JPS6041700B2

JPS6041700B2 - プラスチツク成形プリハ−ドン金型用鋼

Info

Publication number: JPS6041700B2
Application number: JP16688981A
Authority: JP
Inventors: 利夫奥野
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1985-09-18
Also published as: JPS5867850A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、極めてすぐれた鏡面仕上性を有し、その他
プラスチック成形金型用鋼としての諸要求特性を兼備し
、かつＭｏ等を含まない省資源型の新しいプリハードン
タイプのプラスチック成形金型用鋼に関するものである
。

高級プラスチック成形金型用鋼としては（１）被切削
性が良いこと（２）鏡面仕上性が良く、ピンホールやその他微細ピ
ットの発生しないこと（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（６）放電硬化性が小さいこと等の特性が要求され、また（２）、（５）の点では高硬
度であること、かつ（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。

また、放電加工による型彫加工の普及にともない（６）
の特性が重視されて来ている。即ち、放電加工硬化層の
生成は、これの研摩除去に多大の工数を要し、一放電加
工条件面より放電加工硬化層を低減させるには加工速度
の低下をまねき、加工能率ごいちじるしく低下させる結
果となるものである。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、納期面で重要であり、またコスト面ではＭｏなど
高価な合金元素を使用せずに上記諸要求を満すことが重
要である。また、この場合型加工中あるいは使用中の歪
発生を防ぐため、プリハードン状態においてマクロ的な
残留応力が極力小さいものが要求される。

本発明は放電加工における硬化層生成傾向がとくに小さ
く、鏡面仕上性が良く、また其の他、上記プラスチック
成形金型材料として必要な諸要求性質を同時に満たし、
価格的にも有利な省資源型汎用合金の提供を目的とする
ものである。すなわち、本発明鋼は低Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ−
Ｃｒ一中〜高Ｃｕを基本成分とし、必要に応じ、Ｎｉ添
加やＳ，Ｂｉほか快削性付与元素を含有させるもので、
低ＣかつＳｉ，Ｃｒなど瞬間的な高温への昇温における
Ａ１変態遅延元素を適量含有させることにより、放電加
工時の加工最表面薄層の瞬間的な高温への昇温における
再焼入硬化層の先成化負向を抑制するとともに、再焼入
層生成の場合においても、再焼入層の硬さの過度の上昇
を抑制するもので、放電加工性が小さく、したがつて放
電加工後の仕上加工が容易に行なえるもので、この点が
本発明鋼の重要な特徴の一つである。

また、本発明鋼は十分な焼入性を備え、焼入により均一
なベイナイト組織を生成し、さらに４５０〜５００゜Ｃ
以上の高温焼もどしにより、低Ｃのベイナイト地にＣｕ
−Ｆｅ金属間化合物を析出させ、時効（析出）硬化によ
る強度を付与するとともに、残留応力を低下させること
を可能としたものであり、併せて低ＣでかつＭＯ、■等
、硬質の特殊炭化物形成元素を含ます、すくれた鏡面仕
上性を備え、また均一にシボ加工が行なわれる特性を付
与したものである。

本発明鋼はＦｅ−Ｃｕ金属間化合物の析出分布をともな
つた上部ベイナイト基地を有し、たとえばＨＲＣ３Ｏ〜
３５のプリハードン状態でそれ自身すぐれた被切削性を
有するものであるが、用途、要求条件によりＳなど快削
性付与元素を添加し、極めてすぐれた切削性を付与する
ことがてきる。

またＣｒ添加により十分な耐食、耐発錆性を与えたもの
である。本発明鋼は一般にＨＲ２８ないしそれ以上の硬
さのプリハードン状態（焼入一高温焼もどし）で供給さ
れ、そのまま型彫加工、研磨加工、さらに用途により鏡
面仕上やシボ加工処理を施して使用さ”れる。

したがつて、ユーザーでの熱処理を要せず、良好な被切
削性、高い硬さと特殊炭化物等を含ます炭化物量自体も
少ない均一なマトリックスとがあいまつてすぐれた鏡面
仕上性、シボ加工性を備えかつ研磨加工中あるいはシホ
加工中の発錆等を生ぜず、また高強度、すぐれた耐摩耗
性を有するため、へたり、摩耗の懸念を要せず長寿命を
与えるものである。

とくに本発明鋼の場合、Ｃｕ−Ｆｅ系金属間化合物の多
量の析出のみによる硬化により本質的にすぐれた基地の
被切削性を付与し、併せてＣｕのベイナイト焼入性向上
効果を活用し、ＭＯなど一般的に採用される焼入性改善
効果を利用しないことにより、一層すぐれた鏡面仕上性
、ならびに省資源効果をもたらしている点に大きな特徴
がある。第１表に本発明鋼の実施例と従来鋼（ＪＩＳＳ
ＣＭ４）の化学成分を示す。

