(57)【要約】  本発明では、真空精錬された後の溶鋼であって、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、およびＡｌ：０超２．０質量％以下を含み、Ｏの量が０．００５質量％以下であり、Ｎの量が０．０３質量％以下である成分組成を有する溶鋼Ａを準備する第１工程と、前記溶鋼Ａをスラグ精錬して該溶鋼Ａ中のＯの量およびＮの量をそれぞれ低減させて溶鋼Ｂを得る第２工程と、前記溶鋼Ｂを鋳造する第３工程と、を有する金型用鋼材の製造方法が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空精錬された後の溶鋼であって、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、およびＡｌ：０超２．０質量％以下を含み、Ｏの量が０．００５質量％以下であり、Ｎの量が０．０３質量％以下である成分組成を有する溶鋼Ａを準備する第１工程と、
前記溶鋼Ａをスラグ精錬して該溶鋼Ａ中のＯの量およびＮの量をそれぞれ低減させて溶鋼Ｂを得る第２工程と、
前記溶鋼Ｂを鋳造する第３工程と、
を有する金型用鋼材の製造方法。
【請求項２】
前記溶鋼Ｂが、Ｓ：０超０．０５質量％以下を含む請求項１に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項３】
前記溶鋼Ｂは、Ｏの量が０．００１質量％以下であり、Ｎの量が０．０１質量％以下である請求項１または請求項２に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項４】
前記溶鋼Ｂが、Ｓ：０超０．０５質量％以下を含み、前記溶鋼Ａが、Ｍｎ：０超２．０質量％以下を含む請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程は、前記スラグ精錬後の前記溶鋼ＡにＳを添加して前記溶鋼Ｂを得る請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程は、真空精錬によってＯの量が０．００５質量％以下に、Ｎの量が０．０３質量％以下にそれぞれ低減された溶鋼にＡｌを、前記溶鋼Ａ中におけるＡｌの量が０超２．０質量％以下となるように添加して前記溶鋼Ａを準備する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項７】
前記溶鋼Ａ中のＯの量が０．００１０超０．００５質量％以下であり、
前記溶鋼Ｂ中のＯの量が０．００１０質量％以下である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程は、前記溶鋼ＡにＭｇを、前記溶鋼Ｂ中のＭｇの量が０超０．０２質量％以下となるように添加する請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項９】
前記Ｍｇの添加は、前記溶鋼Ａを、ＭｇＯを含むスラグを用いてスラグ精錬すること、および、前記溶鋼ＡにＭｇ合金を添加することの少なくとも一方によって行う請求項８に記載の金型用鋼材の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法によって金型用鋼材を製造し、製造された金型用鋼材に熱間加工を施して素材を得、該熱間加工が施された後の素材に焼鈍を施し、焼鈍が施された素材に焼入れ焼戻しを施す金型用プリハードン素材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法によって金型用鋼材を製造し、製造された金型用鋼材に熱間加工を施して素材を得、該熱間加工が施された後の冷却中の素材に直接焼入れを施し、該直接焼入れが施された素材に焼戻しを施す金型用プリハードン素材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の金型用鋼材の製造方法によって製造された金型用鋼材であって、
Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、およびＣｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）を含み、
Ｏの量が０．００１質量％以下、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる金型用鋼材。
【請求項１３】
請求項８または請求項９に記載の金型用鋼材の製造方法によって製造された金型用鋼材であって、
Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、Ｃｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）、およびＭｇ：０超０．０２質量％以下を含み、
Ｏの量が０．００１質量％以下に、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる金型用鋼材。
【請求項１４】
請求項１０または請求項１１に記載の金型用プリハードン素材の製造方法によって製造された金型用プリハードン素材であって、
Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、Ｃｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）、およびＭｇ：０．０２質量％以下（無添加を含む）を含み、
Ｏの量が０．００１質量％以下に、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる金型用プリハードン素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品位の表面性状が求められる製品、例えばプラスチック製品等を成形する金型に最適な鋼材であって、特にプリハードン状態（prehardened state）に調整したときの磨き性（polishabilty）に優れた金型用鋼材（mold steel）の製造方法および金型用鋼材に関するものである。そして、金型用プリハードン素材（prehardened mold material）の製造方法および金型用プリハードン素材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック製品等の成形では、多くの場合、金型の表面形状がそのまま成形品の表面に転写され、最終製品の表面性状を決定する。このため、表面の平滑さや美しさが要求される製品を成形するための金型では、その型彫面を鏡面に仕上げられることが求められる。そして、例えばプラスチック製品を成形する金型は、あらかじめ硬さが調整されたプリハードン鋼を準備して、この表面に切削、研磨等の機械加工を施して、型彫面に仕上げられることが主流である。したがって、そのような金型に用いられる金型用鋼材には、優れた磨き性が必要とされ、特にプリハードン状態での磨き性に優れることが要求される。
