JPH02179849A

JPH02179849A - 耐食性に優れたプラスチック成形用金型用鋼

Info

Publication number: JPH02179849A
Application number: JP33549088A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Takano; 正義高野; Shigeki Nakamura; 茂樹中村; Shinsuke Haneda; 羽田　晋介
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はプラスチック成形用の金型用鋼に係り、特に、
精密機械部品、産業用及び家庭用電気機器などの分野に
おいて使用されるプラスチック部品、或いはその他の部
品を成形するための金型用に適する金型用鋼に関するも
のである。

（従来の技術）近年、プラスチック樹脂は、その製品の使用中での火災
発生を防止する目的で難燃化剤を添加する場合が多いが
、これらは成形過程において腐食性ガスを発生させ、金
型材料の腐食の原因となっている。

また、プラスチック樹脂そのものもガスを発生するもの
であり、例えば、塩ビ系では塩素ガスが発生し、またｐ
ｐｓ（ポリフェニレンスルフィド）等の如くＳを含有す
る樹脂では成形中にＳＯ２ガスを発生し、やはり金型材
料を腐食させる。

一方、上記腐食は摩耗と相俟って発生することが多く、
特に製品の強度上昇の目的でガラス繊維或いは炭素繊維
が添加されたプラスチックの成形の場合にその傾向が著
しい。

（発明が解決しようとする課題）プラスチック成形に関するこのような状況に鑑みて、従
来より、金型材料として、 ■３５５Ｃ鋼等の構造用炭素鋼に窒化或いはクロムメツ
キ等の表面処理を施す、 ■　１７−４ＰＨ鋼に代表されるような析出硬化型ステ
ンレス鋼を用いる、 ■５ＵＳ４２０Ｊ２相当のマルテンサイト系ステンレス
鋼を用いる、 ■５ＫＤＩＩ、５ＫＤ６１等の工具鋼を用いる、等により対応が図られている。しかし、このようないず
れの対策でも以下のような欠点がある。

構造用炭素鋼に窒化或いはクロムメツキ処理を施したも
のでは、処理層下部の硬度が本来低いために成形中に局
部的な窪み、剥離を生じ易い６１７−４ＰＨ１１５−５
ＰＨに代表される析出硬化型ステンレス鋼は耐食性に優
れるが、冷間加工等の余分な加工工程を加えない限り、
硬さがＨＲＣ４０レベル相当しか得られないので１強化
繊維入りプラスチック樹脂成形においては耐摩耗性に劣
る。

また、５ＵＳ４２０Ｊ２相当マルテンサイト系スデンレ
ス鋼、或いは５ＫＤＩＩ、５ＫＤ６１相当工具鋼では、
ＨＲＣ５０以上の硬さが得られるため、耐摩耗性に優れ
るが、Ｃ量が多く、多くの炭化物が含まれるため、耐食
性に劣る。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、耐摩耗性の観点がらＨＲＣ５０相当
の硬さを有し、且っ５ＵＳ４２０Ｊ２相当ステンレス鋼
及び５ＫＤＩＩ、５ＫＤ６１相当工具鋼以上の耐食性を
有するプラスチック成形用金型用鋼を提供することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明者は、化学成分の調整
を種々の観点から検討し、数多くの実験研究を重ねた結
果、ここに本発明をなしたものである。

すなわち１本発明は、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．
８〜１．２％、Ｍｎ：０．５〜１．０％、Ｐ：０．０６
〜０．１０％、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｕ：　２　。

０〜４．０％、Ｎｉ：３．０〜６．０％、Ｃｒ：１２．
０〜１６．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｓｎ：０．
０１〜０．０９％、ｖ二〇、１〜０．５％、ＡＵ：０．
８〜１．５％及びＮｂ：０．０１〜０．５％を含み、残
部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする
耐食性に優れたプラスチック成形用金型用鋼を要旨とす
るものである。

以下に本発明を更に詳細に説明するる（作用）本発明における化学成分の限定理由は次のとおりである
。

Ｃ：　０．０５％以Ｃの増加は炭化物の析出の増大につながり、耐食性を劣
化させるので少ない方が好ましい。しかし、Ｃ量を減少
させることは原材料又は溶解精錬コストの増大につなが
るため、０．０５％以下とする。

Ｓｉ：　０．８〜１．２％Ｓｉは脱酸剤として添加するほか、本発明では意図的に
含有させることによりマトリックス硬さを向上させるこ
とを狙いとしており、所定の硬さを得るには０．８％〜
１．２％含有させる必要がある。

Ｍｎ：０．５〜１．０％Ｍｎは脱酸剤として作用するほか、焼入性を増大し、硬
さを高めるという作用を有しており、０゜５％未満では
このような作用が有効でなく、しがし、１．０％より多
いと靭性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｍ
　ｎ　ｉは０．５〜１．０％の範囲とする。

Ｐ：０．０６〜０．１０％Ｐは、Ｓｉと同様、マトリックス硬さを上げる効果があ
り、所定の硬さを得るためには意図的に０．０６％以上
含有させる必要がある。しかし、Ｐは耐食性を劣化させ
るので、従来工具鋼や５ＵＳ４２０Ｊ２相当材よりも優
れた耐食性を維持するため、並びに熱間加工性の観点よ
り、上限を０゜１０％とする。したがって、Ｐ量は０．
０６〜０゜１０％の範囲とする。

