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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022180207
(43)【公開日】2022-12-06
(54)【発明の名称】ダイカスト金型用鋼
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20221129BHJP
B22D 17/22 20060101ALI20221129BHJP
B22C 9/06 20060101ALI20221129BHJP
C22C 38/46 20060101ALI20221129BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302E
B22D17/22 Q
B22C9/06 Q
C22C38/46
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021087175
(22)【出願日】2021-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】000003713
【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000006943
【氏名又は名称】リョービ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100076473
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100112900
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 路子
(74)【代理人】
【識別番号】100198247
【弁理士】
【氏名又は名称】並河 伊佐夫
(72)【発明者】
【氏名】▲とう▼ 慧琳
(72)【発明者】
【氏名】達谷 正勝
(72)【発明者】
【氏名】樋口 成起
(72)【発明者】
【氏名】蓮野 昭人
【テーマコード（参考）】
4E093
【Ｆターム（参考）】
4E093NA01
4E093NB08
(57)【要約】
【課題】調質後の硬さを高めた場合でも高靭性を維持することができるダイカスト金型用鋼を提供する。
【解決手段】ダイカスト金型用の鋼は、質量％で０．３５≦Ｃ≦０．４１、０．０５≦Ｓｉ≦０．１５、０．７０≦Ｍｎ≦１．００、５．６０≦Ｃｒ≦６．１０、２．４０≦Ｍｏ≦２．６０、０．６０≦Ｖ≦０．７０、Ｎｉ≦０．２５、Ｃｕ≦０．２５、Ａｌ≦０．０３０、Ｎ≦０．０２５０、Ｏ≦０．００３０、Ｐ≦０．０３０を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成を有する。
【選択図】 なし
【解決手段】ダイカスト金型用の鋼は、質量％で０．３５≦Ｃ≦０．４１、０．０５≦Ｓｉ≦０．１５、０．７０≦Ｍｎ≦１．００、５．６０≦Ｃｒ≦６．１０、２．４０≦Ｍｏ≦２．６０、０．６０≦Ｖ≦０．７０、Ｎｉ≦０．２５、Ｃｕ≦０．２５、Ａｌ≦０．０３０、Ｎ≦０．０２５０、Ｏ≦０．００３０、Ｐ≦０．０３０を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成を有する。
【選択図】 なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で
０．３５≦Ｃ≦０．４１
０．０５≦Ｓｉ≦０．１５
０．７０≦Ｍｎ≦１．００
５．６０≦Ｃｒ≦６．１０
２．４０≦Ｍｏ≦２．６０
０．６０≦Ｖ≦０．７０
Ｎｉ≦０．２５
Ｃｕ≦０．２５
Ａｌ≦０．０３０
Ｎ≦０．０２５０
Ｏ≦０．００３０
Ｐ≦０．０３０
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成を有することを特徴とするダイカスト金型用鋼。
０．３５≦Ｃ≦０．４１
０．０５≦Ｓｉ≦０．１５
０．７０≦Ｍｎ≦１．００
５．６０≦Ｃｒ≦６．１０
２．４０≦Ｍｏ≦２．６０
０．６０≦Ｖ≦０．７０
Ｎｉ≦０．２５
