JP2001348653A - 耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼 - Google Patents
耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼Info
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- JP2001348653A JP2001348653A JP2000171484A JP2000171484A JP2001348653A JP 2001348653 A JP2001348653 A JP 2001348653A JP 2000171484 A JP2000171484 A JP 2000171484A JP 2000171484 A JP2000171484 A JP 2000171484A JP 2001348653 A JP2001348653 A JP 2001348653A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、従来の焼結工具鋼より硬さおよび
鏡面度が高い、すなわち硬さが６２ＨＲＣ以上、鏡面度
が♯１４０００以上（面粗さ５ｎｍ以下）であるプラス
チック成形用の金型用焼結鋼を提供することを課題とし
ている。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：２．５０〜４．００％、
Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０
４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．２５％
以下、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜２２．
０％、ＭｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋Ｗで
１．０〜４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ｏ：
０．０１０％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物か
らなる成分組成を有し、最大炭化物粒径が５μｍ以下、
炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であり、かつ炭化物の
最大粒間距離が５μｍ以下である耐摩耗性に優れた超鏡
面金型用焼結鋼。
鏡面度が高い、すなわち硬さが６２ＨＲＣ以上、鏡面度
が♯１４０００以上（面粗さ５ｎｍ以下）であるプラス
チック成形用の金型用焼結鋼を提供することを課題とし
ている。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：２．５０〜４．００％、
Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０
４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．２５％
以下、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜２２．
０％、ＭｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋Ｗで
１．０〜４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ｏ：
０．０１０％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物か
らなる成分組成を有し、最大炭化物粒径が５μｍ以下、
炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であり、かつ炭化物の
最大粒間距離が５μｍ以下である耐摩耗性に優れた超鏡
面金型用焼結鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性に優れた
超鏡面金型用焼結鋼、詳細には、光ディスク、反射板な
どの超鏡面を必要とする製品の成形用金型に適する耐摩
耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼に関する。
超鏡面金型用焼結鋼、詳細には、光ディスク、反射板な
どの超鏡面を必要とする製品の成形用金型に適する耐摩
耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤ、ＬＤ、ＶＤ用などの光ディスク基
板、導光板、反射板などの超鏡面を必要とする製品の成
形用金型の製造には、金型などに必要な一般的な性質が
優れているとともに、耐摩耗性および鏡面度の優れた鋼
が用いられており、近年これらの性質がより優れたもの
が求められている。
板、導光板、反射板などの超鏡面を必要とする製品の成
形用金型の製造には、金型などに必要な一般的な性質が
優れているとともに、耐摩耗性および鏡面度の優れた鋼
が用いられており、近年これらの性質がより優れたもの
が求められている。
【０００３】従来、これらの金型の製造には、鋼の粉末
にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏまた
はＷの炭化物、窒化物、ホウ化物またはケイ化物の少な
くとも１種の硬質粒子を混合し、焼結したのち熱間加工
を加えて密度を実質上１００％に高めた焼結工具鋼にお
いて、上記鋼の粉末がＣ：０．１５〜４．０％、Ｓｉ：
０．３０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５〜
３０．０％、Ｍｏ：０．１〜３０．０％およびＶ：０．
０１〜１５．０％を含有し、さらにＴｉ：０．００１〜
０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ａｌ０．００
１〜０．２％、Ｍｇ：０．０００５〜０．１％およびＣ
