JP5126773B2 - プラスチック成形金型用鋼材およびその製造方法 - Google Patents
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C:0.05〜0.55%、 Si:0.1〜0.5%、
Mn:0.10〜1.50%、 Cr:0.50〜1.70%、
Mo:0.25〜0.50%、 V:0.03〜0.10%、
P:0.035%以下、 S:0.050%以下、
Al:0.02%以下およびO(酸素):0.030%以下を含有し、残部はFeおよび不純物からなる化学組成を有し、ロックウエルC硬さで、加工面の硬さが25以上で、裏面の硬さが22〜28であり、かつ加工面の硬さが裏面の硬さより3以上硬いプラスチック成形金型用鋼材。
C:0.05〜0.55%、 Si:0.1〜0.5%、
Mn:0.10〜1.50%、 Cr:0.50〜1.70%、
Mo:0.25〜0.50%、 V:0.03〜0.10%、
P:0.035%以下、 S:0.050%以下、
Al:0.02%以下およびO(酸素):0.030%以下を含有し、残部はFeおよび不純物からなるプラスチック成形金型用鋼材を、裏面の加熱温度が加工面より30℃以上高い条件で焼戻しするプラスチック成形金型用鋼材の製造方法。
鋼材の加工面の硬さは、ロックウエルC硬さで、25以上とする必要がある。加工面には、金型形状が加工され、加工外周部が成形時の型締めの際に圧力を受けるPL面となる。そのため、PL面を構成する加工面の硬さが25未満の場合、金型の耐久性が不十分となる。
C:0.05〜0.55%
Cは鋼の耐力を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が0.05%未満では、鋼の耐力を確保することが難しい。一方、0.55%を超えると、中心部まで十分な焼入れ性を確保するために大量の焼入れ性元素の添加が必要となる。このため、金型材のコストが上昇すると共に、熱伝導率が低下する。従って、Cの含有量は0.05〜0.55%とするのが望ましい。
Siは、溶鋼の脱酸剤であるとともに、被削性を改善するのに有効な元素である。この効果が顕著となるのは、Si含有量が0.10%以上の場合である。しかし、Siは、熱伝導率を低下させるので、0.50%以下に制限するのがよい。従って、Siの含有量は0.1〜0.5%とするのが望ましい。
Mnは、鋼の熱間加工性および焼入性を向上させるのに有効な元素である。この効果はMnの含有量が0.10%以上の場合に顕著となる。しかし、Mn含有量が1.5%を超えると、熱伝導率を低下させる。従って、Mn含有量は0.10〜1.50%とするのが望ましい。
Crは、鋼の熱間加工性および焼入性を向上させるのに有効な元素である。この効果は、Crの含有量が0.50%以上の場合に顕著となる。しかし、Cr含有量が1.7%を超えると、熱伝導率を低下させる。従って、Crの含有量は0.50〜1.70%とするのが望ましい。
Moは、少量の添加で焼入性の向上および焼戻し脆化の防止を実現できる元素である。この効果は、Moの含有量が0.25%以上の場合に顕著となる。しかし、Moは高価であり、他の焼入れ性元素同様に鋼の熱伝導率を低下させる作用もある。従って、Moの含有量は0.25〜0.50%とするのが望ましい。なお、バンパー用途等の大型金型の場合には、そのサイズとコストを考慮して、下限は0.30%、上限は0.40%とすることが好ましい。
Vは、高価な元素であるが、少量で鋼の焼戻し軟化抵抗を向上できる元素である。この効果は、Vの含有量が0.03%以上の場合に顕著となる。しかし、その含有量が多すぎると、鋼の被削性の低下および靱性の低下を招く。従って、Vの含有量は0.03〜0.10%とするのが望ましい。なお、バンパー用途等の大型金型の場合には、そのサイズとコストを考慮して、下限は0.05%、上限は0.07%とすることが好ましい。
Pは、鋼の靱性を害するので、その含有量はできる限り低いことが望ましい。通常の工業的な精錬方法で製造できる範囲として、その含有量は0.035%以下に制限するのが望ましい。
Sは、被削性の向上に有効な元素である。しかし、Sの含有量が過剰な場合には、鋼の靱性には有害であり、また、溶接割れを起こしやすくする。従って、S含有量は、0.050%以下とするのが望ましい。ただし、通常の不純物レベルでもよい。
Alは、溶鋼の脱酸剤として有効な元素であるが、その脱酸生成物であるAl2O3系介在物が鋼中に残る。このAl2O3系介在物は、硬質であり、被削性を低下させ、しかも意匠面の磨きの際にピンホールの原因となる。従って、鋼中のAl含有量は少ない方が望ましい。従って、Al含有量は0.02%とするのが望ましい。なおAl含有量は、sol.Alを含む全Al含有量である。
Oは、AlまたはSiと結合して酸化物となり、磨き工程でのピンホールの原因となる。よって鋼中のO量は少ない方が望ましい。従って、Oの含有量は0.030%以下に制限するのが望ましい。なお、好ましい含有量は0.015%以下である。
本発明のプラスチック成形金型用鋼材は、焼戻し処理以外の工程は、通常工業的に用いられている製造設備および製造方法で製造することができる。例えば、アーク式電気炉で原料を溶解して精錬した後、所定の化学組成になるように合金元素を添加して成分調整し、造塊法よって鋼塊に鋳造する。電気炉の代わりに転炉を用いることもできるし、造塊法の代わりに連続鋳造法を採用してもよい。鋳塊を熱間鍛造により所定形状とし、焼鈍し、その後、焼入れ焼戻し処理を行う。鍛造後の鋼材の形状は直方体、凹形等いずれの形状でも良い。また、焼入れは水焼入れおよび油焼入れのいずれでもよい。
Claims (2)
- 質量%で、
C:0.05〜0.55%、
Si:0.1〜0.5%、
Mn:0.10〜1.50%、
Cr:0.50〜1.70%、
Mo:0.25〜0.50%、
V:0.03〜0.10%、
P:0.035%以下、
S:0.050%以下、
Al:0.02%以下および
O(酸素):0.030%以下を含有し、残部はFeおよび不純物からなる化学組成を有し、
ロックウエルC硬さで、加工面の硬さが25以上で、裏面の硬さが22〜28であり、かつ加工面の硬さが裏面の硬さより3以上硬いことを特徴とするプラスチック成形金型用鋼材。 - 鋼材の化学組成が、質量%で、
C:0.05〜0.55%、
Si:0.1〜0.5%、
Mn:0.10〜1.50%、
Cr:0.50〜1.70%、
Mo:0.25〜0.50%、
V:0.03〜0.10%、
P:0.035%以下、
S:0.050%以下、
Al:0.02%以下および
O(酸素):0.030%以下を含有し、残部はFeおよび不純物からなるプラスチック成形金型用鋼材を、裏面の加熱温度が加工面より30℃以上高い条件で焼戻しすることを特徴とするプラスチック成形金型用鋼材の製造方法。
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