JP6638288B2 - ダイカスト用金型 - Google Patents
ダイカスト用金型 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6638288B2 JP6638288B2 JP2015191338A JP2015191338A JP6638288B2 JP 6638288 B2 JP6638288 B2 JP 6638288B2 JP 2015191338 A JP2015191338 A JP 2015191338A JP 2015191338 A JP2015191338 A JP 2015191338A JP 6638288 B2 JP6638288 B2 JP 6638288B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- mold
- carburizing
- die
- area ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
したがって、当然ではあるが、浸炭処理をダイカスト用金型に適用したうえで、アルミニウムやマグネシウム等の溶湯と金型表面との濡れ性をコントロールしてかじりを抑制するために、その表面粗さ(Ra)を特定範囲に限定する技術的思想についても、従来、提案されていない。
本発明は次の(1)〜(2)である。
(1)浸炭しているダイカスト用金型であって、
表面における算術平均粗さ(Ra)が1〜20μmであり、断面組織写真から測定される前記表面から深さ30μmまでの範囲における炭化物面積率が50%以上であるダイカスト用金型。
(2)C:0.2〜2.0質量%、
Si:0.01〜3.0質量%、
Mn:0.2〜2.0質量%、
Cr:3.0〜16.0質量%、
Mo+0.5W:0.3〜9.0質量%、
V:0.1〜4.0質量%
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる工具鋼を母材とする、上記(1)に記載のダイカスト用金型。
本発明の金型は、浸炭しているダイカスト用金型であって、表面における算術平均粗さ(Ra)が1〜20μmであり、断面組織写真から測定される前記表面から深さ30μmまでの範囲における炭化物面積率が50%以上であるダイカスト用金型である。
ダイカスト用金型の形態や大きさ等についても特に限定されない。
なお、以下では、浸炭する前のダイカスト用金型を母材ともいう。
母材の材質は鋼を主成分とするものであることが好ましく、工具鋼であることがより好ましく、熱間工具鋼(SKD61等)であることがさらに好ましい。
セメンタイト(硬さ800〜1500HV)よりも、高硬度(1500〜2000HV)なCr、Mo、Vの炭化物の方が耐摩耗性に優れる。したがって、母材におけるCr、Mo、Vの含有率が高い方が、本発明の金型の耐摩耗性を向上させる効果が高い。熱間工具鋼であるSKD61よりもCr、Mo、Vの含有率が高いものとして冷間工具鋼(例えばSKD11)や高速度工具鋼(例えばSKH51)が挙げられる。したがって冷間工具鋼や高速度工具鋼の方が、硬質な炭化物が多く形成される。
C含有率がこのような範囲であると、ダイカスト用金型として必要な硬さを得やすくなるからである。C含有率が高すぎると粗大な炭化物が形成されやすくなり、金型が割れる可能性が発生する。
なお、母材におけるC含有率を2.0質量%以下とすると、後述する炭化物面積率をより高めることができ、耐摩耗性や耐溶湯浸食性をより高めることができることを、本発明者は見出した。母材におけるC含有率が高いと(例えば20質量%程度の場合)、炭化物面積率を高くし難くなり、かえって耐摩耗性や耐溶湯浸食性が悪くなる傾向があることを、本発明者は見出した。
Si含有率がこのような範囲であると、浸炭時の炭化物面積率を高めることができるからである。また、ダイカスト用金型として必要な硬さを得やすくなるからである。また、Si含有率を3.0質量%を超えて高くしても硬さは向上し難い傾向がある。また、Si含有率が高すぎると、浸炭処理時にセメンタイトの生成が抑制され、炭素(グラファイト)が析出してしまう可能性がある。また、Si含有率を0.01質量%未満とするには製造コストが高くなる傾向がある。
Mn含有率がこのような範囲であると、焼入性が良好になるからである。また、Mn含有率を2.0質量%を超えて高くしても焼入性は向上し難い傾向がある。
Cr含有率がこのような範囲であると、ダイカスト用金型として必要な硬さを得やすくなり、加えて焼入性が良好になるからである。また、Cr含有率が高いと硬質な炭化物(炭化クロム)の生成量が増加して、本発明の金型の耐摩耗性が向上する傾向がある。
ただし、Cr含有率が高すぎると、焼入れ硬さが低下する傾向がある。
Mo+0.5Wがこのような範囲であると、ダイカスト用金型として必要な硬さを得やすくなり、加えて焼入性が良好になるからである。また、Mo含有率および/またはW含有率が高いと硬質な炭化物(炭化モリブデン、炭化タングステン)の生成量が増加して、本発明の金型の耐摩耗性が向上する傾向がある。
Mo+0.5Wを9.0質量%を超えて高くしても硬さおよび焼入性は向上し難い傾向があり、また製造コストが増加する傾向がある。
V含有率がこのような範囲であると、Vが炭化物を形成し、結晶粒の粗大化を防止し、さらに焼戻し硬さを向上させるからである。