ａ：０．０００５〜０．１％の１種または２種以上を含
有し、必要に応じてＣｏ：３０％以下を含有し、ただし
Ｔｉ＋Ｚｒ＋Ａｌ＋Ｍｇ＋Ｃａ：０．２０％以下であ
り、残部が実質的にＦｅからなる組成を有し、かつ混合
した硬質粒子が焼結体の３〜７０容量％を占めているこ
とを特徴とする焼結工具鋼（特開平６３─６５０５４号
公報）が用いられていた。
にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏまた
はＷの炭化物、窒化物、ホウ化物またはケイ化物の少な
くとも１種の硬質粒子を混合し、焼結したのち熱間加工
を加えて密度を実質上１００％に高めた焼結工具鋼にお
いて、上記鋼の粉末がＣ：０．１５〜４．０％、Ｓｉ：
０．３０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：０．５〜
３０．０％、Ｍｏ：０．１〜３０．０％およびＶ：０．
０１〜１５．０％を含有し、さらにＴｉ：０．００１〜
０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ａｌ０．００
１〜０．２％、Ｍｇ：０．０００５〜０．１％およびＣ
ａ：０．０００５〜０．１％の１種または２種以上を含
有し、必要に応じてＣｏ：３０％以下を含有し、ただし
Ｔｉ＋Ｚｒ＋Ａｌ＋Ｍｇ＋Ｃａ：０．２０％以下であ
り、残部が実質的にＦｅからなる組成を有し、かつ混合
した硬質粒子が焼結体の３〜７０容量％を占めているこ
とを特徴とする焼結工具鋼（特開平６３─６５０５４号
公報）が用いられていた。
【０００４】また、Ｃ：１．７％、Ｓｉ：０．９９％、
Ｍｎ：０．３６％、Ｐ：０．０２２％、Ｓ：０．０１１
％、Ｃｕ：０．０３％、Ｎｉ：０．１５％、Ｃｒ：１
３．５８％、Ｍｏ：０．９９％、Ｖ：３．０８％、ｓ−
Ａｌ：０．００３％、０：０．００２１％、Ｎ：０．１
０３５％、残部が実質的にＦｅからなる焼結工具鋼が知
られている。
Ｍｎ：０．３６％、Ｐ：０．０２２％、Ｓ：０．０１１
％、Ｃｕ：０．０３％、Ｎｉ：０．１５％、Ｃｒ：１
３．５８％、Ｍｏ：０．９９％、Ｖ：３．０８％、ｓ−
Ａｌ：０．００３％、０：０．００２１％、Ｎ：０．１
０３５％、残部が実質的にＦｅからなる焼結工具鋼が知
られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公開公報に開示さ
れている焼結工具鋼は、焼入れおよび焼戻しにより６０
ＨＲＣ以上の硬さを有し、鏡面度は♯１３０００が得ら
れ、また高耐食性で、かつ等方的熱処理変寸などの特徴
を有するので、カメラ、カセット、各種電機、機械部
品、医療機器、光学機器、ＩＣ封止型、コネクタなどの
成形に用いる金型用として適しているが、硬さが十分で
なく、また鏡面度も十分でなかった。また、上記Ｃ含有
量が１．７％の焼結工具鋼は、耐食性および耐摩耗性に
優れているが、焼入れおよび焼戻しにより硬さが５８〜
５９ＨＲＣ程度であるため、ショットピーニングなどに
より硬さを６２ＨＲＣ以上にする必要があり、また炭化
物が均一に分散していないため、研磨した場合、十分平
滑にならず、そのため鏡面度も十分でなかった。
れている焼結工具鋼は、焼入れおよび焼戻しにより６０
ＨＲＣ以上の硬さを有し、鏡面度は♯１３０００が得ら
れ、また高耐食性で、かつ等方的熱処理変寸などの特徴
を有するので、カメラ、カセット、各種電機、機械部
品、医療機器、光学機器、ＩＣ封止型、コネクタなどの
成形に用いる金型用として適しているが、硬さが十分で
なく、また鏡面度も十分でなかった。また、上記Ｃ含有
量が１．７％の焼結工具鋼は、耐食性および耐摩耗性に
優れているが、焼入れおよび焼戻しにより硬さが５８〜
５９ＨＲＣ程度であるため、ショットピーニングなどに
より硬さを６２ＨＲＣ以上にする必要があり、また炭化
物が均一に分散していないため、研磨した場合、十分平
滑にならず、そのため鏡面度も十分でなかった。
【０００６】本発明は、上記公報などに開示されている
焼結工具鋼以上の耐摩耗性（射出成形ショット寿命）を
有し、上記公報などに開示されている焼結工具鋼より硬
さおよび鏡面度が高い、すなわち硬さが６２ＨＲＣ以
上、鏡面度が♯１４０００以上または面粗さ５ｎｍ以下
になるプラスチック成形用の金型用焼結鋼を提供するこ
とを課題としている。
焼結工具鋼以上の耐摩耗性（射出成形ショット寿命）を
有し、上記公報などに開示されている焼結工具鋼より硬
さおよび鏡面度が高い、すなわち硬さが６２ＨＲＣ以
上、鏡面度が♯１４０００以上または面粗さ５ｎｍ以下
になるプラスチック成形用の金型用焼結鋼を提供するこ
とを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、焼入れおよび焼戻し状態で硬さが６
２ＨＲＣ以上、鏡面度が♯１４０００以上、すなわち面
粗度５ｎｍ以下になるプラスチック成形用の金型用鋼に
ついて鋭意研究していたところ、鋼の粉末にＴｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏまたはＷの炭化
物、窒化物、ホウ化物またはケイ化物などの硬質粒子を
混合しなくとも、高Ｃ─高Ｃｒの合金粉末のみを焼結し
ても焼入れおよび焼戻し状態で硬さが６２ＨＲＣ以上に
なること、最大炭化物粒径および炭化物の最大粒間距離
が５μｍより大きくなると、焼入れ焼戻し硬さが低下
し、また射出成形できるショット数および鏡面度（面粗
さ）も低下すること、また炭化物平均粒径が０．６μｍ
より小さくなると、最大炭化物粒径および炭化物の最大
粒間距離が５μｍ以下であっても、耐摩耗性が低下して
射出成形できるショット数が低下することなどの知見を
得た。本発明は、これらの知見に基づいて発明をされた
ものである。
め、本発明者らは、焼入れおよび焼戻し状態で硬さが６
２ＨＲＣ以上、鏡面度が♯１４０００以上、すなわち面
粗度５ｎｍ以下になるプラスチック成形用の金型用鋼に
ついて鋭意研究していたところ、鋼の粉末にＴｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏまたはＷの炭化
