KR20090061047A - 강 합금, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 또는 홀더 세부구성, 홀더 또는 홀더 세부구성을 위한 단단한 경화된 블랭크, 강 합금을 위한 프로세스 - Google Patents

강 합금, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 또는 홀더 세부구성, 홀더 또는 홀더 세부구성을 위한 단단한 경화된 블랭크, 강 합금을 위한 프로세스 Download PDF

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오드 산트베르크
마그누스 티데스텐
토마스 힐스코지
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우데홀름툴링악티에보라그
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Abstract

플라스틱 몰딩 툴(plastic moulding tool)을 위한 홀더 및 홀더 세부구성(details)용 강 합금으로서, 중량%로 0.08-0.19C, 0.05-0.20N을 포함하고, 이 경우 C+N의 총량은 0.16≤ C+N ≤ 0.28의 조건을 만족하며, 0.1-1.5 Si, 0.1-2.0 Mn, 13.0-15.4 Cr, 0.01-1.8 Ni, 0.01-1.3 Mo, 선택적으로 바나듐을 최대 0.7 V까지, 선택적으로 황을 최대 0.25 S까지, 그리고 선택적으로 칼슘 및 산소를 최대 0.01(100ppm) Ca 및 최대 0.01(100ppm) O까지 포함하고, 산소에 의해 강의 기계가공성(machinability)을 향상시키며, 나머지(balance) 철, 그리고 피할 수 없는 불순물을 포함한다. 이러한 강 합금은 단단한 경화된 상태(tough hardened condition)에서 30 vol%에 이르는 페라이트를 함유하며 단단한 경화된 상태에서 290 내지 352 HB의 경도를 갖는 미세구조를 가질 것이다. 또한, 본 발명은 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 또는 홀더 세부구성 뿐만 아니라 홀더 또는 홀더 세부구성 그 자체를 제작하기 위한 프로세스에 관한 것이다.

Description

강 합금, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 또는 홀더 세부구성, 홀더 또는 홀더 세부구성을 위한 단단한 경화된 블랭크, 강 합금을 위한 프로세스 {STEEL ALLOY, A HOLDER OR A HOLDER DETAIL FOR A PLASTIC MOULDING TOOL, A TOUGH HARDENED BLANK FOR A HOLDER OR HOLDER DETAIL, A PROCESS FOR PRODUCING A STEEL ALLOY}
본 발명은 강 합금에 관한 것이고, 특히 플라스틱 사출 및 구성 부품을 위한 다이, 광택성에 대한 알맞은 요구사항을 가진 플라스틱 및 고무 몰드, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 또는 홀더 세부구성을 제작하기 위한 강 합금에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 강으로 제작된 홀더 및 홀더 세부구성에 관한 것이고 이러한 홀더 및 홀더 세부구성의 제작하기 위한 강 합금으로 만들어진 블랭크에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 강 합금의 생산 방법에 관한 것이고, 향상된 생산 경제성이 제공될 수 있다.
플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 및 홀더 세부구성은 툴 세트에서 플라스틱 몰딩 툴을 위한 클램핑 및/또는 프레임 구성요소로서 이용되고, 이 툴에서 플라스틱 제품이 일정한 종류의 몰딩 방법을 통해 제작될 것이다. 고안 가능한 홀더 세부구성 중, 실제 몰딩 툴을 수용하고 지지할 수 있는 큰 리세스를 구비한 해비 블록(heavy block) 뿐만 아니라 언급된 볼스터 플레이트(bolster plate) 및 다른 구성 부품이 있을 수 있다. 등록된 상표 이름 RAMAX S® 하에서 출원인에 의해 제작되어 판매 중인 강은 이하의 공칭 조성(nominal composition)을 갖는다: 중량%로 0.33 C, 0.35 Si, 1.35 Mn, 16.6 Cr, 0.55 Ni, 0.12 N, 0.12 S, 나머지 철 및 강의 제작과정 중의 불순물. 가장 근접하게 비교 가능한 표준화 강은 AISI 420F이다. 이러한 유형의 강은 적절한 부식 저항을 가지고, 마르텐사이트 미세구조를 갖도록 경화되고 템퍼링된다.
최근 몇년 동안, 다수의 강이 개발되었고, 이러한 응용 분야에 대한 강의 피쳐(features)를 향상시키려는 노력이 있었다. 특히, 부식 저항, 연성, 경화성, 기계가공성은 강의 피쳐를 향상시키기 위한 광범위한 포커스를 얻는 특징들이다. 이 강들은 상기 강들보다 적은 양의 탄소 및 크롬을 함유한다. 또한, 구리가 첨가되고 실리콘, 망간 및 니켈의 양은 변경된다. 매우 늦은 탄소 함유량을 얻기 위해, 용융물(melt)은 추가적인 프로세스 단계들에서 프로세스되어야 한다. 이러한 소위 탈탄화는 일반적으로 산소 또는 산소 및 아르곤의 혼합물인 가스를 이 용융물을 통해 블로우(blowing)하기 위한 수단을 구비한 컨버터를 필요로 한다. 이러한 특별한 프로세스 단계는 더 높은 생산 비용을 초래한다.
플라스틱 사출성형 몰드 베이스 구성요소의 제작에 이용되는 강 합금의 예는 US 6,358,334에거 개시된다. 강 합금은 0.03-0.06% C, 1.0-1.6% Mn, 0.01-0.03% P, 0.06-0.3% S, 0.25-1.0% Si, 12.0-14.0% Cr, 0.5-1.3% Cu, 0.01-0.1% V, 0.02-0.08% N, 나머지 철 그리고 일반적으로 존재하는 성분의 미세량(trace amounts)을 포함한다. AISI 420F 유형의 강과 비교할 때, 이 강은 감소된 경도 및 경화성, 향상된 연성, 부식 저항, 고온 강도(hot strength) 및 용접성 뿐만 아니라 열간 가공 상태에서의 향상된 표면 품질에 의해 피쳐의 유리한 조합을 갖는다.
US 2002/0162614는 몰드 부품, 플라스틱 몰드를 위한 프레임 구성의 제작에 적절한 마레이징 강 합금을 개시하고, 향상된 기계가공성, 좋은 용접성 및 높은 부식 저항을 가진 강 합금의 생산을 위한 프로세스를 개시한다. 이 합금은 0.02-0.075% C, 0.1-0.6% Si, 0.5-0.25% S, 최대 0.04% P, 12.4-15.2% Cr, 0.05-1.0% Mo, 0.2-1.8% Ni, 최대 0.15% V, 0.1-0.45% Cu, 최대 0.03% Al, 0.02-0.08% N 및 잔류 Fe 그리고 제작 과정 중의 불순물을 포함한다.
WO 2006/016043은 플라스틱 사출 성형 몰딩을 위한 몰드 또는 몰드 부품을 위한 마르텐사이트 스테인리스강을 개시한다. 이 강 합금은 0.02-0.09% C, 0.025-0.12% N, 최대 0.34% Si, 최대 0.080% Al, 0.55-1.8% Mn, 11.5-16% Cr, 및 0.48%이하의 Cu, 0.90% 이하의 (Mo+W/2), 0.90% 이하의 Ni, 0.090%이하의 V, 0.090% 이하의 Nb, 0.025% 이하의 Ti, 0.25% 이하의 Si, 나머지 Fe 및 제작 과정 중의 불순물을 포함한다. US 6,358,334에서 개시된 강과 비교할 때, 이 강은 향상된 용접성, 좋은 부식 저항, 좋은 열 전도성 및 단조 및 재순환 동안의 적은 문제점을 가진다.
등록된 상표 이름 RAMAX2® 하에서 출원인에 의해 제작되어 판매 중인 강은 최근에 개발된 강에 속한다. 이 강 합금은 이하의 공칭 조성을 가진다: 0.12% C, 0.20 Si, 0.30 Mn, 0.10 S, 13.4 Cr, 1.60 Ni, 0.50 Mo, 0.20 V, 및 0.105 N, 나머지 Fe 및 제작 과정 중의 불순물을 갖는다. 강의 제작은 이하의 탈탄화 단계를 필요로 하지 아니한 채 수행될 수 있다. 이 강은 뛰어난 기계가공성, 좋은 부식 저항 및 경화성, 모든 치수에서의 균일한 경도 그리고 낮은 몰드 생산 및 유지 비용을 초래하는 좋은 만입 저항을 갖고, 이 강은 시장에서 성공적인 제품이다.
상기 언급된 강들은 일정한 합금 성분의 비용이 최근에 증가하였기 때문에 제조하는데 있어서 상당히 비싸게 되었다. 또한, 이렇나 강들에서의 낮은 탄소 함유량은 증가된 생산 비용을 초래하는 용융물의 탈탄화를 수행을 필요로 한다. 따라서 본 출원에 대한 강의 가장 중요한 피쳐들, 예를 들어 부식 저항, 경화성, 기계가공성, 경도의 관점에서 상당한 감소 없이 그리고 이후의 탈탄화 단계의 필요 없이 제작될 수 있으며 낮은 합금 비용으로 생산될 수 있는 강에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 강 합금을 제공하는 것이고, 특히 낮은 합금 비용에서 제작될 수 있는 구성 부품(constructional parts)을 위한 그리고 플라스틱 사출을 위한 다이, 광택성에 대한 알맞은 요구사항을 가진 플라스틱 및 고무 몰드, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 및 홀더 세부구성의 제작을 위한 강 합금을 제공하는 것이다. 이는 중량%로 이하의 화학 조성을 갖는 강 합금에 의해 얻어질 수 있다:
0.08-0.19 C,
0.16 ≤ C + N ≤ 0.28,
0.1-1.5 Si,
0.1-2.0 Mn,
13.0-15.4 Cr,
0.01-1.8 Ni,
0.01-1.3 Mo,
선택적으로 최대 0.7 V,
선택적으로 최대 0.25 S,
선택적으로 CA 및 O, 최대 0.01(100ppm) Ca, 최대 0.01(100ppm) O, 나머지 철 그리고 피할수 없는 불순물을 포함하고 이로써 상기 강의 기계가공성을 향상시키며 상기 강 합금은 단단한 경화된 상태에서 30 vol%에 이르는 페라이트를 함유하며 단단한 경화된 상태에서 290 내지 352 HB의 경도를 갖는 미세구조를 갖는다.
또한, 본 발명은 향상된 기계 가공성을 가진 강 합금을 제공하는 것을 목표로 하는데, 왜냐하면 제작 비용의 많은 부분이 이러한 작동에 관한 것이고 인느 상이한 커팅 작동에 의해 수행되기 때문이다. 본 발명의 강 합금은 이하의 요구사항을 충족시키는 것이 바람직하다:
- 적절한 부식 저항
- 단단한 경화된 상태에서 290-352 HB의 경도를 갖고, 이는 강에 경도 및 기계 가공성의 유리한 조합을 제공함
- 적절한 경화성, 강이 적어도 300mm에 이르고 일정한 경우에 400mm에 이르는 두께를 가질 수 있는 플레이트로 만들어진 홀더 블록의 제작을 위해 이용될 수 있음
- 적절한 연성/인성
- 적절한 광택성, 이에 의해 적어도 바람직한 실시예에 따르면 광택성이 고려되는 한 알맞은 요구 사항이 일어나는 몰딩 툴에 이용될 수 있음
- 적절한 고온 연성에 의해 열간 가공 작업 동안 형성된 결함의 제거를 위한 광범위한 기계가공을 피함.
또한, 본 발명은 이러한 홀더 및 홀더 세부구성의 제작을 위한 강 합금으로 만들어진 블랭크(blanks)에 관한 것이다. 본 발명의 추가적인 목적은 향상된 생산 경제성을 가진 생산 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 광범위한 태양에 따르면, 홀더 및 홀더 세부구성의 구성 부품, 플라스틱 사출을 위한 다이, 플라스틱 및 고무 몰드, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 또는 홀더 세부구성의 제작을 위한 강 합금은 중량%로 이하의 화학 조성을 갖는다: 0.08-0.19 C, 0.16< C+N <0.28, 0.1-1.5 Si, 0.1-2.0 Mn, 13.0-15.4 Cr, 0.01-1.8 Ni, 0.01-1.3 Mo, 최대 0.7 V, 최대 0.25 S, 최대 0.01(100ppm) Ca, 최대 0.01(100ppm) O, 나머지 철 그리고 피할 수 없는 불순물을 포함하고, 매트릭스에서 30vol%에 이르는 페라이트를 함유한다.
본 발명의 두번째 태양에 따르면, 기계가공성에서의 향상 및 합금 비용에서의 감소가 얻어지고, 이 경우 강은 중량%로 0.10-0.15 C, 0.08 < N ≤ 0.14, 이경우 0.17 < C+N < 0.25, 0.7-1.2 Si, 0.85-1.8 Mn, 13.5-14.8 Cr, 0.10-0.40 Mo, 0.1-0.55 Ni, 0.09 < V ≤0.20, 나머지 철과 피할수 없는 불순물을 포함하고, 매트릭스에서 15vol%에 이르는 페라이트를 함유한다. 바람직하게, 강의 화학 조성은 중량%로 0.10-0.15 C, 0.08 <N≤0.14, 이경우 0.17<C+N<0.25, 0.75-1.05 Si, 1.35-1.55 Mn, 13.6-14.1 Cr, 0.15-0.25 Mo, 0.30-0.45 Ni, 0.09< V ≤0.15, 나머지 철과 피할수 없는 불순물을 포함하고, 매트릭스에서 10vol%에 이르는 페라이트를 함유한다.
강의 변형에서, 수행된 테스트는 강이 이하의 화학 조성을 가질 경우 합금 비용의 감소 및 생산 비용의 감소와 동시에 기계가공성에서의 예측하지 못한 향상이 얻어질 수 있음을 나타낸다: 중량%로, 0.08-0.19 C, 0.16 < C+N <0.28, 0.75-1.05 Si, 1.05-1.8 Mn, 13.0-15.4 Cr, 0.15-0.25 Ni, 0.15-0.55 Mo, 최대 0.7 V, 최대 0.25S, 최대 0.01(100ppm) Ca, 최대 0.01(100ppm) O, 나머지 철 그리고 피할 수 없는 불순물을 포함하고, 매트릭스에서 10vol%에 이르는 페라이트를 포함한다.
강의 개별적인 성분 및 그들의 상호작용의 중요성에 고려되는 한, 이하의 내용은 어떠한 특정한 이론에 대해 청구된 특허 보호를 구속하지 아니한 채 이용하는 것이 고려될 수 있다. 이러한 텍스트에서, 항상 중량%는 합금 성분의 양이 고려될 때 지칭되는 것이고, 부피%는 강의 구성 조성이 고려될 때 지칭되는 것으로, 예를 들어 카바이드, 니트리드, 카르보니트리드, 마르텐사이트 또는 페라이트와 같은 것이 다르게 지칭되지 않는 경우이다. 이 텍스트에서, M(C,N)-카바이드, M23C6-카바이드, M7C3-카바이드 등은 다르게 언급되지 않는다면 카바이드, 니트리드 및 카르보니트리드를 지칭한다.
탄소 및 질소는 강의 경도 및 연성에 매우 중요한 성분이다. 또한, 탄소는 중요한 경화성 촉진 성분이다. 그러나, 탄소는 크롬을 크롬 카바이드(M7C3-카바이드)의 형태로 결합되고(bind), 따라서 강의 부식 저항을 해칠 수 있다. 따라서, 강은 최대 0.19% 탄소, 바람직하게는 최대 0.15% 탄소, 더욱 바람직하게는 최대 0.14% 탄소를 포함할 수 있다. 그러나, 또한 탄소는 템퍼링된 마르텐사이트에서 용해된 성분으로서 질소와 함께 존재할 수 있고 이에 의해 경도에 기여하며 오스테나이트 안정제로서 작용한다. 강에서 탄소의 최소량은 0.08%, 바람직하게는 0.09% 이상일 것이다. 바람직한 실시예에서, 탄소 함유량은 적어도 0.10%이다. 공칭적으로 강은 0.12% C를 함유한다.
질소는 합금 시스템에서 응고(solidification) 상태에 영향을 미침에 의해 카바이드 및 카르보니트리드의 더욱 더 균일한 분포의 제공에 기여하고, 이에 의해 카바이드의 더욱 큰 응집물(aggregates)를 제공한다. 또한, 크롬이 풍부한 M23C6-카바이드의 비는 작은 M(C,N), 즉 바나듐-카바이드를 위해 감소되고, 이는 연성/인성 및 부식 저항에 유리한 영향을 미친다. 질소는 더 작은 카바이드 및 니트리드를 포함하는 더욱 유리한 응고 프로세스를 제공하는데 기여하며, 이는 작업 동안 더욱 미세하게 분산된 상으로 분해될 수 있다. 또한, 이러한 카바이드는 강의 더욱 미세한 그레인 크기에 기여할 것이다. 또한, 질소는 오스테나이트 안정제로서 작용한다.
이러한 이유 때문에, 질소는 적어도 0.05%, 바람직하게는 0.08% 이상, 그러나 0.20% 이하, 바람직하게는 최대 0.13%, 더욱 바람직하게는 최대 0.11%의 양으로 존재한다. 공칭적으로 강은 0.09% N를 포함한다. 동시에 탄소 및 질소의 총량은 0.16≤C+N≤0.28, 바람직하게는 0.17≤C+N≤0.25를 만족할 것이다. 바람직한 실시예에서 탄소 및 질소의 합은 적어도 0.19%, 그러나 적절하게는 최대 0.23%일 것이다. 공칭적으로, 강은 0.21%(C+N)을 포함한다. 강의 경화되고 템퍼링된 상태에서, 질소는 고용체에서 질소-마르텐사이트의 형태로 마르텐사이트에 거의 용해되어 있고(dissolved), 따라서 원하는 경도에 기여한다.
요약하면, 질소의 함유량이 고려되는 한, 질소는 상기 최소량으로 존재하고 이에 의해 강의 매트릭스의 소위 PRE-값을 증가시킴에 의해 원하는 부식 저항에 기여하고, 마르텐사이트의 경도에 기여하는 템퍼링된 마르텐사아티에 용해된 성분으로서 존재하는데 기여하며, 탄소가 가장 중요한 경도 기여자인 경우 탄소+질소의 함유량을 최대화하며 상기 최대 함유량을 초과하지 않은 채로 탄소와 함께 원하는 정도로 카르보니트리드, M(C,N)을 형성하는데 기여한다.
실리콘은 강의 탄소 활성을 증가시키고 그로부터 더욱 주요한 카바이드를 침전시키는 경향을 증가시킨다. 또한, 긍정적인 효과는 커팅 툴 상에서의 갤링(galling) 및 접착성 마모를 감소시키는 강의 능력에서 얻어질 수 있으며 칩 브레이킹 성질(chip breaking properties)은 실리콘에 의해 향상될 수 있다. 또한, 실리콘은 페라이트 안정화 성분이고 이는 페라이트 안정화 성분인 크롬 및 몰리브덴과 균형을 이룰 것이며, 이에 의해 강은 30%에 이르는 원하는 페라이트 함유량을 얻게 되고 이로써 강에 원하는 기계가공성 및 고온 연성을 제공한다. 본 발명의 강에 대해서 실리콘은 그 페라이트 촉진 피쳐에 의해서만이 아니라 기계가공성에서의 향상에 기여하는 것처럼 본인다. 동시에, 강은 문제의 이용에 대한 강에서 종래에 존재하는 것보다 낮은 함유량의 탄소를 포함하지만, 상기 언급된 최근에 개발된 강에서 제안된 것보다는 높은 함유량을 포함한다. 따라서, 강은 적어도 0.1% Si, 바람직하게는 0.6% 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 0.7% Si를 포함한다. 일반적으로 이 법칙은 페라이트 안정화 성분이 오스테나이트 안정화 성분으로 적용되어 강에서 페라이트의 원하는 형성을 얻는데 이용될 것이다. 실리콘의 최대 함유량은 1.5%, 바람직하게는 최대 1.2%이다. 바람직한 실리콘 함유량은 0.75-1.05%이다. 공칭적으로 강은 0.90% 실리콘을 함유한다.
망간은 경화성을 촉진시키는 성분이고, 이는 망간의 유리한 효과이며, 또한 기계가공성을 향상시키는 강에서의 망간 황화물을 형성함에 의해 황의 정련을 위해 이용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 본 발명의 강은 경화성을 가질 것이고, 이 경화성은 더 큰 치수의 바아(bars)가 공기에서의 냉각에 의해 경화될 수 있게 하며, 이에 의해 경화된 바아의 이후의 평평화의 필요가 제거된다. 따라서, 망간은 0.1%, 바람직하게는 적어도 0.85%, 더욱 바람직하게는 적어도 1.05%의 최소 함유량으로 존재할 것이다. 망간은 인과 함께 분리 경향을 갖고, 이는 템퍼링 취성을 일으킬 수 있으며 그로부터 인의 함유량은 불순물 레벨을 초과하지 않도록 제어될 것이다. 또한, 망간은 오스테나이트 안정화 성분이다. 따라서 망간은 2.0%, 바람직하게는 최대 1.8%, 더욱 바람직하게는 최대 1.6%를 초과하는 양으로 존재해서는 안된다. 바람직한 실시예에서, 망간 함유량은 1.35-1.55%이고, 더욱 바람직하게는 1.40 - 1.45%이다. 공칭적으로 강은 1.45% Mn을 함유한다.
크롬은 중요한 합금 성분이고 강의 스테인리스 성질의 제공에 필수적으로 필요하며, 이는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 그리고 플라스틱 몰딩 툴 그 자체를 위한 홀더 및 홀더 세부구성의 중요한 특징이고, 이는 종종 습기찬(damp) 환경에서 이용되며 이는 녹에 대해 덜 부식 저항성인 강을 야기시킬 수 있다.
또한, 크롬은 강의 가장 중요한 경화성 촉진 성분이다. 그러나, 크롬은 상당한 양(substantial amount)으로 카바이드의 형태로 결합되는데, 왜냐하면 강은 비교적 낮은 탄소 함유량을 가지고 이로부터 강은 13.0% 만큼 낮은 크롬 함유량을 가질 수 있으며 그럼에도 불구하고 원하는 부식 저항을 얻을 수 있다. 바람직하게, 강은 적어도 13.5%를 함유한다. 상부 한계는 비용 이유, 카바이드 침전에 의한 감소된 경도, 및 크롬 분리에 대한 위험에 의해 먼저 결정된다. 따라서, 강은 최대 15.4% Cr, 바람직하게는 최대 14.8% Cr, 더욱 바람직하게는 최대 14.5% Cr을 넘지 않게 함유해야 한다. 크롬은 페라이트 안정제이고, 정해진 간격의 상부 범위 내에서 일정량으로 존재한다면, 이는 높은 탄소 함유량, 일반적으로 0.14-0.18% C과 화합될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 크롬 함유량은 더욱 알맞은 양으로 유지되는데, 일반적으로 13.6-14.1%이다. 공칭적으로(nominally), 강은 13.9% Cr을 함유한다.
니켈은 강의 인성을 향상시키는 성분이다. 또한, 경화성에도 도움이 된다. 따라서, 니켈은 최소 0.01%로, 바람직하게는 적어도 0.15%로 강에서 존재할 것이다. 비용 이유 때문에 그리고 니켈이 오스테나이트 안정제로서 작용하기 때문에, 그 함유량은 최대 1.8%, 바람직하게는 최대 1.5%로 제한되어야 한다. 합금 성분의 이용을 감소시키기 위해, 니켈 함유량은 0.15-0.55%의 간격으로, 바람직하게는 0.20-0.50%, 더욱 바람직하게는 0.30-0.45%의 Ni로 감소될 수 있다. 이러한 실시예에서 원하는 경화성을 얻기 위해, 낮은 니켈 함유량은 1.05-1.8% Mn, 바람직하게 1.35-1.55% Mn 과 화합하고 가능하게 또한 0.75-1.05% 함유량의 Si와 화합한다. 공칭적으로 강은 0.36 Ni를 함유한다.
강의 변형에서, 강은 어떠한 의도적으로 첨가된 바나듐을 포함하지 않는다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 본 발명의 강은 유효 함유량(active content)의 바나듐을 포함하고 이에 의해 템퍼링 작동과 함게 2차적인 카바이드의 침전을 통해 2차적인 경화를 일으키며 이경우 템퍼링 저항은 증가된다. 바나듐이 존재할 때 바나듐은 유리한 M(N,C)-카바이드의 침전을 통해 그레인 성장 억제제로서 작용한다. 바나듐의 함유량이 너무 높으면, 강의 응고 동안 큰 주요한 M(N,C)-카바이드가 형성될 것이고, 이는 경화 과정 동안 용해되지 않을 것이다. 원하는 2차적 경화를 얻고 그레인 성장을 피하기 위해, 바나듐 함유량은 적어도 0.05%, 바람직하게는 0.07%, 더욱 바람직하게는 0.09%일 것이다. 바나듐의 량의 상한값은 강에서 크고 용해될 수 없는 주요한 카바이드의 형성을 피하기 위해 우선적으로 정해지고, 이러한 이유 때문에 바나듐의 함유량은 최대 0.7%, 바람직하게는 최대 0.25%, 더욱 바람직하게는 최대 0.20%이어야 하지만 추가적으로 최대 0.15% V로 감소될 수도 있다. 공칭적인 함유량은 0.10% V이다.
바람직하게, 강은 또한 몰리브덴의 유효 함유량을 포함하고, 예를 들어 적어도 0.05%, 바람직하게는 적어도 0.10%이며, 이에 의해 경화성 촉진 효과를 일으킨다. 또한, 몰리브덴은 부식 저항을 촉진시킨다. 비용 이유 때문에, 몰리브덴을 최소화하는 것이 바람직하지만, 부식 저항 및 경화성을 만족시켜야 할 것이다.
