冷作工具材料及冷作工具的制造方法技术

本发明专利技术提供在宽范围的回火温度下可获得高硬度的冷作工具材料及使用其的冷作工具的制造方法。一种冷作工具材料，其具备含有碳化物的退火组织，按质量％计含有C：0.80～2.40％、Cr：5.0～15.0％、Mo和W单独或复合(Mo+1/2W)：0.50～3.00％、V：0.10～1.50％，具有能够通过淬火调节成马氏体组织的成分组成，在截面的退火组织的、不含等效圆直径超过5.0μm的碳化物且长90μm宽90μm的区域中，等效圆直径超过0.1μm且为0.4μm以下的碳化物B的个数在等效圆直径超过0.1μm且为2.0μm以下的碳化物A的个数中所占的比例超过80.0％。并且，一种冷作工具的制造方法，其对上述冷作工具材料进行淬火回火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及最适宜压制模具、锻造模具、搓丝板、金属刀具的多种冷作工具的冷作工具材料及使用其的冷作工具的制造方法。
技术介绍
冷作工具一边与硬质的被加工材料接触一边使用，因此需要具备能够经得起该接触的硬度。并且，迄今冷作工具材料使用例如作为JIS钢种的SKD10、SKD11系的合金工具钢(非专利文献1)。此外，应对进一步提高硬度的要求，提出了对上述合金工具钢的成分组成进行了改良的合金工具钢(专利文献1)。冷作工具材料通常以由钢锭或对钢锭进行开坯加工得到的钢片构成的原材料作为起始材料，对其进行各种热加工、热处理制成规定的钢材，对该钢材进行退火处理并精修。此外，冷作工具材料通常以硬度低的退火状态供应给冷作工具的制造商。供应给制造商的冷作工具材料在机械加工成冷作工具的形状后，通过淬火回火而调节至规定的使用硬度。接着，在调节至该使用硬度后，一般进行精修的机械加工。此外，根据情况，有时也会先对退火状态的冷作工具材料进行淬火回火之后，结合上述精修的机械加工而机械加工成冷作工具的形状。淬火是指通过将冷作工具材料(或经机械加工后的冷作工具材料)加热至奥氏体温度域并将其骤冷而使组织进行马氏体相变的操作。因此，冷作工具材料的成分组成能够通过淬火调节成马氏体组织。然而，已知通过适当控制好淬火时的马氏体组织，能够提高冷作工具的硬度。例如，提出了适度调节淬火时基质(基体)中的残留奥氏体量的方法(专利文献2)、适度调节淬火时基质中固溶的Cr量、Mo量的方法(专利文献3、4)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平05-156407号公报专利文献2：日本特开2000-73142号公报专利文献3：日本特开2005-325407号公报专利文献4：日本特开2014-145100号公报非专利文献非专利文献1：“JIS-G-4404(2006)合金工具钢钢材”,JIS手册(1)铁钢I,一般财团法人日本规格协会,2013年1月23日,p.1652-1663
技术实现思路
专利技术要解决的问题通过对专利文献2～4的冷作工具材料进行淬火回火，能够提高冷作工具的硬度。然而，若改变回火温度，则存在硬度会降低、在宽范围的回火温度下无法获得高硬度的情况。回火温度除了冷作工具的硬度以外，还从热处理尺寸变化、残留奥氏体量的调节的角度来确定。因此，对于冷作工具材料而言，在宽范围的回火温度下获得高硬度在能够扩大回火温度的选择范围上是有效的。本专利技术的目的在于，提供在宽范围的回火温度下获得高硬度的冷作工具材料及使用其的冷作工具的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术的冷作工具材料具备含有碳化物的退火组织，在经淬火回火而使用的冷作工具材料中，该冷作工具材料按质量％计含有C：0.80～2.40％、Cr：5.0～15.0％、Mo和W单独或复合(Mo+1/2W)：0.50～3.00％、V：0.10～1.50％，具有能够通过上述淬火调节成马氏体组织的成分组成，在该冷作工具材料的截面的退火组织的、不含等效圆直径超过5.0μm的碳化物且长90μm宽90μm的区域中，等效圆直径超过0.1μm且为0.4μm以下的碳化物B的个数在等效圆直径超过0.1μm且为2.0μm以下的碳化物A的个数中所占的比例超过80.0％。优选的是，冷作工具材料在上述长90μm宽90μm的区域中，碳化物A的个数密度为9.0×105个/mm2以上，碳化物B的个数密度为7.5×105个/mm2以上。本专利技术的冷作工具的制造方法对上述本专利技术的冷作工具材料进行淬火回火。