物、窒化物、ホウ化物またはケイ化物などの硬質粒子を
混合しなくとも、高Ｃ─高Ｃｒの合金粉末のみを焼結し
ても焼入れおよび焼戻し状態で硬さが６２ＨＲＣ以上に
なること、最大炭化物粒径および炭化物の最大粒間距離
が５μｍより大きくなると、焼入れ焼戻し硬さが低下
し、また射出成形できるショット数および鏡面度（面粗
さ）も低下すること、また炭化物平均粒径が０．６μｍ
より小さくなると、最大炭化物粒径および炭化物の最大
粒間距離が５μｍ以下であっても、耐摩耗性が低下して
射出成形できるショット数が低下することなどの知見を
得た。本発明は、これらの知見に基づいて発明をされた
ものである。
【０００８】すなわち、本発明の耐摩耗性に優れた超鏡
面金型用焼結鋼においては、Ｃ：２．５０〜４．００
％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：
０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．
２５％以下、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜
２２．０％、ＭｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋
Ｗで１．０〜４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％なら
びにＯ：０．０１０％以下含有し、さらに必要に応じて
Ｃｏ：１５．０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可
避的不純物からなる成分組成を有し、最大炭化物粒径が
５μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であり、
かつ炭化物の最大粒間距離が５μｍ以下のものとするこ
とである。
面金型用焼結鋼においては、Ｃ：２．５０〜４．００
％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：
０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．
２５％以下、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜
２２．０％、ＭｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋
Ｗで１．０〜４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％なら
びにＯ：０．０１０％以下含有し、さらに必要に応じて
Ｃｏ：１５．０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可
避的不純物からなる成分組成を有し、最大炭化物粒径が
５μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であり、
かつ炭化物の最大粒間距離が５μｍ以下のものとするこ
とである。
【０００９】また、本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金
型用焼結鋼においては、Ｃ：２．５０〜４．００％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４
０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以
下、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜２２．０
％、ＭｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋Ｗで１．
０〜４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％ならびにＯ：
０．０１０％以下を含有し、さらにＴｉ：０．００１〜
０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．０
０１〜０．２％およびＴａ：０．００１〜０．２％のう
ちの１種または２種以上を含有し、さらに必要に応じて
Ｃｏ：１５．０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可
避的不純物からなる成分組成を有し、最大炭化物粒径が
５μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であり、
かつ炭化物の最大粒間距離が５μｍ以下のものとするこ
とである。
型用焼結鋼においては、Ｃ：２．５０〜４．００％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４
０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以
下、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜２２．０
％、ＭｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋Ｗで１．
０〜４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％ならびにＯ：
０．０１０％以下を含有し、さらにＴｉ：０．００１〜
０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．０
０１〜０．２％およびＴａ：０．００１〜０．２％のう
ちの１種または２種以上を含有し、さらに必要に応じて
Ｃｏ：１５．０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可
避的不純物からなる成分組成を有し、最大炭化物粒径が
５μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であり、
