鋼の純度とは、主に鋼中の非金属介在物の量、種類、形態、大きさ、分布を指します。非金属介在物とは、通常、鋳型鋼中に残留する酸素、硫黄、リン、水素、窒素などの有害な不純物を指します。
単位体積あたりのこれらの不純物の割合が低いほど、金型鋼の純度が高くなります。
金型鋼の純度(非金属介在物の含有量)は、鋼材の強度、塑性、破壊靭性、切削性、疲労強度、高温脆性、耐食性に大きな影響を与えます。実験では、介在物の組成、量、形状、分布が金型鋼の物理的特性に直接影響を与え、ひいては金型の性能と寿命に直接影響を与えることが示されています。
同じ熱処理と機械加工を施した後でも、鋼自体の純度が異なるため、同じグレード(化学組成)の金型鋼であっても、同じ作業条件下では異なる性能を示します。
1. 強さ:
鋳型鋼中の介在物粒子が大きいほど、鋳型の強度が低下し、トレッド角や傷が発生する可能性が高くなります。
2. 研磨:
非金属介在物、特に酸化物介在物は、明らかに金型キャビティ表面の清浄度と研磨グレードに影響を与えます。
3. 可塑性:
縞状介在物(主に硫化物)の増加により、横断面の収縮が大幅に減少します。
4. 靭性:
硫化物含有量の増加は鋼の靭性を低下させます。介在物が多いほど鋼の破壊靭性が低下し、ひび割れ、破損、あるいは鋳型設計のひび割れにつながります。
5. 疲労耐性:
介在物は鋳型の疲労強度を低下させます。一般的に、脆性介在物(カテゴリーA)と大型酸化物系介在物は、より顕著な影響を及ぼし、鋳型の廃棄につながります。
6.溶接特性:
硫化物介在物および大きな酸化物介在物は、鋳型の溶接性を低下させます。
7. 耐食性:
複合介在物が存在すると、金型のスポット腐食が発生します。