JPH0772325B2 - プラスチツク成形用工具鋼 - Google Patents

プラスチツク成形用工具鋼

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JPH0772325B2
JPH0772325B2 JP60194826A JP19482685A JPH0772325B2 JP H0772325 B2 JPH0772325 B2 JP H0772325B2 JP 60194826 A JP60194826 A JP 60194826A JP 19482685 A JP19482685 A JP 19482685A JP H0772325 B2 JPH0772325 B2 JP H0772325B2
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steel
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尚三 阿部山
博司 水野
興一 須藤
幸紀 松田
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2905/00Use of metals, their alloys or their compounds, as mould material
    • B29K2905/08Transition metals
    • B29K2905/12Iron

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、プラスチック成形品の成形に使用される金
型の素材として利用され、とくに非磁性であることが要
求されるプラスチック磁石成形用金型の素材として好適
に利用されるプラスチック成形用工具鋼に関するもので
ある。
(従来の技術) 従来、非磁性であることが要求されるプラスチック磁石
成形用金型の素材としては、Ni−Cr系のオーステナイト
系ステンレス鋼(例えば、SUS 304)が多く使用されて
きた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のNi−Cr系のオーステナ
イト系ステンレス鋼を素材とした金型では、加工性が良
くないために金型の寸法精度が出にくく、機械加工によ
って高精度の金型を容易に製作することが困難であると
共に、プラスチック磁石のベースとなる樹脂および難燃
用の添加剤から発生するガウによる腐食、ならびに高度
の高い磁石粉による摩耗の両方が相乗された腐食摩耗特
性があまり良くないためこれによって金型寿命が短いと
いう問題点がった。
この発明は、上記した従来の問題点に着目してなされた
もので、通常のプラスチック成形品の成形用金型素材と
して使用可能であるのはもちろんのこと、とくに非磁性
であることが要求されるプラスチック磁石成形用金型素
材として使用可能であり、被削性に優れていることから
寸法精度の高い金型の製作が可能であると同時に、耐腐
食摩耗性に優れているため長寿命の金型とすることが可
能であるプラスチック成形用工具鋼を提供することを目
的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明によるプラスチック成形用工具鋼は、重量%
で、C:0.3〜1.5%、Si:0.05超〜2%、Mn:5〜25%、Ni:
1〜15%、Cr:3〜25%、Mo:0.5〜5%、V:1〜4%、Nb+
Ta:0.05%〜1.0%、およびS:0.2%以下,Pb:0.4%以下,T
e:0.3%以下のうちの1種または2種以上、さらに必要
に大じてCu:0.05〜2%を含み、残部Feおよび不純物よ
りなり、高硬度で耐腐食摩耗性に優れていると共に切削
加工性にも優れており、かつまた非磁性であることを特
徴とするものである。
次に、この発明によるプラスチック成形用工具鋼の成分
範囲(重量%)の限定理由について説明する。
C:0.3〜1.5% CはV,Crなどと結合して硬質の炭化物VC,(Cr,V,Mn)7C
3を形成することにより耐摩耗性を向上させるために不
可欠な元素である。この場合、C量が0.3%未満では上
記炭化物の析出硬化は少なく、工具鋼の耐摩耗性が十分
なものとならず、1.5%を超えると時効硬化の増加が飽
和に達し、また、靭性の低下が大きい。このため、C量
は0.3〜1.5%に限定した。
Si:2%以下 Siは工具鋼の溶製時に脱酸剤として作用して鋼の清浄度
を高めてその機械的性質を向上させるのに有効な元素で
あるので0.05%超過含有させるが、多量に含有すると靭
性を劣化させるため2%以下に限定した。
Mn:5〜25% Mnはオーステナイト安定化元素であり、鋼を非磁性に保
って異方性プラスチック磁石の射出成形による製作を可
能にするとともに、耐摩耗性を増加させて工具(金型)
の寿命を延長させるのに有効な元素である。そして、そ
の効果は5%以上で大きくあらわれるが、25%を超えて
もオーステナイトの安定化に対してより一層の向上はな
いため、Mn量は5〜25%に限定した。
Ni:1〜15% Niは安定したオーステナイト組織を得るために有効な元
素であり、常温および高温における延性ならびに耐酸化
性を向上させる。しかし、Niが1%未満ではその効果が
少なく、15%を超えると時効硬化性を減少させるので、
Ni量は1〜15%に限定した。
Cr:3〜25% Crはオーステナイトの安定化、耐酸化性の向上および耐
疲労特性の向上に寄与する元素であり、このような効果
を得るため少なくとも3%以上含有させることが必要で
あるが、25%を超えるとδ−フェライトを生じやすくな
り、透磁率を低下させることとなるので、Cr量は3〜25
%に限定した。
Mo:0.5〜5% Moは基地および炭化物の硬さを増大し、工具(金型)の
耐摩耗性を向上させるのに有効な元素である。しかし、
Moが0.5%未満であるとその効果は少なく、また、5%
を超えてもそれ以上の効果は得がたく、また高価な元素
でもあるので、Mo量は0.5〜5%に限定した。
V:1〜4% VはCと結合して炭化物VCを作り、その析出によってマ
トリックスを硬化させるために必要な元素である。しか
し、その添加量が1%未満であると時効硬化量が少な
く、4%を超えると組織的に不安定となり、また熱間加
工性および耐酸化性がそこなわれるので、V量は1〜4
%に限定した。
Nb+Ta:0.05〜1.0% Nb,Ta(いずれか一方が0である場合も含む)はインゴ
ット凝固時における炭化物の微細化および熱処理時にお
ける結晶粒成長の抑制効果があり、Crとの複合効果によ
って鋼の耐疲労特性を高めるのに有効な元素であるが、
0.05%未満ではこのような効果が少なく、反対に多すぎ
ると靭性を害するので、Nb,Ta量は合計で0.05〜1.0%に
限定した。
S:0.2%以下,Pb:0.4%以下,Te:0.3%以下のうちの1種
または2種以上 S,Pb,Teはいずれも工具鋼の被削成を向上させ、工具お
よび金型を機械加工によって製作する場合の加工性を著
しく良好なものとし、寸法精度の高い精密な工具および
金型を製作するのに有効な元素であるので、必要に応じ
てこれらの1種または2種以上を添加するのがよい。そ
して、このような被削成向上の効果を十分に得るために
は、より望ましくは、Sは0.05%以上、Pbは0.05%以
上、Teは0.008%以上添加するのが良い。なお、Sを被
削成向上元素として添加しない場合には、不純物元素と
して0.001%以下に抑制することも望ましい。しかし、
これらの被削成向上元素の添加量が多すぎると、熱間加
工性や靭性を低下させることとなるので、Sは0.2%以
下、Pbは0.4%以下、Teは0.3%以下とする必要がある。
Cu:0.05〜2% Cuは工具および金型の耐食性をより一層向上させ、樹脂
および難燃用の添加剤から発生するガスに対する腐食減
量をさらに少なくするのに有効な元素であるので、この
ような効果を得るために0.05%以上含有させるのもよ
い。しかし、多すぎると靭性や加工性を害するので、添
加するとしても2%以下におさえる必要がある。
(実施例) 第1表に示す成分の鋼(発明鋼No.1〜5,比較鋼No.6〜
9)を溶製したのち鋳造して鋳塊として、熱間において
鍛伸して作った棒材に1150℃×1hr加熱後水冷の固溶化
熱処理を行った。
次いで、各供試鋼の固溶化熱処理後の硬さを測定すると
ともに、第2表に示す切削条件で被削性試験を行った。
これらの結果を第3表に示す。
さらに、供試鋼No.1,6,9については固溶化熱処理後に時
効硬化処理を行い、時効硬化処理後の硬さを測定すると
ともに、第2表に示す切削条件で被削性試験を行った。
これらの結果を第3表にあわせて示す。
第1表および第3表に示すように、この発明による工具
鋼は切削加工の際の工具寿命が大であり、被削性に著し
く優れていることが明らかであって、寸法精度の高い工
具および金型を機械加工によって製作することが可能で
ある。また、この発明による工具鋼は、固溶化熱処理後
に時効硬化処理を施した場合でも切削が可能であること
が明らかである。
次に、供試鋼No.1〜7および9に対して700℃×6hr加熱
後空冷の時効硬化処理を施して、時効硬化処理後の硬さ
を測定すると共に、第1図に示すように、容器1内に入
れたポリアミド+磁石粉末2を誘導加熱コイル3で250
℃に加熱保持した状態で供試鋼片4を10時間にわたって
回転させる腐食摩耗模擬実験を行うことにより、各供試
鋼の腐食摩耗特性を調べた。この結果を第4表に示す。
第4表に示すように、発明鋼No.1〜5は比較鋼No.8,9に
比べていずれも時効硬化処理後の硬さが高く、腐食摩耗
減量が少ないものであり、とくにプラスチック磁石の成
形時に樹脂および難燃用添加剤から発生するガスによる
腐食ならびに硬度の高い磁石粉による摩耗の2つが合わ
さった腐食摩耗に対する抵抗性に著しく優れており、長
寿命の金型とすることが可能である。そして、Cuを適量
添加した供試鋼No.5の場合には耐腐食摩耗特性がさらに
向上していることが明らかである。
一方、プラスチック成形品の成形用金型は通常の場合に
加熱状態で使用されるため、そ熱膨張係数は一般の工具
鋼に近いことが望ましい。そこで、この発明による工具
鋼の熱膨張係数を調べた。その結果を第5表に示す。
第5表に示すように、この発明によるプラスチック成形
用工具鋼の熱膨張係数は一般の工具鋼のそれに近いもの
であり、一般の工具鋼と組合わせて使用することが可能
である。
さらに、異方性のプラスチック磁石を成型する金型の素
材は非磁性であることが要求されるので、各供試鋼の透
磁率を調べた。その結果を第6表に示す。
第6表に示すように、この発明によるプラスチック成型
用工具鋼は透磁率が低く、異方性のプラスチック磁石を
成形するための金型素材として適していることが明らか
である。
なお、比較鋼No.7にあっては、被削性が良好であり、腐
食摩耗減量が少なく、熱膨張係数は一般の工具鋼のそれ
に近く非磁性ではあるが、熱間加工性や靭性があまり良
好でなかった。
[発明の効果] 以上説明してきたように、この発明によるプラスチック
成形用工具鋼は、重量%で、C:0.3〜1.5%、Si:0.05超
〜2%、Mn:5〜25%、Ni:1〜15%、Cr:3〜25%、Mo:0.5
〜5%、V:1〜4%、Nbt+Ta:0.05%〜1.0%、およびS:
0.2%以下,Pb:0.4%以下,Te:0.3%以下のうちの1種ま
たは2種以上、必要に応じてCu:0.05〜2%を含み、残
部Feおよび不純物よりなるものであるから、被削性に優
れているため寸法精度の高いプラスチック成形用金型の
素材として好適であり、通常のプラスチック成形品の成
形用金型素材としてはもちろんのこと、とくに非磁性で
あることが要求されるプラスチック磁石成形用金型素材
としてはも好適であり、プラスチック磁石のベースとな
る樹脂および難燃用の添加剤から発生するガスによる腐
食、ならびに硬度の高い磁石粉による摩耗の両方が相乗
された腐食摩耗に対する抵抗性に優れているため、金型
寿命を大幅に増大させることが可能であるなどの非常に
優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図はプラスチック磁石の成形による腐食摩耗の模擬
実験要領を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−75552(JP,A) 特開 昭53−76118(JP,A) 特開 昭55−122858(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、C:0.3〜1.5%、Si:0.05超〜2
    %、Mn:5〜25%、Ni:1〜15%、Cr:3〜25%、Mo:0.5〜5
    %、V:1〜4%、Nb+Ta:0.05〜1.0%、およびS:0.2%以
    下,Pb:0.4%以下,Te:0.3%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
    するプラスチック成形用工具鋼。
  2. 【請求項2】重量%で、C:0.3〜1.5%、Si:0.05超〜2
    %、Mn:5〜25%、Ni:1〜15%、Cr:3〜25%、Mo:0.5〜5
    %、V:1〜4%、Nb+Ta:0.05〜1.0%、Cu:0.05〜2%、
    およびS:0.2%以下,Pb:0.4%以下,Te:0.3%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プラスチック成形用工具鋼。
JP60194826A 1985-09-05 1985-09-05 プラスチツク成形用工具鋼 Expired - Lifetime JPH0772325B2 (ja)

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