JPS61130474A - 型用鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械的性質の異方性が少なく、かつ良好な型彫
加工性を有する型用鋼に関するもので、さらに詳しくは
ＳおよびＴｅを限定した条件で添加し、鋼中の硫化物系
介在物の形態を調整した熱間加工用型、プラスチック成
型金型などの型用鋼に関するものである。

近年プレス、鍛造等の加工作業に用いる機械は大型かつ
高性能のものが出現し、作業の能率向上がはかられてい
るが、これにともなって成型金型に対する要求はますま
す厳しいものとなってきた。

すなわち成型金型が従来の機械にくらべて負荷面で苛酷
化されている反面、作業能率の面から耐久性のさらに良
好な金型が要求されており、これらの要求を満たし得る
型用鋼の開発が盛んに進められてる。また一方において
金型の複雑形状化ならびに高精度化に対処して型用鋼自
体の型彫加工性の改善も大きな課題となっている。

型用鋼の被削性を向上させるために従来から主としてｓ
、　ｐｂ等の被削性向上元素を添加した型用鋼も見見け
られ、それなりに効果をあげているが、一方において被
削性元素の添加による機械的性質の低下は避けられず特
に圧延または鍛延により延伸された型鋼は機械的性質の
異方性が強く、金型の耐久性低下の大きな原因となって
いる。これは被削性の改善に有効に作用するＭＩＩＳ等
の硫化物系介在物が展伸された形態で存在し、そこに応
力集中が生じて介在物を起点とする切欠現象が起るため
と考えられている。

そこで硫化物系介在物の形状をできるだけ球状に近くし
て応力集中を緩和することにより上記の問題を解決する
ことが試みられている。

本発明者等は熱間加工用金型またはプラスチック金型な
どの素材となる型用鋼についても上記のような考え方を
導入することにより金型の寿命向上が期待できると同時
に良好な型彫加工性を有する型用鋼が製造できると推考
し、多くの研究を積んだ結果、従来の型用鋼組成にたい
してＳおよびＴｅを特定の割合いで添加することにより
鋼中に生成される介在物自体の球形度が促進され、特に
大型介在物のほとんどが長短径比１０以下の球形に近い
形態を有することを知見した。さらに上記介在物形態を
有する型用鋼は型彫加工性が良好であるばかりでなく、
機械的性質の異方性が著るしく少ないという特徴があり
、金型成形後の耐久性も一段と優れたものが得られるこ
とを確認した。すなわち機械的性質の異方性が少なく、
かつ良好な型彫加工性を兼ね備えるためには含有される
硫化物のうち長径が２μ以上の比較的大型のものは、そ
の少なくとも８０％が長短径比１０以下でなければなら
ないこと、またこのような硫化物系介在物はＴｅ／Ｓの
重量割合いが０．０４〜０．５にえらぶことによって実
現できることを確認した。さらにはＴｅ以外の成分を調
整した溶鋼にＴｅを添加して均一に分散させることによ
り製造できること、そして上記Ｔｅの添加に先立って、
溶鋼中に非酸化性ガスを導入して強制攪拌することによ
り、被削性および鏡面仕上げ性シボ加工性などにとって
有害な主として酸化物系の介在物からなる大きさの介在
物を浮上分離させ除去するのが好ましいことも知った。

以上の新規な知見にもとづく本発明の型用鋼は、Ｃ０，
０５〜０．１５％、　ＳｉＯ，０１〜０．５０％、Ｍｎ
０゜０１〜０．５０％、Ｎｉ１５．Ｏ〜２３．０％、Ｃ
ｒ３．Ｏ〜７．０　　％、　　Ｍ、ｏ５．　０　〜１　
１．０　　％、Ｇｏ５．０　〜１０．０　　％。

Ａ　　Ｉ　　０．　０　１　〜１．０　　％、　　Ｔｉ
　　Ｏ，０１〜１．Ｏ％、Ｔｅ／Ｓは、０．０４〜０．
５の範囲にて、３０．００２〜０．４０％、Ｔｅ　：　
０．００１〜０．４０％を含有し、残余が実賞的にＦｅ
からなる組成を有し、鋼中に存在する長径２μ以上の硫
化物系介在物のうち少なくとも８０％がその長短径比１
０以下であることを特徴とする被削性の優れた型用鋼で
ある。

本発明における各成分元素の役割および範囲（重量％）
の限定理由は以下に示す。

Ｃ：　０．　ＯＯｓ〜０．１５ 型用調としての硬さ、耐摩耗性を確保するためにｏ、　
ｏ　ｏ　ｓ％以上添加する。ただし多量に添加すると靭
性が低下し、実用に適さなくなるため０．１５％以下に
限定した。

Ｓｉ：０．Ｏ２Ｎ２．５０％ 溶製時の脱酸効果のほか、基地の強化に有効な元素であ
り０．０１％以上添加する。ただし多量に添加すると地
底が多くな−ると同時に被削性が低下するため０．５０
％以下に限定した。

Ｍｎ：０．０１　〜０．５０　　％ 溶製時の脱酸効果を持たせるため及び基地を強化するた
めにを効な元素であり、０．０１％以上添加する必要が
ある。しかし多量に添加すると靭性及び被削性が低下す
るので、０．５０％以下に限定した。

Ｎｉ：ｉ５．Ｏ〜２３．０％ 基地の強化、および焼入性の確保に効果的な元素であり
、１５．０％以上添加する。しかしながら多量に添加す
ると被削性が低下し実用に適さなくなるため２３．０％
以下に限定した。

Ｃｒ：３．０〜７．０％ 基地を強靭化し、焼入性、耐摩耗性、耐酸化性の確保に
有効な元素であり、３．０％以上添加する。

しかしながら多量に添加すると靭性が低下し実用に適さ
なくなるため７．０％以下に限定した。

Ｃｏ　：　５．　Ｏ〜１０．０％ 基地の強化、および耐摩耗性の確保に有効な元素であり
５．０％以上添加する。しかしながら多量に添加すると
靭性が低下し実用に適さなくなるため１０．０％以下に
限定した。

阿ｏ：５．０〜１１，０％ 強力な炭化物形成元素で、熱処理硬さ耐摩耗性の確保に
有効な元素であり５．０％以上添加する。

しかし多量に添加すると製造が困難になると同時に靭性
が低下し、実用に適さなくなるため１１．０％以下に限
定した。

Ａ　Ｉｌ：　０．０１〜１６０％ 溶製時の脱酸効果のほか、結晶粒の微細化による靭性確
保ならびに析出硬化による熱処理硬さと耐摩耗性の確保
に有効な元素であり、０．０１％以上添加する。しかし
多量に添加すると地底が多くなり実用に適さなくなるた
め１．０％以下に限定した。

Ｓ　４０．００２〜０．４０％ 被削性を改善するために有効な介在物であるＭｎＳ系介
在物の形成には不可欠であって０．００２％以上添加す
る。多量になるほど被削性は向上する力（、鋼の清浄度
を害し、靭性が低下するため０．４０％以下に限定した
。

Ｔｅ：　　０．０　０　１〜０．４　０　　％ＭｎＳ系
介在物の形態を調整することと、それ自体で快削性を与
える点で重要な元素であり０．００１％以上添加する。

あまり大量では熱間加工性が劣るので０．４０％以下に
限定する。また硫化物系介在物の形態を改善するために
はＴｅ／Ｓの重量割合が０．０４以上であることを要す
る。しかしＴｅ／Ｓの重量割合が０．５をこえると上記
効果が少なくなり、かつ熱間加工性も低下するので、Ｔ
ｅ／Ｓの重量割合は０．０４〜０．５の範囲とする。

Ｔｉ：１．０％以下 結晶粒を微細化し、靭性の確保にきわめて有効な元素で
ある。しかし多量に添加すると地底が多（なり、靭性が
低下するため１．０％以下に確定した。

硫化物系介在物の形態と分布 型用鋼の型彫加工性および機械的性質の異方性が鋼中の
硫化物系介在物の形態と分布に大きく依存することを本
発明者等は確認し、硫化物の形態を種々変化させた鋼の
特性をしらべた。その結果、硫化物系介在物のうち長径
が２μ以上の比較的大型のものが強度異方性を左右し、
これが長短径比で１０以内にあって極端に繊状に展伸さ
れていない形態をもつならば悪影響を示さないこと、そ
して、このようなものが全硫化物系介在物中の個数にも
とづいて８０％またはそれ以上の大部分を占めるという
条件がみたされていればよいことを知ったのである。

以上記述した本発明の型用鋼を製造する第１のポイント
は成分の適確な調整にある。まず炉内でＳを除く快削性
付与元素以外の合金成分の含有量を所定の値に調節した
溶鋼を用意する。なお好ましくは真空脱ガスなどにより
ｏ攪を０．０１５％以下に低下させ、酸化物系介在物の
生成を抑制するとよい。次に炉、取りなべあるいはタン
ディシュ中にあるこの溶鋼にＴｅ／Ｓが０．０４〜０．
５の条件をみたすようにＴｅを添加して、均一に分散さ
せればよい。Ｔｅの添加は注入管中で行うこともできる
。

Ｔｅの添加に際して、主として酸化物系介在物である大
型の非金属介在物をできるだけ除去することが望ましく
この目的には炉、取りなべまたはタンディツシュ内の溶
鋼中にアルゴンのような非酸化性のガスを導入して強制
攪拌することが効果的である。この操作はＴｅの添加に
先立って行うこともできるし、またＴｅを添加しつつ行
ってもよい。

以下本発明鋼の特徴を実施例により詳細に説明する。

（実施例〉 第１表に溶製した供試鋼の成分組成を示す。

なお綱の溶製にあたっては所定量の合金元素を塩基性電
気炉内で調整した後、Ｔｅｔ−溶鋼中のＳ量に応じて取
なべ中へ添加し、均一に分散させ下注法により造塊した
。

次に第１表の供試材を用いて鍛練比が１０程度の熱間鍛
造を行ない金型の粗形を製造した。つづいて所定の条件
で焼入れ、焼もどし処理を施し。

プラス千ツク金型として要求される鏡面仕上げ性および
シボ加工性を調査した。また同時に硫化物系介在物の分
布形態を調査した。その結果をまとめて第２表に示した
。

◎：特に良い　　Ｏ：良い　　　Δ：普通同表にみられ
るごとく比較鋼にくらべて本発明鋼はいずれも鏡面仕上
げ性、シボ加工性ともに優れておりプラスチック金型用
鋼として好適であることを示している。また本発明鋼の
場合第２表にみられるごとく長短径比１０以下の比較的
球状に近い硫化物系介在物がほとんどを占めており比較
鋼にくらべて均一に分布しているため、鏡面仕上げ性お
よびシボ加工性にも好影響を及ぼしているものと思われ
る。

以上のごとく本発明鋼はＳおよびＴｅを適量添加して硫
化物系介在物の形態調整をおこなった熱間加工用型用鋼
であって、型彫加工性が良好であると同時に硫化物系介
在物の形態に基づく機械的性質異方性が少なく、また金
型の鏡面仕上げ性、シボ加工性なども良好であり、各種
金型を使用した場合に優れた耐久性が得られる等総合的
に優れた型用鋼である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＣ：０．００５〜０．１５％、Ｓｉ：０
   ．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．０１〜０．５０％、Ｎ
   ｉ　１５．０〜２３．０％、Ｃｒ：３．０〜７．０％、
   Ｍｏ：５．０〜１１．０％、Ｃｏ：５．０〜１０．０％
   、Ａｌ：０．０１〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜１．０
   ％とＴｅ／Ｓ：０．０４〜０．５の範囲でＳ：０．００
   ２〜０．４０％、Ｔｅ：０．００１〜０．４０％を含有
   し、残余が実質的にＦｅからなる組成を有し、鋼中に存
   在する長径２μ以上の硫化物系介在物のうち、少なくと
   も８０％が長短径比１０以下であることを特徴とする被
   削性の優れた型用鋼。