JPH042745A - 耐発錆性の優れた快削性ステンレス系金型用鋼 - Google Patents

耐発錆性の優れた快削性ステンレス系金型用鋼

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JPH042745A
JPH042745A JP10409990A JP10409990A JPH042745A JP H042745 A JPH042745 A JP H042745A JP 10409990 A JP10409990 A JP 10409990A JP 10409990 A JP10409990 A JP 10409990A JP H042745 A JPH042745 A JP H042745A
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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、極めて優れた被削性を有することを特徴とし
、かつ優れた耐発錆性を兼備し、主としてプラスチック
成形金型ホルダ部またはプラスチック成形用などの金型
に使用される快削性ステンレス系金型用鋼に関するもの
である。
〔従来の技術〕
プラスチック成形金型の外わくを形成するホルダ用鋼な
どには入れ予成のプラスチック金型の本体を緊合させる
ための大きな入れ子穴を加工するので、他の金型部品と
比較しても、より優れた被切削性が要求される。またこ
のホルダ部にはプラスチックの成形サイクルを短縮する
ための水冷穴が設けられており、この穴に錆が発生する
と冷却効果が低下するため優れた耐発錆性を有すること
などが要求される。
従来、プラスチック成形金型ホルダ用鋼には、SCM4
40など低合金の中C−Mn−Cr−M。
−Fe系の鋼が使用されていたが、近年においては製作
納期の短縮および加工費の削減などが金型加工業者側か
ら強く要望されるようになってきた。
この要求に応えて加工工数を低減する目的から、例えば
特公昭52−1372号で提案されているように快削性
を付与する元素としてSを添加した低合金の低C−Mn
 −Cr−Mo −S −Fe糸の鋼などが一般に使用
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、前述の低合金の低C−Mn−Cr−3Fe系の
プラスチック成形金型ホルダ用鋼は、低Cr系であり、
硫化物の析出も多いので水冷穴に錆が発生しやすく、冷
却効果の低下が生じるといった問題があった。
また、被切削性の優れた工具鋼として特公昭63−66
384号、特公昭63−66385号、特公昭63−6
6386号が開示されているが、耐発錆性の点で十分と
はいえず、プラスチック成形金型ホルダや金型用鋼とし
ては不十分であった。その理由は、これらの公知例に開
示される鋼は比較的Cr量が低い鋼であること、あるい
はCr量が多い場合にはC量も多い鋼であり、この場合
には炭化物が過剰に大きくなったり、多くなったりする
ので耐発錆性に不利になるからである。
本発明は、低〜中C−Mn−Ni−高Cr−Al−Cu
−Fe系のマルテンサイト系ステンレス鋼に、優れた被
切削性を付与するため、Sを少量添加し、MnSを基地
中に分散させ、かつNi−Al金属間化合物およびFe
−Cu固溶体の析出により、基地の延性を適度に低減さ
せたものである。よって、本発明鋼は、プラスチック金
型のホルダ用鋼の要求特性である、優れた被切削性と耐
発錆性を兼備し、かつ金型ホルダ材として満足するだけ
の強度を有する耐発錆性の優れた快削性ステンレス系金
型用鋼の提供を目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明鋼は、耐発錆性と優れた被切削性を兼備させる手
段として、従来のプラスチック成形用途の鋼と比較して
、かなり高い14.00〜17.00%のCrを含有し
、Cの含有量に対するCr含有量の比Cr/Cを35以
上として、かつSを0.02−0.15%添加およびA
I、Cu添加している。また、通常よく添加されるMo
を無添加として被削性の劣化を防止している。快削性元
素としてSを添加すると、硫化物の存在により耐発錆性