かつ炭化物の最大粒間距離が５μｍ以下のものとするこ
とである。
【００１０】本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼
結鋼における最大炭化物粒径とは、複数の視野において
各視野の最大の炭化物の粒径を測定し、これらを平均し
たもののことである。さらに、炭化物の最大粒間距離と
は、複数の視野において各視野の最大の粒間距離を測定
し、これらを平均したもののことである。また、炭化物
粒径とは、炭化物の長径と短径の平均値のことである。
結鋼における最大炭化物粒径とは、複数の視野において
各視野の最大の炭化物の粒径を測定し、これらを平均し
たもののことである。さらに、炭化物の最大粒間距離と
は、複数の視野において各視野の最大の粒間距離を測定
し、これらを平均したもののことである。また、炭化物
粒径とは、炭化物の長径と短径の平均値のことである。
【００１１】
【作用】本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼
は、成分組成を上記のようにすると共に、最大炭化物粒
径を５μｍ以下、炭化物平均粒径を０．６μｍ以上に
し、かつ炭化物の最大粒間距離を５μｍ以下にすること
により、焼入れ焼戻し硬さを６２ＨＲＣ以上、鏡面度を
Ａ（面粗さ５ｎｍ以下）にすることができ、さらに射出
成形のショット寿命を５００，０００回以上にすること
ができる。
は、成分組成を上記のようにすると共に、最大炭化物粒
径を５μｍ以下、炭化物平均粒径を０．６μｍ以上に
し、かつ炭化物の最大粒間距離を５μｍ以下にすること
により、焼入れ焼戻し硬さを６２ＨＲＣ以上、鏡面度を
Ａ（面粗さ５ｎｍ以下）にすることができ、さらに射出
成形のショット寿命を５００，０００回以上にすること
ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の耐摩耗性に優れた
超鏡面金型用焼結鋼の成分およびその含有量ならびに炭
化物の大きさおよび炭化物の粒間距離について説明す
る。 Ｃ：２．５０〜４．００％ Ｃは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖなどと結合して硬質炭化物を
形成し、またＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂなどと結合して炭化物ま
たは炭窒化物を形成し、また基地に溶解して基地を硬化
および強化して耐摩耗性および硬度を向上させるので、
そのために含有させる元素である。これらの作用効果を
得るためには２．５０％以上、好ましくは２．９０％以
上含有させる必要があるが、４．００％、好ましくは
３．１０％を超えると靱性が低下するので、その含有範
囲を２．５０〜４．００％とする。好ましい範囲は、
２．９０〜３．１０％である。
超鏡面金型用焼結鋼の成分およびその含有量ならびに炭
化物の大きさおよび炭化物の粒間距離について説明す
る。 Ｃ：２．５０〜４．００％ Ｃは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖなどと結合して硬質炭化物を
形成し、またＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂなどと結合して炭化物ま
たは炭窒化物を形成し、また基地に溶解して基地を硬化
および強化して耐摩耗性および硬度を向上させるので、
そのために含有させる元素である。これらの作用効果を
得るためには２．５０％以上、好ましくは２．９０％以
上含有させる必要があるが、４．００％、好ましくは
３．１０％を超えると靱性が低下するので、その含有範
囲を２．５０〜４．００％とする。好ましい範囲は、
２．９０〜３．１０％である。
【００１３】Ｓｉ：１．０％以下 Ｓｉは、鋼の溶製時の脱酸剤として、またピンホールの
原因となる酸化物を生成するＯを低減せるために含有さ
せる元素である。その作用効果を得るためには好ましく
は０．２０％以上含有させる必要があるが、１．０％、
好ましくは０．４０％を超えると靱性および溶接割れ感
受性が高くなるので、その含有量を１．０％以下とす
る。好ましい範囲は０．２０〜０．４０％である。
原因となる酸化物を生成するＯを低減せるために含有さ
せる元素である。その作用効果を得るためには好ましく
は０．２０％以上含有させる必要があるが、１．０％、
好ましくは０．４０％を超えると靱性および溶接割れ感
受性が高くなるので、その含有量を１．０％以下とす
る。好ましい範囲は０．２０〜０．４０％である。
【００１４】Ｍｎ：１．０％以下 Ｍｎは、鋼の溶製時の脱酸剤として、また焼入性を高め
るので、それらのために含有させる元素である。その作
用効果を得るためには好ましくは０．３０％以上含有さ
せる必要があるが、１．０％、好ましくは０．５０％を
超えると焼入れ時に残留オーステナイトが多くなるの
で、その含有量を１．０％以下とする。好ましい範囲は
０．３０〜０．５０％である。 Ｐ：０．０４０％以下 Ｐは、鋼の靱性を低下するので少ないほう好ましいが、
０．０４０％以下であれば、靱性に与える影響が少ない
ので、その含有量を０．０４０％以下とする。
るので、それらのために含有させる元素である。その作
用効果を得るためには好ましくは０．３０％以上含有さ
せる必要があるが、１．０％、好ましくは０．５０％を
超えると焼入れ時に残留オーステナイトが多くなるの
で、その含有量を１．０％以下とする。好ましい範囲は
０．３０〜０．５０％である。 Ｐ：０．０４０％以下 Ｐは、鋼の靱性を低下するので少ないほう好ましいが、
０．０４０％以下であれば、靱性に与える影響が少ない
ので、その含有量を０．０４０％以下とする。
【００１５】Ｓ：０．０３０％以下 Ｓは、放電加工面のピットおよび溝の原因となるＭｎＳ
を生成するので少ないほう好ましいが、０．０３０％以
下であればその影響が少ないので、その含有量を０．０
３０％以下とする。
を生成するので少ないほう好ましいが、０．０３０％以
下であればその影響が少ないので、その含有量を０．０
３０％以下とする。
