耐熔化损失性优良的高温工具钢及模具构件制造技术

一种耐熔化损失性优良的高温工具钢，其特征为含有如下的组成：　　　　重量百分比满足Ｃ：０．１０～０．３５％、Ｓｉ：＜０．８０％、Ｍｎ：≤３．０％、Ｃｒ：２．０～未满７．０％、１／２Ｗ＋Ｍｏ：０．３～５．０％、Ｎ：大于０．０５～０．５０％、Ｃ＋Ｎ：０．２０～０．６０％（但Ｃ／Ｎ：≤６）、Ｏ：≤０．０１００％、Ｐ：≤０．０５０％、Ａｌ：≤０．０５０％，余量则实质由Ｆｅ组成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于适合于Al压铸用的模具构件的耐熔化损失性优良的高温工具钢及模具构件。
技术介绍
长久以来，作为Al压铸用的模具本体、中心型(中子)、插入模(人子ピン)及供热液金属管(以下，总称此等为模具构件)用的材料，一直使用JISSKD61，SKD6，SKD62等的高温工具钢。但是，Fe与Al的亲和性强，且模具构件较容易与Al熔液反应，形成Fe-Al的金属间化合物等而容易产生表层部脱落的现象，即所谓熔化损失(熔损)。该熔化损失还包括基于磨损及烧结粘砂(熔执)的脱落。该熔化损失尤其容易在高温的Al熔液与由高速接触的熔液口附近的模具的段差部及插入模等处产生。而且，若此种熔化损失变大时，而有在制品上产生凸部缺陷，或制品的脱模变得困难等的问题。因此，要求有对耐Al熔化损失性优良的模具构件用的材料。以往，为提高耐Al熔化损失性，是通过进行软氮化处理等的表面处理，也可进行将表层改质为较母材高的高耐Al熔化损失性的层。但是，在施行依此种的表面处理的改质处理的情况，虽在残留有表层的改质层的初期的期间可防止熔化损失，但因为其表层的改质层随之消失的缘故，其后母材发生熔化损失而有与上述相同的问题。据此，在依表面处理施行表层的改质处理的情况，强烈要求母材本身的耐Al熔化损失性。
技术实现思路
本专利技术是以上述问题为背景而达成的专利技术，其目的在于，提供一种可保持优良的韧性、耐热裂性的同时，对耐Al熔化损失性优良的高温工具钢及模具构件。权利要求1为有关高温工具钢，其特征为含有如下的组成重量百分比满足C0.10～0.35％、Si＜0.80％、Mn≤3.0％、Cr2.0～未满7.0％、1/2W+Mo0.3～5.0％、N大于0.05～0.50％、C+N0.20～0.60％(但C/N≤6)、O≤0.0100％、P≤0.050％、Al≤0.050％，余量则实质由Fe组成。权利要求2的专利技术，是于权利要求1，其特征为还含有重量百分比满足V0.01～未满0.5％的组成。权利要求3的专利技术，是于权利要求1或2，其特征为还含有Ni≤2.0％、Co≤5.0％的一种或两种的组成。权利要求4的专利技术，是于权利要求1至3中任一项，其特征为还含有Ti≤1.0％、Ta≤1.0％、B≤0.010％、Cu≤1.0％的一种或两种以上的组成。权利要求5的专利技术，是于权利要求1至4中任一项，其特征为还含有S≤0.050％、Ca≤0.0100％、Se≤0.0100％、Te≤0.0100％、Zr≤0.0100％、Mg≤0.0100％、Y≤0.100％的一种或两种以上的组成。权利要求6的专利技术是关于模具构件，其特征为由权利要求1至5中任一项的高温工具钢所组成。权利要求7的专利技术是关于模具构件，其特征为由权利要求1至5中任一项的高温工具钢所组成，其表层藉由表面处理被改质处理为比母材具有更高的耐Al熔化损失性的层。本专利技术者经由对高温工具钢的耐Al熔化损失性所作的种种研究，发现藉由增加N量可提升耐Al熔化损失性。但是，单单提高N量的情况下，若V量多时将形成粗大的一次碳氮化物，会产生作为模具构件所必要的韧性、耐热裂性降低的情况，为防止韧性、耐热裂性等的特性的降低，发现减低V量，再加上将C+N量及(C/N)比控制为一定的幅度的方法相当有效。本专利技术是在如此知识的基础上完成，以增加N量、减低V量、将C+N量及(C/N)比控制在指定范围内为主，藉由上述本专利技术便可在不损及高温工具钢的韧性、耐热裂性之下而提高耐Al熔化损失性。