JP2849121B2 - Free-cutting stainless steel for molds - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、極めて優れた被削性を有することを特徴と
し、かつ優れた耐発錆性を兼備し、主としてプラスチッ
ク成形金型ホルダ部またはプラスチック成形用などの金
型に使用される快削性ステンレス系金型用鋼に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is characterized by having extremely excellent machinability, and also having excellent rust resistance, and is mainly used for a plastic molding die holder or The present invention relates to a free-cutting stainless steel for molds used for dies such as plastic molding.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

プラスチック成形金型の外わくを形成するホルダ用鋼
などには入れ子式のプラスチック金型の本体を緊合させ
るための大きな入れ子穴を加工するので、他の金型部品
と比較しても、より優れた被切削性が要求される。また
このホルダ部にはプラスチックの成形サイクルを短縮す
るための水冷穴が設けられており、この穴に錆が発生す
ると冷却効果が低下するため優れた耐発錆性を有するこ
となどが要求される。A large nesting hole is formed in the steel for the holder, which forms the outer frame of the plastic molding die, to tighten the body of the nested plastic mold. Excellent machinability is required. In addition, the holder is provided with a water cooling hole for shortening the molding cycle of plastic, and when rust is generated in this hole, the cooling effect is reduced, so that it is required to have excellent rust resistance and the like. .

従来、プラスチック成形金型ホルダ用鋼には、SCM440
など低合金の中Ｃ−Mn−Cr−Mo−Fe系の鋼が使用されて
いたが、近年においては製作納期の短縮および加工費の
削減などが金型加工業者側から強く要望されるようにな
ってきた。この要求に応えて加工工数を低減する目的か
ら、例えば特公昭52−1372号で提案されているように快
削性を付与する元素としてＳを添加した低合金の低Ｃ−
Mn−Cr−Mo−Ｓ−Fe系の鋼などが一般に使用されてい
る。Conventionally, SCM440 has been used for steel for plastic mold holders.
C-Mn-Cr-Mo-Fe-based steels have been used among low alloys, but in recent years, as mold processing companies have strongly demanded shortening of production delivery time and reduction of processing costs, etc. It has become. In order to reduce the number of machining steps in response to this demand, for example, as proposed in Japanese Patent Publication No. 52-1372, low alloys containing S as an element imparting free cutting properties have a low C-
Mn-Cr-Mo-S-Fe type steel and the like are generally used.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、前述の低合金の低Ｃ−Mn−Cr−Ｓ−Fe系のプ
ラスチック成形金型ホルダ用鋼は、低Cr系であり、硫化
物の析出も多いので水冷穴に錆が発生しやすく、冷却効
果の低下が生じるといった問題があった。また、快削成
分Ｓと希土類元素を複合添加して被切削性を改善する工
具鋼として特公昭63−66384号、特公昭63−66385号、特
公昭63−66386号が提案されている。これらの鋼も快削
性付与の手段として発錆の感受性の高い硫化物の析出に
依存しているため耐発錆性の点で十分とはいえず水冷を
必要とするプラスチック成形金型ホルダや金型用鋼とし
ては不十分であった。However, the low-alloy low-C-Mn-Cr-S-Fe-based plastic molding die holder steel described above is a low-Cr system and has a large amount of sulfide precipitation, so that rust easily occurs in water-cooled holes, There is a problem that the cooling effect is reduced. Japanese Patent Publication No. 63-66384, Japanese Patent Publication No. 63-66385, and Japanese Patent Publication No. 63-66386 have been proposed as tool steels which improve the machinability by adding a free-cutting component S and a rare earth element in combination. These steels also rely on the precipitation of sulfide, which is highly susceptible to rust, as a means of imparting free-cutting properties. It was insufficient as mold steel.

