JPH1190611A - Die for die casting and manufacture thereof - Google Patents
Die for die casting and manufacture thereofInfo
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- JPH1190611A JPH1190611A JP26218997A JP26218997A JPH1190611A JP H1190611 A JPH1190611 A JP H1190611A JP 26218997 A JP26218997 A JP 26218997A JP 26218997 A JP26218997 A JP 26218997A JP H1190611 A JPH1190611 A JP H1190611A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間工具鋼を熱処
理することにより成形されたダイカスト金型及びそのダ
イカスト金型の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a die-casting die formed by heat-treating hot tool steel and a method of manufacturing the die-casting die.
【0002】[0002]
【従来の技術】ダイカスト金型においては、高圧高温の
アルミ溶湯の充填、アルミの凝固及び脱型が短時間で行
われることから、その金型の表面に作用する熱的、機械
的な負荷が大きい。このため、金型の表面に細かな割れ
であるヒートチェックが発生したり、摩耗が生じたりし
て、型寿命が低下するという問題がある。このようなヒ
ートチェックや摩耗を低減させるために効果的な方法は
熱処理により金型の硬さを高めることであるが、金型の
硬さを高めると靱性が低下して衝撃強度が下がる。この
ため、金型が割れ易くなるという問題が生じる。この問
題を解決するため、特開平4−308059号に記載さ
れた技術では、金型の材料である熱間工具鋼のSi量、Cr
量を調整し、適量のCoを添加することにより、金型の硬
さをヒートチェック等が発生し難い硬さ(HRC50以上) に
まで高めても靱性の低下をある程度抑えられるようにし
ている。このため、所定の衝撃強度が確保できるように
なり、金型の割れ等を防止することができる。2. Description of the Related Art In a die-casting die, the filling of a high-pressure and high-temperature molten aluminum, the solidification and demolding of aluminum are performed in a short time. large. For this reason, there is a problem that heat check, which is a minute crack, occurs on the surface of the mold or wear occurs, thereby shortening the life of the mold. An effective method for reducing such heat check and wear is to increase the hardness of the mold by heat treatment. However, if the hardness of the mold is increased, the toughness is reduced and the impact strength is reduced. For this reason, there is a problem that the mold is easily broken. In order to solve this problem, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-308059 discloses a method of forming a steel sheet containing a hot tool steel,
By adjusting the amount and adding an appropriate amount of Co, a decrease in toughness can be suppressed to some extent even if the hardness of the mold is increased to a hardness (HRC50 or more) at which heat check or the like is unlikely to occur. For this reason, a predetermined impact strength can be secured, and cracks and the like of the mold can be prevented.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】一般的に金型の製作に
おいては、金型材料を所定の取代 (例えば、0.3mm 程
度) を残してほぼ金型の形状に加工し、その金型を熱処
理によって硬化させた後、最終形状に仕上げている。し
かしながら、従来の金型成形方法によると、熱処理によ
って金型の硬さをヒートチェック等が発生し難い硬さ(H
RC50以上) まで高めるため、切削が困難になり、熱処理
後にその金型を最終形状に仕上げる際の加工が非常に難
しくなる。Generally, in the manufacture of a mold, a mold material is processed into a substantially mold shape with a predetermined allowance (for example, about 0.3 mm), and the mold is heat-treated. After being cured, it is finished to the final shape. However, according to the conventional mold forming method, the hardness of the mold (H
(RC50 or more), cutting becomes difficult, and it becomes very difficult to finish the mold to the final shape after heat treatment.
【0004】そこで、本発明のうち請求項1、請求項3
に記載の発明は、金型の硬さを仕上げ加工が容易で、か
つ所定の衝撃強度を確保できる硬さに設定し、さらに、
その金型に表面処理を施すことにより、耐ヒートチェッ
ク性を向上させることをその目的とするものである。ま
た、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の
目的に加えて、耐アルミ溶損性を向上させることをその
目的とするものである。また、請求項4に記載の発明
は、請求項1、請求項3に記載の発明の目的に加え、耐
ヒートチェック性をさらに向上させることをその目的と
するものである。[0004] Therefore, claims 1 and 3 of the present invention.
In the invention described in the above, the hardness of the mold is set to a hardness that can be easily finished, and that can secure a predetermined impact strength,
The object is to improve the heat check resistance by subjecting the mold to a surface treatment. The invention described in claim 2 aims at improving the aluminum erosion resistance in addition to the object of the invention described in claim 1. A fourth aspect of the present invention has the object of further improving heat check resistance in addition to the objects of the first and third aspects of the present invention.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
特徴を有するダイカスト金型及びその製造方法によって
解決される。即ち、請求項1に記載のダイカスト金型
は、硬さが HRC30〜HRC45 の熱間工具鋼により成形され
ており、その表面が窒化処理されて厚みが50μm 以下の
窒化硬化層が形成されており、表面硬さがHv600 〜Hv90
0 であることを特徴とする。The above-mentioned object is achieved by a die casting mold having the following features and a method of manufacturing the same. That is, the die casting mold according to claim 1 is formed of hot tool steel having a hardness of HRC30 to HRC45, and the surface thereof is nitrided to form a nitrided hardened layer having a thickness of 50 μm or less. , Surface hardness Hv600-Hv90
It is characterized by being 0.
