模具用钢和模具制造技术

本发明专利技术涉及模具用钢和模具。本发明专利技术涉及钢和由所述钢构成的模具，其中所述钢包含以质量％计的0.58％≤C≤0.70％、0.010％≤Si≤0.30％、0.50％≤Mn≤2.00％、0.50％≤Cr<2.0％、1.8％≤Mo≤3.0％、和0.050％<V≤0.80％，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模具用钢和模具。更具体地，本专利技术涉及构成模具(包括热冲压用模具)用的钢，并且还涉及此类模具。
技术介绍
构成通过热冲压等使钢材料压制成形的模具的钢需要具有高热导率。只要模具用钢具有高热导率，则模具可以以高速率夺走钢材料的热以提高淬透性。另外，可以在从一批钢材料加工完成到引入另一批钢材料期间使模具有效地冷却，因此可以缩短加工周期时间(workingcycletime)以改善生产效率。例如，专利文献1公开了一种工具钢，其为一种具有低的稀有元素含量的廉价钢，并且尽管如此，可用于构成具有高抗软化性和高热导率的模具。此工具钢包含以质量％计的0.15-0.55％的C、0.01-0.5％的Si、0.01-2.0％的Mn、0.3-1.5％的Cr、0.8-2.0％的Mo、0.05-0.5％的V+W、0.01-2.0％的Cu、和0.01-2.0％的Ni，余量为Fe和不可避免的杂质。专利文献1：JP-A-2009-13465
技术实现思路
优选的是，构成用于使钢材料成形的模具的钢应当不仅具有高热导率而且具有高硬度。这是因为高硬度可以提高模具的耐磨耗性。然而，在如Mo等添加合金元素的含量少的情况中，难以得到具有升高的硬度的模具用钢。例如，在专利文献1中所示的合金组成除了高热导率以外使得难以赋予高硬度。具体地，在用于例如使由超高拉伸强度钢(超高拉伸钢)构成的钢板压制成形的热冲压中，构成模具的钢需要在高水平上具有高热导率和高硬度二者。本专利技术解决了以下问题：提供可以实现高热导率和高硬度二者的模具用钢，和由此类钢构成的模具。为了解决上述问题，本专利技术提供一种模具用钢，其由以质量％计的以下组成：0.58％≤C≤0.70％，0.010％≤Si≤0.30％，0.50％≤Mn≤2.00％，0.50％≤Cr<2.0％，1.8％≤Mo≤3.0％，和0.050％<V≤0.80％，和任选地，Al≤1.5％，N≤0.20％，Ti≤0.50％，Nb≤0.50％，Zr≤0.50％，Ta≤0.50％，Co≤1.0％，W≤5.0％，Ni<1.0％，Cu≤1.0％，S≤0.15％，Ca≤0.15％，Se≤0.35％，Te≤0.35％，Bi≤0.50％，和Pb≤0.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。所述钢可以包含以质量％计的选自由0.0050％≤Al≤1.5％、0.00030％≤N≤0.20％、0.010％≤Ti≤0.50％、0.010％≤Nb≤0.50％、0.010％≤Zr≤0.50％、和0.010％≤Ta≤0.50％组成的组的至少一种元素。所述钢可以包含以质量％计的选自由0.10％≤Co≤1.0％和0.10％≤W≤5.0％组成的组的至少一种元素。所述钢可以包含以质量％计的选自由0.30％≤Ni<1.0％和0.30％≤Cu≤1.0％组成的组的至少一种元素。所述钢可以包含以质量％计的选自由0.010％≤S≤0.15％、0.0010％≤Ca≤0.15％、0.030％≤Se≤0.35％、0.010％≤Te≤0.35％、0.010％≤Bi≤0.50％、和0.030％≤Pb≤0.50％组成的组的至少一种元素。优选的是，钢在淬火并且随后在500℃以上回火之后，应当具有55HRC以上的室温硬度和30W/m/K以上的室温热导率。优选的是，钢在进行淬火并且进一步在500℃以上进行回火之后，应当具有20J/cm2以上的室温却贝冲击值(Charpyimpactvalue)，其中，在所述淬火中使钢在1,030±20℃下均热(soak)，然后以5.0至9.0℃/min的速度冷却。本专利技术进一步提供由上述钢构成的模具。优选的是，模具应当为热冲压用模具。优选的是，模具应当具有55HRC以上的室温硬度。根据本专利技术的模具用钢可以实现高热导率和高硬度二者，这是因为此钢具有上述组成，特别是，因为碳含量与添加合金元素含量之间的平衡。在模具用钢包含上述特定量的选自Al、N、Ti、Nb、Zr、和Ta的至少一种元素的情况中，得到在淬火期间用作锁定颗粒(pinninggrain)的析出物。因此，钢会具有由较细的颗粒组成的结构，使得韧性进一步改善。在模具用钢包含上述特定量的选自Co和W的至少一种元素的情况中，可以使得此钢具有特别是更加增强的高温强度。在模具用钢包含上述特定量的选自Ni和Cu的至少一种元素的情况中，此钢可具有更改善的淬透性。在模具用钢包含上述特定量的选自S、Ca、Se、Te、Bi、和Pb的至少一种元素的情况中，可以使得此钢具有更改善的切削性(machinability)。