JPH0468376B2 - - Google Patents
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- JPH0468376B2 JPH0468376B2 JP17071783A JP17071783A JPH0468376B2 JP H0468376 B2 JPH0468376 B2 JP H0468376B2 JP 17071783 A JP17071783 A JP 17071783A JP 17071783 A JP17071783 A JP 17071783A JP H0468376 B2 JPH0468376 B2 JP H0468376B2
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Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、耐食性および耐摩耗性にすぐれ、
とくに耐腐食摩耗性にすぐれた合金工具鋼に関
し、耐腐食摩耗性が要求される工具のみならず、
例えば、プラスチツク射出成形機のスクリユー、
およびスクリユーヘツドやカラーリング等のとく
に耐食性、耐摩耗性および耐腐食摩耗性が要求さ
れる部品の素材としても好適な合金工具鋼に関す
るものである。 （従来技術） 従来、上記したプラスチツク射出成形機のスク
リユーおよびスクリユーヘツド等の部品には、
JIS SKD11、SUS440Cあるいは構造用合金鋼に
窒化やCrめつき等の表面硬化処理を施したもの
などが使用されていた。一方、最近のプラスチツ
ク製品や部品の高強度化および難燃化の傾向に伴
つて、プラスチツク素材にガラス繊維、炭素繊維
あるいはセラミツクス等の複合材を添加したり、
難燃材を添加したりすることが多くなつてきてい
る。ところが、このような複合プラスチツク用射
出成形機のスクリユーヘツド等に、従来の
SKD11、SUS440Cあるいは構造用合金鋼に表面
硬化処理を施したものを使用した場合には、所定
の寿命を維持できないことが多い。すなわち、例
えば、SKD11を使用した場合にはプラスチツク
中に添加された物質の熱分解により発生するガス
によつて腐食を受けやすいためその寿命が低下
し、また、構造用合金鋼に窒化あるいはCrめつ
き等の表面硬化処理を施したものを使用した場合
には表面硬化部分の摩耗や剥離が生じて基地の摩
耗をひきおこすためその寿命が低下することが多
い。 さらに、プラスチツク射出成形機のスクリユー
ヘツド等は250℃以上の焼もどしが必須であるが、
従来のSKD11やSUS440Cでは耐食性および硬さ
が低下して寿命が短縮するという問題点があつ
た。 （発明の目的） この発明は、上述したような従来の問題点に着
目してなされたもので、高温での焼もどしによつ
て高硬度を維持し、耐食性および耐摩耗性にすぐ
れ、とくに耐腐食摩耗性にすぐれた工具および部
品の素材として使用される合金工具鋼を提供する
ことを目的とするものである。 （発明の構成） 本発明者らは上記の目的に従つて種々の実験・
研究を繰返したが、プラスチツク射出成形機のス
クリユー、ヘツド等に適する合金鋼を得ようとし
た場合に、例えばその耐摩耗性を向上させようと
するときには含有炭化物量を増加させることが必
要となるが、同時に炭素量が増大して耐食性を劣
化させるという問題が生ずる。また、高温強度を
増大させようとするときには焼もどし２次硬化性
を高めるのに有効なMo、Ｃなどの含有量を増加
させる必要があるが、この場合には耐食性に悪影
響を及ぼすという問題がある。他方、耐食性を向
上させるためにCr量を増加すると焼もどし軟化
抵抗を阻害するという問題がある。したがつて、
工具鋼の耐熱性、耐摩耗性および耐食性を同時に
向上させようとするときには、合金元素の適正な
組合わせおよびそれらの含有量を定めることが重
要となる。 そこで、本発明者らは研究によれば、工具鋼の
耐摩耗性を向上させるために、ＣおよびCr、Mo
含有量を適切な値にして適量の炭化物を形成させ
るようにすると共に、基地中のSiおよびCr量を
増大させて基地の耐食性および耐腐食摩耗性を向
上させるようにし、さらに、耐食性指数Ｆ(c)、高
温軟化抵抗指数Ｆ（H500）、耐摩耗性指数Ｆ（ca）
が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（ca）＝Cr＋15.5C≧25 なる関係式を同時に満足するように各合金元素の
含有量を定めることによつて、耐食性、耐摩耗性
および耐腐食摩耗性にすぐれていると共に高温軟
化抵抗も大きな著しく優れた特性の合金工具鋼が
得られることを新規に見出した。 すなわち、この発明による合金工具鋼は、 重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、 Si：0.3〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、 Cr：11〜20％、 Mo：0.5〜4.0％、 Ｖ：0.1〜5.0％、Cu：0.1〜3.0％、 Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ(c)、
