CN109789481A - 压铸用套筒及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种在内部具有流路的压铸用套筒，其中，用于从外部向流路供给金属熔液的熔液供给口从压铸用套筒的内表面贯通至外表面。形成流路的内表面中至少与熔液供给口相对的部位由具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、Mo：小于1.0％、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料构成。

Description

压铸用套筒及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种作为压铸装置的构成部件的压铸用套筒及其制造方法。

背景技术

作为用于压铸铸造的压铸装置的构成部件之一的压铸用套筒一般为筒状。在筒状的压铸用套筒的侧面设有用于向内部的流路供给金属熔液的熔液供给口。然后，在压铸装置运转时，例如，铝或铝合金、锌或锌合金等的金属熔液从上述的熔液供给口供给到筒内。该所供给的金属熔液通过柱塞从熔液射出口朝向模腔射出。这样的压铸用套筒的坯料例如大多应用作为JIS-G-4404：2006的“合金工具钢钢材”的规格钢种的SKD61。另外，提出了一种在以该SKD61等为坯料的压铸用套筒的内表面进行了氮化处理等表面处理的压铸用套筒(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-205666号公报

专利文献2：日本特开2012-219340号公报

发明内容

发明所要解决的问题

压铸用套筒所要求的重要特性之一有耐熔损性。熔损是指，因金属熔液与压铸用套筒的内表面接触而产生的套筒坯料的损耗。然后，当该损耗严重时，在铸造中引起射出异常等，压铸用套筒的寿命变短。然后，当对压铸用套筒的内表面进行表面处理时，可观察到某种程度的耐熔损性的提高效果，但要求耐熔损性的进一步提高。

本发明的目的在于提供一种耐熔损性优异的压铸用套筒及其制造方法。

用于解决问题的方案

根据本公开的一个方案，可提供一种压铸用套筒，其在内部具有流路，在所述压铸用套筒中，用于从外部向所述流路供给金属熔液的熔液供给口从所述压铸用套筒的内表面贯通至外表面，形成所述流路的内表面中至少与所述熔液供给口相对的部位由具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料构成。

另外，根据本公开的一个方案，可提供一种压铸用套筒的制造方法，所述压铸用套筒在内部具有流路，用于从外部向所述流路供给金属熔液的熔液供给口从外表面贯通至内表面，在所述压铸用套筒的制造方法中，准备构成所述压铸用套筒的预备体，在形成所述流路的内表面中至少与所述熔液供给口相对的部位或者与构成所述熔液供给口的部位相对的部位，设置具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料。

发明效果

根据本发明，可提供一种耐熔损性优异的压铸用套筒及其制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的压铸用套筒的剖面结构的示意图。

图2是表示本发明的另一压铸用套筒的剖面结构的示意图。

图3是表示实施例所用的压铸用套筒的外观的附图代用照片。

图4是表示压铸铸造后的本发明例的压铸用套筒的设有熔液供给口的位置的内表面的附图代用照片。

图5是表示压铸铸造后的比较例的压铸用套筒的设有熔液供给口的位置的内表面的附图代用照片。

图6是表示压铸铸造后的本发明例的压铸用套筒的设有熔液供给口的位置的内表面的附图代用照片。

图7是表示压铸铸造后的比较例的压铸用套筒的设有熔液供给口的位置的内表面的附图代用照片。

图8是表示实施例的熔损试验所用的试验片的形状的图。

图9是对实施例的熔损试验的要领进行说明的图。

具体实施方式

本发明人对在压铸用套筒的内表面产生的熔损的状况进行了调查。其结果是，发现了：上述的熔损在压铸用套筒的内表面中，特别是与其熔液供给口相对的部位显著。由此，查明了：通过重新研究至少构成该部位的坯料，能提高整个压铸用套筒的耐熔损性的事实，从而完成了本发明。

需要说明的是，上述的“筒状”意指，圆筒状、方筒状等在内部形成有作为流路的空腔的形状。压铸用套筒也可以为将圆筒状的部位与方筒状的部位组合而成的形状。也可以在压铸用套筒的筒状主体的外周面设有突起、凸缘等。

流路的形状也可以由圆柱状、棱柱状、它们的组合构成。也可以在圆筒状的压铸用套筒形成有圆柱状的流路。或者，也可以在圆筒状的压铸用套筒形成有棱柱状的流路。

熔液供给口设于筒状的压铸用套筒的外周面。压铸用套筒以熔液供给口向上方开口、流路实质上在水平方向延伸的姿势使用。

再者，熔损有：因金属熔液的下落所带来的冲击能量而产生的“物理熔损”；以及因与金属熔液的化学反应而产生的“化学熔损”。然后，调查的结果是，发现了：在形成流路的内表面中与熔液供给口相对的部位，物理熔损对耐熔损性有很大影响。在该部位，从熔液供给口供给到流路的金属熔液会“有力地”碰撞，因此容易产生显著的物理熔损。

需要说明的是，提出了一种在坯料上设有与金属熔液的化学反应性低的表面处理层的压铸用套筒。该表面处理层是为了不使形成压铸用套筒的坯料与金属熔液直接接触而设置的，对于化学熔损有一定的效果。但是，对于因金属熔液的力学因素而产生的物理熔损，表面处理层的强度有限，仅通过表面处理层来抑制物理熔损的效果有限。

