JP2012153919A - Steel for die-casting die and the die-casting die - Google Patents

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Naoki Yokoi
直樹 横井
Masamichi Kono
正道 河野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide steel for a die-casting die capable of easily forming a relatively thick compound layer and hardly causing a seizure, and a die-casting die using the same.SOLUTION: The steel for the die-casting die contains 0.25≤C≤0.50 mass%, 0.0005≤Si≤0.30 mass%, 0.40≤Mn≤2.00 mass%, 1.50≤Cr≤3.00 mass%, Mo≤2.00 mass%, V≤0.60 mass%, W≤3.00 mass%, and Al≤3.00 mass%, with the balance being Fe and inevitable impurities, has nitrogen content (=[Si]+[Cr]+[Mo]/2+[V]+[W]+[Al], where [ ] means a content of each element (mass%).) of 6.00 mass% or less, and is used in a state where a compound layer with a thickness of 10 μm or more containing Fe-N compound as a main phase is formed on at least a surface in contact with molten metal. The die-casting die using the same is also provided.

Description

本発明は、ダイカスト金型用鋼及びダイカスト用金型に関し、さらに詳しくは、耐焼き付き性に優れたダイカスト金型用鋼及びこれを用いたダイカスト用金型に関する。   The present invention relates to a die casting mold steel and a die casting mold, and more particularly to a die casting mold steel having excellent seizure resistance and a die casting mold using the same.

ダイカストとは、金型内に溶融金属を圧入し、鋳造品を得る方法をいう。ダイカストは、(1)製品の寸法精度が高い、(2)製品の表面が平滑である、(3)同一形状の製品の大量生産が容易である、等の利点がある。ダイカスト用金型には、一般に、高温における機械的特性に優れた熱間工具鋼(例えば、JIS SKD61)が用いられている。   Die casting refers to a method in which molten metal is pressed into a mold to obtain a cast product. Die casting has advantages such as (1) high dimensional accuracy of the product, (2) a smooth surface of the product, and (3) easy mass production of products having the same shape. In general, hot tool steel (for example, JIS SKD61) having excellent mechanical properties at high temperatures is used for a die casting die.

しかしながら、ダイカスト用金型の表面は、溶湯との接触による加熱と、離型剤の塗布による冷却が繰り返されるため、金型表面には、熱疲労に起因するクラックが発生しやすい。金型表面に形成されたクラックは、そのまま製品に転写されるため、製品の表面品質を低下させる原因となる。
また、特にAlダイカストでは、溶湯と金型が反応しやすいため、鋳造ショット数の増加につれて、金型表面にAlが付着しやすくなる。Alが金型に強く付着する、いわゆる「焼付き」が生ずると、製品を取り出すのが困難となる。また、製品の取り出しにおいては、焼き付いた部分を強引に引きちぎることになる。その結果、製品の表面品質や寸法精度が低下し、製品の不良率は増加する。
However, since the surface of the die casting die is repeatedly heated by contact with the molten metal and cooled by the application of the release agent, cracks due to thermal fatigue are likely to occur on the die surface. Cracks formed on the surface of the mold are transferred to the product as they are, which causes the surface quality of the product to deteriorate.
In particular, in Al die casting, since the molten metal and the mold are likely to react, as the number of casting shots increases, Al tends to adhere to the mold surface. When so-called “seizure” occurs in which Al adheres strongly to the mold, it becomes difficult to take out the product. Further, when taking out the product, the burned-in portion is forcibly torn off. As a result, the surface quality and dimensional accuracy of the product decrease, and the product defect rate increases.

そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献1には、質量%で、C:0.15〜0.55%、Si:0.01〜0.5%、Mn:0.01〜2.0%、Cr:0.3〜1.5%、Mo:0.8〜2.0%、V+W:0.05〜0.5%、Cu:0.01〜2.0%、及び、Ni:0.01〜2.0%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる工具鋼が開示されている。
同文献には、合金組成を最適化することによって軟化抵抗及び熱伝導率が高くなる点、並びに、このような工具鋼を低圧鋳造型に適用しても熱疲労による亀裂が発生しにくくなる点が記載されている。
In order to solve this problem, various proposals have heretofore been made.
For example, in Patent Document 1, in mass%, C: 0.15 to 0.55%, Si: 0.01 to 0.5%, Mn: 0.01 to 2.0%, Cr: 0.3 -1.5%, Mo: 0.8-2.0%, V + W: 0.05-0.5%, Cu: 0.01-2.0%, and Ni: 0.01-2.0 A tool steel is disclosed in which the remainder is made up of Fe and inevitable impurities.
In the same document, the optimization of the alloy composition increases the softening resistance and thermal conductivity, and the fact that cracks due to thermal fatigue are less likely to occur even when such tool steel is applied to a low-pressure casting mold. Is described.

特許文献2には、重量%で、C:0.1〜0.3%、Si:1.0%以下、Mn:3.0%以下、S:0.01〜0.05%、Cr:1.0〜3.0%、Mo及びWを単独又は複合で(Mo+1/2W):2.0%以下、V:0.01〜1.0%、残部Fe及び不可避的不純物からなるダイカスト金型用鋼が開示されている。
同文献には、快削元素の添加を必要最小限に抑えることにより耐ヒートクラック性が向上する点、及び、窒化処理を施すと、さらにヒートクラック寿命が向上する点が記載されている。
In Patent Document 2, by weight, C: 0.1 to 0.3%, Si: 1.0% or less, Mn: 3.0% or less, S: 0.01 to 0.05%, Cr: Die-casting gold consisting of 1.0 to 3.0%, Mo and W alone or in combination (Mo + 1 / 2W): 2.0% or less, V: 0.01 to 1.0%, balance Fe and inevitable impurities Mold steel is disclosed.
This document describes that the heat crack resistance is improved by minimizing the addition of free-cutting elements, and that the heat crack life is further improved by nitriding.

特許文献3には、重量%で、C:0.10〜0.35%、Si:<0.80%、Mn:≦3.0%、Cr:2.0〜7.0%未満、1/2W+Mo:0.3〜5.0%、V:<0.5%、N:0.05超〜0.50%、C+N:0.20〜0.60%、O:≦0.0100%、P:≦0.050%、Al:≦0.050%を満たし、残部が実質的にFeからなる熱間工具鋼が開示されている。
同文献には、N量を増加し、V量を低減し、かつ、C+N量を一定の幅に制限することによって、耐ヒートチェック性を損なうことなく耐Al溶損性が向上する点が記載されている。
In Patent Document 3, C: 0.10 to 0.35%, Si: <0.80%, Mn: ≦ 3.0%, Cr: 2.0 to less than 7.0% by weight%, / 2W + Mo: 0.3 to 5.0%, V: <0.5%, N: more than 0.05 to 0.50%, C + N: 0.20 to 0.60%, O: ≦ 0.0100% , P: ≦ 0.050%, Al: ≦ 0.050% is satisfied, and a hot tool steel whose balance is substantially made of Fe is disclosed.
This document describes that by increasing the amount of N, reducing the amount of V, and limiting the amount of C + N to a certain range, the Al corrosion resistance is improved without impairing the heat check resistance. Has been.

