TWI328045B - Steel block for the manufacture of moulds for the injection moulding of plastics material or for the manufacture of metal-working parts - Google Patents
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Description
(3) (3)1328045 V + Nb/2 + Ta/4 < 0.5% A1 < 0.4%
Ti + Zr/2 < 0.1% - 硼，含量介於0.0 0 0 5 %和0.0 1 5 %之間， - 選用的一或多種元素，選自硫、硒和碲，這些元 素的含量和低於或等於0.2%， - 選用的一或多種元素，選自鉛和鉍，這些元素的 含量和低於或等於0.2%， - 選用的鈣’其含量和低於或等於0 . 1 %。 餘者是鐵和製程衍生的雜質，雜質是銅時，化學組成 亦滿足下列等式·‘ 3.2 < Tr < 9 85 < Dr < 95 U/Dr <10.0
Mo* + 3xV* > 0.4% 其中，含量以％表示： T r = 1.8xC + 1 · 1 χ Μ η + 0 · 7 x N i + 〇 . 6 x C r + 1 · 6 χΜ ο * + 〇 · 5 D r = 5 4 x C 0 2 5 + 2 4 · 5 x (Μo + 3 x V * )0 3 0 + 1. 5 8 xMn + 0 · 74xNi + 1.8xSi + 12.5x (Cr) 0 20 U = 1 600xC + lOOx (0.25xCr + Mo* + 4,5xV” R = 3.8 x C + 1 〇 x S i + 3 .3 xM n + 2 _ 4 xN i + 1.4x (Cr + Mo*) Mo* = Mo + W/2 (4) 1328045 V* = V + Nb/2 + Ta/4 間關係 硼、鋁、鈦、鍩和氮含量以重量％表示時，其 如下： B > - xK, + 0.5 3 其中 Kl= Min (I*; J*) I* = Max (Ο; I)而 J* = Max (O; J) I = Min (N; N - 0.29 (Ti + Zr/2 - 5)) J = Min [N; 0.5 [N - 0.52A1 + -^(N-0.52AI)2 +2S3))。 較佳情況中，化學組成使得： R> 1 1 亦佳情況中，化學組成使得： 2.7xTr 0.90 ， 較佳情況中，矽含量嚴格維持0.45重量％。 較佳情況中，組成使得：R/(2.7xT〇 ‘ R/(2.7xTr)S 0.80 較佳。 較佳情況中，組成使得U/DrS 9.0。 此外，較佳情況中，鋼的化學組成使得： 0.2 3 0% < C < 0.3 5 0%
Si < 0.3 0% 0.1% < Μη < 1 . 8 %
Ni < 2% 0.2% < Cr < 3% -9- (8) (8)1328045 得和V* = V + Nb/2 + TaM低於0 · 5 %，以低於〇 . 3 %爲佳。這 些元素提高耐淬冷性，特別是於超過55 〇°C锻煉之時。它 們也提高塑模壓印的耐磨性。但其量過高時，它們會損及 機械加工性和接合性； - 硼，0.005 %至0.015%。此元素實質上提高可淬 冷性且不損失導熱性。此外，其效果於接合期間內遭遇的 高奧氏體化高溫時消失，其有利於接合時的良好修補性。 低於0.005%(此値實際上是分析方式偵測到的限度値）時’ 其無明顯效果。高於〇.〇 15%時，其使鋼脆化且未能提高 其可淬冷性； - 選用之高至0.4%的鋁和選用之選自鈦和鉻的一 或多種元素，其中，Ti + Zr/2可達0.1%。這些元素是強烈 去氧劑。此外，它們固定仍至少以雜質形式存在的氮’此 氮含量通常低於0.025 0%，但可能更低，如果鋼中含硼， 此氮含量必須低於0.0250%。希望Al、Ti和Zr中之至少 一種元素存在，以使硼能完全發揮作用。 爲有助於鋁、鈦和锆（這些元素中的單獨一者或二或 三者之組合）保護硼不受氮攻擊並藉此使其能完全發揮作 用，硼、鋁、鈦、錆和氮含量（以重量％表示）必須使得： B > - X K 1 +0.5 _ 3 其中 Kl=Min (I*; J*) I * =Max (Ο; I)而 J* = Max (O; J) I = Min (N; N-0.29 (Ti + Zr/2-5)) J = Min[N; 0.5 [N - 0.52A1 + -0.52Alf +2S3))。 -13" 1328045 ⑼ - 銅，可爲微量或雜質形式，其量高至約0.3%; - 選用的一或多種元素，選自少量硫、硒和締’這 些元素的總和必須低於0.2%。但如果鋼欲用以製造具經 硏磨、化學造粒表面的塑模，這些元素的總和必須低於 〇 . 〇 2 5 %，或以低於0.0 0 5 %爲佳； - 選用的一或多種元素，選自鉛和鉍，這些元素的 總和必須低於〇_2%。但如果鋼欲用以製造具經硏磨、化 學造粒表面的塑模，以鋼中不含這些元素爲佳； - 選用的鈣，其含量低於〇. 1 %。但如果鋼欲用以 製造具經硏磨、化學造粒表面的塑模，以鋼中不含這些元 素爲佳，這是因爲其與硫倂用會達到對於機械加工性的正 面影響，如果鋼必須經硏磨和造粒，以限制其添加爲佳； - 組成的餘者由鐵和製程衍生的雜質構成。必須注 意到的是，未限定最低含量之所有形成合金的元素中，如 果未添加這些元素，它們至少也會以渣質或雜質極少量存 在。 前面定義的限制中，必須選擇鋼之組成以得到所欲使 用性質。就此目的，組成必須使得： - Tr=l ,8xC+l . lxMn + 0.7xNi + 0.6xCr+1.6xMo*+〇,5 値高於3.2，以高於4.5爲佳，以得到足夠的可淬冷性。 特別地’ Tr必須高於4.5以得到馬丁散鐵-變韌鐵結構且 沒有任何微量的珍珠岩結構，其厚度可超過1000毫米且 可高至1 500毫米； -Dr 54 X C0 2 5 + 24.5 X (Mo* + 3xV*)0·30 + 1.58 x (10) (10)1328045 Μη + 0.74 x Ni+1.8xSi+12.5x(Cr)° 2° 値必須介於 85 和 95 之間，以藉碳化物得到足夠的硬度，且不會過度損及機械 加工性； — U=1600xC+ 100x(0.25xCr + Mo*十4.5xV*)値是機械 加工性的指標（U値越低，機械加工性越佳），必須低於 10.0，以低於9.0爲佳； — R = 3.8xC + 10xSi + 3.3xMn + 2.4xNi + 1.4x(Cr + Mo*)fI 隨耐熱性改變，換言之，導熱性的倒數以低於2.7 xTr爲 佳。更佳情況中，R/(2.7xTr)比必須低於或等於0.90，低 於或等於〇 . 8 0更佳。但就鋼的所有所欲性質要求觀之， 此値通常亦不低於1 I ;本發明更特別係關於R>〗1的鋼， 此値儘量低； — 就所有應力觀點，Mo*+3xV*的和必須大於0.4% > — 鋼的較佳組成相當於： 0.23 0% < C < 0.3 5 0%
Si < 0.3 0% 0.1% < Μη < 1.8%
Ni < 25% 0.2% < Cr < 3%
Mo + W/2 < 2.5% V + Nb/2 + Ta/4 < 0.3% Μ o * + 3 x V *必須高於0.8 % ;鋼的更佳組成相當於： (11) (11)1328045 0.24 0% < C < 0.3 2 0%
Si < 0.15% 0.1 % < Μη < 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*必須高於 1.2°/。。 欲以此鋼製造塑模，製得的鋼以已知方式鑄造和熱滾 砑或熱锻造並經切割以得到厚度大於20毫米並可超過 100毫至達400毫米（可能是600毫米，甚至1 500毫米）的 鋼塊。應注意到的是，具最小厚度時，此鋼可爲板或大片 ，具最高厚度時，它們通常是锻造的鋼塊。 此鋼塊於高於AC3的溫度（以低於950°c爲佳，特別 是當鋼含有硼時）經奧氏體化，視情況地於鍛造或滾砑加 熱，它們之後於空氣、油或水中淬冷，此視鋼的厚度和可 淬冷性而定，此全體得到馬丁散鐵或馬丁散鐵一變韌鐵結 構。最後，它們於高於500°C(以至少550°C爲佳）但低於 AG的溫度锻煉。藉此使得硬度介於約43 0HB和530HB 之間。 這樣的鋼塊中，包含壓印（經硏磨和視情況粒化）的塑 模組件以已知方式機械加工。視情況地，這些組件經表面 硬化處理，例如，藉氣體氮化。氣體氮化之後，組件之經 -16- (12) (12)1328045 極度氮化的表面分離，鋼硬度介於約43〇HB和5 3 0HB之 間。 例子和比較結果示於附表1，其中，某些性質列於附 表2。 實例1至6、9至1 2和14至1 6係關於本發明，實例 17、18、20和21係用於比較。這些鋼不含額外硒碲、鉛 、祕或銘。但它們含有極少量的硫，介於 0.010%和 0.0 2 0 % 之間。 就所有的這些鋼而言，亦測定經鍛煉經淬冷狀態的硬 度HB，換言之，於55〇°C鍛練的馬丁散鐵或馬丁散鐵— 變韌鐵結構而言，接合點附近受到熱影響的區域的硬度 HVHAZ與未受到熱影響的基礎金屬之硬度HVbasic比較 。