焼戻し(時効)処理
によるNi−Al金属間化合物の微細析出による析出
(時効)硬化をもたらすため、高硬さレベルでの優れた
被削性の達成が可能である。更に、Alは、窒化処理を
施した場合の窒化硬さを向上させる効果をももたらす。
よって、本発明では、以上の効果を十分に得るための含
有量として、その下限を0.85%とする。しかし、多
すぎるとアルミナ系介在物の生成傾向が大きくなり、製
造性を低下させ、また、鏡面仕上性や耐食性の低下を招
くので、その上限は1.50%とする。
Al is one of the most important elements for constituting the steel for plastic molds of the present invention. That is, Al raises the bainite transformation temperature to make it easier to obtain a desirable upper bainite, and also causes precipitation (aging) hardening due to fine precipitation of the Ni-Al intermetallic compound by tempering (aging), so that a high hardness level is obtained. And excellent machinability can be achieved. Further, Al also has an effect of improving the nitriding hardness when a nitriding treatment is performed.
Therefore, in the present invention, the lower limit is set to 0.85% as a content for sufficiently obtaining the above effects. However, if the content is too large, the tendency to form alumina-based inclusions increases, which lowers manufacturability and lowers mirror finish and corrosion resistance. Therefore, the upper limit is set to 1.50%.

【0029】Cuは、本発明のプラスチック成形金型用
鋼を構成する上で、最も重要な元素の一つである。すな
わち、Cuは、焼戻し(時効)処理において、Fe−C
u金属間化合物の微細析出による析出(時効)硬化をも
たらすため、上部ベイナイト基地、Ni−Al金属間化
合物の析出とあいまって43HRC以上といった高硬さ
のプラスチック成形金型をも達成が可能である。また、
Cuの添加は、優れた耐食性の達成にも有効であること
から、以上の効果を達成するにあたって、その含有量を
1.80%以上とする。しかし、多すぎると熱間加工性
を低下させ、また、ベイナイトを微細化させるため、か
えって被削性を劣化させることから、その上限を2.8
0%とする。
Cu is one of the most important elements for constituting the steel for plastic molds of the present invention. That is, in the tempering (aging) treatment, Cu becomes Fe—C
Since the precipitation (aging) hardening is caused by the fine precipitation of the u intermetallic compound, a plastic molding die having a high hardness of 43 HRC or more can be achieved in combination with the upper bainite base and the precipitation of the Ni-Al intermetallic compound. . Also,
Since the addition of Cu is also effective in achieving excellent corrosion resistance, in order to achieve the above effects, the content is made 1.80% or more. However, when the content is too large, the hot workability is reduced, and the machinability is rather deteriorated in order to make bainite finer, so the upper limit is 2.8.
0%.

【0030】Sは、Mnと共に本発明の被削性達成の基
本となるMnS介在物を生成する重要元素として不可欠
である。本発明の被削性向上の効果を得るには、上述し
た0.50%以上のMnの含有と共に、0.05%以上
の含有が必要である。しかし、過剰の含有は、熱間加工
性や靭性の劣化をきたすので、その上限を0.15%、
好ましくは、0.10%とする。
S is indispensable as an important element for forming MnS inclusions which are the basis for achieving the machinability of the present invention together with Mn. In order to obtain the effect of improving machinability according to the present invention, the content of Mn is required to be 0.50% or more, and the content is required to be 0.05% or more. However, excessive content causes deterioration of hot workability and toughness, so the upper limit is 0.15%,
Preferably, it is 0.10%.

【0031】また、本発明のプラスチック成形金型用鋼
においては、その被削性の更なる向上の上で、Cr含有
量の調整が有効である。Crは、多すぎるとベイナイト
組織を微細化し、特に高い被削性を狙いとするプラスチ
ック成形金型用鋼においては、その含有量を0.50%
未満、更に好ましくは、0.20%以下とすることが好
ましい。なお、Crの添加は、プラスチック成形金型の
耐食性を高め、また、窒化処理を施した場合の硬さを高
めることから、その目的や用途に応じては、0.50%
未満にて含有させることが可能である。
Further, in the steel for a plastic molding die according to the present invention, adjustment of the Cr content is effective for further improving the machinability. If the Cr content is too large, the bainite structure is refined, and the content of the Cr is 0.50% in a plastic molding die steel aiming particularly at high machinability.
It is more preferably less than 0.20%. The addition of Cr increases the corrosion resistance of the plastic molding die and increases the hardness when subjected to nitriding. Therefore, depending on the purpose or application, 0.50%
It is possible to contain less than.