Ｓ　：　０．０３％以下Ｓは耐食性、熱間加工性の観点から少ない方が良いが、
溶解精錬コストを考慮して、０．０３％以下とする。

Ｃｕ：２．０〜４．０％Ｃｕは特に塩素を含む雰囲気において効果があり、２．
０％以上を含有させると耐食性が著しく向上する。しか
し、４．０％を超えると熱間加工性を阻害するので、Ｃ
ｕ量は２．０〜４．０％の範囲とする。

Ｎｉ：３．Ｑ〜６．０％Ｎｉは硬度及び靭性を高める上で重要な元素であると共
に、Ｃｒ、Ｍｏとの共存のもとて耐食性を向上させる効
果がある。そのためには３．０％以上が必要である。し
かし、６．０％を超えて多く含有させると残留オーステ
ナイトが生成し、母材硬度を低下させるので好ましくな
い。したがって。

Ｎｉ量は３．０〜６．０％の範囲とする。

Ｃｒ：　１２．Ｑ〜１６．０％Ｃｒは酸化性雰囲気において不ｍ態化皮膜を形成するこ
とにより耐食性を得るのに重要な基本成分である。この
効果は１２．０％以上から著しい。

しかし、１６．０％よりも多すぎるとδフェライトが生
成し、硬度低下につながる。したがって、Ｃｒｔは１２
．０〜１６．０％の範囲とする。

Ｍｏ：１．０〜２．０％ＭＯは溶体化時にマトリックスに固溶し、硬さを向上さ
せると同時に、Ｃｒとの共存のもとて酸化性雰囲気での
耐食性を向上させる働きがある。

そのためには１．０％以上が必要である。しかし、多す
ぎると非酸化性雰囲気での耐食性を劣化させると同時に
、２．０％を超えるとδフエライト量が急激に増え、硬
度低下につながるので好ましくない。したがって、ＭＯ
量は１．０〜２．０％の範囲とする。

Ｓｎ：　０．０１〜０．０９％ＳｎはＣｕとの共存のもとて耐食性を向上させ、特に長
時間腐食環境に曝される場合にその効果を発揮する。そ
の効果は０．０１％から出始めるが、０．０９％を超え
ると著しく熱間加工性を阻害する。したがって、Ｓｎ量
は０．０１〜０．０９％の範囲とする。

Ｖ　：　０．１〜０．５％ ■は結晶粒の微細化に効果があり、靭性向上に寄与する
元素である。その効果は０．１％から現われるが、０．
５％より多すぎると機械加工性が低下する。したがって
、Ｖ量は０．１〜０．５％の範囲とする。

Ａｌ：０．８〜１．５％Ａｌは、Ｓｉと同様、脱酸剤として添加するが。

Ｎｉと金属間化合物を生成し、硬さを向上させる効果が
あり、所定の硬さを得るには０．８〜１．５％の添加を
意図的に図る必要がある。

Ｎｂ：　０，０１〜０．５％ＮｂはＣｒ炭化物の生成を阻止し、耐食性を確保するの
に必須の元素である。そのためには０．０１％以上が必
要である。通常、Ｃ含有量の１０倍程度までが効果があ
るが、多く含むと熱間加工性を損なうので、０．５％を
上限とする。したがって、Ｎｂ量は０．０１〜０．５％
の範囲とする。

上記組成により、冷間加工等の余分な工程を経ずに、溶
体化及び時効処理のみで、ＨＲＣ５０という従来の析出
硬化型ステンレス鋼にない硬さが得られ、しかも耐摩耗
性に優れ、且つ優れた耐食性を有する金型用鋼を得るこ
とができる。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例）第１表に示す化学成分を有する供試鋼を溶製し、溶体化
及び時効処理を施した。

得られた材料について耐食性を調査した。その結果を第
１図及び第２図に示す。また硬さを調べた結果を第１表
に併記する。

なお、耐食試験は、塩酸（濃度５．０ｗｔ％）、硫酸（
濃度５　、　Ｏｗｔ％）の各溶液に浸漬し、２４時間後
に腐食減量を調べた。

図より、本発明鋼はいずれも、従来鋼（Ｓ　Ｕ　５４２
０Ｊ２相当材、５ＫＤＩＩ、５ＫＤ６１相当材）に比較
して、耐食性の点で著しく有利であることがわかる。ま
た、第１表に示すように、本発明鋼は従来の５ＫＤＩＩ
相当の硬さが得られており、耐摩耗性に優れている。

ｃ以下余白Ｊ（発明の効果）以上詳述したように１本発明によれば、耐摩耗性の点で
ＨＲＣ５０相当の硬さを有し、しかも５ＵＳ４２０Ｊ２
相当ステンレス鋼及び５ＫＤＩＩ、５ＫＤ６１相当工具
鋼以上の耐食性を有するので、プラスチック成形用金型
用鋼として、特に繊維強化プラスチツク成形用金型材料
として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明鋼と従来鋼の耐食性（２４Ｈ
ｒ後腐食減量）を比較する図であり、第１図は５％塩酸
溶液の場合を示し、第２図は５％硫酸溶液の場合を示し
ている。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人弁理士　中　　村　　　尚食淑量（ダム・・引）

Claims

【特許請求の範囲】

重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：
０．８〜１．２％、Ｍｎ：０．５〜１．０％、Ｐ：０．
０６〜０．１０％、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｕ：２．０
〜４．０％、Ｎｉ：３．０〜６．０％、Ｃｒ：１２．０
〜１６．０％、Ｍｏ：１．０〜２．０％、Ｓｎ：０．０
１〜０．０９％、Ｖ：０．１〜０．５％、Ａｌ：０．８
〜１．５％及びＮｂ：０．０１〜０．５％を含み、残部
がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする耐
食性に優れたプラスチック成形用金型用鋼。