热加工用钢制造技术

本发明专利技术涉及热加工用钢，其具有以下化学组成，以重量％计：０．３０－０．５０％Ｃ、０－１．５％Ｓｉ、０－１．８％Ｍｎ、１．５－３．５％Ｃｒ、０．３－０．９％（Ｍｏ＋Ｗ／２）、０．４－０．８％（Ｖ＋Ｎ／２）、余量的铁和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热加工用钢，即涉及用于在加工材料的热条件下加工的钢。 所述钢的用途的典型实例为用于挤压轻金属(主要为铝)的工具。另一应用形 式为锻造工具。本专利技术还涉及所述钢在制备热加工工具中的用途以及涉及由 所述钢制备的工具。
技术介绍
对于高质量热加工工具有许多要求，例如良好的耐热磨损性和其它特性如耐回火性、韧性、淬透性(hardenability)和强度的有利组合。对于最佳的工 具性能这些特性都满足是重要的。用于挤压金属(如铝)的工具暴露于有关温 度、压力和磨损高要求的操作条件下。挤压是指处于塑化条件(plasticized condition)下的材料通过限制装置(restriction)/喷嘴(nozzle)压制，并在限制装 置/喷嘴中形成受挤压的材料的挤出轮廓/形状。因此，挤压喷嘴必须具有高 强度与良好耐热磨损性和良好耐高温回火性，因为材料如铝通常在约 500-600。C的温度挤压。 一种熟知并长期使用的热加工用钢为按照AISI表示 的H13(或者Hll),其具有以下标称组成，以重量％计0.30 - 0.40 C、0.20- 0.40 Mn、 0.80-1.20 Si、 4.75-5.50 Cr、 1.25-1.75 Mo、 0.80-1.20 V、余量的铁和不 可避免的杂质，而对于Hll，以重量％计0.30-0.50 V，其余部分与H 13相 同。多年以来，对许多不同研发路线进行了研究，目的是改进常规钢H13 的某些特性。例如EP 632139、 US 4,886,640和US 4,853,181。上述所有钢的一种共同缺点为其具有相对高含量的贵合金材料 (expensive alloying materials)。人们认识到这是一个主要缺点，长期以来都需 要使其减少到最小。
技术实现思路
基于多年的实验，目前我们已经成功通过具有以下化学组成的钢将上述问题减少到最小，以重量％计 0.30-0.50% C 0-1.5% Si 0-1.8% Mn 1,5-3.5% Cr 0.3-0.9% (Mo + W/2) 0.4-0.8% (V +N/2) 余量的铁和不可避免的杂质。由于本专利技术，目前可以提供一种热加工用钢，对于大多数应用，其具有 与传统H13钢相当的特性，.但合金成本几乎仅为一半(就目前的金属价格)。 基于不同种H13型钢已经在市场上存在较长时间这一实事，可以理解其必将 被认为出人意料，我们能发现一种如此有效的合金来解决上述问题，尤其是 当考虑到对抗铝的耐热磨损性和导热率的重要特性相比传统H13合金得到 了提高。尽管淬透性有点减弱，但因为市场上大多数挤压工具都是用于相当 小的尺寸，据估计约70-80%的存在的产品可使用这种新合金，导致大多数(at a flmctionality)成本大大降低而其余的保持不变。除非另有说明，本说明书中关于钢的化学组成总是重量百分比，而关于 钢的结构组分是体积百分比。以下关于单独的合金材料以及它们之间的相互关系和钢的结构和热处 理的内容是真实的。应存在足够量的碳以在热处理之后得到所述所需硬度的钢并有助于淬 透性。因此，必须有至少0.3%且最好约0.4%的碳。太多的碳对于韧性有负 效应，因此上限应为约0.45%。硅作为制备钢的残余元素而存在，其含量通常至少为0.2%，更经常为 约1%。硅增加钢中的碳活性从而有助于得到足够硬度的钢。其也有助于足 够的耐氧化性和回火性。太高的含量会由于固溶硬化导致脆性问题，因此硅 在钢中的最大含量为1.5%,优选不大于1.2%。锰、铬和钼在钢中的含量应足够高以得到所述足够淬透性的钢。钼除了有助于淬透性外，还具有有助于良好的耐回火性的特性。因此， 已证明所需钼的含量至少为0.3%，但不大于0.8%。