【0032】そして、本発明のプラスチック成形金型用
鋼におけるVの含有は、フェライトの生成に加え、粗大
な炭化物を形成し得るので、被削性、特に優れた鏡面加
工性の維持において、好ましくは、V<0.03%、更
に好ましくは、V≦0.02%とすることが望ましい。
特に、2.50%以上のNiや0.85%以上のAl、
そして、1.80%以上のCuを含む高合金型の本発明
においては、これらの元素による被削性の改善効果への
阻害性を低減する上でも、Vの低減は重要である。
The inclusion of V in the plastic molding die steel of the present invention can form a coarse carbide in addition to the formation of ferrite, so that it is preferable in terms of machinability, particularly in maintaining excellent mirror workability. Is preferably V <0.03%, more preferably V ≦ 0.02%.
In particular, 2.50% or more of Ni or 0.85% or more of Al,
And, in the present invention of a high alloy type containing 1.80% or more of Cu, reduction of V is important in reducing the inhibition of the machinability improvement effect by these elements.

【0033】なお、Wは、Moと同様の効果を得るに有
効な元素であるが、特にプラスチック成形金型の軟化抵
抗を向上させる上では、その含有が有効である。この場
合、Wの単独添加はもちろん、特に高硬さの達成に有効
であるMoとの複合添加であっても、本発明のプラスチ
ック成形金型用鋼にて十分な効果の達成が可能であり、
Wの含有量をW/2にて換算して、Moの一部と置換す
るものである。すなわち、好ましくは、(Mo+W/
2)の値にて、0.10〜0.70%を満たすプラスチ
ック成形金型用鋼であって、Moを含有しなければ、W
含有量を0.20〜1.40%に調整すれば良い。
Although W is an element effective for obtaining the same effect as Mo, its content is effective for improving the softening resistance of a plastic molding die. In this case, it is possible to achieve a sufficient effect with the plastic molding die steel of the present invention, not only when W is added alone, but also when combined with Mo, which is particularly effective for achieving high hardness. ,
The content of W is converted into W / 2 to replace a part of Mo. That is, preferably, (Mo + W /
In the case of the plastic molding die steel satisfying 0.10 to 0.70% in the value of 2) and not containing Mo, W
What is necessary is just to adjust content to 0.20-1.40%.

【0034】[0034]

【実施例】まず、所定の化学組成に調整した鋼塊を溶製
し、鍛造比5の熱間鍛造を行った。そして、これら熱間
鍛造後の素材に焼入れ処理を施した後、続いて480〜
520℃の焼戻し処理を行なって40HRCに硬さ調整
し、評価試料とした。各試料の化学組成を表1に示す。
なお、試料No.2は、鋳造時に機械的撹拌を行ったも
のである。
EXAMPLE First, a steel ingot adjusted to a predetermined chemical composition was melted and hot forged at a forging ratio of 5. After quenching the hot forged material,
A tempering treatment at 520 ° C. was performed to adjust the hardness to 40 HRC, and this was used as an evaluation sample. Table 1 shows the chemical composition of each sample.
The sample No. No. 2 is obtained by mechanical stirring during casting.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】各評価試料についての物性・特性評価は以
下の要領である。まず、各試料の組織中に分布する介在
物について、その分散度、平均アスペクト比を画像解析
にて測定した。平均アスペクト比は、その測定部位を実
測定面積4.7mm2とし、分散度については、ボロノ
イ分割法にて分割領域の分散の程度で評価した。すなわ
ち、分散度の小さいもの程、組織中の介在物が均一に分
散しているのであり、本実施例では、CaおよびZrの
添加されていない比較試料No.13の分散度を1とし
て、この比較試料No.13に対する分散の割合にて示
すものである。
Evaluation of physical properties and characteristics of each evaluation sample is as follows. First, the degree of dispersion and the average aspect ratio of inclusions distributed in the structure of each sample were measured by image analysis. The average aspect ratio was set to an actual measurement area of 4.7 mm 2 at the measurement site, and the degree of dispersion was evaluated by the degree of dispersion of the divided regions by the Voronoi division method. In other words, the smaller the degree of dispersion, the more uniformly the inclusions in the structure are dispersed. In this example, in Comparative Example No. to which Ca and Zr were not added. Assuming that the dispersion degree of Comparative Sample No. 13 is 1, this Comparative Sample No. It is shown by the ratio of dispersion to 13.

【0037】被削性については、切削工具の損耗程度を
JIS B0170に従った逃げ面摩耗幅の測定にて評
価し、該切削後の表面状態にて表面仕上げ性を評価し
た。これらの測定結果を表2に示す。
Regarding the machinability, the degree of wear of the cutting tool was evaluated by measuring the flank wear width in accordance with JIS B0170, and the surface finish after the cutting was evaluated. Table 2 shows the measurement results.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2より、本発明の試料No.1〜12
は、比較試料No.13〜15に比べて、介在物が微細
・均一に分散しており、更には、アスペクト比も小さ
く、被削性に優れることがわかる。その中でも、本発明
の好ましい条件を満たす試料No.1、3、5、11、
特に試料No.11は、良好な表面仕上げ性に加えて、
逃げ面摩耗幅が小さく、優れた被削性を達成するもので
ある。また、溶製工程において撹拌鋳造を適用した試料
No.2は、介在物のアスペクト比は試料No.8と同
等であるが、その分散度に優れるため、逃げ面摩耗幅が
小さく、被削性が改善されている。
From Table 2, it can be seen that Sample No. 1-12
Is a comparative sample No. It can be seen that the inclusions are finely and uniformly dispersed, the aspect ratio is small, and the machinability is excellent as compared with 13 to 15. Among them, the sample No. satisfying the preferred conditions of the present invention. 1, 3, 5, 11,
In particular, the sample No. 11, in addition to good surface finish,
The flank wear width is small and excellent machinability is achieved. Sample No. to which agitated casting was applied in the melting process. In the sample No. 2, the aspect ratio of the inclusion was sample No. 2. Equivalent to 8, but with excellent dispersion, the flank wear width is small and machinability is improved.

【0040】比較試料No.14、15は、Caあるい
はZrの含有量が少ないことにより、本発明のCa/S
比あるいZr/S比を下回るものである。つまり、この
場合は、本発明の介在物形態への制御が完全でないこと
から、介在物に求められるの諸特性を満足せず、逃げ面
摩耗幅は比較試料No.13と同等程度である。
Comparative sample No. 14 and 15 are the Ca / S of the present invention due to the small content of Ca or Zr.
Or below the Zr / S ratio. In other words, in this case, since the control of the form of the inclusions of the present invention is not perfect, the characteristics required for the inclusions are not satisfied, and the flank wear width of Comparative Sample No. 2 is not satisfied. 13 or so.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上に述べてきた本発明のプラスチック
成形金型用鋼であれば、優れた被削性はもちろん、その
プラスチック成形金型として求められる強度といった諸
特性をも満足し得るので、例えば、37HRC以上のプ
リハードン状態(焼入れ後、480℃以上の焼戻し)に
て本発明のプラスチック成形金型用鋼を供給すれば、そ
のまま型彫加工を施し、続く研磨加工、さらには鏡面仕
上やシボ加工処理を施して使用することが可能である。
よって、切削工具の寿命延長に加え、切削率の増加に伴
う生産性の向上が可能なことから、大幅なコスト削減を
達成しつつ、仕上性や強度に優れたプラスチック成形金
型の製造が達成できるため、工業上の価値は大きい。
The steel for a plastic molding die of the present invention described above can satisfy not only excellent machinability but also various properties such as strength required for the plastic molding die. For example, if the steel for a plastic molding die of the present invention is supplied in a pre-hardened state of 37 HRC or more (after quenching and tempering at 480 ° C. or more), it is subjected to engraving as it is, followed by polishing, further mirror finishing or embossing. It can be used after processing.
Therefore, in addition to extending the life of the cutting tool, it is possible to improve productivity with an increase in the cutting rate, and achieve the production of plastic molds with excellent finishability and strength while achieving significant cost reduction. Because it can be done, its industrial value is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明および比較例であるプラスチック成形金
型用鋼について、その介在物形態を示す金属ミクロ組織
写真である。
FIG. 1 is a metal microstructure photograph showing the form of inclusions in steel for plastic molding dies according to the present invention and a comparative example.