高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性指数
Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、さらに必要に応じて、 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％ Nb：0.01〜3.0％、Ti：2.0以下、 Zr：2.0％以下のうちの１種または２種以上、 Ｓ：0.2％以下、 Pb：0.4％以下、 Se：0.3％以下、Bi：0.5％以下、 Te：0.3％以下、Ca：0.002〜0.01％のうちの１種
または２種以上を含有し、 残部Feおよび不純物よりなることを特徴とする
ものであり、工具のみならず上記の耐腐食摩耗性
等が要求される部品の素材として使用することも
この発明の範囲に含まれるものである。 次に、この発明による合金工具鋼の成分範囲
（重量％）の限定理由について説明する。 Ｃ：0.75〜2.0％ Ｃはマルテンサイトの硬さを高め、高温焼もど
しで特殊炭化物を形成して焼もどし２次硬化に寄
与し、高温軟化抵抗性を増大させるのに有効な元
素であると同時に、Cr炭化物を形成して耐摩耗
性を高めるのに有効な元素である。そして、この
Ｃ量はCr量との相関をもつているが、少なすぎ
ると焼入れ焼もどし硬さが低くなり、Cr炭化物
量も減少し、耐摩耗性が低下するので、0.75％以
上含有させる必要がある。しかし、多量に含有す
ると耐食性が低下し、同時に靭性も劣化するた
め、2.0％以下とした。 Si：0.3〜2.0％ Siは脱酸剤として使用されると同時に、焼もど
し硬さの向上、靭性の向上さらには耐食性の向上
にも有効であるため積極的に添加する元素であ
る。しかし、0.3％未満ではそれらの効果が期待
できず、多量に添加すると熱間加工性を阻害する
と共に、靭性を劣化させるため2.0％を上限とし
た。 Mn：0.1〜2.0％ Mnは脱酸および脱硫剤として作用し、鋼の清
浄度を高めると共に、焼入性の向上にも寄与する
元素である。しかし、0.1％未満ではその効果が
なく、2.0％を超えると熱間加工性を劣化するた
め、0.1〜2.0％の範囲とした。 Cr：11〜20％ Crは焼入時に基地中に固溶して焼入性を高め
ると共に、Cr炭化物を形成して鋼の耐摩耗性を
向上させ、さらにまた酸化皮膜を形成して不働態
化することにより耐食性を向上させるのに有効な
元素であつて、この発明による合金工具鋼におい
て特に必要とされる重要な性質を付与する元素で
ある。しかし、11％未満ではこのような効果が小
さく、また20％を超えると靭性を劣化させるの
で、11〜20％の範囲とした。 Mo：0.5〜4.0％ Moは焼入時に基地中に固溶すると共に炭化物
を形成して耐摩耗性を向上させるのに有効である
と同時に、焼入れおよび焼もどし軟化抵抗性を高
めるのに必要な元素であり、加えて、特に高温焼
もどし硬さを高めるほか、耐食性の向上にも寄与
する元素である。そして、このような効果を得る
ためには少なくとも0.5％以上含有させることが
必要であるが、反対に4.0％を超えると上記効果
は飽和するとともに逆に靭性および熱間加工性を
劣化させるので、0.5〜4.0％の範囲とした。 Ｖ：0.1〜5.0％ Ｖは主にＣと結合して硬い炭化物を形成し、こ
の発明による合金工具鋼に対してすぐれた耐摩耗
性を付与させるのに有効な元素である。そして、
このＶ系炭化物は焼入時に基地中に一部固溶し、
焼もどし時に析出して焼もどし硬さの向上に寄与
する。また、Ｖは結晶粒微細化効果も顕著であ
り、強度の向上に寄与する元素でもあるので、こ
の発明による合金工具鋼において主要な添加元素
の１つである。しかし、0.1％未満では上記した
効果が期待できず、５％を超えると熱間加工性が
著しく悪化し、さらに被削性を劣化させて加工能
率の低下をもたらすため、0.1〜5.0％の範囲とし
た。 Cu：0.1〜3.0％ Cuはこの発明による合金工具鋼に対してすぐ
れた耐食性を付与するのに必要な元素であり、加
えて焼もどし硬さを向上させるために添加する元
素である。しかし、0.1％未満ではこのような効
果がなく、3.0％を超えると上記の効果は飽和傾
向となり、かえつて熱間加工性および靭性を劣化
させるため、0.1〜3.0％の範囲とした。 Ni：0.05〜2.0％ Niは鋼の焼入温度を下げると共に焼入性を向
上させ、加えて耐食性を向上させるのにも有効な
元素であり、このような効果を得るために0.05％
以上添加する。しかし、多すぎると焼なまし硬さ
が高くなり、被削性を低下させるため、2.0％以
下とした。 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％、Nb：0.01
〜3.0％、Ti：2.0％以下、Zr：2.0％以下のうちの
