本发明专利技术公开了一种冷加工模具钢，所述冷加工模具钢包含按质量％计：Ｃ：０．２０至０．６０％，Ｓｉ：０．５至２．００％，Ｍｎ：０．１至２％，Ｃｒ：３．００至９．００％，Ａｌ：０．３至２．０％，Ｃｕ：１．００至５％，Ｎｉ：１．００至５％，Ｍｏ：０．５至３％，和／或Ｗ：２％以下（包括０％），以及Ｓ：０．１０％以下（不包括０％），其中这些组分满足下列条件（１）至（３）｛其中每一个方括号［ ］是指每一种元素的含量（％）｝：（１）［Ｃｒ］×［Ｃ］≤３．００，（２）［Ｃｕ］／［Ｎｉ］：０．５至２．２，（３）［Ｍｏ］＋０．５×［Ｗ］：０．５至３．０％，并且余量为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术还公开一种使用所述钢制造的模具。此外公开了一种用于冷加工模具钢的制造方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种冷加工模具钢和模具，并且涉及一种用于制造冷加工 模具钢的方法。具体地，本专利技术涉及可用作在汽车用钢板和家用电器用钢 板的冷/热压锻成型(冲压、弯曲、拉拔、修整等)中使用的模具用材料的模 具钢，并且涉及一种用于制造这样的模具钢的方法。
技术介绍
用于形成汽车用钢板和家用电器用钢板的模具被要求具有延长的寿 命，以及钢板的强度增加。特别是，对于汽车用钢板，考虑到环境问题，越来越多地需要抗拉强度为至少约590 MPa的高度抗拉钢板以提高汽车 里程(mileage);因此，出现的问题是模具的表面膜在早期阶段受到损害， 从而导致"烧蚀(seizure)"(压锻成型中的软钎焊(soldering)现象)，从而极大地縮短模具寿命。模具由模具基体(模具钢)和在其表面上形成的表面硬化层(表面膜)组 成。用于基体的模具钢通常在包括依次进行的退火、切割和淬火/回火的工 序中制造(在本说明书中，特别是，将淬火称为固溶处理，并且将回火称 为时效处理)。作为模具钢(冷加工模具钢)，以前通常使用高C高Cr的合金工具钢， 例如典型的JIS SKDll，以及高速工具钢例如典型的JIS SKH51，其具有 进一步提高的耐磨性。在这些工具钢中，主要通过Cr基碳化物或Mo、 W 或V基碳化物的析出硬化而提高硬度。此外，为了同时提高耐磨性和韧性， 还使用由JISSKH51得到的降低了其中的C、 Mo、 W、 V等的合金含量的 低合金高速工具钢(通常被称为基体高速钢)。为了进一步提高冷加工模具钢的性能，例如专利文献1至专利文献3 提出了改变钢-组成成分的技术。专利文献1是为了进一步提高基体高速钢的硬度而提出的，并且该文献描述了一种通过以下方式提高钢的硬度(提高耐磨性)的方法将大量的 Nb和/或Tb加入到其中，以致于晶粒在高温淬火中的粗大生长得到防止， 因此该钢在高温淬火中忍受高温淬火。专利文献2涉及一种具有尺寸变化抑制性能和高的硬度性能的冷加工模具钢，主要公开了(a)通过由Ni-Al金属间化合物的析出强化产生的尺寸 变化抑制作用，消除了由淬火中残余奥氏体的分解导致的回火膨胀所引起 的尺寸变化；和(b)通过由钢的预定成分计算的偏析指数K，进一步抑制尺 寸变化。在专利文献2中的附图说明图1显示了钢可以具有最大硬度时的温度下的 回火。专利文献3公开了一种冷加工模具钢，该冷加工模具钢具有加入其中 的适量的Ni和Al以及根据上述成分同样加入其中的适量的Cu，以降低 淬火/回火中的尺寸变化程度(尺寸变化)，特别是防止回火膨胀引起的尺寸 变化，以及提高硬度。该文献还描述了控制C和Cr的含量，并且将碳化 物精细地分散在微组织中，从而提高钢的耐磨性。另一方面，专利文献4公开了不是像以前一样通过切割，然后将钢淬 火/回火制造，而是通过切割经淬火/回火的钢(淬火/回火之后切割)制造"预 硬化钢"的技术，以降低模具生产成本。具体地，作为具有高的硬度，而 能够表现出良好的切削加工性并且能够通过冷冲压加工的钢，该文献具体 地公开了一种其中C、 Si和S的含量得到适当控制的预硬化钢。然而，由 预硬化钢形成的模具的寿命短，并且目前，该模具仍然未投入实际应用。上述专利文献1至4主要通过控制钢-组成成分来防止在热处理后(在时 效处理后或者在回火处理后)的钢的尺寸变化；但是下述专利文献5至7 公开了通过控制热处理例如淬火/回火中的条件来防止尺寸变化的技术。在这些之中，专利文献5公开了通过将钢进行至少一个道次的150至 450。C的低温回火，以及至少一个道次的480至550。C的高温回火，以防止 淬火/回火后的钢的尺寸变化的方法。专利文献6公开了包括依次进行的淬火、0至-20(TC的零下处理和 50(TC以下的低温回火的方法。具体地，将钢在上述温度进行零下处理， 从而控制残余奥氏体量，以控制加工的钢的尺寸变化，然后将其进行低温 回火以实现钢的预期尺寸。专利文献7公开了通过以下方式实现钢的预定硬度的方法控制钢成分来提高钢的淬火性能，随后控制珠光体鼻端(pearlite nose)前的淬火和气 体冷却中的冷却速率，由此降低热处理应变，同时保持模具用钢所必需的 硬度。专利文献l: 专利文献2: 专利文献3: 专利文献4: 专利文献5: 专利文献6: 专利文献7:JP-A-10-330894 JP-A-2006-152356 JP-A-2006-169624 JP-A-2002-241894 JP-A-9-125204 JP-A-2001-172748 JP-A-2002-16764