這些結果示於附表1。 兩個附表顯示’硬度（HB)相仿且硬度係數Dr相仿時 ，根據本發明之鋼的機械加工性優於（U/Dr比較低）比較例 中的鋼。此外，它們比較適用於藉接合修補，特別地， HAZ硬度較低，特別是HVHAZ / HVbasic比較低，修補 之後的硏磨比比較例中的鋼更均勻。根據本發明之鋼中， 碳低於或等於0.35%時，HVHAZ / HVbasic比確實不超過 1.20。 (13) (13)1328045 附表1 C Si Μη Ni Cr Mo W V Nb Cu B* Al* Ti* N* 1 0.25 0.15 1.3 0 2.1 1 0 0.3 0 0.2 25 6 2 0.24 0.13 1.2 0.3 2.5 1 0.9 0.26 0.1 0.2 4 8 3 0.2 0.1 1.3 1 2 1.1 0.8 0.3 0 0.2 19 4 4 0.25 0.15 1 0.2 2 2.1 0 0.3 0 0.3 35 5 5 0.28 0.15 1 0.2 3.3 1.8 1.5 0.3 0 0.2 22 5 6 0.29 0.04 1.2 1.2 2.1 1 0 0.16 0.28 0.02 27 12 6 9 0.35 0.15 0.7 1 1.3 1.5 0 0.28 0 0.3 2 65 5 10 0.35 0.15 1.4 1.5 1.5 1.5 0 0.28 0 0.2 2 14 22 6 11 0.28 0.12 0.7 1.2 2.2 1.6 0 0.2 0.3 18 3 12 0.3 1 0.12 0.2 1.2 2.2 1.6 0 0.2 0 0.1 3 32 18 5 14 0.38 0.13 1.3 0.2 2.9 1.5 0 0.1 0 0.2 21 9 15 0.39 0.05 1.3 1.8 2 1.55 0 0.09 0.2 27 2 16 0.39 0.03 1.3 1.5 3.2 0.8 0 0.1 0.3 25 3 17 0.39 0.3 0.63 0.1 1.5 0.45 0 0.42 0 0.1 18 4 18 0.38 1 0.4 0.2 5 1.25 0 0.34 0 0.1 22 5 20 0.34 0.25 0.8 0.2 0.5 0.5 0 0.6 0 0.3 12 7 21 0.39 0.45 0.57 0.1 3.2 0.7 0 0.24 0 0.2 15 5 硼、氮、鈦和鋁以％表示 (14) (14)1328045 附表2
Tr Dr U R R/2.7Tr U/Dr HB HVHAZ HVHAZ/HVbasic 1 4.74 84.7 688 11.1 0.87 8.12 440 542 1.12 2 5.78 86.9 73 1 12.4 0.8 8.41 460 540 1.07 3 6.09 85.3 655 13.4 0.81 7.68 443 500 1.03 4 6.25 88.6 795 12 0.71 8.97 472 539 1.04 5 7.8 92.7 921 14.5 0.69 9.93 5 15 588 1.04 6 5.54 86.7 752 12.7 0.85 8.67 460 586 1.16 9 5.78 88.4 869 11.5 0.73 9.82 477 626 1.19 10 7.02 90.3 874 15.3 0.8 9.67 493 641 1.18 11 5.99 87.2 753 12.8 0.79 8.64 462 574 1.13 12 6 87.4 801 11.2 0.69 9.17 462 597 1.18 14 6.39 89.5 876 13.7 0.79 9.78 465 679 1.27 15 7.07 89.8 870 15.6 0.82 9.68 493 685 1.26 16 6.38 86.9 829 15.3 0.89 9.54 455 701 1.4 17 3.09 86.6 896 9.53 1.14 10.3 460 663 1.31 18 6.26 93.6 1011 22 1.3 10.8 530 727 1.25 20 2.73 85.4 877 8.3 1 1.13 10.3 442 601 1.24 21 4.44 87.4 882 13.6 1.13 10.1 465 694 1.36 這些鋼適用以製造注射模塑塑膠材料用的模塑組件。 但它們亦適用以製造金屬工件。 -19 -
Claims (1)