而且，在最近的压铸铸造中，伴随着所制作的压铸制品的高品质化，以特殊的条件进行铸造的情形正在增加。

例如，在一般的铝压铸铸造的情况下，铸造材料使用JIS-H-5302：2006的“铝合金压铸”所规定的ADC12(Fe：1.3质量％以下)，其铸造时的金属熔液的温度为660～680℃。在汽车部件中，为了轻型化，有的从铁制变更为铝合金制。在这样的变更中，有时对伴随着从铁到铝合金的变更而降低的压铸制品的强度进行补偿。

为了进行该强度补偿，抑制压铸制品中的“气孔(cavity)”的产生等是有效的。因此，大多利用通过提高铝合金的金属熔液的温度来提高金属熔液的熔体流动性(fluidity)的方法。然后，当该金属熔液的温度升高至“700℃以上”的特殊水平时，在金属熔液与压铸用套筒的内表面之间产生的化学熔损会加速。

另外，为了进行上述的强度补偿，大多利用通过减少铝合金中的Fe量来提高压铸制品的强度的方法。然后，在该Fe含量减少至“0％”的水平的特殊铝合金的情况下，化学熔损会加速。

在这样的特殊的压铸铸造中，即使为以往的具有表面处理层的压铸用套筒，其化学熔损的抑制效果也有限。

如此，本发明人发现了在如下两个方面存在改善的余地，即：减少形成流路的内表面中与熔液供给口相对的部位处的物理熔损；以及减少近年的特殊的压铸铸造中的化学熔损。

因此，本发明人首先对被供给金属熔液时的物理冲击的抗性强、且与金属熔液的化学反应性也低的压铸用套筒用的坯料(以下简称为“套筒坯料)进行了研究。其结果是，查明了如下事实：对于该套筒坯料而言，“具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料”是有效的。以下，对上述成分组成进行叙述。

·C：0.4质量％以上且2.5质量％以下(以下，将质量％简记为“％”)

C是与Cr、W、Mo、V、Nb键结而形成碳化物来提高压铸用套筒的耐磨耗性的元素。耐磨耗性的提高对于物理熔损的抑制是有效的。但是，若过多，则韧性降低。由此，从与后述的Cr、W、Mo、V以及Nb的含量达到平衡的方面考虑，设为0.4％以上且2.5％以下。

需要说明的是，优选的是，C为0.4％以上且小于1.0％。若C含量在该范围内，则容易兼顾套筒坯料的韧性和高温强度。进一步优选的是，C为0.9％以下。然后，更进一步优选的是，C为0.8％以下，特别优选的是，C为0.6％以下。另外，进一步优选的是，C超过0.42％。然后，更进一步优选的是，C为0.43％以上，特别优选的是，C为0.44％以上。

或者，优选的是，C为1.0％以上且2.5％以下，在该情况下，优选的是，套筒坯料设为对粉末材料进行烧结而得到的烧结件。然后，优选的是，该烧结件是对具有与所要得到的套筒坯料的组成相同的组成的金属粉末进行烧结而得到的。优选的是，在烧结时，使用HIP(热等静压)处理。一般而言，若C含量变多，则坯料的高温强度变高，但碳化物容易变得粗大，或者容易偏析，韧性往往变低。但是，通过对金属粉末进行烧结，容易微细且均匀地形成组织中的碳化物，进而容易使组织本身变得微细，因此容易提高坯料的韧性。更优选的是，C为1.2％以上。进一步优选的是，C为1.5％以上。更进一步优选的是，C为1.7％以上。另外，更优选的是，C为2.3％以下。

·Si：1.0％以下

Si通常用作熔解工序中的脱氧剂。然后，具有提高套筒坯料的切削性的效果。但是，若过多，则套筒坯料的韧性降低。由此，Si设为1.0％以下。优选为0.6％以下。更优选为0.5％以下。另外，Si的下限没有特别规定(可以设为0％)，但优选多于0％。Si量更优选为0.1％以上。

·Mn：1.0％以下

Mn与Si同样地用作脱氧剂。然后，具有提高淬透性、对压铸用套筒赋予适度的淬火回火硬度的效果。但是，若过多，则淬火回火后的组织中残留的奥氏体变多，使韧性降低。由此，Mn设为1.0％以下。优选为0.7％以下。更优选为0.6％以下。另外，Mn的下限没有特别规定(可以设为0％)，但优选多于0％。Mn量更优选为0.1％以上。进一步优选为0.2％以上。

·Cr：3.0％以上且12.0％以下

Cr是对于提高淬透性、另外对于形成碳化物来提高套筒坯料的耐磨耗性有效的元素。耐磨耗性的提高对于物理熔损的抑制是有效的。另外，Cr的熔点为约1903℃，高于Fe的熔点(约1539℃)，是难以与金属熔液进行反应的元素，因此Cr是对于化学熔损的抑制也有效的元素。但是，若过多，则会导致韧性、高温强度的降低。由此，Cr设为3.0％以上且12.0％以下。优选为3.5％以上。更优选为4.0％以上。另外，优选为11.0％以下。

需要说明的是，考虑到压铸用套筒所要求的韧性与耐熔损性的特性关系，在重视耐熔损性的情况下，优选的是，Cr设为7.0％以上。更优选为8.0％以上，特别优选为9.0％以上。另外，在重视韧性的情况下，优选的是，Cr设为小于7.0％。更优选为6.0％以下，特别优选为5.0％以下。

