JP3016540B2 - 熱間均衡圧密されたマルテンサイト系モールド及びダイブロック部材並びにその製造方法 - Google Patents
熱間均衡圧密されたマルテンサイト系モールド及びダイブロック部材並びにその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック射出成形
のためのモールド、金属ダイキャスティングのダイ部
品、及びその他の熱間加工工具部品に使用される高機械
加工性、熱間均衡圧密により成形され（hot-isostatica
lly-compacted)、予め硬化されたマルテンサイト系鋼物
体ならびにその製造方法に関する。
のためのモールド、金属ダイキャスティングのダイ部
品、及びその他の熱間加工工具部品に使用される高機械
加工性、熱間均衡圧密により成形され（hot-isostatica
lly-compacted)、予め硬化されたマルテンサイト系鋼物
体ならびにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的に、プラスチック射出成形のため
のモールド、ダイキャスティング用ダイ、熱鍛造ダイ、
押出し成形用のダイ、及びその他の熱間加工工具のため
の部品（以下モールド及びダイと言う）は、熱間加工工
具鋼モールド又はダイブロックを仕上げ寸法に近い部品
に荒加工し、荒加工された部品を急冷及び焼入れ方式の
熱処理を施し、最終的に硬化された部品を仕上げ寸法に
機械加工することにより製造される。上記の熱処理工程
の間に荒加工された部品は、モールド又はダイブロック
内の冶金学的相変化の結果として、及び熱処理工程に特
有の不均一熱応力の結果として、寸法変化が起る。これ
らの寸法変化は、終局的形状及び寸法に部品を機械加工
するため、熱処理の後、２番目の仕上げ加工工程を施す
必要が生ずる。必要とされる２番目の機械加工は、モー
ルド又はダイの製造のコスト及び製造時間の増加をもた
らす。
のモールド、ダイキャスティング用ダイ、熱鍛造ダイ、
押出し成形用のダイ、及びその他の熱間加工工具のため
の部品（以下モールド及びダイと言う）は、熱間加工工
具鋼モールド又はダイブロックを仕上げ寸法に近い部品
に荒加工し、荒加工された部品を急冷及び焼入れ方式の
熱処理を施し、最終的に硬化された部品を仕上げ寸法に
機械加工することにより製造される。上記の熱処理工程
の間に荒加工された部品は、モールド又はダイブロック
内の冶金学的相変化の結果として、及び熱処理工程に特
有の不均一熱応力の結果として、寸法変化が起る。これ
らの寸法変化は、終局的形状及び寸法に部品を機械加工
するため、熱処理の後、２番目の仕上げ加工工程を施す
必要が生ずる。必要とされる２番目の機械加工は、モー
ルド又はダイの製造のコスト及び製造時間の増加をもた
らす。
【０００３】予め硬化されたモールド又はダイブロック
の使用は、２番目の仕上げ機械加工の必要性を除去す
る。従来の再硫化された、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）
Ｈ１３の熱間加工工具鋼で作られた予め硬化されたモー
ルド及びダイブロックは広く利用されている。鋼中に硫
黄を添加することにより、モールド及びダイへの適用に
要求される高硬度（３５〜５０ＨＲＣ）において、鋼ブ
ロックの良好な機械加工性が得られるが、広く利用され
ている予め硬化されたモールド及びダイブロックから作
られた部品は、低い靭性及び低寿命を示す。それと言う
のも、硫黄の添加は鋼の切欠き靭性を減少させるからで
ある。さらに、鋼中に形成される硫化物粒子は、多くの
プラスチックの射出成形への適用に要求される高い品質
の表面仕上げに迄研磨されるべきモールドブロックの可
能性を低下させる。
の使用は、２番目の仕上げ機械加工の必要性を除去す
る。従来の再硫化された、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）
Ｈ１３の熱間加工工具鋼で作られた予め硬化されたモー
ルド及びダイブロックは広く利用されている。鋼中に硫
黄を添加することにより、モールド及びダイへの適用に
要求される高硬度（３５〜５０ＨＲＣ）において、鋼ブ
ロックの良好な機械加工性が得られるが、広く利用され
ている予め硬化されたモールド及びダイブロックから作
られた部品は、低い靭性及び低寿命を示す。それと言う
のも、硫黄の添加は鋼の切欠き靭性を減少させるからで
ある。さらに、鋼中に形成される硫化物粒子は、多くの
プラスチックの射出成形への適用に要求される高い品質
の表面仕上げに迄研磨されるべきモールドブロックの可
能性を低下させる。
【０００４】広く利用されている予め硬化されたモール
ド及びダイブロックが示す低い切欠き靭性及び低下した
研磨性の故に、それらはプラスチック射出成形及び熱間
加工業では広範囲には利用されていない。これらの低い
切欠き靭性は、モールド又はダイが使用中に割れが生じ
た場合、安全上の危険が生ずるという致命的な欠点の原
因となり、それらの利用分野は少ない。したがって、高
加工性を有し、予め硬化させたダイ及びモールドの使用
によりもたらされる可能性のある産業界全体のコスト節
約は、はかり知れないものがある。したがって、要望さ
れるものは、工具の性能及び寿命を犠牲にすることなく
使用可能な、高度の機械加工性を備え、予め硬化された
マルテンサイト系の工具鋼モールド及びダイブロックで
ある。
ド及びダイブロックが示す低い切欠き靭性及び低下した
研磨性の故に、それらはプラスチック射出成形及び熱間
加工業では広範囲には利用されていない。これらの低い
切欠き靭性は、モールド又はダイが使用中に割れが生じ
た場合、安全上の危険が生ずるという致命的な欠点の原
因となり、それらの利用分野は少ない。したがって、高
加工性を有し、予め硬化させたダイ及びモールドの使用
によりもたらされる可能性のある産業界全体のコスト節
約は、はかり知れないものがある。したがって、要望さ
れるものは、工具の性能及び寿命を犠牲にすることなく
使用可能な、高度の機械加工性を備え、予め硬化された
マルテンサイト系の工具鋼モールド及びダイブロックで
ある。
【０００５】熱間均衡圧密された、適当な化学組成の、
予め合金化された粉末の物体から作られたモールド及び
ダイにより付加的なコスト節減が実現できる。このよう
な物体は、予め合金化された粉末を適当な容器に入れ、
その容器を気密シールで密封し、次いで容器を高温と圧
力との種々の組合せの状態下に置くことによって製造さ
れる。物体は理論密度の１００％近くまでに達するよう
完全に密な塊に製造されるので、熱間鍛造、熱間圧延、
又は熱間押出しのような付加的熱間機械的処理は必要と
しない。このような熱間機械的処理の除去は、予め硬化
されたモールド及びダイブロックの製作に当り、部品コ
スト、工賃及びエネルギー消費の顕著な節約をもたら
す。
予め合金化された粉末の物体から作られたモールド及び
ダイにより付加的なコスト節減が実現できる。このよう
な物体は、予め合金化された粉末を適当な容器に入れ、
その容器を気密シールで密封し、次いで容器を高温と圧
力との種々の組合せの状態下に置くことによって製造さ
れる。物体は理論密度の１００％近くまでに達するよう
完全に密な塊に製造されるので、熱間鍛造、熱間圧延、
又は熱間押出しのような付加的熱間機械的処理は必要と
しない。このような熱間機械的処理の除去は、予め硬化
されたモールド及びダイブロックの製作に当り、部品コ
スト、工賃及びエネルギー消費の顕著な節約をもたら
す。
【０００６】さらに、熱間均衡圧密された物体の熱処理
による予め硬化されたモールド及びダイブロックの製造
は、このように作られたモールド及びダイブロックに独
特の冶金学的及び機械的特性をもたらす。とりわけ、続
いて起る熱間機械的処理による可塑的変形がないことか
ら、鋼中に形成されるセカンドフエーズの粒子は、概ね
球形に保たれ、熱加工方向に平行に長く延びた粒子構造
は見られない。かかる特性は、概ね等方性で、その結
果、モールド及びダイ製造に対して仕上げられたモール
ド又はダイ部品の応力の方向を予想して、鋼の方向を判
断して選択する必要を除去する機械的特性をもたらす。
による予め硬化されたモールド及びダイブロックの製造
は、このように作られたモールド及びダイブロックに独
特の冶金学的及び機械的特性をもたらす。とりわけ、続
いて起る熱間機械的処理による可塑的変形がないことか
ら、鋼中に形成されるセカンドフエーズの粒子は、概ね
球形に保たれ、熱加工方向に平行に長く延びた粒子構造
は見られない。かかる特性は、概ね等方性で、その結
果、モールド及びダイ製造に対して仕上げられたモール
ド又はダイ部品の応力の方向を予想して、鋼の方向を判
断して選択する必要を除去する機械的特性をもたらす。
【０００７】さらに、予め硬化されたモールド及びダイ
ブロックを均衡圧密により成形することにより、付加的
な熱間機械的処理なしで鋼に近い形のモールド及びダイ
ブロックを製造することができる。熱間均衡圧密及び熱
処理後の広範囲にわたる機械加工に対する要求を最少に
するための特別な形状のモールド又はダイブロックを製
造するため、注文形状の容器を組立てることもできる。
この特性は、モールド及びダイ部品の製造コスト、工賃
及びエネルギー消費を減少する。
ブロックを均衡圧密により成形することにより、付加的
な熱間機械的処理なしで鋼に近い形のモールド及びダイ
ブロックを製造することができる。熱間均衡圧密及び熱
処理後の広範囲にわたる機械加工に対する要求を最少に
するための特別な形状のモールド又はダイブロックを製
造するため、注文形状の容器を組立てることもできる。
この特性は、モールド及びダイ部品の製造コスト、工賃
及びエネルギー消費を減少する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、高い機械加工性を有し、熱間均衡圧密され、予め硬
化されたマルテンサイト系の、プラスチック射出成形の
ためのモールド、ダイキャスティングダイ部品及びその
他の熱間加工工具部品の製造に採用可能であって、衝撃
靭性と研磨性を併せ備えた熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックを提供することである。
は、高い機械加工性を有し、熱間均衡圧密され、予め硬
化されたマルテンサイト系の、プラスチック射出成形の
ためのモールド、ダイキャスティングダイ部品及びその
他の熱間加工工具部品の製造に採用可能であって、衝撃
靭性と研磨性を併せ備えた熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックを提供することである。
【０００９】本発明の他の関連する課題は、意図する硫
黄の添加を含む予め合金化された粉末の熱間均衡圧密及
び熱処理によりこれらの特性を有する高い機械加工性と
熱間均衡圧密され、予め硬化されたマルテンサイト系の
熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックの製造方法を
提供することである。