【0006】本発明によると、金型は硬さが HRC30〜HR
C45 の熱間工具鋼により成形されているため、従来技術
における金型よりも硬さが低く、切削が容易であり、熱
処理後に金型を仕上げる際の加工が容易になる。また、
HRC30 〜HRC45 の熱間工具鋼は靱性が高いため必要な衝
撃強度を確保することができる。さらに、窒化処理によ
り金型表面の硬さがHv600 〜Hv900 に保持されるため、
耐ヒートチェック性を向上させることができる。また、
金型表面の窒化硬化層の厚みが50μm 以下であるため、
その金型表面の靱性をさほど低下させることがなく、衝
撃強度の低下を防止できる。According to the present invention, the mold has a hardness of HRC30 to HR.
Because it is formed from C45 hot tool steel, it has lower hardness than conventional molds, is easy to cut, and facilitates finishing when finishing the mold after heat treatment. Also,
HRC30 to HRC45 hot tool steels have high toughness and can secure the required impact strength. Furthermore, since the hardness of the mold surface is maintained at Hv600 to Hv900 by the nitriding treatment,
Heat check resistance can be improved. Also,
Since the thickness of the nitrided hardened layer on the mold surface is 50 μm or less,
The impact strength can be prevented from lowering without significantly reducing the toughness of the mold surface.
【0007】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載されたダイカスト金型において、溶湯と接触する
面には耐アルミ溶損性皮膜が形成されている。このた
め、金型の耐アルミ溶損性を向上させることができる。[0007] The invention described in claim 2 is the first invention.
In the die casting mold described in the above, an aluminum erosion resistant film is formed on a surface that comes into contact with the molten metal. For this reason, the aluminum erosion resistance of the mold can be improved.
【0008】また、請求項3に記載のダイカスト金型の
製造方法は、熱間工具鋼を加工して金型を成形し、前記
金型を熱処理して硬さを HRC30〜HRC45 に保持し、前記
金型の表面窒化硬化層の厚みが50μm 以下で、表面硬さ
がHv600 〜Hv900になるように、その金型を窒化処理す
ることを特徴とする。即ち、本発明を実施することによ
り、請求項1に記載されたダイカスト金型を製造するこ
とができ、請求項1に記載された発明と同様の作用、効
果を得ることができる。In a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a die-casting die, wherein a die is formed by processing hot tool steel, and the die is heat-treated to maintain the hardness at HRC30 to HRC45. The mold is subjected to a nitriding treatment so that the surface nitriding hardened layer of the mold has a thickness of 50 μm or less and a surface hardness of Hv600 to Hv900. That is, by carrying out the present invention, the die casting mold described in claim 1 can be manufactured, and the same operation and effect as the invention described in claim 1 can be obtained.
【0009】また、請求項4に記載のダイカスト金型の
製造方法は、請求項3に記載されたダイカスト金型の製
造方法において、金型の表面に化合物層がほとんど形成
されないように窒化処理を行うことを特徴とする。本発
明によると、金型の表面に脆い化合物層が形成されない
ため、耐ヒートチェック性等をさらに向上させることが
できる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a die-casting die according to the third aspect, wherein the nitriding treatment is performed so that a compound layer is hardly formed on the surface of the die. It is characterized by performing. According to the present invention, since a brittle compound layer is not formed on the surface of the mold, heat check resistance and the like can be further improved.
【0010】[0010]
〔第1の実施の形態〕以下、図1〜図9に基づいて本発
明の第1の実施の形態に係るダイカスト金型及びその製
造方法の説明を行う。ここで、図1は本実施の形態に係
るダイカスト金型の製造方法における要部工程図であ
り、図2は本実施の形態に係るダイカスト金型の特性を
表す図面である。本実施の形態に係るダイカスト金型は
熱間工具鋼である四種類のSKD61系鋼(A鋼、B
鋼、C鋼、D鋼)を材料にして製造されている。なお、
A鋼、B鋼、C鋼、D鋼の化学成分(%)は図3に示さ
れている。[First Embodiment] A die casting mold and a method for manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a main part process diagram in a method of manufacturing a die casting mold according to the present embodiment, and FIG. 2 is a drawing showing characteristics of the die casting mold according to the present embodiment. The die casting die according to the present embodiment includes four types of SKD61 series steels (A steel, B steel) which are hot tool steels.
(Steel, C steel, D steel). In addition,
The chemical composition (%) of steel A, steel B, steel C and steel D is shown in FIG.
【0011】先ず、金型材料であるSKD61系鋼(A
鋼、B鋼、C鋼、D鋼)(以下、母材という)を所定の
取代 (0.3mm 程度) を残してほぼ金型の形状に加工す
る。次に、ほぼ金型の形状に加工された母材を焼入れ、
焼き戻しして、その硬さをHRC30 〜HRC45 に設定する。
母材の熱処理硬さをHRC30 〜HRC45 にしたのは、ダイカ
スト金型の構成に必要な材料強度を確保するためにはHR
C30 以上の硬さは必要であり、また、HRC45 以下とした
のは、図4に示されるように、安定した衝撃強度( IC
≧40J/cm2)を確保するためである。First, SKD61 series steel (A
Steel, B steel, C steel, and D steel) (hereinafter referred to as base metal) are processed into a substantially die shape leaving a predetermined allowance (about 0.3 mm). Next, quenching the base material processed into the shape of the mold,
After tempering, the hardness is set to HRC30 to HRC45.
The reason for setting the heat treatment hardness of the base metal to HRC30 to HRC45 is that in order to secure the material strength necessary for the construction of the die casting
Hardness of C30 or more is required, and HRC45 or less is the result of stable impact strength (IC C ) as shown in FIG.