优选使用0.6%的钼。除了淬透性，铬还有助于合金的耐氧化性，其存在的含量应为至少1.5%,但不大于3.0%。铬的标称含量优选为2.6%。锰的存在含量应至少为0.7%,以在钼和铬的限制含量的情况下有助于 得到所述所需淬透性的钢，使钢具有特征。所述钢不应包含大于1.8%的锰。 锰的标称含量优选为1.4 %。钒在钢中的含量应为至少0.4%且不大于0.7%。钒也有助于得到所述钢， 其具有良好的耐回火性、良好的耐磨损性，且通过形成碳化钒还有助于良 好的强度，该碳化钒有助于形成较细的晶体结构。常规、已知的生产技术可用于制备所述钢。附图简述在以下实验描述中，将参考附图，其中附图说明图1表示气体氮化的样品试验4小时后所需的耐热磨损的图2表示试验8小时后相应的试验结果。实施例以实验室规模的钢锭形式制备三种合金，其重量为50 kg，通过以下工 艺制备在1270。C锻造成60 x 60 mm的尺寸。以850。C/2h软退火，以10 。C/h冷却至600。C,之后在空气中自由冷却。所研究的料锭(charges)的化学组成如下表1所示。表l.所研究的料锭的化学组成(重量％)，余量为铁和杂质。<table>table see original document page 6</column></row><table>所述合金根据下表2进行热处理。表2.奥氏体化温度和回火温度，和各种合金预期的硬度。<table>table see original document page 7</column></row><table>根据表2制成各种类型的具有5 x 10 x 30 mm尺寸的板材样品。样品的 一个表面，5x30mm的一侧，被细抛光成具有RA为约0.10-0.15pm。对不同样品进行研究以比较对抗铝的热磨损性。图1显示气体氮化的 (gasnitrided)样品约4小时之后的体积磨耗。该图显示根据本专利技术制备的两 种样品，即样品6和7，与参比钢(2号样品)相比都具有改进的耐磨损性。图2显示由相应的8小时试验得到的结果，表明在该试验中也可证实本 专利技术的改进的耐磨性。在一种情况下(6号样品)，与传统H13钢(2号样品) 相比，关于耐磨性的改进大于50%。因此明显地是，当将本专利技术的钢与经典H13钢(2号样品)相比时，其非 常重要的属性耐磨性得到了很大改进，尽管该较低的合金材料含量和较低 的成本，所述经典H13钢的组成为，按重量％计0.30-0.40 C、 0.20-0.40 Mn、 0.80-1.20 Si、 4.75-5.50 Cr、 1.25-1.75 Mo、 0.80-1.20 V、余量的铁和不 可避免的杂质，本专利技术的钢的组成为，按重量％计0.4C、 0,5-1.0 Si、 1.2-1.4 Mn、 2.2-2.5 Cr、 0.5-0.6 Mo、 0.5-0.6 V。考虑到在本
中的常规认识， 这些结果是出人意料的，因为一般的教导是降低铬和/或钼和/或钒的含量将 导致减弱的氮化合(nitrification)潜能。根据一般教导，根据本专利技术对钢所作 的改变，与传统H13钢相比，应相应地导致相对可见的削弱的氮化合潜能 和由此产生的削弱的耐磨性。显然，在本专利技术钢中产生某些机理，导致优 异的氮化合潜能，从而得到良好的耐磨性，尽管铬、钼和钒的含量降低。应理解，本专利技术不仅限于上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
热加工用钢，其特征在于其具有以下化学组成，以重量％计：　０．３０－０．５０％Ｃ　０－１．５％Ｓｉ　０－１．８％Ｍｎ　１．５－３．５％Ｃｒ　０．３－０．９％（Ｍｏ＋Ｗ／２）　０．４－０．８％（Ｖ＋Ｎ／２）　 　余量的铁和不可避免的杂质。

【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：奥德桑德伯格，本格特克莱伦夫乔德，
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]