特許文献4には、重量%で、C:0.30〜0.55%、Si:1.20%以下、Mn:0.1〜1.5%、Cr:2.55〜6.50%、WとMoの1種又は2種を1/2W+Moで1.0〜4.5%、V:0.2〜1.5%、残部Fe及び不可避的不純物からなり、少なくとも作業面に窒化層を有し、かつ窒化層の表面から25μm内部での硬さがHV800以下であり、さらに基地の硬さより高い硬化層の深さが100μm以下である熱間加工用金型が開示されている。
同文献には、金型表面に窒化層を形成する場合において、窒化層の硬さの勾配を最適化すると、耐ヒートクラック性が向上する点が記載されている。
In Patent Document 4, C: 0.30 to 0.55%, Si: 1.20% or less, Mn: 0.1 to 1.5%, Cr: 2.55 to 6.50% by weight% 1 and 2 of W and Mo are composed of 1.0 to 4.5% at 1/2 W + Mo, V: 0.2 to 1.5%, the balance Fe and unavoidable impurities, and at least a nitride layer on the work surface A mold for hot working is disclosed in which the hardness inside the nitride layer from the surface of the nitride layer is HV800 or less, and the depth of the hardened layer higher than the hardness of the base is 100 μm or less.
This document describes that when a nitride layer is formed on the mold surface, the heat crack resistance is improved by optimizing the hardness gradient of the nitride layer.

特許文献5には、表面にクロム窒化物及びクロム炭窒化物の少なくとも一方を有する表面硬化層が形成されたダイカスト用金型が開示されている。
同文献には、金型表面にCr系の表面硬化層を形成すると、摩耗や浸食が著しく少なくなる点が記載されている。
Patent Document 5 discloses a die casting mold in which a surface hardened layer having at least one of chromium nitride and chromium carbonitride is formed on the surface.
This document describes that when a Cr-based hardened surface layer is formed on the mold surface, wear and erosion are remarkably reduced.

さらに、特許文献6には、質量%で、C:0.15〜0.55%、Si:0.02〜0.60%、Mo:0.30〜4.00%、及び、V:0.03〜1.00%を含有し、更にCr、Mn、Ni及びCuを所定量含有し、残部がFe及び不可避の不純物からなる金型用鋼が開示されている。
同文献には、Cr、Mn、Ni及びCuの含有量を所定の範囲とすると、焼入れ性が向上し、かつ、高熱伝導率化できる点が記載されている。
Furthermore, Patent Document 6 describes, in mass%, C: 0.15 to 0.55%, Si: 0.02 to 0.60%, Mo: 0.30 to 4.00%, and V: 0. A steel for molds containing 0.03 to 1.00%, further containing a predetermined amount of Cr, Mn, Ni and Cu, the balance being Fe and inevitable impurities is disclosed.
This document describes that when the contents of Cr, Mn, Ni, and Cu are within a predetermined range, the hardenability is improved and the thermal conductivity can be increased.

ダイカストにおいて焼付きが発生した場合、装置を停止し、焼付きを除去しなければならない。焼付き除去の間は鋳造ができないため、生産性は低下する。すなわち、焼付きは、鋳造品の不良率を増加させるだけでなく、生産性を低下させる重大なトラブルである。
焼付きの回避には、窒化処理によって金型表面に窒化物の層(化合物層)を形成することが有効でである。しかしながら、従来の材料からなる金型表面に窒化処理を施しても、表面に形成される化合物層は、極めて薄い。そのため、溶湯の流速が大きい部位では、摩耗によって化合物層が早期に消失し、焼付き回避の効果も消滅する。
さらに、ダイカスト用金型には、良好な耐焼き付き性だけでなく、所定の硬さを得るための良好な焼入れ性、ヒートクラックの原因となる熱応力を低減するための高熱伝導性などが求められる。しかしながら、耐焼き付き性、焼入れ性、及び、高熱伝導性を兼ね備えた材料が提案された例は、従来にはない。
If seizure occurs in die casting, the device must be stopped and seizure must be removed. Since casting is not possible during seizure removal, productivity is reduced. In other words, seizure is a serious trouble that not only increases the defective rate of castings but also decreases productivity.
In order to avoid seizure, it is effective to form a nitride layer (compound layer) on the mold surface by nitriding. However, even if nitriding is performed on the surface of a mold made of a conventional material, the compound layer formed on the surface is extremely thin. Therefore, at the site where the flow rate of the molten metal is large, the compound layer disappears early due to wear, and the effect of avoiding seizure disappears.
Furthermore, die casting molds require not only good seizure resistance, but also good hardenability to obtain the required hardness and high thermal conductivity to reduce thermal stress that causes heat cracks. It is done. However, there has never been an example in which a material having both seizure resistance, hardenability, and high thermal conductivity has been proposed.

特開2009−13465号公報JP 2009-13465 A 特開2000−297351号公報JP 2000-297351 A 特開2004−19001号公報JP 2004-19001 A 特開平6−88166号公報JP-A-6-88166 特開2001−25856号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-25856 特開2009−242820号公報JP 2009-242820 A

本発明が解決しようとする課題は、相対的に厚い化合物層を容易に形成することができ、焼付きが起きにくいダイカスト金型用鋼、及び、これを用いたダイカスト用金型を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、耐焼き付き性に加えて、焼入れ性及び高熱伝導性に優れたダイカスト金型用鋼、及び、これを用いたダイカスト用金型を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to provide a die-casting die steel that can easily form a relatively thick compound layer and hardly cause seizure, and a die-casting die using the same. It is in.
Another problem to be solved by the present invention is to provide a die casting mold steel excellent in hardenability and high thermal conductivity in addition to seizure resistance, and a die casting mold using the same. .

上記課題を解決するために本発明に係るダイカスト金型用鋼は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
(1)前記ダイカスト金型用鋼は、
0.25≦C≦0.50mass%、
0.005≦Si≦0.30mass%、
0.40≦Mn≦2.00mass%、
1.50≦Cr≦3.00mass%、
Mo≦2.00mass%、
V≦0.60mass%、
W≦3.00mass%、及び、
Al≦3.00mass%を含み、
残部がFe及び不可避的不純物からなる。
(2)前記ダイカスト金型用鋼は、(a)式で表される窒素保有量が6.00mass%以下である。
窒素保有量=[Si]+[Cr]+[Mo]/2+[V]+[W]+[Al] ・・(a)
但し、[]は、各元素の含有量(mass%)。
(3)前記ダイカスト金型用鋼は、少なくとも溶湯と接する面にFe−N系化合物を主相とする厚さ10μm以上の化合物層を形成した状態で用いられる。
In order to solve the above-described problems, the steel for die casting molds according to the present invention is summarized as having the following configuration.
(1) The die casting steel is
0.25 ≦ C ≦ 0.50 mass%,
0.005 ≦ Si ≦ 0.30 mass%,
0.40 ≦ Mn ≦ 2.00 mass%,
1.50 ≦ Cr ≦ 3.00 mass%,
Mo ≦ 2.00 mass%,
V ≦ 0.60 mass%,
W ≦ 3.00 mass%, and
Including Al ≦ 3.00 mass%,
The balance consists of Fe and inevitable impurities.
(2) The die casting mold steel has a nitrogen holding amount represented by the formula (a) of 6.00 mass% or less.
Nitrogen holding amount = [Si] + [Cr] + [Mo] / 2 + [V] + [W] + [Al] (a)
However, [] is the content of each element (mass%).
(3) The die-casting die steel is used in a state in which a compound layer having a thickness of 10 μm or more having an Fe—N compound as a main phase is formed on at least a surface in contact with the molten metal.