本発明において「磨き性」とは、金型用鋼材の被加工性に関する性質であって、研磨工程における酸化物や窒化物の脱落によるピンホールの発生が抑制され、その表面を極めて滑らかな鏡面状態に仕上げることができる性質をいう。【０００３】
本出願人が提案した、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｃｒ：３．０以上８．０質量％未満、Ｎｉ：４．０質量％以下、Ａｌ：０．１〜２．０質量％、Ｃｕ：３．５質量％以下、Ｍｏ：０．１〜１質量％を含有した金型用鋼材（特許第３３５１７６６号公報）や、これに０．００１超０．０２質量％以下のＭｇを添加した金型用鋼材（特開２００４−０９１８４０号公報）は、その特別な成分組成によって、焼入れ焼戻し（quenching and tempering）後のマルテンサイト組織が最適に調整され、３８ＨＲＣを超える高硬度のプリハードン状態でも、優れた磨き性を発揮するものである。そして、この優れた磨き性は、鋼中に不可避に混入するＯ（酸素）を０．００３質量％以下に、Ｎ（窒素）を０．０２質量％以下に規制したことで、組織中の酸化物や窒化物が低減され、さらに向上する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許第３３５１７６６号公報および特開２００４−０９１８４０号公報（以下、「２つの文献」ともいう）の金型用鋼材の成分組成は、高硬度のプリハードン状態でも、優れた磨き性を達成できる有用なものである。そして、この成分組成を有する金型用鋼材では、上記のＯおよびＮを低減することが重要となる。ＯやＮの量が高いと、Ａｌ２Ｏ３やＡｌＮ等のＡｌ介在物（Al inclusion）が組織中に増加する。そして、仕上げ加工中にこれらが脱落すると、ピンホールとなって磨き性が劣化する。そこで、上記２つの文献では、ＯおよびＮを低減できる金型用鋼材の製造方法の一例として、真空溶解炉による溶解・成分調整の手法を開示している。
真空溶解は、溶鋼中に溶解しているＯ（酸素）の除去（脱酸；deoxidation）およびＮ（窒素）の除去（脱窒；denitrification）を行う真空精錬の能力に優れており、Ｏの量およびＮの量の低い鋼材を製造するのに適している。【０００５】
上記２つの文献の金型用鋼材のＯの量およびＮの量を真空溶解によって調整することは、理論的には、処理量にかかわらず可能である。
しかしながら、実操業において処理すべき溶鋼の量が例えば数十トンに増えていくと、真空溶解中の精錬作用によってＯおよびＮを低減するための真空処理時間は長くなり、製造コスト増大の原因となる。
また、金型用鋼材に含まれるＯの量およびＮの量を従来よりも更に低減する製造方法を確立することができれば、金型用鋼材の磨き性をさらに向上する上で望ましい。【０００６】
従って、本発明の課題は、Ｏの量およびＮの量が極めて低く、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用鋼材を、短時間で効率よく製造することができる金型用鋼材の製造方法を提供することである。
また、本発明の課題は、Ｏの量およびＮの量が極めて低く、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用鋼材を提供することである。
また、本発明の課題は、Ｏの量およびＮの量が極めて低く、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用プリハードン素材を、短時間で効率よく製造することができる金型用プリハードン素材の製造方法を提供することである。
また、本発明の課題は、Ｏの量およびＮの量が極めて低く、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用プリハードン素材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記２つの文献の成分組成を有した金型用鋼材の製造方法について、特に脱酸および脱窒を担う溶解工程の改良を検討した。
その結果、従来の手法である真空精錬の後工程に、溶鋼中の酸化物や窒化物を効率的に除去できるスラグ精錬を組合せることで、（例えば、１回の溶解でトンレベルの溶鋼を扱う実操業においても）、精錬後の溶鋼中のＯおよびＮを安定的に低減でき、鋳造後は、介在物の形成がより抑制された金型用鋼材が得られることを見いだし、本発明に到達した。【０００８】
即ち、上記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞  真空精錬された後の溶鋼であって、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、およびＡｌ：０超２．０質量％以下を含み、Ｏの量が０．００５質量％以下であり、Ｎの量が０．０３質量％以下である成分組成を有する溶鋼Ａを準備する第１工程と、前記溶鋼Ａをスラグ精錬して該溶鋼Ａ中のＯの量およびＮの量をそれぞれ低減させて溶鋼Ｂを得る第２工程と、前記溶鋼Ｂを鋳造する第３工程と、を有する金型用鋼材の製造方法である。
＜２＞  前記溶鋼Ｂが、Ｓ：０超０．０５質量％以下を含む＜１＞に記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜３＞  前記溶鋼Ｂは、Ｏの量が０．００１質量％以下であり、Ｎの量が０．０１質量％以下である＜１＞または＜２＞に記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜４＞  前記溶鋼Ｂが、Ｓ：０超０．０５質量％以下を含み、前記溶鋼Ａが、Ｍｎ：０超２．０質量％以下を含む＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜５＞  前記第２工程は、前記スラグ精錬後の前記溶鋼ＡにＳを添加して前記溶鋼Ｂを得る＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜６＞  前記第１工程は、真空精錬によってＯの量が０．００５質量％以下に、Ｎの量が０．０３質量％以下にそれぞれ低減された溶鋼にＡｌを、前記溶鋼Ａ中におけるＡｌの量が０超２．０質量％以下となるように添加して前記溶鋼Ａを準備する＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜７＞  前記溶鋼Ａ中のＯの量が０．００１０超０．００５質量％以下であり、前記溶鋼Ｂ中のＯの量が０．００１０質量％以下である＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜８＞  前記第２工程は、前記溶鋼ＡにＭｇを、前記溶鋼Ｂ中のＭｇの量が０超０．０２質量％以下となるように添加する＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜９＞  前記Ｍｇの添加は、前記溶鋼Ａを、ＭｇＯを含むスラグを用いてスラグ精錬すること、および、前記溶鋼ＡにＭｇ合金を添加することの少なくとも一方によって行う＜８＞に記載の金型用鋼材の製造方法である。