- 拾、申請專利範圍 附件2A : 第92 1 07540號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國96年2月13日修正 K 一種鋼塊，其用以製造塑膠材料之注射模塑或金 屬模塑用塑模或用以製造金屬工件，其厚度超過20毫米 '’其結構是完全馬丁散鐵或馬丁散鐵一變韌鐵，其所有點 的硬度介於43 0ΗΒ和53 0ΗΒ之間，此鋼的化學組成包含（ 以重量％表示） 0.180% < C < 0.400% Si < 0.8% 0.1 <Mn < 2.5% 0<Ni < 3% Cr < 3.5% Mo + W/2 < 2.8% V + Nb/2 + Ta/4 < 0.5% A1 < 0.4% Ti + Zr/2 < 0. 1 % - 硼，含量介於〇 . 0 0 0 5 %和0.0 1 5 %之間， - 視需要選用一或多種元素，選自硫、硒和碲，這 些元素的含量和低於或等於0.2%， 視需要選用一或多種元素，選自鉛和鉍，這些元 (2) 1328045 素的含量和低於或等於0.2%， - 視需要選用鈣，其含量低於或等於〇. ! %， 剩餘者是鐵和製程衍生的雜質，雜質是銅時，化學，組 成亦滿足下列等式： 3.2 < Tr < 9 85 < Dr < 95 U/Dr <10.0Mo* + 3xV* > 0.4% 其中，含量以°/。表示： Tr = 1.8xC + l.lxMn + 0.7xNi + 0.6xCr + 1,6xMo* + 0.5 Dr = 54xC° 25 + 24.5 x (Mo + 3xV*)° 30 + 1 .5 8 xMn + 0.74xNi + 1 .8xSi + 1 2.5x (Cr) 0 20 U = 1 600xC + 100x (〇.25xCr + Mo* + 4.5xV*)R = 3.8xC + 1 OxSi + 3.3xMn + 2.4xNi + 1 ·4χ (Cr + Mo*) Mo* = Mo + W/2 V* = V + Nb/2 + Ta/4 硼、鋁、鈦、锆和氮含量以重量％表示時，使得： B > ^ X K1+0.5 其中 K1 =Min (I*; J*) I* =M ax (〇； I) 及 J * = M ax (〇; J) I* =M ax (〇； I) 及 J * = M ax (〇; J) 1 = Min (N; N -0 .29 (Ti + Zr/2 -5) ) -2- 1328045 ρ) I = Min (N; N-0.29 (Ti + Zr/2-5)) J = Min[N； 0.5 [N - 0.52A1 + (N-0.52Al)2 +283))。 2. 如申請專利範圍第1項之鋼塊，其中化學組成使 得 R> 1 1 〇 3 _ 如申請專利範圍第1或2項之鋼塊，其中化學組 成使得 R g 2.7xTr。 4. 如申請專利範圍第1或2項之鋼塊，其中矽含量 確實低於〇·45重量％，碳含量低於或等於0.35重量％。 5. 如申請專利範圍第1或 2項之鋼塊，其中 R/(2.7xTr) $ 0.90。 6 · 如申請專利範圍第5項之鋼塊，其中R/(2.7xTr) S 0.80 。 7. 如申請專利範圍第1或2項之鋼塊，其中U/Dr g 9.0。 8. 如申請專利範圍第7項之鋼塊，其中組成使得 0.2 3 0% < C < 0.3 5 0% Si < 0.3 0% 0.1% < Μη < 1 . 8 % Ni < 2.5% 0.2% < Cr < 3.0% Mo + W/2 < 2.5% V + Nb/2 + Ta/4 < 0.3% -3- (4) (4)1328045 Mo* + 3xV* > 0.8% ° 9 . 如申請專利範圍第8項之鋼塊，其中組成使得 0.2 40% < C < 0.3 2 0% Si < 0.15% 0.1% < Μη < 1 .6 % Ni < 2.0% 0.2% < Cr < 2.5% 0.3% < Mo + W/2 < 2.5% V + Nb/2 + Ta/4 < 0.3% Mo* + 3xV* > 1.2% 〇 10. 如申請專利範圍第 8或 9項之鋼塊，其中 Tr>4.5 ° 11. 一種鋼模塑元件，其以如申請專利範圍第1或2 項之鋼塊機械加工製得，其至少一部分表面經氮化處理而 硬化，其中所有點的硬度介於430HB和530HB之間。 12. 如申請專利範圍第8或9項之鋼塊，其中至少一 部分表面經氮化處理而硬化，其中所有點的硬度介於 430HB 和 530HB 之間。
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