本発明鋼は通常の溶解鋳造法により鋳造するが成分中Ｐ
ｂは溶湯中に添加後鋼塊をつくるかまたは造塊のための
注湯時にＰｂショットを吹付け、Ｃｅは溶湯を十分脱酸
後添加し、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｂｊは各単独元素やＦｅ，
Ｍｎその他の元素との化合物の形で添加して鋳造する。

第２表に本発明鋼および従来鋼の放電加工における放電
加工硬化層の深さおよび放電加工面の表面硬さ測定結果
例を示す。本発明鋼は従来鋼に対比して放電加工硬化層
の深度が浅く、かつ硬化表面硬さも低いことがわかる。

この主因は低Ｃであることおよび急熱時のＡ１変態生起
を遅延させるＣｒ，Ｓｉ等の配合によるものであり、こ
の特性は本発明鋼のもつとも大きな特色を形成するもの
である。

本発明鋼の焼入後の焼もどしにおける硬さ挙動を第３表
に示す。

本発明鋼は低Ｃであるが、高温焼もどしにおいてＨＲＣ
３Ｏ以上の硬さを十分に得ることができ、従来鋼よりも
軟化抵抗の大きいことがわかる。

即ち、プリハードンにて十分残留応力を低減した型材を
供給できる。第４表に本発明鋼および従来鋼の焼入焼も
どし（ＨＲＣ３２）における被切削性を示す。

従来鋼のＨＲＣ３Ｏにおける被削性を１００として指数
で示したものである。

指数大なるほど被削性が良いことを示す。

本発明鋼は被切削性に関し、従来鋼よりも明らかにすぐ
れている事がわかる。

この主因は本発明鋼がＦｅ−Ｃｕ金属間化合物の析出分
散した低Ｃの上部ベイナイト組織を有し、硬質の特殊炭
化物を含ます組織の均質性に富み、かつ硫化物ほか快削
性を付与する介在物を含んでいる点にある。第５表に本
発明鋼および従来鋼の耐食性試験結果を示す。試料は２
０ＴｍＩｎφ×３−ｅで、ベーパー＃１２（４）研磨の
のち、５％温塩酸水溶液中に（至）時間放置した場合の
腐食減量を従来鋼のそれを１００として減量比（％）と
して示したものである。

本発明鋼は従来鋼よりも明らかに耐食性がすぐれている
ことがわかる。

これは本発明鋼が低Ｃであることおよび耐食性付与元素
Ｃｕ，Ｃｒ等の適切な含有によるものであ”る。

つぎに本発明鋼の成分限定理由について述べる。

Ｃは本発明鋼の焼入組織を被削性良好なベイナイト組織
に保ち、かつ４５０〜５００′Ｃ以上の焼もどしによる
Ｆｅ−Ｃｕ金属間化合物の析出による硬化や炭化物の析
出、分散のための基盤を与えるための基本的な添加元素
である。

また、Ｃは本発明鋼の最大の特色の一つを形成するため
のすぐれた耐放電加工硬化性を付与するｊためにその上
限値の管理はきわめて重要である。

多過ぎると基地をマルテンサイト組織化して被削性、鏡
面仕上性を減すること、また放電加工における硬化性を
大とし、本発明鋼としての特質を維持することが困難と
なるので０．３０％以下とし、・低ずぎるとフェライト
生成をまねき十分な焼もどし（時効）硬さが得がたくな
るので０．１０％以上とする。Ｓ１は本発明鋼の焼入性
を高める効果を有し、かつ使用時の雰囲気に対する耐食
性を高め、また放冫電加工時の瞬時的な高温への昇温に
おけるＡ１変態生起抑制効果をもたらすもので、上記効
果を得るための目的、用途により添加されるものである
。

多すぎると皺性を低下させるので１．５０％以下とする
。Ｍｎは本発明鋼の焼入性を高め、また要求硬さレベル
に応じてベイナイト硬さを調整し、フェライト生成を防
ぎ、またＳとの間にＭｎＳ系介在物を形成して、本発明
鋼の特色の一つである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。

多すぎると被切削性を低下させるので２．５％以下とし
、低すぎると上記含有の効果が得られないのて０．２０
％以上とする。Ｎｌは本発明鋼の焼入性を高め、また焼
もどし（時効）時の析出（時効）硬化硬さ値を適正に保
つための、またフェライト生成を防止するための含有元
素である。

