JPH06279922A - 超硬工具チッピング性に優れる析出硬化鋼 - Google Patents

超硬工具チッピング性に優れる析出硬化鋼

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JPH06279922A
JPH06279922A JP8926393A JP8926393A JPH06279922A JP H06279922 A JPH06279922 A JP H06279922A JP 8926393 A JP8926393 A JP 8926393A JP 8926393 A JP8926393 A JP 8926393A JP H06279922 A JPH06279922 A JP H06279922A
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JP
Japan
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steel
precipitation hardening
carbide tool
toughness
hardness
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Application number
JP8926393A
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English (en)
Inventor
Shinsuke Haneda
羽田晋介
Kiyoshi Moriya
清 森谷
Masayoshi Takano
高野正義
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 靭性並びに超硬工具チッピング性等に優れる
Hv300前後の析出硬化型鋼を提供する。 【構成】 C:0.05〜0.20%、Si:0.1〜1.
0%、Mn:0.5〜2.0%、Cu:0.5〜1.5%、N
i:1.4〜2.5%、Cr:0.1〜0.8%、Mo:0.1
0〜0.45%及びAl:0.5〜1.0%を含有し、か
つ、Ni/Al>3を満足し、更に3.29×C−0.17
×Si+1.07×Mn+1.27×Cr+2.09×Mo+
0.30×Ni−1.93>1.4を満足し、必要に応じて
更にS<0.25%、Se<0.3%、Te<0.3%、Bi
<0.3%及びCa<0.01%のうちの1種又は2種以
上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
ベーナイト単相組織を有することを特徴とする破面遷移
温度が100℃以下の高靭性で、かつ超硬工具チッピン
グ性、鏡面加工性に優れる析出硬化鋼である。特に大型
のプラスチック成形用等の金型用鋼として適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金型用鋼に係り、特にプ
ラスチック金型を主用途とし、また機械構造用鋼として
も適用可能な析出硬化鋼に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、プラスチック成形用の金型には、一般にJIS Sx
xやSCM改良鋼が用いられている。特に大型のプラス
チック成形用の金型には高強度が要求されるため、Hv
300前後のSCM材が用いられている。その他、様々
な析出硬化型の金型用鋼が提案されている。
【0003】例えば、特公昭59−37738号に開示
されているものはHRC40前後の硬さを有するもの
で、そのため、過剰の析出物を生成させている。特にN
iAl金属間化合物が硬度上昇に寄与するが、目的とする
Hv300(HRC30)には過剰の析出となり、被削性
に悪影響があると共に経済的でない。更にNi量が多く
なると熱伝導度が低下し、プラスチック射出成形サイク
ルが長くなるという欠点もある。
【0004】一方、特開昭63−38557号はHv3
00前後の硬さ材料に関する提案ではあるが、Ni、Al
の析出硬化を期待するにはそのNi量(最大1.4%)では
不十分であり、Mo添加により補わなければならず、し
かし、Mo添加は被削性に悪影響があるばかりか、経済
的ではない。
【0005】かゝる事情に鑑みて、本発明者らは、先に
特開平4−13848号で析出硬化型金型用鋼を提案
し、上記の問題点を解消しているが、耐超硬工具チッピ
ング性に劣るという欠点があることが判明した。また、
靭性、特に破面遷移温度が高温側であるため、金型使用
温度域で、従来のSCM440材の靭性より劣っている
ことも判明した。
【0006】本発明は、上記提案に係る析出硬化型の金
型用鋼における欠点を解消して、靭性並びに超硬工具チ
ッピング性等に優れるHv300前後の析出硬化型鋼を
提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは、従来材が持つ欠点である靭性及び超
硬工具チッピング性を改善し、且つ大型プラスチック成
形用の金型に適用できる硬度が得られる材料について鋭
意研究を重ねた結果、特定の成分を調整することによ
り、通常の溶体化処理、時効処理によりベーナイト単相
組織になり、かつHv300レベルを確保し、優れた靭
性と被削性、特に超硬工具チッピング性を改善できるこ
とを見い出し、ここに本発明をなしたものである。
【0008】すなわち、本発明は、C:0.05〜0.2
0%、Si:0.1〜1.0%、Mn:0.5〜2.0%、C
u:0.5〜1.5%、Ni:1.4〜2.5%、Cr:0.1
〜0.8%、Mo:0.10〜0.45%及びAl:0.5〜
1.0%を含有し、かつ、Ni/Al>3を満足し、更に
3.29×C−0.17×Si+1.07×Mn+1.27×
Cr+2.09×Mo+0.30×Ni−1.93>1.4を
満足し、必要に応じて更にS<0.25%、Se<0.3
%、Te<0.3%、Bi<0.3%及びCa<0.01%の
うちの1種又は2種以上を含有し、残部がFe及び不可
避的不純物からなり、ベーナイト単相組織を有すること
を特徴とする破面遷移温度が100℃以下の高靭性で、
かつ超硬工具チッピング性、鏡面加工性に優れる析出硬
化鋼を要旨としている。
【0009】
【作用】
【0010】以下に本発明を更に詳述する。
【0011】本発明における化学成分の調整は、 低Cにて炭化物の生成を少なくし、最小限のNi、A
l、Cuの析出硬化により、目標とする高硬度改善を達成
すること、 Mo、Crの適量添加により、通常の板厚で板厚中心部
まで均一なベーナイト組織が得られるようにし、C当量
が低下できるように最小限とすること、 Ni/Al比率の規制により、超硬工具の耐チッピン
グ性を向上させると同時に、靭性(破面遷移温度)を大幅
に改善し、更に鏡面加工性の向上を図ること、 C、Si、Mn、Cr、Mo、Niの関係量(焼入れ指数)
を規制することにより、板厚の大きい大型の金型用鋼に
おいても、フェライトの析出を防止してベーナイト単相
組織を確保すること、 の4点を満足するようにしたものである。
【0012】この点に関し、先の提案(特開平4−13
848号)では、上記〜の成分調整思想は開示され
ているものの、〜の思想は記載されていない。
【0013】次に本発明における化学成分の限定理由に
ついて説明する。
【0014】C:0.05〜0.20% Cは焼入れ性を向上させ、金型用鋼として必要な硬さを
確保するために、少なくとも0.05%以上を必要とす
る。しかし、必要以上に含有すると炭化物が増加し、ま
た被削性を悪くし、更に、金型に必要な溶接性に影響が
あるため、0.20%を上限とする。
【0015】Si:0.1〜1.0% Siは脱酸元素として用いられ、そのためには0.1%以
上を必要とする。しかし、過剰に添加すると靭性を低下
させるため、上限を1.0%に限定する。
【0016】Mn:0.5〜2.0% Mnは焼入れ性を増し、金型用鋼として必要な硬さを確
保するには必要な元素であり、そのためには0.5%以
上を必要とする。しかし、過剰に添加すると被削性、靭
性を阻害するため、2.0%を上限する。
【0017】Cu:0.5〜1.5% Cuは時効処理により析出し、時効後の硬さを確保する
ために必要な元素である。析出硬化には0.5%以上が
必要である。しかし、過剰に添加すると熱間加工性を劣
化させるため、上限を1.5%とする。
【0018】Ni:1.4〜2.5% NiはAlと結合して金属間化合物を生成し、硬さを確保
するために必要な元素である。しかし、1.4%以上添
加しなければ十分な硬さが得られない。一方、必要以上
に添加すると被削性に悪影響があるばかりか、材料コス
トを高めるため、上限を2.5%とする。
【0019】但し、超硬工具の耐ピッチング性に対し、
Ni/Al比が低くなると過剰なAlの影響によりこの特
性が低下する。更にNi/Al比を3.0以上にすること
により、破面遷移温度(靭性)が大幅に改善できる(図1
参照)。したがって、Ni量はNi/Al>3.0を満足
し、且つ硬さを確保するために1.4〜2.5%が必要で
ある。Ni量は2%以上の高めが好ましい。
【0020】Cr:0.1〜0.8% Crは焼入れ性を向上させ、炭化物を生成して硬さを向
上させるのに必要な元素である。また質量効果を軽減さ
せ、均一なベーナイト組織を得るためにも必要である。
しかし、0.1%未満では十分な効果がなく、またCr量
が多くなると被削性に悪影響があるので、Cr量は0.1
〜0.8%の範囲とする。
【0021】但し、ベーナイト単相組織を得るために、
3.29×C−0.17×Si+1.07×Mn+1.27×
Cr+2.09×Mo+0.30×Ni−1.93>1.4の
関係を満足することが必要であり、この関係式の左辺の
量は極力高い方が望ましい。この関係式を満足すること
により、特に板厚が700mmの如く大型の金型用鋼にお
いても、フェライトの析出を完全に防止しベーナイト単
相組織が得られる。
【0022】Mo:0.10〜0.45% Moの効果は、Crとほぼ同様であるが、その効果はCr
よりも大きい。しかし、被削性に対しての悪影響も大き
く、また経済的でない。したがって、Cr添加量との兼
ね合いで0.10〜0.45の範囲で添加する必要があ
り、Cr>Moを満足するのが好ましい。0.10%以上
でないとその効果が顕著でなく、また0.45%を超え
ると被削性を阻害する。
【0023】Al:0.5〜1.0% AlはNiと結合して金属間化合物を生成し、硬さを確保
するために必要な元素である。しかし、0.3%以上添
加しなければ十分な硬さが得られず、一方、必要以上に
添加すると被削性に悪影響があるばかりか介在物が増加
するため、鏡面加工性も低下する。そのため、Ni/Al
>3.0を満足し、かつ上限を1.0%とする。Al量は
0.7%以下の低めが好ましい。
【0024】また、本発明では、以上の元素を必須の成
分とするが、以下の元素の1種又は2種以上を必要に応
じて適量で含有させることができる。
【0025】すなわち、S、Se、Te、Bi、Caはいず
れも被削性を向上させる元素であり、適量を添加するこ
とにより、その性能を発揮することができる。しかし、
過剰に添加すると介在物の量が多くなりすぎ、鏡面加工
性及びしぼ加工性に悪影響がある。また靭性の低下も大
きくなり、望ましくない。このため、各元素の添加量
は、S<0.25%、Se<0.3%、Te<0.3%、Bi
<0.3%、Ca<0.01%とする。
【0026】次に本発明の実施例を示す。
【0027】
【実施例】
【0028】表1に示す化学成分を有する鋼を通常の溶
製方法にて製造し、約4Sに鍛伸後、900℃に加熱保
持した後、空冷し、その後550℃若しくは575℃で
5時間の時効処理を施した。得られた試料について、硬
さ及び衝撃試験(JIS Z2242)による破面遷移温
度を調べると共に表2に示す条件で被削性を評価した。
それらの結果を表1に併記する。
【0029】表1において、No.1〜No.5は本発明鋼
であり、いずれもHv300前後(260〜340)を満
足し、超硬工具エンドミルの切削性(超硬工具チッピン
グ性)も比較鋼に比べて著しく優れており、更に、破面
遷移温度が100℃以下で優れた靭性が得られている。
鏡面加工性も優れている。また、700mm厚さの空冷に
相当する900℃からの冷却速度0.5℃/minにおける
変態挙動の確認においても、フェライトの析出は認めら
れず、ベーナイト単相で目的を達成している。
【0030】一方、比較鋼No.6〜No.9はいずれもN
i/Al比が低いため、短い切削長さでチッピングを発生
している。特に、No.7は従来切削改善元素として知ら
れているSを0.047%添加しているにもかかわら
ず、比較的に短い切削長さでチッピングしている。
【0031】比較鋼No.10はNiが過剰の例である
が、前述の熱処理条件では硬さがHv380と高い。そ
のため、熱処理条件を変えてHv315に硬さを調整し
て切削性試験を行ったが、切削性が良好とは言えなかっ
た。比較鋼No.11は一般的に用いられるSCM440
相当材であるが、チッピングは生じないものの、寿命が
短い。比較鋼No.12及びNo.13は(1)式を満足しな
い例であるが、変態挙動の確認でフェライトを生じてい
る。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
Hv300クラスの硬さで超硬工具チッピング性に優れ
ると共に、靭性(破面遷移温度)及び鏡面加工性に優れる
析出硬化鋼を提供でき、特に大型のプラスチック成形用
等の金型用鋼として適している。また、本発明は、溶接
性や、放電加工後の硬化層が少なく、放電加工速度も優
れているので、広範囲のプラスチック成形用の金型に用
いられるばかりか、機械構造用鋼にも適用できる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 Ni/Al比と破面遷移温度の関係を示す図で
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下、同じ)、C:0.05〜
    0.20%、Si:0.1〜1.0%、Mn:0.5〜2.0
    %、Cu:0.5〜1.5%、Ni:1.4〜2.5%、C
    r:0.1〜0.8%、Mo:0.10〜0.45%及びA
    l:0.5〜1.0%を含有し、かつ、Ni/Al>3を満
    足し、更に3.29×C−0.17×Si+1.07×Mn
    +1.27×Cr+2.09×Mo+0.30×Ni−1.9
    3>1.4を満足し、残部がFe及び不可避的不純物から
    なり、ベーナイト単相組織を有することを特徴とする破
    面遷移温度が100℃以下の高靭性で、かつ超硬工具チ
    ッピング性、鏡面加工性に優れる析出硬化鋼。
  2. 【請求項2】 更に、S<0.25%、Se<0.3%、
    Te<0.3%、Bi<0.3%及びCa<0.01%のうち
    の1種又は2種以上を含有する請求項1に記載の析出硬
    化鋼。
JP8926393A 1993-03-23 1993-03-23 超硬工具チッピング性に優れる析出硬化鋼 Pending JPH06279922A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0792944A1 (fr) * 1996-03-01 1997-09-03 CREUSOT LOIRE INDUSTRIE (Société Anonyme) Acier utilisable notamment pour la fabrication de moules pour injection de matière plastique
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KR20180117563A (ko) 2017-04-19 2018-10-29 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 프리하든 강재, 몰드, 및 몰드 부품
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