≧ 40 J / cm 2 ).
【0012】このようにして、母材の熱処理が行われる
と、次に、仕上げ加工が行われ、母材はダイカスト金型
の最終形状に仕上げられる。このとき、母材の硬さはHR
C30〜HRC45 に設定されていて比較的軟らかいため、切
削が容易であり、仕上げ加工に手間が掛からない。次
に、ダイカスト金型(以下、金型という)に窒化処理が
施される。窒化処理とは鋼材の表面に窒素を侵入させて
表面を硬化させる熱処理であり、次の手順で行われる。
先ず、金型が真空チャンバー内に収納され、その真空チ
ャンバー内が室温状態において10-4torr以下の高真空に
保持される。次に、真空チャンバー内にN2ガスが供給さ
れ、不活性雰囲気下でその真空チャンバー内の温度が約
400 ℃以上になるように加熱される。さらに、真空チャ
ンバー内に順次CO2 ガス、NH3 ガス等を供給し、その真
空チャンバー内のガス雰囲気組成を、例えば、CO2;4
%、NH3;10%、残部N2となるように各々のガス供給流量
を制御しながら、その真空チャンバー内の圧力を約10to
rrから200torr 程度まで増大させた状態で加熱保持す
る。そして、前記真空チャンバー内の温度を、例えば、
520 ℃に設定した状態で、金型をその真空チャンバー内
に約10時間保持して窒化処理を行う。[0012] When the heat treatment of the base material is performed in this manner, a finishing process is performed next, and the base material is finished to the final shape of the die casting mold. At this time, the hardness of the base material is HR
Since it is set to C30 to HRC45 and is relatively soft, cutting is easy and finishing work does not take time. Next, a die casting mold (hereinafter, referred to as a mold) is subjected to a nitriding treatment. The nitriding treatment is a heat treatment for causing nitrogen to enter the surface of the steel material to harden the surface, and is performed in the following procedure.
First, the mold is housed in a vacuum chamber, and the vacuum chamber is kept at a high vacuum of 10 -4 torr or less at room temperature. Next, N 2 gas is supplied into the vacuum chamber, and the temperature in the vacuum chamber is reduced to about
Heated to 400 ° C or higher. Further, CO 2 gas, NH 3 gas and the like are sequentially supplied into the vacuum chamber, and the gas atmosphere composition in the vacuum chamber is changed to, for example, CO 2 ; 4
%, NH 3 ; 10%, balance N 2 while controlling the gas supply flow rate so that the pressure in the vacuum chamber is about 10 to
Heat and hold with rr increased to about 200 torr. And, the temperature in the vacuum chamber, for example,
With the temperature set at 520 ° C., the mold is held in the vacuum chamber for about 10 hours to perform a nitriding treatment.
【0013】このような条件で金型に対し窒化処理が施
されると、前記金型の表面には厚み50μm 以下の窒化硬
化層が形成され、表面が硬化されて表面硬さはHV600 か
らHV900 の間となる。ここで、窒化処理におけるガス雰
囲気組成でCO2 を4 %程度に低く抑えているため、窒化
処理後の金型表面には化合物層はほとんど形成されな
い。なお、表面の硬さはマイクロビッカース硬さ試験機
により測定されるため、「表面硬さ」という用語の代わ
りに「表面マイクロ硬さ」という用語を使用する。表面
マイクロ硬さがHV600 からHV900 の間となるように窒化
処理の条件を設定したのは、表面マイクロ硬さがHV600
より小さいと硬さが不十分で耐ヒートチェック性を低下
させるからである。また、表面マイクロ硬さがHV900 よ
りも大きくなると表面が硬化しすぎて割れ感受性が増大
し、衝撃強度や耐ヒートチェック性も低下するからであ
る。When the mold is subjected to a nitriding treatment under such conditions, a nitrided hardened layer having a thickness of 50 μm or less is formed on the surface of the mold, and the surface is hardened to have a surface hardness of HV600 to HV900. Between. Here, the compound atmosphere is hardly formed on the surface of the mold after the nitriding treatment because the gas atmosphere composition in the nitriding treatment keeps the CO 2 low at about 4%. Since the surface hardness is measured by a micro Vickers hardness tester, the term “surface micro hardness” is used instead of the term “surface hardness”. The conditions for nitriding were set so that the surface microhardness was between HV600 and HV900.
If it is smaller, the hardness is insufficient and the heat check resistance is reduced. On the other hand, if the surface microhardness is larger than HV900, the surface is too hardened, the cracking sensitivity increases, and the impact strength and heat check resistance decrease.
【0014】図6は、後記する試験片(SKD61系
鋼)を使用してヒートチェック試験を行った結果のグラ
フであり、横軸に試験片の表面マイクロ硬さ、縦軸にそ
の試験片に生じた最大クラック長さを表している。な
お、図中の○が各々の試験データである。また、図中の
曲線は各々のデータから把握される特性を模式的に表し
たものである。図6に示されるように、表面マイクロ硬
さがHV600 からHV900 の間では最大クラック長さが安定
して小さくなり、耐ヒートチェック性が向上している。FIG. 6 is a graph showing the results of a heat check test performed using a test piece (SKD61-based steel) to be described later. The horizontal axis represents the surface microhardness of the test piece, and the vertical axis represents the test piece. It represents the maximum crack length that has occurred. In the figure, ○ indicates each test data. The curves in the figure schematically represent the characteristics grasped from each data. As shown in FIG. 6, when the surface microhardness is between HV600 and HV900, the maximum crack length is stably reduced, and the heat check resistance is improved.