１種または２種以上 REM、Ｗ、Nb、Ti、Zrはいずれもこの発明
による合金工具鋼の強度および耐摩耗性を向上さ
せる元素であるので、必要に応じてこれらの１種
または２種以上を適宜添加するのもよい。そし
て、これらのうち、REM（希土類元素）は焼入加
熱によつて基地中に固溶し、変態を遅延させて焼
入性を向上させるのに有効な元素であるので、こ
のREMを添加することによつて太径物の空気焼
入れが可能となる。また、炭化物を微細化し、熱
間加工性を改善するのにも有効な元素である。そ
して、このような効果を得るためには、0.001％
以上の添加が必要であるが、多量に添加すると逆
に加工性を低下させるので0.5％以下とすること
が必要である。また、Ｗ、Nb（一部Taに置換さ
れてもよい）、Ti、Zrは基地の強化に寄与し、炭
化物を形成して耐摩耗性を向上させると共に耐食
性を高めるのに有効な元素であるので、耐腐食摩
耗性を向上させるのに寄与するが、多量に添加す
ると熱間加工性や靭性を劣化させるため、添加す
る場合には上記各成分の範囲に限定するのが適切
である。 Ｓ：0.2％以下、Pb：0.4％以下、Se：0.3％以下、
Bi：0.5％以下、Te：0.3％以下、Ca：0.002〜
0.01％のうちの１種または２種以上 Ｓ、Pb、Se、Bi、Te、Caはいずれも鋼の被削
性を向上させるのに有効な元素であり、機械加工
および塑性加工（例えば鍛造加工）後の仕上加工
の際における加工性を良好なものとするので、必
要に応じてこれらの１種または２種以上を適宜添
加するのもよい。しかし、多量に添加すると熱間
加工性や靭性を劣化させるので、添加する場合に
は上記各成分の範囲に限定するのが適切である。 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 この発明による合金工具鋼は前記したような組
成からなるものであるが、さらに上記鋼の耐食
性、高温軟化抵抗性および耐摩耗性さらには耐腐
食摩耗性を同時に高めるために、上記式で示され
る耐食性指数Ｆ(c)が15以上、高温軟化抵抗指数Ｆ
（H500）が−５以上、および耐摩耗性指数Ｆ（ca）
が25以上となるように各合金元素の含有量を定め
る。 （実施例） 第１に示す化学成分の鋼を25Kg熔解炉にて溶製
したのち各鋼の特性を調べた。なお、No.１〜９は
本発明鋼であり、No.11〜15は比較鋼であつて、こ
れらのうち、No.11はSKD11相当材、No.12は
SUS440C相当材、No.13はSCM435相当材にCrめ
つきしたもの、No.14はSACM645相当材に窒化し
たもの、No.15は既存の高Cr含Co鋼である。
とくに耐腐食摩耗性にすぐれた合金工具鋼に関
し、耐腐食摩耗性が要求される工具のみならず、
例えば、プラスチツク射出成形機のスクリユー、
およびスクリユーヘツドやカラーリング等のとく
に耐食性、耐摩耗性および耐腐食摩耗性が要求さ
れる部品の素材としても好適な合金工具鋼に関す
るものである。 （従来技術） 従来、上記したプラスチツク射出成形機のスク
リユーおよびスクリユーヘツド等の部品には、
JIS SKD11、SUS440Cあるいは構造用合金鋼に
窒化やCrめつき等の表面硬化処理を施したもの
などが使用されていた。一方、最近のプラスチツ
ク製品や部品の高強度化および難燃化の傾向に伴
つて、プラスチツク素材にガラス繊維、炭素繊維
あるいはセラミツクス等の複合材を添加したり、
難燃材を添加したりすることが多くなつてきてい
る。ところが、このような複合プラスチツク用射
出成形機のスクリユーヘツド等に、従来の
SKD11、SUS440Cあるいは構造用合金鋼に表面
硬化処理を施したものを使用した場合には、所定
の寿命を維持できないことが多い。すなわち、例
えば、SKD11を使用した場合にはプラスチツク
中に添加された物質の熱分解により発生するガス
によつて腐食を受けやすいためその寿命が低下
し、また、構造用合金鋼に窒化あるいはCrめつ
き等の表面硬化処理を施したものを使用した場合
には表面硬化部分の摩耗や剥離が生じて基地の摩
耗をひきおこすためその寿命が低下することが多
い。 さらに、プラスチツク射出成形機のスクリユー
ヘツド等は250℃以上の焼もどしが必須であるが、
従来のSKD11やSUS440Cでは耐食性および硬さ
が低下して寿命が短縮するという問題点があつ
た。 （発明の目的） この発明は、上述したような従来の問題点に着
目してなされたもので、高温での焼もどしによつ
て高硬度を維持し、耐食性および耐摩耗性にすぐ
れ、とくに耐腐食摩耗性にすぐれた工具および部
品の素材として使用される合金工具鋼を提供する
ことを目的とするものである。 （発明の構成） 本発明者らは上記の目的に従つて種々の実験・
研究を繰返したが、プラスチツク射出成形機のス
クリユー、ヘツド等に適する合金鋼を得ようとし
た場合に、例えばその耐摩耗性を向上させようと
するときには含有炭化物量を増加させることが必
要となるが、同時に炭素量が増大して耐食性を劣