＜１０＞  ＜１＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法によって金型用鋼材を製造し、製造された金型用鋼材に熱間加工を施して素材を得、該熱間加工が施された後の素材に焼鈍を施し、焼鈍が施された素材に焼入れ焼戻しを施す金型用プリハードン素材の製造方法である。
＜１１＞  ＜１＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法によって金型用鋼材を製造し、製造された金型用鋼材に熱間加工を施して素材を得、該熱間加工が施された後の冷却中の素材に直接焼入れを施し、該直接焼入れが施された素材に焼戻しを施す金型用プリハードン素材の製造方法である。
＜１２＞  ＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の金型用鋼材の製造方法によって製造された金型用鋼材であって、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、Ｃｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）を含み、Ｏの量が０．００１質量％以下、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる金型用鋼材である。
＜１３＞  ＜８＞または＜９＞に記載の金型用鋼材の製造方法によって製造された金型用鋼材であって、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、Ｃｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）、Ｍｇ：０超０．０２質量％以下を含み、Ｏの量が０．００１質量％以下に、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる金型用鋼材である。
＜１４＞  ＜１０＞または＜１１＞に記載の金型用プリハードン素材の製造方法によって製造された金型用プリハードン素材であって、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、Ｃｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）、Ｍｇ：０．０２質量％以下（無添加を含む）を含み、Ｏの量が０．００１質量％以下に、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる金型用プリハードン素材である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｏの量およびＮの量が極めて低減され、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用鋼材を、短時間で効率よく製造することができる金型用鋼材の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、Ｏの量およびＮの量が極めて低減され、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用鋼材を提供することができる。
また、本発明によれば、Ｏの量およびＮの量が極めて低減され、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用プリハードン素材を、短時間で効率よく製造することができる金型用プリハードン素材の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、Ｏの量およびＮの量が極めて低減され、組織中の介在物が低減され、磨き性に優れた金型用プリハードン素材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例において、試料Ｎｏ．１の溶鋼Ｂ（スラグ精錬後）を鋳造して得た鋼塊（本発明例）の組織を示した光学顕微鏡写真である。
【図２】実施例において、試料Ｎｏ．４の溶鋼Ｂ（スラグ精錬後）を鋳造して得た鋼塊（本発明例）の組織を示した光学顕微鏡写真である。
【図３】実施例において、試料Ｎｏ．７の溶鋼Ｂ（スラグ精錬後）を一旦鋳造して得た鋼塊を真空アーク再溶解して得た鋼塊（本発明例）の組織を示した光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書中では、各成分の量（含有比率）を示す「質量％」を、単に「％」と表記することがある。
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
また、本明細書中、単位「ＨＲＣ」で表される硬さは、ＪＩＳ  Ｇ  ０２０２に規定されるロックウェル硬さを表す。
【００１２】
以下、本発明の金型用鋼材の製造方法、金型用プリハードン素材の製造方法、金型用鋼材、金型用プリハードン素材について詳細に説明する。
【００１３】
［金型用鋼材の製造方法、金型用プリハードン素材の製造方法］
本発明の金型用鋼材（以下、単に「鋼材」ともいう）の製造方法は、真空精錬された後の溶鋼であって、炭素（以下、「Ｃ」ともいう）：０．００５〜０．１質量％、ニッケル（以下、「Ｎｉ」ともいう）：１．０〜５．０質量％、クロム（以下、「Ｃｒ」ともいう）：３．０〜８．０質量％、モリブデン（以下、「Ｍｏ」ともいう）：０超２．０質量％以下、銅（以下、「Ｃｕ」ともいう）：０超３．５質量％以下、およびアルミニウム（以下、「Ａｌ」ともいう）：０超２．０質量％以下を含み、酸素（以下、「Ｏ」ともいう）の量が０．００５質量％以下であり、窒素（以下、「Ｎ」ともいう）の量が０．０３質量％以下である成分組成を有する溶鋼Ａを準備する第１工程と、前記溶鋼Ａをスラグ精錬（slag refining）して該溶鋼Ａ中のＯの量およびＮの量をそれぞれ低減させて溶鋼Ｂを得る第２工程と、前記溶鋼Ｂを鋳造する第３工程と、を有する。
本発明の金型用鋼材の製造方法は、必要に応じ、その他の工程を有していてもよい。
【００１４】
本発明の金型用鋼材の製造方法によれば、もともとＯの量およびＮの量が少ない溶鋼Ａに対し、更にスラグ精錬を施すので、溶鋼中のＯの量およびＮの量を、効率よく、かつ、極めて低い量にまで低減させることができる（即ち、溶鋼の脱酸および脱窒の効率に優れる）。これにより、組織中の介在物（例えば酸化物や窒化物。以下同じ。）が低減された金型用鋼材を製造することができる。
得られた金型用鋼材は、組織中の介在物が低減されているので、磨き性に優れる。更には被削性にも優れる。
【００１５】
従って、本製造方法によれば、もとより磨き性（polishabilty）や被削性（machinability）に優れる成分組成（例えば、上記２つの文献に代表される成分組成）の金型用鋼材を、溶鋼量の多い実操業の規模でも、短時間で効率よく製造できる。
また、上記製造方法によれば、上記２つの文献に記載の成分組成において、ＯおよびＮを更に低減させることができるので（例えば、Ｏの量を０．００１％以下に、Ｎの量を０．０１％以下に規制できるので）、磨き性や被削性を更に向上させることができる。
【００１６】
以上により、本発明の金型用鋼材の製造方法は、高品位の表面性状を有した製品を成形するための金型に用いられる鋼材を製造する方法として好適であり、金型産業とって有用な技術である。
【００１７】
以下、第１〜３工程について説明する。
【００１８】
＜第１工程＞
第１工程は、真空精錬された後の溶鋼であって、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、およびＡｌ：０超２．０質量％以下を含み、Ｏの量が０．００５質量％以下であり、Ｎの量が０．０３質量％以下である成分組成を有する溶鋼Ａを準備する工程である。溶鋼Ａ中の各成分の量の好ましい範囲については後述する。
この第１工程では、予め用意しておいた上記溶鋼Ａを用いてもよいし、金型用鋼材の製造ごとに上記溶鋼Ａを製造してもよい。
上記溶鋼Ａを製造する場合、この製造は、例えば、特許第３３５１７６６号公報および特開２００４−０９１８４０号公報に記載されている真空精錬の方法によって行うことができる。
【００１９】
一般に、金型用鋼材の成分組成は、溶解前の鉄源に原料を調合したり、溶解した溶鋼中に原料を投入したりして、調整される。そして、これらの鉄源や原料が、少なからず不純物を含んでいるのであれば、これは鋼材中のＯやＮを増やす一要因となる。
よって、本製造方法においては、後述する脱酸および脱窒の根幹を担う第２工程（スラグ精錬）に先立って、予め、金型用鋼材を構成する少なくとも主要元素の量が調整され、かつ、真空精錬によってＯやＮが予備的に低減された溶鋼Ａを準備しておく（第１工程）。
具体的には、第１工程で準備される溶鋼Ａ中、Ｏの量は０．００５％以下であり、Ｎの量は０．０３％以下である。
Ｏの量は、好ましくは０．００３％以下である。また、Ｎの量は、好ましくは０．０２％以下である。
【００２０】
第１工程で準備される溶鋼Ａ中、Ａｌは、最終的な金型用鋼材の構成元素となるだけでなく、第２工程で脱酸剤や脱窒剤としても機能し、そして消費される。このため、第１工程で準備する溶鋼中のＡｌの量としては、金型用鋼材に必要な量よりも多い量が許容される。
従って、第１工程で準備する溶鋼Ａ中のＡｌの量は２．０％以下とする。
そして、この時点におけるＡｌの量は、第２工程での脱酸および脱窒に十分な量が含まれているのであれば、特別な下限は要しない。
溶鋼Ａ中のＡｌの量は、好ましくは０．１％以上である。
【００２１】
第１工程として好ましい形態は、真空精錬によってＯの量が０．００５質量％以下に、Ｎの量が０．０３質量％以下にそれぞれ低減された溶鋼にＡｌを、前記溶鋼Ａ中における量がＡｌ：０超２．０質量％以下となるように添加して前記溶鋼Ａを準備する形態である。
この形態では、真空精錬の脱ガス効果（詳細は後述する）や精錬効率にほとんど影響を及ぼすことなく、溶鋼中にＡｌを添加することができる。
この形態では、更に、溶鋼Ａ中にわずかに残存したＯやＮと、添加されたＡｌと、によりＡｌ介在物を形成させることができる。そしてこのＡｌ介在物を第２工程のスラグ精錬によって除去できるので、ひいては、本製造方法全体として、Ｏの量およびＮの量をより効果的に低減させることができる。
【００２２】
上記に関連し、第１工程におけるＡｌの添加時期は、真空精錬を終えてからでもよいが、実質的な脱ガスが終了している真空精錬の終期（例えば、真空精錬により、溶鋼中のＯの量が０．００５質量％以下に、Ｎの量が０．０３質量％以下にそれぞれ低減された段階以降）とすることが好ましい。
真空精錬による脱酸および脱窒は、専ら、溶鋼中のＣとＯとの反応や、この反応に伴うボイリングによって進行する（以下、これらの作用を、「脱ガス効果」や「脱ガス」ともいう）。
したがって、真空精錬前に多量のＡｌを添加すると、このＡｌが、脱ガスされる前のＯやＮと先に介在物を形成してしまい、精錬効率が低下する場合がある。
そこで、真空精錬の終期にＡｌを添加すれば、まず、本来の脱ガス効果には影響を及ぼさない。そして、真空精錬の終期に添加したＡｌは、なおも溶鋼中に残存する少量のＯやＮと結合して、一部は第２工程であるスラグ精錬前の溶鋼中において、Ａｌ介在物を形成する。
【００２３】
また、後述の第２工程であるスラグ精錬は、溶鋼中の介在物をスラグ中に取り込むことで、溶鋼の脱酸および脱窒を行うものである。
よって、スラグ精錬前の溶鋼に事前にＡｌを添加しておけば、添加効率の悪いスラグ上面からのＡｌの添加を省略できる。そして、Ａｌ介在物も事前に形成しておけば、スラグ精錬の効率は向上する。さらに、スラグ精錬に移行する際には、溶鋼を別の容器に移す工程を経れば、その出鋼時に溶鋼が勢いよく撹拌される作用によって、添加したＡｌを溶鋼の全域に行き渡らせることができ、かつ、形成されたＡｌ介在物も浮上するので、第２工程での精錬効率がより向上する。そして、第２工程におけるスラグは、第１工程における真空精錬の終期および前記の出鋼時の少なくとも一方の時の溶鋼に投入しておけば、スラグを事前に加熱（さらには溶融）しておくことができ、撹拌することもできるので、第２工程での精錬効率はさらに向上する。
【００２４】
第１工程が、真空精錬によって溶鋼Ａを製造する工程である場合において、真空精錬の時間は、６０分以上が好ましく、９０分以上がより好ましい。
真空精錬の時間の上限には特に制限はないが、生産性の観点から、真空精錬の時間は、１８０分以下が好ましく、１５０分以下がより好ましい。
そして本発明の製造方法では、後述の第２工程を設けることにより、真空精錬の時間を短く（好ましくは１８０分以下に、より好ましくは１５０分以下に）することができる。
【００２５】
第１工程で準備する溶鋼Ａの成分組成については上述したとおりであるが、この成分組成には、ケイ素（以下、「Ｓｉ」ともいう）：０超３．０％以下が含まれていてもよい。
また、この溶鋼Ａの成分組成には、マンガン（以下、「Ｍｎ」ともいう）：０超２．０％以下が含まれていてもよい。
また、この溶鋼Ａの成分組成には、コバルト（以下、「Ｃｏ」ともいう）：０超１．０％以下が含まれていてもよい。
また、この溶鋼Ａの成分組成には、硫黄（以下、「Ｓ」ともいう）：０超０．０５質量％以下が含まれていてもよい。
また、この溶鋼Ａの成分組成としては、Ｏの量およびＮの量を除き、後述の金型用鋼材の成分組成と同じ組成とすることもできる。
【００２６】
＜第２工程＞
第２工程は、前記溶鋼Ａをスラグ精錬して該溶鋼Ａ中のＯの量およびＮの量をそれぞれ低減させて溶鋼Ｂを得る工程である。
得られた溶鋼Ｂ中において、Ｏの量は、好ましくは０．００１％以下である。
得られた溶鋼Ｂ中において、Ｎの量は、好ましくは０．０１％以下である。
【００２７】
本発明において、スラグ精錬とは、溶鋼とスラグとを接触させて行う形態の精錬である。上記スラグとしては、従来知られた製鋼用スラグから適宜選択して用いることができる。
【００２８】
真空精錬は、上記した脱ガス効果によって脱酸および脱窒が進行するものであるから、Ａｌ等と結合して介在物の状態で存在しているＯやＮの除去には効率が悪い。
よって、短時間の処理時間で真空精錬した溶鋼を、そのまま鋳造して鋼材にすれば、これに含まれているＡｌ量の一部がＡｌ介在物を形成しており、Ｏの量やＮの量を極微量にまで低減することは難しい。その結果、真空精錬の処理時間が短ければ、真空精錬後の溶鋼中に少なからず残存したＯやＮは、そのときに添加したＡｌと結合して、鋳造後の鋼材中に多くのＡｌ介在物が形成される可能性がある。
【００２９】
一方で、後述の通り、本発明に係る金型用鋼材中のＡｌの量は、Ａｌが硬さの向上効果や軟化抵抗の向上効果を発揮するために、Ｎｉと金属間化合物を形成することを前提にして、調整されている。
従って、成分組成の調整を真空精錬のみによった従来の鋼材においては、真空精錬後の溶鋼中のＡｌの量がたとえ狙いとする量であったとしても、鋳造後、一部のＡｌが実はＡｌ介在物を形成していて（つまり、Ａｌの量に対し、Ｏの量およびＮの量が高くて）、本来の硬さや軟化抵抗が十分に発揮されていないことが考えられる。さらに、Ａｌ介在物の存在によって、本来の優れた磨き性が発揮されていないことも考えられる。
【００３０】
そこで、鋳造後の金型用鋼材中のＡｌが、介在物ではなくて、金属間化合物を形成しているためには、溶解工程において、ガス成分の状態にあるＯやＮを低減するだけでなく、Ａｌ介在物を形成している状態のＯやＮ（つまり、Ａｌ介在物それ自体）も積極的に低減すべきである。
本発明では、ガス成分の状態にあるＯおよびＮが真空精錬によって低減された溶鋼Ａに対し、さらに第２工程としてスラグ精錬を施すことで、溶鋼中のＡｌ介在物をスラグ中に効率的に取り込んで、このＡｌ介在物を除去できる。これにより、溶鋼Ａ中のＯの量及びＮの量を更に低減させることができる。
そして、なお溶鋼中に残留するガス成分のＯおよびＮも、スラグ精錬前に含んでいるＡｌの一部が脱酸剤や脱窒剤として機能し、スラグ精錬の過程で該ガス成分をＡｌ介在物に変化させ、生じたＡｌ介在物を効率よく除去できる。
【００３１】
以上の結果、真空精錬によった上記２つの文献の手法では、鋼材中のＯの規制量が０．００３％まで許容されていたが、上記の第１工程と第２工程を組合せてなる本発明であれば、脱酸能が安定的に向上して、Ｏの量を例えば０．００１％以下の低い規制値で管理することができる。
また、本発明によれば、鋼材中のＮも例えば０．０１％以下の低い規制値で管理できる。
なお、本発明において、第２工程で得られた溶鋼Ｂ中のＡｌ量が、鋼材の狙いとする量よりも低くなっていれば、そのときに不足分を添加すればよい。
【００３２】
第２工程において、スラグ精錬の時間は、スラグ精錬による効果（Ｏの量およびＮの量の低減効果）をより効果的に得る観点から、２０分以上が好ましく、４０分以上がより好ましく、５０分以上が更に好ましい。
スラグ精錬の時間の上限には特に制限はないが、生産性の観点から、スラグ精錬の時間は、１８０分以下が好ましく、１２０分以下がより好ましく、９０分以下が特に好ましい。
【００３３】
第２工程で得られる溶鋼Ｂは、Ｓ：０超０．０５質量％以下を含むことが好ましい。
これにより、このＳと溶鋼Ｂ中の他の元素とが結合した硫化物を形成することができ、ひいては、製造される鋼材の被削性をより向上させることができる。
この場合、溶鋼Ｂ中のＳの量は、０．００３％以上が好ましく、０．００４％以上がより好ましい。
また、硫化物の粗大化を抑制し、耐食性を向上させる観点から、溶鋼Ｂ中のＳの量は、０．０５％以下が好ましく、０．０１％以下がより好ましい。
【００３４】
溶鋼ＢがＳ：０超０．０５質量％以下を含む場合の特に好ましい形態は、第１工程で準備される溶鋼ＡがＭｎ：０超２．０質量％以下を含む形態である。
この形態では、溶鋼ＢにもＭｎ：０超２．０質量％以下を含ませることができ、これにより、第２工程後において、ＳとＭｎとが結合した硫化物を形成することができ、ひいては、製造される鋼材の被削性をより向上させることができる。
【００３５】
溶鋼ＢがＳ：０超０．０５質量％以下を含む場合、このＳは、溶鋼Ａ（スラグ精錬前）に予め含まれていてもよいし、スラグ精錬中またはスラグ精錬後（好ましくはスラグ精錬後）に溶鋼Ａに添加されたものであってもよい。
【００３６】
第２工程では、スラグ精錬後の溶鋼ＡにＳを添加して溶鋼Ｂを得ることが好ましい。
これにより、スラグ精錬による効果（Ｏの量およびＮの量の低減効果）にほとんど影響を与えることなく、溶鋼中にＳを添加することができる。
この形態において、より好ましくは、スラグ精錬後の溶鋼ＡにＳを、溶鋼Ｂ中におけるＳの量が０超０．０５質量％以下となるように添加することである。
【００３７】
また、第２工程におけるＯの量低減の一例として、溶鋼Ａ中のＯの量が、０．００１０超０．００５質量％以下であり、溶鋼Ｂ中のＯの量が、０．００１０質量％以下である例が挙げられる。
【００３８】
第２工程では、前記溶鋼ＡにＭｇを添加すること（より好ましくは、前記溶鋼ＡにＭｇを、前記溶鋼Ｂ中のＭｇの量が０超０．０２質量％以下となるように添加すること）ができる。
Ｍｇを添加することにより、第２工程でＡｌ２Ｏ３を含むＡｌ介在物を除去する一方で、残存する微少量のＡｌ２Ｏ３の介在物形態を、ＭｇＯ系の微細な酸化物に変えることができる。これにより、鋼材の磨き性をより向上させることができる。
また、Ｍｇを添加することにより、ＭｇＳ系の微細な介在物を形成して、鋼材の被削性をより向上させることができる。
なお、Ｍｇは蒸発しやすい元素であり、金属Ｍｇの形態で溶鋼に投入すると直ちに気化が進んでしまう場合がある。
そこで、第２工程において前記溶鋼ＡにＭｇを添加する場合には、溶鋼Ａを、ＭｇＯを含むスラグを用いてスラグ精錬すること、および、溶鋼ＡにＭｇ合金を添加することの少なくとも一方によって行うことが好ましい。
ＭｇＯを含むスラグを用いてスラグ精錬した場合には、スラグ精錬中にこのＭｇＯが還元され、この還元によって生じたＭｇが溶鋼Ａに添加される。
【００３９】
第２工程で得られる溶鋼Ｂの成分組成は、Ｏの量およびＮの量を除き、溶鋼Ａと同じ成分組成とすることができる。
溶鋼Ｂの成分組成には、Ｓｉ：０超３．０％以下が含まれていてもよい。
また、溶鋼Ｂの成分組成には、Ｍｎ：０超２．０％以下が含まれていてもよい。
また、溶鋼Ｂの成分組成には、Ｃｏ：０超１．０％以下が含まれていてもよい。
また、溶鋼Ｂの成分組成としては、後述の金型用鋼材の成分組成と同じ組成とすることもできる。
【００４０】
＜第３工程＞
第３工程は、第２工程で得られた溶鋼Ｂ（成分組成が調整された溶鋼）を鋳造する工程である。この第３工程により、鋼塊（金型用鋼材）が得られる。
鋳造の手法としては、インゴットケースを使用した普通造塊法の他に、連続鋳造法や、一旦鋳造後の鋼塊に実施する真空アーク再溶解法やエレクトロスラグ再溶解法など、その手法を問わない。
第３工程で得られた鋼塊は、そのまま金型用鋼材として用いることができる。
また、第３工程で得られた鋼塊は、必要に応じ更に下記のその他の工程を経た後に金型用鋼材として用いることができる。
【００４１】
本発明の金型用鋼材の製造方法は、必要に応じ、その他の工程を有していてもよい。
その他の工程としては、第３工程で得られた鋼塊に対し、鍛造や圧延等の熱間加工を施す工程が挙げられる。かかる工程により、所望の形状の金型用鋼材に仕上げることができる。
【００４２】
また、プリハードン状態の金型用鋼材（金型用プリハードン素材）とする場合には、例えば、熱間加工後に焼鈍が施された素材に対して焼入れを施してから、または、熱間加工後の冷却中の素材に直接焼入れを施してから、所定の焼戻しを施すことができる。これにより、例えば３５ＨＲＣ以上や、３８ＨＲＣ以上といった、金型用プリハードン素材を得ることができる。
鋳造後の鋼塊（金型用鋼材）組織中の介在物の分布状況は、上記工程を経て得られたプリハードン状態の金型用鋼材（金型用プリハードン素材）の組織中にも反映される。
よって、金型用鋼材として、Ｏの量およびＮの量が低く、組織中の介在物が微細かつ少量である鋼塊を製造し、この鋼塊を適宜条件で加工および熱処理することにより、磨き性に優れた金型用プリハードン素材を得ることが可能である。
【００４３】
即ち、本発明における、第１の金型用プリハードン素材の製造方法は、上記本発明の金型用鋼材の製造方法によって金型用鋼材を製造し、製造された金型用鋼材に熱間加工（hot working）を施して素材を得、該熱間加工が施された後の素材に焼鈍（annealing）を施し、焼鈍が施された素材に焼入れ焼戻し（quenching and tempering）を施す製造方法である。
また、本発明における、第２の金型用プリハードン素材の製造方法は、上記本発明の金型用鋼材の製造方法によって金型用鋼材を製造し、製造された金型用鋼材に熱間加工を施して素材を得、該熱間加工が施された後の冷却中の素材に直接焼入れを施し、該直接焼入れが施された素材に焼戻しを施す製造方法である。
第１および第２の金型用プリハードン素材の製造方法によれば、上述した本発明の金型用鋼材の製造方法によって得られる効果と同様の効果が得られる。
特に、第１および第２の金型用プリハードン素材の製造方法によれば、プリハードン状態でありながら優れた磨き性を示す金型用プリハードン素材を、短時間で効率よく製造することができる。
【００４４】
［金型用鋼材、金型用プリハードン素材］
本発明の金型用鋼材は、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、およびＣｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）、（および、好ましくはＭｇ：０超０．０２質量％以下）を含み、Ｏの量が０．００１質量％以下、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。
本発明の金型用鋼材によれば、Ｏの量およびＮの量が極めて低いことにより、組織中の介在物が低減される。これにより、従来の金型用鋼材（例えば、上記２つの文献に記載の金型用鋼材）と比較して、磨き性や被削性が更に向上する。
本発明の金型用鋼材は、既述の本発明の金型用鋼材の製造方法によって好適に製造されるものである。
また、本発明の金型用鋼材の成分組成の詳細については後述する。
【００４５】
本発明の金型用プリハードン素材は、Ｃ：０．００５〜０．１質量％、Ｓｉ：０超３．０質量％以下、Ｍｎ：０超２．０質量％以下、Ｓ：０．０５質量％以下（無添加を含む）、Ｎｉ：１．０〜５．０質量％、Ｃｒ：３．０〜８．０質量％、Ｍｏ：０超２．０質量％以下、Ｃｕ：０超３．５質量％以下、Ａｌ：０．１〜１．５質量％、Ｃｏ：１．０質量％以下（無添加を含む）、Ｍｇ：０．０２質量％以下（無添加を含む）を含み、Ｏの量が０．００１質量％以下に、Ｎの量が０．０１質量％以下に、それぞれ規制され、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。
本発明の金型用プリハードン素材によれば、本発明の金型用鋼材と同様の効果が得られる。特に、本発明の金型用プリハードン素材は、プリハードン状態でありながら優れた磨き性を示す。
本発明の金型用プリハードン素材は、既述の本発明の金型用プリハードン素材の製造方法によって好適に製造されるものである。
また、本発明の金型用プリハードン素材の成分組成の詳細については後述する。
【００４６】
［金型用鋼材および金型用プリハードン素材の成分組成］
続いて、優れた磨き性を達成するのに好ましい金型用鋼材および金型用プリハードン素材の成分組成（質量％）を説明する。
以下、金型用鋼材および金型用プリハードン素材を総称して、「素材」ということがある。
また、本発明の金型用鋼材の製造方法および本発明の金型用プリハードン素材の製造方法を総称して、「本発明の製造方法」ということがある。
【００４７】
・Ｃ：０．００５〜０．１％
Ｃは、フェライトの生成を防ぎ、硬さ、強度向上に有効な元素である。
しかし、多すぎると、炭化物を形成し、切削時の工具摩耗を増長する原因となる。また、基地中のＣｒ量が減少するため、耐食性を劣化する。
よって、素材中におけるＣの量は、０．００５〜０．１％が好ましい。
Ｃの量は、より好ましくは０．０１％以上である。
一方、Ｃの量は、より好ましくは０．０８％以下である。
【００４８】
・Ｓｉ：０超３．０％以下
Ｓｉは、通常、溶解工程における脱酸剤として使用される。
そして、Ｓｉを含有することで、素材は基地の硬さが向上して、被削性を改善するが、反面、靭性を低下させる。
したがって、これらの作用バランスを考慮して、素材中におけるＳｉの量は、３．０％以下が好ましい。Ｓｉの量は、より好ましくは２．０％以下であり、更に好ましくは１．５％以下である。
一方、Ｓｉの量は、より好ましくは０．０５％以上であり、更に好ましくは１．０％以上である。
【００４９】
・Ｍｎ：０超２．０％以下
Ｍｎは、Ｓｉと同様、脱酸剤として使用される。そして、Ｍｎは、焼入れ性を高めてフェライトの生成を阻止する作用がある。
また、素材が十分量のＳを含有する場合には、ＭｎＳ系の硫化物を形成して、被削性を向上する元素である。
しかし、素材中においてＭｎが多すぎると、組織の延性が増して、被削性が低下する。
よって、素材中におけるＭｎの量は、２．０％以下が好ましい。Ｍｎの量は、より好ましくは１．０％以下である。
一方、Ｍｎの量は、より好ましくは０．１％以上である。
【００５０】
・Ｓ：０．０５％以下
Ｓは、Ｍｎや後述のＭｇと結合して硫化物を形成し、被削性が向上する。
しかし、多すぎると、硫化物の粗大化を助長し、そして、粗大な硫化物は孔食の起点となりやすいので、耐食性が劣化する。
よって、Ｓを添加する場合であっても、素材中におけるＳの量は、０．０５％以下が好ましい。Ｓの量は、より好ましくは０．０１％以下である。
一方、Ｓを添加する場合は、素材中におけるＳの量は、０．００３％以上が好ましく、０．００４％以上がより好ましい。
【００５１】
・Ｎｉ：１．０〜５．０％
Ｎｉは、変態点を下げて、焼入れ冷却時のマルテンサイト変態を均一に進める作用がある。また、後述するＡｌと金属間化合物を形成して析出し、硬さや軟化抵抗を高める作用がある。
しかし、多すぎると、オーステナイトを生成して、被削性を劣化させる。
よって、素材中におけるＮｉの量は、１．０〜５．０％が好ましい。
Ｎｉの量は、より好ましくは２．０％以上である。
一方、Ｎｉの量は、より好ましくは３．８％以下である。
【００５２】
・Ｃｒ：３．０〜８．０％
Ｃｒは、耐食性を付与するのに有効な元素であるとともに、被削性に優れた組織を得るために規制する必要のある元素である。
Ｃｒは約３％未満、そして約８％超で、焼入れ冷却時のマルテンサイト変態前に、初析フェライトの析出を助長するため、被削性が低下する。そして、この初析フェライトの析出は、続いて残りのオーステナイトがマルテンサイトに変態する時の、変態歪みの要因ともなって、さらに被削性を低下させる。
よって、素材中におけるＣｒの量は、３．０〜８．０％が好ましい。
Ｃｒの量は、より好ましくは３．５％以上である。
一方、  Ｃｒの量は、より好ましくは７．０％以下であり、さらに好ましくは５．０％以下である。
【００５３】
・Ｍｏ：０超２．０％以下
Ｍｏは、基地中に固溶して不動態皮膜を強化し、耐食性を向上させるのに極めて有効な元素である。また、Ｃと結合して微細な複合炭化物を形成することで、Ｃｒが主体となって形成されるＭ７Ｃ３型の炭化物の粗大化を抑制する著しい効果があり、靭性の向上やピンホールの軽減に作用する。
しかし、多すぎると多量の炭化物を形成して、切削または仕上げ加工時の工具摩耗を増加させる。
よって、素材中におけるＭｏの量は、２．０％以下が好ましい。Ｍｏの量は、より好ましくは１．５％以下である。
一方、Ｍｏの量は、より好ましくは０．１％以上であり、さらに好ましくは０．５％以上である。
【００５４】
・Ｃｕ：０超３．５％以下
Ｃｕは、少量のＦｅを固溶した固溶体（ε相）を生成するとされ、上述のＮｉと同様に析出硬化に寄与する。
しかし、多すぎると、靭性や熱間加工性が低下する。
よって、素材中におけるＣｕの量は、３．５％以下が好ましい。Ｃｕの量は、より好ましくは１．５％以下であり、さらに好ましくは１．０％以下である。
一方、Ｃｕの量は、より好ましくは０．３％以上である。
【００５５】
・Ａｌ：０．１〜１．５％
Ａｌは、上述の通り、Ｎｉと金属間化合物を形成して析出し、硬さや軟化抵抗を高める作用がある。
しかし、多すぎると、粗大で、かつ、硬い酸化物系の介在物を形成して、切削や仕上げ加工時の工具摩耗の原因となる。また、鏡面研磨性、シボ加工性（crepability）が劣化する原因ともなる。
よって、素材中におけるＡｌの量は、０．１〜１．５％が好ましい。
Ａｌの量は、より好ましくは０．５％以上である。
一方、Ａｌの量は、より好ましくは１．２％以下である。
【００５６】
・Ｃｏ：１．０％以下（無添加を含む）
本発明の素材には、１．０％以下のＣｏを添加してもよい。
トンレベルの溶鋼を扱う実操業において、金型用鋼材には、添加しなくても０．５％程度以下のＣｏが含まれ得る。そして、Ｃｏは、基地中に固溶して２次硬化性と耐食性を向上させるとともに、Ｃｒが主体となって形成されるＭ７Ｃ３型の炭化物の粗大化を抑制し、この炭化物およびＮｉＡｌ金属間化合物を基地中に微細に析出させて、靱性を改善する。
【００５７】
・Ｏ：０．００１％以下
Ｏは、素材中に不可避的に存在して、酸化物を形成する元素である。酸化物は、素材を製造するための冷間塑性加工性や、金型の表面を仕上げるための磨き性を低下させる。
よって、素材中のＯは、上限を０．００１％に規制することが好ましい。より好ましくは、０．０００５％以下である。そして、この素材中の極微量に低減されたＯの量は、上述した本発明の製造方法によって、安定的かつ効率的に達成することができる。
【００５８】
・Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、素材中に不可避的に存在して、窒化物を形成する元素である。特に、Ａｌを含有する本発明の素材の場合、形成されたＡｌＮ窒化物は、鋼材の靭性、被削性および磨き性を著しく劣化する。よって、本発明の素材中のＮは、０．０１％以下に規制することが好ましい。より好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００２％以下にまで規制することである。
【００５９】
鋼中のＮの固溶度は、Ｃｒの量に大きく左右される。つまり、溶解工程においては、Ｃｒ量の増加によって、溶鋼中のＮの固溶度は増加する。例えば、１５００℃の溶鋼において、Ｃｒ量が約２％であるときのＮの固溶限は２２０ｐｐｍ程度であるが、Ｃｒ量が約３％になると、これが２８０ｐｐｍ程度にまで増加する。そして、Ｃｒ量が５％にもなると、固溶限は３００ｐｐｍを越えるまでに大きくなってしまう。
したがって、３．０％以上のＣｒを含む本発明の素材にとって、そのＮ量を上記の規制値内に低減するための溶解方法は重要である。そして、この極微量に低減されたＮ量は、上述した本発明の製造方法によって、安定的かつ効率的に達成することができる。
【００６０】
・Ｍｇ：０．０２％以下
大型でかつ、表面品位の高い製品を成形する金型の実用化にとって、その型彫面には例えば＃３０００以上の高ランクの鏡面仕上げ肌が求められ、よって、金型用鋼材には優れた磨き性が必要となる。
しかし、鋼材中に塊状でかつ凝集しやすいＡｌ２Ｏ３系の粗大な介在物が多く存在すると、鏡面研磨中にこれが脱落することで、容易に目視確認できるほどのピンホールが発生し、成形製品の表面品位が劣化する。
そこで、鋼材中に添加したＭｇは、Ｏとの親和力がＡｌよりも大きいため、鋼中のＯと結合してＭｇＯ系の酸化物を形成し、磨き性の劣化の原因となるＡｌ２Ｏ３の形成を抑制する。そして、ＭｇＯ系介在物は凝集し難く、鋼中に残留しても、鋼中で凝集・粗大化しやすいＡｌ２Ｏ３と比較して、介在物の微細化効果を図ることができる。
【００６１】
また、ＭｇはＳと結合して、ＭｇＳ系の介在物を形成する。
従来、Ｍｎを含有する鋼種では、組織中にＭｎＳを析出させることによって被削性を向上している。
しかし、ＭｎＳは微細化し難いことから、被削性を向上させるために多量のＭｎとＳを添加すると、硫化物に起因するピンホールが発生して、磨き性が劣化する。これに対して、ＭｇＳ系の介在物は微細・分散化しやすいので、研削屑の切断起点となる硫化物を少量の添加で生成・分布させることができる。
ただし、Ｍｇは、本成分系におけるＯとＳに見合った以上に添加すると、熱間加工性が劣化する。
以上より、本発明では、Ｍｇを０．０２％以下添加することが好ましい。０．００５％以上の添加が更に好ましい。そして、Ａｌを含有する本発明の素材にとって、この適量のＭｇ量の添加は、上述した本発明の製造方法によって、安定的かつ効率的に達成することができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００６３】
［本発明例］
（第１工程）
下記表１に示す試料Ｎｏ．１〜７の溶鋼Ａをそれぞれ準備した。
表１中の成分組成（質量％）は、溶鋼Ａから採取した試料の成分組成である。
詳細には、所定の成分組成に調整した２５ｔの溶鋼に、１ｋＰａ以下の真空度で約１２０分間の真空精錬を実施して、溶鋼Ａを準備した（第１工程）。
この間、真空精錬の終期には、溶鋼中のＯおよびＮが低下したこと（具体的には、溶鋼中のＯの量が０．００５質量％以下に、Ｎの量が０．０３質量％以下にそれぞれ低減されたこと）を確認した後に、溶鋼中にＡｌおよびＣａＯスラグを添加した。
そして、真空精錬を終了した後の溶鋼（溶鋼Ａ）を、スラグ精錬用の取鍋に移した。【００６４】
（第２工程）
スラグ精錬用の取鍋に移された溶鋼Ａに、ＣａＯスラグを用いたスラグ精錬を約６０分間実施した。上記スラグ精錬を実施した後の溶鋼にＳ（硫黄）を添加し、溶鋼Ｂを得た（以上、第２工程）。
上記スラグ精錬において、試料Ｎｏ．４では、スラグ中にさらにＭｇＯを加えた。
また、上記スラグ精錬において、試料Ｎｏ．５および６では、ＣａＯスラグを貫通して溶鋼中にＮｉ−Ｍｇ合金を投入した。【００６５】
（第３工程）
試料Ｎｏ．１〜６の溶鋼Ｂをそれぞれ鋳造して、金型用鋼材を製造した（第３工程）。
試料Ｎｏ．１〜６の溶鋼Ｂの成分組成（つまり、鋳造後の金型用鋼材の成分組成）を表１に示す。
試料Ｎｏ．７では、溶鋼Ｂを一旦鋳造して得た鋼塊に真空アーク再溶解法を実施して金型用鋼材（以下、「真空アーク再溶解後の金型用鋼材」ともいう）を製造した。表１中、試料Ｎｏ．７については、溶鋼Ｂの成分組成とともに、真空アーク再溶解後の金型用鋼材の成分組成を併記した。【００６６】
［従来例］
試料Ｎｏ．１〜７の溶鋼Ａをそれぞれ鋳造して、金型用鋼材を製造した（従来例）。
これらの従来例は、スラグ精錬を実施せず、真空溶解炉のみを使用した成分調整による従来の金型用鋼材の製造方法に相当する。
【００６７】
【表１】
2013146689.tif 000003
【００６８】
〜表１の説明〜
・Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７において、Ｃｏは無添加である。
・Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３およびＮｏ．７において、Ｍｇは無添加である。
・Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７において、Ｆｅの量「Ｂａｌ．」（Balance）は、１００質量％から、表１中の各成分および不可避的不純物の合計量（質量％）を差し引いた量を示している。【００６９】
表１に示すように、本発明の製造方法に従って得た溶鋼Ｂの成分組成は、従来の製造方法に相当する溶鋼Ａの成分組成と比較して、脱酸（Ｏの量の低減）および脱窒（Ｎの量の低減）が極微量にまで進行していた。
例えば、溶鋼Ａ（および溶鋼Ａを鋳造して得られた金型用鋼材）中におけるＯの量は十数ｐｐｍのレベルであったが、溶鋼Ｂ（および溶鋼Ｂを鋳造して得られた金型用鋼材）中におけるＯの量は数ｐｐｍという極微量のレベルであった。
試料Ｎｏ．７の金型用鋼材（真空アーク再溶解後）では、試料Ｎｏ．７の溶鋼Ｂと比較して、Ｏの量およびＮの量が更に低減されていた。
また、いずれの溶鋼においても、Ａｌ量は０．８％（狙い値）または０．９％を維持していた。【００７０】
また、本発明例の金型用鋼材では、従来例の金型用鋼材と比較して、鋼塊組織中の介在物が少なく、かつ、介在物が微細であった。【００７１】
図１は、試料Ｎｏ．１の溶鋼Ｂ（スラグ精錬後）を鋳造して得た鋼塊（本発明例）の組織を示した光学顕微鏡写真である。
図２は、試料Ｎｏ．４の溶鋼Ｂ（スラグ精錬後）を鋳造して得た鋼塊（本発明例）の組織を示した光学顕微鏡写真である。
図３は、試料Ｎｏ．７の溶鋼Ｂ（スラグ精錬後）を一旦鋳造して得た鋼塊を真空アーク再溶解して得た鋼塊（本発明例）の組織を示した光学顕微鏡写真である。
図１〜３において、組織中に専ら黒点で確認されるものが介在物である。
そして、特に図３（試料Ｎｏ．７）では、介在物が少なく、かつ、介在物が微細であった。
試料Ｎｏ．１〜７の鋼塊組織中における介在物の分布状況は、後に熱間加工や熱処理を経て得られるプリハードン状態の金型用素材の組織においても反映される。即ち、プリハードン状態の金型用素材の組織においても、介在物が少なく、かつ、介在物が微細となっている。【００７２】
以上に示したように、本発明によれば、特許第３３５１７６６号公報および特開２００４−０９１８４０号公報の成分組成を有した金型用素材の優れた磨き性が達成され、かつ、さらなる磨き性の向上が期待できる。【００７３】
日本出願２０１２−０７３０９５の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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