【0015】なお、前述のヒートチェック試験では、直
径30mm、高さ20mmの円柱形の試験片を使用した。先ず、
試験片を、図9(A)に示されるように、ピーク温度
(約550 ℃) となるまでバーナーで約9 秒加熱し、次に
加熱後約12秒空冷し、さらに約9 秒水冷して略室温まで
温度を低下させた後、約12秒水滴を除去する。これを一
サイクルとして1000サイクル実施し、試験片の外観観察
及び断面のクラック分布、硬さ分布、組織変化などを観
察した。図9(B)は、試験片の断面を表しており、そ
の試験片の中央部分で断面クラックの観察、×部分で断
面硬さの測定を行った。In the above-mentioned heat check test, a cylindrical test piece having a diameter of 30 mm and a height of 20 mm was used. First,
The test piece was heated with a burner for about 9 seconds until the peak temperature (about 550 ° C.) as shown in FIG. 9 (A), then air-cooled for about 12 seconds after heating, and further water-cooled for about 9 seconds. After lowering the temperature to approximately room temperature, the water drops are removed for about 12 seconds. This was performed as one cycle for 1000 cycles, and the appearance of the test piece was observed, and the crack distribution, hardness distribution, structure change, and the like of the cross section were observed. FIG. 9 (B) shows a cross section of the test piece. Observation of a cross-sectional crack was performed at a central portion of the test piece, and measurement of a cross-sectional hardness was performed at a × portion.
【0016】前記ヒートチェック試験結果より、金型の
表面マイクロ硬さをHV600 からHV900 の間に設定すれ
ば、その金型の耐ヒートチェック性が向上することが分
かる。また、前述の窒化処理の条件を窒化硬化層の厚み
が50μm (=0.05mm) 以下になるように設定したのは、窒
化硬化層の厚みがこれ以上厚くなると金型表面の靱性が
低下して割れ感受性が増大し、衝撃強度を低下させると
ともに耐ヒートチェック性も低下させるからである。図
5は、同じく試験片(SKD61系鋼)を使用してヒー
トチェック試験を行った結果のグラフであり、横軸に試
験片の硬化深さ(窒化硬化層の厚み)、縦軸にその試験
片に生じたクラックの最大長さを表している。なお、図
中の○が各々の試験データである。また、図中の直線は
各々のデータから把握される特性を模式的に表したもの
である。図5に示されるように、窒化硬化層の厚みが50
μm (=0.05mm) 以下の範囲で最大クラック長さが安定し
て小さくなり、耐ヒートチェック性等が向上している。
したがって、窒化硬化層の厚みが50μm (=0.05mm) 以下
になるように金型に窒化処理を施すことにより、金型の
耐ヒートチェック性を向上させることができる。From the results of the heat check test, it can be seen that when the surface microhardness of the mold is set between HV600 and HV900, the heat check resistance of the mold is improved. In addition, the conditions of the nitriding treatment described above were set so that the thickness of the nitrided hardened layer was 50 μm (= 0.05 mm) or less. This is because cracking sensitivity is increased, impact strength is reduced, and heat check resistance is also reduced. FIG. 5 is a graph showing the results of a heat check test using the same test piece (SKD61-based steel). It represents the maximum length of a crack generated in a piece. In the figure, ○ indicates each test data. The straight lines in the figure schematically represent the characteristics grasped from each data. As shown in FIG. 5, the thickness of the nitrided hardened layer is 50
In the range of μm (= 0.05 mm) or less, the maximum crack length is stably reduced, and the heat check resistance and the like are improved.
Therefore, the heat check resistance of the mold can be improved by subjecting the mold to nitriding so that the thickness of the nitrided hardened layer becomes 50 μm (= 0.05 mm) or less.
【0017】また、金型の表面にほとんど化合物層が形
成されないように窒化処理の条件を設定したのは、化合
物層は脆いために耐ヒートチェック性や衝撃強度を低下
させるからである。図7は、同じく試験片(SKD61
系鋼)を使用してヒートチェック試験を行った結果のグ
ラフであり、横軸に試験片の表面に形成された化合物層
の厚み、縦軸にその試験片に生じたクラックの最大長さ
を表している。なお、図中の○が各々の試験データであ
る。また、図中の直線及び曲線は各々のデータから把握
される特性を模式的に表したものである。図7に示され
るように、化合物層の厚みが小さくなれば最大クラック
長さが小さくなって、耐ヒートチェック性等が向上す
る。したがって、金型の表面にほとんど化合物層が形成
されないように窒化処理を施すことにより、金型の耐ヒ
ートチェック性を向上させることができる。The reason for setting the nitriding treatment so that almost no compound layer is formed on the surface of the mold is that the compound layer is brittle, so that heat check resistance and impact strength are reduced. FIG. 7 shows a test piece (SKD61).
Is a graph of the results of a heat check test performed using the same type of steel, and the horizontal axis represents the thickness of the compound layer formed on the surface of the test piece, and the vertical axis represents the maximum length of a crack generated in the test piece. Represents. In the figure, ○ indicates each test data. The straight line and the curve in the figure schematically represent the characteristics grasped from each data. As shown in FIG. 7, when the thickness of the compound layer is reduced, the maximum crack length is reduced, and the heat check resistance and the like are improved. Therefore, the heat check resistance of the mold can be improved by performing the nitriding treatment so that almost no compound layer is formed on the surface of the mold.