黄の添加を含む予め合金化された粉末の熱間均衡圧密及
び熱処理によりこれらの特性を有する高い機械加工性と
熱間均衡圧密され、予め硬化されたマルテンサイト系の
熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックの製造方法を
提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明により、プラスチ
ック射出成形のためのモールド、ダイキャスティング用
ダイ部品、及びその他の熱間加工工具部品の製造に使用
される、熱間均衡圧密されたままの、マルテンサイト系
熱間加工工具鋼モールド及びダイブロック部材が提供さ
れる。この部材は、３５から５０ＨＲＣの間の範囲の硬
度を有し、硫黄を０．０５から０．２０重量％含有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験された場
合、０．６９kg−ｍ（５foot−pounds)のシャルピーＶ
ノッチ衝撃靭性を有する。この部材は、３５から５０Ｈ
ＲＣの間の範囲の硬度を有し、硫黄を０．２０から０．
３０重量％含有し、４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理
され、かつ ２２℃（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°
Ｆ）で試験された場合、０．４１４kg−ｍ（３foot−po
unds)のシャルピーＶノッチ衝撃靭性を有する。
ック射出成形のためのモールド、ダイキャスティング用
ダイ部品、及びその他の熱間加工工具部品の製造に使用
される、熱間均衡圧密されたままの、マルテンサイト系
熱間加工工具鋼モールド及びダイブロック部材が提供さ
れる。この部材は、３５から５０ＨＲＣの間の範囲の硬
度を有し、硫黄を０．０５から０．２０重量％含有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験された場
合、０．６９kg−ｍ（５foot−pounds)のシャルピーＶ
ノッチ衝撃靭性を有する。この部材は、３５から５０Ｈ
ＲＣの間の範囲の硬度を有し、硫黄を０．２０から０．
３０重量％含有し、４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理
され、かつ ２２℃（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°
Ｆ）で試験された場合、０．４１４kg−ｍ（３foot−po
unds)のシャルピーＶノッチ衝撃靭性を有する。
【００１１】この部材は、No.Ａ３（米国プラスチック
産業協会のモールドフィニッシュガイド）又はそれ以上
の表面仕上げに研磨された場合、１平方インチ当り１０
個以下の表面凹みを示す。この部材は、予め合金化され
た粒子を熱間均衡圧密し、熱処理し、マルテンサイト系
熱間加工工具鋼の完全に密な塊とされる。その組成は、
表１に示すように、概ね重量％で、０．３２−０．４５
の炭素、０．２０−２．００のマンガン、０．０５−
０．３０の硫黄、０．０３以下の燐、０．８０−１．２
０のシリコン、４．７５−５．７０のクロム、１．１０
−１．７５のモリブデン、０．８０−１．２０のバナジ
ウム、２．００以下のニオブ、残量の鉄及び付随的な不
純物より成る。
産業協会のモールドフィニッシュガイド）又はそれ以上
の表面仕上げに研磨された場合、１平方インチ当り１０
個以下の表面凹みを示す。この部材は、予め合金化され
た粒子を熱間均衡圧密し、熱処理し、マルテンサイト系
熱間加工工具鋼の完全に密な塊とされる。その組成は、
表１に示すように、概ね重量％で、０．３２−０．４５
の炭素、０．２０−２．００のマンガン、０．０５−
０．３０の硫黄、０．０３以下の燐、０．８０−１．２
０のシリコン、４．７５−５．７０のクロム、１．１０
−１．７５のモリブデン、０．８０−１．２０のバナジ
ウム、２．００以下のニオブ、残量の鉄及び付随的な不
純物より成る。
【００１２】
【表１】
【００１３】予め合金化された粒子は、上記の代りに、
硫黄を０．０５−０．３０重量％の範囲内で添加した、
ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）の熱間加工工具鋼のいずれか
の化学組成とすることも可能である。さらに、予め合金
化された粒子は、プラスチック射出成形用モールド、ダ
イキャスティングダイ部品及びその他の熱間加工工具部
品として使用するのに適し、硫黄が０．０５−０．３０
重量％の範囲で添加された、マルエージング鋼又は析出
硬化鋼（precipitation-hardning steel)とすることも
可能である。
硫黄を０．０５−０．３０重量％の範囲内で添加した、
ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）の熱間加工工具鋼のいずれか
の化学組成とすることも可能である。さらに、予め合金
化された粒子は、プラスチック射出成形用モールド、ダ
イキャスティングダイ部品及びその他の熱間加工工具部
品として使用するのに適し、硫黄が０．０５−０．３０
重量％の範囲で添加された、マルエージング鋼又は析出
硬化鋼（precipitation-hardning steel)とすることも
可能である。
【００１４】予め合金化された粒子の使用により、硫黄
はその中に均一に分布され、こうして熱間均衡圧密さ
れ、予め合金化された粒子の完全に密な塊は小さく均一
に分布され、そしてそれらの大部分は総じて球状にな
る。望ましくは、本発明により製造された集塊された部
材中の硫黄の最大サイズは最長寸法で約２５μｍ以下に
なる。したがって、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会） Ｈ１３
の鋳造インゴット及び他の従来の成形された鋼につきも
のの硫黄の分離は、これらのインゴットから鍛造された
モールド及びダイブロック中の、従来の比較的太く長い
硫化物の従通材の存在を回避して除去する。
はその中に均一に分布され、こうして熱間均衡圧密さ
れ、予め合金化された粒子の完全に密な塊は小さく均一
に分布され、そしてそれらの大部分は総じて球状にな
る。望ましくは、本発明により製造された集塊された部
材中の硫黄の最大サイズは最長寸法で約２５μｍ以下に
なる。したがって、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会） Ｈ１３
の鋳造インゴット及び他の従来の成形された鋼につきも
のの硫黄の分離は、これらのインゴットから鍛造された
モールド及びダイブロック中の、従来の比較的太く長い
硫化物の従通材の存在を回避して除去する。
【００１５】予め合金化された粒子は、本明細中に述べ
る本発明の範囲内で硫黄の存在する所望の合金のガス微
細化により製造することができる。ガス微細化の採用に
より、本発明の実施に使用するのに適した特性の球状粒
子が得られる。微細化ガスとしては窒素ガスが適してい
る。
る本発明の範囲内で硫黄の存在する所望の合金のガス微
細化により製造することができる。ガス微細化の採用に
より、本発明の実施に使用するのに適した特性の球状粒
子が得られる。微細化ガスとしては窒素ガスが適してい
る。
【００１６】本発明によれば、プラスチック射出成形の
ためのモールド、ダイキャスト用ダイ部品、及びその他
の熱間加工工具部品に使用される高い機械加工性の熱間
均衡圧密されたマルテンサイト系の熱間加工工具鋼モー
ルド及びダイブロックが、予め合金化された粒子の熱間
均衡圧密により完全に密な物体を形成することにより製
造される。熱処理は、焼なまし、マルテンサイト構造を
作るための加熱・冷却による焼入れ及び周囲温度への中
間冷却を伴う少なくとも２度の焼戻し処理を含む焼戻し
により構成することができる。
ためのモールド、ダイキャスト用ダイ部品、及びその他
の熱間加工工具部品に使用される高い機械加工性の熱間
均衡圧密されたマルテンサイト系の熱間加工工具鋼モー
ルド及びダイブロックが、予め合金化された粒子の熱間
均衡圧密により完全に密な物体を形成することにより製
造される。熱処理は、焼なまし、マルテンサイト構造を
作るための加熱・冷却による焼入れ及び周囲温度への中
間冷却を伴う少なくとも２度の焼戻し処理を含む焼戻し
により構成することができる。
【００１７】本発明の望ましい実施例によれば、本発明
の実施に使用するのに適した組成の溶鋼に０．０５〜
０．３０重量％の硫黄が添加される。次いで、溶鋼は窒
素ガスで微細化され、予め合金化された粉末が作られ
る。この粉末は、低炭素鋼の容器に装填され、加熱によ
りガスが放出され、溶接によりシールされる。充された
容器は、熱間均衡圧密により１２時間以内、９８２−
１，３１６℃（１８００−２４００°Ｆ）の範囲の温度
で、７０３kg／cm2 （１０，０００psi ）を超す圧力
で、理論密度に近い完全な密度に成形される。得られた
物体は、８４３−９２７℃（１，５５０−１，７００°
Ｆ）の間の温度で厚さ２．５４cm（１インチ）当り約１
時間、最少２時間加熱され、そして１０℃（５０°Ｆ）
／ｈ以下の速度で室温に迄冷却することにより焼なまし
される。焼なましされた物体は９８２−１，０６６℃
（１，８００−１，９５０°Ｆ）の間の温度に、厚さ
２．５４cm（１インチ）当り半時間の速度で加熱するこ
とにより焼入れされ、そしてマルテンサイト構造を作る
ために最少−７℃（２０°Ｆ）／分の速度で６６℃（１
５０°Ｆ）に急冷する。約６６℃（１５０°Ｆ）の温度
に達すると、物体は直ちに５３８−６４９℃（１，００
０−１，２００°Ｆ）の範囲の温度に、厚さ２．５４cm
（１インチ）当り約１時間の速度で、最少２時間＋２時
間、その間に周囲温度への急冷を介在させて２度の焼戻
しが施される。低炭素鋼容器の残片は、熱処理後機械加
工により物体より取除かれる。モールド及びダイブロッ
クは、物体を所要の寸法及び形状に切断することにより
製造される。
の実施に使用するのに適した組成の溶鋼に０．０５〜
０．３０重量％の硫黄が添加される。次いで、溶鋼は窒
素ガスで微細化され、予め合金化された粉末が作られ
る。この粉末は、低炭素鋼の容器に装填され、加熱によ
りガスが放出され、溶接によりシールされる。充された
容器は、熱間均衡圧密により１２時間以内、９８２−
１，３１６℃（１８００−２４００°Ｆ）の範囲の温度
で、７０３kg／cm2 （１０，０００psi ）を超す圧力
で、理論密度に近い完全な密度に成形される。得られた
物体は、８４３−９２７℃（１，５５０−１，７００°
Ｆ）の間の温度で厚さ２．５４cm（１インチ）当り約１
時間、最少２時間加熱され、そして１０℃（５０°Ｆ）
／ｈ以下の速度で室温に迄冷却することにより焼なまし
される。焼なましされた物体は９８２−１，０６６℃
（１，８００−１，９５０°Ｆ）の間の温度に、厚さ
２．５４cm（１インチ）当り半時間の速度で加熱するこ
とにより焼入れされ、そしてマルテンサイト構造を作る
