(57)【要約】本発明は、プラスチック材料用の射出金型を製造するための、または２０ｍｍを超える厚さを有する加工金属用の部品を製造するための大きな鋼に関するものであり、その構造は完全にマルテンサイトの、またはマルテンサイト−ベイナイトの構造であり、その硬度は４３０ＨＢと５３０ＨＢの間にあり、そしてその化学組成は重量％で以下のようである、すなわち、０．１８０％＝Ｃ＝０．４００％；Ｓｉ＝０．８％；Ｍｎ＝２．５％；Ｎｉ＝３％；Ｃｒ＝３．５％；Ｍｏ＋Ｗ／２＝２．８％；Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４＝０．５％；Ａｌ＝０．４％；Ｔｉ＋Ｚｒ／２＝０．１％；０．０００５％＜Ｂ＜０．０１５％；Ｓ＋Ｓｅ＋Ｔｅ＜０．２％；Ｐｂ＋Ｂｉ＜０．２％；Ｃａ＜０．１％；残部は鉄、および製造に際して発生する不純物である。その化学組成は、さらに次の関係を満たす、すなわち、３．２＝Ｔｒ＝９；８５＝Ｄｒ＝９５；Ｕ／Ｄｒ＝１０．０；ここで、Ｔｒ＝１．８ｘＣ＋１．１ｘＭｎ＋０．７ｘＮｉ＋０．６ｘＣｒ＋１．６ｘＭｏ＊＋０．５；Ｄｒ＝５４ｘＣ０．２５＋２４．５ｘ（Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊）０．３０＋１．５８ｘＭｎ＋０．７４ｘＮｉ＋１．８ｘＳｉ＋１２．５ｘ（Ｃｒ）０．２０；Ｕ＝１６００ｘＣ＋１００ｘ（０．２５ｘＣｒ＋Ｍｏ＊＋４．５ｘＶ＊）；Ｒ＝３．８ｘＣ＋１０ｘＳｉ＋３．３ｘＭｎ＋２．４ｘＮｉ＋１．４ｘ（Ｃｒ＋Ｍｏ＊）；Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊≧０．４％；Ｍｏ＊＝Ｍｏ＋Ｗ／２；Ｖ＊＝Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４；およびＢ＝１／３Ｋ１＋０．５；ここで、Ｋ１＝Ｍｉｎ（Ｉ＊；Ｊ＊）；Ｉ＊＝Ｍａｘ（Ｏ；Ｉ）；Ｊ＊＝Ｍａｘ（Ｏ；Ｊ）；Ｉ＝Ｍｉｎ（Ｎ；Ｎ−０．２９（Ｔｉ＋Ｚｒ／２−５））；式Ｆ（ａ）。【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０ｍｍを超える厚さを有し、その構造は完全にマルテンサイトまたはマルテンサイト−ベイナイトであり、その硬度は、すべての点で、４３０ＨＢと５３０ＨＢの間にあり、その鋼の化学組成は、重量％で、
０．１８０％≦Ｃ≦０．４００％
Ｓｉ≦０．８％
Ｍｎ≦２．５％
Ｎｉ≦３％
Ｃｒ≦３．５％
Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．８％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．５％
Ａｌ≦０．４％
Ｔｉ＋Ｚｒ／２≦０．１％
含有量が０．０００５％から０．０１５％の間のホウ素、
場合によっては含まれる、硫黄、セレン、およびテルルの中からの１種または複数の元素であって、これらの元素の合計含有量が０．２％以下であり、
場合によっては含まれる、鉛、およびビスマスの中からの１種または複数の元素であって、これらの元素の合計含有量が０．２％以下であり、
場合によっては含まれる、含有量が０．１％以下のカルシウム
を含み、
残部は、鉄および製造から生じる不純物であって、銅は不純物であり、不純物の化学組成は、また、次式を満たし、
３．２≦Ｔｒ≦９
８５≦Ｄｒ≦９５
Ｕ／Ｄｒ≦１０．０
Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊≧０．４％
式中、％で表される含有物については、
Ｔｒ＝１．８ｘＣ＋１．１ｘＭｎ＋０．７ｘＮｉ＋０．６ｘＣｒ＋１．６ｘＭｏ＊＋Ｋ
上式で、鋼がホウ素を含んでいない場合はＫ＝０であり、鋼がホウ素を含んでいる場合はＫ＝０．５であり、
Ｄｒ＝５４ｘＣ０．２５＋２４．５ｘ（Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊）０．３０＋１．５８ｘＭｎ＋０．７４ｘＮｉ＋１．８ｘＳｉ＋１２．５ｘ（Ｃｒ）０．２０、
Ｕ＝１６００ｘＣ＋１００ｘ（０．２５ｘＣｒ＋Ｍｏ＊＋４．５ｘＶ＊）、
Ｒ＝３．８ｘＣ＋１０ｘＳｉ＋３．３ｘＭｎ＋２．４ｘＮｉ＋１．４ｘ（Ｃｒ＋Ｍｏ＊）、
Ｍｏ＊＝Ｍｏ＋Ｗ／２、
Ｖ＊＝Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４、
重量％の１０００分の１で表される、ホウ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、および窒素の含有量は、
【数１】
2005527703.tif 000008
上式で、Ｋ１＝Ｍｉｎ（Ｉ＊；Ｊ＊）、
Ｉ＝Ｍｉｎ（Ｎ；Ｎ−０．２９（Ｔｉ＋Ｚｒ／２−５））、
【数２】
2005527703.tif 000009
である、プラスチック材料の射出成形用もしくは金属の成形用の金型の製造、または金属加工部品の製造のための鋼のブロック。
【請求項２】
その化学組成は、Ｒ＞１１である請求項１に記載の鋼のブロック。
【請求項３】
Ｒ≦２．７ｘＴｒであることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼のブロック。
【請求項４】
ケイ素含有量が正確に０．４５重量％未満であり、炭素含有量が０．３５重量％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鋼のブロック。
【請求項５】
Ｒ／（２．７ｘＴｒ）≦０．９０であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鋼のブロック。
【請求項６】
Ｒ／（２．７ｘＴｒ）≦０．８０であることを特徴とする請求項５に記載の鋼のブロック。
【請求項７】
Ｕ／Ｄｒ＜９．０であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の鋼のブロック。
【請求項８】
その組成は
０．２３０％≦Ｃ≦０．３５０％
Ｓｉ≦０．３０％
０．１％≦Ｍｎ≦１．８％
Ｎｉ≦２％
０．２％≦Ｃｒ≦３％
Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．５％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．３％
Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊≧０．８％
であることを特徴とする請求項７に記載の鋼のブロック。
【請求項９】
その組成は
０．２４０％≦Ｃ≦０．３２０％
Ｓｉ≦０．１５％
０．１％≦Ｍｎ≦１．６％
Ｎｉ≦２％
０．２％≦Ｃｒ≦２．５％
０．３％≦Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．５％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．３％
Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊≧１．２％
であることを特徴とする請求項８に記載の鋼のブロック。
【請求項１０】
Ｔｒ＞４．５であることを特徴とする請求項８または９に記載の鋼のブロック。
【請求項１１】
少なくとも表面の一部が窒化により硬化され、その硬度が全ての点で４３０ＨＢと５３０ＨＢの間にある請求項１から１０のいずれかに記載のブロックに機械加工された鋼製金型部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、プラスチック材料の射出成形用もしくは軽合金のような金属の成形用の金型の製造、または金属加工工具の製造に使用できる鋼のブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プラスチック材料の射出成形用の金型は、硬度が約３００ＨＢである鋼から製造される。しかしながら、これらの金型が工業用プラスチックまたは熱硬化性プラスチックなどのプラスチックの成形に使用されるときは、摩耗に対してより抵抗力がある、より硬い鋼を使用するのが好ましい。したがって約０．５５％の炭素、１．７５％のニッケル、クロム、モリブデン、およびバナジウムを含んでいる５５ＮＣＤＶ７型の鋼を使用することがあり、硬度が約４００ＨＢである金型の製造が可能になる。しかしながら、この鋼には、多くの欠点がある、すなわち、機械加工するのが難しく、溶接するのが難しい。さらに、この鋼は、研磨または化学的粒化に有害な硬い点を構成する局部的な偏析を有していることが多い。これら２つの欠点が特に望ましくない。何故なら、金型の製造はかなりの機械加工を必要とし、しかも金型は、一般に、溶接により補充することによって修理され、そして研磨され、または粒化されるからである。さらに、硬度を失うことなく、例えば、窒化することによって、これらの金型を表面硬化することができなければならない。
【０００３】
なおいっそう要求の厳しい用途の場合、特に、射出成形したプラスチックが非常に硬い繊維を含んでいる場合、さらに硬い、摩耗に対してより抵抗力のある鋼を使用するのが好ましい。同様に、射出成形圧力の増加は、より強く、したがって、より硬い鋼を探索することにもつながった。最終的に、軽合金の射出成形、または金属の冷間加工もしくは温間加工にかかわるある種の用途の場合、工具にかかる機械的応力および摩耗に対する抵抗の必要条件は、４５０ＨＢより高い硬度を有する鋼を必要とする。したがって、軽合金の射出にも一般的に使用されるグレードのＡＩＳＩ  Ｈ１１もしくはＨ１３のような約４５０またはまさに５００ＨＢもの強度を有する鋼が必要であるかもしれない。これらの鋼は、約０．４％の炭素、５％のクロム、ｌ．２５％のモリブデン、０．３から１％のバナジウムを含んでいる。しかしながら、この種の鋼は、５５ＮＣＤＶ７と同じ上記の欠点を、より高度に持っている。
【０００４】
さらに、硬度の増加により、特に決定的にそれ以上の問題が発生する。それは靭性の低下によってほとんど必然的に起こるもの、すなわち、冷却ダクトと、それらダクトがその表面に比較的接近して通ることによって効果的に冷却すべきである金型のインプレッションの表面との間に裂け目が生じる危険である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来技術による鋼より、溶接するのがより容易であり、機械加工し、研磨し、および粒状にするのがより容易であり、しかもより良い熱伝導体である金型用または金属加工のための部品製造用の鋼を提案し、窒化により表面硬化した後でさえ、約４５０ＨＢから５００ＨＢを超える硬度を持っている部品または工具の製造を可能にすることによって、これらの欠点を克服することであり、このことは、必要な特性、特に硬度特性は、少なくとも５３０℃での焼戻しと両立できなければならないことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明は、２０ｍｍを超え、１５００ｍｍに達することができる厚さを持っている金型用または工具用の部品の製造のための鋼のブロックに関するものであり、その構造はマルテンサイトまたはマルテンサイト−ベイナイトであり、その硬度は全ての点で約４３０ＨＢと５２０ＨＢの間にあり、鋼の化学組成は、重量％で、
０．１８０％≦Ｃ≦０．４００％
Ｓｉ≦０．８％
Ｍｎ≦２．５％
Ｎｉ≦３％
Ｃｒ≦３．５％
Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．８％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．５％
Ａｌ≦０．４％
Ｔｉ＋Ｚｒ／２≦０．１％
−  含有量が０．０００５％から０．０１５％の間のホウ素、
−  場合によっては含まれる、硫黄、セレン、およびテルルの中からの１種または複数の元素であって、これらの元素の合計含有量が０．２％以下であり、
−  場合によっては含まれる、鉛、およびビスマスの中からの１種または複数の元素であって、これらの元素の合計含有量が０．２％以下であり、
−  場合によっては含まれる、含有量が０．１％以下のカルシウム
を含み、
残部は、鉄および製造から生じる不純物であって、銅は不純物であり、不純物の化学組成は、また、次式を満たし、
３．２≦Ｔｒ≦９
８５≦Ｄｒ≦９５
Ｕ／Ｄｒ≦１０．０
Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊≧０．４％
式中、％で表される含有量については、
Ｔｒ＝１．８ｘＣ＋１．１ｘＭｎ＋０．７ｘＮｉ＋０．６ｘＣｒ＋１．６ｘＭｏ＊＋Ｋ、
上式で、鋼がホウ素を含んでいない場合はＫ＝０、そして鋼がホウ素を含んでいる場合はＫ＝０．５であり、
Ｄｒ＝５４ｘＣ０．２５＋２４．５ｘ（Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊）０．３０＋１．５８ｘＭｎ＋０．７４ｘＮｉ＋１．８ｘＳｉ＋１２．５ｘ（Ｃｒ）０．２０、
Ｕ＝１６００ｘＣ＋１００ｘ（０．２５ｘＣｒ＋Ｍｏ＊＋４．５ｘＶ＊）、
Ｒ＝３．８ｘＣ＋１０ｘＳｉ＋３．３ｘＭｎ＋２．４ｘＮｉ＋１．４ｘ（Ｃｒ＋Ｍｏ＊）、
Ｍｏ＊＝Ｍｏ＋Ｗ／２、
Ｖ＊＝Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４、
重量％の１０００分の１で表される、ホウ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、および窒素の含有量は、
【０００７】
【数３】
2005527703.tif 000002
上式で、Ｋ１＝Ｍｉｎ（Ｉ＊；Ｊ＊）、
Ｉ＊＝Ｍａｘ（Ｏ；Ｉ）、およびＪ＊＝Ｍａｘ（Ｏ；Ｊ）、
Ｉ＝Ｍｉｎ（Ｎ；Ｎ−０．２９（Ｔｉ＋Ｚｒ／２−５））、
【０００８】
【数４】
2005527703.tif 000003
である。
【０００９】
好ましくは、その化学組成は、Ｒ＞１１である。
【００１０】
また、好ましくは、その化学組成は、Ｒ≦２．７ｘＴｒである。
【００１１】
ケイ素の含有量は正確に０．４５重量％のままであるのが好ましい。
【００１２】
好ましくは、その組成は、Ｒ／（２．７ｘＴｒ）≦０．９０、より好ましくは、Ｒ／（２．７ｘＴｒ）≦０．８０である。
【００１３】
好ましくは、その組成は、Ｕ／Ｄｒ≦９．０である。
【００１４】
さらに、鋼の化学組成は、
０．２３０％≦Ｃ≦０．３５０％
Ｓｉ≦０．３０％
０．１％≦Ｍｎ≦１．８％
Ｎｉ≦２．５％
０．２％≦Ｃｒ≦３％
Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．５％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．３％
Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊≧０．８％
であることが好ましく、さらにより好ましくは、
０．２４０％≦Ｃ≦０．３２０％
Ｓｉ≦０．１５％
０．１％≦Ｍｎ≦１．６％
Ｎｉ≦２％
０．２％≦Ｃｒ≦２．５％
０．３％≦Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．５％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．３％
Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊≧１．２％
である。
【００１５】
したがって、その組成は、Ｔｒ＞４．５であることが好ましい。
【００１６】
本発明は、また、本発明によるブロックに機械加工されている鋼で作られた金型部品に関するものであり、その鋼は少なくとも表面部分が窒化によって硬化され、その硬度はすべての点で４３０ＨＢと５３０ＨＢの間にある。
【００１７】
本発明による鋼には、従来技術による鋼より、より良い熱伝導体であるという利点がある。このより良い熱伝導率により、冷却ダクトを、従来技術による鋼を使用する場合よりも、金型の表面からさらに遠く離すことができる。したがって、ダクトと金型のインプレッションとの間の裂け目のリスクは、実質的に減少する。さらに、熱伝導率がより良いために、金型の冷却は、より均一に行われ、それが成形品の品質を改善する。
【００１８】
本発明による鋼は、金属加工部品の製造をも対象としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ここで、本発明を、より詳細に説明し、例示するが、実施例によって制限するものではない。
【００２０】
金型または金属加工用の部品は、均質のマルテンサイト−ベイナイト構造物を得るために焼入れされ、硬度および延性の望ましい特性を得るために焼き戻される鋼の固体ブロックを機械加工することによって製造される。したがって、高い焼戻し性とかなりの焼入れ性を持っている鋼を使用することが必要である。しかしながら、これらの硬化鋼には、可能な最良の切削性と可能な最高の熱伝導率がなければならない。この最後の特性は、成形操作の生産性を改善するのに役立つ。これらの様々な特性の組合せは、最初は相容れないものである。実際、鋼が硬くなればなるほど、機械加工するのが容易になるということが知られており、そして、硫黄、カルシウム、セレン、テルル、または鉛などの合金化元素を添加することによって、切削性が改善される可能性があるということが知られている。しかしながら、これら元素の添加は金型用の鋼の中では制限されなければならない。何故ならば、金型のインプレッションの表面が粒状にされるときは、受けいれられるが、その表面が研磨されるときは、それらの元素は有害だからである。どんな場合でも、これら元素の添加は不適当である。また、鋼の熱伝導率と焼入れ性が、その組成の機能として反対に変化することが知られている。したがって、これらの要件は相容れない。しかしながら、本発明者は、知られている鋼の特性より実質的に良い特性の組合せをもたらす組成の範囲を見つけるのは可能であるということを、新しい方法で見出した。これらの組成の範囲は、一方では、その組成の元素のそれぞれの含有量の広がりよって、他方では、従うべき配合表によって決まる。
【００２１】
これらの特性の組合せを得るには、鋼は次のものを含んでいなければならない、すなわち、
−  溶接性、靭性、および切削性を過度に損なうことなく、硬化する炭化物を生成するための、０．１８％から０．４％の炭素、その含有量は、好ましくは０．２３０％と０．３５０％の間、より好ましくは０．２４０％と０．３２０％の間でなければならない；
−  ０．８％未満、好ましくは０．３０％未満、より好ましくは０．１５％未満のケイ素。製造中に鋼を脱酸するのに、通常、使用されるこの元素は、熱伝導率に悪影響を及ぼす。
【００２２】
しかしながら、それは常に少なくとも微量存在している；
−  金型に良好な表面状態を得る能力を低下させる過度の偏析を引き起こすことなく、良好な焼入れ性を得るための、２．５％未満の、好ましくは０．１から１．８％、より好ましくは０．１から１．６％のマンガン。この元素は、少なくとも微量の状態で常に存在している。さらに、やはり不純物の状態で存在している硫黄を捕らえるために、その含有量が０．１％より高いのが好ましい。切削性を改善するために硫黄が添加されている場合には、マンガンの最小含有量は、好ましくはそれ相応に適合していなければならず、少なくとも硫黄含有量の５倍、好ましくは７倍でなければならない；
−  ３％未満の、好ましくは２．５％未満、より好ましくは２％未満のニッケル。この元素は、焼入れ性を高めるようにするが、非常に高価である。微量で存在してもよい。しかしながら、より大きな靭性と非常に均一な硬度を必要とする用途では、１部のマンガンについて２部のニッケルという割合で、ニッケルを優先してマンガン含有量を下げる価値があるかもしれない。このマンガンの１部をニッケルで置き換えることにも、また、偏析を減らすという利点がある；
−  ３．５％未満のクロム、好ましくは０．２％から３％、より好ましくは０．２％から２．５％のクロム。この元素は焼入れ性を高くするが、量が多すぎると、クロムの中の炭化物を濃厚にして、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、およびタンタルなどの他のより都合の良い元素の有害物にする傾向がある。クロムは微量存在してもよい；
−  その合計であるＭｏ＊＝Ｍｏ＋Ｗ／２が２．８％未満、好ましくは２．５％未満であるような含有量のモリブデン、および／またはタングステン；また、それが０．３％を超えることも好ましい。これらの元素には、著しい焼入れ効果がある。さらに、それらの元素は中間焼きなましを実質的に低下させる、そして、このことは、金型のインプレッションが少なくとも５００℃の温度で窒化するような表面処理にかけられるときに、望ましい。しかしながら、量が多すぎると、それらの元素は切削性を損なう；
−  場合によっては含まれる、その合計であるＶ＊＝Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４が０．５％未満、好ましくは０．３％未満であるような含有量の、バナジウム、ニオブ、およびタンタルの中から選ばれる少なくとも１つの元素。これらの元素は、特に焼戻しが５５０℃より高温で行われると、中間焼きなましに対する抵抗を高める。それらの元素は、また、金型のインプレッションの摩耗抵抗を高くする。しかしながら、量が多すぎると、それらの元素は切削性と溶接性を損なう；
−  ０．０００５％から０．０１５％のホウ素。この元素は、熱伝導率に悪影響を及ぼすことなく、焼入れ性を実質的に高める。さらに、その効果は溶接の間に受ける高いオーステナイト化温度で消えてしまうので、それは溶接による良い修繕の可能性にとって好都合である。事実上、分析手段による検出の限界である０．０００５％未満では、それは重要な効果を持っていない。０．０１５％を超えると、焼入れ性を高めないで、鋼を脆弱にする；
−  場合によっては含まれる、０．４％までのアルミニウム、および、場合によっては含まれる、その合計であるＴｉ＋Ｚｒ／２が０．１％に達してもよいチタンとジルコニウムの中からの１種または複数の元素。これらの元素は強い脱酸剤である。さらに、鋼がホウ素を含んでいる場合には、窒素含有量は０．０２５０％未満に違いないけれども、これらの元素は、少なくとも不純物として一般に、０．０２５０％未満であるが、それ以下でさえあり得る含有量でやはり存在している窒素を固定する。ホウ素が完全に有効であるためには、アルミニウム、チタン、およびジルコニウムの中からの少なくとも１つの元素の存在が望ましい。
【００２３】
これらの元素単独または２つもしくは３つの組合せで利用されるアルミニウム、チタン、およびジルコニウムが窒素からホウ素を保護し、したがって、ホウ素を完全に有効にするのを可能にするためには、重量％の１０００分の１で表される、ホウ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウムおよび窒素の含有量は、
【００２４】
【数５】
2005527703.tif 000004
上式で、Ｋ１＝Ｍｉｎ（Ｉ＊；Ｊ＊）
Ｉ＊＝Ｍａｘ（Ｏ；Ｉ）およびＪ＊＝Ｍａｘ（Ｏ；Ｊ）
Ｉ＝Ｍｉｎ（Ｎ；Ｎ−０．２９（Ｔｉ＋Ｚｒ／２−５））
【００２５】
【数６】
2005527703.tif 000005
でなければならない。
【００２６】
−  銅は、約０．３％の含有量までの、微量または不純物の形であるかもしれない；
−  場合によっては、少量の硫黄、セレン、およびテルルの中からの１種または複数の元素であり、これらの元素の合計含有量は０．２００％未満でなければならない。しかしながら、鋼が、研磨され、化学的粒化された表面を持っている金型の製造を対象としているならば、これらの元素の合計含有量は、０．０２５％未満、または好ましくは０．００５％未満でなければならない；
−  場合によっては含まれる、鉛およびビスマスの中からの１種または複数の元素であり、これらの元素の合計含有量は０．２％未満である。しかしながら、鋼が、研磨され、化学的に粒状にされた表面を持っている金型の製造を対象としているならば、鋼はそのような元素を含まないのが好ましい；
−  場合によっては含まれる、０．１００％未満の含有量のカルシウム。しかしながら、鋼が、研磨され、化学的粒化された表面を持っている金型の製造を対象にしているならば、鋼はこの元素を含まないのが好ましい。何故ならば、切削性に対するその明確な作用は、もし鋼を研磨し、粒化しなければならないならば、その添加を限定するのが好ましい硫黄と一緒になって達成されるからである。
【００２７】
−  その組成の残部は鉄と製造から生じる不純物から成る。最小含有量が課されていないすべての合金化元素の場合、もしこれらの元素が添加されていなくても、それらの元素は、やはり、少なくとも非常に低い含有量の残渣または不純物の形で見つけられる可能性があるということに注意しなければならない。
【００２８】
ようやく明確にされたばかりの限界内で、使用するのに望ましい特性を得るために、鋼の組成を選択しなければならない。この目的のために、その組成は、次のようでなければならない、すなわち、
−  Ｔｒ＝ｌ．８ｘＣ＋１．１ｘＭｎ＋０．７ｘＮｉ＋０．６ｘＣｒ＋１．６ｘＭｏ＊＋Ｋの値は、式中、鋼がホウ素を含んでいなければＫ＝０であり、ホウ素を含んでいればＫ＝０．５である、言い換えれば、ホウ素が含有量で０．０００５％以上添加されていると、適切な焼入れ性を得るためには３．２より高く、４．５より高いのが好ましい。厚さが１０００ｍｍを超え、１５００ｍｍもの厚さである可能性のある部品の上に痕跡のパーライト構造もなしに、マルテンサイト−ベイナイト構造を得るためには、特に、Ｔｒは４．５より高くなければならない；
−  切削性を過度に損なうことなく、その炭化物によって適切な硬化を得るためには、Ｄｒ＝５４ｘＣ０．２５＋２４．５ｘ（Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊）０．３０＋１．５８ｘＭｎ＋０．７４ｘＮｉ＋１．８ｘＳｉ＋１２．５ｘ（Ｃｒ）０．２０の値は、８５と９５の間でなければならない；
−  切削性の指標であるＵ＝１６００ｘＣ＋１００ｘ（０．２５ｘＣｒ＋Ｍｏ＊＋４．５ｘＶ＊）の値（Ｕが低いほど、切削性は良い）は、１０．０未満、好ましくは９．０未満でなければならない；
−  熱伝導抵抗によって変わるＲ＝３．８ｘＣ＋１０ｘＳｉ＋３．３ｘＭｎ＋２．４ｘＮｉ＋１．４ｘ（Ｃｒ＋Ｍｏ＊）の値、言い換えれば、熱伝導率の逆数は、好ましくは２．７ｘＴｒ未満でなければならない。より好ましくは、比Ｒ／（２．７ｘＴｒ）は０．９０以下、さらにより好ましくは０．８０以下でなければならない。しかしながら、鋼に望まれている特性のすべての必要条件から見て、通常、この値は、やはり１１未満には低下しないかもしれない、したがって、できるだけ低い限りは、本発明は、より具体的にはＲ＞１１の鋼に関する；
−  すべての応力から見て、Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊の合計は０．４％を超えなければならない、したがって、鋼の組成が好ましい分析結果、すなわち、
０．２３０％≦Ｃ≦０．３５０％
Ｓｉ≦０．３０％
０．１％≦Ｍｎ≦１．８％
Ｎｉ≦２５％
０．２％≦Ｃｒ≦３％
Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．５％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．３％
に相当するならば、Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊は０．８％を超えなければならない、さらに、もしこの鋼がより好ましい分析結果、すなわち、
０．２４０％≦Ｃ≦０．３２０％
Ｓｉ≦０．１５％
０．１％≦Ｍｎ≦１．６％
Ｎｉ≦２％
０．２％≦Ｃｒ≦２．５％
０．３％≦Ｍｏ＋Ｗ／２≦２．５％
Ｖ＋Ｎｂ／２＋Ｔａ／４≦０．３％
に相当するならば、Ｍｏ＊＋３ｘＶ＊は１．２％を超えなければならない。
【００２９】
この鋼で金型を製造するためには、鋼を製造して、鋳造し、知られている方法で熱間圧延または熱間鍛造し、切断して、厚さが２０ｍｍを超える、また１００ｍｍを超えて４００ｍｍ、ことによると６００ｍｍ、そして１５００ｍｍにさえ達するかもしれないブロックを得る。最も薄い厚さでは、そのブロックはシート、または大きなプレートであるかもしれないし、最も厚い厚さでは、通常鍛造ブロックであることに注意すべきである。
【００３０】
そのブロックは、特に、鋼がホウ素を含んでおり、そしてそのブロックが、さらにまた、その塊全体にマルテンサイト構造、またはマルテンサイト−ベイナイト構造を得るように、その鋼の厚さおよび焼入れ性によって、空気、油、または水の中で急冷される場合に、ＡＣ３を超える温度、好ましくは９５０℃未満の温度で、場合によっては鍛造熱または圧延熱で、オーステナイト化される。最終的に、それらのブロックは、５００℃を超える温度、好ましくは少なくとも５５０℃であるが、ＡＣ１より低い温度で焼き戻される。このようにして、約４３０ＨＢと５３０ＨＢの間の硬度が得られる。
【００３１】
そのようなブロックでは、研磨されて、場合によっては粒状にされたインプレッションを備えている金型の部品は、知られている方法で機械加工される。場合によっては、これらの部品は、例えば、ガス窒化によって表面硬化される。ガス窒化の後、それら部品の極端に窒化された表面は別として、鋼の硬度は、約４３０ＨＢと５３０ＨＢの間にある。
【００３２】
実施例および比較により、表１にまとめられた分析結果を考察するが、その分析結果のいくつかの特性が表２にまとめられている。
【００３３】
実施例の１〜６、９〜１２、および１４〜１６は本発明に対応し、実施例１７、１８、２０、および２１は比較として示されている。これらの鋼は、セレン、テルル、鉛、ビスマス、またはカルシウムの添加を含んでいない。しかしながら、それらの鋼は、０．０１０％と０．０２０％の間の少しの硫黄を含んでいる。
【００３４】
これらのすべての鋼について、硬度ＨＢは、熱によって影響されない塩基性金属の硬度ＨＶ塩基性と比較された溶接点近くの熱影響域の硬度ＨＶＨＡＺだけでなく、焼戻し焼き入れした状態で、言い換えれば、５５０℃で焼き戻されたマルテンサイト構造またはマルテンサイト−ベイナイト構造について、測定された。これらの結果も表１にまとめられている。
【００３５】
これらの２つの表は、同程度の硬度（ＨＢ）と同程度の硬度係数Ｄｒで、本発明による鋼は、比較として示された鋼よりも、良い切削性（低いＵ／Ｄｒ比）を持っていることを示している。さらに、それらの鋼は、溶接による修理により適しており、しかも、ＨＡＺの硬度が低く、特に、ＨＶＨＡＺと塩基性ＨＶの比が低いので、特に、修理後の研磨に対して、比較として示された鋼よりも、より均一に反応している。本発明による鋼では、炭素が０．３５％以下であるときに、ＨＶＨＡＺ／ＨＶ塩基性の比は実際に１．２０を超えていない。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
【表２】
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これらの鋼は、プラスチック材料の射出成形用金型の部品を製造するのに適している。しかし、それらの鋼は、金属加工工具の部品を製造するのにも適している。
【国際調査報告】
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