また、V含有率が高すぎると粗大な炭化物が形成されることによって靭性が低下する傾向があり、また、焼戻し硬さの向上の効果が飽和する傾向がある。
Fe中に含まれ得る不可避的不純物として、従来公知の成分を挙げられる。例えば、S、Cu、Ni、Al、NおよびOを不可避的不純物として挙げられる。具体的には、S、Cu、Niを各々0.2質量%以下、Al、Nを各々0.03質量%以下、Oを0.01質量%以下で含有していても、本発明の金型の耐摩耗性や耐浸食性に悪影響は及ぼさない。
一方、重力鋳造法や低圧力鋳造法では、金型には強い圧力などが発生し難いため、20〜30HRCと低硬度な状態(熱処理は未実施)で使用されることが多い。ただし、塗型剤剥離時の耐摩耗性付与を目的に、40HRC以上に高硬度化して使用することもある。
本発明の金型は、従来公知のダイカスト用金型について、特定の浸炭処理を行って得られるものである。
浸炭方法として、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭、真空浸炭が例示できる。
また、浸炭処理温度を900℃以上とすると、母材内部へCが深く拡散しやすくなり、表面側からCをより吸収しやすくなるので、後述する表面炭化物面積率が高くなる傾向があるので好ましい。また、浸炭処理温度が高いと浸炭処理時間を短くすることができるので好ましい。ただし、浸炭処理温度が高すぎると、結晶粒粗大化等の特性低下が起こる傾向がある。具体的には、浸炭処理温度は1050℃以下とすることが好ましい。
一方、浸炭処理温度を900℃以上、好ましくは1000〜1050℃とした場合、浸炭処理後に急冷することで焼入れを行って、その硬さを高めることができる。すなわち、浸炭処理で焼入れを兼ねることができる。このような処理によれば、浸炭処理による炭化物生成で表面硬さが高く、かつ、焼入れ処理により浸炭していない部分の硬さを高く(例えば40HRC以上)とすることができ、本発明の金型の耐摩耗性をより向上させることができる。
本発明の金型は、断面組織写真から測定される前記表面から深さ30μmまでの範囲における炭化物面積率(表面炭化物面積率ともいう)が50%以上であり、55%以上であることが好ましく、60%以上であることがさらに好ましい。
炭化物面積率が50%以上であると、ブラスト処理時の摩耗深さやアルミ溶湯接触時の浸食減量が急激に低下することを、本発明者は見出した。また、この傾向は、炭化物面積率が高いほど顕著になることを、本発明者は見出した。
本発明の金型は、JIS B0601(1994)の規定に則って測定される、表面における算術平均粗さ(単に「表面粗さ」または「表面粗さ(Ra)」ともいう)が1〜20μmであり、2〜10μmであることがより好ましい。
表面粗さ(Ra)は、浸炭処理の条件を調整したり、母材の表面の粗さを調整した後に浸炭処理したりすることで、上記の範囲内とすることができる。また、浸炭処理した後に表面を加工することで表面粗さ(Ra)を上記の範囲内としてもよいが、浸炭処理した後の表面を加工しないことが好ましい。
母材や浸炭面の加工は従来公知の方法によって行うことできる。例えば研削加工、エンドミル加工、ブラスト処理(ショットピーニング等を含む)が挙げられる。
この理由は現時点で明確ではないが、表面粗さ(Ra)を特定範囲とし、かつ、特定部分の炭化物面積率をも特定範囲とすることで、何らかの相乗効果が発揮されたためと、本発明者は推測している。
第1表に示す組成となるよう原料を混合し、真空誘導炉で溶解して50kgのインゴットを鋳造した。そして、インゴットを1150〜1200℃で加熱保持した後、断面が65mm×30mmの矩形である棒状に熱間鍛造し、さらにその後、低温焼鈍を実施した。
次に、各鋼材を適切な大きさに切断し、後述する各評価法に適する所定の形状に加工した後、浸炭した。浸炭はC3H8ガスを400m3/minの流量で流して行った。浸炭温度および浸炭時間は第1表に示す通りとした。そして、浸炭終了後は窒素ガス(1気圧)を流して急冷して、焼入れと同様の効果を生じさせた。
このような操作を行って、第1表に示す発明鋼1〜31および比較鋼1〜16の各々に係る試験片を得た。
各試験片について表面に垂直に切断し、腐食液(ナイタール)を用いてエッチングした後、光学顕微鏡を用いて断面を400倍にて観察した。そして、表面から深さ30μmの位置までのエリア内における炭化物面積率を、画像解析装置を用いて計測した。
光学顕微鏡を用いて得た断面写真を図1に例示する。図1(a)および図1(b)は、発明鋼5の50倍拡大写真および400倍拡大写真であり、図1(c)および図1(d)は、発明鋼16の50倍拡大写真および400倍拡大写真である。
試験片の一部を切断し、浸炭されていない部分を露出させ、その浸炭されていない部分における硬さを、ロックウェル硬度計(Cスケール)を用いて測定した。
JIS B0601(1994)の規定に則り、浸炭処理面の算術平均粗さ(表面粗さ(Ra))を測定した。
50mm×50mm×20mmに加工した鋼材について前述のような方法で浸炭処理して得た試験片の浸炭面(50mm×50mmの主面)へ、浸炭面の垂線から15度傾けた、浸炭面から30cm離れた箇所からブラスト処理を行った。ブラスト処理はスチールグリッドφ0.2mmを用い、30秒間行った。