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题作为其必需的性能，冷加工模具钢应当具有高的硬度，并且应当在如 上所述的热处理后的尺寸变化抑制性方面是优异的，另外，它应当在焊接 修补性方面是优异的。悍接修补主要用于修正和修理模具的损伤(具体地，表面硬化层的缺 陷和凹陷)，由此将模具再生并且重新使用；例如，通常对其使用通过氩焊 等进行的搭焊。如上所述，由于对抗拉强度为至少约580MPa的高度抗拉 的钢的需求的增加，极大地缩短了模具寿命；并且由于降低运行成本，频 繁地进行模具的焊接修补。然而，当将涂覆有硬化膜的模具进行焊接修补时，则在焊接部分周围 的硬度可能波动大，从而容易导致裂开和烧蚀。特别是，在焊接后的热影 响区域(HAZ)显著软化(HAZ软化)，从而导致焊接修补后的模具寿命缩短 的问题。HAZ软化是在与结合部(在焊接金属和基体之间的边界，并且这 可以被称为"焊接熔化线")隔开少许的区域中所观察到的现象；并且在该区 域中，据认为由于加热温度低于在结合部的温度，并且导致来自晶粒细化 的奥氏体的转变，因此淬火性能降低，从而增加软的铁素体相分数，并且离该区域更远的那侧可以在高温下回火，由此降低硬度。图l(a)是显示基 体与焊接金属的焊接的示意图；并且图l(b)用图显示了图l(a)中的区域A 中的硬度分布。如图l(b)中所示，HAZ硬度随着与结合部距离越大而降 低，并且该区域变软。当HAZ变软时，由于随后的表面硬化而形成的表 面硬化层不能充分表现其保护作用，并且在早期阶段表面硬化层可能受 损，由此模具寿命变短。如上所述，焊接修补可以在基体上已经形成表面硬化膜之后完成，或 者可以在基体上形成这种表面硬化膜之前完成。特别是，在抗拉强度为至 少约590 MPa的高度抗拉的钢模具的压锻成型中，由于在一些情况下难以 将钢压制成具有所需形状的钢，因此钢预先进行压锻成型试验和焊接修补 (搭焊)的处理，之后，将它正真压锻成型为所需的形状。在测试压锻成型 步骤中，在焊接修补之后将钢在没有热处理的情况下压锻成型，因此，HAZ 软化部分通常可能受损而具有缺陷。在这样的HAZ软化部分中形成的缺 陷可能残留在后续的硬化处理中形成的表面膜中，因此残留的缺陷可能是 引起膜损伤的起点。另外，不仅可能形成HAZ软化部分，而且可能形成 硬化部分(参见图1和图7)，并且在硬化部分中，通常可能发生断裂或者 裂开，从而引起麻烦。因此，需要提供一种焊接修补性优异的模具钢，该模具钢可以防止焊 接修补中的HAZ软化，并且可以容易地实现在拐角处的搭焊。然而，所 有上述专利文献都没有考虑焊接修补性，因此，在焊接修补后的模具寿命 可能縮短。本专利技术是考虑到上述情形而进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷加工模具钢，所述冷加工模具钢包含按质量％计的： Ｃ：０．２０至０．６０％， Ｓｉ：０．５至２．００％， Ｍｎ：０．１至２％， Ｃｒ：３．００至９．００％， Ａｌ：０．３至２．０％， Ｃｕ：１．００至 ５％， Ｎｉ：１．００至５％， Ｍｏ：０．５至３％，和／或Ｗ：２％以下（包括０％）， Ｓ：０．１０％以下（不包括０％）， 其中满足下列条件（１）至（３）｛其中每一个方括号［］是指每一种元素的含量（％）｝： （１ ）［Ｃｒ］×［Ｃ］≤３．００， （２）［Ｃｕ］／［Ｎｉ］：０．５至２．２， （３）［Ｍｏ］＋０．５×［Ｗ］：０．５至３．０％， 并且余量为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：村上昌吾，殿村刚志，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，日本高周波钢业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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