템퍼링할 때, 몰리브덴은 바람직한 강의 템퍼링 저항을 증가시키는데 기여한다. 한편, 너무 많은 양의 몰리브덴은 그레인 경계 카바이드의 침전 및 분리를 일으키는 경향에 의해 바람직하지 못한 카바이드 구조를 일으킬 수 있고, 이러한 이유 때문에 몰리브덴의 최대량은 1.3%로 설정된다. 요약하면, 강은 몰리브덴의 균형있는 함유량을 포함하고, 이에 의해 유리한 효과를 이용하면서 동시에 바람직하지 못한 효과들을 피하게 된다. 적절한 몰리브덴 함유량은 0.10-0.40%이다. 바람직한 실시예에서, 몰리브덴은 0.15-0.25% Mo이다. 공칭적으로 강은 0.20% Mo을 포함한다.
일반적으로 강은 불순물 레벨을 초과하는 양의 텅스텐을 포함하지 않지만 1%에 이르는 양은 가능하게 용인할 수 있다.
구리는 강의 부식 저항 및 경도를 향상시키고 이러한 이유 때문에 강에서 적절한 합금 원소가 될 것이다. 그러나, 구리는 적은 양으로도 고온 연성에 해를 입히고 일단 첨가되면 강으로부터 구리를 추출하는 것은 불가능하다. 이러한 사실은 밀(mill)에서 강을 내부적으로 재활용할 가능성에 크게 해를 입히는데 기여한다. 논리적 스크랩 핸들링(logistic scrap handling)이 이러한 경우에 만들어져야 하고 이에 의해 높은 Cu 함유량에 내성이 없는(not tolerant) 등급에서의 구리 함유량이 증가하는 것을 피한다. 이는 잘 문서화되는데, 예를 들면 특별한 출원에서 이용되는 경우에 대기 온도 또는 상승 온도에서 연성이 나쁘게 영향받는 경우의 고온 가공 툴 강이다(ref. to Ernst et al. 고온 가공 툴 강의 성질에 대한 스크랩 이용의 영향, 유럽 커미션 기술 강 리서치(European Commission technical steel research, EUR20906, 2003)). 이러한 이유 때문에 구리는 피할 수 없고 스크랩으로부터 의도하지 않게 첨가된 성분으로서 용인될 것이다. 강에서 구리의 최대량은 0.40%, 바람직하게는 0.25%, 가장 바람직하게는 0.15%이다.
일반적으로, 티타늄 및 니오븀과 같은 합금 성분을 형성하는 강한 카바이드는 본 발명의 강에서는 바람직하지 않은데 왜냐하면 이들은 인성 및 연성에 해를 입히기 때문이다.
본 발명의 강은 단단하게 경화된 상태에서 전달되는 것이 가능할 것이고, 이는 기계가공 작동을 통해 큰 크기의 홀더 및 몰드 툴을 제작하는 것을 가능하게 한다. 경화성 촉진 성분인 니켈 및 몰리브덴이 감소된다는 사실에도 불구하고, 강은 공기에서 냉각에 의해 경화를 가능하게 하는 경화성을 갖고, 매우 큰 치수를 가진 바아의 경우에도 그러하다. 공기에서 냉각시킴에 의해, 비틀림 및 높은 응력이 강에서 피해질 수 있고, 이는 몰드 제작 동안 방출될 수 있다. 경화는 900-1100℃, 바람직하게는 950-1025℃, 또는 약 1000℃의 온도에서 오스테나이트화를 통해 수행되고, 이후 오일에서 또는 폴리머 배스(bath)에서 냉각되거나, 진공 퍼니스의 가스에서 냉각되거나 또는 가장 바람직하게 공기에서 냉각된다. 기계가공 작동에 적절한 290-352HB의 경도를 가진 단단한 경화된 물질을 얻기 위한 고온 템퍼링은 510-650℃, 바람직하게는 540-620℃에서 적어도 1시간 동안, 바람직하게는 이중 템퍼링을 통해; 두시간 동안 두번 수행된다.
바람직한 실시예에 따르면, 이 강은 칼슘 및 산소와 함께 황의 유효 함유량을 포함할 수 있고, 이에 의해 단단한 경화된 상태로 강의 기계가공성을 향상시킨다. 기계가공성의 관점에서 추가적인 향상을 얻기 위해, 강이 의도적으로 첨가된 양의 칼슘 및 산소를 함유하지 않는다면 강은 적어도 0.10% S를 함유해야 한다. 강의 최대 황 함유량은 0.25%, 바람직하게는 최대 0.15%이고, 이때 강은 황의 함유량과 의도적으로 합금된다. 이러한 경우에 적절한 황 함유량은 0.13%일 수 있다. 또한, 강의 황화되지 않은 변형(non-sulphurized variant)이 고안될 수 있다. 이러한 변형은 뛰어난 광택성을 얻을 것이다. 이러한 경우에 강은 불순물 레벨을 넘는 황을 함유하지 아니하고, 칼슘 및/또는 산소의 유효 함유량을 함유하지 않는다.
따라서, 3-100ppm Ca, 바람직하게 5-75ppm Ca, 적절하게 최대 40ppm Ca, 및 10-100ppm O와 조합된(in combination with) 0.035-0.25% S를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 칼슘은 실리콘-칼슘 CaSi으로서 공급될 수 있으며, 이에 의해 존재하는 황화물을 글로뷸라이즈(globulize)하여 칼슘 황화물을 형성하고, 황화물이 연성에 악영향을 미칠 수 있는 원하지 않는 신장된 형태를 얻는 것을 막는다.
본 발명의 가장 넓은 태양에 따르면, 경화되고 템퍼링된 상태에서의 기계가공성의 향상은 강이 30vol% 에 이르는 페라이트를 함유한 경우에 얻어질 수 있다. 또한, 수행된 테스트는 본 발명의 강이 의도된 이용을 위해 설정된 요구사항을 충족시키는 것을 나타냈다. 또한, 강은 낮은 합금 및 생산 비용에서 생산 가능하다.
또한, 수행된 테스트는 매우 놀랍게도 강의 변형에서 향상된 기계가공성이 약 10%에 이르는 매우 낮은 레벨에서도 얻어질 수 있음을 밝혔다. 이러한 강의 변형에서, 실리콘 함유량은 0.75-1.05%이다. 특히, 비싼 몰리브덴은 낮은 레벨에서 유지되고 바람직한 몰리브덴 함유량은 0.15-0.25%이다. 또한, 니켈은 가격이 비싸고 따라서 낮은 레벨에서 유지된다. 적절한 니켈 함유량은 0.15-0.55%, 바람직하게는 0.30-0.45%이고, 이는 바람직하게 1.05-1.8% Mn, 바람직하게는 1.35-1.55% Mn과 화합되고(combined with) 이에 의해 강의 원하는 경화성을 얻는다. 공칭적으로 강은 0.36 Ni, 1.45 Mn 및 0.90 Si를 함유한다. 합금 비용을 추가적으로 감소시키기 위해, 바나듐 함유량을 0.10-0.15%로 감소시키는 것이 가능하고 그레인 성장 억제제 및 적절한 연성/인성으로서의 효과를 얻는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 추가적인 특징들, 태양들 및 피쳐들, 그리고 몰딩 툴 및 홀더의 제작을 위한 유용성은 수행된 실험 및 얻어진 결과의 설명을 통해 이하에서 자세히 설명될 것이다.
강의 새로운 변형에 따르면 수행된 실험 및 얻어진 결과의 이하의 상세한 설명에서, 첨부된 도면에 대해 참고가 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 강으로 제작될 수 있는 일반적인 설계의 홀더 블록을 도시한다.
도 2a는 30분의 홀딩 시간에서 오스테나이트화 온도에 대한, 경화 이후 그러나 템퍼링 이전의 소위 Q-잉곳(50kg 실험실 히트)의 형태로 생산된 강의 제 1 세트의 경도를 도시하는 챠트이다.
도 2b는 Q-잉곳으로 제작된 다른 숫자의 테스트된 강에 대한 상응하는 그래프이다.
도 2c는 Q-잉곳으로 제작된 또 다른 숫자의 테스트된 강에 대한 상응하는 그래프이다.
도 2d는 60톤 생산 스케일에서 생산된 테스트된 강에 대한 상응하는 그래프이다(소위 DV-히트).
도 3은 1000℃로부터 경화된 강에 대한 템펄링 곡선이다.
도 4a-b는 강에 대한 경화성 커브를 도시하는 챠트이다.
도 5a-d는 실험실 스케일 및 생산 스케일에서 제작된 강의 기계가공성 테스트로부터의 결과를 도시하는 바아 챠트이다.
도 6a, 6b는 다수의 강에 대한 고온 연성을 도시하는 챠트이다.
도 7은 강의 새로운 변형의 바람직한 실시예에 대한 미세구조를 도시하는 사진이다.
도 8은 본 발명의 강과 기준 강에 대한 분극 곡선을 도시한다.
도 1은 일반적인 설계의 홀더 블록(1)을 도시하고, 이는 본 발명에 따른 강 의 제작을 가능하게 할 것이다. 블록(1)에는 공동(2)이 있고, 이 공동은 몰드 툴, 일반적으로 플라스틱 몰딩 툴을 수용한다. 블록(1)은 상당한 치수를 갖고 공동(2)은 크고 깊다. 따라서, 다수의 상이한 요구사항들이 본 발명에 따른 물질에서 야기되는데, 즉 블록의 상당한 두께에 관한 적절한 경화성, 밀 커터 및 보어러(borer)와 같은 커팅 툴에 의해 기계가공되는 뛰어난 능력과 같은 것이다.
물질
테스트 물질은 실험실 스케일 및 생산 스케일 모두로 제작되었다. 처음에 소위 Q-잉곳(50kg 실험실 히트) 상에서의 3라운드의 테스트가 수행되었고(Q9261-Q9284) 이후 생산 스케일(본 발명의 강 No.4)로 제작된 물질 상에서의 1라운드 테스트가 수행되었다. 이후, 새로운 세트의 Q-잉곳이 제작되었고(Q9294-Q9295) 마지막으로 최대 생산 스케일(본 발명의 강 No.5)에서 제작된 물질 상에서 연속적인(a round of) 테스트가 수행되었다.
Q-잉곳의 조성은 테이블 VI에서 도시되고, 이 경우 잉곳 Q9261은 기준 물질 No.1에 따른 기준 조성이고, Q9271 및 Q9283은 기준 물질이며 이 경우 Q9283은 많은 양의 S를 함유한다. Q-잉곳은 60x40mm의 크기의 바아의 형태로 단조되었고, 로드(rod)는 공기에서 상온으로 냉각되었다. 이 로드는 740℃로 가열되었고 15℃/h의 냉각 속도로 550℃로 냉각되었으며 거기서부터 상온으로 공기에서 자유 냉각되었다.
생산 스케일에서 제작된 강의 조성은 이하의 테이블 VIII에서 도시된다. 본 발명의 강 No.4 및 5의 피쳐와의 비교를 위한 상업적 강(강 No 1, 2 및 3)은 시중 마켓에서 구했고 어떠한 열처리나 다른 처리가 수행되지 아니하였다.
본 발명의 강 No.4은 6톤 풀 스케일 테스트 히트(6 ton full scale test heat)로서 제작되었고 잉곳은 캐스트였으며 1240℃의 온도에서 열간 압연 또는 단조에 의해 테스트 피스로 제작되었다. 테스트 피스는 650℃의 등온 어닐링 온도로 냉각되었고 10h 동안 등온 어닐링 온도에서 등온 어닐링되고, 이후 자유 공기에서 상온으로 냉각되었다. 이후 테스트 피스는 1000℃에서 30분 오스테나이트화에 의해 경화되었고, 550-620℃의 온도에서 두 시간 동안 두 번 템퍼링되었다.
본 발명의 강 No 5는 60톤 풀 스케일 테스트 히트로서 제작되었고 전기적 아크 퍼니스를 이용하여 종래의 야금학적 프로세스에서 생산되었으며 부차적인 래들(ladle) 단계에서 처리되었고 잉곳으로 캐스트되었다. 잉곳은 1240℃의 온도에서 610x254mm, 600x100mm 및 610x305mm의 크기의 바아의 형태로 각각 단조되었다. 바아는 650℃의 등온 어닐링 온도로 냉각되었고 10시간 동안 등온 어닐링 온도에서 등온 어닐링되었으며, 이후 자유 공기(free air)에서 상온으로 냉각되었다. 이후 바아는 30분 동안 1000℃의 온도에서 오스테나이트화에 의해 경화되었고 550-620℃의 온도에서 두 시간 동안 두 번 템퍼링 되었다.
테이블VI - 실험실 스케일에서 제작된 테스트 물질; 중량 %의 화학 조성, 나머지 철 및 피할 수 없는 불순물
Figure 112009022245514-PCT00001
테이블 VIII - 생산 스케일에서 제작된 관찰된 강의 강 조성; 중량%의 화학 조성, 나머지 Fe 및 피할 수 없는 불순물
Figure 112009022245514-PCT00002
열처리 이후 경도 및 페라이트 함유량
경도 대 오스테나이트화 온도가 도 2a-2d에서 도시된다. 기준 강(Q9261, Q9271 및 Q9283)들이 가장 높은 경도를 가짐은 이러한 도면들의 챠트로부터 분명히 나타난다. 또한, 경도가 오스테나이트화 온도가 증가함에 따라 증가한다는 것도 분명히 나타난다. 그러나, 본 발명의 테스트된 강들의 일부는 기준 강의 경도에 근접한 경도를 얻을 수 있으나 다소 높은 오스테나이트화 온도인 약 1000℃의 온도가 선택되는 것이 필요하다.
1000℃로부터 경화된 테스트된 강의 템퍼링 이후의 경도는 도 3에서 도시된다. 결론은 이러한 강들이 520-600℃의 온도 범위에서 템퍼링을 통해 34HRC 까지 아래로 템퍼링 될 수 있다는 템퍼링 커브로부터 유도될 수 있다. 도면에서 명백한 것처럼, 본 발명의 강 No Q9272, Q9273, Q9274 및 Q9284는 다른 본 발명의 강보다 높은 온도에서 템퍼링 될 수 있고 높은 경도를 얻으며, 이는 응력 경감의 견지에서 유리하다.
단단한 경화 이후 강의 적절한 경도는 약 31-38 HRC(즉 290-352 HB)이다. 이하의 테이블 VII에서, 열처리가 언급되고 이는 상이한 강들로 간격 내에서 경도를 제공한다. 페라이트 함유량은 경화 및 템퍼링 이후 수동적 포인트 카운팅(manual point counting)에 의해 측정되었다.
테이블VII - 단단한 경화를 위한 열처리, 부피%로 측정된 페라이트
Figure 112009022245514-PCT00003
경화성
경화 이후 경도는 도 4a 및 4b의 경화성 커브에서 도시된다. 오스테나이트화 온도는 도면에서 표시되고, 이 온도로부터 샘플은 상이한 속도로 냉각되었다.
실험실 스케일로 제작된 일부 강에 대한 경화성을 나타내는 도 4a로부터, 1000℃에서 오스테나이트화된 강 No.Q9272, Q9294 및 Q9295는 본 발명의 강 중에서 최고의 경화성을 갖는 것이 분명히 나타난다. 이러한 강들은 충분한 경화성을 갖 고 이에 의해 비교적 두꺼운 치수로 공기에서 냉각에 의해 경화된다. 다른 강들은 덜 두꺼운 치수에대해 이용될 수 있다. 가장 낮은 경화성을 도시하는 도면의 강은 낮은 Ni 함유량을 갖는다. 최고의 경화성은 Q9283 및 Q9271에 대한 경화 커브에 의해 나타나는 상업적 강 No.1에 의해 얻어진다.
생산 스케일에서 제작된 강에 대한 경화성을 도시하는 도 4b로부터, 본 발명의 강 No 4 및 No 5가 경화 이후 높은 경도를 얻을 수 있다는 것이 명확히 나타나고, 이 경도는 상업적 강 No 1(도 4a의 Q9271) 및 상기 상업적 강 No 2 및 No 3과 동일하다.
실험실 스케일에서 수행되는 기계가공성 테스트
실험실 스케일(Q-잉곳)에서 제작된 본 발명의 강의 기계가공성은 기준 강 Q9261, Q9271 및 Q9283과 비교되고 관찰된다. 그 결과는 이하의 테이블 IX에서 도시된다. 실험실에서 제작된 강은 그 결과를 해치는 결함을 함유할 수 있다는 것을 고려해야 한다.
코팅되지 않은 카바이드 삽입물을 구비한 페이스 밀링(face milling)에 의해 측면(flank) 0.5mm를 마모하는데 필요한 시간이 관찰되었다. 커팅 데이터는 이하와 같다:
기계 유형 = SEKN 1203AFTN-M14 S25M
밀링 커터 = Seco R220.13-0040-12 Ø40mm, 3 인서트(inserts)
커팅 속도, vc = 250m/min
톱니 주입(tooth feed), fz = 0.2mm/tooth
커트의 축방향 깊이, ap = 2mm
커트의 방사방향 깊이, ae = 22.5mm
마모 기준 = 측면 마모 0.5mm
이 결과는 본 발명의 강이 상업적 강과 동일하거나 또는 뛰어난 페이스 밀링 성질을 얻을 수 있다는 것을 나타낸다. Q9284는 본 발명의 강 중에서 최고이고 Q9294 및 Q9295 또한 매우 좋은 결과를 나타낸다.
고속강(high speed steel)으로 드릴링에 의해, 드릴이 손상되기 이전에 만들어질 수 있는 드릴된 홀의 평균 숫자가 관찰되었다. 드릴링 데이터는 이하와 같다:
드릴 유형: Wedevaug 120 uncoated HSS Ø2mm
커팅 속도, vc: 26m/min
주입 속도, f:0.04mm/rev.
드릴 깊이: 5mm
이 결과는 본 발명의 강이 기준 강보다 뛰어난 드릴링 성질을 얻을 수 있음을 나타낸다.
고속강으로의 엔드 밀링(end milling)에 의해 측면 0.15mm를 마모하는데 필요한 시간이 관찰되었다. 드릴링 데이터는 이하와 같다:
밀링 커터 = Sandvik Coromant R216.33-05050-AK13P 1630 Ø5mm
커팅 속도, vc = 200m/min
톱니 주입, fz = 0.05mm/tooth
커트의 축방향 깊이, ap = 2mm
커트의 방사방향 깊이, ae = 5mm
마모 기준 = 측면 마모 0.15mm
이 결과는 본 발명의 강이 기준 강보다 뛰어난 엔드 밀링 성질을 얻을 수 있음을 나타낸다.
테이블 IX - 실험실 스케일에서 제작된 강에 대한 기계가공 테스트 결과
Figure 112009022245514-PCT00004
* 커팅 속도: 22m/min
n.a. 분석되지 않음
밀링 및 드릴링 성질이 모두 고려되었을 때, 강 No Q9284, Q9294 및 Q9295에 대한 결과는 기계가공성에서의 향상이 본 발명에 따른 강으로 얻어질 수 있음을 나타낸다.
생산 스케일에서 수행된 기계가공성 테스트
생산 스케일에서 제작된 본 발명의 강의 기계가공성은 상이한 기계가공 작동에 의해 관찰되었고 일정한 상업적 강의 기계가공성과 비교되었다.
도 5a는 코팅된 카바이드 툴로 페이스 밀링으로부터의 결과를 도시한다. 커팅 데이터는 다음과 같다:
기계 유형 = Sajo VM 450
밀링 커터 = Sandvik Coromant R245-80Q27-12M, Ø80mm, 6inserts
커팅 속도, vc = 250m/min
톱니 주입, fz = 0.2mm/tooth
커트의 축방향 깊이, ap = 2mm
커트의 방사방향 깊이, ae = 63mm
마모 기준 = 측면 마모 0.5mm
도 5a로부터 분명한 것처럼, 본 발명의 강은 상업적 강과 동일하거나 또는 뛰어난 페이스 밀링 성질을 얻을 수 있다. 특히 상업적 강보다 다소 낮은 경도를 가진 본 발명의 강은 뛰어난 페이스 밀링 성질을 나타낸다.
도 5b는 코팅된 카바이드 툴로 공동 밀링으로부터의 결과를 도시한다. 커팅 데이터는 이하와 같다:
밀링 툴: Coromant R200-028A32-12M, Ø40mm, l=145mm
카바이드 등급: Coromant RCKT 1204 MO-PM 4030
마모 기준: VB max 0.5mm
커팅 속도, vc = 변화함
톱니 주입, fz = 0.25mm/tooth
커트의 축방향 깊이, ap = 2mm
커트의 방사방향 깊이, ae = 12mm
도 5b는 본 발명의 강이 상업적 강 No 2 및 3과 동일하거나 또는 뛰어난 공동 밀링 성질을 얻을 수 있음을 나타내고, 본 발명의 강이 상업적 강 No 1보다 뛰어남을 나타낸다.
도 5c는 고속강으로의 드릴링으로부터의 결과를 도시한다. 이러한 테스트로 부터 본 발명의 강이 상업적 강과 동일하거나 또는 뛰어난 드릴링 성질을 얻을 수 있음이 분명하게 나타난다. 드릴링 데이터는 이하와 같다:
드릴 유형: Wedevaug 120 uncoated HSS Ø2mm
커팅 속도, vc: 26m/min
주입 속도, f:0.15mm/rev.
드릴 깊이: 12.5mm
도 5d는 고속강으로 엔드 밀링으로부터의 결과를 나타낸다. 이러한 테스트로부터 본 발명의 강 No 5가 상업적 강보다 훨씬 뛰어난 엔드 밀링 성질을 얻을 수 있음이 분명하게 나타난다. 드릴링 데이터는 이하와 같다:
밀링 커터 = C200 uncoated HSS Ø12mm
커팅 속도, vc = 70m/min
커트의 방사방향 깊이, ae = 1.2mm
커트의 축방향 깊이, ap = 18mm
톱니 주입, fz = 0.14mm/tooth
마모 기준 = 측면 마모 0.15mm
요약하면, 기계가공성 테스트의 결과는 테이블 X에서 나타난다. 이 테이블에서, 강에 대한 결과는 1-5의 수치로 표시되고, 수치 5는 매우 좋은 결과를 나타내며 수치 1은 만족스럽지 못한 결과를 나타낸다. 단조 상태에서 강 No 4의 결과는 도 5a-5c에 따르면 상이한 경도로 나타나고, 단조 상태에서 경도는 각각 310HB 및 327HB이다.
테이블 X - 생산 스케일에서 제작된 강에 대한 기계가공성 테스트의 결과
Figure 112009022245514-PCT00005
n.a. = 분석되지 않음
고온 연성
본 발명의 강의 고온 연성은 도 6a 및 6b에서 도시된다. 900-1500℃의 간격에서의 커브는 테스트 피스의 1270℃의 열간 가공 온도로부터의 냉각시 강을 위해 얻어진 고온 연성을 나타내고, 1150-1350℃의 간격에서의 커브는 테스트 피스의 가열에 대한 고온 연성을 나타낸다. 본 발명의 강은 높은 그리고 다소 낮은 온도에서 모두 좋은 고온 연성을 갖는 것으로 도시된다. 이 결과는 본 발명의 강이 고온에서 열간 가공될 수 있음을 나타내고, 또한 900℃까지 열간가공될 수 있으며 이는 재가열 없이 한 단계에서 열간 가공이 가능하다는 것을 나타낸다.
미세구조
강 No 5의 단단한 경화된 상태에서의 미세구조는 도 7에서 도시된다. 미세구조는 마르텐사이트 매트릭스(3)로 이루어진다. 또한, 이 매트릭스는 대략 3% 페라이트(1)를 포함하고 일정한 망간 황화물(2) MnS이 보여진다. 단단한 경화는 30분, 1000℃의 오스테나이트화 온도에서 수행되고, 560℃/2h + 570℃/2h에서 템퍼링된다. 제작 프로세스는 단조 및 공기에서의 냉각을 포함한다. 테스트 피스는 열간 압연에 의해 얻어진 610x254mm의 치수를 갖는다.
부식 테스트
분극 곡선(polarization curve)은 강의 부식 저항이 평가를 위한 임계 전류 밀도, Icr의 관점에서 테비을 XI에서 주어진 강에 대해 확립되었다. 이러한 방법의 측정이 고려되는 한, 이 법칙은 Icr이 낮을수록 부식 저항이 더 뛰어남을 나타낸다.
테이블 XI - 분극 테스트 견본의 열처리. 진공 퍼니스에서 냉각
Figure 112009022245514-PCT00006
이 결과는 강 Q9274, Q9275 및 Q9276이 다른 테스트된 강의 대부분 보다 뛰어난 부식 저항을 가지며 Q9276이 본 발명의 강 중 최고의 부식 저항을 가지며 이는 기준 물질 No.Q9261 및 Q9283보다 뛰어남을 나타낸다.
일반적인 부식에 대한 저항은 본 발명의 강 No.4 및 5 그리고 상업적 강 No.1 및 No.3에 대해서 pH=1.2, 0.05M, H2SO4에서 분극 테스트에 의해 관찰되었다. 분극 커브는 도 7에서 도시되고, 본 발명의 강 No.4는 상업적 강 No.3보다 뛰어난 일반적인 부식에 대한 저항을 갖고, 본 발명의 강 No.5 및 상업적 강 No.3은 대략 동일한 일반적인 부식에 대한 저항을 가짐을 분명하게 나타낸다. 상업적 강 No.1은 테스트된 강들 중에서 일반적인 부식에 대한 최고의 저항을 갖는다.