本発明は、低〜中Ｃ−Mn−Ni−高Cr−Fe系のステンレ
ス鋼に優れた被切削性を付与する手段として、Ｓの添加
に依存しない鋼であり、プラスチック金型ホルダ用鋼の
諸要求である優れた被切削性と優れた耐発錆性を兼備
し、かつ金型材として満足するだけの強度を有する快削
性ステンレス系金型用鋼の提供を目的とするものであ
る。The present invention is a steel that does not depend on the addition of S, as a means for imparting excellent machinability to low to medium C-Mn-Ni-high Cr-Fe stainless steel. It is an object of the present invention to provide a free-cutting stainless steel for molds having both excellent machinability and excellent rust resistance, which are various requirements, and having sufficient strength as a mold material.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、耐発錆性を損なわずに優れた被切削性を得
る目的から、耐発錆性を劣化させる従来のＳ添加の手段
に代えてNi−Al金属間化合物またはCuのFe固溶体の析出
により基地の延性を適度に低下させ、かつ従来の快削性
ステンレス鋼よりもかなり高目（14％を越え17％以下）
のCr含有量とすることにより、被切削性と耐発錆性の両
特性を十分確保できる金型用鋼である。The present invention aims at obtaining excellent machinability without impairing the rust resistance, and instead of the conventional means of adding S that deteriorates the rust resistance, a Ni-Al intermetallic compound or a Fe solid solution of Cu is used. Precisely reduces the ductility of the matrix by precipitation and is considerably higher than conventional free-cutting stainless steel (more than 14% and less than 17%)
With this Cr content, moldability steel that can sufficiently secure both the machinability and the rust resistance is obtained.

したがって、本発明鋼は、本発明が対象とした用途の
従来鋼では不純物としてしか見なされていなかったNiと
AlまたはCuをそれぞれ単独または複合で必須元素として
いる。Therefore, the steel of the present invention is considered to be Ni which was regarded only as an impurity in the conventional steel of the application intended for the present invention.
Al or Cu is used alone or in combination as an essential element.

すなわち、本発明のうち第１発明は、重量％で、C 0.
20〜0.50％、Si 2.00％以下、Mn 3.00％以下、Ni 5.00
％以下、Cr 14.00％を越え17.00％以下、およびAl 0.50
〜4.00％、Cu 0.50〜5.00％の１種または２種を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する快削性ステンレス系金型用鋼であり、第２の発明は
Feの一部を0.50〜8.00％のCoで置換する第１の発明に記
載の快削性ステンレス系金型用鋼である。That is, in the first invention of the present invention, C 0.
20-0.50%, Si 2.00% or less, Mn 3.00% or less, Ni 5.00
%, Cr more than 14.00% and 17.00% or less, and Al 0.50%
The present invention relates to a free-cutting stainless steel for molds, which contains one or two kinds of steel of about 4.00% and 0.50 to 5.00% of Cu, and the balance consists of Fe and inevitable impurities.
The free-cutting stainless steel for molds according to the first invention, wherein a part of Fe is replaced with 0.50 to 8.00% of Co.

本発明鋼は、低〜中Ｃ−Mn−Ni−高Cr−Fe合金系を基
本成分とする合金であり、600℃以上の高温焼もどしでH
RC30前後の硬さを保持させることができ、また多量のCr
を基地中に固溶させることにより緻密な酸化膜を形成
し、優れた耐発錆性を付与する。さらに、CoおよびCuを
単独または複合で含有させると耐発錆性の効果は一層良
好なものとなる。また、基地中にNi−Alの金属間化合物
およびCuを単独または複合で析出させることにより基地
の延性を適度に低下させ、優れた被切削性を付与する。
本発明鋼は、HRC30前後の硬さのプリハードン状態で供
給され、そのまま型彫加工の後、研磨仕上を施して使用
されるものである。The steel of the present invention is an alloy having a low-medium C-Mn-Ni-high Cr-Fe alloy system as a basic component, and is H
Hardness around RC30 can be maintained, and a large amount of Cr
By forming a solid solution in the matrix to form a dense oxide film and impart excellent rust resistance. Furthermore, when Co and Cu are contained singly or in combination, the effect of rust resistance is further improved. Further, by precipitating the intermetallic compound of Ni-Al and Cu alone or in a composite in the matrix, the ductility of the matrix is appropriately reduced, and excellent machinability is provided.
The steel of the present invention is supplied in a pre-hardened state having a hardness of about HRC30, and is used after being subjected to die-sinking and then polished.

したがって、型彫加工後の熱処理を要せず、良好な被
切削性をもたらし、優れた耐発錆性を付与させることに
よりプラスチック成形時の水冷穴の発錆を防止でき、冷
却効果を持続させる新規な快削性ステンレス系金型用鋼
である。Therefore, it does not require heat treatment after engraving, provides good machinability, and imparts excellent rust resistance to prevent rusting of water cooling holes during plastic molding and maintain the cooling effect. A new free-cutting stainless steel for molds.