また、ブラスト処理を始める前に浸炭面の一部をマスキングすることで、その部分がブラスト処理されないようにした。そして、ブラスト処理後にマスキングした部分の表面を基準とし、ブラスト処理した部分の最大摩耗深さを測定した。
φ10mm×75mmに加工した鋼材について前述のような方法で浸炭処理して得た試験片を、700℃に加熱したアルミニウム合金(ADC12)溶湯に1時間浸漬した。浸漬中は試験片を回転させた。浸漬後、アルカリ溶液によって付着したアルミニウム合金を除去し、試験片の重量を測定した。
そして、試験前の試験片重量から試験後の試験片重量を引いて浸漬減量を求めた(すなわち、浸漬減量=試験前の試験片重量−試験後の試験片重量)。
50mm×50mm、厚さ10mmに加工した鋼材について前述のような方法で浸炭処理して試験片を得た。そして、50mm×50mmの主面を評価面とし、この評価面へ750℃で溶融させたアルミニウム合金(ADC12)溶湯を、評価面からその垂線方向に5cm離れた箇所から10cc自然落下させた(図2(a)、(b))。
そして、冷えて凝固した液滴状のアルミニウム合金を、ほぼ中心部で切断し(図2(c))、評価面と接していた部分の濡れ角を測定した(図2(d))。
なお、第1表に示す発明鋼1〜31および比較鋼1〜16の各々は、第1表に示す組成成分の他に、不純物としてS、Cu、Niを0.2質量%以下、Al、Nを0.03質量%以下、Oを0.01質量%以下で含有している。
これに対して比較鋼1〜8は浸炭処理を行っていない。そのため表面炭化物面積率が極めて小さく、母材の硬さは低くなった。また、ブラスト処理摩耗深さは大きくなった。そして、アルミ浸食減量は高く、濡れ角は小さくなったので、これらの鋼材からなるダイカスト用金型へアルミニウム溶湯を流し込んだ場合、型の表面はアルミニウム溶湯と馴染んでしまい、アルミニウム溶湯が型の表面を浸食するものと考えられる。
また、比較鋼9〜16は比較鋼1〜8について浸炭処理を行ったものである。ただし、浸炭時間が短いため表面炭化物面積率は50%未満となっている。これらの場合、比較鋼1〜8に比べればブラスト処理摩耗深さ、アルミ浸食減量および濡れ角は改善しているが、十分とはいえない。
Claims (2)
- 浸炭しているダイカスト用金型であって、
表面における算術平均粗さ(Ra)が1〜20μmであり、断面組織写真から測定される前記表面から深さ30μmまでの範囲における炭化物面積率が50%以上であり、鋼材を母材とするダイカスト用金型。 - C:0.2〜2.0質量%、
Si:0.01〜3.0質量%、
Mn:0.2〜2.0質量%、
Cr:3.0〜16.0質量%、
Mo+0.5W:0.3〜9.0質量%、
V:0.1〜4.0質量%
を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる工具鋼を前記母材とする、請求項1に記載のダイカスト用金型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015191338A JP6638288B2 (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | ダイカスト用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015191338A JP6638288B2 (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | ダイカスト用金型 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017066452A JP2017066452A (ja) | 2017-04-06 |
JP6638288B2 true JP6638288B2 (ja) | 2020-01-29 |
Family
ID=58491827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015191338A Expired - Fee Related JP6638288B2 (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | ダイカスト用金型 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6638288B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113070458B (zh) * | 2020-01-06 | 2023-04-07 | 大富科技(安徽)股份有限公司 | 压铸用模具的制备方法、模具、盖板的制备方法及滤波器 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3476097B2 (ja) * | 1994-09-13 | 2003-12-10 | 日立金属株式会社 | 浸炭用鋼および浸炭部材 |
JP3381812B2 (ja) * | 1994-11-21 | 2003-03-04 | 日立金属株式会社 | 耐溶損性の優れた鋳造用金型または接溶湯部材 |
JP4432012B2 (ja) * | 2000-10-16 | 2010-03-17 | 日立金属株式会社 | ダイカスト金型の製造方法、およびダイカスト金型 |
