(57)【要約】【課題】プレハードン状態で切削加工を行うに際しても切削加工性に優れたプラスチック成形用の金型用鋼を提供する。また鏡面性の要求されるものについては切削加工性と併せて鏡面性においても優れたプラスチック成形用の金型用鋼を提供する。【解決手段】プラスチック成形用の金型用鋼を、重量％でＣ：０．０３〜０．３％，Ｓｉ：１超〜３％，Ｍｎ：０．０５〜３％，Ｓ：０．０１超〜０．３％，Ｃｕ：０．１〜５％，Ｎｉ：１．０〜５％，Ｃｒ：０．０２〜３％未満，Ａｌ：０．５超〜２．５％，残部が実質的にＦｅから成る組成とする。また切削加工性と併せて鏡面性の要求されるものについては実質的にＳを無添加とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．３％
Ｓｉ：１超〜３％
Ｍｎ：０．０５〜３％
Ｓ  ：０．０１超〜０．３％
Ｃｕ：０．１〜５％
Ｎｉ：１．０〜５％
Ｃｒ：０．０２〜３％未満
Ａｌ：０．５超〜２．５％
残部が実質的にＦｅであることを特徴とするプラスチック成形用の快削性金型用鋼。
【請求項２】
重量％で、
Ｃ  ：０．０３〜０．３％
Ｓｉ：１超〜３％
Ｍｎ：０．０５〜３％
Ｓ  ：≦０．０１％
Ｃｕ：０．１〜５％
Ｎｉ：１．０〜５％
Ｃｒ：０．０２〜３％未満
Ａｌ：０．５超〜２．５％
残部が実質的にＦｅであり、鋼中に存在するＭｎＳを代表とする介在物の最大長が５０μｍ以下であることを特徴とする鏡面研磨性に優れたプラスチック成形用の快削性金型用鋼。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、重量％で、
Ｍｏ：≦３％
Ｗ  ：≦０．５％
Ｖ  ：≦０．５％
Ｃｏ：≦０．５％
Ｎｂ：≦０．３％
Ｔａ：≦０．３％
Ｂ  ：≦０．０１％
Ｃａ：≦０．１％
Ｍｇ：≦０．１％
Ｐｂ：≦０．３％
Ｐ  ：≦０．２％
の１種又は２種以上を更に含有することを特徴とするプラスチック成形用の快削性金型用鋼。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、不可避的に含有されるＮ，Ｏが重量％で、
Ｎ  ：≦０．０１５０％
Ｏ  ：≦０．０１５０％
であることを特徴とするプラスチック成形用の快削性金型用鋼。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、プレハードン状態でＨＲＣ２８〜４５の硬さを有することを特徴とするプラスチック成形用の快削性金型用鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はプラスチック成形用の金型用鋼に関し、特に快削性の金型用鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、各種分野でプラスチック成形用の金型が広く用いられている。
例えば日用雑貨品，家電製品外装・内装・部品，ＯＡ機器外装・内装・部品，携帯電話用部品，自動車内装部品やライトのカバー類等の樹脂製品を成形する金型，光学レンズ，食品容器，医療機器，化粧容器，精密品成形用の金型，ＩＣ封止型，光ディスク成形用金型（ＣＤ，ＤＶＤ類），導光板成形用金型，反射板成形用金型等はその一例である。
【０００３】
ところで、近年プラスチック成形用金型は製品の高精密化，高精度化，意匠性，短納期等の要求に応えるため、より高品質なものが求められている。
主に高精度化に対しては、金型を予め熱処理して所定の硬さに調整した材料（プレハードン鋼：ＨＲＣ２８〜４５）が用いられることが多い。
【０００４】
このプレハードン鋼は難加工であるのが一般的である。
プレハードン鋼の中でも比較的硬度の高いＨＲＣ３５〜４５のものは特に切削加工が難しく、そこで快削化元素としてのＳを添加し、鋼中にＭｎＳ介在物を生成させることによって被削性を高めるといったことが行われていることが多い。
【０００５】
しかしながらＳ添加によるＭｎＳ介在物の生成によって被削性を高める手法では、金型製造時の鏡面研磨性や靭性が低下してしまう。
プラスチック製品の中でも直接人の目に触れるものについては製品表面の平滑性や光沢性等の外観の良好さが求められる。
従ってそのようなプラスチック製品を成形するための金型としては高い鏡面性が要求されるが、上記のようにＳを添加しＭｎＳ介在物を鋼中に生成させたものは鏡面研磨性が悪く、また靭性も低下してしまうのである。
【０００６】
そこで鏡面研磨性や靭性が重要視される金型については、敢えてＳ等の快削化元素を添加しないで切削加工を行っている。この場合当然に加工は難加工となる。
加工が難しければ金型の製造性が低下し、またこれに伴って金型の製造コストが高くなってしまう。
【０００７】
一方プレハードン鋼の中でも比較的硬度の低いＨＲＣ２８〜３５のものでは、上記ＨＲＣ３５〜４５のものに比べて硬さが低い分、切削加工は相対的に容易と言える。
この硬さ領域の材料としてはＳＣ系或いはＳＣＭ系の材料が用いられることが多い。
これらの材料は通常焼入れ・焼戻しにより熱処理されるため、大型の金型を作製すると中心部の硬さが十分に確保できない。
【０００８】
またこの硬さ領域のものは硬さが低く、切削加工が相対的に容易であるとは言え、大型の金型も多く、この場合には優れた切削加工性が要求される。そのような場合にはＳ等の快削化元素が添加されることもある。
而してＳ等の快削化元素を添加すれば鏡面研磨性や靭性が低下してしまうことを避けられない。
【０００９】
尚、本発明に近い公知技術としては以下のものがある。
下記特許文献１，特許文献２には、Ｚｒ化合物を利用し、被削性に優れたプラスチック成形プレハードン鋼が開示されている。
この特許文献１，２では、被削性はＺｒ化合物によって得られるものであり、本発明のようにＳｉを積極的に添加して被削性を改善しようとするものではない。
この特許文献１，２でのＳｉの役割は、耐酸化性や焼入れ性の向上のために添加されるものであり、１．５％を超えると被削性が低下するとの記述がある（Ｓｉ添加による被削性向上の記述はない）。
この特許文献１，２ではＺｒ化合物による被削性が十分発揮されることが必要であり、本発明におけるＳｉでの被削性改善とは観点が異なる。
【００１０】
また下記特許文献３，特許文献４，特許文献５，特許文献６には、靭性，鏡面性，被削性等に優れたプラスチック成形金型用鋼が開示されている。
これら何れのものにおいてもＳｉは脱酸剤としての効果を利用していて、１％以下の添加に制限されており、本発明とは異なったものである。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６０−１７４８５４号公報
【特許文献２】
特開昭６２−１６７８６３号公報
【特許文献３】
特開平１１−３３５７７５号公報
【特許文献４】
特開２００２−３０９３４１号公報
【特許文献５】
特開２００１−１５２２４６号公報
【特許文献６】
特開平５−７０８８８号公報
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチック成形用の快削性金型用鋼はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１のものは、重量％で、Ｃ：０．０３〜０．３％，Ｓｉ：１超〜３％，Ｍｎ：０．０５〜３％，Ｓ：０．０１超〜０．３％，Ｃｕ：０．１〜５％，Ｎｉ：１．０〜５％，Ｃｒ：０．０２〜３％未満，Ａｌ：０．５超〜２．５％，残部が実質的にＦｅであることを特徴とする。
【００１３】
請求項２のものは、重量％で、Ｃ：０．０３〜０．３％，Ｓｉ：１超〜３％，Ｍｎ：０．０５〜３％，Ｓ：≦０．０１％，Ｃｕ：０．１〜５％，Ｎｉ：１．０〜５％，Ｃｒ：０．０２〜３％未満，Ａｌ：０．５超〜２．５％，残部が実質的にＦｅであり、鋼中に存在するＭｎＳを代表とする介在物の最大長が５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、重量％で、Ｍｏ：≦３％，Ｗ：≦０．５％，Ｖ：≦０．５％，Ｃｏ：≦０．５％，Ｎｂ：≦０．３％，Ｔａ：≦０．３％，Ｂ：≦０．０１％，Ｃａ：≦０．１％，Ｍｇ：≦０．１％，Ｐｂ：≦０．３％，Ｐ：≦０．２％の１種又は２種以上を更に含有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、不可避的に含有されるＮ，Ｏが重量％で、Ｎ：≦０．０１５０％，Ｏ：≦０．０１５０％であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、プレハードン状態でＨＲＣ２８〜４５の硬さを有することを特徴とする。
【００１７】
【作用】
上記請求項１の発明は、ＣｒやＡｌとともにＳｉ及びＣｕを添加し、それらによって鏡面研磨性を損なうことなく快削化を図ったものである。
快削化元素としてのＳの添加は、鋼中に生成したＭｎＳ介在物が鏡面研磨加工の際に加工面から削り取られ或いは脱落してそこに凹凸を生ぜしめ、鏡面性を著しく悪化させる。
しかるにＳｉは固溶元素であって通常介在物や炭化物とはならず、ミクロ視野でも均一なマトリックスが得られ、Ｓｉの添加によって鏡面研磨性を特に悪化させることはない。
【００１８】
一方で添加したＳｉは切削時に酸素と反応して酸化膜を形成し、切屑と切削工具との摩擦を軽減して工具を保護する。その効果によって金型製造の際の被削性を有効に高める働きをなす。
そして本発明ではそのＳｉの働きを十分に引き出すために１％超の量で多く鋼中に含有させるようにしている。
【００１９】
他方Ｃｕは時効硬化に寄与する元素であり、このＣｕを多く含有させることで金型製造の際の切削性を高めることができる。
Ｃｕは時効熱処理によりマトリックス中から微細に分散して析出し、その大きさは非常に微細（直径１μｍ以下）であって、このために鏡面研磨性に悪影響を及ぼさない。
一方においてＣｕは析出によりマトリックスの靭性をやや低下させ、これを若干脆くすることによって被削性を高める働きをなす。
【００２０】
但し請求項１ではこれらＳｉ，Ｃｕと併せてＳを０．０１％超且つ０．３％以下の量で含有させる。
プラスチック製品の中には特に表面肌をきれいにすることが求められないものもあり、そのようなプラスチック製品を成形するための金型としては特に鏡面性は要求されない。
従ってこのような場合には積極的にＳの添加を行い、切削加工性を高めておくのが良策である。このようにすれば金型製造をより容易となし得て金型製造のためのコストを低減することができる。
【００２１】
そこでこの請求項１の発明では、特に鏡面性が高く求められないものを対象としてＳを所定範囲で含有させる。
但しその場合においても請求項１の発明では、Ｓｉ，Ｃｕの添加によって被削性が高められているため、Ｓの必要な添加量を低く抑えることができる。
【００２２】
一方請求項２は、Ｓを実質的に添加せず（Ｓ：≦０．０１％）且つＭｎＳで代表される介在物の最大長を５０μｍ以下に規制するようになしたもので、この請求項２によれば、Ｓｉ，Ｃｕによる優れた被削性と優れた鏡面研磨性とをともに実現することができる。
【００２３】
一般的な快削化元素（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ等）はＭｎと結合して硫化物等介在物を形成する。
これらの介在物は鋼中に分散して存在するが、その大きさは光学顕微鏡で十分観察できるサイズ（最大長さ１０〜１００μｍ）であり、鏡面研磨加工したときに、これら介在物が選択的に掘り下げられたりして、期待する鏡面が得られないことがある。
【００２４】
よって快削化元素は低減することが鏡面研磨性を向上させる上で必要不可欠である。
従って鏡面研磨性が重要視される場合には快削化元素としてのＳ等をできる限り低下させることが望ましい。
【００２５】
これら請求項１，２の金型用鋼の場合、通常のＳＣ系，ＳＣＭ系の鋼に比較して時効硬化により硬さを確保することが可能であり、その時効硬化により大型の金型であっても中心部まで均一な硬さを確保することが可能である。
【００２６】
その際Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｃ，Ｍｎ，Ｃｒの量を調整することにより目的とする硬さに調整することができる。
また時効硬化鋼は通常のＳＣ系，ＳＣＭ系の鋼に比較して被削性が優れており、更に本発明の快削化の手法を用いることで、より優れた被削性が得られる。
【００２７】
これら請求項１，２において、Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｂ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｐｂ，Ｐの何れか１種又は２種以上を必要に応じて上記の量で含有させておくことができる（請求項３）。
【００２８】
次に請求項４は不可避的に含有されるＮ，Ｏをそれぞれ０．０１５０％以下に規制したものである。
Ｏ，Ｎは鋼中の添加元素と結び付き易く、期待しない酸化物や窒化物を生じる。これらの介在物は鏡面研磨加工をした際に脱落し、ピンホールの原因となる。ピンホールの発生は鏡面研磨性を最も低下させるものであるため、これらの介在物はコストが許す限り低減させることが必要である。
【００２９】
本発明鋼では、ＳｉやＡｌが多く含まれているためＯ，Ｎ量をできる限り低下させることが必要となる。
具体的には、１次溶解でＯ，Ｎ量をできる限り低減させ（大気中溶解での十分な精錬或いは真空溶解への変更等により）、また製造コストが許せば１次溶解材を原料とする２次溶解（真空アーク溶解やエレクトロスラグ溶解）を実施してＯ，Ｎ量を低減させる。
また２次溶解の適用は偏析の軽減等にも効果があり、鏡面研磨性を向上させる効果もある。
【００３０】
請求項５は、プラスチック成形用の金型用鋼をプレハードン状態でＨＲＣ２８〜４５の硬さを有するようになしたものである。
プレハードン鋼としてＨＲＣ２８〜４５に調整された状態において高鏡面研磨性が得られるとともに（硬い方が高鏡面に仕上がる）この硬さは十分切削できるレベルである。
硬過ぎれば快削性が失われるし、軟らか過ぎれば鏡面研磨性が損なわれる。
【００３１】
本発明のプラスチック成形用の金型用鋼は最終的に表面処理を施し、表面の面粗さや硬さ，耐食性等を更に向上させることができる。
而してこのような表面処理を施した場合において、本発明のプラスチック成形用の金型用鋼、特にＳを含有させていない（Ｓ：≦０．０１％）ものは、表面処理による色むら等の発生を抑制し得る利点を有する。
【００３２】
ここで表面処理としては、例えば窒化，Ｃｒメッキ，Ｎｉメッキ，ＣＶＤ，ＰＶＤ，ＴＲＤ（熱反応析出・拡散），ＰＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）等による硬質膜の形成や、酸や塩基溶液によるシボ加工（表面の軽腐食）等が挙げられる。
主として硬質膜の形成のための表面処理は金型表面の耐摩耗性や鏡面研磨性を向上させるために実施され、一方表面の軽腐食のための表面処理は目的とする意匠を得るために実施される。
【００３３】
この場合において本発明のプラスチック成形用の金型用鋼の場合、ＳｉやＣｕは鋼中に固溶しているか微細に分散しているため、表面処理を実施しても不均一な状態（色むら，厚さむら等）が発生しない。
快削化元素（Ｓ等）を添加した場合にはマトリックス中に存在する硫化物等介在物の周囲が選択的に腐食されたり、表面処理の厚さが異なったりしてミクロ領域では不均一になってしまう。このため表面処理の観点では快削化元素は添加されていないことが望ましい。
【００３４】
次に本発明における各化学成分の限定理由を以下に詳述する。
Ｃ：０．０３〜０．３％
Ｃは工具鋼としての使用される硬さを確保するために必要であり、０．０３％以上の添加が必要である。
但し過度の添加は硬さが必要以上に硬くなり、また被削性も低下するので０．３％を上限とする。
【００３５】
Ｓｉ：１超〜３％
Ｓｉは脱酸剤として使用される元素である。Ｓｉはまた１％より多く添加することにより被削性向上の効果が得られる。
一方多過ぎると溶接性が低下するため３％を上限とする。
【００３６】
Ｍｎ：０．０５〜３％
Ｍｎはオーステナイト化元素であり、必要硬さを得るために０．０５％以上の添加が必要である。
一方多過ぎれば必要以上の硬さとなるため３％を上限とする。
【００３７】
Ｓ：０．０１超〜０．３％又は≦０．０１％
快削化元素としてのＳを添加した場合、Ｍｎと結合して介在物を形成し、この介在物の存在により被削性が向上する。
但し鏡面研磨性（例えば面粗さ）が低下したり靭性が低下する問題も生ずる。
Ｓの添加は被削性と鏡面研磨性とのバランスで決定され、鏡面研磨性が特に必要とされる場合にはＳを０．０１％以下とする。
一方高い鏡面研磨性が要求されず、むしろ被削性が求められる場合には、０．０１超〜０．３％の範囲でこれを含有させる。
【００３８】
Ｃｕ：０．１〜５％
Ｃｕの添加は被削性向上の効果が得られるとともに、時効熱処理により硬さを向上させる効果もあり、０．１％以上添加する。被削性向上の観点では０．５％以上の添加とすることが望ましい。
一方過剰な添加は熱間加工性を害するため５％を上限とする。
【００３９】
Ｎｉ：１．０〜５％
ＮｉはＡｌと同時に添加することで時効熱処理により硬さを向上させる効果がある。この効果を得るためには１．０％以上の添加が必要である。
但し過剰な添加は被削性を低下させるため５％を上限とする。
【００４０】
Ｃｒ：０．０２〜３％未満
Ｃｒは硬さの向上に寄与し、炭化物を形成する元素である。Ｍｎが０．５％以上添加されていない場合には、Ｍｎの代りに硬さの確保から所定量添加することが必要である。但し硬さの向上に寄与するためには０．０２％以上の添加が必要であり、一方過度の添加は必要以上に硬さが高くなるとともに被削性も低下するため３％未満とする。
【００４１】
Ａｌ：０．５超〜２．５％
Ａｌは脱酸作用を有する元素である。またＮｉと同時に添加することで硬さの向上が得られ、この効果を得るためには０．５％より多く添加する必要がある。
一方過剰な添加は靭性の低下や鏡面研磨性の低下を引き起すため２．５％を上限とする。
【００４２】
Ｍｏ：≦３％，Ｗ：≦０．５％，Ｖ：≦０．５％，Ｃｏ：≦０．５％，Ｎｂ：≦０．３％，Ｔａ：≦０．３％，Ｂ：≦０．０１％
炭化物の形成による結晶粒の粗大化防止或いは結晶粒界の強度向上の効果があり、靭性向上の目的で積極的に添加することができる。
一方で多過ぎると被削性が低下するため、それぞれ上記の上限以下に規制する。
また複合して添加しても、それぞれの元素は固有の効果を発揮するため、目的に応じてその組合せを選ぶことも可能である。
【００４３】
これらの元素と同様の効果は、Ｔｉ：≦０．０３％，Ｚｒ：≦０．０３％，Ｂｅ：≦０．５％，Ｈ：≦０．０１％でも得られる。
【００４４】
またＭｏに関しては溶接性を向上させる観点では、できる限り低減させることが望ましい。
同様に他の元素も溶接性に影響を与えるため、何れの元素も溶接性を向上させる観点では低減させることが望ましい。
【００４５】
Ｃａ：≦０．１％，Ｍｇ：≦０．１％，Ｐｂ：≦０．３％
何れの元素も被削性を向上させる目的で添加することができる。
Ｃａ，Ｍｇは硫化物や酸化物を形成し、切削加工時には切削工具の保護膜を形成するため、切削工具の摩耗量を低減することができる。
Ｐｂは鋼中に分散しており、切削加工時には切削工具と切屑との摩擦係数を小さくする潤滑効果により被削性を向上させる。
但し何れの元素も過度の添加は被削性向上の効果よりも鋼の靭性を劣化させる効果が大きくなるため、それぞれ上記のように上限を規定する。
【００４６】
またここに挙げた元素と同様の被削性向上の効果はＢｉ：≦０．３％，Ｓｎ：≦０．０５％，Ａｓ：≦０．３％の添加によっても得ることができる。
【００４７】
Ｐ：≦０．２％
Ｐはスクラップ原料から混入し、不可避的に鋼中に存在する。
一般的にＰは結晶粒界に存在し、鋼の靭性を低下させる効果がある。靭性低下により鋼は脆くなるため、切屑の破砕性等が向上して被削性が向上する。但し多過ぎれば靭性の低下が大きくなるため、０．２％以下に規制する。
通常は他の元素により被削性は十分確保されているため、Ｐは低減することが望ましく、製造コストとの兼ね合いであるが０．０５％以下にするのが望ましい。
【００４８】
［その他の不純物元素］
鋼中にはスクラップ等から入り込む不純物元素としてＳｅ，Ｔｅ，Ｚｎ，Ｙ，希土類元素（ＲＥＭ）が含まれる場合がある。
Ｓｅ，ＴｅはＳの代替元素としての役割を果たし、被削性向上に効果が見られ、またＺｎやＹ，希土類元素はＯ，Ｐ等の不純物を固定し、基地の清浄度を高め、靭性を向上させる効果がある。
従って本発明ではこれらの元素をＳｅ：≦０．３％，Ｔｅ：≦０．３％，Ｚｎ：≦０．１％，Ｙ：≦０．０５％，ＲＥＭ：≦０．０５％の範囲で許容する。
【００４９】
Ｎ：≦０．０１５０％，Ｏ≦０．０１５０％
鋼中に不可避的に含まれる元素であるＮやＯは、鋼中に含まれるＳｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ａｌ等と結合し窒化物，酸化物を形成する。
これらの窒化物，酸化物は硬質であり、Ｎ量やＯ量が高くなるにつれ数が増加したりサイズが大きくなる傾向にある。これらは鏡面研磨性を低下させることはもとより被削性や靭性を低下させるため、極力低く抑制することが望ましい。
但し製造コストとの兼ね合いもあるのでＮ：≦０．０１％，Ｏ：≦０．００５とするのが望ましい。
【００５０】
［鋼中に存在するＭｎＳを代表とする介在物の最大長が５０μｍ以下］
Ｓ等の快削化元素により形成される介在物は鏡面研磨性の観点からはできるだけ量は少なく、サイズは小さい方が望ましいのが一般的である。
特に高い鏡面研磨性が要求される金型用鋼においてはＭｎＳを代表とする介在物の最大長を５０μｍ以下（プラスチック製品で目に見えない大きさ）に制限するのが望ましい。
そのためには、製造工程で２次溶解（真空アーク溶解，エレクトロスラグ溶解）を実施して介在物の数を減らしたり、鋳型の大きさをできる限り小さくして凝固速度を速くすることで介在物のサイズを小さくしたりするなど、製造工程での作り込みが必要な場合もある。
【００５１】
【実施例】
次に本発明の実施例を以下に詳述する。
＜実施例１＞
［Ｉ．］試験片の作製
以下の条件で表１，表２に示す化学組成の各種のプラスチック成形用の金型用鋼を溶解し、続いて鍛造，試験片粗加工，熱処理及び試験片精加工を行ってシャルピー試験，被削性評価試験，鏡面（研磨）性評価試験，溶接性評価試験のための各試験片を作製した。
【００５２】
【表１】
2004277818.tif 000002
【００５３】
【表２】
2004277818.tif 000003
【００５４】
（イ）溶解
真空誘導炉，大気誘導炉によりインゴット２００ｋｇを製造した。
（比較鋼Ｎｏ．１，６，発明鋼Ｎｏ．１，１３については大気誘導炉で製造）
【００５５】
（ロ）鍛造
１１５０℃加熱保持後、断面９３×３６に鍛造した。
【００５６】
（ハ）試験片粗加工
シャルピー試験片：Ｌ方向（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２：３号試験片）
被削性評価試験片（７０×３０×２００ｍｍ）
鏡面性評価試験片（４５×５０×１０ｍｍ）
溶接性評価試験片（１５０×２００×１５ｍｍ）
【００５７】
（ニ）熱処理
▲１▼焼入れ又は溶体化処理（ＳＴ）：８５０〜１０３０℃×３０〜９０ｍｉｎ保持後、衝風冷却した。
▲２▼焼戻し又は時効処理（ＡＧ）：２００〜６８０℃×３０ｍｉｎ〜５ｈｒ保持後、空冷した。
【００５８】
［ＩＩ．］試験及び測定条件
（ホ）シャルピー試験（靭性評価）
常温で試験を実施した。評価は試験片数３本の平均値とした。
試験片硬さは表３，表４に記載した硬さに調整した。
【００５９】
（ヘ）被削性評価試験
以下の条件で試験を行った。
・超硬エンドミル：ＵＴｉ２０Ｔを使用
・工具径φ２０ｍｍ，スローアウェー，ダウンカット，１枚刃
・深さ５ｍｍ，切込幅１．５ｍｍ
・切削速度３００ｍ／ｍｉｎ，送り速度０．０２５ｍｍ／刃，乾式
評価は比較鋼１で工具摩耗量が３００μｍに達したときの切削距離を２００、比較鋼４で工具摩耗量が３００μｍに達したときの切削距離を１００とし、発明鋼その他比較鋼の切削距離を相対比較評価した。
【００６０】
（ト）鏡面性評価試験
機械研磨により＃１５０→＃４００→＃８００→＃１５００→＃３０００→＃８０００で鏡面研磨加工した。
そして任意に選んだ部位５箇所について１５ｍｍ測長で最大面粗さＲｙ（μｍ）を測定し、それぞれの最大面粗さの平均値で評価した。
【００６１】
（チ）溶接性評価試験
ｙ形溶接割れ試験方法（ＪＩＳ  Ｚ  ３１５８）により実施した。
試験片温度は２５℃とし、
表面割れ率Ｃｆ（＝Σｌｆ／Ｌ×１００：％）により評価した。
但し  Σｌｆ：表面割れの合計長さ（ｍｍ）
Ｌ：試験ビードの長さ（ｍｍ）
【００６２】
（リ）介在物長さ
鏡面性評価試験片の鏡面加工面を光学顕微鏡で観察した（倍率２００倍，視野数２０）。
そして全視野の中で観察された介在物の最大長（μｍ）とする。
【００６３】
これらの試験及び測定の結果が表３，表４に示してある。
表１，表２及び表３，表４において、発明鋼Ｎｏ．１〜９はＳを０．０１超〜０．３％の範囲内で添加し且つ硬さ（ＨＲＣ）を約４０に調整した例を比較鋼Ｎｏ．１〜３とともに示したものであり、また発明鋼Ｎｏ．１０〜１６は実質的にＳを添加せず（Ｓ：≦０．０１％）且つ硬さ（ＨＲＣ）を発明鋼Ｎｏ．１〜９と同じく約４０に調整した例を比較鋼Ｎｏ．４，５とともに示したものである。
【００６４】
更に発明鋼Ｎｏ．１７〜２３はＳを０．０１超〜０．３％の範囲内で添加し且つ硬さ（ＨＲＣ）を約３０に調整した例を比較鋼Ｎｏ．６，７とともに示したもので、発明鋼Ｎｏ．２４〜３１は実質的にＳを添加せず（Ｓ：≦０．０１％）且つ硬さ（ＨＲＣ）を約３０に調整した例を比較鋼Ｎｏ．８とともに示したものである。
【００６５】
【表３】
2004277818.tif 000004
【００６６】
【表４】
2004277818.tif 000005
【００６７】
表３，表４の結果に見られるように、本発明に従ってＳｉを１超〜３％の範囲内で添加し、更にＣｕを０．１〜５％の範囲内で添加し、加えてＳを０．０１超〜０．３％の範囲内で添加した発明鋼Ｎｏ．１〜９，１７〜２３は特に優れた被削性を示しており、併せて靭性，溶接性も良好な値を示している。
【００６８】
一方実質的にＳを含有させていない発明鋼Ｎｏ．１０〜１６及び２４〜３１は優れた鏡面性の値を示している。
またこれら発明鋼Ｎｏ．１０〜１６及び２４〜３１は実質的にＳを含有させていないにも拘わらずＳｉ，Ｃｕの含有によって被削性においても優れた値を示している。
【００６９】
＜実施例２＞
［Ｉ．］試験片の作製
表５に示す化学組成の各種のプラスチック成形用の金型用鋼を以下の条件で溶解（一部については再溶解），圧延，熱処理，試験片精加工を行い、被削性評価試験片及び鏡面性評価試験片を作製した。
【００７０】
【表５】
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【００７１】
（イ）溶解
大気誘導炉によりインゴット３３００ｋｇを製造した。
（ロ）再溶解
真空アーク溶解を実施し、インゴットを製造した（３０００ｋｇ）。
（ハ）圧延
１２００℃加熱保持後、断面５０×１２０に鍛造した。
【００７２】
（ニ）熱処理
▲１▼焼入れ又は溶体化処理（ＳＴ）：８５０〜１０３０℃×２０〜９０ｍｉｎ保持後、衝風冷却した。
▲２▼焼戻し又は時効処理（ＡＧ）：２００〜６８０℃×３０ｍｉｎ〜５ｈｒ保持後、空冷した。
【００７３】
（ホ）試験片精加工
被削性評価試験片（５０×５０×２００ｍｍ）
鏡面性評価試験片（４５×５０×１０ｍｍ）
にそれぞれ精加工した。
【００７４】
［ＩＩ．］試験及び測定条件
（ヘ）被削性評価試験
以下の条件で試験を行った。
・ハイスドリル：ＳＫＨ５１を使用
・工具径φ１０ｍｍ，コーティングなし（ホモ処理）
・深さ２０ｍｍ（非貫通）の穴開け加工
・切削速度４０〜１００ｍ／ｍｉｎ，送り速度０．１５ｍｍ／刃，湿式
評価は工具溶損，折損に到ったときの切削距離を工具寿命と定義して評価した。
また比較鋼９において工具寿命が３０００ｍｍとなる切削速度を２００、比較鋼１０において工具寿命が３０００ｍｍとなる切削速度を１００とし、発明鋼その他比較鋼の工具寿命３０００ｍｍとなる切削速度を相対比較評価した。
【００７５】
（ト）鏡面性評価試験
機械研磨により＃１５０→＃４００→＃８００→＃１５００→＃３０００→＃８０００で鏡面研磨加工した。
そして任意に選んだ部位５箇所について１５ｍｍ測長で最大面粗さＲｙ（μｍ）を測定し、それぞれの最大面粗さの平均値で評価した。
【００７６】
表５に見られるように、本発明に従う発明鋼は鏡面性，被削性等の特性において優れているとともに、特に再溶解を実施したものについては、再溶解を実施していないものに対して鏡面性を示す値が更に高くなっていることが分る。
【００７７】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一般的に難加工となるプレハードン状態で金型加工を行う場合においても容易に切削加工を行うことができ、金型製造のための期間の短縮化，加工費用の低減を達成することができ、またＳを添加しないものについては併せて高い鏡面研磨性を確保することができる。