ために最少−７℃（２０°Ｆ）／分の速度で６６℃（１
５０°Ｆ）に急冷する。約６６℃（１５０°Ｆ）の温度
に達すると、物体は直ちに５３８−６４９℃（１，００
０−１，２００°Ｆ）の範囲の温度に、厚さ２．５４cm
（１インチ）当り約１時間の速度で、最少２時間＋２時
間、その間に周囲温度への急冷を介在させて２度の焼戻
しが施される。低炭素鋼容器の残片は、熱処理後機械加
工により物体より取除かれる。モールド及びダイブロッ
クは、物体を所要の寸法及び形状に切断することにより
製造される。
【００１８】「ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）熱間加工工具
鋼」は、Ｈ１０、Ｈ１１及びＨ１２のようなクロムモリ
ブデン熱間加工工具鋼として、かつそれらを包含して定
義されている。それらは重量％で、０．３０−０．６０
の炭素、０．１０−２．００のマンガン、０．０３迄の
燐、０．３０−２．００のシリコン、２．６０−６．１
０のクロム、０．２０−１．５０のバナジウム、０．７
５−３．５０のモリブデン、２．００迄のニオブ、残量
の鉄及び微量の不純物の組成を有する。Ｈ１４、Ｈ１
６、Ｈ１９及びＨ２３等のクロムタングステン熱間加工
工具鋼では、その組成は重量％で、０．３０−０．６０
の炭素、０．１０−２．００のマンガン、０．０３以下
の燐、０．３０−２．００のシリコン、２．００−１
３．００のクロム、０．２０−２．５０のバナジウム、
３．００−１３．００のタングステン、０．１０−２．
００のモリブデン、０．５０−５．００のコバルト、
４．００以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物であ
る。又、Ｈ２０、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２４、Ｈ２５及び
Ｈ２６等のタングステン熱間加工工具鋼では、その組成
は重量％で、０．２０−０．６０の炭素、０．１０−
２．００のマンガン、０．０３以下の燐、０．１０−
１．００のシリコン、２．００−６．００のクロム、
３．００以下のニッケル、０．１０−２．００のバナジ
ウム、５．００−２０．００のタングステン、３．００
以下のモリブデン、４．００以下のコバルト、３．００
以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物である。又、
Ｈ１５、Ｈ４１、Ｈ４２及びＨ４３等のモリブデン熱間
加工工具鋼では、その組成は重量％で、０．１０−０．
７０の炭素、０．１０−２．００のマンガン、０．１０
−１．００のシリコン、２．００−６．００のクロム、
３．００以下のニッケル、０．５０−３．００のバナジ
ウム、８．００以下のタングステン、４．００−１０．
００のモリブデン、２６．００以下のコバルト、３．０
０以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物である。
鋼」は、Ｈ１０、Ｈ１１及びＨ１２のようなクロムモリ
ブデン熱間加工工具鋼として、かつそれらを包含して定
義されている。それらは重量％で、０．３０−０．６０
の炭素、０．１０−２．００のマンガン、０．０３迄の
燐、０．３０−２．００のシリコン、２．６０−６．１
０のクロム、０．２０−１．５０のバナジウム、０．７
５−３．５０のモリブデン、２．００迄のニオブ、残量
の鉄及び微量の不純物の組成を有する。Ｈ１４、Ｈ１
６、Ｈ１９及びＨ２３等のクロムタングステン熱間加工
工具鋼では、その組成は重量％で、０．３０−０．６０
の炭素、０．１０−２．００のマンガン、０．０３以下
の燐、０．３０−２．００のシリコン、２．００−１
３．００のクロム、０．２０−２．５０のバナジウム、
３．００−１３．００のタングステン、０．１０−２．
００のモリブデン、０．５０−５．００のコバルト、
４．００以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物であ
る。又、Ｈ２０、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２４、Ｈ２５及び
Ｈ２６等のタングステン熱間加工工具鋼では、その組成
は重量％で、０．２０−０．６０の炭素、０．１０−
２．００のマンガン、０．０３以下の燐、０．１０−
１．００のシリコン、２．００−６．００のクロム、
３．００以下のニッケル、０．１０−２．００のバナジ
ウム、５．００−２０．００のタングステン、３．００
以下のモリブデン、４．００以下のコバルト、３．００
以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物である。又、
Ｈ１５、Ｈ４１、Ｈ４２及びＨ４３等のモリブデン熱間
加工工具鋼では、その組成は重量％で、０．１０−０．
７０の炭素、０．１０−２．００のマンガン、０．１０
−１．００のシリコン、２．００−６．００のクロム、
３．００以下のニッケル、０．５０−３．００のバナジ
ウム、８．００以下のタングステン、４．００−１０．
００のモリブデン、２６．００以下のコバルト、３．０
０以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物である。
【００１９】「マルエージング及び析出硬化鋼（Maragi
ng and precipitation-hardening steels)」は軟らか
い、固溶化焼鈍し（solution anneeling) 後マルテンサ
イト状マイクロ構造を示す鋼として定義され、かつそれ
は、続く時効硬化処理により硬化される。固溶化焼鈍し
は、鋼を厚さ２．５４cm（１インチ）当り約半時間、最
少３時間８１６℃（１，５００°Ｆ）を超す温度に加熱
し、次いで少なくとも静止空気中で到達する速度に等し
い速度で周囲温度に冷却することによって行なわれる。
時効硬化は、鋼を少なくとも４８２℃（９００°Ｆ）の
温度に加熱し、それをその温度に少なくとも１時間保持
することによって行なわれる。プラスチック射出成形用
モールド、ダイキャスティングダイ部品及びその他の熱
間加工工具部品に用いるのに適したマルエージング鋼及
び析出硬化鋼は、重量％で、０．２０以下の炭素、１．
００以下のマンガン、０．０４以下の燐、０．５０以下
のシリコン、１９．００以下のニッケル、１８．００以
下のクロム、８．００以下のモリブデン、６．００以下
のタングステン、１１．００以下のコバルト、４．００
以下の銅、２．００以下のニオブ、２．００以下のチタ
ン、２．００以下のアルミニウム、残量が鉄及び微量の
不純物の組成を有する。
ng and precipitation-hardening steels)」は軟らか
い、固溶化焼鈍し（solution anneeling) 後マルテンサ
イト状マイクロ構造を示す鋼として定義され、かつそれ
は、続く時効硬化処理により硬化される。固溶化焼鈍し
は、鋼を厚さ２．５４cm（１インチ）当り約半時間、最
少３時間８１６℃（１，５００°Ｆ）を超す温度に加熱
し、次いで少なくとも静止空気中で到達する速度に等し
い速度で周囲温度に冷却することによって行なわれる。
時効硬化は、鋼を少なくとも４８２℃（９００°Ｆ）の
温度に加熱し、それをその温度に少なくとも１時間保持
することによって行なわれる。プラスチック射出成形用
モールド、ダイキャスティングダイ部品及びその他の熱
間加工工具部品に用いるのに適したマルエージング鋼及
び析出硬化鋼は、重量％で、０．２０以下の炭素、１．
００以下のマンガン、０．０４以下の燐、０．５０以下
のシリコン、１９．００以下のニッケル、１８．００以
下のクロム、８．００以下のモリブデン、６．００以下
のタングステン、１１．００以下のコバルト、４．００
以下の銅、２．００以下のニオブ、２．００以下のチタ
ン、２．００以下のアルミニウム、残量が鉄及び微量の
不純物の組成を有する。
【００２０】
【実施例】現在一般に利用されている予め硬化された熱
間加工工具鋼モールド及びダイブロックは、従来のイン
ゴット冶金学を用いて作られる。鋼は、溶融され、イン
ゴットモールド内に鋳込まれ、４５４kg（１，０００ポ
ンド）を超す重量のインゴットが製造される。もし、鋼
が約０．０１０重量％以上の硫黄を含有している場合
は、硫黄がインゴットの中心に向って分離し、鋼の他の
構成分子と結合し、溶鋼が凝固する際、別個の硫黄の多
い粒子（硫化物）を形成する。得られたインゴットは、
その結果、不均一な硫黄の分布を包含することになる。
硫化物の粒子は鍛造可能であるので、凝固したインゴッ
トがその後熱間鍛造又は熱間圧延される場合は、硫化物
は鍛造及び／又は圧延方向に平行に引伸ばされる。こう
して、硫化物のストリンガ（縦通材）が作られ、鋼中の
硫黄含有量が多くなるにしたがって、ストリンガの数は
増加し、かつ太くなる。
間加工工具鋼モールド及びダイブロックは、従来のイン
ゴット冶金学を用いて作られる。鋼は、溶融され、イン
ゴットモールド内に鋳込まれ、４５４kg（１，０００ポ
ンド）を超す重量のインゴットが製造される。もし、鋼
が約０．０１０重量％以上の硫黄を含有している場合
は、硫黄がインゴットの中心に向って分離し、鋼の他の
構成分子と結合し、溶鋼が凝固する際、別個の硫黄の多
い粒子（硫化物）を形成する。得られたインゴットは、
その結果、不均一な硫黄の分布を包含することになる。
硫化物の粒子は鍛造可能であるので、凝固したインゴッ
トがその後熱間鍛造又は熱間圧延される場合は、硫化物
は鍛造及び／又は圧延方向に平行に引伸ばされる。こう
して、硫化物のストリンガ（縦通材）が作られ、鋼中の
硫黄含有量が多くなるにしたがって、ストリンガの数は
増加し、かつ太くなる。
【００２１】予め硬化された熱間加工工具鋼モールド及
びダイブロックに対しては、プラスチック射出成形及び
熱間加工工具への利用に必要な比較的高い硬度（３５−
５０ＨＲＣ）において、鋼を従来のチップ作成法（chip
-making method) で機械加工を可能とするために、硫黄
の含有量は約０．１０重量％又はそれ以上であることが
必要である。この硫黄レベルで、ダイブロック内に形成
される硫化物のストリンガは、図１より明らかなよう
に、非常に多くなるとともに非常に太くなる。図１のａ
及びｂは市販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼モ
ールド及びダイブロック（ブロック番号９０−６４）の
微小構造の顕微鏡写真である。これに上述の多数の硫化
物の状態が示されている。これは硬化されたモールド及
びダイブロックの高い機械加工性をもたらすものである
が、しかし硫化物ストリンガの長さ、幅及び形状は、こ
のようなモールド及びダイブロックで作られた部品の衝
撃靭性及び研磨性を損なう。
びダイブロックに対しては、プラスチック射出成形及び
熱間加工工具への利用に必要な比較的高い硬度（３５−
５０ＨＲＣ）において、鋼を従来のチップ作成法（chip
-making method) で機械加工を可能とするために、硫黄