【0018】このようにして、前記金型に対して窒化処
理が施されると、次に、耐アルミ溶損性を確保するた
め、溶湯と接する金型の表面には例えばPVD処理が施
されて、金型が完成する。ここで、PVD処理とは鋼等
の表面に窒化チタンなどの硬質物質を物理蒸着法により
2μm 〜10μm の厚さに被覆させる処理であり、焼き戻
し温度以下で処理を行う。これによって、金型を熱変形
させることなく金型の耐アルミ溶損性を向上させること
ができる。After the mold is subjected to the nitriding treatment in this manner, the surface of the mold in contact with the molten metal is then subjected to, for example, a PVD treatment in order to secure the aluminum erosion resistance. Then, the mold is completed. Here, PVD treatment means that a hard substance such as titanium nitride is applied to the surface of steel or the like by physical vapor deposition.
This is a process for coating to a thickness of 2 μm to 10 μm, and is performed at a tempering temperature or lower. As a result, the aluminum erosion resistance of the mold can be improved without thermally deforming the mold.
【0019】図2は、本実施の形態に係るダイカスト金
型の製造方法を使用して製造したダイカスト金型の特性
の一例を表している。母材としてSKD61系鋼のA鋼
を使用し、焼入れ、焼き戻し後の硬さをHRC45 に調整し
た場合、前述のように窒化処理を施すことにより、表面
マイクロ硬さがHV898 、硬化深さ( 窒化硬化層の厚み)4
0 μm 、化合物の厚さ≒0 、衝撃強度49.1J/cm2 、最大
クラック長さ20μm となった。また、金型の表面にPV
D処理を施すことにより、耐アルミ溶損指標は10.0であ
った。FIG. 2 shows an example of characteristics of a die casting mold manufactured by using the method of manufacturing a die casting mold according to the present embodiment. When SKD61 series steel A is used as the base material and the hardness after quenching and tempering is adjusted to HRC45, the surface microhardness is HV898 and the hardening depth ( (Thickness of nitrided hardened layer) 4
The thickness was 0 μm, the thickness of the compound was ≒ 0, the impact strength was 49.1 J / cm 2 , and the maximum crack length was 20 μm. In addition, PV
By performing the D treatment, the aluminum erosion resistance index was 10.0.
【0020】ここで、耐アルミ溶損指標とは、先ず、70
0 ℃の溶融アルミ合金に試験片を二時間浸漬することに
よる試験片表面の損傷状態を0 〜4 の指数で官能評価
(1) する。なお、指数が大きいほど試験片表面の損傷は
少ない。次に、650 ℃の溶融アルミ合金に別の試験片を
二時間浸漬することによる試験片表面の損傷状態を0 〜
4 の指数で官能評価(2) する。さらに、700 ℃の溶融ア
ルミ合金に試験片を二時間浸漬することによる試験片表
面の損傷状態を0 〜2 の指数で官能評価(3) する。そし
て、官能評価(1) 〜(3) の総合点を耐アルミ溶損指標と
している。Here, the aluminum erosion resistance index is defined as:
Sensory evaluation of the damage state of the specimen surface by immersing the specimen in a molten aluminum alloy at 0 ° C for 2 hours using an index of 0 to 4
(1) Yes. The larger the index, the less the damage on the test piece surface. Next, the damage state of the test piece surface caused by immersing another test piece in a molten aluminum alloy at
Perform sensory evaluation (2) with an index of 4. Further, the damage state of the test piece surface by immersing the test piece in a molten aluminum alloy at 700 ° C. for 2 hours is subjected to a sensory evaluation with an index of 0 to 2 (3). Then, the total score of the sensory evaluations (1) to (3) is used as an aluminum erosion resistance index.
【0021】なお、試験片は、図8に示されるように、
A1〜A4、B1〜B4の八個の試験片が支柱( 保持治具) にセ
ットされた状態で、ルツボに貯留された溶融アルミ合金
に浸漬される。ここで、前記ルツボは約10Kgのアルミ合
金を所定温度に保持できるようになっており、また、ア
ルミ合金としてはADC12 が使用される。このようにし
て、溶融アルミ合金に所定時間浸漬された試験片はルツ
ボから取り出され、冷却された後、苛性ソーダ溶液に浸
漬される。そして、付着したアルミ合金が溶融除去され
た後、試験片の表面の損傷状況が観察されて前述の官能
評価が行われる。The test piece was, as shown in FIG.
Eight test pieces A1 to A4 and B1 to B4 are immersed in a molten aluminum alloy stored in a crucible while being set on a support (holding jig). Here, the crucible is capable of holding an aluminum alloy of about 10 kg at a predetermined temperature, and ADC12 is used as the aluminum alloy. Thus, the test piece immersed in the molten aluminum alloy for a predetermined time is taken out of the crucible, cooled, and then immersed in a caustic soda solution. Then, after the attached aluminum alloy is melted and removed, the state of damage on the surface of the test piece is observed, and the above-described sensory evaluation is performed.
