JPH07178735A - 熱間均衡圧密されたマルテンサイト系モールド及びダイブロック部材並びにその製造方法 - Google Patents
熱間均衡圧密されたマルテンサイト系モールド及びダイブロック部材並びにその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 プラスチック射出成形用モールド、ダイキャ
スト用ダイ等の製造に用いられる衝撃靭性と研磨特性が
優れ製造コストの安いマルテンサイト系熱間加工工具鋼
部材及びその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 0.０５−0.３０重量％の硫黄を含む予め合金
化された粒子を熱間均衡圧密し、最高密度のコンパクト
とし、熱処理することにより、３５−５０ＨＲＣの硬度
を有し、硬度、４４−４６ＨＲＣに熱処理し、２２℃
（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で0.４１４kg−
ｍ（３foot−pounds）の最小シャルピーＶノッチ衝撃靭
性を有する部材とする。
スト用ダイ等の製造に用いられる衝撃靭性と研磨特性が
優れ製造コストの安いマルテンサイト系熱間加工工具鋼
部材及びその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 0.０５−0.３０重量％の硫黄を含む予め合金
化された粒子を熱間均衡圧密し、最高密度のコンパクト
とし、熱処理することにより、３５−５０ＨＲＣの硬度
を有し、硬度、４４−４６ＨＲＣに熱処理し、２２℃
（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で0.４１４kg−
ｍ（３foot−pounds）の最小シャルピーＶノッチ衝撃靭
性を有する部材とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック射出成形
のためのモールド、金属ダイキャスティングのダイ部
品、及びその他の熱加工工具部品のための機械加工性の
高い、熱間均衡圧密され（hot-isostatically-compacte
d)、予め硬化されたマルテンサイト系鋼部品ならびにそ
の製造方法に関する。
のためのモールド、金属ダイキャスティングのダイ部
品、及びその他の熱加工工具部品のための機械加工性の
高い、熱間均衡圧密され（hot-isostatically-compacte
d)、予め硬化されたマルテンサイト系鋼部品ならびにそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的に、プラスチック射出成形のため
のモールド、ダイキャスティング用ダイ、熱鍛造ダイ、
押出しダイ、及びその他の熱加工工具のための部品（以
下モールド及びダイと言う）は、熱加工工具鋼モールド
又はダイブロックから仕上げ寸法に近い部品を荒加工
し、荒加工された部品を急冷及び焼入れ方式の熱処理を
施し、最終的に硬化された部品を仕上げ寸法に機械加工
することにより製造される。上記の熱処理プロセスの間
に荒加工された部品にモールド又はダイブロックの冶金
学的相変化の結果として、及び熱処理プロセスに特有の
不均一熱応力の結果として、寸法変化が起る。これらの
寸法変化は、終局的形状及び寸法に部品を機械加工する
ため、熱処理の後、２番目の仕上げ加工工程を施す必要
が生ずる。必要とされる２番目の機械加工は、モールド
又はダイの製造のコスト及び製造時間の増加をもたら
す。
のモールド、ダイキャスティング用ダイ、熱鍛造ダイ、
押出しダイ、及びその他の熱加工工具のための部品（以
下モールド及びダイと言う）は、熱加工工具鋼モールド
又はダイブロックから仕上げ寸法に近い部品を荒加工
し、荒加工された部品を急冷及び焼入れ方式の熱処理を
施し、最終的に硬化された部品を仕上げ寸法に機械加工
することにより製造される。上記の熱処理プロセスの間
に荒加工された部品にモールド又はダイブロックの冶金
学的相変化の結果として、及び熱処理プロセスに特有の
不均一熱応力の結果として、寸法変化が起る。これらの
寸法変化は、終局的形状及び寸法に部品を機械加工する
ため、熱処理の後、２番目の仕上げ加工工程を施す必要
が生ずる。必要とされる２番目の機械加工は、モールド
又はダイの製造のコスト及び製造時間の増加をもたら
す。
【０００３】予め硬化されたモールド又はダイブロック
の使用は、２番目の仕上げ機械加工の必要性を除去す
る。従来の再硫化された、ＡＩＳＩ Ｈ１３の熱間加工
工具鋼で作られた予め硬化されたモールド及びダイブロ
ックは広く利用されている。鋼中に硫黄を添加すること
により、モールド及びダイへの適用に要求される高硬度
（３５〜５０ＨＲＣ）において、鋼の機械加工性が得ら
れるが、広く利用されている予め硬化されたモールド及
びダイブロックから作られた部品は、低い靭性及び低寿
命を示す。それと言うのも、硫黄の添加は鋼の切欠き靭
性を減少させるからである。さらに、鋼中に形成される
硫化物粒子は、多くのプラスチックの射出成形への適用
に要求される高い品質の表面仕上げに迄研磨されるべき
モールドブロックの可能性を低下させる。
の使用は、２番目の仕上げ機械加工の必要性を除去す
る。従来の再硫化された、ＡＩＳＩ Ｈ１３の熱間加工
工具鋼で作られた予め硬化されたモールド及びダイブロ
ックは広く利用されている。鋼中に硫黄を添加すること
により、モールド及びダイへの適用に要求される高硬度
（３５〜５０ＨＲＣ）において、鋼の機械加工性が得ら
れるが、広く利用されている予め硬化されたモールド及
びダイブロックから作られた部品は、低い靭性及び低寿
命を示す。それと言うのも、硫黄の添加は鋼の切欠き靭
性を減少させるからである。さらに、鋼中に形成される
硫化物粒子は、多くのプラスチックの射出成形への適用
に要求される高い品質の表面仕上げに迄研磨されるべき
モールドブロックの可能性を低下させる。
【０００４】広く利用されている予め硬化されたモール
ド及びダイブロックが示す低い切欠き靭性及び低下した
研磨性の故に、それらはプラスチック射出成形及び熱間
加工業では広範囲には利用されていない。これらの低い
切欠き靭性は、高価格であるにも拘らず、モールド又は
ダイが使用中に割れが生じた場合、安全上の危険が生ず
るという致命的な欠点であり、それらの利用が減少す
る。したがって、高加工性を有し、予め硬化させたダイ
及びモールドの使用によりもたらされる可能性のある産
業界全体のコスト節約は、はかり知れないものがある。
したがって、要望されるものは、工具の性能及び寿命を
犠牲にすることなく使用可能な、高度の機械加工性を備
え、予め硬化されたマルテンサイト系の工具鋼モールド
及びダイブロックである。
ド及びダイブロックが示す低い切欠き靭性及び低下した
研磨性の故に、それらはプラスチック射出成形及び熱間
加工業では広範囲には利用されていない。これらの低い
切欠き靭性は、高価格であるにも拘らず、モールド又は
ダイが使用中に割れが生じた場合、安全上の危険が生ず
るという致命的な欠点であり、それらの利用が減少す
る。したがって、高加工性を有し、予め硬化させたダイ
及びモールドの使用によりもたらされる可能性のある産
業界全体のコスト節約は、はかり知れないものがある。
したがって、要望されるものは、工具の性能及び寿命を
犠牲にすることなく使用可能な、高度の機械加工性を備
え、予め硬化されたマルテンサイト系の工具鋼モールド
及びダイブロックである。
【０００５】熱間均衡圧密された、適当な化学組成の、
予め合金化された粉末のコンパクトから作られたモール
ド及びダイの製造により付加的なコスト節減が実現でき
る。このようなコンパクトは、予め合金化された粉末を
適当な容器に入れ、その容器を気密シールで密封し、次
いで容器を高温と圧力との種々の組合せの状態下に置く
ことによって製造される。コンパクトは理論密度の１０
０％に達するように製造されるので、熱間鍛造、熱間圧
延、又は熱間押出しのような付加的熱間機械的処理は必
要としない。このような熱間機械的処理の除去は、予め
硬化されたモールド及びダイブロックの製作に当り、コ
スト、マンパワー及びエネルギー消費の顕著な節約をも
たらす。
予め合金化された粉末のコンパクトから作られたモール
ド及びダイの製造により付加的なコスト節減が実現でき
る。このようなコンパクトは、予め合金化された粉末を
適当な容器に入れ、その容器を気密シールで密封し、次
いで容器を高温と圧力との種々の組合せの状態下に置く
ことによって製造される。コンパクトは理論密度の１０
０％に達するように製造されるので、熱間鍛造、熱間圧
延、又は熱間押出しのような付加的熱間機械的処理は必
要としない。このような熱間機械的処理の除去は、予め
硬化されたモールド及びダイブロックの製作に当り、コ
スト、マンパワー及びエネルギー消費の顕著な節約をも
たらす。
【０００６】さらに、熱間均衡圧密されたコンパクトの
熱処理による予め硬化されたモールド及びダイブロック
の製造は、このように作られたモールド及びダイブロッ
クに独特の冶金学的及び機械的特性をもたらす。とりわ
け、続いて起る熱間機械的処理による可塑的変形がない
ことから、鋼中に形成されるセカンドフエーズの粒子
は、概ね球形に保たれ、熱加工方向に平行に長く延びた
粒子構造は見られない。かかる特性は、概ね等方性で、
その結果、モールド及びダイ製造に対して仕上げられた
モールド又はダイ部品の応力の方向を予想して、鋼の方
向を判断して選択する必要を除去する機械的特性をもた
らす。
熱処理による予め硬化されたモールド及びダイブロック
の製造は、このように作られたモールド及びダイブロッ
クに独特の冶金学的及び機械的特性をもたらす。とりわ
け、続いて起る熱間機械的処理による可塑的変形がない
ことから、鋼中に形成されるセカンドフエーズの粒子
は、概ね球形に保たれ、熱加工方向に平行に長く延びた
粒子構造は見られない。かかる特性は、概ね等方性で、
その結果、モールド及びダイ製造に対して仕上げられた
モールド又はダイ部品の応力の方向を予想して、鋼の方
向を判断して選択する必要を除去する機械的特性をもた
らす。
【０００７】さらに、予め硬化されたモールド及びダイ
ブロックを均衡圧密により製造することにより、付加的
な熱間機械的処理なしで鋼に近い形のモールド及びダイ
ブロックを製造することができる。熱間均衡圧密及び熱
処理後の広範囲にわたる機械加工に対する要求を最少に
するための特別な形状のモールド又はダイブロックを製
造するため、注文形状の容器を組立てることもできる。
この特性は、モールド及びダイ部品の製造コスト、マン
パワー及びエネルギー消費を減少する。
ブロックを均衡圧密により製造することにより、付加的
な熱間機械的処理なしで鋼に近い形のモールド及びダイ