が劣化してくるが、本発明ではこの欠点を高Cr化とC
rとCのバランスで補い、かつ向上させているものであ
る。また、CuおよびCOを適宜添加することにより、
耐食性はさらに向上する。
すなわち、本発明のうち第1発明は、重量%で、G 0
020−0.50%、Si2.00%以下、Mn3.0
0%以下、S 0.02〜0.15%、Ni 4.00
%以下、Cr 14.00−17.00%、かつC量に
対するCr量の割合がCr/C≧35であり、およびA
 10.50−2.00%、Cu 0.50−4,00
%の1種または2種を含有し、残部Feおよび不可避的
不純物からなることを特徴とする耐発錆性の優れた快削
性ステンレス系金型用鋼であり、第2の発明は重量%で
、G 0.20〜0.50%、Si2.00%以下、M
n3.00%以下、S 0.02〜0.15%、N14
.00%以下、Cr 14.00−17.00%、かつ
C量に対するCr量の割合がCr/Ca35であり、お
よびA10.50−2.00%、Cu 0.50−4,
00%の1種または2種を含有し、Ca 0.01%以
下、Ce 0.10%以下、5eO010%以下、Zr
 0.10%以下のいずれか1種または2種以上を含み
(2種以上の場合は、合計で0.10%以下)、残部F
eおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐発
錆性の優れた快削性ステンレス系金型用鋼である。また
第3の発明は重量%で、G 0.20〜0.50%、S
i2.00%以下、Mn 3.00%以下、S 0.0
2〜0.15%、Ni 4.00%以下、Cr14.0
0〜17.00%、かつC量に対するCr量の割合がC
r/Ca35であり、およびA 10.50−2.00
%、Cu0.50−4,00%の1種または2種を含有
し、Go 3.00%以下、残部Feおよび不可避的不
純物からなることを特徴とする耐発錆性の優れた快削性
ステンレス系金型用鋼であり、第4の発明は重量%で、
C0.20〜0.50%、Si 2.00%以下、Mn
 3.00%以下、S 0.02〜0.15%、Ni 
4.00%以下、Cr 14.00−17.00%、か
つC量に対するCr量の割合がCr/Ca35テあり、
およびA l 0.50−2.00%、Cu 0.50
−4,00%の1種または2種を含有し、Co 3.0
0%以下、さらにCa 0.01%以下、Ce 0.1
0%以下、Se 0.10%以下、Zr0.10%以下
のいずれが1種または2種以上を含み(2種以上の場合
は、合計で0.10%以下)、残部Feおよび不可避的
不純物からなることを特徴とする耐発錆性の優れた快削
性ステンレス系金型用鋼である。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明鋼は、低〜中C−Mn−5−Ni−高Cr−Al
−Cu−Fe合金系を基本成分とする鋼であり、焼入加
熱後あるいは熱間加工後空冷することにより、均一なマ
ルテンサイト組織を生成し、さらに600℃以上の高温
焼もどしでHRC30前後の硬さを保持させることがで
き、また多量のCrの基地中への固溶により、酸化被膜
を形成し、優れた耐発錆性を有するものである。さらに
、CoおよびCuを単独または複合で含有させると耐発
錆性の効果は一層良好なものとなる。また、基地中に少
量のM’nSを分散させること、およびNi−Al金属
間化合物、Fe−Cu固溶体を析出させることにより、
基地の延性を適度に低下させ、優れた被切削性を有する
。さらにCa、Ce、Se、Zrを1種以上含有させる
と、MnSがより微細化して均一に分散するので、さら
に被切削性は良好なものとなる。
本発明鋼は、HRC30前後の硬さのプリハードン状態
で供給され、そのまま型彫加工の後、研磨仕上を施して
使用されるものである。
したがって、型彫加工後の熱処理を要せず、良好な被切
削性を有し、かつ優れた耐発錆性を示すものであり、プ
ラスチック成形時の冷却効果の低下を防ぐことを可能に
した新しい耐発錆性の優れた快削性ステンレス系金型用
鋼である。
〔作用〕
次に本発明鋼の成分限定の理由について述べる。
Cは、600℃以上の焼もどしでHRC30程度の硬さ
を維持するために必要な基本的添加元素である。