【0022】同様に、母材としてSKD61系鋼のB鋼
を使用し、焼入れ、焼き戻し後の硬さをHRC45 に調整し
た場合、前述のように窒化処理を施すことにより、表面
マイクロ硬さはHV809 、硬化深さ( 窒化硬化層の厚み)3
0 μm 、化合物の厚さ≒0 、衝撃強度56.2J/cm2 、最大
クラック長さ10μm となった。また、金型の表面にPV
D処理を施すことにより、耐アルミ溶損指標は10.0であ
った。また、母材としてSKD61系鋼のC鋼を使用
し、焼入れ、焼き戻し後の硬さをHRC45 に調整した場
合、窒化処理を施すことにより、表面マイクロ硬さはHV
726 、硬化深さ( 窒化硬化層の厚み)40 μm 、化合物の
厚さ≒0 、衝撃強度69.1J/cm2 、最大クラック長さ15μ
m となった。また、金型の表面にPVD処理を施すこと
により、耐アルミ溶損指標は10.0であった。Similarly, when the SKD61 series steel B is used as the base material and the hardness after quenching and tempering is adjusted to HRC45, the surface microhardness is increased by performing the nitriding treatment as described above. HV809, hardening depth (thickness of nitrided hardened layer) 3
The thickness was 0 μm, the thickness of the compound was ≒ 0, the impact strength was 56.2 J / cm 2 , and the maximum crack length was 10 μm. In addition, PV
By performing the D treatment, the aluminum erosion resistance index was 10.0. In addition, when using SKD61 series C steel as the base material and adjusting the hardness after quenching and tempering to HRC45, the surface microhardness is increased by HV to HV.
726, Hardening depth (thickness of nitrided hardened layer) 40 μm, Compound thickness ≒ 0, Impact strength 69.1 J / cm 2 , Maximum crack length 15μ
m. In addition, by performing PVD treatment on the surface of the mold, the aluminum erosion resistance index was 10.0.
【0023】また、母材としてSKD61系鋼のD鋼を
使用し、焼入れ、焼き戻し後の硬さをHRC45 に調整した
場合、窒化処理を施すことにより、表面マイクロ硬さは
HV646 、硬化深さ( 窒化硬化層の厚み)40 μm 、化合物
の厚さ≒0 、衝撃強度80.6J/cm2 、最大クラック長さ20
μm となった。また、金型の表面にPVD処理を施すこ
とにより、耐アルミ溶損指標は10.0であった。[0023] In the case where D steel of SKD61 series steel is used as the base material and the hardness after quenching and tempering is adjusted to HRC45, the surface microhardness is reduced by nitriding.
HV646, hardening depth (thickness of nitrided hardened layer) 40 μm, compound thickness ≒ 0, impact strength 80.6 J / cm 2 , maximum crack length 20
μm. In addition, by performing PVD treatment on the surface of the mold, the aluminum erosion resistance index was 10.0.
【0024】このように、本実施の形態に係るダイカス
ト金型は硬さが HRC30〜HRC45 の熱間工具鋼により成形
されているため、従来技術における金型よりも硬さが低
く、熱処理後に金型を仕上げる際の加工が容易になる。
また、HRC30 〜HRC45 の熱間工具鋼は靱性が高いため必
要な衝撃強度を確保することができる。さらに、窒化処
理により金型表面の硬さがHv600 からHv900 の間に保持
されるため、耐ヒートチェック性を向上させることがで
きる。また、金型表面の窒化硬化層の厚みが50μm 以下
であるため、その金型表面の靱性をさほど低下させるこ
とがなく、衝撃強度の低下を防止できる。As described above, the die-casting die according to the present embodiment is formed of hot work tool steel having a hardness of HRC30 to HRC45, and therefore has a lower hardness than the die in the related art, and after the heat treatment. Processing when finishing the mold becomes easy.
In addition, hot tool steels of HRC30 to HRC45 have high toughness and can secure necessary impact strength. Further, since the hardness of the mold surface is maintained between Hv600 and Hv900 by the nitriding treatment, the heat check resistance can be improved. Further, since the thickness of the nitrided hardened layer on the surface of the mold is 50 μm or less, the toughness of the surface of the mold is not significantly reduced, and a decrease in impact strength can be prevented.
【0025】また、溶湯と接触する面はPVD処理が施
されているため、耐アルミ溶損性を向上させることがで
きる。さらに、金型の表面に脆い化合物層がほとんど形
成されないように窒化処理が行われるため、耐ヒートチ
ェック性等をさらに向上させることができる。なお、本
実施の形態に係るダイカスト金型においては、耐アルミ
溶損性を向上させるためにPVD処理を実施したが、母
材の焼き戻し温度以下で処理できればこれに限定される
ことはなく、例えば、放電被覆処理、プラズマCVD処
理、メッキ等でも可能である。Further, since the surface in contact with the molten metal is subjected to the PVD treatment, the aluminum erosion resistance can be improved. Furthermore, since the nitriding treatment is performed so that a brittle compound layer is hardly formed on the surface of the mold, heat check resistance and the like can be further improved. In addition, in the die casting mold according to the present embodiment, PVD treatment was performed in order to improve aluminum erosion resistance, but is not limited thereto as long as the treatment can be performed at a tempering temperature of the base material or lower. For example, a discharge coating process, a plasma CVD process, plating, or the like is also possible.
【0026】〔第2の実施の形態〕本実施の形態に係る
ダイカスト金型の製造方法は、第1の実施の形態に係る
ダイカスト金型の製造方法における窒化処理の方法を変
更したものであり、その他の工程については第1の実施
の形態と全く同様である。本実施の形態における窒化処
理では、先ず、金型が真空チャンバー内に収納され、そ
の真空チャンバー内が室温状態において10-4torr以下の
高真空に保持される。次に、真空チャンバー内にN2ガス
が供給され、不活性雰囲気下でその真空チャンバー内の
温度が約400 ℃以上になるように加熱される。さらに、
真空チャンバー内に順次 NH3ガス、RXガス等を供給し、
ガス雰囲気組成を、例えば、NH3;30%、RXガス;30 %、
残部N2となるように各々のガス供給流量を制御しなが
ら、その真空チャンバー内の圧力を200torr 以上に増大
させた状態で加熱保持する。そして、前記真空チャンバ
ー内の温度を、例えば、520 ℃に設定した状態で、金型
をその真空チャンバー内に10時間保持して窒化処理を行
う。このようにして、所定の処理が終了したら再度真空
チャンバー内をN2ガスで置換した後冷却する。[Second Embodiment] A method of manufacturing a die casting mold according to the present embodiment is a modification of the method of manufacturing a die casting mold according to the first embodiment, which is different from the method of nitriding treatment. The other steps are exactly the same as in the first embodiment. In the nitriding treatment in the present embodiment, first, the mold is housed in a vacuum chamber, and the vacuum chamber is kept at a high vacuum of 10 -4 torr or less at room temperature. Next, N 2 gas is supplied into the vacuum chamber, and the vacuum chamber is heated under an inert atmosphere so that the temperature in the vacuum chamber becomes about 400 ° C. or higher. further,
Supply NH 3 gas, RX gas, etc. sequentially into the vacuum chamber,
The gas atmosphere composition is, for example, NH 3 ; 30%, RX gas; 30%,
While controlling the respective gas supply flow rate so as to balance N 2, heated held in a state of increased pressure in the vacuum chamber above 200 torr. Then, with the temperature in the vacuum chamber set at, for example, 520 ° C., the mold is held in the vacuum chamber for 10 hours to perform a nitriding treatment. In this way, when the predetermined processing is completed, the inside of the vacuum chamber is replaced with N 2 gas again and then cooled.
【0027】なお、RXガスとは、LPG と空気を高温で混
合させ、触媒を通じて変成したガスであり、その組成は
ブタンを使用する場合、CO;24.2 %、H2;31.5 %、N2;4
4 %、その他 CO2、H2O 、CH4 等を含む。図10は、本
実施の形態に係るダイカスト金型の製造方法を使用して
製造したダイカスト金型の特性の一例を表している。母
材としてSKD61系鋼のA鋼を使用し、焼入れ、焼き
戻し後の硬さをHRC45 に調整した場合、前述のように窒
化処理を施すことにより、表面マイクロ硬さがHV836 、
硬化深さ( 窒化硬化層の厚み)40 μm 、化合物の厚さ≒
0 、衝撃強度48.2J/cm2 、最大クラック長さ10μm とな
った。また、金型の表面にPVD処理を施すことによ
り、耐アルミ溶損指標は10.0であった。The RX gas is a gas in which LPG and air are mixed at a high temperature and modified through a catalyst. When butane is used, the composition is as follows: CO; 24.2%, H 2 ; 31.5%, N 2 ; Four
4%, other CO 2 , H 2 O, CH 4 etc. FIG. 10 shows an example of characteristics of a die casting mold manufactured by using the method of manufacturing a die casting mold according to the present embodiment. When SKD61 series steel A is used as the base material and the hardness after quenching and tempering is adjusted to HRC45, the surface microhardness is HV836,
Hardening depth (thickness of nitrided hardened layer) 40 μm, compound thickness 化合物
0, impact strength 48.2 J / cm 2 , and maximum crack length 10 μm. In addition, by performing PVD treatment on the surface of the mold, the aluminum erosion resistance index was 10.0.
【0028】次に、母材としてSKD61系鋼のB鋼を
使用し、焼入れ、焼き戻し後の硬さをHRC45 に調整した
場合、窒化処理を施すことにより、表面マイクロ硬さは
HV616 、硬化深さ( 窒化硬化層の厚み)30 μm 、化合物
の厚さ≒0 、衝撃強度56.9J/cm2 、最大クラック長さ10
μm となった。また、金型の表面にPVD処理を施すこ
とにより、耐アルミ溶損指標は10.0であった。また、母
材としてSKD61系鋼のC鋼を使用し、焼入れ、焼き
戻し後の硬さをHRC45 に調整した場合、窒化処理を施す
ことにより、表面マイクロ硬さはHV718 、硬化深さ( 窒
化硬化層の厚み)30 μm 、化合物の厚さ≒0 、衝撃強度
69.2J/cm2 、最大クラック長さ20μm となった。また、
金型の表面にPVD処理を施すことにより、耐アルミ溶
損指標は10.0であった。Next, when the hardness after quenching and tempering is adjusted to HRC45 using SKD61 series steel B as a base material, the surface microhardness is reduced by nitriding.
HV616, hardening depth (thickness of nitrided hardened layer) 30 μm, compound thickness ≒ 0, impact strength 56.9 J / cm 2 , maximum crack length 10
μm. In addition, by performing PVD treatment on the surface of the mold, the aluminum erosion resistance index was 10.0. When using SKD61 series C steel as the base material and adjusting the hardness after quenching and tempering to HRC45, the surface microhardness is HV718, the hardening depth (nitriding Layer thickness) 30 μm, compound thickness ≒ 0, impact strength
69.2 J / cm 2 , and the maximum crack length was 20 μm. Also,
By subjecting the surface of the mold to the PVD treatment, the aluminum erosion resistance index was 10.0.
【0029】また、母材としてSKD61系鋼のD鋼を
使用し、焼入れ、焼き戻し後の硬さをHRC45 に調整した
場合、窒化処理を施すことにより、表面マイクロ硬さは
HV644 、硬化深さ( 窒化硬化層の厚み)40 μm 、化合物
の厚さ≒0 、衝撃強度83.8J/cm2 、最大クラック長さ10
μm となった。また、金型の表面にPVD処理を施すこ
とにより、耐アルミ溶損指標は10.0であった。このよう
に、本実施の形態に係るダイカスト金型及びその製造方
法のよっても第1の実施の形態と同様の作用、効果が得
られるようになる。[0029] When the hardness after quenching and tempering is adjusted to HRC45 using D steel of SKD61 series steel as the base material, the surface microhardness is reduced by nitriding.
HV644, hardening depth (thickness of nitrided hardened layer) 40 μm, compound thickness ≒ 0, impact strength 83.8 J / cm 2 , maximum crack length 10
μm. In addition, by performing PVD treatment on the surface of the mold, the aluminum erosion resistance index was 10.0. Thus, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained by the die casting mold and the method of manufacturing the same according to the present embodiment.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明によると、金型が従来技術に係る
金型よりも硬さが低いため、熱処理後に金型を仕上げる
際の加工が容易になる。このため、金型の加工コストを
低減させるとともに加工精度も向上させることができ
る。また、金型として必要な衝撃強度を確保することが
できるとともに、耐ヒートチェック性を向上させること
ができる。According to the present invention, since the mold has a lower hardness than the mold according to the prior art, it is easy to finish the mold after the heat treatment. Therefore, the processing cost of the mold can be reduced and the processing accuracy can be improved. In addition, the impact strength required for the mold can be secured, and the heat check resistance can be improved.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るダイカスト金
型の製造方法における要部工程図である。FIG. 1 is a main part process diagram in a method of manufacturing a die casting mold according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るダイカスト金
型の特性を表す図面である。FIG. 2 is a drawing showing characteristics of a die casting mold according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るダイカスト金
型の母材の化学成分を表す図面である。FIG. 3 is a drawing showing chemical components of a base material of a die casting mold according to the first embodiment of the present invention.
【図4】SKD61系鋼の熱処理硬さと衝撃強度との関
係を表すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between heat treatment hardness and impact strength of SKD61 steel.
【図5】ヒートチェック試験における試験片(SKD6
1系鋼)の硬化深さ(窒化硬化層の厚み)と最大クラッ
ク長さとの関係を表すグラフである。FIG. 5 shows a test piece (SKD6) in a heat check test.
3 is a graph showing the relationship between the hardening depth (thickness of a nitrided hardened layer) and the maximum crack length of the first series steel).
【図6】ヒートチェック試験における試験片(SKD6
1系鋼)の表面マイクロ硬さと最大クラック長さとの関
係を表すグラフである。FIG. 6 shows a test piece (SKD6) in a heat check test.
4 is a graph showing the relationship between the surface microhardness of No. 1 steel and the maximum crack length.
【図7】ヒートチェック試験における試験片(SKD6
1系鋼)の表面化合物層の厚さと最大クラック長さとの
関係を表すグラフである。FIG. 7 shows a test piece (SKD6) in a heat check test.
4 is a graph showing the relationship between the thickness of the surface compound layer of (system 1 steel) and the maximum crack length.
【図8】耐アルミ溶損性の試験の様子を表す平面図であ
る。FIG. 8 is a plan view showing a state of an aluminum erosion resistance test.
【図9】ヒートチェック試験方法(図A)、及び試験片
の断面図(図B)である。FIG. 9 is a heat check test method (FIG. A) and a cross-sectional view of a test piece (FIG. B).
【図10】本発明の第2の実施の形態に係るダイカスト
金型の特性を表す図面である。FIG. 10 is a drawing showing characteristics of a die casting mold according to a second embodiment of the present invention.
Claims (4)
り成形されており、その表面が窒化処理されて厚みが50
μm 以下の窒化硬化層が形成されており、表面硬さがHv
600 〜Hv900 であることを特徴とするダイカスト金型。(1) It is formed of hot tool steel having a hardness of HRC30 to HRC45, and its surface is nitrided to have a thickness of 50%.
μm or less, and the surface hardness is Hv
Die casting mold characterized by being 600 to Hv900.
おいて、 溶湯と接触する面には耐アルミ溶損性皮膜が形成されて
いることを特徴とするダイカスト金型。2. The die-casting die according to claim 1, wherein an aluminum erosion-resistant coating is formed on a surface in contact with the molten metal.
硬さがHv600 〜Hv900になるように、その金型を窒化処
理することを特徴とするダイカスト金型の製造方法。3. A mold is formed by processing hot tool steel, and the mold is heat-treated to maintain the hardness at HRC30 to HRC45, and the thickness of the surface nitrided hardened layer of the mold is 50 μm or less. A method for manufacturing a die-casting die, characterized by nitriding the die so that the surface hardness is Hv600 to Hv900.
製造方法において、金型の表面に化合物層がほとんど形
成されないように窒化処理を行うことを特徴とするダイ
カスト金型の製造方法。4. The method for manufacturing a die casting mold according to claim 3, wherein a nitriding treatment is performed so that a compound layer is hardly formed on the surface of the die.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26218997A JPH1190611A (en) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Die for die casting and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1190611A true JPH1190611A (en) | 1999-04-06 |
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ID=17372317
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JP26218997A Pending JPH1190611A (en) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Die for die casting and manufacture thereof |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH1190611A (en) |
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- 1997-09-26 JP JP26218997A patent/JPH1190611A/en active Pending
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