の含有量は約０．１０重量％又はそれ以上であることが
必要である。この硫黄レベルで、ダイブロック内に形成
される硫化物のストリンガは、図１より明らかなよう
に、非常に多くなるとともに非常に太くなる。図１のａ
及びｂは市販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼モ
ールド及びダイブロック（ブロック番号９０−６４）の
微小構造の顕微鏡写真である。これに上述の多数の硫化
物の状態が示されている。これは硬化されたモールド及
びダイブロックの高い機械加工性をもたらすものである
が、しかし硫化物ストリンガの長さ、幅及び形状は、こ
のようなモールド及びダイブロックで作られた部品の衝
撃靭性及び研磨性を損なう。
【００２２】不均一な分布、硫化物粒子サイズの小型
化、及びそれらによる衝撃靭性及び研磨性への悪影響を
小さくするため、モールド及びダイブロックを熱間均衡
圧密及び硬化された状態で良好な機械加工性を得るのに
必要な高い硫黄レベルを含む、予め合金化された粉末の
熱処理により作ることができる。本発明の製造方法は、
例えば熱間鍛造、熱間圧延及び熱間押出し等の熱間機械
処理により、必要とするコスト、工賃及びエネルギー消
費を減少させ、その結果、終局的に得られるモールド及
びダイブロックの特性の等方性を顕著に改善する。さら
に本発明の製造方法は、モールド及びダイブロックを仕
上げ寸法及び形状に機械加工するのに必要なコスト、工
賃及びエネルギー消費を減少させる結果が得られるネッ
トに近い形のモールド及びダイブロックの製造を許容す
る。さらに、本発明の製造方法を用いることにより、現
在広く使われている、従来の予め硬化された熱間加工工
具鋼モールド及びダイブロックの硫黄レベル以上の硫黄
レベルであっても、研磨性を低下させたり、切欠き靭性
を市販の従来の予め硬化させた熱間加工工具鋼モールド
及びダイブロックのレベルよりも低下させることなく使
用することができる。
化、及びそれらによる衝撃靭性及び研磨性への悪影響を
小さくするため、モールド及びダイブロックを熱間均衡
圧密及び硬化された状態で良好な機械加工性を得るのに
必要な高い硫黄レベルを含む、予め合金化された粉末の
熱処理により作ることができる。本発明の製造方法は、
例えば熱間鍛造、熱間圧延及び熱間押出し等の熱間機械
処理により、必要とするコスト、工賃及びエネルギー消
費を減少させ、その結果、終局的に得られるモールド及
びダイブロックの特性の等方性を顕著に改善する。さら
に本発明の製造方法は、モールド及びダイブロックを仕
上げ寸法及び形状に機械加工するのに必要なコスト、工
賃及びエネルギー消費を減少させる結果が得られるネッ
トに近い形のモールド及びダイブロックの製造を許容す
る。さらに、本発明の製造方法を用いることにより、現
在広く使われている、従来の予め硬化された熱間加工工
具鋼モールド及びダイブロックの硫黄レベル以上の硫黄
レベルであっても、研磨性を低下させたり、切欠き靭性
を市販の従来の予め硬化させた熱間加工工具鋼モールド
及びダイブロックのレベルよりも低下させることなく使
用することができる。
【００２３】本発明の原理を証明するために、一組の実
験用の熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが作ら
れ、機械加工性、機械的及び研磨性試験に供された。本
発明の範囲を外れた化学組成を持った熱間均衡圧密され
た熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが上記１組
の供試用モールド及びダイブロックに加えられた。市販
の従来の予め硬化された、熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックが比較のため同じ試験に供された。実験用
ダイブロック及び市販の従来の予め硬化されたモールド
及びダイブロックの化学組成を表２に示す。
験用の熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが作ら
れ、機械加工性、機械的及び研磨性試験に供された。本
発明の範囲を外れた化学組成を持った熱間均衡圧密され
た熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが上記１組
の供試用モールド及びダイブロックに加えられた。市販
の従来の予め硬化された、熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックが比較のため同じ試験に供された。実験用
ダイブロック及び市販の従来の予め硬化されたモールド
及びダイブロックの化学組成を表２に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】実験用モールド及びダイブロックは、予め
合金化された粉末を製造するため窒素ガスで微細化され
た４５.4kg（１００ポンド）誘導溶融加熱処理により作
られる。各加熱処理からの粉末はａ−１６メッシュサイ
ズ（米国標準）にふるい別けられ、直径１１.４cm（４
1/2インチ）、長さ２０.３cm（８インチ）の低炭素鋼容
器に装填される。各容器は加熱によりガスが放出され、
溶接によりシールされる。物体は４時間の間、１１８５
℃（２，１６５°Ｆ）の温度で１０１９kg／cm2 （１
４，５００psi ）の圧力下で、熱間均衡圧密され、環境
温度に冷却される。
合金化された粉末を製造するため窒素ガスで微細化され
た４５.4kg（１００ポンド）誘導溶融加熱処理により作
られる。各加熱処理からの粉末はａ−１６メッシュサイ
ズ（米国標準）にふるい別けられ、直径１１.４cm（４
1/2インチ）、長さ２０.３cm（８インチ）の低炭素鋼容
器に装填される。各容器は加熱によりガスが放出され、
溶接によりシールされる。物体は４時間の間、１１８５
℃（２，１６５°Ｆ）の温度で１０１９kg／cm2 （１
４，５００psi ）の圧力下で、熱間均衡圧密され、環境
温度に冷却される。
【００２６】本発明のモールド及びダイブロックの利点
を、広く使用されている市販の従来の予め硬化されたモ
ールド及びダイブロックと比較し、それらの組成と製造
方法の意義を明白にするため、いくつかの試験が行なわ
れた。試験は、微小構造、機械加工性、衝撃靭性及び研
磨性について、組成及び製造方法の影響を明らかにする
ために行なわれた。種々の実験室試験のための供試体
が、本発明の物体から切出され硬化された。Ｈ１３及び
Ｈ１１供試体は３０分間、１０２４℃（１，８７５°
Ｆ）でオーステナイト化することにより硬化され、そし
て、約６６℃（１５０°Ｆ）に強制急冷により焼入れさ
れた。次いで、それらは中間に周囲温度への急令を含む
２時間＋２時間、６０４℃（１１２０°Ｆ）の加熱で２
度焼戻しされた。Ｈ１０供試体は、３０分間１０２４℃
（１，８７５°Ｆ）の温度でオーステナイト化させ、次
いで油浸冷却で約６６℃（１５０°Ｆ）に焼入れされ
た。それらは次いで中間に周囲温度への急令を含む２時
間＋２時間、６２９℃（１，１６５°Ｆ）の温度で２度
焼戻しされた。すべての供試体は熱処理後、仕上げ機械
加工が施された。市販の従来の予め硬化された熱間加工
工具鋼モールド及びダイブロックからの供試体は、直接
ブロックから切出し仕上げ機械加工が施された。
を、広く使用されている市販の従来の予め硬化されたモ
ールド及びダイブロックと比較し、それらの組成と製造
方法の意義を明白にするため、いくつかの試験が行なわ
れた。試験は、微小構造、機械加工性、衝撃靭性及び研
磨性について、組成及び製造方法の影響を明らかにする
ために行なわれた。種々の実験室試験のための供試体
が、本発明の物体から切出され硬化された。Ｈ１３及び
Ｈ１１供試体は３０分間、１０２４℃（１，８７５°
Ｆ）でオーステナイト化することにより硬化され、そし
て、約６６℃（１５０°Ｆ）に強制急冷により焼入れさ
れた。次いで、それらは中間に周囲温度への急令を含む
２時間＋２時間、６０４℃（１１２０°Ｆ）の加熱で２
度焼戻しされた。Ｈ１０供試体は、３０分間１０２４℃
（１，８７５°Ｆ）の温度でオーステナイト化させ、次
いで油浸冷却で約６６℃（１５０°Ｆ）に焼入れされ
た。それらは次いで中間に周囲温度への急令を含む２時
間＋２時間、６２９℃（１，１６５°Ｆ）の温度で２度
焼戻しされた。すべての供試体は熱処理後、仕上げ機械
加工が施された。市販の従来の予め硬化された熱間加工
工具鋼モールド及びダイブロックからの供試体は、直接
ブロックから切出し仕上げ機械加工が施された。
【００２７】本発明のモールド及びダイブロックの微小
構造は、図２及び図３に示されている。図１に示す市販
の、従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックと
の比較は、本発明のモールド及びダイブロック中の硫化
物はより小さく、より均一に分布しており、そして一般
的に言って、より球形状の形状をしている。図３には、
本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物がすべて
最も長い直径で２５μｍ以下であることが示されてい
る。
構造は、図２及び図３に示されている。図１に示す市販
の、従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックと
の比較は、本発明のモールド及びダイブロック中の硫化
物はより小さく、より均一に分布しており、そして一般
的に言って、より球形状の形状をしている。図３には、
本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物がすべて
最も長い直径で２５μｍ以下であることが示されてい
る。
【００２８】実験用モールド及びダイブロック及び市販
の、従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック
に対して行なわれたドリル切削加工性の結果を表３及び
図４に示す。
の、従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック
に対して行なわれたドリル切削加工性の結果を表３及び
図４に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】この表及び図で与えられる機械加工性指標
は、実験用モールド及びダイブロックと、市販の従来の
予め硬化されたダイブロック中の同じサイズ及び深さの
孔を穿削するのに必要な時間を比較し、これらの時間の
比に１００を掛けることにより得られる。この試験の標
準として、再硫化されていない、熱間均衡圧密されたモ
ールド及びダイブロック（ブロック６７８−１７３）が
用いられ、そして、同様にドリル穿削性の指標１００が
与えられた。１００より大きい指標は、供試体の穿削加
工性が試験標準よりも大きいことを示す。その結果は、
それらの試験標準に比して充分に優れた穿削加工性によ
って示されている如く、本発明のモールド及びダイブロ