JP2003119544A (ja) * | 2001-10-10 | 2003-04-23 | Hitachi Metals Ltd | 浸炭用ダイカスト金型用鋼およびダイカスト金型、ならびにダイカスト金型の製造方法 |
JP5090257B2 (ja) * | 2008-06-05 | 2012-12-05 | 山陽特殊製鋼株式会社 | アルミ加工用金型に適した工具鋼およびアルミ加工用金型 |
JP2012183548A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Daido Steel Co Ltd | ダイカスト用金型 |
-
2015
- 2015-09-29 JP JP2015191338A patent/JP6638288B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017066452A (ja) | 2017-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8673094B2 (en) | Case hardening steel and manufacturing method thereof | |
JP5778055B2 (ja) | 熱間鍛造用圧延棒鋼および熱間鍛造素形材ならびにコモンレールおよびその製造方法 | |
JP7335680B2 (ja) | スチール、該スチールで製造された製品、及びその製造方法 | |
CN100480411C (zh) | 高强度弹簧用钢及钢线 | |
Birol | Thermal fatigue testing of Stellite 6-coated hot work tool steel | |
JP4352261B2 (ja) | 歯車 | |
JP6784960B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼部材 | |
CN104053808A (zh) | 热处理应变小的表面硬化钢材 | |
JP2007197784A (ja) | 合金鋼 | |
US10597765B2 (en) | Steel, carburized steel component, and method for manufacturing carburized steel component | |
JP6468366B2 (ja) | 鋼、浸炭鋼部品、及び浸炭鋼部品の製造方法 | |
JP2018535316A (ja) | 鋼、前記鋼から作られた製品、及びその製造方法 | |
TWI633193B (zh) | 模具用鋼 | |
JP6638288B2 (ja) | ダイカスト用金型 | |
JP2006161141A (ja) | 浸炭部品及びその製造方法 | |
JP6683075B2 (ja) | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品及び浸炭鋼部品の製造方法 | |
JP2000144334A (ja) | 耐溶損性に優れたAlダイカスト金型用鋼 | |
JP2007063576A (ja) | 非鉄溶融金属用合金 | |
JP3029642B2 (ja) | 溶融金属に対する耐溶損性の優れた鋳造用金型または接溶湯器具 | |
KR20160022258A (ko) | 이음매 없는 관 제조용 피어서 플러그 | |
JP6683074B2 (ja) | 浸炭用鋼、浸炭鋼部品及び浸炭鋼部品の製造方法 | |
JP2009293081A (ja) | アルミ加工用金型に適した工具鋼およびアルミ加工用金型 | |
JP2004019001A (ja) | 耐溶損性に優れた熱間工具鋼及び金型部材 | |
JP6520518B2 (ja) | 金型補修溶接材料 | |
JP2014080688A (ja) | メタルマスク用ステンレス鋼板およびメタルマスク |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20160311 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160314 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180725 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190412 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190514 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190620 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191126 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191209 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6638288 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |