钢和塑料材料用的钢制模具制造技术

本发明专利技术关于一种钢，尤其是塑料成形用的模具钢，以重量％计，具有如下化学组成：０．４３－０．６０Ｃ，痕量到１．５Ｓｉ，痕量到１．５（Ｓｉ＋Ａｌ），０．１－２．０Ｍｎ，３．０－７．０Ｃｒ，１．５－４．０（Ｍｏ＋Ｗ／２），然而，最大１．０Ｗ，０．３０－０．７０Ｖ，Ｎｂ、Ｔｉ和Ｚｒ中各为最大０．１，最大２．０Ｃｏ，最大２．０Ｎｉ，基本以Ｆｅ平衡，和不可避免的杂质。在硬化和在５２０－５６０℃下高温回火后，钢的硬度为５６－５８ＨＲＣ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种钢，即一种首先要用于制造模具的合金，其中在塑料的塑性和模制条件下，在模具中通过某些模制方法制造塑料制品，本专利技术还关于钢制的一些工具及工具配件，和用于制造塑料用的模具及模具配件用的钢合金坯料。
技术介绍
用于塑料的模具可由许多各种钢合金进行制造，包括马氏体、中合金钢。在这些钢中，商业上可获得的钢，额定地含有0.6％的C、4.5％的Cr、0.5％的Mo和0.2％的V，它用于冷加工工具和塑料加工用的模具。还发现在同类钢中，标准化钢AISI S7有时也用于其中的模制塑料的模制用工具。商业上获得的其他工具钢，额定地含有0.55％的C、2.6％的Cr、2.25％的Mo、和0.9％的V。上面首先提到的二种钢，只在低温下回火后，能达到所要求的硬度，高温处理后，钢中残存的应力会引发危险。提到的后一种钢，在高温回火，即550℃下回火后，确实可获得满意的硬度，另一方面，这种钢的淬硬性不太好。本专利技术的目的是提供一种用于成型塑料的模制钢，这种模制钢在使用这种钢以制造塑料用的模具中比目前商业上获得的工具钢，具有更好的组合特性。尤其是这种钢具有如下特性-良好的延性/韧性-将厚度至少达350mm的产品在真空炉内通过结合通常硬化的硬化，具有良好的淬硬性。-在硬化和高温回火后，具有适宜的硬度，至少54 HRC，优选至少56HRC，对塑料变形具有很高的阻抗性，至少就某些应用而言，还具有适宜的抗磨性而不用渗氮，或者通过如PVD或CVD技术，用碳化钛和/或氮化钛等涂敷表面。-为了通过任何所述技术进行渗氮或用碳化钛和/或氮化钛等涂敷表面，具有好的抗回火性，对于某些应用，尤其是要求具有很好抗磨性的工具，材料的硬度不会降低。-良好的热处理特性。-良好的磨削性、切割操作的机加工性、电火花加工性、和抛光性。其他重要的产品特性是-热处理时具有良好的尺寸稳定性，-疲劳寿命长。尤其是本专利技术的目的在于提供一种基质钢，它可以用作塑料用的模具的材料，即，一种钢，这种钢基本上没有一次碳化物，并且在它的使用条件下，具有由回火的马氏体形成的基质。专利技术的公开通过所附权利要求中所表征的钢，即可获得上述目的和特性。就钢合金的各种元素和它们的相互作用而言，有如下应用。本文中提到的百分比，如果没有另外指出，都以重量％表示。正如以上所述，本专利技术的钢不含有任何一次碳化物，但仍然具有适于大多数应用的抗磨性，在钢的硬化和高温回火的状态下，可获得54-59 HRC的范围内适宜的硬度，最适宜的范围为56-58 HRC，同时这种钢具有非常好的韧性。为了获得这种特性，这种钢以最佳平衡量含有C和V。因此，这种钢含有至少0.43％的C，优选至少0.44％的C，更好至少0.46％的C。进而这种钢含有至少0.30％的V，优选至少0.40％的V，适宜的至少0.45％的V，以便确保在硬化和回火状态下钢的马氏体基质，在固体溶液中应含有足够量的碳，以便获得所说硬度的基质，并为了获得适宜量的二次沉积，在钢基质中应形成很小的增加硬度的碳化钒。而且，存在于钢中的很小的一次沉积的碳化钒，在热处理时，有助于防止晶粒长大。任何其他除钒以外的碳化物都不应存在。为了获得所说的状态，钢不能含有大于0.60％，优选最大0.55％，适宜量最大为0.53％的碳，和最大0.70％，优选最大为0.65％，适宜的最大为0.60％的钒。额定地钢含有0.49％的C和0.52的V。在钢的硬化和高温回火条件下，固溶体中的碳含量额定值约为0.45％。硅，作为制造钢时的残留元素，至少以可测的量存在，并通常存在的量是从痕量达最大1.5％。然而，硅能减弱钢的韧性，因此其存在量不能超过1.0％，优选最大0.5％。通常硅以至少0.05％的最小量存在。硅的一种作用是能增加钢中的碳活性，并因此有助于提供钢所要的硬度。因此，钢中含有至少0.1％的硅是有利的，额定地钢含有0.2％的硅。在现型钢中，铝达到某种含量具有与硅相同或相似的作用。在有关制造钢方面两种都可用作氧化剂。两者是铁氧体的形成者，并在钢基质中可提供缓解硬化作用，因此硅可部分地被最大1.0％的铝所取代。然而钢中的铝是必需的，它使钢很好地脱氧，并具有非常低的氮含量，因为可形成氧化铝和氮化铝，这些会显著地降低钢的延性/韧性。因此，通常钢中的含铝量不大于最大1.0％，优选最大0.3％。在优选的实施方案中，钢含有最大0.1％，最适宜的最大为0.03％的铝。钢中可以以有效量存在锰、铬、钼、以便使钢具有适宜的淬硬性。锰也具有可与存在于钢中极少量的硫进行结合的功能以形成硫化锰。因此，锰的存在量为0.1-2.0％，优选为0.2-1.5％，适宜地钢含有至少0.25最大1.0％。锰的额定含量为0.50％。铬的最小存在量为3.0％，优选至少为4.0％，适宜地至少4.5％，以便当钢含有体现钢特征量的锰和铬时，使钢具有所要求的淬硬性。最大地，钢可含有7.0％，优选最大6.0％，适宜量最大为5.5％的铬。钢中还应以适宜量存在钼，以便首先与铬一起，使钢具有所要求的淬硬性，还能使钢具有所要求的二次硬化。然而钼含量太高时，会引起M6C碳化物沉积，这种沉淀优选不应存在于钢中。因此，在这背景情况下，钢可含至少1.5和最大4.0％的Mo，优选含有至少1.8和最大3.2％，适宜地含有至少2.1和最大2.6％的钼。以便不引起钢中含有不需要的M6C碳化物，以所要量的MC碳化物为代价和/或除了需要量MC碳化物之外。为了获得所要求的淬硬性，可以用钨完全或部分取代钼，但需要二倍于钼量的钨量，这是一大缺点。如果钢中含有显著量的钨时，在钢制造中所产生的废料的循环会有更大的困难。因此，钨的存在量不能大于最大1.0％，优选最大为0.3％，适宜最大量为0.1％。最适宜的是钢中不含有任何故意添加的钨量，在钢的多数优选实施方案中，不允许大于以从钢制造所用原料析出的残留元素形式的杂质量的钨。除了所述元素外，通常钢不需要含有任何其他故意添加的合金元素。例如，钴是一种通常对钢的所要求特性不是必需的元素。然而，为了进一步改进耐回火性，钴可任选地以最大2.0％的量存在，优选的最大0.7％，然而钢通常不含有超过杂质量的钴。在钢中通常也不需要存在的另一种元素是镍，为了改进钢的延性，它可任选地存在。然而，镍的含量太高时，有形成残留的奥氏体的危险。因此，镍含量最大不能超过2.0％，优选最大1.0％，适宜量最大0.7％。如果考虑到钢中需要有效量的镍，例如含量可在0.30-0.70％，适宜的约0.5％。在优选实施方案中，当考虑到在没有镍的情况下钢具有足够的延性和韧性时，鉴于费用的原因，钢中含有镍量不超过不可避免的来自所用原料中的以杂质形式存在的镍含量，即，小于0.30％。又钢以本身方式可任选地与很少量的不同元素形成合金，以改进钢的各个方面的特性，例如它的淬硬性，或者为了便于钢的制造。例如，为了改进钢的热延性，钢可任选地与含量至多达30ppm的硼形成合金。另一方面，其它元素显然是不需要的。因此，钢不含有任何比钒更强的碳化物形成者。例如，铌、钛、和锆都是明显不需要的。它们的碳化物比碳化钒更稳定，并需要比碳化钒更高的温度以使其在硬化操作中溶解。而碳化钒在1000℃下就开始溶解，在1100℃下则真正完全溶解，而碳化铌在直达约1050℃时还没有开始溶解。碳化钛和碳化锆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢，特征是以重量％计，具有如下化学组成，　　　　０．４３－０．６０Ｃ　　　　从痕量到１．５Ｓｉ　　　　从痕量到１．５（Ｓｉ＋Ａｌ）　　　　０．１－２．０Ｍｎ　　　　３．０－７．０Ｃｒ　　　　１．５－４．０（Ｍｏ＋Ｗ／２），但最大１．０Ｗ　　　　０．３０－０．７０Ｖ　　　　Ｎｂ、Ｔｉ和Ｚｒ中的每一种最大０．１　　　　最大２．０Ｃｏ　　　　最大２．０Ｎｉ　　　　基本以Ｆｅ平衡，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：奥德桑德伯格，
申请(专利权)人：尤迪霍尔姆工具公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]