ックは高い穿削加工性を有していることが明示されてい
る。本発明のモールド及びダイブロックは、穿削加工性
が、市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロ
ック（ブロック９０−６４）のそれに比較して大きくは
優れていないことが示されている。それと言うのも、従
来のモールド及びダイブロック中の硫化物粒子はずっと
大きいからである。
は、実験用モールド及びダイブロックと、市販の従来の
予め硬化されたダイブロック中の同じサイズ及び深さの
孔を穿削するのに必要な時間を比較し、これらの時間の
比に１００を掛けることにより得られる。この試験の標
準として、再硫化されていない、熱間均衡圧密されたモ
ールド及びダイブロック（ブロック６７８−１７３）が
用いられ、そして、同様にドリル穿削性の指標１００が
与えられた。１００より大きい指標は、供試体の穿削加
工性が試験標準よりも大きいことを示す。その結果は、
それらの試験標準に比して充分に優れた穿削加工性によ
って示されている如く、本発明のモールド及びダイブロ
ックは高い穿削加工性を有していることが明示されてい
る。本発明のモールド及びダイブロックは、穿削加工性
が、市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロ
ック（ブロック９０−６４）のそれに比較して大きくは
優れていないことが示されている。それと言うのも、従
来のモールド及びダイブロック中の硫化物粒子はずっと
大きいからである。
【００３１】実験用モールド及びダイブロック及び市販
の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックに対
する衝撃試験の結果は表４及び図５に示されている。
の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックに対
する衝撃試験の結果は表４及び図５に示されている。
【００３２】
【表４】
【００３３】これらの試験結果は、シャルピーＶノッチ
衝撃試験で計測されたように、再硫化されない、熱間均
衡圧密されたモールド及びダイブロック（ブロック６７
８−１７３）のそれと比較して、本発明のモールド及び
ダイブロック中の硫黄含有量が、切欠き靭性を実質的に
低下させないことを示している。さらに重要なことは、
本発明のモールド及びダイブロックの切欠き靭性は、市
販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼（ブロック９
０−６４）のそれよりも優れていることである。市販の
従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック中の
粒子方向に対して横断方向の位置を有する衝撃試験供試
体が試験された。と云うのは、横断方向の位置を有する
場合、伝統的にノッチ靭性が最低になり、それ故に、工
具の構成部品の大惨害的破壊の傾向があるからである。
定義により、熱間均衡圧密されたコンパクトは、粒子方
向及び熱間鍛造、圧延又は押出しの方向に対して長手方
向も横断方向もない。試験はアルミニウム合金のダイキ
ャスティングのダイ部品により、試験される常用温度を
模した３１６℃（６００°Ｆ）で行なわれた。
衝撃試験で計測されたように、再硫化されない、熱間均
衡圧密されたモールド及びダイブロック（ブロック６７
８−１７３）のそれと比較して、本発明のモールド及び
ダイブロック中の硫黄含有量が、切欠き靭性を実質的に
低下させないことを示している。さらに重要なことは、
本発明のモールド及びダイブロックの切欠き靭性は、市
販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼（ブロック９
０−６４）のそれよりも優れていることである。市販の
従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック中の
粒子方向に対して横断方向の位置を有する衝撃試験供試
体が試験された。と云うのは、横断方向の位置を有する
場合、伝統的にノッチ靭性が最低になり、それ故に、工
具の構成部品の大惨害的破壊の傾向があるからである。
定義により、熱間均衡圧密されたコンパクトは、粒子方
向及び熱間鍛造、圧延又は押出しの方向に対して長手方
向も横断方向もない。試験はアルミニウム合金のダイキ
ャスティングのダイ部品により、試験される常用温度を
模した３１６℃（６００°Ｆ）で行なわれた。
【００３４】図５は、本発明のモールド及びダイブロッ
クの切欠き靭性を、市販の従来の予め硬化されたモール
ド及びダイブロックと比較して、室温で硫黄含有量を増
加させた場合の影響を示すものである。図示されている
ように、硫黄含有量が増加するにしたがって、本発明の
モールド及びダイブロックの切欠き靭性は低下するが、
本発明は市販の従来の予め硬化された、モールド及びダ
イブロックの切欠き靭性に比して概ね同じ硫黄含有量の
場合３倍の改善が見られる。約０．６９kg−ｍ（５foot
−pounds）、又はそれ以上のレベルで切欠き靭性を保持
するため、本発明のモールド及びダイブロック中の硫黄
含有量の望ましい範囲は０．０５−０．２０重量％であ
る。
クの切欠き靭性を、市販の従来の予め硬化されたモール
ド及びダイブロックと比較して、室温で硫黄含有量を増
加させた場合の影響を示すものである。図示されている
ように、硫黄含有量が増加するにしたがって、本発明の
モールド及びダイブロックの切欠き靭性は低下するが、
本発明は市販の従来の予め硬化された、モールド及びダ
イブロックの切欠き靭性に比して概ね同じ硫黄含有量の
場合３倍の改善が見られる。約０．６９kg−ｍ（５foot
−pounds）、又はそれ以上のレベルで切欠き靭性を保持
するため、本発明のモールド及びダイブロック中の硫黄
含有量の望ましい範囲は０．０５−０．２０重量％であ
る。
【００３５】ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会） Ｈ１１及びＨ
１０で作られた、予め硬化され、再硫化されたモールド
及びダイブロックは商業的には使用されていない。した
がって、これらのモールド及びダイブロックは、本発明
のモールド及びダイブロックと直接比較するために入手
できない。表４中、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１１
及びＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１０の組成に基づく
熱間均衡圧密され、熱処理された本発明のモールド及び
ダイブロックに対する衝撃試験データは、本発明の原理
が、これらの鋼に適用された場合、得られる切欠き靭性
が、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１３熱間加工鋼で作
られた市販の予め硬化されたモールド及びダイブロック
より優れていることを示している。従来製造されている
ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１１、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼
協会） Ｈ１０、その他のＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）熱
間加工工具鋼及びマルエージング又は析出硬化鋼への硫
黄の添加は、従来製造されていたＡＩＳＩ(米国鉄鋼協
会） Ｈ１３に硫黄を添加した場合に起るのと同様、切
欠き靭性及び研磨性に対する有害な影響が予想される。
それと云うのも、インゴットでの硫黄の分離、硫化物粒
子の形成及び形態は、これらのすべての材料で作られた
従来のモールド及びダイブロックと類似しているからで
ある。したがって、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１１
及びＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１０熱間加工工具鋼
の組成に基礎を置く本発明のモールド及びダイブロック
に対する試験データは、本発明の原理が、プラスチック
射出成形用モールド、ダイキャスティングダイ部品及び
他の熱間加工工具部品に対するすべてのＡＩＳＩ(米国
鉄鋼協会）熱間加工工具鋼及びマルエージング又は析出
硬化鋼に適用可能であることを立証している。
１０で作られた、予め硬化され、再硫化されたモールド
及びダイブロックは商業的には使用されていない。した
がって、これらのモールド及びダイブロックは、本発明
のモールド及びダイブロックと直接比較するために入手
できない。表４中、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１１
及びＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１０の組成に基づく
熱間均衡圧密され、熱処理された本発明のモールド及び
ダイブロックに対する衝撃試験データは、本発明の原理
が、これらの鋼に適用された場合、得られる切欠き靭性
が、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１３熱間加工鋼で作
られた市販の予め硬化されたモールド及びダイブロック
より優れていることを示している。従来製造されている
ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１１、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼
協会） Ｈ１０、その他のＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）熱
間加工工具鋼及びマルエージング又は析出硬化鋼への硫
黄の添加は、従来製造されていたＡＩＳＩ(米国鉄鋼協
会） Ｈ１３に硫黄を添加した場合に起るのと同様、切
欠き靭性及び研磨性に対する有害な影響が予想される。
それと云うのも、インゴットでの硫黄の分離、硫化物粒
子の形成及び形態は、これらのすべての材料で作られた
従来のモールド及びダイブロックと類似しているからで
ある。したがって、ＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１１
及びＡＩＳＩ(米国鉄鋼協会） Ｈ１０熱間加工工具鋼
の組成に基礎を置く本発明のモールド及びダイブロック
に対する試験データは、本発明の原理が、プラスチック
射出成形用モールド、ダイキャスティングダイ部品及び
他の熱間加工工具部品に対するすべてのＡＩＳＩ(米国
鉄鋼協会）熱間加工工具鋼及びマルエージング又は析出
硬化鋼に適用可能であることを立証している。
【００３６】本発明のモールド及びダイブロック、並び
に市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロッ
クに対して行なわれた研磨性の評価を図６−図８に示
す。これらの図の写真は、米国プラスチック産業協会
（The Society of Plastics Industries Mold Finish G
uide（ＳＰＩ））のモールドフィニィッシュガイドに規
定されているＡ３又はそれ以上の表面仕上げに、ダイア
モンドペーストを用いて供試体を研磨して得られる表面
凹みの程度を示している。評価は供試体を、グラインデ
ィング、荒みがき、及び仕上げみがきすることにより行
なわれ、最終的に得られた表面の表面凹みの程度を検査
した。グラインディングはグリットサイズ１２０、２４
０、３８０、５００及び６００メッシュのシリコンカー
バイト研磨紙上を順次通すことにより行なった。荒みが
きは、６μｍのダイアモンドペーストを含浸させたリネ
ン被覆のポリシングホイールを約４００回転／分の速度
で回転させ、約４．５４kg（１０ポンド）の荷重を掛け
て、１００回転させて行なった。仕上げみがきは、１μ
ｍのダイアモンドペーストを含浸させたリネンで被覆さ
れたポリシングホイールを約４００回転／分の速度で回
転させ、約４．５４kg（１０ポンド）の荷重を掛けて５
０回転させて行なった。図６に示す研磨表面の暗視野と
明視野の写真は、市販の従来の、予め硬化されたモール
ド及びダイブロックが、鋼中の硫化物ストリンガの大サ
イズ及びその形状に起因して、広い範囲に表面凹みが表
われていることを示している。逆に図７及び図８に示す
暗視野及び明視野の写真では、市販の従来の、予め硬化
されたモールド及びダイブロックよりも硫黄含有率の高
い本発明のモールド及びダイブロックが研磨面で概ね表
面凹みが表われないことを示している。
に市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロッ
クに対して行なわれた研磨性の評価を図６−図８に示
す。これらの図の写真は、米国プラスチック産業協会
（The Society of Plastics Industries Mold Finish G
uide（ＳＰＩ））のモールドフィニィッシュガイドに規
定されているＡ３又はそれ以上の表面仕上げに、ダイア
モンドペーストを用いて供試体を研磨して得られる表面
凹みの程度を示している。評価は供試体を、グラインデ
ィング、荒みがき、及び仕上げみがきすることにより行
なわれ、最終的に得られた表面の表面凹みの程度を検査
した。グラインディングはグリットサイズ１２０、２４
０、３８０、５００及び６００メッシュのシリコンカー
バイト研磨紙上を順次通すことにより行なった。荒みが
きは、６μｍのダイアモンドペーストを含浸させたリネ
ン被覆のポリシングホイールを約４００回転／分の速度
で回転させ、約４．５４kg（１０ポンド）の荷重を掛け
て、１００回転させて行なった。仕上げみがきは、１μ
ｍのダイアモンドペーストを含浸させたリネンで被覆さ
れたポリシングホイールを約４００回転／分の速度で回
転させ、約４．５４kg（１０ポンド）の荷重を掛けて５
０回転させて行なった。図６に示す研磨表面の暗視野と
明視野の写真は、市販の従来の、予め硬化されたモール
ド及びダイブロックが、鋼中の硫化物ストリンガの大サ
イズ及びその形状に起因して、広い範囲に表面凹みが表
われていることを示している。逆に図７及び図８に示す
暗視野及び明視野の写真では、市販の従来の、予め硬化
されたモールド及びダイブロックよりも硫黄含有率の高
い本発明のモールド及びダイブロックが研磨面で概ね表
面凹みが表われないことを示している。
【００３７】
【発明の効果】本発明のモールド及びダイブロックに示
される優れた衝撃靭性及び研磨性は、本発明のモールド
及びダイブロック中の硫化物が、市販の従来の予め硬化
されたモールド及びダイブロック中のそれに比して小さ
く、かつより均一に材料中に分布していることに起因す
る。本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物の最
大サイズは、その最大直径で２５μｍ以下である。一
方、本明細中に論じている本発明のモールド及びダイブ
ロック中の硫化物は、一義的にはマンガン硫化物であ
り、例えばチタン及びカルシウム等の他の硫化物形成元
素は、鋼の組成及び鋼中に形成される硫化物粒子の硬度
を変えるのに使用できることが知られている。それ故、
熱間均衡圧密された、予め硬化されたモールド及びダイ
ブロック中の他の硫化物形成成分は、本発明の範囲に属
するものと考えられる。
される優れた衝撃靭性及び研磨性は、本発明のモールド
及びダイブロック中の硫化物が、市販の従来の予め硬化
されたモールド及びダイブロック中のそれに比して小さ
く、かつより均一に材料中に分布していることに起因す
る。本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物の最
大サイズは、その最大直径で２５μｍ以下である。一
方、本明細中に論じている本発明のモールド及びダイブ
ロック中の硫化物は、一義的にはマンガン硫化物であ
り、例えばチタン及びカルシウム等の他の硫化物形成元
素は、鋼の組成及び鋼中に形成される硫化物粒子の硬度
を変えるのに使用できることが知られている。それ故、
熱間均衡圧密された、予め硬化されたモールド及びダイ
ブロック中の他の硫化物形成成分は、本発明の範囲に属
するものと考えられる。
【００３８】同様に、多くの熱間加工工具鋼の組成中の
窒素及びニオブの成分は、炭素及びバナジウムの成分に
夫々置換えることができることも知られている。それ故
に、熱間均衡圧密された予め硬化されたモールド及びダ
イブロック中のこのような置換は、本発明の範囲に属す
るものと考えられる。
窒素及びニオブの成分は、炭素及びバナジウムの成分に
夫々置換えることができることも知られている。それ故
に、熱間均衡圧密された予め硬化されたモールド及びダ
イブロック中のこのような置換は、本発明の範囲に属す
るものと考えられる。
【００３９】「熱間均衡圧密されたまゝ」と言う表現
は、こゝでは、熱間均衡圧密後に熱間機械的処理が行な
われていないことを意味する。
は、こゝでは、熱間均衡圧密後に熱間機械的処理が行な
われていないことを意味する。
【００４０】特に指示しない限り、すべての％は重量％
である。
である。
【図１】ａ、ｂは夫々市販の従来作製された予め硬化さ
れ再硫化された熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
クの２００倍及び５００倍の結晶構造の顕微鏡写真であ
る。
れ再硫化された熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
クの２００倍及び５００倍の結晶構造の顕微鏡写真であ
る。
【図２】ａ、ｂ及びｃは、本発明による硫黄含有量が夫
々０．０７５、０．１５及び０．３０重量％の熱間加工
工具鋼のモールド及びダイブロックの５００倍の結晶構
造の顕微鏡写真である。
々０．０７５、０．１５及び０．３０重量％の熱間加工
工具鋼のモールド及びダイブロックの５００倍の結晶構
造の顕微鏡写真である。
【図３】ａ、ｂ及びｃは、本発明による硫黄含有量が夫
々０．０７５、０．１５及び０．３０重量％の熱間加工
工具鋼モールド及びダイブロック中の硫化物粒子の最大
サイズが２５μｍ以下であるモールド及びダイブロック
の２００倍の結晶構造の顕微鏡写真である。
々０．０７５、０．１５及び０．３０重量％の熱間加工
工具鋼モールド及びダイブロック中の硫化物粒子の最大
サイズが２５μｍ以下であるモールド及びダイブロック
の２００倍の結晶構造の顕微鏡写真である。
【図４】熱間均衡圧密された非再硫化熱間化工工具鋼モ
ールド及びダイブロックのサンプル及び本発明のサンプ
ルのドリル加工性試験結果を示すグラフ図である。
ールド及びダイブロックのサンプル及び本発明のサンプ
ルのドリル加工性試験結果を示すグラフ図である。
【図５】従来の熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
クのサンプル及び本発明のサンプルに対するシャルピー
Ｖノッチ衝撃試験結果を示すグラフ図である。
クのサンプル及び本発明のサンプルに対するシャルピー
Ｖノッチ衝撃試験結果を示すグラフ図である。
【図６】硫黄含有量０．１４％の従来の熱間加工工具鋼
モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評
価結果を示す３．５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上
に形成された微細なパターンを表している写真である。
モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評
価結果を示す３．５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上
に形成された微細なパターンを表している写真である。
【図７】本発明の硫黄含有量０．１５％の熱間加工工具
鋼モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性
評価結果を示す３．５倍の倍率の暗視野と明視野の基板
上に形成された微細なパターンを表している写真であ
る。
鋼モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性
評価結果を示す３．５倍の倍率の暗視野と明視野の基板
上に形成された微細なパターンを表している写真であ
る。
【図８】本発明の硫黄含有量０．３０％の熱間加工工具
鋼モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性
評価結果を示す３．５倍の倍率の暗視野と明視野の基板
上に形成された微細なパターンを表している写真であ
る。
鋼モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性
評価結果を示す３．５倍の倍率の暗視野と明視野の基板
上に形成された微細なパターンを表している写真であ
る。
フロントページの続き (72)発明者 カール ジェイ． ドーシュ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア 15237 ピツツバーグ ボンネット ド ライブ 1537 (72)発明者 ケネス イー． ピンナウ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア 15237 ピツツバーグ ドロード レー ン 131 (72)発明者 ウイリアム スタスコ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア 15120 ウエスト ホームステッド ド ッグウッド プレイス 3400
Claims (14)
- 【請求項１】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、マルテンサイト系熱間
加工工具鋼モールド及びダイブロック部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、少なくとも０．４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の
シャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、完全に密に固
められた、０．０５から０．３０重量％の範囲内の硫黄
を含む、予め合金化された粒子の熱処理された集塊より
成ることを特徴とするマルテンサイト系熱間加工工具鋼
モールド及びダイブロック部材。 - 【請求項２】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、マルテンサイト系熱間
加工工具鋼モールド及びダイブロック部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、少なくとも０．４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の
シャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、完全に密に固
められた、重量％で概ね０．３２から０．４５の炭素、
０．２０から２．００のマンガン、０．０５から０．３
０の硫黄、０．０３以下の燐、０．８０から１．２０の
シリコン、４．７０から５．７０のクロム、１．１０か
ら１．７５のモリブデン、０．８０から１．２０のバナ
ジウム、２．００以下のニオブ、残りが鉄と微量の不純
物により構成される、予め合金化された粒子の熱処理さ
れた集塊より成ることを特徴とするマルテンサイト系熱
間加工工具鋼モールド及びダイブロック部材。 - 【請求項３】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、熱間均衡圧密されたマ
ルテンサイト系熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
ク部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、少なくとも０．４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の
シャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、完全に密に固
められた、０．０５から０．３０重量％の範囲内の硫黄
が添加された、いずれかの米国鉄鋼協会規定の熱間加工
工具鋼の化学組成を有する、予め合金化された粒子の熱
処理された集塊より成ることを特徴とするマルテンサイ
ト系熱間加工工具鋼モールド及びダイブロック部材。 - 【請求項４】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、熱間均衡圧密されたマ
ルテンサイト系熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
ク部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、少なくとも０．４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の
シャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、完全に密に固
められた、０．０５から０．３０重量％の範囲内の硫黄
が添加された、プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品に使用するのに適するマルエージング鋼又は
析出硬化鋼の化学組成を有する、予め合金化された粒子
の熱処理された集塊より成ることを特徴とするマルテン
サイト系熱間加工工具鋼モールド及びダイブロック部
材。 - 【請求項５】 硬度が４４から４６ＨＲＣに熱処理さ
れ、かつ２２℃（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°
Ｆ）で試験された時、シャルピーＶノッチ衝撃靭性が少
なくとも０．６９kg−ｍ（５foot−pounds) を示し、 かつ、０．０５から０．２０の重量％の範囲内の硫黄を
含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
記載の熱間均衡圧密されたマルテンサイト鋼モールド及
びダイブロック部材。 - 【請求項６】 表面仕上げされたとき、１平方インチ当
りの表面凹みの数が１０個以下であることを特徴とする
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱間均衡圧密さ
れたマルテンサイト鋼モールド及びダイブロック部材。 - 【請求項７】 上記の部材に含まれる硫化物粒子の最大
サイズがその最大直径で２５μｍであることを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱間均衡圧密
されたマルテンサイト鋼モールド及びダイブロック部
材。 - 【請求項８】 ダイキャスティングダイ部品及びその他
の熱間加工工具部品の製造に用いられるマルテンサイト
熱間加工工具鋼ダイブロック部材の製造方法において、 該方法は、上記の予め合金化された粒子をガス微細化に
より作製し、該予め合金化された粒子を熱間均衡圧密に
より完全に密な物体に形成し、該物体の熱間機械処理を
なくし、該物体を焼なまし、マルテンサイト構造を作る
ように加熱、冷却することにより該物体を焼入れ、そし
て該物体を焼戻し、該焼戻しが、周囲温度への中間冷却
を有する少なくとも２度の焼戻し処理を含み、該方法に
より作られた部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬
度を有し、硬度が４４から４６ＨＲＣに熱処理され、か
つ２２℃（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験
された時、少なくとも０．４１４kg−ｍ（３foot−poun
ds）のシャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、完全に密に熱
処理されて固められた、重量％で概ね０．３２から０．
４５の炭素、０．２０から２．００のマンガン、０．０
５から０．３０の硫黄、０．０３以下の燐、０．８０か
ら１．２０のシリコン、４．７５から５．７０のクロ
ム、１．１０から１．７５のモリブデン、０．８０から
１．２０のバナジウム、残りが鉄と微量の不純物により
構成される、予め合金化された粒子の集塊より成ること
を特徴とするマルテンサイト熱間加工工具鋼ダイブロッ
ク部材の製造方法。 - 【請求項９】 ダイキャスティングダイ部品及びその他
の熱間加工工具部品の製造に用いられるマルテンサイト
熱間加工工具鋼ダイブロック部材の製造方法において、 該方法は、上記の予め合金化された粒子をガス微細化に
より作製し、該予め合金化された粒子を熱間均衡圧密に
より完全に密な物体に形成し、該物体の熱間機械処理を
なくし、該物体を焼なまし、マルテンサイト構造を作る
ように加熱、冷却することにより該物体を焼入れ、そし
て該物体を焼戻し、該焼戻しが、周囲温度への中間冷却
を有する少なくとも２度の焼戻し処理を含み、該方法に
より作られた部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬
度を有し、硬度が４４から４６ＨＲＣに熱処理され、か
つ２２℃（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験
された時、少なくとも０．４１４kg−ｍ（３foot−poun
ds）のシャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、完全に密に熱
処理されて固められた、０．０５から０．３０重量％の
範囲内で硫黄を添加した、加工した米国鉄鋼協会規定の
熱間加工工具鋼の化学組成を有する、予め合金化された
粒子の集塊より成ることを特徴とするマルテンサイト熱
間加工工具鋼ダイブロック部材の製造方法。 - 【請求項１０】 ダイキャスティングダイ部品及び他の
熱間加工工具部品の製造に用いられるマルテンサイト系
ダイ鋼部材の製造方法において、 上記方法は、ガス微細化により、上記の予め合金化され
た粒子を製作し、該予め合金化された粒子を熱間均衡圧
密により完全に密な物体を形成し、該物体の熱間機械的
処理をなくし、上記部材を固溶化焼なまししてマルテン
サイト構造を形成し、熱処理及び冷却により、該部材を
時効硬化させ、該方法により作られた部材は、３５から
５５ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、４４から４６ＨＲＣ
の硬度に熱処理され、２２℃（７２°Ｆ）と３１６℃
（６００°Ｆ）で試験された場合、少なくとも０．４１
４kg−ｍ（３foot−pounds）のシャルピーＶノッチ靭性
を有し、 該部材は、熱間均衡圧密され、熱処理され、強固に固め
られ、ダイキャスティングダイ部品及び他の熱間加工工
具部品に使用するのに適したマルエージング鋼又は析出
硬化鋼の化学組成に、硫黄を０．０５から０．３０重量
％添加した組成より成る、予め合金化された粒子の強固
に固められた集塊より成ることを特徴とするマルテンサ
イト系ダイ鋼部材の製造方法。 - 【請求項１１】 上記部材が、粒子の長手方向の最大長
さが２５μｍの硫化物粒子を含むことを特徴とする請求
項８乃至１０のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項１２】 硫化物の含有量が０．０５から０．２
０重量％で、少なくとも０．６９kg−ｍ（５foot−poun
ds）のシャルピーＶノッチ衝撃靭性を有することを特徴
とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の製造方
法。 - 【請求項１３】 熱間均衡圧密が１２時間以内、９８２
℃（１，８００°Ｆ）から１，３１６℃（２，４００°
Ｆ）の範囲内で、かつ７０３kg/ cm2 （１０，０００ps
i ）を超える圧力下で実施され、９８２℃（１，８００
°Ｆ）から１，０６６℃（１，９５０°Ｆ）の間の温度
に、該部材の厚さ２．５４cm（１インチ）当り約半時間
の割合いで加熱して上記の焼戻しが行なわれ、次いで１
分間に、７℃（２０°Ｆ）の最小速度で約６６℃（１５
０°Ｆ）に急冷してマルテンサイト構造を形成し、６６
℃（１５０°Ｆ）の温度に達した後、５３８℃（１，０
００°Ｆ）から６４９℃（１，２００°Ｆ）の範囲内で
厚さ２．５４cm（１インチ）当り約１時間の割合いで、
最初の焼戻しが最少２時間で行われ、その後周囲温度迄
冷却し、２度目の焼戻しを行なうことを特徴とする請求
項８，９，１１及び１２のいずれか１項に記載の製造方
法。 - 【請求項１４】 上記の熱間均衡圧密が１２時間以内、
９８２℃（１，８００°Ｆ）から１，３１６℃（２，４
００°Ｆ）の温度範囲内で、かつ７０３kg/cm2 （１
０，０００psi ）を超える圧力下で実施され、上記の固
溶化焼なましが８１６℃（１，５００°Ｆ）を超える温
度で、上記部材の厚さ２．５４cm（１インチ）当り半時
間の割合いで、最少３時間行なわれ、静止空気内で得ら
れる速度に等しくなる速度で周囲温度に冷却し、そして
上記の時効硬化が最少温度４８２℃（９００°Ｆ）で、
この温度を少なくとも１時間保持して行なわれることを
特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US08/126,551 US5435824A (en) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | Hot-isostatically-compacted martensitic mold and die block article and method of manufacture |
| US08/126,551 | 1993-09-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07178735A JPH07178735A (ja) | 1995-07-18 |
| JP3016540B2 true JP3016540B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=22425446
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6254126A Expired - Fee Related JP3016540B2 (ja) | 1993-09-27 | 1994-09-26 | 熱間均衡圧密されたマルテンサイト系モールド及びダイブロック部材並びにその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5435824A (ja) |
| EP (1) | EP0648852A1 (ja) |
| JP (1) | JP3016540B2 (ja) |
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| SE513498C2 (sv) * | 1993-09-01 | 2000-09-18 | Kawasaki Steel Co | Atomiserat stålpulver och sintrat stål med god maskinbearbetbarhet tillverkat därav |
| JP2001501254A (ja) * | 1996-04-15 | 2001-01-30 | ダイナメット・ホールディングズ・インコーポレイテッド | ネットシェープを備えたダイ及びモールド、及び同左の製造方法 |
| ES2181827T3 (es) * | 1996-06-17 | 2003-03-01 | Hau Hanspeter | Acero polvometalurgico resistente al calor y procedimiento para su fabricacion. |
| US5827376A (en) * | 1996-07-19 | 1998-10-27 | A. Finkl & Sons Co. | Molds for plastic prototyping and isothermal forging of aluminum, steel therefor, and method of manufacturing thereof |
| US5976457A (en) * | 1997-08-19 | 1999-11-02 | Amaya; Herman E. | Method for fabrication of molds and mold components |
| US20060196626A1 (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-07 | Thixomat, Inc. | Semisolid metal injection molding machine components |
| AT501794B1 (de) * | 2005-04-26 | 2008-06-15 | Boehler Edelstahl | Kunststoffform |
| US20070053784A1 (en) * | 2005-09-06 | 2007-03-08 | Crucible Materials Corp. | Maraging steel article and method of manufacture |
| US7615123B2 (en) | 2006-09-29 | 2009-11-10 | Crucible Materials Corporation | Cold-work tool steel article |
| EP2334456B1 (en) * | 2008-09-12 | 2012-05-09 | L. Klein AG | Free-machining powder metallurgy lead-free steel articles and method of making same |
| BRPI0904607A2 (pt) * | 2009-11-17 | 2013-07-02 | Villares Metals Sa | aÇo de alta resistÊncia ao revenido |
| CN101956144B (zh) * | 2010-11-01 | 2012-07-04 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法 |
| CN105506249B (zh) * | 2015-12-07 | 2018-05-04 | 东北大学 | 一种高氮耐蚀塑料模具钢的热处理方法 |
| CN106544592B (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-18 | 辽宁乾金金属材料开发有限公司 | 强韧性热作模具钢及其生产方法 |
| SE544123C2 (en) * | 2020-06-12 | 2022-01-04 | Uddeholms Ab | Hot work tool steel |
| EP4119267A1 (de) * | 2021-07-12 | 2023-01-18 | Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG | Stahlpulver, verwendung eines stahls zur erzeugung eines stahlpulvers und verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem stahlpulver |
| CN116920180B (zh) * | 2023-09-14 | 2023-12-15 | 乐普（北京）医疗器械股份有限公司 | 一种可降解金属材料及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3598567A (en) * | 1968-07-01 | 1971-08-10 | Nicholas J Grant | Stainless steel powder product |
| US4052230A (en) * | 1975-11-19 | 1977-10-04 | Bethlehem Steel Corporation | Deep hardening machinable aluminum killed high sulfur tool steel |
| JPS5281006A (en) * | 1975-12-29 | 1977-07-07 | Kobe Steel Ltd | High speed steel made from powder containing nitrogen |
| JPS52141406A (en) * | 1976-05-21 | 1977-11-25 | Kobe Steel Ltd | Tool steel containing nitrogen made by powder metallurgy |
| US4160066A (en) * | 1977-10-11 | 1979-07-03 | Teledyne Industries, Inc. | Age-hardenable weld deposit |
| US4880461A (en) * | 1985-08-18 | 1989-11-14 | Hitachi Metals, Ltd. | Super hard high-speed tool steel |
| JPS61130467A (ja) * | 1985-11-16 | 1986-06-18 | Daido Steel Co Ltd | プラスチック成形金型用鋼 |
| JPH01111846A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-04-28 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
| GB9021767D0 (en) * | 1990-10-06 | 1990-11-21 | Brico Eng | Sintered materials |
| US5238482A (en) * | 1991-05-22 | 1993-08-24 | Crucible Materials Corporation | Prealloyed high-vanadium, cold work tool steel particles and methods for producing the same |
| ATA240391A (de) * | 1991-12-04 | 1994-10-15 | Boehler Edelstahl | Gegenstand aus stahl für kunststofformen sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung |
-
1993
- 1993-09-27 US US08/126,551 patent/US5435824A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-09-09 EP EP94306633A patent/EP0648852A1/en not_active Ceased
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