除了上述元素种类以外，上述的套筒坯料还可以含有Mo、W中的一种以上元素。优选的是，Mo设为小于1.0％，或者以关系式(Mo+1/2W)设为1.6％以上且15.0％以下。将Mo特定为小于1.0％是假定了Mo作为杂质进入套筒坯料中的情况，在套筒坯料中不积极地含有Mo。Mo本身是比较昂贵的材料。另外，若Mo混入到坯料中，则坯料的机械强度变高，因此坯料的加工性难度变高。因此，不积极地混入Mo的、Mo含量小于1.0％的套筒坯料能够比较廉价地提供，并且加工难度不高，故优选。在该情况下，Mo更优选为0.5％以下，进一步优选为0.3％以下，更进一步优选为0.15％以下。然后，Mo的下限可以设为0％。

·Mo、W：以关系式(Mo+1/2W)设为1.6％以上且15.0％以下

Mo以及W是与C键结而形成碳化物，对压铸用套筒赋予耐磨耗性，来抑制物理熔损的元素。另外，Mo的熔点为约2620℃，W的熔点为约3380℃，高于Fe的熔点，Mo以及W是对于化学熔损的抑制也有效的元素。然后，是回火时的二次硬化作用大，也能赋予高温强度的元素。但是，若过多，则会导致切削性、韧性的降低。

Mo以及W可以根据需要以单独或复合的方式含有。由于W的原子量为Mo的约2倍，因此此时的含量可以由以关系式(Mo+1/2W)定义的“Mo当量”一起进行规定。然后，在本发明中，在含有Mo和W中的至少一方的情况下，在上述的关系式中，需要含有1.6％以上。更优选为2.0％以上。特别优选为2.5％以上。然后，Mo和W中的至少一方可以以根据关系式(Mo+1/2W)得到的值含有15.0％以下。优选为10.0％以下。更优选为5.0％以下。然后，在想要重视韧性时等，特别优选为3.0％以下。

需要说明的是，针对Mo以及W的各元素，也优选的是，含有Mo：1.0％以上、1/2W：0.6％以上。

除了上述元素种类以外，上述的套筒坯料还可以含有V。

·V：6.0％以下

V是与C键结而形成硬质的碳化物，有助于压铸用套筒的耐磨耗性的提高，来抑制物理熔损的元素。然后，V的熔点为约1847℃，高于Fe的熔点，是对于化学熔损的抑制也有效地发挥作用的元素。但是，若过多，则韧性降低。由此，V可以根据需要含有6.0％以下。优选为4.0％以下。更优选为3.0％以下。进一步优选为2.0％以下。另外，在含有V的情况下，优选为0.5％以上。更优选为1.0％以上。进一步优选为1.1％以上。特别优选为超过1.2％。

另外，除了上述元素种类以外，上述的套筒坯料还可以含有Co、Nb中的一种以上元素。

·Co：10.0％以下

Co是固溶于基质(matrix)中，提高套筒坯料的强度、耐热性的元素。但是，若过多，则会使韧性降低。由此，在本发明中，可以根据需要含有10.0％以下的Co。优选为5.0％以下。更优选为3.0％以下。特别优选为2.0％以下。另外，Co的下限没有特别规定(可以设为0％)，但也可以设为0％以上。在含有Co的情况下，优选为0.5％以上。

·Nb：3.0％以下

Nb是形成碳化物来强化套筒坯料的基质、提高耐磨耗性的元素。另外，熔点高达约2415℃，是对化学熔损的抑制发挥作用的元素。但是，若过多，则会导致套筒坯料的切削性的降低。由此，Nb可以根据需要含有3.0％以下。优选为2.0％以下。更优选为1.0％以下。另外，Nb的下限没有特别规定(可以设为0％)，但也可以为0％以上。在含有Nb的情况下，通过含有0.01％以上，能得到上述的效果。

P、S、Ni、Cu、Al、Ca、Mg、O(氧)、N(氮)是可能会作为杂质残留于坯料中的元素。在本发明中，优选的是，这些元素尽可能少。但是，另一方面，为了得到夹杂物的形态控制、其他机械特性以及制造效率的提高这样的附加作用效果，可以含有少量。在该情况下，若为0≤P≤0.05％、0≤S≤0.05％、0≤Ni≤1.0％、0≤Cu≤0.3％、0≤Al≤0.3％、0≤Ca≤0.02％、0≤Mg≤0.02％、0≤O≤0.03％、0≤N≤0.05％的范围，则能充分接受。

在压铸用套筒中，通过由具有以上成分组成的套筒坯料来构成“形成流路的内表面中至少与熔液供给口相对的部位”，能抑制特别是在与熔液供给口相对的部位显著地产生的物理熔损。然后，由于是对于化学熔损的抑制也有效的成分组成，因此能提高整个压铸用套筒的耐熔损性。

图1是压铸用套筒1的示意图。如图1所示，压铸用套筒1具有：向上方开口的熔液供给口2；向左方开口的熔液射出口6；以及向右方开口的柱塞插入口8。在压铸用套筒1的内部设有流路7。用于从外部向流路7供给金属熔液的熔液供给口2从压铸用套筒1的内表面贯通至外表面。从外部经由熔液供给口2供给至流路7的熔液被从柱塞插入口8插入的未图示的柱塞推动，从熔液射出口6射出至外部(模腔)。