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供在宽范围的回火温度下可获得高硬度的冷作工具材料。附图说明图1是示出本专利技术的冷作工具材料的截面组织的一个例子的光学显微镜照片。图2是示出在本专利技术的冷作工具材料的截面组织的一个例子中用EPMA(电子显微分析仪)分析不含等效圆直径超过5.0μm的碳化物的区域时的C(碳)的元素映射图像的图。图3是示出基于形成碳化物的C量对图2进行二值化处理得到的图像的图。图4是在本专利技术例和比较例的冷作工具材料的截面组织的一个例子中将不含等效圆直径超过5.0μm的碳化物的区域的碳化物分布以按碳化物的各个等效圆直径的范围(横轴)、汇总的碳化物的个数(纵轴)示出的图表。图5是对于将本专利技术例和比较例的冷作工具材料淬火后在低温(100～300℃)下回火制得的冷作工具的一个例子，示出其各个回火温度下的硬度的图表。图6是对于将本专利技术例和比较例的冷作工具材料淬火后在高温(450～540℃)下回火制得的冷作工具的一个例子，示出其各个回火温度下的硬度的图表。具体实施方式本专利技术人对冷作工具材料的退火组织中影响淬火回火时的硬度的因素进行了调查。结果认识到，在退火组织中存在的碳化物当中，在接下来的淬火时固溶在基质中的“固溶碳化物”的分布状态会大幅影响淬火回火时的硬度。于是发现，通过调节上述固溶碳化物的分布状态，能够在宽范围的回火温度下维持高硬度而无需特定的回火温度，从而完成了本专利技术。以下，对本专利技术的各构成必要条件进行说明。(1)本专利技术的冷作工具材料具备含有碳化物的退火组织，经淬火回火而使用。退火组织是指通过退火处理而得的组织，优选为软化至硬度例如按布氏硬度计为150～230HBW左右的组织。此外，一般铁素体相为在该铁素体相中混合有珠光体、渗碳体(Fe3C)的组织。此外，对于冷作工具材料，通常，该退火组织中含有C与Cr、Mo、W、V等结合而成的碳化物。并且，这些碳化物中有在后续工序的淬火中不固溶在基质中的“未固溶碳化物”和在后续工序的淬火中固溶在基质中的“固溶碳化物”。(2)本专利技术的冷作工具材料按质量％计含有C：0.80～2.40％、Cr：5.0～15.0％、Mo和W单独或复合(Mo+1/2W)：0.50～3.00％、V：0.10～1.50％，具有能够通过淬火调节成马氏体组织的成分组成。具有退火组织的冷作工具材料通常以由钢锭或对钢锭进行开坯加工得到的钢片构成的原材料作为起始材料，对其进行各种热加工、热处理制成规定的钢材，对该钢材实施退火处理而精修为块状。此外，迄今冷作工具材料如上所述，使用通过淬火回火而表现出马氏体组织的原材料。马氏体组织对于给各种冷作工具的绝对的机械特性奠定基础而言是必要的组织。作为这种冷作工具材料的原材料，例如代表性的是各种冷作工具钢。冷作工具钢在其表面温度最高约为200℃以下的环境下使用。此外，这些冷作工具钢的成分组成例如可以代表性地应用JIS-G-4404的“合金工具钢钢材”中的标准钢种、其它提出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷作工具材料，其具备含有碳化物的退火组织、经淬火回火而使用，其特征在于，所述冷作工具材料按质量％计含有C：0.80～2.40％、Cr：5.0～15.0％、Mo和W单独或复合(Mo+1/2W)：0.50～3.00％、V：0.10～1.50％，具有能够通过所述淬火调节成马氏体组织的成分组成，在所述冷作工具材料的截面的退火组织的、不含等效圆直径超过5.0μm的碳化物且长90μm宽90μm的区域中，等效圆直径超过0.1μm且为0.4μm以下的碳化物B的个数在等效圆直径超过0.1μm且为2.0μm以下的碳化物A的个数中所占的比例超过80.0％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 JP 2014-1960351.一种冷作工具材料，其具备含有碳化物的退火组织、经淬火回火而使用，其特征在
于，
所述冷作工具材料按质量％计含有C：0.80～2.40％、Cr：5.0～15.0％、Mo和W单独或复
合(Mo+1/2W)：0.50～3.00％、V：0.10～1.50％，具有能够通过所述淬火调节成马氏体组织
的成分组成，
在所述冷作工具材料的截面的退火组织的、不含等效圆直径超过5.0μm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄司辰也，三岛节夫，谷口徹，黑田克典，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP