JPH05148588A - ガラス成形金型用鋼およびガラス成形金型の製造方法 - Google Patents

ガラス成形金型用鋼およびガラス成形金型の製造方法

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JPH05148588A
JPH05148588A JP33243791A JP33243791A JPH05148588A JP H05148588 A JPH05148588 A JP H05148588A JP 33243791 A JP33243791 A JP 33243791A JP 33243791 A JP33243791 A JP 33243791A JP H05148588 A JPH05148588 A JP H05148588A
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JP
Japan
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weight
mold
steel
glass forming
metallic mold
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Withdrawn
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JP33243791A
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Koichi Sudo
興一 須藤
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C03B11/086Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/08Coated press-mould dies
    • C03B2215/10Die base materials
    • C03B2215/11Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/08Coated press-mould dies
    • C03B2215/14Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
    • C03B2215/20Oxide ceramics

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】クリスタルガラスのような腐食性の強いガラス
成形金型用鋼及び成形金型の製法を開示する。 【構成】金型用鋼は重量%でC0.3〜0.5,Si
0.6以下、Mn0.6以下、Ni4.0〜20.0,
Cr15〜25,Co15以下、Vおよび/またはNb
0.5以下、残部は鉄および若干の不可避不純物を含
み、T=220−34.6×〔Si%〕−6.8×〔M
n%〕+9.6×〔Ni%〕−4.0×〔Cr%〕+
0.3×〔Co%〕とした時、T≧200の組成を有す
る。上記組成の鋼を溶製し、熱間加工した素型材を11
00〜1220℃で溶体化した後、550〜750℃で
時効処理して硬さHRC20〜40に調質して機械加工
するか、または溶体化したままで機械加工の後550〜
750℃で時効処理して金型を製作し、該金型の成形面
をRmax1〜3μmに研磨調整し、450〜550℃
で2〜6時間保持して表面に適当な酸化皮膜を形成せし
める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特に腐食性の強い酸化鉛
を多量に含有するクリスタルガラスを成形する金型の材
料に適した鋼素材および該鋼素材を使用したガラス成形
金型の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のガラス成形金型の鋼素材
としては、SUS403に代表されるマルテンサイト系
高Cr ステンレス鋼か、またはSUS310Sのような
オーステナイト系高Cr-高Ni ステンレス鋼が用いられ
る。上記マルテンサイト系高Cr ステンレス鋼を用いる
場合には金型の成形面にはCr メッキが施される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記マルテンサイト系
高Cr ステンレス鋼を素材とし、成形面にCr メッキを
施した金型は、腐食性の強いクリスタルガラスの溶融物
に対しても比較的強い耐蝕性を示し、向上された金型寿
命を有するが、メッキを施すことによって製品コーナー
部のシャープ性や寸法精度が悪化すること、金型手直し
の際にはメッキ層を除去しなければならず、メッキ層除
去の際に成形面の肌あれを生じ易いこと、基地とメッキ
層との間の熱的性質の相違によって製品の寸法精度や肌
を高品位に保つための金型温度コントロールが難しくな
ること、金型製作工程が複雑になること等の問題がクロ
ーズアップされている。
【0004】一方上記オーステナイト系高Cr-高Ni ス
テンレス鋼の場合にはCr メッキは必要でなく、金型寿
命については上記マルテンサイト系高Cr ステンレス鋼
の場合よりも20%程度劣るが、それでも比較的良好な
ものである。しかし上記ステンレス鋼の場合は金型が軟
らかすぎて傷がつき易く取扱かいに難点があり、また熱
膨張率が大きく熱伝導率が小さいため、金型の寸法精度
が悪化すること等の問題があり、必ずしも満足のゆく素
材とは云えない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、C0.3〜0.5重量
%,Si 0.6重量%以下,Mn 0.6重量%以下,N
i 4.0〜20.0重量%,Cr 15〜25重量%,C
o 15重量%以下,Vおよび/またはNb 0.5重量%
以下、残部は鉄および若干の不可避不純物を含み T=220−34.6×〔Si %〕−6.8×〔Mn
%〕+9.6×〔Ni %〕−4.0×〔Cr %〕+0.
3×〔Co %〕 とした時、T≧200であるガラス成形金型用鋼、更に
は上記組成に更にS0.01〜0.30重量%,Se
0.01〜0.30重量%,Te 0.01〜0.30重
量%,Bi 0.02〜0.30重量%,Pb 0.03〜
0.40重量%からなる群の1種または2種以上の元素
と、Ca 0.0005〜0.010重量%および/また
は希土類元素0.0005〜0.40重量%を添加した
ガラス成形金型用鋼を提供するものであり、それに加え
て上記組成を溶製しかつ熱間加工した素型材を1100