ブロックを製造することができる。熱間均衡圧密及び熱
処理後の広範囲にわたる機械加工に対する要求を最少に
するための特別な形状のモールド又はダイブロックを製
造するため、注文形状の容器を組立てることもできる。
この特性は、モールド及びダイ部品の製造コスト、マン
パワー及びエネルギー消費を減少する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、高い機械加工性を有し、熱間均衡圧密され、予め硬
化されたマルテンサイト系の、プラスチック射出成形の
ためのモールド、ダイキャスティングダイ部品及びその
他の熱間加工工具部品の製造に採用可能であって、衝撃
靭性と研磨性を併せ備えた熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックを提供することである。
は、高い機械加工性を有し、熱間均衡圧密され、予め硬
化されたマルテンサイト系の、プラスチック射出成形の
ためのモールド、ダイキャスティングダイ部品及びその
他の熱間加工工具部品の製造に採用可能であって、衝撃
靭性と研磨性を併せ備えた熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックを提供することである。
【０００９】本発明の他の関連する課題は、意図する硫
黄の添加を含む予め合金化された粉末の熱間均衡圧密及
び熱処理によりこれらの特性を有する高い機械加工性と
熱間均衡圧密され、予め硬化されたマルテンサイト系の
熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックの製造方法を
提供することである。
黄の添加を含む予め合金化された粉末の熱間均衡圧密及
び熱処理によりこれらの特性を有する高い機械加工性と
熱間均衡圧密され、予め硬化されたマルテンサイト系の
熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックの製造方法を
提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明により、プラスチ
ック射出成形のためのモールド、ダイキャスティングダ
イ部品、及びその他の熱間加工工具部品の製造に使用さ
れる、熱間均衡圧密されたままの、マルテンサイト系熱
間加工工具鋼モールド及びダイブロック部材が提供され
る。この部材は、３５から５０ＨＲＣの間の範囲の硬度
を有し、硫黄を0.０５から0.２０重量％含有し、４４か
ら４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃（７２°
Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験された場合、0.６
９kg−ｍ（５foot−pounds) の最小横シャルピーＶノッ
チ衝撃靭性を有する。この部材は、３５から５０ＨＲＣ
の間の範囲の硬度を有し、硫黄を0.２０から0.３０重量
％含有し、４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、か
つ ２２℃（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試
験された場合、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds)の最
小横シャルピーＶノッチ衝撃靭性を有する。
ック射出成形のためのモールド、ダイキャスティングダ
イ部品、及びその他の熱間加工工具部品の製造に使用さ
れる、熱間均衡圧密されたままの、マルテンサイト系熱
間加工工具鋼モールド及びダイブロック部材が提供され
る。この部材は、３５から５０ＨＲＣの間の範囲の硬度
を有し、硫黄を0.０５から0.２０重量％含有し、４４か
ら４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃（７２°
Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験された場合、0.６
９kg−ｍ（５foot−pounds) の最小横シャルピーＶノッ
チ衝撃靭性を有する。この部材は、３５から５０ＨＲＣ
の間の範囲の硬度を有し、硫黄を0.２０から0.３０重量
％含有し、４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、か
つ ２２℃（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試
験された場合、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds)の最
小横シャルピーＶノッチ衝撃靭性を有する。
【００１１】この部材は、 No.Ａ３又はそれ以上の表面
仕上げに研磨された場合、１平方インチ当り１０個以下
の表面凹みを示す。この部材は、予め合金化された粒子
を熱間圧密し、熱処理し、マルテンサイト系熱間加工工
具鋼の最高密度の集塊とされる。その組成は、表１に示
すように、概ね重量％で、0.３２−0.４５の炭素、0.２
０−2.００のマンガン、0.０５−0.３０の硫黄、0.０３
以下の燐、0.８０−1.２０のシリコン、4.７５−5.７０
のクロム、1.１０−1.７５のモリブデン、0.８０−1.２
０のバナジウム、2.００以下のニオブ、残量の鉄及び付
随的な不純物より成る。
仕上げに研磨された場合、１平方インチ当り１０個以下
の表面凹みを示す。この部材は、予め合金化された粒子
を熱間圧密し、熱処理し、マルテンサイト系熱間加工工
具鋼の最高密度の集塊とされる。その組成は、表１に示
すように、概ね重量％で、0.３２−0.４５の炭素、0.２
０−2.００のマンガン、0.０５−0.３０の硫黄、0.０３
以下の燐、0.８０−1.２０のシリコン、4.７５−5.７０
のクロム、1.１０−1.７５のモリブデン、0.８０−1.２
０のバナジウム、2.００以下のニオブ、残量の鉄及び付
随的な不純物より成る。
【００１２】
【表１】
【００１３】予め合金化された粒子は、上記の代りに、
硫黄を0.０５−0.３０重量％の範囲内で添加した、ＡＩ
ＳＩの熱間加工工具鋼のいずれかの化学組成とすること
も可能である。さらに、予め合金化された粒子は、プラ
スチック射出成形用モールド、ダイキャスティングダイ
部品及びその他の熱間加工工具部品として使用するのに
適し、硫黄が0.０５−0.３０重量％の範囲で添加され
た、マルエージング鋼又は急速硬化鋼（precipitation-
hardning steel)とすることも可能である。
硫黄を0.０５−0.３０重量％の範囲内で添加した、ＡＩ
ＳＩの熱間加工工具鋼のいずれかの化学組成とすること
も可能である。さらに、予め合金化された粒子は、プラ
スチック射出成形用モールド、ダイキャスティングダイ
部品及びその他の熱間加工工具部品として使用するのに
適し、硫黄が0.０５−0.３０重量％の範囲で添加され
た、マルエージング鋼又は急速硬化鋼（precipitation-
hardning steel)とすることも可能である。
【００１４】予め合金化された粒子の使用により、硫黄
はその中に均一に分布され、こうして熱間均衡圧密さ
れ、予め合金化された粒子の最高密度での質量は小さく
均一に分布され、そしてそれらの大部分は総じて球状に
なる。望ましくは、本発明により製造された集塊された
部材中の硫黄の最大サイズは最長寸法で約２５μｍ以下
になる。したがって、ＡＩＳＩ Ｈ１３の鋳造インゴッ
ト及び他の従来の成形された鋼につきものの硫黄の分離
は、これらのインゴットから鍛造されたモールド及びダ
イブロック中の、従来の比較的太く長い硫化物の従通材
の存在を回避して除去する。
はその中に均一に分布され、こうして熱間均衡圧密さ
れ、予め合金化された粒子の最高密度での質量は小さく
均一に分布され、そしてそれらの大部分は総じて球状に
なる。望ましくは、本発明により製造された集塊された
部材中の硫黄の最大サイズは最長寸法で約２５μｍ以下
になる。したがって、ＡＩＳＩ Ｈ１３の鋳造インゴッ
ト及び他の従来の成形された鋼につきものの硫黄の分離
は、これらのインゴットから鍛造されたモールド及びダ
イブロック中の、従来の比較的太く長い硫化物の従通材
の存在を回避して除去する。
【００１５】予め合金化された粒子は、本明細中に述べ
る本発明の範囲内で硫黄の存在する所望の合金のガス微
細化により製造することができる。ガス微細化の採用に
より、本発明の実施に使用するのに適した特性の球状粒
子が得られる。微細化ガスとしては窒素ガスが適してい
る。
る本発明の範囲内で硫黄の存在する所望の合金のガス微
細化により製造することができる。ガス微細化の採用に
より、本発明の実施に使用するのに適した特性の球状粒
子が得られる。微細化ガスとしては窒素ガスが適してい
る。
【００１６】本発明によれば、プラスチック射出成形の
ためのモールド、ダイキャスト用ダイ部品、及びその他
の熱間加工工具部品に使用される高い機械加工性の熱間
均衡圧密されたマルテンサイト系の熱間加工工具鋼モー
ルド及びダイブロックが、予め合金化された粒子の熱間
均衡圧密により最高密度のコンパクトを形成することに
より製造される。熱処理は、焼戻し、マルテンサイト構
造を作るための加熱・冷却による硬化及び周囲温度への
中間冷却を伴う少くとも２度の焼入れ処理を含む焼入れ
により構成することができる。
ためのモールド、ダイキャスト用ダイ部品、及びその他
の熱間加工工具部品に使用される高い機械加工性の熱間
均衡圧密されたマルテンサイト系の熱間加工工具鋼モー
ルド及びダイブロックが、予め合金化された粒子の熱間
均衡圧密により最高密度のコンパクトを形成することに
より製造される。熱処理は、焼戻し、マルテンサイト構
造を作るための加熱・冷却による硬化及び周囲温度への
中間冷却を伴う少くとも２度の焼入れ処理を含む焼入れ
により構成することができる。
【００１７】本発明の望ましい実施例によれば、本発明
の実施に使用するのに適した組成の溶鋼に0.０５〜0.３
０重量％の硫黄が添加される。次いで、溶鋼は窒素ガス
で微細化され、予め合金化された粉末が作られる。この
粉末は、低炭素鋼の容器に装填され、加熱によりガスが
放出され、溶接によりシールされる。充された容器は、
熱間均衡圧密により１２時間以内、９８２−１３１６℃
（１８００−２４００°Ｆ）の範囲の温度で、７０３kg
／cm2 （１0,０００psi ）を超す圧力で、最高密度に圧
密される。得られたコンパクトは、８４３−９２７℃
（1,５５０−1,７００°Ｆ）の間の温度で厚さ2.５４cm
（１インチ）当り約１時間、最少２時間加熱され、そし
て１０℃（５０°Ｆ）／ｈ以下の速度で室温に迄冷却す