【００１６】Ｃｕ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．２５％
以下 ＣｕおよびＮｉは、焼入れ性を高くする元素であるが、
本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼には必要
がないので、原料から混入する不純物程度の０．２５％
以下とする。
以下 ＣｕおよびＮｉは、焼入れ性を高くする元素であるが、
本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼には必要
がないので、原料から混入する不純物程度の０．２５％
以下とする。
【００１７】Ｃｒ：１８．０〜２２．０％ Ｃｒは、Ｃと結合して硬質炭化物を形成して耐摩耗性を
向上させるとともに、一部は基地に固溶して耐食性を向
上させるので、それらのために含有させる元素である。
それらの作用効果を得るためには１８．０％、好ましく
は１９．０％以上含有させる必要があるが、２２．０
％、好ましくは２０．０％を超えると靱性が低下するの
で、その含有範囲を１８．０〜２２．０％とする。好ま
しい範囲は１９．０〜２０．０％である。
向上させるとともに、一部は基地に固溶して耐食性を向
上させるので、それらのために含有させる元素である。
それらの作用効果を得るためには１８．０％、好ましく
は１９．０％以上含有させる必要があるが、２２．０
％、好ましくは２０．０％を超えると靱性が低下するの
で、その含有範囲を１８．０〜２２．０％とする。好ま
しい範囲は１９．０〜２０．０％である。
【００１８】ＭｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋
Ｗで１．０〜４．０％ ＭｏおよびＷは、Ｃと結合して硬質炭化物を形成して耐
摩耗性および硬さを向上させるので、それらのために含
有させる元素である。それらの作用効果を得るためには
２Ｍｏ＋Ｗで１．０％、好ましくは１．５％以上含有さ
せる必要があるが、４．０％、好ましくは２．２％を超
えると焼なましにおける硬さの低下が困難となって被加
工性が低下するので、その含有範囲を２Ｍｏ＋Ｗで１．
０〜４．０％とする。好ましい範囲は１．５〜２．２％
である。
Ｗで１．０〜４．０％ ＭｏおよびＷは、Ｃと結合して硬質炭化物を形成して耐
摩耗性および硬さを向上させるので、それらのために含
有させる元素である。それらの作用効果を得るためには
２Ｍｏ＋Ｗで１．０％、好ましくは１．５％以上含有さ
せる必要があるが、４．０％、好ましくは２．２％を超
えると焼なましにおける硬さの低下が困難となって被加
工性が低下するので、その含有範囲を２Ｍｏ＋Ｗで１．
０〜４．０％とする。好ましい範囲は１．５〜２．２％
である。
【００１９】Ｖ：０．０５〜０．５０％ Ｖは、Ｃと結合してＭＣ型の硬質炭化物を形成して耐摩
耗性を向上させるので、そのために含有させる元素であ
る。その作用効果を得るためには０．０５％、好ましく
は０．２０％以上含有させる必要があるが、０．５０
％、好ましくは０．４０％を超えると靱性を低下するの
で、その含有範囲を０．０５〜０．５０％とする。好ま
しい範囲は０．２０〜０．４０％である。
耗性を向上させるので、そのために含有させる元素であ
る。その作用効果を得るためには０．０５％、好ましく
は０．２０％以上含有させる必要があるが、０．５０
％、好ましくは０．４０％を超えると靱性を低下するの
で、その含有範囲を０．０５〜０．５０％とする。好ま
しい範囲は０．２０〜０．４０％である。
【００２０】Ｏ：０．０１０％以下 Ｏは、不純物であり、含有量が多くなると介在物が多く
なって研磨時にこの介在物が抜け落ち、ピンホール発生
の原因となるので、その含有量を０．０１０％以下にす
る。
なって研磨時にこの介在物が抜け落ち、ピンホール発生
の原因となるので、その含有量を０．０１０％以下にす
る。
【００２１】Ｃｏ：１５．０％以下 Ｃｏは、基地に固溶して基地を強化するとともに、耐食
性を向上させるので、それらのために含有させる元素で
ある。それらの作用効果を得るためには好ましくは０．
５％以上含有させる必要があるが、１５．０％、好まし
くは１０．０％を超えるとる靱性が低下するので、その
含有量を１５．０％以下とする。好ましい範囲は０．５
〜１０．０％である。
性を向上させるので、それらのために含有させる元素で
ある。それらの作用効果を得るためには好ましくは０．
５％以上含有させる必要があるが、１５．０％、好まし
くは１０．０％を超えるとる靱性が低下するので、その
含有量を１５．０％以下とする。好ましい範囲は０．５
〜１０．０％である。
【００２２】Ｔｉ：０．００１〜０．２％、Ｚｒ：０．
００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％、Ｔ
ａ：０．００１〜０．２％ Ｔｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａは、Ｃと結合して炭化物ま
たは炭窒化物を形成し、また基地に溶解して基地を硬化
および強化して耐摩耗性および硬さを向上させるので、
それらのために含有させる元素である。それらの作用効
果を得るためには０．００１％以上、好ましくは０．０
７％以上含有させる必要があるが、０．２％、好ましく
は０．１５％を超えると靱性が低下するので、その含有
範囲を０．００１〜０．２％とする。好ましい範囲は、
０．０７〜０．１５％である。
００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％、Ｔ
ａ：０．００１〜０．２％ Ｔｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａは、Ｃと結合して炭化物ま
たは炭窒化物を形成し、また基地に溶解して基地を硬化
および強化して耐摩耗性および硬さを向上させるので、
それらのために含有させる元素である。それらの作用効
果を得るためには０．００１％以上、好ましくは０．０
７％以上含有させる必要があるが、０．２％、好ましく
は０．１５％を超えると靱性が低下するので、その含有