多すぎると巨大な残留炭化物を形成して被切削性を低下
させるので0.50%以下とし、低すぎると上記添加の
効果が得られないので0.20%以上とする。
Siは鋼塊製造時に脱酸剤として添加される元素であり
、多すぎると機械的性質の低下をまねくので2.00%
以下とする。
Mnは本発明鋼の焼入性を高め、またフェライトの生成
を抑制し、適度の焼入れ、焼もどし硬さを与えるために
添加される重要な元素である。多すぎると基地の粘さを
上げて被切削性を低下させるので3.00%以下とする
N1は、AIと結合してNi−Al金属間化合物を形成
し、基地中に析出することにより、基地の延性を適度に
低減し、被切削性を良好にする働きがある。さらに本発
明鋼の焼入性を高め、またフェライトの生成を抑制する
ために添加される。多すぎると基地の粘さを上げて被切
削性を低下させるので4.00%以下とする。
Crは本発明鋼の耐発錆性を高める極めて重要な元素で
ある。また焼もどし処理において、Cr糸の炭化物を生
成し、本発明鋼の強度を形成するために添加される。多
すぎると被切削性の劣化をまねくので17.00%以下
とし、低すぎると上記添加の効果が得られないので14
.00%以上とする。
また、本発明ではCとCrのバランスが必要であり、C
量に対するCr量の比Cr/Cを35以上とする。この
理由は、基地中のCrが酸化被膜を形成し、錆の進展を
抑制し、良好な耐発錆性を付与するが、Crは炭化物形
成元素であり、C量が増大すると、その分CrはCとの
間に炭化物を形成し、基地中のCr量が乏しくなる。よ
って、CrとCとのバランスにおいて、Cr/Cが35
末滴では、良好な耐発錆性が得られないのでCr/Cを
35以上とする。
Cr/Cが35未濃の場合、例えばCrが14.00−
17.00%の範囲でもCが0.50%を越えて、例え
ばCが0.60〜0.80%程度になると基地中のCr
量が乏しくなるとともに、粒径20〜30μmの粗大な
残留炭化物を形成し、その周辺部分の不動態被膜が破壊
されやすくなり、錆が進展して行くものと考えられる。
よって、Cが0.60〜0.80%程度のものは本発明
鋼に比較して、容易に錆が発錆する。
AIは、NiとともにNi−Alの金属間化合物を形成
し、基地中に析出することにより、基地の延性を適度に
低減し、本発明鋼に優れた被切削性を付与する。多すぎ
るとフェライトが発生するので2.00%以下とし、少
なすぎると上記添加の効果が得られないので0.50%
以上とする。
Cuは、Fe−Cu固溶体として基地中に析出し、基地
の延性を適度に低減して、本発明鋼に優れた被切削性を
付与し、また本発明鋼に優れた耐発錆性を付与するため
に添加される。多すぎると熱間加工性を低下させ、また
被切削性も低下するので4.00%以下とし、少なすぎ
ると上記添加の効果が得られないので0.50%以上と
する。
COは、本発明鋼に優れた耐発錆性を付与するために添
加される。多すぎると被切削性が低下するので3.00
%以下とする。
Sは、MnとともにMnSを形成し基地に分散して本発
明鋼に優れた被切削性を付与するために添加される。多
すぎると巨大なMnSを形成して、かえって被切削性の
劣化をまねき、また耐発錆性も低下するので0.15%
とし、少なすぎると上記添加の効果が得られないので0
.02%以上とする。
Ca、Ce、Se、ZrはいずれもMnSを均一微細に
分散させ、優れた被切削性を付与するために添加される
。多すぎると熱間加工性を低下させ、またかえって被切
削性の低下もまねくのでCa0.01%以下、Ce 0
.10%以下、Se 0.10%以下、Zr0010%
以下とし、いずれか2種以上の場合は、合計で0.1θ
%以下とする。
〔実施例〕
以下、本発明鋼を実施例に基づき説明する。
第1表に実施例に用いた本発明鋼と従来鋼および比較鋼
の化学組成を示す。従来鋼Mは、前述した特公昭52−
1372号に相当する鋼である。従来鋼Nは50M44
0である。比較鋼0.PはCr量は本発明鋼と同じレベ
ルであるが、C量が多いのでCr/Cの値が低いもので
ある。
第2表には本発明鋼と従来鋼および比較鋼を、)IRc
30を目標に焼入、焼もどし処理を施した後、エンドミ
ルによる被切削性試験の結果を従来鋼Nにおけるエンド
ミルの寿命を100とする被切削性指数で示し、また鏡
面仕上した15mmX20mmの面に、30℃の5%N
aC1水溶液を3時間噴霧する耐発錆性試験を施し、発
錆面積の測定結果を同じように従来鋼Nの発錆面積を1
00とする発錆指数で併示する。
第2表によれば、本発明鋼の被切削性は、良好なもので
あり、一部従来鋼Mよりもやや劣るものの従来鋼Nより
も優れており、耐発錆性は従来鋼M、Nよりも格段に優
れていることがわかる。また比較鋼○、Pの耐発錆性は
従来鋼よりもやや優れているものの、本発明鋼に比べ格
段に劣っている。これは、第1表に示したC量に対する
Cr量の割合Cr/C値が高いことと関係があり、この
値が高いほど基地中のCr量は増大し、すなわち耐食性
は良好となる 〔発明の効果〕 本発明は、高Orのマルテンサイト組織の基地に微細な
MnSを均一に分散させ、また、Ni−Al金属間化合
物およびF e−Cu固溶体の析出により基地の延性を
さらに低減させることが可能となり、熱処理によってH
RC30程度に調整することにより、優れた被切削性と
耐発錆性を兼備し、かつプラスチック金型用のホルダ用
鋼または金型用鋼として必要な強度を有している。した
がって、金型製作時大幅に加工工数が減少し、プラスチ
ック成形特金型を水冷する場合冷却効果の低下を防ぎ、
成形サイクルを大幅に早めることができるので工業的価
値は非常に高い。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で、C0.20〜0.50%、Si2.00
    %以下、Mn3.00%以下、S0.02〜0.15%
    、Ni4.00%以下、Cr14.00〜17.00%
    、かつC量に対するCr量の割合がCr/C≧35であ
    り、およびAl0.50〜2.00%、Cu0.50〜
    4.00%の1種または2種を含有し、残部Feおよび
    不可避的不純物からなることを特徴とする耐発錆性の優
    れた快削性ステンレス系金型用鋼。 2 重量%で、C0.20〜0.50%、Si2.00
    %以下、Mn3.00%以下、S0.02〜0.15%
    、Ni4.00%以下、Cr14.00〜17.00%
    、かつC量に対するCr量の割合がCr/C≧35であ
    り、およびAl0.50〜2.00%、Cu0.50〜
    4.00%の1種または2種を含有し、Ca0.01%
    以下、Ce0.10%以下、Se0.10%以下、Zr
    0.10%以下のいずれか1種または2種以上を含み(
    2種以上の場合は、合計で0.10%以下)、残部Fe
    および不可避的不純物からなることを特徴とする耐発錆
    性の優れた快削性ステンレス系金型用鋼。 3 重量%で、C0.20〜0.50%、Si2.00
    %以下、Mn3.00%以下、S0.02〜0.15%
    、Ni4.00%以下、Cr14.00〜17.00%
    かつC量に対するCr量の割合がCr/C≧35であり
    、およびAl0.50〜2.00%、Cu0.50〜4
    .00%の1種または2種を含有し、Co3.00%以
    下、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴
    とする耐発錆性の優れた快削性ステンレス系金型用鋼。 4 重量%で、C0.20〜0.50%、Si2.00
    %以下、Mn3.00%以下、S0.02〜0.15%
    、Ni4.00%以下、Cr14.00〜17.00%
    、かつC量に対するCr量の割合がCr/C≧35であ
    り、およびAl0.50〜2.00%、Cu0.50〜
    4.00%の1種または2種を含有し、Co3.00%
    以下、さらにCa0.01%以下、Ce0.10%以下
    、Se0.10%以下、Zr0.10%以下のいずれか
    1種または2種以上を含み(2種以上の場合は、合計で
    0.10%以下)、残部Feおよび不可避的不純物から
    なることを特徴とする耐発錆性の優れた快削性ステンレ
    ス系金型用鋼。
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