JPH0339445A - ピン - Google Patents

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、耐摩耗性、靭性、耐疲労強度が優れたことを
特徴とする特にエンジニアリングプラスチック等の押出
成形や射出成形の際に使用される押出ビン、コアビン等
のビンに関するものである。

〔従来の技術〕

エンジニアリングプラスチックなどの射出成形や押出成
形に使用されるコアビンや押出ビンなどは、耐摩耗性、
靭性、耐疲労強度が優れていることが要求されるため、
従来靭性の高い熱間工具鋼５ＫＤ６１や耐摩耗性の高い
冷間工具鋼５ＫＤ１１が素材として使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の用途の一つであるコアビンについて述べると、
エンジニアリングプラスチックなどの射出成形に使用さ
れるコアビンが寿命に至る損耗形態としては、次の３点
が挙げられる。

まず第１に、樹脂の流動に伴う摩耗であり、これはガラ
ス繊維などを添加した樹脂を使用する場合には特に問題
となる。

第２としては、材料の靭性が不足する場合に発生する欠
損等であるが、これは製品の断面積が小さい場合や複雑
形状の場合に問題となる。

第３としては、製品として長期使用した場合の繰り返し
荷重による疲労破壊である。

コアビンとして使用される素材のうち、先述の５ＫＤ６
１鋼製のビンは、靭性面では優れるが、耐摩耗性に劣り
、ガラス繊維などを添加した樹脂に対しては十分な寿命
が得られていない。

一方５ＫＤＩＩ鋼製のビンは、耐摩耗性では優れるが、
靭性面で劣り、断面積が小さいまたは複雑形状のビンで
は、欠損等の不具合が発生していた。

本願の用途の１つと同様なプラスチック金型コア・ビン
用の合金鋼が特開昭６１−４１７４９号に開示されてい
る。この合金でも基地の靭性が不足し、さらに高温焼入
れを行なった場合には結晶粒が粗大化して、靭性に加え
て疲労強度も不足するため、所期の寿命は得られていな
い。

本発明の目的は、従来鋼の問題点である耐摩耗性、靭性
ともに優れ、さらに疲労強度の点においても優れた高靭
性高耐摩耗性を有する射出成形用ビンを提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明者は、ビン用材料としては、前記の耐摩耗性、靭
性、疲労強度の３つの特性の全てがバランスよく優れて
いることがビンの寿命向上に大きな効果があることを知
見した。

本発明のビンは、素材として従来鋼５ＫＤ６１をベース
にして、耐摩耗性を向上させるために、Ｃ添加量を増加
し、焼戻し時に炭化物を形成して二次硬化性を与えるＷ
を添加し、微細炭化物を形成するＮｂを添加し、さらに
焼入性を向上させるＮｉの添加を行なった鋼を使用する
ものである。

また、靭性な向上させるために、基地中に固溶して靭性
を向上させるＮｉや焼入加熱時に固溶しにくい微細炭化
物を形成し結晶粒粗大化防止効果により靭性の低下をふ
せぐ目的でＮｂの添加を必須要件としている。また、ビ
ンの疲労強度については、上記の靭性の向上に加えてＣ
とＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ等の炭化物形成元素の組合
せの適正化により、破壊の起点となる巨大炭化物の究生
を抑制している。

すなわち本発明は、重量％で、Ｃ０．５０〜０．６５％
。

Ｓｉ１．２０％以下、Ｍｎ　１．２０％以下、Ｎｉ　１
．００％以下、Ｃｒ　４．５０−６．５０％、ＷとＭｏ
は１種または２種でｌ／２Ｗ＋Ｍｏ　１．００−３．０
０％、Ｖ　０．１０〜１．２０％、Ｎｂ　０．０１〜０
．３０％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなるビン
である。

〔作用〕

次に本発明のビンの素材を構成する成分範囲の限定理由
について述べる。

Ｃは、本発明のビンの焼入性、焼もどし硬さを維持し、
またＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒなど炭化物形成元素と結
合して炭化物を形成し、結晶粒の微細化、耐摩耗性の向
上を行なうものである。　０．５０％以上に限定したの
は優れた耐摩耗性、疲労強度を兼備させるために適度の
残留炭化物、ＨＲ（：５５〜６２の硬さを得ることが主
要な目的であると共に、焼入性の向上に効果を持つため
である。多すぎるとビンとしての靭性を低下させるため
０．６５％以下とする。

Ｓｉは、硬質の非金属介在物を形成し、ビンの靭性、疲
労強度を低下させる。しかし、素材製鋼時の脱酸のため
添加を行なうが、上記理由により１．２０％以下とする
。

Ｍｎは、素材の焼入性を補う作用を持つが、本発明のビ
ンはＮｉ添加の効果などにより、十分な焼入性を持つた
め、添加量は１．２０％以下と低めに制限する。

Ｎｉは、本発明のビンの焼入性を高めるとともに、基地
に固溶して靭性を向上させる。ビン類は特に断面積が小
さい場合や複雑形状の場合に欠損が問題となるが、Ｎｉ
添加による靭性向上は、欠損対策として非常に有効であ
る。多すぎると焼入焼もどし後の硬さが出難くなるので
１．００％以下とした。

