本发明专利技术提供一种冷作模具用钢，本发明专利技术是以质量％计，含有Ｃ：０．５～０．７％、Ｓｉ：０．５～２．０％、Ｍｎ：０．１～２．０％、Ｃｒ：５～７％、Ａｌ：０．０１～１．０％、Ｎ：０．００３～０．０２５％、Ｃｕ：０．２５～１％、Ｎｉ：０．２５～１％、Ｍｏ：０．５～３％及Ｗ：２％以下（含０％）以及Ｓ：０．１％以下（不含０％），余量是铁及不可避免的杂质的冷作模具用钢，涉及满足下述（１）～（３）｛［ ］意味着各元素的含量（％）｝的必要的条件的冷作模具用钢：（１）［Ｃｒ］×［Ｃ］≤４，（２）［Ａｌ］／［Ｎ］：１～３０，及（３）［Ｍｏ］＋０．５×［Ｗ］：０．５～３．００％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及冷作模具用钢及模具，详细地说是涉及作为被用于在冷*温热下对汽车用钢板及家电用钢板等进行冲压成形(冲裁、折弯、深冲、精整等)的模具的原材料有用的模具钢。
技术介绍
用于汽车用钢板及家电用钢板等的成形的模具随着钢板的高强度化，要求延长寿命。特别是在汽车用钢板中，考虑到环境问题，由于汽车的燃料费提高，所以抗拉强度约590MPa以上的高强度钢板的需求急速增加，随之，产生模具的表面皮膜过早地损伤等，产生粘结(冲压成形时烧结的现象)，模具寿命极端地降低这类问题。通常在模具母材(模具用钢)的表面实施硬质皮膜处理来制作模具。通常通过退火一切削加工一淬火回火处理来制作母材模具用钢。在本说明书中尤其是往往将淬火处理称为固溶处理、将回火处理称为时效处理。模具用钢(冷冲模具钢)迄今广泛应用JIS SKD11代表的高C高Cr的合金工具钢及进一步改善了耐磨损性的JIS SKH51代表的高速工具钢等。这些工具钢中，主要利用Cr系碳化物及Mo、 W、 V系碳化物的析出硬化实现硬度提高。另外，以使耐磨损性和韧性的两方面提高为目的，也使用降低JISSKH51的C、 Mo、 W、 V等合金元素量的低合金高速工具钢(通常称为模具高速钢)。以模具用钢的进一步特性改善为目标，提案有各种各样的方法(例如专利文献1及2)。在专利文献l中公开有一种冷冲模具钢，以抑制淬火回火处理造成的尺寸变化量(变形尺寸)，特别是回火时的膨胀变形尺寸，以及硬度的上升为目的，添加了适量的Ni及Al，添加了对应它的适量的Cu。另外，记述有调节C及Cr的含量，使组织中的碳化物分布微细地分散时，粘结性也提高。在专利文献2中公开有一种合金工具钢，即使在比现有的模具高速钢 低的温度进行淬火，以确保和现有同样程度的特性(硬度及韧性)为目的，具有在回火状态(热处理前的状态)以Cr为主的M23C6系碳化物生成2 5vol^的组成，具有在淬火回火后以V为主的MC碳化物、及以Mo、 W 为主的M6C系碳化物的任一种分散析出而成的组织。专利文献l:(日本)特开2006—169624号公报专利文献2:(日本)特开2004—169177号公报如上所述，通常在模具用钢的表面实施硬质皮膜处理来制作模具。该 硬质皮膜处理现在通常是利用热扩散形成VC皮膜的TD处理、主要形成 TiC的CVD处理、及主要形成TiN的PVD处理。在此，所谓TD处理是 指将钢材浸渍在V等溶融的盐浴中，使钢材中的C和V产生反应，在约 900 1030。C高温环境下使约5 15 li m的VC皮膜在基材表面扩散浸透的 处理。这些硬质皮膜处理根据模具用户及冲压制造商的情况适当地应用。 因此，要求有能够良好地对应于(即形成寿命长的硬质皮膜)任何硬质皮 膜处理的模具用钢。另外，对于模具用钢，当然要求有良好的基本特性(例 如，硬度及韧性等)。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而开发创立的，其目的在于，提供一种冷作模 具用钢及模具，其显示出优异的基本特性(硬度及韧性等)，且良好地对 应于多种多样的硬质皮膜处理。艮P，本专利技术提供一种冷作模具用钢，其以质量％计，含有C: 0.5 0.7%、 Si: 0.5 2.0%、 Mn: 0.1 2.0%、 Cr: 5 7%、Al: 0.01 1.0%、N: 0扁 0.025%、 Cu: 0.25 1%、Ni: 0.25 1%、Mo: 0.5 3X及W: 2%以下(含0%)以及S: 0.1%以下(不含0%)，余量是铁及不可避免的杂质，其中，满足下述(1) (3) {[]意味着各元素的含量(％)}的必要条件(1) [Cr]X[C]《4、(2) [A1]/[N]: 1 30、(3) [Mo]+0.5X[W]: 0.5 3.00%。另外，优选所述冷作模具用钢还包含以下(a) (c)中的至少一种(a) V: 0.5%以下(不含0%)、(b) 选自由Ti、 Zr、 Hf、 Ta及Nb构成的组中的至少一种元素合计 0.5%以下(不含0%)、及(c) Co: 10%以下(不含0%)。 本专利技术的模具使用上述任一冷作模具用钢而制成。 由于本专利技术的冷作模具用钢如上所述被适当地控制合金及规定的元素间的平衡，所以硬度及韧性优异，而且在多样的硬质皮膜处理时，在其 表面形成寿命长的硬质皮膜。使用所述的冷作模具用钢得到的模具特别适 合用于作为抗拉强度约590MPa以上的高强度钢板成形用模具。附图说明图1 (a)是表示在使用JIS SKD11作为模具用钢，在其上利用PVD 处理形成TiN的皮膜的模具表面产生粘结的状态的光学显微镜照片，图1 (b)是实施TiN的皮膜前的模具母材的光学显微镜照片，图1 (c)及(d) 是放大图1 (a)的一部分的光学显微镜照片；图2是表示在实施例中使用的摆锤冲击试验片的形状的概略图。具体实施例方式为了提供可良好地发挥硬度及韧性等基本特性，而且可充分地对应于 多种多样的硬质皮膜处理冷作模具用钢，本专利技术者们重新进行了研究。其 结果发现，在不仅将各种合金元素的含量控制在规定范围内，而且如上述(1) (3)所示，也适当地控制规定元素间的平衡时，可以实现防止TiN 皮膜的剥离，以及硬度及韧性的提高。另外，其结果发现，即使进行TD 处理、CVD处理、PVD处理等硬质皮膜处理，在其表面也可以形成长寿 命的硬质皮膜，创造了本专利技术。下面，说明实现本专利技术的过程。本专利技术者们首先研究了在使用现有的JIS SKD11及模具高速钢的模具 中，利用PVD处理形成的TiN皮膜损伤，产生粘结的原因。图1 (a)是表示在使用JIS SKD11作为模具用钢，其上通过PVD处 理形成TiN皮膜的表面产生粘结的状态的光学显微镜照片。在图1 (b)也 表示施加TiN皮膜前的模具母材的光学显微镜照片。图1. (b)中，看见白 色的部分是Cr系碳化物。图1 (c)及(d)是将图1 (a)的一部分放大 的光学显微镜照片。如从图1 (c)及(d)明确，在剥离TiN皮膜的区域， 在表面析出硬质的粗大的Cr系碳化物(主要含有Cr及Fe，约l 50um 程度左右的碳化物)，以该碳化物析出作为起点，产生裂纹。根据上述的观察结果，本专利技术者们发现TiN皮膜的粘结产生的起点是 上述粗大的Cr系碳化物，只要尽可能地抑制该碳化物的生成，就可以防 止TiN皮膜的剥离，可以改善模具寿命。为了抑制粗大的Cr系碳化物的生成，使PVD处理生成的TiN皮膜的 寿命提高，优选使钢中的C量及Cr量降低。但是，使C量过于降低时， 在模具用钢(母材)的表面，通过TD处理或CVD处理而难以形成足够 厚度的VC皮膜或TiC皮膜。因此，本专利技术的一个特征是，通过适当地控 制模具用钢的C量、Cr量及它们的积(上述(l))，从而不析出粗大的Cr 系碳化物，且另一方面确保足够厚度的VC皮膜及TiC皮膜。在本专利技术的模具用钢中，为了使PVD处理生成的TiN皮膜的寿命提 高，抑制粗大的Cr系碳化物的生成。但是不生成Cr系碳化物时，不能防 止淬火时的结晶粒粗大化，不能确保淬火后优异的韧性。因此，本专利技术的 一个特征是，通过细微地控制A1量、N量及它们平衡(上述(2))，使微 细的A1N形成，确保淬火后优异的韧性。另外，在本说明书中所谓韧性 优异即意味着利用后述的实施例的专栏中记载的方法测定时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷作模具用钢，其特征在于，以质量％计，含有 Ｃ：０．５～０．７％、 Ｓｉ：０．５～２．０％、 Ｍｎ：０．１～２．０％、 Ｃｒ：５～７％、 Ａｌ：０．０１～１．０％、 Ｎ：０．００３～０．０２５％、 Ｃｕ：０．２５～１％、 Ｎｉ：０．２５～１％、 Ｍｏ：０．５～３％及Ｗ：２％以下且含０％、以及 Ｓ：０．１％以下但不含０％， 余量是铁及不可避免的杂质， 其中，满足下述（１）～（３）的必要条件： （１）［Ｃｒ］×［Ｃ］≤４， （２）［Ａｌ］／［Ｎ］： １～３０，及 （３）［Ｍｏ］＋０．５×［Ｗ］：０．５～３．００％， 其中，［］表示各元素的百分比含量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-11-13 294326/20071、一种冷作模具用钢，其特征在于，以质量％计，含有C0.5～0.7％、Si0.5～2.0％、Mn0.1～2.0％、Cr5～7％、Al0.01～1.0％、N0.003～0.025％、Cu0.25～1％、Ni0.25～1％、Mo0.5～3％及W2％以下且含0％、以及S0.1％以下但不含0％，余量是铁及不可避免的杂质，其中，满足下述(1)～(3)的必要条件(1)[Cr]×[C]≤4，(...
【专利技术属性】
技术研发人员：村上昌吾，难波茂信，山本兼司，殿村刚志，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，日本高周波钢业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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