使用图1对这样的压铸用套筒1的制造方法的一个例子进行说明。

首先，准备预备体3。在本实施方式中，预备体3是筒状的构件。预备体3的内表面的一部分形成流路7的一部分。在预备体3的内表面的一部分设有直径比流路7大的扩径部3a。在预备体3的侧面设有形成熔液供给口2的一部分的第一开口3b。

接着，在扩径部3a配置筒状的构件5。该构件5的外径与扩径部3a的内径相同或者稍大。构件5的内表面形成流路7。在构件5设有与第一开口3b一起形成熔液供给口2的第二开口5a。构件5的内表面中至少与第二开口5a相对的部位4由具有上述成分组成的套筒坯料形成。在本实施方式中，整个构件5由具有上述成分组成的套筒坯料形成。通过这样组合预备体3和构件5，能制作与熔液供给口2相对的部位4由上述成分组成的坯料构成的压铸用套筒1。

然后，可以根据需要对压铸用套筒1的一部分或整体进行热处理(淬火回火)而调整为规定的硬度。

需要说明的是，在上述的实施方式中，对通过将具有第一开口3b的预备体3和具有第二开口5a的构件5组合来形成熔液供给口2的例子进行了说明，但本发明不限于此。也可以在将不具有第一开口的预备体3以及不具有第二开口的构件5组合后，在预备体3以及构件5形成从外部贯通至内部的贯通孔，由此来形成熔液供给口2。就是说，既可以是如下顺序：针对设有熔液供给口2后的预备体3，在其“与熔液供给口相对的部位”，设置具有上述成分组成的套筒坯料(构件5)，也可以是如下顺序：针对设有熔液供给口2前的预备体3，在其“与构成熔液供给口的部位相对的部位”，设置具有上述成分组成的套筒坯料(构件5)。

需要说明的是，具有上述成分组成的构件5可以设为铸造件、由粉末冶金法制作出的烧结件。然后，除了将具有上述成分组成的构件5配置于预备体3以外，例如也可以通过堆焊、喷镀等方法来衬垫(lining)具有上述成分组成的材料，或者热压配合(shrink fit)具有上述成分组成的环状部件(inner sleeve：内套筒)。在利用热压配合进行的方法的情况下，可以对环状部件赋予压缩应力，因此能抑制环状部件产生裂纹。

特别是，在具有上述成分组成的套筒坯料为筒状构件、环状构件等“设置前预先成型的物品”的情况下，可以在配置该构件5之前，分别对预备体3和构件5进行热处理。由此，能在压铸用套筒1的各部位调整为优选的硬度。

例如，若将预备体3(就是说，在图1的情况下，除了构件5的内表面以外的流路7的内表面)调整为“40～48HRC”的重视韧性的硬度，另一方面，将构件5调整为“50HRC以上”的重视耐熔损性的硬度，则对于整个压铸用套筒1的寿命的提高是有效的。

例如，优选的是，将构件5的硬度调整为50～75HRC的范围。通过提高构件5的硬度，该构件5的耐压强度提高，对物理熔损的抗性提高。另外，也认为：伴随上述的热处理，构件5的金属组织的碳化物被富集，并且，其分布也变得均匀，有助于提高对物理熔损的抗性。就是说，构件5越硬，对物理熔损的抗性越提高，故优选。

然后，为了使构件5变硬，使构件5的C含量变多是有效的，例如，优选的是，将C含量设为1.0％以上。但是，在具有这样的组成的构件5的情况下，其组织中容易形成有粗大的碳化物，韧性恐怕会降低。因此，优选的是，C含量为1.0％以上的构件5例如设为上述的“烧结件”。由此，能微细且均匀地形成构件5的组织中的碳化物，进而能使组织本身变得微细，因此有利于维持提高优异的韧性。然后，在该情况下，无论是将构件5调整为“超过60HRC”的硬度，还是在现实中调整为75HRC左右的硬度，都能确保充分的韧性。

作为上述的C含量为1.0％以上的组成的例子，例如，可以设为C：1.0％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、根据关系式(Mo+1/2W)得到的Mo以及W中的一种或两种：10.0％以上且15.0％以下、V：3.0％以上且6.0％以下、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成。然后，该成分组成可以进一步含有Co：10.0％以下、Nb：3.0％以下的、Co以及Nb中的至少一种。

若像上述那样将C含量设为1.0％以上，则容易提高构件5的硬度，故优选。但是，若使C含量小于1.0％，则会如以下详述的那样，从抑制由热冲击导致的构件5的裂纹、经济性的观点考虑是有效的，C含量小于1.0％也是优选的。

在考虑到抑制由热冲击导致的构件5的裂纹的情况下，构件5的硬度优选为“60HRC以下”。更优选为58HRC以下，进一步优选为小于55HRC，更进一步优选为小于54HRC。然后，在这样的硬度的构件5的情况下，例如，可以将C含量设为小于1.0％。由此，即使将构件5设为铸造件(即使不设为烧结件)，也能确保优异的韧性。作为该C含量小于1.0％的组成，例如，优选设为C：0.4％以上且小于1.0％、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且小于7.0％、根据关系式(Mo+1/2W)得到的Mo以及W中的一种或两种：1.6％以上且15.0％以下、V：0.5％以上且6.0％以下、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成。然后，该成分组成可以进一步含有Co：10.0％以下、Nb：3.0％以下的、Co以及Nb中的至少一种。