以往，在高温工具钢中，V为不可或缺的组成成份。例如，在JIS SKD61的情况，V含有0.8～1.20％，另外，在JIS SKD62的情况，V含有0.20～0.60％，再者，在JIS SKD8的情况，V含有1.70～2.20％。此等高温工具钢中V的作用为，藉由V的碳化物以提高硬度及耐磨耗性，另外，V的微细的两次碳化物是藉由结晶颗粒的所谓止销效果而将结晶颗粒微细化，以确保韧性。另一方面，凝固时产生的粗大的V的一次碳化物也有损及高温工具钢的韧性、耐热裂性的不良影响。相对于此，在以高水平含有N而组成的本专利技术的高温工具钢中，可消除以往所必不可缺的V的含有，在该情况也可确保充分的韧性、耐热裂性。关于该详细理由，尚无从完全明确，但可以推知在本专利技术的高温工具钢中，使含有高含量的N与例如Cr等来形成微细的氮化物，然后，将该微细的氮化物置换为V的微细的两次碳化物而将结晶颗粒微细化，在确保韧性的同时还提高耐热裂性。本专利技术中，宁愿利用未含有V以排除因V的粗大的一次碳化物引起的不良影响，以便较以往增大而提高韧性、耐热裂性。但是，V具有提高硬度及耐磨耗性的机能，因此，在本专利技术中，与其硬度及耐磨耗性的提高，更为要求韧性、耐热裂性的情况下，则排除含有V，而在同时要求硬度及耐磨耗性的情况下，则可使V含有量在一定值以下，可根据不同目的作任意的选择。但是，若含有V时以其含有量少于0.5％的较少量为其必要的前提条件。在将如此的本专利技术的高温工具钢应用于压铸用的模具构件的情况，与依表面处理的表层改质的有无无关，可进行模具构件的补修周期的延长，可长期间高精度维持制品的尺寸精度。另外，可省略表层改质用的表面处理，藉此可减低模具构件用的所需费用。因为进一步省略表面处理，因此在补修模具时可省略修正表面处理要花费的功夫，可减少补修的频率，还可达成模具构件的补修费用的减少。本专利技术中，根据权利要求7的专利技术，藉由表面处理被改质处理模具构件的表层，可改质处理为较母材具有高的耐Al熔化损失性的层。藉由施以如此般的改质处理，可进一步提高模具构件的耐熔化损失性。在此，作为表层改质用的表面处理可例示如下的内容。1.扩散渗透法(A)氮化处理盐浴氮化浸硫氮化气体氮化软氮化电浆氮化硬氮化2.涂覆法(A)CVD法热CVD(TiN、TiC、TiCN、Al2O3化合物的单层或多层的形成等)电浆CVD(TiN、TiAlN、TiC、TiCN、DLC化合物的单层或多层的形成等)(B)PVD法离子植入(TiN、TiAlN、CrN、TiC、TiCN、DLC化合物的单层或多层的形成等)溅镀(TiN、TiAlN、CrN、Al2O3化合物的单层或多层的形成等)(C)氧化处理(Fe2O3、Fe3O4化合物的单层或多层的形成等)。其次，详细说明本专利技术的各化学成份的限定理由如下。C0.10～0.35％C为确保硬度及耐磨耗性用的必要元素，作为高温工具钢，为确保充分的硬度及耐磨耗性，有必要添加0.10％以上。但是，若过量添加的情况，因熔融时生成粗大的共晶碳化物、及淬火时未固熔的碳化物的增加而招致韧性、耐热裂性的降低，因此将其上限设为0.35％。Si＜0.80％Si为脱氧用的必要元素。另外，为对提高切削性及回火软化抵抗性用也很有效的元素。但是，若过量添加的情况，因韧性、耐热裂性的降低的缘故，行必要将其设为未满0.80％。最好设为超过0.10～0.50％。Mn≤3.0％Mn作为脱氧用的元素，另外为确保淬火性及硬度所必要的元素，希望添加0.02％以上。较佳为添加0.1％以上，最佳为添加0.3％以上。另一方面，若过量添加的情况，因招致加工性降低的缘故而设为3.0％以下。较佳为2.0％以下，最佳为1.0％以下。Cr2.0～未满7.0％Cr为形成碳化物以使基地的强化及耐磨耗性提升，另外确保淬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：仓田征儿，藤井利光，
申请(专利权)人：大同特殊钢株式会社，
类型：发明
国别省市：