钢粉末和使用其的模具制造技术

技术编号:13464812 阅读:86 留言:0更新日期:2016-08-04 19:01
本发明专利技术涉及钢粉末和使用其的模具。本发明专利技术涉及一种钢粉末,其具有包含以质量%计的以下的组成,0.10≤C<0.25,0.005≤Si≤0.600,2.00≤Cr≤6.00,-0.0125×[Cr]+0.125≤Mn≤-0.100×[Cr]+1.800,其中[Cr]表示以质量%计的Cr含量的值,0.01≤Mo≤1.80,-0.00447×[Mo]+0.010≤V≤-0.1117×[Mo]+0.901,其中[Mo]表示以质量%计的Mo含量的值,0.0002≤N≤0.3000和余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及钢粉末和使用其的模具。本专利技术涉及一种钢粉末,其具有包含以质量%计的以下的组成,0.10≤C<0.25,0.005≤Si≤0.600,2.00≤Cr≤6.00,-0.0125×+0.125≤Mn≤-0.100×+1.800,其中表示以质量%计的Cr含量的值,0.01≤Mo≤1.80,-0.00447×+0.010≤V≤-0.1117×+0.901,其中表示以质量%计的Mo含量的值,0.0002≤N≤0.3000和余量为Fe和不可避免的杂质。【专利说明】钢粉末和使用其的模具
本专利技术涉及具有优异的热传导性能和耐腐蚀性的钢粉末,和通过使用所述钢粉末 生产的模具。
技术介绍
-般地,通过使钢熔融以生产钢锭,然后使钢锭进行锻造和/或乳制以生产块状或 扁平的方形材料,通过机械加工将其切割以形成模具形状的产品,然后对模具形状的产品 实施如淬火或回火等热处理来制造如用于使树脂和橡胶等成形的注射成形模具、压铸模 头、热压(也称为热压印(hot stamp)或模压淬火(die quench))模头等模具或模头。 对于这些模具,模具的冷却一般通过在其内部设置冷却回路(水冷却线)并且使冷 却水流经冷却回路来进行。 在此类模具中,提高用冷却水冷却的效率导致循环时间缩短,即,产品的快速循环 生产(成形),并且这导致生产效率改进。 作为提高冷却效率的方法,认为在模具的内部沿所有方向曲折且复杂地形成冷却 回路,从而通过冷却回路的整体形状和布局等提高冷却能力。然而,在通过借助于机械加工 的切削而制造模具的方法中,以此类复杂的方式形成冷却回路在技术上是不可能的。 在上述情况下,注意力目前集中在通过层叠成形法(三维层叠成形法)制造模具的 技术上。 层叠成形法为通过材料的积累将三维模型数据转换为实际物体的加工方法。在层 叠成形法中,首先沿与预定轴垂直的多个平面将由三维计算机辅助设计(CAD)数据表现的 形状切片,并且计算所得切片的截面形状。实际上形成这些切片的形状,并且使形成的切片 堆叠并贴合在一起,从而将计算机表现的形状转换为实际物体。 层叠成形法包括使用粉末作为材料的情况和使用板作为材料的情况。在其中粉末 用作材料的方法中,粉末均匀地铺展为层状(各层的厚度为,例如,几十微米),并且粉末层 的特定区域用如激光束或电子束等热能照射,从而使粉末层熔融/固化或者使粉末层烧结。 层由此一层接一层堆叠,从而制造整体形状。 另一方面,在其中板用作材料的层叠成形中,由CAD的三维模型数据的切片得到的 各部件(板)通过机械加工等来实际生产,并且通过例如,扩散接合使这些部件堆叠并贴合 在一起,从而制造整体三维形状。例如,在专利文献1和2中公开了通过这些层叠成形法制造模具的实例。 具体地,专利文献1公开了涉及"选择性激光烧结用金属粉末,通过使用其的三维 成形物的制造方法,和由此获得的三维成形物"的专利技术。其中公开的特征在于,通过用光束 照射包含沉淀硬化金属成分的粉状材料层的预定部位,从而使该预定部位的粉末烧结或熔 融固化来形成固化层,通过在所得固化层上新形成粉末层,然后用光束照射新粉末层的另 一预定部位来形成另一固化层,并且重复进行这些步骤,从而生产三维成形物。 专利文献2公开了涉及"模具用空腔插入件,模具用插入件的制造方法和树脂成形 用模具"的专利技术。其中公开的特征在于,通过基于空腔插入件的切片数据加工沟槽以在多个 金属板的每个中形成冷却路径,以预定顺序堆叠沟槽加工的金属板,使堆叠的金属板扩散 接合,和将获得的金属块形状加工来生产具有螺旋状冷却路径内部的空腔插入件。 上述层叠成形法的技术为通过堆叠材料来制造整体形状的技术,并且能够容易地 形成沿所有方向曲折设置并且完全不能通过机械加工形成的复杂的冷却回路。结果,在不 配置不必要接近模具的成形面的冷却回路的情况下,可以有效地呈现比通过传统的机械加 工生产的模具更高的冷却效率。 如上所述,通过在模具等的内部设置曲折且复杂的三维冷却回路而提高了冷却能 力。然而,冷却效率已经达到其极限,并且冷却效率的进一步改进困难。由于抑制冷却效率 改进的原因,存在以下问题:(1)低热导率,(2)水冷却孔的裂纹促进和(3)低耐腐蚀性。作为 除了模具的冷却效率以外的其它问题,存在(4)热裂的频繁发生的问题。以下描述问题(1) 至⑷。 首先,以下描述(1)低热导率的问题。一般地,层叠成形法中使用18Ni马氏体时效 钢或SUS420J2-型钢的粉末,但这些钢具有低热导率。因此,即使有效设置冷却回路,模具内 (外观面与冷却回路之间)的热转移也不快,并且对冷却效率的改进有限制。 描述(2)水冷却孔的裂纹促进的问题。为了提高冷却效率,冷却回路可以设置为接 近外观面。然而,如果设置冷却回路过度接近外观面,则由于应力提高和贯通距离 (penetration distance)减少的叠加使得来自冷却回路的龟裂变得在外观面上容易发展。 因此,对冷却回路与外观面的接近有限制,因此,对冷却效率的改进有限制。此外,18Ni马氏 体时效钢和SUS420J2-型钢具有低热导率,因此,模具的温度梯度变大。结果,冷却回路内表 面的热应力增大,并且构成冷却回路的水冷却孔的裂纹变得容易发生。从这层意义上说,同 样,具有低热导率的材料使得难以设置接近外观面的冷却回路,并且冷却效率的改进变为 瓶颈。 描述(3)低耐腐蚀性的问题。由于18Ni马氏体时效钢具有低耐腐蚀性,所以水冷却 孔容易生锈。作为氧化物的锈具有非常低的热导率,因此,变为冷却水与模具之间热交换的 障碍,并且抑制冷却效率的改进。当锈变得显著时,冷却回路因锈变窄,并且冷却剂的流动 体积降低,从而使冷却效率降低。在严重的情况下,冷却回路有时被锈堵塞,并且在此类情 况下,弯曲的冷却回路变得毫无意义。 最后,描述(4)热裂的频繁发生的问题。由于18Ni马氏体时效钢和SUS420 J2-型钢 具有低热导率,所以模具的温度梯度变大。结果,外观面的热应力增大并且热裂变得容易产 生。如果高温强度低,则热裂的问题进一步出现。 综上所述,具有三维冷却回路的模具或部件的问题归结于低热导率和低耐腐蚀 性。由于低热导率,从而对冷却效率的改进存在限制,另外,促进水冷却孔的裂纹并且热裂 频繁发生。此外,由于低耐腐蚀性,由于生锈使得冷却效率降低(在最差的情况下,水冷却孔 堵塞),并且这使得更难以改进冷却效率。 换言之,如果通过使用获得高热导率和高耐腐蚀性二者的钢粉末的层叠成形法来 制造模具或部件,则将解决上述问题。 然而,无论通过层叠成形法制造模具,如JIS SKD61-型钢、SUS420J2-型钢和马氏 体时效钢等通常用于模具的钢包含大量的具有高温强度但容易固溶在基体中的如Si、Cr、 Ni和Co等元素。因此,此类钢具有低热导率,并且从热导率的观点,难以提高冷却效率。 即,迄今为止,还没有提供除了在由钢形成模具的情况下的高温强度以外,也可以 在耐腐蚀性和热导率性方面实现充分的性能的模具用钢。 作为本专利技术的另一现有技术,专利文献3公开了涉及"热加工用工具钢"的专利技术。具 体地,专利文献3公开了包含以下的热加工用工具钢:(: :0.28%-0.55%,31:0.15%-0.80%,Mn:0.40%-0.8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢粉末,其具有由以质量%计的以下元素组成的组成:0.10≤C<0.25,0.005≤Si≤0.600,2.00≤Cr≤6.00,‑0.0125×[Cr]+0.125≤Mn≤‑0.100×[Cr]+1.800      (1)其中,所述[Cr]表示以质量%计的Cr含量的值,0.01≤Mo≤1.80,‑0.00447×[Mo]+0.010≤V≤‑0.1117×[Mo]+0.901       (2)其中,所述[Mo]表示以质量%计的Mo含量的值,0.0002≤N≤0.3000,和余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:河野正道
申请(专利权)人:大同特殊钢株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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