Ｃｕ≦０．２５
Ａｌ≦０．０３０
Ｎ≦０．０２５０
Ｏ≦０．００３０
Ｐ≦０．０３０
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成を有することを特徴とするダイカスト金型用鋼。
【請求項2】
焼戻し最高硬さが５３ＨＲＣ以上で、且つ、硬さ５０ＨＲＣでのシャルピー衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト金型用鋼。
【請求項3】
レーザーフラッシュ法を用いて測定した２５℃における熱伝導率が２７Ｗ／ｍ／Ｋ以上であることを特徴とする請求項１，２の何れかに記載のダイカスト金型用鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、高い硬度で使用するのに好適なダイカスト金型用鋼に関する。
【背景技術】
【0002】
ダイカスト工法では、溶融金属をキャビティ（製品形状をした金型の隙間）に短時間で圧入し、凝固させ、効率良く鋳物を製造する。ダイカスト工法では、ダイカスト用の金型への高温の溶湯の射出及び冷却が繰り返され、金型の表面は、溶融金属との接触による急加熱と、離型剤塗布による急冷却に晒される。この結果、金型表面には圧縮応力と引張応力が周期的に作用し、鋳造ショット数が増加してゆくと「ヒートチェック」と呼ばれる熱疲労亀裂が金属表面に発生する。
【0003】
金型表面に生じたヒートチェックは、鋳造品（製品）の表面に転写されて製品の商品価値を低下させる。またヒートチェックは、大割れ（金型を貫通する深い亀裂）の起点となる。このためヒートチェック等の亀裂や割れが生じた金型は、補修を実施しなければならず、補修で修理できない場合は新しい金型への交換が必要となり、製造コストの上昇を招く。
【0004】
ヒートチェックは、金型の硬さを高めて高温耐力を向上させることで改善できる。しかしながら、一般的に鋼材の硬さと靭性は反比例の関係にあり、過度に硬さを高めると、靱性が大きく低下する。ヒートチェックの発生を抑える目的で金型の硬さを高めて使用する場合、水冷孔割れや大割れの頻発を防止するためには衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2以上あることが必要であるが、例えば汎用鋼であるＳＫＤ６１は、硬さ４８ＨＲＣ以上の時、衝撃値が３０Ｊ／ｃｍ2以下に低下し、十分な靭性を維持することができない。このため、ダイカスト金型に用いられる鋼として、高硬度でも高い靭性を維持することができる鋼が求められていた。
【0005】
なお、下記特許文献１には、Ｃｒ量とＭｏ量をバランスさせて焼入れ焼戻し状態で安定的に析出する炭化物の組成を制御することで、高靭性と高強度の両立を図るようになした熱間金型用鋼が開示されている。しかしながら特許文献１に記載のものは、本発明の請求項を満たす化学組成の実施例の開示はなく、また５０ＨＲＣ以上に硬さを高めた場合での靭性についての言及は全くなされていない点で本発明とは異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１３－８７３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は以上のような事情を背景とし、調質後の硬さを高めた場合でも高靭性を維持することができるダイカスト金型用鋼及びこれを用いたダイカスト金型を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
而して請求項１のものは、ダイカスト金型用鋼に関するもので、質量％で０．３５≦Ｃ≦０．４１、０．０５≦Ｓｉ≦０．１５、０．７０≦Ｍｎ≦１．００、５．６０≦Ｃｒ≦６．１０、２．４０≦Ｍｏ≦２．６０、０．６０≦Ｖ≦０．７０、Ｎｉ≦０．２５、Ｃｕ≦０．２５、Ａｌ≦０．０３０、Ｎ≦０．０２５０、Ｏ≦０．００３０、Ｐ≦０．０３０を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物の組成を有することを特徴とする。
【0009】