ることにより焼戻される。焼戻されたコンパクトは９８
２−１０６６℃（1,８００−1,９５０°Ｆ）の間の温度
に、厚さ2.５４cm（１インチ）当り半時間の速度で加熱
することにより硬化され、そしてマルテンサイト構造を
作るために最少−７℃（２０°Ｆ）／分の速度で６６℃
（１５０°Ｆ）に急冷する。約６６℃（１５０°Ｆ）の
温度に達すると、コンパクトは直ちに５３８−６４９℃
（1,０００−1,２００°Ｆ）の範囲の温度に、厚さ2.５
４cm（１インチ）当り約１時間の速度で、最少２時間＋
２時間、その間に周囲温度への急冷を介在させて２度焼
入れが施される。低炭素鋼容器の残片は、熱処理後機械
加工によりコンパクトより取除かれる。モールド及びダ
イブロックは、コンパクトを所要の寸法及び形状に切断
することにより製造される。
の実施に使用するのに適した組成の溶鋼に0.０５〜0.３
０重量％の硫黄が添加される。次いで、溶鋼は窒素ガス
で微細化され、予め合金化された粉末が作られる。この
粉末は、低炭素鋼の容器に装填され、加熱によりガスが
放出され、溶接によりシールされる。充された容器は、
熱間均衡圧密により１２時間以内、９８２−１３１６℃
（１８００−２４００°Ｆ）の範囲の温度で、７０３kg
／cm2 （１0,０００psi ）を超す圧力で、最高密度に圧
密される。得られたコンパクトは、８４３−９２７℃
（1,５５０−1,７００°Ｆ）の間の温度で厚さ2.５４cm
（１インチ）当り約１時間、最少２時間加熱され、そし
て１０℃（５０°Ｆ）／ｈ以下の速度で室温に迄冷却す
ることにより焼戻される。焼戻されたコンパクトは９８
２−１０６６℃（1,８００−1,９５０°Ｆ）の間の温度
に、厚さ2.５４cm（１インチ）当り半時間の速度で加熱
することにより硬化され、そしてマルテンサイト構造を
作るために最少−７℃（２０°Ｆ）／分の速度で６６℃
（１５０°Ｆ）に急冷する。約６６℃（１５０°Ｆ）の
温度に達すると、コンパクトは直ちに５３８−６４９℃
（1,０００−1,２００°Ｆ）の範囲の温度に、厚さ2.５
４cm（１インチ）当り約１時間の速度で、最少２時間＋
２時間、その間に周囲温度への急冷を介在させて２度焼
入れが施される。低炭素鋼容器の残片は、熱処理後機械
加工によりコンパクトより取除かれる。モールド及びダ
イブロックは、コンパクトを所要の寸法及び形状に切断
することにより製造される。
【００１８】「ＡＩＳＩ熱間加工工具鋼」は、Ｈ１０、
Ｈ１１及びＨ１２のようなクロムモリブデン熱間加工工
具鋼として、かつそれらを包含して定義されている。そ
れらは重量％で、0.３０−0.６０の炭素、0.１０−2.０
０のマンガン、0.０３迄の燐、0.３０−2.００のシリコ
ン、2.６０−6.１０のクロム、0.２０−1.５０のバナジ
ウム、0.７５−3.５０のモリブデン、2.００迄のニオ
ブ、残量の鉄及び微量の不純物の組成を有する。Ｈ１
４、Ｈ１６、Ｈ１９及びＨ２３等のクロムタングステン
熱間加工工具鋼では、その組成は重量％で、0.３０−0.
６０の炭素、0.１０−2.００のマンガン、0.０３以下の
燐、0.３０−2.００のシリコン、2.００−１3.００のク
ロム、0.２０−2.５０のバナジウム、3.００−１3.００
のタングステン、0.１０−2.００のモリブデン、0.５０
−5.００のコバルト、4.００以下のニオブ、残りは鉄及
び微量の不純物である。又、Ｈ２０、Ｈ２１、Ｈ２２、
Ｈ２４、Ｈ２５及びＨ２６等のタングステン熱間加工工
具鋼では、その組成は重量％で、0.２０−0.６０の炭
素、0.１０−2.００のマンガン、0.０３以下の燐、0.１
０−1.００のシリコン、2.００−6.００のクロム、3.０
０以下のニッケル、0.１０−2.００のバナジウム、5.０
０−２0.００のタングステン、3.００以下のモリブデ
ン、4.００以下のコバルト、3.００以下のニオブ、残り
は鉄及び微量の不純物である。又、Ｈ１５、Ｈ４１、Ｈ
４２及びＨ４３等のモリブデン熱間加工工具鋼では、そ
の組成は重量％で、0.１０−0.７０の炭素、0.１０−2.
００のマンガン、0.１０−1.００のシリコン、2.００−
6.００のクロム、3.００以下のニッケル、0.５０−3.０
０のバナジウム、8.００以下のタングステン、4.００−
１0.００のモリブデン、２6.００以下のコバルト、3.０
０以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物である。
Ｈ１１及びＨ１２のようなクロムモリブデン熱間加工工
具鋼として、かつそれらを包含して定義されている。そ
れらは重量％で、0.３０−0.６０の炭素、0.１０−2.０
０のマンガン、0.０３迄の燐、0.３０−2.００のシリコ
ン、2.６０−6.１０のクロム、0.２０−1.５０のバナジ
ウム、0.７５−3.５０のモリブデン、2.００迄のニオ
ブ、残量の鉄及び微量の不純物の組成を有する。Ｈ１
４、Ｈ１６、Ｈ１９及びＨ２３等のクロムタングステン
熱間加工工具鋼では、その組成は重量％で、0.３０−0.
６０の炭素、0.１０−2.００のマンガン、0.０３以下の
燐、0.３０−2.００のシリコン、2.００−１3.００のク
ロム、0.２０−2.５０のバナジウム、3.００−１3.００
のタングステン、0.１０−2.００のモリブデン、0.５０
−5.００のコバルト、4.００以下のニオブ、残りは鉄及
び微量の不純物である。又、Ｈ２０、Ｈ２１、Ｈ２２、
Ｈ２４、Ｈ２５及びＨ２６等のタングステン熱間加工工
具鋼では、その組成は重量％で、0.２０−0.６０の炭
素、0.１０−2.００のマンガン、0.０３以下の燐、0.１
０−1.００のシリコン、2.００−6.００のクロム、3.０
０以下のニッケル、0.１０−2.００のバナジウム、5.０
０−２0.００のタングステン、3.００以下のモリブデ
ン、4.００以下のコバルト、3.００以下のニオブ、残り
は鉄及び微量の不純物である。又、Ｈ１５、Ｈ４１、Ｈ
４２及びＨ４３等のモリブデン熱間加工工具鋼では、そ
の組成は重量％で、0.１０−0.７０の炭素、0.１０−2.
００のマンガン、0.１０−1.００のシリコン、2.００−
6.００のクロム、3.００以下のニッケル、0.５０−3.０
０のバナジウム、8.００以下のタングステン、4.００−
１0.００のモリブデン、２6.００以下のコバルト、3.０
０以下のニオブ、残りは鉄及び微量の不純物である。
【００１９】「マルエージング及び急速硬化鋼（Maragi
ng and precipitation-hardening steels)」は軟らか
い、溶液焼戻し（solution anneeling) 後マルテンサイ
ト状マイクロ構造を示す鋼として定義され、かつそれ
は、続く時効硬化処理により硬化される。溶液焼戻し
は、鋼を厚さ2.５４cm（１インチ）当り約半時間、最少
３時間８１６℃（1,５００°Ｆ）を超す温度に加熱し、
次いで少くとも静止空気中で到達する速度に等しい速度
で周囲温度に冷却することによって行なわれる。時効硬
化は、鋼を少くとも４８２℃（９００°Ｆ）の温度に加
熱し、それをその温度に少くとも１時間保持することに
よって行なわれる。プラスチック射出成形用モールド、
ダイキャスティングダイ部品及びその他の熱間加工工具
部品に用いるのに適したマルエージング鋼及び急速硬化
鋼は、重量％で、0.２０以下の炭素、1.００以下のマン
ガン、0.０４以下の燐、0.５２以下のシリコン、１9.０
０以下のニッケル、１8.００以下のクロム、8.００以下
のモリブデン、6.００以下のタングステン、１1.００以
下のコバルト、4.００以下の銅、2.００以下のニオブ、
2.００以下のチタン、2.００以下のアルミニウム、残量
が鉄及び微量の不純物の組成を有する。
ng and precipitation-hardening steels)」は軟らか
い、溶液焼戻し（solution anneeling) 後マルテンサイ
ト状マイクロ構造を示す鋼として定義され、かつそれ
は、続く時効硬化処理により硬化される。溶液焼戻し
は、鋼を厚さ2.５４cm（１インチ）当り約半時間、最少
３時間８１６℃（1,５００°Ｆ）を超す温度に加熱し、
次いで少くとも静止空気中で到達する速度に等しい速度
で周囲温度に冷却することによって行なわれる。時効硬
化は、鋼を少くとも４８２℃（９００°Ｆ）の温度に加
熱し、それをその温度に少くとも１時間保持することに
よって行なわれる。プラスチック射出成形用モールド、
ダイキャスティングダイ部品及びその他の熱間加工工具
部品に用いるのに適したマルエージング鋼及び急速硬化
鋼は、重量％で、0.２０以下の炭素、1.００以下のマン
ガン、0.０４以下の燐、0.５２以下のシリコン、１9.０
０以下のニッケル、１8.００以下のクロム、8.００以下
のモリブデン、6.００以下のタングステン、１1.００以
下のコバルト、4.００以下の銅、2.００以下のニオブ、
2.００以下のチタン、2.００以下のアルミニウム、残量
が鉄及び微量の不純物の組成を有する。
【００２０】
【実施例】現在一般に利用されている予め硬化された熱
間加工工具鋼モールド及びダイブロックは、従来のイン
ゴット冶金学を用いて作られる。鋼は、それとして、溶
融され、インゴットモールド内に鋳込まれ、４５４kg
（1,０００ポンド）を超す重量のインゴットが製造され
る。もし、鋼が約0.０１０重量％以上の硫黄を含有して
いる場合は、硫黄がインゴットの中心に向って分離し、
鋼の他の構成分子と結合し、溶鋼が凝固する際、別個の
硫黄の多い粒子（硫化物）を形成する。得られたインゴ
ットは、その結果、不均一な硫黄の分布を包含すること
になる。硫化物の粒子は鍛造可能であるので、凝固した
インゴットがその後熱間鍛造又は熱間圧延される場合
は、硫化物は鍛造及び／又は圧延方向に平行に引伸ばさ
れる。こうして、硫化物のストリンガ（縦通材）が作ら
れ、鋼中の硫黄含有量が多くなるにしたがって、ストリ
ンガの数は増加し、かつ太くなる。
間加工工具鋼モールド及びダイブロックは、従来のイン
ゴット冶金学を用いて作られる。鋼は、それとして、溶
融され、インゴットモールド内に鋳込まれ、４５４kg
（1,０００ポンド）を超す重量のインゴットが製造され
る。もし、鋼が約0.０１０重量％以上の硫黄を含有して
いる場合は、硫黄がインゴットの中心に向って分離し、
鋼の他の構成分子と結合し、溶鋼が凝固する際、別個の
硫黄の多い粒子（硫化物）を形成する。得られたインゴ
ットは、その結果、不均一な硫黄の分布を包含すること
になる。硫化物の粒子は鍛造可能であるので、凝固した
インゴットがその後熱間鍛造又は熱間圧延される場合
は、硫化物は鍛造及び／又は圧延方向に平行に引伸ばさ
れる。こうして、硫化物のストリンガ（縦通材）が作ら
れ、鋼中の硫黄含有量が多くなるにしたがって、ストリ
ンガの数は増加し、かつ太くなる。
【００２１】予め硬化された熱間加工工具鋼モールド及
びダイブロックに対しては、プラスチック射出成形及び
熱間加工工具への利用に必要な比較的高い硬度（３５−
５０ＨＲＣ）において、鋼を従来のチップ作成法（chip
-making method) で機械加工を可能とするために、硫黄
の含有量は約0.１０重量％又はそれ以上であることが必
要である。この硫黄レベルで、ダイブロック内に形成さ
れる硫化物のストリンガは、図１より明らかなように、
非常に多くなるとともに非常に太くなる。図１のａ及び
ｂは市販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼モール
ド及びダイブロック（ブロック番号９０−６４）の微小
構造の顕微鏡写真である。これに上述の多数の硫化物の
状態が示されている。これは硬化されたモールド及びダ
イブロックの高い機械加工性をもたらすものであるが、
しかし硫化物ストリンガの長さ、幅及び形状は、このよ
うなモールド及びダイブロックで作られた部品の衝撃靭
性及び研磨性を損なう。
びダイブロックに対しては、プラスチック射出成形及び
熱間加工工具への利用に必要な比較的高い硬度（３５−
５０ＨＲＣ）において、鋼を従来のチップ作成法（chip
-making method) で機械加工を可能とするために、硫黄
の含有量は約0.１０重量％又はそれ以上であることが必
要である。この硫黄レベルで、ダイブロック内に形成さ
れる硫化物のストリンガは、図１より明らかなように、
非常に多くなるとともに非常に太くなる。図１のａ及び
ｂは市販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼モール
ド及びダイブロック（ブロック番号９０−６４）の微小
構造の顕微鏡写真である。これに上述の多数の硫化物の
状態が示されている。これは硬化されたモールド及びダ
イブロックの高い機械加工性をもたらすものであるが、
しかし硫化物ストリンガの長さ、幅及び形状は、このよ
うなモールド及びダイブロックで作られた部品の衝撃靭
性及び研磨性を損なう。
【００２２】不均一な分布、硫化物粒子サイズの小型
化、及びそれらによる衝撃靭性及び研磨性への悪影響を
小さくするため、モールド及びダイブロックを熱間均衡
圧密及び硬化された状態で良好な機械加工性を得るのに
必要な高い硫黄レベルを含む、予め合金化された粉末の
熱処理により作ることができる。本発明の製造方法は、
例えば熱間鍛造、熱間圧延及び熱間押出し等の熱間機械
処理により、必要とするコスト、マンパワー及びエネル
ギー消費を減少させ、その結果、終局的に得られるモー
ルド及びダイブロックの特性の等方性を顕著に改善す
る。さらに本発明の製造方法は、モールド及びダイブロ
ックを仕上げ寸法及び形状に機械加工するのに必要なコ
スト、マンパワー及びエネルギー消費を減少させる結果
が得られるネットに近い形のモールド及びダイブロック
の製造を許容する。さらに、本発明の製造方法を用いる
ことにより、現在広く使われている、従来の予め硬化さ
れた熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックの硫黄レ
ベル以上の硫黄レベルであっても、研磨性を低下させた
り、切欠き靭性を市販の従来の予め硬化させた熱間加工
工具鋼モールド及びダイブロックのレベルよりも低下さ
せることなく使用することができる。
化、及びそれらによる衝撃靭性及び研磨性への悪影響を
小さくするため、モールド及びダイブロックを熱間均衡
圧密及び硬化された状態で良好な機械加工性を得るのに
必要な高い硫黄レベルを含む、予め合金化された粉末の
熱処理により作ることができる。本発明の製造方法は、
例えば熱間鍛造、熱間圧延及び熱間押出し等の熱間機械
処理により、必要とするコスト、マンパワー及びエネル
ギー消費を減少させ、その結果、終局的に得られるモー
ルド及びダイブロックの特性の等方性を顕著に改善す
る。さらに本発明の製造方法は、モールド及びダイブロ
ックを仕上げ寸法及び形状に機械加工するのに必要なコ
スト、マンパワー及びエネルギー消費を減少させる結果
が得られるネットに近い形のモールド及びダイブロック
の製造を許容する。さらに、本発明の製造方法を用いる
ことにより、現在広く使われている、従来の予め硬化さ
れた熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックの硫黄レ
ベル以上の硫黄レベルであっても、研磨性を低下させた
り、切欠き靭性を市販の従来の予め硬化させた熱間加工
工具鋼モールド及びダイブロックのレベルよりも低下さ
せることなく使用することができる。
【００２３】本発明の原理を証明するために、一組の実
験用の熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが作ら
れ、機械加工性、機械的及び研磨性試験に供された。本
発明の範囲を外れた化学組成を持った熱間均衡圧密され
た熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが上記１組
の供試用モールド及びダイブロックに加えられた。市販
の従来の予め硬化された、熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックが比較のため同じ試験に供された。実験用
ダイブロック及び市販の従来の予め硬化されたモールド
及びダイブロックの化学組成を表２に示す。
験用の熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが作ら
れ、機械加工性、機械的及び研磨性試験に供された。本
発明の範囲を外れた化学組成を持った熱間均衡圧密され
た熱間加工工具鋼モールド及びダイブロックが上記１組
の供試用モールド及びダイブロックに加えられた。市販
の従来の予め硬化された、熱間加工工具鋼モールド及び
ダイブロックが比較のため同じ試験に供された。実験用
ダイブロック及び市販の従来の予め硬化されたモールド
及びダイブロックの化学組成を表２に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】実験用モールド及びダイブロックは、予め
合金化された粉末を製造するため窒素ガスで微細化され
た４５.4kg（１００ポンド）誘導溶融加熱処理により作
られる。各加熱処理からの粉末はａ−１６メッシュサイ
ズ（米国標準）にふるい別けられ、直径１１.4ｃｍ（４
1/2インチ）、長さ２０.3cm（８インチ）の低炭素鋼容
器に装填される。各容器は加熱によりガスが放出され、
溶接によりシールされる。コンパクトは４時間の間、１
１８５℃（2,１６５°Ｆ）の温度で１０１９kg／cm
2 （１4,５００psi ）の圧力下で、均衡圧密され、環境
温度に冷却される。
合金化された粉末を製造するため窒素ガスで微細化され
た４５.4kg（１００ポンド）誘導溶融加熱処理により作
られる。各加熱処理からの粉末はａ−１６メッシュサイ
ズ（米国標準）にふるい別けられ、直径１１.4ｃｍ（４
1/2インチ）、長さ２０.3cm（８インチ）の低炭素鋼容
器に装填される。各容器は加熱によりガスが放出され、
溶接によりシールされる。コンパクトは４時間の間、１
１８５℃（2,１６５°Ｆ）の温度で１０１９kg／cm
2 （１4,５００psi ）の圧力下で、均衡圧密され、環境
温度に冷却される。
【００２６】本発明のモールド及びダイブロックの利点
を、広く使用されている市販の従来の予め硬化されたモ
ールド及びダイブロックと比較し、それらの組成と製造
方法の意義を明白にするため、いくつかの試験が行なわ
れた。試験は、微小構造、機械加工性、衝撃靭性及び研
磨性について、組成及び製造方法の影響を明らかにする
ために行なわれた。種々の実験室試験のための供試体
が、本発明のコンパクトから切出され硬化された。Ｈ１
３及びＨ１１供試体は３０分間、１０２４℃（1,８７５
°Ｆ）でオーステナイト化することにより硬化され、そ
して、約６６℃（１５０°Ｆ）に強制空冷により急冷さ
れた。次いで、それらは２時間＋２時間、６０４℃（１
１２０°Ｆ）に２重焼入れされた。Ｈ１０供試体は、３
０分間１０２４℃（1,８７５°Ｆ）の温度でオーステナ
イト化することにより硬化され、次いで油浸冷却で約６
６℃（１５０°Ｆ）に急冷された。それらは次いで２時
間＋２時間、６２９℃（1,１６５°Ｆ）の温度で２重焼
入れされた。すべての供試体は熱処理後、仕上げ機械加
工が施された。市販の従来の予め硬化された熱間加工工
具鋼モールド及びダイブロックからの供試体は、直接ブ
ロックから切出し仕上げ機械加工が施された。
を、広く使用されている市販の従来の予め硬化されたモ
ールド及びダイブロックと比較し、それらの組成と製造
方法の意義を明白にするため、いくつかの試験が行なわ
れた。試験は、微小構造、機械加工性、衝撃靭性及び研
磨性について、組成及び製造方法の影響を明らかにする
ために行なわれた。種々の実験室試験のための供試体
が、本発明のコンパクトから切出され硬化された。Ｈ１
３及びＨ１１供試体は３０分間、１０２４℃（1,８７５
°Ｆ）でオーステナイト化することにより硬化され、そ
して、約６６℃（１５０°Ｆ）に強制空冷により急冷さ
れた。次いで、それらは２時間＋２時間、６０４℃（１
１２０°Ｆ）に２重焼入れされた。Ｈ１０供試体は、３
０分間１０２４℃（1,８７５°Ｆ）の温度でオーステナ
イト化することにより硬化され、次いで油浸冷却で約６
６℃（１５０°Ｆ）に急冷された。それらは次いで２時
間＋２時間、６２９℃（1,１６５°Ｆ）の温度で２重焼
入れされた。すべての供試体は熱処理後、仕上げ機械加
工が施された。市販の従来の予め硬化された熱間加工工
具鋼モールド及びダイブロックからの供試体は、直接ブ
ロックから切出し仕上げ機械加工が施された。
【００２７】本発明のモールド及びダイブロックの微小
構造は、図２及び図３に示されている。図１に示す市販
の、従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックと
の比較は、本発明のモールド及びダイブロック中の硫化
物はより小さく、より均一に分布しており、そして一般
的に言って、より球形状の形状をしている。図３には、
本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物がすべて
最も長い直径で２５μｍ以下であることが示されてい
る。
構造は、図２及び図３に示されている。図１に示す市販
の、従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックと
の比較は、本発明のモールド及びダイブロック中の硫化
物はより小さく、より均一に分布しており、そして一般
的に言って、より球形状の形状をしている。図３には、
本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物がすべて
最も長い直径で２５μｍ以下であることが示されてい
る。
【００２８】実験用モールド及びダイブロック及び市販
の、従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック
に対して行なわれたドリル切削加工性の結果を表３及び
図４に示す。
の、従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック
に対して行なわれたドリル切削加工性の結果を表３及び
図４に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】この表及び図で与えられる機械加工性指標
は、実験用モールド及びダイブロックと、市販の従来の
予め硬化されたダイブロック中の同じサイズ及び深さの
孔を穿削するのに必要な時間を比較し、これらの時間の
比に１００を掛けることにより得られる。この試験の標
準として、再硫化されていない、熱間均衡圧密されたモ
ールド及びダイブロック（ブロック６７８−１７３）が
用いられ、そして、同様にドリル穿削性の指標１００が
与えられた。１００より大きい指標は、供試体の穿削加
工性が試験標準よりも大きいことを示す。その結果は、
それらの試験標準に比して充分に優れた穿削加工性によ
って示されている如く、本発明のモールド及びダイブロ
ックは高い穿削加工性を有していることが明示されてい
る。本発明のモールド及びダイブロックは、穿削加工性
が、市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロ
ック（ブロック９０−６４）のそれに比較して大きくは
優れていないことが示されている。それと言うのも、従
来のモールド及びダイブロック中の硫化物粒子はずっと
大きいからである。
は、実験用モールド及びダイブロックと、市販の従来の
予め硬化されたダイブロック中の同じサイズ及び深さの
孔を穿削するのに必要な時間を比較し、これらの時間の
比に１００を掛けることにより得られる。この試験の標
準として、再硫化されていない、熱間均衡圧密されたモ
ールド及びダイブロック（ブロック６７８−１７３）が
用いられ、そして、同様にドリル穿削性の指標１００が
与えられた。１００より大きい指標は、供試体の穿削加
工性が試験標準よりも大きいことを示す。その結果は、
それらの試験標準に比して充分に優れた穿削加工性によ
って示されている如く、本発明のモールド及びダイブロ
ックは高い穿削加工性を有していることが明示されてい
る。本発明のモールド及びダイブロックは、穿削加工性
が、市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロ
ック（ブロック９０−６４）のそれに比較して大きくは
優れていないことが示されている。それと言うのも、従
来のモールド及びダイブロック中の硫化物粒子はずっと
大きいからである。
【００３１】実験用モールド及びダイブロック及び市販
の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックに対
する衝撃試験の結果は表４及び図５に示されている。
の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロックに対
する衝撃試験の結果は表４及び図５に示されている。
【００３２】
【表４】
【００３３】これらの試験結果は、シャルピーＶノッチ
衝撃試験で計測されたように、再硫化されない、熱間均
衡圧密されたモールド及びダイブロック（ブロック６７
８−１７３）のそれと比較して、本発明のモールド及び
ダイブロック中の硫黄含有量が、切欠き靭性を実質的に
低下させないことを示している。さらに重要なことは、
本発明のモールド及びダイブロックの切欠き靭性は、市
販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼（ブロック９
０−６４）のそれよりも優れていることである。市販の
従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック中の
粒子方向に対して横断方向の位置を有する衝撃試験供試
体が試験された。と云うのは、横断方向の位置を有する
場合、伝統的にノッチ靭性が最低になり、それ故に、工
具の構成部品の大惨害的破壊の傾向があるからである。
定義により、熱間均衡圧密されたコンパクトは、粒子方
向及び熱間鍛造、圧延又は押出しの方向に対して長手方
向も横断方向もない。試験はアルミニウム合金のダイキ
ャスティングのダイ部品により、試験される常用温度を
模した３１６℃（６００°Ｆ）で行なわれた。
衝撃試験で計測されたように、再硫化されない、熱間均
衡圧密されたモールド及びダイブロック（ブロック６７
８−１７３）のそれと比較して、本発明のモールド及び
ダイブロック中の硫黄含有量が、切欠き靭性を実質的に
低下させないことを示している。さらに重要なことは、
本発明のモールド及びダイブロックの切欠き靭性は、市
販の従来の予め硬化された熱間加工工具鋼（ブロック９
０−６４）のそれよりも優れていることである。市販の
従来の、予め硬化されたモールド及びダイブロック中の
粒子方向に対して横断方向の位置を有する衝撃試験供試
体が試験された。と云うのは、横断方向の位置を有する
場合、伝統的にノッチ靭性が最低になり、それ故に、工
具の構成部品の大惨害的破壊の傾向があるからである。
定義により、熱間均衡圧密されたコンパクトは、粒子方
向及び熱間鍛造、圧延又は押出しの方向に対して長手方
向も横断方向もない。試験はアルミニウム合金のダイキ
ャスティングのダイ部品により、試験される常用温度を
模した３１６℃（６００°Ｆ）で行なわれた。
【００３４】図５は、本発明のモールド及びダイブロッ
クの切欠き靭性を、市販の従来の予め硬化されたモール
ド及びダイブロックと比較して、室温で硫黄含有量を増
加させた場合の影響を示すものである。図示されている
ように、硫黄含有量が増加するにしたがって、本発明の
モールド及びダイブロックの切欠き靭性は低下するが、
本発明は市販の従来の予め硬化された、モールド及びダ
イブロックの切欠き靭性に比して概ね同じ硫黄含有量の
場合３倍の改善が見られる。約0.６９kg−ｍ（５foot−
pounds）、又はそれ以上のレベルで切欠き靭性を保持す
るため、本発明のモールド及びダイブロック中の硫黄含
有量の望ましい範囲は0.０５−0.２０重量％である。
クの切欠き靭性を、市販の従来の予め硬化されたモール
ド及びダイブロックと比較して、室温で硫黄含有量を増
加させた場合の影響を示すものである。図示されている
ように、硫黄含有量が増加するにしたがって、本発明の
モールド及びダイブロックの切欠き靭性は低下するが、
本発明は市販の従来の予め硬化された、モールド及びダ
イブロックの切欠き靭性に比して概ね同じ硫黄含有量の
場合３倍の改善が見られる。約0.６９kg−ｍ（５foot−
pounds）、又はそれ以上のレベルで切欠き靭性を保持す
るため、本発明のモールド及びダイブロック中の硫黄含
有量の望ましい範囲は0.０５−0.２０重量％である。
【００３５】ＡＩＳＩ Ｈ１１及びＨ１０で作られた、
予め硬化され、再硫化されたモールド及びダイブロック
は商業的には使用されていない。したがって、これらの
モールド及びダイブロックは、本発明のモールド及びダ
イブロックと直接比較するために入手できない。表４
中、ＡＩＳＩ Ｈ１１及びＡＩＳＩ Ｈ１０の組成に基
づく熱間均衡圧密され、熱処理された本発明のモールド
及びダイブロックに対する衝撃試験データは、本発明の
原理が、これらの鋼に適用された場合、得られる切欠き
靭性が、ＡＩＳＩ Ｈ１３熱間加工鋼で作られた市販の
予め硬化されたモールド及びダイブロックより優れてい
ることを示している。従来製造されているＡＩＳＩ Ｈ
１１、ＡＩＳＩ Ｈ１０、その他のＡＩＳＩ熱間加工工
具鋼及びマルエージング又は急速硬化鋼への硫黄の添加
は、従来製造されていたＡＩＳＩＨ１３に硫黄を添加し
た場合に起るのと同様、切欠き靭性及び研磨性に対する
有害な影響が予想される。それと云うのも、インゴット
での硫黄の分離、硫化物粒子の形成及び形態は、これら
のすべての材料で作られた従来のモールド及びダイブロ
ックと類似しているからである。したがって、ＡＩＳＩ
Ｈ１１及びＡＩＳＩ Ｈ１０熱間加工工具鋼の組成に
基礎を置く本発明のモールド及びダイブロックに対する
試験データは、本発明の原理が、プラスチック射出成形
用モールド、ダイキャスティングダイ部品及び他の熱間
加工工具部品に対するすべてのＡＩＳＩ熱間加工工具鋼
及びマルエージング又は急速硬化鋼に適用可能であるこ
とを立証している。
予め硬化され、再硫化されたモールド及びダイブロック
は商業的には使用されていない。したがって、これらの
モールド及びダイブロックは、本発明のモールド及びダ
イブロックと直接比較するために入手できない。表４
中、ＡＩＳＩ Ｈ１１及びＡＩＳＩ Ｈ１０の組成に基
づく熱間均衡圧密され、熱処理された本発明のモールド
及びダイブロックに対する衝撃試験データは、本発明の
原理が、これらの鋼に適用された場合、得られる切欠き
靭性が、ＡＩＳＩ Ｈ１３熱間加工鋼で作られた市販の
予め硬化されたモールド及びダイブロックより優れてい
ることを示している。従来製造されているＡＩＳＩ Ｈ
１１、ＡＩＳＩ Ｈ１０、その他のＡＩＳＩ熱間加工工
具鋼及びマルエージング又は急速硬化鋼への硫黄の添加
は、従来製造されていたＡＩＳＩＨ１３に硫黄を添加し
た場合に起るのと同様、切欠き靭性及び研磨性に対する
有害な影響が予想される。それと云うのも、インゴット
での硫黄の分離、硫化物粒子の形成及び形態は、これら
のすべての材料で作られた従来のモールド及びダイブロ
ックと類似しているからである。したがって、ＡＩＳＩ
Ｈ１１及びＡＩＳＩ Ｈ１０熱間加工工具鋼の組成に
基礎を置く本発明のモールド及びダイブロックに対する
試験データは、本発明の原理が、プラスチック射出成形
用モールド、ダイキャスティングダイ部品及び他の熱間
加工工具部品に対するすべてのＡＩＳＩ熱間加工工具鋼
及びマルエージング又は急速硬化鋼に適用可能であるこ
とを立証している。
【００３６】本発明のモールド及びダイブロック、並び
に市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロッ
クに対して行なわれた研磨性の評価を図６−図８に示
す。これらの図の写真は、プラスチック産業協会（Soci
ety of Plastics Industries（ＳＰＩ））のモールド仕
上げガイドに規定されているＡ３又はそれ以上の表面仕
上げに、ダイアモンドペーストを用いて供試体を研磨し
て得られる表面凹みの程度を示している。評価は供試体
を、グラインディング、荒みがき、及び仕上げみがきす
ることにより行なわれ、最終的に得られた表面の表面凹
みの程度を検査した。グラインディングはグリットサイ
ズ１２０、２４０、３８０、５００及び６００メッシュ
のシリコンカーバイト研磨紙上を順次通すことにより行
なった。荒みがきは、６μｍのダイアモンドペーストを
含浸させたリネン被覆のポリシングホイールを約４００
回転／分の速度で回転させ、約4.５４kg（１０ポンド）
の荷重を掛けて、１００回転させて行なった。仕上げみ
がきは、１μｍのダイアモンドペーストを含浸させたリ
ネンで被覆されたポリシングホイールを約４００回転／
分の速度で回転させ、約4.５４kg（１０ポンド）の荷重
を掛けて５０回転させて行なった。図６に示す研磨表面
の暗視野と明視野の写真は、市販の従来の、予め硬化さ
れたモールド及びダイブロックが、鋼中の硫化物ストリ
ンガの大サイズ及びその形状に起因して、広い範囲に表
面凹みが表われていることを示している。逆に図７及び
図８に示す暗視野及び明視野の写真では、市販の従来
の、予め硬化されたモールド及びダイブロックよりも硫
黄含有率の高い本発明のモールド及びダイブロックが研
磨面で概ね表面凹みが表われないことを示している。
に市販の従来の予め硬化されたモールド及びダイブロッ
クに対して行なわれた研磨性の評価を図６−図８に示
す。これらの図の写真は、プラスチック産業協会（Soci
ety of Plastics Industries（ＳＰＩ））のモールド仕
上げガイドに規定されているＡ３又はそれ以上の表面仕
上げに、ダイアモンドペーストを用いて供試体を研磨し
て得られる表面凹みの程度を示している。評価は供試体
を、グラインディング、荒みがき、及び仕上げみがきす
ることにより行なわれ、最終的に得られた表面の表面凹
みの程度を検査した。グラインディングはグリットサイ
ズ１２０、２４０、３８０、５００及び６００メッシュ
のシリコンカーバイト研磨紙上を順次通すことにより行
なった。荒みがきは、６μｍのダイアモンドペーストを
含浸させたリネン被覆のポリシングホイールを約４００
回転／分の速度で回転させ、約4.５４kg（１０ポンド）
の荷重を掛けて、１００回転させて行なった。仕上げみ
がきは、１μｍのダイアモンドペーストを含浸させたリ
ネンで被覆されたポリシングホイールを約４００回転／
分の速度で回転させ、約4.５４kg（１０ポンド）の荷重
を掛けて５０回転させて行なった。図６に示す研磨表面
の暗視野と明視野の写真は、市販の従来の、予め硬化さ
れたモールド及びダイブロックが、鋼中の硫化物ストリ
ンガの大サイズ及びその形状に起因して、広い範囲に表
面凹みが表われていることを示している。逆に図７及び
図８に示す暗視野及び明視野の写真では、市販の従来
の、予め硬化されたモールド及びダイブロックよりも硫
黄含有率の高い本発明のモールド及びダイブロックが研
磨面で概ね表面凹みが表われないことを示している。
【００３７】
【発明の効果】本発明のモールド及びダイブロックに示
される優れた衝撃靭性及び研磨性は、本発明のモールド
及びダイブロック中の硫化物が、市販の従来の予め硬化
されたモールド及びダイブロック中のそれに比して小さ
く、かつより均一に材料中に分布していることに起因す
る。本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物の最
大サイズは、その最大直径で２５μｍ以下である。一
方、本明細中に論じている本発明のモールド及びダイブ
ロック中の硫化物は、一義的にはマンガン硫化物であ
り、例えばチタン及びカルシウム等の他の硫化物形成元
素は、鋼の組成及び鋼中に形成される硫化物粒子の硬度
を変えるのに使用できることが知られている。それ故、
熱間均衡圧密された、予め硬化されたモールド及びダイ
ブロック中の他の硫化物形成成分は、本発明の範囲に属
するものと考えられる。
される優れた衝撃靭性及び研磨性は、本発明のモールド
及びダイブロック中の硫化物が、市販の従来の予め硬化
されたモールド及びダイブロック中のそれに比して小さ
く、かつより均一に材料中に分布していることに起因す
る。本発明のモールド及びダイブロック中の硫化物の最
大サイズは、その最大直径で２５μｍ以下である。一
方、本明細中に論じている本発明のモールド及びダイブ
ロック中の硫化物は、一義的にはマンガン硫化物であ
り、例えばチタン及びカルシウム等の他の硫化物形成元
素は、鋼の組成及び鋼中に形成される硫化物粒子の硬度
を変えるのに使用できることが知られている。それ故、
熱間均衡圧密された、予め硬化されたモールド及びダイ
ブロック中の他の硫化物形成成分は、本発明の範囲に属
するものと考えられる。
【００３８】同様に、多くの熱間加工工具鋼の組成中の
窒素及びニオブの成分は、炭素及びバナジウムの成分に
夫々置換えることができることも知られている。それ故
に、熱間均衡圧密された予め硬化されたモールド及びダ
イブロック中のこのような置換は、本発明の範囲に属す
るものと考えられる。
窒素及びニオブの成分は、炭素及びバナジウムの成分に
夫々置換えることができることも知られている。それ故
に、熱間均衡圧密された予め硬化されたモールド及びダ
イブロック中のこのような置換は、本発明の範囲に属す
るものと考えられる。
【００３９】「熱間均衡圧密されたまゝ」と言う表現
は、こゝでは、熱間均衡圧密後に熱間機械的処理が行な
われていないことを意味する。
は、こゝでは、熱間均衡圧密後に熱間機械的処理が行な
われていないことを意味する。
【００４０】特に指示しない限り、すべての％は重量％
である。
である。
【図１】ａ、ｂは夫々市販の従来作製された予め硬化さ
れ再硫化された熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
クの２００倍及び５００倍の結晶構造の顕微鏡写真であ
る。
れ再硫化された熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
クの２００倍及び５００倍の結晶構造の顕微鏡写真であ
る。
【図２】ａ、ｂ及びｃは、本発明による硫黄含有量が夫
々0.０７５、0.１５及び0.３０重量％の熱間加工工具鋼
のモールド及びダイブロックの５００倍の結晶構造の顕
微鏡写真である。
々0.０７５、0.１５及び0.３０重量％の熱間加工工具鋼
のモールド及びダイブロックの５００倍の結晶構造の顕
微鏡写真である。
【図３】ａ、ｂ及びｃは、本発明による硫黄含有量が夫
々0.０７５、0.１５及び0.３０重量％の熱間加工工具鋼
モールド及びダイブロック中の硫化物粒子の最大サイズ
が２５μｍ以下であるモールド及びダイブロックの２０
０倍の結晶構造の顕微鏡写真である。
々0.０７５、0.１５及び0.３０重量％の熱間加工工具鋼
モールド及びダイブロック中の硫化物粒子の最大サイズ
が２５μｍ以下であるモールド及びダイブロックの２０
０倍の結晶構造の顕微鏡写真である。
【図４】熱間均衡圧密された非再硫化熱間化工工具鋼モ
ールド及びダイブロックのサンプル及び本発明のサンプ
ルのドリル加工性試験結果を示すグラフ図である。
ールド及びダイブロックのサンプル及び本発明のサンプ
ルのドリル加工性試験結果を示すグラフ図である。
【図５】従来の熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
クのサンプル及び本発明のサンプルに対するシャルピー
Ｖノッチ衝撃試験結果を示すグラフ図である。
クのサンプル及び本発明のサンプルに対するシャルピー
Ｖノッチ衝撃試験結果を示すグラフ図である。
【図６】硫黄含有量0.１４％の従来の熱間加工工具鋼モ
ールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評価
結果を示す3.５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上に形
成された微細なパターンを表している写真である。
ールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評価
結果を示す3.５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上に形
成された微細なパターンを表している写真である。
【図７】本発明の硫黄含有量0.１５％の熱間加工工具鋼
モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評
価結果を示す3.５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上に
形成された微細なパターンを表している写真である。
モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評
価結果を示す3.５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上に
形成された微細なパターンを表している写真である。
【図８】本発明の硫黄含有量0.３０％の熱間加工工具鋼
モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評
価結果を示す3.５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上に
形成された微細なパターンを表している写真である。
モールド及びダイブロックのサンプルに対する研磨性評
価結果を示す3.５倍の倍率の暗視野と明視野の基板上に
形成された微細なパターンを表している写真である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１１月３０日
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】本発明によれば、プラスチック射出成形の
ためのモールド、ダイキャスト用ダイ部品、及びその他
の熱間加工工具部品に使用される高い機械加工性の熱間
均衡圧密されたマルテンサイト系の熱間加工工具鋼モー
ルド及びダイブロックが、予め合金化された粒子の熱間
均衡圧密により最高密度のコンパクトを形成することに
より製造される。熱処理は、焼なまし、マルテンサイト
構造を作るための加熱・冷却による焼入れ及び周囲温度
への中間冷却を伴う少くとも２度の焼もどし処理を含む
焼もどしにより構成することができる。
ためのモールド、ダイキャスト用ダイ部品、及びその他
の熱間加工工具部品に使用される高い機械加工性の熱間
均衡圧密されたマルテンサイト系の熱間加工工具鋼モー
ルド及びダイブロックが、予め合金化された粒子の熱間
均衡圧密により最高密度のコンパクトを形成することに
より製造される。熱処理は、焼なまし、マルテンサイト
構造を作るための加熱・冷却による焼入れ及び周囲温度
への中間冷却を伴う少くとも２度の焼もどし処理を含む
焼もどしにより構成することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】本発明の望ましい実施例によれば、本発明
の実施に使用するのに適した組成の溶鋼に0.０５〜0.３
０重量％の硫黄が添加される。次いで、溶鋼は窒素ガス
で微細化され、予め合金化された粉末が作られる。この
粉末は、低炭素鋼の容器に装填され、加熱によりガスが
放出され、溶接によりシールされる。充された容器は、
熱間均衡圧密により１２時間以内、９８２−１３１６℃
（１８００−２４００°Ｆ）の範囲の温度で、７０３kg
／cm2 （１0,０００psi ）を超す圧力で、最高密度に圧
密される。得られたコンパクトは、８４３−９２７℃
（1,５５０−1,７００°Ｆ）の間の温度で厚さ2.５４cm
（１インチ）当り約１時間、最少２時間加熱され、そし
て２８℃（５０°Ｆ）／ｈ以下の速度で室温に迄冷却す
ることにより焼なましされる。焼なましされたコンパク
トは９８２−１０６６℃（1,８００−1,９５０°Ｆ）の
間の温度に、厚さ2.５４cm（１インチ）当り半時間の速
度で加熱することにより硬化され、そしてマルテンサイ
ト構造を作るために最少１１℃（２０°Ｆ）／分の速度
で６６℃（１５０°Ｆ）に急冷する。約６６℃（１５０
°Ｆ）の温度に達すると、コンパクトは直ちに５３８−
６４９℃（1,０００−1,２００°Ｆ）の範囲の温度に、
厚さ2.５４cm（１インチ）当り約１時間の速度で、最少
２時間＋２時間、その間に周囲温度への急冷を介在させ
て２度焼もどしが施される。低炭素鋼容器の残片は、熱
処理後機械加工によりコンパクトより取除かれる。モー
ルド及びダイブロックは、コンパクトを所要の寸法及び
形状に切断することにより製造される。
の実施に使用するのに適した組成の溶鋼に0.０５〜0.３
０重量％の硫黄が添加される。次いで、溶鋼は窒素ガス
で微細化され、予め合金化された粉末が作られる。この
粉末は、低炭素鋼の容器に装填され、加熱によりガスが
放出され、溶接によりシールされる。充された容器は、
熱間均衡圧密により１２時間以内、９８２−１３１６℃
（１８００−２４００°Ｆ）の範囲の温度で、７０３kg
／cm2 （１0,０００psi ）を超す圧力で、最高密度に圧
密される。得られたコンパクトは、８４３−９２７℃
（1,５５０−1,７００°Ｆ）の間の温度で厚さ2.５４cm
（１インチ）当り約１時間、最少２時間加熱され、そし
て２８℃（５０°Ｆ）／ｈ以下の速度で室温に迄冷却す
ることにより焼なましされる。焼なましされたコンパク
トは９８２−１０６６℃（1,８００−1,９５０°Ｆ）の
間の温度に、厚さ2.５４cm（１インチ）当り半時間の速
度で加熱することにより硬化され、そしてマルテンサイ
ト構造を作るために最少１１℃（２０°Ｆ）／分の速度
で６６℃（１５０°Ｆ）に急冷する。約６６℃（１５０
°Ｆ）の温度に達すると、コンパクトは直ちに５３８−
６４９℃（1,０００−1,２００°Ｆ）の範囲の温度に、
厚さ2.５４cm（１インチ）当り約１時間の速度で、最少
２時間＋２時間、その間に周囲温度への急冷を介在させ
て２度焼もどしが施される。低炭素鋼容器の残片は、熱
処理後機械加工によりコンパクトより取除かれる。モー
ルド及びダイブロックは、コンパクトを所要の寸法及び
形状に切断することにより製造される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】「マルエージング及び急速硬化鋼（Maragi
ng and precipitation-hardening steels)」は軟らか
い、溶液焼なまし（solution anneeling) 後マルテンサ
イト状マイクロ構造を示す鋼として定義され、かつそれ
は、続く時効硬化処理により硬化される。溶液焼なまし
は、鋼を厚さ2.５４cm（１インチ）当り約半時間、最少
３時間８１６℃（1,５００°Ｆ）を超す温度に加熱し、
次いで少くとも静止空気中で到達する速度に等しい速度
で周囲温度に冷却することによって行なわれる。時効硬
化は、鋼を少くとも４８２℃（９００°Ｆ）の温度に加
熱し、それをその温度に少くとも１時間保持することに
よって行なわれる。プラスチック射出成形用モールド、
ダイキャスティングダイ部品及びその他の熱間加工工具
部品に用いるのに適したマルエージング鋼及び急速硬化
鋼は、重量％で、0.２０以下の炭素、1.００以下のマン
ガン、0.０４以下の燐、0.５２以下のシリコン、１9.０
０以下のニッケル、１8.００以下のクロム、8.００以下
のモリブデン、6.００以下のタングステン、１1.００以
下のコバルト、4.００以下の銅、2.００以下のニオブ、
2.００以下のチタン、2.００以下のアルミニウム、残量
が鉄及び微量の不純物の組成を有する。
ng and precipitation-hardening steels)」は軟らか
い、溶液焼なまし（solution anneeling) 後マルテンサ
イト状マイクロ構造を示す鋼として定義され、かつそれ
は、続く時効硬化処理により硬化される。溶液焼なまし
は、鋼を厚さ2.５４cm（１インチ）当り約半時間、最少
３時間８１６℃（1,５００°Ｆ）を超す温度に加熱し、
次いで少くとも静止空気中で到達する速度に等しい速度
で周囲温度に冷却することによって行なわれる。時効硬
化は、鋼を少くとも４８２℃（９００°Ｆ）の温度に加
熱し、それをその温度に少くとも１時間保持することに
よって行なわれる。プラスチック射出成形用モールド、
ダイキャスティングダイ部品及びその他の熱間加工工具
部品に用いるのに適したマルエージング鋼及び急速硬化
鋼は、重量％で、0.２０以下の炭素、1.００以下のマン
ガン、0.０４以下の燐、0.５２以下のシリコン、１9.０
０以下のニッケル、１8.００以下のクロム、8.００以下
のモリブデン、6.００以下のタングステン、１1.００以
下のコバルト、4.００以下の銅、2.００以下のニオブ、
2.００以下のチタン、2.００以下のアルミニウム、残量
が鉄及び微量の不純物の組成を有する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】本発明のモールド及びダイブロックの利点
を、広く使用されている市販の従来の予め硬化されたモ
ールド及びダイブロックと比較し、それらの組成と製造
方法の意義を明白にするため、いくつかの試験が行なわ
れた。試験は、微小構造、機械加工性、衝撃靭性及び研
磨性について、組成及び製造方法の影響を明らかにする
ために行なわれた。種々の実験室試験のための供試体
が、本発明のコンパクトから切出され硬化された。Ｈ１
３及びＨ１１供試体は３０分間、１０２４℃（1,８７５
°Ｆ）でオーステナイト化することにより硬化され、そ
して、約６６℃（１５０°Ｆ）に強制空冷により急冷さ
れた。次いで、それらは２時間＋２時間、６０４℃（１
１２０°Ｆ）に２重焼もどしされた。Ｈ１０供試体は、
３０分間１０２４℃（1,８７５°Ｆ）の温度でオーステ
ナイト化することにより硬化され、次いで油浸冷却で約
６６℃（１５０°Ｆ）に急冷された。それらは次いで２
時間＋２時間、６２９℃（1,１６５°Ｆ）の温度で２重
焼もどしされた。すべての供試体は熱処理後、仕上げ機
械加工が施された。市販の従来の予め硬化された熱間加
工工具鋼モールド及びダイブロックからの供試体は、直
接ブロックから切出し仕上げ機械加工が施された。
を、広く使用されている市販の従来の予め硬化されたモ
ールド及びダイブロックと比較し、それらの組成と製造
方法の意義を明白にするため、いくつかの試験が行なわ
れた。試験は、微小構造、機械加工性、衝撃靭性及び研
磨性について、組成及び製造方法の影響を明らかにする
ために行なわれた。種々の実験室試験のための供試体
が、本発明のコンパクトから切出され硬化された。Ｈ１
３及びＨ１１供試体は３０分間、１０２４℃（1,８７５
°Ｆ）でオーステナイト化することにより硬化され、そ
して、約６６℃（１５０°Ｆ）に強制空冷により急冷さ
れた。次いで、それらは２時間＋２時間、６０４℃（１
１２０°Ｆ）に２重焼もどしされた。Ｈ１０供試体は、
３０分間１０２４℃（1,８７５°Ｆ）の温度でオーステ
ナイト化することにより硬化され、次いで油浸冷却で約
６６℃（１５０°Ｆ）に急冷された。それらは次いで２
時間＋２時間、６２９℃（1,１６５°Ｆ）の温度で２重
焼もどしされた。すべての供試体は熱処理後、仕上げ機
械加工が施された。市販の従来の予め硬化された熱間加
工工具鋼モールド及びダイブロックからの供試体は、直
接ブロックから切出し仕上げ機械加工が施された。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス イー． ピンナウ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア 15237 ピツツバーグ ドロード レーン 131 (72)発明者 ウイリアム スタスコ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア 15120 ウエスト ホームステッド ドッ グウッド プレイス 3400
Claims (14)
- 【請求項１】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、マルテンサイト系熱間
加工工具鋼モールド及びダイブロック部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の最小シャルピ
ーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、最高密度に固
められた、0.０５から0.３０重量％の範囲内の硫黄を含
む、予め合金化された粒子の熱処理された集塊より成る
ことを特徴とする部材。 - 【請求項２】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、マルテンサイト系熱間
加工工具鋼モールド及びダイブロック部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の最小シャルピ
ーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、最高密度に固
められた、重量％で概ね0.３２から0.４５の炭素、0.２
０から2.００のマンガン、0.０５から0.３０の硫黄、0.
０３以下の燐、0.８０から1.２０のシリコン、4.７０か
ら5.７０のクロム、1.１０から1.７５のモリブデン、0.
８０から1.２０のバナジウム、2.００以下のニオブ、残
りが鉄と微量の不純物により構成される、予め合金化さ
れた粒子の熱処理された集塊より成ることを特徴とする
部材。 - 【請求項３】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、熱間均衡圧密されたマ
ルテンサイト系熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
ク部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の最小シャルピ
ーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、最高密度に固
められた、0.０５から0.３０重量％の範囲内の硫黄が添
加された、いずれかのＡＩＳＩ熱間加工工具鋼の化学組
成を有する、予め合金化された粒子の熱処理された集塊
より成ることを特徴とする部材。 - 【請求項４】 プラスチック射出成形のためのモール
ド、ダイキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加
工工具部品の製造に使用される、熱間均衡圧密されたマ
ルテンサイト系熱間加工工具鋼モールド及びダイブロッ
ク部材において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の最小シャルピ
ーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、最高密度に固
められた、0.０５から0.３０重量％の範囲内の硫黄が添
加された、プラスチック射出成形のためのモールド、ダ
イキャスティングダイ部品、及びその他の熱間加工工具
部品に使用するのに適するマルエージング鋼又は急速硬
化鋼の化学組成を有する、予め合金化された粒子の熱処
理された集塊より成ることを特徴とする部材。 - 【請求項５】 硬度が４４から４６ＨＲＣに熱処理さ
れ、かつ２２℃（７２°Ｆ）及び３１６℃（６００°
Ｆ）で試験された時、最小シャルピーＶノッチ衝撃靭性
が0.６９kg−ｍ（５foot−pounds) を示し、 かつ、0.０５から0.２０の重量％の範囲内の硫黄を含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
の熱間均衡圧密されたマルテンサイト鋼モールド及びダ
イブロック部材。 - 【請求項６】 プラスチック産業協会のモールドフィニ
ッシュガイドに規定されたＡ３もしくはそれ以上の表面
仕上げに研磨された時、１平方インチ当りの表面凹みの
数が１０個以下であることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の熱間均衡圧密されたマルテンサ
イト鋼モールド及びダイブロック部材。 - 【請求項７】 上記の部材に含まれる硫化物粒子の最大
サイズがその最大直径で２５μｍであることを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱間均衡圧密
されたマルテンサイト鋼モールド及びダイブロック部
材。 - 【請求項８】 ダイキャスティングダイ部品及びその他
の熱間加工工具部品の製造に用いられるマルテンサイト
熱間加工工具鋼ダイブロック部材の製造方法において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
硬度が４４から４６ＨＲＣに熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の最小横方向シ
ャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、熱処理され最
高密度に固められた、重量％で概ね0.３２から0.４５の
炭素、0.２０から2.００のマンガン、0.０５から0.３０
の硫黄、0.０３以下の燐、0.８０から1.２０のシリコ
ン、4.７５から5.７０のクロム、1.１０から1.７５のモ
リブデン、0.８０から1.２０のバナジウム、残りが鉄と
微量の不純物により構成される、予め合金化された粒子
の集塊より成り、 該方法は、上記の予め合金化された粒子をガス微細化に
より作製し、該予め合金化された粒子を熱間均衡圧密に
より最大密度のコンパクトに形成し、該コンパクトの熱
間機械処理をなくし、該コンパクトを焼戻し、マルテン
サイト構造を作るように加熱、冷却することにより該コ
ンパクトを焼入れし、該焼入れは、周囲温度への中間冷
却を有する少くとも２度の焼入れ処理を含むことを特徴
とする製造方法。 - 【請求項９】 ダイキャスティングダイ部品及びその他
の熱間加工工具部品の製造に用いられるマルテンサイト
熱間加工工具鋼ダイブロック部材の製造方法において、 該部材は、３５から５０ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
硬度が４４から４６ＨＲＣに熱処理され、かつ２２℃
（７２°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験された
時、0.４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の最小横方向シ
ャルピーＶノッチ衝撃靭性を有し、 上記部材は、熱間均衡圧密されたままで、熱処理され最
高密度に固められた、0.０５から0.３０重量％の範囲内
で硫黄を添加した、概ねＡＩＳＩ熱間加工工具鋼の化学
組成を有する、予め合金化された粒子の集塊より成り、 該方法は、上記の予め合金化された粒子をガス微細化に
より作製し、該予め合金化された粒子を熱間均衡圧密に
より最大密度のコンパクトに形成し、該コンパクトの熱
間機械処理をなくし、該コンパクトを焼戻し、マルテン
サイト構造を作るように加熱、冷却することにより該コ
ンパクトを焼入れし、該焼入れは、周囲温度への中間冷
却を有する少くとも２度の焼入れ処理を含むことを特徴
とする製造方法。 - 【請求項１０】 ダイキャスティングダイ部品及び他の
熱間加工工具部品の製造に用いられるマルテンサイト系
ダイ鋼部材の製造方法において、 該部材は、３５から５５ＨＲＣの範囲内の硬度を有し、
４４から４６ＨＲＣの硬度に熱処理され、２２℃（７２
°Ｆ）と３１６℃（６００°Ｆ）で試験された場合、0.
４１４kg−ｍ（３foot−pounds）の最小横方向シャルピ
ーＶノッチ靭性を有し、 該部材は、熱間均衡圧密され、熱処理され、強固に固め
られ、ダイキャスティングダイ部品及び他の熱間加工工
具部品に使用するのに適したマルエージング鋼又は急速
硬化鋼の化学組成に、硫黄を0.０５から0.３０重量％添
加した組成より成る、予め合金化された粒子の強固に固
められた集塊より成り、 上記方法は、ガス微細化により、上記の予め合金化され
た粒子を製作し、該予め合金化された粒子を熱間均衡圧
密により最大密度のコンパクトを形成し、該コンパクト
の熱間機械的処理をなくし、上記部材を溶液焼戻しして
マルテンサイト構造を形成し、熱処理及び冷却により、
該部材を時効硬化することを特徴とする製造方法。 - 【請求項１１】 上記部材が、粒子の長手方向の最大長
さが２５μｍの硫化物粒子を含むことを特徴とする請求
項８乃至１０のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項１２】 硫化物の含有量が0.０５から0.２０重
量％で、0.６９kg−ｍ（５foot−pounds）の最小シャル
ピーＶノッチ衝撃靭性を有することを特徴とする請求項
８乃至１１のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項１３】 熱間均衡圧密が１２時間以内、９８２
℃（1,８００°Ｆ）から１３１６℃（2,４００°Ｆ）の
範囲内で、かつ７０３kg/ cm2 （１0,０００psi ）を超
える圧力下で実施され、９８２℃（1,８００°Ｆ）から
１０６６℃（1,９５０°Ｆ）の間の温度に、該部材の厚
さ2.５４cm（１インチ）当り約半時間の割合いで加熱し
て上記の焼戻しが行なわれ、次いで１分間に、−７℃
（２０°Ｆ）の最小速度で約６６℃（１５０°Ｆ）に急
冷してマルテンサイト構造を形成し、６６℃（１５０°
Ｆ）の温度に達した後、５３８℃（1,０００°Ｆ）から
６４９℃（1,２００°Ｆ）の範囲内で厚さ2.５４cm（１
インチ）当り約１時間の割合いで、かつ最少２時間＋２
時間掛けて２重焼入れを行ない、２度の焼入れの中間に
は周囲温度迄冷却を行なうことを特徴とする請求項８，
９，１１及び１２のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項１４】 上記の熱間均衡圧密が１２時間以内、
９８２℃（1,８００°Ｆ）から１３１６℃（2,４００°
Ｆ）の温度範囲内で、かつ７０３kg/ cm2 （１0,０００
psi ）を超える圧力下で実施され、上記の溶液焼戻しが
８１６℃（1,５００°Ｆ）を超える温度で、上記部材の
厚さ2.５４ｃｍ（１インチ）当り半時間の割合いで、最
少３時間行なわれ、周囲温度迄少くとも静止空気内で得
られる温度に等しくなる速度で冷却し、そして上記の時
効硬化が最少温度４８２℃（９００°Ｆ）で、この温度
を少くとも１時間保持して行なわれることを特徴とする
請求項１０に記載の製造方法。
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