本発明に係るダイカスト用金型は、
少なくとも溶湯と接する面に本発明に係るダイカスト金型用鋼が用いられ、
少なくとも前記溶湯と接する面にFe−N系化合物を主相とする厚さ10μm以上の化合物層が形成されていることを要旨とする。
The die casting die according to the present invention is
The die casting steel according to the present invention is used on at least the surface in contact with the molten metal,
The gist is that a compound layer having a thickness of 10 μm or more having an Fe—N-based compound as a main phase is formed at least on the surface in contact with the molten metal.

焼入れ・焼戻しが行われた鋼を窒化処理すると、表面から内部に向かって窒素が拡散し、窒素が固溶した拡散層が形成される。窒素の拡散がさらに進行し、窒素の固溶量が限界を超えると、鋼の表面に、γ'−Fe4N、ε−Fe2-3N等のFe−N系化合物を主相とする化合物層が形成される。
この時、鋼中にSi、Cr、Mo、V、W、Al等の窒化物を形成しやすい元素が相対的に多量に含まれている場合(例えば、JIS SKD61の場合)、鋼中に拡散した窒素がこれらの非鉄系の窒化物の生成に優先的に消費される。その結果、鋼の表面にFe−N系化合物からなる化合物層を厚く形成するのが困難となる。
これに対し、鋼中のSi等の窒化物形成元素を所定量以下に制限すると、非鉄系の窒化物の形成に消費される窒素量が減少する。その結果、窒化処理によって鋼の表面に相対的に厚い化合物層を形成することができる。
When the steel that has been quenched and tempered is nitrided, nitrogen diffuses from the surface toward the inside, and a diffusion layer in which nitrogen is dissolved is formed. When the diffusion of nitrogen further progresses and the solid solution amount of nitrogen exceeds the limit, Fe—N-based compounds such as γ′-Fe 4 N and ε-Fe 2-3 N are used as the main phase on the steel surface. A compound layer is formed.
At this time, if the steel contains a relatively large amount of elements that easily form nitrides such as Si, Cr, Mo, V, W, and Al (for example, in the case of JIS SKD61), the steel diffuses. Nitrogen is preferentially consumed in the formation of these non-ferrous nitrides. As a result, it becomes difficult to form a thick compound layer made of Fe-N compounds on the surface of the steel.
On the other hand, if the amount of nitride-forming elements such as Si in the steel is limited to a predetermined amount or less, the amount of nitrogen consumed to form non-ferrous nitrides decreases. As a result, a relatively thick compound layer can be formed on the steel surface by nitriding.

さらに、Fe−N系化合物を主相とする化合物層は、溶湯(特に、Al又はAl合金からなる溶湯)との反応性が低い。そのため、所定の成分を含み、かつ、表面に相対的に厚い化合物層が形成された鋼をダイカスト用金型に適用すると、溶湯の焼付きを抑制することができる。また、化合物層が厚く形成されているため、溶湯の流速が大きい部位であっても、焼付き回避の効果を長期間に渡って持続させることができる。
さらに、成分元素を最適化すると、焼入れ性及び熱伝導性が向上する。
Furthermore, the compound layer having a Fe—N-based compound as a main phase has low reactivity with molten metal (particularly, molten metal made of Al or an Al alloy). Therefore, when steel containing a predetermined component and having a relatively thick compound layer formed on the surface is applied to a die casting die, seizure of the molten metal can be suppressed. In addition, since the compound layer is formed thick, the effect of avoiding seizure can be maintained for a long time even at a portion where the flow rate of the molten metal is high.
Furthermore, when the component elements are optimized, hardenability and thermal conductivity are improved.

化合物層厚さと500ショット後の離型抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the compound layer thickness and the mold release resistance after 500 shots. 窒素保有量と化合物層厚さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between nitrogen holding amount and a compound layer thickness. Cr量と化合物層厚さの関係、及び、Cr量と焼入れ性(緩冷材衝撃値)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Cr amount and compound layer thickness, and the relationship between Cr amount and hardenability (slow cooling material impact value). 図4(a)及び図4(b)は、それぞれ、実施例1及び比較例1で作製した入れ子ピンの500ショット後の外観写真である。図4(c)及び図4(d)は、それぞれ、実施例1及び比較例1で作製した入れ子ピンの窒化処理直後の断面写真である。FIG. 4A and FIG. 4B are external appearance photographs after 500 shots of the nesting pins produced in Example 1 and Comparative Example 1, respectively. FIG. 4C and FIG. 4D are cross-sectional photographs immediately after the nitriding treatment of the nested pins produced in Example 1 and Comparative Example 1, respectively.

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1. ダイカスト金型用鋼]
[1.1. 主構成元素]
本発明に係るダイカスト金型用鋼は、以下のような元素を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる。添加元素の種類、その成分範囲、及び、その限定理由は、以下の通りである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[1. Steel for die casting molds]
[1.1. Main constituent elements]
The die casting mold steel according to the present invention contains the following elements, with the balance being Fe and inevitable impurities. The kind of additive element, its component range, and the reason for limitation are as follows.

(1) 0.25≦C≦0.50mass%。
Cは、焼入れ焼戻しによるマルテンサイトの硬さの向上、並びに、合金炭化物の析出硬化による強度及び硬さの向上に寄与する。このような効果を得るためには、C含有量は、0.25mass%以上である必要がある。C含有量は、さらに好ましくは、0.32mass%以上である。
一方、C含有量が過剰になると、マルテンサイトへのCの過飽和固溶量が過剰となり、靱性や熱伝導率が低下する。従って、C含有量は、0.50mass%以下である必要がある。C含有量は、さらに好ましくは、0.40mass%以下である。
(1) 0.25 ≦ C ≦ 0.50 mass%.
C contributes to the improvement of the hardness of martensite by quenching and tempering, and the improvement of strength and hardness by precipitation hardening of alloy carbides. In order to acquire such an effect, C content needs to be 0.25 mass% or more. The C content is more preferably 0.32 mass% or more.
On the other hand, when the C content is excessive, the supersaturated solid solution amount of C in martensite becomes excessive, and toughness and thermal conductivity are reduced. Therefore, the C content needs to be 0.50 mass% or less. The C content is more preferably 0.40 mass% or less.