請求項２のものは、請求項１において、焼戻し最高硬さが５３ＨＲＣ以上で、且つ、硬さ５０ＨＲＣでのシャルピー衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2以上であることを特徴とする。
【0010】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、レーザーフラッシュ法を用いて測定した２５℃における熱伝導率が２７Ｗ／ｍ／Ｋ以上であることを特徴とする。
【0011】
本発明のダイカスト金型用鋼は、Ｃ－Ｓｉ－Ｍｎ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖの各元素の含有量および不純物元素の含有量を狭い範囲内で規定することで、焼戻し処理時の二次硬化により焼戻し最高硬さ５３ＨＲＣ以上が得られ、且つ、硬さ５０ＨＲＣ以上でシャルピー衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2以上の靭性が確保されるようになしたものである。
本発明において、焼戻し最高硬さを５３ＨＲＣ以上と規定したのは、かかる鋼であれば調質により５０ＨＲＣ以上の硬さを安定して得ることができるからである。本発明のダイカスト金型用鋼によれば、使用硬さが５０ＨＲＣ以上であっても高靭性が維持され、ダイカスト金型における耐ヒートチェック性を向上させるとともに、大割れの発生も抑えられることから、その結果として金型の高寿命化を図ることができる。
本発明において、焼戻し最高硬さを５３ＨＲＣ以上と規定したのは、かかる鋼であれば調質により５０ＨＲＣ以上の硬さを安定して得ることができるからである。本発明のダイカスト金型用鋼によれば、使用硬さが５０ＨＲＣ以上であっても高靭性が維持され、ダイカスト金型における耐ヒートチェック性を向上させるとともに、大割れの発生も抑えられることから、その結果として金型の高寿命化を図ることができる。
【0012】
本発明のダイカスト金型用鋼では、レーザーフラッシュ法を用いて測定した２５℃における熱伝導率を２７Ｗ／ｍ／Ｋ以上とすることができる。
ヒートチェックは熱応力の繰り返し作用による熱疲労が原因で生じる。耐ヒートチェック性の向上には、熱伝導率を高くすることによって金型の表面温度と内部温度との温度差を小さくして、発生する熱応力を小さくすることが有効である。
汎用鋼であるＳＫＤ６１の２５℃における熱伝導率は２３～２４Ｗ／ｍ／Ｋである。これに対し本発明の鋼は、マトリクス中に固溶する元素と炭化物として析出する元素を適正化することにより、合金成分の量が抑えられており、ＳＫＤ６１よりも高い熱伝導率を実現することができる。
ヒートチェックは熱応力の繰り返し作用による熱疲労が原因で生じる。耐ヒートチェック性の向上には、熱伝導率を高くすることによって金型の表面温度と内部温度との温度差を小さくして、発生する熱応力を小さくすることが有効である。
汎用鋼であるＳＫＤ６１の２５℃における熱伝導率は２３～２４Ｗ／ｍ／Ｋである。これに対し本発明の鋼は、マトリクス中に固溶する元素と炭化物として析出する元素を適正化することにより、合金成分の量が抑えられており、ＳＫＤ６１よりも高い熱伝導率を実現することができる。
【0013】
次に本発明における各化学成分等の限定理由を以下に説明する。なお、各化学成分の値は何れも質量％である。
０．３５≦Ｃ≦０．４１
Ｃは焼入れ時マトリックスに固溶し、マルテンサイト組織化することによって、金型の硬度を向上させる。焼戻し最高硬さ５３ＨＲＣ以上を得るためには０．３５％以上の添加が必要である。但し、過剰な添加は炭化物の増加による靱性や被削性の低下が懸念されるため、その上限を０．４１％とする。好ましいＣの範囲は、０．３６≦Ｃ≦０．３９である。
０．３５≦Ｃ≦０．４１
Ｃは焼入れ時マトリックスに固溶し、マルテンサイト組織化することによって、金型の硬度を向上させる。焼戻し最高硬さ５３ＨＲＣ以上を得るためには０．３５％以上の添加が必要である。但し、過剰な添加は炭化物の増加による靱性や被削性の低下が懸念されるため、その上限を０．４１％とする。好ましいＣの範囲は、０．３６≦Ｃ≦０．３９である。
【0014】
０．０５≦Ｓｉ≦０．１５
Ｓｉは脱酸剤としての効果、また金型製造時の被削性を向上させる効果を有する。また、Ｓｉは少量の添加で焼戻し硬さと強度の向上にも効果を有する。それらの効果を得る観点から、Ｓｉの含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｓｉの含有量が過剰になると、鋼の熱伝導率が低下する。そこで、高熱伝導率を確保するためＳｉの上限を０．１５％とする。好ましいＳｉの範囲は、０．０５≦Ｓｉ≦０．１２である。
Ｓｉは脱酸剤としての効果、また金型製造時の被削性を向上させる効果を有する。また、Ｓｉは少量の添加で焼戻し硬さと強度の向上にも効果を有する。それらの効果を得る観点から、Ｓｉの含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｓｉの含有量が過剰になると、鋼の熱伝導率が低下する。そこで、高熱伝導率を確保するためＳｉの上限を０．１５％とする。好ましいＳｉの範囲は、０．０５≦Ｓｉ≦０．１２である。
【0015】
０．７０≦Ｍｎ≦１．００
Ｍｎは金型用鋼の焼入れ性、靱性（衝撃値）を高める効果を有する。高い焼入れ性と靱性を得るために０．７０％以上の添加が必要である。但し、過剰な添加は熱伝導率を低下させるため、その上限を１．００％とする。好ましいＭｎの範囲は、０．８０≦Ｍｎ≦０．９５である。
Ｍｎは金型用鋼の焼入れ性、靱性（衝撃値）を高める効果を有する。高い焼入れ性と靱性を得るために０．７０％以上の添加が必要である。但し、過剰な添加は熱伝導率を低下させるため、その上限を１．００％とする。好ましいＭｎの範囲は、０．８０≦Ｍｎ≦０．９５である。
【0016】
５．６０≦Ｃｒ≦６．１０
Ｃｒは焼入れ性を向上させる元素である。焼入れ時の冷却速度が小さい場合でも金型中心部において高硬度を得るために５．６０％以上の添加が必要である。但し、過剰な添加は熱伝導率が低下し、表層と内部の温度勾配が大きくなって発生する熱応力が高くなり、ヒートチェックが発生しやすくなる。このためＣｒの上限を６．１０％とする。好ましいＣｒの範囲は、５．７０≦Ｃｒ≦６．００である。
Ｃｒは焼入れ性を向上させる元素である。焼入れ時の冷却速度が小さい場合でも金型中心部において高硬度を得るために５．６０％以上の添加が必要である。但し、過剰な添加は熱伝導率が低下し、表層と内部の温度勾配が大きくなって発生する熱応力が高くなり、ヒートチェックが発生しやすくなる。このためＣｒの上限を６．１０％とする。好ましいＣｒの範囲は、５．７０≦Ｃｒ≦６．００である。
【0017】
２．４０≦Ｍｏ≦２．６０
本発明の金型用鋼では、焼入れ性向上元素としてのＳｉやＭｎを多く添加することは望ましくない。このため、Ｍｏで焼入れ性を向上させる必要がある。また、炭化物生成元素であるＭｏは焼戻し時にＭｏの炭化物を析出させ、２次硬化を起こして硬度を高める効果を有する。本発明では焼戻し最高硬さ５３ＨＲＣ以上を得るためＭｏを２．４０％以上添加する。但し、過度な添加は粗大な炭化物を多く晶出させ、その粗大炭化物が亀裂の起点となり靭性（衝撃値）を低下させるため、その上限を２．６０％とする。好ましいＭｏの範囲は、２．４５≦Ｍｏ≦２．５５である。
本発明の金型用鋼では、焼入れ性向上元素としてのＳｉやＭｎを多く添加することは望ましくない。このため、Ｍｏで焼入れ性を向上させる必要がある。また、炭化物生成元素であるＭｏは焼戻し時にＭｏの炭化物を析出させ、２次硬化を起こして硬度を高める効果を有する。本発明では焼戻し最高硬さ５３ＨＲＣ以上を得るためＭｏを２．４０％以上添加する。但し、過度な添加は粗大な炭化物を多く晶出させ、その粗大炭化物が亀裂の起点となり靭性（衝撃値）を低下させるため、その上限を２．６０％とする。好ましいＭｏの範囲は、２．４５≦Ｍｏ≦２．５５である。
【0018】
０．６０≦Ｖ≦０．７０
Ｖは、結晶粒を微細化し靱性を向上させるのに有効な元素であり、結晶粒微細化の効果を得るため０．６０％以上含有させる。但し、過剰な添加は粗大な炭化物を多く晶出させ、その粗大炭化物が亀裂の起点となり靭性（衝撃値）を低下させるため、その上限を０．７０％とする。好ましいＶの範囲は、０．６０≦Ｖ≦０．６５である。
Ｖは、結晶粒を微細化し靱性を向上させるのに有効な元素であり、結晶粒微細化の効果を得るため０．６０％以上含有させる。但し、過剰な添加は粗大な炭化物を多く晶出させ、その粗大炭化物が亀裂の起点となり靭性（衝撃値）を低下させるため、その上限を０．７０％とする。好ましいＶの範囲は、０．６０≦Ｖ≦０．６５である。
【0019】
Ｎｉ≦０．２５、Ｃｕ≦０．２５
ＮｉおよびＣｕは、製造過程において素材となるスクラップや合金鉄中から不可避的に混入する。但し、これら元素の過度な含有は残量オーステナイト量の増加に繋がるため、これら元素の上限を０．２５％とする。
ＮｉおよびＣｕは、製造過程において素材となるスクラップや合金鉄中から不可避的に混入する。但し、これら元素の過度な含有は残量オーステナイト量の増加に繋がるため、これら元素の上限を０．２５％とする。
【0020】
Ａｌ≦０．０３０
Ａｌは酸化物を形成し、それが亀裂の起点となって衝撃値を低下させるため、その上限を０．０３０％とする。
Ａｌは酸化物を形成し、それが亀裂の起点となって衝撃値を低下させるため、その上限を０．０３０％とする。
【0021】
Ｎ≦０．０２５０、Ｏ≦０．００３０
ＮおよびＯは、製造過程において大気中から鉄に固溶し不可避的に混入する。その量が多くなりすぎるとインゴットの中にボイドを生じやすくなり、また酸化物や窒化物を形成するようになる。特に大きな酸化物や窒化物は、金型のアブレシブ摩耗促進や衝撃値の低下を招くため、できるだけ低減しておくことが望ましい。但し、極端な低減は製造コストの上昇を招くため、Ｎの含有量は０．０２５０％以下、Ｏの含有量は０．００３０％以下とする。
ＮおよびＯは、製造過程において大気中から鉄に固溶し不可避的に混入する。その量が多くなりすぎるとインゴットの中にボイドを生じやすくなり、また酸化物や窒化物を形成するようになる。特に大きな酸化物や窒化物は、金型のアブレシブ摩耗促進や衝撃値の低下を招くため、できるだけ低減しておくことが望ましい。但し、極端な低減は製造コストの上昇を招くため、Ｎの含有量は０．０２５０％以下、Ｏの含有量は０．００３０％以下とする。
【0022】
Ｐ≦０．０３０
Ｐは、鋼中に不可避的に含まれる元素であるが、結晶粒界に偏析し靭性を低下させる原因となるため、その上限を０．０３０％とする。
Ｐは、鋼中に不可避的に含まれる元素であるが、結晶粒界に偏析し靭性を低下させる原因となるため、その上限を０．０３０％とする。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】実施例および比較例における焼戻し最高硬さと熱伝導率との関係を示した図である。
【実施例0024】
下記の表１に示す実施例１０種および比較例５種について、焼入れ性、最高硬さ、シャルピー衝撃値、熱伝導率および耐ヒートチェック性を評価した。
【0025】
【表1】
【0026】
表１に示す１５鋼種をそれぞれ真空溶解炉を用いて１５０ｋｇ溶解し、鋳造した。得られたインゴットは、１２５０℃で１０時間加熱した後、Φ８０ｍｍになるまで、熱間鍛造し、その後徐冷した。徐冷した鍛造品は、まず、焼ならし処理として１０２０℃焼き入れ、６８０℃焼き戻しを実施し、続けて、焼きなまし処理として９００℃から冷却速度１５℃／ｍｉｎで６６０℃になるまで冷却し、その後空冷した。この焼き鈍し後の材料から試験片を作製して、以下の評価を行った。
【0027】
＜焼入れ性の評価＞
焼き鈍し後の材料からΦ４×１０ｍｍの試験片を作製し、真空炉で焼入れ性の試験を実施した。焼入れ温度（１０３０℃）で１時間保持した後、３℃／ｍｉｎの冷却速度で試験片の焼入れを行った。焼入れ後の試験片を縦に切断し、試験片の中心部の組織を確認した。焼入れ性についての判定は、３℃／ｍｉｎの冷却速度でパーライト析出が認められない場合は「○」とし、パーライト析出が認められた場合は「×」とした。
焼き鈍し後の材料からΦ４×１０ｍｍの試験片を作製し、真空炉で焼入れ性の試験を実施した。焼入れ温度（１０３０℃）で１時間保持した後、３℃／ｍｉｎの冷却速度で試験片の焼入れを行った。焼入れ後の試験片を縦に切断し、試験片の中心部の組織を確認した。焼入れ性についての判定は、３℃／ｍｉｎの冷却速度でパーライト析出が認められない場合は「○」とし、パーライト析出が認められた場合は「×」とした。
