热加工性优异的金属模用钢制造技术

本发明专利技术提供一种兼备了优异的被切削性能、耐生锈性、热加工性，并且具有满足作为金属模产品的强度和韧性的金属模用钢。该金属模用钢包括：以质量％计，C：0.1～不足0.2％、Si：大于0～1.2％、Mn：1.2～2.0％、S：0.01～0.1％、Ni：0.5～1.5％、Cr：12.0～13.0％、Mo：0.3～0.8％、V：0.07～0.3％、Cu：0.1～1.0％、Al：0.05％以下、N：0.03～0.1％，余量为Fe和不可避免的杂质。优选地，Si为0.1～0.8％、S为0.05～0.1％、N为0.04～0.1％，不可避免的杂质O为0.02％以下。或者进一步，金属模用钢的硬度为30～45HRC。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及如塑料、橡胶的成型用金属模，涉及用于构成其型腔部等的模具镶块、 保持模具镶块的模座等的金属模部件上的金属模用钢。
技术介绍
以往，在成型塑料等的金属模中，对构成其的金属模用钢要求优异的被切削性能。 并且，这些金属模的整体中，在形成其外壳的模座上加工用于紧合保持作为金属模本体的 模具镶块的较大“模具镶块孔”。因此，在金属模用钢中，特别是模座用钢要求更优异的被切 削性能。另外，该模座上设有用于缩短成型周期的水冷孔，所以，还要求优异的对水等的耐 生锈性。作为上述的模座用钢一直在使用JIS-SCM440等的低合金的中C-Mn-Cr-Mo-Fe系 钢。并且，近年来，为了适应制作交货期的缩短、加工费的削减等的强烈要求，一般使用添加 快切削性赋予元素S而提高了被切削性能的金属模用钢(专利文献1)。另外，还提出了在 添加S的基础上，以改善耐生锈性为目的，进一步制成低碳的工具钢(专利文献2、3)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平03-097829号公报专利文献2 日本特开平05-279800号公报专利文献3 日本特表2008-505786号公报
技术实现思路
专利文献1的金属模用钢的被切削性能优异。但是，具有以质量％计(以下，标记 为％ )，C:0. 20%以上且Cr 以上的中C-高Cr的成分组成，所以，如果析出粗大的碳 化物，则热加工性变差，存在难以稳定地制造产品的担忧。与此相对，专利文献2的金属模用钢，将C降至0. 的水平，抑制了由于碳化物引 起被切削性能降低，并且热加工性也良好。但是，由于低C化导致的硬度的降低是通过MAl 金属间化合物的析出来进行补充的，所以需要添加0.5%以上的Al。因此，如果形成硬质的 铝系非金属夹杂物，则存在降低被切削性能或热性的担忧。特别是，对于塑料成型金属模用 钢而言，基质中的铝系非金属夹杂物将成为形成针孔的主要因素，使抛光性变差，所以是应 该排除的因素。专利文献3的金属模用钢，由于将C极端降至0. 09%以下，虽然热加工性、耐生锈 性优异，但是，达到30HRC以上的高硬度时，难以将其稳定地得到。因此，本专利技术提供一种金属模用钢，其在维持以往的金属模用钢无法全部满足的 各个特性，即作为金属模用钢的强度、韧性，特别是塑料成型金属模的模座用钢所要求的被 切削性能和耐生锈性的基础上，还兼备优异的使其钢材制造变容易的热加工性。本专利技术的专利技术人重新研究了使金属模用钢不损害以往的被切削性能和耐生锈性就能够达到优异的热加工性的方法。其结果，得到了降低热加工性的主要因素为粗大的碳 化物或MnS夹杂物，将这些微细化会有效的见解。并且，发现使碳化物微细化时，存在构成 对此最合适的狭窄范围的C含量和Cr含量的关系，另外，即使添加S，为了使该MnS夹杂物 的微细化，不允许以往程度的添加量。并且，根据这些见解，伴随C和Cr含量的降低的硬度 的降低可以通过调整其他的Si、Mo、V、Cu的含量来补充，从而达到了兼备足够的被切削性 能和耐生锈性、优异的热加工性的金属模用钢。也就是说，本专利技术是一种热加工性优异的金属模用钢，其特征在于，包括以质 量％计，C 0. 1 不足 0. 2%, Si 大于 0 1. 2%、Mn :1. 2 2. 0%、S :0. 01 0. l%、Ni 0. 5 1. 5%,Cr 12. 0 13. 0%,Mo :0. 3 0. 8%,V :0. 07 0. 3%,Cu :0. 1 1. 0%,A1 0.05%以下、N :0. 03 0. 1%，余量为!^e和不可避免的杂质。优选地，Si为0. 