範囲を０．００１〜０．２％とする。好ましい範囲は、
０．０７〜０．１５％である。
【００２３】最大炭化物粒径：５μｍ以下、炭化物の最
大粒間距離：５μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ
以上 使用した鋼粉末の粒径が大きいこと、鋼粉末中のＣ含有
量が多いことなどで最大炭化物粒径および炭化物の最大
粒間距離が大きくなると、焼入れ硬さが低下すると共
に、射出成形のショット寿命および鏡面度（面粗さ）が
低下するので、それぞれ５μｍ以下にする。また、炭化
物の平均粒径が小さくなると、耐摩耗性が低下し、射出
成形のショット寿命が低下するので、０．６μｍ以上に
する。なお、最大炭化物粒径および炭化物平均粒径の粒
径とは、長径と短径の平均値のことである。
大粒間距離：５μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ
以上 使用した鋼粉末の粒径が大きいこと、鋼粉末中のＣ含有
量が多いことなどで最大炭化物粒径および炭化物の最大
粒間距離が大きくなると、焼入れ硬さが低下すると共
に、射出成形のショット寿命および鏡面度（面粗さ）が
低下するので、それぞれ５μｍ以下にする。また、炭化
物の平均粒径が小さくなると、耐摩耗性が低下し、射出
成形のショット寿命が低下するので、０．６μｍ以上に
する。なお、最大炭化物粒径および炭化物平均粒径の粒
径とは、長径と短径の平均値のことである。
【００２４】本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼
結鋼の製造に使用する鋼粉末の粒径について 使用する鋼粉末の粒径が大きくなると、最大炭化物粒径
および炭化物の最大粒間距離が大きくなり、焼入れ硬さ
が低下すると共に、射出成形のショット寿命および鏡面
度（面粗さ）が低下するので、その大きさは５００μｍ
以下が好ましい。また使用する鋼粉末の粒径が小さい
と、炭化物平均粒径が小さくなって耐摩耗性が低下し、
射出成形のショット寿命が低下するので、その大きさは
５０μｍ以上が好ましい。
結鋼の製造に使用する鋼粉末の粒径について 使用する鋼粉末の粒径が大きくなると、最大炭化物粒径
および炭化物の最大粒間距離が大きくなり、焼入れ硬さ
が低下すると共に、射出成形のショット寿命および鏡面
度（面粗さ）が低下するので、その大きさは５００μｍ
以下が好ましい。また使用する鋼粉末の粒径が小さい
と、炭化物平均粒径が小さくなって耐摩耗性が低下し、
射出成形のショット寿命が低下するので、その大きさは
５０μｍ以上が好ましい。
【００２５】次に、本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金
型用焼結鋼の製造方法および熱処理について一例を説明
する。本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼
は、真空取鍋精錬炉（ＶＬＦ）により上記のような成分
組成の溶鋼を溶製し、アルゴンガスを用いる噴霧法によ
り粉末にし、その後セラミックスフィルダーにより粒径
が５０〜５００μｍのものにふるい分けし、その粉末を
脱気封缶後１１００〜１２００℃、９５０気圧以上で５
時間以上の熱間静水圧成形法（ＨＩＰ）などにより成形
し、この成形体を１１００℃以上で鍛練比を５Ｓ以上に
なるように鍛造することによって製造することができ
る。また、その熱処理は、１１００〜１２５０℃から空
冷して焼入れをし、２００〜３００℃または５００〜６
００℃から空冷して焼戻しをすることによって行うこと
ができる。
型用焼結鋼の製造方法および熱処理について一例を説明
する。本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼
は、真空取鍋精錬炉（ＶＬＦ）により上記のような成分
組成の溶鋼を溶製し、アルゴンガスを用いる噴霧法によ
り粉末にし、その後セラミックスフィルダーにより粒径
が５０〜５００μｍのものにふるい分けし、その粉末を
脱気封缶後１１００〜１２００℃、９５０気圧以上で５
時間以上の熱間静水圧成形法（ＨＩＰ）などにより成形
し、この成形体を１１００℃以上で鍛練比を５Ｓ以上に
なるように鍛造することによって製造することができ
る。また、その熱処理は、１１００〜１２５０℃から空
冷して焼入れをし、２００〜３００℃または５００〜６
００℃から空冷して焼戻しをすることによって行うこと
ができる。
【００２６】以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】下記表１に示す成分組成の鋼を真空取鍋精錬
炉（ＶＬＦ）により溶製し、アルゴンガスを用いる噴霧
法により粉末にし、その後セラミックスフィルダーによ
り表２に記載した平均粒径のもの（＋−２５μｍの範
囲）にふるい分けして必要な鋼粉末を得た。これらの鋼
粉末を０．０２気圧で封缶後炉中で５００℃で１２時間
加熱し、その後１１３０℃、１０００気圧以上で６時間
の熱間静水圧成形法によりインゴットに焼結した。その
後これらのインゴットを５．５Ｓになるように熱間鍛造
して供試材を製造した。これらの供試材から試験片を切
り出し、１２２５℃から空冷する焼入れをし、５３０℃
から空冷する焼戻しを行った。
炉（ＶＬＦ）により溶製し、アルゴンガスを用いる噴霧
法により粉末にし、その後セラミックスフィルダーによ
り表２に記載した平均粒径のもの（＋−２５μｍの範
囲）にふるい分けして必要な鋼粉末を得た。これらの鋼
粉末を０．０２気圧で封缶後炉中で５００℃で１２時間
加熱し、その後１１３０℃、１０００気圧以上で６時間
の熱間静水圧成形法によりインゴットに焼結した。その
後これらのインゴットを５．５Ｓになるように熱間鍛造
して供試材を製造した。これらの供試材から試験片を切
り出し、１２２５℃から空冷する焼入れをし、５３０℃
から空冷する焼戻しを行った。
【００２７】これらの試験片の最大炭化物粒径、炭化物
の最大粒間距離、炭化物平均粒径、硬さ、鏡面度および
射出成形のショット寿命を下記方法で測定し、その結果
を下記表２に示す。 最大炭化物粒径：５０視野（１視野の大きさは、０．０