在模具用钢在淬火并随后在500℃以上回火之后，具有55HRC以上的室温硬度和30W/m/K以上的室温热导率的情况中，当此钢用于构成热冲压用等的模具时容易提供所需的高硬度和高热导率。在模具用钢进行淬火(在所述淬火中使钢在1,030±20℃下均热，然后以5.0至9.0℃/min的速度冷却)并且进一步在500℃以上进行回火之后，具有20J/cm2以上的室温却贝冲击值的情况中，此钢具有进一步提高的韧性且由此制得的模具易于防止被损伤。由于根据本专利技术的模具由上述模具用钢构成，所以此模具具有高热导率和高硬度二者。因此，不仅冷却待加工的钢材料和冷却模具本身的效率优异，而且此模具具有优异的耐磨耗性。在模具为热冲压用模具的情况中，甚至具有高拉伸强度的钢材料也可以用其有效地成形和淬火，因为此模具具有高热导率和高硬度。另外，实现高生产效率。在模具具有55HRC以上的室温硬度的情况中，可以获得特别高的耐磨耗性。具体实施方式以下详细解释本专利技术的模具用钢和模具。本专利技术的模具用钢包含以下元素，并且余量包括Fe和不可避免的杂质。添加元素(additiveelements)的种类、成分比和限定理由等如下所述。另外，成分比的单位是质量％。0.58％≤C≤0.70％C在淬火期间在母相(matrixphase)中形成固溶体以形成马氏体结构，从而改善钢的硬度。另外，C与Cr、Mo或V等形成碳化物，从而改善钢的硬度。通过将C的含量调节为0.58％≤C，通过热处理得到高硬度。虽然从实现充分的耐磨耗性的观点，需要模具在室温(25℃)下具有约55HRC以上的硬度，而调节为0.58％≤C的C含量使得易于获得55HRC以上的高硬度。优选地，0.60％≤C。同时，在C的含量过多的情况中，易于以较大量形成粗碳化物(coarsecarbides)。另外，也易于以增加的量形成γ晶粒。结果，反而变得不可能得到高硬度。从通过热处理确保55HRC以上的高硬度的观点，将C含量调节为C≤0.70％。优选地，C≤0.65％。0.010％≤Si≤0.30％Si作为脱氧剂的效果并且进一步具有改善在模具制造期间的切削性的效果。从得到这些效果的观点，将Si的含量调节为0.010％≤Si。优选地，0.050％≤Si。同时，在Si的含量过多的情况中，钢具有降低的热导率。因此，从确保高热导率的观点，将Si的含量调节为Si≤0.30％。优选地，Si≤0.15％。0.50％≤Mn≤2.00％Mn具有提高钢的淬透性的效果。Mn进一步具有提高钢的韧性(冲击值)的效果。从得到高淬透性和韧性的观点，将Mn的含量调节为0.50％≤Mn。优选地，1.00％≤Mn。同时，Mn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢，其由以质量％计的以下组成：0.58％≤C≤0.70％，0.010％≤Si≤0.30％，0.50％≤Mn≤2.00％，0.50％≤Cr<2.0％，1.8％≤Mo≤3.0％，和0.050％<V≤0.80％，和任选地，Al≤1.5％，N≤0.20％，Ti≤0.50％，Nb≤0.50％，Zr≤0.50％，Ta≤0.50％，Co≤1.0％，W≤5.0％，Ni<1.0％，Cu≤1.0％，S≤0.15％，Ca≤0.15％，Se≤0.35％，Te≤0.35％，Bi≤0.50％，和Pb≤0.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
2015.08.28 JP 2015-1689461.一种钢，其由以质量％计的以下组成：0.58％≤C≤0.70％，0.010％≤Si≤0.30％，0.50％≤Mn≤2.00％，0.50％≤Cr<2.0％，1.8％≤Mo≤3.0％，和0.050％<V≤0.80％，和任选地，Al≤1.5％，N≤0.20％，Ti≤0.50％，Nb≤0.50％，Zr≤0.50％，Ta≤0.50％，Co≤1.0％，W≤5.0％，Ni<1.0％，Cu≤1.0％，S≤0.15％，Ca≤0.15％，Se≤0.35％，Te≤0.35％，Bi≤0.50％，和Pb≤0.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的钢，其包含以质量％计的选自由0.0050％≤Al≤1.5％、0.00030％≤N≤0.20％、0.010％≤Ti≤0.50％、0.010％≤Nb≤0.50％、0.010％≤Zr≤0.50％、和0.010％≤Ta≤0.50％组成的组的至少一种元素。3.根据权利要求1所述的钢，其包含以质量％计的选自由0.10％≤Co≤1.0％和...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅森直树，河野正道，清水崇行，
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