(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学組成（重量％）を有する溶接修復可能なプラスチックまたはゴム用の金型用鋼：
0.2％≦Ｃ≦0.24％
０％＜Si≦0.2 ％
０％＜Mn≦２％
０％＜Ni≦２％
1.5 ％≦Cr≦2.5％
0.5 ％＜Mo＋W/2 ≦1.2 ％
０％≦Ｖ＋Nb/2＋Ta/4≦0.5 ％
0.002 ％≦Ｂ≦0.015 ％
0.005 ％≦Al≦0.2 ％
チタンおよびジルコニウムから選択される少なくとも一種の元素をさらに含み、チタン含有率とジルコニウム含有率の半分との和は0.3％以下であり、
残部は鉄および不可避不純物であり、
さらに、下記関係式を満足する：
Cr＋３×(Mo ＋W/2)＋10×(V＋Nb/2＋Ta/4) ≧2.1
Cr≦1.5 ％ならば、Mo＋W/2 ＞0.7 ％
Qu＝ 3.8×C ＋ 1.1×Mn＋ 0.7×Ni＋ 0.6×Cr＋ 1.6×(Mo＋W/2)＋0.6 ≧3
および
Ｒ＝ 3.8×C ＋10×Si＋ 3.3×Mn＋ 2.4×Ni＋1.4×(Cr＋Mo＋W/2)≦11
【請求項２】
下記関係式をさらに満足する請求項１に記載の鋼：
BH＝ 326＋ 847.3×Ｃ＋18.3×Si− 8.6×Mn−12.5×Cr＞460
【請求項３】
下記関係式をさらに満足する請求項１または２に記載の鋼：
Cr＋３×(Mo＋W/2)＋10×(V＋Nb/2＋Ta/4) ≧3.6
【請求項４】
Si≦0.1 ％である請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼。
【請求項５】
下記化学組成（重量％）を満足する請求項１に記載の鋼：
0.2 ％≦Ｃ≦0.24％
０％＜Si≦0.1 ％
０％＜Mn≦２％
０％＜Ni≦0.5 ％
1.5 ％≦Cr≦2.5 ％
0.5 ％≦Mo＋W/2 ≦1.2 ％
０％≦Ｖ＋Nb/2＋Ta/4≦0.15  ％
0.002 ％≦Ｂ≦0.015 ％
0.005 ％≦Al≦0.2 ％
チタンおよびジルコニウムから選択される少なくとも一種の元素をさらに含み、チタン含有率とジルコニウム含有率の半分との和は0.3％以下であり、
残部は鉄および不可避不純物であり、
さらに下記関係式を満足する：
Cr＋３× (Mo＋W/2)＋10×(V＋Nb/2＋Ta/4) ≧3.6
Qu≧３
Ｒ≦1.5 ＋1.83 Qu
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼のプラスチックの射出成形用金型の製造での使用。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼の鋳造技術を用いたプラスチック用金型の製造での使用。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼からなる溶接用ワイヤまたは溶接電極製造用ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶接による修復性に優れたプラスチックまたはゴム用金型の製造で用いられる低合金鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックまたはゴム用の金型は金属ブロックの切削加工で作られる。金属ブロックの厚さは 1,500mm以上になることがある。この切削加工の目的は被成形品と同じ形状を有するキャビティを形成することにある。キャビティの表面は、被成形品表面に所望の外観を与えるために艶出し加工または化学的エッチングされることが多い。成形時には加圧された高温のプラスチックが射出され、金型はプラスチックの圧力に変形なしに耐えなければならず、プラスチックから熱を取り除かねばならず、また、キャビティ表面に対するプラスチックの摩擦による磨耗に耐えなければならない。金型となる鋼は上記のような条件を満たす性質を備えていなければならない。さらに、この鋼は金型使用中安定、すなわち成形操作中の温度変化に対して安定でなければならない。
【０００３】
金型用の鋼は上記特性の他に金型の磨耗が進んだ場合またはキャビティ形状を修正する場合に修復できるだけの所定の溶接特性を有している必要がある。一般に、新製品を成形するための金型を製造する時には、第１金型を製造し、この第１金型を用いて最初の製品を成形し、得られた成形品をデザイナーが検査する。大抵の場合、デザイナーは製品形状、従って金型キャビティの変更を要求する。しかし、金型を完全に作り直すには高いコストがかかるので、それを避けるために金型キャビティ上に金型材料を補充溶接し、その部分を切削加工し、艶出し加工し、必要な場合にはエッチングする。従って、溶接補充した部分と溶接の熱に曝された部分（ＨＡＺ）は元の金属に近い性質を有しているのが望ましい。
【０００４】
プラスチックの射出成形用金型の製造で用いられる鋼で、上記の全ての条件を満足する鋼は、硬度が極めて高く、切削加工性に優れた、艶出し性または化学エッチング性に優れ、熱伝導性に優れ、最も厚い部分でもこれらの性質が極めて均質で、しかも、溶接修復性に優れていることが必要である。
一般に、金型製造では、焼入れ・アニーリング後に十分な硬度、高い降伏点および高い靱性を有するマルテンサイトまたはベイナイト構造となる十分な焼入れ性を備えた低合金鋼のブロックが使用される。最も広く使用されている鋼はＡＩＳＩ規格の P20鋼と、German Werkstoff  規格のW1.2311 またはW1.2738 鋼である。
【０００５】
P20 鋼は重量比で0.28％〜0.4 ％の炭素と、0.2 ％〜0.8 ％の珪素と、0.6 ％〜１％のマンガンと、1.4 ％〜２％のクロムと、0.3 ％〜0.55％のモリブデンとを含み、残部は鉄および不可避不純物である。
W1.2311 およびW1.2738 鋼は重量比で0.35％〜0.45％の炭素と、0.2 ％〜0.4 ％の珪素と、1.3 ％〜1.6 ％のマンガンと、1.8 ％〜2.10％のクロムと、0.15％〜0.25％のモリブデンとを含み、W1.2738 鋼はさらに0.9 ％〜1.2 ％のニッケルを含み、残部は鉄および不可避不純物である。
これらの鋼は磨耗挙動および機械的性質に優れているが、溶接性があまり良くないという欠点あり、従って、溶接による修復が困難である。
【０００６】
欧州特許第0 431 557 号には、この欠点を克服するための下記化学重量組成を有するプラスチックの射出成形用金型で用いられる鋼が開示されている：
炭素0.1 ％〜0.3 ％
珪素 0.25 ％以下
マンガン0.5 ％〜3.5 ％
ニッケル２％以下
クロム１％〜３％
モリブデン0.03％〜２％
バナジウム0.01％〜１％
ホウ素（有害不純物と見なされる元素）0.002 ％以下
残部は実質的に鉄であり、さらに下記関係式を満足する：
ＢＨ＝326 ＋847.3 ×Ｃ＋18.3×Si−8.6 ×Mn−12.5×Cr≦460
【０００７】
この組成で許容される最大炭素含有率は0.238 ％である。
この鋼は、予備加熱または後加熱を行わない場合でも、溶接による補充の際に亀裂に対して高い抵抗性を有するという利点を持つが、溶接による修復後の扱いが難しいという欠点を有し、これは特に、修復のＨＡＺとベース金属との間の硬度に大きな差があることによる（100 〜150BH ）。加えて、この鋼は熱伝導性が比較的低く、そのため、金型を用いた製造ラインの出力効率が制限される。
本発明者らは、通常用いられる溶接性の概念は、金型用鋼の溶接修復に対する適正を部分的に表すに過ぎないことを見出した。つまり、溶接性という概念の持つ通常の意味においては、溶接可能な鋼とは、特別な予防策を取らなくとも溶接操作中に亀裂を生じない鋼である。金型用の鋼を溶接修復する場合、亀裂が生じないことは当然必要な条件であるが、それで十分というわけではない。溶接によって修復された領域、並びに該領域に隣接して熱による影響を受けた領域が、良好な状態で切削加工、艶出しおよびエッチングされなければならない。さらに、溶接による修復操作は、必ずしも予備加熱または後加熱なしで行われる必要はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、公知鋼よりも優れた熱伝導性を有する一方、金型製造用の鋼に要求される主な性質を有し、溶接による修復が容易に可能な鋼、つまり特に溶接による補充を行った後も優れた艶出し性とエッチング性とを維持する鋼を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記化学組成（重量％）を有する溶接修復可能なプラスチック用またはゴム用金型用鋼を提供する：
0.2％≦Ｃ≦0.24％
０％＜Si≦0.2 ％
０％＜Mn≦２％
０％＜Ni≦２％
1.5 ％≦Cr≦2.5％
0.5 ％＜Mo＋W/2 ≦1.2 ％
０％≦Ｖ＋Nb/2＋Ta/4≦0.5 ％
0.002 ％≦Ｂ≦0.015 ％
0.005 ％≦Al≦0.2 ％
チタンおよびジルコニウムから選択される少なくとも一種の元素をさらに含み、チタン含有率とジルコニウム含有率の半分との和は0.3％以下であり、
残部は鉄および不可避不純物であり、
さらに、下記関係式を満足する：
Cr＋３×(Mo ＋W/2)＋10×(V＋Nb/2＋Ta/4) ≧2.1
Cr≦1.5 ％ならば、Mo＋W/2 ＞0.7 ％
Qu＝ 3.8×C ＋ 1.1×Mn＋ 0.7×Ni＋ 0.6×Cr＋ 1.6×(Mo＋W/2)＋0.6 ≧3
および
Ｒ＝ 3.8×C ＋10×Si＋ 3.3×Mn＋ 2.4×Ni＋1.4×(Cr＋Mo＋W/2)≦11
【００１０】
【発明の実施の形態】
炭素含有率は 0.2％〜0.24％であるのが好ましく、また、クロム含有率は 1.5％〜2.5 ％であるのが好ましく、モリブデン含有率は0.5 ％〜1.2 ％であるのが好ましい。
下記関係式：
ＢＨ＝326 ＋847.3 ×Ｃ＋18.3×Si−8.6 ×Mn−12.5×Cr＞460
を満足するように選択すると、鋼の熱伝導性を向上させると同時に溶接による修復特性を損わずにキャビティの磨耗挙動を向上させることができるという利点が得られる。
熱伝導性を良くするには珪素含有率を 0.2％以下にしなければならず、0.1 ％以下にするのが好ましい。
【００１１】
鋼がチタンまたはジルコニウムを含む場合（これは好ましいことである）にはチタン、ジルコニウムおよび窒素（少なくとも不純物として常に存在する）の含有率（重量％）は下記を満足するようにするのが好ましい：
0.00003≦（Ｎ）×（Ti＋Zr/2）≦0.0016
これらの条件で、酸化チタンおよび酸化ジルコニウム相の溶解でチタンとジルコニウムとを除々に導入した場合、固体鋼の顕微鏡断面１mm2 当たりカウントされる0.1 μｍ以上の寸法を有する窒化チタンまたは窒化ジルコニウム析出物の数は、窒化物の形で析出したチタン全含有率と窒化物の形で析出したジルコニウム全含有率の半分との和（重量％の1000倍で表す）の４倍以下である。非常に微細な窒化析出物はＨＡＺのミクロ構造を微細化してその靱性を向上させ、従って溶接による修復特性を良くするという利点がある。また、粗い窒化析出物の数が少ないことは切削性および艶出し性にとって有利である。
本発明の鋼は鋳鋼からプラスチック用金型を製造する上で有利であり、これらの金型は鋳造技術で製造される。
【００１２】
プラスチックの射出成形用金型を製造するのに必要な特徴の全てを満足させるには、鋼は 500℃以上の温度でアニーリングした後に厚さが1,500mm に達し且つ硬度が 250 BH 以上のブロックでマルテンサイトまたはベイナイト構造になるものでなければならない。そのためには鋼は十分な焼入れ性を有する必要があり、従って、十分な合金元素を含んでいなければならない。しかし、そうした合金元素は熱伝導性を悪くする。さらに、合金元素の含有率は熱伝導性を最大にしながら（または熱抵抗を最小に抑えながら）十分な焼入れ性が達成できるように調節しなければならない。また、鋼の化学組成は溶接による修復特性に著しく影響するので、この制約を頭に入れながら組成を選択しなければならない。
【００１３】
溶接修復特性はＨＡＺ（溶接ビードの近傍で熱による影響を受けた領域）とベース金属との間の硬度の差で評価することができる。この差が小さい程より正確な切削加工および優れた艶出し加工を容易に行うことができる。従来の鋼の場合には、ＨＡＺとベース金属との間の硬度差は100BH 以上ある。
本発明者達は、十分な焼入れ性を維持しながらこの硬度差を 50BH 以下に抑えるように鋼の化学組成を調節することが可能であることを見出した。
さらに、好ましい条件でエッチングを行うためには、ＨＡＺの微細構造はできるだけ細かくしなければならない。また、溶接で亀裂が生じてはならない。
【００１４】
以上の点を考慮し、ＨＡＺがベイナイト構造を有し、さらにこのベイナイト構造とベース金属との間の硬度差を可能な限り小さくした化学組成を検討した。これらの条件を全て同時に満足するには、非炭化物生成元素（例えばマンガン、ニッケル、珪素）の含有率を抑制し、焼入れ用ホウ素を添加し、炭化物生成元素、例えばバナジウム、ニオブおよびタンタル等の含有率を高くし、さらに、モリブデンとタングステンとの含有率をそれよりも低い値で増加させる。
より正確には、本発明鋼は下記化学組成（重量％）を満足する必要がある：
1)  炭素含有率は0.27％以下にする。十分なキャビティーの磨耗耐性を確保するためには0.17％以上にする。炭素含有率は0.2 ％〜0.24％が好ましい。
2)  0.005 ％〜0.2 ％のアルミニウムと0.002 ％〜0.015 ％のホウ素とを含み、必要に応じてさらにチタンおよびジルコニウムから選択される少なくとも一種の元素を含み、チタン含有率とジルコニウム含有率の半分との合計は0.3％以下にする。ホウ素はＨＡＺとベース金属との間の硬度差を増大させずに焼入れ性を向上させる。ホウ素含有率を0.15％以上にしても、焼入れ性に大きな影響はなく、逆に脆性が生じる。アルミニウム、チタンおよびジルコニウムは鋼から脱酸素して窒素（少なくとも不純物として常に存在する元素）を固定させ、窒素がホウ素と結合するのを防ぐ。
【００１５】
3)  全体または一部がタングステンで置換されたモリブデンを０％≦Mo＋W/2 ≦1.5 ％、好ましくは0.5 ％≦Mo＋W/2 ≦1.2 ％を満足する含有率で含み、０〜３％、好ましくは1.5 ％〜2.5 ％のクロムを含有する。モリブデンとタングステンは焼入れ性に非常に好ましい影響を与え、この影響はホウ素との相乗作用によって強化される。一方、高温耐性に与える影響は少ない。さらにこれらの元素はアニーリング時の軟化を遅らせる。これは、ＨＡＺとベース金属との間の硬度差を縮め、500℃以上の温度でアニーリングした後で十分な硬度を得る上で有利である。一方、モリブデンとタングステンが過剰になると偏析を激しくなる。これは切削加工性と艶出し性にとって都合が悪い。そのため含有率は1.5 ％以下、好ましくは1.2 ％以下に制限される。クロムは焼入れ性およびアニーリング時の軟化に対するモリブデンの効果を補うためのものである。
【００１６】
上記組成範囲の一部ではクロム、モリブデンおよびタングステンが部分的に相補的効果を有するので、クロム含有率が1.5 ％以下の場合には、モリブデン含有率とタングステン含有率の半分との和は、0.7 ％以上でなければならない。そうすることによってアニーリング時の軟化に対する十分な耐性が保たれ、焼入れ性を損なわずに熱伝導性を上昇させることが可能になる。
他の特徴を損なうことなくアニーリング時の硬化をさらに向上させるために、必要に応じて鋼はさらにバナジウム、ニオブおよびタンタルから選択される少なくとも一種の元素を、バナジウム含有率とニオブ含有率の半分とタンタル含有率を４で割った値との和は０％〜0.5 ％、好ましくは０〜0.15％になるように添加する。これらの添加はＨＡＺとベース金属との間の硬度差を縮めるためにも貢献する。
【００１７】
500 ℃以上の温度で焼入れおよびアニーリングした後に250BH 以上の硬度を得ることは十分な応力緩和を可能にするか、キャビティーの表面処理を可能にするために必要である。そのためには鋼の化学組成は下記条件：
Cr＋３×(Mo ＋W/2)＋10×(V＋Nb/2＋Ta/4) ≧2.1
を満足しなければならず、アニーリング温度を上げて磨耗挙動を向上させるためには下記条件：
Cr＋３×(Mo ＋W/2)＋10×(V＋Nb/2＋Ta/4) ≧3.6
を満足するのが好ましい。
【００１８】
さらに、酸化チタンまたは酸化ジルコニウム相を液体鋼に溶解させて液体鋼にチタンまたはジルコニウムを除々に導入することによって、鋼中にチタンまたはジルコニウムを存在させると溶接修復性は大きく向上する。この場合、チタンまたはジルコニウムは非常に微細な窒化析出物を形成する。これによってミクロ構造が微細化し、エッチング性が向上し、さらにＨＡＺおよびベース金属の靱性を向上させる利点がある。靱性が向上すると溶接による亀裂発生の危険が少なくなるという利点がある。
【００１９】
チタンまたはジルコニウムを除々に導入するためには、例えば脱酸されていない液体鋼にチタンまたはジルコニウムを添加し、形成された酸化チタンや酸化ジルコニウムを還元するのに十分な量の強力な脱酸剤、例えばアルミニウム等を添加することができる。チタン、ジルコニウムおよび窒素含有率（重量％で表す）は下記を満足しなければならない：
0.00003 ≦（Ti＋Zr/2）×(N) ≦0.0016
窒素含有率は鋼の製造条件によって変り、数ppm 〜数100ppmである。
このように操作することにより粗い窒化チタンまたは窒化ジルコニウムが生成して液体鋼中に析出する現象が抑制される。従って、得られる鋼は、固体鋼の顕微鏡断面１mm2 当たりでカウントされる0.1 μｍ以上の寸法を有する窒化チタンまたは窒化ジルコニウム析出物の数が窒化物の形で析出したチタン全含有率と窒化物の形で析出したジルコニウム全含有率の半分との和（重量％の1000倍）の４倍以下であるという特徴を有する。すなわち、この鋼は非常に細かい窒化物が存在するという特徴の外に、粗い窒化物の量が少ないという特徴を有し、これは切削性および艶出し性にとって好ましい。
【００２０】
本発明の鋼は上記元素以外に下記元素をさらに含む：
1)  鋼の脱酸用珪素。この元素は鋼の熱伝導性に対して非常に好ましくない影響を与え、その含有率はできるだけ低くなければならず、いずれの場合も0.5 ％以下、好ましくは0.2 ％以下、さらに好ましくは0.1 ％以下にする。
2)  硫黄と結合し、焼入れ性を向上させるマンガン。しかし、この元素は熱伝導性に対して好ましくない影響を与える。含有率は０〜２％の間に調節し、切削性を改良するために鋼に硫黄を添加する場合には、好ましくは0.2 ％以上にしなければならず、切削性にとって致命的な局所偏析を抑制するためには    1.8 ％以下にしなければならない。
3)  焼入れ性を改良するためには必要に応じて０〜２％のニッケルを添加する。しかし、この元素は高価であると同時に熱伝導性にとってあまり好ましくない。スクラップ鉄から製造した鋼に残留物として存在することがある。ニッケルの含有率は0.5 ％以下に制限するのが好ましい。
4)  硫黄は不純物として常に少量存在するが、切削性を改良するために、必要に応じてセレンまたはテルルと供に添加することができる。艶出し性を損なわないためには硫黄、セレンおよびテルルの合計含有率は0.2 ％以下に抑える必要がある。
5)  必要に応じて鉛およびビスマスから選択される少なくとも一種の元素をそれら元素の合計含有率が0.2 ％以下になるような量で含むことができる。さらに、必要に応じて0.1 ％以下のカルシウムを含有できる。これらの元素は全て切削性を改良するためのものである。
【００２１】
組成の残部は鉄および不可避不純物である。不純物には銅が含まれ、その含有率は１％に達するが、ニッケルの存在下で銅は好ましい硬化作用をする。
上記の組成に関する制限に加えて、本発明の目的を達するために、鋼の化学組成は、焼入れ性に関する関係式と熱抵抗性（熱伝導性と相反するもの）に関する下記２つの関係式を満足しなければならない。
十分な焼入れ性を発揮するには鋼は下記関係式を満足しなければならない：
Qu＝3.8 ×Ｃ＋1.1 ×Mn＋0.7 ×Ni＋0.6 ×Cr
＋1.6 ×(Mo ＋W/2)＋0.6 ≧kQu
（kQu ＝３、好ましくはkQu ＝４）
高い熱伝導性を発揮するには鋼は下記関係式を満足しなければならない：
R ＝3.8 ×Ｃ＋10×Si＋3.3 ×Mn＋2.4 ×Ni＋1.4 ×(Cr ＋Mo＋W/2)≦kR
（kR＝11、好ましくはkR＝９）
このＲは熱抵抗性と同じ方向に変化し、従って、熱伝導性と反対の方向に変化する指数。
【００２２】
上記２つの式から分かるように、焼入れ性を示す数字Quと熱抵抗性を表す数字Ｒは全体として同じ方向に変化するが、化学組成を適切に選択することによって同じ焼入れ性で熱伝導性を最大にすることが可能である。しかし、別の制限も考慮しなければならない。結果的に、発明者達は化学組成を下記のように調節するのが有利であるということを見出した：
R ≦1.5 ＋1.83 Qu
このように定義された鋼が優れた溶接修復特性を有するためには、その化学組成が下記関係式を満足することは有効ではない：
BH ＝326 ＋847.3 ×Ｃ＋18.3×Si−8.6 ×Mn−12.5×Cr≦460
【００２３】
これはむしろあまり好ましくない。なぜならこの条件では炭素含有率が低くなり、炭素含有率が低いことは、キャビティの磨耗挙動にとってあまり好ましくないからである。この条件ではさらにクロムとマンガンの含有率が高くなり、それは熱伝導性にとって好ましくなく、ＨＡＺとベース金属との間の硬度の類似性にとっても好ましくない。従って、鋼の組成は下記を満足しなければならない：
BH＝326 ＋847.3 ×Ｃ＋18.3×Si−8.6 ×Mn−12.5×Cr＞460
圧延または鍛造で得られた鋼ブロックは、金型製造で用いる前に、その厚さに応じて空気または水を用いて焼入れ熱処理する。その後、500℃以上、好ましくは550℃以上且つＡｃ1 点以下の温度でアニーリングする。この処理は鋼にフェライトをほとんど含まない（フェライトを全く含まないのが望ましいが、この成分が少量残留していてもよい）マルテンサイトまたはベイナイト構造（マルテンサイト−ベイナイト混合構造でもよい）を与えるためのものである。アニーリングは、応力緩和を確実にするのに十分な温度、必要な場合にはかなりの高温で表面処理できるようにするのに十分な温度で行う。アニーリング温度は任意の場所で硬度が250BH〜370BH 、好ましくは270BH 〜350BH になるように調節する。
【００２４】
本発明鋼は鋳造技術すなわち（上記のような錬鋼でなく）鋳鋼の金型を製造する技術を用いて金型を製造する上で特に有利性を発揮する。この方法では、内部に冷却水を循環させるための通路が形成された平行六面体ブロックに金型のキャビティを切削加工する代わりに、鋳造で金型キャビティと外側部分とを備えたブランク金型を作る。この外側部分は、ブロックから切削加工でキャビティを形成する方法で得られるものに比べてはるかに薄い壁面で十分な機械的強度を保証する適切な形状にする。金型はブランク金型に仕上げの切削加工をし、熱処理して得られる。この切削加工はブロックから作業を開始した場合に必要な切削加工よりもはるかに小規模であるという利点がある。しかし、鋳鋼は溶接によって修復しなければならない孔がある。この場合、本発明鋼の非常に高い溶接性は極めて大きな利点である。本発明鋼のさらなる利点で高い熱伝導性にある。すなわち、高い熱伝導性によって金型の壁面に通路を形成して水を循環させて冷却する操作が軽減でき、場合によっては不要にできる。この利点を利用して金型の壁面を薄くすることができ、使用時に外側部分の周囲にガスを循環させて冷却する金型を製造することが可能にある。熱処理は、錬鋼から製造した金型に対して行われる熱処理と同一であるが、その前に粒子を微細化するためにオーステナイト化を１回以上行う必要がある。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００２５】
【実施例】
例として、本発明の鋼Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥを作り、従来技術による鋼Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、ＪおよびＫと比較した。これら鋼の化学組成（重量％）は〔表１〕に示す。これらの鋼を用いて圧延または鍛造でベイナイトまたはマルテンサイト構造を有するアニーリングおよび焼入れされたブロックを製造した。その厚さ、熱処理条件および得られた特徴は〔表２〕に示した。比較のため、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、ＪおよびＫについて得られた特徴も示す。〔表２〕では厚さはmmで表し、焼入れ性を表す数字Quは無次元指数であり、熱抵抗性を表す数字Ｒも無次元指数であり、熱伝導性はW/m/K で表し、硬度およびＨＡＺとベース金属との間の硬度差トＨはBrinell で表した。なお、BHは無次元指数である。
【００２６】
【表１】
0004154623.tif 000002
【００２７】
鋼Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥは約0.020 ％のアルミニウムをさらに含み、チタンの導入は除々に行った。
【００２８】
【表２】
0004154623.tif 000003
【００２９】
以上の結果から、例として挙げた本発明鋼は全て熱伝導性が45W/m/K 以上であり、ＨＡＺとベース金属との間の硬度差トＨは45 Brinell以下である。一方、従来の鋼は熱伝導性が 43W/m/K以下で、ＨＡＺとベース金属との間の硬度差トＨは50 Brinell以上であることがわかる。特に、鋼Ａ〜ＥはＨＡＺとベース金属との間の硬度差が小さいので鋼Ｆ〜Ｋに比べてはるかに優れた修復特性を有する。
焼入れ性が等しい場合、可能最大厚さの比較によって本発明鋼の利点がより明確に示される。すなわち、Qu＝4.6 の場合、鋼ＡとＥ（本発明鋼）の熱伝導性は40W/m/K 以上であり、トＨは31 Brinell以下である。一方、鋼Ｉ、Ｈ、Ｋ（従来の鋼）の熱伝導性は42W/m/K 以下であり、トＨは50 Brinell以上である。Qu＞５の場合では、鋼ＢおよびＣ（本発明鋼）の熱伝導性は45W/m/K 以上で、トＨは48Brinell 以下である。一方、鋼ＪおよびＧ（従来の鋼）の熱伝導性は39W/m/K 以下であり、トＨは76 Brinell以上である。いずれの場合も、熱伝導性の上昇率は９％で以上であり、トＨの減少率は37％以上である。
【００３０】
溶接修復はベース金属と同じ組成を有する金属を用いて行うのが好ましいことに注意されたい。従って、本発明鋼はブロック状に作られるだけでなく、溶接用ワイヤまたは溶接電極製造用ワイヤとして製造される。
本発明鋼はプラスチックまたはゴム製品の成形を目的としており、温度は500 ℃を越えない材料を主対象とする。