JP5705345B1 - 高鏡面プラスチック金型用鋼 - Google Patents
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Abstract
Description
C:0.20乃至0.50質量%、Cr:10.50乃至20.00質量%、Si:0.30乃至1.30質量%、Mn:0.30乃至1.50質量%、Mo:0.03乃至0.50質量%、V:0.03乃至0.50質量%、Al:0.035質量%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成を有する鋼材であり、前記鋼材中に存在する炭化物密集帯であって、この密集帯を構成する炭化物の粒径が円相当径で5μm以上、炭化物間距離が30μm以下であり、この炭化物密集帯の面積が1000μm2以上であるものを材料目としたときに、この材料目の最大長さが1000μm以下、かつ材料目の面積率が2.0%以下であることを特徴とする。
前記鋼材は、更に、S:0.009質量%以下、O:30ppm以下を含有し、前記鋼材中に存在する非金属介在物は、円相当径で粒径が25μm以上のものの数が5個/200mm2以下であり、かつ円相当径で粒径が10乃至24μmのものの数が25個/200mm2以下であることを特徴とする。
本発明のプラスチック金型用鋼は、鋼材中に存在する材料目の最大長さが1000μm以下である。金型の材料目は、プラスチック製品を製造する際にプラスチック表面に凹凸として転写され、最大長さが1000μmを超えると目視で確認できるレベルとなり、鏡面性が不十分となって、外観が損なわれる。また、本発明のプラスチック金型用鋼は、鋼材中に存在する材料目の面積率が2.0%以下である。金型の材料目の面積率が大きいと、プラスチック製品を製造する際に、金型のうねりがプラスチック製品に転写されて、プラスチック製品にうねりが発生する。金型の材料目の面積率が2.0%を超えると、うねりが目視で確認できるレベルとなり、金型の鏡面性が不十分となって、外観が損なわれる。金型の鏡面性が不十分となると、成形されるプラスチック製品の鏡面性も不十分となる。
Cは、金型の硬さ、強度及び耐磨耗性を得るのに、必要な元素である。C含有量が0.20質量%より少ないと、金型の硬さが低くなり、耐摩耗性が低下する。また、C含有量が0.50質量%より多いと、材料目が多く発生し、うねりが大きくなる。このため、Cの含有量は、0.20乃至0.50質量%とする。
Crは、耐食性を向上させるので、金型用鋼として、最も重要な含有元素である。Crの含有量が10.50質量%より少ないと、耐食性が低下する。また、Crの含有量が20.00質量%より多いと、耐食性に対するコスト割合が高くなり、無駄である。このため、Crの含有量は、10.50乃至20.00質量%とする。
Siは、後述のAlと同様に脱酸剤としての作用を有する。また、Siは、電気炉溶解時の精錬反応における脱硫活性化の機能がある。Siの含有量が0.30質量%より少ないと、脱酸及び脱硫効果が小さくなる。また、Si含有量が1.30質量%より多いと、熱間加工性及び靭性が低下する。このため、Siの含有量は、0.30乃至1.30質量%とする。
Mnは、焼入れ性を向上させるのに最も重要な元素である。Mnの含有量が0.30質量%より少ないと、焼入れ性が低下する。また、Mnの含有量が1.50質量%より多いと、熱間加工性が低下する。このため、Mnの含有量は、0.30乃至1.50質量%とする。
Moは、金型の耐食性を向上させるのに必要な元素である。Moの含有量が0.05質量%より少ないと、耐食性が低下する。Moの含有量が0.50質量%より多いと、熱処理変寸が大きくなると共に、コスト高となる。このため、Moの含有量は、0.03乃至0.50質量%、好ましくは0.05質量%以上とする。
Vは、炭化物を形成し、焼入れ時の結晶粒粗大化防止に必要な元素である。Vの含有量が0.05質量%より少ないと、結晶粒が粗大化される。Vの含有量が0.50質量%より多いと、粗大な炭化物を形成し、被削性及び鏡面加工性を低下させる。このため、Vの含有量は、0.03乃至0.50質量%、好ましくは0.05質量%以上とする。
Alは、脱酸材として最も重要な元素である。Alは、Oと結合し、Al2O3を形成するが、Al含有量が過度に多く、Al2O3非金属介在物として残留すると、鏡面研磨の際、ピンホールの原因となる。このため、Alの含有量は、0.035質量%以下とする。
Sは、溶鋼中に不可避的に含まれる元素であり、不純物である。Sは、Mnと結合することにより、MnSを形成し、S含有量が多く、MnS非金属介在物として残留すると、鏡面研磨の際、ピンホールの原因となる。このため、Sの含有量は、好ましくは0.009質量%以下とする。
Oは、溶鋼中に不可避的に含まれる元素であり、不純物である。Oは、Alと結合し、Al2O3を形成するが、Al2O3非金属介在物として残留すると、ピンホールの原因となる。このため、Oの含有量は、好ましくは25ppm以下とする。
非金属介在物の数が多いと、粗大なピンホールの発生率が高くなる。具体的には、非金属介在物は、粒径が円相当径で25μm以上では、介在物自身の脱落等によるピンホールが発生しやすく、また、粒径が円相当径で10乃至24μmでは、研磨時に非金属介在物を起点とした傷がピンホールとして発生することがある。このため、非金属介在物の数は、円相当径で粒径が25μm以上のものの数が5個/200mm2以下、円相当径で粒径が10乃至24μmのものの数が25個/200mm2以下とする。より好ましくは、円相当径で、粒径が25μm以上のものの数が3個/200mm2以下、円相当径で粒径が10乃至24μmのものの数が20個/200mm2以下とする。なお、非金属介在物の個数は、試験片を、無腐食で、光学顕微鏡により観察することにより、求めることができる。即ち、観察面の検鏡面積200mm2を100倍に拡大して観察し、粒径が25μm以上の大きな非金属介在物、及び粒径が10乃至24μmの小さな非金属介在物の数を、画像解析により測定することによって、各粒径範囲に属する非金属介在物の数を求めることができる。
Claims (2)
- C:0.20乃至0.50質量%、Cr:10.50乃至20.00質量%、Si:0.30乃至1.30質量%、Mn:0.30乃至1.50質量%、Mo:0.03乃至0.50質量%、V:0.03乃至0.50質量%、Al:0.035質量%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成を有する鋼材であり、前記鋼材中に存在する炭化物密集帯であって、この密集帯を構成する炭化物の粒径が円相当径で5μm以上、炭化物間距離が30μm以下であり、この炭化物密集帯の面積が1000μm2以上であるものを材料目としたときに、この材料目の最大長さが1000μm以下、かつ材料目の面積率が2.0%以下であることを特徴とする高鏡面プラスチック金型用鋼。
- 前記鋼材は、更に、S:0.009質量%以下、O:25ppm以下を含有し、前記鋼材中に存在する非金属介在物は、円相当径で粒径が25μm以上のものの数が5個/200mm2以下であり、かつ円相当径で粒径が10乃至24μmのものの数が25個/200mm2以下であることを特徴とする請求項1に記載の高鏡面プラスチック金型用鋼。
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