專利名稱：機(jī)械加工性優(yōu)異的塑料注射成型模具用鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為塑料注射成型用模具材料使用的模具用鋼，尤其涉及機(jī)械加工性優(yōu)異、可以縮短模具的制作時(shí)間，并且可以節(jié)省模具制作成本、機(jī)械加工性優(yōu)異的塑料注射成型模具用鋼。
背景技術(shù)：
以往，作為塑料注射成型模具用鋼，主要使用S55C、SCM4系列、SNCM4系列，以及它們的改良類型。
尤其是最近的塑料注射成型模具用鋼的開發(fā)動(dòng)向，強(qiáng)調(diào)縮短模具的制作時(shí)間以及根據(jù)用途配備的材料的功能性。而且，對應(yīng)該提高模具制作者和模具使用者在使用上的方便性的要求正在增加。因此，為了滿足所述要求，必須開發(fā)新的模具用鋼種類。
這里，所謂的“模具在使用上的方便性”，是指節(jié)省模具的制作成本、縮短制作時(shí)間所必須的特性。例如焊接修補(bǔ)性優(yōu)異、機(jī)械加工性或被切削性優(yōu)異、腐蝕加工性優(yōu)異、可以得到像鏡面那樣的光滑加工面等。
除此之外，最近在對塑料注射成型模具要求精密化、復(fù)雜化、大型化的同時(shí)，另一方面，要求更短的制作交貨期。為此，迫切要求縮短加工時(shí)間、縮短修補(bǔ)時(shí)間等。
但是，現(xiàn)有的S55C、SCM4系列、SNCM4系列、以及它們的改良類型，不能充分滿足所述的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為了滿足有關(guān)塑料注射成型模具用鋼的所述種種要求，提供機(jī)械加工性和焊接修補(bǔ)性優(yōu)異的塑料注射成型模具用鋼。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的機(jī)械加工性優(yōu)異的塑料注射成型模具用鋼，由以重量％(wt％)計(jì)， C0.10～0.30wt％、Si0.40～0.70wt％、Mn0.90～1.50wt％、S0.005～0.020wt％、Cr1.0～2.5wt％、Ni0.10～0.50wt％、Mo0.20～0.5wt％、V0.001～0.20wt％，其余是Fe的合金組分構(gòu)成。


圖1是表示比較本發(fā)明模具用鋼和現(xiàn)有的模具用鋼的機(jī)械加工性(或被切削性)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對構(gòu)成本發(fā)明的塑料注射成型模具用鋼的基本的合金成分的作用及對含量范圍的限定理由，作如下說明。
1.C0.10～0.30wt％碳是獲得淬火和回火后要求的硬度和耐磨性所必不可缺少的成分。為了得到塑料注射成型模具用鋼所要求的充分強(qiáng)度，鋼中必須存在大于等于0.10wt％的碳。但是，如果碳的含量超過0.3wt％，即存在過多的碳，則機(jī)械加工性惡化，在大型的鋼塊中，由于偏析會產(chǎn)生腐蝕斑。因此，必須限制碳的含量小于等于0.3wt％。
2.Si0.40～0.70wt％Si是作為脫氧劑使用的元素。如果鋼中的Si的存在量太少，淬火和回火后的機(jī)械加工性變差。為此，需要使Si含量的最小限度為0.40wt％。
但是，如果含量超過0.7wt％存在過多的硅，在模具的使用溫度下，韌性值降低。為此，需要限制其小于等于0.7wt％。
3.Mn0.90～1.50wt％和Si同樣，Mn也是作為脫氧劑使用的元素。Mn在確保淬火性的提高和淬火、回火后要求的硬度方面是必須的。為了獲得要求的硬度，在鋼中必須含有大于等于0.9wt％的Mn。但是，如果超過1.5wt％存在過多的Mn，則機(jī)械加工性下降，淬火時(shí)容易引起裂紋。為此，需要限制其小于等于1.50wt％。
4.S0.005～0.020wt％S在凝固時(shí)與Mn結(jié)合生成MnS非金屬夾雜物。因此，通過在機(jī)械加工時(shí)作為應(yīng)力集中部位發(fā)揮作用，或發(fā)揮潤滑作用而起到提高機(jī)械加工性的效果。為了充分發(fā)揮這樣的效果，必須含有大于等于0.05wt％的S。但是，如果S過量存在，則在制作大型鋼塊時(shí)，因MnS分布不均勻，不僅增加機(jī)械性質(zhì)的異向性，還有害于放電加工的加工性。為此，需要限制其小于等于0.020wt％。
5.Cr1.0～2.5wt％Cr通過形成碳化物而發(fā)揮強(qiáng)化基體組織、提高耐磨性的作用。另外，Cr是與Mn一起確保淬火性的非常重要的元素。為了得到相應(yīng)的效果，必須含有大于等于1.0wt％的Cr。但是，如果超過2.5wt％存在過多的Cr，會導(dǎo)致機(jī)械加工性和耐腐蝕加工性下降。為此，需要限制其小于等于2.5wt％。
6.Ni0.10～0.50wt％Ni通過擴(kuò)大奧氏體區(qū)域而發(fā)揮提高淬火性的作用。但是，如果過多地含有Ni，會降低淬火和回火后的機(jī)械加工性。為此，需要限制其小于等于0.50wt％。優(yōu)選的是0.10～0.50wt％。
7.Mo0.20～0.50wt％Mo與Cr同樣通過形成碳化物而發(fā)揮強(qiáng)化基體組織、提高耐磨性的作用。另外，在確保淬火性方面其也是重要的成分。但是，過多量的Mo會使高溫韌性下降。為此，需要限制其小于等于0.50wt％。優(yōu)選的是0.20～0.50wt％。
8.V0.001～0.20wt％V通過形成細(xì)微的碳化物而發(fā)揮將結(jié)晶顆粒細(xì)微化、提高韌性和強(qiáng)度的作用。但是，超過0.20wt％存在過多的V，與提高韌性和強(qiáng)度的效果相比，更多的增加了制造成本。為此，需要限制其小于等于0.20wt％。優(yōu)選的是0.001～0.20wt％。
實(shí)施例為了比較以往作為塑料注射成型模具用材料廣泛使用的SCM4系列、改良的SNCM4系列的模具用鋼和本發(fā)明的模具用鋼的特性，由下述說明的制作工序來制作這些模具用鋼。
首先，用電爐熔解具有表1記載的合金組成的鋼材，用真空精煉爐精煉，鑄造25噸的鋼塊。然后，將所述鋼塊在1170℃加熱，以大于等于4的鍛造比進(jìn)行鍛造，制成寬1200mm，厚430mm的角材。此時(shí)，鍛造結(jié)束時(shí)的溫度是850℃，鍛造結(jié)束后在880℃加熱進(jìn)行常化處理。
淬火時(shí)為了給予同樣的冷卻條件，在除去鍛造氧化皮的狀態(tài)下，進(jìn)行淬火和回火的熱處理。
表1