제작 프로세스
플라스틱 몰딩 툴 또는 몰딩 툴을 위한 홀더 및 홀더 세부구성의 제작을 위한 강 합금을 생산하기 위한 프로세스에서, 홀더 베이스, 홀더 세부구성 베이스, 또는 몰딩 툴 베이스는 본 발명에 따른 화학 조성을 가진 강 합금으로부터 제작된다.
본 발명의 강은 바람직하게는 전기 아크 퍼니스, 유도 퍼니스 또는 메인 원료로서 스크랩을 이용하는 다른 퍼니스에서 용융물을 생산함에 의해 제작된다. 가능하게, 용융물은 2차 래들 단계에서 처리되고 이에 의해 캐스팅 프로세스 이전에 강의 적절한 상태를 보장하는데, 즉 타겟 분석에 대한 강의 합금, 탈산화 제품의 제거 등이다. 이 강은 컨버터에서 처리될 필요가 없고 이에 의해 탄소 함유량을 추가적으로 낮춘다. 본 발명에 따른 화학 조성을 가진 용융물은 큰 잉곳으로 캐스트된다. 또한, 이 용융물은 연속적인 캐스팅에 의해 캐스트될 수 있다. 또한, 용융된 금속의 전극을 캐스트하고 이후 전자-슬래그-재용융(Electro-Slag-Remelting, ESR)을 통해 재용융될 수 있다. 또한, 용융물의 가스-원자화(gas-atomization)을 통해 파우더-야금학적으로 잉곳을 제작하는 것이 가능하고, 이에 의해 파우더를 생산하며, 파우더는 이후 소위 HIPing와 같은 열간정수압(hot isostatic pressing)을 포함할 수 있는 기술을 통해 성형되거나, 또는 대안적으로 스프레이성형을 통해 잉곳을 제작하는 것이 가능하다.
또한, 상기 프로세스는 1100-1300℃, 바람직하게는 1240-1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계, 열간 가공 온도로부터 50-200℃, 바람직하게는 50-100℃의 온도로 바람직하게는 공기에서 상기 강 합금을 냉각시켜 상기 강 합금을 경화시키는 단계, 510-650℃, 바람직하게는 540-620℃의 온도에서 2시간 동안 두번 템퍼링하여 단단한 경화된 블랭크를 얻는 단계, 및 플라스틱 몰딩 툴 또는 몰딩 툴을 위한 홀더 및 홀더 세부구성에 대한 기계가공 작동에 의해 홀더 베이스, 홀더 세부구성 베이스 또는 몰딩 툴 베이스를 형성하는 단계를 포함한다.
플라스틱 몰딩 툴 또는 몰딩 툴을 위한 홀더 및 홀더 세부구성의 제작을 위한 강 합금을 생산하기 위한 대안적인 프로세스에서, 홀더 베이스, 홀더 세부구성 베이스 또는 몰딩 툴 베이스는 상기에 따른 강 합금을 포함한 잉곳으로부터 제작되고, 상기 프로세스는 1100-1300℃, 바람직하게는 1240-1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계를 포함한다. 열간 가공 이후 550-700℃, 바람직하게 600-700℃의 등온 어닐링 온도로 상기 강 합금을 냉각시키고, 이 경우 상기 합금은 5-10h 동안 상기 등온 어닐링 온도에서 등온 어닐링된다. 일반적으로, 상기 강 합금이 경화 및 템퍼링 작업되기 이전에, 등온 어닐링 이후 상온으로 상기 합금을 냉각시킨다. 상기 경화는 900-100℃, 바람직하게는 950-1025℃, 더욱 바람직하게는 1000℃에서 30분 동안 상기 강 합금을 오스테나이트화하고 510-650℃, 바람직하게는 540-620℃의 온도에서 2시간 동안 두번 템퍼링 함에 의해 수행되고, 이에 의해 단단한 경화된 블랭크를 얻으며, 이후 플라스틱 몰딩 툴 또는 몰딩 툴을 위한 홀더 및 홀더 세부구성으로의 기계가공 작업에 의해 홀더 베이스, 홀더 세부구성 베이스, 또는 몰딩 툴 베이스를 형성한다. 등온 어닐링 온도로부터 상온으로의 냉각은 배제될 수 있고, 오스테나이트화 온도로의 가열이 등온 어닐링 이후 직접 뒤따를 수 있으며 이는 관찰되어야 한다.

Claims (47)

  1. 강 합금으로서,
    강의 기계 가공성을 향상시키기 위해,
    중량%로
    0.08 - 0.19 C
    0.16 ≤ C + N ≤ 0.28
    0.1 - 1.5 Si
    0.1 - 2.0 Mn
    13.0 - 15.4 Cr
    0.01 - 1.8 Ni
    0.01 -1.3 Mo
    선택적으로 최대 0.7 V,
    선택적으로 최대 0.25 S,
    선택적으로 최대 0.01(100ppm) Ca 및 최대 0.01(100ppm) O,
    나머지 철 및 피할수 없는 불순물을 포함한 화학 조성을 갖고,
    상기 강 합금은 단단한 경화된 상태(tough hardened condition)에서 최대 30 vol%에 이르는 페라이트를 함유하며 단단한 경화된 상태에서 290 내지 352 HB의 경도를 갖는 마르텐사이트 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.09 < C ≤ 0.15를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.10 - 0.13 C를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.05 - 0.20 N을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.08 초과의 N를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 강 합금이 최대 0.13 N을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 강 합금이 최대 0.11 N을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    C + N의 총량이 0.17 < C + N < 0.25의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  9. 제 8 항에 있어서,
    C + N의 총량이 0.19 < C + N < 0.23의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하 는,
    강 합금.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.6 내지 1.5 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.7 - 1.2 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.75 - 1.05 Si, 바람직하게는 0.84 - 0.95 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.85 - 2.0 Mn을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 강 합금이 1.05 - 1.8 Mn을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 강 합금이 1.35 - 1.55 Mn을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 강 합금이 1.40 - 1.45 Mn을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 13.5 - 14.8 Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 강 합금이 13.5 - 14.5 Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 강 합금이 13.6 - 14.1 Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 강 합금이 13.7 - 14.0 Cr을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.15 - 1.5 Ni를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.15 - 0.55 Ni를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.20 - 0.50 Ni, 바람직하게는 0.30 - 0.45 Ni를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.10 - 0.40 Mo을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.15 - 0.25 Mo을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.07 - 0.7 V을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.09 내지 0.70 V을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 강 합금이 최대 0.25 V를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 강 합금이 최대 0.15 V를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 불순물 레벨을 초과하여 V를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.11 - 0.25 S를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 합금이 최대 0.15 S를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이,
    0.10 - 0.15 C,
    0.08 < N ≤ 0.14 N, 이 경우 0.17 ≤ C + N ≤ 0.25
    0.7 - 1.2 Si,
    0.85 - 1.8 Mn,
    13.5 - 14.8 Cr,
    0.10 - 0.40 Mo,
    0.1 - 0.55 Ni,
    0.09 < V ≤ 0.20을 포함하고,
    상기 강 합금이 단단한 경화된 상태에서 최대 15 vol%에 이르는 페라이트를 함유하며 290 내지 352 HB의 경도를 갖는 마르텐사이트 매트릭스를 갖는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  34. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이,
    0.10 - 0.15 C,
    0.08 < N ≤ 0.14 N, 이 경우 0.17 ≤ C + N ≤ 0.25
    0.75 - 1.05 Si,
    1.35 - 1.55 Mn,
    13.6 - 14.1 Cr,
    0.15 - 0.25 Mo,
    0.30 - 0.45 Ni,
    0.09 < V ≤ 0.15을 포함하고,
    상기 강 합금이 단단한 경화된 상태에서 최대 10 vol%에 이르는 페라이트를 함유하며 290 내지 352 HB의 경도를 갖는 마르텐사이트 매트릭스스를 갖는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 합금이,
    0.75 - 1.05 Si,
    1.05 - 1.8 Mn,
    0.15 - 0.25 Mo,
    0.15 - 0.55 Ni을 포함하고,
    상기 강 합금이 단단한 경화된 상태에서 최대 10 vol%에 이르는 페라이트를 함유하며 290 내지 352 HB의 경도를 갖는 마르텐사이트 매트릭스를 갖는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.30 - 0.45 % Ni을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 강 합금이 1.30 - 1.65 Mn을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 강 합금이 0.10 - 0.15 % V를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  39. 제 35 항에 있어서,
    상기 매트릭스가 0.05 - 6.5 vol% 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    강 합금.
  40. 몰딩 툴 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성 또는 홀더를 위한 몰딩 툴 베이스 또는 홀더 세부구성 베이스 또는 홀더 베이스를 생산하기 위한 프로세스로서,
    제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 따른 화학 조성을 가진 강 합금을 제조하는 단계;
    1100 - 1300℃, 바람직하게는 1240 - 1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계;
    상기 강 합금을 냉각시켜 상기 강을 경화시키는 단계; 및
    510 - 650℃, 바람직하게는 540 - 620℃의 온도에서 2시간 동안 두 번 상기 강 합금을 템퍼링하는 단계를 포함하는,
    몰딩 툴 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성 또는 홀더를 위한 몰딩 툴 베이스 또는 홀더 세부구성 베이스 또는 홀더 베이스를 생산하기 위한 프로세스.
  41. 몰딩 툴 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성 또는 홀더를 위한 몰딩 툴 베이스 또는 홀더 세부구성 베이스 또는 홀더 베이스를 생산하기 위한 프로세스로서,
    제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 따른 화학 조성을 가진 강 합금을 제작하는 단계;
    1100 - 1300℃, 바람직하게는 1240 - 1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계;
    550 - 700℃, 바람직하게는 600 - 700℃의 등온 어닐링 온도로 상기 강 합금을 냉각시키는 단계;
    상기 강 합금을 5 - 10 시간 동안 상기 등온 어닐링 온도에서 등온 어닐링 시키는 단계;
    30분 동안 900 - 1100℃, 바람직하게는 950 - 1025℃, 더욱 바람직하게는 1000℃의 온도에서 오스테나이트화 시키고, 510 - 650℃, 바람직하게는 540 - 620℃의 온도에서 2시간 동안 두 번 템퍼링 함에 의해 상기 강 합금을 경화시키는 단계를 포함하는,
    몰딩 툴 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성 또는 홀더를 위한 몰딩 툴 베이스 또는 홀더 세부구성 베이스 또는 홀더 베이스를 생산하기 위한 프로세스.
  42. 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서,
    상기 강 합금이 메인 원료로서 스크랩(scrap)을 이용하고 상기 스크랩을 퍼니스, 바람직하게는 전기 아크 퍼니스에서 용융시킴에 의해 생산되는 것을 특징으로 하는,
    몰딩 툴 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성 또는 홀더를 위한 몰딩 툴 베이스 또는 홀더 세부구성 베이스 또는 홀더 베이스를 생산하기 위한 프로세스.
  43. 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서,
    상기 강 합금을 열간 가공하는 단계는 상기 강 합금을 단조하고 및/또는 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    몰딩 툴 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성 또는 홀더를 위한 몰딩 툴 베이스 또는 홀더 세부구성 베이스 또는 홀더 베이스를 생산하기 위한 프로세스.
  44. 홀더, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성, 플라스틱 사출을 위한 다이, 또는 구성 부품으로서,
    강의 기계 가공성을 향상시키기 위해,
    중량%로
    0.08 - 0.19 C
    0.16 ≤ C + N ≤ 0.28
    0.1 - 1.5 Si
    0.1 - 2.0 Mn
    13.0 - 15.4 Cr
    0.01 - 1.8 Ni
    0.01 -1.3 Mo
    선택적으로 최대 0.7 V,
    선택적으로 최대 0.25 S,
    선택적으로 최대 0.01(100ppm) Ca 및 최대 0.01(100ppm) O,
    나머지 철 및 피할수 없는 불순물을 포함한 화학 조성을 갖는 강 잉곳으로 제작되고,
    상기 제작 단계는,
    1100 - 1300℃, 바람직하게는 1240 - 1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계;
    상기 강 합금을 냉각시켜 상기 강을 경화시키는 단계;
    510 - 650℃, 바람직하게는 540 - 620℃의 온도에서 2시간 동안 두 번 상기 강 합금을 템퍼링하여 최대 30 vol%에 이르는 페라이트를 포함하며 290 - 352 HB의 경도를 갖는 미세구조를 얻는 단계; 및
    기계가공 작동에 의해 플라스틱 몰딩 툴을 위한 상기 홀더 또는 홀더 세부구성을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    홀더, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성, 플라스틱 사출을 위한 다이, 또는 구성 부품.
  45. 홀더, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성, 플라스틱 사출을 위한 다이, 또는 구성 부품으로서,
    강의 기계 가공성을 향상시키기 위해,
    중량%로
    0.08 - 0.19 C
    0.16 ≤ C + N ≤ 0.28
    0.1 - 1.5 Si
    0.1 - 2.0 Mn
    13.0 - 15.4 Cr
    0.01 - 1.8 Ni
    0.01 -1.3 Mo
    선택적으로 최대 0.7 V,
    선택적으로 최대 0.25 S,
    선택적으로 최대 0.01(100ppm) Ca 및 최대 0.01(100ppm) O,
    나머지 철 및 피할수 없는 불순물을 포함한 화학 조성을 갖는 강 잉곳으로 제작되고,
    상기 제작 단계는,
    1100 - 1300℃, 바람직하게는 1240 - 1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계;
    상기 강 합금을 550 - 700℃, 바람직하게는 600 - 700℃의 등온 어닐링 온도로 냉각시키는 단계;
    상기 강 합금을 5-10 시간 동안 상기 등온 어닐링 온도에서 등온 어닐링시키는 단계;
    900 - 1100℃, 바람직하게는 950 - 1025℃, 더욱 바람직하게는 1000℃에서 30분 동안 오스테나이트화 시키고, 510 - 650℃, 바람직하게는 540 - 620℃의 온도에서 2시간 동안 두 번 템퍼링 함에 의해 상기 강 합금을 경화시킴으로써 30 vol%에 이르는 페라이트를 포함하며 290 - 352 HB의 경도를 갖는 미세구조를 얻는 단계; 및
    기계가공 작동에 의해 플라스틱 몰딩 툴을 위한 상기 홀더 또는 홀더 세부구성을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    홀더, 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성, 플라스틱 사출을 위한 다이, 또는 구성 부품.
  46. 홀더 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성을 위한 단단한 경화된 블랭크(tough hardened blank)로서,
    강의 기계 가공성을 향상시키기 위해,
    중량%로
    0.08 - 0.19 C
    0.16 ≤ C + N ≤ 0.28
    0.1 - 1.5 Si
    0.1 - 2.0 Mn
    13.0 - 15.4 Cr
    0.01 - 1.8 Ni
    0.01 -1.3 Mo
    선택적으로 최대 0.7 V,
    선택적으로 최대 0.25 S,
    선택적으로 최대 0.01(100ppm) Ca 및 최대 0.01(100ppm) O,
    나머지 철 및 피할수 없는 불순물을 포함한 화학 조성을 갖는 강 잉곳으로 제작되고,
    상기 제작 단계는,
    1100 - 1300℃, 바람직하게는 1240 - 1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계;
    상기 강 합금을 냉각시켜 상기 강을 경화시키는 단계;
    510 - 650℃, 바람직하게는 540 - 620℃의 온도에서 2시간 동안 두 번 상기 강 합금을 템퍼링하여 최대 30 vol%에 이르는 페라이트를 포함하며 290 - 352 HB의 경도를 갖는 미세구조를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    홀더 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성을 위한 단단한 경화된 블랭크.
  47. 홀더 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성을 위한 단단한 경화된 블랭크으로서,
    강의 기계 가공성을 향상시키기 위해,
    중량%로
    0.08 - 0.19 C
    0.16 ≤ C + N ≤ 0.28
    0.1 - 1.5 Si
    0.1 - 2.0 Mn
    13.0 - 15.4 Cr
    0.01 - 1.8 Ni
    0.01 -1.3 Mo
    선택적으로 최대 0.7 V,
    선택적으로 최대 0.25 S,
    선택적으로 최대 0.01(100ppm) Ca 및 최대 0.01(100ppm) O,
    나머지 철 및 피할수 없는 불순물을 포함한 화학 조성을 갖는 강 잉곳으로 제작되고,
    상기 제작 단계는,
    1100 - 1300℃, 바람직하게는 1240 - 1270℃의 온도 범위에서 상기 강 합금의 잉곳을 열간 가공하는 단계;
    상기 강 합금을 550 - 700℃, 바람직하게는 600 - 700℃의 등온 어닐링 온도로 냉각시키는 단계;
    상기 강 합금을 5-10 시간 동안 상기 등온 어닐링 온도에서 등온 어닐링시키는 단계;
    900 - 1100℃, 바람직하게는 950 - 1025℃, 더욱 바람직하게는 1000℃에서 30분 동안 오스테나이트화 시키고, 510 - 650℃, 바람직하게는 540 - 620℃의 온도에서 2시간 동안 두 번 템퍼링 함에 의해 상기 강 합금을 경화시킴으로써 최대 30 vol%에 이르는 페라이트를 포함하며 290 - 352 HB의 경도를 갖는 미세구조를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    홀더 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위한 홀더 세부구성을 위한 단단한 경화된 블랭크.
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