需要说明的是，当然，C小于1.0％的构件5也可以设为烧结件。

另一方面，在构件5为焊接件、喷镀件这样的“设置后成型的物品”的情况下，如上所述，对配置构件5之后的压铸用套筒1的一部分或整体进行热处理。然后，在“同时”对整个压铸用套筒1进行热处理的情况下，在预备体3与构件5双方中，选择在其共同的热处理条件下能达成各自所期望的硬度与韧性的平衡的材质(成分组成)是有效的。或者，也可以选择对于预备体3或构件5中的任一者而言最佳的热处理条件。此时，也可以根据构件5的目标硬度(热处理条件)，对构件5的成分组成应用上述的C含量为1.0％以上的组成或者C含量小于1.0％的组成中的任一者。需要说明的是，在对构件5应用焊接件、喷镀件的方法的情况下，会降低配置后的构件5从预备体3的内表面偏移或脱离的可能性。

根据上述的制造方法，能用SKD61等通用/廉价坯料制作不需要针对熔损的特殊对策的部位(预备体3)，因此有利于降低制作所需的时间、成本。另外，能分别制作需要针对熔损的对策的部位和不需要针对熔损的对策的部位，因此能在各自的部位调整为最佳的机械特性(例如，硬度等)。就是说，对于本发明的压铸用套筒而言，优选的是，形成流路的内表面中至少与熔液供给口相对的部位由具有上述成分组成的坯料(套筒坯料)构成，该至少与熔液供给口相对的部位以外的内表面由具有与上述的套筒坯料不同的成分组成的“其他坯料”构成。

上述的“至少与熔液供给口相对的部位”例如可以设为：在形成流路的筒状的内表面中，从该与熔液供给口相对的部位至熔液供给口的部位的“整周的部位(例如，图1的构件5的所有内表面)”。另外，上述的“至少与熔液供给口相对的部位”例如可以设为：相对于流路的总长度(图1的从柱塞插入口8到熔液射出口6的长度)，包括与熔液供给口相对的部位的“总长度的一半以下的长度(例如，图1的构件5的所有内表面)”。

另外，上述的“其他坯料”的成分组成例如可以设为以质量％计、C：0.30％以上且0.50％以下、Si：1.5％以下、Mn：1.0％以下、Cr：4.0％以上且6.0％以下、根据关系式(Mo+1/2W)得到的Mo以及W中的一种或两种：0.8％以上且小于1.6％、V：0.3％以上且1.5％以下、Co：0％以上且1.0％以下、Nb：0％以上且0.3％以下、剩余部分为Fe以及杂质。P、S、Ni、Cu、Al、Ca、Mg、O(氧)、N(氮)是可能会作为杂质残留于坯料中的元素。然后，若为0≤P≤0.05％、0≤S≤0.05％、0≤Ni≤1.0％、0≤Cu≤0.3％、0≤Al≤0.3％、0≤Ca≤0.02％、0≤Mg≤0.02％、0≤O≤0.03％、0≤N≤0.05％的范围，则能充分接受。

在SKD61的情况下，以质量％计，C：0.35％以上且0.42％以下、Si：0.80％以上且1.20％以下、Mn：0.25％以上且0.50％以下、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Cr：4.80％以上且5.50％以下、Mo：1.00％以上且1.50％以下、V：0.80％以上且1.15％以下、剩余部分为Fe以及杂质。

需要说明的是，形成流路7的内表面中至少与熔液供给口2相对的部位4以外的部位也可以由具有上述成分组成的套筒坯料构成。例如，如图2所示，压铸用套筒1的形成流路7的所有内表面也可以由具有上述成分组成的构件51构成。或者，也可以由具有上述成分组成的套筒坯料制作整个压铸用套筒。然后，对该压铸用套筒的一部分或整体进行热处理来调整为规定的硬度即可。针对该热处理的要领，可以应用上述的要领。

可以在将具有上述成分组成的构件5设于压铸用套筒1后，根据需要，通过精加工的机械加工等将构件5的表面精加工成制品形状。

优选的是，在嵌入于预备体3的状态下，构件5的厚度为2mm以上。更优选为4mm以上，进一步优选为7mm以上，特别优选为10mm以上。对于这样的厚度而言，若构件5为筒状构件、环状构件等“设置前预先成型的构件”，则将该环状物品的壁厚调整得大即可。或者，若为焊接件、喷镀件这样的“设置后成型的物品”，则在其堆焊、喷镀时实施“多层堆叠”即可。

在本实施方式的压铸用套筒1中，可以对构件5的形成流路7的面进行表面处理。就是说，可以在构件5的形成流路7的面设置表面处理层5b。

表面处理的种类除了氮化处理等以外，还可以适当选择均质处理、物理蒸镀法、化学蒸镀法等。然后，作为表面处理层5b的种类，特别是，氮化物层、氮扩散层等氮化层、氧化物层、氮氧化物层、主要由硫化物和氮化物构成的渗硫氮化层等对于化学熔损的抑制是有效的。这些表面处理层可以组合使用。表面处理层的厚度优选设为0.2mm以上且0.5mm以下。

作为上述表面处理层5b的一个例子，优选的是具有“氮化层”和在该氮化层上的“氧化物层”的表面处理层。

更优选的是，氮化层的厚度设为大于0mm且0.2mm以上。另外，更优选设为0.4mm以下。这样的氮化层例如可以通过气体软氮化处理这样的已知的各种氮化处理来形成。

另外，更优选的是，氧化物层为“磁铁矿层”。更优选的是，氧化物层的厚度设为大于0mm且0.001mm以上。另外，更优选设为0.02mm以下。这样的氧化物层例如可以通过已知的均质处理、水蒸气处理等来形成。

以上所述的表面处理层5b对于化学熔损的抑制是有效的。即使从熔液供给口2强劲地供给到流路7的金属熔液破坏了表面处理层5b，存在于其下方的具有上述成分组成的构件5也有效地抑制熔损的进一步加剧。由此，通过在形成流路7的内表面中与熔液供给口2相对的部位4设置上述的构件5，进一步在构件5设置表面处理层5b，整个压铸用套筒1的耐熔损性进一步提高。

表面处理层5b可以扩及到形成流路7的内表面中与熔液供给口2相对的部位4以外的内表面。例如，可以在形成熔液供给口2的部位、形成熔液射出口6的部位、或者形成流路7的整个内表面设置表面处理层5b。在形成流路7的内表面中与熔液供给口2相对的部位4以外的内表面，由于物理熔损的发生程度低，因此化学熔损的抑制能力优异的上述的表面处理层5b有助于耐熔损性的综合性提高。

需要说明的是，在上述的说明中，与熔液供给口相对的部位是指，至少从熔液供给口2的开口方向观察压铸用套筒的内表面时能够看到的部位。一般而言，压铸用套筒以熔液供给口的开口方向在大致铅直向下的方向延伸的姿势嵌入于压铸装置。因此，在与熔液供给口相对的部位设置对物理熔损以及化学熔损的抗性强的本发明的套筒坯料为好。

然后，在压铸铸造中，从这样的压铸用套筒的熔液供给口供给的金属熔液有时也会与位于相对于上述的大致铅直向下的方向大致45°的部位发生碰撞。因此，优选的是，在位于该45°的部位也设置本发明的套筒坯料。在该情况下，与位于上述45°的部位发生了碰撞的熔液也朝向与熔液供给口相对的部位流入，因此该相对的部位也可能会熔损。因此，若在与熔液供给口相对的部位设有套筒坯料，则能减轻熔损。

[实施例1]

＜压铸用套筒的制作＞

准备了尺寸大概为外径200mm×内径85mm×长度550mm的圆筒状的压铸用套筒预备体A1以及B1。压铸用套筒预备体A1以及B1的材质为SKD61。

-压铸用套筒A(实施例)的制作-

对压铸用套筒预备体A1的内表面实施机械加工，将从设有柱塞插入口8的端部到长尺寸方向上200mm的部位的内径设为105mm。对机械加工后的整个压铸用套筒预备体A1进行淬火回火，将硬度调整为约45HRC。

另一方面，作为设于压铸用套筒预备体A1的内表面的构件5，准备了外径105mm×内径85mm×长度200mm的环状物品(环壁厚10mm)。该环状物品具有表1的成分组成，硬度通过淬火回火被调整为约53HRC。

将该环状物品热压配合于上述的压铸用套筒预备体A1的机械加工后的内表面。在热压配合后，将夹紧环(clamp ring)固定于压铸用套筒预备体A1的端部，以免环状物品从压铸用套筒预备体A1脱离。

对热压配合该环状物品后的压铸用套筒预备体A1的侧面进行机械加工，设置了熔液供给口2。熔液供给口2设于距设有柱塞插入口8的端部在长尺寸方向上为60～160mm的位置。另外，对该热压配合后的环状物品的内表面也进行了精加工的机械加工。构成为：由压铸用套筒预备体A1的内表面和环状物品的内表面形成流路。将压铸用套筒A(或者，后述的压铸用套筒B～D)的外观示于图3。

对设置了环状物品后的压铸用套筒预备体A1的“所有内表面”进行表面处理，得到了实施例的压铸用套筒A。在压铸用套筒的内表面上，首先通过气体软氮化处理来形成厚度约0.3mm的氮化层，然后在该氮化层上通过水蒸气处理来形成厚度约0.01mm的磁铁矿层，制成了表面处理层5b。

[表1]

※包含杂质(P≤0.05％、S≤0.05％、Ni≤1.0％、Cu≤0.3％、Al≤0.3％、Ca≤0.02％、Mg≤0.02％、0≤0.03％、N≤0.05％)

-压铸用套筒B(比较例)的制作-

对整个压铸用套筒预备体B1进行淬火回火，将硬度调整为约45HRC。在该压铸用套筒预备体B的侧面设有熔液供给口2。熔液供给口2设于距设有柱塞插入口8的端部在长度方向上为60～160mm的位置。然后，对该淬火回火后的压铸用套筒预备体B1的“所有内表面”进行表面处理，制成了比较例的压铸用套筒B。在压铸用套筒的内表面上通过气体软氮化处理来形成厚度约0.3mm的氮化层，制成了表面处理层5b。