【0028】
＜最高硬さの評価＞
焼き鈍し後の材料から１２ｍｍ×１２ｍｍ×２０ｍｍのブロックを切り出し、真空炉で焼入れ焼戻しを行った。焼入れ温度は１０３０℃とした。焼戻しは、５００～６００℃の間を２０℃刻みで実施した。なお保持時間は１時間とし、合計２回行った。
焼戻し後の試験片の測定面と接地面を＃４００まで研磨し、室温における硬さ（ロックウェルＣスケール）を測定した。ここで得られた最高硬さが、５００℃以上の焼戻しにおける最高硬さを示す。
焼き鈍し後の材料から１２ｍｍ×１２ｍｍ×２０ｍｍのブロックを切り出し、真空炉で焼入れ焼戻しを行った。焼入れ温度は１０３０℃とした。焼戻しは、５００～６００℃の間を２０℃刻みで実施した。なお保持時間は１時間とし、合計２回行った。
焼戻し後の試験片の測定面と接地面を＃４００まで研磨し、室温における硬さ（ロックウェルＣスケール）を測定した。ここで得られた最高硬さが、５００℃以上の焼戻しにおける最高硬さを示す。
【0029】
＜シャルピー衝撃値の評価＞
焼き鈍し後の材料から１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍの試験片を切り出し、熱処理を行った。熱処理は真空炉を用い１０３０℃で１時間均熱後、油焼入れ相当のガス冷却で焼入れを行った。そして、５００℃以上の焼戻し温度で処理し、硬さ５０±１ＨＲＣに調質した。なお保持時間は１時間とし、目的の硬さが得られるまで繰返し焼戻しを行った。熱処理後の試験片から更にＪＩＳ ３号衝撃試験片（２ｍｍＵノッチ）を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４２に従い、シャルピー衝撃試験を行ない、５０ＨＲＣの試験片で衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2以上となるか評価した。なお、衝撃値は試験片１０本の平均値で評価した。
焼き鈍し後の材料から１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍの試験片を切り出し、熱処理を行った。熱処理は真空炉を用い１０３０℃で１時間均熱後、油焼入れ相当のガス冷却で焼入れを行った。そして、５００℃以上の焼戻し温度で処理し、硬さ５０±１ＨＲＣに調質した。なお保持時間は１時間とし、目的の硬さが得られるまで繰返し焼戻しを行った。熱処理後の試験片から更にＪＩＳ ３号衝撃試験片（２ｍｍＵノッチ）を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４２に従い、シャルピー衝撃試験を行ない、５０ＨＲＣの試験片で衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2以上となるか評価した。なお、衝撃値は試験片１０本の平均値で評価した。
【0030】
＜熱伝導率の評価＞
焼き鈍し後の材料からΦ１０×２ｍｍの試験片を切出し、真空炉で焼入れ焼戻しを行った。熱処理は真空炉を用い１０３０℃で１時間均熱後、油焼入れ相当のガス冷却で焼入れを行った。焼戻しは、５００℃以上における最高硬さとなる温度で実施した。なお保持時間は１時間とし、合計２回行った。その後、レーザーフラッシュ法により室温（２５℃）での熱伝導率を測定した。
焼き鈍し後の材料からΦ１０×２ｍｍの試験片を切出し、真空炉で焼入れ焼戻しを行った。熱処理は真空炉を用い１０３０℃で１時間均熱後、油焼入れ相当のガス冷却で焼入れを行った。焼戻しは、５００℃以上における最高硬さとなる温度で実施した。なお保持時間は１時間とし、合計２回行った。その後、レーザーフラッシュ法により室温（２５℃）での熱伝導率を測定した。
【0031】
＜耐ヒートチェック性の評価＞
焼き鈍し後の材料からΦ７０×５０ｍｍの試験片を切出し、焼入れ焼戻しを行った。熱処理は真空炉を用い１０３０℃で１時間均熱後、油焼入れ相当のガス冷却で焼入れを行った。焼戻しは、５００℃以上における最高硬さとなる温度で実施した。なお保持時間は１時間とし、合計２回行った。