表2

測定淬火和回火后的機(jī)械特性和機(jī)械加工性。熱處理的目標(biāo)表面硬度是肖氏硬度HS 39～45。
在常溫下進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，結(jié)果示于表3。
表3

如表3所示，確認(rèn)本發(fā)明的模具用鋼和現(xiàn)有的SCM4系列、改良的SNCM4系列的鋼具有幾乎同等水平的強(qiáng)度和韌性。
另外，機(jī)械加工性的試驗(yàn)結(jié)果在圖1顯示。
用于機(jī)械加工性(被切削性)試驗(yàn)的裝備、工具和試驗(yàn)條件如下。
裝備三菱公司制的M101機(jī)械加工中心(Machining Center)。
切削工具使用立銑刀(OSG公司生產(chǎn)的鈷高速工具鋼(HISS)ENCC-EMS、切削刀刃4個(gè)、立銑刀直徑10mm)，切削現(xiàn)有的模具用鋼和本發(fā)明的模具用鋼，測定此時(shí)的工具的磨耗量(立銑刀的切削刀刃的磨耗量)。
此時(shí)，切削速度15米/分鐘，傳送速度95毫米/分鐘，切入量Ad5mm/Rd6mm，切削油使用水溶性切削油。
如圖1所示，可以確認(rèn)，與工具對現(xiàn)有的模具用鋼的磨耗量相比，工具對本發(fā)明的模具用鋼的磨耗量非常少。
工具的磨耗量少，可以反證機(jī)械加工性(被切削性)優(yōu)異。
這樣，可以知道，本發(fā)明的模具用鋼與現(xiàn)有的模具用鋼相比機(jī)械性質(zhì)相同，同時(shí)其機(jī)械加工性(被切削性)非常優(yōu)異。
本發(fā)明的模具用鋼與現(xiàn)有的SCM4系列、改進(jìn)SNCM4系列的模具鋼具有幾乎相同的機(jī)械性質(zhì)，同時(shí)其具有優(yōu)異的機(jī)械加工性。因此，使用本發(fā)明的鋼制作塑料注射成型模具時(shí)，可以取得縮短模具的加工時(shí)間和修補(bǔ)時(shí)間的效果。另外，由此可以縮短制作交貨期。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械加工性優(yōu)異的塑料注射成型模具用鋼，其特征為，由以重量％計(jì)，C0.10％～0.30％、Si0.40％～0.70％、Mn0.90％～1.50％、S0.005％～0.020％、Cr1.0％～2.5％、Ni0.10％～0.50％、Mo0.20％～0.5％、V0.001％～0.20％，其余是Fe的合金組分構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械加工性優(yōu)異的塑料注射成型模具用鋼，其由以重量％計(jì)，C0.10％～0.30％、Si0.40％～0.70％、Mn0.90％～1.50％、S0.005％～0.020％、Cr1.0％～2.5％、Ni0.10％～0.50％、Mo0.20％～0.5％、V0.001％～0.20％，其余是Fe的合金組分構(gòu)成。本發(fā)明的模具用鋼與現(xiàn)有的SCM4系列、改良的SNCM4系列的模具鋼具有幾乎相同的機(jī)械性質(zhì)，同時(shí)其具有優(yōu)異的機(jī)械加工性。因此，使用本發(fā)明的鋼制作塑料注射成型模具時(shí)，可以取得縮短模具的加工時(shí)間和修補(bǔ)時(shí)間的效果。另外，由此可以縮短制作交貨期。
文檔編號C22C38/46GK1576382SQ20041006187
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者金大中 申請人:斗山重工業(yè)株式會社