1 0.8%、 S为0. 05 0. 1 %、N为0. 04 0. 1 %，不可避免的杂质0为0. 02 %以下。或者，进一步， 金属模用钢的硬度为30 45HRC。由于本专利技术兼备了强度、韧性、被切削性能、耐生锈性、加之与其钢材制造有关的 热加工性这样以往的金属模用钢无法全部满足的各个特性，所以有助于金属模制作时的加 工次数的大幅降低和提高作为金属模的特性。因此，是对于金属模的技术的提高有效的技 术。附图说明图1为表示在实施例1的耐生锈性试验中，在本专利技术钢1 4和比较钢1 6的 抛光面上产生的生锈状况的图。图2为说明在实施例2中，本专利技术钢3和比较钢3的回火硬度的图。 具体实施例方式本专利技术的金属模用钢以低C-Mn-Ni-Cr-Fe系的合金作为基本成分。其中，通过使 C为0. 1至不足0. 2%，以例如550°C以上的高温回火达到了 30 45HRC的高硬度。另夕卜， 通过使Cr为12. 0 13. 0%的高含量，将大量的Cr固溶在基质中，形成致密的氧化膜，赋予 优异的耐生锈性。作为金属模使用时，优异的耐生锈性将防止上述水冷孔的生锈，使冷却效 果长时间持续，有助于金属模寿命的提高。并且，被切削性能优异的本专利技术的金属模用钢，能够以例如上述的30 45HRC的 预硬状态进行供给。即，对于规定的部件形状，在该硬度状态下进行切削等机械加工后，实 施抛光整理而整理成该形状而被使用。因此，由于可以省略上述加工后的热处理，所以也可 以用于要求严格的尺寸精度的金属模部件。以下，对本专利技术钢的成分限定的理由进行叙述。C是用于维持金属模强度，优选维持30 45HRC左右的淬火回火硬度所必须的基 本的添加元素。并且，为了抑制切削加工等时发生的加工变形，优选降低钢中的残留应力， 为此，需要可以升高上述的回火温度。因此，在本专利技术钢中，重要的是仅添加使在如550°C以 上的回火中能够稳定地达到30HRC以上的硬度所足够的C量。但是，如果过多，则形成巨大 的残留碳化物，使被切削性能、热加工性降低。因此，C为0. 1至不足0. 2%。Si是在钢锭制作时作为脱氧剂而添加的元素。并且，在本专利技术钢中是具有通过被含有而提高被切削性能效果的元素。如果过多，则会招致韧性等机械性能的降低，所以为 1.2%以下。优选为0. 以上和/或0.8%以下。Mn是为了提高本专利技术钢的淬火性，抑制铁素体的生成而赋予适当的淬火回火硬度 而添加的重要的元素。但是，如果过多，则使基质的粘度增加降低被切削性能。因此，Mn为 1.2 2.0%。优选为1.7%以下。S通过以非金属夹杂物MnS形式存在于组织中而对被切削性能的提高有很大的效 果。但是，大量的MnS的存在将会成为助长机械特性，特别是韧性的各向异性等，降低金属 模自身的性能的主要因素。另外，在钢材的制造过程中，粗大的MnS将阻碍热加工性。因此， 在本专利技术中，S为0. 01 0. 1%。为了提高被切削性能，优选含有0. 05%以上。Ni是用于增加基质的粘度，提高韧性的重要的元素。但是，如果过多，则会变得 过粘，使韧性和被切削性能的平衡变差。因此，为0.5 1.5%。优选为0.8%以上和/或 1. 3%以下。Cr是固溶在基质中，提高本专利技术钢的耐生锈性的极其重要的元素。另外，在回火处 理中，为了生成Cr系的碳化物形成本专利技术钢的强度而添加。如果过多，则会招致热加工性 和被切削性能的劣化。因此，Cr为12. 0 13. 0%。Mo在回火时析出并凝集微细碳化物，从而提高本专利技术钢的强度和回火软化阻力。 进一步，Mo的一部分通过固溶在金属模表面的氧化被膜中，从而具有提高金属模使用中的、 例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种热加工性优异的金属模用钢，其特征在于，包括：以质量％计，Ｃ：０．１～不足０．２％、Ｓｉ：大于０～１．２％、Ｍｎ：１．２～２．０％、Ｓ：０．０１～０．１％、Ｎｉ：０．５～１．５％、Ｃｒ：１２．０～１３．０％、Ｍｏ：０．３～０．８％、Ｖ：０．０７～～０．３％、Ｃｕ：０．１～１．０％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０３～０．１％，余量为Ｆｅ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：菅野隆一朗，远山文夫，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP