JP4811692B2 - マルテンサイト鋳鋼材及びマルテンサイト鋳鋼品の製造方法 - Google Patents
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Description
自動車ボディなど厚みのある鋼板により大型部材をプレス加工する際は、予め鋼板の位置決めを行いかつ固定するためのロケートピンが不可欠となる。このロケートピンの硬さは45〜55HRCが要求される。加えて、プレス加工時に発生する粉末化した鋼板材等による汚れを洗浄するために使用する噴流水に起因する腐食に耐え得る耐食性が求められる。
本発明に係るマルテンサイト鋳鋼材は、完成品の所望形状に近い形状の鋳型を用いた鋳込みを行う、いわゆるニアネットシェイプ造形によりプラスチックの射出成形用金型を得ることができる。この種の金型では、所望範囲の温度調節が可能であれば成形品の表面性状を大幅に改善し得ることが知られている。このような温度調節は、通常、金型内に設けられた温調用配管に対して外部の温調機から水または熱媒体油を循環させることによって行われる。しかし、従来の鋼材を使用する金型にあっては、作製された金型に対して外部からドリル加工を行う、いわゆる後加工により温調用配管を形成しなければならなかった。したがって、直線状の温調配管のみとなり、キャビティに沿って精密な温度調節を行う任意形状の温調配管を得ることはできず、温度ムラを的確に解消することはできなかった。
本発明に係るマルテンサイト鋳鋼材は、完成品の所望形状に近い形状の鋳型を用いた鋳込みをする、いわゆるニアネットシェイプ造形によりアルミニウムダイカスト用金型を得ることができる。この種の金型では、所望範囲の温度調節が可能であれば成形品の寸法精度や生産性、さらには金型寿命を大幅に改善し得ることが知られている。このような温度調節は、通常、金型内に設けられた温調用配管に対して外部の温調機から水または熱媒体油を循環させることによって行われる。しかし、従来の鋼材を使用する金型にあっては、作製された金型に対して外部からドリル加工を行う、いわゆる後加工により温調用配管を形成しなければならなかった。したがって、直線状の温調配管のみとなり、キャビティに沿って精密な温度調節を行う任意形状の温調配管を得ることはできず、所望温度を維持しながら冷却温度ムラを的確に解消することはできなかった。
本発明に係るマルテンサイト鋳鋼材は、鋳型内に所望形状の配管類を配置することにより、所望の内部構造を持つ製品が製造可能となる。本発明に係る製造方法により、所望形状の溶融樹脂流路および温調配管等を内蔵したホットランナー用マニホールドブロックを得ることができる。プラスチック成形加工により生産される成形品には、目的の形状を持つ製品部以外にも、射出時に溶融樹脂の流路として機能していたスプルーおよびランナーと呼ばれる不要部分が発生する。この不要部分を製品部とともに固化物として取り出した後、再利用するかあるいは廃棄する方式をコールドランナーと呼んでいる。このコールドランナー金型では、溶融樹脂流路の形状および配置の自由度が大きい反面、不要物を排出することによる環境負荷の増大への対応が課題となっている。このような不要部分を発生させない方法として、溶融樹脂の流路全体を当該樹脂の溶融温度に保持しつつ、溶融樹脂を製品部と分離するための機構を内蔵させた金型部品、いわゆるホットランナーシステムが普及しており、プラスチック成形加工分野における低コスト化、省資源化に寄与可能である。
自動車ボディなど厚みのある鋼板により大型部材をプレス加工する金型には、金型内の可動部および金型の動作方向を規制するための滑り軸受けが使用されている。この滑り軸受けは、鋼板加工時に生じるプレス圧力等に起因する各種応力に耐えうる強度と共に、特に摺動面における耐食耐磨耗性に代表される総合的な耐久性が強く求められる。従来は、コストも含めた全ての要求性能を単一の材料で満足させることが困難であるため、銅合金表面に黒鉛を埋め込んだ専用部材を組み合わせるなど、摺動面にのみ耐磨耗性および耐食性に優れた部材を組み合わせることにより要求に応えていた。これに対して、本発明に係るマルテンサイト鋳鋼材では、本鋳鋼材自体が耐食耐磨耗性を併せ持つことに加え、窒素雰囲気中で焼戻しすることにより表面をさらに硬化させることが可能になることから摺動専用部材が不要となる。さらに、本発明に係るマルテンサイト鋳鋼材ではサブゼロ処理のみで好適な耐摩耗性が得られるため、従来の部材における耐磨耗性発現に必要であった硬化処理としての焼入れ処理が不要になるため大幅なコストダウンが可能となる。
Claims (17)
- ニッケルNi;5〜10mass%、クロムCr;1〜10mass%、珪素Si;0.5〜5mass%、マンガンMn;0.01〜1mass%、炭素C;0.2〜2mass%、残部が鉄Feおよび不可避不純物から構成され、マルテンサイト変態完了温度(Mf点)が氷点下であることを特徴とするマルテンサイト鋳鋼材。
- ニッケルNi;5〜10mass%、クロムCr;1〜10mass%、珪素Si;0.5〜5mass%、マンガンMn;0.01〜1mass%、バナジウムV;0.1〜5mass%、炭素C;0.2〜2mass%、残部が鉄Feおよび不可避不純物から構成され、マルテンサイト変態完了温度(Mf点)が氷点下であることを特徴とするマルテンサイト鋳鋼材。