<压铸用套筒A以及B的耐熔损性的评价>

将压铸用套筒A(实施例)以及B(比较例)装接于800t的冷室式压铸装置，进行了压铸用铝合金ADC12(Fe：1.3质量％以下)的压铸铸造。压铸铸造时的ADC12的金属熔液的温度设为680℃。然后，对压射(shot)次数(进行压铸铸造的次数)达到40000次时的、两个套筒的设有熔液供给口2的位置的内表面进行了观察。

分别将压铸用套筒A的观察结果示于图4，将压铸用套筒B的观察结果示于图5。如图4所示，在压铸用套筒A的内表面残留有完整的表面处理层5b，没有观察到化学熔损以及物理熔损。另一方面，如图5所示，在压铸用套筒B的内表面的熔液供给口2的正下部，表面处理层5b被破坏，并且坯料(就是说，SKD61)也发生了损耗，观察到显著的熔损。

[实施例2]

<压铸用套筒的制作>

准备了外径200mm×内径85mm×长度550mm的圆筒状的压铸用套筒预备体C1以及D1。压铸用套筒预备体C1以及D1的材质为SKD61。

-压铸用套筒C(本发明例)的制作-

对压铸用套筒预备体C1的内表面实施机械加工，将从设有柱塞插入口8的端部到长尺寸方向上200mm的部位的内径设为95mm。

另一方面，作为设于压铸用套筒预备体C1的内表面的构件5，准备了具有表2的成分组成的焊条。然后，通过使用了该焊条的堆焊，在压铸用套筒预备体C的机械加工后的内表面形成了两层堆焊层。

然后，以SKD61的部分的硬度为约45HRC的方式，对堆焊后的整个压铸用套筒预备体C进行了淬火回火。由此，堆焊层的硬度也为约45HRC。

然后，对形成了该堆焊层后的压铸用套筒预备体C的侧面进行机械加工，设置了熔液供给口2。熔液供给口2设于距设有柱塞插入口的端部在长度方向上为60～160mm的位置。

对堆焊层进行精加工的机械加工来将堆焊层的精加工厚度设为约5mm。由此，在压铸用套筒预备体C1的内表面形成了流路。

对压铸用套筒预备体C1的“所有内表面”进行表面处理，制成了实施例的压铸用套筒C。在压铸用套筒的内表面上，首先通过气体软氮化处理来形成厚度约0.3mm的氮化层，然后在该氮化层上通过水蒸气处理来形成厚度约0.01mm的磁铁矿层，制成了表面处理层5b。

[表2]

※包含杂质(P≤0.05％、S≤0.05％、Ni≤1.0％、Cu≤0.3％、Al≤0.3％、Ca≤0.02％、Mg≤0.02％、0≤0.03％、N≤0.05％)

-压铸用套筒D(比较例)的制作-

对整个压铸用套筒预备体D1进行淬火回火，将硬度调整为约45HRC。在该压铸用套筒预备体D1的侧面，在距设有柱塞插入口8的端部在长度方向上为60～160mm的位置设有熔液供给口2。

对该淬火回火后的压铸用套筒预备体D1的“所有内表面”进行表面处理，制成了比较例的压铸用套筒D。在压铸用套筒的内周面上通过气体软氮化处理来形成厚度约0.3mm的氮化层，制成了表面处理层5b。

＜压铸用套筒C以及D的耐熔损性的评价＞

将压铸用套筒C(实施例)以及D(比较例)装接于800t的冷室式压铸装置，进行了压铸用铝合金(Fe：小于0.6％)的压铸铸造。压铸铸造时的铝合金的金属熔液的温度设为720℃。

在该压铸装置中，将从熔液供给口2供给的熔液以下落到熔液供给口2的斜下方45°的位置的方式有力地注入。压铸铸造后，对两个套筒的设有熔液供给口2的位置的内表面进行了观察。

图6是进行了4500次压铸铸造后的、压铸用套筒C的与熔液供给口2相对的部位4的照片。图中，圆圈表示熔液供给口2的斜下方45°的位置，星星表示熔液供给口2的正下方的位置。如图6所示，针对压铸用套筒C而言，在4500次压射的时候，在被认为由金属熔液带来的冲击能量大的熔液供给口2的斜下方45°的位置观察到物理熔损，但是堆焊层仍然残存。在熔液供给口2的正下部，残留了完整的表面处理层5b，抑制了化学熔损以及物理熔损这两者。

图7是进行了500次压铸铸造后的、压铸套筒D的与熔液供给口2相对的部位4的照片。图中，圆圈表示熔液供给口2的斜下方45°的位置，星星表示熔液供给口2的正下方的位置。如图7所示，针对压铸用套筒D而言，已经在500次压射的时候，在熔液供给口2的斜下方45°的位置观察到显著的物理熔损，在熔液供给口2的正下部也观察到显著的化学熔损。

[实施例3]

假定构成压铸用套筒的内表面的坯料，对该坯料的耐熔损性进行了评价。将所评价的坯料的成分组成示于表3。

[表3]

※包含杂质(P≤0.05％、S≤0.05％、Ni≤1.0％、Cu≤0.3％、Al≤0.3％、Ca≤0.02％、Mg≤0.02％、0≤0.03％、N≤0.05％)