〜1220℃で溶体化した後、550〜750℃で時効
処理して硬さHRC20〜40に調質して機械加工する
か、または溶体化したまゝで機械加工の後550〜75
0℃で時効処理して金型を製作し、該金型の成形面をR
max 1〜3μmに研磨調整し、450〜550℃で2〜
6時間保持することによって表面に適正な酸化皮膜を形
成せしめるガラス成形金型の製造方法を提供するもので
ある。
【0006】本発明を以下に詳細に説明する。 〔成分〕Cは0.3〜0.5重量%の範囲に限定され、
該範囲未満では充分な強度が得られず、該範囲を越える
と熱間加工性および被削性が劣化する。
【0007】Si は0.6重量%以下の範囲に限定さ
れ、スケール層の耐蝕性のためには少ない程良いが、脱
酸精錬に必要な量は0.6重量%を越えない範囲で添加
してもよい。
【0008】Mn は0.6重量%以下の範囲に限定さ
れ、スケール層の耐蝕性のためには少ない程良いが、オ
ーステナイト相の安定化、焼入性確保のためには0.6
重量%を越えない範囲で添加してもよい。
【0009】Ni は4.0〜20.0重量%の範囲に限
定され、Ni は素地に固溶して素地を強化しかつオース
テナイト相およびスケール層の安定化のためには4.0
重量%以上の添加が必要であるが、20.0重量%を越
えても上記Ni の効果の上昇は認められない。
【0010】Cr は15〜25重量%の範囲に限定さ
れ、耐蝕性の向上、焼入性の確保、Cと結合して耐摩耗
性を与えるためには15重量%以上の添加が必要である
が、25重量%を越えるとスケール層の耐蝕性が劣化す
る。
【0011】Co は15重量%以下の範囲に限定され、
素地を強化すると同時にスケール層の安定化のためにN
i と共に必要な元素であるが、Ni が充分含有されてい
る場合にはCo は不要であり、また15重量%を越えて
も上記効果の上昇が認められない。
【0012】Vおよび/またはNb 0.5重量%以下の
範囲に限定され、素地の微細化を行なう元素であるが、
0.05重量%を越えても効果の上昇は認められない許
りでなく、耐蝕性が劣化する。
【0013】S,Se ,Te ,Bi ,Pb は夫々上記範
囲の下限以上の添加量で素地の快削性を向上せしめるも
のであるが、夫々上記範囲を越えると熱間加工性が劣化
する。
【0014】Ca および/または希土類元素は夫々上記
範囲の下限以上の添加量で硫化物の分散性を良くして熱
間加工性を改善するものであるが、夫々上記範囲を越え
ても効果の上昇が認められない。
【0015】〔金型の成形面〕金型寿命は製品の肌荒れ
の程度が判断基準であり、肌荒れの程度はガラス溶融物
の金型の成形面へのぬれ性の変化によることが本発明者
によって解明された。即ち該成形面へのぬれ性が悪けれ
ば成形された製品の型ばなれが良く、製品肌の品質は良
好であり、逆に成形面へのぬれ性が良くなると製品の型
ばなれが悪くなり製品肌の品質は悪化する。
【0016】上記製品の型ばなれを良くするには金型成
形面とガラス溶融物との間になるべく多く空気層を存在
させることが肝要であり、そのためには第1に該成形面
を製品に転写されない程度に粗くすることが必要であ
る。かくして該成形面の適性粗さはRmax 1〜3μmで
ある。
【0017】更に該成形面は研磨のまゝの裸の状態が最
もぬれ易く製品の型ばなれが悪くしたがって製品肌の品
質は悪化するので、該成形面に適切な酸化皮膜を形成し
て型ばなれを良くする。該酸化皮膜はガラス溶融物と反
応して簡単に除去されてはならず、そのためには上記組
成の素地において上記製造方法において限定した皮膜形
成温度条件を組み合わせることが必要である。かくして
本発明では従来のCrメッキ型の金型の2/3以上の寿
命を有し、HRC20〜40の高強度の金型を提供する
ことが可能になった。
【0018】
【作用】本発明において製造される金型は成形面の粗さ
がRmax 1〜3μmであり、ガラス溶融物と該成形面と
の境界面に多量の空気層が存在し、ガラス溶融物の該成
形面に対するぬれ性は悪くなる。また該成形面には酸化
皮膜が形成されており、成形面は裸の状態ではないので
上記ぬれ性は更に悪くなる。該酸化皮膜はガラス溶融物
と反応して簡単に除去されない。
【0019】
【実施例】
〔実施例1〕表1に示す組成を溶製し、熱間加工した素
材を1150℃で加熱して溶体化した後、600℃で時
効処理して表1に記載の硬さに調質し、機械加工の後表
面をRmax 1.7μmに研磨調整し、500℃で2時間
加熱して酸化皮膜を形成せしめた。
【0020】このようにして作製した試験片を500℃
に維持した状態で、1000℃のクリスタルガラス溶融
物表面と5秒間接触させ、次いで60秒間離すサイクル
を繰返しガラスが試験片表面に付着するまでの回数(型
寿命)および時効硬さ(HRC)を測定した。その結果
を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1において、試料A〜Iは比較鋼であ
り、Aを除きいずれもT<200で、AはCが限定範囲
未満、Mn が限定範囲を越えて含まれる試料、BはCと
Mn が限定範囲を越えて含まれる試料、C〜EはNi が
限定範囲未満で含まれる試料で、EはSi が限定範囲を
越えて含まれる試料、F,GはSi が限定範囲を越えて
含まれる試料、HはCr が限定範囲を越えて含まれる試
料、IはNi が限定範囲未満、Cr が限定範囲を越えて
含まれる試料であり、試料B〜Iは発明鋼である試料J
〜Uに比較するとガラスが試験片表面に付着するまでの
回数が格段に少なく型寿命が短くなっている。試料Aは
上記回数は発明鋼より優れたものではあるが、時効硬さ
が極端に低い。試料J〜Uは従来のCr メッキしたSU
S403に略匹敵する回数即ち型寿命を示す。
【0023】〔実施例2〕表2の組成の試料VおよびW
について実施例1と同様に試験片を作成し、500℃に
加熱して酸化皮膜を形成させ、加熱時間と型寿命との関
係を求めた。その結果を図1に示す。
【0024】
【表2】
【0025】試料V,Wともに2〜6時間の加熱時間で
型寿命は最高になるが、Ni が限定範囲未満の試料V
(点線グラフ)は全体に発明鋼である試料W(実線グラ
フ)よりも型寿命は短い。
【0026】
【発明の効果】したがって本発明においては、クリスタ
ルガラスのような腐食性の強いガラスを成形する金型で
も、型寿命を長くすることが可能である。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】加熱時間と型寿命との関係を示すグラフであ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】削除

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C0.3〜0.5重量%,Si 0.6重量
    %以下,Mn 0.6重量%以下,Ni 4.0〜20.0
    重量%,Cr 15〜25重量%,Co 15重量%以下,
    Vおよび/またはNb 0.5重量%以下、残部は鉄およ
    び若干の不可避不純物を含み T=220−34.6×〔Si %〕−6.8×〔Mn
    %〕+9.6×〔Ni %〕−4.0×〔Cr %〕+0.
    3×〔Co %〕 とした時、T≧200であることを特徴とするガラス成
    形金型用鋼
  2. 【請求項2】請求項1の組成に更にS0.01〜0.3
    0重量%,Se 0.01〜0.30重量%,Te 0.0
    1〜0.30重量%,Bi 0.02〜0.30重量%,
    Pb 0.03〜0.40重量%からなる群の1種または
    2種以上の元素と、Ca 0.0005〜0.010重量
    %および/または希土類元素0.0005〜0.40重
    量%を添加したガラス成形金型用鋼
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2の組成を溶製しか
    つ熱間加工した素型材を1100〜1220℃で溶体化
    した後、550〜750℃で時効処理して硬さHRC2
    0〜40に調質して機械加工するか、または溶体化した
    まゝで機械加工の後550〜750℃で時効処理して金
    型を製作し、該金型の成形面をRmax 1〜3μmに研磨
    調整し、450〜550℃で2〜6時間保持することに
    よって表面に適正な酸化皮膜を形成せしめることを特徴
    とするガラス成形金型の製造方法
JP33243791A 1991-11-21 1991-11-21 ガラス成形金型用鋼およびガラス成形金型の製造方法 Withdrawn JPH05148588A (ja)

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