(2) 0.005≦Si≦0.30mass%。
Siは、地鉄中に固溶し、固溶硬化に寄与する。Si含有量が過少であると、充分な軟化抵抗が得られない。従って、Si含有量は、0.005mass%以上である必要がある。Si含有量は、さらに好ましくは、0.10mass%以上である。
軟化抵抗を確保するには、Si含有量は、多いほど良い。しかしながら、Si含有量が過剰になると、熱伝導率への影響が非常に大きくなる。また、Siは、窒化時に侵入した窒素を窒化物形成に消費するため、Fe−N系化合物を主相とする化合物層の成長を妨げる。従って、Si含有量は、0.30mass%以下である必要がある。Si含有量は、さらに好ましくは、0.15mass%以下である。
(2) 0.005 ≦ Si ≦ 0.30 mass%.
Si dissolves in the ground iron and contributes to solid solution hardening. If the Si content is too small, sufficient softening resistance cannot be obtained. Therefore, the Si content needs to be 0.005 mass% or more. The Si content is more preferably 0.10 mass% or more.
In order to ensure softening resistance, the higher the Si content, the better. However, when the Si content is excessive, the influence on the thermal conductivity becomes very large. Further, since Si consumes nitrogen that has entered during nitridation to form a nitride, it prevents the growth of a compound layer containing a Fe—N-based compound as a main phase. Therefore, the Si content needs to be 0.30 mass% or less. The Si content is more preferably 0.15 mass% or less.

(3) 0.40≦Mn≦2.00mass%。
Mnは、焼入れ性の向上に寄与する。このような効果を得るためには、Mn含有量は、0.40mass%以上である必要がある。Mn含有量は、さらに好ましくは、0.60mass%以上である。
一方、Mn含有量が過剰になると、軟化抵抗及び熱伝導率を劣化させる。加えて、球状化焼き鈍し処理に長時間を要し、製造性を低下させる。従って、Mn含有量は、2.00mass%以下である必要がある。Mn含有量は、さらに好ましくは、1.0mass%以下である。
(3) 0.40 ≦ Mn ≦ 2.00 mass%.
Mn contributes to improvement of hardenability. In order to acquire such an effect, Mn content needs to be 0.40 mass% or more. The Mn content is more preferably 0.60 mass% or more.
On the other hand, when the Mn content is excessive, softening resistance and thermal conductivity are deteriorated. In addition, a long time is required for the spheroidizing annealing treatment, and the productivity is lowered. Therefore, the Mn content needs to be 2.00 mass% or less. The Mn content is more preferably 1.0 mass% or less.

(4) 1.50≦Cr≦3.00mass%。
Crは、焼入れ性を向上させるだけでなく、炭化物を形成して鋼を高強度化する元素として有用である。このような効果を得るためには、Cr含有量は、1.50mass%以上である必要がある。
一方、Cr含有量が過剰になると、軟化抵抗、高温強度及び熱伝導率を低下させる。また、Crは、他の合金元素に比べ、窒化物CrNを形成しやすい。そのため、過剰のCrは、窒化時に侵入した窒素を多量に消費し、化合物層の成長を著しく妨げる。従って、Cr含有量は、3.00mass%以下である必要がある。Cr含有量は、さらに好ましくは、1.80mass%以下である。
(4) 1.50 ≦ Cr ≦ 3.00 mass%.
Cr not only improves hardenability, but is also useful as an element that forms carbides and increases the strength of steel. In order to acquire such an effect, Cr content needs to be 1.50 mass% or more.
On the other hand, when the Cr content is excessive, softening resistance, high temperature strength and thermal conductivity are lowered. Moreover, Cr is easier to form nitride CrN than other alloy elements. For this reason, excessive Cr consumes a large amount of nitrogen that has entered during nitriding, which significantly hinders the growth of the compound layer. Therefore, the Cr content needs to be 3.00 mass% or less. The Cr content is more preferably 1.80 mass% or less.

(5) Mo≦2.00mass%。
Moは、高温強度を向上させるのに有効な元素である。このような効果を得るためには、Mo含有量は、0.30mass%以上が好ましい。
一方、Mo含有量が過剰になると、破壊靱性が低下する。また、Moは、窒化時に侵入した窒素をMo2Nの形成に消費するため、化合物層の成長を妨げる.従って、Mo含有量は、2.00mass%以下である必要がある。Mo含有量は、さらに好ましくは、1.35mass%以下である。
(5) Mo ≦ 2.00 mass%.
Mo is an element effective for improving the high-temperature strength. In order to obtain such an effect, the Mo content is preferably 0.30 mass% or more.
On the other hand, when the Mo content is excessive, fracture toughness is reduced. In addition, Mo consumes nitrogen that has entered during nitridation to form Mo 2 N, which hinders the growth of the compound layer. Therefore, the Mo content needs to be 2.00 mass% or less. The Mo content is more preferably 1.35 mass% or less.

(6) V≦0.60mass%。
Vは、靱性に大きく影響を及ぼす元素であり、焼入れ時の結晶粒粗大化を抑制して耐衝撃性の低下を防ぐ。このような効果を得るためには、V含有量は、0.10mass%以上が好ましい。
一方、V含有量が過剰になると、ソーキングにより溶解しきれない粗大な晶出VCが残留し、疲労強度、耐衝撃性を大幅に低下させる。また、Vは、窒化時に侵入した窒素をVNの形成に消費するため、化合物層の成長を妨げる。従って、V含有量は、0.60mass%以下である必要がある。V含有量は、さらに好ましくは、0.30mass%以下である。
(6) V ≦ 0.60 mass%.
V is an element that greatly affects the toughness, and suppresses the coarsening of crystal grains during quenching to prevent a decrease in impact resistance. In order to obtain such an effect, the V content is preferably 0.10 mass% or more.
On the other hand, when the V content is excessive, coarse crystallized VC that cannot be completely dissolved by soaking remains, and the fatigue strength and impact resistance are greatly reduced. In addition, V consumes nitrogen that has entered during nitridation for the formation of VN, thus preventing the growth of the compound layer. Therefore, the V content needs to be 0.60 mass% or less. The V content is more preferably 0.30 mass% or less.

(7) W≦3.00mass%。
Wは、焼入れ性を向上させるだけでなく、炭化物を形成して鋼を高強度化する元素として有用である。特に、軟化抵抗を高める効果が大きい。
一方、W含有量が過剰になると、特性の飽和と素材コストの増大を招くだけでなく、鋳造時に粗大な炭化物を生じやすい。粗大な炭化物は、破壊の起点になりやすく、疲労強度や衝撃値を低下させる原因となる。さらに、Wは、窒化時に侵入した窒素をWNの形成に消費するため、化合物層の成長を妨げる.従って、W含有量は、3.00mass%以下である必要がある。W含有量は、さらに好ましくは、0.90mass%以下である。
(7) W ≦ 3.00 mass%.
W is useful as an element that not only improves hardenability but also forms carbides to increase the strength of steel. In particular, the effect of increasing the softening resistance is great.
On the other hand, when the W content is excessive, not only saturation of characteristics and an increase in material cost are caused, but coarse carbides are liable to be produced during casting. Coarse carbide is likely to be a starting point of fracture, and causes a decrease in fatigue strength and impact value. Further, W consumes nitrogen that has entered during nitridation for the formation of WN, thus preventing the growth of the compound layer. Therefore, the W content needs to be 3.00 mass% or less. The W content is more preferably 0.90 mass% or less.

