專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)械加工性?xún)?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?xún)?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?xún)?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(lèi)型。
尤其是最近的塑料注射成型模具用鋼的開(kāi)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(duì)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(mǎn)足所述要求，必須開(kāi)發(fā)新的模具用鋼種類(lèi)。
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?xún)?yōu)異、機(jī)械加工性或被切削性?xún)?yōu)異、腐蝕加工性?xún)?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(duì)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(lèi)型，不能充分滿(mǎn)足所述的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為了滿(mǎn)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?xún)?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?xún)?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(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)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(duì)含量范圍的限定理由，作如下說(shuō)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(guò)0.3wt％，即存在過(guò)多的碳，則機(jī)械加工性惡化，在大型的鋼塊中，由于偏析會(huì)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(guò)0.7wt％存在過(guò)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(guò)1.5wt％存在過(guò)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(guò)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(rùn)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(guò)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(guò)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(guò)2.5wt％存在過(guò)多的Cr，會(huì)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(guò)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(guò)多地含有Ni，會(huì)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(guò)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(guò)多量的Mo會(huì)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(guò)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(guò)0.20wt％存在過(guò)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(shuō)明的制作工序來(lái)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?；幚?。
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(cè)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(cè)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(duì)現(xiàn)有的模具用鋼的磨耗量相比，工具對(duì)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?xún)?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?xún)?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(hào)C22C38/46GK1576382SQ20041006187
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:斗山重工業(yè)株式會(huì)社