多すぎると被削性を低下させ、かつ放電加工硬化性を高
めるので２．００％以下とする。

Ｃｒは本発明鋼の耐食性を高め、研磨加工時あるいは保
管時間問題となる発錆や使用時の腐食を抑制するための
不可欠の含有元素てある。

また焼入性を高め、また焼もどし（時効）時微細な炭化
物析出をもたらし、析出（時効）硬化における硬さ値を
適度に調整するなどの目的により、また放電加工時の瞬
時的な高温への昇温におけるＡ１変態生起抑制効果を付
与するために含有する。多すぎるとフェライト生成をま
ねくので３．５０％以下とし、低すぎると上記含有の効
果が得られないので１．５０％以上とする。Ｃｕは本発
明鋼の４５０〜５００′Ｃ以上の高温焼もどし（時効）
処理において析出（時効）硬化をもたらし、所要硬さを
得るための不可欠の含有元素であり、かつ耐食性を高め
、またフェライト生成を抑制する効果を有するものであ
る。

多すぎると熱間加工性を低下させるので３．００％以下
とし、低すぎると上記含有の効果が得られないので０．
８０％以上とする。Ｓ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｃｅ，Ｂ】
は本発明鋼のすぐれた被削性を付与するための含有元素
である。

本発明鋼のすぐれた被削性はそれ自身被削性のすぐれた
、Ｆｅ−Ｃｕ金属間化合物の析出分散する均一な低Ｃの
上部ベイナイト基地と、これに分散する硫化物その他快
削性付与介在物、金屈アｂ等の効果によるものである。
Ｓは多すぎると熱間加工性を低下させ、かつ靭性を低下
されるので０．３０％以下とする。

Ｓ含有による効果を安定的に発揮するには０．０３〜０
．２５％含有させるとよい。また快削性付与元素として
ＰｂＯ．５Ｏ％以下、ＳｅＯ．５Ｏ％以下、ＴｅＯ．５
Ｏ％以下、ＣｅＯ．４Ｏ％以下、ＢｉＯ．５Ｏ％以下を
含有させることも同様の効果をもたらす。

本発明としては上記成分範囲のＳ，Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ，
Ｃｅ，Ｂｌの内１種または２種以上を総和で０．５０％
以下含有させるとよい。以上に詳述するように、本発明
鋼は放電加工における表面硬化層の生成傾向が小さく、
型製作上きわめて大きな工数低減を可能とするものであ
りプリハードン鋼として、とくにすぐれた内外均一な組
織特性を有し、被切削性、鏡面仕上性、シボ加工性がす
ぐれ、適度の耐食性を備え、強度、耐、摩耗性がすぐれ
、長寿命を与える省資源型汎用プラスチック成形型用鋼
である。

なお、本発明鋼は成分、熱処理条件の組合わせにより、
焼入一低温焼もどし処理後一連の型加工を行ない、その
後析出（時効）処理を行ない使用ノすることも可能であ
る。

また型加工後、焼入焼もどし処理を行なつて使用するこ
とも可能である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比でＣ０．１０〜０．３０％、Ｓｉ１．５０％
以下、Ｍｎ０．２０〜２．５０％、Ｃｒ２．１０〜３．
５０％、Ｃｕ０．８０〜３．００％、残部Ｆｅおよび通
常の不純物からなるプラスチック成形プリハードン金型
用鋼。２重量比でＣ０．１０〜０．３０％、Ｓｉ１．５０％
以下、Ｍｎ０．２０〜２．５０％、Ｎｉ０．３０〜２．
００％、Ｃｒ２．１０〜３．５０％、Ｃｕ０．８０〜３
．００％、残部Ｆｅおよび通常の不純物からなるプラス
チック成形プリハードン金型用鋼。３重量比でＣ０．１０〜０．３０％、Ｓｉ１．５０％
以下、Ｍｎ０．２０〜２．５０％、Ｃｒ２．１０〜３．
５０％、Ｃｕ０．８０〜３．００％さらにＳ０．３０％
以下、Ｐｂ０．５０％以下、Ｓｅ０．５０％以下、Ｃｅ
０．５０％以下、Ｃｅ０．４０％以下、Ｂｉ０．５０％
以下の内１種または２種以上を総和で０．５０％以下含
み、残部Ｆｅおよび通常の不純物からなるプラスチック
成形プリハードン金型用鋼。４重量比でＣ０．１０〜０．３０％、Ｓｉ１．５０％
以下、Ｍｎ０．２０〜２．５０％、Ｎｉ０．３０〜２．
００％、Ｃｒ２．１０〜３．５０％、Ｃｕ０．８０〜３
．００％さらにＳ０．３０％以下、Ｐｂ０．５０％以下
、Ｓｅ０．５０％以下、Ｔｅ０．５０％以下、Ｃｅ０．
４０％以下、Ｂｉ０．５０％以下の内１種または２種以
上を総和で０．５０％以下含み、残部Ｆｅおよび通常の
不純物からなるプラスチック成形プリハードン金型用鋼
。