(8) Al≦3.00mass%。
Alは、AlNを形成して、焼入れにおける結晶粒の粗大化を防止する元素である。金属間化合物を形成して析出し、分散強化にも寄与する。
一方、Al含有量が過剰になると、特性の飽和と製造コストの増大を招くだけでなく、介在物であるアルミナを増すことになる。介在物であるアルミナは、破壊の起点となりやすく、疲労強度や衝撃値を低下させる原因となる。さらに、Alは、窒化時に侵入した窒素をAlNの形成に消費するため、化合物層の成長を妨げる。従って、Al含有量は、3.00mass%以下である必要がある。Al含有量は、さらに好ましくは、0.01mass%以下である。
(8) Al ≦ 3.00 mass%.
Al is an element that forms AlN and prevents coarsening of crystal grains during quenching. It forms and precipitates intermetallic compounds, contributing to dispersion strengthening.
On the other hand, when the Al content is excessive, not only saturation of characteristics and an increase in manufacturing cost are caused, but also alumina as an inclusion is increased. Alumina, which is an inclusion, tends to be a starting point of fracture, and causes a decrease in fatigue strength and impact value. Furthermore, since Al consumes nitrogen that has entered during nitriding for the formation of AlN, the growth of the compound layer is hindered. Therefore, the Al content needs to be 3.00 mass% or less. The Al content is more preferably 0.01 mass% or less.

[1.2. 副構成元素]
本発明に係るダイカスト金型用鋼は、上述した主構成元素に加えて、以下のような1種又は2種以上の副構成元素をさらに含んでいても良い。添加元素の種類及びその限定理由は、以下の通りである。
[1.2. Sub-constituent elements]
The die casting steel according to the present invention may further include one or more sub-constituent elements as described below in addition to the main constituent elements described above. The types of additive elements and the reasons for limiting them are as follows.

(9) Ni≦0.50mass%。
Niは、焼入れ性及び耐衝撃性の向上に寄与する。
一方、Ni含有量が過剰になると、焼鈍しに長時間を要する。従って、Ni含有量は、0.50mass%以下が好ましい。
(9) Ni ≦ 0.50 mass%.
Ni contributes to the improvement of hardenability and impact resistance.
On the other hand, if the Ni content is excessive, it takes a long time for annealing. Therefore, the Ni content is preferably 0.50 mass% or less.

(10) Co≦2.00mass%。
Coは、固溶強化による高温強度の向上に寄与する。
一方、Co含有量が過剰になると、Coは高価な元素であるため、製造コストの増加を引き起こす。従って、Co含有量は、2.00mass%以下が好ましい。Co含有量は、さらに好ましくは、1.00mass%以下である。
(10) Co ≦ 2.00 mass%.
Co contributes to the improvement of high temperature strength by solid solution strengthening.
On the other hand, if the Co content is excessive, Co is an expensive element, which causes an increase in manufacturing cost. Therefore, the Co content is preferably 2.00 mass% or less. The Co content is more preferably 1.00 mass% or less.

[1.3. 窒素保有量]
本発明に係るダイカスト金型用鋼は、各成分元素が上述の範囲にあることに加えて、(a)式で表される窒素保有量が所定の範囲にある必要がある。
窒素保有量=[Si]+[Cr]+[Mo]/2+[V]+[W]+[Al] ・・(a)
但し、[]は、各元素の含有量(mass%)。
窒素保有量は、鋼に侵入した窒素が非鉄系の窒化物として蓄えられる量の指標となる。窒素保有量が少ないほど、Fe−N系化合物を主相とする化合物層が形成されやすいことを表す。現実的な窒化処理時間内において厚さ10μm以上の化合物層の形成を可能とするためには、窒素保有量は、6.00mass%以下である必要がある。窒素保有量は、さらに好ましくは、5.00mass%以下、さらに好ましくは、4.00mass%以下である。
[1.3. Nitrogen holding amount]
In the die-casting die steel according to the present invention, in addition to each component element being in the above range, the nitrogen holding amount represented by the formula (a) needs to be in a predetermined range.
Nitrogen holding amount = [Si] + [Cr] + [Mo] / 2 + [V] + [W] + [Al] (a)
However, [] is the content of each element (mass%).
The nitrogen retention amount is an index of the amount of nitrogen that has entered the steel and stored as non-ferrous nitrides. It represents that the compound layer which uses a Fe-N type compound as a main phase is easy to be formed, so that there is little nitrogen retention. In order to enable formation of a compound layer having a thickness of 10 μm or more within a practical nitriding time, the nitrogen holding amount needs to be 6.00 mass% or less. The nitrogen holding amount is more preferably 5.00 mass% or less, and further preferably 4.00 mass% or less.

[1.4. 特性]
成分元素及び窒素保有量を最適化すると、相対的に厚い化合物層の形成が容易となるだけでなく、熱伝導性及び焼入れ性が向上する。
具体的には、成分元素及び窒素保有量を最適化すると、室温における熱伝導率が30(W/m/K)以上であるダイカスト金型用鋼が得られる。
また、成分元素及び窒素保有量を最適化すると、焼入れ性(緩冷材衝撃値)が15J/cm2以上であるダイカスト金型用鋼が得られる。
[1.4. Characteristic]
Optimizing the component elements and nitrogen retention not only facilitates the formation of a relatively thick compound layer, but also improves thermal conductivity and hardenability.
Specifically, when the component elements and the nitrogen holding amount are optimized, a die-casting steel having a thermal conductivity at room temperature of 30 (W / m / K) or more can be obtained.
Further, when the component elements and nitrogen holding amount are optimized, a die casting steel having a hardenability (slow cooling material impact value) of 15 J / cm 2 or more can be obtained.

[1.5. 用途]
本発明に係る鋼は、ダイカスト用金型の材料として特に好適である。本発明に係る鋼をダイカスト用金型に用いる場合、少なくとも溶湯と接する面にFe−N系化合物を主相とする厚さ10μm以上の化合物層を形成した状態で用いられる。
ここで、「化合物層」とは、鋼の表面に形成されたFe−N系化合物を主相とする層をいう。
「Fe−N系化合物」とは、FeとNからなる化合物(例えば、γ'−Fe4N、ε−Fe2-3Nなど)をいう。
「Fe−N系化合物を主相とする」とは、化合物層中に含まれるFe−N系化合物の割合が50vol%以上であることを言う。通常、化合物層中には、Fe−N系化合物だけでなく、Si、Cr等の窒化により生成する非鉄系の窒化物が含まれる。
[1.5. Application]
The steel according to the present invention is particularly suitable as a material for a die casting die. When using the steel which concerns on this invention for the metal mold | die for die-casting, it is used in the state which formed the compound layer with a thickness of 10 micrometers or more which has a Fe-N type compound as a main phase at least on the surface which contacts a molten metal.
Here, the “compound layer” refers to a layer having an Fe—N-based compound formed on the surface of steel as a main phase.
“Fe—N compound” refers to a compound composed of Fe and N (for example, γ′-Fe 4 N, ε-Fe 2-3 N, etc.).
“Using an Fe—N compound as a main phase” means that the proportion of the Fe—N compound contained in the compound layer is 50 vol% or more. Usually, the compound layer contains not only Fe—N compounds but also non-ferrous nitrides produced by nitriding such as Si and Cr.