次に、加熱、冷却により発生する熱応力でヒートチェックを発生させる試験を行い、各鋼種の耐ヒートチェック性を評価した。試験は、高周波加熱による５８０℃までの加熱とその後の水による冷却を１サイクルとし、合計２５０００サイクル実施した。試験は５０００サイクル毎に停止し、その都度カラーチェックを行い、ヒートチェックの進捗を確認した。耐ヒートチェック性についての判定は、ヒートチェック発生サイクル数が１５０００サイクル以下であった場合を「×」、１５０００サイクル超２５０００サイクル以下であった場合を「△」、ヒートチェック未発生の場合を「○」とした。
これら評価の結果を下記表２および図１に示す。
焼き鈍し後の材料からΦ７０×５０ｍｍの試験片を切出し、焼入れ焼戻しを行った。熱処理は真空炉を用い１０３０℃で１時間均熱後、油焼入れ相当のガス冷却で焼入れを行った。焼戻しは、５００℃以上における最高硬さとなる温度で実施した。なお保持時間は１時間とし、合計２回行った。
次に、加熱、冷却により発生する熱応力でヒートチェックを発生させる試験を行い、各鋼種の耐ヒートチェック性を評価した。試験は、高周波加熱による５８０℃までの加熱とその後の水による冷却を１サイクルとし、合計２５０００サイクル実施した。試験は５０００サイクル毎に停止し、その都度カラーチェックを行い、ヒートチェックの進捗を確認した。耐ヒートチェック性についての判定は、ヒートチェック発生サイクル数が１５０００サイクル以下であった場合を「×」、１５０００サイクル超２５０００サイクル以下であった場合を「△」、ヒートチェック未発生の場合を「○」とした。
これら評価の結果を下記表２および図１に示す。
【0032】
【表2】
【0033】
比較例１は、Ｃや炭化物形成元素であるＣｒ、Ｍｏ、Ｖの量が請求の範囲の上限を超えて添加されており、最高硬さは高く、耐ヒートチェック性に優れるものの、衝撃値が低くダイカスト金型として使用された場合の大割れが懸念される。
【0034】
比較例２は、Ｃ、Ｃｒ、Ｍｏの量が請求の範囲の下限を下回っており、最高硬さが５３ＨＲＣよりも低く、耐ヒートチェック性が悪い。
【0035】
比較例３は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ａｌの量が請求の範囲の上限を超えて添加されており、熱伝導率や衝撃値が低い。今回の加熱温度５８０℃で実施されたヒートチェック試験の結果は「○」であった。ダイカスト金型は、熱伝導率が低いと抜熱不足により表面がより高温化するため、熱伝導率が低い比較例３はヒートチェック発生のリスクが高い。更に衝撃値も低いため、大割れも懸念される。
【0036】
比較例４は、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏの量が請求の範囲の下限を下回っており、最高硬さが５３ＨＲＣよりも低い。また比較例４は焼入れ性が悪い。パーライト析出による硬さ低下で大物金型における熱処理不良が懸念される。
【0037】
比較例５は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉの量が請求の範囲の上限を超え、加えてＣ、Ｍｏの量が請求の範囲の下限を下回っている例で、最高硬さ、衝撃値、熱伝導率ともに低く、耐ヒートチェック性が悪い。
【0038】
これに対し、各元素の添加量、最高硬さ、衝撃値および熱伝導率が請求の範囲を満たす実施例１～１０は、焼入れ性および耐ヒートチェック性の評価結果がともに「○」であった。本実施例の組成から成る鋼であれば、使用硬さ５０ＨＲＣ以上で且つシャルピー衝撃値が３５Ｊ／ｃｍ2以上の特性値を備え、耐ヒートチェック性に優れ、大割れの発生が抑えられたダイカスト金型を安定して製造することができることが分かる。
【0039】
以上本発明のダイカスト金型用鋼及びダイカスト金型について詳しく説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、本発明鋼にショットピーニング，窒化処理，ＰＶＤ処理，ＣＶＤ処理，ＰＣＶＤ処理，メッキ処理その他の表面改質処理を施して使用することも可能である等、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。
【図1】