Ｃｒは、本発明のビンの焼入性を高めると共に、二次硬
化性を与える。多すぎると靭性の低下にも影響を及ぼす
ので上限を６．５０％とし、上記の添加の効果のために
は４．５０％以上とする。

Ｍｏ、Ｗは、本発明のビンを熱処理する際に、二次硬化
性を与え、高温焼もどしを行なっても）ＩＲＣ５５〜６
２の硬さを可能とし、ビンとして十分な耐摩耗性を付与
する。被成形材がエンジニアリングプラスチックの場合
には、その種類によっては、成形温度が高くなるために
使用するビンに高温焼もどし及び高い耐摩耗性が同時に
必要となる場合があり、上記特性を持つことは非常に有
効である。

多すぎるとビンの素材に硬質炭化物の析出過多、粗大炭
化物形成、縞状偏析悪化等が発生するので、ＭｏとＷは
１種または２種で１７２Ｗ＋Ｍｏ量で３．００％以下と
し、上記添加の効果のために１，００％以上とする。

■はビンの素材を製造する際の凝固時に硬質炭化物とし
て一部品出し、耐摩耗性に寄与するとともに、焼入温度
においても固溶することなく、結晶粒の粗大化を防止し
、靭性、疲労強度改善に大きな働きを持つ。多すぎると
偏析度の高い縞状偏析を形成し、かつ疲労強度を害する
ため１．２０％以下とし、上記添加の効果のために０．
１０％以上とする。

ＮｂはＶと同様の作用にて本発明のビンの結晶粒を微細
化し、靭性、疲労強度改善に大きな効果をもたらす不可
欠の添加元素である。コアビンの場合、使用中に曲げ応
力が繰り返し発生し、特に断面積が小さくて複雑形状の
コアビンにおいては、上記の靭性、疲労強度改善は寿命
向上に大きな効果がある。多すぎると巨大炭化物を形成
し、偏析度の高い縞状偏析を形成するため、０．３０％
以下とし、上記の添加の効果のために０．０１％以上と
する。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

第１表に本実施例に用いたビンの素材についてＮｏ、１
−Ｎｏ、６、および従来のビン角鋼Ｎｏ、７．８の化学
成分を示す。

従来のビン角鋼Ｎｏ、７．８はそれぞれ５ＫＤ６１と５
ＫＤＩＩに相当する鋼である。

第１図に本発明のビンおよび従来のビンの素材の熱処理
後のシャルピー衝撃値と硬さの関係を示す。

本発明のビンの素材は、従来のビンの素材に比べて硬度
と靭性のバランスが優れていることがわかる。

第２図に本発明のビンの素材および従来のビンの素材に
ついて、焼入温度と結晶粒度の関係を示す。

本発明のビンの素材は従来のビンの素材に比べ、Ｎｂの
添加により微細な炭化物を形成し、オーステナイト粒の
粗大化を防止しているために、結晶粒が小さいことがわ
かる。

第２表に本発明および従来のビンの素材について、熱処
理後の疲労強度を小野式回転曲げ疲労試験で繰り返し回
数１０？回のときの最大応力振幅を示す。

本発明のビンの素材が従来のビンの素材に比べて疲労強
度が優れていることがわかる。

第２表には、本発明のビンと従来のビンをプラスチック
射出成形用のコアビンとして使用した場合の寿命につい
ても記載している。

１．０ｍｍＸ１．０帥Ｘ４５ｍｆｆ１のサイズの本発明
のビンと従来のビンを射出圧力１５００ｋ［／ｄ、成形
温度２５０℃のエンジニアリングプラスチックの射出成
形に使用した場合の寿命を示す。従来のビンが摩耗また
は折損により、短寿命であるのに対し、本発明のビンは
、使用寿命が長いことがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のビンは、靭性、耐摩耗性
、疲労強度のいずれにも優れ、ビンの断面積が小さいと
か、複雑形状で厳しい使用条件に適用されても長寿命が
達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のビンおよび従来のビンの素材におけ
るシャルピー衝撃値と硬さの関係を示すグラフである。 第２図は本発明のビンと従来のビンの素材における焼入
温度と結晶粒度の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　重量％で、Ｃ０．５０〜０．６５％、Ｓｉ１．２０
   ％以下、Ｍｎ１．２０％以下、Ｎｉ１．００％以下、Ｃ
   ｒ４．５０〜６．５０％、ＷとＭｏは１種または２種で
   １／２Ｗ＋Ｍｏ１．００〜３．００％、Ｖ０．１０〜１
   ．２０％、Ｎｂ０．０１〜０．３０％、残部Ｆｅおよび
   不可避的不純物よりなるピン。