[2. ダイカスト用金型]
本発明に係るダイカスト用金型は、
少なくとも溶湯と接する面に本発明に係るダイカスト金型用鋼が用いられ、
少なくとも前記溶湯と接する面にFe−N系化合物を主相とする厚さ10μm以上の化合物層が形成されていることを特徴とする。
[2. Die casting mold]
The die casting die according to the present invention is
The die casting steel according to the present invention is used on at least the surface in contact with the molten metal,
A compound layer having a thickness of 10 μm or more having an Fe—N-based compound as a main phase is formed at least on a surface in contact with the molten metal.

本発明において、「ダイカスト用金型」というときは、例えば、鋳抜きピン、押出ピン、中子、入子、スプルコアなども含まれる。これらの中でも、湯口付近に設置される入れ子、中子、鋳抜きピンなどは、溶湯と直に、かつ、強く接触し、焼付きを起こしやすいので、本発明に係る鋼の用途として特に好適である。   In the present invention, the term “die casting die” includes, for example, a cast pin, an extrusion pin, a core, a nest, a sprue core, and the like. Among these, inserts, cores, cored pins, etc. installed in the vicinity of the gate are particularly suitable for the use of the steel according to the present invention because they are in direct and strong contact with the molten metal and easily seize. is there.

本発明に係るダイカスト用金型は、構成部品のすべてに本発明に係る鋼を用いても良いが、少なくとも溶湯と接する面に本発明に係る鋼が用いられていれば良い。本発明に係る鋼は、特に溶湯の流速が大きい部位(例えば、入れ子ピン)に用いるのが好ましい。
また、化合物層は、本発明に係る鋼を用いた構成部品の全面に形成されていても良いが、少なくとも溶湯と接する面に化合物層が形成されていれば良い。
The die casting die according to the present invention may use the steel according to the present invention for all of the components, but it is sufficient that the steel according to the present invention is used at least on the surface in contact with the molten metal. The steel according to the present invention is particularly preferably used for a portion (for example, a nesting pin) where the flow rate of the molten metal is large.
Further, the compound layer may be formed on the entire surface of the component using steel according to the present invention, but it is sufficient that the compound layer is formed at least on the surface in contact with the molten metal.

[3. ダイカスト金型用鋼の製造方法]
本発明に係るダイカスト金型用鋼は、所定の組成となるように配合された原料を溶解・鋳造することにより製造することができる。溶解・鋳造方法は、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の方法を用いることができる。通常、溶解・鋳造後に、晶出した粗大な炭化物を固溶させるために、均質化熱処理が行われる。
[3. Manufacturing method of die casting steel]
The die casting steel according to the present invention can be produced by melting and casting raw materials blended so as to have a predetermined composition. The melting / casting method is not particularly limited, and various methods can be used depending on the purpose. Usually, after melting and casting, a homogenized heat treatment is performed in order to solidify the crystallized coarse carbide.

[4. ダイカスト用金型の製造方法]
本発明に係るダイカスト用金型は、
(1)均質化熱処理が行われた鋼を所定の形状に加工し、
(2)加工された素材の焼入れ、焼戻しを行い、
(3)素材表面を仕上げ加工し、
(4)素材表面を窒化処理する、
ことにより製造することができる。
[4. Die casting mold manufacturing method]
The die casting die according to the present invention is
(1) Processing the homogenized heat-treated steel into a predetermined shape,
(2) Quenching and tempering the processed material,
(3) Finishing the surface of the material,
(4) nitriding the material surface;
Can be manufactured.

窒化処理は、表面に化合物層を形成するために行われる。現実的な処理時間内に相対的に厚い化合物層を形成するためには、窒化方法は、鋼中への窒素の導入速度が速い方法が好ましい。このような窒化方法としては、例えば、塩浴軟窒化、ガス軟窒化、ガス浸硫窒化などがある。プラズマ窒化やイオン窒化は、鋼中への窒素の導入速度が遅いため、本発明に係る鋼の窒化処理方法には適さない。   Nitriding is performed to form a compound layer on the surface. In order to form a relatively thick compound layer within a realistic processing time, the nitriding method is preferably a method in which the introduction rate of nitrogen into the steel is high. Examples of such nitriding methods include salt bath soft nitriding, gas soft nitriding, gas nitrosulphurizing, and the like. Plasma nitriding and ion nitriding are not suitable for the method of nitriding steel according to the present invention because the introduction rate of nitrogen into the steel is slow.

窒化温度は、特に限定されるものではなく、窒化方法に応じて最適な温度を選択する。一般に、窒化温度が高くなるほど、窒素の導入速度が速くなるので、化合物層が生成しやすくなる。窒化温度は、具体的には、520℃以上が好ましい。
一方、窒化温度が高くなりすぎると、母材の軟化や変形のおそれがある。従って、窒化温度は、600℃以下が好ましい。窒化温度は、さらに好ましくは580℃以下である。
The nitriding temperature is not particularly limited, and an optimum temperature is selected according to the nitriding method. In general, the higher the nitriding temperature, the faster the nitrogen introduction rate, and the easier it is for the compound layer to form. Specifically, the nitriding temperature is preferably 520 ° C. or higher.
On the other hand, if the nitriding temperature is too high, the base material may be softened or deformed. Therefore, the nitriding temperature is preferably 600 ° C. or lower. The nitriding temperature is more preferably 580 ° C. or lower.

[5. ダイカスト金型用鋼及びダイカスト用金型の作用]
焼入れ・焼戻しが行われた鋼を窒化処理すると、表面から内部に向かって窒素が拡散し、窒素が固溶した拡散層が形成される。窒素の拡散がさらに進行し、窒素の固溶量が限界を超えると、鋼の表面に、γ'−Fe4N、ε−Fe2-3N等のFe−N系化合物を主相とする化合物層が形成される。
この時、鋼中にSi、Cr、Mo、V、W、Al等の窒化物を形成しやすい元素が相対的に多量に含まれている場合(例えば、JIS SKD61の場合)、鋼中に拡散した窒素がこれらの非鉄系の窒化物の生成に優先的に消費される。その結果、鋼の表面にFe−N系化合物からなる化合物層を厚く形成するのが困難となる。
これに対し、鋼中のSi等の窒化物形成元素を所定量以下に制限すると、非鉄系の窒化物の形成に消費される窒素量が減少する。その結果、窒化処理によって鋼の表面に相対的に厚い化合物層を形成することができる。
[5. Action of Die Casting Die Steel and Die Casting Die]
When the steel that has been quenched and tempered is nitrided, nitrogen diffuses from the surface toward the inside, and a diffusion layer in which nitrogen is dissolved is formed. When the diffusion of nitrogen further progresses and the solid solution amount of nitrogen exceeds the limit, Fe—N-based compounds such as γ′-Fe 4 N and ε-Fe 2-3 N are used as the main phase on the steel surface. A compound layer is formed.
At this time, if the steel contains a relatively large amount of elements that easily form nitrides such as Si, Cr, Mo, V, W, and Al (for example, in the case of JIS SKD61), the steel diffuses. Nitrogen is preferentially consumed in the formation of these non-ferrous nitrides. As a result, it becomes difficult to form a thick compound layer made of Fe-N compounds on the surface of the steel.
On the other hand, if the amount of nitride-forming elements such as Si in the steel is limited to a predetermined amount or less, the amount of nitrogen consumed to form non-ferrous nitrides decreases. As a result, a relatively thick compound layer can be formed on the steel surface by nitriding.

さらに、Fe−N系化合物を主相とする化合物層は、溶湯(特に、Al又はAl合金からなる溶湯)との反応性が低い。そのため、所定の成分を含み、かつ、表面に相対的に厚い化合物層が形成された鋼をダイカスト用金型に適用すると、溶湯の焼付きを抑制することができる。また、化合物層が厚く形成されているため、溶湯の流速が大きい部位であっても、焼付き回避の効果を長期間に渡って持続させることができる。
さらに、成分元素を最適化すると、焼入れ性及び熱伝導性が向上する。
Furthermore, the compound layer having a Fe—N-based compound as a main phase has low reactivity with molten metal (particularly, molten metal made of Al or an Al alloy). Therefore, when steel containing a predetermined component and having a relatively thick compound layer formed on the surface is applied to a die casting die, seizure of the molten metal can be suppressed. In addition, since the compound layer is formed thick, the effect of avoiding seizure can be maintained for a long time even at a portion where the flow rate of the molten metal is high.
Furthermore, when the component elements are optimized, hardenability and thermal conductivity are improved.

(実施例1〜22、比較例1〜8)
[1. 試料の作製]
表1に示す組成の合金を高周波誘導炉で溶解し、50kgのインゴットを得た。溶製したインゴットに対し、熱間鍛造後、1280℃で24時間の均質化熱処理、1020℃の焼ならし、870℃の球状化焼鈍しを実施した後、入れ子ピン形状に切削加工した。切削加工した材料に対し、さらに焼入れ・焼戻しを行った。焼入れ条件は、1030℃とした。また、焼戻し条件は、590〜630℃で2回以上とした。
次に、焼入れ・焼戻し後の材料に対し、仕上げ切削加工を実施後、窒化処理(化合物形成処理)を施した。窒化処理は、塩浴軟窒化(550℃×3hr)、又は、ガス軟窒化(550℃×3〜4hr)により行った。
(Examples 1-22, Comparative Examples 1-8)
[1. Preparation of sample]
An alloy having the composition shown in Table 1 was melted in a high frequency induction furnace to obtain a 50 kg ingot. The melted ingot was subjected to homogenization heat treatment at 1280 ° C. for 24 hours, normalizing at 1020 ° C., and spheroidizing annealing at 870 ° C. after hot forging, and then cutting into a nested pin shape. The cut material was further quenched and tempered. The quenching conditions were 1030 ° C. The tempering conditions were 590 to 630 ° C. and twice or more.
Next, the material after quenching and tempering was subjected to finish cutting and then subjected to nitriding treatment (compound forming treatment). The nitriding treatment was performed by salt bath soft nitriding (550 ° C. × 3 hr) or gas soft nitriding (550 ° C. × 3-4 hr).

[2. 試験方法]
[2.1. 熱伝導率]
鍛造加工後の材料からφ10×2mmの試料を切り出した。この試料を用いて、レーザーフラッシュ法により熱伝導率を測定した。
[2.2. 化合物層厚さ]
窒化処理後の材料の断面を顕微鏡で観察し、無作為に選んだ5箇所において、化合物層の厚さを測定し、その平均値を算出した。
[2. Test method]
[2.1. Thermal conductivity]
A sample of φ10 × 2 mm was cut out from the material after forging. Using this sample, the thermal conductivity was measured by a laser flash method.
[2.2. Compound layer thickness]
The cross section of the material after the nitriding treatment was observed with a microscope, the thickness of the compound layer was measured at five randomly selected locations, and the average value was calculated.

[2.3. 離型抵抗]
入れ子ピンが挿入された金型を用いて、Al系合金(ADC12)のダイカストを500ショット行った。溶湯温度は、700℃とした。また、1ショットのサイクルタイムは30〜60秒とし、ショット毎に離型剤を金型意匠面に2秒間スプレーした。鋳造品を離型させる際(すなわち、鋳造品に埋没している入れ子ピンの先端を抜き取る際)に、離型用の押し出しピンにかかる荷重をロードセルで測定した。500ショットの最後の5ショットの離型荷重の平均値を算出し、これを「離型抵抗」とした。
[2.4. 焼入れ性(緩冷材衝撃値)]
上記球状化焼鈍後の材料からJIS シャルピー衝撃試験片 3号試験片(2mmUノッチ)を切り出した。この試験片を大型材料中心部の焼入れを模擬するため、1030℃で1時間加熱保持後、550℃までを20℃/min、550℃〜150℃までを0.3℃/minで冷却した。その後、仕上げ加工を施し、シャルピー衝撃試験により衝撃値を測定した。
[2.3. Release resistance]
Using a mold with the insert pin inserted, 500 shots of die casting of an Al-based alloy (ADC12) were performed. The molten metal temperature was 700 ° C. Moreover, the cycle time of one shot was 30 to 60 seconds, and the mold release agent was sprayed on the mold design surface for 2 seconds for each shot. When releasing the cast product (that is, when removing the tip of the insert pin buried in the cast product), the load applied to the extruding push pin was measured with a load cell. The average value of the mold release load of the last 5 shots of 500 shots was calculated, and this was defined as “mold release resistance”.
[2.4. Hardenability (slow cooling material impact value)]
A JIS Charpy impact test piece No. 3 test piece (2 mmU notch) was cut out from the material after the spheroidizing annealing. In order to simulate quenching of the center of the large material, the test piece was heated and held at 1030 ° C. for 1 hour and then cooled to 550 ° C. at 20 ° C./min and from 550 ° C. to 150 ° C. at 0.3 ° C./min. Then, finish processing was performed and the impact value was measured by the Charpy impact test.

[3. 結果]
表1に、結果を示す。なお、表1には、合金組成及び化合物形成方法も併せて示した。表1より、以下のことがわかる。
(1)比較例1〜8の場合、化合物層厚さは、いずれも10μm以下であった。これは、窒素保有量が6.0mass%を超えているためと考えられる。これに対し、実施例1〜22の場合、化合物層厚さは、いずれも10μm以上であった。
(2)比較例1、2の場合、室温における熱伝導率は、いずれも20W/m/K以下であった。これは、過剰のSi、Crを含むためと考えられる。これに対し、実施例1〜22の場合、室温における熱伝導率は、いずれも30W/m/K以上であった。
(3)比較例1〜8の場合、500ショット後の離型抵抗は、いずれも200Nを超えている。これは、化合物層厚さが薄すぎるためと考えられる。これに対し、実施例1〜22の場合、500ショット後の離型抵抗は、いずれも100N以下であった。
[3. result]
Table 1 shows the results. Table 1 also shows the alloy composition and the compound forming method. Table 1 shows the following.
(1) In the case of Comparative Examples 1 to 8, the compound layer thickness was 10 μm or less. This is presumably because the nitrogen retention amount exceeds 6.0 mass%. On the other hand, in Examples 1-22, the compound layer thickness was 10 micrometers or more in any case.
(2) In the case of Comparative Examples 1 and 2, the thermal conductivity at room temperature was 20 W / m / K or less. This is considered to be due to containing excessive Si and Cr. In contrast, in Examples 1 to 22, the thermal conductivity at room temperature was 30 W / m / K or more.
(3) In the case of Comparative Examples 1 to 8, the release resistance after 500 shots is over 200N. This is considered because the compound layer thickness is too thin. On the other hand, in Examples 1-22, the release resistance after 500 shots was 100 N or less.

Figure 2012153919
Figure 2012153919

図1に、化合物層厚さと500ショット後の離型抵抗との関係を示す。また、図2に、窒素保有量と化合物層厚さとの関係を示す。なお、図1及び図2は、表1の結果をプロットしたものである。
図1及び図2より、
(1)化合物層厚さが10μm未満になると、500ショット後の離型抵抗が急激に増加する、
(2)所定の窒化処理条件下において10μm以上の化合物層を形成するためには、窒素保有量を6mass%以下にする必要がある、
ことがわかる。
FIG. 1 shows the relationship between the compound layer thickness and the mold release resistance after 500 shots. FIG. 2 shows the relationship between the amount of nitrogen retained and the thickness of the compound layer. 1 and 2 are plots of the results in Table 1.
From FIG. 1 and FIG.
(1) When the compound layer thickness is less than 10 μm, the release resistance after 500 shots increases rapidly.
(2) In order to form a compound layer of 10 μm or more under predetermined nitriding conditions, the nitrogen holding amount needs to be 6 mass% or less.
I understand that.

図3に、Cr量と化合物層厚さの関係、及び、Cr量と焼入れ性(緩冷材衝撃値)との関係を示す。図3より、Cr量を1.5〜3.0mass%とすると、化合物層厚さが10μm以上となり、かつ、焼入れ性が向上する(緩冷材衝撃値が15J/cm2以上になる)ことがわかる。なお、本関係は、C:0.4mass%、Si:0.1mass%、Mn:0.45mass%、Mo:1.2mass%、V:0.5mass%、W:0.01mass%、Al:0.001mass%で合金組成を固定し、Cr量を変化させた試験結果から求めた。 FIG. 3 shows the relationship between the Cr amount and the compound layer thickness, and the relationship between the Cr amount and hardenability (slow cooling material impact value). From FIG. 3, when the Cr amount is 1.5 to 3.0 mass%, the compound layer thickness is 10 μm or more and the hardenability is improved (the slow cooling material impact value is 15 J / cm 2 or more). I understand. This relationship is as follows: C: 0.4 mass%, Si: 0.1 mass%, Mn: 0.45 mass%, Mo: 1.2 mass%, V: 0.5 mass%, W: 0.01 mass%, Al: The alloy composition was fixed at 0.001 mass%, and the test result was obtained by changing the Cr amount.

図4(a)及び図4(b)に、それぞれ、実施例1及び比較例1で作製した入れ子ピンの500ショット後の外観写真を示す。図4(c)及び図4(d)に、それぞれ、実施例1及び比較例1で作製した入れ子ピンの窒化処理直後の断面写真を示す。
図4より、
(1)実施例1の入れ子ピンは、比較例1に比べて化合物層厚さが厚い、
(2)実施例1の入れ子ピンは、比較例1に比べてAl溶湯の焼付きが少ない、
ことがわかる。
4 (a) and 4 (b) show appearance photographs after 500 shots of the nesting pins produced in Example 1 and Comparative Example 1, respectively. FIG. 4C and FIG. 4D show cross-sectional photographs immediately after the nitriding treatment of the nested pins produced in Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
From FIG.
(1) The nested pin of Example 1 has a thicker compound layer than Comparative Example 1.
(2) The nesting pin of Example 1 has less seizure of Al molten metal compared to Comparative Example 1,
I understand that.

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。   The embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明に係るダイカスト金型用鋼は、Al合金などのダイカストに用いられる金型の材料として用いることができる。   The die casting steel according to the present invention can be used as a material of a die used for die casting such as an Al alloy.

Claims (5)

以下の構成を備えたダイカスト金型用鋼。
(1)前記ダイカスト金型用鋼は、
0.25≦C≦0.50mass%、
0.005≦Si≦0.30mass%、
0.40≦Mn≦2.00mass%、
1.50≦Cr≦3.00mass%、
Mo≦2.00mass%、
V≦0.60mass%、
W≦3.00mass%、及び、
Al≦3.00mass%を含み、
残部がFe及び不可避的不純物からなる。
(2)前記ダイカスト金型用鋼は、(a)式で表される窒素保有量が6.00mass%以下である。
窒素保有量=[Si]+[Cr]+[Mo]/2+[V]+[W]+[Al] ・・(a)
但し、[]は、各元素の含有量(mass%)。
(3)前記ダイカスト金型用鋼は、少なくとも溶湯と接する面にFe−N系化合物を主相とする厚さ10μm以上の化合物層を形成した状態で用いられる。
Die-cast die steel with the following configuration.
(1) The die casting steel is
0.25 ≦ C ≦ 0.50 mass%,
0.005 ≦ Si ≦ 0.30 mass%,
0.40 ≦ Mn ≦ 2.00 mass%,
1.50 ≦ Cr ≦ 3.00 mass%,
Mo ≦ 2.00 mass%,
V ≦ 0.60 mass%,
W ≦ 3.00 mass%, and
Including Al ≦ 3.00 mass%,
The balance consists of Fe and inevitable impurities.
(2) The die casting mold steel has a nitrogen holding amount represented by the formula (a) of 6.00 mass% or less.
Nitrogen holding amount = [Si] + [Cr] + [Mo] / 2 + [V] + [W] + [Al] (a)
However, [] is the content of each element (mass%).
(3) The die-casting die steel is used in a state in which a compound layer having a thickness of 10 μm or more having an Fe—N compound as a main phase is formed on at least a surface in contact with the molten metal.
Ni≦0.50mass%をさらに含む請求項1に記載のダイカスト金型用鋼。   The steel for die-casting molds according to claim 1, further comprising Ni ≦ 0.50 mass%. Co≦2.00mass%をさらに含む請求項1又は2に記載のダイカスト金型用鋼。   The steel for die-casting molds according to claim 1 or 2, further comprising Co ≦ 2.00 mass%. 室温における熱伝導率が30(W/m/K)以上である請求項1から3までのいずれかに記載のダイカスト金型用鋼。   4. The die casting steel according to claim 1, wherein the thermal conductivity at room temperature is 30 (W / m / K) or more. 少なくとも溶湯と接する面に請求項1から4までのいずれかに記載のダイカスト金型用鋼が用いられ、
少なくとも前記溶湯と接する面にFe−N系化合物を主相とする厚さ10μm以上の化合物層が形成されたダイカスト用金型。
The die casting steel according to any one of claims 1 to 4 is used at least on a surface in contact with the molten metal,
A die casting mold in which a compound layer having a thickness of 10 μm or more having an Fe—N compound as a main phase is formed on at least a surface in contact with the molten metal.
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