首先，将表3的坯料1～4加工成图8所示的尺寸(单位为mm)的试验片16的形状。此时，坯料1是对具有表3的成分组成的金属粉末进行HIP(热等静压)处理而得的烧结件。就试验片16的硬度而言，分别为坯料1：70HRC、坯料2：53HRC、坯料3：45HRC、坯料4：45HRC。

接着，如图9所示，以周期90rpm、往返高度30mm使上述的试验片16上下运动，进行了反复向金属熔液17浸渍的熔损试验。金属熔液17是JIS-H-5202：2010的“铝合金铸件”所规定的铝合金AC4C(Fe：0.5质量％以下)，其温度由加热器18维持于700℃。试验时间设为2小时。

然后，在熔损试验的前后，基于该试验片的重量差(就是说，减量)，按照下述算式，计算出熔损率(％)。该熔损率的值越小，意味着耐化学熔损性越优异。将结果示于表4。

熔损率(％)＝{(试验前的重量-试验后的重量)/试验前的重量}×100

[表4]

坏料	熔损率(％)
		1	3
2	9
		3	10
4	13

根据表4的结果可知，坯料1～3的试验片与坯料4的试验片相比，试验片的损耗少，耐化学熔损性优异。另外，也没有确认到因使试验片上下运动而可能产生的物理熔损的形态。然后，在坯料1～3的试验片中，C含量多于1.0％的组成的、W、Mo、V的含量多的坯料1的试验片的硬度也高，耐熔损性特别优异。

本申请是基于2016年8月31日提出申请的日本专利申请(日本特愿2016-169254)的申请，作为参照在此处援用其内容。

产业上的可利用性

根据本发明，可提供一种耐熔损性优异的压铸用套筒及其制造方法。

附图标记说明

1：压铸用套筒；2：熔液供给口；3：预备体；3a：扩径部；3b：第一开口；4：与熔液供给口相对的部位；5、51：构件；5a：第二开口；5b：表面处理层；6：熔液射出口；7：流路；8：柱塞插入口；16：试验片；17：金属熔液；18：加热器。

Claims (12)

1.一种压铸用套筒，其在内部具有流路，在所述压铸用套筒中，

用于从外部向所述流路供给金属熔液的熔液供给口从所述压铸用套筒的外表面贯通至内表面，

形成所述流路的内表面中至少与所述熔液供给口相对的部位由具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、Mo：小于1.0％、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料构成。

2.一种压铸用套筒，其在内部具有流路，在所述压铸用套筒中，

用于从外部向所述流路供给金属熔液的熔液供给口从所述压铸用套筒的外表面贯通至内表面，

形成所述流路的内表面中至少与所述熔液供给口相对的部位由具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、根据关系式Mo+1/2W得到的Mo以及W中的一种或两种：1.6％以上且15.0％以下、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料构成。

3.根据权利要求1或2所述的压铸用套筒，其中，

在所述坯料的成分组成中，以质量％计，C：0.4％以上且小于1.0％。

4.根据权利要求1或2所述的压铸用套筒，其中，

在所述坯料的成分组成中，以质量％计，C：1.0％以上且2.5％以下，并且，

所述坯料为烧结件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的压铸用套筒，其中，

所述坯料的成分组成进一步含有V，以质量％计，V：6.0％以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的压铸用套筒，其中，

所述坯料的成分组成进一步含有Co、Nb中的至少一种，以质量％计，Co：10.0％以下，Nb：3.0％以下。

7.一种压铸用套筒的制造方法，所述压铸用套筒在内部具有流路，用于从外部向所述流路供给金属熔液的熔液供给口从外表面贯通至内表面，在所述压铸用套筒的制造方法中，

准备构成所述压铸用套筒的预备体，

在形成所述流路的内表面中至少与所述熔液供给口相对的部位或者与构成所述熔液供给口的部位相对的部位，设置具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、Mo：小于1.0％、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料。

8.一种压铸用套筒的制造方法，所述压铸用套筒在内部具有流路，用于从外部向所述流路供给金属熔液的熔液供给口从外表面贯通至内表面，在所述压铸用套筒的制造方法中，

准备构成所述压铸用套筒的预备体，

在形成所述流路的内表面中至少与所述熔液供给口相对的部位或者与构成所述熔液供给口的部位相对的部位，设置具有以质量％计、C：0.4％以上且2.5％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Cr：3.0％以上且12.0％以下、根据关系式Mo+1/2W得到的Mo以及W中的一种或两种：1.6％以上且15.0％以下、剩余部分为Fe以及杂质的成分组成的坯料。

9.根据权利要求7或8所述的压铸用套筒的制造方法，其中，

在所述坯料的成分组成中，以质量％计，C：0.4％以上且小于1.0％。

10.根据权利要求7或8所述的压铸用套筒的制造方法，其中，

所述坯料为烧结件，在所述烧结件的成分组成中，以质量％计，C：1.0％以上且2.5％以下。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的压铸用套筒的制造方法，其中，

所述坯料的成分组成进一步含有V，以质量％计，V：6.0％以下。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的压铸用套筒的制造方法，其中，

所述坯料的成分组成进一步含有Co、Nb中的至少一种，以质量％计，Co：10.0％以下，Nb：3.0％以下。