７３ｍｍ×０．０５７ｍｍである。）において各視野の
最大の炭化物の粒径を測定し、これらの平均値とした。 炭化物の最大粒間距離：５０視野において各視野の最大
の炭化物の粒間距離を測定し、これらの平均値とした。
の最大粒間距離、炭化物平均粒径、硬さ、鏡面度および
射出成形のショット寿命を下記方法で測定し、その結果
を下記表２に示す。 最大炭化物粒径：５０視野（１視野の大きさは、０．０
７３ｍｍ×０．０５７ｍｍである。）において各視野の
最大の炭化物の粒径を測定し、これらの平均値とした。 炭化物の最大粒間距離：５０視野において各視野の最大
の炭化物の粒間距離を測定し、これらの平均値とした。
【００２８】硬さは、ロックウエル硬さ試験機を用いて
Ｃスケールで測定した。鏡面度は、ダイヤモンドペース
ト仕上げをした後、表面の面粗さを測定し、面粗さが５
ｎｍ以下をＡ、６〜２０ｎｍをＢ、２１ｎｍ以上をＣと
して表した。射出成形のショット寿命は、ＣＤ成形用の
金型を製造し、プラスチック基板を射出成形し、摩耗し
て使用できなくなるまでのショット回数を測定した。そ
のショット回数が５００，０００回以上のものを良と
し、それより少ないものを劣として表した。
Ｃスケールで測定した。鏡面度は、ダイヤモンドペース
ト仕上げをした後、表面の面粗さを測定し、面粗さが５
ｎｍ以下をＡ、６〜２０ｎｍをＢ、２１ｎｍ以上をＣと
して表した。射出成形のショット寿命は、ＣＤ成形用の
金型を製造し、プラスチック基板を射出成形し、摩耗し
て使用できなくなるまでのショット回数を測定した。そ
のショット回数が５００，０００回以上のものを良と
し、それより少ないものを劣として表した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】これらの結果によると、本発明例は、いず
れも硬さがＨＲＣで６３であり、鏡面度がＡ（面粗さが
５ｎｍ以下）であり、また射出成形ショット寿命も５０
０，０００回以上の良であった。これに対して、最大炭
化物粒径および炭化物の最大粒間距離が本発明より大き
い比較例１は、表面の硬さがＨＲＣで６１であり、また
鏡面度もＣであった。そのため、射出成形ショット寿命
を測定しなかった。さらに、炭化物平均粒径が本発明よ
り小さい比較例２は、硬さがＨＲＣで６３であり、また
鏡面度がＡであったが、射出成形ショット寿命が劣であ
った。
れも硬さがＨＲＣで６３であり、鏡面度がＡ（面粗さが
５ｎｍ以下）であり、また射出成形ショット寿命も５０
０，０００回以上の良であった。これに対して、最大炭
化物粒径および炭化物の最大粒間距離が本発明より大き
い比較例１は、表面の硬さがＨＲＣで６１であり、また
鏡面度もＣであった。そのため、射出成形ショット寿命
を測定しなかった。さらに、炭化物平均粒径が本発明よ
り小さい比較例２は、硬さがＨＲＣで６３であり、また
鏡面度がＡであったが、射出成形ショット寿命が劣であ
った。
【００３２】また、炭素含有量が本発明より低い比較例
３は、硬さが低く、また鏡面度もＢであった。そのた
め、射出成形ショット寿命を測定しなかった。また、炭
素含有量が本発明より多い比較例４は、最大炭化物粒径
および炭化物の最大粒間距離が本発明の範囲外であり、
硬さが低く、鏡面度がＢであり、また射出成形ショット
寿命も劣っていた。また、Ｃｒ含有量が本発明より少な
い比較例５は、炭化物の最大粒間距離が本発明より大き
いため、硬さが低く、また鏡面度もＣであった。そのた
め、射出成形ショット寿命を測定しなかった。
３は、硬さが低く、また鏡面度もＢであった。そのた
め、射出成形ショット寿命を測定しなかった。また、炭
素含有量が本発明より多い比較例４は、最大炭化物粒径
および炭化物の最大粒間距離が本発明の範囲外であり、
硬さが低く、鏡面度がＢであり、また射出成形ショット
寿命も劣っていた。また、Ｃｒ含有量が本発明より少な
い比較例５は、炭化物の最大粒間距離が本発明より大き
いため、硬さが低く、また鏡面度もＣであった。そのた
め、射出成形ショット寿命を測定しなかった。
【００３３】また、Ｃｒ含有量およびＭｏ＋Ｗ含有量が
本発明より多い比較例６は、最大炭化物粒径および炭化
物の最大粒間距離が本発明より大きいため、硬さが低
く、また鏡面度もＣであった。そのため、射出成形ショ
ット寿命を測定しなかった。また、Ｏ含有量が本発明よ
り多い比較例７は、硬さが高かったが、鏡面度がＣであ
った。そのため射出成形ショット寿命を測定しなかっ
た。
本発明より多い比較例６は、最大炭化物粒径および炭化
物の最大粒間距離が本発明より大きいため、硬さが低
く、また鏡面度もＣであった。そのため、射出成形ショ
ット寿命を測定しなかった。また、Ｏ含有量が本発明よ
り多い比較例７は、硬さが高かったが、鏡面度がＣであ
った。そのため射出成形ショット寿命を測定しなかっ
た。
【００３４】
【発明の効果】本発明の耐摩耗性に優れた超鏡面金型用
焼結鋼は、上記成分組成、最大炭化物粒径を５μｍ以下
などにすることにより、従来の焼結工具鋼より耐摩耗
性、硬さおよび鏡面度を高くすることができるという優
れた効果を奏する。
焼結鋼は、上記成分組成、最大炭化物粒径を５μｍ以下
などにすることにより、従来の焼結工具鋼より耐摩耗
性、硬さおよび鏡面度を高くすることができるという優
れた効果を奏する。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で（以下同じ）、Ｃ：２．５０〜
４．００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以
下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃ
ｕ：０．２５％以下、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１
８．０〜２２．０％、ＭｏおよびＷの１種または２種を
２Ｍｏ＋Ｗで１．０〜４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５
０％ならびにＯ：０．０１０％以下、残部がＦｅおよび