化させるという問題が生ずる。また、高温強度を
増大させようとするときには焼もどし２次硬化性
を高めるのに有効なMo、Ｃなどの含有量を増加
させる必要があるが、この場合には耐食性に悪影
響を及ぼすという問題がある。他方、耐食性を向
上させるためにCr量を増加すると焼もどし軟化
抵抗を阻害するという問題がある。したがつて、
工具鋼の耐熱性、耐摩耗性および耐食性を同時に
向上させようとするときには、合金元素の適正な
組合わせおよびそれらの含有量を定めることが重
要となる。 そこで、本発明者らは研究によれば、工具鋼の
耐摩耗性を向上させるために、ＣおよびCr、Mo
含有量を適切な値にして適量の炭化物を形成させ
るようにすると共に、基地中のSiおよびCr量を
増大させて基地の耐食性および耐腐食摩耗性を向
上させるようにし、さらに、耐食性指数Ｆ(c)、高
温軟化抵抗指数Ｆ（H500）、耐摩耗性指数Ｆ（ca）
が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（ca）＝Cr＋15.5C≧25 なる関係式を同時に満足するように各合金元素の
含有量を定めることによつて、耐食性、耐摩耗性
および耐腐食摩耗性にすぐれていると共に高温軟
化抵抗も大きな著しく優れた特性の合金工具鋼が
得られることを新規に見出した。 すなわち、この発明による合金工具鋼は、 重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、 Si：0.3〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、 Cr：11〜20％、 Mo：0.5〜4.0％、 Ｖ：0.1〜5.0％、Cu：0.1〜3.0％、 Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ(c)、
高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性指数
Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、さらに必要に応じて、 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％ Nb：0.01〜3.0％、Ti：2.0以下、 Zr：2.0％以下のうちの１種または２種以上、 Ｓ：0.2％以下、 Pb：0.4％以下、 Se：0.3％以下、Bi：0.5％以下、 Te：0.3％以下、Ca：0.002〜0.01％のうちの１種
または２種以上を含有し、 残部Feおよび不純物よりなることを特徴とする
ものであり、工具のみならず上記の耐腐食摩耗性
等が要求される部品の素材として使用することも
この発明の範囲に含まれるものである。 次に、この発明による合金工具鋼の成分範囲
（重量％）の限定理由について説明する。 Ｃ：0.75〜2.0％ Ｃはマルテンサイトの硬さを高め、高温焼もど
しで特殊炭化物を形成して焼もどし２次硬化に寄
与し、高温軟化抵抗性を増大させるのに有効な元
素であると同時に、Cr炭化物を形成して耐摩耗
性を高めるのに有効な元素である。そして、この
Ｃ量はCr量との相関をもつているが、少なすぎ
ると焼入れ焼もどし硬さが低くなり、Cr炭化物
量も減少し、耐摩耗性が低下するので、0.75％以
上含有させる必要がある。しかし、多量に含有す
ると耐食性が低下し、同時に靭性も劣化するた
め、2.0％以下とした。 Si：0.3〜2.0％ Siは脱酸剤として使用されると同時に、焼もど
し硬さの向上、靭性の向上さらには耐食性の向上
にも有効であるため積極的に添加する元素であ
る。しかし、0.3％未満ではそれらの効果が期待
できず、多量に添加すると熱間加工性を阻害する
と共に、靭性を劣化させるため2.0％を上限とし
た。 Mn：0.1〜2.0％ Mnは脱酸および脱硫剤として作用し、鋼の清
浄度を高めると共に、焼入性の向上にも寄与する
元素である。しかし、0.1％未満ではその効果が
なく、2.0％を超えると熱間加工性を劣化するた
め、0.1〜2.0％の範囲とした。 Cr：11〜20％ Crは焼入時に基地中に固溶して焼入性を高め
ると共に、Cr炭化物を形成して鋼の耐摩耗性を
向上させ、さらにまた酸化皮膜を形成して不働態
化することにより耐食性を向上させるのに有効な
元素であつて、この発明による合金工具鋼におい
て特に必要とされる重要な性質を付与する元素で
ある。しかし、11％未満ではこのような効果が小
さく、また20％を超えると靭性を劣化させるの
で、11〜20％の範囲とした。 Mo：0.5〜4.0％ Moは焼入時に基地中に固溶すると共に炭化物
を形成して耐摩耗性を向上させるのに有効である
と同時に、焼入れおよび焼もどし軟化抵抗性を高
めるのに必要な元素であり、加えて、特に高温焼
もどし硬さを高めるほか、耐食性の向上にも寄与
する元素である。そして、このような効果を得る
ためには少なくとも0.5％以上含有させることが
必要であるが、反対に4.0％を超えると上記効果
は飽和するとともに逆に靭性および熱間加工性を
劣化させるので、0.5〜4.0％の範囲とした。 Ｖ：0.1〜5.0％ Ｖは主にＣと結合して硬い炭化物を形成し、こ
の発明による合金工具鋼に対してすぐれた耐摩耗
性を付与させるのに有効な元素である。そして、
このＶ系炭化物は焼入時に基地中に一部固溶し、
焼もどし時に析出して焼もどし硬さの向上に寄与
する。また、Ｖは結晶粒微細化効果も顕著であ
り、強度の向上に寄与する元素でもあるので、こ
の発明による合金工具鋼において主要な添加元素
の１つである。しかし、0.1％未満では上記した
効果が期待できず、５％を超えると熱間加工性が
著しく悪化し、さらに被削性を劣化させて加工能
率の低下をもたらすため、0.1〜5.0％の範囲とし
た。 Cu：0.1〜3.0％ Cuはこの発明による合金工具鋼に対してすぐ
れた耐食性を付与するのに必要な元素であり、加
えて焼もどし硬さを向上させるために添加する元
素である。しかし、0.1％未満ではこのような効
果がなく、3.0％を超えると上記の効果は飽和傾
向となり、かえつて熱間加工性および靭性を劣化
させるため、0.1〜3.0％の範囲とした。 Ni：0.05〜2.0％ Niは鋼の焼入温度を下げると共に焼入性を向
上させ、加えて耐食性を向上させるのにも有効な
元素であり、このような効果を得るために0.05％
以上添加する。しかし、多すぎると焼なまし硬さ
が高くなり、被削性を低下させるため、2.0％以
下とした。 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％、Nb：0.01
〜3.0％、Ti：2.0％以下、Zr：2.0％以下のうちの
１種または２種以上 REM、Ｗ、Nb、Ti、Zrはいずれもこの発明
による合金工具鋼の強度および耐摩耗性を向上さ
せる元素であるので、必要に応じてこれらの１種
または２種以上を適宜添加するのもよい。そし
て、これらのうち、REM（希土類元素）は焼入加
熱によつて基地中に固溶し、変態を遅延させて焼
入性を向上させるのに有効な元素であるので、こ
のREMを添加することによつて太径物の空気焼
入れが可能となる。また、炭化物を微細化し、熱
間加工性を改善するのにも有効な元素である。そ
して、このような効果を得るためには、0.001％
以上の添加が必要であるが、多量に添加すると逆
に加工性を低下させるので0.5％以下とすること
が必要である。また、Ｗ、Nb（一部Taに置換さ
れてもよい）、Ti、Zrは基地の強化に寄与し、炭
化物を形成して耐摩耗性を向上させると共に耐食
性を高めるのに有効な元素であるので、耐腐食摩
耗性を向上させるのに寄与するが、多量に添加す
ると熱間加工性や靭性を劣化させるため、添加す
る場合には上記各成分の範囲に限定するのが適切
である。 Ｓ：0.2％以下、Pb：0.4％以下、Se：0.3％以下、
Bi：0.5％以下、Te：0.3％以下、Ca：0.002〜
0.01％のうちの１種または２種以上 Ｓ、Pb、Se、Bi、Te、Caはいずれも鋼の被削
性を向上させるのに有効な元素であり、機械加工
および塑性加工（例えば鍛造加工）後の仕上加工
の際における加工性を良好なものとするので、必
要に応じてこれらの１種または２種以上を適宜添
加するのもよい。しかし、多量に添加すると熱間
加工性や靭性を劣化させるので、添加する場合に
は上記各成分の範囲に限定するのが適切である。 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 この発明による合金工具鋼は前記したような組
成からなるものであるが、さらに上記鋼の耐食
性、高温軟化抵抗性および耐摩耗性さらには耐腐
食摩耗性を同時に高めるために、上記式で示され
る耐食性指数Ｆ(c)が15以上、高温軟化抵抗指数Ｆ
（H500）が−５以上、および耐摩耗性指数Ｆ（ca）
が25以上となるように各合金元素の含有量を定め
る。 （実施例） 第１に示す化学成分の鋼を25Kg熔解炉にて溶製
したのち各鋼の特性を調べた。なお、No.１〜９は
本発明鋼であり、No.11〜15は比較鋼であつて、こ
れらのうち、No.11はSKD11相当材、No.12は
SUS440C相当材、No.13はSCM435相当材にCrめ
つきしたもの、No.14はSACM645相当材に窒化し
たもの、No.15は既存の高Cr含Co鋼である。
【表】
【表】
【表】
第１表に示す各鋼の特性を調べるにあたつて、
まず、プラスチツク射出成形機のシリンダは250
℃程度まで加熱して樹脂を軟化させるため、シリ
ンダ内のスクリユー、ヘツド等は高温で焼もどす
ことが必要である。そして、この焼もどし後も高
い硬度が得られ、耐摩耗性に優れていることが要
求される。このような観点から、各鋼を第２表に
示す条件で焼入れ焼もどし（一部はCrめつきお
よび窒化）した後の硬さを調べた。この結果を同
じく第２表に示す。 第２表に示すように、本発明鋼No.１〜５、７〜
９ではいずれも500℃以上の焼もどしでHRC57以
上の硬さが得られるのに対して、比較鋼ではNo.
11、15を除いて本発明鋼と同程度の焼もどし硬さ
を得るためには300℃を超えることができないこ
とが確かめられた。このことは、後述する各鋼の
比摩耗量を調べた結果においても裏付けられてい
る。 次に、各鋼の耐摩耗性を評価するために、比摩
耗量の測定を行つた。この測定に際しては大越式
迅速摩耗試験機を使用し、相手材としてSCM145
相当の焼なまし材を用い、摩擦速度1.0ｍ／sec、
摩擦距離200ｍ、摩擦荷重6.5Kgｆの条件で行つ
た。この結果は第２表に示すとおりであり、本発
明鋼No.１〜９および比較鋼No.11、15の比摩耗量は
1.7〜3.6×10-6mm3／mm・Kgｆの範囲におさまつて
いるのに対して、比較鋼No.12〜14の比摩耗量はか
なり多くなつており、従来のステンレス鋼および
構造用合金鋼にめつきや窒化等の表面硬化処理を
行つたものは耐摩耗性に劣つていることが明らか
である。 さらに、各鋼の腐食摩耗量を評価するために、
各鋼より取り出した試験片を250℃に加熱した
ABS樹脂から発生するガス雰囲気中に吊り下げ、
24時間保持したのち一定面圧で＃1000のペーパ上
を摺動させ、次に再度上記ガス雰囲気中に吊り下
げる操作を20回繰り返した後の各試料の重量減を
測定した。この結果を同じく第２表に示す。 第２表に示すように、本発明鋼No.１〜９はいず
れも比較鋼No.11〜15よりも腐食摩耗量が少ないこ
とが明らかである。 また、300℃で焼もどしを行つた本発明鋼No.６
は、比較鋼No.11、15よりも比摩耗量が劣つている
が、腐食摩耗量はこれらよりも著しく優れてお
り、特に腐食性の強い樹脂の場合に非常に有効で
あることが明らかである。さらに、Coを添加し
た比較鋼No.15では、焼入れの際の冷却速度を遅く
した場合に比摩耗量および腐食摩耗量とも他の鋼
種のものよりもさらに増大するという好ましくな
い結果が得られた。 次に、第１表に示す鋼のうち、No.１およびNo.13
を選んでプラスチツク射出成形機のスクリユーを
製作し、焼入れ焼もどしを行つて調質したのち、
No.13鋼にはさらに窒化処理を行つて、実機試験に
供し、スクリユーの谷部の摩耗をもつて寿命限界
とする判定を下したところ、本発明鋼（No.１）を
素材とするものは従来鋼（No.13に窒化）を素材と
するものに比べて約３倍の寿命が得られた。 さらに、第１に示す鋼のうち、No.５およびNo.11
を選んでプラスチツク射出成形機のスクリユーヘ
ツドを製作し、焼入れ焼もどしを行つて調質した
のち実機試験に供し、射出シリンダ隣接面の腐食
摩耗をもつて寿命限界とする判定を下したとこ
ろ、本発明鋼（No.５）を素材とするものは従来鋼
（No.11）を素材とするものに比べて約2.2倍の寿命
が得られた。 以上説明してきたように、この発明による合金
工具鋼は、重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、Si：0.3
〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、Cr：11〜20％、
Mo：0.5〜4.0％、Ｖ：0.1〜５％、Cu：0.1〜3.0
％、Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ
(c)、高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性
指数Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、さらに必要に応じて、 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％ Nb：0.01〜3.0％、Ti：2.0％以下、 Zr：2.0％以下のうちの１種または２種以上、 Ｓ：0.2％以下、 Pb：0.4％以下、 Se：0.3％以下、Bi：0.5％以下、 Te：0.3％以下、Ca：0.002〜0.01％ のうちの１種または２種以上を含有し、 残部Feおよび不純物よりなるものであるから、
耐食性および耐摩耗性にすぐれていると共に、と
くに耐腐食摩耗性にすぐれたものであり、従来の
工具鋼、ステンレス鋼、構造用合金鋼、高Cr含
Co鋼などでは上記耐食性、耐摩耗性、高温軟化
抵抗性および耐腐食摩耗性等の要求を同時に満足
することができなかつたのに対して、この発明に
よる合金工具鋼ではこれらの要求を同時に満足す
ることができるものであつて、工具のみならず、
特にプラスチツク射出成形機のスクリユー、スク
リユーヘツドあるいはカラーリング等の耐食性、
耐摩耗性、高温軟化抵抗性および耐腐食摩耗性が
同時に要求される部品（製品）の素材として好適
であり、今後益々需要の高まりをみせると推察さ
れる繊維強化プラスチツク等の複合材料の射出成
形機用構成部品の素材として、あるいはその他各
種構造用部品の素材として使用することができる
という非常に優れた効果をもたらしうるものであ
る。
まず、プラスチツク射出成形機のシリンダは250
℃程度まで加熱して樹脂を軟化させるため、シリ
ンダ内のスクリユー、ヘツド等は高温で焼もどす
ことが必要である。そして、この焼もどし後も高
い硬度が得られ、耐摩耗性に優れていることが要
求される。このような観点から、各鋼を第２表に
示す条件で焼入れ焼もどし（一部はCrめつきお
よび窒化）した後の硬さを調べた。この結果を同
じく第２表に示す。 第２表に示すように、本発明鋼No.１〜５、７〜
９ではいずれも500℃以上の焼もどしでHRC57以
上の硬さが得られるのに対して、比較鋼ではNo.
11、15を除いて本発明鋼と同程度の焼もどし硬さ
を得るためには300℃を超えることができないこ
とが確かめられた。このことは、後述する各鋼の
比摩耗量を調べた結果においても裏付けられてい
る。 次に、各鋼の耐摩耗性を評価するために、比摩
耗量の測定を行つた。この測定に際しては大越式
迅速摩耗試験機を使用し、相手材としてSCM145
相当の焼なまし材を用い、摩擦速度1.0ｍ／sec、
摩擦距離200ｍ、摩擦荷重6.5Kgｆの条件で行つ
た。この結果は第２表に示すとおりであり、本発
明鋼No.１〜９および比較鋼No.11、15の比摩耗量は
1.7〜3.6×10-6mm3／mm・Kgｆの範囲におさまつて
いるのに対して、比較鋼No.12〜14の比摩耗量はか
なり多くなつており、従来のステンレス鋼および
構造用合金鋼にめつきや窒化等の表面硬化処理を
行つたものは耐摩耗性に劣つていることが明らか
である。 さらに、各鋼の腐食摩耗量を評価するために、
各鋼より取り出した試験片を250℃に加熱した
ABS樹脂から発生するガス雰囲気中に吊り下げ、
24時間保持したのち一定面圧で＃1000のペーパ上
を摺動させ、次に再度上記ガス雰囲気中に吊り下
げる操作を20回繰り返した後の各試料の重量減を
測定した。この結果を同じく第２表に示す。 第２表に示すように、本発明鋼No.１〜９はいず
れも比較鋼No.11〜15よりも腐食摩耗量が少ないこ
とが明らかである。 また、300℃で焼もどしを行つた本発明鋼No.６
は、比較鋼No.11、15よりも比摩耗量が劣つている
が、腐食摩耗量はこれらよりも著しく優れてお
り、特に腐食性の強い樹脂の場合に非常に有効で
あることが明らかである。さらに、Coを添加し
た比較鋼No.15では、焼入れの際の冷却速度を遅く
した場合に比摩耗量および腐食摩耗量とも他の鋼
種のものよりもさらに増大するという好ましくな
い結果が得られた。 次に、第１表に示す鋼のうち、No.１およびNo.13
を選んでプラスチツク射出成形機のスクリユーを
製作し、焼入れ焼もどしを行つて調質したのち、
No.13鋼にはさらに窒化処理を行つて、実機試験に
供し、スクリユーの谷部の摩耗をもつて寿命限界
とする判定を下したところ、本発明鋼（No.１）を
素材とするものは従来鋼（No.13に窒化）を素材と
するものに比べて約３倍の寿命が得られた。 さらに、第１に示す鋼のうち、No.５およびNo.11
を選んでプラスチツク射出成形機のスクリユーヘ
ツドを製作し、焼入れ焼もどしを行つて調質した
のち実機試験に供し、射出シリンダ隣接面の腐食
摩耗をもつて寿命限界とする判定を下したとこ
ろ、本発明鋼（No.５）を素材とするものは従来鋼
（No.11）を素材とするものに比べて約2.2倍の寿命
が得られた。 以上説明してきたように、この発明による合金
工具鋼は、重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、Si：0.3
〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、Cr：11〜20％、
Mo：0.5〜4.0％、Ｖ：0.1〜５％、Cu：0.1〜3.0
％、Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ
(c)、高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性
指数Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、さらに必要に応じて、 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％ Nb：0.01〜3.0％、Ti：2.0％以下、 Zr：2.0％以下のうちの１種または２種以上、 Ｓ：0.2％以下、 Pb：0.4％以下、 Se：0.3％以下、Bi：0.5％以下、 Te：0.3％以下、Ca：0.002〜0.01％ のうちの１種または２種以上を含有し、 残部Feおよび不純物よりなるものであるから、
耐食性および耐摩耗性にすぐれていると共に、と
くに耐腐食摩耗性にすぐれたものであり、従来の
工具鋼、ステンレス鋼、構造用合金鋼、高Cr含
Co鋼などでは上記耐食性、耐摩耗性、高温軟化
抵抗性および耐腐食摩耗性等の要求を同時に満足
することができなかつたのに対して、この発明に
よる合金工具鋼ではこれらの要求を同時に満足す
ることができるものであつて、工具のみならず、
特にプラスチツク射出成形機のスクリユー、スク
リユーヘツドあるいはカラーリング等の耐食性、
耐摩耗性、高温軟化抵抗性および耐腐食摩耗性が
同時に要求される部品（製品）の素材として好適
であり、今後益々需要の高まりをみせると推察さ
れる繊維強化プラスチツク等の複合材料の射出成
形機用構成部品の素材として、あるいはその他各
種構造用部品の素材として使用することができる
という非常に優れた効果をもたらしうるものであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、 Si：0.3〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、 Cr：11〜20％、Mo：0.5〜4.0％、 Ｖ：0.1〜5.0％、Cu：0.1〜3.0％、 Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ(c)、
高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性指数
Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、残部Feおよび不純物よりなる
ことを特徴とする合金工具鋼。 ２ 重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、 Si：0.3〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、 Cr：11〜20％、 Mo：0.5〜4.0％、 Ｖ：0.1〜5.0％、Cu：0.1〜3.0％、 Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ(c)、
高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性指数
Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、さらに、 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％ Nb：0.01〜3.0％、Ti：2.0％以下、 Zr：2.0％以下のうちの１種または２種以上を含
み、 残部Feおよび不純物よりなることを特徴とする
合金工具鋼。 ３ 重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、 Si：0.3〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、 Cr：11〜20％、 Mo：0.5〜4.0％、 Ｖ：0.1〜5.0％、Cu：0.1〜3.0％、 Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ(c)、
高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性指数
Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、さらに、 Ｓ：0.2％以下、 Pb：0.4％以下、 Se：0.3％以下、Bi：0.5％以下、 Te：0.3％以下、Ca：0.002〜0.01％ のうちの１種または２種以上を含有し、 残部Feおよび不純物よりなることを特徴とする
合金工具鋼。 ４ 重量％で、Ｃ：0.75〜2.0％、 Si：0.3〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、 Cr：11〜20％、 Mo：0.5〜4.0％、 Ｖ：0.1〜5.0％、Cu：0.1〜3.0％、 Ni：0.05〜2.0％を含有しかつ耐食性指数Ｆ(c)、
高温軟化抵抗指数Ｆ（H500）および耐摩耗性指数
Ｆ（ca）が、次式 Ｆ(c)＝−0.2C＋3.1Si＋1Cr−0.8Mo＋0.1V＋6.8Cu≧＋1
5 Ｆ（H500）＝3.8C＋0.48Si−0.62Cr＋0.72Mo−1.1V＋0.
4Cu≧−５ Ｆ（Ca）＝Cr＋15.5C≧25 を同時に満足し、さらに、 REM：0.001〜0.5％、Ｗ：0.1〜3.0％ Nb：0.01〜3.0％、Ti：2.0％以下、 Zr：2.0％以下のうちの１種または２種以上を含
み、さらにまた、 Ｓ：0.2％以下、 Pb：0.4％以下、 Se：0.3％以下、Bi：0.5％以下、 Te：0.3％以下、Ca：0.002〜0.01％ のうちの１種または２種以上を含有し、 残部Feおよび不純物よりなることを特徴とする
合金工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17071783A JPS6063356A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 合金工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17071783A JPS6063356A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 合金工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6063356A JPS6063356A (ja) | 1985-04-11 |
| JPH0468376B2 true JPH0468376B2 (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=15910087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17071783A Granted JPS6063356A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 合金工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6063356A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT392485B (de) * | 1985-05-21 | 1991-04-10 | Boehler Gmbh | Werkstoff zur herstellung von stanz- und gegenplatten |
| CN110592319B (zh) * | 2019-09-10 | 2020-12-01 | 中国科学院金属研究所 | 一种稀土微合金化钢及控制方法 |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP17071783A patent/JPS6063356A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6063356A (ja) | 1985-04-11 |
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