[发明专利]用于塑料成型用模具的预硬化钢

说明书

技术领域

本发明涉及用于塑料成型用模具的预硬化钢，其用于使（例如）电视、个人电脑、移动电话等的零件成型。

背景技术

近些年来，模制塑料制品被用于各个领域中。通常，（例如）通过将热的熔融树脂引入塑料成型用模具（例如注射成型用模具）的腔体中，之后冷却并固化该树脂，由此将该树脂模制成所需的形状，从而制备模制塑料制品。

在生产这种模制塑料制品的过程中，当成型温度高或者使用包含阻燃剂的树脂时，易于产生腐蚀性气体。此外，切割加工和其他加工中所使用的润滑油、工作人员手上的油脂类物质等易于粘附至塑料成型用模具上。因此，要求用于塑料成型用模具的钢材具有一定程度的耐腐蚀性，使得在利用该模具进行模具制造时，钢材不会生锈，其耐腐蚀性方面不会产生任何问题。

此外，从制备模制塑料制品的角度来说，希望在短时间内模制出大量的产品。因此，从在短循环时间内重复进行模制的加热/冷却操作的角度来说，用于塑料成型用模具的钢材需要具有高的导热系数。

此外，通常，如上所述，为了在短时间内模制大量的产品，采用了这样的工艺，在该工艺中缩短了模具的冷却水通道与分型面之间的距离。在这种情况中，由于模具中从冷却水通道至分型面的模具这一部分的厚度变薄，因此担心在成型过程中模具会由于冲击而发生破裂等。因此，用于塑料成型用磨具的钢材需要具有高的冲击值（耐冲击性），从而使模具在模制塑料制品的生产过程中能够经受住冲击。

此外，有些塑料产品没有覆层，并且其表面纹理直接由模具腔体的表面决定。由于这些产品要求具有高表面质量，因此模具腔体表面的镜面加工性（mirror surface finishing properties）是重要的因素。通常认为，用于模具的钢材的硬度越高，其镜面加工性越好。因此，从确保优异的镜面加工性的角度来看，用于塑料成型用模具的钢材要求具有高硬度。

同时，专利文献1公开了一种用于模具的时效硬化型钢，以重量%计，其包含0.01%-0.15%的C、0.1%-2.0%的Si、0.5%-2.0%的Mn、2.1%-5.0%的Cr、2.0%-3.5%的Ni、0.7%-1.5%的Cu、至多0.09%的Mo和0.4%-1.5%的Al，以及余量为Fe和不可避免的杂质。专利文献1所描述的发明是这样的用于模具的时效硬化型钢：其具有上述合金组成，因此防止因热加工而产生结疤，其通过时效处理而具有35HRC至45HRC的硬度，并且具有优异的压花性能、优异的耐腐蚀性和令人满意的渗氮特性。

专利文献2公开了一种用于塑料成型用模具的钢，以质量%计，其包含0.09%-0.13%的C、0.10%-0.40%的Si、0.30%-0.80%的Mn、0.030%的P、0.80%-1.20%的Cu、2.50%-3.50%的Ni、2.0%-3.0%（不含3.0%）的Cr、0.10%-0.40%的Mo、0.50%-1.50%的Al、0.0200%的N和0.0100%的O，余量为Fe和不可避免的杂质。专利文献2所描述的发明具有上述合金组成，并且C、Mn和Cr满足特定的要求，因此其具有耐腐蚀性和导热性，并且还可以抑制在精整抛光过程中产生波纹。

专利文献1：JP-A-63-76855

专利文献2：JP-A-2010-242147

顺便提及的是，专利文献1和专利文献2中所描述的模具用钢通常被称为沉淀硬化型（或时效硬化型）钢。这种沉淀硬化型钢经过溶液热处理，从而使该钢材具有均匀的马氏体结构或贝氏体结构，之后对其进行时效处理以形成细沉淀物，由此产生沉淀硬化。具体而言，在为用于塑料成型用模具的钢的情况中，通过时效处理（其中将钢加热至大约500℃）操作，将溶解在基质中的Ni、Al和Cu以金属间化合物的形式沉淀在基质中。基质由此得到强化，从而获得了为约40HRC的硬度。

图1为通过曲线示出常见的沉淀硬化型钢的硬度与时效温度之间的关系的展示图。该曲线（以下称为时效曲线）表明，随着时效温度的升高，Ni（其对硬度的贡献最大）与Al结合形成细沉淀物，从而形成硬度峰P。之后，在峰P之后，随时效温度的升高，沉淀物晶体生长并且硬度降低。即，图1中的时效曲线在右侧呈下降趋势。从防止模具因模具硬化（模具硬化由塑料产品的模制(生产)过程中模具所经历的受热历程而导致）而发生破裂（裂纹）的角度来看，在时效曲线中位于硬度峰P之后的所谓过时效侧区域内来确定操作时效温度。在图1所示出的关系中，应当采用500℃至510℃的时效温度来获得36HRC至42HRC的硬度。