〔作用〕[Action]

次に本発明鋼の成分限定の理由について述べる。 Next, the reasons for limiting the components of the steel of the present invention will be described.

Ｃは、600℃以上の焼もどしでHRC30程度の硬さを維持
するために必要な基本的添加元素である。多すぎると巨
大な残留炭化物を形成して被切削性を低下させるので0.
50％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得られない
ので0.20％以上とする。C is a basic additive element necessary for maintaining a hardness of about 30 HRC by tempering at 600 ° C. or higher. If it is too large, it will form huge residual carbides and reduce machinability, so 0.
If it is too low, the effect of the above addition cannot be obtained, so it is made 0.20% or more.

Siは鋼塊製造時に脱酸剤として添加される元素であ
り、多すぎると機械的性質の低下をまねくので2.00％以
下とする。Si is an element added as a deoxidizing agent at the time of producing a steel ingot, and if it is too much, the mechanical properties are reduced.

Mnは本発明鋼の焼入性を高め、またフェライトの生成
を抑制し、適度の焼入れ、焼もどし硬さを与えるために
添加される重要な元素である。多すぎると基地の粘さを
上げて被切削性を低下させるので3.00％以下とする。Mn is an important element added to enhance the hardenability of the steel of the present invention, to suppress the formation of ferrite, and to provide appropriate quenching and tempering hardness. If the content is too large, the viscosity of the base is increased and the machinability is reduced.

Niは、AlとともにNi−Alの金属間化合物を形成し、基
地の延性を適度に低減し、優れた被切削性を付与させる
うえで重要な元素である。また、本発明鋼の焼入性を高
める効果を有するが、多すぎると基地の粘さを上げて被
切削性を低下させるので5.00％以下とする。Ni is an important element for forming an intermetallic compound of Ni-Al with Al, appropriately reducing the ductility of the matrix, and imparting excellent machinability. Further, it has the effect of increasing the hardenability of the steel of the present invention, but if it is too much, the viscosity of the matrix is increased and the machinability is reduced.

Crは本発明鋼の耐発錆性を高める極めて重要な元素で
ある。また焼もどし処理において、Cr系の炭化物を生成
し、本発明鋼の強度を形成するために添加される。多す
ぎると被切削性の劣化をまねくので17.00％以下とし、1
4.00％以下の場合上記の添加の効果が得られないので、
14.00％を越え17.00％以下に限定する。Cr is a very important element that enhances the rust resistance of the steel of the present invention. In the tempering treatment, Cr-based carbides are formed and added to form the strength of the steel of the present invention. If it is too large, the machinability will deteriorate.
When the content is 4.00% or less, the effect of the above addition cannot be obtained.
Limited to more than 14.00% and not more than 17.00%.

Cuは、一部Feを固溶して析出し、基地の延性を適度に
低減し、優れた被切削性を付与するほか、一部は基地中
に固溶して優れた耐発錆性を付与する。多すぎると熱間
加工性を低下させ、また被切削性も低下するので5.00％
以下とし、低すぎると上記添加の効果が得られないので
0.50％以上とする。Cu forms a solid solution of Fe and precipitates, moderately reduces the ductility of the matrix, and imparts excellent machinability.Some of the Cu forms a solid solution in the matrix to provide excellent rust resistance. Give. If it is too large, the hot workability is reduced and the machinability is also reduced, so 5.00%
If the amount is too low, the effect of the above addition cannot be obtained.
0.50% or more.

Alは、Niとともに金属間化合物を形成し、基地の延性
を適度に低減し、本発明鋼に優れた被切削性を付与する
重要な元素である。多すぎると機械的性質の低下をまね
くので4.00％以下とし、低すぎると上記の添加効果が得
られないので、0.50％以上とする。Al is an important element that forms an intermetallic compound with Ni, appropriately reduces ductility of the matrix, and imparts excellent machinability to the steel of the present invention. If the content is too large, the mechanical properties will be reduced, so that the content is set to 4.00% or less. If the content is too low, the above-mentioned effect cannot be obtained.

Coは本発明鋼に優れた耐発錆性を付与するために添加
される。多すぎると被切削性が低下するので8.00％以下
とし、低すぎると上記の添加の効果が得られないので0.
50％以上とする。Co is added to impart excellent rust resistance to the steel of the present invention. If the amount is too large, the machinability decreases, so the content is set to 8.00% or less.
50% or more.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明鋼を実施例に基づき説明する。 Hereinafter, the steel of the present invention will be described based on examples.

第１表に本発明鋼の実施例と従来鋼の化学組成を示
す。従来鋼Ｊは、前述の特公昭52−1372号相当鋼のプラ
スチック金型ホルダ用鋼であり、従来鋼ＫはSCM440であ
る。Table 1 shows the chemical compositions of Examples of the present invention steel and conventional steels. Conventional steel J is a steel for plastic mold holders equivalent to the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 52-1372, and conventional steel K is SCM440.

第２表は、本発明鋼および従来鋼をHRC30を目標に焼
入、焼もどし処理を施した後、エンドミルによる被切削
試験を行ない、従来鋼Ｋの試験結果を100として他の試
験結果を被切削指数で表わしたものである。さらに上述
の本発明鋼および従来鋼は同様の熱処理を施し、次いで
鏡面仕上した15mm×20mmの面に30℃の５％NaCl水溶液を
３時間噴霧させて耐発錆試験を行なった後、発錆面積を
測定し、従来鋼Ｋの値を100として他の値を発錆指数で
表わし第２表に併記する。 Table 2 shows that the steel according to the present invention and the conventional steel were quenched and tempered with the target of HRC30, and then subjected to a cutting test using an end mill. It is represented by a cutting index. Further, the above-mentioned steel of the present invention and the conventional steel are subjected to the same heat treatment, and then a 15% × 20 mm mirror-finished surface is sprayed with a 5% NaCl aqueous solution at 30 ° C. for 3 hours to perform a rust resistance test. The area was measured, and the other values were represented by a rust index with the value of the conventional steel K taken as 100, and are also shown in Table 2.

第２表からわかるように本発明鋼の被切削性は従来鋼
Ｊよりも若干劣るが、従来鋼Ｋよりも優れており、耐発
錆性は従来鋼ＪおよびＫよりも格段に優れている。 As can be seen from Table 2, the machinability of the steel of the present invention is slightly inferior to the conventional steel J, but is superior to the conventional steel K, and the rust resistance is much better than the conventional steels J and K. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、高Crを固溶させたステンレス基地とこれに
微細なNi−Al金属間化合物およびCuのFe固溶体を単独ま
たは複合で析出させ、さらに熱処理においてHRC30程度
に調整することにより、優れた被切削性と耐発錆性を兼
備し、かつプラスチック金型用鋼として十分満足させる
だけの強度を付与させることによって、金型製作時大幅
に加工工数が減少し、プラスチック成形時金型を水冷す
る場合冷却効果の低下を防ぎ、成形サイクルを大幅に早
めることを可能にしたものである。The present invention is an excellent stainless steel matrix in which high Cr is solid-dissolved and a fine Ni-Al intermetallic compound and a Fe solid solution of Cu are precipitated singly or in combination, and further adjusted to about HRC30 in heat treatment, thereby being excellent. It has both machinability and rust resistance, and is given sufficient strength as a steel for plastic molds, greatly reducing the number of processing steps in mold production and water cooling the molds during plastic molding. In this case, the cooling effect is prevented from lowering, and the molding cycle can be greatly accelerated.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】重量％で、C 0.20〜0.50％、Si 2.00％以
下、Mn 3.00％以下、Ni 5.00％以下、Cr 14.00％を越え
17.00％以下、およびAl 0.50〜4.00％、Cu 0.50〜5.00
％の１種または２種を含有し、残部Feおよび不可避的不
純物からなることを特徴とする快削性ステンレス系金型
用鋼。(1) In% by weight, C is 0.20 to 0.50%, Si is 2.00% or less, Mn is 3.00% or less, Ni is 5.00% or less, and Cr exceeds 14.00%.
17.00% or less, and Al 0.50 to 4.00%, Cu 0.50 to 5.00
% Of one or two kinds, and the balance consists of Fe and inevitable impurities. 【請求項２】Feの一部を0.50〜8.00％のCoで置換する請
求項１に記載の快削性ステンレス系金型用鋼。2. The free-cutting stainless steel for molds according to claim 1, wherein a part of Fe is substituted with 0.50 to 8.00% of Co.