- 前記マルテンサイト変態が、サブゼロ処理のみで完了する特性を有することを特徴とする、請求項1又は2のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼材。
- 前記サブゼロ処理温度が0℃〜−200℃の温度範囲であり、ロックウェル硬さCスケールで20〜60HRCの鋳放し鋳鋼材から、前記サブゼロ処理によって45〜65HRCの硬さに変化する特性を有することを特徴とする、請求項3記載のマルテンサイト鋳鋼材。
- サブゼロ処理後に行われる焼戻し処理により40〜60HRCの範囲の所望硬さとなるように調整可能である特性を有することを特徴とする、請求項4に記載のマルテンサイト鋳鋼材。
- サブゼロ処理の施された鋳鋼材を加工して所望の形状とした後、該加工品における窒素の表面富化を生ぜしめる雰囲気中で焼戻し処理を行うことにより、製品表面を700〜1200HVの範囲の所望硬さとなるように調整可能である特性を有することを特徴とする、請求項4に記載のマルテンサイト鋳鋼材。
- 請求項1又は2のいずれかに記載の成分に調整された原材料を溶解し、製品に近い形状に鋳造し、得られた鋳造品に対して仕上げ加工を施し、該仕上げ加工の施された鋳造品に対して温度0℃〜−200℃のサブゼロ処理を施し、その後、100℃〜700℃の温度範囲内で焼戻し処理を行うことを特徴とする、マルテンサイト鋳鋼品の製造方法。
- 請求項1又は2のいずれかに記載の成分に調整された原材料を溶解し、得られた鋳鋼材インゴットに対して温度0℃〜−200℃のサブゼロ処理を施し、その後、100℃〜700℃の温度範囲内で焼戻し処理を行い、該焼戻しされた鋳鋼材を加工して所望の製品を得ることを特徴とする、マルテンサイト鋳鋼品の製造方法。
- 請求項1又は2のいずれかに記載の成分に調整された原材料を溶解し、得られた鋳鋼材インゴットに対して温度0℃〜−200℃のサブゼロ処理を施し、該サブゼロ処理された鋳鋼材を加工して所望の形状とした後、該加工品における窒素の表面富化を生ぜしめる雰囲気中での焼戻し処理を行うことにより所望の製品を得ることを特徴とする、マルテンサイト鋳鋼品の製造方法。
- 前記サブゼロ処理温度が、−50℃以下に設定されることを特徴とする、請求項7又は8のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼品の製造方法。
- 前記焼戻し処理温度が、100℃〜700℃の温度範囲内で、製品の種類、40〜60HRCの製品硬さに応じて選定されることを特徴とする、請求項7又は8のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼品の製造方法。
- 前記窒素の表面富化を生ぜしめる雰囲気中での焼戻し処理温度が、400℃〜600℃の温度範囲内で、製品の種類、700〜1200HVの製品硬さに応じて選定されることを特徴とする、請求項9に記載のマルテンサイト鋳鋼品の製造方法。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼材よりなり、窒素の表面富化を生ぜしめる雰囲気中で焼戻し処理を行うことで、仕上げ品表面の硬さが700HV〜1200HVに調整されることを特徴とする、鋼板プレス加工時に使用されるロケートピン。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼材よりなり、所望形状の鋳型により金型を鋳造する際に、キャビティ全面に対して温度ムラを生じさせない所望形状の金属製温調管を鋳型内に予め配置して同時に鋳込んだ後に、−50℃以下のサブゼロ処理ならびに焼戻し処理を行うことにより40〜60HRCの範囲の硬さが得られることを特徴とする、温調管付きプラスチック成形用金型。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼材よりなり、所望形状の鋳型により金型を鋳造する際に、キャビティ全面に対して温度ムラを生じさせない所望形状の金属製温調管を鋳型内に予め配置して同時に鋳込んだ後に、−50℃以下のサブゼロ処理ならびに窒素の表面富化を生ぜしめる雰囲気中で焼戻し処理を行うことにより700〜1200HVの範囲の硬さが得られることを特徴とする、温調管付きアルミニウムダイカスト用金型。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼材よりなり、仕上げ品に近似する形状として鋳込まれる際に、所望形状の溶融樹脂流路および所望形状の金属製温調管を鋳型内に予め配置して同時に鋳込んだ後に、−50℃以下のサブゼロ処理ならびに焼戻し処理を行うことにより40〜60HRCの範囲の硬さが得られることを特徴とする、樹脂流路および温調管付きホットランナー用マニホールドブロック。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載のマルテンサイト鋳鋼材よりなり、窒素の表面富化を生ぜしめる雰囲気中で焼戻し処理を行うことで、仕上げ品表面の硬さが700HV〜1200HVに調整されることを特徴とする、滑り軸受け。
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