不可避的不純物からなる成分組成を有し、最大炭化物粒
径が５μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であ
り、かつ炭化物の最大粒間距離が５μｍ以下であること
を特徴とする耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼。 - 【請求項２】 Ｃ：２．５０〜４．００％、Ｓｉ：１．
０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以
下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以下、Ｎ
ｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜２２．０％、Ｍ
ｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋Ｗで１．０〜
４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％ならびにＯ：０．
０１０％以下を含有し、さらにＣｏ：１５．０％以下を
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分
組成を有し、最大炭化物粒径が５μｍ以下、炭化物平均
粒径が０．６μｍ以上であり、かつ炭化物の最大粒間距
離が５μｍ以下であることを特徴とする耐摩耗性に優れ
た超鏡面金型用焼結鋼。 - 【請求項３】 Ｃ：２．５０〜４．００％、Ｓｉ：１．
０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以
下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以下、Ｎ
ｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜２２．０％、Ｍ
ｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋Ｗで１．０〜
４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％ならびにＯ：０．
０１０％以下を含有し、さらにＴｉ：０．００１〜０．
２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１
〜０．２％およびＴａ：０．００１〜０．２％のうちの
１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避
的不純物からなる成分組成を有し、最大炭化物粒径が５
μｍ以下、炭化物平均粒径が０．６μｍ以上であり、か
つ炭化物の最大粒間距離が５μｍ以下であることを特徴
とする耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼。 - 【請求項４】 Ｃ：２．５０〜４．００％、Ｓｉ：１．
０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以
下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以下、Ｎ
ｉ：０．２５％以下、Ｃｒ：１８．０〜２２．０％、Ｍ
ｏおよびＷの１種または２種を２Ｍｏ＋Ｗで１．０〜
４．０％、Ｖ：０．０５〜０．５０％ならびにＯ：０．
０１０％以下を含有し、さらにＣｏ：１５．０％以下を
含有し、またＴｉ：０．００１〜０．２％、Ｚｒ：０．
００１〜０．２％、Ｎｂ：０．００１〜０．２％および
Ｔａ：０．００１〜０．２％のうちの１種または２種以
上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる
成分組成を有し、最大炭化物粒径が５μｍ以下、炭化物
平均粒径が０．６μｍ以上であり、かつ炭化物の最大粒
間距離が５μｍ以下であることを特徴とする耐摩耗性に
優れた超鏡面金型用焼結鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171484A JP2001348653A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171484A JP2001348653A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001348653A true JP2001348653A (ja) | 2001-12-18 |
Family
ID=18674027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000171484A Pending JP2001348653A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 耐摩耗性に優れた超鏡面金型用焼結鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001348653A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101270451B (zh) * | 2007-03-19 | 2011-03-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 塑料模具钢及其制造方法 |
-
2000
- 2000-06-08 JP JP2000171484A patent/JP2001348653A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101270451B (zh) * | 2007-03-19 | 2011-03-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 塑料模具钢及其制造方法 |
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