フロントページの続き (72)発明者 村川 義行 島根県安来市安来町2107番地2 日立金属 株式会社冶金研究所内 (72)発明者 遠山 文夫 島根県安来市安来町2107番地2 日立金属 株式会社安来工場内Continuing from the front page (72) Inventor Yoshiyuki Murakawa 2107-2 Yasugi-cho, Yasugi-shi, Shimane Pref. Metallurgy Research Laboratory, Hitachi Metals, Ltd. (72) Inventor Fumio Toyama 2107-2 Yasugi-cho, Yasugi-shi, Shimane Pref. Hitachi Metals Yasugi Factory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%にて、C:0.08〜0.17
%、Si≦0.60%、Mn:0.50〜1.20%、
Mo:0.10〜0.70%、Ni:2.50〜3.5
0%、Al:0.85〜1.50%、Cu:1.80〜
2.80%、S:0.05〜0.15%であると共に、
CaがCa(重量%)/S(重量%)にて0.005〜
0.050であって、残部が実質的にFeからなること
を特徴とする被削性に優れたプラスチック成形金型用
鋼。
1. C: 0.08 to 0.17% by weight
%, Si ≦ 0.60%, Mn: 0.50 to 1.20%,
Mo: 0.10 to 0.70%, Ni: 2.50 to 3.5
0%, Al: 0.85 to 1.50%, Cu: 1.80 to
2.80%, S: 0.05 to 0.15%,
Ca is Ca (wt%) / S (wt%) 0.005 to
0.050, the balance being substantially made of Fe, characterized by excellent machinability for plastic molding die steel.
【請求項2】 重量%にて、C:0.08〜0.17
%、Si≦0.60%、Mn:0.50〜1.20%、
Mo:0.10〜0.70%、Ni:2.50〜3.5
0%、Al:0.85〜1.50%、Cu:1.80〜
2.80%、S:0.05〜0.15%であると共に、
ZrがZr(重量%)/S(重量%)にて0.50〜
2.00であって、残部が実質的にFeからなることを
特徴とする被削性に優れたプラスチック成形金型用鋼。
2. C: 0.08 to 0.17% by weight
%, Si ≦ 0.60%, Mn: 0.50 to 1.20%,
Mo: 0.10 to 0.70%, Ni: 2.50 to 3.5
0%, Al: 0.85 to 1.50%, Cu: 1.80 to
2.80%, S: 0.05 to 0.15%,
Zr is 0.50 in Zr (% by weight) / S (% by weight).
2.00, and the balance is substantially made of Fe.
【請求項3】 重量%にて、C:0.08〜0.17
%、Si≦0.60%、Mn:0.50〜1.20%、
Mo:0.10〜0.70%、Ni:2.50〜3.5
0%、Al:0.85〜1.50%、Cu:1.80〜
2.80%、S:0.05〜0.15%であると共に、
CaがCa(重量%)/S(重量%)にて0.005〜
0.050、ZrがZr(重量%)/S(重量%)にて
0.50〜2.00であって、残部が実質的にFeから
なることを特徴とする被削性に優れたプラスチック成形
金型用鋼。
3. C: 0.08 to 0.17% by weight
%, Si ≦ 0.60%, Mn: 0.50 to 1.20%,
Mo: 0.10 to 0.70%, Ni: 2.50 to 3.5
0%, Al: 0.85 to 1.50%, Cu: 1.80 to
2.80%, S: 0.05 to 0.15%,
Ca is Ca (wt%) / S (wt%) 0.005 to
0.055, Zr is 0.50 to 2.00 in terms of Zr (% by weight) / S (% by weight), and the balance is substantially Fe, and the plastic is excellent in machinability. Steel for forming dies.
【請求項4】 重量%にて、Cr<0.50%であるこ
とを特徴とする請求項1ないし3に記載の被削性に優れ
たプラスチック成形金型用鋼。
4. The steel according to claim 1, wherein Cr is less than 0.50% by weight.
【請求項5】 重量%にて、V<0.03%であること
を特徴とする請求項1ないし4に記載の被削性に優れた
プラスチック成形金型用鋼。
5. The steel according to claim 1, wherein V <0.03% by weight%.
【請求項6】 重量%にて、(Mo+W/2):0.1
0〜0.70%の範囲で、Moの一部をWと置換するこ
とを特徴とする請求項1ないし5に記載の被削性に優れ
たプラスチック成形金型用鋼。
6. (Mo + W / 2): 0.1% by weight
6. The plastic molding die steel having excellent machinability according to claim 1, wherein a part of Mo is replaced with W in the range of 0 to 0.70%.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002077309A1 (en) * 2001-03-23 2002-10-03 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Cast steel and metal mold for casting
WO2004015155A1 (en) * 2002-08-09 2004-02-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Steel for machine structural use excellent in friability of chips

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